• Lựa chọn chế độ cho hệ thống
Hình 5.1: Lựa chọn chế độ cho hệ thống • Chế độ bằng tay
Chế độ tự động
Hình 5.3: Chế độ Auto
CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT 6.1 Giới thiệu về giao diện hệ thống điều khiển và giám sát
Hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu SCADA (Supervisor Control And Data Acquisition) là một hệ thống đang dần trở nên phổ biến trong các khu xí nghiệp, các nhà máy với dây chuyền sản xuất liên tục… với nhiệm vụ chính là giám sát và thu thập dữ liệu.
Hệ thống gồm phần cứng và phần mềm với những ứng dụng:
• Thu thập, xử lý số liệu, dữ liệu và giám sát quá trình hoạt động ở thời gian thực. • Thông qua giao diện Ngƣời và Máy (HMI – Human Machine Interface), ngƣời giám sát có thể tác động trực tiếp ở đầu vào và đầu ra nhƣ các cảm biến, băng tải,… Ghi lại sự kiện vào file nhật ký hoặc CSDL. Giám sát hoạt động từ xa.
Ƣu điểm của SCADA với một dây chuyền sản xuất:
• Nâng cao chất lƣợng thành phẩm: giảm thiểu sai sót trong quá trình vận hành sản xuất, không để sản phẩm bị lỗi.
• Nâng cao năng suất: có thể hoạt động liên tục, nhờ thu thập dữ liệu, từ đó có thể cải thiện năng suất hiện tại và nâng cao kỹ thuật.
• Giảm bớt chi phí nhân sự và bảo trì: có thể giảm bớt nhân công và nhân sự ở khu vực giám sát và vận hành vì có thể giám sát và vận hành từ xa. [9]
6.2 Thành phần chính của hệ thống SCADA
Gồm có 4 thành phần chính trong một hệ thống điều khiển và giám sát cơ bản: Trạm điều khiển giám sát trung tâm (central host computer server) là nơi xử lý và dữ liệu cũng nhƣ tín hiệu ở các thiết bị sẽ đƣợc gửi về, thông thƣờng một hay nhiều máy chủ trung tâm.
Giao diện ngƣời – máy HMI (Human Machine Interface): gồm một màn hình mà ở đó ngƣời vận hành hay giám sát có thể tác động lên hệ thống, có thể xem tình trạng và các thông số của hệ thống.
Trạm thu thập dữ liệu trung gian: đƣợc hiểu là các khối thiết bị vào ra đầu cuối từ xa RTU (Remote Terminal Units) hoặc các khối điều khiển logic khả trình PLC (Programmable Logic Controllers) và có chức năng giao tiếp với các thiết bị chấp hành nhƣ các cảm biến, động cơ….
Hệ thống truyền thông: bao gồm các mạng truyền thông công nghiệp, các thiết bị viễn thông và các thiết bị có chức năng truyền dữ liệu cấp trƣờng đến các khối điều khiển và máy chủ.
Các thiết bị trong SCADA đƣợc kết nối thông qua hệ thống mạng cục bộ LAN. Ở đó, hệ thống SCADA tại trung tâm sẽ kết nối với các RTU sử dụng giao thức truyền tin IEC 870-5-101 master. Đồng thời kết nối với Hệ thống SCADA /EMS của trung tâm bằng giao thức ICCP. [9]
6.3 Thiết kế giao diện
6.3.1 Tạo giao diện cho hệ thống
Đầu tiên vào phần Device configuration để kết nối PLC với WinCC RT Advanced.
Hình 6.1: Kết nối PLC với WinCC RT Advanced
Sau khi tạo kết nối mình tiếp tục vào thiết kết HMI. Chọn phần Screens
Hình 6.2: Chọn Screen để tạo HMI Sau đó nhấn Add new screen mình tạo chƣơng trình mới
Hình 6.4: Giao diện thiết lập WinCC
Ở Toolbox ở góc phải màn hình, ta sử dụng của Options để tạo ra giao diện mong muốn.
• Basic Objects: Gồm các hình khối là đối tƣợng cơ bản, dùng để cấu thành hình dạng đồ vật trong giao diện.
Hình 6.5: Khối Basic objects
• Elements: gồm các đối tƣợng cảm biến, cơ cấu chấp hành dùng để mô phỏng nhƣ động cơ, băng tải, …
Hình 6.6: Khối Elements
Controls: gồm các biểu đồ hiện thị thông thống.
Hình 6.7: Khối Controls
6.3.2 Gắn HMI Tags cho hệ thống
Sau khi hoàn thành phần thiết kế tiếp tục với phần gắn Tag cho từng cơ cấu chấp hành, cảm biến trong mô phỏng. Các Tag có nhiệm vụ đồng bộ hóa các dữ liệu giữa thiết bị PLC và các thành phần điều khiển trong WinCC.
Trong tab PC station [SIMATIC PC station] -> chọn HMI_RT_1 [Wincc RT Professional] -> chọn HMI tags. Trong HMI tags, gồm có:
• Name: tên cho các thiết bị phần cứng.
• Tag table: chọn bảng lƣu cho từng tag.
• Data type: chọn kiểu dữ liệu cho từng tag (bool, int, dword, read,…).
• Connection: chọn đƣờng liên kết giữa từng tag hmi với plc.
• PLC name: chọn PLC để tag HMI liên kết.
• Access mode: chọn chế độ truy cập.
• Logged/ Synchronization: chọn ghi nhật ký/ chọn đồng bộ hóa.
• Source comment: nguồn bình luận.
• Comment: mô tả cho từng tag.
Hình 6.8: Gắn Tag HMI cho WinCC
6.3.3 Hiệu chỉnh giao diện
Để hiệu chỉnh cơ cấu mô phỏng, thông số cho cơ cấu phù hợp với từng chức năng của mô phỏng, kích vào cơ cấu cần hình chỉnh, gồm 3 tab mà ta có thể hiệu chỉnh:
• Properties: hiệu chỉnh các thông số của cơ cấu nhƣ màu sắc, kích thƣớc, tên của cơ cấu thông qua Properties list.
Hình 6.9: Thanh hiệu chỉnh Properties
• Animations: hiệu chỉnh sự chuyển động của vật (movements), cơ cấu trong mô phỏng (display), thay đổi tag connections giữa HMI và PLC.
Hình 6.10: Thanh hiệu chỉnh Animations
Events: dùng để điều khiển cơ cấu chấp hành thông qua các sự kiện nhƣ bật tắt, chuyển đổi chế độ,…
Hình 6.11: Thanh hiệu chỉnh Events Sau khi hiệu chỉnh, ta đƣợc giao diện HMI nhƣ sau
KẾT LUẬN
- Kết luận đề tài
Sau khi hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài “Nghiên cứu, chế tạo và lập trình điều khiển mô hình phân loại và đóng gói sản phẩm”, chúng em đã có thêm nhiều kinh nghiệm thực tế hơn, tìm hiểu các dây chuyền sản xuất tự động hiện nay, các thiết bị điện đƣợc sử dụng phổ biến trong công nghiệp, thi công mô hình và có những nhìn nhận đánh giá tổng quát hơn về kiến thức đã học.
Tìm hiểu và sử dụng TIA Portal V15 trong việc lập trình hệ thống, cũng nhƣ WinCC trong việc điều khiển và giám sát, tạo giao diện giao tiếp HMI, đáp ứng đúng yêu cầu công nghệ đã đƣợc đặt ra. Phân chia công việc thực hiện nghiêm túc hiệu quả.
- Ưu nhược điểm của đề tài
Ưu điểm
Mô hình hoạt động ổn định với 2 băng tải, băng tải chuyển hàng và di chuyển đóng gói sản phẩm
Mô hình có hệ thống cảnh báo khi phát hiện sự cố
Phân loại và đóng gói tƣơng đối chính xác và nhanh chóng Thay đổi linh hoạt các trọng lƣợng muốn phân loại
Có thể giám sát và điều khiển qua WinCC.
Nhược điểm
Mô hình chỉ là mô phỏng một khâu của một dây chuyền sản xuất hiện đại nên chƣa sát thực tế cũng nhƣ chƣa tối ƣu tối đa.
Kiến thức và kinh nghiệm chƣa nhiều nên việc lập trình, hoạt động và thẩm mĩ của mô hình chƣa thật sự tốt, còn nhiều chức năng của WinCC và S7 – 1200 chƣa đƣợc áp dụng trong đề tài.
Hệ thống cảm biến cân nặng hoạt động độ chính xác chƣa cao, do ảnh hƣởng tác động của băng tải
Hệ thống chƣa thực hiện khâu đóng gói hoàn chỉnh mà chỉ đóng hộp thô và di chuyển do hạn chế về mặt cơ khí.
- Hướng phát triển của đề tài
• Đề tài chỉ là một khâu nhỏ nên có thể đầu tƣ thêm để phát triển thêm nhiều khâu để tạo ra một dây chuyền sản xuất hoàn chỉnh với độ chính xác cao hơn đáp ứng nhu cầu trong thực tế
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Ngành công thƣơng(2022). Tự động hóa công ngiệp- xu thế trong các nhà máy sản xuất. https://nscl.vn/tu-dong-hoa-cong-nghiep-xu-the-trong-cac-nha-may- san-xuat/
[2]. Công ty TNHHMTV SX VÀ TM ỐC VÍT CƢỜNG THỊNH (2016) , máy đếm và đóng gói ốc vít. http://ocvitcuongthinh.com/san-pham/thanh-ren- guzong/guzong
[3]. Intech (2018), Hệ thống phân loại bƣu cục. https://intech-group.vn/he-thong- phan-loai.htm
[4]. PLCTech (2020). Tài liệu PLC Siemens S7 1200 Tiếng Việt. https://plctech.com.vn/tai-lieu-plc-siemens-s7-1200-tieng-viet
[5]. Đỗ Công Trình (2018). Giới thiệu về WinCC.
https://kupdf.net/download/xemtailieu-he-thong-pha-tron-son-dung-s7-1200- 1_5af3e150e2b6f5eb063621ea_pdf
[6]. Top thủ thuật (2022). Tóp 20 cấu trúc phần cứng PLC hay nhất 2022. https://phohen.com/post/cau-truc-phan-cung-plc-s7-1200
[7]. Tạ Minh Liền (2021). Luận văn tìm hiểu PLC S7-1200.
https://fr.scribd.com/document/526626472/LU%E1%BA%ACN-V%C4%82N- Tim-hi%E1%BB%83u-v%E1%BB%81-PLC-S7-1200
[8]. IA VIET NAM (2011). Siemens giới thiệu TIA Portal – phần mềm cơ sở tích hợp tất cả các phần mềm lập trình cho các hệ thống tự động hóa và truyền động điện.
https://iavietnam.net/siemens-gioi-thieu-tia-portal-phan-mem-co-so-tich-hop-tat- ca-cac-phan-mem-lap-trinh-cho-cac-he-thong-tu-dong-hoa-va-truyen-dong-dien/ [9]. An Nguyễn (2020). Các thành phần của hệ thống SCADA.
https://congnghedoluong.com/2020/06/11/scada-la-gi/
[10]. Nguyễn Anh Tuấn ( 10/2018), nguyên lý và ứng dụng của van điện từ. https://auvietco.com.vn/tai-lieu-van-dien-tu