Nghiên cứu WinCC kết nối và điều khiển PLC S7 200

Đây là đồ án nghiên cứu về sự kết nối giữa WinCC và PLC S7-200 để tạo giao diện điều khiển, giám sátChương 1: Tổng quanNghiên cứu các đồ án tốt nghiệp, các mô hình về kết nối WinCC và điều khiển PLC của các trường đại học, ứng dụng trong thực tế. Đánh giá những điểm tồn tại ở các đồ án đó, và từ đó phát triển hướng đề tài của mình.Chương 2: Tổng quan về phần mềm WinCCNghiên cứu về phần mềm WinCC và cách sử dụng nó để ứng dụng vào thực tiễn đề tài.Chương 3: Thiết bị lập trình PLC S7-200 CPU22X (SIEMENS)Nghiên cứu về hệ PLC nói chung và PLC S7–200 CPU22X (SIEMENS) nói riêng về cấu trúc phần cứng, cấu trúc chương trình và cách gọi tên…Và đây là cơ sở để lập trình chương trình điều khiển cho mô hình.Chương 4: Kết nối và điều khiển giữa WinCC và PLCThực hiện kết nối giữa WinCC và PLC thông qua phần mềm PC Access.Chương 5: Ứng dụng điều khiển và giám sát hệ thốngThiết kế mô hình đóng, mở cửa tự động dùng PLC S7-200 điều khiển thông qua giao diện WinCC.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: NGHIÊN CỨU WINCC KẾT NỐI VÀ ĐIỀU KHIỂN PLC Sinh viên thực hiện: PHẠM HUỲNH VINH K50 Giáo viên hướng dẫn: Ths.BÙI THÚC MINH Nha Trang, 6-2012 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: NGHIÊN CỨU WINCC KẾT NỐI VÀ ĐIỀU KHIỂN PLC Sinh viên thực hiện: PHẠM HUỲNH VINH K50 Giáo viên hướng dẫn: Ths.BÙI THÚC MINH Cán bộ phản biện: Nha Trang, 6-2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên người nhận xét: Chức danh: Đơn vị công tác: Tên đồ án: Nghiên cứu WinCC kết nối và điều khiển PLC Họ và tên sinh viên: Phạm Huỳnh Vinh MSSV: 50131995 Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử Hệ: Chính quy Khóa: 50 Ý KIẾN NHẬN XÉT 1. Chất lượng hình thức 2. Chất lượng nội dung Khánh Hòa, ngày tháng năm 2012 Người nhận xét 3. Điểm đánh giá: Điểm kết luận của Hội đồng chấm Đồ án Điểm số Điểm bằng chữ Khánh Hòa, ngày tháng năm 2012 Thư ký Hội đồng Chủ tịch hội đồng (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) Bằng số Bằng chữ i Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths.Bùi Thúc Minh SVTH: Phạm Huỳnh Vinh LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành được đồ án này, đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn đến Ban Giám Hiệu, các Thầy Cô đặc biệt là các Thầy Cô trong bộ môn điện thuộc Khoa Điện – Điện Tử trường Đại Học Nha Trang, đã tận tình chỉ dạy, truyền đạt kiến thức cũng như tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập vừa qua. Em xin chân thành cảm ơn thầy Bùi Thúc Minh đã quan tâm theo dõi, tận tình hướng dẫn và động viên để em thực hiện tốt đồ án tốt nghiệp này. Mặc dù đã cố gắng nhưng không tránh khỏi sai sót. Rất mong sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo, các bạn đọc, cũng như các bạn đồng nghiệp để đồ án được hoàn thiện hơn để đóng góp tài liệu cho các khóa sau của ngành và xây dựng mô hình thực tiễn áp dụng trong thực tế. Xin chân thành cảm ơn! Sinh viên Phạm Huỳnh Vinh ii Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths.Bùi Thúc Minh SVTH: Phạm Huỳnh Vinh TÓM TẮT ĐỒ ÁN Với đề tài “Nghiên cứu WinCC kết nối và điều khiển PLC”, tôi nghiên cứu về phần mềm WinCC và hệ thống PLC cùng đó cũng xây dựng mô hình cữa tự động, điều khiển lập trình bằng PLC S7-200 và giám sát trên của WinCC. Việc sử dụng ngôn ngữ lập trình cấu trúc LAD và kết nối điều khiển giám sát bằng WinCC thông qua phần mềm PC Access. Đồ án “Nghiên cứu WinCC kết nối và điều khiển PLC” ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, danh mục tài liệu tham khảo và các phụ lục, nội cung chính của đoạn văn gồm các chương sau: Chương 1: Tổng quan Nghiên cứu các đồ án tốt nghiệp, các mô hình về kết nối WinCC và điều khiển PLC của các trường đại học, ứng dụng trong thực tế. Đánh giá những điểm tồn tại ở các đồ án đó, và từ đó phát triển hướng đề tài của mình. Chương 2: Tổng quan về phần mềm WinCC Nghiên cứu về phần mềm WinCC và cách sử dụng nó để ứng dụng vào thực tiễn đề tài. Chương 3: Thiết bị lập trình PLC S7-200 CPU22X (SIEMENS) Nghiên cứu về hệ PLC nói chung và PLC S7–200 CPU22X (SIEMENS) nói riêng về cấu trúc phần cứng, cấu trúc chương trình và cách gọi tên…Và đây là cơ sở để lập trình chương trình điều khiển cho mô hình. Chương 4: Kết nối và điều khiển giữa WinCC và PLC Thực hiện kết nối giữa WinCC và PLC thông qua phần mềm PC Access. Chương 5: Ứng dụng điều khiển và giám sát hệ thống Thiết kế mô hình đóng, mở cửa tự độngdùng PLC S7-200 điều khiểnthông qua giao diện WinCC. iii Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths.Bùi Thúc Minh SVTH: Phạm Huỳnh Vinh MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT ĐỒ ÁN ii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .viii DANH MỤC BẢNG ix DANH MỤC HÌNH . x MỞ ĐẦU: GIỚI THIỆU CHI TIẾT NỘI DUNG ĐỀ TÀI . 1 A. Đặt vấn đề 1 B. Tính cấp thiết . 1 C. Mục tiêu nghiên cứu 1 D. Phương pháp nghiên cứu 2 E. Phạm vi đề tài 2 F. Ứng dụng và nhu cầu thực tế của đề tài 2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM WINCC 4 2.1 Tổng quan về phần mềm WinCC . 4 2.2 Chức năng của trung tâm điều khiển (Control Center) 6 2.2.1 Chức năng 6 2.2.2 Control Center . 7 2.2.3 Những module chức năng 7 2.3 Các khái niệm thường dùng trong WinCC . 8 2.3.1 WinCC Explorer 8 2.3.2 Chức năng của WinCC Explorer 8 2.3.3 Nhiệm vụ của quản lí dữ liệu (Data Manager) 8 iv Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths.Bùi Thúc Minh SVTH: Phạm Huỳnh Vinh 2.3.4 Nhiệm vụ của WinCC Explorer . 8 2.3.5 Các loại Project 9 2.3.6 Các thành phần cơ bản trong một dự án WinCC . 10 2.4 Các công cụ soạn thảo cơ bản của WinCC . 12 2.4.1 Thiết kế đồ họa của WinCC (Graphic Designer) 12 2.4.1.1 Chức năng của Graphic Designer 12 2.4.1.2 Cấu trúc của Graphic Designer . 12 2.4.1.3 Thiết lập một cửa sổ đồ họa mới . 13 2.4.1.4 Các đặc tính của chạy thực đồ họa 14 2.4.1.5 Quan sát thuộc tính của các đối tượng tạo ra trong màn hình đồ họa . 14 2.4.2 Các đối tượng của WinCC . 14 2.4.2.1 Các đối tượng chuẩn (Standard Object) 14 2.4.2.2 Smart Object . 15 2.4.2.3 Các đối tượng của Window (Window Object) . 17 2.4.3 Hệ thống lưu trữ và hiển thị (Tag Logging) 18 2.4.3.1 Chức năng của Tag Logging . 18 2.4.3.2 Thành phần cơ bản của trình soạn thảo Tag Logging 19 2.4.4 Hệ thống cảnh báo (Alarm Logging) 22 2.4.4.1 Giới thiệu chung về hệ thống cảnh báo (Alarm Logging) 22 2.4.4.2 Một số khái niệm trong soạn thảo Alarm Logging 24 2.4.5 Hệ thống báo cáo (Report Designer) 27 2.5 Hàm trong WinCC . 29 2.5.1 Nhóm hàm chuẩn (Standard Function) . 29 2.5.2 Nhóm hàm trong (Internal Function) 31 v Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths.Bùi Thúc Minh SVTH: Phạm Huỳnh Vinh 2.5.3 Dynamic Wizard 31 2.6 Truyền thông trong WinCC 32 2.6.1 Truyền thông trên mạng MPI . 33 2.6.1.1 Bộ xử lý truyền thông . 33 2.6.1.2 Đối tác truyền thông . 34 2.6.1.3 Dữ liệu truyền thông . 34 2.6.2 Truyền thông trên mạng PROFIBUS . 35 2.6.2.1 Bộ xử lý truyền thông . 35 2.6.2.2 Trình điều khiển truyền thông (Communication Driver) . 36 2.6.2.3 PROFIBUS DP . 37 2.6.2.4 PROFIBUS FMS 38 CHƯƠNG 3: THIẾT BỊ LẬP TRÌNH PLC S7-200 CPU22X (SIEMENS) 40 3.1 Giới thiệu tổng quát về họ PLC S7 . 40 3.2 Đặc trưng kỹ thuật của PLC S7-200 CPU 22X . 41 3.2.1 Địa chỉ các vùng nhớ của S7-200 CPU 22X . 41 3.2.2 Cấu hình vào ra của S7-200 CPU22X AC/DC/RELAY . 42 3.2.3 Cấu hình phần cứng . 43 3.2.4 Khối truyền thông 44 3.2.5 Card nhớ, pin, clock . 44 3.2.6 Kết nối ngoại vi với PC 45 3.3 Những khái niệm cơ sở của PLC S7-200 47 3.3.1 Khái niệm vòng quét của PLC . 47 3.3.2 Truy cập dữ liệu tại các vùng nhớ của S7-200 50 3.3.2.1 Truy cập dữ liệu trực tiếp 50 vi Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths.Bùi Thúc Minh SVTH: Phạm Huỳnh Vinh 3.3.2.2 Phân chia vùng nhớ trong S7-200 . 51 3.3.2.3 Truy cập dữ liệu gián tiếp thông qua con trỏ . 54 3.3.2.4 Lựa chọn ngôn ngữ lập trình . 55 CHƯƠNG 4: KẾT NỐI VÀ ĐIỀU KHIỂN GIỮA WINCC VÀ PLC 58 4.1 Cài đặt S7-200 PC Access 58 4.2 Cách sử dụng S7-200 PC Access . 63 4.2.1 Tạo sự kết nối cho một PLC . 63 4.2.1.1 Thiết lập cấu hình giao tiếp . 63 4.2.1.2 Thiết lập cấu hình mới cho một PLC . 66 4.2.2 Tạo mục Item . 67 4.2.3 Chạy thử, kiểm tra . 69 CHƯƠNG 5: ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG 70 5.1 Yêu cầu công nghệ . 70 5.2 Thiết kế - lập trình trên S7-200 70 5.2.1 Sơ đồ kết nối mạch điều khiển . 70 5.2.2 Khai báo thiết bị ngõ vào ra . 71 5.2.3 Sơ đồ thuật toán . 72 5.2.4 Mạch lập trình LAD với S7-200 . 73 5.3 Thiết kế tạo kết nối trên S7-200 PC Access 77 5.4 Thiết kế mô hình giám sát trên WinCC V7 79 5.4.1 Tạo dự án mới 79 5.4.2 Xây dựng mô hình giám sát . 85 5.4.3 Thiết lập thuộc tính cho các đối tượng . 90 5.4.3.1 Thiết lập thuộc tính cho động cơ kéo cửa 90 vii Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths.Bùi Thúc Minh SVTH: Phạm Huỳnh Vinh 5.4.3.2 Thiết lập thuộc tính cho nút nhấn Star và Stop 91 5.4.3.3 Thiết lập thuộc tính cho các nút nhấn cảm biến . 94 5.4.4 Chạy mô phỏng 96 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 98 Tài liệu tham khảo . 99 . tiêu nghiên cứu  Nghiên cứu WinCC điều khiển và kết nối PLC.  Xây dựng mô hình thực tế kết nối và điều khiển trên máy tính thông qua giao diện WinCC. . tên Và đây là cơ sở để lập trình chương trình điều khiển cho mô hình. Chương 4: Kết nối và điều khiển giữa WinCC và PLC Thực hiện kết nối giữa WinCC và PLC