1. Tên đề tài: “Lập trình điều khiển hệ thống sản xuất và chiết rót nước ép hoa quả điều khiển giám sát bằng winCC” 1. Tài liệu [1]. Điều khiển lập trình plc [2]. Tài liệu PLC S7-1200 hãng siemens [3]. Tài liệu wincc 3. Nội dung yêu cầu của đề tài 1. Phân tích yêu cầu công nghệ dây chuyền sản xuất và chiết rót nước ép hoa quả 2. Giới thiệu PLC S7-1200 và hệ điều hành giám sát wincc 3. Viết chương trinh điều khiển cho bộ điều khiển PLC theo công nghệ 4. Thiết kế giao diện điều khiển giám sát trên WinCC - Mục tiêu đề tài: Xây dựng quy trình công nghệ, hoàn thiệ hệ thống và lập trình sử dụng bộ điều khiển PLC 4. Ngày giao đề tài: ngày…....tháng…....năm……...
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH KHOA ĐIỆN NGÀNH: CNKT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - * * * - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG SẢN XUẤT VÀ CHIẾT RÓT NƯỚC ÉP HOA QUẢ ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT BẰNG WINCC Giảng viên hướng dẫn Sinh viên thực MSSV Lớp : : : : Vinh - 2020 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Khoa Điện Lớp: DHDDTCK11Z MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH .3 DANH MỤC BẢNG LỜI NÓI ĐẦU .6 CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG SCADA VÀ TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY SẢN XUẤT NƯỚC HOA QỦA .7 1.1 Hệ thống SCADA .7 1.1.1 Chức nhiệm vụ SCADA 1.1.2 Cấu trúc hệ thống SCADA .7 1.1.3 Hệ thông SCADA đại 1.1.4 Các ứng dụng hệ thống SCADA 10 1.1.5 Mục đích ứng dụng SCADA vào sản xuất 10 1.2 Xây dựng hệ thống SCADA 10 1.2.1 Yêu cầu sở xây dựng hệ thống tự động hóa 10 1.3 Sơ lược hệ thống chiết rót nước hoa 14 1.3.1 Khái niêm 14 1.3.2 Yêu cầu chung thống 14 1.3.3 Giới thiệu yêu cầu công nghệ mô hình hệ thống chiết rót nước hoa 15 1.3.4 Lưu đồ thuật tốn điều khiển hệ thống chiết rót nước trái .16 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC S7 – 1200 18 2.1 Giới thiệu chung PLC S7-1200 18 2.1.1 Khái niệm plc s7-1200 18 2.1.2 Đặc điểm PLC S7-1200 18 2.1.3 Phân loại 19 2.1.4 Hình dạng bên ngồi (CPU 1214C) .20 2.1.5 Cấu trúc bên PLC S7-1200 22 2.1.6 Đấu .22 2.1.7 Module mở rộng 23 2.1.8 Phương pháp lập trình điều khiển 24 2.1.9 Các ngơn ngữ lập trình PLC S7-1200 25 2.2 Phần mềm lập trình SIMATIC TIA PORTAL STEP7 BASIC 26 2.2.1 Giới thiệu phần mềm lập trình SIMATIC TIA Portal STEP7 Basic 26 2.2.2 Trình tự bước thiết kế chương trình điều khiển 28 2.2.3 Giao diện phần mềm SIMATIC TIA Portal STEP7 Basic .28 Đồ án tốt nghiệp Khoa Điện Lớp: DHDDTCK11Z 2.3 Tập lệnh PLC S7-1200 35 2.3.1 Các lệnh bit .35 2.3.2 Các lệnh timer 39 2.3.3 Các lệnh đếm (counter) 41 2.3.4 Lệnh so sánh 45 2.3.5 Các lệnh toán học 46 CHƯƠNG GIỚI THIỆU PHẦN MỀM WINCC 50 3.1 Tổng quan phần mềm WINCC 50 3.2 Các khái niệm thường dùng WinCC 53 3.3 Tạo giao diện mô WinCC phần mềm Tia Portal 56 CHƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ MƠ PHỎNG HỆ THỐNG CHIẾT RÓT NƯỚC HOA QUẢ TỰ ĐỘNG TRÊN WINCC 59 4.1 Lập trình chương trình điều khiển hệ thống chiết rót nước hoa tự động 59 4.1.1 Khai báo biến đối tượng điều khiển 59 4.1.2 Chương trình điều khiển hệ thống chiết rót nước hoa Tia Portal 59 4.2 Mơ hệ thống chiết rót nước hoa WINCC .70 KẾT LUẬN 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 Đồ án tốt nghiệp Khoa Điện Lớp: DHDDTCK11Z DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống SCADA Hình 1.2 Kiến trúc tiêu biểu hệ SCADA phân bố .8 Hình 1.3 Sơ đồ cơng nghệ dây chuyền sản xuất nước ép trái 15 Hình 2.1: Hình dạng bên ngồi S7 – 1200 (CPU 1214C) 21 Hình 2.2: Cấu trúc bên PLC S7-1200 22 Hình 2.3: Sơ đồ đấu dây S7 -1200 / CPU 1214C 23 Hình 2.4: Hình dạng bên ngoai module mở rộng .24 Hình 2.5: Phương pháp lập trình điều khiển 25 Hình 2.6: Ví dụ chương trình LAD 25 Hình 2.7: Ví dụ ngơn ngữ FDB 26 Hình 2.8: Sơ đồ thiết kể chương trình điều khiển 28 Hình 2.9: Giao diện phần mềm 28 Hình 2.10: Giao diện chọn CPU 29 Hình 2.11: Giao diện hiển thị cấu trúc CPU 1214C phần mềm 29 Hình 2.12: Giao diện soạn thảo 30 Hình 2.13: Giao diện khai báo biến chương trình 30 Hình 2.11: Tạm dừng hoạt động PLC .34 Hình 2.12: Sơ đồ kết nối PLC với máy tính 34 Hình 2.13: Mơ tả lệnh 35 Hình 2.14: Mô tả lệnh 35 Hình 2.15: Mơ tả lệnh 36 Hình 2.16: Mơ tả lệnh 36 Hình 2.17: Mơ tả lệnh 37 Hình 2.18: Mơ tả lệnh 37 Hình 2.19: Mơ tả lệnh 37 Hình 2.20: Mơ tả lệnh 37 Hình 2.21: Mô tả lệnh 38 Hình 2.22: Mơ tả lệnh 39 Hình 2.23: Biểu đồ thời gian 39 Hình 2.24: Mô tả lệnh 40 Hình 2.25: Biểu đồ thời gian 40 Hình 2.26: Mơ tả lệnh 40 Hình 2.27: Biểu đồ thời gian 41 Hình 2.28: Mơ tả lệnh 41 Đồ án tốt nghiệp Khoa Điện Lớp: DHDDTCK11Z Hình 2.29: Biểu đồ thời gian 42 Hình 2.30: Mơ tả lệnh 42 Hình 2.31: Biểu đồ thời gian 43 Hình 2.32: Mơ tả lệnh 43 Hình 2.33: Biểu đồ thời gian 44 Hình 2.34: Mô tả lệnh 44 Hình 2.35: Mơ tả lệnh 45 Hình 2.36: Mơ tả lệnh 46 Hình 2.37: Mô tả lệnh 46 Hình 2.38: Mơ tả lệnh 47 Hình 2.39: Mơ tả lệnh 48 Hình 2.40: Mơ tả lệnh 48 Hình 2.41: Mơ tả lệnh 49 Hình 3.1: Cấu trúc WinCC 53 Hình 3.2: Cấu trúc dự án đơn 55 Hình 3.3: Cấu trúc dự án nhiều người dùng 55 Hình 3.4: Cấu trúc dự án multi- client 56 Đồ án tốt nghiệp Khoa Điện Lớp: DHDDTCK11Z DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Các đặc điểm s7-1200 19 Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật S7-1200 CPU 1214C 21 Bảng 2.3: Thông số module: 24 Bảng 2.4: Các thông số lệnh 37 Bảng 2.5: Các thông số lệnh 38 Bảng 2.6: Thông số lệnh 39 Bảng 2.7: Các thông số lệnh 39 Bảng 2.8: Các thông số lệnh 40 Bảng 2.9: Các thông số lệnh 41 Bảng 2.10: Các thông số lệnh 41 Bảng 2.11: Các thông số lệnh 42 Bảng 2.12: Các thông số lệnh 43 Bảng 2.13: Các thông số lệnh 44 Bảng 2.14: Các thông số lệnh 45 Bảng 2.15: thông số lệnh 46 Bảng 2.16: Các thông số lệnh 46 Bảng 2.17: Các thông số lệnh 47 Bảng 2.18: Điều kiện mã .47 Bảng 2.19: Các thông số lệnh 48 Bảng 2.21: Các thông số lệnh 49 Bảng 2.22: Điều kiện mã .49 Bảng 2.23: Các thông số lệnh 49 Bảng 3.1: Các thông số WinCC 52 Đồ án tốt nghiệp Khoa Điện Lớp: DHDDTCK11Z LỜI NÓI ĐẦU Như biết phái triển khoa học kỹ thuật qua thời kì lịch sử, có ảnh hưởng khơng nhỏ để thúc đẩy nên kinh tế phát triển, cụ thể ngành sản xuất cơng nghiệp đại Có thể nói phát triển Cơng nghệ điện tử - tin học, coi cách mạng cơng nghệ tồn giới Ở nước ta, ngành kĩ thuật điện tử - tin học ứng dụng vào lĩnh vực điều khiển tự động, đặc biệt kĩ thuật vi xử lí Trên giới người ta sản xuất thiết bị lập trình Đó thiết bị điều khiển có lập trình Programable Logic Controlle viết tắt PLC PLC coi ứng dụng điển hình mạch vi xử lí So với q trình điều khiển mạch điện tử thơng thường PLC có nhiều ưu điểm hẳn, ví dụ như: Kết nối mạch điện đơn giản, rút ngắn thời gian lắp đặt cơng trình, dễ dàng thay đổi cơng nghệ nhờ việc thay đổi nội dung chương trình điều khiển, ứng dụng điều khiển phạm vi rộng, độ tin cậy cao Sự đời thiết bị điều khiển làm thay đổi suất lao động chất lượng sản phẩm rõ rệt Vì việc cải tiến phát triển thiết bị điều khiển quan tâm, để đáp ứng yêu cầu thay người môi trường độc hại, u cầu cơng nghệ địi hỏi xác tuyệt đối Trong q trình học tập làm việc trường, tìm hiểu điều khiển, em giao đề tài tốt nghiệp với nội dung: “Thiết kế hệ thống sản xuất chiết rót nước ép hoa quả” Bản đồ án hoàn thành với hướng dẫn trực tiếp nhiệt tình thầy giáo giúp đỡ em nhiệt tình, với nỗ lực thân Em hoàn thành đề tài giao Do hạn chế thời gian kinh nghiệm thực tế không nhiều, nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót Rất mong đóng góp ý kiến quý thầy cô, bạn bè đồng nghiệp đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Tp.Vinh, ngày…tháng … năm 2020 Sinh viên thực Đồ án tốt nghiệp Khoa Điện Lớp: DHDDTCK11Z CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG SCADA VÀ TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY SẢN XUẤT NƯỚC HOA QỦA 1.1 Hệ thống SCADA 1.1.1 Chức nhiệm vụ SCADA 1.1.1.1 Giới thiệu SCADA SCADA viết tắt Supervisory Control And Data Acquisition,nghĩa hệ thống điều khiển giám sát số liệu sản xuất SCADA cơng cụ tư động hóa cơng nghiệp, dùng kỹ thuật vi tinh PLC/RTU, để trợ giúp việc điều hành kỹ thuât cấp trực ban điều hành sản xuất cơng nghiệp: từ cấp phân xưởng, xí nghiêp,đến cấp cao công ty 1.1.1.2 Chức SCADA Thu thập từ xa:thu thập qua đường truyền số liệu số liệu sản xuất tổ chức việc lưu nhiều loại sở số liệu Dùng sở liệu để cung cấp dịch vụ điều khiển dám sát sản xuất: Hiển thị báo cáo tổng kết trình sản xuất Điều khiển từ xa trình sản xuất Thưc dịch vụ truyền số liệu hệ thống 1.1.1.3 Nhiệm vụ SCADA Thu thập giám sát từ xa đối tượng Điều khiển đóng cắt từ xa lên đối tượng Điều chỉnh tự động từ xa lên đối tượng Thông tin từ xa với đối tượng cấp quản lý 1.1.2 Cấu trúc hệ thống SCADA Máy tính chủ SCADA PC với microsoft 95, 98, NT Bus truyền tin Multidrop tiêu chuẩn RS485,với protocol truyền tin công nghiệp Master/slaver chọn dùng nhiều Thiết bị thu thập liệu với PC + PLC dùng transmitter analog 0:10v Đồ án tốt nghiệp Khoa Điện Lớp: DHDDTCK11Z Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống SCADA 1.1.3 Hệ thông SCADA đại 1.1.3.1 Kiến trúc hệ thống Hiện hệ SCADA hệ xây dựng theo kiến trúc phân bố, cơng suất máy chủ phân bố số xử lý nối với mạng cục (LAN) Trong xử lý có trách nhiệm định như: thu thập xử lý, tạo hiển thị, thiết lập báo cáo v.v… số xử lý dùng để dự phòng Nhờ vào công nghệ mạng diện rộng (WAN), hệ thống SCADA phân bố miền địa lý rộng Hệ thống thiết kế theo hệ thống mở cấu Server_Client Hình 1.2 Kiến trúc tiêu biểu hệ SCADA phân bố Đồ án tốt nghiệp Khoa Điện Lớp: DHDDTCK11Z Network 3: Hệ thống bắt đầu hoạt động Network 4: Cài đặt thời gian dừng tắt khâu cấp liệu Network5: Khi bật chế độ auto bấm on gia liệu bắt đầu đem tới Network 6: Khi cảm biến tác động di chuyển Đồ án tốt nghiệp 60 Khoa Điện Lớp: DHDDTCK11Z Network 7: Đèn cảm biến sáng Network 8: Băng tải chạy Network 9: Đồ án tốt nghiệp 61 Khoa Điện Lớp: DHDDTCK11Z Network 10: Network 11: Network 12: Đồ án tốt nghiệp 62 Khoa Điện Lớp: DHDDTCK11Z Network 13: Network 14: Hoa đưa đến máy rửa Network 15: Đồ án tốt nghiệp 63 Khoa Điện Lớp: DHDDTCK11Z Network 16: bắt đầu q trình làm khơ Network 17: Network 18: Ép Đồ án tốt nghiệp 64 Khoa Điện Lớp: DHDDTCK11Z Network 19:cài đặt thời gian tăng cb Network 20: Network 21: Đồ án tốt nghiệp 65 Khoa Điện Lớp: DHDDTCK11Z Network22: Network 23: Khi cảm biến MED tác động bắt đầu chiết Network 24: băng tải chạy Đồ án tốt nghiệp 66 Khoa Điện Lớp: DHDDTCK11Z Network 25:cài đặt thời gian dịch chai Network 26: Network 27: Đồ án tốt nghiệp 67 Khoa Điện Lớp: DHDDTCK11Z Network 28: rót xong chai chai thị băng tải Network 29: cảm biến phát chai Network 30: cài đặt counter đếm chai rót Đồ án tốt nghiệp 68 Khoa Điện Lớp: DHDDTCK11Z Network 31: Khi chai dịch xong cảm biến phát mở van định lượng để chiết rót Network 32: cảm biến Max tác động đầy bồn Đồ án tốt nghiệp 69 Khoa Điện Lớp: DHDDTCK11Z 4.2 Mơ hệ thống chiết rót nước hoa WINCC Hệ thống chiết rót tự động chưa hoạt động Hệ thống bắt đầu hoạt động: Khi vào làm cho cảm biến tác động làm máy rửa băng tai hoạt động Hệ thống hoạt động: Khi đủ lượng nước hoa vào bồn làm cho cảm biến MED tác động bắt đầu mở van chiết rót Đồ án tốt nghiệp 70 Khoa Điện Lớp: DHDDTCK11Z Hệ thống rót vào chai Đồ án tốt nghiệp 71 Khoa Điện Lớp: DHDDTCK11Z Khi chạy đủ số chay cài đặt hệ thống ngừng hoạt động Đồ án tốt nghiệp 72 Khoa Điện Lớp: DHDDTCK11Z KẾT LUẬN Qua trình làm đồ án tốt nghiệp giúp đỡ thầy cô giáo giảng dạy Đặc biệt hướng dẫn tận tình thầy giáo, bạn nhóm em hồn thành nội dung đồ án Nội dung đồ án chủ yếu tìm hiểu cơng nghệ điều khiển hệ thống chiết rót nước hoa tự động thông qua thiết bị điện lập trình điều khiển PLC simen S7-1200 để đáp ứng yêu cầu công nghệ đồ án đặt Tuy thân có nhiều cố gắng thời gian có hạn, điều kiện tài liệu khó khăn khả có hạn nên khơng tránh khỏi sai sót, mong đóng góp ý kiến thầy bạn Em xin chân thành cảm ơn! Tp.Vinh, Ngày…tháng…năm 2020 Sinh viên thực Đồ án tốt nghiệp 73 Khoa Điện Lớp: DHDDTCK11Z TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Điều khiển lập trình plc [2] Tài liệu PLC S7-1200 hãng siemens [3] Tài liệu wincc Đồ án tốt nghiệp 74 ... Portal 56 CHƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ MƠ PHỎNG HỆ THỐNG CHIẾT RĨT NƯỚC HOA QUẢ TỰ ĐỘNG TRÊN WINCC 59 4.1 Lập trình chương trình điều khiển hệ thống chiết rót nước hoa tự động 59 4.1.1 Khai... lập trình điều khiển Khác với phương pháp điều khiển cứng, hệ thống điều khiển có lập trình, cấu trúc điều khiển cách đấu dây độc lập với chương trình Chương trình định nghĩa hoạt động điều khiển. .. động 59 4.1.1 Khai báo biến đối tượng điều khiển 59 4.1.2 Chương trình điều khiển hệ thống chiết rót nước hoa Tia Portal 59 4.2 Mơ hệ thống chiết rót nước hoa WINCC .70 KẾT LUẬN