48 Vùng thông báo.
Những thông báo từ IDE sẽ được hiển thị tại đây. Để ý rằng góc dưới cùng bên phải hiển thị loại board arduino và cổng COM được sử dụng. Luôn chú ý tới mục này bởi nếu chọn sai loại board hoặc cổng COM, bạn sẽ khơng thể upload được code của mình.
Hình 4.41: Vùng thơng báo.
Cách cài đặt thư viện bổ sung cho Arduino IDE.
Khởi động Arduino IDE, click vào Sketch trên thanh công cụ chọn Include Library > Manage Libraries.
49
Tiếp theo sẽ là vùng Library Manager là nơi chứa các thư viện mới nhất. click vào Filter your seach để tiềm kiếm thư vện hoặc sử dụng Type và Topic để lọc ra các kết quả tìm kiếm.
Hình 4.43: Thư viện bổ sung.
Khi đã chọn được thư viện cần, nhấn Install để tiến hành cài đặt.
50
Tiến hành kiểm tra xem thư viện đã được thêm vào chưa: Vào File > Examples.
Hình 4.45: Cài đặt hồn tất.
4.6.2. Tia Portal V15.1
4.6.2.1. Giới thiệu chung.
Phần mềm dùng để điều khiển và lập trình cho Simatic S7-1200 là TIA Portal. TIA Portal (The Totally Integrated Automation Portal) là phần mềm cơ sở tích hợp tất cả các phần mềm lập trình cho các hệ thống tự động hóa và truyền động điện. Phần mềm tích hợp các sản phẩm SIMATIC khác nhau trong một phần mềm ứng dụng ví dụ Simatic Step 7 V11 để lập trình các bộ điều khiển Simatic, Simatic WinCC V11 để cấu hình các màn hình HMI và chạy Scada trên máy tính, giúp tăng năng suất và hiệu quả làm việc.
51
TIA Portal giúp cho các phần mềm này chia sẽ cùng một cơ sở dữ liệu, tạo nên sự thống nhất trong giao diện và tính tồn vẹn cho ứng dụng. Ví dụ, tất cả các thiết bị và mạng truyền thơng bây giờ đã có thể được cấu hình trên cùng một cửa sổ. Hướng ứng dụng, các khái niệm về thư viện, quản lý dữ liệu, lưu trữ dự án, chẩn đốn lỗi, các tính năng online là những đặc điểm rất có ích cho người sử dụng khi sử dụng chung cơ sở dữ liệu TIA Portal.
TIA Portal cung cấp một hệ thống kĩ thuật mới thông minh và trực quan hơn, với các giao diện trực quan, dễ nhìn, tính năng “kéo - thả” đơn giản, thuận tiện cho việc lập trình.
Hai phần mềm quan trọng nhất trong TIA Portal là Simatic Step 7 và Simatic WinCC (phiên bản mới nhất dành cho S7-1200 là TIA Portal v15).
4.6.2.2. Làm việc với phần mềm TIA Portal.
Giới thiệu SIMATIC STEP 7 Basic-tích hợp lập trình PLC và HMI.
Step 7 basic hệ thống kỹ thuật đồng bộ đảm bảo hoạt động liên tục hoàn hảo. Một hệ thống kỹ thuật mới.
Thơng minh và trực quan cấu hình phần cứng kỹ thuật và cấu hình mạng, lập trình, chẩn đốn và nhiều hơn nữa.
Lợi ích với người dùng:
- Trực quan: dễ dàng để tìm hiểu và dễ dàng để hoạt động. - Hiệu quả: tốc độ về kỹ thuật.
- Chức năng bảo vệ: Kiến trúc phần mềm tạo thành một cơ sở ổn định cho sự đổi mới trong tương lai.
Kết nối qua giao thức TCP/IP.
Để lập trình SIMATIC S7-1200 từ PC hay Laptop cần một kết nối TCP/IP
Để PC và SIMATIC S7-1200 có thể giao tiếp với nhau, điều quan trọng là các địa chỉ IP của cả hai thiết bị phải phù hợp với nhau
52
Cách tạo một Project.
Bước 1: Từ màn hình desktop nhấp đúp chọn biểu tượng Tia Portal V15.
Hình 4.47: Biểu tượng của phần mềm Tia Portal.
Bước 2: Click chuột vào Create new project để tạo dự án.
Hình 4.48: Màn hình chính của phần mềm Tia Portal.
Bước 3: Nhập tên dự án vào Project name sau đó nhấn create.
53
Bước 4: Chọn configure a device.
Hình 4.50: Chọn Configure a device.
Bước 5: Chọn add new device.
54
Bước 6: Chọn loại CPU PLC sau đó chọn add.
Hình 4.52: Chọn loại CPU PLC
Bước 7: Project mới được hiện ra.
55 TAG của PLC / TAG Local.
- TAG của PLC:
+ Phạm vi ứng dụng: giá trị Tag có thể được sử dụng mọi khối chức năng trong PLC.
+ Ứng dụng: binary I/O, Bits of memory. + Định nghĩa vùng: Bảng tag của PLC.
+ Miêu tả: Tag PLC được đại diện bằng dấu ngoặc kép. - TAG Local:
+ Phạm vi ứng dụng: giá trị chỉ được ứng dụng trong khối được khai báo, mô tả tương tự có thể được sử dụng trong các khối khác nhau cho các mục đích khác nhau.
+ Ứng dụng: tham số của khối, dữ liệu static của khối, dữ liệu tạm thời. + Định nghĩa vùng: khối giao diện.
+ Miêu tả: Tag được đại diện bằng dấu #.
Sử dụng TAG trong hoạt động.
Hình 4.54: Bảng định địa chỉ.
- Layout: bảng tag PLC chứa các định nghĩa của các Tag và các hằng số có giá trị trong CPU. Một bảng tag của PLC được tự động tạo ra cho mỗi CPU được sử dụng trong project.
- Colum: mơ tả biểu tượng có thể nhấp vào để di chuyển vào hệ thống hoặc có thể kéo nhả như một lệnh chương trình.
- Name: chỉ được khai báo và sử dụng một lần trên CPU. - Data type: kiểu dữ liệu chỉ định cho các tag.
- Address: địa chỉ của tag.
- Retain: khai báo của tag sẽ được lưu trữ lại. - Comment : comment miêu tả của tag.
56
Nhóm TAG: tạo nhóm tag bằng cách chọn add new tag table.
Hình 4.55: Tạo bảng tag mới.
Tìm và thay thế tag PLC.
Hình 4.56: Tìm và thay thế PLC. Ngồi ra cịn một số chức năng sau: Ngồi ra cịn một số chức năng sau:
- Lối tag.
- Giám sát tag của PLC. - Hiện / ẩn biểu tượng. - Đổi tên tag: Rename tag. - Đổi tên địa chỉ tag: Rewire tag. - Copy tag từ thư viện Global.
57
4.6.2.3. Làm việc với 1 trạm PLC.
Qui định địa chỉ IP cho module CPU.
IP TOOL có thể thay đổi IP address của PLC S7-1200 bằng 1 trong 2 cách. Phương pháp thích hợp được tự động xác định bởi trạng thái của địa chỉ IP đó:
Gán một địa chỉ IP ban đầu: Nếu PLC S7-1200 khơng có địa chỉ IP, IP TOOL sử dụng các chức năng thiết lập chính để cấp phát một địa chỉ IP ban đầu cho PLC S7-1200.
Thay đổi địa chỉ IP: nếu địa chỉ IP đã tồn tại, cơng cụ IP TOOL sẽ sửa đổi cấu hình phần cứng (HW config) của PLC S7-1200.
Đỗ chương trình xuống CPU.
Bước 1: Đổ từ màn hình soạn thảo chương trình bằng cách kích vào biểu tượng download trên thanh cơng cụ của màn hình.
Hình 4.57: Biểu tượng download chương trình trên CPU.
Bước 2: Chọn cấu hình Type of the PG/PC interface và PG/PC interface như hình dưới sau đó nhấn chọn load.
58
Bước 3: Chọn start all như hình vẽ và nhấn finish.
Hình 4.59: Chọn start all như hình và nhấn finish.
Giám sát và thực hiện chương trình.
Bước 1: Để giám sát chương trình trên màn hình soạn thảo kích chọn Monitor trên thanh cơng cụ.
Hình 4.60: Giám sát chương trình trên màn hình cách 1.
59
Bước 2: Sau khi chọn monitor chương trình soạn thảo xuất hiện như sau:
Hình 4.62: Màn hình giám sát.
4.6.2.4. Kỹ thuật lập trình.
Vịng qt chương trình.
PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp. Mỗi vịng lặp được gọi là vịng qt. Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn chuyển dữ liệu từ các cổng vào số tới vùng bộ đệm ảo I, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình. Trong từng vịng qt chương trình được thực hiện từ lệnh đầu tiên đến lệnh kết thúc của khối OB1. Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn chuyển các nội dụng của bộ đệm ảo Q tới các cổng ra số. Vịng qt kết thúc bằng giai đoạn truyền thơng nội bộ và kiểm tra lỗi.
Chú ý rằng bộ đệm I và Q không liên quan tới các cổng vào/ra tương tự nên các lệnh truy nhập cổng tương tự được thực hiện trực tiếp với cổng vật lý chứ không thông qua bộ đệm.
Cấu trúc lập trình.
60
Khối tổ chức OB – ORGANIZATION BLOCKS.
Organization blocks (OBs): là giao diện giữa hoạt động hệ thống và chương trình người dùng. Chúng được gọi ra bởi hệ thống hoạt động, và điều khiển theo quá trình:
+ Xử lý chương trình theo quá trình.
+ Báo động – kiểm sốt xử lý chương trình. + Xử lý lỗi.
Startup OB, Cycle OB, Timing Error OB và Diagnosis OB: có thể chèn và lập trình các khối này trong các project. Không cần phải gán các thông số cho chúng và cũng không cần gọi chúng trong chương trình chính.
Process Alarm OB và Time Interrupt OB: Các khối OB này phải được tham số hóa khi đưa vào chương trình. Ngồi ra, q trình báo động OB có thể được gán cho một sự kiện tại thời gian thực hiện bằng cách sủ dụng các lệnh ATTACH, hoặc tách biệt với lệnh DETACH.
Time Delay Interrupt OB: OB ngắt thời gian trễ có thể được đưa vào dự án và lập trình. Ngồi ra, chúng phải được gọi trong chương trình với lệnh SRT_DINT, tham số là khơng cần thiết.
Start Information: Khi một số OB được bắt đầu, hệ điều hành đọc ra thông tin được thẩm định trong chương trình người dùng, điều này rất hữu ích cho việc chẩn đoán lỗi, cho dù thông tin được đọc ra được cung cấp trong các mô tả của các khối OB.
Hàm chức năng – FUNCTION.
Funtions (FC) là các khối mã không cần bộ nhớ. Dữ liệu của các biến tạm thời bị mất sau khi FC được xử lý. Các khối dữ liệu tồn cầu có thể được sử dụng để lưu trữ dữ liệu FC.
Functions có thể được sử dụng với mục đích + Trả lại giá trị cho hàm chức năng được gọi
+ Thực hiện cơng nghệ chức năng. ví dụ: điều khiển riêng với các hoạt động nhị phân
+ Ngoài ra, FC có thể được gọi nhiều lần tại các thời điểm khác nhau trong một chương trình. Điều này tạo điều kiện cho lập trình chức năng lập đi lặp lại phức tạp.
61
FB (function block): đối với mỗi lần gọi, FB cần một khu vực nhớ. Khi một FB được gọi, một Data Block (DB) được gán với instance DB. Dữ liệu trong Instance DB sau đó truy cập vào các biến của FB. Các khu vực bộ nhớ khác nhau đã được gán cho một FB nếu nó được gọi ra nhiều lần.
DB (data block): DB thường để cung cấp bộ nhớ cho các biến dữ liệu. Có hai loại của khối dữ liệu DB: Global DBs nơi mà tất cả các OB, FB và FC có thể đọc được dữ liệu lưu trữ, hoặc có thể tự mình ghi dữ liệu vào DB, và instance DB được gán cho một FB nhất định.
Đây là phương pháp được thực hiện theo nguyên tắc đóng ngắt nguồn của tải một cách có chu kì theo luật điều chỉnh thời gian đóng cắt. Phần tử thực hiện nhiện vụ đó trong mạch các van bán dẫn.
Trong khoảng thời gian 0-t0, ta cho van G mở toàn bộ điện áp nguồn Ud được đưa ra tải . Còn trong khoảng thời gian t0-T, cho van G khóa, cắt nguồn cung cấp cho tải. Vì vậy với t0 thay đổi từ 0 cho đến T, ta sẽ cung cấp tồn bộ , một phần hay khóa hồn tồn điệp áp cung câp cho tải.
62
CHƯƠNG 5 : THI CƠNG MƠ HÌNH.
Nhóm thực hiện đề tài này cùng với 3 thành viên trong nhóm và có tham khảo 1 số anh (chị) đi trước. Dự kiến thi cơng mơ hình trước thời gian qui định nhưng do dịch COVID gây khó khăn nên khơng đủ thời gian thực hiện.
5.1. THI CƠNG MƠ HÌNH.
Hình 5.1: Bản vẽ tổng thể của băng tải.
5.1.1. Bản vẽ tổng thể.
63
5.1.2. Thiết bị thi cơng mơ hình:
- Nguồn Adapter 24V 10A.
Hình 5.3: Nguồn adapter 24V 10A. (Nguồn Internet) - Động cơ giảm tốc.
Hình 5.4: Động cơ giảm tốc. (Nguồn Internet) - Cảm biến hồng ngoại.
64 - Cảm biến màu sắc TCS3200.
Hình 5.6: Cảm biến màu sắc TCS3200. (Nguồn Internet) - Arduino UNO R3.
Hình 5.7: Arduino UNO R3. (Nguồn Internet)
- PLC S7 – 1200 CPU 1212C.
65 - Xilanh khí nén.
Hình 5.9: Xilanh khí nén. (Nguồn Internet) - Van điện từ.
Hình 5.10: Van điện từ. (Nguồn Internet)
5.2. MÔ PHỎNG WINCC.
- Project tree PC-System_1 [SIMATIC PC station]HMI_RT_1 [WinCC RT Advanced] ScreensAdd new screen thêm màn hình.
66
- Thiết kế này vẽ 3 màn hình: màn hình chính, màn hình điều khiển và màn hình giới thiệu.
Hình 5.12: Các màn hình trong WinCC. - Toolbox có các dụng cụ mơ phỏng. - Toolbox có các dụng cụ mô phỏng.
Basic Objects: Vẽ các đèn báo, viết chử, vẽ hình, … Elements: Chọn nút nhấn, các loại đồng hồ, …
Controls: Dùng điều khiển giám sát, xuất ra file PDF, … Graphics: Chọn các thiết bị cảm biến, motor, băng tải, …
67
- Properties Appearance chỉnh vẽ ngoài thiết bị.
- Properties Layout chỉnh vị trí và kích thước thiết bị.
Hình 5.14: Tab Properties.
- Animation Tag connectionAdd new animationProcess value gán
các biến có giá trị dữ liệu.
- Animation DisplayAppearance gán các biến IP hoặc OP.
- Animation MovementsHorizontal move tạo hiệu ứng chuyển động.
68
- EventPress Setbit gán giá trị khi nhấn.
- EventReleaseResetbit gán giá trị khi nhả.
Hình 5.16: Tab Event.
- Sau khi thiết kế thì tụi em cho ra mơ phỏng WinCC sau:
69
5.3. MƠ PHỎNG TRÊN FACTORY I/O.
Hình 5.18: Mơ phỏng trên Factory I/O.
5.4. MÃ QR VIDEO MƠ PHỎNG MƠ HÌNH.
Sau khi hồn thành mơ phỏng thì nhóm đã cho chạy thử trên máy tính vì dịch Covid ngày càng căng thằng nên nhóm vẫn chưa thể ra ngồi và thi cơng mơ hình vật lí được, nên rất mong q Thầy Cơ thơng cảm vì sự bất tiện này. Chúng em đã làm mô phỏng mơ hình trên bằng 2 phần mềm đó là WinCC và Factory I/O.
Để xem video mơ phỏng thì xin mời quý thầy (cô) quét mã QR dưới đây:
70
CHƯƠNG 6 : ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ KẾT LUẬN.
6.1. ƯU ĐIỂM VÀ KHUYẾT ĐIỂM CỦA GIẢI PHÁP.
Với đề tài “Thiết kế và thi cơng mơ hình băng tải phân loại sản phẩm theo màu sắc dùng PLC và giao diện HMI”. Sau hơn 6 tháng làm đồ án cho đến nay dựa vào kiến thức đã học trên trường lớp, tài liệu và sự hướng dẫn tận tình của thầy Hồng Ngun Phước thì đồ án của nhóm đã thành cơng tốt đẹp. Sau khi hồn thành và chạy mơ phỏng mơ hình thì nhóm thấy máy có những ưu, nhược điểm như sau:
- Ưu điểm:
+ Rất cần thiết trong các nhà máy các hộ kinh doang vừa và nhỏ, giúp cho cơng việc tự động hóa sản xuất được dễ dàng hơn.
+ Mơ hình tương đối đơn giản.
+ Khơng tốn nhiều khơng gian, mơ hình khá nhỏ gọn - Sử dụng ít thiết bị từ đó giảm nhiều chi phí cho giá thành xây dựng mơ hình.
- Nhược điểm:
+ Do chỉ là mơ hình mơ phỏng nên khả năng trực quan sinh động trong quá trình vận hành của mơ hình cịn kém.
+ Không thể hiện được hết sự hoạt động trong thực tế của hệ thống. + Sử dụng Arduino để điều khiển nên tính ứng dụng thực tế chưa cao. + Độ trễ của xử lý vật còn hạn chế.
6.2. ĐÁNH GIÁ
- Những gì đã đạt được:
Áp dụng được những kiến thức tích lũy trong q trình đã học được vào việc xây dựng hệ thống.
Sử dụng thành thạo được các phần mềm ứng dụng liên quan như: CAD,