D. Phương pháp nghiên cứu
F. Ứng dụng và nhu cầu thực tế của đề tài
5.2 Thiết kế l ập trình trên S7-200
5.2.2Khai báo thiết bị ngõ vào ra
Bảng 5.1 Khai báo biến vào ra
Kí hiệu Địa chỉ Tín hiệu Chú thích 1 Start I0.0 Đầu vào Khởi động hệ thống
2 Stop I0.1 Đầu vào Nút dừng hệ thống
3 S1 I0.2 Đầu vào Cảm biến báo mở hết cửa
4 S2 I0.3 Đầu vào Cảm biến báo cửa đóng
5 S3 I0.4 Đầu vào Cảm biến báo có người hoặc vật vào/ra
6 Open Q0.1 Đầu ra Mở cửa
5.2.3Sơ đồ thuật toán
5.2.4Mạch lập trình LAD với S7-200
Khởi động STEP S7-200: trên thanh Taskbar chọn Start > MIMATIC > Step 7- Microwin 32, tiến hành thiết kế.
Sau khi thiết kế mạch điều khiển xong, ta kiểm tra lỗi (plc > compile khi đó góc trái phía dưới màn hình có chữ 0 errors là được), rồi lưu lại với tên DONGCUAKEOTUDONG, tiếp theo tiến hành mô phỏng để kiểm tra hoạt động của mạch.
Trước tiên ta cần chọn loại CPU mà ta cần kết nối để mô phỏng: từ bên trái của cửa sổ thiết kế nhấp phải vào tên mà ta vừa lưu chọn Type > PLC Type > CPU ??? > OK.
Hình 5.4 Chọn loại CPU của PLC
Sau đó nhấp vào biểu tượng Dowload để nạp chương trình cho plc.
Hình 5.5 Chọn nút dowload để nạp chương trình cho PLC
Kiểm tra hoạt động trên plc nếu thõa yêu cầu là đạt, đến đây đã hoàn thành công việc với STEP 7-Micro/Win 32.
5.3 Thiết kế tạo kết nối trên S7-200 PC Access
Khởi động S7-200 PC Access, trên thanh Taskbar chọn Star > Simatic > S7-200 PC Access > S7-200, cửa sổ mới xuất hiện nhấp chuột phải vào MicroWin chọn New PLC.
Hình 5.6 Lựa chọn PLC
Xuất hiện hộp thoại, ở mục Name nhập S7-200 rồi chọn OK.
Hình 5.7 Đặt tên cho PLC Sau đó nhấp phải vào S7-200 rồi chọn New > Item
Hộp thoại Item xuất hiện, ở mục Name nhập vào Start, ở mục Address nhập vào giá trị M0.0 rồi chọn OK.
Hình 5.9 Đặt tên các biến
Tương tự tạo các Item khác dựa vào mạch LAD mà ta đã thiết kế ở STEP 7 MicroWIN SP5 ta được kết quảnhư sau:
Hình 5.10 Kết quả các biến đã tạo
Sau đó lưu lại với tên DONGCUAKEOTUDONG (nhớ lưu trùng tên đã lưu trên STEP 7 MicroWIN SP5), tiếp theo chọn các Item đã tạo kéo bỏ xuống vùng Test Client như hình bên dưới:
Hình 5.11 Chạy thử và kiểm tra
Sau đó chọn Status trên thanh công cụ > chọn Test Client, nếu thấy ở cột Quatily chuyển từBad sang Good là đạt.
5.4 Thiết kế mô hình giám sát trên WinCC V7 5.4.1Tạo dự án mới 5.4.1Tạo dự án mới
Khởi động chương trình WinCC, chọn Start > SIMATIC > WINCC > Window Control Center V7.0.
Trên thanh trình đơn, chọn File > New để tạo dự án mới.
Hộp thoai WinCC Explorer xuất hiện, nhấp tùy chọn mục Single – User Project rồi nhấp OK. Bảng “Create a new project” xuất hiện, nhập tên DONGCUAKEOTUDONG vào mục project name. Sau đó nhấp vào dấu mũi tên khung Driver chọn D đường dẫn đểlưu, nhấp Create để tạo dự án.
Hình 5.13 Tạo dự án mới
Lúc này khung bên trái cửa sổ WinCC Explore xuất hiện dự án DONGCUAKEOTUDONG. Sau đó nhấp phải vào mục Tag Management chọn Add New Driver.
Hình 5.14 Chọn Add New Driver
Hình 5.15 Chọn mạng kết nối
Lúc này trong mục Tag Management xuất hiện driver OPC, nhấp đúp vào nó để hiện cổng kết nối. Sau đó nhấp phải vào cổng OPC Groups chọn System Parameter.
Màn hình OPC Item manager xuất hiện.
Hình 5.17 Chọn mạng kết nối với PC Access
Click chuột vào local, nếu hệ thống đã cài đặt thành công PC Access thì chương trình sẽ tựđộng tìm kiếm OPC Driver.
Chọn S7-200.OPC Sever rồi chọn Browse sever. Rồi chọn Next trong màn hình Filter Criteria.
Hình 5.18 Chọn kết nối S7200.OPCServer Click vào tại S7-200.OPC Sever.
Hình 5.19 Chọn Server
Chọn từng PLC cũng như Item trong PLC muốn Add vào chương trình WinCC.
Hình 5.20 Chọn S7-200
Rồi chọn Add sau đó chọn New Connection tương ứng là S7-200.OPC Sever.
Sau đó chọn OK cho việc chấp nhận sự lựa chọn này. Sau đó chọn S7-200.OPC Sever rồi chọn Finish.
Hình 5.22 Add tag S7200_OPCServer
Khi đó phần mềm sẽ tự động Add Tag vừa chọn vào trong phần mềm, sau khi hoàn thành phần Add tất cả các Tag thì thoát ra khỏi phần thiết kế.
Khi đó chương trình WinCC sẽ tạo ra những Tag mà đã lấy trong phần mềm PC Access.
5.4.2Xây dựng mô hình giám sát
Trong cửa sổ WinCCExplorer, nhấp phải vào mục Graphics Designer chọn New picture.
Hình 5.24 Tạo Graphics Designer
Trong khung bên phải xuất hiện file ảnh NewPDL0.Pdl, nhấp phải vào file này chọn Rename picture đểđổi tên.
Bảng New Name xuất hiện, nhập tên MO HINH DONG CUA KEO TU DONG vào khung trống, rồi nhấp OK.
Hình 5.25 Đặt tên cho Graphics Designer
Sau đó nhấp phải vào file vừa đổi tên, chọn Open picture mở giao diện thiết kế.
Hình 5.26 Mở Graphics Designer
Cửa sổ Graphic Designer – [ MO HINH DONG CUA KEO TU DONG.pdl] xuất hiện. Trên thanh thuộc tính, nhấp vào biểu tượng Grid On/Off để tắt lưới cho vùng thiết kế.
Hình 5.27 Giao diện Graphics Designer
Để lấy mô hình các linh kiện, trên thanh trình đơn chọn View > Library.
Hình 5.28 Lấy thư viện linh kiện
Cửa sổ Library xuất hiện. Đây là nơi chứa tất cả các mô hình linh kiện, máy móc, thiết bị,... của WinCC mà ta cần.
Nhấp đúp vào Global Library mở ra các thư mục chứa thiết bị. Để quan sát các thiết bị chọn biểu tượng mắt kính (preview) và Giant Icons.
Hình 5.29 Giao diện của thư viện
Để lấy cửa, chọn Siemens HMI Symbol Library 1.4.1 > Architectural.
Để lấy động cơ kéo cửa, chọn PlantElements > Motors > Motor004.
Hình 5.31 Lấy motor
Để lấy cảm biến, chọn Siemens HMI Symbol Library 1.4.1 > Sensors
Hình 5.32 Lấy cảm biến
Để tạo nút nhấn, nhấp vào dấu cộng ở mục Windows Objects trong khung Object Palette, rồi chọn Button. Sau đó đưa trỏ sang khung vẽ, nhấp vào khoảng trống rồi kéo rê tạo nút nhấn hình vuông.
Hình 5.33 Tạo nút nhấn
Hộp thoại Button Configuration xuất hiện, trong khung Text nhập tên nút nhấn START, có thể tạo thêm thuộc tính màu và font chữ, rồi nhấp OK chấp nhận.
Hình 5.34 Đặt tên cho nút nhấn
Sau khi lấy xong các thiết bị, sắp xếp thành mô hình như hình dưới:
5.4.3Thiết lập thuộc tính cho các đối tượng 5.4.3.1Thiết lập thuộc tính cho động cơ kéo cửa 5.4.3.1Thiết lập thuộc tính cho động cơ kéo cửa
Nhấp phải vào động cơ, chọn Properties, hộp thoại Object Properties xuất hiện, chọn thuộc tính nhấp nháy Flashing. Trong khung bên phải nhấp đúp vào mục Flashing Background Active để chuyển No thành Yes, sau đó nhấp phải vào biểu tượng bóng đèn, chọn Tag.
Hình 5.36 Thiết lập thuộc tính cho động cơ
Cửa sổ Tag – Project xuất hiện, nhấp đúp chọn đường dẫn OPC > OPC Groups > S7-200 > DCMOCUA, nhấp OK chấp nhận.
Trở lại hộp thoại Object Properties, biểu tượng bóng đèn đã chuyển sang màu xanh chứng tỏ việc kết nối Tag đã thành công, nhấp phải vào 2s rồi chọn Upon change.
Hình 5.38 Thiết lập hiệu ứng
5.4.3.2Thiết lập thuộc tính cho nút nhấn Star và Stop
Nhấp phải vào nút nhấn START chọn properties, hộp thoại Object properties xuất hiện, chọn Tab Events > Mouse. Trong khung bên phải nhấp phải vào biểu tượng ở hàng Press left chọn C-Action.
Hình 5.39 Thiết lập thuộc tính cho nút Start
Hộp thoại Edit Action xuất hiện, chọn đường dẫn Internal Function > tag > set, rồi nhấp đúp vào SetTagBit.
Hình 5.40 Thiết đặt trong SetTagBit
Hộp thoại Assigning Parameters xuất hiện, chọn hàng Tag_Name, rồi nhấp vào nút ô vuông chọn Tag selection.
Hình 5.41 Chọn Tag_Name cho thiết lập
Cửa sổ Tag – project xuất hiện, chọn tag START rồi nhấp OK để chọn.
Hình 5.42 Chọn Tag START cần thiết lập
Trở lại hộp thoại Assigning Parameters, nhập giá trị 1 cho hàng value ở cột value, sau đó nhấp OK.
Hình 5.43 Đặt giá trị cho Value
Lúc này trên hộp thoại Edit Action xuất hiện tag START mang giá trị 1, tiếp theo nhấp đúp vào SetTagBit để liên kết thêm tag nữa cho nút nhấn START.
Hình 5.44 SetTagBit sau thiết lập START
Hộp thoại Assigning Parameters xuất hiện, ở dòng Tag_Name chọn tag STOP và gán giá trị là 0 cho tag này rối nhấn OK.
Hình 5.45 Thiết lập Tag_Name và value cho STOP
Khi đó trong hộp thoại Edit Action xuất hiện thêm tag STOP mang giá trị là 0 nhấp OK để hoàn thành.
Hình 5.46 SetTagBit sau thiết lập START và STOP Sau khi kết nối xong biểu tượng chuyển thành màu xanh.
Hình 5.47 Kết nối hoàn tất
Để thiết lập thuộc tính cho nút nhấn STOP, làm tương tựnhư nút nhấn START, nhưng các giá trị ngược lại với nút nhấn START.
5.4.3.3Thiết lập thuộc tính cho các nút nhấn cảm biến
Nhấp phải vào nút nhấn CBNHANBIET, chọn Properties, hộp thoại Object Properties xuất hiện, nhấp vào Event chọn Mouse. Trong khung bên phải nhấp phải vào biểu tượng ở hàng Press left chọn C-Action.
Hình 5.48 Thiết lập Tag cho nút nhấn cảm biến
Như ở nút nhấn START, hộp thoại Edit Action xuất hiện, chọn đường dẫn Internal Function > tag > set, rồi nhấp đúp vào SetTagBit.
Hình 5.49 SetTagBit lúc chưa kết nối
Hộp thoại Assigning Parameters xuất hiện, chọn hàng Tag_Name, rồi nhấp vào nút ô vuông Tag selection.
Hình 5.50 Chọn Tag Name cho kết nối
Cửa sổ Tag – properties xuất hiện, chọn tag CBPHATHIEN rồi nhấn OK để chọn.
Hình 5.51 Chọn Tag cảm biến cho kết nối
Trở lại hộp thoại Assigning Parameters, nhập nhập giá trị 1 cho hàng value, sau đó nhấp OK.
Hình 5.52 Thiết đặt giá trị 1
Quay lại hộp thoại Edit Action, nhấp OK, xuất hiện bảng thông báo Warning chọn Yes > OK.
Hình 5.53 Tag mới đã thiết đặt
Trở lại hộp thoại Object Properties, biểu tượng ở hàng Press left có màu xanh chứng tỏ kết nối thành công. Tiếp theo nhấp phải vào Release left tương tựnhư Press left nhưng chọn giá trị là 0.
Hình 5.54 Thiết đặt giá trị 0
Tương tự thiết lập thuộc tính cho nút nhấn CBMOCUA và CBDONGCUA.
5.4.4Chạy mô phỏng
Sau khi thiết lập xong các thuộc tính cho các đối tượng trên mô hình, trở lại giao diện Graphic Designer. Trên thanh thuộc tính chọn biểu tượng Runtime để tiến hành mô phỏng và giám sát.
Hình 5.55 Nút nhấn Runtime
Màn hình mô phỏng Runtime xuất hiện, ta tiến hành mô phỏng và giám sát trên màn hình này.
Hình 5.56 Giao diện màn hình mô phỏng
Ta có thể dùng các nút nhấn cảm biến trên mô hình này để thay thế các cảm biến thực tế bên ngoài và thực hiện mô phỏng theo qui trình hoạt động của mô hình thực.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận:
Nghiên cứu các phần mềm Step 7 MicroWIN V4.0, PC Access V1.0, WinCC V7.0.
Tổng hợp các phần mềm trên thực hiện mô phỏng.
Thiết kếđược mô hình cữa tựđộng được điều khiển và giám sát trên WinCC.
Kiến nghị:
Với những thành quả đạt được trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành đồ án em mong rằng với đề tài của em có thểđược sử dụng trong phòng thực hành điện của bộmôn để giúp sinh viên trong quá trình thực hành có thể tham khảo và phát triển hơn nữa.
Với kết quảđạt được sau khi hoàn thành đồ án, không chỉ dừng lại ở việc thiết kế mô hình đóng cửa em thấy rằng đề tài còn có thể phát triển được thêm rất nhiều theo các hướng như: điều khiển hệ thống điện, lò nung, băng chuyền sản xuất,...phục vụ trong đời sống và công nghiệp. Phát triển ứng dụng bằng cách nâng cao hệ thống chương trình lên S7-300 và S7-400 là những thiết bị điều khiển lập trình mạnh nhất của SIEMENT cho đến thời điểm hiện nay.
Tài liệu tham khảo
[1] PGS. TS Trần Thu Hà, KS. Phạm Quang Huy (2011), Tự động hóa với WinCC, Nhà xuất bản Hồng Đức.
[2] PGS. TS Trần Thu Hà, KS. Phạm Quang Huy (2008), Lập trình với S7 và WinCC,
Nhà xuất bản Giao Thông.
[3] http://tailieu.vn/xem-tai-lieu/giang-day-wincc.487703.htmltruy cập cuối cùng ngày 10/05/2012.
[4] http://www.dientuvietnam.net/forums/lap-trinh-plc-va-ung-dung-65/ket-noi-plc- sim-va-wincc-2595/ truy cập cuối cùng ngày 20/05/2012.
PHỤ LỤC Phụ lục 1: cảm biến PIR (Passive InfraRed sensor)
Cuộc sống của chúng ta tồn tại trong cùng lúc với nhiều thực thể vật lý, những thứ chúng ta nhận biết được như là các vận động cơ học, tác dụng của nhiệt (nhận biết qua lớp da), của ánh sáng (nhận biết qua mắt), của âm thanh (nhận biết qua tai), của mùi (nhận biết qua mũi), của vị (nhận biết qua lưỡi), và nhất là của điện. Hiện nay, điện tử học là một công cụ phục vụ con người nhiều nhất, chúng ta có radio, cassette, TV, máy ghi hình, máy tính....Ưu điểm của các thiết bị điện là xử lý các vấn đề rất nhanh, nhưng các thiết bị điện thì lại chỉ làm việc với tín hiệu thuộc điện, mà chung quanh chúng ta không phải chỉ có các hiện tượng thuộc điện mà song song còn rất nhiều hiện tượng phi điện khác đang tồn tại, từ đó người ta nghĩ đến các SENSOR. Sensor là các cảm biến, nó dùng để chuyển đổi các tín hiệu không thuộc điện ra dạng tín hiệu điện và đưa vào các dạng mạch điện để xử lý. Ngày nay có rất nhiều, rất nhiều loại SENSOR. Trong lần này, chúng ta sẽ tìm hiểu loại sensor dùng phát hiện các vật thể nóng có chuyển động ngang, quen gọi là PIR moton detector.
PIR là gì?
Nó là chữ viết tắt của Passive InfraRed sensor (PIR sensor), tức là bộ cảm biến thụđộng dùng nguồn kích thích là tia hồng ngoại. Tia hồng ngoại (IR) chính là các tia nhiệt phát ra từ các vật thể nóng. Trong các cơ thể sống, trong chúng ta luôn có thân nhiệt (thông thường là ở 37 độ C), và từ cơ thể chúng ta sẽ luôn phát ra các tia nhiệt, hay còn gọi là các tia hồng ngoại, người ta sẽ dùng một tếbào điện để chuyển đổi tia nhiệt ra dạng tín hiệu điện và nhờ đó mà có thể làm ra cảm biến phát hiện các vật thể nóng đang chuyển động. Cảm biến này gọi là thụđộng vì nó không dùng nguồn nhiệt tự phát (làm nguồn tích cực, hay chủđộng) mà chỉ phụ thuộc vào các nguồn tha nhiệt, đó là thân nhiệt của các thực thểkhác, như con người con vật...
Hình 1.1 Cảm biến PIR và lăng kính
Trên đây là đầu dò PIR, loại bên trong gắn 2 cảm biến tia nhiệt, nó có 3 chân ra, một chân nối masse, một chân nối với nguồn volt DC, mức áp làm việc có thể từ3 đến 15V. Góc dò lớn. Để tăng độ nhậy cho đầu dò, Bạn dùng kính Fresnel, nó được thiết kế cho loại đầu có 2 cảm biến, góc dò lớn, có tác dụng ngăn tia tử ngoại.
Hình vẽ cho thấy cách dùng đầu dò PIR để phát hiện người hay con vật di chuyển ngang.
Nguyên lý làm việc của loại đầu dò PIR như hình sau:
Các nguồn nhiệt (với người và con vật là nguồn thân nhiệt) đều phát ra tia hồng ngoại, qua kính Fresnel, qua kích lọc lấy tia hồng ngoại, nó được cho tiêu tụ trên 2 cảm biến hồng ngoại gắn trong đầu dò, và tạo ra điện áp được khuếch đại với transistor FET. Khi có một vật nóng đi ngang qua, từ 2 cảm biến này sẽ cho xuất hiện 2 tín hiệu và tín hiệu này sẽđược khuếch đại đểcó biên độ đủ cao và đưa vào mạch so áp để tác động vào một thiết bịđiều khiển hay báo động.
Hình 1.3 Nguyên lý phát hiện chuyển động ngang của các nguồn thân nhiệt Hình vẽ cho thấy 2 vùng cảm ứng nhậy cảm tương ứng với 2 cảm biến trong đầu dò. Khi có một con vật đi ngang, từ thân con vật sẽ luôn phát ra tia nhiệt, nó được tiêu tụ mạnh với kính Fresnel và rồi tiêu tụ trên bia là cảm biến hồng ngoại, vậy khi con vật đi ngang, ở ngả ra của đầu dò chúng ta sẽ thậy. xuất hiện một tín hiệu, tín hiệu này sẽ