CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ GIAO DIỆN HM
4.1. Tỡm Hiểu Phần Mềm WinCC 1 Giới thiệu về phần mềm WinCC
4.1.1 Giới thiệu về phần mềm WinCC
WinCC (Windows Control Center) là phần mềm tớch hợp giao diện người mỏy IHMI (Integrated Human Machine Interface) đầu tiờn cho phộp kết hợp phần mềm điều khiển với quỏ trỡnh tự động húa.Những thành phần dễ sử dụng của WinCC giỳp tớch hợp với những ứng dụng mới hoặc cú sẵn mà khụng cú bất kỡ trở ngại nào.
Đặc biệt, với WinCC người sử dụng cú thể tạo ra một giao diện điều khiển giỳp quan sỏt mọi hoạt động quỏ trỡnh tự động húa một cỏch dễ dàng.
Phần mềm này cú thể trao đổi dữ liệu với nhiều loại PLC của cỏc hóng khỏc nhau như Siemens, Misubishi, Allen Bradley, …, nhưng nú đặc biệt truyền thụng rất tốt với PLC của hóng Siemens. Nú được cài đặt trờn mỏy tớnh và giao tiếp với PLC thụng qua cổng COM1 hoặc COM2 (chuẩn RS-232) của mỏy tớnh. Do đú, cần phải cú một bộ chuyển đổi từ chuẩn RS-232 sang chuẩn RS-485 của PLC.
WinCC cũn cú đặc điểm là đặc tớnh mở.Nú cú thể sử dụng một cỏch dễ dàng với cỏc phần mềm chuẩn và phần mềm của người sử dụng, tạo nờn giao diện người mỏy đỏp ứng nhu cầu thực tế một cỏch chớnh xỏc.Những nhà cung cấp hệ thống cú thể phỏt triển ứng dụng của họ thụng qua giao diện mở của WinCC như một nền tảng để mở rộng hệ thống.
Ngoài khả năng thớch ứng cho việc xõy dựng cỏc hệ thống cú quy mụ lớn nhỏ khỏc nhau, WinCC cũn cú thể dễ dàng tớch hợp với những ứng dụng cú quy mụ toàn cụng ty như việc tớch hợp với những hệ thống cấp cao như MES (Manufacturing Excutino System – Hệ thống quản lớ việc thực hiện sản xuất) và ERP (Enterprise Resource Planning). WinCC cú thể sử dụng trờn quy mụ toàn cầu nhờ hệ thống trợ giỳp của Siemens cú mặt trờn khắp thế giới.
4.1.2.Cỏc ứng dụng của WinCC
Tự động húa quỏ trỡnh điều khiển và giỏm sỏt quy trỡnh sản xuất. Khi một hệ thống dung chương trỡnh WinCC để điều khiển và thu thập dữ liệu từ quỏ trỡnh, nú cú thể mụ phỏng bằng hỡnh cỏc sự kiện xảy ra trong quỏ trỡnh điều khiển dưới dạng cỏc chuỗi sự kiện. WinCC cung cấp nhiều hàm chức năng cho mục đớch hiển thị, thụng bỏo bằng đồ họa, xử lớ thụng tin đo lường, cỏc tham số cụng thức, cỏc bảng ghi bỏo cỏo v.v…
đỏp ứng yờu cầu cụng nghệ và là một trong những chương trỡnh ứng dụng trong thiết kế giao diện người mỏy (HMI)
Khi sử dụng WinCC để thiết kế giao diện HMI và mạng SCADA, WinCC sử dụng cỏc chức năng sau:
*Graphics Designer: Thực hiện dễ dàng cỏc chức năng mụ phỏng và hoạt động của cỏc đối tượng đồ họa của chương trỡnh WinCC. OLE, I/O,… với thuộc tớnh động (Dynamic)
*Alarm Logging: Thực hiện việc hiển thị cỏc thụng bỏo hay cỏc bỏo cỏo trong khi hệ thống vận hành. Đảm trỏch về cỏc thụng bỏo nhận được và lưu trữ.Nú chứa cỏc chức năng để nhận cỏc thụng bỏo từ cỏc quỏ trỡnh, để chuẩn bị, hiển thị, hồi đỏp và lưu trữ chỳng. Ngoài ra, Alarm Logging cũn giỳp ta tỡm nguyờn nhõn lỗi của hệ thống
*Tag Logging: Thu thập, lưu trữ và nộn cỏc giỏ trị đo dưới nhiều dạng khỏc nhau. Tag Longging cho phộp lấy dữ liệu từ cỏc quỏ trỡnh thực thi, chuẩn bị để hiển thị và lưu trữ cỏc dữ liệu đú. Dữ liệu cú thể cung cấp cỏc tiờu chuẩn về cụng nghệ và kỹ thuật quan trọng lien quan đến trạng thỏi hoạt động của toàn hệ thống
*Report Designer: Cú nhiệm vụ tạo cỏc thụng bỏo, bỏo cỏo và cỏc kết quả này được lưu dưới dạng cỏc trang nhật kớ sự kiện
*User Achivers: Cho phộp người sử dụng lưu trữ dữ liệu từ chương trỡnh ứng dụng và cú khả năng trao đổi với cỏc thiết bị tự động húa khỏc. Điều này cú nghĩa: Cỏc cụng thức, thụng số trong chương trỡnh WinCC cú thẻ được soạn thảo, lưu giữ và sử dụng trong hệ thống
4.1.3.Trỡnh tự tạo một Project mới
Để tạo một dự ỏn trong WinCC bạn phải tiến hành theo cỏc bước:
Bước 1: Khởi động WinCC
Hỡnh 4.1: Khởi động wincc
Tạo một Project mới
Ngay sau khi khởi động WinCC, hộp thoại tạo dự ỏn mới: “Single-User Project”, “Multi-User Project”, “Multi-Client Project” hoặc chọn “Open an Available project” để mở một dự ỏn đó cú sẵn.
- Nhấn trỏi chuột chọn “Single-User Project” và nhấn OK để xỏc nhận. - Nhập tờn dự ỏn và chọn đườn dẫn.
- Để mở dự ỏn cú sẵn, trong hộp thoại “Open” tỡm những tệp tin cú đuụi mở rộng là “.mcp”. Nếu một dự ỏn được thực thi, khi bạn thoỏt khỏi WinCC nú sẽ tự khởi động lại trong lần kớch hoạt WinCC tiếp theo.
Hỡnh 4.3: Đặt tờn cho Project
Cài đặt driver kết nối
Chọn Driver để kết nối PLC từ hộp thoại sau:
Hỡnh 4.4: Cài đặt driver kết nối
Hỡnh 4.5.Cửa sổ WinCC Explorer Bước 3: Cài đặt bộ điều khiển cho PLC
Trong bước tiếp theo chỳng ta sẽ định cấu hỡnh cho hệ thống để hệ thống tự động (AS) cú thể giao tiếp với WinCC thụng qua bộ điều khiển giao tiếp. Việc chọn bộ điều khiển (Driver) tựy thuộc vào loại PLC sử dụng.Với dũng SIMATIC PLC của Siemens cú khoảng vài tram đến vài nghỡn điểm nhập/xuất (I/O).
- Trong cửa sổ bờn trỏi của “WinCC Explorer” nhấp phải chuột lờn biểu tượng “Tag Manager” và chọn “Add New Driver”.
- Trong hộp thoại “Add New Driver”, chọn Driver thớch hợp (VD: “SIMATIC S7 Protocol Suite” và nhấn “Open” để xỏc nhận.
- Để tạo một kết nối kớch trỏi chuột vào Driver tất cả cỏc kờnh kết nối sẽ được hiển thị → nhấp phải chuột lờn kờnh “MPI” và chọn “New Connection”
Hỡnh 4.7.Dự ỏn WinCC, tạo kết nối mới
- Trong hộp thoại “Connection properties” xuất hiện sau đú đỏnh “PLC1” vào ụ điền tờn, sau đú nhấn OK.
Hỡnh 4.8.Tạo kết nối mới Bước 4: Tạo cỏc Tags
- Tags được dựng trong WinCC biểu thị hoặc là cỏc giỏ trị thực như mực nước của 1 hồ nước, hoặc cỏc giỏ trị bờn trong được tớnh toỏn hay mụ phỏng bờn trong WinCC.
- Cỏc Tags của quỏ trỡnh (“tags ngoài”, “tags cụng suất”) là cỏc vị trớ bộ nhớ bờn trong PLC hay một thiết bị tương tự. Vỡ thế, vớ dụ như mực nước của hồ nước sẽ được đo bởi cảm biến mức và được lưu vào PLC. Thụng qua một kết nối, cỏc kờnh truyền sẽ truyền giỏ trị của mực nước vào trong WinCC.
- Cỏc Tags nội (internal tag) là cỏc vị trớ của bộ nhớ trong WinCC, cú cỏc chức năng như là một PLC. Chỳng cú thể được tớnh toỏn và sửa đổi trong WinCC. - Cỏc nhúm Tags được dựng để sắp xếp cỏc tag theo cấu trỳc nào đú. Tất cả cỏc
tags cú thể được sắp xếp thành cỏc nhúm tag để tang tớnh rừ ràng. Bước 5: Tạo hỡnh ảnh quỏ trỡnh
- Trong con cửa sổ con bờn trỏi WinCC, nhấn phải chuột vào “Graphics Designer” để hiện lờn pop-up menu.
- Trong pop-up menu, nhấn vào “New Picture”. Sau đú một file ảnh được đặt tờn là “NewPdl0.pdl” sẽ được tạo ra và hiện lờn trong cửa sổ con bờn phải trong WinCC Explorer.
Hỡnh 4.9.Tạo ảnh mới
- Mở Graphics Designer: để mở cửa sổ Graphics Designer ta nhấn đỳp chuột vào file ảnh vừa tạo ở trờn.
Hỡnh 4.10.Cửa sổ Graphics Designer
- Sau đú ta bắt đầu tạo hỡnh ảnh quỏ trỡnh.
Bước 6: Thiết lập thuộc tớnh chạy thực (Run Time)
Thiết lập hỡnh thức của màn hỡnh Runtime bằng cỏch:
- Trong cửa sổ phụ bờn trỏi của WinCC Explorer, nhấp trỏi chuột “Computer”. - Trong cửa sổ bờn phải, nhấp phải chuột vào tờn mỏy tớnh đang sử dụng. - Trong cửa sổ pop-up, nhấn vào “Properties”.
- Nhấp vào phớm “Graphics Runtime”. Trong đõy ta cú thể xỏc định hỡnh thức của màn hỡnh Runtime và đặt hỡnh khởi động.
- Để chọn hỡnh khởi động, nhấp vào “Search”, sau đú trong hộp thoại “Start Picture” chọn hỡnh khởi động và nhấn OK.
- Trong vựng “Window Attributes”, nhấp trỏi chuột vào cỏc lựa chọn “Title”, “Maximize”, “Minimize” và “Adapt Picture”.
Hỡnh 4.11.Thiết lập thuộc tớnh Runtime
- Nhấp “OK” để đúng cửa sổ thuộc tớnh.
Bước 7: Kớch hoạt Project
- Để xem Project như một thiết bị chạy thực, nhấp vào “File”, “Activate” trờn thanh cụng cụ của WinCC Explorer. Một dấu lựa chọn sẽ xuất hiện bờn cạnh “Activate” để cho thấy chế độ chạy thực đó được kớch hoạt.
- Mặt khỏc, cú thể nhấp vào biểu tượng “Activate” trờn thanh cụng cụ của WinCC Explorer.
Bước 8: Dựng bộ mụ phỏng
Nếu khụng cú PLC nào được kết nối với WinCC, ta cú thể dựng bộ mụ phỏng để kiểm tra Project
- Để khởi động bộ mụ phỏng, trờn thanh tỏc vụ nhấn Start → Simatic → WinCC → WinCC Simulator.
- Trong hộp thoại bộ mụ phỏng, chọn cỏc tag muốn mụ phỏng bằng cỏch nhấp “Edit” → “New Tag”.
- Đỏnh dấu chọn “Active”. Trong phần “Tags”, cỏc tag sẽ được hiển thị với cỏc giỏ trị đó được sửa đổi.
Hỡnh 4.12.Cấu hỡnh bộ mụ phỏng
- Lỳc này khi trở lại màn hỡnh Runtime sẽ thấy hỡnh ảnh với cỏc giỏ trị thực được cung cấp từ bộ mụ phỏng.