6.2.1 Giới thiệu về phần mềm mô phỏng SPS VISU
SPS VISU là một phần mềm thông dụng đƣợc sử dụng nhiều trong mô phỏng PLC giúp nguời sử dụng có tƣ duy trực quan trong quá trình quản lý hệ thống
Các tín hiệu đƣợc đƣa vào ra và có sự báo bằng các tín hiệu. Ứng dụng phần mềm SPS VISU vào trong luận văn tốt nghiệp “ Nâng cấp hệ thống đo lường và điều khiển máy nén khí UK135/8T” em đã thiết kế lên giao diện sinh động mô phỏng hoạt động của hệ thống.
6.2.2 Thiết kế giao diện mô phỏng
6.3 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM WINCC VÀO GIÁM SÁT VÀ QUẢN LÝ HỆ THỐNG LÝ HỆ THỐNG
6.3.1. Giới thiệu về WINCC
WinCC là một hệ thống giao diện ngƣời và máy xây dựng trên nền hệ điều hành WindowNT và Window2000, giao diện ngƣời và máy ở đây có nghĩa là giao diện giữa ngƣời vận hành và quá trình kỹ thuật. Một mặt hệ thống quản lý việc giao tiếp giữa WinCC và ngƣời vận hành, đồng thời quản lý giao tiếp giữa WinCC và hệ thống điều khiển tự động.
WinCC đƣợc sử dụng để minh hoạ hình ảnh quá trình và phát triển giao diện đồ hoạ ngƣời sử dụng tới ngƣời vận hành:
-WinCC cho phép ngƣời vận hành quan sát đƣợc quá trình .Quá trình đƣợc hiển thị bằng các hình ảnh đồ hoạ trên màn hình Và sự hiển thị đƣợc cập nhật thƣờng xuyên mỗi khi các biến quá trình thay đổi .
-WinCC cho phép ngƣời vận hành điều khiển quá trình. Họ có thể :Đặt trƣớc các Setpoint hoặc mở van, chạy động cơ …. từ giao diện đồ hoạ ngƣời sử dụng.
-Các cảnh báo sẽ tự động hiển thị mỗi khi có một sự kiện về một trạng thái giớihạn nào đó của quá trình .
-Khi lam việc với WinCC ,các biến quá trình có thể đƣợc tự động thu thập và lƣu trữ, in ấn.
Các đặc điểm nổi bật của WinCC:
-WinCC là một thành phần hệ thống tích hợp tổng thể TIA(Totally Intergrated Automation), WinCC làm việc rất hiệu quả với các hệ thống làm việc tự động hoá thuộc dòng SIMATIC. Các hệ thống từ các nhà sản xuất khác cũng đƣợc hỗ trợ .
-Dữ liệu của WinCC có thể trao đổi với các giải pháp công nghệ thông tin khác thông qua giao diện chuẩn , ví dụ tầng ứng dụng MES và ERP hoặc các ứng dụng nhƣ Excel .
-Giao diện lập trình mở cho phép ta có thể kết nối chƣơng trình và khi đó có thể điều khiển quá trình và dữ liệu quá trình .
-WinCC có thể có nhiều loại cấu hình khác nhau phù hợp với nhiều phạm vi ứng dụng khác nhau : từ hệ thống ột nhƣời sử dụng ,client- server cho tới lựa chọn dự phòng ,hệ phân tán với nhiều máy chủ .
-Việc cấu hình WinCC có thể chỉnh sửa bất cứ lúc nào mà không ảnh hƣởng tới dự án.
-WinCC là hệ thống có hỗ trợ kết nối Internet, thuận tiện cho việc xây dựng các trạm tới trên nền Web.
6.3.1.1 Các phần tử hệ thống
Cấu trúc hệ thống : WinCC đƣợc xây dựng theo kiểu module . Nó có chứa hệ thống các phần tử WinCC cơ bản và có thể thêm vào các lựa chọn: WinCC Option và WinCC add-ons.
6.3.1.2. Các đối tượng cơ bản
-Hệ thống đồ hoạ.
-Hệ thống cảnh báo, báo động (Alarm Logging). -Logging System.
-Hệ thống truyền thông. -Hệ thống quản lý truy cập.
Các đối tƣợng cơ bản của WinCC đƣợc xây dựng từ hai thành phần :Phần mềm cấu hình (Configuration) và phần mềm vận hành (Runtime).
-Ta sử dụng phần mềm cấu hình để xây dựng Project. -Phần mềm vận hành dùng để thực hiện Project.
6.3.1.3. Các lựa chọn của WinCC
Các lựa chọn của WCC cho phép chúng ta mở rộng chức năng của hệ thống WCC cơ bản . Có các lựa chọn sau :
WinCC Option Ứng dụng (Application) WinCC/Web
Navigator (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Cho phép vận hành và quan sát quá trình thông qua Internet và Itranet.
WinCC/Server Cho phép một hoặc nhiều trạm tớ liên kết tới một trạm chủ.
WinCC/User Archive
Cho phép tạo khung dữ liệu với bất cứ cấu trúc dữ liệu nào. Dữ liệu lƣu trữ trong WinCC có thể trao đổi với các hệ thống khác liên kết với nó. Do đó ngƣời sử dụng có thể nhập một công thức dữ liệu, lƣu trữ nó và truyền xuống cho hệ điều khiển tự động.
WinCC/Redundancy Cho phép lựa chọn dự phòng Server hay không.
WinCC/ProAgent Hỗ trợ chuẩn đoán quá trình cho hệ điều khiển tự động S7.
WinCC/Messenger Cho phép gửi email với âm thanh, hình ảnh, hình động cả tự động và do ngƣời vận hành điều khiển. Cho phép forward các bản tin, thông báo, cảnh báo bằng email tới bất cứ vị trí nào của hệ thống. Việc này giúp cho việc chuẩn đoán dễ dàng hơn.
WinCC/Guardian Cho phép theo dõi bằng hình ảnh một cách cẩn thận với những vùng nhạy cảm khó kết nối tới. Khi có sự kiện thay đổi trạng thái, màu sắc hay di chuyển, một bản tin sẽ tạo ra. Quá trình đƣợc ghi lại bằng camera và lƣu giữ trong cơ sở dữ liệu hình ảnh.
WinCC/Industrial X Cung cấp các hỗ trợ khi tạo ra các màn hình riêng hoặc các phần tử điều khiển (ActiveX) với Visual Basic. Các điều khiển ActiveX trên có thể tích hợp với màn hình của WinCC WinCC/ODK Cung cấp các hỗ trợ khi phát triển các ứng
dụng riêng kết nối với dữ liệu cấu hình và dữ liệu vận hành của WinCC. Lƣu trữ dữ liệu giao diện lập trình giữa WinCC và C.
WinCC/CDK Cung cấp các hỗ trợ khi phát triển các kênh riêng. Lƣu trữ dữ liệu giao diện lập trình giữa WinCC với hệ điều khiển.
WinCC/Basic Process Control
Cung cấp hỗ trợ cho dự án điều khiển quá trình và trong trƣờng hợp các hệ thống lớn bao gồm có nhiều màn hình. Khi đó có thể xây dựng hệ thống màn hình vận hành phân cấp WinCC/Storage Lƣu trữ dữ liệu với WinCC.
6.3.1.4.WinCC Add-Ons
WinCC add-ons là các sản phẩm và giải pháp cho các ứng dụng đặc biệt.
6.3.2.Hệ thống đồ hoạ trong WinCC
Các nhiệm vụ của hệ thống đồ hoạ:
Trong quá trình cấu hình, hệ thống đồ hoạ sử dụng để xây dựng các màn hình vận hành sẽ hiển thị khi vận hành. Hệ thống vận hành quản lý các nhiệm vụ sau:
-Hiển thị các phần tử đồ hoạ trên màn hình vận hành, chẳng hạn nhƣ ký tự, hình ảnh hoặc nút bấm
-Cập nhật các phần tử của màn hình theo chu kỳ, tuỳ thuộc theo các tag liên kết động với nó.
-Phản ứng với dữ liệu nhập vào bởi ngƣời vận hành, chẳng hạn nhƣ bấm nút, nhập dữ liệu vào…
Các phần tử của hệ thống đồ hoạ:
-Graphic Designer: Là thành phần cấu hình hệ thống của hệ thống đồ hoạ. Graphic Designer là công cụ để soạn thảo các màn hình vận hành.
-Graphic Runtime: Là thành phần vận hành của hệ thống đồ hoạ, nó hiển thị các hình ảnh trên màn hình trong quá trình vận hành và quản lý tất cả các đầu vào/ra của giao diện vận hành.
Thƣ viện:
Thƣ viện các module giúp ta có thể xây dựng các màn hình một cách hiệu quả, nó có chứa hầu hết các đối tƣợng đồ hoạ cần thiết cho việc xây dựng màn hình vận hành, để sử dụng các phần tử trong thƣ viện ta chỉ cần sử dụng phƣơng pháp kéo thả.
-Thƣ viện module: có chứa các phần tử đồ hoạ, đƣợc xây dựng sẵn cung cấp bởi hệ thống chẳng hạn nhƣ motor, valve, cable…
-Thƣ viện do ngƣời sử dụng xây dựng: Ta có thể tạo các đối tƣợng đồ hoạ riêng và lƣu trữ trong thƣ viện.
Ngoài ra WinCC còn rất nhiều các thành phần khác nhƣ: Alarm Logging, Report Designer….
Các thành phần trong WinCC (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
6. 3.3. Xây dựng màn hình vận hành trên WinCC
Đặt các thông số cần thiết cho hệ thống:
Chƣơng trình kiểm tra lỗi hệ thống:
Đồ thị trạng thái và bảng hoạt động của ổ đỡ: VD ổ đỡ 1.
6. 4 LỰA CHỌN GIAO THỨC TRUYỀN THÔNG CHO HỆ THỐNG 6.4.1. Industrial Ethernet 6.4.1. Industrial Ethernet
Industrial Ethernet xây dựng dựa theo chuẩn 802.3 với đƣờng truyền dữ liệu là 10Mbps, có khả năng kết nối với rất nhiều trạm.
Dùng để kết nối các PLC với các trạm ES hoặc OS. Phƣơng tiện truyền thông:
-Triaxial cable (shielded coaxial cable). -ITP (Industrial Twisted Pair).
-Fiber-optic cable.
6.4.2. PROFIBUS-DP
PROFIBUS-DP nhằm đáp ứng các yêu cầu cao về tính năng thời gian trong trao đổi dữ liệu dƣới cấp trƣờng, giữa các PLC với các thiết bị trƣờng phân tán nhƣ các thiết bị đo, truyền động và các van…Việc trao đổi dữ liệu ở đây đƣợc thực hiện chủ yếu theo cơ chế chủ/tớ. Các dịch vụ truyền thông cần thiết đƣợc định nghĩa qua các hàm DP cơ sở theo tiêu chuẩn EN50170.
Phƣơng tiện truyền thông:
PROFIBUS-DP có thể sử dụng hai loại cáp -Industrial Twisted Pair (ITP).
KẾT LUẬN
Với các nhiệm vụ luận văn tốt nghiệp đã đặt ra: "Nâng cấp hệ thống đo lường ,điều khiển máy nén khí UK135/8T". Em đã hoàn thành đƣợc các công việc sau:
Phần I: Nhiệm vụ : Tìm hiểu tổng quan về hệ đo lƣờng điều khiển máy nén khí UK135/8T.
- Tìm hiểu tổng quan về máy nén khí.
- Tìm hiểu cấu tạo và vai trò máy nén khí UK135/8T trong nhà máy. - Tìm hiểu hệ đo lƣờng và điều khiển máy nén khí UK135/8T.
- Tìm hiểu và thiết kế lại sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống sử dụng máy nén khí UK 135/8T nhà máy xi măng Bỉm Sơn.
- Tìm hiểu những hạn chế về mặt đo lƣờng và điều khiển máy nén khí. - Đề xuất các phƣơng án nâng cấp việc điều khiển máy nén.
+ Nêu tổng quan đƣợc các phƣơng án lựa chọn ƣu và nhƣợc điểm của các phƣơng án thực hiện.
Phần II: Nâng cấp hệ thống đo lƣờng và điều khiển máy nén khí UK135/8T. - Lựa chọn phƣơng án nâng cấp dùng PLCS7-300.
- Thay thế một số thiết bị trong hệ thống đo lƣờng điều khiển cũ. - Tìm hiểu về bộ điều khiển logic khả trình PLCS7-300.
- Tìm hiểu công cụ lập trình Step7 cho PLC. - Xây dựng cấu hình phần cứng cho PLC,
- Viết chƣơng trình điều khiển máy nén khí bằng Step7.
Phần 3: Mô phỏng hoạt động của của máy nén khí trong hệ thống đƣợc tự động hoá.
- Mô phỏng tín hiệu tự động hoá của hệ thống với PLC SIM
- Sử dụng phần mềm mô phỏng trực quan hệ thống SPS Visu vào mô phỏng hệ thống.
- Tìm hiểu về phần mềm điều khiển giám sát WinCC.
- Tìm hiểu về các giao thức truyền thông công nghiệp: Industrial Ethernet, Profibus-DP. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Ứng dụng các giao thức truyền thông trong hệ thống. Những hạn chế:
- Chỉ xây dựng đƣợc mô hình cho một máy nén khí.
- Chƣa nghiên cứu hết các công cụ trong Step7, PLC S7-300 - Chƣa xây dựng đƣợc giao thức truyền thông trong hệ thống.
- Chƣa có thiết vị thực để xây dựng mô hình giao diện ngƣời và máy chuẩn, tín hiệucảm biến mới chỉ là tín hiệu đặt chƣa đƣợc kiểm chứng.
- Chƣơng trình điều khiển và mô hình theo dõi giám sát tự động hoá hoàn toàn chƣa đƣợc thực hiện trong thực tế mà chỉ kiểm tra và mô phỏng trên máy tính.
Hƣớng phát triển của đồ án:
- Ứng dụng tự động hoá hoàn toàn vào quá trình sản xuất - Nghiên cứu hết các công cụ trong Step7, PLC S7-300.
- Xây dựng mô hình điều khiển tự động cho tất cả các máy nén trong nhà máy.
- Nếu có điều kiện có thể thực hiện ứng dụng thực tế trong nhà máy xi măng Bỉm Sơn.
- Sử dụng S7-300 để thiết kế cho các hệ thống điều khiển tự động trong thực tế nhƣ: điều khiển thang máy, hệ thống bồn trộn bê tông tự động, hệ thống đèn giao thông, hệ thống bãi đỗ xe tự động…
- Đƣa hệ thống thực vào hoạt động thu thập dữ liệu chính xác và điều khiển tự động hoàn toàn quá trình hoạt động của hệ thống sử dụng máy nén khí.
- Đƣa WINCC vào giảm sát quản lý toàn bộ chu trình sản xuất của hệ thống, thiết kế giao diện ngƣời và máy HMI, chu trình sản xuất đựơc giám sát và khép kín hoàn toàn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1,Hệ thống điều khiển khí nén – Nguyễn Ngọc Phƣơng. Nguồn: NXB Giáo dục
2, Khí cụ điện - Phạm Văn Chới-Bùi Tín Hữu-Nguyễn Tiến Tôn. 3,Giáo trình PLC- Nguyễn Huy Mạnh
4, Cơ sở tự động hoá - TS.Nguyễn Văn Hoà.
5, Mạng truyền thông công nghiệp - Hoàng Minh Sơn.
6,Tự động hoá với SIMATICS7-300 - Nguyễn Doãn Phƣớc - Phan Xuân Minh.
7,Hƣớng dẫn tự học PLC Omron
8, Bơm quạt máy nén - Nguyễn Văn May. 9, Siemens Mannual - Siemens.
10,Nguyên tắc xây dựng dự án trên WinCC - Nguyễn Kim Ánh
11, Tài liệu tham khảo trên mạng, tài liệu trực tuyến…( www.ebook.edu.vn , www.tailieu.vn)