Thiết kế giao diện WinCC và lập trình hệ thống

CHƯƠNG 3 : TÍNH CHỌN THIẾT KẾ

3.6 Thiết kế giao diện WinCC và lập trình hệ thống

3.6.1 Lưu đồ điều khiển

Hình 3-23 Lưu đồ điều khiển

3.6.2 Thiết lập địa chỉ IP

Để kết nối PLC với máy tính ta cần thiết lập địa chỉ IP cho máy tính.

 Bước 1: Vào Network and Sharing Center chọn Change adapter settings. Để tiến hành thực hiện cài đặt thiết lập các yêu cầu địa chỉ để kết nối giữa PLC với máy tính. Xem hình 3-24.

Hình 3-24 Thiết lập địa chỉ IP cho máy tính_1

 Bước 2: Click phải vào Ethernet, chọn Ethernet Properties.

Sau đó chọn Internet Protocol Version 4 và nhập địa chỉ IP vào như hình 3-25.

Hình 3-25 Thiết lập địa chỉ IP cho máy tính_2

Địa chỉ IP có dạng 192.168.xx.yy, trong đó yy chọn giống với PLC, xx chọn khác với PLC.

Để xem địa chỉ IP của PLC, trong giao diện chính click chuột phải vào PLC chọn Properties, xem trong phần Ethernet addresses (Xem hình 3-26).

Hình 3-26 Thiết lập địa chỉ IP cho máy tính_3

3.6.3 Tạo Project mới

 Bước 1: Từ màn hình chính máy tính chọn vào biểu tượng TIA Portal V16 (Hình 3-27).

 Bước 2: Nhập tên dự án và địa chỉ lưu su đó chọn Create (Hình 3-28).

Hình 3-28 Tạo Project mới_2

3.7 Thiết kế giao diện Win CC

 Bước 1: Chọn Devices and Network, add new device, chọn CPU 1214 DC/DC/DC, chọn đúng mã ghi trên nhãn PLC, sau đó chọn Add.

 Bước 2: Sau khi add được PLC, tiếp theo là add PC station, sau đó chọn Add new device (Hình 3-30).

Hình 3-30 Thiết lập kết nối WinCC_2

 Bước 3: Chọn IE genaral, chọn wincc RT advanced, ấn OK (Hình 3-31).

 Bước 4: Thiết lập WIN CC và kết nối với PLC (Hình 3-32).

Hình 3-32 Thiết lập kết nối WinCC_4

 Bước 5: Thiết lập connection và kết nối với PLC (Hình 3-33, hình 3-34).

Hình 3-34 Kiểm tra kết nối giữa WinCC và PLC_1

Việc kiểm tra kết nối là cần thiết để đảm bảo kết nối được với nhau.  Mở PC station thiết lập Screens cho hệ thống (Hình 3-35).

Giao diện sreen (Hình 3-36).

Hình 3-36 Màn hình thiết kế giao diện WinCC

Thiết kế tạo giao diện trên screen và tạo hiệu ứng bằng cách set các thơng số cài đặt (Hình 3-37).

Set các cài đặt cho nút nhấn (Hình 3-39).

Hình 3-38 Setbit cho nút Start

Tạo hiệu ứng đổi màu (Hình 3-39).

Hình 3-40 Giao diện WinCC sau khi thiết kế

3.8 Lập trình điều khiển hệ thống

Trước khi bắt đầu lập trình ta cần kí hiệu các địa chỉ đầu vào ra cho PLC. Đầu vào:

 Các cảm biến: Nhận tính hiệu khi ly di chuyển qua để báo về PLC để set các dịng chương trình.

 Nút nhấn: Setbit khi có thao tác nhấn chọn nút nhấn để set các dịng chương trình trong PLC.

Đầu ra:

 Các động cơ băng tải, bơm nước, khấy.  Van điều khiển xilanh nén khí.

 Relay: Nhiệm vụ làm trung gian bảo vệ các thiết bị đầu ra.

Bảng 3.2 Địa chỉ vào ra

Input Output

I0.0 START Q0.0 COI

I0.1 STOP Q0.1 BĂNG TẢI

I0.2 CB1 Q0.2 LIỆU 1

I0.3 CB2 Q0.3 LIỆU 2

I0.4 CB3 Q0.4 LIỆU 3

I0.5 CB4 Q0.5 ĐỘNG CƠ BƠM NƯỚC

I0.7 Q0.7 ĐÈN CF1

I1.0 NÚT ẤN CF1 Q1.0 ĐÈN ĐƯỜNG

I1.1 NÚT ẤN CF2 Q1.1 ĐÈN CF2

I1.2 RESET Q2.0 ĐÈN KHÔNG ĐƯỜNG

I1.3 NÚT ẤN ĐƯỜNG Q2.1 ĐÈN START

I1.4 NÚT ẤN KHÔNG ĐƯỜNG Q2.2 ĐÈN STOP

I1.5 SWITCH Q2.3 ĐỘNG CƠ KHUẤY

Giao diện viết chương trình để lập trình mơ hình. Cần sử dụng các thuật logic giữa các tập lệnh để lập trình theo yêu cầu tránh xung đột chương trình, gây lỗi bộ nhớ hoặc chương trình khơng hoạt động theo u cầu (Xem hình 3-41, 3-42).

Hình 3-41 Giao diện viết chương trình

CHƯƠNG 4: THI CƠNG LẬP TRÌNH KẾT NỐI

4.1 Thi cơng:

Sau khi tính tốn, thiết kế, chương này tiến hành thực hiện thi cơng và lập trình cho hệ thống.

Thi công: hệ thống được thi công bao gồm thi công phần cứng (lắp đặt) và thi công phần điện ( đấu nối)

- Về phần cứng: tiến hành lắp ráp các thiết bị vào mơ hình đã gia cơng trước đó. - Về phần điện: đấu nối các thiết bị đã lắp ráp vào mơ hình với nhau bằng dây điện

0.5mm, đấu nối DI, DO của plc và kí hiệu trên đường dây.

Lập trình: Chương trình được lập trình dựa vào nguyên lý hoạt động cũng như lưu đồ giải thuật của hệ thống từ khi cấp nguồn cho tới khi hệ thống dừng hoạt động. Tất cả các qui trình hoạt động của hệ thống đều phải bám sát theo giải thuật để mơ hình hoạt động một cách tối ưu nhất.

 Thi cơng hệ thống:

Dưới đây là hình ảnh thực tế đã hồn thành của mơ hình máy pha cà phê tự động. Hiện mơ hình đã đáp ứng được yêu cầu của đề tài.

 Thi công phần cứng:

- Lắp ráp băng tải và thanh khung định hình:

- Lắp ráp động cơ băng tải và cố định thanh chữ L, cố định khoảng cách hợp lý giữa các khâu.

Hình 4-2 Lắp ráp động cơ và thanh chữ L

Trong đó:

 1: băng tải

 2: các thanh chữ L

 Lắp gá cảm biến và cảm biến vào vị trị cố định khoảng cách ở 1 bên băng tải. 1

2 2

Hình 4-3 Vị trí gắn gá cảm biến, cảm biến

Trong đó:

 1: cảm biến  2: gá cảm biến

- Lắp ráp phiểu và xilanh khí nén, cố định bằng ốc vít và dây gút

Hình 4-4 Lắp đặt phiểu chứa liệu và xilanh

Trong đó:

 1: xilanh khí nén  2: phiểu chứa liệu

1 2 2 1 2 2

- Tạo hộp nút nhất bằng bìa phơm để cố định nút nhấn:

Hình 4-5 Tạo hộp nút nhấn

 Thi công phần điện:

- Để phần cứng hoạt động thì phần điện điều khiển đóng vai trị quyết định cho toàn bộ hệ thống. Các thao tác đấu nối các thiết bị điện với nhau đều phải chuẩn xác, nếu đấu sai có thể dẫn tới hư hỏng thiết bị hoặc khiến hệ thống gặp lỗi khi vận hành. Vì vậy việc thi cơng phần điện cần phải được thực hiện đấu nối qua sơ đồ trước, kiểm tra, đo thông mạch, tránh trường hợp chập cháy đáng tiếc. Trước khi tiến hành đấu nối, dựa trên nguyên lý hoạt động của các thiết bị, em đã tiến hành vẽ sơ đồ đấu nối trên phần mềm AutoCAD. Và việc đấu nối thực tế dựa trên sơ đồ này. Xem phụ lục 2.

Hình 4-6 Sơ đồ đấu nối

Bảng 4.1 Bảng mô tả một số ký hiệu của các thiết bị trên sơ đồ

Ký hiệu Địa chỉ Mô tả

N1 I0.0 Nút nhấn START N2 I0.1 Nút nhấn STOP N3 I1.0 Nút nhấn cf1 N4 I1.1 Nút nhấn cf2 N5 I1.3 Nút nhấn đường

N7 I1.5 Switch

N8 I1.2 Reset

C1 Q0.0 Cuộn coi relay 1 C2 Q0.0 Cuộn coi relay 2 1 Q0.1 Động cơ băng tải 2 Q0.2 Van liệu 1

3 Q0.3 Van liêu 2 4 Q0.4 Van liệu 3

5 Q0.5 Động cơ bơm nước

6 Q0.6 Van khuấy A Q0.7 Đèn báo nút nhấn N3 B Q1.0 Đèn báo nút nhấn N5 C Q1.1 Đèn báo nút nhấn N4 D Q2.0 Đèn báo nút nhấn N6 E Q2.1 Đèn báo nút nhấn N1 F Q2.2 Đèn báo nút nhấn N2 G Q2.3 Động cơ khuấy

- Sau khi hoàn chỉnh sơ đồ đấu nối, tiến hành đấu nối thực tế các thiết bị điện. Kết quả đấu nối thực tế được thể hiện qua hình ảnh dưới đây:

-

Hình 4-9 Hộp nút nhấn

- Nhược điểm: mơ hình khơng sử dụng tủ điện cho hoạt động của hệ thống, tính thẩm mỹ khơng cao.

- Ưu điểm: mơ hình nhỏ gọn, thiết bị ít, đấu nối đơn giản, được đặt phía dưới băng tải, dễ dàng quan sát và sửa chữa. Tiết kiệm chi phí.

 Lập trình hệ thống:

Chương trình điều khiển, giám sát được viết cho PLC S7 - 1200 bằng ngôn ngữ LAD, với sự hỗ trợ của phần mềm TIA Portal. Dưới đây là chương trình chính của hệ thống. Bắt đầu với việc thiết lập các PLC tag đầu vào, đầu ra:

 Address %Ix.y là địa chỉ đầu vào của PLC.  Address %Qx.y là địa chỉ đầu ra của PLC.

Hình 4-10 PLC tag đầu vào, đầu ra

4.2 Giao diện kết nối WinCC trên phần mềm TIA Portal.

Hình 4-11 Giao diện Screen

Giao diện giám sát khi hồn thành thiết kế (Hình 4-12).

KẾT LUẬN

I. Kết luận chung

Trải qua quá tình tìm hiểu và bắt tay vào thực hiện cơng việc song song với sự hướng dẫn của giảng viên thì em đã hồn thành được đề tài “Nghiên cứu, chế tạo máy pha cà

phê tự động” với các kết quả đạt được như sau:

- Thiết kế và thi cơng mơ hình như mục tiêu ban đầu.

- Mơ hình hoạt động tương đối ổn định và cho ra sản phẩm mong muốn. - Tối ưu thời gian pha chế cho người dùng, phù hợp ở nơi cơng cộng. - Hiểu được q trình thực hiện một dự án tự động.

- Sử dụng tương đối các phần mềm hỗ trợ chuyên ngành như Cad, paint…

- Rèn luyện, nâng cao các kỹ năng cần có của sinh viên ngành tự động hóa như thiết kế thuật tốn, lập trình, mơ phỏng, kỹ năng làm việc nhóm, kỹ năng tìm kiếm và chọn lọc thông tin qua sách, báo, internet…

 Ưu điểm và nhược điểm của mơ hình: - Ưu điểm:

Mơ hình tự động với độ chính xác tương đối cao và ổn định. Giao diện điều khiển và giám sát trên WinCC tương đối dễ hiểu. Tối ưu thời gian pha chế.

Đảm bảo vệ sinh giúp người dùng an tâm về chất lượng. - Nhược điểm:

Mơ hình tương đối dễ nhìn, chưa thực sự bắt mắt.

 Trong quá trình tự nghiên cứu và thực hiện còn nhiều hạn chế, chưa khai thác cũng như chưa tối ưu được phần chương trình. Tuy nhiên, đó cũng là những gì học được và chính bản thân áp dụng kiến thức đó vào trong đề tài, mặc dù chưa thực sự giỏi nhưng đó là tâm huyết.

II. Đề xuất hướng phát triển

Có thể ứng dụng rộng rãi vào thực tế đời sống.

Mô hình tương đối nhỏ gọn và tiết kiệm chi phí nếu như được gia công số lượng. Nậng cấp mơ hình bằng cách sử dụng thêm các thiết bị cần và thay đổi chương trình điều khiển.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Nguyễn Hữu Tùng, Nguyễn Xuân Hưng (2020). Máy pha café, Đồ án tốt nghiệp đại học, Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật_Đại Học Đà Nẵng.

[2] Tự Động Hóa PLCTECH (2019). Giới thiệu chung về PLC s7 1200. https://drive.google.com/drive/folders/1LC-s-O030Cd-

yTUATZRhNbl5w2aRHgI5?usp=sharing

[3] HQTECH Industrial Automation (2018). Mơ hình máy pha cà phe tự động _s7

PHỤ LỤC

1. Phụ lục 1 (File phụ lục 1.pdf đính kèm). 2. Phụ lục 2 (File phụ lục 2.pdf đính kèm). 3. Phụ luc 3 (File phụ lục 3.pdf đính kèm).