- Bước 1: Khi khởi động WinCC xuất hiện cửa sổ như hình 3.20 chọn Single-User Project.
- Bước 2: Gõ tên dự án và chọn đường dẫn.
- Để mở một project có sẵn trong hộp open chọn các tập tin có đuôi mở rộng là .Mpc.
3.2.3 Cài đặt Driver kết nối với PLC:
- Để thiết lập sự kết nối truyền thông giữa WinCC với các đối tượng cấp dưới cần có một mạng liên kết chúng với nhau trong việc trao đổi dữ liệu. Do đó cần chọn một Driver. Việc chọn Driver phụ thuộc vào loại PLC sử dụng. Với dòng SIMATIC PLC của Siemens, có khoảng vài trăm đến vài nghìn điểm nhập, xuất.
Driver: Là giao diện liên kết giữa WinCC và PLC (Programable Logic Control).
Trong dự án SCADA:
+ Click phải chuột vào Tag Management → Add new Driver. + Chọn driver để kết nối với PLC từ hộp sau:
Hình 3.21. Chọn Driver liên kết giữa WinCC và PLC
+ Gõ tên và nhấp ok.
Hình 3.22. Chọn kết nối WINCC với PLC.
3.2.4Tạo Tag và nhóm Tags:
Để tạo sự kết nối các thiết bị trên một dự án trong WinCC, trước tiên phải tạo các Tag trên WinCC. Tag được tạo dưới TagsManagement.
Gồm có Tag nội và Tag ngoại:
+Tags Internal (Tag nội): Là Tag có sẵn trong WinCC. Những Tag nội này là những vùng nhớ trong của WinCC, nó có chức năng như một PLC thực sự.
+Tags External (Tag ngoại): Là Tag quá trình, nó phản ảnh thông tin địa chỉ của hệ thống PLC khác nhau.
Các Tag có thể được lưu trong bộ nhớ PLC hoặc trên các thiết bị khác kết nối với PLC thông qua các Tag.
Tạo những nhóm Tags Groups (nhóm Tag) thiết bị: Khi dự án có một có một khối lượng lớn dữ liệu với nhiều Tag, thì ta có thể nhóm các Tag này thành một nhóm biến sao cho thích hợp theo đúng qui cách.
Tags Group là những cấu trúc bên dưới sự kết nối PLC, có thể tạo nhiều Tags Group và nhiều Tag trong mỗi nhóm Tag nếu cần.
* Tạo Tag nội:
Click phải chuột vào Internal Tag và chọn New Tag để tạo Internal Tag. Sau đó đặt tên và kiểu dữ liệu sau đó nhấp ok.
Hình 3.23. Cách tạo tag nội. * Tạo Tag ngoại:
+ Trước khi tạo tag ngoại bạn phải cài driver và tạo kết nối
+Để tạo các tag ngoại , nhấn nút chuột phải vào kết nối với PLC đã được thiềt lập. Chọn “New Tag”.
+ Chọn ô Limit Scaling để tạo Scale(Tỷ lệ) cho Tag Analog.
Hình 3.25. Tạo tỷ lệ cho tag Analog.
* Tạo nhóm Tag: Để thuận tiện cho quá trình quản lý, thường áp dụng cho các hệ thống phức tạp.
+ Nhóm Tag nội: Click phải chuột vào internal Tags chọn new group đặt tên và nhấp ok.
Click chuột phải vào kết nối PLC cần tạo đặt tên và nhấp ok.
Hình 3.27. Tạo nhóm tag ngoại.
3.2.5 Hiệu chỉnh hình ảnh qúa trình (Process Picture)
+Tạo hình ảnh quá trình:
Để tạo hình ảnh đầu tiên phải mở giao diện đồ hoạ bằng cách nhấp phải mục Graphics Designer, từ menu xổ xuống nhấp chọn New picture xuất hiện một tập tin ở bên phải cửa sổ WiCC Explorer có tên “NewPdl0.pdl”. Nếu một dự án có nhiều giao diện đồ họa để hiển thị thì cần tạo nhiều New picture. Nhấn phải chuột vào file Newpicture.pdl click vào rename để thay đổi tên
+ Cửa sổ Graphics Designer:
* Khi mở cửa sổ Graphics Designer bạn sẽ nhìn thấy các thanh công cụ được sắp xếp theo mặc định.
* Để thuận tiện cho quá trình thiết kế bạn nên sắp xếp các thanh menu và các menu pallete như hình 3.28.
Hình 3.28. Cửa sổ GRAPHIC DESINGER
Lớp: Cơ-Điện Tử Trang 48 SVTH: Võ Văn Dũng
Menu Bar: chứa tất cả các
lệnh gọi menu cho cửasổ Graphics Designer.
Standard Toolbar: chứa các
nút để thực hiện các lệnh thông thường.
Color Palette: Gán
màu cho đối tượng. Gồm 16 màu tiêu chuẩn
Font Palette: cho
phép thay đổi kiểu font, kích cỡ, màu sắc trong đối tượng.
Layer Palette: Dùng để
Alignment Palette: cho phép thay đổi vị trí
tuyệt đối của một hay nhiều đối tựơng, thay đổi
Zoom Palette: thiết lập tỉ
lệ phóng to thu nhỏ cho cửa sổ hiện hành. Tỷ lệ tiêu chuẩnlà: 8,4,1,1/2,1/4.
Object Palette: chứa
các đối tượng tiêu chuẩn:Polygon, Ellipse, Rectagle…..
Style Palette: các thay
đổi hình dạng của đối tượng như: chiều rộng,
đường biên , màu tô..
Layer Palette: Dùng để
Alignment Palette: cho phép thay đổi vị trí
tuyệt đối của một hay nhiều đối tựơng, thay đổi
Layer Palette: Dùng để
chọn lớp từ 0 đến 15. mặc định là lớp 0.
Alignment Palette: cho phép thay đổi vị trí tuyệt
đối của một hay nhiều đối tựơng, thay đổi vị trí tương đối của các đối tượng, tiêu chuẩn độ cao, độ
+Đưa hình ảnh vào trong Gracphics Designer:
* Coppy file ảnh vào trong thư mục tên Project/GraCs. Chú ý đuôi ảnh phải là đuôi .Bmp.
* Trong thanh công cụ object palette chọn smart object/graphic object
sau đó chọn tên file ảnh.
Hình 3.30 Cách đưa một hình ảnh vào trong graphic designer + Tạo một hình ảnh từ thanh công cụ Object Palette:
Ta có thể tạo các hình ảnh từ các lệnh vẽ chuẩn trên thanh công cụ Object Palette.
+ Lấy các ảnh có sẵn trong thư viện Graphics Designer:
* Kích vào display Library
Hình 3.31. Cửa sổ library
3.2.6 Tạo thuộc tính cho hình ảnh:
+Tạo thuộc tính cho các nút nhấn start:
* Bước 1: kích phải chuột vào nút nhấn start chọn properties. Trong object properties/event/mouse. Click phải chuột vào mouse action chọn C-action. * Bước 2: Trong edit action/internal functions/tag/set/set tag bit.
* Bước 3: Double click vào set tag bit xuất hiện assigning parameters. * Bước 4: Trong assigning parameters chọn tag name/tag section, chọn tag start trong value chọn 1.
Hình 3.33. Các bước tạo thuộc tính cho nút nhấn Start
+Tạo thuộc tính cho động cơ băng tải: Băng tải hoạt động là khi động cơ xuất hiện vì vậy cần tạo thuộc tính Display cho động cơ.
* Bước 1: Click phải chuột vào động cơ chọn properties .
* Bước 2: Trong Object Properties chọn Properties/ miscellaneous/ display. Kích phải chuột vào Dynamic chọn tag cần liên kết.
* Bước 3: Nhấn ok và xác định thời gian hiển thị khi tag liên kết có tín hiệu.
Hình 3.34. Các bước tạo thuộc tính cho động cơ.
3.2.7 Một số chức năng cơ bản của WinCC:
* Chức năng điều khiển: Sau các bước thực hiện như trên ta có thể điều khiển quá trình hoạt động của hệ thống dây chuyền thông qua phần mềm WinCC.
* Chức năng hiển thị thông số của quá trình sản xuất: Sử dụng Tag Logging để hiển thị các thông số của quá trình, cài đặt thời gian để thu thập dữ liệu, liên kết với biến cần lưu trữ với Archive Wizard.
Hình 3.36. Minh họa chức năng hiển thị thông số của quá trình sản xuất * Chức năng cảnh báo và thông báo lỗi: Sử dụng Alarm Logging để thiết lập các cảnh báo và thông báo lỗi, cài đặt giới hạn các tag cần cảnh báo.
3.2.8 Thiết lập thuộc tính chạy thực( runtime)
- Thiết lập hình thức của màn hình Runtime bằng cách:
+Trong cửa sổ phụ bên trái của WinCC Explorer, nhấp vào “Computer”. +Trong cửa sổ phụ bên phải, nhấp vào tên của máy tính đang sử dụng. +Trong cửa sổ pop-up, nhấp vào “Properties”.
+Nhấp vào phím “Graphics Runtime”.Trong phần này, ta có thể xác định hình thức của màn hình Runtime và đặt hình khởi động (Start Picture). Để chọn hình khởi động, nhấp vào “Search”, sau đó trong hộp thoại “Start Picture” chọn hình “START.pdl”.Nhấp “OK”. Trong vùng “Window Attributes”, nhấp vào các lựa chọn “Title”, “Maximize”, “Minimize” và “Adapt Picture”.
Hình 3.38. Thiết lập thuộc tính thời gian thực
3.2.9 Kích hoạt Project:
Để xem Project như một thiết bị chạy thực, nhấp vào “File”, “Activate” trên thanh công cụ của WinCC Explorer. Một dấu lựa chọn (check mark) sẽ xuất
hiện bên cạnh “Activate” để cho thấy chế độ chạy thực đã được kích hoạt. Mặc khác, có thể nhấp vào nút “Activate” trên thanh công cụ của WinCC Explorer.
CHƯƠNG IV: MÔ HÌNH BÀI TOÁN DÂY TRUYỀN ĐÓNG HỘP TỰ ĐỘNG
4.1 Mô tả hoạt động của dây truyền:
Hình 4.1. Dây truyền đóng thùng bia lon.
4.1.1 Giới thiệu các thiết bị của dây truyền:
- Băng tải: Dây truyền gồm 2 băng tải lon và băng tải thùng, để vận chuyển lon bia và thùng và đúng vị trí cần điều khiển.
- Cảm biến: Dây gồm có các cảm biến sau
+ Cảm biến lon: Dùng để phát hiện lon bia di chuyển qua một vị trí xác định trước.
- Nút nhấn điều khiển: Gồm 3 nút nhấn Init, Start, Stop.
- Cơ cấu gắp bia: Thực hiện việc gắp bỏ bia vào thùng.
- Cơ cấu chặn bia: Dùng để các lon bia được dồn lại nhằm mục đích định vị cho cơ cấu gắp bia hoạt động chính xác
4.1.2 Nguyên tắc điều khiển:
- Khi nhấn Init dây truyền được reset lại trạng thái ban đầu, khi đó khi nhấn Start hệ thống mới bắt đầu hoạt động. Khi nhấn Stop nếu cơ cấu gắp bia đang hoạt động sẽ gắp xong lần gắp đó rồi hệ thống mới dừng lại.
- Trước khi điều khiển cần nhập vào giá trị thùng cần phải đóng, khi đó ấn nút Init để lặp lại trạng thái ban đầu cho hệ thống. Bấm Start hệ thống bắt đầu hoạt động, nếu có thùng tại vị trí đặt trước xác định nhờ cảm biến thùng thì băng tải thùng hoạt động đưa thùng vào vị trí nhận lon xác định lần lượt bởi cảm biến hàng, khi cảm biến hàng có tín hiệu thì băng tải bia hoạt động đồng thời ngắt băng tải thùng. Khi cảm biến lon đếm đủ 6 lon thì băng tải bia bị ngắt, sau thời gian 3 s để bia dồn lại nhờ cơ cấu chặn bia thì cơ cấu gắp lon bia bắt đầu hoạt động. Sau khi bỏ xong 6 lon bia vào thùng thì băng tải thùng lại được cấp điện và hoạt động cho đến khi gặp cảm biến hàng mới khi quá trình được lặp lại như trên cho đến khi đủ 24 lon, nếu số thùng bỏ được nhỏ hơn giá trị thùng đã đặt và khi có thùng mới thì dây truyền hoạt động theo chu kỳ như trên.
4.1.3 Mô tả hoạt động của cơ cấu gắp lon bia:
Ban đầu cơ cấu gắp lon bia ở vị trí trên cùng bên trái, xác định được nhờ 2
cảm biến trái và cảm biến trên. Khi hoạt động thì cơ cấu gắp lon bia đầu tiên sẽ đi xuống và gắp các lon bia trong thời gian trong thời gian 10s sau đó cơ cấu đi lên, khi cảm biến trên có tín hiệu cơ cấu quay sang phải, khi cảm biến phải
gian 5s. Sau khi bia được bỏ vào thùng thì cơ cấu lại quay sang trái và dừng lại khi cảm biếntrái nhận tín hiệu để chuẩn bị cho lần tiếp theo.
4.2 Lựa chọn thiết bị: 4.2.1Chọn cảm biến:
*Chọn cảm biến phát hiện thùng:
Cảm biến phát hiện thùng carton trên dây chuyền là cảm biến quang dạng thu phát chung có gương phản xạ
Cảm biến quang dạng thu phát chung gồm phần phát và phần thu:
+ Phần phát gồm một Led phát hồng ngoại hoặc Led phát Laser có vai trò như một nguồn phát sáng được đặt ngay tại tiêu điểm của thấu kính hội tụ phát nhằm mục đích tạo
ra chùm tia sáng hẹp để chiếu đến phần thu. Hình 4.2 ứng dụng phát hiện thùng
+ Phần thu gồm một transistor quang đặt ngay tại tiêu điểm của thấu kính hội tụ nhằm mục đích tập trung ánh sáng rọi vào transistor. Transistor quang thu được nối vào mạch để tạo mức logic ở ngỏ ra.
- Chọn cảm biến quang E3F3 R61 vì có
giá thành thấp và dễ sử dụng. Hình 4.3.cấu tạo cảm biến quang thu phát chung
- Thông số kỹ thuật :
+ Vỏ nhựa, hình trụ D=18, gọn, tiết kiệm không gian. + Thời gian đáp ứng: 2.5 ms (max).
+ Nguồn cấp: từ 12 đến 24VDC.
+ Dây được nối sẵn (pre-wired) dài 2m.
+ Có đèn báo khi sensor hoạt động (màu cam) . + Hoạt động ở chế độ Light-On hoặc Dark-On + Có mạch bảo vệ chống ngắn mạch và nối ngược cực .
+ Độ nhạy có thể chỉnh được.
+ Loại phản xạ gương . Hình 4.4. Cảm biến E3F3 R61.
+ Khoảng cách 2m. + Ngõ ra NPN-NO.
*Cảm biến lon:
Cảm biến phát hiện lon bia di chuyển trên băng chuyền là cảm biến tiệm cận loại từ cảm.
- Khái niệm: Cảm biến tiệm cận là cảm
biến có thể phát hiện sự có mặt của vật thể ở cự ly gần mà không cần tiếp xúc trực Hình 4.5. Ứng dụng phát hiện lon
tiếp với đầu cảm biến. - Nguyên lý hoạt động: Cuộn dây nằm phía trước của cảm biến tạo ra một từ trường tần số cao. Khi vật thể bằng kim loại tiếp cận với từ trường này, một dòng điện cảm ứng( dòng điện xoáy) sẽ xuất
hiện bên trong vật theo nguyên lý cảm ứng điện từ. Khi vật kim loại này càng
biến, dòng cảm ứng này càng tăng lên, tải trên mạch dao động tăng dẫn đến biên độ dao động giảm. Cảm biến xác định sự thay đổi trạng thái dao động này và tác động đầu ra. Mức độ thay đổi biên độ dao động phụ thuộc vào bản chất kim loại do đó khoảng cách phát hiện sẽ thay đổi tùy thuộc vào kim loại làm vật là gì.
-Chọn cảm biến E2A-M12KN08-M1C1
Hình 4.7. Sơ đồ nguyên lý hoạt động -Thông số kỹ thuật:
+ Đầu ra: NPN, NO.
+Khoảng phát hiện : 8mm.
+Phát hiện vật : Kim loại. +Kích cỡ đường kính : M12.
+Nguồn: 12- 24 VDC. Hình 4.8 .Cảm biến E2A-M12KN08-M1C1
4.2.2 Chọn băng tải:
- Chọn động cơ cho băng tải
Sử dụng động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc có gắn phanh từ. Với mục đích để thắng gấp động cơ băng tải thùng khi cần tắt động cơ.
- Chọn băng tải: Trong các dây chuyền sản xuất bia và thực phẩm đóng hộp thường dùng băng tải xích nhựa. Hình 4.9. động cơ 3 pha có gắn phanh từ.
Hình 4.10 Băng tải dùng để vận chuyển thùng bia.
4.2.3 Chọn công tắc tơ:
- Khái niệm: công tắc tơ là một loại khí cụ điện dùng để đóng cắt từ xa tự động hoặc bằng nút ấn các mạch điện động lực có phụ tải điện áp đến 500V, dòng điện đến 600A.
- Cấu tạo công tắc tơ điện xoay chiều:
1-2: tiếp điểm thường mở. 3- cuộn dây.
4- phần ứng. 5- tay đòn.
6-7: tiếp điểm thường đóng.
8- công tắc. Hình 4.11. cấu tạo công tắc tơ điện xoay chiều
9- lò xo . 10- vành ngắn mạch
- Nguyên lý làm việc: khi ta đóng công tấc 8 cuộn dây 3 có điện hút cần thép 4(phần ứng) làm tiếp điểm 1 và 2 tiếp xúc nhau dòng điện cấp cho tải đi từ nguồn tiếp điểm 1 tiếp điểm 2 tải.
Muốn cắt mạch điện cấp cho tải thì chỉ cần ngắt công tắc 8 cuộn dây nam châm 3 mất điện dưới tác dụng của lò xo 9 kéo cần thép 4 làm cho tiếp điểm 1 và 2 tách ra. Ngoài ra còn có tiếp điểm 7 của rơle nhiệt mắc nối tiếp với cuộn hút 3 để tự ngắt mạch khi bị quá tải.
- Chọn công tắc tơ cho động cơ 3 pha roto lồng sóc với công suất động cơ nhỏ hơn 3 kw.
- Chọn công tắc tơ 3RT1015-1AB02 có thông số kỹ thuật như sau:
+ Số cực: 3. + Dòng định mức: 7A.
+ Sử dụng cho động cơ có công suất: 3 kw. + Điện áp cuộn dây: 24V, 50/60Hz.
+ Size: S00(gắn trên thanh ray chuẩn 35mm).