Đang tải... (xem toàn văn)
Đầy đủ code và giao diện scada trong tài liệu Nhận file chạy liên hệ hoanchi1909@gmail.com
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN =====o0o===== BÁO CÁO ĐỒ ÁN THIẾT KẾ Đề tài : Điều khiển giám sát trạm trộn bê tông PLC S7-1200 HỒ MINH TRỌNG trong.hm174282@sis.hust.edu.vn MSSV : 20174282 Giảng viên hướng dẫn : TS CUNG THÀNH LONG Bộ môn : Kỹ thuật đo Tin học công nghiệp Viện : Điện Hà Nội, tháng năm 2021 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PLC S7-1200 .7 1.1 Giới thiệu chung PLC S7-1200 1.1.1 Khái niệm chung PLC S7-1200 1.1.2 PLC S7-1200 CPU 1214C .9 1.2 Giới thiệu tập lệnh 10 1.2.1 Bit logic 10 1.2.2 Bộ Timer 11 1.2.3 Bộ Counter .12 1.2.4 So sánh 13 1.2.5 Toán học 13 1.2.6 Di chuyển MOVE 14 1.2.7 Chuyển đổi 15 1.3 FB, FC, Ngắt 15 1.3.1 Cấu trúc chương trình 15 1.3.2 Lập trình cấu trúc 16 2.1 Tổng quan bê tông 18 2.1.1 Khái niệm bê tông 18 2.1.2 Thành phần cấu tạo bê tông 18 2.1.3 Các đặc tính bê tơng 19 2.2 Quy trình cơng nghệ .21 2.3 Nhiệm vụ thiết kế 22 CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU VỀ PHẦM MỀM THIẾT KẾ WINCC 24 3.1 Tổng quan vè phần mềm thiết kế WinCC .24 3.1.1 Giới thiệu chung 24 3.1.2 Các đặc điểm 25 3.1.3 Thiết kế giao diện 26 CHƯƠNG LẬP TRÌNH WinCC .30 4.1 Ngôn ngữ lập trình chương trình .30 4.2 Lập trình cho hệ thống trạm trộn bê tông 31 4.2.1 Main 31 4.2.2 Chế độ điều khiển tự động .33 4.2.3 Đọc thông số Loadcell 38 4.2.4 Đặt giá trị ban đầu 40 4.2.5 Tính thời gian trộn 41 4.2.6 Mô 42 4.3 Đầu vào, đầu địa khác 44 CHƯƠNG 5: KẾT NỐI S7 1200 VỚI WinCC VÀ ĐĂNG NHẬP & PHÂN QUYỀN 48 5.1 Kết nối S7 1200 với WinCC 48 5.2 Đăng nhập & phân quyền 49 CHƯƠNG 6: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG 50 KẾT LUẬN .53 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 MỤC LỤC HÌNH ẢNH Hình 1 CPU S7 1200 Hình Các cổng kết nối CPU .8 Hình Chức số CPU S7 1200 Hình Cấu trúc khối 15 Hình Khối FB 17 Hình Khối FC 17 Hình Trạm trộn bê tông 21 Hình 2 Sơ đồ nguyên lý hoạt động 22 Hình Lưu đồ thuật tốn 23 Hình Đặc tính mở WinCC .24 Hình Tạo new project .26 Hình 3 Chọn WinCC 27 Hình Thêm card mạng 27 Hình Kết nối PLC PC system 27 Hình Màn hình đăng nhập .28 Hình Màn hình chế độ Auto 28 Hình Màn hình chế độ Manual 29 Hình Màn hình biểu đồ 29 Hình Các chương trình 30 Hình Chương trình Main .32 Hình Chương trình chế độ điều khiển tự động 38 Hình 4 Chương trình đọc thơng số Loadcell 40 Hình Chương trình đặt giá trị ban đầu 41 Hình Chương trình tính thời gian trộn 42 Hình Chương trình mơ .43 Hình PLC tags 44 Hình Kết nối nút bấm .48 Hình Kết nối Symbol 48 Hình kết nối Trend 49 Hình Tạo tài khoản đăng nhập 49 Hình 5 Phần quyền đăng nhập 50 Hình Kết nối tài khoản với Wincc 50 Hình Mơ Phỏng hình đăng nhập 51 Hình Mơ hình chế độ tự động 51 Hình Mơ hình chế độ tay 52 Hình Mơ hình đồ thị 52 LỜI MỞ ĐẦU Nền công nghiệp giới đà phát triển ngày cao, vấn đề tự đợng điều khiển đặt lên hàng đầu trình nghiên cứu ứng dụng công nghệ vào sản xuất Nó địi hỏi khả xử lý, mức đợ hồn hảo, xác hệ thống sản xuất ngày mợt cao hơn, để đáp ứng nhu cầu số lượng, chất lượng, thẩm mỹ ngày cao xã hội Sự xuất máy tính vào năm đầu thập niên 60 hỗ trợ người làm việc hiệu nhiều lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, v.v… Với đòi hỏi người, nhiều thiết bị, phần mềm chun dụng có tính ưu việt đời Mợt thiết bị PLC Với khả ứng dụng ưu điểm bật, PLC ngày thâm nhập sâu rộng vào công nghiệp sản xuất Từ yêu cầu thực tế ấy, em chọn đề tài :”Điều khiển giám sát trạm trộn bê tông PLC S7-1200” Mục đích đề tài thiết kế mợt chương trình điều khiển sử dung PLC cho trạm trợn bê tơng với tính tự đợng hóa đợ xác cao Em xin cảm ơn giúp đỡ TS Cung Thành Long giúp em hoàn thành đồ án này! CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PLC S7-1200 1.1 Giới thiệu chung PLC S7-1200 1.1.1 Khái niệm chung PLC S7-1200 Năm 2009, Siemens dòng sản phẩm S7-1200 dùng để thay dần cho S7-200 So với S7-200 S7-1200 có tính trợi: Bao gồm module nguồn, module CPU, module IO, Signal board, module truyền thơng PLC S7 1200 kết nối tối đa module IO module truyền thông chuẩn RS485, RS232 PLC S7 1200 kết nối tối đa 146 đầu vào/142 đầu số 67 đầu vào Analog 33 đầu Analog PLC S7 1200 cịn hỗ trợ bợ đếm HSC bốn kênh phát xung PWM - S71200 mợt dịng bợ điều khiển logic lập trình (PLC) kiểm sốt nhiều ứng dụng tự đợng hóa Thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, mợt tập lệnh mạnh làm cho có giải pháp hồn hảo cho ứng dụng sử dụng với S7-1200 Hình 1 CPU S7 1200 PLC S7 1200 có tích hợp sẵn cổng truyền thông Ethernet hỗ trợ giao thức PROFINET để kết nối mạng PROFINET PLC S7 1200 tích hợp thêm module truyền thông hỗ trợ giao thức truyền thông Modbus, Profibus,… PLC S7 1200 cho phép mở rộng thêm 4DI 4DO 1AI 1AO thông qua Signal board gắn trực tiếp module CPU PLC S7 1200 tích hợp khe cắm thẻ nhớ SIMATIC Hình Các cổng kết nối CPU PLC S7 1200 có model: 1211C, 1212C, 1214C, 1215C, 1217C ▪ CPU1211C: tích hợp DI, DO, AI(0-10V), cổng PROFINET, Signal board, khe cắm thẻ nhớ, khơng mở rợng thêm IO ▪ CPU1212C: tích hợp DI, DO, AI(0-10V), cổng PROFINET, Signal board, khe cắm thẻ nhớ, mở rộng thêm module IO ▪ CPU1214C: tích hợp 14 DI, 10 DO, AI(0-10V), cổng PROFINET, Signal board, khe cắm thẻ nhớ, mở rộng thêm module IO ▪ CPU1215C: tích hợp 14 DI, 10 DO, đầu vào AI(0-10V), đầu AO, cổng PROFINET, Signal board, khe cắm thẻ nhớ, mở rợng thêm module IO ➢ CPU1217C: tích hợp 14 DI, 10 DO, đầu vào AI(0-10V), đầu AO, cổng PROFINET, Signal board, khe cắm thẻ nhớ, mở rộng thêm module IO Chức năng: Hình Chức số CPU S7 1200 - Mợt số tính bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vào CPU chương trình điều khiển: Tất CPU cung cấp bảo vệ password chống truy cập vào PLC Tính “know-how protection” để bảo vệ block đặc biệt - S7-1200 cung cấp mợt cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet TCP/IP Ngồi dùng module truyền thong mở rộng kết nối RS485 RS232 - Phần mềm dùng để lập trình cho S7-1200 Step7 Basic Step7 Basic hỗ trợ ba ngơn ngữ lập trình FBD, LAD SCL Phần mềm tích hợp TIA Portal 15.1 Siemens - Vậy để làm một dự án với S7-1200 cần cài TIA Portal phần mềm bao gồm mơi trường lập trình cho PLC thiết kế giao diện HMI 1.1.2 PLC S7-1200 CPU 1214C - Kích thước: 110 x 100 x 75 - Bợ nhớ người dùng: Bộ nhớ làm việc: 50Kb Bộ nhớl ưu trữ: 2Mb Bộ nhớ Retentive: 2Kb - Ngõ vào số: 14 In/10 Out - Ngõ vào tương tự: in - Vùng nhớ Truy suất bit (M): 4096Byte - Module tín hiệu mở rợng: - Board tín hiệu/truyền thơng:1 - Module truyền thơng: - Bợ đếm tốc độ cao: Pha x 100KHZ/3 x 30KHZ Pha x 80KHZ/3 x 20KHZ - Ngõ xuất xung tốc độ cao: - Truyền thông: Ethernet - Thời gian thực nguồn nuôi: 10 ngày - Thực thi lệnh nhị phân: 0.1 micro giây/lệnh 1.2 Giới thiệu tập lệnh 1.2.1 Bit logic (tập lệnh tiếp điểm) 1) Tiếp điểm thường hở Tiếp điểm thường hở đóng giá trị bit có địa n Tốn hạng n: I, Q, M, L, D 2) Tiếp điểm thường đóng Tiếp điểm thường đóng đóng giá trị bit có địa n Tốn hạng n: I, Q, M, L, D 3) Lệnh OUT Giá trị bit có địa n đầu vào lệnh ngược lại Toán hạng n : Q, M, L, D Chỉ sử dụng một lệnh out cho địa 4) Lệnh OUT đảo Giá trị bit có địa n đầu vào lệnh ngược lại Toán hạng n : Q, M, L, D Chỉ sử dụng một lệnh out not cho địa 5) Lệnh logic NOT Lệnh đảo trạng thái ngõ vào / 6) Lệnh SET Giá trị bit có địa n đầu vào lệnh Khi đầu vào lệnh bit giữ ngun trạng thái Tốn hạng n: Q, M, L, 7) Lệnh Reset Giá trị bit có địa n đầu vào lệnh Khi đầu vào lệnh bit giữ nguyên trạng thái Toán hạng n: Q, M, L, D 8) Lệnh set nhiều bit Giá trị bit có địa OUT đầu vào 10 Hình 4 Chương trình đọc thông số Loadcell 4.2.4 Đặt giá trị ban đầu 40 Hình Chương trình đặt giá trị ban đầu 4.2.5 Tính thời gian trộn 41 Hình Chương trình tính thời gian trộn 4.2.6 Mơ 42 Hình Chương trình mơ 43 4.3 Đầu vào, đầu địa khác Sau thực xong lập trình ta tiến hành gắn địa vào mục PLC tags, kết thu được: Hình PLC tags Input TT 10 11 12 Output TT Chú thích BI_START BI_STOP BI_AUTO BI_MANU BI_MO_PHONG BM_START BM_STOP BM_AUTO BM_MANU BM_MO_PHONG M_CB1 I_CB1 SYMBOL Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool BIT %I0.0 %I0.1 %I0.2 %I0.3 %I0.4 %M0.0 %M0.1 %M0.2 %M0.3 %M0.4 %M0.5 %I0.5 Chú thích Q_DEN_RUN Q_DEN_AUTO Q_DEN_MANU Q_VAN1 Q_VAN2 Q_VAN3 Q_VAN4 SYMBOL Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool BIT %Q0.0 %Q0.1 %Q0.2 %Q0.3 %Q0.4 %Q0.5 %Q0.6 44 10 11 12 13 14 15 16 Q_VAN5 Q_VAN6 Q_VAN7 Q_VAN8 Q_VAN9 Q_VAN10 Q_BT_1 Q_DC_TRON Q_DC_XILO Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool %Q0.7 %Q1.0 %Q1.1 %Q1.2 %Q1.3 %Q1.4 %Q1.5 %Q1.6 %Q1.7 Chú thích DAT_SO_ME DAT_TIME_TRON_KHO DAT_TIME_TRON_UOT DAT_DA DAT_CAT DAT_NUOC DAT_XIMANG DAT_PHUGIA TT_SO_ME TT_TIME_TRON_KHO TT_TIME_TRON_UOT TT_DA TT_CAT TT_NUOC TT_XIMANG TT_PHUGIA SYMBOL Int Int Int Real Real Real Real Real Int Int Int Real Real Real Real Real BIT %MW110 %MW112 %MW114 %MD116 %MD120 %MD124 %MD128 %MD132 %MW136 %MW138 %MW140 %MD142 %MD146 %MD150 %MD154 %MD158 Chú thích I_LOADCELL_1 I_LOADCELL_2 I_LOADCELL_3 I_LOADCELL_4 I_LOADCELL_5 SYMBOL Int Int Int Int Int BIT %IW64 %IW66 %IW68 %IW70 %IW72 Miền nhớ TT 10 11 12 13 14 15 16 Load cell TT 45 10 11 12 13 14 15 M_LOADCELL_1 M_LOADCELL_2 M_LOADCELL_3 M_LOADCELL_4 M_LOADCELL_5 MD_LOADCELL_1 MD_LOADCELL_2 MD_LOADCELL_3 MD_LOADCELL_4 MD_LOADCELL_5 Int Int Int Int Int Real Real Real Real Real %MW100 %MW102 %MW104 %MW106 %MW108 %MD162 %MD166 %MD170 %MD174 %MD178 Lệnh sườn lên sườn xuống (P & N) TT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Chú thích BIT_1S BIT_300MS BIT_DANG_TRON_KHO BIT_DANG_TRON_UOT BIT_GIU BIT_TIMER_BT_STOP DELAY_BT_STOP N1 N10 N11 N12 N13 N14 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 P1 P10 P11 SYMBOL Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool BIT %M14.2 %M13.2 %M12.0 %M12.1 %M14.1 %M10.7 %M10.6 %M10.2 %M12.3 %M13.0 %M13.1 %M13.5 %M13.6 %M10.3 %M10.4 %M10.5 %M11.0 %M11.1 %M11.6 %M11.7 %M12.2 %M10.0 %M12.5 %M12.6 46 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 P12 P13 P14 P15 P16 P2 P3 P4 P5 P6 P9 Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool %M12.7 %M13.3 %M13.4 %M13.7 %M14.0 %M10.1 %M11.2 %M11.3 %M11.4 %M11.5 %M12.4 47 CHƯƠNG 5: KẾT NỐI S7 1200 VỚI WinCC VÀ ĐĂNG NHẬP & PHÂN QUYỀN 5.1 Kết nối S7 1200 với WinCC Muốn truy cập vào hình cần cài đặt cho nút bấm Bằng cách chọn một nút bấm cần làm việc vào mục Properties/Press tùy chỉnh cài đặt cho nút người dùng muốn truy cập đến hình Hình Kết nối nút bấm Tiếp tục với nút bấm khác Để hiển thị Symbol theo bước quy trình vào mục Properties/ Animations mục Tag chọn địa mục PLC tags chương theo lựa chọn Hình Kết nối Symbol 48 Tiếp tục với sysbol khác Biểu diễn đồ thị cách vào hình đồ thị chọn Properties/ Trend sau gắn địa cần biểu diễn chọn màu khác để dễ theo dõi Hình kết nối Trend 5.2 Đăng nhập & phân quyền Vào mục user administration cài đặt tên đăng nhập mật mục users Mỗi tài khoản có chức riêng hệ thống Hình Tạo tài khoản đăng nhập Vào mục user groups phần quyền cho người dùng theo cấp đợ Admin đăng nhập vào hệ thống, người vận hành thao tác mợt số bợ phận 49 Hình 5 Phần quyền đăng nhập Để tạo đăng nhập vào hệ thống ta làm sau vào mục properties/ Security muc Authorization chọn quyền đăng nhập chia Hình Kết nối tài khoản với Wincc CHƯƠNG 6: KẾT QUẢ MƠ PHỎNG HỆ THỐNG Màn hình đăng nhập 50 Hình Mơ Phỏng hình đăng nhập Ở chế độ tự động chọn Start/ON/AUTO để chạy tồn bợ hệ thống Hình Mơ hình chế độ tự động Ở chế đợ điều khiển tay bật tắt nút ấn ON & OFF 51 Hình Mơ hình chế độ tay Biểu đồ theo dõi trình thực tế ngun liệu thời gian trợn Hình Mơ hình đồ thị 52 KẾT LUẬN Đầu tiên em xin chân thành cảm ơn TS Cung Thành Long tận tình giúp đỡ em hồn thành đồ án này! Do kiến thức hạn chế, nguồn kiến thức chủ yếu từ internet, chưa có kiến thức thực tế nên khó tránh khỏi sai sót, mong cô bỏ qua cho Từ việc làm đồ án giúp em rút một số học vấn đề sau: - Có điều kiện để tìm hiểu thêm hệ thống điều khiển thiết bị phục vụ cho ngành điều khiển thị trường Có thêm mợt kiến thức PLC S7-1200 một số phần mềm ứng dụng - Khi làm đồ án em đưa nhiều tình em thấy cịn q nhiều thiếu sót hồn thành đồ án Từ điều cho thấy hướng phát triển đề tài tạo mợt trạm trợn bê tơng với công suất lớn hơn, hệ thống điều khiển tốt hơn, kết nối với thiết bị giám sát khác để mơ hình hồn thiện Ngồi cịn có mợt vấn đề quan trọng khơng tìm thấy Internet trạm trợn có Việt Nam vấn đề môi trường Trạm trộn bê tông sử dụng cát, đá mà xi măng gây ô nhiễm môi trường nhiều cần phải xử lý tốt điều Theo em xử lý cách cho ngun liệu hoạt đợng mợt mơi trường kín, đặt ống hút bụi đưa hệ thống lọc, từ mơi trường xung quanh trạm trợn lành Trên một vài điều mà em rút trình làm đồ án Do trình đợ chun mơn cịn hạn chế nên báo cáo khơng thể tránh khỏi thiếu sót, cách trình bày cịn chưa khoa học, ngắn gọn, em mong thầy bạn giúp đỡ để em học hỏi thêm hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn! 53 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] https://www.siemens.com/global/en.html [2] Practical SCADA for Industry [3] Programmable Logic Controllers by Frank D Petruzella [4] Programmable Logic Controllers, Sixth Edition by William Bolton [5] Scada Supervisory Control And Data Acquisition by Stuart A Boyer [6] AS-I Communication [7] Practical data acquisition for instrumentation and Control Systems [8] David Bailey, Edwin Wright - Practical SCADA for Industry Elsevier (2003) 54 ... đến mợt địa nhớ Hình Khối FC 17 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG VÀ TRẠM TRỘN BÊ TÔNG 2.1 Tổng quan bê tông 2.1.1 Khái niệm bê tông Bê tông (gốc từ béton tiếng Pháp) một loại đá nhân tạo, hình... bật, PLC ngày thâm nhập sâu rộng vào công nghiệp sản xuất Từ yêu cầu thực tế ấy, em chọn đề tài :? ?Điều khiển giám sát trạm trộn bê tông PLC S7-1200” Mục đích đề tài thiết kế mợt chương trình điều. .. 2.1.3 Các đặc tính bê tông a) Độ cứng bê tông: Độ cứng bê tông khả chống lại lực tác đợng từ bên ngồi mà khơng bị phá hoại, phản ánh khả chịu lực bê tông Độ cứng bê tơng phụ tḥc vào tính chất
