4.3 Thiết kế chương trình điều khiển
4.3.1 Giới thiệu phần mềm TIA Portal V14
TIA 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 lập trình mới này giúp người sử dụng phát triển, tích hợp các hệ thống tự động hóa một cách nhanh chóng, do giảm thiểu thời gian trong việc tích hợp, xây dựng ứng dụng từ những phần mềm riêng rẽ.
Được thiết kế với giao diện thân thiện người sử dụng, TIA Portal thích hợp cho cả những người mới lẫn những người nhiều kinh nghiệm trong lập trình tự động hóa. Là phần mềm cơ sở cho các phần mềm dùng để lập trình, cấu hình, tích hợp các thiết bị trong dải sản phẩm Tích hợp tự động hóa tồn diện (TIA) của Siemens.
Hình 4-6 Phần mềm TIA TIA Portal
Để thiết kế TIA portal, Siemens đã nghiên cứu rất nhiều các phần mềm ứng dụng điển hình trong tự động hóa qua nhiều năm, nhằm mục đích hiểu rõ nhu cầu của khách hàng trên tồn thế giới. Là phần mềm cơ sở để tích hợp các phần mềm lập trình của Siemens lại với nhau, 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. 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.
Tất cả các bộ đều khiển PLC, màn hình HMI, các bộ truyền động của Siemens đều được lập trình, cấu hình trên TIA Portal. Việc này giúp giảm thời gian, công sức trong việc thiết lập truyền thông giữa các thiết bị này. Người sử dụng có thể sử dụng tính năng “kéo và thả’ một biến của trong chương trình điều khiển PLC vào một màn hình của chương trình HMI. Biến này sẽ được gán vào chương trình HMI và sự kết nối giữa PLC – HMI đã được tự động thiết lập, khơng cần bất cứ sự cấu hình nào thêm.
Phần mềm mới Simatic Step 7 V11, tích hợp trên TIA Portal, để lập trình cho S7-1200, S7-300, S7-400 và hệ thống tự động PC-based Simatic WinCC. Simatic Step 7 V11 được chia thành các module khác nhau, tùy theo nhu cầu của người sử dụng. Simatic Step 7 V11 cũng hỗ trợ tính năng chuyển đổi chương trình PLC, HMI đang sử dụng sang chương trình mới trên TIA Portal.
Phần mềm mới Simatic WinCC V11, cũng được tích hợp trên TIA Portal, dùng để cấu hình cho các màn hình TP và MP hiện tại, màn hình mới Comfort, cũng như để giám sát điều khiển hệ thống trên máy tính (SCADA).
4.4 Thiết kế giao diện HMI giám sát hệ thống
Theo yêu cầu thiết kế ,giao diện màn hình điều khiển giám sat (HMI) phải trực quan ,thuận tiện, dễ quản lý, giám sát, điều khiển dễ dàng, an toàn và độ tin cậy cao.
4.4.1 Giới thiệu về phần mềm SIMATIC WinCC
Hình 4-7 Phần mềm SIMATIC WinCC
WinCC (Windows Control Center) là phần mềm tích hợp giao diện người máy IHMI (Integrated Human Machine Interface) đầu tiên cho phép kết hợp với phần mềm điều khiển với q trình tự động hóa. Những thành phần dễ sử dụng WinCC giúp tích hợp những ứng dụng mới hoặc có sẵn mà khơng gặp bất kì trở ngại nào. Đặc biệt với WinCC, người sử dụng có thể tạo ra một giao diện điều khiển giúp quan sát mọi hoạt động của q trình tự động hố một cách dễ dàng.
Phần mềm này có thể trao đổi dữ liệu trực tiếp với nhiều loại PLC của các hãng khác nhau như Siemens, Mitsubishi, Allen Bradley …,nhưng nó đặc biệt truyền thơng rất tốt với PLC của Siemens.
WinCC cịn có đặc điểm là đặc tính mở. Nó có thể sử dụng một cách dễ dàng với các phần mềm chuẩn và phần mềm của người sử dụng tạo nên giao diện người – máy đáp ứng nhu cầu thực tế một cách chính xác . Những nhà cung cấp hệ thống có thể phát triển ứng dụng của họ thông qua giao diện mở của WinCC như một nền tảng để mở rộng hệ thống.
Hiện nay WinCC đã tích hợp sẵn trong phần mềm TIA Portal, thuận cho người dùng trong quá trình lập trình và sử dụng nó.
4.4.2 Thiết kế giao diện HMI cho cơng đoạn nghiền liệu nhà máy xi măng Hồng Mai – Nghệ An
Yêu cầu đối với giao diện sử dụng :
- Hiện thị giao diện giám sát điều khiển toàn bộ hệ thống trên màn hình điều khiển trung tâm .
- Hiện thị trạng thái của các đối tượng : trạng thái của động cơ ,các van điều khiển … bằng việc thay đổi màu sắc tương ứng .
- Hiện thị các tham số giám sát lưu lượng, áp lực của hệ thống gió, độ mở các van điều khiển … đồng thời sẽ thay đổi màu sắc theo giá trị cảnh báo tương ứng .
- Hiện thị những thơng báo, chú thích, lịch sử của các dữ liệu…
Từ những yêu cầu đặt ra, tôi đã thiết kế cơ bản giao diện tổng quá cho toàn hệ thống cùng với các giao diện bổ sung cho hệ thống , giao diện giám sát, điều khiển, cài đặt, các cảnh báo sự kiện cho việc điều khiển từng đối tượng trong hệ thống .
Giao diện màn hình tổng quan các quá trình sản xuất xi măng
Giao diện thể hiện :
- Thông tin tên nhà máy, tên hệ thống. - Hiện thị tồn bộ q trình sản xuất xi măng. - Hiện thị chế độ Auto/Manual.
- Hiện thị thời gian thực.
Giao diện điều khiển giám sát cơng đoạn nghiền liệu ở chế độ Auto
Hình 4-9 Giao diện điều khiển giám sát công đoạn nghiền liệu ở chế độ Auto Giao diện thể hiện :
- Hiện thị chế độ làm việc ,quá trình vận hành hệ thống . - Hiện thị các thông số ,trạng thái động cơ ,băng tải ,van xả … - Nút bấn lựa chọn chế độ làm việc Auto/Manual .
Giao diện điều khiển giám sát công đoạn nghiền liệu ở chế độ Manual
Hình 4-10 Giao diện điều khiển giám sát công đoạn nghiền liệu ở chế độ Manual Giao diện thể hiện :
- Hiện thị chế độ làm việc, quá trình vận hành hệ thống . - Hiện thị các thông số, trạng thái động cơ ,băng tải ,van xả … - Cài đặt các thông số, độ mở van để điều chỉnh lưu lượng . - Tắt các thành phần của hệ thống băng tay .
- Nút bấn lựa chọn chế độ làm việc Auto/Manual . - Nút bấm điều hướng giữa các trang màn hình .
Giao diện giám sát hoạt động của hệ thống
Hình 4-11 Giao diện giám sát hoạt động hệ thống Giao diện thể hiện :
- Giám sát hoạt động của từng nhóm thành phần hệ thống ,giúp người vận hành dễ quan sát.
- Chế độ hoạt động của từng nhóm trong hệ thống nghiền liệu.
- Mối thành phần được đại diện bởi một màu riêng biệt giúp người vận hành dễ quan sát thay đổi.
Giao diện cảnh báo hệ thống
Hình 4-12 Giao diện cảnh báo hệ thống Giao diện thể hiện :
- Thông tin tới người vận hành các sự cố của từng nhóm trong q trình nghiện liệu. - Hiện thế chế độ an tồn hoặc có sự cố của từng nhóm trong quá trình nghiền.
- Mối thành phần được đại diện bởi một màu riêng biệt giúp người vận hành dễ quan sát thay đổi.
KẾT LUẬN
Trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề tài “Thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát cho cơng đoạn nghiền liệu trong nhà máy xi măng Hồng Mai –Nghệ An”.
Những kết quả đạt được :
- Tìm hiểu thực tế tồn bộ quá trình của hệ thống sản xuất xi măng của nhà máy xi măng Hoàng Mai – Nghệ An .
- Tìm hiểu hệ thống điều khiển giám sát nhà máy xi măng Hoàng Mai – Nghệ An. - Tính tốn, lựa chọn, thiết kế tủ điều khiển động cơ nghiền công suất P =3300 kW. - Thết kế giao diện HMI cho quá trình nghiền sử dụng phần mềm WinCC.
Những vẫn đề còn tồn tại :
Do hệ thống thực hiện trên lý thuyết bằng việc chạy demo giả lập các thông số của hệ thống , nên chắc chắn còn nhiều vấn đề cần giải quyết khi triển khai hệ thống thực tế, từ việc phân bố, đấu nối, lắp đặt với các thiết bị trường, tính tốn tối ưu đường dây, cáp.Chưa thực hiện lập trình cho một số tham số nhằm đảm bảo được cơng nghệ của nhà máy tăng tính tối ưu cho quá trình vận hành.
Hướng phát triển đồ án :
Đồ án hồn tồn có thế áp dụng trong thực tế và mở rộng cho toàn bộ q trình cơng nghệ của những hệ thống cịn lại trong nhà máy. Nâng cao khả năng quản lý, vận hành cho tồn bộ hệ thống nhằm tối ưu hóa việc sản xuất cho nhà máy .
Ngồi ra có thể phát triển thêm hệ thống webserver quản lý hệ thống qua mạng Internet ,đảm bảo người vận hành có thể giám sát hệ thống mọi lúc mọi nơi.
Mặc dù đã rất cố gắng nhưng do thời gian có hạn và năng lực bản thân còn nhiều hạn chế nên đồ án khó tránh khỏi sai sót, tơi rất mong nhận được những lời nhận xét và góp ý quý báu từ thầy cô và các bạn để đồ án này được hoàn thiện hơn .