2.3.1. Giới Thiệu Chung
WinCC (Windows Control Center) là một phần mềm của hãng Siemens dùng để điều khiển, giám sát thu thập dữ liệu trong quá trình sản xuất . Những thành phần có trong WinCC dễ sử dụng, giúp người dùng tích hợp những ứng dụng mới hoặc có sẵn mà không gặp bất kỳ trở ngại nào.
2.3.1.1. Đặc trưng cơ bản của WinCC
WinCC chạy trên hệ điều hành Microsoft Windows XP, Windows 2000. Do đó có tính chất mở và thường xuyên cập nhật, phát triển nên WinCC tương thích với nhiều phần mềm chuẩn tạo nên giao diện người và máy đáp ứng nhu cầu sản xuất. Chương trình được tích hợp nhiều ứng dụng, tận dụng dịch vụ của hệ điều hành làm cơ sở mở rộng hệ thống. Với WinCC, ta có thể sử dụng nhiều giải pháp khác nhau để giải quyết công việc, từ việc xây dựng hệ thống có qui mô nhỏ và vừa khác nhau, cho tới
việc xây dựng hệ thống có qui mô lớn như MES: Hệ thống quản lý việc
Tuỳ theo khả năng của người thiết kế cũng như các phần cứng hỗ trợ khác mà WinCC đã và đang được phát triển trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
Ứng dụng phổ biến nhất của WinCC là:
Khi một hệ thống dùng chương trình WinCC để điều khiển, thu thập dữ liệu từ quá trình, nó có thể mô phỏng bằng hình các sự kiện xảy ra trong quá trình điều khiển dưới dạng các chuỗi sự kiện. WinCC cung cấp nhiều hàm chức năng cho mục đích hiển thị, thông báo bằng đồ họa, xử lý thông tin đo lường, các tham số công thức, các bảng ghi báo cáo, v.v…đáp ứng yêu cầu công nghệ ngày một phát triển và là một trong những chương trình ứng dụng trong thực tế.
Các chức năng của WinCC: » Lập cấu hình hoàn chỉnh.
» Hướng dẫn giới thiệu về việc lập cấu hình. » Thích ứng việc ấn định, gọi và lưu trữ các dự án » Quản lí các dự án
» Có khả năng nối mạng và soạn thảo cho nhiều người sử dụng trong một project.
» Quản lí phiên bản
» Diễn tả bằng đồ thị của dữ liệu cấu hình
» Điều khiển và đặt cấu hình cho các hình vẽ/cấu trúc hệ thống » Thiết lập cấu hình toàn cục
» Đặt cấu hình cho các chức năng định vị đặc biệt. » Tạo và soạn thảo các tham khảo đan chéo.
» Phản hồi dữ liệu
» Báo cáo trạng thái hệ thống. » Thiết lập hệ thống đích.
» Chuyển giữa Run-timer và cấu hình.
» Kiểm tra chế độ mô phỏng, trợ giúp thao tác để đặt cấu hình dữ liệu bao gồm: Dịch hình vẽ, mô phỏng tag, thị trạng thái và thiết lập thông báo.
2.3.1.2. Chức năng Graphics Designer
Thực hiện dễ dàng các chức năng mô phỏng và hoạt động thông qua các đối tượng đồ hoạ của chương trình WinCC, Windows, OLE, I/O… với nhiều thuộc tính động (Dynamic).
2.3.1.3. Chức năng Alarm Logging
Thực hiện việc hiển thị các thông báo hay các báo cáo trong khi hệ thống đang vận hành,. Đảm trách về các thông báo nhận được và lưu trữ. Nó chứa các chức năng để nhận các thông báo từ các quá trình, để chuẩn bị, hiển thị, hồi đáp và lưu trữ chúng. Ngoài ra Alarm Logging còn giúp chúng ta tìm ra nguyên nhân lỗi của hệ thống.
2.3.1.4. Tag Logging
Thu thập, lưu trữ và nén các giá trị đo dưới nhiều dạng khác nhau. Tag Logging cho phép lấy dữ liệu từ các quá trình thực thi, chuẩn bị để hiển thị và lưu trữ các dữ liệu đó. Dữ liệu có thể cung cấp các tiêu chuẩn về công nghệ và kỹ thuật quan trọng liên quan đến các trạn thái hoạt động của toàn hệ thống.
2.3.1.5. Report Designer
Có nhiệm vụ tạo các thông báo, báo cáo và các kết quả này được lưu trữ dưới dạng các trang nhật ký sự kiện.
2.3.1.6. User Achivers
Cho phép người sử dụng lưu trữ dữ liệu từ chương trình ứng dụng và có khả năng trao đổi với các thiết bị tự động hoá khác. Điều này có nghĩa: Các công thức, thông số trong chương trình WinCC có thể được soạn thảo, lưu trữ và sử dụng trong hệ thống.
WinCC sử dụng bộ công cụ thiết kế giao diện đồ hoạ mạnh như: Toolbox, các control, OLE,… được đặt dễ dàng trên giao diện thiết kế. Ngoài ra, để phục vụ cho công việc giám sát điều khiển tự động WinCC còn trang bị thêm nhiều tính năng mới mà các công cụ khác không có như:
» Các Control thông qua hệ thống quản trị dữ liệu có thể gắn với một biến theo dõi trạng thái của hệ thống điều khiển. Thông qua đó, tác động đến việc giám sát các trạng thái. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
» Thông qua hệ thống, thông điệp có thể thực hiện những hành động tương ứng khi trạng thái thay đổi.
» Trong WinCC, ngôn nghữ C-Script, VB-Script được dùng để thao tác giúp cho việc xử lý các sự kiện phát sinh một cách mềm dẻo và linh hoạt.
WinCC cho phép người sử dụng có khả năng truy cập vào các hàm giao diện của chương trình ứng dụng API (Application Program Interface) của hệ điều hành. Ngoài ra, sự kết hợp giữa WinCC và công cụ phát triển riêng như: Visual C++ tạo ra hệ thống có tính đặc thù cao, tinh vi, gắn riêng với một cấu hình cụ thể nào đó.
WinCC có thể tạo một giao diện Người – Máy (HMI) dựa trên cơ sở giao tiếp giữa con người với các hệ thống máy, thiết bị điều khiển (PLC, CNC,…) thông qua các hình ảnh, sơ đồ, hình vẽ hoặc câu chữ có tính trực quan hơn. Có thể giúp người vận hành theo dõi quá trình làm việc, thay đổi các tham số, công thức hoặc quá trình công nghệ thông qua các hệ thống tự động . Giao diện HMI cho phép người vận hành giám sát các qui trình sản xuất và cảnh báo, báo động hệ thống khi có sự cố.
Từ máy tính trung tâm, có thể điều khiển sự hoạt động của toàn bộ dây truyền sản xuất được lập trình trên WinCC, bạn có thể giám sát và thu tất cả các thiết bị trên dây truyền. Dựa vào giao diện HMI, có thể thu thập dữ liệu vào ra (I/O) một cách chính xác. Đây là một trong những chương trình thiết kế giao diện Người – Máy phổ biến tại Việt Nam.
2.3.2. Cấu Hình WinCC
» Single-User Project: Một Single-User Project là một trạm vận hành đơn. Tạo cấu hình, cũng như kết nối bus quá trình và lưu trữ dữ liệu của Project được thực hiện trong máy tính này
» Multi-User Project: Cấu hình nhiều Client và một Server. Tất cả cùng làm việc trên một Project. Tối đa 16 Client được truy cập vào một Server. Cấu hình có thể đặt trong server hoặc trong một vài client. Dữ liệu của project là các hình ảnh, các tag, mục lưu trữ dữ liệu được lưu trữ trong server và cung cấp cho các client. Server được kết nối với bus quá trình và dữ liệu quá trình được xử lí ở đây. Việc vận hành hệ thống được thực hiện từ các client.
»Client Project: Client Project là một loại project mà có thể truy cập vào nhiều server. Các server được liên kết có project của riêng của chúng. Cấu hình project của server được thực hiện trong server hoặc trong các client.
2.3.2.2. Chức năng của Win CC Explower
Hình 2.8. WinCC Explower
Khi khởi động chương trình cửa sổ này hiện ra. Tất cả thành phần của Win CC được khởi động từ đây, có thể truy cập vào tất cả thành phần mà một project giao diện người máy cần có cũng như xây dựng cấu hình cho các thành phần riêng rẽ.
Win CC Explower cung cấp các thông tin dưới đây:
»Chức năng của Win CC Explower
Tại đây chứa tất cả các cức năng quản lí cho toàn hệ thống trong Win CC Explower có thể đặt cấu hình khởi động module (Run-time).
»Nhiệm vụ quản lí dữ liệu:
Quản lí dữ liệu cung cấp ảnh quá trình với các giá trị của tag. Tất cả các hoạt động của quản lí dữ liệu đều chạy trên một nền.
- Lập cấu hình hoàn chỉnh.
- Hướng dẫn giới thiệu về việc lập cấu hình. - Thích ứng việc ấn định, gọi và lưu trữ các dự án - Quản lí các dự án
- Có khả năng nối mạng và soạn thảo cho nhiều người sử dụng trong một project.
- Diễn tả bằng đồ thị của dữ liệu cấu hình
- Điều khiển và đặt cấu hình cho các hình vẽ/cấu trúc hệ thống - Thiết lập cấu hình toàn cục
- Đặt cấu hình cho các chức năng định vị đặc biệt. - Tạo và soạn thảo các tham khảo đan chéo.
- Phản hồi dữ liệu
- Báo cáo trạng thái hệ thống. - Thiết lập hệ thống đích.
- Chuyển giữa Run-timer và cấu hình.
- Kiểm tra chế độ mô phỏng, trợ giúp thao tác để đặt cấu hình dữ liệu bao gồm: Dịch hình vẽ, mô phỏng tag, thị trạng thái và thiết lập thông báo.
Một dự án bao gồm các thành phần sau: Computer (máy tính), Tag Managerment (quản lí biến), Data Type (kiểu dữ liệu), Editor (soạn
thảo).
»Computer (máy tính) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Thành phần máy tính dùng để quản lí tất cả máy tính có thể truy cập vào một dự án hiện có, đặt cấu hình riêng cho mỗi máy. Các thuộc tính của môt máy tính: bao gồm tên máy và kiểu máy tính.
- Server: máy tính trung tâm để lưu trữ dữ liệu và quản lí toàn cục trong hệ thống Win CC.
- Các bộ điều khiển truyền thông: Là giao diện kết nối một hệ thống PLC và WinCC. Hệ thống Win CC chứa các bộ điều khiển truyền thông (liên kêt động) trong kênh DLL với các thông tin về:
»Điều kiện tiên quyết cần để xử lí các tag quá trình bằng PLC.
»Các thủ tục chung để kết nối tag ngoài
»Giới thiệu cấu hình đặc biệt của kênh DLL
»Tag Mamagerment (quản lí biến)Tags WinCC là phần tử trung tâm
để truy cập các giá trị quá trình. Trong một dự án, chúng nhận một tên và một kiểu dữ liệu duy nhất. Kết nối logic sẽ được gán với biến WinCC. Kết nối này xác định kênh nào sẽ chuyển giao giá trị quá trình cho các biến. Các biến được lưu trong cơ sở dữ liệu toàn dự án. Khi một chế độ của WinCC khởi động, tất cả các biến trong một dự án được nạp và cấu trúc Run-time tương ứng được thiết lập. Mỗi biến được lưu trữ trong quản lí dữ liệu theo một kiểu dữ liệu chuẩn.
- Biến nội: các biến nội không có địa chỉ trong hệ thống PLC, do đó quản lí dữ liệu bên trong WinCC sẽ cung cấp cho toàn bộ mạng hệ thống. Các biến nội được dùng lưu trữ thông tin tổng quát như: Ngày giờ hiện hành, lớp hiện hành, cập nhật liên tục. Hơn nữa, các biến nội cho phép trao đổi dữ liệu giữa các ứng để thực hiện việc truyền thông cho cùng quá trình theo cách tập trung và tối ưu.
- Biến quá trình: là các biến liên kết với việc truyền thông logic để phản ánh thông tin về địa chỉ của các hệ thông PLC khác nhau. Các biến ngoại chứa một một mục đích tổng quát gồm các thông tin về tên, kiểu, các giá trị giới hạn và một mục chuyên biệt về kết nối mà cách diễn tả phụ thuộc kết nối logic.
- Nhóm biến: chứa tất cả các biến có kết nối logic lẫn nhau
»Data Type (Các kiểu dữ liệu) - Binary: Kiểu nhị phân
- Unsigned 8-bit value: kiểu nguyên 8 bit không dấu. - Signed 8-bit value: kiểu nguyên 8 bit có dấu.
- Signed 16-bit value: Kiểu nguyên 16 bit có dấu
- Unsigned 32-bit value: Kiểu nguyên 32 bit không dấu - Signed 32-bit value: Kiểu nguyên 32 bit có dấu
- Floating point Number 32 bit IEEE 754: kiểu số thực 32 bit theo tiêu chuẩn IEEE 754.
- Floating point Number 64 bit IEEE 754: kiểu số thực 64 bit theo tiêu chuẩn IEEE 754.
- Text Tag 8 bit character set: kiểu kí tự 8 bit - Text Tag 16 bit character set: kiểu kí tự 8 bit - Raw Data type: dữ liệu thô
»Các trình soạn thảo (Editor)
- Hệ thống đồ hoạ (Graphics Designer): Là một trình soạn thảo đồ hoạ cung cấp các đối tượng đồ hoạ và các bảng màu cho phép tạo các hình ảnh quá trình từ đơn giản đến phức tạp. Những đặc tính động có thể được tạo ra cho từng đối tượng đồ hoạ riêng lẻ. Các đối tượng đồ hoạ có thể do người sử dụng tạo ra hoặc lấy trực tiếp trong thư viện
- Ấn bản các Action (Global Script): cho phép tạo ra những hành động cho các đối tượng. Trình soạn thảo này cho phép người ta tạo ra các hàm giống như trong C hoặc VB. Các hành động này có thể được sử dụng trong một số hoặc nhiều project tuỳ vào mã code được tạo ra
- Hệ thống thông báo (Alarm Longging): cho phép thao tác việc lựa chọn việc thu thập và lưu trữ các kết quả của quá trình và chuẩn bị để hiển thị các thông báo. Có thể lựa chọn các khối thông báo (Message blocks), các lớp thông báo (Message classes), loại thông báo (Message type) để hiển thị các thông báo và báo cáo.
- Lưu trữ các giá trị đo của quá trình (Tag Longging): được sử dụng để thu thập dữ liệu từ các quá trình và chuẩn bị chúng cho việc hiển thị và lưu trữ. Dữ liệu được định dạng cho việc lưu trữ, thời gian thu thập và lưu trữ có thể được lựa chọn trước.
- Hệ thống báo cáo (Report Designer): Là một hệ thống tích hợp các báo cáo để cung cấp tài liệu theo thời gian đặt trước hoặc theo sự kiện điều khiển của các thông báo, các thao tác, các nội dung lưu trữ, các dữ liệu hiện thời hoặc dữ liệu lưu trữ trong các báo cáo của người sử dụng hoặc có thể lựa chọn các dạng layout trong project. Nó cung cấp đầy đủ các giao diện cho người sử dụng với các công cụ đồ hoạ và đưa ra các kiểu báo cáo khác nhau.
- Cho phép soạn thảo các văn bản để sử dụng trong quá trình chạy bởi các module khác nhau.
2.3.2.3. Graphics Designer
Hình 2.9. Graphics Designer » Cấu trúc của giao diện đồ hoạ
- Menu bar - Palette chuẩn - Thanh trạng thái - Thanh lớp
Các palette tạo và sửa chữa đối tượng đồ hoạ - Palette màu
- Palette đối tượng - Palette kiểu (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Palette về sắp xếp
- Palette phóng to thu nhỏ - Palette font
- Các đối tượng chuẩn (Standard Object): Tại đây có rất nhiều đối tượng, để sử dụng và lấy chúng thì chỉ cần nhấp chuột và kéo vào cửa sổ làm việc. Có thể dùng chuột làm thay đổi kích thước các đối tượng bao gồm: Đường thẳng, hình đa giác, đường gấp khúc, elip,…
- Các đối tượng thông minh (Smart Object): Gồm các đối tượng nhúng
- Ứng dụng Window (Application Window): Là những đối tượng thông báo hệ thống (Alarm Longging), lưu trữ hệ thống (Tag Longging), báo cáo hệ thống. Application Window mở ra những ứng dụng và quản lí nó để hiển thị và vận hành.
- Điều khiển nhúng và liên kết đối tượng (OLE control): Sử dụng OLE control để cung cấp các công cụ Winndow (nút ấn, hộp lựa chọn…). Các thuộc tính của nó được biểu thị trong cửa sổ “Object Properties” và tab “Event”.
- Trường vào/ra (I/O field): Sử dụng như một số trường vào hoặc ra hoặc cả hai. Các dạng dữ liệu cho phép sử dụng với I/O field:
- Nhị phân - Hệ 16
- Hệ thập phân - Xâu kí tự
- Bar: Thuộc tính của nó ảnh hưởng đến sự xuất hiện và tính năng của nó. Nó thể hiện các giá trị bằng đồ thị có quan hệ với giới hạn cao, thấp hoặc hoàn toàn chỉ là miêu tả bằng đồ hoạ phối hợp thể hiện những giá trị với tỉ lệ do người sử dụng định trước.
- Hiển thị trạng thái (Status Display): Sử dụng để hiển thị bất kỳ con số nào của những trạng thái khác nhau. Cho phép thực hiện hiển thị động bằng cách nối nó với tất cảc các tag tương ứng với những trạng thái khác