8. Cấu trúc luận văn
2.2.3.9. Chạy chươngtrình WinCC
Vào startup trong properties của computer chọn thuộc tính Run. * Khai báo phần cứng trên SIMATIC Manager:
Muốn sử dụng S7-300 điều khiển được thì trước tiên ta cần khai báo phần cứng để khi khởi động CPU S7-300 sẽ so sánh cấu hình khai báo với cấu hình thực.Các thao tác khai báo được trình bày chi tiết trong phần sử dụng phần mềm Simatic manager. - Khởi động chương trình Simatic manager;
- Bấm chọn nút New Projec/Library xuất hiện hộp thoại New; - Đặt tên dự án vào ô Name, rồi chọn OK;
- Thiết lập 1 trạm S7-300:
Hình 2.10. Cấu hình phần cứng sau khi khai báo
Tiếp theo ta chọn nút save and compile để biên dịch. Sau đó nhấn nútdownload để tải cấu hình phần cứng vào CPU.
+ Nếu download không được hoặc đèn báo lỗi phần cứng trên CPU sáng lên cần kiểm tra lại việc thiết lập phần cứng;
54
+ Sau khi đã download được thành công các đèn báo trạng thái trên CPU sẽ sáng lên . Sau đó ta có thể tiến hành viết chương trình điều khiển .
* Sơ lược về phần mềm STEP 7
STEP 7 là một phần mềm dùng để phục vụ cho việc đặt cấu hình và lập trình cho các bộ điều khiển lập trình được (PLC_Programmable Logic Controller). Đây là bộ phần mềm do hãng Siemens thiết kế, bao gồm các version cơ bản sau :
- STEP 7 Micro/Dos và STEP 7 Micro/Win dành cho các ứng dụng chuẩn, đơn giản trên SIMATIC S7-200;
- STEP 7 Mini dành cho các ứng dụng chuẩn, đơn giản trên SIMATIC S7-300 và SIMATIC C7-620;
- STEP 7 dành cho các ứng dụng trên SIMATIC S7-300/S7-400, SIMATIC M7- 300/M7-400 và SIMATIC C7 với các chức năng rộng hơn;
- Có khả năng gán các thông số cho các module hàm và các bộ xử lý truyền thông; - Có thể hoạt động ở chế độ nhiều máy tính;
- Truyền thông dữ liệu toàn cục;
- Truyền dữ liệu theo sự kiện sử dụng các khối hàm truyền thông(communication function blocks);
- Đặt cấu hìnhkết nối.
* Cài đặt Step7.
- Yêu cầu phần cứng:
+ Hệ điều hành : Windows 95, Windows 98 hay Windows NT;
+ Phần cứng : Bộ xử lý 80486 hay cao hơn; RAM ít nhất là 32Mbytes ; Màn hình, chuột, bàn phím có hỗ trợ Win 95/98/NT;
- Cài đặt STEP 7:
+ Cho đĩa STEP 7vào ổ đĩa CD-ROM;
+ Chạy chương trình setup trên đĩa, cũng giống như việc cài đặt các phần;
mềm khác. Tuy nhiên việc cài đặt STEP 7 có vài điểm khác biệt so với các phần mềm khác.
55
Do đó khi quá trình cài đặt yêu cầu số hiệu sản phẩm, bạn phải điền đầy đủ các thông tin vào các mục yêu cầu.
- Đăng ký bản quyền (AuthorsW): bản quyền của STEP 7 do Simens cung cấp thường được chứa trong đĩa mềm riêng (màu đỏ). Ta có thể đăng ký bản quyền ngay trong quá trình cài đặt hay sau khi cài đặt phần mềm xong bạn chạy chương trình AuthorsW.exe có trong danh sách của SIMATIC.
* Các công việc khi làm việc với phần mềm STEP 7.
- Lập kế hoạch cho bộ điều khiển ; - Thiết kế cấu trúc chương trình ; - Khởi động STEP 7 ;
- Tạo cấu trúc project ; - Đặt cấu hình cho trạm ;
- Đặt cấu hình mạng và các kết nối truyền thông ; - Định nghĩa các ký hiệu ;
- Tạo chương trình ;
- Đối với S7: tạo và đánh giá các dữ liệu tham chiếu ; - Đặt cấu hình các thông điệp ;
- Đặt cấu hình các biến điếu khiển ;
- Download chương trình xuống bộ điều khiển; - Kiểm tra chương trình;
- Quan sát hoạt động và chẩn đoán lỗi.
* Set giao diện PG/PC.
Với việc thiết lập này, giúp bạn thiết lập kiểu kết nối giao tiếp giữa thiết bị lập trình (PC) và bộ điều khiển logic khả trình (PLC).
- Khi Set PG/PC Interfaces lần đầu tiên, ta phải cài đặt module giao tiếp như sau:
56
- Trong hộp thoại Set PG/PC Interfaces ta chọn loại card phù hợp chuẩngiao tiếp hệ thống mạng và click vào nút Properties…
- Hộp thoại Properties - PC Adapter hiện ra, ta thiết lập các thông số giaotiếp cần thiết như: địa chỉ, tốc độ truyền,…
* Cách tạo 1 chương trình ứng dụng với Step7
- Phần cứng của trạm gồm một thanh ray RACK-300 : thanh RAIL;
- Trên thanh này có gắn các môđun : nguồn PS , CPU, DI/DO, AI, AO trên các SLOT. Trong đó :
+ SLOT 1: có gắn môđun nguồn “PS 307 5A với mã số : 6ES7 307-1EA00-0AA0;
+ SLOT 2 và SLOT 3 : Có gắn môđun CPU –300 “CPU 315-2 DP với mã số: 6ES7 315- 2AFO3-OABO - V1.2 ” môđun này để truyền dữ liệu từ S7-300 bằng đường truyền mạng MPI và PROFIBUS với tốc độ 1.5 MB;
+ SLOT 4 : Môđun tín hiệu ngõ vào/ ra digital DI8 /DO8 x24V/0.5A với mã số : 6ES7 323-1BH00-0AA0;
+ SLOT 5 : Môđun tín hiệu ngõ vào analog AI 2x12bit với mã số : 6ES7 331- 7KB02-0AB0;
+ SLOT 6 : Môđun tín hiệu ngõ ra analog A0 2x12bit với mã số : 6ES7 332- 5HB01-0AB0.
Chú ý: Ta không thể đặt các thành phần ở cửa sổ bên phải vào cửa sổ bên trái một cách tuỳ tiện không theo một thứ tự. Thường thì các thành phần được đặt vào các Slot ở cửa sổ bên trái theo thứ tự như sau:
+ Slot 1: chỉ sử dụng đặt modul nguồn;
+ Slot 2: chỉ sử dụng đặt modul CPU;
+ Slot 3: thông thường để rỗng;
+ Slot 4 tới Slot 11: dùng cho các module truyền thông xử lý ( modul xuất, modul nhập, modul vào ra tương tự…).
57 * Thiết lập phần cứng cho trạm
- Khởi động phần mềm SIMATIC Manager
Start -> SIMATIC Manager hoặc doub_ click vào biểu tượng :
Hình 2.13.Biểu tượng của Simatic Manager
- Tạo 1 Project mới :File ->‘New Project’ Wizard
Hình 2.14.Tạo Project mới - Đặt tên cho Project :
58
- Chèn SIMATIC 300 Station : Insert -> station -> SIMATIC 300 Station
Hình 2.16.Chèn 1 trạm Simaticmới - Chọn SIMATIC 300 Station(1)
Hình 2.17.Chọn trạm Simaticvừa tạo - Mở cấu hình phần cứng
Click double vào Hardware hoặc vào Edit -> Open Object
59
- Lấy thanh rail ở slot 0 nằm dưới dấu “+” của RACK : Simatic 300→Rack -300 → Kích đúp chuột trái vào Rail
Hình 2.19. Tạo thanh Rail mới - Click vào SLOT 1
Chọn môđun nguồn “PS 307 5A với mã số : 6ES7 307-1EA00-0AA0, bằngcách doub_click vào PS 307 5A
60
- Tương tự như bước 8 click vào Slot 2 chọn môđun CPU –300 “CPU 313C-2ptp với mã số : 6ES7 313- 2BFO3-0AB0 bằng cách kích đúp chuột trái vào V1.2lúc đó sẽ xuất hiện hộp thoại “Properties” nhập địa chỉ DP của CPU là 15 và nhấn phím Newsau đó chọn OK
Hình 2.21.Khai báo địa chỉ và mạng kết nối Profibus Kết quả sẽ tạo ra : hệ thống chủ (1) “PROFIBUS(1) : 2ptp
Hình 2.22.Khai báo CPU
- Click vào slot 4 : từ SM-300 chọn môđun tín hiệu ngõ vào/ ra digital DI8/DO8 x24V/0.5A với mã số: 6ES7 323-1BH00-0AA0 bằng cách doub click vào DI8 /DO8 x24V/0.5A
61
- Click vào slot 5 từ SM-300 chọn môđun tín hiệu ngõ vào analog AI 2x12bit với mã số : 6ES7 331-7KB02-0AB0 bằng cách doub click vào AI 2x12bit
- Click vào slot 6từ SM-300 chọn môđun tín hiệu ngõ ra analog A0 2x12bit với mã số : 6ES7 332-5HB01-0AB0 bằng cách doub click vào A0 2x12bit
- Sau khi thiết lập phần cứng xong ta tiến hành lưu và kiểm tra bằng cách chọn menuStation → Save and Compile
- Download cấu hình phần cứng xuống dưới CPU của PLC bằng cách chọn menu PLC → Download
Hình 2.23.Save và download cấuhình phần cứng * Soạn thảo chương trình cho các khối logic
Sau khi khai báo xong cấu hình cứng cho một trạm PLC và quay trở về cửa sổ chính của step7 ta sẽ thấy Step7 trong thư mục SIMATIC 300(1) bây giờ có thêm các thư mục con CPU315-2DP, S7 Program(1), Sources, Blocks. Mở cửa sổ SIMATIC manager lên và chọn ‘Block’.Mở tất cả các khối logic (OB, FC, FB, DB) chứa chương trình ứng dụng sẽ nằm trong thư mục Block. Mặc định sẵn trong thư mục này đã có sẵn khố OB1
62
Muốn soạn thảo chương trình cho khối OB1 ta doud-click vào biểu tượng OB1 bên nửa cửa sổ bên phải
Hình 2.25. Lập trình trên khối OB1
Để khai báo và soạn thảo chương trình cho các khối OB khác hoặc cho các khối FC , FB hay DB, ta có thể tạo một khối mới ngay trực tiếp từ chương trình soạn thảo bằng cách chèn thêm khối mới đó trước từ cửa sổ chính của step7 bằng phím Insert → S7 Block → chọn kiểu khối → chọn số khối →nhấn OK.
Hình 2.26.Chèn thêm khối điều khiển
2.2.4. Điều kiện sử dụng hiệu quả bài giảng điện tử mô đun PLC tại trườngCao đẳng nghề công nghiệp Thanh Hóa
- Yêu cầu về cơ sở vậy chất, trang thiết bị
+ Cơ sở vậy chất, trang thiết bị là yếu tố hết sức quan trọng trong việc sử dụng BGĐT. Trường phải có phòng học được trang bị máy tính, máy chiếu đa phương tiện ( multimedia projector), phông chiếu, camera... để GV và SV được giảng dạy và học tập trên máy. Phòng học phải đảm bảo diện tích, không gian, ánh sáng, vị trí, phông chiếu thích hợp....
63
+ Trường phải có kinh phí để duy trì và bảo hành các thiết bị.
- Yêu cầu đối với giảng viên
+ Giảng viên phải hiểu rõ được chương trình và có chuyên môn sâu về tự động hóa; + Giảng viên phải có kiến thức cơ bản về cấu tạo máy tính, hệ điều hành thông dụng;
+ Giảng viên phải có trình độ tin học nhất định, phải có các kỹ năng tạo ra những sản phẩm tích hợp dạng multimedia bao gồm nhiều dạng tài liệu như văn bản, video, hình ảnh, âm thanh....
+ Các tài liệu văn bản và các sản phẩm khác như hình ảnh, đoạn phim, âm thanh.
2.3. Thiết kế minh họa bài giảng điện tử cho module PLC chuyên nghành Điện Công Nghiệp trong Trường CĐN CN Thanh Hóa
Trong phạm vi nghiên cứu, luận văn ứng dụng phần mền WinCC để thiết kế BGĐT minh họa cho toàn bộ module PLC nâng cao, nội dung module gồm:
Bài 1: Hướng dẫn cài đặt và lập trình phần mềm Simatic manager Step7 – V5.5 Bài 2: Điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha quay hai chiều có hãm trước lúc đảo chiều Bài 3: Điều khiển các động cơ khởi động và dừng theo trình tự
Bài 4: Điều khiển hai băng tải có đếm sản phẩm Bài 5: Điều khiển đèn giao thông
Bài 6: Điều khiển máy trộn
Bài 7: Đo điện áp DC và điều khiển ON/OFF Bài 8: Điều khiển nhiệt độ.
Bài 9: Điều khiển động cơ SERVO Bài 10: Điều khiển thang máy Bài 11: Màn hình cảm ứng
Bài 12: Kết nối PLC với màn hình cảm ứng.
2.3.1. Các bước thiết kế và xây dựng BGĐT
2.3.1.1. Xác định mục tiêu của bài học
Căn cứ vào từng nội dung của từng bài học trong chương trình để xác định đúng mục tiêu. Từ đó nghiên cứu giáo trình và các tài liệu tham khảo để xây dựng và thiết kế bài giảng.
64
2.3.1.2. Lựa chọn kiến thức cơ bản và trọng tâm của bài
Để chọn đúng kiến thức cơ bản của một bài học cần phải
- Xác định được đối tượng học và nhiệm vụ nghiên cứu của môn học; - Xác định được mục tiêu của mô đun và mục tiêu của bài học;
- Bán sát vào chương trình dạy học và giáo trình của mô đun ở bộ môn;
- Phải khái quát chung được toàn bộ chương trình để thấy được mối liên hệ giữa các đơn vị kiến thức. Từ đó, xác định được những vấn đề cần giảng kỹ, cần đi sâu cũng như giảm bớt để HSSV tự nghiên cứu... trên cơ sở đó chọn lọc các kiến thức cơ bản. - Dựa vào độ nhận thức của người học, cần phải biết được kiến thức và kỹ năng người học đã làm được gì để lựa chọn nội dung kiến thức của bài nào cần bổ sung, cải tạo hoặc phát triển và đi sâu.
2.3.1.3. Hình thành ý tưởng
Sử dụng phương pháp công não (brainstorming) để tạo ra các ý tưởng sáng tạo nhằm thiết kế BGĐT. Phương pháp này là một trong những phương pháp kích thích sự sáng tạo và nhanh chóng cho ra được nhiều ý tưởng thú vị.
2.3.1.4. Sử dụng các chương trình công cụ để thiết kế
Dựa trên những ý tưởng đã lựa chọn, xây dựng BGĐT với phần mềm WinCC và những phương pháp sư phạm phù hợp.
2.3.1.5. Lưu đồ tiến trình bài học
Mức độ chi tiết của biểu đồ với tiến trình khác nhau, tùy thuộc vào từng phương pháp, phương tiện cụ thể được áp dụng khi thiết kế. Ta phải xác định được tiến trình của bài học để thành lập biểu đồ. Biểu đồ tiến trình gồm các thông tin khi nào máy tính cung cấp tư liệu, khi nào kết thúc bài học...
2.3.1.6. Thể hiện bài dạy thành chương trình
Đây chính là bước chuyển đổi từ bài giảng trên giấy thành BGĐT. Điều cần chú ý là phải xác định các hoạt động chủ yếu trong tiến trình bài học hay chính là xác định hoạt động của thầy và của trò cũng như sự phối hợp giữa các hoạt động đó cho từng nội dung bài học. Việc xác định hoạt động của thầy và trò liên quan chặt chẽ tới việclựa chọn phương pháp và phương tiện dạy học.Với phong trào dạy học
65
hiện nay, khi lựa chọn các phương pháp dạy học cần phải chú ý đến phương pháp dạy học tích cực.
2.3.1.7. Chạy thử, sửa chữa và hoàn chỉnh bài dạy
Tóm lại, các bước thiết kế BGĐT module PLC được thểhiện bằng sơ đồ sau:
Hình 2.27. Các bước thiết kế bài giảng điện tử Xác định mục tiêu của bài học
Lựa chọn kiến thức cơ bản và trọng tâm của bài học
Hình thành ý tưởng
Sử dụng các chương trình và công cụ để thiết kế
Lưu đồ tiến trình bài học
Thiết kế hoạt động dạy học
66
2.3.1.8. Một số mô hình được thiết kế trên WinCC
Hình 2.28. Mô hình điều khiển tuần tự động cơ
67
Hình 2.30. Mô hình điều khiển máy trộn
68
Hình 2.32. Mô hình điều khiển gara xe
69
70
71
2.3.2.Ví dụ minh họa
Sau đây tác giả xây dựng BGĐT chobài4: Điều khiển hai băng tải có đếm sản
phẩm.
2.3.2.1. Điều kiện tiên quyết
- Điều kiện tiên quyết: Trước khi học modulenày, SV cần hoàn thành các modulecơ sở, đặc biệt các mô đun Tin học cơ bản, Trang bị điện, Kỹ thuật cảm biến, truyền động điện, điều khiển điện khí nén, điều khiển lập trình cỡ nhỏvà PLC cơ bản. - Dành cho SV năm thứ ba hệ cao đẳng nghề Điện công nghiệp;
- Phân bố thời gian + Lý thuyết: 30 giờ;
+ Thực hành: 90 giờ.
- Nhiệm vụ của sinh viên
+ Tham gia đầy đủ các giờ học theo thời khóa biểu; + Kiểm tra theo đúng quy chế;
+ Tham gia thực hành đủ 90 giờ.
2.3.2.2. Mục tiêu của bài
Sau khi học xong bàihọc này, người học có khả năng
- Kiến thức: Trình bầy được yêu cầu công nghệ, giải thích và khai báo các lệnh liên quan đến bài toán. Trình bầy được các bước thực hiện điều khiển hai băng tải có đếm sản phẩm.
- Kỹ năng: Soạn thảo và sử dụng thành thạo phần mềm Step7 V5.5, sử dụng được phần mềm WinCC để thiết kế mô hình điều khiển hai băng tải có đếm sản phẩm. Điều khiển được mô hình đáp ứng theo yêu cầu công nghệ.
- Thái độ: Rèn luyện đức tính tích cực, chủ động, sáng tạo trong quá trình học. Đảm