Tổng quan về phần mềm

❖ TIA portal V13 và Wincc

• TIA portal V13

TIA Portal – phần mềm cơ sở tích hợp tất cả các phần mềm lập trình cho các hệ thống

Chương IV: Tổng Quan Về PLC S7-1200 62 phát triển, tích hợp các hệ thông tự động hóa một cách nhanh chóng, do giảm nhiều thời gian trong việc tích hợp, xây dựng tất cả các bộ điều khiển PLC, màn hình HMI, các bộ truyền động của Siemens đều được lập trình, cấu hình trên TIA portal. Việc này giúp giảm thời gian, công sưc trong việc thiết lập truyền thông giữa các thiết bị này. Ví dụ người sử dụng có thể sử dụng tính năng “kéo và thả” một biến trong chương trình điều khiển PLC và một màn hình của chương trình HMI. Biến này sẽ được gán vào chương trình HMI và sự kế nối giữa PLC – HMI đã được tự động thiết lập, không cần bất cứ sự cấu hình nào thêm.

Phần mềm mới Simatic Step 7 V13 tích hợp trên TIA Portal, để lập trình cho S7-1500, S7-1200, S7-300 và hệ thống tự động PC-based Simatic WinAC. Simatic Step 7 V13 được chia thành các module khác nhau, tùy theo nhu cầu của người sử dụng. Simatic Step 7 V13 cũng hỗ trợ tính năng chuyển đổi chương trình PLC, HMI đang sử dụng sang phương trình mới trên TIA Portal

Phần mềm mới Simatic WinCC V13, cũng được tích hợp trên TIA Portal, dung để làm cấu hình cho các màn hình TP và MP hiện tại, màn hình mới Comfort, cũng như để giám sát điều khiển hệ thống trên máy tính (SCADA)

• WinCC professional

Phần mềm WinCC của Siemens là một phần mềm chuyên dụng để xây dựng giao diện điều khiển HMI (Human Machine Interface) cũng như phục vụ việc xử lý và lưu dữ liệu trong một hệ thống SCADA (Supervisory Control And Data Aquisition) thuộc chuyên ngành tự động hóa.

WinCC là chữ viết tắt của Windowns Control Center (Trung tâm điều khiển chạy trên nền Windows), nói cách khác nó cung cấp các công cụ phần mềm để thiết lập một giao diện điều khiển chạy trên các hệ điều hành của Microsoft như Windowns NT hay Windowns 2000, XP, Vista 32bit (Not SP1).

Phần mềm giao diện người máy với Simatic WinCC V13 bao gồm các phiên bản khác nhau:

✓ WinCC Basic lập trình cho Basic Panels.

✓ WinCC Comfort lập trình cho tất cả các dòng Simatic Panels.

✓ WinCC Advanced kết hợp WinCC Runtime Advanced hỗ trợ giám sát các hệ thống chạy trên nền máy tính cấp thiết bị như các Panel PC.

✓ WinCC Professional là phần mềm bao gồm tất cả các tính năng trên và sử dụng để lập trình SCADA.

Chương IV: Tổng Quan Về PLC S7-1200 64

❖ Visual Studio 2017

Microsoft Visual Studio là một môi trường phát triển tích hợp (IDE) từ Microsoft. Nó được sử dụng để phát triển chương trình máy tính cho Microsoft Windows, cũng như các trang web, các ứng dụng web và các dịch vụ web. Visual Studio sử dụng nền tảng phát triển phần mềm của Microsoft như Windows API, Windows Forms, Windows Presentation Foundation, Windows Store và Microsoft Silverlight. Nó có thể sản xuất cả hai ngôn ngữ máy và mã số quản lý.

Visual Studio bao gồm một trình soạn thảo mã hỗ trợ IntelliSense cũng như cải tiến mã nguồn. Nó chấp nhận các plug-in nâng cao các chức năng ở hầu hết các cấp bao gồm thêm hỗ trợ cho các hệ thống quản lý phiên bản (như Subversion) và bổ sung thêm bộ công cụ mới như biên tập và thiết kế trực quan cho các miền ngôn ngữ cụ thể hoặc bộ công cụ dành cho các khía cạnh khác trong quy trình phát triển phần mềm.

Visual Studio hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình khác nhau và cho phép trình biên tập mã và gỡ lỗi để hỗ trợ (mức độ khác nhau) hầu như mọi ngôn ngữ lập trình. Các ngôn ngữ tích hợp gồm có C, C++ và C++/CLI (thông qua Visual C++), VB.NET (thông qua Visual Basic.NET), C# (thông qua Visual C#) và F# (như của Visual Studio 2010). Hỗ trợ cho các ngôn ngữ khác như J++/J#, Python và Ruby thông qua dịch vụ cài đặt riêng rẽ. Nó cũng hỗ trợ XML/XSLT, HTML/XHTML, JavaScript và CSS

❖ SQL server 2008 r2

Hình 4. 11. Giao diện SQL server

SQL là viết tắt của Structured Query Language là ngôn ngữ truy vấn mang tính cấu

Chương IV: Tổng Quan Về PLC S7-1200 66 lấy các hang và sửa đổi các hàng, … Tất cả DBMS như MySQL, Oracle, MS Access, Sybase, Informmix, Postgres và SQL Server sử dụng SQL như là ngôn ngữ cơ sở dữ liệu chuẩn.

Đặc điểm của SQL Server và các đối tượng làm việc: - Tạo cơ sở dữ liệu, bảng và view mới.

- Để chèn các bản ghi vào trong một cơ sở dữ liệu.

- Để xóa các bản ghi từ một cơ sở dữ liệu.

- Để lấy dữ liệu từ một cơ sở dữ liệu.

Chức năng của SQL:

- Với SQL chúng ta ó thể truy vấn Database theo nhiều cách khác nhau, bởi sử dụng các lệnh.

- Với SQL người dung có thể truy cập dữ liệu từ RDBMS

- SQL cho phép người dùng miêu tả dữ liệu.

- SQL cho phép người dùng định nghĩa dữ liệu trong một Database và thao tác nó khi cần thiết.

- Cho phép người dùng tạo, xóa Database và Table.

- Cho phép người dùng tạo view, Procudure, hàm trong một Database.

CHƯƠNG 5. THIẾT KẾ, ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT 5.1. Quy trình công nghệ.

5.1.1. Qui trình công nghệ và sơ đồ khối của hệ thống

Chương V: Thiết Kế, Điều Khiển, Giám Sát 68

• Qui trình hoạt động

Chiết rót: khi đưa chai vào cảm biến sẽ nhận biết có chai. Băng chuyền dừng lại sau đó bơm sẽ hoạt động để bơm nước vào chai. Flow meter sẽ định lượng đủ lượng nước để làm đầy chai.khi chai đã được bơm đầy nước thì bơm sẽ được ngắt và băng tải tiếp tục hoạt động để đưa chai tới vị trí cấp nắp

Hình 5. 1 Bộ phận chiết rót, bơm nước vào chai

Cấp nắp: mâm chuyền nắp sẽ đưa nắp tới vị trí cấp nắp, chai đi qua vị trí cấp nắp sẽ được cấp nắp.

Đóng nắp: sau khi chai được cấp nắp thì sẽ được băng tải đưa tới mâm xoay. Cảm biến sẽ nhận biết có chai tới và động cơ bước sẽ xoay mâm tới vị trí cấp nắp.Khi tới vị trí cấp nắp bít tông sẽ đẩy xuống và động cơ sẽ đóng nắp cho chai

Đưa chai ra ngoài: sau khi chai đã được đóng nắp thì động cơ bước sẽ đưa chai ra vị trí băng chuyền 2. Băng chuyền 2 sẽ đưa chai ra ngoài và xi lanh sẽ đẩy chai ra.

Hình 5. 4 Xy lanh đẩy chai ra ngoài

Chương V: Thiết Kế, Điều Khiển, Giám Sát 70

5.1.2. Sơ đồ mạch động lực

Hình 5. 5 Sơ đồ nối dây động cơ bước.

Chương V: Thiết Kế, Điều Khiển, Giám Sát 72

Chương V: Thiết Kế, Điều Khiển, Giám Sát 74

5.2. Điều khiển và giám sát.

5.2.1. Viết chương trình điều khiển

Chương trình điều khiển của hệ thống được viết bằng ngôn ngữ LAD, viết trên phần mềm TIA portal V13, điều khiển PLC S7-1200.

Bảng 5.1. Bảng tag các ngõ vào và ngõ ra

❖ Chương trình chính về mạng truyền thông:

Hình 5. 10 Định danh phần cứng của PLC

Chương V: Thiết Kế, Điều Khiển, Giám Sát 76

❖ Chương trình điều khiển:

Chương trình điều khiển được viết hoàn chỉnh được trình bày ở phụ lục.

5.2.2. Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát

5.2.3. Thiết kế hệ thống lưu trữ dữ liệu

Hình 5. 14 Tạo CSDL trong SQL

Task chuyển dữ liệu tự động Tên CSDL

TÊN BẢNG DỮ LIỆU TRẢ

Chương V: Thiết Kế, Điều Khiển, Giám Sát 78

5.2.4. Thiết kế Website giám sát

❖ Thiết lập kết nối và truyền dữ liệu từ SQL sang Visual Studio

Thiết lâp khối

Hình 5. 15 Thiết lập Web.config để nhận dữ liệu từ CSDL

Truyền dữ liệu từ SQL sang Visual Studio Địa chỉ sever SQL

Tên CSDL Tên đăng nhập sever SQL

Mật khẩu

Hiện thị thông tin cố định

Sử dụng đối tượng Literal để hiển thị dữ liệu lấy từ CSDL

Hình 5. 18 Sử dụng đối tượng Literal để hiện thị dữ liệu lấy từ CSDL Hình 5. 17 Hiển thị thông tin cố định lên Website

Chương V: Thiết Kế, Điều Khiển, Giám Sát 80 Sử dụng các đối tượng xuất nhập dữ liệu để tương tác với người sử dụng dễ dàng bằng cách viết chương trình hiển thị cho sự kiện nút nhấn.

Hình 5. 19 Các đối tượng nhập xuất dữ liệu để tương tác với người sử dụng

❖ Giao diện Website

Hình 5. 21 Giao diện Web – Page Trang chủ

Chương V: Thiết Kế, Điều Khiển, Giám Sát 82

Hình 5. 23 Giao diện Web – Page thiết kế mô hình

Hình 5. 25 Giao diện Web – Page Sự kiện cho cảm biến

Chương VI: Kết Luận – Hướng Phát Triển 84

CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN – HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1. Ưu và nhược điểm

• Ưu điểm

- Sử dụng một số thiết bị trong thực tế - Dễ vận hành sử dụng

- Dễ bảo dưỡng và sửa chữa

• Nhược điểm

- Độ hoàn thiện mô hình chưa đẹp

- Mức độ an toàn sử dụng cần chú ý (dễ bị hỏng do các tác nhân bên ngoài). - Độ ổn định chưa cao.

6.2 Kết quả đạt được và chưa đạt được

❖ Kế quả đạt được

- Xây dựng mô hình cơ khí mô tả hoạt động của hệ thống đóng nắp và chiết rót. - Kết nối điều khiển được các thiết bị trong hệ thống.

- Xây dựng và lập trình PLC cho hệ thống chạy hoàn chỉnh. - Thiết kế giao diện giám sát thân thiện, dễ sử dụng.

- Xây dựng được database offine để lưu trữ dữ liệu hoạt động của hệ thống. - Xây dựng được website để hiển thị thông tin hoạt động của hệ thống.

❖ Kết quả chưa đạt được

- Với thời gian, kiến thức kinh nghiệm thực tế còn hạn chế, nhóm nghiên cứu còn một số điều chưa thể đạt được như sau:

- Chưa đảm bảo mức độ chính xác của từng thiết bị. - Chưa định lượng mức độ vọt ló nước chính xác từng ml.

- Hệ thống giám sát và điều khiển còn hạn chế vì cần có một phòng điều khiển chạy hệ thống 24/24.

6.3. Hướng phát triển

- Thêm các thiết bị bảo vệ để tránh hư hỏng do các tác động bên ngoài - Kết hợp đếm sản phẩm và phát hiện sản phẩm lỗi

- Làm cần gắp chai ra

- Cải thiện phần cơ khí của hệ thống tốt hơn để tăng thêm độ chính xác. - Thay kết nối qua cable internet thành kêt nối wifi.

- Tạo Web sever để có thể điều khiển hệ thống từ trên website.

- Có thể điều khiển hệ thống qua các thiết bị khác như Tablet, HMI… - Xây dựng thuật toán điều khiển thông minh hơn.

6.4. Kết luận

Sau 3 tháng nghiên cứu và thực hiện đề tài tốt nghiệp, sự nỗ lực của nhóm. Đến nay em và các bạn thành viên trong nhóm đã hoàn thành đầy đủ các công việc của đề tài được giao, qua đó thu được những kết quả sau

• Thiết kế thành công mô hình thực tế thành công và vận hành ổn định.

• Nghiên cứu cơ cấu chấp hành, các phần tử truyền động của hệ thống băng tải và ứng dụng của chúng từ đó đưa ra các phương án phù hợp cho từng trường hợp cụ thể.

• Xây dựng thành công chương trình điều khiển một công đoạn chiết rót của hệ thống sản xuất tự động trong công nghiệp.

Chương VI: Kết Luận – Hướng Phát Triển 86

TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt

[1]Do_an_mon_hoc_plc_siemens_s7_1200.pdf. [2]Tài liệu PLC Siemens S7_1200:

- Chương 2 – Các khái niệm về PLC.pdf. - Chương 5 – Tập lệnh chương trình.pdf. - Chương 6 – Profinet.pdf.

- Giới thiệu chung về PLC S7-1200.pdf. [3]Tiêu chuẩn vệ sinh nước sạch, 09/2005/QĐ-BYT.

Tiếng Anh

[4]PLC Training document.pdf.

[5]WinCC_RuntimeAdv_access_SQL_via_script_DOCU_en.pdf. [6]S7 Library function.doc.

[7]All information at a glance in help (TIA portal v13).

- MODBUSPN: Communicating as Modbus/TCP client or Modbus/TCP. - Description of MB_CLIENT.

- Parameter STATUS.

- MB_MODE, MB_DATA_ADDR and DATA_LEN parameters.

Interner [8]https://www.rtaautomation.com/technologiess/modbus-rtu/. [9]https://hshop.vn/products/mach-dieu-khien-dong-co-buoc-microstep-4a-40vdc [10] https://icdayroi.com/module-4-relay-5v-vi-opto-cach-ly. [11]https://automation.net.vn/The-gioi-cam-bien/Do-luu-luong-chat-long-chat-khi- trong-cong-nghiep [12] https://www.instructables.com/id/How-to-use-a-Stepper-Motor/

PHỤ LỤC CHƯƠNG TRÌNH PLC

SVTH: Ngô Nhựt Hào – Trương Quang Hiệp

CHƯƠNG TRÌNH VISUAL STUDIO TẠO THÀNH WEBSITE Code file dữ liệu tổng

using System; using System.Collections.Generic; using System.Configuration; using System.Linq; using System.Data; using System.Web; using System.Web.UI; using System.Web.UI.WebControls;

public partial class _dulieutong : System.Web.UI.Page {

SQL _sql;

protected void Page_Load(object sender, EventArgs e) { string connectionString = ConfigurationManager.ConnectionStrings["constr"].ToString(); _sql = new SQL(connectionString); DULIEUTONG(); } void DULIEUTONG() { string html1 = "<thead>" + " <tr>" + "<th> SENSORID </th>" + " <th> GIATRI</th> " + " <th> DONVI</th> " + "<th> THOIGIAN </th>" + " </tr> " + "</thead>" + "<tbody>"; string html2 = "";

DataTable cb = _sql.getdl();

for (int i = 0; i < cb.Rows.Count; i++) {

string macambien = cb.Rows[i]["ID"].ToString();

Double giatri = Convert.ToDouble(cb.Rows[i]["NUM"]); string donvi = cb.Rows[i]["DV"].ToString();

DateTime thoigian = Convert.ToDateTime(cb.Rows[i]["TIME"]); html2 += "<tr>" + "<td>" + macambien + "</td>" + "<td>" +giatri + "</td>" + "<td>" + donvi + "</td>" + "<td>" + thoigian + "</td>" + "</tr>"; } string html3 = "</tbody>"; Literal2.Text = html1 + html2 + html3; } } Code hiển thị

%@ Page Language="C#" AutoEventWireup="true" CodeFile="dulieutong.aspx.cs" Inherits="_dulieutong" %>

<%@ Register Assembly="AjaxControlToolkit" Namespace="AjaxControlToolkit" TagPrefix="asp" %>

<!DOCPE html>

SVTH: Ngô Nhựt Hào – Trương Quang Hiệp

AVAILABLE CLASSES: submenu-dark = dark sub menu -->

<!-- NOTE

For a regular link, remove "dropdown" class from LI tag and "dropdown-toggle" class from the href.

Direct Link Example: <li>

-->

<a class="et-desktop" href="trangchu.aspx" > TRANG CHỦ </a>

</li>

<a class="et-document" href="thongtindetai.aspx" > THÔNG TIN ĐỀ TÀI </a>

</li>

<a class="et-pictures" href="trangchu.aspx" > THIẾT KẾ MÔ HÌNH </a>

</li>

<a class="et-profile-male" href="thanhvien.aspx" > THÀNH VIÊN </a>

</li>

DỮ LIỆU TRẢ VỀ </a>

<li><a href="timkiem.aspx">TÌM KIẾM THEO THỜI GIAN</a></li> </ul> </li> <!-- MENU ANIMATIONS .nav-animate-fadeIn .nav-animate-fadeInUp .nav-animate-bounceIn .nav-animate-bounceInUp .nav-animate-flipInX .nav-animate-flipInY .nav-animate-zoomIn .nav-animate-slideInUp

.nav-hover-animate = animate text on hover

.hover-animate-bounceIn = bounceIn effect on mouse over of main menu -->

SVTH: Ngô Nhựt Hào – Trương Quang Hiệp

Các thiết bị đóng ngắt relay

Nguyên lý làm việc của PLC