3.2.1 Khởi động WinCC
Để khởi động WinCC, Click và Start trên thanh công cụ, chọn SIMATIC -> WinCC -> WinCC Explorer
Phạm Thanh Tùng – CB110345
3.2.2 Tạo một dự án mới
Sau khi khởi động WinCC chúng ta sẽ tạo một dự án mới, WinCC cho phép chúng ta lựa chọn “Single-User Project” (Mặc định), “Multi-User Project”, “Multi- Client Project” và mở một dự án có sẵn “Open an existing project”. Ở đây chúng ta chọn Singer User Project.
Đặt tên cho dự án này là “DKDCcaplieuNMbia”
Chúng ta có thể chọn ổ đĩa lưu trữ dự
án này ở mục Drive và thư mục lưu trữ dự án ở mục Folder
Phạm Thanh Tùng – CB110345
Cửa sổ này được chia thành hai nửa, nửa bên trái hiển thị các phần riêng biệt trong một Project, nếu Click vào dấu các nội dung trong phần này sẽ được hiển thị ở cửa sổ bên phải.
3.2.3 Tạo biến giao tiếp với PLC để điều khiển, giám sát cho dây chuyền cấp liệu cấp liệu
Để máy tính giao tiếp được với PLC ta phải tạo biến giao tiếp (Tag). Trên màn hình WinCC Explorer, Click chuột phải vào Tag Management ở nửa cửa sổ bên trái. Trên menu thả xuống chon Add new drive
Phạm Thanh Tùng – CB110345
Ở đây chúng ta chọn kiểu truyền thông là SIMATIC S7 Protocol Suite, Click vào Open để mở các phương thức truyền thông sẵn có, có rất nhiều phương thức truyền thông, ở đây chúng ta chọn phương thức truyền thông MPI. Click chuột phải vào MPI, trên menu thả xuống chọn New Drive Connection.
Phạm Thanh Tùng – CB110345 Xuất hiện hộp thoại Connection Properties: Nhập tên “PLC” ở dòng name và Click OK
Tiếp theo chúng ta sẽ tạo nhóm biến, ở đây chúng ta sẽ tạo hai nhóm biến là nhóm biên NHẬP và nhóm biên XUẤT. Trong nhóm biến NHẬP sẽ chứa tất cả các biến điều khiển cho quá trình nhập liệu tự động cho các silo (byte MB50), còn nhóm biến XUẤT chứa các biến điều khiển cho quá trình xuất liệu tự động (byte MB51)
Phạm Thanh Tùng – CB110345
Trên hộp thoại Properties of tag group đặt tên cho nhóm biến là NHẬP
Tiếp theo Click chuột phải vào nhóm biến NHAP. trên menu thả xuống chọn New Tag.
Phạm Thanh Tùng – CB110345 Đặt tên cho biến này là NHAPSILO1 và kiểu dữ liệu là Binary, sau đó chọn select để đặt địa chỉ cho biến
Phạm Thanh Tùng – CB110345
Chọn kiểu dữ liệu là Bit memory ở dòng DATA và chọn địa chỉ là bit M50.0
Chọn OK, như vập là chúng ta đã thiết lập được biến giao tiếp giữa WinCC và PLC để điều khiển nhập liệu cho silo 1, làm tương tự để tạo các biến giao tiếp điều khiển cho quá trình nhập liệu từ silo 2 đến silo 8.
Phạm Thanh Tùng – CB110345
Tiếp tục tạo nhóm biến XUẤT và các biến từ XUATSILO1 đến XUATSILO8
Để giám sát và lưu trữ lượng gạo trong mỗi silo chúng ta sẽ tạo các biến GAOSILO1 đến GAOSILO8 trong nhóm biến GAO.
Phạm Thanh Tùng – CB110345
Trên hộp thoại Properties of tag group đặt tên cho nhóm biến là GAO
Tiếp theo Click chuột phải vào nhóm biến GAO. trên menu thả xuống chọn New Tag.
Phạm Thanh Tùng – CB110345
Hộp thoại Tag properties xuất hiện, đặt tên biến ở mục name là
GAOSILO1, nhấp vào mũi tên xổ xuống ở mục DataType chọn kiểu dữ liệu Unsigned 16-bit value.
Chọn tab
Limits/Reporting để thiết lập thông số cho các biến: Nhập thông số giới hạn cho các biến như sau: Mục Upper limit (giới hạn trên): 100, mục Lower limit (giới hạn dưới): 5, mục Start value (giá trị bắt đầu): 5. Nhập OK chấp nhận
Phạm Thanh Tùng – CB110345
Chọn Select để đặt địa chỉ cho biến
Chọn kiểu dữ liệu là Bit memory ở dòng DATA và chọn địa chỉ là bit MW100. Chọn OK. Như vậy khối lượng gạo chứa trong silo 1 sẽ được lưu trữ trong vùng nhớ MW100, chúng ta sẽ lấy giá trị ở dây để hiển thị trên màn hình
Phạm Thanh Tùng – CB110345
Để giám sát sự cố quá tải các động cơ băng tải và gầu tải chúng ta tạo nhóm biến QUATAI chứa các biến QUATAIBT1 đến QUATAIBT9 với kiểu dữ liệu là Binary Tag và có các địa chỉ từ I0.6 đến I1.7.
3.2.4 Thiết kế giao diện điều khiển cho dây chuyền cấp liệu.
Sau khi tạo xong các biến giao tiếp giữa WinCC và PLC chúng ta bắt đầu thiết kế giao diện điều khiển.
Phạm Thanh Tùng – CB110345
Đổi tên hình ảnh này thành tên HETHONG
Thiết kế giao diện điều khiển HETHONG như hình dưới với 8 silo và các băng tải:
Chèn vào môt I/O filed để hiển thị khối lượng gạo trong mỗi silo.
Trên bảng đối tượng ObjectPalettte chọn mục Smart Object->I/O field sau đó di chuyển con trỏ ra màn hình, kéo và vẽ khung chữ nhật ở vị trí như hình dưới:
Phạm Thanh Tùng – CB110345
Hộp thoại I/O-Field Configuration xuất hiện. Tại mục Tag, nhấp biểu tượng của biến Tag để chọn biến.
Hộp thoại Tag-Project xuất hiện:
Phạm Thanh Tùng – CB110345
Sau khi tạo được giao diện điều khiển chính chúng ta tiếp tục thiết kế các giao diện điều khiển cho từng silo.
Click chuột phải vào Graphics Designer, chọn New picture từ menu thả xuống. Đổi tên hình ảnh này là SILO1.
Thiết kế giao diện điều khiển SILO1 như hình dưới:
Làm tương tự cho giao diện điều khiển các silo còn lại
3.2.5 Thiết lập các nút ấn điều khiển trên cho giao diện điều khiển chính và giao diện điều khiển các silo. và giao diện điều khiển các silo.
Trên giao diện điều khiển chính (ảnh HETHONG) ta thiết kế nút ấn để có thể truy nhập vào điều khiển nhập xuất liệu cho các silo.
Trên bảng đối tượng Object Palette, chọn Button trong Window Objects, di chuyển con trỏ ra màn hình, kéo và vẽ nút ấn như hình dưới:
Phạm Thanh Tùng – CB110345
Nhập tên nút ấn là DKSILO1 tại dòng TEXT, trong khung Change Picture on Mouse Click, nhấp vào biểu tượng file ảnh, hộp thoại Pictures xuất hiện chọn SILO1
Làm tương tự cho các silo còn lại, như vậy ta có thể truy nhập vào điều khiển 8 silo.
Phạm Thanh Tùng – CB110345
Trên giao diện điều khiển các silo từ SILO1 đến SILO8 chúng ta thiết kế các nút ấn BAT DAU NHAP, DUNG NHAP, BAT DAU XUAT, DUNG XUAT để điều khiển quá trình nhập, xuất tự động và nút ấn HETHONG để chuyển về giao diện điều khiển chính.
Click chuột phải vào nút ấn vừa tạo ra (ví dụ nút BAT DAU XUAT), trên menu thả xuống chọn Properties. Xuất hiện cửa sổ Object Properties.
Phạm Thanh Tùng – CB110345
Trên tab Events chọn Mouse -> Mouse Action. Trên cột Action, Click chuột phải vào mũi tên thay đổi, từ trình đơn thả xuống chọn C-Action. Hộp thoại Edit Action xuất hiện.
Tiếp tục chọn Internal function -> Tag -> Set -> SetTagBit, nhấp đúp vào mục SetTagBit. Hộp thoại Assigning Parameter xuất hiện.
Phạm Thanh Tùng – CB110345
Ở cột Value, nhấp chọn mục Tag_Name. Từ trình đơn xổ xuống chọn Tag selection
Phạm Thanh Tùng – CB110345
Trên hộp thoại Tags-Project, chọn biến tương ứng, sau đó chọn OK
Trở lại hộp thoại Assigning Parameter, trong mục value nhập thông số là 1, click OK để chấp nhận
Phạm Thanh Tùng – CB110345
Như vậy là chúng ta đã thiết lập được thuộc tính cho các nút ấn, lục này nếu chạy chương trình, ấn nút BAT DAT XUAT cua silo 1, bit M50.0 trong PLC sẽ có giá trị bằng 1, khởi động quá trình XUAT tự động. Nếu ấn nút DUNG XUAT, bit M50.0 có giá trị bằng 0, quá trình xuất dừng lại.
Các nút ấn BAT DAU NHAP và DUNG NHAP làm tương tự.
Chúng ta thiết kế tương tự cho tất cả các giao diện điều khiển của các silo từ silo 1 đến silo 8.
3.2.6 Giám sát các băng tải hoạt động và cảnh báo quá tải động cơ.
Để giám sát hoạt động của các băng tải chúng ta sẽ thiết lập thuộc tính cho các băng tải để khi băng tải nào hoạt động, băng tải đó sẽ nhấp nháy.
Click chuột phải vào các hạt băng tải, trên menu thả xuống chọn Properties
Hộp thoại Object Properties xuất hiện chọn Tab Properties. Cọn thuộc tính nhấp nháy Flashing. Ở thuộc tính nhấp nháy nền (Flashing Background Active) chọn Yes. Ở cột Static nhấp chuột phải vào biểu tượng bóng đèn màu trắng. Từ trình đơn xổ xuống chọn Tag.
Phạm Thanh Tùng – CB110345
Hộp thoại Tag-Project xuất hiện, chọn NHAP -> NHAPSILO1. Chọn Ok để chấp nhận
Làm tương tự, cho các băng tải khác, từ băng tải 1 đến băng tải 3
Quá trình thiết lập thuộc tính cho các băng tải xuất cũng tương tự, ở đây thay vì chọn biến nhập chúng ta sẽ chọn biến xuất.
Phạm Thanh Tùng – CB110345
Thiết lập thuộc tính để cảnh báo quá tải động cơ:
Nhấp chuột phải vào biểu tượng động cơ cần thiết lập, trên menu thả xuống chọn Properties.
Hộp thoại Object Properties xuất hiện chọn Flashing. Ở mục Flashing Background Active, chọn Yes ở cột Static. Trong cột Dynamic chọn biến QUATAIBT9.
Phạm Thanh Tùng – CB110345
3.2.7 Giao diện điều khiển và giám sát của dây chuyền cấp liệu nhà máy bia bia
Sau khi thực hiện xong các bước trên chúng ta có giao diện điều khiển và giám sát cho dây chuyền cấp liệu nhà máy bia như hình dưới.
Lúc này, khối lượng malt được hiển thị trong mỗi silo, để điều khiển silo nào chúng ta bấm vào nút DKSILO trên silo đó, chẳng hạn như nút ĐKSILO8, sẽ xuất hiện giao diện như hình dưới:
Phạm Thanh Tùng – CB110345
Lúc này ta có thể bấm vào nút BAT DAU NHAP, các băng tải sẽ hoạt động và van tương ứng sẽ mở để vận chuyển malt vào silo. Nếu băng tải nào hoạt động nó sẽ sáng lên. Khối lượng malt hiển thị cũng sẽ thay đổi theo khối lương malt đo được trong silo. Nếu muốn dừng nhập, người vận hành bấm nút DUNG NHAP, các van sẽ đóng và các băng tải dừng lại (các băng tải tối đi).
Quá trình xuất diễn ra tương tự, tuy nhiên ta có thể điều chỉnh được lưu lượng malt xuất ra bằng cách hiệu chỉnh các chiết áp gắn với các van xuất trên tủ điều khiển. Các chiết áp này sẽ điều khiển các biến tần để thay đổi tốc độ quay của động cơ van xuất, qua đó lưu lượng malt xuất ra được thay đổi.
Nếu xảy ra quá tải ở động cơ nào thì động cơ đó sẽ có màu đỏ và các băng tải trước đó sẽ tự động dừng lại để đảm bảo lượng malt không bị dồn ứ trên băng tải. Người vận hành biết được tình trạng sự cố để khắc phục.
Phạm Thanh Tùng – CB110345
3.2.8 Lƣu trữ và hiển thị thông tin lƣợng malt trong các silo.
Trước tiên tạo file ảnh Tag Logging Silo 1 trong Graphics Designer.
Mở cửa sổ soạn thảo Tag Logging bằng cách nhấp chuột phải vào biểu tượng này và chọn Open.
Sau một thời gian, cửa sổ soạn thảo Tag Logging xuất hiện như hình dưới:
Nhấp phải vào mục Timer, chọn New. Hộp thoại Timer Properties xuất hiện. Thiết lập các thông số như ổ hình dưới:
Phạm Thanh Tùng – CB110345
Để tạo lưu trữ, nhấp chuột phải vào mục Archives. Từ trình đơn xổ xuống chọn Archive Wizard. Hộp thoại Creating An Archive xuất hiện, chọn Next.
Hộp thoại Creating An Archive: Step-1- xuất hiện, bên dưới mục Archive Name, nhập tên GAOSILO1. Dưới mục Archive Type chọn kiểu lưu trữ Process Value Archive. Nhấn Next để tiếp tục
Hộp thoại Creating An Archive: Step-2- xuất hiện: Chọn biến lưu trữ bằng cách nhấp nút Select. Hộp thoại Tags-Project xuất hiện, chọn biến cần lưu trữ. Ở đây là GAOSILO1. Nhấp OK để chấp nhận.
Phạm Thanh Tùng – CB110345
Trở lại hộp thoại Creating An Archive: Step-2-, biến GAOSILO1 đã được chọn. Nhấp Finish để kết thúc thiết lập.
Lúc này trên cửa sổ soạn thảo Tag Logging, tên lưu trữ GAOSILO1 cùng các thông số của biến đã được thiết lập. Mở cửa sổ Process Tag Properties:
Phạm Thanh Tùng – CB110345
Mở cửa sổ soạn thảo file ảnh Tag Logging Silo1 trong Graphics Designer. Trên bảng đối tượng Object Palette, nhấp chọn Smart Object-> Control. Sau đó di chuyển chuột trên màn hình kéo vẽ hình chữ nhật có kích thước phù hợp.
Hộp thoại Insert a Control xuất hiện. Trong hộp thoại chọn WinCC Online Trend Control. Chọn xong nhấp OK để chấp nhận.
Hộp thoại Properties of WinCC Online Trend Control xuất hiện, Dưới mục Window Title nhập tên BIEU DO. Đánh dấu chọn hai mục Display ruler (hiển thị thước) và Load Archive data (lưu và tải dữ liệu).
Trên tab Curves, tại mục Name nhập tên BIEU DO. Trong khung Selection of Archives/Tag chọn Archive Tag và nhấn nút Selection.
Chọn biến GAOSILO1, nhấp OK để chấp nhận.
Phạm Thanh Tùng – CB110345
Sau khi thực hiện xong biến GAOSILO1 đã được lưu trữ, ta có thể hiển thị hoặc lưu giữ biến này trên máy tính.
Thông tin được hiển thị cả bằng biểu đồ và bảng, ta có thể cất giữ thông tin của biến này để tiện theo dõi và xử lý sau này. Nhấn vào nút STOP sau đó nhấn vào nút có biểu tượng máy in, chọn thư mục và tên file để lưu trữ.
Phạm Thanh Tùng – CB110345
KẾT LUẬN
Luận văn “Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát trên nền WinCC và PLC S7-300 cho quá trình cấp liệu nhà máy bia” dựa trên hệ thống hiện có của dây chuyền cấp liệu công ty cổ phần rượu bia nước giải khát Hà nội HABECO. Bên cạnh đó, luận văn sử dụng phần mềm HMI (Human Machine Interface) rất phổ biến hiện nay là WinCC của hãng SIEMENS. Luận văn dựa trên phương pháp nghiên cứu ứng dụng để phát triển hệ thống để ngoài chức năng điều khiển bằng tay trên tủ điều khiển trung tâm còn có thể điều khiển giám sát từ máy tính với các chức năng như điều khiển tự động quá trình nhập và xuất nguyên liệu, giám sát hoạt động của các phần tử như van, băng tải, cảnh báo sự cố xảy ra với các động cơ truyền động, hiển thị và lưu trữ dữ liệu.
Luận văn đã trình bày đầy đủ từ quy trình thiết kế đến các bản vẽ kỹ thuật, chương trình điều khiển, phần mềm giám sát để có thể áp dụng được ngay trên dây chuyền thực tế.
Do thời gian và năng lực có hạn, luận văn chưa bao quát hết được các tình huống, vấn đề xảy ra trong dây chuyền tự động cũng như hiển thị hoạt động của các van xuất nguyên liệu trên màn hình máy tính, truyền thông giữa PLC và biến tần để thông báo về độ mở của các van xuất cho phép giám sát lưu lượng malt qua các van xuất.
Phạm Thanh Tùng – CB110345
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Lê Ngọc Bích - Phạm Quang Huy
SCADA-Truyền thông trong công nghiệp Nhà xuất bản Dân trí. 2011
[2] PGS. TS Trần Thu Hà – Phạm Quang Huy Tự động hoá với WinCC
Nhà xuất bản Hồng Đức. 2011
[3] PGS. TS Trần Thu Hà – Phạm Quang Huy Tự học S7 và WinCC bằng hình ảnh. Nhà xuất bản Hồng Đức. 2012
[4] Nguyễn Doãn Phước - Phan Xuân Minh - Vũ Vân Hà Tự động hoá với SIMATIC S7-300.
Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội. 2000
[5] Công ty cổ phần rượu bia nước giải khát Hà nội HABECO.
Tài liệu hướng dẫn vận hành, bảo trì hệ thống nhập xuất và silo chứa nguyên liệu. 2010.
Phạm Thanh Tùng – CB110345
PHỤ LỤC