4.2.1. Giới thiệu chung
- WinCC ( Windows Control Center – trung tâm điều khiển trên nền Windows), cung cấp các công cụ phần mềm để thiết lập một giao diện điều khiển chạy trên các hệ điều hành của Microsoft như Windows NT và Windows 2000. Trong dòng các sản phẩm thiết kế giao diện phục vụ cho vận
Chất
hành và giám sát, WinCC thuộc thứ hạng SCADA với những chức năng hữu hiệu dành cho việc điều khiển.
- Một trong những đặc điểm của WinCC là đặc tính mở. Nó có thể sử dụng một cách dễ dàng với các phần mềm chuẩn và phần mềm của người sử dụng tạo nên giao diện người máy đáp ứng nhu cầu thực tế một cách chính xác. - WinCC kết hợp các bí quyết của hãng Siemens – công ty hàng đầu trong tự động hóa quá trình và Microsoft – công ty hàng đầu trong việc phát triển phần mềm của PC.
- Ngoài khả năng thích ứng cho việc xây dựng các hệ thống có quy mô lớn nhỏ khác nhau, WinCC còn có thể dễ dàng tích hợp với những ứng dụng có quy mô toàn công ty như: việc tích hợp những hệ thống cấp cao MES ( Manufacfuring Excution System – hệ thống quản lý việc thực hiện sản xuất ) và ERP ( Enterprise Resource Planning ). WinCC cũng có thể sử dụng trên cơ sở quy mô toàn cầu nhờ hệ thống trợ giúp của Siemens có mặt khắp nơi trên thế giới.
4.2.2. Các bước tiến hành thiết kế4.2.2.1. Khởi tạo một dự án 4.2.2.1. Khởi tạo một dự án
a. Khởi động WinCC
Để khởi động WinCC ta kích chuột vào Start trên thanh Taskbar. Chọn Simatic / WinCC / Windows Control Center.
b. Tạo một dự án mới
- Để tạo một dự án mới ta chon File / New. Một hộp thoại sẽ mở cho phép khởi tạo một Project mới.
+ Chọn Sing - User Project / OK: tạo một dự án đơn người sử dụng. + Chọn Multi - User Project / OK: tạo một dự án đa người sử dụng + Chọn Multi - Client Project / OK: tạo một dự án nhiều khách. Đặt tên Project / nhấn Create. Khi đó màn hình WinCC hiện ra.
Chất
Kích chuột phải vào biểu tượng có tên Computer để mở hộp thoại thiết lập các thuộc tính của hệ thống khi chạy chương trình cũng như thay đổi các tên của máy tính.
c. Kết nối với PLC
- Để khai báo việc kết nối với một PLC mới ta tiến hành theo trình tự sau:
+ Kích chuột phải vào Tag Management / Add New Drive. Trong hộp thoại hiện ra ta chọn SIMATIC S7 Protcol Suite và kích vào nút Open.
+ Tạo một kết nối với thiết bị cấp dưới: kích chuột vào SIMATIC S7 Protcol Suite / New Conection / Conection properties. Nhập tên đối tượng kết nối và nhấn OK.
d. Tag và Tag Group
Tạo Internal tag
Trong Tag management, kích chuột phải vào Internal Tag /New Tag. Xuất hiện hộp thoại Tag Properties cho phép ta nhập tên, kiểu dữ liệu cua Tag.
Tạo Tag Group
Kích chuột phải lên kết nối PLC vừa tạo như trên: New Group / Properties Of Tag Group, nhập tên Group sau đó nhấn OK.
e. Tạo External tag
Kích chuột phải lên kết nối PLC chọn New Tag / Tag Properties, nhập tên, kiểu dữ liệu của Tag sau đó nhấn OK.
Nhấn nút Select để mở hộp thoại Address Properties sau đó chọn danh sách dữ liệu cho Tag, vùng dữ liệu biến.
4.2.2.2. Thiết kế giao diện đồ họa
- Trong cửa sổ WinCC Explorer ta kích chuột phải vào Graphics Designer chọn New Picture, một bức tranh Newpld0.Pdi sẽ hiện ra trong cửa sổ WinCC Explore.
Chất
- Để thiết kế đồ họa cho bức tranh vừa tạo, ta có thể nhấp đúp chuột vào tên bức tranh hoặc kích chuột phải vào tên bức tranh và chọn Picture.
WinCC hỗ trợ một công cụ mạnh về đồ họa, và hỗ trợ một thư viện rất lớn về thiết bị công nghiệp rất sinh động, ta có thể chọn và đem ra sử dụng nó một cách dễ dàng.
4.2.2.3. Thu thập dữ liệu và biểu diễn giá trị quá trình ( Tag logging )
a. Mở Tag Logging
- Trong cửa sổ bên trái của WinCC Explore, kích chuột phải lên Tag Logging, chọn Open.
- Đối tượng Timer được định vị tại dòng thứ hai trong cửa sổ.Timer có thể được định cấu hình cho bản ghi hay cho việc lưu trữ.
b. Tạo một Archive
- Để tạo một Archive ta tiến hành như sau: kích chuột phải vào Archive, chọn Archive Winzad, trong hộp thoại xuất hiện đầu tiên ta chọn Next, trong hộp thoại xuất hiện tiếp theo ta nhập tên của Archive, chọn kiểu của Archive là Process value Archive.
- Sau đó ta chọn Next / Select, chọn Tag cần thực hiện lưu trữ giá trị quá trình.Trong hộp thoại xuất hiện tiếp theo ta nhấn OK để xác nhận, chọn Apply để kết thúc việc tạo Archive Winzad.
c. Tạo một Table Windows
Với Table Windows ta có thể biểu diễn các Tag quá trình dưới dạng bảng. Để tạo một Table Windows ta tiến hành như sau:
+ Trong Graphic Designer tạo một trang Graphic có tên “ Đồ thị.Pdi ” + Trong Object / Control / WinCC Online Table Control, kéo đối tượng vào trang Graphic, kích đúp chuột lên đối tượng để mở hộp thoại Properties Of WinCC Online Trend Control.
4.2.2.4.Thu thập cảnh báo dữ liệu ( alarm logging )
Chất
- Trong cửa sổ WinCC Explorer, kích chuột phải vào Alarm Logging, chọn Open.
b. Các bước tiến hành để định cấu hình và thiết lập một hệ thống cảnh báo
- Alarm Logging hỗ trợ công cụ Sytem Winzad. Công cụ này cung cấp cho ta một phương pháp đơn giản và tự động tạo một hệ thống cảnh báo như mong muốn. Để thiết lập một hệ thống cảnh báo ta tiến hành từng bước như sau:
+ Chọn File / Select Winzad, xuất hiện hộp thoại System Winzad.
+ Chọn Selecting Message Blocks, trong System Blocks chọn Date, Time, Number. Trong User Text Block cọn Msg Txt, Error Location.Trong Process Value Blocks chọn None / Next.
+ Khi hộp thoại System Winzad: Preset Classes hiện ra ta chọn Class Error With Type Alarm and Warning / Next.
+ Trong hộp thoại System Winzad: Selecting Archives, thiết lập short- Term Archive For 250 Messages.
+ Cuối cùng ta nhấn nút Finish để kết thúc việc định cấu hình và thiết lập một hệ thống cảnh báo ( Alarm Logging). Trong công đoạn này ta cần chú ý một số vấn đề sau:
Ta có thể định cấu hình cho văn bản thông báo như sau: thay đổi chiều dài của Message Text, chọn Message Blocks trong tcửa sổ bên trái của trang Alarm Logging, chọn Use Text Block, kích chuột phải vào Message Text /properties và nhập giá trị mong muốn.
Thay đổi chiều dài của Point Of Error / Properties, nhập giá trị mong muốn.
Định cấu hình của màu thông báo: thực hiện công việc này nhằm mục đích giúp người vận hành dễ dàng nhận ra loại thông báo. Ta tiến hành thiết lập như sau:
Chất
+ Kích chuột vào came In : chọn Text Color để định màu cho văn bản, chọn Background Color để định màu nền.
+ Kích chuột vào Went Out: chọn Text Color để định màu cho văn bản, chọn Background Color để định màu nền.
+ Kích chuột vào Acknowleged: chọn Text Color để định màu cho văn bản, chọn Background Color để định màu nền.
+ Kích OK để kết thúc.
4.2.2.5. Truyền thông trong môi trường WinCC
a. Bản chất truyền thông giữa máy tính (PC) và PLC - Data Manager ( Trình quản trị dữ liệu )
WinCC Data Manager quản lý dữ liệu ( Database). Người sử dụng không thấy được quá trình quản lý dữ liệu này. Trình quản lý dữ liệu làm việc với dữ liệu được sinh ra từ WinCC Project và được cất trong cơ sở dữ liệu của Project. Nó quản lý các biến WinCC trong lúc chạy chương trình. Tất cả những người sử dụng WinCC phải yêu càu dữ liệu từ trình quản lý dữ liệu ở các dạng biến WinCC. Các ứng dụng này gồm Graphic Runtime, Alarm Logging Runtime và Tag Logging Runtime.
b. Các trình điều khiển truyền thông (Comunication drive )
- Để cho WinCC truyền thông với các kiểu PLC khác, người sử dụng phải nối trình quản lý dữ liệu với PLC. Trình điều khiển truyền thông gồm một C++DLL, mà truyền thông giao tiếp với trình quản lý dữ liệu (gọi là kênh API ). Trình điều khiển truyền thông cung cấp các giá trị quá trình cho WinCC Tag.
c. Đơn vị kênh ( Channel Unit )
- Ngõ vào Communication Drive trong Tag Managerment chứa ít nhất một Sub-Entry. Sub-Entry của Communication Drive này gọi là đơn vị kênh. Mỗi đơn vị tạo nên giao tiếp với một Hardware và như vậy với Modul truyền thông của PC. Người ta phải định nghĩa đơn vị kênh. Modul truyền thông này
Chất
được gán trong hộp thoại System Parameters. Hộp này được mở bằng cách click chuột phải vào đơn vị kênh tương ứng và chọn System Parameter từ Menu hiện lên. Sự xuất hiện của hộp thoại phụ thuộc vào trình điều khiển truyền thông được chọn. Tuy nhiên có thể thêm các thông số truyền thông nếu cần.
d. Hardware driver: Driver kết nối phần cứng.
- Quá trình truyền thông này có thể được mô tả như sau: WinCC Data Manager quản lý các WinCC Tag khi thực thi. Nhiều ứng dụng WinCC khác nhau ( trên WinCC Application ) yêu cầu các giá trị từ Data Manager. Công việc của Data Manager nhận các tag yêu cầu từ quá trình. Nó thực hiện việc này thông qua quá trình điều khiển truyền thông đã được tích hợp trong WinCC Project. Trình điều khiển truyền thông tạo nên giao tiếp giữa WinCC và quá trình bằng cách sử dụng đơn vị kênh của nó. Trong phần lớn các trường hợp, kết nối dựa trên Hardware đến quá trình được cài đặt bằng cách sử dụng một CP. Trình điều khiển truyền thông WinCC sử dụng các CP để gởi thông điệp yêu cầu đến PLC. Tiếp đến CP gửi các giá trị quá trình được yêu cầu từ các thông điệp tương ứng đến WinCC.
4.2.2.6. Tích hợp giữa WinCC và STEP7 – 300
- Yêu cầu phần mềm:
+ SIMATIC NET dùng để cài Driver cho CP 1413. + Phần mềm STEP7 dùng để tạo một dự án STEP7.
+ WinCC với Driver truyền thông SIMATIC S7 Protocol Suite để tạo một dự án WinCC.
Tổng quan các bước kết nối truyền thông giữa WinCC và S7- 300 + Khởi động bộ xử lý truyền thông CP 1413
+ Gắn card xử lý truyền thông CP 1413 vào khe ISA của máy tính và phân định phạm vi vào ra cho card CP1413 qua Jumpers và Driver IE S7- 1413 V5.1 từ phần mềm SIMATIC NET cho CP1413 để máy tính nhận nó,
Chất
tiếp tục cài đặt CP1413 qua biểu tượng giao tiếp PG/PC nằm trong Control Panel, trong bước này chọn phân vùng vào ra trùng với phân vùng vào ra đặt bằng Jumpers ban đầu.
+ Nhập địa chỉ Ethernet của CP1413 tham gia vào mạng 08.00.06.0100.01
Tạo một dự án Step7
+ Gắn module nguồn, module CPU 300, CP343-1 lên thanh Rack. Cài đặt mục tùy chọn NCM S7-ind Ethernet V5.0 SP1.
+ Mở dự án STEP7 để tạo một dự án mới, xác lập cấu hình phần cứng cho trạm S7 300, đặt địa chỉ Ethernet tham gia trên mạng Ethernet 08.00.06.01.00.00. Rồi lưu và nạp xuống cho PLC. Tiếp tục xác định địa chỉ của trạm dung để truyền thông với các trạm mà cùng sử dụng phần mềm S7, trong trường hợp này ta nhập 2.
+ Mở dự án Step để tạo khối dữ liệu muốn giao lưu với trạm WinCC, ví dụ ở đây ta tạo khối DB75.
Tạo một dự án WinCC:
+ Trong quá trình tạo dự án, ta xác định địa chỉ Ethernet của bộ xử lí truyền thông CP343-1: 08.00.06.01.00.00. Tạo các biến WinCC, là biến sẽ nhận dữ liệu của khối dữ liệu DB75. Các thay đổi của dữ liệu của khối DB75 sẽ được giám sát bởi WinCC.
4.3. Giao diện giám sát và điều khiển
- Với giao diện này ta có thể quan sát trạng thái hoạt động của tất cả các bơm và động cơ dùng trong hệ thống, đồng thời ta có thể truy cập đến từng cụm chức năng để giám sát và điều khiển tự động hoặc bằng tay các trạm.
- Trong phạm vi thiết kế. Ta có các cụm chức năng sau:
+ Sơ đồ chính: là sơ đồ tổng quát bố trí trong trạm, ta có thể quan sát tổng quan về hoạt động của các phần tử trong hệ thống.
Chất
+ Sơ đồ độc lập: là sơ đồ bố trí chế độ chạy độc lập của các động cơ và các van có trong hệ thống xử lý nước thải.
+ Sơ đồ chế độ sự cố: là sơ đồ bố trí chế độ sự cố của bơm M1 và máy sục khí 1 và máy sục khí 2.
Chất
Hình 4.2: Giao diện chế độ độc lập
Chất
Chất
Hình 4.5: Tag điều khiển
Chất
Hình 4.7: Tag cảm biến
Chất
KẾT LUẬN
1. Những kết quả đạt được
Kết thúc thời gian làm đồ án tốt nghiệp, về cơ bản em đã hoàn thành việc xây dựng hệ thống giám sát và điều khiển hệ thống xử lý nước thải của nhà máy lắp ráp ô tô VIDAMCO. Khối lựơng công việc được tổng kết vào 4 chương sau:
Chương 1: Giới thiệu chung về nhà máy lắp ráp ô tô VIDAMCO. Chuơng 2: Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy.
Chương 3: Tổng quan về PLC S7-300.
Chương 4: Giám sát và theo dõi hệ thống bằng WINCC.
Do hạn chế về thời gian và điều kiện vật chất cũng như kinh nghiệm của bản thân em mới chỉ đưa ra được một hệ thống giám sát và điều khiển đơn giản thường được sử dụng trong công nghệ xử lý nước thải.
2. Định hướng phát triển
Định hướng phát triển đề tài của em là em sẽ xây dựng một hệ thống giám sát và điều khiển hệ thống nước thải đầy đủ hơn, hoàn thiện hơn. Cụ thể là nguồn nước thải sau khi được xử lý thay vì bơm ra ngoài môi trường sẽ được quay lại xử lý lại để phục vụ cho việc sinh hoạt của con người. Như vậy chúng ta đã tiết kiệm được một khối lượng lớn nguồn nước cho công ty.
Chất
TÀI LIỆU THAM KHẢO:
[1] Nguyễn Doãn Phước - Phan Xuân Minh - Vũ Văn Hà: Tự động
hóa với Simatic S7-300.
[2] Lê Văn Doanh - Phạm Thượng Hàn - Nguyễn Văn Hòa - Võ Thạch Sơn -Đào Văn Tân: Các bộ cảm biến trong kỹ thuật đo lường và
điều khiển.
[3] Cẩm nang kỹ thuật điện, tự động hóa và tin học công nghiệp: Lê Văn Doanh dịch.