CHƯƠNG 3 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT
3.6.3.2 chương trình xuống CPU
Bước 1: Đổ t màn hình so n thừ ạ ảo chương trình bằng cách kích vào biểu tượng
Download trên thanh công c cụ ủa màn hình.
Bước 2: Chọn cấu hình “Type of the PG/PC interface” và “PG/PC interface” như hình
3.6.3.3 Giám sát và th c hiự ện chương trình
Để giám sát chương trình trên màn hình soạn th o kích ch n Monitor trên thanh công ả ọ cụ.
Hoặc cách 2 làm như hình dưới
Sau khi chọn monitor chương trình soạn thảo xu t hiấ ện như sau:
3.6.3.4 Tag của PLC
Đố ới v i những người dùng sử d ng PLC S7 – 200/300/400 v i các phần mềm Step ụ ớ 7 Microwin, Step 7 Manager s quen g i nh ng tên g i nh cho nh ng vùng nh hay các ẽ ọ ữ ợ ớ ữ ớ
“PLC Tag” là tên tượng trưng, gợi nhớ cho I/O và địa chỉ. Tia Portal đã cho phép người dùng truy suất với Tag. Điều này có nghĩa là khi có mộ ỗi nào đó trong chương t l trình, I/O ho c vùng nhặ ớ nào đó bị hư thì chỉ ẩn thay đổ c i I/O ho c vùng nh khác trong ặ ớ Tag table.
3.6.3.5 Hướng dẫn t o PLC Tag ạ
Bước 1: Tạo một bảng Tag table để qu n lý Tag: ả
Từ Project tree Device CPU… PLC Tags Add new tag table.
Bước 2: Đổi tên Tag table để ễ quả d n lý những Tag trong đó và khai báo Tag cũng
như kiểu dữ liệu được sử dụng tương ứng.
Figure 3.6-6 Bảng Tag
- Name : chỉ được khai báo và s d ng mử ụ ột lần trong CPU. - Data type : ki u dể ữ liệu chỉ định cho các tag.
- Address : địa chỉ c a tag. ủ
- Retain : khai báo c a tag s ủ ẽ được lưu trữ ại. l - Comment : comment miêu t c a tag. ả ủ
3.6.4 Kĩ thuậ ật l p trình 3.6.4.1 Vịng qt chương trình
PLC th c hiự ện chương trình theo chu trình lặp. Mỗi vịng lặp được gọi là vịng quét. Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn chuyển dữ liệu từ các cổng vào số tới vùng bộ đệm ảo I, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình. Trong từng vịng qt chương trình
được thực hiện từ lệnh đầu tiên đế ệnh kết thúc c a khn l ủ ối OB1. Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn chuyển các nộ ụi d ng c a bộ đệm ảo Q t i các củ ớ ổng ra s . Vòng ố quét k t thúc bế ằng giai đoạn truyền thông nộ ội b và kiểm tra l i [1]. ỗ
Chú ý r ng bằ ộ đệm I và Q không liên quan t i các cớ ổng vào / ra tương tự nên các lệnh truy nh p cậ ổng tương tự được th c hi n tr c ti p v i c ng v t lý ch không thông qua ự ệ ự ế ớ ổ ậ ứ bộ đệm.
Tạo ra các kh i mã trong TIA Portal ố
- Sử d ng h p thoụ ộ ại “Add new block” ở dưới mục “Program blocks” trong điều hướng chương trình để tạo ra các OB, FB, FC và các DB toàn cục.
- Khi tạo ra kh i mã, ta lố ựa chọn ngơn ng l p trình cho kh i. Khơng lữ ậ ố ựa chọn ngơn ng l p trình cho DB vì nó ch ữ ậ ỉ lưu trữ ữ liệu. d
3.6.4.2 Khối Tổ Chức Ob – Oganization Blocks
Organization blocks (OBs): Là giao diện gi a hoữ ạt động hệ thống và chương trình người dùng. Chúng được gọi ra b i hệ thống hoạt động, và điều khiển theo quá trình: ở
- Xử lý chương trình theo quá trình. - Báo động – kiểm sốt xử lý chương trình. - Xử lý lỗi.
- Sử d ng h p thoụ ộ ại “Add new block” để t o ra các OB mạ ới trong chương trình.
Figure 3.6-9 Chèn các OB vào chương trình Figure 3.6-8 Tạo kh i m i trong Tia Portal ố ớ
- Startup OB, Cycle OB, Timing Error OB và Diagnosis OB: Có th chèn và lể ập trình các kh i này trong các project. Không c n ph i gán các thông s cho chúng ố ầ ả ố và cũng không c n gầ ọi chúng trong chương trình chính.
- Process Alarm OB và Time Interrupt OB: Các kh i OB này phố ải được tham s hóa ố khi đưa vào chương trình. Ngồi ra, q trình báo động OB có thể được gán cho một sự kiện t i thạ ời gian th c hi n b ng cách s d ng các l nh ATTACH, ho c tách bi t vự ệ ằ ử ụ ệ ặ ệ ới l nh ệ DETACH.
- Time Delay Interrupt OB: OB ng t th i gian tr có thắ ờ ễ ể được đưa vào dự án và l p ậ trình. Ngồi ra, chúng ph i ả được g i ọ trong chương trình v i lớ ệnh SRT_DINT, tham s là ố không c n ầ thi t.ế
- Start Information: Khi m t s ộ ố OB được bắt đầu, h ệ điều hành đọc ra thơng tin được thẩm định trong chương trình, điều này r t h u ích cho vi c chấ ữ ệ ẩn đốn lỗi, cho dù thơng tin được đ c ra đưọ ợc cung cấp trong các mô tả của các khối OB.
3.6.4.3 Hàm chức năng – FUNCTION
Functions (FCs) là các kh i mã không c n b nh . Dố ầ ộ ớ ữ liệu c a các bi n tủ ế ạm thờ ịi b mất sau khi FC được xử lý. Các khối dữ liệu tồn c u có thầ ể đượ ửc s dụng để lưu trữ dữ liệu FC.
Functions có th ể được s d ng v i mử ụ ớ ục đích: - Trả l i giá ạ trịcho hàm chứ năng được g c ọi.
- Thực hi n cơng nghệ ệ chức năng, ví dụ: Điều khiển riêng với các hoạt động nhị phân.
Ngồi ra, FC có th ể được g i nhi u l n t i các thọ ề ầ ạ ời điểm khác nhau trong một chương trình. Điều này tạo điều kiện cho lập trình chức năng lập đi lặp l i phức t p. ạ ạ
FB (function block): Đố ới v i m i l n g i, FB c n m t khu v c nh . Khi mỗ ầ ọ ầ ộ ự ớ ột FB được gọi, một Data Block (DB) được gán với instance DB. Dữ liệu trong Instance DB sau đó truy cập vào các bi n củế a FB. Các khu vực b nh khác ộ ớ nhau đã được gán cho một FB nếu nó được gọi ra nhiều lần.
DB (data block): DB thường để cung cấp bộ nhớ cho các biến dữ liệu . Có hai lo i c a kh i d ạ ủ ố ữliệu DB: Global DBs nơi mà tất cả các OB, FB và FC có thể đọc được dữ ệu lưu trữ, hoặc có thể tự mình ghi dữ li liệu vào DB, và instance DB được gán cho một FB nhất định.
3.7 Giới thiệu tổng quan v ềphần mềm ứng d ng WinCC ụ
3.7.1 Khái niệm
WinCC (Window Control Center) là m t hộ ệ thống ph n mầ ềm điều khi n giám sát ể cơng nghi p, có tính k ệ ỹthuật và h ệthống màn hình hi n th ể ị đồ họa để điều khi n các nhiể ệm vụ đặt ra trong s n xu t và tả ấ ự động hóa q trình. Hệ thống này có ch a nh ng Module ứ ữ chức năng tích hợp cơng nghiệp cho hiển th đồ họị a, thơng báo, lưu trữ và các báo cáo. Nó là một trình điều khi n m nh, nhanh chóng c p nh t các hình nh c a các quá trình quan ể ạ ậ ậ ả ủ sát, và các chức năng lưu trữan tồn bảo đảm m t tính lộ ợi ích cao.
3.7.2 Chức năng
Graphics Designer: Th c hi n d dàng các chự ệ ể ức năng mô phỏng và hoạt động qua các đối tượng đồ h a cọ ủa chương trình WinCC, Windows, I/O,.. và các thuộc tính hoạt động (Dynamic).
Alarm Logging: Thực hi n vi c hi n th các thông báo hay các c nh báo khi h ệ ệ ể ị ả ệ thống vận hành. Nhận các thông tin từ các quá trình, hiển th , hị ồi đáp và lưu trữ chúng. Alarm Logging còn giúp ta phát hi n ra nguyên nhân cệ ủa lỗi.
Tag Logging: Thu thập, lưu trữ và xuất ra dưới nhi u d ng khác nhau t các quá ề ạ ừ trình đang thực thi.
Report Designer: Tạo ra các thơng báo, k t quế ả. Và các thông báo này được lưu dưới dạng nhật ký sự kiện.
User Achivers: Cho phép người sử dụng lưu trữ dữ liệu từ chương trình ứng dụng và có khả năng trao đổ ới v i các thiết bị khác.Trong WinCC, các công thức và ứng d ng có ụ thể soạn thảo, lưu trữ và s d ng trong h ử ụ ệ ống. th
Ngồi ra, WinCC cịn k t h p v i Visual C++, Visual Basic t o ra m t h ế ợ ớ ạ ộ ệthống tinh vi và phù h p cho t ng hợ ừ ệ thống tự động hóa chuyên bi ệt.
WinCC có th t o m t giao diể ạ ộ ện Người và Máy HMI d a trên s giao ti p gi– ự ự ế ữa con người với các thiết bị, hệ thống tự động hóa thơng qua hình ảnh, số liệu, sơ đồ,.. Giao diện có th ể cho phép người dùng v n hành, theo d i t xa và cịn có th cậ ỏ ừ ể ảnh báo, báo động khi có s c . ự ố
WinCC là chương trình thiết kế giao diện Người Máy thực sự cần thiết cho các hệ thống tự động hóa cao và hiện đại.
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ THI CÔNG VÀ LẬP TRÌNH
4.1 Mơ hình h ệthống
Bước 1: Xây d ng mơ hình 3D trên ph n m m Autocad ự ầ ề để xác định kích thước, v ị
trí thi t bế ị
Bước 2: Mua vật tư dựa vào kích thước trên phần m m: thùng x p, sề ố ắt V, bơm, ống
nước PVC,…
Bước 3: Tiến hành làm khung ch a thùng x p ứ ố
Bước 4: Bỏ thùng x p vào khung và l p các thanh g ố ắ ỗ để đặt bơm
Bước 5: Xác định v ị trí bơm và cố định bơm
Bước 6: Lắp đặt đường ống hút và xả nước
Figure 4.1-2 Mơ hình hệ thống thực tế
4.2 Lựa ch n thiọ ết bị
4.2.1 PLC S7-1200 CPU 1212 (DC/DC/DC)
Với đề tài được giao, chúng em lựa chọn PLC S7-1200 CPU 1212 DC/DC/DC, vì
analog, biến t n, s ngõ vào/ra nhi u, có tích h p bầ ố ề ợ ộ điều khiển PID,… và hơn hết là phù hợp với điều ki n sinh viên chúng em. ệ
Figure 4.2-1 CPU 1212C DC/DC/DC 6ES7212-1AE31-0XB0
Table 4.2-1 V trí ị chân k t nế ố ủi c a CPU 1212 DC/DC/DC
Thông số kĩ thuật
Category PLC controller
Interfaces -
Counter 3 (100kHz) + 1 (30kHz)
No. of analogue inputs 2
No. of digital inputs (max.) 8
No. of inputs (max.) 1
No. of outputs (max.) 6
No. of relay outputs (max.) 6
Supported protocols TCP / IP, ISO- -TCP, USS drive on protocol, Modbus Master/Slave
Min. operating voltage 20.4 VDC
Clock Summer/winter changeover
Operating voltage 20.4 28.8 VDC –
Max. operating voltage 28.8 VDC
Height 100 mm
Width 90 mm
Program memory 1 MB
IP rating IP65 (on front)/IP20 (on back)
Data storage 25 kB
No. of extension modules Max 1 Signalboard, 2 Signal Module, 3 Communications Module
Type CPU 1212 DC/DC/DC
Manufacturer part # 6ES7212-1AE31-0XB0
Display NO
T 75mm
Analogue inputs 2AE OF 0-10V
Digital outputs 6 (24VDC)
Digital inputs 8 (24VDC)
Operating voltage 20.0 28.8VDC –
4.2.2 Bơm 1 pha
Figure 4.2-3 Bơm 1 pha
Thông số kĩ thuật Model 1DK-15 Điện áp 220V Công suất 370W Tần số 50 Hz Tốc độ vòng quay 2900 v/phút
Chiều cao đẩy tối đa 15 m
Chiều cao đẩy định mức 10 m
Lưu lượng tối đa 6.5 m3/h
Lưu lượng định mức 1.5 m3/h
Chiều cao hút tối đa 8 m
Chiều cao hút định mức 6 m
Table 4.2-3 Thông s ố kĩ thuật bơm 1 pha
4.2.3 Cảm bi n áp suế ất nước
Thông số kĩ thuật
Hãng SMC
Model ISE40-01-22L
Analog output Ngõ ra điện áp: 1V – 5V
Dãi áp suất -0.100 1.00 MPa –
Số dây: Brown (+) Black (OUT1) White (OUT2) Gray Blue (-) 5 DC12-24V NPN 80mA NPN 80 mA Analog Out 0V
Table 4.2-4 Thông s ố kĩ thuật cảm biến áp suất
4.3 Thiết kế và lắp đặ ủ điện t t
Bước 1: Thiết k t ế ủ điện trên ph n mầ ềm Autocad để xác định kích thước tủ và bố trí
thiết bị
Bước 2: Mua vỏ ủ t và các thiết bị
Bước 3: Xác định v trí và khoét lị ỗ
Bước 4: Lắp thiết bị lên tủ
Bước 5: Đi dây trong tủ điện
Bước 6: Lắp cảm biến lên mơ hình
Figure 4.3-2 Mặt trước và m t bên tặ ủ
Figure 4.3-5 Mặt trước của tủ khi hồn thành
4.4 Chương trình lập trình trên Tia Portal và cấu hình Module
4.4.1 Lưu đồ giải thu t ậ
S Đ S Đ S Đ START Setpoint > 0
Bơm 1P ON, Bơm 3P (biến tần) OFF Cập nh t áp suậ ất từ ả c m bi n ế
Sensor < Setpoint
Bơm 3P (biến tần) ON Gọi chương trình con PID Cập nh t áp suậ ất từ ả c m bi n ế
Sensor = Setpoint
Ổn định áp suất Cập nh t áp suậ ất từ ả c m bi n ế
4.4.2 Chương trình xử lý tín hiệu Analog
Để đọc và xuất tín hiệu analog trong S7 1200 ta sử dung hàm NORM_X và hàm
SCALE_X
Lệnh SCALE_X định tỷ lệ c a thông s s ủ ố ốthực được chu n hóa VALUE, thành kiẩ ểu dữ liệu và ph m vi giá trạ ị được xác định b i thông sở ố MIN và MAX : OUT = VALUE (MAX - MIN) + MIN
Figure 4.4-1 SCALE_X
Lệnh NORM_X chu n hóa thơng s VALUE bên trong ph m vi giá trẩ ố ạ ị được xác định b i các thông số MIN và MAX: OUT = (VALUE MIN) / (MAX ở - - MIN)
Tùy vào cảm biển mà ta ch n các thông s min, max c a kh i Scale_x, Norm_X ọ ố ủ ố
Trong đồ án, nhóm sử dụng cảm biến áp suất SMC ISE40 có dãi đo từ 0.03 đế - n 10
bar, tương ứng với điện áp từ 1 đến 5V. Với các thông số trên, kết hợp với thực tiễn ta tính
được K1 =2764, K2 = 13824, Min = -0.03, Max = 10. Cấu hình ph n c ng trên Tia Portal: ầ ứ
Figure 4.4-3 Cấu hình phần c ng PLC 1212 DC/DC/DC ứ
Trong quá trình c u hình ph n c ng, chúng ta cấ ầ ứ ần lưu ý đến lo i tín hiạ ệu và địa ch ỉ vào ra c a tín hi u analog ủ ệ
Figure 4.4-4 Cấu hình đầu vào analog
Ở ph n này ta th y có 2 kênh ngõ vào analog là Channel0 và Channel1. Nhóm chúng ầ ấ
em chọn kênh Channel0. Kênh Channel0 có địa ch ngõ vào là ỉ IW64, tín hiệu đầu vào analog là hình thức Voltage với dãi đo 0 – 10V. Kênh Channel1 ch khác v i kênh Channel0 ỉ ớ ở đị a ch ngõ vào là IW66. ỉ
Figure 4.4-5 Xử lí Analog
4.4.3 Chương trình truyền thơng biến tần
Để có th truy n thông t t c các thi t b phể ề ấ ả ế ị ải được cài đặt chung các thông s , chố ọn các thông số của biến tần như sau:
Tốc độ baud 9600
Port 269 (Xem trong Hardware identifier trong Tia Portal c a board truyủ ền thông)
Parity b it 2 (Ki m tra ch n l ) ể ẵ ẻ Data bit 8
Stop bit 1
Table 4.4-1 Cài đặt chung thông s bi n tố ế ần để truyền thông Các bước để truyền thông Modbus RTU.
4.4.3.1 Cấu hình bi n tế ần FR-D700
Đọc Manual biến tần FR – D700, ta cấu hình các thơng số sau:
Parameter Mô tả
Pr.1 = 50 Giới hạn t n s l n nh t ầ ố ớ ấ Pr.2 = 0 Giới hạn t n s ầ ốnhỏ nh t ấ
Pr. 79 = 2 Cho phép chuy n các chể ế độ PU, EXT, Net
Pr. 117 = 1 Vị trí trạm của biế ần t n Pr. 118 = 96 Tốc độ baud
Pr. 120 = 2 Kiểm tra ch n l ẵ ẻ(bằng 0: không ki m tra, ể bằng 1: ki m tra ch n, b ng 2: ki m tra l ) ể ẵ ằ ể ẽ Pr. 122 = 9999 Kiểm tra l i giao ti p (b ng 9999, không ỗ ế ằ