- giao diện điều khiển Thu thập, xử lý và l − u
G Từ đó ta đ− ợc biểu thức đặc tr − ng của các mômen lực tác động là:
3.3.2. Ch−ơng trình điều khiển trạm từ xa
Ch−ơng trình điều khiển trạm từ xa về cơ bản có phần điều khiển các cửa van cũng giống nh− ch−ơng trình các trạm điều khiển tại chỗ. Tuy nhiên nó phải bao quát cho điều khiển cả 03 cửa, phải đảm bảo việc truyền thông với các trạm điều khiển tại chỗ với vai trò là Master; nhận tín hiệu từ thiết bị đo mức n−ớc và tính toán giá trị mức n−ớc trong hồ chứa. Đồng thời ch−ơng trình tại trạm điều khiển từ xa còn phải đảm bảo việc truyền thông với máy tính đặt tại phòng điều khiển trung tâm để nhận các giá trị SP và các lệnh điều khiển từ máy tính.
Để thiết lập cấu hình và lập trình cho trạm điều khiển từ xa, tr−ớc hết chúng ta phải xác định đ−ợc cấu hình điều khiển của hệ thống và cấu hình chi tiết các thiết bị phần cứng của bộ PLC. H 3.7 thể hiện cấu hình kết nối và điều khiển hệ thống, còn H 3.8 thể hiện cấu hình phần cứng chi tiết của thiết bị PLC trạm điều khiển từ xa.
Tại H 3.7, chúng ta thấy rằng ngoài các kết nối với PC, các trạm điều khiển tại chỗ qua đ−ờng bus Profibus, kết nối vào/ra (I/O), chúng ta còn có kết nối Modbus TCP/IP qua đ−ờng cáp quang để trao đổi dữ liệu và nhận điều khiển từ trung tâm điều khiển nhà máy theo yêu cầu cụ thể của dự án. Trừ phần tử biến đổi quang/điện (TP11-LD) hoạt động độc lập, không cần thiết lập cấu hình phần cứng trong PLC, còn lại các môđun khác trên H 3.8, đều phải đ−ợc cấu hình bằng phần mềm STEP7- V5.3-SP2, thì mới có thể sử dụng đ−ợc chúng. Để thực hiện việc thiết lập cấu hình và lập trình điều khiển cho trạm điều khiển từ xa, chúng sẽ thực hiện theo trình tự nh− sau:
- Tạo Project mới mang tên A-Vuong-PLC nh− mục 2.3.1, chúng ta tiến hành thiết lập cấu hình phần cứng cho hệ thống theo thiết kế tại H 3.8. Tuy nhiên chúng ta phải chú ý là trong STEP7 cho phép cấu hình đến 8 mô đun mở rộng trên 1 rack trừ các mô đun nguồn, CPU, IM. Do vậy trong hệ thống này chúng ta phải thiết lập phần cứng trong STEP7 nh− H 3.9, trong đó sử dụng 02 IM modules và sử dụng thanh công cụ của STEP7.
SM331-AI M L+ SM322-DO(1) M L+ SM321-DI(2) M L+ SM321-DI(1) M L+ L+ M CPU315-2DP N L PS307-10A M L+ L+ M SM331-AO L+ M CP343-1 SM322-DO(2) M L+ SM322-DO(3) M L+ OMC TP11-LD M1 L1+ M2 L2+ L+ M SM321-DI(3)
- Tạo file symbols theo các địa chỉ của cấu hình phần cứng ứng với các biến đầu vào quá trình cũng nh− các lệnh điều khiển và các biến analog nh− sau:.
Hình 3.9:Thiết lập cấu hình phần cứng trạm điều khiển từ xa
1P1-RD I 0.0 BOOL G1-P1-Ready 1P2-RD I 0.1 BOOL G1-P2-Ready 1P1-FB I 0.2 BOOL G1-P1-Feed Back 1P2-FB I 0.3 BOOL G1-P2-Feed Back 1AU-R I 0.4 BOOL G1-Auto Mode in Remote 1GS I 0.5 BOOL G1-Gate Slip
1OFS I 0.6 BOOL G1-Oil Filter Stuck 1OHL I 0.7 BOOL G1-Oil High Level 1OLL I 1.0 BOOL G1-Oil Low Level 1TA1 I 1.1 BOOL G1-Temp.Alarm 1 1PHA I 1.2 BOOL G1-Pressure High Alarm 1PLA I 1.3 BOOL G1-Pressure Low Alarm
1TA2 I 1.6 BOOL G1-Temp.Alarm 2 1PLC-F I 1.7 BOOL G1-PLC Fault 2P1-RD I 2.0 BOOL G2-P1-Ready 2P2-RD I 2.1 BOOL G2-P2-Ready 2P1-FB I 2.2 BOOL G2-P1-Feed Back 2P2-FB I 2.3 BOOL G2-P2-Feed Back 2AU-R I 2.4 BOOL G2-Auto Mode in Remote 2GS I 2.5 BOOL G2-Gate Slip
2OFS I 2.6 BOOL G2-Oil Filter Stuck 2OHL I 2.7 BOOL G2-Oil High Level 2OLL I 3.0 BOOL G2-Oil Low Level 2TA1 I 3.1 BOOL G2-Temp.Alarm 1 2PHA I 3.2 BOOL G2-Pressure High Alarm 2PLA I 3.3 BOOL G2-Pressure Low Alarm 2UP I 3.4 BOOL G2-Up Limit
2DOWN I 3.5 BOOL G2-Down Limit 2TA2 I 3.6 BOOL G2-Temp.Alarm 2 2PLC-F I 3.7 BOOL G2-PLC Fault 3P1-RD I 4.0 BOOL G3-P1 Ready Signal 3P2-RD I 4.1 BOOL G3-P2 Ready Signal 3P1-FB I 4.2 BOOL G3- P1 Feed Back 3P2-FB I 4.3 BOOL G3- P2 Feed Back 3AU-R I 4.4 BOOL G3-Auto Mode in Remote 3GS I 4.5 BOOL G3-Gate Slip
3OFS I 4.6 BOOL G3-Oil filter Stuck 3OHL I 4.7 BOOL G3-Oil High Level 3OLL I 5.0 BOOL G3-Oil Low Level 3TA1 I 5.1 BOOL G3-Temp.Alarm 1 3PHA I 5.2 BOOL G3-Pressure High Alarm 3PLA I 5.3 BOOL G3-Pressure Low Alarm 3UP I 5.4 BOOL G3-Up Limit
3DOWN I 5.5 BOOL G3-Down Limit 3TA2 I 5.6 BOOL G3-Temp. Alarm 2 3PLC-F I 5.7 BOOL G3-PLC Fault
1V-OFB I 6.0 BOOL G1-Open Valve Feed Back 1V-CFB I 6.1 BOOL G1-Close Valve Feed Back 2V-OFB I 6.2 BOOL G2-Open Valve Feed Back 2V-CFB I 6.3 BOOL G2-Close Valve Feed Back 3V-OFB I 6.4 BOOL G3-Open Valve Feed Back 3V-CFB I 6.5 BOOL G3-Close Valve Feed Back 1ORL-FP I 6.6 BOOL G1-Filter Pump OverLoad 2ORL-FP I 6.7 BOOL G2-Filter Pump OverLoad 3ORL-FP I 7.0 BOOL G3-Filter Pump OverLoad 1PLUG I 7.1 BOOL G1-Plug Signal
1UPLUG I 7.2 BOOL G1-UnPlug Signal 2PLUG I 7.3 BOOL G2-Plug Signal
WATER1 PIW 384 WORD Water Level Sensor 1 (0-60) WATER2 PIW 386 WORD Water Level Sensor 2 (0-10) 1PV PIW 392 WORD G1-Process Value (Gate Position) 2PV PIW 394 WORD G2-Process Value (Gate Position)
1SP PQW 400 WORD G1- Setpoint (Gate POS. SET) 2SP PQW 404 WORD G2- Setpoint (Gate POS. SET) 3SP PQW 408 WORD G3- Setpoint (Gate POS. SET) 1Record PQW 412 WORD Water Reservoir Level 1 (0-60) 2Record PQW 414 WORD Water Reservoir Level 2 (0-10) 2UPLUG I 7.4 BOOL G2-UnPlug Signal
3PLUG I 7.5 BOOL G3-Plug Signal 3UPLUG I 7.6 BOOL G3-UnPlug Signal 1OV-PM I 8.0 BOOL G1-Plug Motor Overload 2OV-PM I 8.1 BOOL G2-Plug Motor Overload 3OV-PM I 8.2 BOOL G3-Plug Motor Overload 1FP-FB I 8.3 BOOL G1- Filter Pump Feed Back 2FP-FB I 8.4 BOOL G2- Filter Pump Feed Back 3FP-FB I 8.5 BOOL G3- Filter Pump Feed Back 1EM I 8.6 BOOL G1-Emergency Stop 2EM I 8.7 BOOL G2-Emergency Stop 3EM I 9.0 BOOL G3-Emergency Stop CB1 I 9.1 BOOL Normal Power CB2 I 9.2 BOOL Genset Power
1AU-L I 9.3 BOOL G1-Auto Mode in Local 2AU-L I 9.4 BOOL G2-Auto Mode in Local 3AU-L I 9.5 BOOL G3-Auto Mode in Local 1P1-CMD Q 0.0 BOOL G1-Pump 1 Command 1P2-CMD Q 0.1 BOOL G1-Pump 2 Command 1O-CMD Q 0.2 BOOL G1-Open Command 1C-CMD Q 0.3 BOOL G1-Close Command 2P1-CMD Q 0.4 BOOL G2-Pump 1 Command 2P2-CMD Q 0.5 BOOL G2-Pump 2 Command 2O-CMD Q 0.6 BOOL G2-Open Command 2C-CMD Q 0.7 BOOL G2-Close Command 3P1-CMD Q 1.0 BOOL G3-Pump 1 Command 3P2-CMD Q 1.1 BOOL G3-Pump 2 Command 3O-CMD Q 1.2 BOOL G3-Open Command 3C-CMD Q 1.3 BOOL G3-Close Command WARN Q 1.4 BOOL Warning Signal
1FP-CMD Q 2.0 BOOL G1-Filter Pump Command 2FP-CMD Q 2.1 BOOL G2-Filter Pump Command 3FP-CMD Q 2.2 BOOL G3-Filter Pump Command 1PLUG-CMD Q 2.3 BOOL G1-Plug Command 1UPLUG-CMD Q 2.4 BOOL G1-UnPlug Command 2PLUG-CMD Q 2.5 BOOL G2-Plug Command 2UPLUG-CMD Q 2.6 BOOL G2-UnPlug Command 3PLUG-CMD Q 2.7 BOOL G3-Plug Command 3UPLUG-CMD Q 3.0 BOOL G3-UnPlug Command 1BCD QW 4 WORD G1-Display
2BCD QW 6 WORD G2-Display 3BCD QW 8 WORD G3-Display
Thực hiện các b−ớc tiếp theo của việc lập trình điều khiển cho trạm điều khiển từ xa, trong Project chúng ta phải bổ sung các khối sau vào Blocks của ch−ơng trình là:
- FC5, FC6: Dùng cho truyền và nhận dữ liệu qua Ethernet với trung tâm điều khiển nhà máy, các khối này là khối hệ thống; FC105 dùng để chia tỷ lệ giá trị đo l−ờng mức n−ớc.
- DB1, DB2, DB100, DB101: dùng đển l−u trữ dữ liệu vận hành và dữ liệu truyền thông.
- Các hàm điều khiển tự tạo nh− FC9, FC10, FC11, FC12, FC13, FC14, FC15.... dùng để chuẩn hoá, xây dựng ch−ơng trình điều khiển thành các khối với các chức năng riêng, nh− khối điều khiển bơm dầu, khối điều khiển nâng hạ cửa van, khối hiển thị, khối tính toán đặc tính xả tràn ...
- Ngoài ra chúng ta còn phải thêm các khối OB, FC, FB ... của hệ thống để xử lý các lỗi trong điều khiển hệ thống. Các khối sau khi đ−ợc thêm vào hệ thống sẽ đ−ợc thể hiện trên H 3.10:
Các hàm điều khiển và các khối ch−ơng trình sẽ đ−ợc mô tả chi tiết trong phụ lục của luận văn. Chúng ta chú ý rằng hàm tính đặc tính xả tràn tại trạm điều khiển từ xa phải xác định việc chọn chạy tự động cho 1 cửa, 2 cửa hay cả 3 cửa. Do số l−ợng cửa vận hành làm đ−ờng đặc tính thay đổi, chúng ta xây dựng hàm FC9 thực hiện điều khiển các cửa van theo 3 đặc tuyến nh− H 3.11. Việc thực hiện lập trình trong PLC sử dụng các hàm thông dụng trong STEP7 nh− H 3.12.
2 cửa 1 cửa 382,0 m L2 L1 0 Độ mở cửa 100% G2 G1
Hình 3.11:Đặc tính xả tràn cho lập trình điều khiển trạm từ xa
Ngoài ra trong ch−ơng trình chúng ta còn sử dụng một hàm đặc biệt để tính toán và định tỷ lệ đầu ra của hệ thống là FC105. Với hàm này, các số liệu toàn dải đo đ−ợc ấn định từ - 27.648,0 đến +27.648,0 nếu đầu vào BIPOLAR = “1” và từ 0 đến +27.648,0 nếu BIPOLAR = “0”. Chúng ta vào giá trị 0-100 cho giá trị Min và Max, thì đầu ra OUT của hàm sẽ cho ra giá trị số t−ơng ứng của tín hiệu đầu vào. Cụ thể của việc thực hiện bên trong các hàm của hệ thống, chúng ta tìm đ−ợc bằng cách nhấn phím F1 tại vị trí của hàm trong khi lập trình STEP7.
T−ơng tự nh− vậy, sử dụng các hàm có sẵn trong STEP7 và các yêu cầu công nghệ mục 3.1, thuật toán trong mục 3.2 và phím trợ giúp F1, chúng ta có thể lập trình điều khiển đầy đủ cho trạm từ xa.
3.4.Thiết kế giao diện giám sát, điều khiển và thu thập dữ liệu (Sử dụng phần mềm WinCC V6.0 – SP2 của Siemens)