D. Phương pháp nghiên cứu
F. Ứng dụng và nhu cầu thực tế của đề tài
5.4.4 Chạy 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 được cho vào mạch xửlý để tạo tác dụng điều khiển hay báo động.
Bạn xem hình động sau đây dùng diễn tả nguyên lý làm việc của đầu dò PIR đối với người qua lại:
Lý thuyết chung về tia nhiệt:
Mọi vật thể đều được cấu tạo từ các phân tử nhỏ li ti, nhiệt là một dạng năng lượng tạo ra từ các giao động của các phân tửđó là các chuyển động hỗn loạn, không trật tự. Từ các giao động này, nó phát ra các tia nhiệt, bằng cảm giác thông thường của giác quan, con người chúng ta nói đó là sức nóng. Ở mỗi người nguồn thân nhiệt thường được điều ổn ở mức 37 độ C, đó là nguồn nhiệt mà ai cũng có và nếu dùng linh kiện cảm ứng thân nhiệt, chúng ta sẽ có thiết bị phát hiện ra người, đó chính là ý tưởng mà người ta chế ra thiết bị motion detector, điều khiển theo nguồn thân nhiệt chuyển động.
Hình vẽsau đây cho thấy vật liệu nhóm pyroelectric được dùng làm cảm biến dò tia nhiệt.
Hình 1.5 Vật liệu nhóm pyroelectric được dùng làm cảm biến dò tia nhiệt
Người ta kẹp vật liệu pyroelectric giữa 2 bản cực, khi có tác kích của các tia nhiệt, trên hai 2 bản cực sẽ xuất hiệu tín hiệu điện, do tín hiệu yếu nên cần mạch khuếch đại.
Trong bộ đầu dò PIR, người ta gắn 2 cảm ứng PIR nằm ngang, và cho nối vào cực Gate (chân Cổng) của một transistor FET có tính khuếch đại. Khi cảm biến pyroelectric thứ nhất nhận được tia nhiệt, nó sẽ phát ra tín hiệu và khi nguồn nóng di
chuyển ngang, sẽ đến cảm biến pyroelectric thứ hai nhận được tia nhiệt và nó lại phát ra tín hiệu điện. Sự xuất hiện của 2 tín hiệu này cho nhận biết là đã có một nguồn nhiệt di động ngang và mạch điện tử sẽ phát ra tín hiệu điều khiển. Tín hiệu này có thể dùng tắt mởđèn hay dùng đểbáo động khi có kẻ lạ vào nhà.
Bây giờ hãy nói đến thiết bị tiêu tụ gôm tia nhiệt rọi trên bề mặt cảm ứng PIR: Chúng ta biết các tia nhiệt phát ra từ thân thể người rất yếu và rất phân tán, để tăng độ nhậy phải dùng kính có mặt kính lồi tạo chức năng tiêu tụ, quen gọi là kinh Focus, hình động dưới đây cho thấy các mặt sóng của các tia sáng khi đi qua một mặt kính lồi đã được cho gôm lại tại một điểm nhỏ, điểm đó gọi là tiêu điểm.
Phụ luc 2: Hướng dẫn cài đặt phần mềm WinCC V7.0
Hình 2.1 Chọn phai cài đặt phần mềm. Tiến hành lựa chọn ngôn ngữ hiển thị khi sử dụng phần mềm.
Hình 2.2 Lựa chọn ngôn ngữ cho người dùng. Đồng ý cho việc cài đặt. Sau đó chọn “Next”.
Hình 2.3 Đồng ý cài đặt chương trình. Lựa chọn kiểu cài đặt:
Package installation: Cài đặt trọn gói.
User-defined installation: Tùy chỉnh đối với người dùng phần mềm, có thể cài hoặc không cài các phần trong gói của phần mềm. Sau đó chọn “Next”.
Cho phép tích chọn các chương trình cài đặt cần thiết đối với người dùng trong phần mềm. Sau đó chọn “Next”.
Hình 2.5 Cho phép chọn lựa chương trình cần cài đặt.
Đồng ý cho việc chọn lựa trên để cài đặt chương trình. Sau đó chọn "Next”.
Hình 2.6 Đồng ý cho việc chọn lựa các chương trình cài đặt.
Thông báo các chương trình sẽ được cài đặt về tên chương trình và dung lượng sau khi cài đặt trên ổ đĩa. Sau đó chọn “Install”.
Hình 2.7 Thông báo các chương trình cài đặt và dung lượng trên ổđĩa.
Quá trình cài đặt các chương trình đang được diễn ra, và trình tự cài đặt theo chiều từ trên xuống dưới.
Hình 2.8 Quá trình cài đặt đang diễn ra.
Hình 2.9 Yêu cầu khởi động lại hệ thống đểhoàn thành cài đặt.
Phụ lục 3: Hướng dẫn cài đặt và sử dụng phần mềm Step 7 – Micro/Win V4.0 3.1Càiđặt phần mềm STEP 7 – Micro/Win v4.0
Chèn đĩa CD STEP 7 – Micro/Win vào ổ đĩa và chương trình sẽ được cài đặt tự động hoặc mởfile cài đặt và kích đôi chuột vào file “Setup.exe”.
Hình 3.1. File cài đặt phần mềm.
Sau đó thì cho chúng ta lựa chọn ngôn ngữ hiển thị trong phần mềm, phần mềm cho phép sử dụng tới 5 ngôn ngữ (English, German, French, Italian, Spanish).
Nhấp chọn OK.
Hình 3.3 Phiên bản phần mềm. Chọn Next.
Hình 3.4 Yêu cầu bản quyền của nhà sản xuất. Nhấp chọn Yes.
Hình 3.5 Chọn ổđĩa cài đặt phần mềm.
Các bạn có thểcài đặt trong ổđĩa C, hoặc trong 1 ổđĩa khác. Sau đó Next.
Hình 3.6 Quá trình cài đặt phần mềm vào máy. Đợi quá trình cài đặt đến khi hoàn thành.
Nhấp chọn driver cho kết nối sau này.
Hình 3.7 Chọn driver cho kết nối Cài đặt thành công.
3.2 Hướng dẫn sử dụng phần mềm 3.2.1 Các thanh chức năng
Hình 3.9 Các khối chức năng chính của phần mềm.
a.Navigation Bar
Là chức năng chứa một nhóm các biểu tượng để truy nhập các đặc điểm chương trình khác nhau của phần mềm Step 7 Micro/Win v4.0.
Hình 3.10 Khối chức năng của thanh Navigation.
b.Program Block
Kích đôi chuột vào biểu tượng để mở ra cửa sổ soạn thảo các chương trình ứng dụng.
Hình 3.11 Khối để viết chương trình.
Program Editor: Chú thích cho toàn bộ chương trình chuẩn bị soạn thảo. Program comment: Chú thích cho chương trình chúng ta tiến hành soạn thảo.
Network Title: Đầu đề cho network
Network Comment: Chú thích cho network.
Bao gồm các chương trình: Main (chương trình chính), Sub (chương trình con), Int (chương trình ngắt).
Main: Là khối chương trình chính OB1, chứa các lệnh điều khiển chương trình. Và chương trình ứng dụng các lệnh được xử lý lần lượt ở mỗi vòng quét từ trên xuống dưới.
Sub: Là khối chương trình SBR0, các lệnh trong chương trình con chỉ có thể được xử lý khi nó được gọi từ chương trình chính, từ một chương trình con khác hoặc từ chương trình ngắt.
Int: Chương trình ngắt được thiết kế để sử dụng cho một sự kiện ngắt được định nghĩa trước. Chương trình ngắt không được gọi bởi chương trình chính mà theo sự kiện ngắt xảy ra và được xử lý mỗi khi sự kiện ngắt xảy ra.
c. Symbol Table
Bảng ký hiệu cho phép người dùng mô tả các địa chỉ sử dụng trong chương trình dưới dạng các tên gọi gợi nhớ. Điều này giúp cho ngườ lập trình dễ hiểu và dễ sửa chữa khi muốn thay đổi.
Hình 3.12 Bảng đặt các ký hiệu của biến. Symbol: Kí hiệu để gợi nhớ.
Address: Địa chỉ tuyệt đối. Comment: Chú thích.
d.Status Chart
Bảng trạng thái cho phép người dùng giám sát trạng thái các ngõ vào và thay đổi trạng thái từng ngõ ra. Sử dụng bảng trạng thái để kiểm tra nối dây phần cứng và xem nội dung các vùng nhớ.
Hình 3.13 Bảng trạng thái của phần mềm. Address: Cho phép nhập địa chỉ các biến hay vùng nhớ. Format: Cho phép chọn dạng dữ liệu của địa chỉ.
Current Value: Hiển thị giá trị hiện hành của địa chỉ.
New Value: Cho phép người dùng thay đổi trạng thái ngõ ra hay nội dung vùng nhớ.
e. System Block
Đây là khối chức năng hệ thống, và khi mở ra chúng ta có thể cài đặt các chức năng sau:
Communication Ports: Chọn các thông số truyền thông với các thiết bị khác như máy tính hay CPU khác (gồm tốc độ truyền thông, địa chỉ kết nối PLC,..). RetentiveRanges: Chọn các vùng nhớ và địa chỉ.
Password: Đặt mật khẩu để bảo vệ chương trình. Và có 3 cấp bảo vệ như sau:
Full (Level 1)
Partial (Level 2)
Minimum (Level 3)
Output Table: Thiết lập cấu hình trạng thái ON/OFF của mỗi ngõ ra khi CPU chuyển từ trạng thái Run sang Stop.
Input Filter: Cho phép chọn thời gian trễ cho một vài ngõ vào hoặc tất cả ngõ vào số (từ 0.2ms đến 12.8 ms).
Pulse Catch Bits: Cho phép thiết lập ngõ vào để bắt lấy sự chuyển đổi trạng thái tín hiệu rất nhanh. Ngay sau khi có sự chuyển đổi, giá trị ngõ vào sẽ được chốt cho đến khi được đọc bởi chu kỳ quét của PLC.
Background Time: Cho phép thiết lập lượng thời gian PLC sẽ dành cho các hoạt động nền trong chế độ Run. Đặc điểm này được sử dụng sử dụng chủ yếu
để điều khiển ảnh hưởng của chu kỳ quét khi xử lý trạng thái và trong hoạt động soạn thảo runtime.
EM Confuguration:
Configure LED: LED SF/DIAG (System Fault/Diagnostic) có thể được chọn sáng khi thực hiện chức năng cưỡng bức (Force) hoặc xảy ra lỗi vào ra I/O. Increase Memory: Tăng bộ nhớ chương trình bằng cách không cho soạn thảo ở
chế độ Run.
f. Cross Reference
Bảng tham chiếu cho biết những địa chỉ vùng nhớ nào (Byte, Bit, Word, Time, Counter) đã sử dụng và vị tí trong chương trình cũng như chức năng của chúng.
g.Communication và Set PG/PC
Các biểu tượng này khi kích chuột vào sẽ hiển ra hộp thoại cho phép chúng ta cài đặt các giao tiếp với máy tính như: chọn cổng giao tiếp, địa chỉ CPU, tốc độ truyền. Đây là bước cài đặt cần thiết khi kết nối PLC với máy tính.
Hình 3.14 Kết nối truyền thông giữa PLC với máy tính.
Cây lệnh hiển thị tất cả các đối tượng của dự án và các lệnh để viết chương trình điều khiển. Có thể sử dụng phương pháp “ drag anh drop” (kéo và thả) để đưa từng lệnh này ra chương trình soạn thảo hoặc kích đôi chuột trái vào một lệnh nào đó.
Hình 3.15 Cây lệnh chứa các đối tượng và lệnh sử dụng trong S7 – 200.
i. Data Block
Là vùng nhớ để đặt trước dữ liệu cho các biến thuộc vùng nhớ V. Có thể tạo ra các Data block khác nhau và đặt tên theo dữ liệu chương trình.
j. Output Window
Cung cấp các thông tin khi chúng ta soạn thảo chương trình hoặc những chỉ dẫn trong thư viện về linh kiện trong đó. Và khi cửa sổ này xuất hiện danh sách chương trình lỗi, nếu chúng ta kích đôi chuột trái lên dòng lỗi thì nó sẽ xuất hiện trên network trong chương trình.