CHƯƠNG 2: PHẦN MỀM WINCC VÀ PHƯƠNG PHÁP KẾT NỐI PLC 2.1. Giới thiệu phần mền giao diện người máy wincc (Siemens)
WinCC (Windows Control Center) là một phần mềm của hãng Siemens dùng để điều khiển, giám sát thu thập dữ liệu trong quá trình sản xuất . Những thành phần cĩ trong WinCC dễ sử dụng, giúp người dùng tích hợp những ứng dụng mới hoặc cĩ sẵn mà khơng gặp bất kỳ trở ngại nào.
Đặc trưng cơ bản của WinCC
WinCC chạy trên hệ điều hành Microsoft Windows. Do đĩ cĩ tính chất mở và thường xuyên cập nhật, phát triển nên WinCC tương thích với nhiều phần mềm chuẩn tạo nên giao diện người và máy đáp ứng nhu cầu sản xuất. Chương trình được tích hợp nhiều ứng dụng, tận dụng dịch vụ của hệ điều hành làm cơ sở mở rộng hệ thống. Với WinCC, ta cĩ thể sử dụng nhiều giải pháp khác nhau để giải quyết cơng việc, từ việc xây dựng hệ thống cĩ qui mơ nhỏ và vừa khác nhau, cho tới việc xây dựng hệ thống cĩ qui mơ lớn như MES: Hệ thống quản lý việc thực hiện sản xuất – Manufacturing
Excution Systems…
Tuỳ theo khả năng của người thiết kế cũng như các phần cứng hỗ trợ khác mà WinCC đã và đang được phát triển trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
Ứng dụng phổ biến nhất của WinCC là:
Khi một hệ thống dùng chương trình WinCC để điều khiển, thu thập dữ liệu từ quá trình, nĩ cĩ thể mơ phỏng bằng hình các sự kiện xảy ra trong quá trình điều khiển dưới dạng các chuỗi sự kiện. WinCC cung cấp nhiều hàm chức năng cho mục đích hiển thị, thơng báo bằng đồ họa, xử lý thơng tin đo lường, các tham số cơng thức, các bảng ghi báo cáo, v.v…đáp ứng yêu cầu cơng nghệ ngày một phát triển và là một trong những chương trình ứng dụng trong thực tế.
2.2. Cấu hình wincc2.2.1. Các loại Project 2.2.1. Các loại Project
Hình 2.1: Các loại Project
» Single-User Project: Một Single-User Project là một trạm vận hành đơn. Tạo cấu hình, cũng như kết nối bus quá trình và lưu trữ dữ liệu của Project được thực hiện trong máy tính này
» Multi-User Project: Cấu hình nhiều Client và một Server. Tất cả cùng làm việc trên một Project. Tối đa 16 Client được truy cập vào một Server. Cấu hình cĩ thể đặt trong server hoặc trong một vài client. Dữ liệu của project là các hình ảnh, các tag, mục lưu trữ dữ liệu được lưu trữ trong server và cung cấp cho các client. Server được kết nối với bus quá trình và dữ liệu quá trình được xử lí ở đây. Việc vận hành hệ thống được thực hiện từ các client.
»Client Project: Client Project là một loại project mà cĩ thể truy cập vào nhiều server. Các server được liên kết cĩ project của riêng của chúng. Cấu hình project của server được thực hiện trong server hoặc trong các client.
2.2.2. Chức năng của WinCC
Khi khởi động chương trình cửa sổ này hiện ra. Tất cả thành phần của Win CC được khởi động từ đây, cĩ thể truy cập vào tất cả thành phần mà một project giao diện người máy cần cĩ cũng như xây dựng cấu hình cho các thành phần riêng rẽ.
Win CC cung cấp các thơng tin dưới đây:
» Chức năng của WinCC
» Kiến trúc của WinCC
» Các chuẩn editor chuẩn
Tại đây chứa tất cả các cức năng quản lí cho tồn hệ thống trong WinCC cĩ thể đặt cấu hình khởi động module (Run-time).
Quản lí dữ liệu cung cấp ảnh quá trình với các giá trị của tag. Tất cả các hoạt động của quản lí dữ liệu đều chạy trên một nền.
- Lập cấu hình hồn chỉnh.
- Hướng dẫn giới thiệu về việc lập cấu hình. -Thích ứng việc ấn định, gọi và lưu trữ các dự án -Quản lí các dự án
-Cĩ khả năng nối mạng và soạn thảo cho nhiều người sử dụng trong một project.
-Diễn tả bằng đồ thị của dữ liệu cấu hình
-Điều khiển và đặt cấu hình cho các hình vẽ/cấu trúc hệ thống -Thiết lập cấu hình tồn cục
-Đặt cấu hình cho các chức năng định vị đặc biệt. -Tạo và soạn thảo các tham khảo đan chéo. -Phản hồi dữ liệu
-Báo cáo trạng thái hệ thống. -Thiết lập hệ thống đích.
-Chuyển giữa Run-timer và cấu hình.
-Kiểm tra chế độ mơ phỏng, trợ giúp thao tác để đặt cấu hình dữ liệu bao gồm: Dịch hình vẽ, mơ phỏng tag, thị trạng thái và thiết lập thơng báo.
Một dự án bao gồm các thành phần sau: Computer (máy tính), Tag Managerment (quản lí biến), Data Type (kiểu dữ liệu), Editor (soạn thảo). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
» Computer (máy tính)
Thành phần máy tính dùng để quản lí tất cả máy tính cĩ thể truy cập vào một dự án hiện cĩ, đặt cấu hình riêng cho mỗi máy. Các thuộc tính của mơt máy tính: bao gồm tên máy và kiểu máy tính.
- Server: máy tính trung tâm để lưu trữ dữ liệu và quản lí tồn cục trong hệ thống Win CC.
- Client: được định nghĩa như một trạm làm việc. Trung tâm điều khiển được tải cục bộ trong từng loại máy tính này
- Các bộ điều khiển truyền thơng: Là giao diện kết nối một hệ thống PLC và WinCC. Hệ thống Win CC chứa các bộ điều khiển truyền thơng (liên kêt động) trong kênh DLL với các thơng tin về:
Điều kiện tiên quyết cần để xử lí các tag quá trình bằng PLC. Các thủ tục chung để kết nối tag ngồi
Giới thiệu cấu hình đặc biệt của kênh DLL
Tag Mamagerment (quản lí biến) Tags WinCC là phần tử trung tâm để truy cập các giá trị quá trình. Trong một dự án, chúng nhận một tên và một kiểu dữ liệu duy nhất. Kết nối logic sẽ được gán với biến WinCC. Kết nối này xác định kênh nào sẽ chuyển giao giá trị quá trình cho các biến. Các biến được lưu trong cơ sở dữ liệu tồn dự án. Khi một chế độ của WinCC khởi động, tất cả các biến trong một dự án được nạp và cấu trúc Run-time tương ứng được thiết lập. Mỗi biến được lưu trữ trong quản lí dữ liệu theo một kiểu dữ liệu chuẩn.
Biến nội: các biến nội khơng cĩ địa chỉ trong hệ thống PLC, do đĩ quản lí dữ liệu bên trong WinCC sẽ cung cấp cho tồn bộ mạng hệ thống. Các biến nội được dùng lưu trữ thơng tin tổng quát như: Ngày giờ hiện hành, lớp hiện hành, cập nhật liên tục. Hơn nữa, các biến nội cho phép trao đổi dữ liệu giữa các ứng để thực hiện việc truyền thơng cho cùng quá trình theo cách tập trung và tối ưu.
- Biến quá trình: là các biến liên kết với việc truyền thơng logic để phản ánh thơng tin về địa chỉ của các hệ thơng PLC khác nhau. Các biến ngoại chứa một một mục đích tổng quát gồm các thơng tin về tên, kiểu, các giá trị giới hạn và một mục chuyên biệt về kết nối mà cách diễn tả phụ thuộc kết nối logic.
-Nhĩm biến: chứa tất cả các biến cĩ kết nối logic lẫn nhau
» Data Type (Các kiểu dữ liệu) -Binary: Kiểu nhị phân
-Unsigned 8-bit value: kiểu nguyên 8 bit khơng dấu. -Signed 8-bit value: kiểu nguyên 8 bit cĩ dấu.
-Unsigned 16-bit value: Kiểu nguyên 16 bit khơng dấu -Signed 16-bit value: Kiểu nguyên 16 bit cĩ dấu
-Unsigned 32-bit value: Kiểu nguyên 32 bit khơng dấu -Signed 32-bit value: Kiểu nguyên 32 bit cĩ dấu
-Floating point Number 32 bit IEEE 754: kiểu số thực 32 bit theo tiêu chuẩn IEEE 754.
-Floating point Number 64 bit IEEE 754: kiểu số thực 64 bit theo tiêu chuẩn IEEE 754.
-Text Tag 8 bit character set: kiểu kí tự 8 bit -Text Tag 16 bit character set: kiểu kí tự 8 bit -Raw Data type: dữ liệu thơ
- Hệ thống đồ hoạ (Graphics Designer): Là một trình soạn thảo đồ hoạ cung cấp các đối tượng đồ hoạ và các bảng màu cho phép tạo các hình ảnh quá trình từ đơn giản đến phức tạp. Những đặc tính động cĩ thể được tạo ra cho từng đối tượng đồ hoạ riêng lẻ. Các đối tượng đồ hoạ cĩ thể do người sử dụng tạo ra hoặc lấy trực tiếp trong thư viện
- Ấn bản các Action (Global Script): cho phép tạo ra những hành động cho các đối tượng. Trình soạn thảo này cho phép người ta tạo ra các hàm giống như trong C hoặc VB. Các hành động này cĩ thể được sử dụng trong một số hoặc nhiều project tuỳ vào mã code được tạo ra
- Hệ thống thơng báo (Alarm Longging): cho phép thao tác việc lựa chọn việc thu thập và lưu trữ các kết quả của quá trình và chuẩn bị để hiển thị các thơng báo. Cĩ thể lựa chọn các khối thơng báo (Message blocks), các lớp thơng báo (Message classes), loại thơng báo (Message type) để hiển thị các thơng báo và báo cáo.
- Lưu trữ các giá trị đo của quá trình (Tag Longging): được sử dụng để thu thập dữ liệu từ các quá trình và chuẩn bị chúng cho việc hiển thị và lưu trữ. Dữ liệu được định dạng cho việc lưu trữ, thời gian thu thập và lưu trữ cĩ thể được lựa chọn trước.
- Hệ thống báo cáo (Report Designer): Là một hệ thống tích hợp các báo cáo để cung cấp tài liệu theo thời gian đặt trước hoặc theo sự kiện điều khiển của các thơng báo, các thao tác, các nội dung lưu trữ, các dữ liệu hiện thời hoặc dữ liệu lưu trữ trong các báo cáo của người sử dụng hoặc cĩ thể lựa chọn các dạng layout trong project. Nĩ cung cấp đầy đủ các giao diện cho người sử dụng với các cơng cụ đồ hoạ và đưa ra các kiểu báo cáo khác nhau.
- Cho phép soạn thảo các văn bản để sử dụng trong quá trình chạy bởi các module khác nhau.
2.2.3. Graphics designer
» Cấu trúc của giao diện đồ hoạ - Menu bar
- Palette chuẩn - Thanh trạng thái - Thanh lớp
Các palette tạo và sửa chữa đối tượng đồ hoạ - Palette màu
- Palette đối tượng - Palette kiểu - Palette về sắp xếp -Palette phĩng to thu nhỏ -Palette font
» Bảng các đối tượng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Các đối tượng chuẩn (Standard Object): Tại đây cĩ rất nhiều đối tượng, để sử dụng và lấy chúng thì chỉ cần nhấp chuột và kéo vào cửa sổ làm việc. Cĩ thể dùng chuột làm thay đổi kích thước các đối tượng bao gồm: Đường thẳng, hình đa giác, đường gấp khúc, elip,…
- Các đối tượng thơng minh (Smart Object): Gồm các đối tượng nhúng
- Ứng dụng Window (Application Window): Là những đối tượng thơng báo hệ thống (Alarm Longging), lưu trữ hệ thống (Tag Longging), báo cáo hệ thống. Application Window mở ra những ứng dụng và quản lí nĩ để hiển thị và vận hành.
- Điều khiển nhúng và liên kết đối tượng (OLE control): Sử dụng OLE control để cung cấp các cơng cụ Winndow (nút ấn, hộp lựa chọn…). Các thuộc tính của nĩ được biểu thị trong cửa sổ “Object Properties” và tab “Event”.
- Trường vào/ra (I/O field): Sử dụng như một số trường vào hoặc ra hoặc cả hai. Các dạng dữ liệu cho phép sử dụng với I/O field:
+Nhị phân +Hệ 16
+Hệ thập phân +Xâu kí tự
- Bar: Thuộc tính của nĩ ảnh hưởng đến sự xuất hiện và tính năng của nĩ. Nĩ thể hiện các giá trị bằng đồ thị cĩ quan hệ với giới hạn cao, thấp hoặc hồn tồn chỉ là miêu tả bằng đồ hoạ phối hợp thể hiện những giá trị với tỉ lệ do người sử dụng định trước.
- Hiển thị trạng thái (Status Display): Sử dụng để hiển thị bất kỳ con số nào của những trạng thái khác nhau. Cho phép thực hiện hiển thị động bằng cách nối nĩ với tất cảc các tag tương ứng với những trạng thái khác nhau.
- Danh sách văn bản (Text list): Sử dụng để đưa giá trị cho văn bản. Nĩ cĩ thể sử dụng như một danh sách vào hoặc phối hợp danh sách văn bản. Dạng số liệu là thập phân, nhị phân, hoặc bít dữ liệu đều cĩ thể được sử dụng.
Các đối tượng của Window (Window Objeccct):
- Nút ấn (button): Nĩ được sử dụng để điều khiển sự kiện quá trình. Nĩ cĩ hai trạng thái ấn xuống và khơng ấn. Liên kết tới quá trình bằng cách thực hiện các thuộc tính động tương ứng .
- Hộp thử (check box)
-Nhĩm lựa chọn (Option Group) -Nút trịn (Round Button)
-Slider
2.2.4. Tag longing (hiển thị giá trị của quá trình)
Đầu tiên, khởi động chương trình windows control Center 6.0 bằng cách: Tasbar, chọn Start> Simantic > Win CC > Windows control center 6.0.
Hình 2.4: Tag Logging
» Chức năng của Tag logging
Tag logging cĩ chức năng cho phép lấy dữ liệu từ quá trình thực thị,chuẩn bị để hiển thị và lưu trữ các dữ liệu đĩ. Dữ liệu cĩ thể được cung cấp các tiêu chuẩn về cơng nghệ và kỹ thuật quan trọng liên quan đến hoạt động của hệ thống.
Tag logging được chia làm 2 phần:
- Tag logging CS hệ thống cấu hình - Tag logging RT hệ thống Run-Time
» Nhiệm vụ của Tag logging CS
Cĩ thể gán tất cả các đặc tính cần thiết để lưu trữ và hiển thị các dữ liệu bằng Tag logging CS. Các đặc tính này phải được tạo và chuẩn bị trước khi hệ thống Run- Time khởi động. Tag logging CS của WINCC cung cấp một giao diện đặc biệt cho mục đích này.
» Nhiệm vụ của Tag logging RT
Hệ thống Tag logging RT nhận các giá trị dữ liệu và liên kết chúng với các đặc tính đã được ấn định.
Tag logging được thực hiện cho các mục đích sau: -Tối ưu hố hệ thống
-Cung cấp các thủ tục vận hành rõ ràng và dễ hiểu -Tăng năng suất
-Tăng chất lượng sản phẩm -Tối ưu hố chu kỳ lặp lại -Cung cấp tài liêu.
» Các kiểu dữ liệu. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Dữ liệu được chia thành các nhĩm sau:
- Dữ liệu điều hành: được xem là cở sở của việc chuyển trạng thái hiện tại, khối cơng việc cần làm và hướng phát triển của hệ điều hành.
- Dữ liệu đảm nhận: gồm các thơng báo ,dữ liệu quá trình và các giá trị đặt cho mỗi cơng đoạn sản xuất.
-Dữ liệu làm việc: bao gồm tất cả các dữ liệu đầu vào. -Dữ liệu về máy: cho các phát biểu về trạng thái của máy.
- Dữ liệu quá trình: cho các phát biểu về phiên bản hiện hành và trước đĩ của một quá trình liên tục.
- Dữ liệu về chất lượng: định ra các phát biểu về đặc tính của một sản phẩm cần được bảo quản.
Cĩ thể cĩ một vài dữ liệu trong nhiều lớp cùng lúc hoặc cùng một dữ liệu được gán nhiều kiểu dữ liệu khác nhau.
Tag logging cĩ thể thu thập và bổ túc dữ liệu quá trình, cung cấp các cơ chế cơ bản để thu thập và bổ túc kiểu dữ liệu.
đo lường được thu thập bởi các cảm biến. để xử lý trong WINCC các dữ liệu này phải được gán vào những vùng lưu trữ hay Tags.
Cĩ các phương pháp lưu trữ sau:
- Việc lưu trữ tuần hồn sẽ giám sát các thiết bị đo lường/tags.
- Việc lưu trữ tuần hồn nhận giá trị hiện thời khi ngắt được đặt cấu hình xảy ra.
- Việc lưu trữ tuần hồn cĩ chọn lọc sẽ liên kết điều khiển ngắt với điều khiển việc lưu trữ thơng qua các chu trình.
- Việc điều khiển quá trình nhận sự thực thi của hệ thống thơng báo.
» Cấu trúc Tags logging CS Tags logging CS cĩ các phần sau:
- Timers: tạo các chu kỳ thu thập và lưu trữ. - Archives: tạo các vùng lưu trữ và các Tags
- Trend Window Templates: hiển thị giá trị đo lường bằng đường cong. - Table Window Templates: hiển thị giá trị đo lường theo dạng bảng.
- Timers: tags logging phân biệt hai hệ thồng thời gian khác nhau. Thời gian