Bước 2: Lựa chọn cấu hình CPU: Device & Network => Add new device, điền thông
tin CPU cần khai báo tại cửa sổ Add new device, thông số kỹ thuật và CPU được sử dụng => chọn OK hoàn thành. Thơng tin CPU S7 – 1200 nhóm sử dụng trong Đồ án tốt nghiệp: Bảng 3.1: Thông số CPU 1214C DC/DC/DC CPU1214C DC/DC/DC Mã: 6ES7 214-1AE30-0XB0 Version: V2.2 Work memory: 50 KB DI 14 x 10 DQ – AI 2 x 10 Bit
Hình 3.10: CPU đã được khởi tạo
Bước 3: Mở giao diện lập trình ứng dụng để viết chương trình điều khiển PLC: Project
tree => Devices => PLC => Program blocks => Main [OB1] để bắt đầu lập trình thiết kế.
Hình 3.14: Khai báo các biến nhớ Loại sản phẩm, đếm sản phẩm, đếm thùng
Hình 3.16: Khối MOVE Reset biến đếm, kết quả trả về ở ngõ vào IN = 0
Hình 3.17: Xử lý tín hiệu Analog để đọc giá trị cảm biến cân nặng Loadcell
Khác với tín hiệu nhị phân, tín hiệu tương tự là tín hiệu khơng chỉ có hai trạng thái là có điện hoặc khơng có điện, mà tín hiệu tương tự có nhiều tầm giá trị trong một phạm vi nhất định.
Hình 3.18: Mối quan hệ giữa mức tín hiệu và giá trị thực
Những tham số trong biểu diễn mối quan hệ giữa mức tín hiệu và giá trị thực tế đưa vào module AI có ý nghĩa như sau:
- K1 là mức tín hiệu nhỏ nhất tương ứng với tín hiệu tương tự nhỏ nhất
Lo_Lim đưa vào module AI.
- K2 là mức tín hiệu tín hiệu lớn nhất tương ứng với tín hiệu tương tự lớn nhất Hi_Lim đưa vào module AI.
Như vậy, giá trị đọc về từ module AI có tầm giá trị K1 ≤ IN ≤ K2. Với IN là giá trị trả về từ module AI. Từ đó, phương trình đọc và hiển thị giá trị tương tự được biểu diễn bằng công thức sau:
OUT = [((FLOAT (IN) – K1) / (K2-K1)) * (HI_LIM – LO_LIM)] + LO_LIM
Trong đó:
- IN là giá trị trả về cho các chân tín hiệu AIW (K1 ≤ IN ≤ K2).
- OUT là giá trị thực tế của tín hiệu tương tự đưa vào module AI (Lo_Lim ≤
OUT ≤ Hi_Lim). Ngồi ra, có thể sử dụng để hiển thị theo phần trăm % hệ thống, hoặc các đơn vị kỹ thuật của hệ thống (mét nước, nhiệt độ,…).
- Giá trị của [K1, K2] có các khoảng phân giải là: [0, 27648], [-27648, 27648], [0, 32767], [-32768, 32767] tùy theo phần cứng và đọc độ phân giải của module AI. Thơng thường với các tín hiệu đọc đơn cực thì giá trị của [K1, K2] là [0, 27648].
Loadcell sau khi trả tín hiệu dịng điện, sử dụng lệnh NORM_X để xử lý chuyển đổi
giá trị đầu vào nằm trong giới hạn [Min, Max] với ngõ ra thay đổi tuyến tính trong giới hạn [0.0, 1.0].
Cơng thức tốn học của lệnh NORM_X:
OUT = (VALUE – MIN) / (MAX – MIN)
Hình 3.19: Xử lý tín hiệu chuyển đổi giá trị đầu vào của Loadcell
Lệnh SCALE_X để chuyển đổi giá trị ngõ vào VALUE sang một tầm giá trị mới phù hợp với yêu cầu sử dụng. Khi lệnh SCALE_X được thực hiện thì giá trị VALUE được chuyển đổi nằm trong giới hạn [MIN, MAX] (0 – 5000g) và được lưu trữ vào vùng nhớ OUT. Cơng thức tốn học của lệnh SCALE_X:
OUT = [VALUE * (MAX – MIN)] + MIN
Sau khi xử lý được tín hiệu của Loadcell, tiếp theo nhóm lập trình phần điều khiển băng tải với yêu cầu phân loại sản phẩm theo khối lượng.
Hình 3.21: Lập trình băng tải thùng hàng đóng gói và băng tải phân loại
Hình 3.23: Lập trình phân loại sản phẩm
Bước tiếp theo khi đã phân loại được sản phẩm đạt và sản phẩm loại thì sẽ tiến hành đếm sản phẩm.
Hình 3.25: Đếm tổng sản phẩm và số lượng thùng hàng
3.4 PHẦN KHÍ CỤ ĐIỆN
3.4.1 LOADCELL
Hình 3.27: LOADCELL YZC – 133 Bảng 3.2: Thông số cân Loadcell YZC – 133
Ứng dụng Cân điện tử Model YZC – 133 Tải trọng 5 Kg Rated Output (mV/V) 1.0 mV/V ± 15% Độ lệch tuyến tính (%) 0.05 Creep (5min) % 0.1
Ảnh hưởng nhiệt độ tới độ nhạy %RO/ độ C
0.003 Ảnh hưởng nhiệt độ tới điểm không
%RO/ độ C
0.002 Độ cân bằng điểm không %RO ± 0.1 Trở kháng đầu vào (Ω) 1066 ± 20 Trở kháng ngõ vào (Ω) 1000 ± 20 Trở kháng cách ly (MΩ) 50V 2000
Điện áp hoạt động 5 V
Nhiệt độ hoạt động -20 ~ 65 độ C
Safe Overload %RO 120
Ultimate overload %RO 150
Chất liệu cảm biến Nhôm
Độ dài dây 180 mm
Dây đỏ Ngõ vào +
Dây đen Ngõ vào -
Dây xanh lá Ngõ ra +
Hình 3.28: Kích thước LOADCELL
3.4.2 Cảm Biến Phát Hiện Vật Cản Hồng Ngoại E3F – DS30C4
Hình 3.29: Miêu tả cảm biến E3F – DS30C4
Hình 3.31: Sơ đồ đấu dây cảm biến E3F – DS30C4
Bảng 3.3: Thông số cảm biến vật cản hồng ngoại E3F – DS30C4
Ứng dụng Sử dụng ánh sáng hồng ngoại để xác định vật cản phía trước cảm biến
Model E3F – DS30C4
Chân tín hiệu ngõ ra
Dạng NPN đã được kéo nội trở 10k lên
VCC, khi có vật cản sẽ ở mức thấp (Low- GND), khi khơng có vật cản sẽ xuất ra mức cao (High – VCC)
Nguồn điện cung cấp 6 ~ 36 VDC
Dòng tiêu thụ 20 ~ 35 mA
Khoảng điều chỉnh cảm biến 7 ~ 30 cm
Khoảng cách phát hiện vật cản 0 ~ 30 cm
Góc khuếch tán (góc chiếu) 3 ~ 5 độ
Dịng kích ngõ ra 300 mA
Đèn tín hiệu Led hiển thị ngõ ra màu đỏ
Chất liệu cảm biến Vỏ ngoài nhựa ABS, phía trong đổ keo chống nước, chống va đập
Hình 3.32: Cảm biến phát hiện vật cản
1: Cảm biến phát hiện sản phẩm cân 2: Cảm biến phát hiện sản phẩm loại 3: Cảm biến phát hiện thùng hàng
3.4.3 Động Cơ DC JGB37 – 520
Hình 3.33: Động cơ DC giảm tốc JGB37 – 520 Bảng 3.4: : Thông số động cơ DC giảm tốc JGB37 – 520 Bảng 3.4: : Thông số động cơ DC giảm tốc JGB37 – 520
Ứng dụng Kéo băng tải, kéo tay gạt sản phẩm lỗi
Điện áp làm việc 12 – 30 VDC
Điện áp định mức 24 VDC
Điện áp không tải 0,12 A
Tốc độ quay 107 RPM
Lực kéo Moment 0,6 Kg.cm
3.4.4 Băng Tải
Hình 3.35: Băng tải chở thùng hàng
3.4.5 Cơng Tắc Hành Trình
Hình 3.37: Cơng tắc hành trình Bảng 3.5: Thơng số cơng tắc hành trình Bảng 3.5: Thơng số cơng tắc hành trình
Ứng dụng Phát hiện tay kéo sản phẩm chiều đi và về, tay gạt sản phẩm lỗi
Tải định mức 10 – 24 AC/DC
Điện trở cách điện 100 MΩ
Tốc độ hoạt động 1 mm/s đến 1 m/s
Tần suất hoạt động Cơ: 15.000.000 lần/phút Điện: 750.000 lần/phút
Kiểu tiếp điểm NC, NO
CHƯƠNG 4
QUẢN LÝ THÔNG TIN MƠ HÌNH
4.1 THIẾT KẾ WEB SERVER VỚI USER – DEFINED WEB PAGES
4.1.1 Chuẩn Của Trang Web – Standard Web Pages:
Web Server của S7 – 1200 cung cấp trang Web truy cập đến dữ liệu của CPU và dữ liệu quá trình (Process Data).
CPU S7 – 1200 hỗ trợ chuẩn Web mà có thể truy cập từ máy tính hoặc một thiết bị di động như sau:
- Introduction: Giới thiệu về Website
- Start Page: Giới thiệu chung về CPU
Hình 4.1: Giới thiệu thơng tin CPU 1214C DC/DC/DC
Có thể chuyển trạng thái hoạt động của CPU hoặc cho flash các đèn LED hoạt động.
- Identification – Trang định danh: hiển thị thơng tin về các thuộc tính để xác
định CPU như: Số Serial, mã đặt hàng – Oder, Version của CPU
Hình 4.2: Trang định danh của CPU S7 – 1200
- Module Information – Trang thông tin Module: cho biết tất cả các Module
liên kết với CPU, cung cấp thông tin về tất cả các module liên kết với CPU như: trạng thái hoạt động, indentification, firmware,…
- Communication – thông tin về truyền thông: hiển thị thông tin mạng của CPU
như: địa chỉ MAC, địa chỉ IP và phương thức cài đặt địa chỉ IP cho CPU.
Hình 4.4: Thơng tin về truyền thông CPU
- Diagnostic Buffer – Thơng tin chuẩn đốn PLC: hiển thị thông tin sự kiện,
chuẩn đoán lỗi tương tự như chức năng Diagnotics trên Project của STEP 7. Thông tin hiển thị lên tới 50 sự kiện và được sắp xếp theo ngày giờ.
- Trạng thái biến với Variable Status: cho phép giám sát bất kỳ I/O hoặc vùng
nhớ nội của CPU. Người dùng có thể sử dụng địa chỉ trực tiếp ví dụ như I0.0,
M0.0,… PLC tag hoặc tag của khối dữ liệu DB. Khi giám sát người dùng có thể
chọn định dạng dữ liệu để giám sát. Sau khi đăng nhập, có thể sử dụng chế độ
Modify giá trị giống như khi sử dụng phần mềm TIA Portal.
- Xem thông tin Recipe và Data log – File Browser: cho phép truy cập vào vùng
nhớ Load Memory của CPU hoặc thẻ nhớ MMC để giám sát các tập tin Recipe hoặc data log đã khởi tạo.
4.1.2 Kích Hoạt Chức Năng Và Cấu Hình User – Defined Web Pages
Web Server hỗ trợ những trình duyệt Web trên PC như: - IE 8.0 đến 11.x
- Microsoft Edge
- Mozilla Firefox V22 đến V32, V42 đến V47 - Google Chrome V33 đến V38, V46 đến V47 - Apple Safari và Mobile Chrome cho iOS 9 - Trình duyệt hỗ trợ cho Android:
o Jellybean v4.3
o Kitkat v4.4
o Lollipop v5.0 đến v5.1
o Marshmellow v6.0
- Mobile Chrome cho Google Android
Khi sử dụng chức năng điều khiển HTML Browser trong Project của WinCC, Web Server hỗ trợ các màn hình SIMATIC HMI sau:
- Basic Panels: Gen 2 KTP400 to KTP1200 - Comfort Panels:
o TP700 to TP2200
o KP400 to KP1500
o KTP400
o TP700 Comfort Outdoor
Kích hoạt chức năng Web Server:
Bước 1: Chọn CPU trong cấu hình Device Configuaration
Hình 4.5: Cấu hình Device Configuaration Bước 2: Chọn Properties => Web Server Bước 2: Chọn Properties => Web Server
Bước 3: Chọn thuộc tính “Activate web server on this module”
Bước 4: Để tăng cường chức năng bảo mật chọn “Permit access only with HTTPS” Bước 5: Lựa chọn thuộc tính Enable automatic update để trang web tự động cập nhật,
10s nó sẽ cập nhật (refresh). Thời gian này có thay đổi tại trường thông tin Update interval.
Tạo khối DB cho User – Defined Web
STEP 7 khởi tạo khối dữ liệu DB từ HTML cho ứng dụng Web sau khi tác động nút
Generate Block. Khi khởi tạo khối dữ liệu DB, STEP 7 cập nhật thuộc tính các tham
số điều khiển, hiển thị, và nội dung của Web trong các khối DB này.
Hình 4.8: Khối dữ liệu DB 333 – DB 338
4.1.3 Lập Trình Khối WWW cho User – Defined Web
Chương trình người dùng trong STEP 7 phải gọi và thực thi lệnh WWW để User- Defined Web có thể truy cập Web: Instructions => Communication => Web Server => WWW
Hình 4.9: Tạo khối WWW cho User – Defined Web
Sau khi thiết kế, khởi tạo các khối dữ liệu DB cho Web, lập trình xử lý các dữ liệu để làm việc với User – Defined Web Pages thì chỉ cần tải chương trình xuống PLC và truy cập User – Defined Web từ Web chuẩn.
4.2 TRUY CẬP TRANG WEB TỪ MÁY TÍNH
Trang Web chuẩn của PLC S7 – 1200 có thể truy cập từ máy tính hoặc một thiết bị di động thơng qua địa chỉ IP của CPU S7 – 1200.
- Thực hiện các bước sau để truy cập Web từ máy tính:
Bước 1: Đảm bảo rằng CPU S7 – 1200 và máy tính cùng lớp mạng Ethernet hoặc
kết nối trực tiếp với nhau qua cáp Ethernet chuẩn.
Bước 2: Mở trình duyệt Web và nhập đường link dẫn htttp://192.168.0.1. Trình
duyệt web mở trang chuẩn Introduction hoặc trang HTML mặc định của User – Defined Web nếu được lập trình cấu hình.
- Truy cập trang Web chuẩn bằng đường dẫn URL
Người dùng có thể truy cập các trang Web chuẩn chỉ định bằng đường dẫn URL. Cách thực hiện đơn giản với định dạng URL như https://192.168.0.1/<pages>.html
- https://192.168.0.1/start.html: Trang giới thiệu chung CPU
- https://192.168.0.1/indentification.html: Trang thông tin chi tiết về CPU
bao gồm serial, order và version
- https://192.168.0.1/module.html: Trang thông tin về các module của
PLC, I/O phân tán và khả năng nâng cấp firmware
- https://192.168.0.1/communnation.html: Trang thông tin về địa chỉ
mạng, thuộc tính vật lý của giao thức truyền thơng và trạng thái kết nối - https://192.168.0.1/diagnostic.html: Trang thông tin về chuẩn đoán lỗi
- https://192.168.0.1/variable.html: Trang giám sát các biến
- https://192.168.0.1/watch.html: Trang đưa bảng giám sát biến Watch
trên STEP 7 lên Web Server
- https://192.168.0.1/filebrowser.html: Trang lưu trữ tập tin data log và
recipe
- https://192.168.0.1/index.html: Trang giới thiệu Web chuẩn
- Bảo mật truy cập:
Sử dụng mạng ảo cá nhân VPN để kết nối tới Web Server từ một mạng ngoài để bảo vệ hệ thống mạng. Người dùng sử dụng https:// thay vì http:// để truy cập trang
Web chuẩn.
4.3 TRUY CẬP TRANG WEB TỪ THIẾT BỊ DI ĐỘNG
Để truy cập S7 – 1200 từ một thiết bị di động, người dùng cần kết nối PLC đến mạng Internet, wifi cục bộ hoặc sử dụng mạng VPN để kết nối thiết bị di động đến Web Server của PLC S7 – 1200. Người dùng sử dụng Port forwarding của router wifi để gán địa chỉ IP của PLC đến 1 địa chỉ mà thiết bị di động có thể truy cập từ Internet. Nếu khơng sử dụng Port forwarding, người dùng có thể kết nối tới PLC nhưng chỉ là tín hiệu wifi cục bộ.
4.4 LẬP TRÌNH THIẾT KẾ WEB SERVER
4.4.1 Lưu Đồ Các Bước Thực Hiện Thiết Kế Web Server
Hình 4.11: Lưu đồ các bước thiết kế web server
4.4.2 Cơ Sở Về HTML Và Khởi Tạo Trang HTML
HTML là ngơn ngữ lập trình web đơn giản, được tạo thành từ các thẻ Tag và nội dung dạng text. Mỗi thẻ bao quanh một đối tượng và có thể quyết định các thuộc tính liên quan đến đối tượng đó. Các đoạn mã do người lập trình thiết kế phải chắc chắn sử dụng mã ký tự dạng UTF – 8
4.4.3 Cơ Sở Về AWP Và Các Tập Lệnh AWP Hỗ Trợ Cho WEB SERVER
AWP về cơ bản là các dòng ghi chú trong trang HTML nhưng PLC có thể biên dịch và hiểu được. Nhờ đó mà dữ liệu của PLC có thể được truy cập bởi các trang User – Defined Web.
Web Server của CPU S7 – 1200 cung cấp các lệnh AWP để thực hiện các tác vụ sau: - Đọc giá trị biến dữ liệu
- Ghi giá trị biến dữ liệu
- Đọc giá trị biến đặc biệt (special variable) - Ghi giá trị biến đặc biệt
- Thay thế giá trị số bằng văn bản (enum type) - Gán dữ liệu cho biến văn bản
- Tạo các mảng dữ liệu trong DB
Hình 4.13: Cú pháp khai báo bằng AWP
4.4.4 Phần Mềm Visual Studio Code
Visual Studio Code là một biên tập mã được phát triển bởi Microsoft dành cho Windows, Linux và macOS. VS Code hỗ trợ chức năng debug, đi kèm với Git, có syntax highlighting, tự hồn thành mã thơng minh, snippets, và cải tiến mã nguồn. VS Code cho phép tùy chỉnh, do đó, người dùng có thể thay đổi theme, phím tắt và các tùy chọn khác.
Hình 4.14: Các chức năng phụ thuộc vào ngơn ngữ của VS Code
Hình 4.16: Lập trình tiêu đề và chức năng cài đặt thơng số