2.2.1. Giới thiệu Simatic Step 7 V11 – tích hợp lập trình PLC và HMI
Phần mềm STEP 7 V11 cung cấp một môi trường thân thiện cho người dùng nhằm phát triển, chỉnh sửa và giám sát mạng logic được yêu cầu để điều khiển ứng dụng, bao gồm các công cụ dành cho quản lý và cấu hình tất cả các thiết bị trong đề án, như các thiết bị PLC hay HMI. STEP7 V11 cung cấp hai ngôn ngữ lập trình (LAD và FBD) để thuận tiện và có hiệu quả trong việc phát triển chương trình điều khiển đối với ứng dụng, và còn cung cấp các công cụ để tạo ra và cấu hình các thiết bị HMI trong đề án của người dùng.
Để giúp người dùng tìm ra thông tin cần thiết, STEP 7 V11 cung cấp một hệ thống trợ giúp trực tuyến.
Để cài đặt STEP7 V11, người dùng cần đưa đĩa CD vào trong ổ CD-ROM của máy tính. Trình thuật sĩ cài đặt sẽ khởi động một cách tự động và nhắc người dùng trong suốt quá trình cài đặt.
2.2.2. Các kiểu xem khác nhau giúp công việc dễ dàng
hơn
Nhằm giúp gia tăng hiệu suất công việc, phần Totally Intergrated Automation Portal cung cấp hai kiểu xem thiết lập công cụ khác nhau:Một là thiết lập được định hướng theo công việc, thiết lập này được tổ chức trong chức năng của các công cụ
(kiểu xem Portal), hai là kiểu xem được định hướng theo đề án gồm các phần tử bên trong đề án (kiểu xem Project). Người dùng cần chọn kiểu xem nào giúp làm việc với hiệu quả tốt nhất. Với một cú nhấp chuột, người dùng có thể chuyển đổi giữa kiểu xem Portal và kiểu xem Project. Kiểu xem Portal cung cấp một kiểu xem theo chức năng đối với các nhiệm vụ và tổ chức chức năng của các công cụ theo nhiệm vụ để được hoàn thành, như là tạo ra việc cấu hình các thành phần và các mạng phần cứng.Người dùng có thể dễ dàng xác định cách thức để tiến hành và nhiệm vụ để chọn.
Hình 2.6. Kiểu xem portal trong Step 7
Kiểu xem Project cung cấp việc truy xuất đến tất cả các thành phần nằm trong một đề án. Với tất cả các thành phần này nằm trong một vị trí, người dùng có một truy xuất dễ dàng đến mỗi phương diện của đề án.
Hình 2.7. Kiểu xem Project trong Step 7
2.2.3. Trợ giúp người dùng khi cần
Nhanh chóng tìm kiếm tìm ra câu trả lời đến người dùng.
Để giúp người dùng giải quyết những phát sinh một cách nhanh chóng và có hiệu quả, STEP 7 V11 cung cấp phần trợ giúp thông minh đến từng yêu cầu:
Một trường nhập vào cung cấp trợ giúp kiểu “mở ra” để hỗ trợ người dùng nhập vào thông tin chính xác (các phạm vi và kiểu dữ liệu) đối với trường đó. Ví dụ, nếu người dùng đã nhập một giá trị không hợp lệ, một hộp văn bản thông điệp sẽ mở ra nhằm cung cấp phạm vị các giá trị hợp lệ.
Một số thủ thuật về công cụ trong giao diện (ví dụ đối với các lệnh) “xếp tầng” nhằm cung cấp thông tin bổ sung. Các thủ thuật về công cụ này sẽ liên kết đến các chủ đề xác định trong hệ thống thông tin trực tuyến (trợ giúp trực tuyến).Thêm vào đó STEP7 V11 có một hệ thống thông tin toàn diện miêu tả một cách đầy đủ chức năng của các công cụ SIMATIC.
Trợ giúp kiểu mở ra và các thủ thuật về công cụ xếp tầng
Các trường nhập vào gồm nhiều hộp thoại khác nhau và các thẻ nhiệm vụ sẽ cung cấp phản hồi dưới dạng một hộp thông điệp, hộp này mở ra và cho người dùng biết về phạm vi hay các kiểu của dữ liệu được yêu cầu.
Các phần tử trong giao diện phần mềm cung cấp các thủ thuật về công cụ để giải thích chức năng của phần tử đó. Một vài phần tử, ví dụ các biểu tượng “Open” hay “Save”, không yêu cầu các thông tin bổ sung. Tuy nhiên, một số phần tử cung cấp cơ chế để hiển thị phần miêu tả bổ sung về phần tử đó. Thông tin bổ sung này “xếp tầng” trong một hộp từ thủ thuật về công cụ. (Một mũi tên màu đen kế bên thủ thuật công cụ cho thấy rằng các thông tin thêm là có sẵn). Ở xung quanh một phần tử trong giao diện phần mềm hiển thị thủ thuật công cụ. Cách đơn giản để hiển thị thông tin bổ sung là di chuyển con trỏ xung quanh phần thủ thuật công cụ. Một số các thủ thuật công cụ còn cung cấp các liên kết đến những chủ đề có liên quan trong hệ thống thông tin. Việc nhấp chuột vào liên kết sẽ hiển thị chủ đề xác định.
Hệ thống thông tin
Phần mềm STEP 7 V11 cung cấp các thông tin trực tuyến toàn diện và hệ thống
trợ giúp miêu tả tất cả các sản phầm SIMATIC mà người dùng đã cài đặt. Hệ thống thông tin còn bao gồm các thông tin tham khảo và các ví dụ. Để hiển thị hệ thống thông tin, người dùng chọn từ các điểm truy xuất sau:
• Từ kiểu xem Portal, lựa chọn cổng Start và nhấp chuột vào lệnh “Help”. • Từ kiểu xem Project, lựa chọn lệnh “Show help” trong trình đơn “Help”. • Từ một thủ thuật công cụ xếp tầng, nhấp vào liên kết để hiển thị thông tin bổ sung về chủ đề đó.
Hệ thống thông tin sẽ mở ra trong một cửa sổ mà không che khuất vùng làm việc.Nhấp vào nút “Show/hide contents” trên hệ thống thông tin để hiển thị nội dung và tách khỏi cửa sổ trợ giúp. Người dùng có thể thay đổi kích thước của cửa sổ. Sử dụng các thẻ “Contents” hay “Index” để tìm kiếm xuyên suốt hệ thống thông tin theo chủ đề hay từ khóa.
Hình 2.8. Hệ thống thông tin trong Step 7
Việc in ấn các chủ đề từ hệ thống thông tin
Để in từ hệ thống thông tin, nhấp vào nút “Print” trên cửa sổ trợ giúp.
Hộp thoại “Print” cho phép người dùng lựa chọn các chủ đề để in. Hãy chắc chắn rằng bảng này hiển thị một chủ đề. Người dùng sau đó có thể lựa chọn bất kỳ chủ đề nào khác để in. Nhấp vào nút “Print” để gửi các chủ đề được chọn đến máy in.
2.2.4. Kết nối giao thức TCP/IP
Để lập trình SIMATIC S7-1200 từ PC hay Laptop cần một kết nối TCP/IP. Để PC và SIMATIC S7-1200 có thể giao tiếp với nhau, điều quan trọng là các địa chỉ IP của cả hai thiết bị phải phù hợp với nhau. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2.2.5. Giám sát và thực hiện chương trình
Để giám sát chương trình trên màn hình soạn thảo kích chọn Monitor trên thanh công cụ.
Sau khi chọn monitor chương trình soạn thảo xuất hiện như sau
2.3. CÁC BẢNG HIỂN THỊ HMI
Do sự trực quan hóa trở thành một thành phần tiêu chuẩn đối với hầu hết các thiết kế máy móc, SIMATIC HMI Basic Panels cung cấp các thiết bị kiểu chạm màn hình dành cho việc điều khiển thuật toán cơ bản và việc giám sát các nhiệm vụ.
Hình 2.11. TP 400 Basic PN • Bộ nhớ nhận 32 kB • 5 bộ nhận, 20 bản ghi dữ liệu • 20 mục nhập Hình 2.12. KTP 600 Basic PN
• Đơn sắc (STN, dải màu xám) • Màn hình chạm 4 inch với 4 phím tiếp xúc
• Kiểu thẳng đứng hay nằm ngang • Kích thước: 4 inch • Độ phân giải: 320 x 240 • 128 mục nhập • 50 màn hình xử lý • Màn hình chạm 6 inch với 6 phím tiếp xúc
• Kiểu thẳng đứng hay nằm ngang • Kích thước: 5,7 inch • Độ phân giải: 320 x 240 • 128 mục nhập • 50 màn hình xử lý • 200 cảnh báo • 25 biểu đồ • Bộ nhớ nhận 32 kB • 5 bộ nhận, 20 bản ghi dữ liệu, 20
Hình 2.13. KTP 1000 Basic PN
Hình 2.14. TP 1500 Basic PN
2.4. KỸ THUẬT LẬP TRÌNH
2.4.1. Vòng quét chương trình
PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp. Mỗi vòng lặp được gọi là vòng quét. Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn chuyển dữ liệu từ các cổng vào số tới vùng bộ đệm ảo I, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình. Trong từng vòng quét chương trình được thực hiện từ lệnh đầu tiên đến lệnh kết thúc của khối OB1. Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn chuyển các nội dụng của bộ đệm ảo Q tới các
đơn sắc (STN, dải màu xám) •Màn hình chạm 10 inch với 8 phím tiếp xúc
• Kiểu thẳng đứng hay nằm ngang • Độ phân giải: 640 x 480 • 50 màn hình xử lý • 200 cảnh báo • 25 biểu đồ • Bộ nhớ nhận 32 kB • 5 bộ nhận, 20 bản ghi dữ liệu, 20 mục nhập • Màn hình chạm 15 inch • Kích thước: 15,1 inch • Độ phân giải: 1024 x 768 • 256 mục nhập • 50 màn hình xử lý • 200 cảnh báo • 25 biểu đồ • Bộ nhớ nhận 32 kB
• Kiểu màu (TFT, 256 màu) • bộ nhận, 20 bản ghi dữ liệu,
cổng ra số. Vòng quét kết thúc bằng giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm tra lỗi.
2.4.2. Cấu trúc lập trình
2.4.2.1. Khối tổ chức OB – OGANIZATION BLOCKS
Organization blocks (OB): là giao diện giữa hoạt động hệ thống và chương trình người dùng. Chúng được gọi ra bởi hệ thống hoạt động, và điều khiển theo quá trình:
• Xử lý chương trình theo quá trình.
• Báo động – kiểm soát xử lý chương trình. • Xử lý lỗi.
Startup OB, Cycle OB, Timing Error OB và Diagnosis OB : có thể chèn và lập trình các khối này trong các project. Không cần phải gán các thông số cho chúng và cũng không cần gọi chúng trong chương trình chính.
Process Alarm OB và Time Interrupt OB : Các khối OB này phải được tham số hóa khi đưa vào chương trình. Ngoài ra, quá trình báo động OB có thể được gán cho một sự kiện tại thời gian thực hiện bằng cách sủ dụng các lệnh ATTACH, hoặc tách biệt với lệnh DETACH.
Time Delay Interrupt OB : OB ngắt thời gian trễ có thể được đưa vào dự án và lập trình. Ngoài ra, chúng phải được gọi trong chương trình với lệnh SRT_DINT, tham số là không cần thiết.
Start Information : Khi một số OB được bắt đầu, hệ điều hành đọc ra thông tin được thẩm định trong chương trình người dùng, điều này rất hữu ích cho việc chẩn đoán lỗi, cho dù thông tin được đọc ra được cung cấp trong các mô tả của các khối OB.
2.4.2.2. Hàm chức năng – FUNCTION (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Funtions (FC) là các khối mã không cần bộ nhớ. Dữ liệu của các biến tạm thời bị mất sau khi FC được xử lý. Các khối dữ liệu toàn cầu có thể được sử dụng để lưu trữ dữ liệu FC.
Functions có thể được sử dụng với mục đích: • Trả lại giá trị cho hàm chức năng được gọi.
• Thực hiện công nghệ chức năng. Ví dụ : điều khiển riêng với các hoạt động nhị phân.
• Ngoài ra, FC có thể được gọi nhiều lần tại các thời điểm khác nhau trong một chương trình. Điều này tạo điều kiện cho lập trình chức năng lập đi lặp lại phức tạp.
FB (function block) : đối với mỗi lần gọi, FB cần một khu vực nhớ. Khi một FB được gọi, một Data Block (DB) được gán với instance DB. Dữ liệu trong Instance DB sau đó truy cập vào các biến của FB. Các khu vực bộ nhớ khác nhau đã được gán cho một FB nếu nó được gọi ra nhiều lần.
DB (data block) : DB thường để cung cấp bộ nhớ cho các biến dữ liệu . Có hai loại của khối dữ liệu DB : Global DBs nơi mà tất cả các OB, FB và FC có thể đọc được dữ liệu lưu trữ, hoặc có thể tự mình ghi dữ liệu vào DB, và instance DB được gán cho một FB nhất định.
2.5. ƯU ĐIỂM VÀ CÁC ỨNG DỤNG CỦA HỆ
THỐNG ĐIỀU KHIỂN PLC
Sự ra đời của hệ điều khiển PLC đã làm thay đổi hẳn hệ thống điều khiển của các hệ thống tự động, hệ điều khiển dùng PLC có nhiều ưu điểm sau:
- Giảm 80% Số lượng dây nối.
- Công suất tiêu thụ của PLC rất thấp.
- Có chức năng tự chuẩn đoán do đó giúp cho công tác sửa chữa được nhanh chóng và dễ dàng.
- Chức năng điều khiển thay đổi dễ dàng bằng thiết bị lập trình (máy tính, màn hình) mà không cần thay đổi phần cứng nếu không có yêu cầu thêm bớt các thiết bị xuất nhập.
- Số lượng Rơle và Timer ít hơn nhiều so với hệ điều khiển cổ điển. - Số lượng tiếp điểm trong chương trình sử dụng không hạn chế.
- Thời gian hoàn thành một chu trình điều khiển rất nhanh (vài ms) dẫn đến tăng cao tốc độ sản xuất.
- Chi phí lắp đặt thấp. - Độ tin cậy cao.
- Chương trình điều khiển có thể in ra giấy chỉ trong vài phút giúp thuận tiện cho vấn đề bảo trì và sửa chữa hệ thống.
2.5.2. Các ứng dụng của hệ thống điều khiển PLC
Từ các ưu điểm nêu trên, hiện nay PLC đã được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau trong công nghiệp như:
- Dây chuyền phân loại sản phẩm. - Hệ thống nâng vận chuyển. - Dây chuyền đóng gói.
- Các ROBOT lắp ráp sản phẩm. - Điều khiển bơm.
- Dây chuyền xử lý hoá học. - Công nghệ sản xuất giấy. - Dây chuyền sản xuất thuỷ tinh. - Sản xuất xi măng.
- Dây chuyền chế tạo linh kiện bán dẫn. - Dây chuyền lắp giáp Tivi.
- Điều khiển hệ thống đèn giao thông. - Quản lý tự động bãi đậu xe.
- Hệ thống báo động.
- Dây chuyền may công nghiệp. - Điều khiển thang máy.
- Dây chuyền sản xuất xe Ôtô. - Sản xuất vi mạch.
CHƯƠNG 3
SCADA VỚI PHẦN MỀM WINCC FLEXIBLE
3.1. KHÁI NIỆM SCADA (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
SCADA là viết tắt của (Supervisory Control And Data Acquisition) nó là công nghệ tự động hóa kết hợp với điều khiển,quá trình thu thập dữ liệu thời gian thực từ các đối tượng để xử lý, biểu diễn, lưu trữ, phân tích và khả năng điều khiển những đối tượng này. Trong tự động hóa người ta phải xây dựng những hệ thống có tính tự động cao có khả năng thực hiện các chức năng cơ bản như sau:
- Điều khiển (Control).
- Hiển thị (Display).
- Cảnh báo (Alarm).
- Lưu trữ (Archieve).
- In ấn,thông báo (Report).
Để xây dựng một hệ thống như vậy cần phải có một phần mềm chuyên dụng và ở Việt Nam hiện nay phần mềm WinCC của Siemens được đánh giá cao nhất được sử dụng rộng rãi .
SCADA ứng dụng hiệu quả nhất trong vấn đề tự động hóa điều khiển quá trình liên tục và phân bố nó ứng dụng trong các lĩnh vực:
- Công nghệ dầu khí.
- Điều khiển sản xuất,chuyển tải và phân phối năng
lượng điện.
- Cung cấp nước làm sạch nước và phân phối nước .
- Điều khiển những đối tượng vũ trụ.
- Điều khiển trong giao thong ( tất cả các dạng giao thông:hàng không, đường sắt đường bộ, đường thủy tàu điện ngầm ).
3.1.1. Các hệ thống SCADA
SCADA Company Country
In Touch Wonderware USA
GeniDAQ Advantech Taiwan
Trace Mode AdAstra Russia
Vijeo Lock Schneider Electric France
Wincc Siemens Germany
Master SCADA InSat Russia
Contour Obedinenie Uig Ucraina
Wizcon Axeda USA
Crug-2000 Cru Russia
Bảng 3.1. Các hệ thống SCADA
3.1.2. Cấu trúc của một hệ SCADA
3.2. PHẦN MỀM WINCC FLEXIBLE CHO S7-1200
Thông thường một hệ thống SCADA yêu cầu một phần mềm chuyên dụng để xây dựng giao diện điều khiển HMI (Human Machine Interface) cũng như phục vụ việc xử lý và lưu trữ dữ liệu. Phần mềm WinCC của Siemens là một phần mềm chuyên dụng cho mục đích này. WinCC là chữ viết tắt của Windows Control Center (Trung tâm điều khiển chạy trên nền Windows), nói cách khác nó cung cấp các công cụ phần mềm để thiết lập một giao diện điều khiển chạy trên các hệ điều hành của Microsoft như
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});