LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, yêu cầu ứng dụng tự động hóa ngày cao vào đời sống sinh hoạt, sản xuất (yêu cầu điều khiển tự dộng, linh hoạt, tiện lợi, gọn nhẹ…) Mặt khác nhờ công nghệ thông tin, công nghệ điện tử phát triển nhanh chóng làm xuất loại thiết bị điều khiển khả trình PLC Để thực cơng việc cách khoa học nhằm đạt số lượng sản phẩm lớn, nhanh mà lại tiện lợi kinh tế Các công ty, xí nghiệp sản xuất thường sử dụng cơng nghệ lập trình PLC sử dụng loại phần mềm tự động Dây truyền sản xuất tự động PLC giảm sức lao động công nhân mà sản xuất lại đạt hiệu cao đáp ứng kịp thời cho đời sống xã hội Qua tập đồ án môn học tơi giới thiệu lập trình PLC ứng dụng vào cung cấp nước cho nhà cao tầng Đề Tài gồm nội dung sau đây: Chương Tổng quan Scada Tia Portal S7-1200 Chương Chương trình hệ thống cấp nước cho nhà cao tầng S71200 Chương Lập trình Scada hệ thống cấp nước cho nhà cao tầng Tia Portal V13 Trong q trình thực chương trình gặp nhiều khó khăn tài liệu tham khảo cho vấn đề hạn hẹn, có liên quan đến nhiều vấn đề phần dây chuyền Mặc dù cố gắng khả năng, thời gian có hạn kinh nghiệm chưa nhiều nên khơng thể tránh khỏi sai sót mong đóng góp ý kiến bổ sung thầy giáo để đồ án hoàn thiện MỤC LỤC Hình 2.1 Sơ đồ kết nối PLC PC systems Hình 2.2 Màn hình Hình 2.3 Màn hình tự động Hình 2.4 Màn hình điều khiển tay Hình 2.5 Biểu tượng Tia Portal V13 Hình 2.6 Màn hình Hình Tạo create new project Hình 2.8 Chọn configure a device Hình 2.9 Chọn add new device Hình 10 Chọn loại CPU PLC Hình 11 Project Hình 2.12 Chọn PC systems Hình 13 Kết nối IE general cho PC System Hình 14 Kết nối PLC PC System Hình 15 Màn hình hồn thành MỤC LỤC BẢNG CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ SCADA TRONG TIA PORTAL S7 1200 1.1 Giới thiệu phần mềm WinCC WINCC chữ viết tắt Windows Control Center Đây phần mềm ứng dụng để giám sát, điều khiển thu thập liệu hệ thống tự động hóa q trình sản xuất Việc sử dụng điều kiển lập trình riêng lẻ khơng đáp ứng yêu cầu điều khiển hệ thống SCADA, cần phải kết hợp thêm hiển thị HMI (Human Machine Interface - Giao diện người-máy) Hình 1.1 Hệ thống WinCC Trong lĩnh vực tự động hóa cơng nghiệp WINCC phần mềm HMI chuyên dùng hãng SIEMEN để quản lý, thu thập liệu điều khiển q trình cơng nghiệp WinCC sử dụng để thể trình hoạt động trình sản xuất khai thác giao diện sử dụng đồ họa cho người vận hành WinCC cho phép người vận hành quan sát hoạt động q trình thơng qua hình ảnh đồ họa hình máy tính WinCC cho phép người vận hành thực thao tác điều khiển tới trình sản xuất Ví dụ người vận hành thay đổi giá trị đặt cho biến trình hay thay đổi % phần trăm độ mở van từ giao diện đồ họa hình Một cảnh báo tự động tạo trường hợp trạng thái q trình có vấn đề, ví dụ biến q trình có giá trị vượt giá trị cho phép, thơng báo xuất hình Các giá trị, thơng số q trình in lưu trữ tự động Các đặc điểm bật WinCC: - Lỡ phần Siemens TIA(Totally Integrated Automation-tự động hóa tích hợp hồn tồn), WinCC làm việc hiệu với hệ thống tự động sử dụng sản phẩm thuộc dòng SIMATIC Các hệ thống tự động hóa sử dụng thiết bị từ nhờ sản - xuất khác đợc hỗ trợ Dữ liệu WinCC thay đổi với giải pháp IT khác thông qua - chuẩn giao tiếp, với chương trình Microsoft Excel Giao diện chương trình mở WinCC cho phép ngời sử dụng kết nối với chương trình để điều khiển trình liệu q trình Cấu hình WinCC sửa đổi lúc WinCC hệ thống HMI tương thích với Internet WINCC chương trình ứng dụng 32 bit hướng đối tượng chạy hệ điều hành 32 bit từ Windows 95, Windows 98, Windows XP Chương trình cho phép thực đa nhiệm vụ, đảm bảo phản ứng nhanh chóng với ngắt độ an toàn chống lại liệu bên mức độ cao Nếu chạy Windows NT, WINCC cung cấp chức để tạo an toàn phục vụ servers hệ thống có nhiều người sử dụng Với giao diện thân thiện, WINCC có nhiều cơng cụ lệnh mạnh giúp cho cán quản lý chuyên gia kỹ thuật doanh nghiệp nhà máy khai thác có hiệu trình 1.1.1 Chương trình WinCC Tools Project Working Property Output Window Hình 1.2 Màn hình WinCC • Working Area: Mỗi đối tượng có vùng soạn thảo nó, gọi vùng • làm việc Property window: Đối tượng đơn tìm thấy khung project, vùng soạn • • • • thảo mở sau double click Tools window: nơi chứa tất cảc đối tượng đặt hình Thuộc tính window: biểu diễn tùy thuộc vào thuộc tính đối tượng chọn Output Window tin nhắn chẩn đốn, ví dụ lỗi biên dịch project Project tree: chương trình, lựa chọn biến Tag, kểu kết nối Connection, hay sreen hình hiển thị đối tượng, 1.1.2 Kết nối WinCC Màn hình kết nối WinCC PLC Hình 1.3 Màn kết nối WinCC 1.2 Giới thiệu plc s7-1200 Năm 2009, Siemens dòng sản phẩm S7-1200 dùng để thay dần cho S7200 So với S7-200 S7-1200 có tính trội: - S7-1200 dòng điều khiển logic lập trình (PLC) kiểm sốt nhiều ứng dụng tự động hóa Thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, tập lệnh mạnh làm cho có giải pháp hoàn hảo cho ứng dụng sử dụng với S7- 1200 - Kết hợp vi xử lý, nguồn tích hợp, mạch ngõ vào mạch ngõ kết cấu thu gọn, CPU S7-1200 tạo PLC mạnh mẽ Sau người dùng tải xuống chương trình, CPU chứa mạch logic yêu cầu để giám sát điều khiển thiết bị nằm ứng dụng CPU giám sát ngõ vào làm thay đổi ngõ theo logic chương trình người dùng, bao gồm hoạt động logic Boolean, việc đếm, định thì, phép tốn phức hợp việc truyền thông với thiết bị thông minh khác - Một số tính bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vào CPU chương trình điều khiển: + Người dùng sử dụng chức “know-how protection” để ẩn mã nằm khối xác định + Mỗi CPU cung cấp bảo vệ mật cho phép người dùng cấu hình việc truy xuất đến chức CPU - CPU cung cấp cổng PROFINET để giao tiếp qua mạng PROFINET Các module truyền thơng có sẵn dành cho việc giao tiếp qua mạng RS232 hay RS485 - Vậy để làm dự án với S7-1200 cần cài TIA Portal phần mềm bao gồm mơi trường lập trình cho PLC thiết kế giao diện HMI  Bộ phận kết nối nguồn  Các phận kết nối nối dây người dùng tháo (phía sau nắp che)  Khe cắm thẻ nhớ nằm cửa phía  Các LED trạng thái dành cho I/O tích hợp  Bộ phận kết nối PROFINET (phía CPU) Hình Cấu trúc PLC S7-1200 Các kiểu CPU khác cung cấp đa dạng tính dung lượng giúp cho người dùng tạo giải pháp có hiệu cho nhiều ứng dụng khác Bảng 1 Các kiểu CPU Chức Kích thước vật lý (mm) CPU 1211C 90 x 100 x 75 CPU 1212C CPU 1214C 110 x 100 x 75 Bộ nhớ người dùng: • Bộ nhớ làm việc • 25 kB • 50 kB • Bộ nhớ nạp • MB • MB • Bộ nhớ giữ lại • Kb • kB • ngõ vào / I/O tích hợp cục • Kiểu số • Kiểu tương tự Kích thước ảnh tiến trình Bộ nhớ bit (M) ngõ • ngõ Các đếm tốc độ cao • Vng pha ngõ 10 ngõ • ngõ • ngõ 4096 byte tín hiệu Bảng tín hiệu Đơn pha • 14 ngõ vào / 1024 byte ngõ vào (I) 1024 byte ngõ (Q) Độ mở rộng module Khơng • • ngõ vào / • 100 kHz • 80 kHz 8192 byte • 100 • 100 kHz 30 kHz 30 kHz kHz • 80 kHz 20 kHz • 80 kHz 20 kHz Các module truyền thông (mở rộng bên trái) Các ngõ xung Thẻ nhớ Thẻ nhớ SIMATIC (tùy chọn) Thời gian lưu giữ đồng hồ o Thơng thường 10 ngày / ngày 40 C thời gian thực PROFINET Tốc độ thực thi tính tốn cổng truyền thông Ethernet 18 μs/lệnh thực Tốc độ thực thi Boolean 0,1 μs/lệnh Họ S7-1200 cung cấp số lượng lớn module tín hiệu bảng tín hiệu để mở rộng dung lượng CPU Người dùng lắp đặt thêm module truyền thông để hỗ trợ giao thức truyền thông khác Bảng Các module tín hiệu truyền thơng Chỉ ngõ vào x DC In Kiểu số 16 x DC In (SM) SB) Chỉ ngõ Kết hợp In/Out x DC Out x DC In / x DC Ou x Relay Out x DC In / x Relay 16 x DC Out 16 x DC In / 16 x DC 16 x Relay Out Relay Out x Analog In x x Analog In x Analog In Analog In Kiểu số _ _ x DC In / x DC Ou Kiểu tương tự _ x Analog In _ Kiểu tương tự x Analog In / x An hông (CM) 10 CHƯƠNG LẬP TRÌNH SCADA HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO NHÀ CAO TẦNG TRÊN TIA PORTAL V13 3.1 Lập trình Scada hệ thống cấp nước cho nhà cao tầng Nội dung yêu cầu: Thiết kế hệ thống bơm nước cho nhà cao tầng PLC S71200 Hệ thống gồm bơm, Bơm Bơm phục vụ cho nhu cầu bơm nước, Bơm có chức xả cho hộ tiêu dùng Nguyên tắc hoạt động hệ thống: - Khi cảm biến tác động Bơm hoạt động nước bơm lên bồn chứa bơm đầy bồn cảm biến tác động Bơm xả nước để phục vụ nhu cầu sử dụng Khi bồn cảm biến 1sẽ tác động Bơm hoạt động ( Bơm Bơm hoạt động phiên ) nước bơm lên bồn chứa, bồn chứa đầy cảm biến tác động Bơm xả nước - Khi gặp cố Bơm đèn báo cố Bơm sáng Bơm ngừng hoạt động Bơm hoạt động thay Bơm Khi Bơm gặp cố đèn báo cố Bơm sáng Bơm ngừng hoạt động Bơm hoạt động thay Bơm Trường hợp Bơm gặp cố Bơm 1, Bơm 2, Bơm ngừng hoạt động 3.1.1 Khởi tạo hình Screen lấy đối tượng Bước 1: Mở HMI_RT_1 ( WinCC RT Advanced ) chọn Green để hiển thị hình làm việc, tạo hình Green cách click chuột vào “Add new screen” 41 Bước 2: Chọn Symbol library để chọn đối tượng đặt lên hình Bước 3: Nhấn chọn đối tượng công cụ Toolbox gồm biểu tượng nút nhấn, hiển thị số đếm, chức thông báo (arlam), symbol băng truyền, bồn nước, … 42 Chọn Button để lấy nút nhấn Chọn Bar để lấy thang đo mức nước bồn 43 Chọn Circle để làm đèn báo hiệu Hồn thành hình tự động 44 Hoàn thành chế độ tay 3.1.2 Kết nối đối tượng hình HMI với PLC tag 45 • Màn hình tự động  Đối với đối tượng thuộc ngõ vào PLC tag ta làm sau: - Chuột phải vào đối tượng chọn Properties nhấn đúp chuột vào đối - tượng chọn biểu tượng Properties cơng cụ phía Chọn tag “Events”:  Đối với đối tượng nhấn thả thiết lập “Press” “Release” (START, STOP, RESET_Đ 1,RESET_Đ 2, RESET_Đ 3) Chọn “Press”: nhấp chuột vào bấm “setbit”, chọn “tag” PLC tương ứng với đối tượng đặt Chọn “Release”: nhấp chuột vào bấm “resetbit”, chọn “tag” PLC tương ứng với đối tượng đặt  Đối với đối tượng nhấn giữ thiết lập “Click” (ON, OFF, MANU, SỰ CỐ_Đ1, SỰ CỐ_Đ2, SỰ CỐ_Đ3) 46 Chọn “Click”: nhấp chuột vào bấm “setbit” “resetbit” tùy vào chức đối tượng, chọn “tag” PLC tương ứng với đối tượng đặt  Đối với đối tượng thuộc ngõ PLC tag ta làm sau: - Chuột phải vào đối tượng chọn Properties nhấn đúp chuột vào đối - tượng chọn biểu tượng Properties cơng cụ phía Chọn tag “Aminations” → “Amination type” → “Display” → “Appearance” Xuất bảng chọn tag đặt màu cho trạng thái bit: ngõ tên tag cần đặt cho đối tượng, “add new” màu cho trạng thái bit Ví dụ: đặt cho bơm 47 Click double đối tượng chọn Properties → Animation → Appearence Nhập tag “BƠM1” vào “Name” vào biểu tượng để chọn vùng lưu tag PLC Sau chọn màu cho đối tượng thay đổi trạng thái bit 48 49  Đối với đối tượng “Bar” ta làm sau: - Chuột phải vào đối tượng chọn Properties nhấn đúp chuột vào đối - tượng chọn biểu tượng Properties cơng cụ phía “Properties” → “Gereral” → “Process tag” → gõ tag “chieu cao (CM)” Các chức khác: + Appearance: hiển thị màu nước số đo + Border type: màu viền Bar + Scales: tỉ lệ chia Bar + Label: chỉnh chiều dài bề ngang chia tỉ lệ, hiển thị giá trị + + + + + + Bar Layout: bố trí vị trí đặt Bar Text format: định dạng văn Flashing: bật tắt chế độ nhấp nháy Limits: đặt màu cho giới hạn cảnh báo cao thấp Stype/Designs: kiểu thiết kế cho thiết bị Miscellaneous: tên lớp Bar Hồn thành hình tự động • Màn hình tay  Đối với đối tượng thuộc ngõ vào PLC tag ta làm sau: - Chuột phải vào đối tượng chọn Properties nhấn đúp chuột vào đối - tượng chọn biểu tượng Properties cơng cụ phía Chọn tag “Events”:  Đối với đối tượng nhấn thả thiết lập “Press” “Release” (START, STOP, ON 1, ON 2, ON 3, OFF 1, OFF 2, OFF 3, ON B1, ON B2, ON B3) 50  Đối với đối tượng nhấn giữ thiết lập “Click” (MANU)  Chọn “Press”: nhấp chuột vào bấm “setbit”, chọn “tag” PLC tương ứng với đối tượng đặt  Chọn “Release”: nhấp chuột vào bấm “resetbit”, chọn “tag” PLC tương ứng với đối tượng đặt  Đối với đối tượng thuộc ngõ PLC - Chọn tag “Animations”: 51 Chọn “Click”: nhấp chuột vào bấm “setbit” “resetbit” tùy vào chức đối tượng, chọn “tag” PLC tương ứng với đối tượng đặt  Đối với đối tượng thuộc ngõ PLC tag ta làm sau: - Chuột phải vào đối tượng chọn Properties nhấn đúp chuột vào đối - tượng chọn biểu tượng Properties cơng cụ phía Chọn tag “Aminations” → “Amination type” → “Display” → “Appearance” Xuất bảng chọn tag đặt màu cho trạng thái bit: ngõ tên tag cần đặt cho đối tượng, “add new” màu cho trạng thái bit 3.1.3 M ô Click vào Compile để kiểm tra lỗi 52 Click vào Start Simulation để mô 53 Giao diện chạy mơ tự động Hình Giao diện mô tự động 54 Giao diện chạy mơ tay Hình Giao diện mô tay TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tài liệu hướng dẫn sử dụng PLC S7- 1200 Siemens [2] Đồ án tốt nghiệp Phân loại sản phẩm theo màu sắc chiều cao- Trường ĐH Thủ Dầu Một [3] Giới thiệu phần mềm WINCC – Đào Bá Phong - Bộ môn GCVL DCCN, Khoa Cơ khớ, ĐHBK Hà Nội 55 ... kết nối WinCC PLC Hình 1.3 Màn kết nối WinCC 1.2 Giới thiệu plc s7- 1200 Năm 2009, Siemens dòng sản phẩm S7- 1200 dùng để thay dần cho S72 00 So với S7- 200 S7- 1200 có tính trội: - S7- 1200 dòng điều... PLC  Quy định địa IP cho module CPU IP TOOL thay đổi IP address PLC S7- 1200 cách Phương pháp thích hợp tự động xác định trạng thái địa IP : - Gán địa IP ban đầu : Nếu PLC S7- 1200 khơng có địa IP,... thiết lập để cấp phát địa IP ban đầu cho PLC S7- 1200 16 - Thay đổi địa IP : địa IP tồn tại, công cụ IP TOOL sửa đổi cấu hình phần cứng (HW config) PLC S7- 1200  Đổ chương trình xuống CPU Đổ từ