LỜI NÓI ĐẦU3NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN4NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN5CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PLC6I.TỔNG QUAN VỀ PLC S730061. Lịch sử phát triển PLC62. Vai trò của PLC63. Ưu thế của việc dùng PLC trong tự động hoá74. Phần cứng của PLC S730075. Tổ chức bộ nhớ CPU của PLC S7300116. Vòng quét chương trình127. Trao đổi dữ liệu giữa CPU và các module mở rộng13II.TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM LẬP TRÌNH TIA PORTAL (TOTALLY INTEGRATED AUTOMATION PORTAL)161.Giao diện phần mềm simatic TIA Portal step7 Professional162.Để tạo một Project mới ta thực hiện các bước sau:173.Nạp chương trình xuống PLC214.Giao tiếp giữa máy tính và PLC22CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN VỀ WINCC231.1.Giới thiệu chung.231.2.WinCC Web Navigator Hệ thống điều khiển và giám sát thông qua web241.2.1.Những lợi ích241.2.2Các tiêu chuẩn bảo mật Internet cao251.2.3.Những lĩnh vực ứng dụng mới251.2.4Web server and clients251.2.5Khái niệm về bảo mật251.2.6Giải pháp thin client261.2.7Sự cân bằng tải tại máy server271.3WinCC Server – Dùng cài đặt cho hệ thống client hoặc server291.3.1Những lợi ích291.3.2.Yêu cầu của server và client302.1.Giới thiệu Web Navigator302.2.Cài đặt WinCCWebNavigator303.1.Hướng dẫn cấu hình sử dụng WinCCWeb Navigator363.3.Tạo Graphics Designer453.4.Tạo Picture window463.5.Tạo hiển thị cảnh báo Alarm493.6.Tạo biểu đồ Trend553.7.Phân quyền người dùng trong WinCC603.8.Cấu hình multi object653.9.Cấu hình WebNavigator683.10.Cấu hình Web View Pubgatlisher733.11.Thiết lập Internet Explorer753.12.Cấu hình Advanced sharing settings803.12.1 Để mở 1 project trên WinCC trên máy Server ở máy Client823.12.2 Để mở 1 project trên Internet Explorer 83CHƯƠNG 3 : Chương Trình PLC86I.Chương trinh PLC trạm 1 :861.1 Trạm đèn giao thông861.2 Bảng danh sách các Tag liên kết WinCC98II.Chương trình trạm 2992.1 Điều khiển PID mực nước trong bồn992.2 Bảng danh sách các Tags liên kết WinCC104CHƯƠNG 5 : KẾT LUẬN1051.Kết quả thu được1052.Mặt hạn chế của mô hình:1053.Hướng phát triển đô án:105
Mục Lục LỜI NÓI ĐẦU NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PLC TỔNG QUAN VỀ PLC S7-300 I Lịch sử phát triển PLC Vai trò PLC Ƣu việc dùng PLC tự động hoá Phần cứng PLC S7-300 Tổ chức nhớ CPU PLC S7-300 11 Vòng quét chƣơng trình 12 Trao đổi liệu CPU module mở rộng 13 II TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM LẬP TRÌNH TIA PORTAL (TOTALLY INTEGRATED AUTOMATION PORTAL) 16 Giao diện phần mềm simatic TIA Portal step7 Professional 16 Để tạo Project ta thực bƣớc sau: 17 Nạp chƣơng trình xuống PLC 21 Giao tiếp máy tính PLC 22 CHƢƠNG : TỔNG QUAN VỀ WINCC 23 1.1 Giới thiệu chung 23 1.2.WinCC / Web Navigator - Hệ thống điều khiển giám sát thông qua web 24 1.2.1.Những lợi ích 24 1.2.2 Các tiêu chuẩn bảo mật Internet cao 25 1.2.3.Những lĩnh vực ứng dụng 25 1.2.4 Web server and clients 25 1.2.5 Khái niệm bảo mật 25 1.2.6 Giải pháp thin client 26 1.2.7 Sự cân tải máy server 27 1.3 WinCC Server – Dùng cài đặt cho hệ thống client server 29 1.3.1 Những lợi ích 29 1.3.2 Yêu cầu server client 30 GVHD : Ths Nguyễn Anh Tuấn Page 2.1 Giới thiệu Web Navigator 30 2.2 Cài đặt WinCC/WebNavigator 30 3.1 Hƣớng dẫn cấu hình sử dụng WinCC/Web Navigator 36 3.3 Tạo Graphics Designer 45 3.4 Tạo Picture window 46 3.5 Tạo hiển thị cảnh báo Alarm 49 3.6 Tạo biểu đồ Trend 55 3.7 Phân quyền ngƣời dùng WinCC 60 3.8 Cấu hình multi object 65 3.9 Cấu hình WebNavigator 68 3.10 Cấu hình Web View Pubgatlisher 73 3.11 Thiết lập Internet Explorer 75 3.12 Cấu hình Advanced sharing settings 80 3.12.1 Để mở project WinCC máy Server máy Client 82 3.12.2 Để mở project Internet Explorer 83 CHƢƠNG : Chƣơng Trình PLC 86 Chƣơng trinh PLC trạm : 86 I 1.1 Trạm đèn giao thông 86 1.2 Bảng danh sách Tag liên kết WinCC 98 II Chƣơng trình trạm 99 2.1 Điều khiển PID mực nước bồn 99 2.2 Bảng danh sách Tags liên kết WinCC 104 CHƢƠNG : K T LUẬN 105 Kết thu đƣợc 105 Mặt hạn chế mô hình: 105 Hƣớng phát triển đô án: 105 GVHD : Ths Nguyễn Anh Tuấn Page LỜI NÓI ĐẦU Trong trình công nghiệp hóa – đại hóa đất nƣớc Tự động hóa yếu tố thiếu công nghiệp đại Nói đến tự động hóa máy tính công cụ hỗ trợ đắc lực thiếu đƣợc nhiều lĩnh vực, đặc biệt đo lƣờng, điều khiển giám sát Việc ứng dụng máy tính vào kỹ thuật đo lƣờng, điều khiển giám sát đem lại nhiều kết đầy tính ƣu việt Các thiết bị, hệ thống đo lƣờng, điều khiển giám sát ghép nối với máy tính có độ xác cao, thời gian thu thập liệu ngắn Nhƣng điều đáng quan tâm mức độ tự động hóa việc thu thập xử lý kết đo, kể việc lập bảng thống kê, đồ họa, nhƣ in kết Vì vậy, chọn đề tài “ ỨNG DỤNG WEB NAVIGATOR ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA BẰNG S7-300 KẾT HỢP PHẦN MỀM WINCC ’’ GVHD : Ths Nguyễn Anh Tuấn Page NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) GVHD : Ths Nguyễn Anh Tuấn Page NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN (Ký ghi rõ họ tên) GVHD : Ths Nguyễn Anh Tuấn Page CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PLC I TỔNG QUAN VỀ PLC S7-300 Lịch sử phát triển PLC Bộ điều khiển lập trình PLC (Programmable Logic Controller) đƣợc sáng tạo từ ý tƣởng ban đầu nhóm kỹ sƣ thuộc hãng General Motors vào năm 1968 nhằm thay mạch điều khiển Rơle thiết bị điều khiển rời rạc cồng kềnh Đến thập niên 70, công nghệ PLC bật điều khiển theo chu kỳ theo bít tảng CPU Thiết bị AMD 2901 AMD 2903 trở nên ngày phổ biến Lúc phần cứng phát triển: nhớ lớn hơn, số lƣợng ngõ vào/ra nhiều hơn, nhiều loại module chuyên dụng Vào năm 1976, PLC có khả điều khiển ngõ vào/ra xa kỹ thuật truyền thông, khoảng 200 mét Đến thập niên 80, nỗ lực chuẩn hoá hệ giao tiếp với giao diện tự động hoá, hãng General Motors cho đời loại PLC có kích thƣớc giảm, lập trình biểu tƣợng máy tính cá nhân thay thiết bị lập trình đầu cuối chuyên dụng hay lập trình tay Đến thập niên 90, giao diện phần mềm có cấu trúc lệnh giảm cấu trúc giao diện đƣợc cung cấp từ thập niên 80 đƣợc đổi Cho đến loại PLC lập trình ngôn ngữ cấu trúc lệnh (STL), sơ đồ hình thang (LAD), sơ đồ khối (FBD) Hiện có nhiều hãng sản xuất PLC nhƣ: Siemens, Allen-Bradley, General Motors, Omron, Mitsubishi, Festo, LG, GE Fanuc, Modicon… PLC Siemens gồm có họ: Simatic S5, Simatic S7, Simatic S500/505 Mỗi họ PLC có nhiều phiên khác nhau, chẳng hạn nhƣ: Simatic S7 có S7-200, S7-300, S7400… Trong loại S7 có nhiều loại CPU khác nhƣ S7-300 có CPU 312, CPU 314, CPU 316, CPU 315-2DP, CPU 614… Vai trò PLC GVHD : Ths Nguyễn Anh Tuấn Page Trong hệ thống điều khiển tự động hoá PLC đƣợc xem nhƣ trái tim, với chƣơng trình ứng dụng đƣợc lƣu nhớ PLC Nó điều khiển trạng thái hệ thống thông qua tín hiệu phản hồi đầu vào, dựa tảng chƣơng trình logic để định trình hoạt động xuất tín hiệu đến thiết bị đầu PLC hoạt động độc lập kết nối với với máy tính chủ thông qua mạng truyền thông để điều khiển trình phức tạp Ƣu việc dùng PLC tự động hoá Thời gian lắp đặt ngắn Dễ dàng thay đổi chƣơng trình điều khiển mà không gây tổn thất Thời gian huấn luyện sử dụng ngắn, bảo trì dễ dàng Độ tin cậy cao, chuẩn hoá đƣợc phần cứng điều khiển.Thích ứng môi trƣờng khắc nghiệt nhƣ: nhiệt độ, áp suất, độ ẩm, điện áp thay đổi,… Rõ ràng so với hệ thống điều khiển dùng Rơle hệ thống điều khiển dùng PLC có ƣu tuyệt đối khả linh động, mềm dẻo, hiệu giải toán cao Phần cứng PLC S7-300 PLC S7-300 đƣợc thiết kế theo kiểu module Các module sử dụng cho nhiều ứng dụng khác Việc xây dựng PLC theo cấu trúc module thuận tiện cho việc thiết kế hệ thống gọn nhẹ dễ dàng cho việc mở rộng hệ thống Số module đƣợc sử dụng nhiều hay tuỳ theo ứng dụng, song tối thiểu có module module CPU Các module lại module truyền nhận tín hiệu với đối tƣợng điều khiển bên ngoài, module chức chuyên dụng… Chúng đƣợc gọi chung module mở rộng Các module mở rộng gồm có: Module nguồn (PS) Module mở rộng cổng tín hiệu vào/ra (SM), gồm có: DI, DO, DI/DO, AI, AO, AI/AO Module ghép nối (IM) Module chức điều khiển riêng (FM) Module phục vụ truyền thông (CP) GVHD : Ths Nguyễn Anh Tuấn Page PS CPU IM SM: DI SM: SM: DO AI SM: AO M FM COIL CP VALE Cấu trúc PLC S7-300 4.1 Module nguồn PS307 S7-300 Module PS307 có nhiệm vụ chuyển đổi nguồn xoay chiều 120/230V thành nguồn chiều 24V để cung cấp cho module khác PLC Ngoài có nhiệm vụ cung cấp nguồn cho cảm biến cấu tác động có công suất nhỏ Module nguồn thƣờng đƣợc lắp đặt bên trái phía dƣới CPU tuỳ theo cách lắp đặt theo bề ngang theo chiều dọc Module nguồn PS307 có loại: A, 5A 10 A Mặt trƣớc module nguồn gồm có: Một đèn Led báo hiệu trạng thái điện áp 24 V Một công tắc dùng để bật / tắt điện áp Một nút dùng để chọn điện áp đầu vào 120 VAC 230VAC -Mặt sau module gồm có lỗ dùng để nhận điện áp vào 4.2 Khối xử lý trung tâm (CPU) GVHD : Ths Nguyễn Anh Tuấn Page Module CPU loại module có chứa vi xử lý, hệ điều hành, nhớ, định thời, đếm cổng truyền thông (RS485)… có vài cổng vào/ra số Các cổng vào số đƣợc gọi cổng vào onboard Trong họ PLC S7-300 module CPU đƣợc đặt tên theo vi xử lí có nó, nhƣ : module CPU312, module CPU314, module CPU315,… Ngoài có module đƣợc tích hợp sẵn nhƣ khối hàm đặt thƣ viện hệ điều hành phục vụ cho việc sử dụng cổng vào /ra onboard, đƣợc phân biệt cụm chữ IFM (Intergrated Function Module) Ví dụ module CPU312 IFM, module CPU314 IFM… Bên cạnh có loại CPU với hai cổng truyền thông, cổng thứ hai có chức phục vụ nối mạng phân tán kèm theo phần mềm tiện dụng tích hợp sẵn hệ điều hành Các loại module CPU đƣợc phân biệt cách thêm cụm từ DP (Distributed port) tên gọi Ví dụ: module CPU315-2DP, module CPU316-2DP 4.3 Module mở rộng cổng tín hiệu: Digital Input Module: Module mở rộng cổng vào số, có nhiệm vụ nhận tín hiệu số từ thiết bị ngoại vi vào vùng đệm để xử lý, gồm có module sau: SM 321 DI16xAC120 V SM 321 DI16xDC24 V SM 321 DI16x24VDC, interrupt SM 321 DI8xAC120/230V SM 321 DI32xDC24V,… Digital Output Module: Module mở rộng cổng số, có nhiệm vụ xuất tín hiệu từ vùng đệm xử lý thiết bị ngoại vi, số loại module số: SM 322 DO16xAC120V/0.5A SM 322 DO16xDC24V/0.5A SM 322 DO 8xAC120/230V/1A, … GVHD : Ths Nguyễn Anh Tuấn Page Digital Input/ Output Module: module mở rộng cổng vào/ra số Tích hợp nhiệm vụ hai loại module Gồm có loại sau: SM 323 DI16/DO16x24V/0.5A SM 323 DI8/DO8x24V/0.5A SM 323 DI8/DO8xDC24V/0.5A… Analog Input Module: Module mở rộng cổng vào tƣơng tự, có nhiệm vụ chuyển tín hiệu tƣơng tự từ bên thành tín hiệu số để xử lý bên S7-300 Gồm loại module sau: SM 331 AI2x12bit SM 331 AI8x12bit SM 331 AI8x16bit… Analog Output Module: Module mở rộng cổng tƣơng tự, có nhiệm vụ chuyển tín hiệu số bên S7-300 thành tín hiệu tƣơng tự để phục vụ cho trình hoạt động thiết bị bên Gồm loại module sau: SM 332 AO2x12bit SM 332 AO4x12bit SM 332 AO4x16bit… Analog Input/Output Module: module tích hợp nhiệm vụ hai loại Gồm có: SM 334 AI4/AO2 SM 334 AI4/AO2x12bit SM 334 AI4/AO4x14/12bit… 4.4 Module ghép nối (Interface module-IM): Là loại module chuyên dụng có nhiệm vụ ghép nối nhóm module mở rộng lại với thành khối đƣợc quản lý chung module CPU Một module CPU S7-300 làm việc trực tiếp với nhiều racks racks phải đƣợc nối với module IM Module IM gồm có loại: GVHD : Ths Nguyễn Anh Tuấn Page 10 GVHD : Ths Nguyễn Anh Tuấn Page 92 GVHD : Ths Nguyễn Anh Tuấn Page 93 GVHD : Ths Nguyễn Anh Tuấn Page 94 GVHD : Ths Nguyễn Anh Tuấn Page 95 GVHD : Ths Nguyễn Anh Tuấn Page 96 GVHD : Ths Nguyễn Anh Tuấn Page 97 1.2 Bảng danh sách Tag liên kết WinCC GVHD : Ths Nguyễn Anh Tuấn Page 98 II Chƣơng trình trạm 2.1 Điều khiển PID mực nước bồn 2.1.1 Khối OB1 GVHD : Ths Nguyễn Anh Tuấn Page 99 GVHD : Ths Nguyễn Anh Tuấn Page 100 GVHD : Ths Nguyễn Anh Tuấn Page 101 2.1.2 Khối OB35 GVHD : Ths Nguyễn Anh Tuấn Page 102 2.1.3 Khối hàm Scale GVHD : Ths Nguyễn Anh Tuấn Page 103 2.2 Bảng danh sách Tags liên kết WinCC GVHD : Ths Nguyễn Anh Tuấn Page 104 CHƢƠNG : K T LUẬN Kết thu đƣợc Tìm hiểu khai thác đƣợc tính phần mềm Simatic Step Tia Portal Tìm hiểu lý thuyết cách thức mô trình hoạt động dây chuyền Tìm hiểu sơ lƣợc PLC S7-300 Siemens , WinCC/Web Navigator Tìm hiểu đƣợc cách thức tạo đƣợc hệ thống để đƣa giao diện lên Internet Explore điều khiển Mặt hạn chế mô hình: Do hạn chế phí tốn nên mô hình đƣợc thiết kế với nguyên lý đơn giản, thị đèn tín hiệu Hƣớng phát triển đô án: Đƣa giao diện lên Internet Explorer điều khiển mạng Internet Làm hệ thống lớn kết hợp điều khiển giao diện Internet Explorer Profibus GVHD : Ths Nguyễn Anh Tuấn Page 105 GVHD : Ths Nguyễn Anh Tuấn Page 106 [...]... thống xử lý nƣớc thải hoặc hệ thống các trạm điều khiển) hoặc để truy xuất thơng tin của quy trình trong hiện tại và trong q khứ WinCC/ WebNavigator hỗ trợ đầy đủ hệ thống điều khiển và giám sát thơng qua web nói chung mà khơng cần phải thay đổi dự án WinCC web server có thể đƣợc cài đặt trên hệ thống WinCC đơn ngƣời dùng, WinCC server hoặc client Vì vậy web client kết nối với web server có thể truy cập... bổ sung vào form của web client Việc cấu hình hỗn hợp với SCADA và web client có những hạn chế số lƣợng và cấu trúc nhƣ sau: 50 WinCC web client và 1 WinCC SCADA trên một cấu hình client, hoặc 32 WinCC SCADA client và 3 WinCC web client 2.1 Giới thiệu Web Navigator Gói phần mềm Web Navigator bao gồm WINCC Web Navigator Server đƣợc cài đặt trên máy tính server và WINCC Web Navigator Client đƣợc... cập đồng thời đến web server PowerPacks dùng để nâng cấp số client hoạt động đồng thời trên web Ngồi ra, bản quyền phần mềm chẩn đốn client thì thích hợp cho hệ thống tích hợp có nhiệm vụ bảo trì và phục vụ cho hệ thống phân tán rộng lớn Khơng kể đến số lƣợng truy cập, phần mềm chẩn đốn client của WinCC Web Navigator đảm bảo truy cập đến tất cả các web server với bản quyền WinCC Web Navigator hoặc bản... việc lựa chọn WinCC Web Navigator, thơng qua giải pháp thin client (SIMATIC Thin Client) và mobile client (PDA – Personal Digital Assistant) cũng có thể kết nối đến hệ thống web server GVHD : Ths Nguyễn Anh Tuấn Page 23 WinCC SCADA Client, Web server và hệ thống client khác trong web với trung tâm lƣu trữ cơ sở dữ liệu 1.2 .WinCC / Web Navigator - Hệ thống điều khiển và giám sát thơng qua web 1.2.1.Những... chỉ cần kết nối PLC với máy tính PC qua dây cáp: Sơ đồ kết nối PLC với máy tính GVHD : Ths Nguyễn Anh Tuấn Page 22 CHƢƠNG 2 : TỔNG QUAN VỀ WINCC 1.1 Giới thiệu chung WINCC là phần mềm hỗ trợ cho điều khiển hệ thống với q trình tự động Ngồi ra WinCC có thể đƣợc mở rộng hơn thơng qua mạng LAN (Local Area Network), cho dù là để giám sát một phần của hệ thống từ xa và rời rạc (Ví dụ: trong hệ thống xử... quản trị ngƣời dùng của hệ thống trực tuyến 1.2.3.Những lĩnh vực ứng dụng mới Ngồi ra cách dùng điển hình của WinCC Web Navigator trong mạng WANs (Wide Area Networks), WinCC Web Navigator cũng có thể đƣợc dùng cho những ứng dụng mà có thể thêm vào với chi phí tối thiểu Đặc biệt là những ứng dụng có cấu trúc phân tán rõ rệt (hệ thống nƣớc hoặc xử lý nƣớc thải), hoặc trong những hệ thống cần truy cập thơng... vận hành web cần hoạt động đồng thời thì trạm server có thể đƣợc cấu hình trên nhiều web server Việc này đòi hỏi phải có bản quyền Load Balancing (cân bằng tải) để tham gia vào web server Với Load Balancing, sự bù đắp tải có khả năng chỉ định web client mới kết nối tự động kết nối đến web server có tải thấp nhất Web server có thể truy cập đến web server khác cùng WinCC project và có thể có 50 web client... Phí bảo trì thấp do phần mềm quản lý trung tâm Chấp nhận sự thiết lập dữ liệu cho web mà khơng thay đổi Tăng cƣờng sự bảo mật và tính sẵn sàng do sự cách ly giữa WinCC và web server GVHD : Ths Nguyễn Anh Tuấn Page 24 Cung cấp sự truy cập hợp pháp cho việc sử dụng hệ thống thơng qua nhà quản lý ngƣời sử dụng hệ thống 1.2.2 Các tiêu chuẩn bảo mật Internet cao WinCC Web Navigator cung cấp khả... server của WinCC Web Navigator GVHD : Ths Nguyễn Anh Tuấn Page 28 1.3 WinCC Server – Dùng cài đặt cho hệ thống client hoặc server 1.3.1 Những lợi ích Cài đặt cho hệ thống client hoặc server cho trạm vận hành và giám sát hệ thống lớn lên đến 12 WinCC server và 32 máy trạm vận hành ngang hàng Có chức năng phân tán và nhiều ứng dụng trên vài máy server với số lƣợng lớn các cấu trúc có đặc tính hệ thống. .. server trong hệ thống từ một trạm vận hành Các client cũng có thể đƣợc cấu hình từ xa thơng qua web server Sự cấu hình có lợi cho client Giảm bớt chi phí cài đặt cho các client chuẩn khơng cần SQL server Thơng qua việc lựa chọn sử dụng web server, ta có thể khai thác hệ thống WinCC đơn ngƣời dùng đến hệ thống client / server đầy đủ Bằng cách này, ta có thể vận hành vài hệ thống điều khiển ngang ... Nhƣng điều đáng quan tâm mức độ tự động hóa việc thu thập xử lý kết đo, kể việc lập bảng thống kê, đồ họa, nhƣ in kết Vì vậy, tơi chọn đề tài “ ỨNG DỤNG WEB NAVIGATOR ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG... WinCC SCADA Client, Web server hệ thống client khác web với trung tâm lƣu trữ sở liệu 1.2 .WinCC / Web Navigator - Hệ thống điều khiển giám sát thơng qua web 1.2.1.Những lợi ích Ngƣời điều khiển. .. sử dụng web server, ta khai thác hệ thống WinCC đơn ngƣời dùng đến hệ thống client / server đầy đủ Bằng cách này, ta vận hành vài hệ thống điều khiển ngang hàng giám sát máy trạm nhóm với hệ thống