Bảng địa chỉ ngõ vào ra (input/output). Ký hiệu Địa chỉ Chú thích
S1 I0.0 Hành trình nam châm phát hiện xylanh đi xuống S2 I0.1 Hành trình nam châm phát hiện xylanh đi lên S3 I0.2 Hành trình nam châm phát hiện xylanh đi ra S4 I0.3 Hành trình nam châm phát hiện xylanh đi vào S5 I0.4 Hành trình nam châm phát hiện xylanh xoay phải S6 I0.5 Hành trình nam châm phát hiện xylanh xoay trái START I0.6 Nút nhấn Start (NO)
RESET I0.7 Nút nhấn Reset (NO)
CB1 I1.0 Cảm biến quang phát hiện phôi cuối băng tải
CB2 I1.1 Cảm biến tiệm cận phát hiện phôi được gắn trên tay chặn CB3 I1.2 Cảm biến quang phát hiện phôi đầu băng tải
CB4 I1.3 Cảm biến áp suất (hút) STOPP I1.4 Nút nhấn Stop (NC)
BS3 I1.5 Tín hiệu báo bận của trạm 3
Y1 Q0.0 Cuộn coil tác động xylanh xoay trái Y2 Q0.1 Cuộn coil tác động xylanh xoay phải Y3 Q0.2 Cuộn coil tác động xylanh đi xuống Y4 Q0.3 Cuộn coil tác động xylanh đi ra Y5 Q0.4 Cuộn coil tác động xylanh giác hút
Y6 Q0.6 Động cơ
Y8 Q1.0 Đèn Reset (Đỏ)
Y9 Q1.1 Cuộn coil tác động xylanh khí đẩy phôi Y10 Q0.5 Tín hiệu xuất trạm 1 khi trạm 2 đang bận
Lưu đồ hoạt động của trạm 2.
START Y5+ Y4+ Y3- S1 CB4 S2 Y3+ S3 Y5- Y3+ S1 Y3- CB4 Y4- S2 CB2 + BS3 Y2+ S4 S5 + 2S Y1 BS3 Y7+ Y7- Y6 CB3 + CB2 CB3 + CB2 Y10+ Y10- BS3 + CB1 1S (a) (b) (c)
*Giải thích lưu đồ hoạt động. Trạng thái (a)
Khi nhấn Start khởi động hệ thống, băng tải Y7+ chạy, nếu cảm biến CB3 và CB2 phát hiện có ngõ vào thì băng tải sẽ ngừng hoạt động Y7- và phát tín hiệu Y6.
Trạng thái (b)
Khi nhấn Start nếu CB2 phát hiện có phôi thì Y3+ tác động xylanh đi xuống
Khi xuống S1 tác động kích cho Y5+ giác hút, hút nắp, khi cảm biến hút CB4 tác động kích xylanh Y3- đi lên.
Khi xylanh đi lên S2 tác động kích cho Y4+ xylanh đi ra
Khi xylanh đi ra tác động S3 kích Y3+ đi xuống
Xylanh đi xuống tác động S1 nhả phôi Y5-, lúc này CB4 không tác động kích xylanh đi lên Y3-
Khi xylanh đi lên tác động S2, S2 kích xylanh đi về Y4-, lúc này xylanh đi về sẽ tác động cảm biến S4
S4 tác động Y2+ xoay phải, lúc này S5 bị tác động kết hợp timer 2s kích xylanh Y1 xoay trái.
Khi xoay trái tác động S6 kết hợp tín hiệu báo bận không tác động hệ thống làm việc tiếp.
Trạng thái (c)
Nhấn nút Start CB1 tác động kích xylanh xả khí Y10+ đẩy phôi, sau thời gian 2s Y10- tác động ngắt khí và quay về trạng thái chờ.
Lập trình hệ thống (STEP 7 MicroWIN) o Chương trình MAIN
CHƢƠNG IV: GIÁM SÁT ĐIỀU KHIỂN SCADA 4.1 KHÁI NIỆM SCADA
SCADA – Supervisory Control And Data Acquisition là một hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu, nói một cách khác là một hệ thống hỗ trợ con người trong việc giám sát và điều khiển từ xa, ở cấp cao hơn hệ điều khiển tự động thông thường. Để có thể điều khiển và giám sát từ xa thì hệ SCADA phải có hệ thống truy cập, truyền tải dữ liệu cũng như hệ giao diện người – máy (HMI – Human Machine Interface). Trong hệ thống điều khiển giám sát thì HMI là một thành phần quan trọng không chỉ ở cấp điều khiển giám sát mà ở các cấp thấp hơn người ta cũng cần giao diện người – máy để phục vụ cho việc quan sát và thao tác vận hành ở cấp điều khiển cục bộ. Vì lý do giá thành, đặc điểm kỹ thuật nên các màn hình vận hành (OP – Operator Panel), màn hình sờ (TP – Touch Panel), Multi Panel … chuyên dụng được sử dụng nhiều và chiếm vai trò quan trọng hơn.
Nếu nhìn nhận SCADA theo quan điểm truyền thống thì nó là một hệ thống mạng và thiết bị có nhiệm vụ thuần tuý là thu thập dữ liệu từ các trạm ở xa và truyền tải về khu trung tâm để xử lý. Trong các hệ thống như vậy thì hệ truyền thông và phần cứng được đặt lên hàng đầu và cần sự quan tâm nhiều hơn. Trong những năm gần đây sự tiến bộ vượt bậc của công nghệ truyền thông công nghiệp và công nghệ phần mềm trong công nghiệp đã đem lại nhiều khả năng và giải pháp mới nên trọng tâm của công việc thiết kế xây dựng hệ thống SCADA là lựa chọn công cụ phần mềm thiết kế giao diện và các giải pháp tích hợp hệ thống.
4.2 Thiết lập SCADA cho MODULE.
Muốn thiết kế một hệ thống SCADA phải có đủ phần cứng và phần mềm, trong module gồm 2 trạm sử dụng 2 PLC S7 – 300 và S7-200 của hãng SIMENS do đó phần mềm dùng để giám sát là WINCC Explorer.
Để giám sát 2 trạm với 2 PLC khác nhau cần có phần mềm trung gian để kết nối giữa PLC và WINCC
4.2.1 Giám sát Trạm I
a. Khởi tạo WINCC
Ta khởi động WinCC và hộp thoại WinCC Explore xuất hiện ta tạo một dự án mới với một User điều khiển (Single – User Project)
Cửa sổ Create a new project xuất hiện, ta đặt tên cho dự án mới và lưu trữ của dự án ví dụ là WINCC25BO1
Hình 4. 2: Cửa sổ Create a new project
Sau khi nhấn nút Createmột dự án mới được tạo với các thành phần của một phần mềm SCADA cần phải có. Cửa sổ WinCC Eplorer xuất hiện với các thành phần như: Tag Management (quản lý các tag), Graphic Designer (quản lý hình ảnh), Alarm Logging
(quản lý lỗi) …
Hình 4. 3: Cửa sổ WinCC Explore
Ta Right Click vào Tag Management bên cửa sổ bên trái và chọn Add New Driver để khai báo driver kết nối thiết bị
Hình 4. 4: Cửa sổ WinCC Explore
Cửa sổ Add New Driver xuất hiện, ta chọn Driver kết nối là SIMATIC S7 ProtocolSuite.chn sau đó click Open để mở Driver
Hình 4. 5: Cửa sổ Add New Driver
Ngay lập tức cửa sổ WinCCExplorer ở phần Tag Management xuất hiện một thu mục
SIMATIC S7 PROTOCOL SUITE cạnh thư mục Internal tags (quản lý các biến nội của WinCC)
Hình 4. 6: Cửa sổ WinCC Explore
Ta Click vào dòng SIMATIC S7 PROTOCOL SUITE hiện ra một loạt kết nối, ở đây ta chọn PROFIBUS (II) , click chuột phải PROFIBUS (II) chọn New Driver Connection để tạo kết nối driver.
Hộp thoại Connection Properties xuất hiện ta nhập tên vào textbox Name ví dụ
GIAMSAT-TRAMI sau đó chọn OK
Hình 4. 7: Cửa sổ Connection Properties
Tại cửa sổ WinCCExplorer xuất hiện biểu tượng bắt tay của thiết bị với tên là GIAMSAT-
TRAMI
Hình 4. 8: Cửa sổ WinCC Explore
Ta chọn thiết bị cần khai báo biến (ở đây là GIAMSAT-TRAMI) sau đóRclick vào
vùng cửa sổ bên phải chọn New Tag để tạo một Tag mới.
Hình 4. 9: Cửa sổ WinCC Explore
Cửa sổ Tag properties xuất hiện, ta nhập tên cho text là Start (nhập tên tùy ý sao cho dễ dàng quản lý) tại textbox Name, chọn kiểu dữ liệu tại Combobox Data type chọn Binary Tag) ở phần Properties of Tag, sau đó ta chọn Commant Select bên phải Textbox Address đang bị khóa.
Các biến khác khai báo tương tự như biến START, ta lần lượt áo tất cả các biến cần điều khiển trong WinCC và phải tham chiếu địa chỉ đến các biến trong Profibus của nó. Sau khi hoàn tất ta có cửa sổ WinCCExplorer như sau.
Hình 4. 11: Cửa sổ WinCCExplorer
c. Tạo giao diện trong WinCC
Sau khi hoàn tất việc tạo các biến ta tiến hành tạo giao diện cho Hệ thống khi điều khiển bằng máy tính với chức năng Graphics Designer chọn New Picture, lập tức bên cửa sổ
phải có một Picture đang có tên mặc định là NewPdl0.Pdl,
Hình 4. 12: Cửa sổ vào New picture
Để mở phần thiết kế của Graphics Designer ta Double Click vào Picture cần thiết kế hoặc Rclick vào Picture chọn Open picture.
Hình 4. 13: Cửa sổ WinCCExplorer
Cửa sổ làm việc mới Graphics Designer xuất hiện tại đây ta nhận thấy Graphics Designer giống cửa sổ chương trình Visual Basic đễ ta thao tác tạo các pic ture đẹp theo ý của mình. Nếu trên màn hình không xuất hiện các công cụ đầy đủ, ta có thể vào View >
Toolbar để lấy công cụ, quan trọng cần thiết vẫn là các công cụ Objects và Style.
Hình 4. 14: Cửa sổ Graphics Designer
Cách tạo một nút nhấn
Ta click vào nút nhấn (Button) bên cửa sổ Object Palette, sau đó đưa chuột tới một nơi trên vùng vẽ muốn đặt nút nhấn kéo một kích thước vừa đủ (sau này có thể chỉnh sửa nút nhấn).
Hình 4. 15: Cửa sổ tạo nút nhấn
Cửa sổ Button Configuration xuất hiện, ta đặt tên, chọn kiểu font, màu chữ cho Button. Sau đó click OK để xác lập nút nhấn.
Ta Click vào biểu tượng Graphic Object trong phần Smart Object của Object palette, sau đó đưa mouse vào vùng vẽ, và kéo một kích thước hình ảnh theo ý muốn tại vị trí thích hợp (kích thước và vị trí có thể được chỉnh sửa sau này) sau đó nhả chuột Cửa sổ Graphic Object Configuration xuất hiện, click vào nút Find để tìm hình ảnh mà ta muốn chèn vào trong Picture WinCC.
Cách tạo một đối tượng Graphic Object
Hình 4. 18: Giao diện Graphics Designer
Sau khi click vào nút Find cửa sổ Picture hiện ra, ta chọn đến đường dẫn chứa hình cần hiển thị (File ành này mặc định sẽ được nhúng vào trong dự án của WinCC do đó nó được lưu trữ trong dự án, sau này đã có sẵn trong WinCC)
Liên kết các đối tượng tác động trong Graphic Designer
Sau khi ta tạo giao diện, thì các đối tượng chỉ là các hình ảnh, nút nhấn không thể liên kết với PLC hay chưa có tác động nào đến PLC cả, bước tiếp theo ta sẽ tạo tác động cho các nút nhấn (Button) các Picture
Khởi tạo các nút nhấn START
Xuất hiệncửa sổ Edit Action ta làm theo đường dẫn như hình 3.21 đến Set TagBit
Hình 4. 20: Cửa sổ Edit Action
Click vào Set TagBit xuất hiện cửa sổ Assigning Parameters, phần Value chọn Tag
selection.
Hình 4. 21: Thư mục Assigning Parameters
Xuất hiện cửa sổ Tag- Project ta chọn SIMATIC S7 PROTOCOL SUITE chọn PROFIBUS (II) chọn bit START
Hình 4. 22: Cửa sổ Tag – Project
Các nút nhấn STOP, RESET, EXIT … ta làm tương tự như START Giao diện trạm I
Hình 4. 23: Giao diện Trạm I
4.2.2 Giám Sát Trạm II
Để giám sát WinCC với S7-200 cần dùng phần mềm trung gian PC Access
Sau khi lập trình xong nhấn nút trên thanh công cụ, nếu không có lổi thì được
Tiếp theo chọn ở cửa sổ View bên trái rồi kích đôi vào vùng Double-Click to Refresh
Tiếp theo nhấn nút để download chương trình PLC, trong cửa sổ download nhấn download. Sau đó chuyển PLC sang chế độ Run
Bước 2: khởi động PC Access
Kích chuột vào Microwin(COM1) chọn New PLC… Đặt tên rồi nhấn OK
Sau khi cưa sổ Properties hiện ra, ta đặt tên,chọn ngỏ vào ra Sau đó chọn Save và chọn đường dẩn để lưu
Bước 3: Khởi động Windows Control Center 6.0:
Sau khi khởi động xong, chọn File/New hay bấm tổ hợp Ctrl+N.
Cửa sổ WinCC Explorer hiện ra chọn Single – User Project và chọn OK
Khi Project được tạo ra, kích chuột phải vào Tag Management chọn Add new driver
Sau đó chọn OPC rồi chọn Open
Sau khi Add new driver chạy xong kích phải chuột vào OPC Groups chọn System Parameter
Sau khi cửa sổ OPC Item Manager hiện ra, ta chọn Browse Server rồi bấm Next
Ta được cửa sổ sau
Chọn Add Items, trong cửa sổ hiện ra chọn yes và chọn finish. Đóng cửa sổ S7- 200.OPCserver và đóng OPC Item Manager.
Kích chuột phải vào Graphic Desaigner chọn New picture
Sau đó kích đôi vào NewPdl0.pdl, cửa sổ Graphic Desaigner hiện ra Tạo nút nhấn:
Trong cửa sổ Object Palette chon Button
Sau đó vào cừa sổ chính, chọn vị trí thích hợp và nhấp chuột trái đặt tên text là ON, tương tự cho nút OFF.
Tiếp theo ta gán giá trị cho nút nhấn ON:
Kích phải vào nút ON chọn Properties rồi tiến hành như như sau:
Trong cửa sổ Edit Action thực hiện như như sau:
Kích đôi chuột trái vào SetTagBit, cửa sổ Assigning Parameters hiện ra nhấn vào nút … ở cuối Tag_Name chọn Tag selection
Cửa sổ Tags hiện ra và thực hiện như hình vẽ:
Sau đó gỏ số 1 ô Value vào như hình dưới rồi nhấn OK:
Tiếp theo, trở về cửa sổ Edit Action nhấn nút Create Action và không thấy lỗi hay cảnh báo thì nhấp OK.
Thực hiện tương tự cho nút nhấn OFF nhưng chỉ khác ở chỗ value ta chọn là 0:
Bước 4: Chạy giao diện WinCC:
Nhấn nút trong cửa sổ Graphic Designer. Sau đó nhấn nút ON và OFF rồi quan sát sự thay đổi của đèn báo Q0.0 trên mô hình PLC.
Giao diện giám sát trạm II
KẾT LUẬN
Sau khi hoàn tất đề tài nghiên cứu khoa học “Thiết kế và chế tạo Module huấn luyện tự động hóa”.Hệ thống đã hoạt động tốt. Sau khi thực hiện mô hình đã giúp chúng em bổ sung nhiều kiến thức còn thiếu để có thể tự tin bước vào đời sau khi tốt nghiệp. Trong thời gian thực hiện đề tài, chúng em gặp rất nhiều khó khăn. Nhờ sự động viên tích cực và tạo điều kiện của các thầy, các nhân viên trong khoa Cơ Điện – Điện tử, đặc biệt là sự nhiệt tình giúp đỡ của thầy Th.S Trần Bích Sơn đã là động lực giúp chúng em hoàn thành đề tài nghiên cứu khoa học.
Kết quả đạt đƣợc :
Sau khi xây dựng “Thiết kế và chế tạo Module huấn luyện tự động hóa” dựa trên tiêu chuẩn của hãng FESTO và SMC trong chương trình” world skill competitor”
Hệ thống hoạt động ổn định là bộ thí nghiệm thực tập cho các môn học Hệ thống MPS
Hệ thống SCADA Lập trình PLC Thủy lực khí nén Cảm biến đo lường …
Hƣớng Phát Triển Của Đề Tài
Kết nối hoạt động với các bộ thí nghiệm tại trường
Chế tạo thêm các module mới để phục vụ tốt hơn cho công tác giảng dạy Kết nối nhiều PLC để tạo bộ thí nghiệm môn mạng PLC
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
[1]. Lưu Đức Bình (12-2005), Giáo trình công nghệ chế tạo máy, khoa Cơ Khí, Trường ĐH Bách Khoa Đà Nẵng.
[2]. Nguyễn Ngọc Phương (1999), Hệ thống điều khiển bằng khí nén, Nxb Giáo dục. [3]. Bernd Asmus (2010), Dự án hỗ trợ kĩ thuật dạy nghề Việt – Đức, Nxb Giáo dục.
Tiếng Anh
[4]. Festo (200), 99 Examples of Pneumatic Applications [5]. Festo (09/2003), Proximity sensor.