Viết chương trình điều khiển

C. Lập trình giao diện

c. Viết chương trình điều khiển

Trên cơ sở dựa vào nguyên lý hoạt động của hệ thống và cấu trúc phần cứng của hệ thống ta viết chương trình cho hệ thống sử dụng chương trình GX Developer .

Viết chương trình sử dụng dạng Lader.

Sử dụng các thanh cơng cụ trên toolbar và Click vào project -> chọn New project, khi đĩ xuất hiện bảng thơng báo , ta chọn PLC FX3U và loại chương trình viết.

d .Tổng quan về KeepWare 4.0 -OPC link 8.0: + Giới thiệu sơ lược về Kepware OPC:

KEPServerEX là ứng dụng windows 32 bit với nhiệm vụ là truyền tải dữ liệu thơng tin từ các hệ thống cũng như các thiết bị ngoại vi trong cơng nghiệp trở thành các “ứng dụng khách” đối với máy tính cá nhân của chúng tạ

KEPServerEX được liệt vào loại ứng dụng “Server”. Cụm từ “ứng dụng client/server” khá quen thuộc vì được dùng nhiều trong các phần mềm liên quan tới kiểm tra hay kinh tế. Trong thị trường cơng nghệ, nĩ thường mang ý nghĩa là sự chia sẻ thơng tin của quá trình sản xuất giữa ứng dụng rộng rãi của các phần mềm giao diện người máy và việc lưu trữ, giám sát thơng tin trong thiết bị, nhằm mở rộng các ứng dụng MES và ERP.

Khơng kể những mảng phục vụ cho ngành kinh tế, các ứng dụng client/server cĩ một nhiệm vụ khá phổ biến: đĩ chính là phương thức tiêu chuẩn trong việc chia sẻ dữ liệụ Trong lãnh vực cơng nghiệp, rất nhiều cơng nghệ client/server đã được phát triển hơn 10 năm quạ Lúc đầu, các cơng nghệ này thường mang tính chất đơn lẻ. Trong một số trường hợp thì những hệ thống đơn lẻ này vẫn được sử dụng rộng rãi tuy nhiên vẫn cịn tình trạng khơng sử dụng được đối với các ứng dụng thứ bạ Những ngày đầu phát triển của windows, Microsoft đã cung cấp một kĩ thuật client/server chung gọi là ĐE(Dynamic Data Exchange).ĐE đã xây dựng một cấu trúc cơ bản giúp đáp ứng rất nhiều ứng dụng của các nhà cung cấp để chia sẻ dữ liệu, nhưng cĩ vấn đề phát sinh. ĐE khơng thiết kế dành cho ngành cơng nghiệp. Nĩ thiếu tốc độ cũng như độ ổn định trong việc thiết lập các thơng số. Tuy nhiên, khơng thể phủ nhận ĐE trong vai trị chủ lực của cấu trúc client/server, bởi nĩ được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các ứng dụng của windows. Trong cùng thời điểm đĩ, thị trường xuất hiện nhiều bản cải tiến của các nhà cung cấp được phát triển dựa trên nền ĐẸ Những cải tiến này đưa ra vài đặc điểm về tốc độ

cũng như độ tin cậy của ĐE nhưng những người trong lãnh vực kĩ thuật đồng ý rằng, tốt hơn là cần phát triển một hệ thống mớị

Với sự xuất hiện của hệ thống vận hành 32 bit, và lợi ích của Ethernet để truyền tải thơng tin giữa các thiết bị, thì cần thiết cĩ sự trao đổi thơng tin giữa các ứng dụng phần mềm một cách nhanh và “sạch” hơn. Đây là chỗ mà OPC tuyên bố sự ra mắt của nĩ trong nền cơng nghiệp.

+ Cấu trúc của OPC server:

OPC(OLE for Process and Control) servers cung cấp một phương thức tiêu chuẩn cho phép nhiều ứng dụng cơng nghiệp chia sẻ dữ liệu một cách nhanh và mạnh mẽ. Server OPC theo kiểu này được thiết kế để đáp ứng địi hỏi trong mơi trường cơng nghiệp.

Server OPC được thiết kế theo kiểu chương trình 2 phần. Phần chính yếu cung cấp tất cả các liên kết của OPC và ĐE và cịn thêm các chức năng giao diện người dùng. Phần thứ hai gồm các driver truyền thơng. 2 phần này cho phép ta thêm vào nhiều lựa chọn cho ứng dụng SCADA bằng cách tận dụng sản phẩm của server OPC đơn như việc giảm thời gian làm quen với phần mềm bằng với tiến độ dự án phát triển.

Kĩ thuật OPC phản ánh được sự chuyển đổi từ những giải pháp riêng khép kín chuyển sang cấu trúc mở mà qua đĩ đã cung cấp nhiếu cơng cụ cĩ giá trị cao dựa trên các tiêu chuẩn đã ban hành.

+ Cách thức truy nhập KEPServerEX:

Một ứng dụng khách dựa trên nền Windows phải được kiểm duyệt dữ liệu từ chương trình KEPServerEX. Trong phần này ta sẽ tĩm gọn các ý căn bản trong việc kết nối một số lượng phần tử khách OPC tới

KEPServerEX.

thực thi chương trình mơ phỏng demo cĩ sẵn trong KEPServerEX. Để đơn giản hơn, dự án Simdemo sẽ được dùng cho tất cả các ví dụ cĩ trong phần nàỵ

Trước khi bắt đầu ví dụ, chúng ta khởi động KEPServerEX bằng cách chọn nĩ trong Start Menu hoặc biểu tượng trên desktop. Khi mà server đã được gọi, thì chọn File/Open để gọi dự án “Simdemo”.

KEPServerEX luơn sẵn sàng khi chúng ta mở một dự án cĩ sẵn hoặc thiết lập ít nhất một kênh và thành phần trong dự án mớị Sau khi chọn xong dự án, trong trường hợp cụ thể này là Simdemo, KEPServerEX sẽ tự động gọi dự án ra khi một dự án khách yêu cầu bộ phận server OPC của KEPServerEX.

Người sử dụng luơn cĩ thể tạo các “tags” trong chương trình KEPServerEX. Ưu tiên hàng đầu trong OPC, các tag đã được định nghĩa mang tới cho người thiết kế khả năng tạo các nhận dạng cho dữ liệu các thiết bị thành phần. Giả sử thanh ghi 1000 chứa giá trị của những phần đã tạo, nếu khơng định nghĩa tag thì ứng dụng ĐE cĩ thể truy xuất trực tiếp thanh ghi 1000. Dùng cách định nghĩa tag, một tên nhận dạng được tạo ra theo kiểu như “PartsMade”. Giờ thì ĐE cĩ thể truy xuất dữ liệu qua tên mới này, xĩa bỏ thơng tin ở mức độ máy từ các ứng dụng khách và giữ nĩ trong mức độ của server mà nĩ phụ thuộc. Tên mới này, hữu dụng cho ĐE mà cũng cần thiết cho OPC khách. Đối với OPC khách thì các tags đã định nghĩa đảm nhiệm vai trị to lớn hơn. Giống như ví dụ về ĐE, các tag cho phép ta tạo tên cho các dữ liệu thành phần và lưu thiết lập của các tag đĩ trong server. OPC khách cĩ một lợi ích chính vượt trội hơn ĐE khách. OPC khách cĩ thể tìm các tag đã định nghĩa trong chương trình KEPServerEX, cho phép ta chỉ định và chọn tag một cách đơn giản để đưa nĩ vào trong dự án OPC khách.

+ Sử dụng các driver KEPServerEX:

driver trong server cùng một lúc. Mỗi driver thì cĩ một file help riêng của nĩ để cung cấp thơng tin trên các thành phần được hỗ trợ, các thơng số kết nối, đi dây cáp, gán địa chỉ, và thơng điệp báo lỗị

File help của driver cĩ thể chứa tất cả thơng tin chúng ta cần để kết nối thiết bị tới máy tính để mà server cĩ thể truyền thơng với nĩ. Nếu server khơng thể truyền thơng với thiết bị, thì hãy kiểm tra các thơng điệp báo lỗi và tra ý nghĩa của nĩ trong file help.

+ Kết nối tới KEPServerEX từ OPC QuickClient của Kepware: OPC Quick Client của Kepware là một giao diện cĩ thể sử dụng để kết nối với KEPServerEX. Trong ví dụ này thì OPC Server được sử dụng là Version 4.41.163 và OPC client được sử dụng cĩ version 4.20.66. Các bước tiếp sau đây sẽ chỉ ra cách để tạo kết nối OPC tới KEPServerEX từ Test Client bằng cách dùng dự án tự khởi động từ server hoặc khởi động ứng dụng khách bằng tay và tạo dự án. Cả hai ví dụ dùng dự án “SimDemọopf” được cung cấp với server đã thiết lập.

Giao thức truyền thơng OPC.

OPC là thuật ngữ viết tắt của OLE (Object Linking and Embeđing) for Process Control – Phương thức liên kết và nhúng đối tượng phục vụ cho quá trình điều khiển, là một dạng giao thức chuẩn, dùng trong truyền thơng cơng nghiệp. Các tiêu chuẩn kết nối trên OPC cĩ thể tương tác qua lại nhằm phục vụ cho việc định hình, phân tích, giám sát điều khiển giữa các máy tính, thiết bị thơng tin và vi xử lý. Liên kết OPC trở thành sự lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng liên quan đến việc thiết lập một hệ thống SCADA, do tính tương tác hai chiều của OPC trong việc kết nối tín hiệu và tương tác ứng dụng trên phần cứng cũng như giao diện phần mềm.

 OPC Server (OPC quản lý): được cài đặt vào các thiết bị cấp thực thi (sensor, actual…), và các thiết bị cĩ chức năng định hướng quá trình hoạt động (PLC, vi xử lý…). Từ một OPC server cĩ thể chia ra truyền dữ liệu cho nhiều OPC client

 OPC Client (OPC trạm): được thiết lập tại các bộ phận, thiết bị cĩ chức năng giám sát và điều khiển (controller, HMI…)

Thơng qua OPC server, kỹ thuật viên vận hành tiến hành các thao tác thu thập số liệu, đồng thời gửi các thơng số điều khiển cho các thiết bị cấp thực thi thực hiện. Tiến trình song song này ngày càng thể hiện rõ tính ưu việt trong các hệ thống giám sát cơng nghiệp hiện đạị

ẹ Phương thức liên kết OPC.

Phương thức liên được sử dụng trong giao thức OPC để kết nối OPC server với OPC client được mơ tả theo hình vẽ dưới đây:

OPC server Giao diện HMI Link (liên kết)

Mơ phỏng OPC server Link (liên kết) Chương trình đ nh d ngị ạ Chương trình đ nh d ngị ạ PC1 PC2

Theo phương pháp liên kết này, tồn tại một cầu nối làm trung gian giữa OPC server và OPC client. Trung gian này cĩ tác dụng Link (liên kết) OPC server với OPC client.

Quá trình liên kết này diễn ra đồng thời với việc truyền tải và tương tác tín hiệu tác động qua lạị Kết quả của quá trình được xuất ra màn hình hiển thị để quan sát viên cĩ

thể kiểm tra được rằng trình tự tác động, cũng như các bước vận hành cĩ diễn ra đúng quy trình hay khơng.

Nguyên lý liên kết trên đây cịn cho thấy rằng, bất kỳ tín hiệu nào xuất hiện trong quá trình mà khơng khớp với thơng số thực thi gửi đi hay thơng số tác động thu về sẽ trở thành biến sự cố. Biến sự cố này giúp phát hiện kịp thời lỗi phát sinh trong quá trình vận hành. Nhờ đặc điểm này mà ứng dụng OPC luơn được lựa chọn làm phương thức liên kết trong các dự án xây dựng quy trình giám sát SCADẠ

Phương pháp liên kết OPC trong phạm vi đề tài thể hiện mối tương quan giữa ba thành phần chính theo hình vẽ sau:

Hình 12. Mối liên hệ giữa các thành phần theo giao thức OPC.

Link Intouch

Để giải quyết mối liên kết trong phạm vi đề tài, ta tiến hành xây dựng OPC server và OPC client bằng các cơng cụ hỗ trợ cĩ tác dụng truyền thơng sau:

 OPCLink 8.0: là một cơng cụ đi kèm trong bộ FactorySuite của

Wonderware, đĩng vai trị liên kết OPC server với OPC Client. Trong phạm vi đề tài, Intouch đĩng vai trị là OPC client trong việc giám sát và ghi nhận dữ liệu từ quá trình vận hành của mơ hình phần cứng. Do đĩ, OPCLink sẽ giữ vai trị liên kết (Link) các biến tác động từ OPC server với các bộ phận mơ phỏng tương ứng trên Intouch (OPC client).

 KEPServerEx V4.0: là sản phẩm của hãng phần mềm Kepware, với

phạm vi ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực liên kết với các thiết bị phần cứng của hơn 160 hãng thiết bị tự động trên thế giớị Đặc biệt được biết tới với chức năng truyền thơng tín hiệu khi đĩng vai trị là OPC server, KEPServerEx V4.0 thực hiện nhiệm vụ lấy biến tác động từ các ngõ I/O trên PLC, rồi từ đĩ thơng qua OPCLink để liên kết các biến này với các thành phần mơ phỏng được thiết lập trong giao diện HMỊ

Trong thực tế hiện nay, cĩ nhiều hãng phần mềm với những phương pháp thiết kế giao diện và xây dựng mơi trường tương tác HMI khác nhaụ Tương ứng với mỗi phương pháp này cĩ một phương thức liên kết truyền thơng OPC riêng. Tuy nhiên, dù theo hình thức nào thì các phương pháp ấy vẫn cĩ một mục đích chung nhất trong ứng dụng là để xác định và liên kết các

biến tác động. Các biến này sau đĩ sẽ được sử dụng làm địa chỉ trực tiếp cho việc lập trình các thứ tự tác động trên giao diện giám sát HMỊ

f.

 Để tạo được tag trong OPC thì phải cài đặt OPC link:

chọn finish để kết thúc

g. Để xuất bản thơng số từ biểu đồ Ra Word ,Exel phải cài đặt Active Factory

chọn Finish để hồn tất cài đặt

Trong nhà máy, việc phân tích đánh giá, tổ chức hệ thống cơ sỡ dữ liệu là rất quan trọng , với các hệ thống điều khiển cơ sở dữ liệu giúp quá trình vận hành ổn định, an tồn.

Các nhà quản lý, các chuyên gia phân tích cĩ được cơ sở thơng tin trung thực để lập kế hoạch xử lý,đánh giá nâng cao chất lượng sản phẩm và hiệu quả sản xuất.

ActiveFactory là cơng cụ phân tích và báo cáo dữ liệu thơng tin nhà máy từ nguồn cơ sở IndustrialSQL Server Phần mềm ActiveFactory là cơng cụ nền sẵn cĩ cho các dữ liệu quá trình và truy vấn trên MS Office ađ-in trong Exel và Word. ActiveFactory là phần mềm tích hợp hồn chỉnh với Suite Voyager của Wonderware thơng wa các cổng truy cập websitẹ Dữ liệu hệ thống cĩ thể được hiển thị theo các định dạng khác nhau cho mọi người theo từng ngữ cảnh trong nhà máỵ

Biểu diễn thơng số quá trình dạng đồ thị

+ Hiển thị ( Visualize) : dữ liệu từ sàn nhà máy thơng qua các bộ cơng cụ đồ thị quá trình (trend) và truy vấn (query) cĩ thể giúp nhân viên vận hành dễ dàng tìm ra được các câu trả lời như :

- Sự cố của bộ phận này xảy ra khi nào, việc xảy ra sự cố đĩ kéo theo các ảnh hưởng đến bộ phận khác ra saỏ

- Máy này đã khơng tham gia hoạt động trong thời gian bao lâụ

Phân tích (Analyze) : việc phân tích quá trình xử lý của nhà máy bằng cách tăng thêm khả năng thời gian thực và dữ liêu quá trình tới các bảng của Exel. Dữ liệu phân tích được hiển thị dạng mẫu, biểu đồ định sẵn trong MS

Exel.Nhờ vào đĩ ngừi vận hành cĩ thể trả lời các câu hỏi như: - Nhiệt độ trung bình trong 2 giờ gần đây tăng bao nhiêủ

- Trạng thái đầu ra của bộ điều khiển này cĩ điều khiển nhiều khơng?

Tối ưu hĩa ( Optimize) :dữ liệu nhà máy được chia sẻ trong hệ thống mạng cục bộ, để tận dụng được hết khả năng của hệ thống.

ActiveFactory cho phép xuất các báo cáo, biểu đồ truy vấn dễ dàng lên mạng internet bằng suite voyager từ dữ liệu nhà máỵ

Dữ liệu trên web này luơn được cập nhật online với hệ thống điều khiển, nhờ vậy dù kỹ sư vận hành hay nhà quản lý ở những nơi rất xa hệ thống cũng cĩ thể theo dõi, giám sát các hoạt động của nhà máy qua mạng inetrnet.

+ yêu cầu hệ điều hành : - MS windowXP professional - MS windowXP Tablet Edition - MS window 2000

- MS window 2000 Terminal Services + các phần mềm đi kèm :

- MS Office 2003

- Wonderware’s Indusrial SOL Server - Ms internet Explorer, Version 6.0

VỊ ĐỀ TÀI : ỨNG DỤNG MƠ PHỎNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG TRONG CƠNG NGHIỆP

Đề tài : Hệ thống Điều Khiển Lưu lượng :

1. Nguyên Lý Hoạt Động Của Hệ thống

Nhấn Start hệ thống hoạt động:

-Mortor hút nguyên liệu từ bồ chứa rồi đẩy lên bồn chứa ,kiểm tra áp suất bằng đồng hồ đo áp suất.

- Bồn chưa sẽ chứa nguyên liệu và khiểm tra đến lượng cần thiết để đưa nguyên liệu qua dây chuyên xử lý.

- khi start thì lưu lượng được bơm lên bồn.nhấn stop đọng cơ dừng lạị khi lưu lượng đầy thì động cơ dừng lạị

2. Mơ hình kết nối Intouch trong hệ thống: