Đề cương bài giảng mạng truyền thông công nghiệp

Thông tin tài liệu

TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Ch-¬ng 1: Tæng quan vÒ hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng 1. Kh¸i niÖm HÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng (HTSXT§): Lµ hÖ thèng tù ®éng çc qu¸ tr×nh xö lý th«ng tin trong qu¸ tr×nh c«ng nghÖ hoÆc qu¸ tr×nh s¶n xuÊt. Trong hÖ nµy con ng-êi lµ mét kh©u quan träng, th-êng xuyªn cã sù trao ®æi th«ng tin gi÷a ng-êi vµ m¸y. Con ng-êi lµm viÖc trong hÖ thèng ®Ó ho¹ch ®Þnh môc tiªu vµ ®-a ra çc quyÕt ®Þnh ®Ó hÖ ®i ®óng h-íng Chóng ta cÇn ph©n biÖt gi÷a mét hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng vµ hÖ thèng ®iÒu khiÓn tù ®éng (HT§KT§). HÖ thèng ®iÒu khiÓn tù ®éng lµ hÖ thùc hiÖn çc thao t¸c mét çch tù ®éng theo logic ch-¬ng tr×nh ®Æt tr-íc (do con ng-êi ®Æt tr-íc), kh«ng cã sù can thiÖp cña con ng-êi, con ng-êi chØ ®ãng vai trß khëi ®éng hÖ (trªn thùc tÕ ®ã lµ çc bé PID, PLC. MicroProccesor, çc m¹ch ®iÒu khiÓn r¬le-cont¾ct¬ ...). Nh- vËy hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng bao gåm çc hÖ thèng ®iÒu khiÓn tù ®éng, con ng-êi, hÖ thèng kho b·i, nguyªn liÖu... Qu¸ tr×nh trao ®æi th«ng tin gi÷a ng-êi vµ m¸y thùc hiÖn theo m« h×nh sau: MT

TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Ch-¬ng 1: Tæng quan vÒ hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng 1. Kh¸i niÖm HÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng (HTSXT§): Lµ hÖ thèng tù ®éng çc qu¸ tr×nh xö lý th«ng tin trong qu¸ tr×nh c«ng nghÖ hoÆc qu¸ tr×nh s¶n xuÊt. Trong hÖ nµy con ng-êi lµ mét kh©u quan träng, th-êng xuyªn cã sù trao ®æi th«ng tin gi÷a ng-êi vµ m¸y. Con ng-êi lµm viÖc trong hÖ thèng ®Ó ho¹ch ®Þnh môc tiªu vµ ®-a ra çc quyÕt ®Þnh ®Ó hÖ ®i ®óng h-íng Chóng ta cÇn ph©n biÖt gi÷a mét hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng vµ hÖ thèng ®iÒu khiÓn tù ®éng (HT§KT§). HÖ thèng ®iÒu khiÓn tù ®éng lµ hÖ thùc hiÖn çc thao t¸c mét çch tù ®éng theo logic ch-¬ng tr×nh ®Æt tr-íc (do con ng-êi ®Æt tr-íc), kh«ng cã sù can thiÖp cña con ng-êi, con ng-êi chØ ®ãng vai trß khëi ®éng hÖ (trªn thùc tÕ ®ã lµ çc bé PID, PLC. MicroProccesor, çc m¹ch ®iÒu khiÓn r¬le-cont¾ct¬ ...). Nh- vËy hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng bao gåm çc hÖ thèng ®iÒu khiÓn tù ®éng, con ng-êi, hÖ thèng kho b·i, nguyªn liÖu... Qu¸ tr×nh trao ®æi th«ng tin gi÷a ng-êi vµ m¸y thùc hiÖn theo m« h×nh sau: MT QTCN QTCN H×nh1: Qu¸ tr×nh xö lý th«ng tin th«ng th-êng H×nh 2: Qu¸ tr×nh xö lý th«ng tin cã tÝch hîp m¸y tÝnh BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 1 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT 2. CÊu tróc s¬ bé hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng: Mét hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng ®-îc cÊu thµnh tõ mét hay nhiÒu hÖ con trong ®ã bao gåm c¶ con ng-êi. CÊu tróc cña hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng ®-îc tr×nh bµy nh- h×nh 4.TÊt c¶ çc hÖ thèng tù ®éng ho¸ qu¸ tr×nh s¶n xuÊt ®Òu ®-îc x©y dùng trªn hai c¬ së: - Cã ng-êi phôc vô, thao t¸c, ®iÒu phèi (vËn hµnh, ®iÒu phèi) - B¶o ®¶m th«ng tin, b¶o ®¶m kü thuËt, b¶o ®¶m ch-¬ng tr×nh. Tæ chøc qu¶n lý VËn hµnh, ®iÒu phèi Con ng-êi Th«ng tin vµo ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn §èi t-îng ®iÒu khiÓn Th«ng tin ra §¶m b¶o kü thuËt H×nh 3: S¬ ®å cÊu tróc s¬ bé mét hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng HÖ thèng nµy cã thÓ lµ b»ng tay, b¸n tù ®éng, hoÆc tù ®éng hoµn toµn HÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng sÏ ®-îc thùc hiÖn nhê qu¸ tr×nh truyÒn tin. Víi nh÷ng hÖ thèng cµng lín, l-îng th«ng tin trao ®æi gi÷a ng-êi vµ m¸y cµng nhiÒu, nÕu kh«ng dïng m¸y mãc hç trî, sÏ cÇn mét lùc l-îng ®«ng ®¶o nh©n lùc ®Ó ghi nhËn. Çch lµm nµy tèn thêi gian vµ còng rÊt dÔ g©y ra nhÇm lÉn. Ngµy nay ng-êi ta th-êng dïng m¸y tÝnh ®iÖn tö ®Ó ghi nhËn vµ xö lý vµ truyÒn th«ng tin (M¸y tÝnh ®Æt t¹i v¨n phßng ®Ó lËp kÕ ho¹ch, b¸o ço, xö lý vµ truyÒn tin th«ng th-êng. M¸y tÝnh ®Æt t¹i çc ph©n x-ëng ®Ó truyÒn vµ xö lý th«ng tin, m¸y tÝnh ®Æt t¹i d©y truyÒn ®Ó ®iÒu khiÓn côc bé). Nhê sù hç trî cña m¸y tÝnh vµ çc thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn. Çc hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng hiÖn nay ®· ®-îc x©y dùng ë møc ®é tù ®éng hãa rÊt cao, gi¶m nhÑ søc lao ®éng trÝ ãc vµ ch©n tay cña con ng-êi. BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 2 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Trªn thùc tÕ, mét hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng th-êng rÊt phøc t¹p, ®Ó nghiªn cøu nã, ng-êi ta ph¶i ph©n nhá thµnh tõng phÇn ®Ó xem xÐt råi sau ®ã tæng hîp l¹i. Møc ®é tù ®éng ho¸ cña mét hÖ thèng SXT§ th-êng ®-îc chia thµnh 4 cÊp nh- sau: Central Computer Supervision HÖ §K T§H QTSX 4 HÖ §K T§H QTCN 3 Computer Terminal HÖ §KT§ 2 Controler: PID, PLC, Micro Processor. C¬ cÊu chÊp hµnh ®iÒu khiÓn 1 Valves, relays, motors, sensors, Actuators H×nh 4: CÊp ®é tù ®éng hãa hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng CÊp 1: Lµ cÊp tiÕp xóc gi÷a hÖ thèng ®iÒu khiÓn vµ QTCN, ë cÊp nµy sö dông çc c¶m biÕn, çc thiÕt bÞ ®o dïng ®Ó thu nhËn çc tin tøc tõ QTCN vµ çc c¬ cÊu chÊp hµnh nh- r¬le, ®éng c¬, van... dïng ®Ó nhËn th«ng tin ®iÒu khiÓn vµ thùc hiÖn çc lÖnh ®iÒu khiÓn CÊp 2: Lµ cÊp ®iÒu khiÓn côc bé, ë ®©y thùc hiÖn viÖc ®iÒu khiÓn tõng m¸y, tõng bé phËn QTCN. Çc thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn nhËn th«ng tin cña QTCN ë cÊp 1 vµ thùc hiÖn çc thao t¸c tù ®éng theo ch-¬ng tr×nh cña con ng-êi ®· cµi ®Æt s½n. Mét sè th«ng tin vÒ QTCN vµ kÕt qu¶ cña c«ng viÖc ®iÒu khiÓn sÏ ®-îc chuyÓn lªn cÊp 3. CÊp nµy th-êng ®Æt çc bé ®iÒu khiÓn t-¬ng tù (P,I,D) vµ çc bé ®iÒu khiÓn sè. HiÖn nay sö dông phæ biÕn lµ çc bé ®iÒu khiÓn kh¶ tr×nh PLC CÊp 3: Lµ cÊp ®iÒu khiÓn tù ®éng ho¸ qu¸ tr×nh c«ng nghÖ. ë cÊp nµy cã m¸y tÝnh hoÆc çc phÇn tö nèi m¹ng ®Ó thu nhËn th«ng tin vÒ QTCN (tõ cÊp 1 göi lªn), xö lý çc th«ng tin vµ trao ®æi th«ng tin víi cÊp cao h¬n hoÆc ng-êi ®iÒu khiÓn th«ng qua giao diÖn Ng-êi-M¸y CÊp 4: Lµ cÊp tù ®éng ho¸ qu¸ tr×nh s¶n xuÊt, ë cÊp nµy cã m¸y tÝnh trung t©m ®Ó kh«ng nh÷ng xö lý çc th«ng tin vÒ qu¸ s¶n xuÊt mµ cßn lµ çc th«ng tin vÒ t×nh h×nh cung øng vËt t-, nguyªn liÖu, tµi chÝnh, lùc l-îng lao ®éng, t×nh h×nh cung cÇu trªn thÞ BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 3 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT tr-êng...M¸y tÝnh trung t©m xö lý mét khèi l-îng th«ng tin lín, ®-a ra çc gi¶i ph¸p tèi -u ®Ó ng-êi ®iÒu khiÓn lùa chän. Ng-êi ®iÒu khiÓn cã thÓ can thiÖp s©u vµo qu¸ tr×nh s¶n xuÊt, thËm chÝ cã thÓ thay ®æi môc tiªu s¶n xuÊt. Còng nh- ë cÊp 2, cÊp nµy sö dông giao diÖn Ng-êi-M¸y nh-ng ë møc ®é cao h¬n víi ph¹m vi ®iÒu khiÓn réng h¬n. Çc hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng hiÖn nay mang l¹i hiÖu qu¶ kinh tÕ râ rÖt: N©ng cao chÊt l-îng s¶n phÈm, t¨ng n¨ng suÊt lao ®éng, gi¶m søc lao ®éng cña con ng-êi, h¹ gi¸ thµnh s¶n phÈm. Çc th«ng tin lu«n ®-îc xö lý kÞp thêi víi ®é chÝnh x¸c cao. 3. Çc giai ®o¹n ph¸t triÓn c¬ b¶n cña tù ®éng ho¸ qu¸ tr×nh s¶n xuÊt. Çc giai §iÓm ®Æc tr-ng ®o¹n C¬ khÝ ho¸ Thay thÕ lao ®éng c¬ b¾p cña con ng-êi VÝ dô M¸y tiÖn, B¨ng t¶i Tù ®éng hãa Thay thÕ c«ng viÖc ®iÒu khiÓn thiÕt bÞ cña NC, CNC... tõng phÇn c«ng nh©n b»ng m¸y Tù ®éng ho¸ S¶n xuÊt tù ®éng hãa tÝch hîp cã tÝnh ®Õn m«i FMS, ë møc ®é cao tr-êng cña tõng thµnh phÇn riªng biÖt CAD/CAM Thêi ®iÓm xuÊt hiÖn ~1775 1956~1960 1970-1975 S¶n suÊt tÝch Trªn c¬ së tù ®éng ho¸ víi sù trî gióp cña hÖ Nhµ m¸y tù hîp thèng m¸y tÝnh ®Ó thùc hiÖn çc qu¸ tr×nh s¶n ®éng xuÊt tÝch hîp ho¸ 1985-nay hoµn toµn 4. Vai trß vµ chøc n¨ng cña hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng 4.1. Vai trß: - N©ng cao n¨ng suÊt lao ®éng, gi¶m sù mÊt æn ®Þnh vÒ giê giÊc vµ gi¶m gi¸ thµnh. - C¶i thiÖn ®iÒu kiÖn s¶n suÊt, ng-êi lao ®éng tr¸nh ®-îc nh÷ng n¬i lao ®éng ®éc h¹i, nÆng nhäc, c«ng viÖc cã tÝnh lÆp ®i lÆp l¹i. - Cho phÐp ®¸p øng c-êng ®é s¶n suÊt cao,cã thÓ s¶n xuÊt ra çc s¶n phÈm víi sè l-îng lín. BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 4 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT - Cho phÐp thùc hiÖn chuyªn m«n ho¸ vµ ho¸n ®æi s¶n xuÊt. 4.2. Chøc n¨ng: HÖ thèng s¶n xÊt tù ®éng cã çc chøc n¨ng sau - Chøc n¨ng th«ng tin: Chøc n¨ng th«ng tin cña HTSXT§ nh»m chän, so¹n th¶o vµ thu nhËn th«ng tin (vÝ dô: ®o l-êng çc th«ng sè cña qu¸ tr×nh, tÝnh chØ tiªu th«ng sè, çc tÝn hiÖu vÒ tr¹ng th¸i cña hÖ thèng…). KiÓm tra ghi çc sai sè cña çc th«ng sè, tr¹ng th¸i kü thuËt thiÕt bÞ so víi ban ®Çu. Ph©n tÝch ho¹t ®éng b¶o vÖ thiÕt bÞ, ghi nhËn tr¹ng th¸i kh«ng an toµn, th«ng b¸o tr-íc vÒ kh¶ n¨ng gi¶m chÊt l-îng s¶n phÈm, xuÊt hiÖn sù cè. Ghi l¹i qu¸ tr×nh c«ng nghÖ (®å thÞ, ¶nh). - Chøc n¨ng ®iÒu khiÓn: Chøc n¨ng ®iÒu khiÓn cña hÖ thèng SXT§ ®Ó ®¶m b¶o hÖ thèng cã kh¶ n¨ng chèng l¹i çc nhiÔu lo¹n trong qu¸ tr×nh SX, chän chÕ ®é ho¹t ®éng tèi -u cho çc m¸y, tèi -u cho toµn bé qu¸ tr×nh - Chøc n¨ng bæ trî: Ngoµi çc chøc n¨ng trªn HTSXT§ cßn cã çc chøc n¨ng bæ trî ®¶m b¶o an toµn lao ®éng nh- b¶o vÖ søc khoÎ ng-êi vËn hµnh, b¶o vÖ chèng ch¸y, b¶o vÖ an toµn chung, b¶o vÖ m«i tr-êng. Møc ®é cña çc chøc n¨ng trªn phô thu«c vµo møc ®é ph¸t triÓn cña hÖ thèng SXT§ 5. X©y dùng hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng 5.1. B¶o ®¶m kü thuËt cña hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng - B¶o ®¶m kü thuËt cña hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng lµ toµn bé tæ hîp çc thiÕt bÞ kü thuËt cÇn thiÕt cho ho¹t ®éng cña hÖ thèng ®¶m b¶o thùc hiÖn ®-îc çc chøc n¨ng cña hÖ thèng cÇn thiÕt kÕ. Nã ®-îc hiÖn thùc ho¸ tõ kü thuËt tÝnh, kü thuËt ®iÒu khiÓn logic vµ kü thuËt ®iÒu chØnh. Víi çc thiÕt bÞ nh- m¸y tÝnh, thiÕt bÞ c«ng suÊt, bé ®iÒu chØnh, ®iÒu khiÓn logic. - §¶m b¶o to¸n kü thuËt cña hÖ thèng SXT§ cÇn ®¶m b¶o to¸n häc vµ ®¶m b¶o ch-¬ng tr×nh: - §¶m b¶o to¸n häc: Tuú theo c«ng nghÖ mµ x¸c ®Þnh ®-îc m« h×nh to¸n häc m« t¶ hÖ thèng. Dùa vµo çc m« h×nh nµy ¸p dông çc tÝnh to¸n cña kü thuËt ®iÒu chØnh ®Ó ®¶m b¶o hÖ thèng ®-îc thiÕt kÕ tho¶ m·n mét sè chØ tiªu chÊt l-îng nµo ®ã ®· ®Ò ra. (Trªn thùc BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 5 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT tÕ, nã ®-îc m« t¶ b»ng mét phiÕm hµm J phô thuéc vµo çc th«ng sè, cÊu tróc hÖ thèng. PhiÕm hµm nµy ph¶i tho¶ m·n çc chØ tiªu tèi -u: qu¸ tr×nh qu¸ ®é ng¾n nhÊt (thßi gian t), §é qu¸ ®iÒu chØnh nhá nhÊt (OS% ), Sai lÖch tÜnh nhá nhÊt, N¨ng l-îng tiªu thô Ýt nhÊt,gi¸ thµnh rÎ nhÊt, cÊu tróc ®¬n gi¶n nhÊt vµ ®é æn ®Þnh cao nhÊt. Th-êng ¸p dông nguyªn lý tÝnh to¸n tèi -u (nguyªn lý pontriagin). - §¶m b¶o ch-¬ng tr×nh: HT SXT§ lu«n cã mét algorith ®iÒu khiÓn, ®ã lµ tËp hîp lÖnh x¸c ®Þnh cÇn thiÕt cho viÖc ®iÒu khiÓn. Algorith ®iÒu khiÓn cã thÓ lµ tæ hîp cña çc algorith ®iÒu khiÓn con cã quan hÖ víi nhau, yªu cÇu ph¶i ®¶m b¶o Algorith ®iÒu khiÓn nµy BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 6 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT VÝ dô: Algorith ®iÒu khiÓn hÖ thèng Algorith ®iÒu khiÓn quy tr×nh A Algorith ®iÒu khiÓn quy tr×nh B Algorith ®iÒu khiÓn quy tr×nh C A1. X¸c ®Þnh nhiÖm vô ®iÒu khiÓn B1. X¸c ®Þnh nhiÖm vô ®iÒu khiÓn C1. Thu thËp sè liÖu çc quy tr×nh ®iÒu khiÓn A2. X¸c ®Þnh çc thiÕt bÞ sö dông trong hÖ thèng B2. X¸c ®Þnh çc thiÕt bÞ sö dông trong hÖ thèng C2. Ph©n tÝch sè liÖu çc quy tr×nh sö dông trong hÖ thèng A3. X©y dùng s¬ ®å hÖ thèng ®iÒu khiÓn B3. X©y dùng s¬ ®å hÖ thèng ®iÒu khiÓn C3. HiÓn thÞ sè liÖu trªn mµn h×nh hÖ thèng ®iÒu khiÓn A4. X©y dùng ch-¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn B4. X©y dùng ch-¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn C4. §-a ra çc tÝn hiÖu bæ trî ®iÒu khiÓn A5. GhÐp nèi hÖ thèng B5. GhÐp nèi hÖ thèng C5. Biªn so¹n tµi liÖu A6. Biªn so¹n tµi liÖu B6. Biªn so¹n tµi liÖu C«ng nghÖ 1 C«ng nghÖ 2 Qu¶n lý, gi¸m s¸t H×nh 5: VÝ dô vÒ mét Algorith ®iÒu khiÓn hÖ thèng BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 7 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT 5.2. CÊu tróc truyÒn tin trong çc hÖ thèng SXT§ TruyÒn tin ®ãng vai trß quan träng khi x©y dùng çc hÖ thèng SXT§, truyÒn tin ph¶i ®¶m b¶o çc yªu cÇu sau: - §¶m b¶o th«ng tin ®Çy ®ñ ®Ó hiÖn thùc tÊt c¶ çc môc tiªu ®Æt ra. - Çc tÝn hiÖu vµ m· ph¶i tu©n theo tiªu chuÈn. - M· th«ng tin ph¶i lµ ®¬n gi¶n nhÊt vµ thÝch hîp víi n¬i s¶n xuÊt. - Cã kh¶ n¨ng trao ®æi th«ng tin víi nhiÒu thiÕt bÞ. - Th«ng tin ph¶i ®¶m b¶o tÝnh b¶o mËt theo yªu cÇu. Çc cÊu tróc hÖ thèng th«ng tin cã thÓ lµ h×nh tia, tuyÕn tÝnh hoÆc h×nh c©y: Sö dông TT CN3 HT-TT Sö dông TT CN2 CN2 CN3 CN1 HT-TT CN1 TuyÕn tÝnh H×nh tia Sö dông TT CN3 CN1 CN2 CN2 CN3 HT-TT H×nh c©y H×nh 6: Çc lo¹i cÊu tróc truyÒn tin BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 8 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT 5.3. Mét sè m« h×nh x©y dùng thèng s¶n xuÊt tù ®éng hiÖn nay 5.3.1 M« h×nh SCADA SCADA (Supervisory Control And Data Aquisition) nghÜa lµ hÖ thèng ®iÒu khiÓn vµ thu thËp sè liÖu hay cßn gäi lµ hÖ thèng ®iÒu khiÓn gi¸m s¸t. Nã cho phÐp ®iÒu khiÓn, gi¸m s¸t ho¹t ®éng hÖ thèng trong quyÒn h¹n nµo ®ã trªn mµn h×nh vµ ®iÒu khiÓn nhiÒu chøc n¨ng kh¸c nhau bªn ngoµi hoÆc qu¸ tr×nh. HÖ thèng SCADA sÏ bao gåm mét tr¹m chñ cho viÖc thu thËp th«ng tin tõ nh÷ng thiÕt bÞ ®Çu cuèi th«ng qua thñ tôc thu thËp sè liÖu tõ çc ph-¬ng tiÖn truyÒn th«ng kh¸c nhau. LÊy l¹i th«ng tin vµ kÕt hîp víi c¶nh b¸o ®Ó ng-êi ®iÒu khiÓn ®-a ra nh÷ng quyÕt ®Þnh chÝnh x¸c hoµn thµnh viÖc ®iÒu khiÓn hÖ thèng vµ qu¸ tr×nh. SCADA lµ mét hÖ kÕt hîp phÇn cøng vµ phÇn mÒm ®Ó tù ®éng ho¸ viÖc qu¶n lý gi¸m s¸t ®iÒu khiÓn mét hay nhiÒu ®èi t-îng. SCADA thùc hiÖn mét sè nhiÖm vô chÝnh sau: - Thu thËp th«ng tin vµ gi¸m s¸t tõ xa lªn ®èi t-îng. - §iÒu khiÓn, ®iÒu chØnh tù ®éng tõ xa lªn ®èi t-îng. - Th«ng tin tõ xa víi çc ®èi t-îng vµ çc cÊp qu¶n lý. Çc gi¶i ph¸p vÒ mét hÖ SCADA rÊt ®a d¹ng vÒ cÊu tróc (cã nhiÒu biÕn thÓ trong thùc tÕ do yªu cÇu vÒ sù ph©n bè chøc n¨ng ®iÒu khiÓn còng nh- sù ph©n bè m¸y tÝnh, thiÕt bÞ). Tuy nhiªn tùu trung l¹i cã cÊu tróc tæng quan nh- h.v. A: Actuator S: Sensor M¸y tÝnh §K A S A Qu¸ tr×nh con 1 S Qu¸ tr×nh con 2 A S Qu¸ tr×nh con 3 H×nh 7: M« h×nh SCADA ®¬n gi¶n BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 9 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Mét m¸y tÝnh ®-îc dïng ®Ó ®iÒu khiÓn toµn bé çc qu¸ tr×nh con. TrÝ tuÖ cña toµn bé hÖ tËp trung t¹i mét ®iÓm. §©y lµ cÊu tróc tù ®éng ho¸ thÝch hîp cho çc lo¹i m¸y mãc thiÕt bÞ võa vµ nhá, bëi sù ®¬n gi¶n, ®Ô thùc hiÖn vµ gi¸ thµnh mét lÇn cho m¸y tÝnh ®iÒu khiÓn. Tuy nhiªn cÊu tróc nµy cã çc nh-îc ®iÓm sau: - C«ng viÖc nèi d©y phøc t¹p, gi¸ thµnh cao. - ViÖc më réng hÖ thèng gÆp khã kh¨n. - §é tin cËy cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn phô thuéc vµo mét thiÕt bÞ duy nhÊt. §Ó n©ng cao ®é tin cËy cho hÖ thèng ng-êi ta th-êng dïng m¸y tÝnh dù phßng, tuy nhiªn sÏ n©ng cao gi¸ thµnh. Nh-îc ®iÓm thø nhÊt vµ mét phÇn nh-îc ®iÓm thø hai sÏ ®-îc kh¾c phôc b»ng çch dïng mét m¹ng d©y dÉn chung gäi lµ BUS TR¦êNG (field bus) VÝ dô: Mét hÖ thèng ®iÒu khiÓn SCADA c¶i tiÕn trong d©y chuyÒn s¶n suÊt « t« theo gi¶i ph¸p cña Siemens (Mét m¸y tÝnh ®iÒu khiÓn trung t©m víi giao diÖn Ng-êiM¸y) H×nh 8: M« h×nh SCADA cña SIEMENS BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 10 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT 5.3.2 M« h×nh DCS DCS (Distributed Control System) lµ hÖ thèng ®iÒu khiÓn ph©n t¸n, thùc hiÖn ý t-ëng gi¶i ph¸p tÝch hîp ®iÒu khiÓn khi cã nhiÒu phßng ®iÒu khiÓn hoÆc tõng khu vùc cã nh÷ng khèi ®iÒu khiÓn chÐo nhau. Ph©n t¸n lµ viÖc bè trÝ TrÝ tuÖ vµ chøc n¨ng theo bÒ réng còng nh- chiÒu s©u, kÕt hîp m¹ng truyÒn th«ng thay cho ph-¬ng ph¸p dïng d©y nèi vµ b¶ng cæ ®iÓn. Bªn c¹nh çch sö dông ph-¬ng ph¸p çc côm vµo ra t¹i chç vµ çc thiÕt bÞ chÊp hµnh th«ng minh, ng-êi ta cßn ®-a vµo çc m¸y ®iÒu khiÓn nhá (Çc bé ®iÒu chØnh chuyªn dông, vi ®iÒu khiÓn) xuèng çc vÞ trÝ gÇn kÒ qu¸ tr×nh kü thuËt (h×nh 9). - Trung t©m ®iÒu hµnh bao gåm: Tr¹m kü thuËt (Engineering Station), tr¹m thao t¸c (Operator Station), vµ tr¹m phôc vô (Sevice Station) - Trung t©m ®iÒu khiÓn bao gåm çc m¸y tÝnh ®iÒu khiÓn nh- çc bé logic kh¶ tr×nh (PLC), m¸y tÝnh c«ng nghiÖp (IPC) vµ çc m¸y tÝnh phèi hîp ®-îc nèi víi nhau vµ nèi lªn trung t©m ®iÒu hµnhqu¸ tr×nh qua BUS xö lý. - Khu vùc gÇn víi khu vùc kü thuËt bao gåm çc bé ®iÒu khiÓn t¹i chç nh- bé vi ®iÒu khiÓn (Micro Controler), çc bé ®iÒu khiÓn thu gän (Compact Controler) vµ çc côm vµo ra t¹i chç, çc thiÕt bÞ c¶m biÕn chÊp hµnh ®-îc nèi lªn trung t©m th«ng qua BUS tr-êng. Trong thùc tÕ tuú theo tÝnh chÊt øng dông vµ thÓ lo¹i qu¸ tr×nh kü thuËt mµ cÊu tróc trªn cã thÓ ®-îc ®¬n gi¶n ho¸ hoÆc më réng thªm. BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 11 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Tr¹m vËn hµnh OS Tr¹m kü thuËt ES BUS hÖ thèng M¸y tÝnh §K M¸y tÝnh §K M¸y tÝnh phèi hîp BUS tr-êng M¸y tÝnh §K A S I/O A S I/O A Bé §/K S H×nh 9: M« h×nh DCS B»ng gi¶i ph¸p nµy ®· gi¶i quyÕt vÊn ®Ò nèi d©y nhê m¹ng truyÒn th«ng, ®é tin cËy hÖ n©ng cao, t¹o ra hÖ thèng më 6. M¹ng truyÒn th«ng c«ng nghiÖp Trong nh÷ng thËp kû gÇn ®©y, do tr×nh ®é tù ®éng ho¸ ®· ®-îc n©ng cao ®¸ng kÓ, nã lµm thay ®æi h¼n ph-¬ng thøc s¶n xuÊt. B»ng viÖc ¸p dông çc tiÕn bé cña kü thuËt vi ®iÖn tö vµo c«ng nghÖ truyÒn th«ng. Çc c«ng nghÖ ®iÒu khiÓn vµ truyÒn th«ng míi ®· lµm BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 12 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT thay ®æi ph¹m vi ®iÒu khiÓn vµ gi¸m s¸t kh«ng chØ ë cÊp thao t¸c viªn mµ cßn ë çc cÊp ®iÒu hµnh x-ëng, cÊp qu¶n lý c«ng ty, l·nh ®¹o c«ng ty vµ cÊp qu¶n lý ngµnh. Çc c«ng ty chuyªn thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o çc thiÕt bÞ vµ hÖ thèng tù ®éng ho¸ ®· kh«ng ngõng nghiªn cøu ®Ó ®-a ra çc s¶n ph¶m ngµy cµng -u viÖt. Do ý t-ëng vµ gi¶i ph¸p c«ng nghÖ kh¸c nhau, do tÝnh c¹nh tranh vµ kh¶ n¨ng ®éc quyÒn vÒ thiÕt bÞ, mµ mçi h·ng ph¸t triÓn cho m×nh nh÷ng chuÈn riªng. MÆc dï nh÷ng gi¶i ph¸p c«ng nghÖ lµ kh¸c nhau nh-ng ®Òu cã chung mét xu h-íng lµ tiÖn dông cho ng-êi dïng. Do ®ã çc thiÕt bÞ nµy ®Òu ®-îc ph¸t triÓn trªn çc chuÈn ®Ó sao cho cã kh¶ n¨ng ghÐp nèi víi çc thiÕt bÞ cña h·ng kh¸c trªn cïng mét hÖ thèng, ®¶m b¶o tÝnh “më” cña hÖ thèng. 6.1. M¹ng truyÒn th«ng cña SIEMENS. M« h×nh m¹ng truyÒn th«ng ®Ó x©y dùng çc hÖ thèng SXT§ cña SIEMENS cã cÊu tróc m¹ng nh- sau: S7/M7 400 PG S7 500 PC Industrial Ethernet S7/M7 300 S7/M7 300 S7/M7 400 SIMATIC S5/S7 C7 S5 S7 500 PG PROFIBUS SIMATIC S5/S7 S7 200 OP TD AS-I A S A S LOGO Repeater H×nh 10: CÊu tróc m¹ng truyÒn th«ng cña SIEMENS BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 13 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Cã ba ph-¬ng ph¸p nèi m¹ng çc thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn trong mét hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng cña SIEMENS, ®ã lµ: Industrial Ethernet, Profibus va AS-Interface H×nh 11: M¹ng truyÒn th«ng SIEMENS BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 14 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT 6.2. M¹ng truyÒn th«ng cña OMRON. Còng nh- m¹ng truyÒn th«ng cña SIEMENS, m¹ng truyÒn th«ng gi÷a çc thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn cña OMRON phô thuéc vµo yªu cÇu ng-êi sö dông. Tuy nhiªn chóng ®-îc ph©n cÊp ë çc cÊp thùc hiÖn xö lý th«ng tin vµ ®iÒu khiÓn. OMRON ®-a ra cÊu tróc m¹ng theo hai chiÒu ngang vµ däc nh- trªn h×nh vÏ CÊp 4: Ngµnh CÊp 3: Nhµ m¸y Factory Computer Ph©n x-ëng CÊp 2: Tr¹m ®iÒu khiÓn PL C PLC Boar d NBS PLC Robot Controlle r CÊp 0: ThiÕt bÞ I/O ETHERNET Host Compute r Mechantroni c Components Area Comput er Boar d NBS PL C Mechantroni c Modules SYSMAC NET Station Comput er SYSMAC WAY Control Component s SYSMAC BUS Sensor s Actuato rs H×nh 11: CÊu tróc m¹ng truyÒn th«ng OMRON - CÊp 0: Lµ cÊp c¬ b¶n cña çc bé phËn thiÕt bÞ nh- Sensor, c¬ cÊu chÊp hµnh, Module c¬ khÝ, trùc tiÕp tham gia vµo qu¸ tr×nh s¶n xuÊt BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 15 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT - CÊp 1: CÊp nµy bao quanh çc thiÕt bÞ nh- m¸y ®iÒu khiÓn sè, PLC, Robot c«ng nghiÖp, thùc hiÖn chøc n¨ng ®iÒu khiÓn. - CÊp 2: §iÒu khiÓn vµ phèi hîp cïng víi çc thiÕt bÞ ë møc 1. Thùc hiÖn viÖc thÝch nghi víi çc chøc n¨ng ®iÒu khiÓn vµ sù thay ®æi cña çc thiÕt bÞ møc 1 - CÊp 3: §iÒu khiÓn, gi¸m s¸t çc ho¹t ®éng cña çc thiÕt bÞ ë møc 2. Qu¶n lý giíi h¹n kh«ng qu¸ mét vïng riªng biÖt cña nhµ m¸y hoÆc mét v¨n phßng. - CÊp 4: Hîp nhÊt çc ho¹t ®éng ph©n tÇng víi chøc n¨ng chÝnh lµ tÝnh to¸n dù b¸o tr-íc vµ ®Æt kÕ ho¹ch. Çc cÊp nµy ®-îc ghÐp nèi hÖ thèng m¹ng: SYSMAC BUS, SYSMAC WAY, SYSMAC NET vµ ETHERNET. 6.2.1. Líp m¹ng SYSMAC BUS. M¹ng nµy ®-îc truyÒn theo kiÓu BUS, cã thÓ kÕt nèi víi çc thiÕt bÞ thay ®æi nhSensor, Actuator hay çc thiÕt bÞ I/O. Sö dông çc thiÕt bÞ CVM1, C200HW (Master), CVseries, C200HC, C200HS (Slave). M¹ng nµy cã çc ®Æc ®iÓm sau: - Ph-¬ng thøc truyÒn th«ng kiÓu Master-Slave. - KÕt nèi tõ 31-63 nót (phô thuéc tõng thiÕt bÞ sö dông). - Dé dµi m¹ng 100, 500m. - Cã kh¶ n¨ng chuÈn ®o¸n vµ thÓ hiÖn lçi trªn tr¹m chñ. 6.2.2 Líp m¹ng SYSMAC WAY. Cã thÓ thùc hiÖn truyÒn th«ng víi m¸y tÝnh qua cæng truyÒn th«ng nèi tiÕp RS-322, truyÒn th«ng gi÷a çc tr¹m chñ trªn m¹ng theo ph-¬ng thøc Tokenring. Sö dông çc thiÕt bÞ C200H-SLK21-V1, C200H-SLK11. §Æc ®iÓm: - Tèc ®é truyÒn 2Mbps. §-êng truyÒn lµ çp ®ång trôc hoÆc çp quang. - Sè nót tèi ®a lµ 63. - Kho¶ng çch truyÒn: Tæng céng 1km (hoÆc 10km, 800m gi÷a çc nót). - §é dµi d÷ liÖu 512 byte. 2.3 Líp m¹ng SYSMAC NET. BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 16 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT §©y lµ líp m¹ng liªn kÕt trùc tiÕp çc m¸y tÝnh vµ çc tr¹m chñ cã ®é tin cËy cao víi kh¶ n¨ng tù ph¶n håi vµ tù chÈn ®o¸n lçi cña çc thiÕt bÞ trªn m¹ng. Sö dông çc thiÕt bÞ nh- CV500/1000/2000, CVM1, C1000H, C2000H... §Æc ®iÓm : - Tèc ®é truyÒn 2Mbps. §-êng truyÒn lµ çp quang. - Sè nót tèi ®a lµ 126. - Kho¶ng çch truyÒn 1km (hoÆc 3km khi dïng Repeater). - §é dµi d÷ liÖu 2K byte. - Cã kh¶ n¨ng göi vµ nhËn ®Öm çc th«ng b¸o (nhËn 15(30Kbyte) vµ göi 1 (2Kbyte) th«ng b¸o). BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 17 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Ch-¬ng 2: ThiÕt lËp m¹ng AS-I, PROFIBUS-DP Vµ ETHERNET HÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng lµ hÖ thèng tù ®éng çc qu¸ tr×nh xö lý th«ng tin trong qu¸ tr×nh c«ng nghÖ, vÊn ®Ò truyÒn tin ë ®©y rÊt quan träng, trong ch-¬ng nµy sÏ giíi thiÖu mét sè lo¹i m¹ng truyÒn tin c«ng nghiÖp ®iÓn h×nh. 1. M¹ng AS-I. AS-I (Actuator Sensor-Interface) lµ m¹ng ghÐp nèi çc phÇn tö ë cÊp thÊp nhÊt, dïng ®Ó ghÐp nèi çc thiÕt bÞ chÊp hµnh, c¶m biÕn. §©y lµ cÊu tróc më víi m« h×nh m¹ng nhá, gi¸ thµnh h¹, dÔ cµi ®Æt vµ sö dông. M¹ng AS-I cã çc tÝnh ®Æc ®iÓm sau: - §ång t¶i nguån vµ d÷ liÖu, tøc lµ nguån nu«i cho çc c¶m biÕn, c¬ cÊu chÊp hµnh vµ d÷ liÖu ®Òu ®-îc truyÒn chung trªn mét ®-êng cable hai d©y. - Cã kh¶ n¨ng truyÒn bÒn v÷ng trong m«i tr-êng c«ng nghiÖp (®¹t tiªu chuÈn IP 67) nh-ng kh«ng ®ßi hái cao vÒ chÊt l-îng truyÒn. - Çc bé kÕt nèi ®¬n gi¶n vµ nhá gän. 1.1 Th«ng sè kü thuËt m¹ng AS-I - Lµ hÖ thèng m¹ng chñ-tí (Master-Slave): Tr¹m chñ giao tiÕp víi tr¹m tí theo ph-¬ng ph¸p hái tuÇn tù (polling). Tr¹m chñ göi bøc ®iÖn cã chiÒu dµi 14 bit vµ chê ®îi tr¹m tí tr¶ lêi (víi mét kho¶ng thêi gian ®Þnh tr-íc), tr¹m tí tr¶ lêi víi bøc ®iÖn cã chiÒu dµi 7 bit: CÊu tróc bøc ®iÖn: Lêi gäi tr¹m chñ Nghe Tr¹m tí tr¶ lêi … 0 CB A4 A3 A2 A1 A0 I4 I3 I2 I1 I0 P 1 Bit ®Çu §Þa chØ tr¹m tí Bit ®iÒu khiÓn 0 S3 S2 S1 S0 P 1 … Th«ng tin tr¶ lêi Bit ch½n lÎ Th«ng tin cho tr¹m tí Bit cuèi Bit ®Çu Bit cuèi Bit ch½n lÎ H×nh 12: CÊu tróc bøc ®iÖn AS-I BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 18 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT - Çc phÇn tö AS-I slave tÝch hîp AS-I chip, kh«ng sö dông vi sö lý vµ phÇn mÒm, lµm cho viÖc l¾p ®Æt rÊt dÔ dµng. - Kh¶ n¨ng më réng tèi ®a 31 ®iÓm, 4bit d÷ liÖu, ghÐp nèi ®-îc tèi ®a lµ 124 phÇn tö ®Çu vµo vµ 124 phÇn tö ®Çu ra. - Sö dông chuÈn truyÒn RS-485. - Cã thÓ truyÒn d÷ liÖu trªn cable 2 d©y (2x1,5mm2), víi ®iÖn ¸p vi sai lªn tíi 30V. - Cho phÐp bæ xung nguån phô 24. - Chu kú quÐt lín nhÊt lµ 5ms. - Kho¶ng çch truyÒn tèi ®a lµ 100m (nÕu sö dông Repeater sÏ lªn tíi 300m). - M¹ng cã thÓ x©y dùng theo cÊu tróc h×nh sao, tuyÕn tÝnh (daisy-chain, trunk-line/dropline) hoÆc h×nh c©y. 1.2 X©y dùng m¹ng AS-I víi module truyÒn th«ng CP 342-2 Nh- ®· biÕt m¹ng AS-I lµ hÖ thèng m¹ng më, rÊt nhiÒu nhµ s¶n xuÊt cung cÊp thiÕt bÞ vµ chóng cã thÓ tÝch hîp vµo cïng mét hÖ th«ng m¹ng. Trong phÇn nµy sÏ h-íng dÉn thiÕt lËp m¹ng AS-I sö dông module truyÒn th«ng CP342-2 cña Siemens. CÊu tróc m¹ng: H×nh 13: M« h×nh m¹ng AS-I. BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 19 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Trong m« h×nh trªn bao gåm çc phÇn tö: - Nguån cung cÊp 30V: Nguån cung cÊp nµy ®-îc ghÐp nèi trùc tiÕp vµo ®-êng truyÒn d÷ liÖu. - Cable nèi: Lµ cable hai d©y cã vá bäc çch ®iÖn (kh«ng cÇn cã vá bäc chèng nhiÔu) ®Ó nèi tÊt c¶ çc phÇn tö trªn m¹ng - PhÇn tö AS-I Master: ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn toµn bé hÖ thèng m¹ng, cho phÐp kÕt nèi hÖ thèng nµy víi hÖ thèng BUS cao h¬n vµ cho phÐp ng-êi sö dông cã thÓ truy nhËp vµo çc I/O Slave (viÖc nµy cã thÓ thùc hiÖn trong ch-¬ng tr×nh cña CPU S7-300 ) - PhÇn tö AS-I Slave: Cã thÓ sö dông nhiÒu phÇn tö AS-I Slave cña çc h·ng kh¸c nhau trªn cïng mét m¹ng. Mçi phÇn tö nµy ®-îc g¸n mét ®Þa chØ riªng biÖt, cã thÓ dïng thiÕt bÞ chuyªn dông ®Ó ®Æt ®Þa chØ cho çc AS-I Slave hoÆc th«ng qua phÇn tö Master (ghÐp nèi trùc tiÕp). - Bé lÆp: Cho phÐp t¨ng kho¶ng çch truyÒn tõ 100m lªn tíi 300m, bé lÆp ®-îc ghÐp vµo gi÷a hÖ thèng m¹ng trùc tiÕp trªn çc ®-êng truyÒn tÝn hiÖu - Nguån phô trî: Cã thÓ sö dông thªm nguån nu«i phô nÕu dßng yªu cÇu cña tÊt c¶ çc phÇn tö Slave lín h¬n 2A. Nguån nu«i nµy sÏ ®-îc nèi víi çc phÇn tö Slave b»ng mét d©y riªng. - ThiÕt bÞ ®Æt ®Þa chØ PSG: Dïng ®Ó g¸n ®¹i chØ cho çc tr¹m Slave Cµi ®Æt m¹ng: §Ó l¾p ®Æt hÖ thèng m¹ng AS-I, thùc hiÖn theo nh÷ng b-íc sau: - G¸n ®Þa chØ cho tÊt c¶ çc tr¹m tí b»ng thiÕt bÞ ®Æt ®Þa chØ PSG BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 20 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT KÕt nèi PSG víi tr¹m AS-I Slave 1. BËt nguån PSG (START) 2. KÝch ho¹t PSG (ENTER) 3. Chän Master (F3) 4. Chän chÕ ®é ho¹t VD: Tr¹m Slave ®éng Single cã ®Þa chØ lµ 2 operation (F1) 5. Chän New address (F1) 6. KÝch ho¹t AS-I address (ENTER). 7. NhËp ®Þa chØ tr¹m AS-I slave (vÝ dô lµ 2) 8. X¸c nhËn ®Þa chØ (ENTER) 9. VÒ menu chÝnh (2x - Sö dông cable nèi ®Ó nèi tÊt c¶ çc tr¹m AS-I Slave, AS-I Master, Nguån cung cÊp ESC) 10.T¾t nguån PSG 30V, Repeater (nÕu cã) t¹o thµnh hÖ thèng m¹ng - NÕu sö dông thªm ngu«n nu«i phô, cÇn sö dông cable nèi kh¸c mµu (®Ó dÔ ph©n biÖt ng-êi ta th-êng chän cable nµy cã mµu ®en, trong khi cable truyÒn d÷ liÖu cã mµu vµng) - KÕt nèi tÊt c¶ çc c¶m biÕn vµ c¬ cÊu chÊp hµnh vµo tr¹m AS-I Slave - Nh- vËy ®-êng truyÒn AS-I ®· s½n sµng, ta cã thÓ cµi ®Æt th«ng sè cho tr¹m chñ - ChuyÓn CPU vÒ tr¹ng th¸i STOP ®Ó cµi ®Æt th«ng sè cho module CP342 - Module CP342 ë tr¹ng th¸i thiÕt lËp (Configuration mode) sÏ nhËn tÊt c¶ çc tr¹m tí kÕt nèi víi nã (®Ìn b¸o s¸ng). - §Æt module CP342 ë tr¹ng th¸i ®-îc b¶o vÖ b»ng çch nhÊn nót SET trªn module nµy, nã sÏ l-u tÊt c¶ ®Þa chØ çc tr¹m tí vµ cã thÓ thùc hiÖn truyÒn th«ng. §Ìn LED “CM” s¸ng. - ChuyÓn CPU sang tr¹ng th¸i RUN-P. ViÖc cµi ®Æt m¹ng ®· hoµn thµnh. BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 21 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT LËp tr×nh: Sau khi cµi ®Æt xong hÖ thèng m¹ng b¹n cã thÓ lËp tr×nh ®iÒu khiÓn cho toµn hÖ thèng m¹ng võa thiÕt lËp, ch-¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn sÏ phô thuéc vµo qu¸ tr×nh c«ng nghÖ, ë ®©y kh«ng tËp trung vµo h-íng dÉn lËp tr×nh, do ®ã chØ sö dông mét bµi to¸n lËp tr×nh ®¬n gi¶n nh- mét vÝ dô minh ho¹. Bµi tËp: LËp tr×nh ®iÒu khiÓn xi lanh Ðp ho¹t ®éng nh- sau: NhÊn nót S1 xi lanh ®i xuèng, nhÊn nót S2 xi lanh trë vÒ vÞ trÝ ban ®Çu (xy lanh Ðp lµ lo¹i t¸c ®éng ®¬n). Më phÇn mÒm lËp tr×nh SIMATIC Manager b»ng çch kÝch ®óp (Double click) vµo biÓu t-îng nµy. T¹o mét Project míi: BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 22 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT §Æt tªn cho Projcet võa t¹o ra (vÝ dô: ASI_CP342_2) T¹o ra mét tr¹m PLC S7-300 ®Ó lËp tr×nh b»ng çch chän: BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 23 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT ->Insert -> Station -> SIMATIC 300-Station Sau ®ã kÝch ®óp chuét vµo biÓu t-îng SIMATIC 300 (1) ë cöa sæ bªn ph¶i (hoÆc kÝch chuét vµo dÊu céng bªn c¹nh dßng ch÷ SIMATIC 300 ë cöa sæ bªn tr¸i) ®Ó vµo vµo phÇn thiÕt lËp cÊu h×nh cøng Hardware configuration. Më cöa sæ thiÕt lËp cÊu h×nh cøng b»ng çch kÝch ®óp chuét vµo Hardware BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 24 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Më cöa sæ Hardware catalog b»ng çch kÝch vµo biÓu t-îng config. Lóc nµy b¹n cã thÓ nh×n thÊy rÊt nhiÒu th- môc bao gåm trªn cöa sæ HW PROFIBUS-DP, SIMATIC 300, SIMATIC 400 vµ SIMATIC PC Based Control trong catalog thiÕt bÞ nµy. TÊt c¶ çc thiÕt bÞ thuéc dßng hä S7-300 sÏ n»m trong th- môc SIMATIC 300. BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 25 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT §-a vµo mét thanh rail b»ng çch kÝch ®óp chuét vµo Rail -> SIMATIC 300 -> RACK-300 -> Rail B©y giê rÊt dÔ dµng, b¹n cã thÓ chän tÊt c¶ çc thiÕt bÞ b¹n sö dông ®Ó chÌn vµo çc vÞ trÝ (slot) t-¬ng øng theo quy t¾c thiÕt lËp cÊu h×nh cøng. §Ó ®Æt mét thiÕt bÞ vµo mét vÞ trÝ nµo ®ã, chän slot cÇn ®Æt, sau ®ã kÝch ®óp vµo thiÕt bÞ trªn cöa sæ catalog (hoÆc b¹n cã thÓ bÊm vµ gi÷ chuét ®Ó kÐo thiÕt bÞ tõ cöa sæ catalog sang vÞ trÝ t-¬ng øng). H·y t×m vµ ®äc ®óng m· thiÕt bÞ trªn çc thiÕt bÞ (b¹n cã thÓ ghi l¹i çc m· nµy), chän ®óng çc thiÕt bÞ nµy trªn catalog thiÕt bÞ. BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 26 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Tr-íc tiªn ®Æt vµo slot 1 mét nguån nu«i PS 307-2A -> SIMATIC 300 -> PS-300 -> PS 307 2A B¹n cã thÓ nh×n thÊy m· thiÕt bÞ trong catalog ë bªn d-íi cöa sæ catalog. §Æt vµo Slot 2 mét CPU 315-2DP. -> SIMATIC 300 -> CPU-300 -> CPU 315-2DP -> 6ES7 315-2AF03-0AB0 -> V1.1 BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 27 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT §©y lµ CPU cã tÝch hîp kh¶ n¨ng truyÒn th«ng Profibus-DP, bëi vËy chóng ta cã thÓ thay ®æi ®Þa chØ truyÒn th«ng ë giao diÖn xuÊt hiÖn tiÕp theo Tuy nhiªn ë ®©y chóng ta sÏ kh«ng thùc hiÖn truyÒn th«ng Profibus-DP, chän OK Slot thø 3 bá trèng (v× chóng ta kh«ng sö dông module ghÐp nèi IM ). B¹n cã thÓ chÌn vµo slot thø 4 vµ thø 5 çc module vµo/ra sè. BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 28 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT -> SIMATIC 300 -> SM-300 -> DI-300 -> SM 321 DI16xDC24V -> SIMATIC 300 -> SM-300 -> DO-300 -> SM 322 DO16xDC24V/0.5A Cuèi cïng ta ®Æt vµo slot thø 6 mét module truyÒn th«ng AS-I CP342. BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 29 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT SIMATIC 300 -> CP-300 -> AS-Interface -> CP 342-2 AS-i TÝn hiÖu vµo/ra module CP342 Master ghi/nhËn tõ çc Slave sÏ ®-îc CPU l-u gi÷ trong vïng nhí analog. §Þa chØ cña çc vïng nhí analog nµy sÏ ®-îc g¸n tù ®éng, b¹n cã thÓ nh×n thÊy çc ®Þa chØ nµy trong cöa sæ bªn d-íi. BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 30 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Chóng ta thÊy ®Þa chØ çc tÝn hiÖu vµo tõ AS-I Slave ë ®©y lµ PIW288 ®Õn PIW302 vµ ®Þa chØ tÝn hiÖu ra cña çc AS-I Slave lµ PQW288 ®Õn PQW302. Sau khi thiÕt lËp cÊu h×nh cøng cho hÖ thèng hoµn thµnh ta cã thÓ l-u gi÷ download vµ xuèng PLC. (chó ý: ®Ó cã thÓ download, CPU ph¶i ë tr¹ng th¸i STOP) Chän OK. BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 31 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Çc tÝn hiÖu vµo ra tõ çc tr¹m AS-I Slave sÏ chiÕm gi÷ 16 byte ®Çu vµo (b¾t ®Çu tõ PIW288) vµ 16 byte ®Çu ra (PQW288) trong vïng nhí çc ®Çu vµo ra analog. Gièng nhtruy nhËp vµo çc ®Çu vµo ra t-¬ng tù, chóng ta cã thÓ truy nhËp vµo çc vïng nhí nµy theo çc kiÓu word vµ double word. VÝ dô: L PIW X //NhËn gi¸ trÞ ®Çu vµo kiÓu word tõ çc ®Çu vµo ngo¹i vi X L PID X // NhËn gi¸ trÞ ®Çu vµo kiÓu double word tõ çc ®Çu vµo ngo¹i vi X T PQW X //Göi gi¸ trÞ ®Çu ra kiÓu word ®Õn çc ®Çu ra ngo¹i vi X T PQD X // Göi gi¸ trÞ ®Çu ra kiÓu double word ®Õn çc ®Çu ra ngo¹i vi X. Chóng ta cã thÓ sö dông çc c©u lÖnh L (Load-NhËn) vµ T (Transfer-Göi) ®Ó chuyÓn d÷ liÖu tõ çc ®Çu vµo ngo¹i vi ®Õn çc ®Çu vµo h×nh ¶nh, tõ çc ®Çu ra h×nh ¶nh ®Õn çc ®Çu ra ngo¹i vi. Trong vÝ dô trªn ®©y, chóng ta sÏ chuyÓn toµn bé d÷ liÖu ®Õn çc thanh ghi h×nh ¶nh b¾t ®Çu tõ thanh ghi 64. B¶ng sau ®©y sÏ cho chóng ta biÕt vÞ trÝ çc ®Çu vµo/ra trªn çc tr¹m AS-I Slave t-¬ng øng víi çc bit trong vïng nhí ngo¹i vi vµ çc thanh ghi h×nh ¶nh. BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 32 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Nót Ên S1 (trªn tr¹m AS-I Slave 3) ®Þa chØ I 65.0 Nót Ên S2 (trªn tr¹m AS-I Slave 3) ®Þa chØ I 65.1 Cuén d©y van ®iÒu khiÓn xi lanh t¸c ®éng ®¬n (Trªn tr¹m AS-I slave 4) ®Þa chØ Q66.4 ViÕt ch-¬ng tr×nh: -> SIMATIC Manager -> Blocks KÝch ®óp chuét vµo OB1 ®Ó më cöa sæ so¹n th¶o ch-¬ng tr×nh. BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 33 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Tuú chän ng«n ng÷ so¹n th¶o, ë ®©y chän lµ STL. So¹n th¶o ch-¬ng tr×nh lÊy d÷ liÖu tõ çc ®Çu vµo AS-I Slave ghi vµo thanh ghi h×nh ¶nh (Process-Image Input) b¾t ®Çu tõ byte IB 64, xö lý d÷ liÖu vµ göi tíi çc ®Çu ra. BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 34 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT 2. M¹ng Profibus-DP M¹ng Profibus-DP (Process Field BUS-Distributed Peripheral) n»m trong hÖ thèng m¹ng Profibus do mét hiÖp héi (bao gåm 13 c«ng ty vµ 5 tr-êng ®¹i häc cña §øc hîp t¸c) ph¸t BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 35 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT triÓn n¨m 1991, nh»m môc ®Ých ph¸t triÓn mét hÖ thèng BUS tr-êng cho phÐp ghÐp nèi m¹ng çc thiÕt bÞ tù ®éng ho¸ ë cÊp tr-êng lªn cÊp ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh. M¹ng Profibus ®-îc chuÈn ho¸ quèc gia DIN19245 vµ trë thµnh chuÈn ch©u ¢u EN50170 vµo n¨m 1996. M¹ng Profibus-DP lµ m« h×nh m¹ng më, cho phÐp kÕt nèi thiÕt bÞ cña çc h·ng kh¸c nhau trªn cïng mét m¹ng, cã thÓ t¹o ra mét hÖ thèng m¹ng lín víi gi¸ thµnh h¹ vµ dÔ thùc hiÖn. 2.1 Th«ng sè kü thuËt m¹ng Profibus-DP - Lµ hÖ thèng m¹ng Master/Slave. Tuy nhiªn ta còng cã thÓ x©y dùng m¹ng Frofibus cã nhiÒu tr¹m chñ b»ng ph-¬ng thøc truy nhËp thÎ bµi (Token - passing), khi ®ã mét thÎ bµi sÏ ®-îc ®-a lªn m¹ng vµ chØ nh÷ng phÇn tö nµo trong m¹ng cã thÎ bµi míi ®-îc phÐp ®iÒu khiÓn m¹ng, mçi tr¹m ®-îc gi÷ thÎ bµi trong mét kho¶ng thêi gian nhÊt ®Þnh, hÕt kho¶ng thêi gian nµy, thÎ bµi sÏ ®-îc chuyÓn sang tr¹m kh¸c vµ qu¸ tr×nh chuyÓn nµy ®-îc thùc hiÖn theo vßng trßn ` : Vßng logic token : Quan hÖ chñ tí H×nh 14: KiÓu truy nhËp Token-passing §Æc ®iÓm cña m¹ng nµy lµ chØ nh÷ng tr¹m chñ míi cã quyÒn nhËn thÎ bµi vµ ®iÒu khiÓn m¹ng. Khi cã thÎ bµi tr¹m chñ ®ã sÏ thùc hiÖn viÖc truyÒn d÷ liÖu víi çc tr¹m chñ kh¸c vµ çc tr¹m tí. - Thêi gian mét vßng quÐt vµo kho¶ng 5-10ms. - Cã thÓ thiÕt lËp cÊu h×nh m¹ng tèi ®a 127 ®iÓm vµ d÷ liÖu truyÒn tèi ®a 246 byte. BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 36 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT - TruyÒn d÷ liÖu víi çc tèc ®é n»m trong d¶i 9,6Kbps-12Mbps - Sö dông chuÈn truyÒn RS-485. Cã thÓ truyÒn tÝn hiÖu sö dông cable quang hoÆc cable xo¾n 2 d©y (0.22mm2) cã vá bäc chèng nhiÔu. Sö dông çc trë kÕt thóc ë hai ®Çu cable - ThiÕt lËp vµ më réng m¹ng víi çc phÇn tö ngo¹i vi ngay c¶ khi m¹ng ®ang ho¹t ®éng - CÊu tróc m¹ng tuyÕn tÝnh hoÆc h×nh c©y (truck-line/drop-line, daisy-chain). Segment Nót m¹ng (Node) Bé lÆp tÝn hiÖu (Repeater) H×nh 15: CÊu tróc m¹ng Profibus-DP - Sè l-îng tr¹m tèi ®a trªn mét segment (®o¹n m¹ng) lµ 32, cã thÓ sö dông thªm çc Repeater ®Ó t¨ng sè l-îng tr¹m lªn 128 (chó ý Repeater còng ®-îc coi lµ mét tr¹m). - Kho¶ng çch truyÒn tèi ®a la 12km víi cable ®iÖn vµ 23,8km víi cable quang, kho¶ng çch truyÒn phô thuéc vµo tèc ®é truyÒn theo b¶ng sau: BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 37 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Tèc ®é truyÒn 9,6 19,2 93,75 187,5 500 1500 3000 6000 12000 1200 1200 1200 1000 400 200 100 100 100 12000 12000 12000 10000 4000 2000 400 400 400 4 4 4 (Kbaud) Kho¶ng çch tèi ®a trªn mét segment (m) Kho¶ng çch m¹ng tèi ®a(m) Sè l-îng segment 10 10 10 10 10 10 Tèc ®é truyÒn (Kbaud) 9,6 19,2 93,75 187,5 500 1500 3000 6000 12000 Kho¶ng çch tèi ®a trªn mét segment (m) 1200 1200 1200 1000 400 200 100 100 100 Kho¶ng çch m¹ng 12000 12000 12000 10000 4000 2000 tèi ®a(m) 400 400 400 4 4 4 Sè l-îng segment 10 10 10 10 10 10 Cã çc c«ng cô phÇn mÒm trî gióp vµ cã kh¶ n¨ng chuÈn ®o¸n lçi. 2.2 ThiÕt lËp m¹ng Profibus-DP Nh- ®· biÕt, m¹ng Profibus DP cã thÓ x©y dùng cã nhiÒu tr¹m chñ t¹o thµnh nhiÒu líp víi çc chøc n¨ng kh¸c nhau cña tõng líp ®Ó dÔ dµng cho viÖc ®iÒu khiÓn, chÈn ®o¸n lçi còng nh- b¶o tr× vµ söa ch÷a m¹ng. 2.2.1 Çc líp m¹ng Líp DP Master 1: Líp m¹ng nµy bao gåm çc phÇn tö ®iÒu khiÓn trung t©m trao ®æi th«ng tin víi çc tr¹m ph©n t¸n theo ph-¬ng ph¸p hái vßng (polling). Çc phÇn tö Master trong líp m¹ng nµy cã çc chøc n¨ng sau: BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 38 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT - Thu thËp çc th«ng tin tõ çc tr¹m DP Slave. - T¹o chu tr×nh trao ®æi th«ng tin víi çc DP Slave. - §Æt th«ng sè vµ thiÕt lËp cÊu h×nh cho çc DP Slave. - §iÒu khiÓn çc DP Slave víi çc c©u lÖnh ®iÒu khiÓn. Çc chøc n¨ng nµy ®-îc ®Æt ®éc lËp dùa trªn giao diÖn ng-êi sö dông cña dÞch vô giao diÖn. Çc thiÕt bÞ ®iÓn h×nh cho líp m¹ng nµy lµ çc PLC, CNC, Robot Controler… Líp DP Master 2: §©y lµ líp çc thiÕt bÞ lËp tr×nh, thiÕt lËp cÊu h×nh vµ chuÈn ®o¸n. Líp nµy ®-îc thiÕt lËp ngay khi cµi ®Æt m¹ng DP. Líp m¹ng nµy cã thÓ giao tiÕp víi DP Master líp 1 vµ DP Slave. Víi DP Master líp 1 cã çc chøc n¨ng sau: - NhËp çc th«ng tin chuÈn ®o¸n cña çc DP Slave víi çc DP Master líp 1. - Upload vµ download m¶ng th«ng tin. - §Æt vµ kÝch ho¹t th«ng sè hÖ thèng BUS. - KÝch ho¹t hoÆc hoÆc mét DP Slave. - HiÖu chØnh ho¹t ®éng DP Master líp 1. Víi DP Slave, çc DP Master líp 2 cã çc chøc n¨ng sau: - §äc th«ng tin cÊu h×nh çc DP Slave. - §äc çc th«ng tin vµo/ra. - §Æt ®Þa chØ çc DP Slave. Líp DP Slave: Çc tr¹m DP Slave cã thÓ lµ çc bé ®iÒu khiÓn, phÇn tö ®o, phÇn tö ®äc m·, çc c¬ cÊu chÊp hµnh c¶m biÕn gäi lµ çc tr¹m ngo¹i vi. Çc tr¹m nµy trao ®æi d÷ liÖu víi çc tr¹m chñ vøoi ®é dµi d÷ liÖu lín nhÊt 246 byte, ®iÓn h×nh th-êng sö dông çc thiÕt bÞ cã ®é dµi d÷ liÖu sö dông max 32 byte. 2.2.2 ThiÕt lËp m¹ng Cã thÓ thiÕt lËp m¹ng Profibus-DP tíi ®a 126 tr¹m víi mét hoÆc nhiÒu tr¹m chñ BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 39 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT H×nh 17: M¹ng Profibus-DP nhiÒu tr¹m chñ 2.3 ThiÕt lËp m¹ng Profibus DP víi PLC CPU 313C-2DP PhÇn nµy sÏ h-íng dÉn çch t¹o lËp mét m¹ng Profibus- DP cã thÓ truyÒn th«ng theo hai chiÒu (bidirectional communication) tõ çc CPU S7-300 §Ó cã thÓ ghÐp nèi m¹ng Profibus – DP, çc CPU ph¶i cã cæng DP, çc CPU nµy sÏ cã m¸c hiÖu cã ch÷ DP (vÝ dô : CPU 313C- 2DP, CPU 314C-2DP, CPU 315F- 2DP...), khi ®ã ta sÏ sö dông trùc tiÐp çc cæng nµy ®Ó ghÐp nèi çc CPU (tr¹m ) trong m¹ng, sè l-îng çc çc tr¹m cã thÓ lªn tíi 126 tr¹m 2.3.1 Cable nèi m¹ng Profibus - DP: §Ó ghÐp nèi çc thiÕt bÞ trong m¹ng Profibus – DP ta sö dông cable Profibus, ta cã thÓ sö dông cable nèi do Siemens cung cÊp, khi ghÐp nèi cÇn chó ý tíi c«ng t¾c t¹i ®Çu nèi. C«ng t¾c D©y truyÒn tÝn hiÖu BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Vá bäc nèi ®Êt Page 40 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT ë hai tr¹m hai ®Çu cña m¹ng çc c«ng t¾c ®-îc ®Æt ë vÞ trÝ ON, çc tr¹m cßn l¹i c«ng t¾c ®Æt ë vÞ trÝ OFF M¹ng Profibus - DP sö dông chuÈn truyÒn RS-485, ®©y lµ mét chuÈn truyÒn c«ng nghiÖp, tÝn hiÖu truyÒn lµ ®iÖn ¸p vi sai trªn hai d©y (A vµ B), do ®ã cã kh¶ n¨ng chèng nhiÔu cao vµ cho phÐp truyÒn d÷ liÖu víi kho¶ng çch lín, kho¶ng çch gi÷a hai tr¹m trong tèi ®a lµ 50m nÕu sö dông çc bé lÆp tÝn hiÖu (Repeater) sÏ cho phÐp n©ng kho¶ng çch lªn tíi 1000m Tr¹m 2 Tr¹m 1 50m Tèi ®a1000m 50m 2.3.2 ThiÕt lËp cÊu h×nh vµ viÕt ch-¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn Sau khi ®· ghÐp nèi çc CPU, ta sÏ ph¶i thiÕt lËp cÊu h×nh cøng cho çc CPU nµy: T¹o mét Project míi víi tªn tuú ý (ë ®©y ta sÏ ®Æt tªn lµ ProDP ), sau ®ã tõ menu Insert vµo Subnet, chän 2Profibus BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 41 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT B©y giê ta sÏ ®-a thªm hai tr¹m vµo Project b»ng çch tiÕp tôc vµo Insert menu , vµo Station, chän 2S7 300 Station (thùc hiÖn hai lÇn), sau ®ã lÇn l-ît ®æi tªn SIMATIC300(1) thµnh Master vµ SIMATIC300(2) thµnh Slave Nh- vËy ta sÏ cã hai tr¹m (mét tr¹m chñ vµ mét tr¹m tí) trong Project. Sau ®©y sÏ h-íng dÉn çch thiÕt lËp cÊu h×nh cøng cho çc lo¹i tr¹m nµy 2.1 ThiÕt lËp cÊu h×nh cho çc tr¹m tí (Slave) Tr-íc tiªn ta thiÕt lËp cÊu h×nh cøng cho tr¹m Slave b»ng çch nh¸y kÐp vµo tªn tr¹m nµy vµ vµo phÇn Hardware ®Ó chän CPU (ë ®©y chän CPU 313C-2DP cã m· hiÖu 6ES7 313-6CE00-0A0B) sÏ xuÊt hiÖn mµn h×nh BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 42 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Muèn thay ®æi tèc ®é truyÒn d÷ liÖu ta nh¸y chuét vµo nót Properties vµ lùa chän tèc ®é truyÒn phï hîp (l-u ý nÕu thay ®æi tèc ®é truyÒn th× ph¶i thay ®æi ë tÊt c¶ çc tr¹m, cã nghÜa lµ çc tr¹m trªn m¹ng ph¶i cã cïng mét tèc ®é), ë « Address ta cã thÓ ®Æt ®Þa chØ cho tr¹m nµy (®Þa chØ cã thÓ thay ®æi tõ 1125) nÕu mÆc ®Þnh lµ 2, sau ®ã chän Profibus(1) vµ OK Tõ cöa sæ hiÖn hµnh (cöa sæ HW Config-Slave) ta nh¸y ®óp chuét vµo Slot DP (h×nh vÏ) ®Ó ®Æt thuéc tÝnh cho tr¹m, lóc nµy sÏ xuÊt hiÖn cöa sæ Properties-DP BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 43 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Trªn cöa sæ nµy cã bèn Menu: - Menu General dïng ®Ó ®Æt tªn cho tr¹m (trong tr-êng hîp nµy ta sÏ ®Æt tªn tr¹m lµ DP Slave) - Menu Operating Mode cho phÐp ta cã thÓ thay ®æi thuéc tÝnh cho tr¹m lµ Tr¹m chñ (DP Master) hay tr¹m tí (DP Slave) b»ng çch nh¸y vµo dÊu kiÓm t-¬ng øng, ë ®©y ta ®ang thiÕt lËp cÊu h×nh cøng cho tr¹m tí do ®ã ta sÏ chän DP slave - Menu Configuration cho phÐp ta x¸c ®Þnh çc ®Þa chØ truyÒn vµ nhËn d÷ liÖu cña tr¹m, ®iÒu nµy rÊt quan träng vµ cã ý nghÜa khi lËp tr×nh, do ®ã ta sÏ nãi cô thÓ vÒ menu nµy: Tr-íc tiªn vµo menu Configuration, sau ®ã nhÊn nót New sÏ xuÊt hiÖn cöa sæ PropertiesDP-Configuration-Row1 BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 44 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Trong cöa sæ nµy ®-îc chia ra lµm ba phÇn: - PhÇn thø nhÊt lµ DP-Partner: Master dïng ®Ó x¸c ®Þnh çc ®Þa chØ truyÒn nhËn d÷ liÖu cho tr¹m chñ, do ta ch-a thiÕt lËp tr¹m nµy nªn nöa nµy ch-a ®-îc kÝch ho¹t - PhÇn thø hai lµ Local Slave dïng ®Ó x¸c ®Þnh çc ®Þa chØ truyÒn, nhËn d÷ liÖu cho tr¹m ®ang thiÕt lËp: ë « address type nÕu muèn x¸c lËp vïng nhËn d÷ liÖu tõ tr¹m chñ ta chän Input, cßn nÕu lµ vïng truyÒn d÷ liÖu ®i ta chän Output, ®Þa chØ chÝnh x¸c cña vïng d÷ liÖu sÏ ®-îc ®Æt ë « Address. - PhÇn thø ba cho phÐp ta x¸c ®Þnh chiÒu dµi cña vïng d÷ liÖu truyÒn th«ng (Length), kiÓu d÷ liÖu (Unit) (NÕu nh- ®Æt nh- trªn ta sÏ cã vïng nhËn d÷ liÖu tõ tr¹m Master víi ®Þa chØ lµ I40, kÝch th-íc lµ 1 byte) - Sau khi ®Æt xong ta bÊm OK, nh- vËy ta ®· ®Æt ®-îc ®Þa chØ cho dßng thø nhÊt (Row1), tiÕp tôc bÊm nót New ta sÏ ®Æt ®-îc ®Þa chØ cho vïng nhí truyÒn d÷ liÖu (hoÆc còng cã thÓ lµ nhËn d÷ liÖu) ë çc dßng tiÕp theo BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 45 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT - Sau khi ®· x¸c ®Þnh xong vïng ®Þa chØ truyÒn d÷ liÖu cho tr¹m ta cã thÓ dÞch vµ l-u d÷ (Save and Compile) cÊu h×nh cøng nµy vµ Exit Khèi OB82 - Trong CPU S7-300 tÊt c¶ çc lçi x¶y ra ®Òu ®-îc l-u gi÷ trong mét khèi OB ®Æc biÖt, ®ã lµ OB82, OB nµy ®-îc dïng cho môc ®Ých lËp tr×nh ®Æc biÖt hoÆc chuÈn ®o¸n çc lçi. C¬ chÕ ho¹t ®éng cña OB nµy nh- sau: NÕu mét lçi x¶y ra sÏ cã mét hµm ng¾t sù kiÖn vµ gäi OB82, nÕu trong ch-¬ng tr×nh kh«ng cã OB82, CPU sÏ tù ®éng chuyÓn sang tr¹ng th¸i dõng (STOP mode) - Nh- vËy trong ch-¬ng tr×nh lËp tr×nh (Block) chóng ta ph¶i chÌn thªm khèi OB82 cho mçi tr¹m (vµ kh«ng cÇn lËp tr×nh thùc hiÖn bÊt cø mét c«ng viÖc g× ë trong OB nµy), bëi v× nÕu kh«ng cã khèi OB82 nµy, khi mét CPU cã lçi, nã tù ®éng chuyÓn sang tr¹ng th¸i STOP, dÉn tíi lçi x¶y ra ë hµng lo¹t çc CPU tiÕp theo (®iÒu nµy cã thÓ liªn hÖ nh- mét ph¶n øng d©y chuyÒn) vµ do ®ã hÖ thèng m¹ng cña chóng ta sÏ bÞ ph¸ huû §Ó chÌn khèi OB82 vµo ch-¬ng tr×nh, ta vµo Slave CPU 313C-2DP  S7 Program(1)  Block, sau ®ã vµo menu Insert, vµo S7 block, chän 1Organisation Block, ®æi tªn OB nµy thµnh OB82 BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 46 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Nh- vËy ta ®· thùc hiÖn xong viÖc cµi ®Æt cÊu h×nh cho mét tr¹m tí (Slave), nÕu cã nhiÒu tr¹m tí ta còng thùc hiÖn t-¬ng tù nh- vËy cho tõng tr¹m 2.2 ThiÕt lËp cÊu h×nh cho çc tr¹m chñ TiÕp theo ta sÏ cµi ®Æt cÊu h×nh cho tr¹m Master (tr¹m chñ), tr-íc tiªn ta còng vµo Hardware ®Ó chän CPU (ë ®©y còng sö dông CPU 313C-2DP m· hiÖu 6ES7 313-6CE000A0B ), l-u ý lµ sö dông Profibus vµ chän ®Þa chØ cho CPU (h×nh vÏ), BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 47 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Sau ®ã nh¸y chuét vµo slot DP ®Ó ®Æt thuéc tÝnh cho tr¹m - ë menu General ta ®Æt tªn cho tr¹m lµ DP Master - ë menu Operating Mode ta chän DP Master B©y giê ta ®· cã mét tr¹m chñ, nh×n trªn h×nh... ta sÏ thÊy tõ cöa sæ Master(Configuration)-ProDP ta sÏ thÊy mét ®-êng bus Nèi vµo CPU, ®©y lµ ®-êng bus ghÐp nèi tr¹m chñ víi çc tr¹m tí, b©y giê ta sÏ thùc hiÖn viÖc ghÐp nèi th«ng qua ®-êng bus nµy BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 48 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BÊm chuét vµo ®-êng bus, sau ®ã ë « cöa sæ bªn c¹nh ta chän PROFIBUS DP Configured Stations kÝch ®óp vµo CPU 31x, xuÊt hiÖn cöa sæ nh- h×nh vÏ ta bÊm nót Connect vµ OK BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 49 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Nh- vËy tr¹m tí cã ®Þa chØ lµ 2 ®· ®-îc ghÐp nèi vµo hÖ thèng, ®iÒu ®ã cã nghÜa lµ tr¹m chñ sÏ trùc tiÕp qu¶n lý vµ truyÒn th«ng d÷ liÖu víi tr¹m tí nµy, vµ do ®ã ta ph¶i ®Æt ®Þa chØ truyÒn nhËn d÷ liÖu gi÷a hai tr¹m nµy cho tr¹m chñ. KÝch ®óp vµo biÓu t-îng tr¹m tí trªn cöa sæ Master(Configuration)-ProDP, sau ®ã vµo menu Configuration BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 50 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT ë ®©y ta thÊy cã hai dßng x¸c ®Þnh chØ truyÒn th«ng gi÷a tr¹m chñ vµ tr¹m tí, ®©y chÝnh lµ hai vïng ®Þa chØ truyÒn th«ng cña tr¹m tí mµ ta ®· ®Æt (cét Partner add chÝnh lµ ®Þa chØ cña tr¹m chñ vÉn cßn thiÕu), ta sÏ thay ®æi b»ng çch chän tõng dßng vµ sau ®ã bÊm chuét vµo Edit... Trªn cöa sæ DP slave Properties-Configuration ta thÊy phÇn DP-Partner: Master ®· ®-îc kÝch ho¹t ë ®©y ta ®ang x¸c ®Þnh ®Þa chØ vïng nhí truyÒn d÷ liÖu tíi tr¹m tí do BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 51 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT ®ã ë « Address type ta chän Output, sau ®ã ®Æt ®Þa chØ chÝnh x¸c ë « Address (ë ®©y ta ®Æt lµ 40) Nh- vËy khi ho¹t ®éng tr¹m chñ sÏ göi tÊt c¶ d÷ liÖu ë vïng nhí Q40 tíi vïng nhí I40 cña tr¹m tí T-¬ng tù nh- vËy ta tiÕp tôc ®Æt ®Þa chØ cho vïng nhí nhËn d÷ liÖu cña tr¹m chñ tõ tr¹m tí nµy ë dßng thø hai Nh- vËy ta ®· thùc hiÖn xong viÖc ghÐp nèi hai tr¹m còng nh- viÖc x¸c ®Þnh ®Þa chØ truyÒn th«ng gi÷a hai tr¹m, viÖc ghÐp nèi nhiÒu tr¹m tí vµo tr¹m chñ còng ®-îc thùc hiÖn t-¬ng tù Khi thùc hiÖn ch-¬ng tr×nh, ë mçi vßng quÐt CPU sÏ thùc hiÖn viÖc ghi vµ ®äc d÷ liÖu gi÷a tr¹m chñ víi tÊt c¶ çc tr¹m tí (xem thªm phÇn vßng quÐt) B©y giê ta cã thÓ lËp tr×nh cho tõng tr¹m. Nh÷ng g× muèn göi sang tr¹m kh¸c ta sÏ ®-a vµo byte Q40, vµ nh÷ng th«ng tin tõ tr¹m kh¸c muèn xö lý trong ch-¬ng tr×nh ta sÏ lÊy tõ byte I40 , sau ®ã Download ch-¬ng tr×nh xuèng tr¹m t-¬ng øng (l-u ý trong tÊt c¶ ch-¬ng tr×nh cña çc tr¹m ®Òu ph¶i cã khèi OB82). 3. M¹ng c«ng nghiÖp Industrial Ethernet (IE) 3.1 Tæng quan vÒ m¹ng Industrial Ethernet M¹ng IE lµ m¹ng phôc vô cho líp qu¶n lý vµ líp trung t©m ®iÒu khiÓn (cell) ®Ó thùc hiÖn dung l-îng th«ng tin lín vµ truyÒn th«ng víi kho¶ng çch xa. IE lµ mét hÖ thèng truyÒn th«ng më (çc tr¹m l¹ còng cã kh¶ n¨ng tÝch hîp vµo m¹ng th«ng qua gateway ®Ó liªn kÕt çc subnet). TÊt c¶ çc thµnh viªn trong m¹ng ®Òu b×nh ®¼ng. §Æc ®iÓm cña m¹ng Industrial Ethernet: ChuÈn truyÒn th«ng IEEE 802.3 Sè l-îng tr¹m 2 -> nhiÒu h¬n 1000 Ph-¬ng ph¸p truy nhËp ®-êng dÉn CSMA/CD Tèc ®é truyÒn th«ng 10Mbit/s KÝch th-íc gãi d÷ liÖu 64byte÷1518byte BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 52 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Topo m¹ng §-êng th¼ng, c©y, h×nh sao, h×nh trßn D©y dÉn : 1,5km Kho¶ng çch truyÒn Çp quang : 4,5km (IEEE 802.3: Institute of Electrical and Electronics Engineers. ChuÈn truyÒn th«ng cho nhãm Ethernet, gãi d÷ liÖu 11 bit. CSMA/CD: Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection. Thñ tôc truy nhËp vµo m¹ng Ethernet, m« t¶ qu¸ tr×nh göi d÷ liÖu vµ xö lý khi x¶y ra xung ®ét trªn m¹ng). Thñ tôc truy nhËp ®-êng dÉn: Trªn m¹ng Ethernet, kh«ng cã phÇn tö Master vµ Slave, mäi phÇn tö ®Òu cã thÓ cã quyÒn truy nhËp vµo ®-êng truyÒn (Bus) vµo mäi thêi ®iÓm nµo. Theo giao thøc CSMA/CD, nÕu phÇn tö nµo ®ã trªn m¹ng muèn göi d÷ liÖu, sÏ ph¶i kiÓm tra xem m¹ng cã ë trong qu¸ tr×nh truyÒn th«ng kh«ng, nÕu cã sÏ ph¶i ®îi ®-êng truyÒn rçi (carrier sense). Khi nhËn thÊy kh«ng cã d÷ liÖu trªn m¹ng, phÇn tö ®ã b¾t ®Çu göi d÷ liÖu tuy nhiªn ®iÒu nµy cã thÓ sÏ dÉn tíi cã rÊt nhiÒu phÇn tö ®îi vµ göi d÷ liÖu lªn m¹ng (Multiple access). BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 53 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Khi ®ã sÏ dÉn tíi xung ®ét trªn m¹ng, hÖ thèng m¹ng ph¶i ®-îc thiÕt kÕ ®Ó nhËn ra sù xung ®ét nµy (Collision Detection). Qu¸ tr×nh truyÒn th«ng tin trªn m¹ng sÏ bÞ ngõng ngay l¹i, d÷ liÖu bÞ xãa vµ qu¸ tr×nh truyÒn tin sÏ ®-îc thùc hiÖn l¹i sau mét thêi gian nhÊt ®Þnh, kho¶ng thêi gian nµy ®-îc x¸c ®Þnh b»ng thuËt to¸n ngÉu nhiªn). §Þa chØ MAC Mçi phÇn tö ho¹t ®éng trªn m¹ng Ethernet (vÝ dô: m¸y tÝnh cã card m¹ng hoÆc PLC víi module truyÒn th«ng IT) ®Òu ph¶i cã mét ®Þa chØ, ®Þa chØ nµy gäi lµ ®Þa chØ MAC (Media access control). §Þa chØ MAC dïng ®Ó x¸c ®Þnh phÇn tö ®ã trªn hÖ thèng m¹ng. Mét ®Þa chØ MAC ®-îc quy ®Þnh bao gåm 6 byte (Hexa), chia thµnh 2 phÇn, phÇn thø nhÊt x¸c ®Þnh nhµ s¶n xuÊt vµ phÇn thø 2 x¸c ®Þnh ®Þa chØ phÇn tö ®ã trªn m¹ng. VÝ dô: X¸c ®Þnh phÇn tö trªn m¹ng X¸c ®Þnh nhµ s¶n xuÊt BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 54 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT CÊu tróc bøc ®iÖn CÊu tróc bøc ®iÖn hay gãi d÷ liÖu ®-îc truyÒn trªn m¹ng Ethernet bao gåm: - §ång bé nhÞp (Preamble): Mét gãi d÷ liÖu 7 byte víi çc bit 0, 1 lu©n phiªn ®-îc göi ®i ®Ó ®ång bé nhÞp víi phÇn tö nhËn. - Gãi më ®Çu khung (Frame start): Byte nµy lµ mét d·y bit 10101011 ®Ó b¸o hiÖu b¾t ®Çu göi d÷ liÖu. - §Þa chØ tr¹m nhËn (Destination address): §©y lµ gãi d÷ liÖu 6 byte m· hãa ®Þa chØ MAC cña tr¹m nhËn - §Þa chØ tr¹m göi (Source address): §©y lµ gãi d÷ liÖu 6 byte m· hãa ®Þa chØ MAC cña tr¹m göi. - ChiÒu dµi gãi d÷ liÖu (Data field width): M« t¶ chiÒu dµi cña gãi d÷ liÖu, tõ 0 ®Õn 1500. - D÷ liÖu (Data): Gãi d÷ liÖu lµ d÷ liÖu thùc tÕ. - D÷ liÖu ®Öm: §Ó thùc hiÖn ®-îc giao thøc CCSMA/CD, cÊu tróc bøc ®iÖn ph¶i cã ®é dµi tèi thiÓu 64 byte, nÕu gãi d÷ liÖu qu¸ ng¾n, d÷ liÖu ®Öm sÏ ®-îc tù ®éng thªm vµo ®Ó lÊp ®Çy. - KiÓm tra (Check sum): §©y lµ gãi d÷ liÖu mang th«ng tin kiÓm tra theo mét thuËt to¸n. Nõu d÷ liÖu bÞ sai, toµn bé gãi d÷ liÖu bÞ hñy vµ sÏ kh«ng ®-îc chuyÓn tiÕp tíi líp tiÕp theo BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 55 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT 3.2 ThiÕt bÞ nèi m¹ng Ethernet. §Ó x©y dùng m¹ng Ethernet cÇn çc thiÕt bÞ liªn kÕt çc phÇn tö trªn m¹ng, sau ®©y sÏ giíi thiÖu çc phÇn tö ®ã. Cable Cã kh¸ nhiÒu lo¹i cable dïng ®Ó nèi m¹ng Ethernet: ®ã lµ cable ®ång trôc, cable ®«i d©y xo¾n vµ cable quang. Çc cable nµy ®Òu ph¶i cã mét ®Çu nèi ®Æc biÖt theo chuÈn RJ45 Repeater vµ Hub Do d÷ liÖu truyÒn trªn ®-êng truyÒn bao giê còng bÞ suy gi¶m vµ biÕn d¹ng, bé lÆp (repeater) dïng ®Ó nhËn khuÕch ®¹i vµ phôc håi tÝn hiÖu mang th«ng tin trªn ®-êng truyÒn. Hub lµ mét d¹ng bé lÆp tÝn hiÖu nh-ng cã nhiÒu cæng kÕt nèi. Mét Hub th«ng th-êng cßn cung cÊp nhiÒu d¹ng cæng ®Ó cã thÓ kÕt nèi víi nhiÒu lo¹i cable. BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 56 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT CÇu nèi Kh¸c víi Hub, cÇu nèi kh«ng chØ sao chÐp tÝn hiÖu vµ khuÕch ®¹i, cÇu nèi cßn cã nhiÖm vô liªn kÕt çc ®-êng dÉn cho çc m¹ng con víi nhau, ®iÒu khiÓn viÖc truy nhËp ®-êng dÉn. Router/Gateway Router/Gateway cã nhiÖm vô liªn kÕt hai m¹ng ®éc lËp víi nhau vµ thùc hiÖn viÖc t×m ra ®-êng ®i tèi -u cho gãi d÷ liÖu. Router nhËn bøc ®iÖn, ph©n tÝch ®Þa chØ n¬i göi, n¬i nhËn nhê mét thuËt to¸n tèi -u. BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 57 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT 3.2 ThiÕt lËp m¹ng IE cho PLC S7-300 sö dông Modul CP343-1 IT Sau ®©y, chóng ta sÏ thiÕt lËp m¹ng IE cho PLC S7-300 CPU 313C-2DP truyÒn th«ng theo hai chiÒu (Bidirectional Communication), vµ thùc hiÖn mét bµi tËp nhá ®Ó kiÓm tra. Chó ý r»ng ®©y chØ lµ bµi tËp lËp tr×nh rÊt ®¬n gi¶n nh»m môc ®Ých kiÓm tra ho¹t ®éng m¹ng. Bµi tËp: LËp tr×nh 2 PLC truyÒn th«ng nèi m¹ng IE, nÕu nhÊn nót Start cÊp tÝn hiÖu vµo tr¹m PLC thø nhÊt, ®Ìn ®-îc ®iÒu khiÓn trªn tr¹m PLC thø hai sÏ s¸ng vµ ng-îc l¹i So¹n th¶o mét project míi Më phÇn mÒm SIMATIC Step 7 BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 58 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT File -> New -> (NhËp tªn project) -> OK §-a vµo Subnet vµ 2 tr¹m Simatic 300. BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 59 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT (Click vµo project) -> Insert -> Subnet -> 3 Industrial Ethernet BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 60 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT (Click vµo project) -> Insert -> Station -> 2 SIMATIC 300 Station -> (Thay ®æi tªn Distribution) -> (ENTER) BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 61 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT (Click vµo project) -> Insert -> Station -> 2 SIMATIC 300 Station -> (Thay ®æi tªn lµ Testing) -> (ENTER) BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 62 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Hardwareconfiguration of the Distribution Station PLC (Click ®óp vµo Distribution Station) -> Hardware (click ®óp) -> + SIMATIC 300 -> + RACK-300 -> Rail (click ®óp) -> - RACK-300 BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 63 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT (Click vµo Slot 2) -> + CPU-300 -> + CPU 313C-2 DP -> 6ES7 313-6CE00-0AB0 (click ®óp) -> OK -> - CPU-300 BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 64 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT CPU 313C-2 DP (click ®óp) -> Cycle/Clock Memory -> (click vµo Clock Memory -> 100 (NhËp vµo Byte vung nhí M b¹n muèn dïng – vÝ dô 100) BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 65 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Retentive Memory -> (nhËp vµo 0 gièng nh- trªn) -> OK ->- CPU-300. BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 66 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT (Click vµo Slot 4) -> + CP-300 -> + Industrial Ethernet -> + CP 343-1 IT ->. 6GK7 343-1GX11-0XE0 -> (nhËp vµo ®Þa chØ IP , ®Þa chØ Subnet mask vµ ®Þa chØ Router nhtrªn) -> OK -> - CP-300 BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 67 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Station -> Save and Compile -> (chê dÞch vµ save ch-¬ng tr×nh xong) -> Station -> Exit BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 68 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT ThiÕt lËp cÊu h×nh cøng cho PLC tr¹m TESTING. (Click ®óp vµo tr¹m Testing ) -> Hardware (click ®óp) ->+ SIMATIC 300 -> + RACK-300 -> Rail (click ®óp) -> - RACK-300 BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 69 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT (Click vµo Slot 2) -> + CPU-300 -> + CPU 313C-2 DP -> 6ES7 313-6CE00-0AB0 (click ®óp) -> OK -> - CPU-300. BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 70 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT CPU 313C-2 DP (click ®óp) -> Cycle/Clock Memory -> (click vµo Clock Memory -> 100 (NhËp vµo Byte thuéc vïng nhí M b¹n muèn sö dông lµm Clock Memory – vÝ dô 100) BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 71 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Retentive Memory -> (nhËp 0 gièng nh- trªn) -> OK -> - CPU-300 BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 72 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT (Click vµo Slot 4) -> + CP-300 -> + Industrial Ethernet -> + CP 343-1 IT -> 6GK7 343-1GX11-0XE0 -> (nhËp ®Þa chØ IP, ®Þa chØ Subnet mask vµ ®Þa chØ Router nh- trªn) -> OK -> - CP-300 BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 73 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Station -> Save and Compile -> (chê dÞch vµ l-u gi÷ xong) -> Station -> Exit BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 74 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT ThiÕt lËp kÕt nèi Ethernet víi NetPro + Distribution -> CPU 313C-2 DP -> Connections (click ®óp) BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 75 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Insert -> New Connection BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 76 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT (Chän ISO-on-TCP connection trong cöa sæ Type) -> OK BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 77 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT (Cöa sæ nµy ®Æc biÖt quan träng ®Ó x¸c ®Þnh th«ng sè cho Block Parameters, ë ®©y b¹n sÏ nh×n thÊy ®Þa chØ b¾t ®Çu W#16#0100, ®©y lµ ®Þa chØ chóng ta sÏ sö dông ®Ó lËp tr×nh truyÒn th«ng sau nµy. H·y viÕt l¹i ®Þa chØ nµy vµ sè liªn kÕt, ë ®©y lµ 1) -> OK BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 78 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Network -> Save and Compile BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 79 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT (Click vµo Compile vµ Save everything) -> OK BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 80 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT (ë ®©y b¹n sÏ nh×n thÊy th«ng b¸o nÕu cã lçi. H·y ®omngs cöa sæ nµy) -> Network -> Exit BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 81 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT ChÌn FC1 vµo Distribution Stations + CPU 313C-2 DP -> + S7-Program (1) -> Blocks -> Insert -> S7 Block -> 3 Function BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 82 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT (NhËp vµo tªn function – ë ®©y lµ FC1) -> (chän ng«n ng÷ ®Ó lËp tr×nh ë dßng Created in Language – ë ®©y lµ FBD = Function Block Diagram) -> OK BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 83 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT ChÌn FC1 vµo Testing Stations + CPU 313C-2 DP -> + S7-Program (1) -> Blocks -> Insert -> S7 Block -> 3 Function BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 84 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT (NhËp vµo tªn function – ë ®©y lµ FC1) -> (chän ng«n ng÷ ®Ó lËp tr×nh ë dßng Created in Language – ë ®©y lµ FBD = Function Block Diagram) -> OK BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 85 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT So¹n th¶o hµm SEND/RECEIVE trong OB1 cña Distribution Station (Click vµo Blocks cña Distribution) -> (click ®óp vµo OB1) -> OK (Chän ng«n ng÷ lËp tr×nh cho OB1 lµ STL = Statement List). BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 86 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT (So¹n th¶o ch-¬ng tr×nh gièng nh- trªn) -> File -> Save -> File -> Exit BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 87 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT LËp tr×nh cho FC1 cña Distribution Station (Click ®óp vµo FC1 cña Distribution) -> (H·y so¹n th¶o ch-¬ng tr×nh gièng nh- trªn – Chó ý sö dông b¶ng symbol) -> “L_START” (bÊm chuét ph¶i) -> Edit Symbol…. (Víi çch nµy b¹n còng cã thÓ nhËp b¶ng symbols trong khi programming) (NhËp tªn, ®Þa chØ, chó thÝch theo nh- b¹n muèn) -> OK -> File -> Save -> File -> Exit BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 88 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 89 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT LËp tr×nh hµm SEND/RECEIVE trong OB1 cho tr¹m Testing Station (Click vµo Blocks cña Testing) -> (click ®óp vµo OB1) -> OK (Chän ng«n ng÷ lËp tr×nh cho OB1 lµ STL = Statement List) BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 90 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT (So¹n th¶o ch-¬ng tr×nh gièng nh- trªn) -> File -> Save -> File -> Exit BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 91 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT (Click vµo FC1 vµo Testing) -> (So¹n th¶o ch-¬ng tr×nh nh- trªn) -> File -> Save -> File > Exit BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 92 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Download ch-¬ng tr×nh xuèng PLC (Click vµo Station Distribution) -> PLC -> Download BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 93 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT H·y ch¹y thö ch-¬ng tr×nh cña b¹n BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 94 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Ch-¬ng 3: §iÒu khiÓn tÝch hîp giao diÖn ng-êi-M¸y 1. Tæng quan vÒ giao diÖn ng-êi-m¸y HMI Trong çc hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng, tuú theo møc ®é tù ®éng ho¸ sÏ cã thÓ cã çc phÇn mÒm ®iÒu khiÓn vµ gi¸m s¸t (cßn gäi lµ giao diÖn ng-êi-m¸y HMI) ®Ó trî gióp ng-êi ®iÒu khiÓn. Çc phÇn mÒm giao diÖn ng-êi-m¸y cã ®Æc ®iÓm: - T¨ng tÝnh t-¬ng t¸c trong hÖ thèng ®iÒu khiÓn. - T¹o ra giao diÖn ®å ho¹ cña qu¸ tr×nh. - Sö dông çc thiÕt bÞ nh-: Mµn h×nh hiÓn thÞ, mµn h×nh c¶m øng, giao diÖn MMI (Man Machine Interface), HMI (Human Machine Interface). - Gióp cho ng-êi sö dông dÔ dµng x¸c ®Þnh çc th«ng sè hÖ thèng còng nh- cµi ®Æt th«ng sè míi. - Th-êng cã çc môc ®Ých: HiÓn thÞ lçi, hiÓn thÞ th«ng sè hÖ thèng, cho phÐp ®iÒu khiÓn, hiÖu chØnh hÖ thèng. - Cã çc -u ®iÓm: DÔ dµng nhËn biÕt çc th«ng tin cña qu¸ tr×nh do sö dông çc h×nh ¶nh vµ mµu s¾c (vÝ dô: mµu ®á ®Ó b¸o lçi), dÔ dµng ®iÒu khiÓn, çc mµn h×nh cã thÓ thay ®æi cho phÐp truy nhËp ë nhiÒu cÊp ®é kh¸c nhau. - §Ó x©y dùng giao diÖn ng-êi-m¸y th-êng qua çc b-íc: Sö dông phÇn mÒm lËp tr×nh ®Ó x©y dùng giao diÖn, Download xuèng thiÕt bÞ HMI, KÕt nèi thiÕt bÞ HMI víi PLC, §äc ghi çc th«ng tin tõ PLC vµ hiÓn thÞ trªn mµn h×nh Trong ch-¬ng nµy sÏ giíi thiÖu mét phÇn mÒm ®Ó thiÕt kÕ HMI ®-îc sö dông kh¸ réng r·i cña SIEMENS ®Ó thùc hiÖn nhiÖm vô nµy - WINCC. 2. WINCC 2.1. Giíi thiÖu. Win CC lµ phÇn mÒm IHMI (Intergrated Human Machine Interface) do h·ng SIEMENS ph¸t triÓn, ®©y lµ phÇn mÒm dÔ sö dông, cã kh¶ n¨ng ®iÒu khiÓn trªn ph¹m vi réng, víi BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 95 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT giao diÖn Window cho phÐp truy nhËp vµo nhiÒu líp ®iÒu khiÓn. Víi Win CC chóng ta cã thÓ x©y dùng giao ®iÖn ®iÒu khiÓn tõ phßng ®iÒu khiÓn trung t©m ®Õn çc m¸y. Cµi ®Æt WinCC rÊt ®¬n gi¶n vµ nhanh chãng, tuy nhiªn ph¶i chó ý m¸y tÝnh cã cÊu h×nh ®Ó m¹nh, chóng ta cã thÓ cµi ®Æt b¶n quyÒn trong qu¸ tr×nh cµi ®Æt hoÆc kÕt thóc cµi ®Æt. NÕu kh«ng cã b¶n quyÒn, WinCC sÏ tù ®éng t¾t sau 1 giê. Khi huû cµi ®Æt tèt nhÊt chän Add/Remove Program trong Control Panel. 2.2 ThiÕt lËp mét Project víi WinCC Sau ®©y sÏ h-íng dÉn tõng b-íc ®Ó x©y dùng mét ch-¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn giao diÖn ng-êi m¸y HMI sö dông Win CC. 2.2.1 B-íc 1: Khëi ®éng WinCC. -§Ó khëi ®éng WinCC, Click vµo “Start” trªn thanh c«ng cô Window -> Simatic ->WinCC -> Windows Control Center 2.2.2 B-íc 2: T¹o mét Project míi Sau khi b¹n khëi ®éng WinCC sÏ xuÊt hiÖn hép tho¹i cho phÐp b¹n lùa chän çc lo¹i Project: “Single-User Project” (MÆc ®Þnh), “Multi-User Project”, “Multi-Client Project”, vµ më mét Project ®· cã s½n. T¹o Project Quickstart Chän “Single-User Project” vµ bÊm OK. BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 96 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Tõ bµn phÝm, nhËp tªn project lµ “Qckstart” vµ chän ®êng dÉn. Cã thÓ ®æi tªn cña thmôc con nÕu b¹n muèn, mÆc ®Þnh tªn th- môc nµy sÏ lµ tªn Project. NÕu muèn më mét Project cã s½n, chän “Open” vµ më file cã phÇn më réng “.mcp”. Khi b¹n khëi ®éng, WinCC sÏ tù ®éng më Project ®· kÝch ho¹t ë lÇn sö dông Win CC tr-íc ®ã. Cöa sæ WinCC Explorer nh- h×nh sau: Cöa sæ nµy ®-îc chia lµm hai nöa, nöa bªn tr¸i hiÓn thÞ phÇn riªng biÖt trong mét Project, nÕu click chuét vµo dÊu çc néi dung trong phÇn nµy sÏ ®-îc hiÓn thÞ ë cöa sæ bªn ph¶i. Click chuét vµo biÓu t-îng m¸y tÝnh ë cöa sæ nöa phÝa bªn tr¸i, trªn cöa sæ nöa bªn ph¶i, b¹n sÏ nh×n thÊy biÓu t-îng mét Server. BÊm chuét ph¶i lªn biÓu t-îng nµy vµ chän “Properties” trªn menu th¶ xuèng. Hép tho¹i tiÕp theo sÏ cho phÐp b¹n ®Æt mét sè tÝnh BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 97 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT chÊt ®iÒu khiÓn ho¹t ®éng hÖ thèng nh- ng«n ng÷ sö dông, phÝm hoÆc tæ hîp phÝm ®Ó huû ho¹t ®éng ®iÒu khiÓn… 2.2.3 B-íc 3: Bæ xung thiÕt bÞ PLC TiÕp theo chóng ta sÏ thiÕt lËp hÖ thèng ®iÒu khiÓn ®Ó cã thÓ giao tiÕp ®-îc víi WinCC qua thiÕt bÞ truyÒn th«ng ®· lùa chän. §Ó bæ xung thiÕt bÞ PLC, click chuét ph¶i vµo “Tag Management” ë nöa cöa sæ bªn tr¸i Trªn menu th¶ xuèng chän “Add New Drive”. Click chuét ph¶i vµo ®©y Chän “Add New Drive”. Trªn hép tho¹i Add New Drive. B¹n cã thÓ chän mét trong çc thiÕt bÞ s½n cã (vÝ dô: SIMATIC S7 Protocol Suite), sau ®ã chän Open. BiÓu t-îng thiÕt bÞ nµy sÏ xuÊt hiÖn bªn díi dßng “Tag Management”. §Ó t¹o mét kÕt nèi míi, click vµo biÓu t-îng , çc ph-¬ng thøc truyÒn th«ng sÏ xuÊt hiÖn. BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 98 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Click chuét ph¶i vµo ph-¬ng thøc truyÒn th«ng MPI Trªn menu th¶ xuèng chän “New Connection”. Click chuét ph¶i vµo ®©y Trªn hép tho¹i “Connection Properties” xuÊt hiÖn sau ®ã, nhËp tªn “PLC1” ë dßng tªn. Click OK. BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 99 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT 2.2.4. Tag vµ Tag Group Trong WinCC, Tag biÓu diÔn çc gi¸ trÞ çc th«ng sè thùc cña hÖ thèng (vÝ dô nh- møc n-íc…) hoÆc çc gi¸ trÞ ®· ®-îc tÝnh to¸n, xö lý trong Win CC. Process Tag (“External Tag”, “Power Tag”) lµ vïng nhí trong PLC hoÆc çc thiÕt bÞ cïng lo¹i, VÝ dô, møc n-íc trong b×nh sÏ ®-îc ®o b»ng mét c¶m biÕnvµ l-u gi÷ trong vïng nhí PLC, th«ng qua mét ph-¬ng thøc truyÒn th«ng nµo ®ã, gia strÞ nµy sÏ ®-îc göi tíi WinCC. Internal Tag lµ vïng nhí trong WinCC, cã chøc n¨ng t-¬ng tù nh- trong PLC, ®Ó tÝnh to¸n vµ xö lý d÷ liÖu trong WinCC. Tag Group dïng ®Ó nhãm çc Tag thµnh cÊu tróc, ®Ó dÔ dµng qu¶n lý. C©y th môc cña “Tag Management” víi “Process Tag” C©y th môc cña “Tag Management” víi “Process Tag” BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 100 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT 2.2.4.1 B-íc 4: T¹o Internal Tag NÕu trªn c©y th môc “Tag Managment“ tríc ®ã ®· bÞ ®ãng l¹i, b¹n h·y click ®óp chuét vµo ®ã ®Ó më ra. TiÕp theo, Click chuét ph¶i vµo dßng “Internal Tag”. Trªn menu th¶ xuèng, chän “New Tag” Click chuét ph¶i vµo ®©y Chän “New Tag” Khi hép tho¹i “Tag Properties” xuÊt hiÖn chän tªn Tag lµ “TankLevel” ë dßng chän kiÓu d÷ liÖu chän “Unsigned 16-bit value”. (kiÓu sè nguyªn d-¬ng 16 bit) Chän OK. BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 101 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT NhËp tªn “Tank Level” Click vµo mòi tªn vµ chän “Unsigned 16-bit value” TÊt c¶ çc Internal Tag ®· t¹o ra sÏ ®-îc hiÓn thÞ trªn nöa cöa sæ bªn ph¶i trªn WinCC Explorer.B¹n còng cã thÓ Copy vµ Paste çc Tag. BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 102 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT 2.2.4.2 B-íc 4a: T¹o Tag Gruop Tag group dïng ®Ó tæ chøc çc kÕt nèi logic cña PLC, ®Ó t¹o Tag group, click chuét ph¶i vµo ph-¬ng thøc truyÒn th«ng PLC b¹n võa t¹o ra (PLC1) Trªn menu th¶ xuèng, chän “New Group”. Click chuét ph¶i vµo ®©y ë hép tho¹i “Properties of Tag Group” xuÊt hiÖn tiÕp theo, h·y nhËp tªn group NhËp vµo tªn Group BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 103 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Chó ý: Kh«ng cÇn t¹o Tag group cho vÝ dô nµy 2.2.4.3: B-íc 4b: T¹o ra Process Tag B¹n ph¶i ch¾c ch¾n ®· cµi ®Æt mét thiÕt bÞ (vÝ dô PLC) vµ kÕt nèi tr-íc khi t¹o ra Process Tag.§Ó t¹o Process Tag, Click chuét ph¶i vµo biÓu t-îng kÕt nèi PLC võa t¹o ra (PLC1). Trªn menu th¶ xuèng , chän “New Tag” Click chuét ph¶i vµo ®©y Chän “New Tag” ë hép tho¹i “Tag Properties”, nhËp tªn b¹n muèn. Chän kiÓu d÷ liÖu. B¹n cã thÓ chän kiÓu chuyÓn ®æi d÷ liÖu b¹n muèn, hoÆc tõ Word sang Double Word., WinCC sÏ thùc hiÖn tÊt c¶ çc tÝnh to¸n cÇn thiÕt ®Ó chuyÓn ®æi d÷ liÖu cho b¹n BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 104 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT NhËp tªn Tag Chän kiÓu d÷ liÖu Chän kiÓu chuyÓn ®æi d÷ liÖu nÕu cÇn thiÕt Click chuét vµo “Select” nÕu b¹n muèn nhËp vµo ®Þa chØ vïng nhí trªn PLC §Æt ®Þa chØ cho Process Tag trªn PLC Click vµo nót Ên “Select” b¹n sÏ më hép tho¹i “Address Properties”. Chän “Bit Memory”. KiÓm tra ®Æt kiÓu d÷ liÖu Word vµ vïng nhí lµ MW0. BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 105 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Chän “Bit Memory” trªn danh môc çc vïng d÷ liÖu KiÓm tra, ®Æt kiÓu d÷ liÖu lµ Word vµ vïng nhí MW0 TuyÕn tÝnh ho¸: B¹n cØ cã thÓ tuyÕn tÝnh ho¸ cho External Tag. Click chuét vµo hép kiÓm “Linear scaling” ®Ó kÝch ho¹t Process Value Range vµ Tag Value Range. NhËp vµo d¶i gi¸ trÞ b¹n muèn tuyÕn tÝnh ho¸ (vÝ dô tõ -20 ®Õn +20 thµnh 0 ®Õn 100). BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 106 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Click chuét vµo ®©y §Æt d¶i gi¸ trÞ 2.2.5 ThiÕt kÕ mµn h×nh ®iÒu khiÓn 2.2.5.1 B-íc 5.1: ThiÕt lËp mµn h×nh ®iÒu khiÓn. PhÇn nµy sÏ h-íng dÉn b¹n çch thiÕt kÕ mét giao diÖn ®iÒu khiÓn, b¹n hoµn toµn cã thÓ s¸ng t¹o theo ý m×nh. §Ó t¹o ra mµn h×nh ®iÒu khiÓn, më “Graphics Designer” trªn nöa cöa sæ bªn tr¸i trªn WinCC explorer vµ thùc hiÖn theo çc b-íc sau: T¹o mµn h×nh ®iÒu khiÓn: Click chuét ph¶i vµo biÓu t-îng “Graphics Designer” ®Ó më menu th¶ xuèng. BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 107 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Chän “New Picture“ trªn menu th¶ xuèng, mét file giao diÖn ®iÒu khiÓn (Picture Description File-.pdl) sÏ ®-îc t¹o ra, cã tªn lµ NewPdl0.pdl, file nµy hiÓn thÞ trªn nöa cöa sæ phÝa bªn ph¶i. Click chuét ph¶i vµo ®©y Chän “New picture” Click chuét ph¶i vµo “Newpdl0.pdl“ Trªn menu th¶ xuèng, chän “Rename Picture”. NhËp tªn “START.pdl” ë hép tho¹i sau ®ã. Thùc hiÖn çc b-íc nh- trªn ®Ó t¹o mét file tiÕp theo cã tªn SAMPLE.pdl. Më cöa sæ thiÕt kÕ giao diÖn: §Ó më cöa sæ thiÕt kÕ giao diÖn, h·y click ®óp chuét lªn file giao diÖn b¹n muèn thiÕt kÕ (START.pdl hoÆc SAMPLE.pdl), b¹n còng cã thÓ click chuét ph¶i vµ chän “Open picture”. 2.2.5.2 Cöa sæ thiÕt kÕ giao diÖn ®iÒu khiÓn Sau khi më cöa sæ thiÕt kÕ giao diÖn, b¹n sÏ nh×n thÊy: BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 108 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Thanh menu Thanh c«ng cô Font ch÷ VËt thÓ « mµu Cöa sæ giao diÖn Phãng to /thu nhá Lo¹i Líp KiÓu bè trÝ B¹n cã thÓ bè trÝ l¹i mµn h×nh cho phï hîp, tuy nhiªn h·y ®Ó mµn nh- trªn h×nh vÏ. 2.2.5.3 ThiÕt kÕ giao diÖn ®iÒu khiÓn. Chóng ta sÏ thiÕt kÕ mét giao diÖn ®iÒu khiÓn “Water Supply Atlanta” nh h×nh sau: chóng ta sÏ t×m thÊy ®-êng èng, van, b×nh chøa… trong th- viÖn h×nh ¶nh. Ch÷ tÜnh Gi¸ trÞ I/O B×nh chøa cã hiÓn thÞ BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 109 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT 2.2.5.4 B-íc 5.2 T¹o mét nót Ên Tr-íc tiªn, chóng ta sÏ t¹o ra mét nót Ên cho phÐp chuyÓn tõ mµn h×nh ®iÒu khiÓn nµy sang mµn h×nh ®iÒu khiÓn kh¸c (vÝ dô tõ START.pdl sang SAMPLE.pdl). Thùc hiÖn theo çc b-íc sau: Më File “START.pdl”. Trªn Object Palette, chän Window Object -> click ®óp chuét vµo Button. Hép tho¹i Button Configuration xuÊt hiÖn, b¹n h·y nhËp tªn cña nót Ên (ë ®©y chän tªn SAMPLE) t¹i dßng text. §Ó chän giao diÖn b¹n muèn chuyÓn khi nhÊn nót Ên nµy, click chuét vµo biÓu t-îng vµ chän ®óng file b¹n cÇn chuyÓn. B¹n cã thÓ thay ®æi kÝch th-íc nót Ên b»ng çch nhÊn chuét vµo gãc nót Ên vµ kÐo ®Õn kÝch th-íc mong muèn. NhËp tªn nót Ên vµo ®©y Chän file muèn chuyÓn ®Õn Click vµo ®©y ®Ó më cöa sæ file muèn chuyÓn ®Õn BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 110 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Chän OK ®Ó ®ãng cöa sæ Button Configuration vµ l-u gi÷ b»ng nót Save. T¹o nót Ên tiÕp theo §Ó t¹o nót Ên chuyÓn ®æi tõ giao diÖn SAMPLE vÒ giao diÖn START, më file SAMPLE vµ thùc hiÖn hoµn toµn t-¬ng tù 2.2.5.5 ThiÕt lËp giao diÖn ®iÒu khiÓn. T¹o b×nh chøa Trªn thanh Menu cña Graphic Designer, Click vµo “View” -> “Library” hoÆc vµo biÓu t-îng trªn thanh c«ng cô. Th- viÖn çc thiÕt bÞ sÏ xuÊt hiÖn víi çc th- môc chøa çc phÇn tö ®Ó cho phÐp b¹n lùa chän. Click ®óp chuét vµo “Global Library”, vµo “Plant Element” ë nöa cöa sæ phÝa bªn ph¶i. Click ®óp chuét vµo th môc “Tank”. NÕu muèn xem th«ng tin tæng quan cña çc phÇn tö, h·y click vµo biÓu t-îng trªn thanh c«ng cô cña th- viÖn thiÕt bÞ (Graphic Designer’s Library) T¹o ®-êng èng Tõ “Global Library”, -> “Plant Element” -> “Pipe-Smart Object” vµ chän lo¹i ®êng èng. Tõ “Global Library”, -> “Plant Element” -> “Valve-Smart Object” vµ chän lo¹i van. T¹o nh·n tÜnh Trªn Object palette, h·y chän standard object vµ chän “Static text”. NhËp vµo dßng ch÷ b¹n muèn ®Æt nh·n – ë ®©y lµ “Atlanta Water Supply”. Chän kÝch th-íc ph«ng ch÷ phï hîp. 2.2.5.6 HiÓn thÞ møc n-íc thay ®æi §Ó mét phÇn tö ®éng, chóng ta ph¶i liªn kÕt thuéc tÝnh cña nã víi mét tag. §Ó thay ®æi tÝnh chÊt mét phÇn tö, h·y click chuét ph¶i vµo phÇn tö ®ã. Trªn menu th¶ xuèng chän “Properties”. BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 111 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Click chuét ph¶i vµo b×nh chøa vµ chän “Properties” Trªn cöa sæ properties, b¹n cã thÓ thay ®æi thuéc tÝnh phÇn tö: mÇu s¾c, h×nh d¸ng, gi¸ trÞ cao nhÊt vµ thÊp nhÊt… Click chuét vµo “Tag Assignment” ë nöa cöa sæ bªn tr¸i. Trong project nµy, tag tank level sÏ liªn kÕt víi møc n-íc cña b×nh. Trong cöa sæ bªn ph¶i, click chuét ph¶i vµobiÓu t-îng bãng ®Ìn cña Fill level. Trªn menu th¶ xuèng, chän “Tag”. Click chuét ph¶i vµo biÓu tîng ®Ìn vµ chän “Tag” BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 112 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Trªn cöa sæ hép tho¹i “Tags-Project” xuÊt hiÖn sau ®ã, click vµo tag “TankLevel” vµ chän OK, chóng ta sÏ thÊy ®Ìn chuyÓn mµu xanh. ë cét “Update Cycle” (Current.) trªn dßng “Fill level”, click chuét vµo “2s” Click chuét ph¶i vµo “Current” Trªn menu th¶ xuèng chän 2s BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 113 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Phô lôc Mét sè HÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng ®iÓn h×nh 1. HÖ thèng CAD/CAM-CNC 1.1. Kh¸i niÖm vÒ CAD/CAM CAD (Computer Aided Design): Lµ thiÕt kÕ kÕt cÊu s¶n phÈm trªn m¸y tÝnh. CAM (Computer Aided Manufacturing): Lµ chÕ t¹o s¶n phÈm cã sù trî gióp cña m¸y tÝnh. Nh- vËy ta thÊy CAD lµ mét tËp con cña qu¸ tr×nh thiÕt kÕ, vµ CAM lµ mét tËp con cña qu¸ tr×nh chÕ t¹o s¶n phÈm. Néi dung CAD cña CAD vµ cña CAM trong mét gi¶i ph¸p gia c«ng ®-îc tr×nh bµy b»ng l-u ®å: M« h×nh h×nh häc M« t¶ vµ x¸c ®Þnh m« h×nh h×nh häc Çc thuËt to¸n giao diÖn LËp m« h×nh h×nh häc ChuÈn bÞ c«ng nghÖ (CAP hoÆc CAPP) Ch-¬ng tr×nh gia c«ng NC, CNC M« h×nh h×nh häc ë d¹ng c¬ së d÷ liÖu Çc thuËt to¸n giao diÖn KiÓm so¸t chÊt l-îng Çc thuËt to¸n ph©n tÝch thiÕt kÕ L¾p r¸p, ®ãng gãi s¶n phÈm ThÞ Tr-êng LËp t- liÖu vµ b¶n vÏ thiÕt kÕ CAM BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 114 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT PhÇn cèt lâi cña CAD lµ çc c«ng cô vµ çc trî gióp bao gåm: C«ng cô lËp m« h×nh h×nh häc, c«ng cô vÒ øng dông ®å ho¹. Trî gióp t¹o mÇu s¾c, l-íi, trî gióp chØnh söa h×nh häc, trî gióp thao t¸c nhanh, trî gióp trùc quan ho¸, t¹o h×nh ¶nh ®éng. (Ngoµi ra cßn cã çc c«ng cô tèi -u kh¸c nh- Proengineer, Unigraphic…). Çc c«ng cô thiÕt kÕ s¶n phÈm (CAD) ®-îc x©y dùng øng víi çc b-íc thiÕt kÕ cô thÓ: Néi dung C«ng cô CAD ThiÕt kÕ s¬ bé Çc kü thuËt lËp m« h×nh h×nh häc, çc trùo gióp ®å (ph¸c th¶o) ho¹, çc thao ®å ho¹ vµ trùc quan ho¸ ®å ho¹ LËp m« h×nh vµ m« Kü thuËt l¾p ghÐp, h×nh ®éng pháng Ph©n tÝch thiÕt kÕ Çc module ph©n tÝch, çc ch-¬ng tr×nh vµ Module th«ng dông Tèi -u ho¸ thiÕt kÕ Çc øng dông chyªn dông, tèi -u ho¸ kÕt cÊu §¸nh gi¸ thiÕt kÕ Ghi kÝch th-íc, ghi dung sai, lËp phiÕu vËt t- LËp hå s¬ vµ t- liÖu thiÕt LËp b¶n vÏ thiÕt kÕ s¶n phÈm, chi tiÕt ho¸ çc th«ng kÕ sè, t¹o ¶nh kh«ng gian ba chiÒu cña m« h×nh Ta thÊy çc b-íc nµy bao gåm x¸c ®Þnh kÝch cì hîp lý cho m« h×nh sau khi b-íc ph©n tÝch ®-îc thùc hiÖn ®Ó ®¶m b¶o tÝnh thùc tÕ trong thiÕt kÕ nh- thay ®æi dÇn vÒ kÝch th-íc ®Ó tr¸nh tËp trung øng suÊt, bæ xung çc dung sai, ph©n tÝch dung sai, lËp phiÕu vËt t- vµ gi¸m s¸t ¶nh h-ëng cña kh©u chÕ t¹o víi kh©u thiÕt kÕ th«ng qua viÖc sö dông çc module NC (NC package) BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 115 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT M« h×nh t¹o lËp tõ CAD sÏ lµ c¬ së cho CAM. CAM cã çc c«ng cô ®Ó thùc hiÖn theo çc b-íc thiÕt kÕ sau: Néi dung C«ng cô CAM ChuÈn bÞ (Ho¹ch ®Þnh) qu¸ Çc kü thuËt CAPP (Computer Aided Process tr×nh c«ng nghÖ Planning) ph©n tÝch chi phÝ chÕ t¹o, çcc ®Æc tÝnh Process Planning=PP kü thuËt cña nguyªn vËt liÖu, dông cô LËp ch-¬ng tr×nh gia c«ng LËp ch-¬ng tr×nh gia c«ng NC vµ phÇn mÒm kiÓm NC vµ kiÓm tra cho chi tiÕt tra cô thÓ L¾p r¸p s¶n phÈm M« pháng Robot l¾p r¸p Khi qu¸ tr×nh chÕ t¹o chi tiÕt kÕt thóc, cã thÓ tiÕn hµnh kiÓm tra ®é chÝnh x¸c chÕ t¹o b»ng çch sö dông mét phÇn mÒm gi¸m s¸t, kiÓm tra vµ ®¶m b¶o chÊt l-îng cã sù trî gióp cña m¸y tÝnh CAQ (Computer Aided Quality Assurance). Trªn c¬ së so s¸nh ¶nh cña chi tiÕt víi ¶nh gèc, sö dông çc m¸y ®o to¹ ®é ®Ó so s¸nh to¹ ®é chi tiÕt thùc víi çc to¹ ®é chi tiÕt chuÈn trong c¬ së d÷ liÖu Çc c«ng cô trªn CAD cã thÓ chia thµnh ba phÇn: C«ng cô ®å ho¹, c«ng cô thiÕt kÕ, c«ng cô t¹o lËp m« h×nh h×nh häc Çc c«ng cô CAD §å ho¹ m¸y tÝnh Çc c«ng cô thiÕt kÕ T¹o lËp m« h×nh h×nh häc Çc c«ng cô cña CAM còng cã thÓ chia lµm ba lo¹i BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 116 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Çc c«ng cô CAM M¹ng m¸y tÝnh Çc c«ng cô chÕ t¹o (quy tr×nh c«ng nghÖ, thuËt to¸n tèi -u...) Çc c«ng cô CAD Ta thÊy çc c«ng cô cña CAD vµ CAM lµ phÇn giao nhau gi÷a n¨m c«ng cô: çc c«ng cô thiÕt kÕ, çc c«ng cô chÕ t¹o, çc m« h×nh h×nh häc, çc kh¸i niÖm ®å ho¹ m¸y tÝnh vµ çc kh¸i niÖm vÒ m¹ng m¸y tÝnh. Nh- vËy cã thÓ t¹o ra mét hÖ thèng CAD/CAM liªn hoµn tõ n¨m c«ng cô nµy Çc c«ng cô thiÕt kÕ s¶n phÈm Çc c«ng cô chÕ t¹o s¶n phÈm Çc c«ng cô CAD/CAM M¹ng m¸y tÝnh vµ çc phÇn tö tù ®éng Çc m« h×nh h×nh häc §å ho¹ m¸y tÝnh Nh- vËy m« h×nh hÖ thèng CAD/CAM liªn hoµn bao gåm çc çc c«ng cô thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o s¶n phÈm kÕt hîp víi çc phÇn cøng, phÇn mÒm, m¹ng m¸y tÝnh. 1.2. HÖ thèng CAD/CAM-CNC øng dông çc kÕt qu¶ cña hÖ thèng CAD/CAM kÕt hîp víi çc m¸y gia c«ng CNC sÏ t¹o ra hÖ thèng gia c«ng CAD/CAM-CNC cã çc ®Æc ®iÓm sau: BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 117 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT - Chu kú h×nh thµnh s¶n phÈm c«ng nghiÖp theo ph-¬ng thøc hiÖn ®¹i tõ thiÕt kÕ, gia c«ng vµ l¾p r¸p s¶n phÈm, nh»m s¸ng t¹o nhanh s¶n phÈm ®¸p øng nhu cÇu cña thÞ tr-êng. - Kü thuËt vi xö lý, m¸y tÝnh vµ kü thuËt dß h×nh sè ho¸ tõ vËt mÉu lµ c«ng cô ®¾c lùc cña qu¸ tr×nh s¸ng t¹o s¶n phÈm c«ng nghiÖp. - Chuçi CAD/CAM-CNC sÏ ®¶m b¶o liªn th«ng vµ linh ho¹t nhê qu¸ tr×nh xö lý vµ qu¶n trÞ d÷ liÖu vÒ s¶n phÈm vµ c«ng nghÖ chÕ t¹o. Nguyªn lý cña kü thuËt CAD/CAM-CNC cã thÓ miªu t¶ b»ng gi¶n ®å sau: ý t-ëng vÒ s¶n phÈm hoÆc mÉu s¶n phÈm (hiÖn vËt) ThiÕt kÕ s¶n phÈm trªn m¸y tÝnh (CAD) hoÆc dß h×nh sè ho¸ trªn mÉu s¶n phÈm ChÕ t¹o s¶n phÈm cã m¸y tÝnh hç trî S¶n phÈm Qu¸ tr×nh gia c«ng s¶n phÈm thùc hiÖn theo gi¶i ph¸p CAD/CAM-CNC cã thÓ ®-îc thùc hiÖn b»ng hai çch: - Çch 1: KhÐp kÝn çc c«ng viÖc tõ thiÕt kÕ chi tiÕt (CAD), chuÈn bÞ c«ng nghÖ (CAM) ®Õn gia c«ng (CNC) - Çch 2: D÷ liÖu thiÕt kÕ chi tiÕt gia c«ng ®-îc mét tr¹m CAD t¸ch biÖt ë ngoµi t¹o lËp, ®-îc chuyÓn vµo mét m¸y chñ Server. M¸y chñ sÏ chuyÓn çc tÖp d÷ liÖu nµy ®Õn çc m¸y tÝnh nèi trong m¹ng vµ ®Ðn m¸y gia c«ng Quy tr×nh gia c«ng s¶n phÈm b»ng hÖ thèng CAD/CAM-CNC thùc hiÖn b»ng l-u ®å (h.v d-íi) Trong quy tr×nh trªn, ta thÊy, nÕu kh«ng thÓ sö dông phÇn mÒm chuÈn cña hÖ thèng cho øng dông thiÕt kÕ hoÆc chÕ t¹o th× cã thÓ x©y dùng mét phÇn mÒm chuyªn BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 118 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT dông ®¸p øng nhu cÇu cña kh¸ch hµng (®-îc viÕt theo mét ng«n ng÷ lËp tr×nh nµo ®ã phï hîp víi ®iÒu kiÖn øng dông) LËp m« h×nh h×nh häc vµ thiÕt kÕ s¬ bé PhÇn mÒm cã s½n cã ®¸nh gi¸ ®-îc thiÕt kÕ kh«ng Cã KiÓm tra vµ ®¸nh gi¸ thiÕt kÕ Kh«ng Kh«ng X©y dùng çc Modul vµ ch-¬ng tr×nh chuyªn dông ThiÕt kÕ cuèi cïng cã ®-îc chÊp nhËn kh«ng Cã LËp b¶n vÏ chi tiÕt s¶n phÈm LËp d÷ liÖu vµ hå s¬ thiÕt kÕ Ho¹ch ®Þnh (chuÈn bÞ) quy tr×nh gia c«ng chÕ t¹o Kh«ng Tån t¹i m©u thuÉn gi÷a thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o trong c¬ së CAD Cã Ch-¬ng tr×nh gia c«ng NC, CNC ThiÕt bÞ gia c«ng ®iÒu khiÓn NC, CNC L¾p r¸p s¶n phÈm BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 119 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT 2. HÖ thèng s¶n xuÊt linh ho¹t 2.1. Kh¸i niÖm vÒ hÖ thèng s¶n xuÊt linh ho¹t (FMS) HÖ thèng s¶n xuÊt linh ho¹t-FMS (Flexible Manufacturing System) lµ çc hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng bao gåm çc m¸y gia c«ng, trung t©m gia c«ng, kiÓm tra, vËn chuyÓn…, ®-îc thiÕt kÕ theo nguyªn t¾c module vµ ghÐp nèi mÒm (flexible), cho phÐp gia c«ng vµ chuyÓn ®æi gia c«ng s¶n phÈm nhanh, ®¸p nhu cÇu thÞ tr-êng. CÊu h×nh cña hÖ thèng s¶n xuÊt linh ho¹t: HÖ thèng s¶n xuÊt linh ho¹t th-êng cã 4 d¹ng cÊu h×nh sau HÖ thèng s¶n xuÊt linh ho¹t (FMS) Trung t©m gia c«ng (MC) TÕ bµo gia c«ng linh ho¹t (FMC) HÖ thèng gia c«ng linh ho¹t (FMS) §-êng d©y gia c«ng linh ho¹t (FT) 2.2. Trung t©m gia c«ng: Trung t©m gia c«ng lµ hÖ thèng gia c«ng kÕt hîp çc thiÕt bÞ ®Ó cã thÓ thùc hiÖn nhiÒu ph-¬ng ph¸p gia c«ng: tiÖn, phay, khoan, mµi...t¹o kh¶ n¨ng gia c«ng nhiÒu kiÓu lo¹i chi tiÕt víi kÝch cì thay ®æi. Trung t©m gia c«ng cã thÓ bao gåm c¶ çc æ tÝch ph«i,çc thiÕt bÞ, c¬ cÊu thay ®æi ph«i hoÆc tay m¸y, ng-êi m¸y c«ng nghiÖp. Trung t©m gia c«ng th-êng sö dông mét æ ®iÒu hoµ ®Çu vµo/®Çu ra (Input/Outputbuffer), ®Ó l-u tr÷ vµ b¶o qu¶n ph«i, chi tiÕt, tuy nhiªn kh¶ n¨ng l-u sÏ h¹n chÕ do ®ã trung t©m gia c«ng th-êng cÇn sù cung øng tõ bªn ngoµi. BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 120 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT 2.3. TÕ bµo gia c«ng linh ho¹t TÕ bµo gia c«ng linh ho¹t lµ sù kÕt hîp gi÷a mét trung t©m gia c«ng víi tr¹m g¸ kÑp ph«i, æ tÝch ph«i (chi tiÕt) vµ hÖ thèng vËn chuyÓn ph«i t¹o ra kh¶ n¨ng gia c«ng tù ®éng (cã thÓ cho c¶ mét ca s¶n xuÊt). TÕ bµo gia c«ng linh ho¹t th-êng bè trÝ mét æ tÝch ®Çu vµo/®Çu ra gÇn m¸y gia c«ng víi nhiÒu vÞ trÝ l-u tr÷ HÖ thèng s¶n xuÊt linh ho¹t bao gåm çc hÖ thèng thø cÊp cã quan hÖ chÆt chÏ vµ ¨n khíp víi nhau trong ®ã quan träng nhÊt lµ çc hÖ thèng: kü thuËt, cung øng-dÞch vô, th«ng tin: 2.4.1 HÖ thèng kü thuËt: HÖ thèng kü thuËt bao gåm hÖ thèng gia c«ng, hÖ thèng cung øng ph«i, hÖ thèng cung øng dông cô gia c«ng vµ çc hÖ thèng phô trî (nh- hÖ thèng n¨ng lîng, hÖ thèng th¶i phoi…). - HÖ thèng gia c«ng: Bao gåm çc m¸y c«ng cô, æ tÝch dông cô vµ çc thiÕt bÞ thay dông cô bè trÝ gÇn çc m¸y gia c«ng lµ çc m¸y ®iÒu khiÓn sè (qu¸ tr×nh gia c«ng ®-îc ®iÒu khiÓn b»ng mét ch-¬ng tr×nh NC). Khi thay ®æi nguyªn c«ng, qu¸ tr×nh n¹p mét ch-¬ng tr×nh NC míi th-êng diÔn ra rÊt ng¾n. tuy nhiªn nÕu thay ®æi th-êng xuyªn sÏ ¶nh h-ëng ®Õn qu¸ tr×nh gia c«ng nãi chung bëi vËy cÇn quy ho¹ch tiÕn tr×nh gia c«ng trªn FMS hîp lý - HÖ thèng cung øng ph«i (chi tiÕt): HÖ thèng cung øng ph«i (chi tiÕt) gia c«ng bao gåm: HÖ thèng vËn chuyÓn (cã chøc n¨ng liªn kÕt çc tr¹m gia c«ng, hÖ thèng kho chøa). HÖ thèng kho chøa ph«i (cã chøc n¨ng l-u tr÷ b¶o qu¶n ph«i) vµ HÖ thèng chuÈn bÞ ph«i (cã chøc n¨ng g¸ ®Æt, xoay chuyÓn, th¸o dì ph«i, chi tiÕt trªn çc palete) - HÖ thèng cung øng dông cô: HÖ thèng cung øng dông cô cã chøc n¨ng vËn chuyÓn, l-u gi÷, b¶o qu¶n, g¸ ®Æt, th¸o dì nh÷ng dông cô cÇn thiÕt cho qu¸ tr×nh gia c«ng çc chi tiÕt c¬ khÝ trong FMS. BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 121 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT 2.4.2 HÖ thèng phôc vô: HÖ thèng phôc vô bao gåm c¶ nh©n lùc cÇn thiÕt trùc tiÕp víi ®èi víi FMS. Chøc n¨ng cña hÖ thèng phôc vô lµ chuÈn bÞ ph«i (chi tiÕt) vµ dông cô gia c«ng, gi¸m s¸t qu¸ tr×nh gia c«ng, b¶o d-ìng vµ ®iÒu khiÓn. 2.4.3 HÖ thèng th«ng tin: HÖ thèng th«ng tin ®¶m nhËn çc chøc n¨ng ®iÒu khiÓn vµ gi¸m s¸t cÇn thiÕt ®èi víi tiÕn tr×nh gia c«ng trong hÖ thèng FMS. 5. §-êng d©y gia c«ng linh ho¹t §-êng d©y gia c«ng linh ho¹t gåm çc tr¹m gia c«ng (m¸y CNC) ®-îc liªn kÕt cøng víi nhau theo ®èi t-îng gia c«ng, dßng vËt liÖu theo nhÞp thêi gian nhÊt ®Þnh vµ liªn kÕt néi bé chÆt chÏ. Chi tiÕt gia c«ng ®-îc dÞch chuyÓn ®ång thêi vµ ®ång bé theo nhÞp thêi gian nhÊt ®Þnh tõ m¸y nµy sang m¸y kh¸c trong mÆt b»ng gia c«ng. Mét ®-êng d©y gia c«ng linh ho¹t cã thÓ gia c«ng çc chi tiÕt c¬ khÝ kh¸c nhau theo tr×nh tù gia c«ng tuú chän, tuy nhiªn dßng vËt liÖu chØ theo mét h-íng nhÊt ®Þnh. C«ng viÖc ®iÒu chØnh ®-êng d©y gia c«ng cho phï hîp víi chñng lo¹i, chi tiÕt gia c«ng míi chØ cã thÓ tiÕn hµnh khi c¶ ®-êng d©y ngõng ho¹t ®éng vµ trong kho¶ng thêi gian dµi BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 122 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT hÖ thèng tù ®éng s¶n xuÊt Xi m¨ng 1. §Æc ®iÓm d©y chuyÒn s¶n xuÊt xi m¨ng D©y chuyÒn s¶n xuÊt xi m¨ng hiÖn ®¹i ë çc n-íc c«ng nghiÖp ph¸t triÓn còng nh- ë n-íc ta hiÖn nay lµ d©y chuyÒn s¶n xuÊt theo ph-¬ng ph¸p kh« kiÓu lß quay víi th¸p trao ®æi nhiÖt 5-6 tÇng. Toµn bé d©y chuyÒn ®-îc chia lµm nhiÒu c«ng ®o¹n cã mèi liªn hÖ h÷u c¬ víi nhau, bao gåm çc c«ng ®o¹n chñ yÕu sau: - Khai th¸c nguyªn liÖu vµ chuÈn bÞ bét liÖu: Gåm çc c«ng ®o¹n tõ kh©u khai th¸c, vËn chuyÓn, gia c«ng nguyªn liÖu th« vµ ®ång nhÊt s¬ bé ®Õn nghiÒn liÖu - Nung vµ lµm nguéi Clinker: Gåm çc c«ng ®o¹n tõ kh©u ®ång nhÊt bét liÖu, nung clinker ®Õn lµm nguéi vµ chøa clinker - NghiÒn xi m¨ng vµ ®ãng bao: Gåm çc c«ng ®o¹n tõ kh©u nghiÒn xi m¨ng, ®ãng bao ®Õn xuÊt çc lo¹i xi m¨ng §Æc ®iÓm næi bËt cña mét d©y chuyÒn s¶n xuÊt xi m¨ng hiÖn ®¹i lµ: - Gåm nhiÒu thiÕt bÞ c«ng nghÖ chÝnh vµ thiÕt bÞ vËn chuyÓn cã c«ng suÊt vµ kÝch th-íc lín, ®-îc vËn hµnh liªn tôc c¶ ngµy lÉn ®ªm - Xö lý nhiÒu lo¹i nguyªn vËt liÖu vµ b¸n s¶n phÈm cã tÝnh chÊt lý ho¸ kh¸c nhau vµ biÕn ®éng liªn tôc, khã x¸c ®Þnh çc chØ tiªu kü thuËt tøc thêi vµ liªn tôc trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt-xö lý - C«ng ®o¹n c¬ b¶n lµ Lß nung-Lµm nguéi Clinker, ®©y lµ mét qu¸ tr×nh biÕn ®æi Lý–Ho¸ trong mét chu tr×nh trao ®æi nhiÖt liªn tôc víi nhiÖt ®é cao (lªn tíi1500OC) vµ c«ng suÊt lín - N¨ng l-îng tiªu thô lín, tr¹m biÕn ¸p trung gian cã c«ng suÊt trªn 35MVA110/6KV - Çc thiÕt bÞ c«ng nghÖ ®-îc che kÝn hoµn toµn, kh«ng thÓ quan s¸t trùc tiÕp b»ng m¾t th-êng khi d©y chuyÒn vËn hµnh. 2. HÖ thèng tù ®éng ho¸ trong çc nhµ m¸y xi m¨ng. BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 123 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT §Ó ®¶m b¶o yªu cÇu cao vÒ n¨ng suÊt, chÊt l-îng xi m¨ng, vÒ tÝnh chÊt ®iÒu khiÓn vµ ®iÒu chØnh thiÕt bÞ c«ng nghÖ, hÖ thèng tù ®éng ho¸ thùc hiÖn çc chøc n¨ng chÝnh lµ: - VËn hµnh-§iÒu khiÓn-Gi¸m s¸t d©y chuyÒn s¶n xuÊt tËp trung t¹i Phßng ®iÒu khiÓn trung t©m - B¶o vÖ ng-êi vËn hµnh, thiÕt bÞ, m«i tr-êng - ChØ thÞ, tù ghi vµ l-u tr÷ sè liÖu - ChØ b¸o tr¹ng th¸i nguy hiÓm, sù cè, hç trî kh¾c phôc sù cè - Tù ®éng ®iÒu khiÓn tèi -u theo chøc n¨ng - Cung cÊp çc th«ng tin ®Çy ®ñ tøc thêi cho ng-êi vËn hµnh ®iÒu khiÓn vµ ng-êi qu¶n lý. §iÒu khiÓn d©y chuyÒn s¶n xuÊt xi m¨ng lß quay c«ng suÊt trªn 3000 tÊn clinker/ngµy cã çc th«ng sè c¬ b¶n sau: STT Th«ng sè ChØ sè 1 Sè truyÒn ®éng ®iÖn 900 2 TÝn hiÖu ®Çu vµo t-¬ng tù 350 3 TÝn hiÖu ®Çu vµo sè 6.000 4 TÝn hiÖu ®Çu ra sè 1.300 5 Sè vßng ®iÒu khiÓn 40 6 §iÓm b¸o ®éng 10.000 7 Sè ®¹i l-îng cÇn tÝnh to¸n 150 BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 124 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT (DÉn ®éng cho thiÕt bÞ c«ng nghÖ chñ yÕu lµ truyÒn ®éng ®iÖn víi gi¶i c«ng suÊt 0,2-7.500KW, trong ®ã kho¶ng 15 bé truyÒn ®éng yªu cÇu ®iÒu chØnh tèc ®é víi ®é chÝnh x¸c cao) Møc ®é tù ®éng ho¸ cã thÓ phËn chia theo s¬ ®å: Møc6 Møc5 Møc4 Møc3 Møc2 Møc1 Møc 1: ThiÕt bÞ ®o l-êng, ®iÒu khiÓn s¬ cÊp l¾p ®Æt trªn çc thiÕt bÞ c¬ khÝ, chÊp hµnh Møc 2: Bé ®iÒu khiÓn theo ch-¬ng tr×nh (PLC), bé ghÐp nèi (I/O), bé ®iÒu khiÓn ®éng c¬ l¾p ®Æt ë cÊp ph©n x-ëng BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 125 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Møc 3: Bé ®iÒu khiÓn PLC chÝnh, hÖ thèng c¬ b¶n ®iÒu khiÓn d©y chuyÒn s¶n xuÊt l¾p ®Æt t¹i phßng ®iÒu khiÓn trung t©m Møc 4: Çc hÖ thèng chuyªn dïng tèi -u Møc 5: HÖ thèng th«ng tin-Qu¶n lý toµn bé nhµ m¸y M-c 6: HÖ thèng th«ng tin-Qu¶n lý nghµnh (Quèc gia) (Mét sè hÖ thèng tù ®éng ho¸ trong çc nhµ m¸y xi m¨ng cò (d©y chuyÒn 1 Hoµng Th¹ch, Hµ tiªn II) trang bÞ çc thiÕt bÞ tù ®éng ho¸ ®Õn møc 3, tuy nhiªn, çc hÖ thèng tù ®éng ho¸ trong çc nhµ m¸y xi m¨ng hiÖn nay ®· trang bÞ tíi møc 5 vµ cã tÝnh to¸n ®Õn më réng tíi møc 6) Trong çc hÖ thèng T§HSX xi m¨ng hiÖn nay sö dông çc hÖ thèng ®iÒu khiÓn chuyªn dïng nh- sau: - Tèi -u lß nung - §iÒu khiÓn phèi liÖu vµ nghiÒn liÖu - QuÐt nhiÖt ®é vá lß nung - §iÒu khiÓn m¸y nghiÒn xi m¨ng - Phßng thÝ nghiÖm - Kü thuËt c«ng nghÖ Ngoµi ra cßn trang bÞ ®ång bé m¸y tÝnh thuéc hÖ thèng th«ng tin qu¶n lý toµn bé nhµ m¸y bao gåm: - §¶m b¶o kü thuËt - NhËp nguyªn vËt liÖu, xuÊt s¶n phÈm - Tµi chÝnh, kÕ to¸n - V¨n phßng, gi¸m ®èc PhÇn cøng ®-îc chÕ t¹o ®ång bé theo tiªu chuÈn c«ng nghiÖp nh- çc CPU chuyªn dïng, çc lo¹i PLC, thiÕt bÞ vµo ra I/O, thiÕt bÞ biÕn ®æi tÝn hiÖu, m¹ng néi bé. PhÇn mÒm thiÕt kÕ theo module bao gåm çc Block: §iÒu hµnh, ch-¬ng tr×nh, chøc n¨ng, d÷ liÖu thuËn lîi cho viÖc më réng vµ ph¸t triÓn hÖ thèng BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 126 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT 3. HÖ thèng tù ®éng ho¸ nhµ m¸y xi m¨ng Hoµng Th¹ch. Nhµ m¸y xi m¨ng Hoµng Th¹ch do §an M¹ch thiÕt kÕ (lµ mét trong nh÷ng nhµ m¸y cã c«ng nghÖ hiÖn ®¹i trong nh÷ng n¨m 70 ). C«ng nghÖ sö dông ph-¬ng ph¸p kh« hoµn toµn, thùc hiÖn mét sè qu¸ tr×nh ho¸ lý cña mét sè d¹ng kho¸ng tù nhiªn thµnh mét d¹ng kho¸ng míi cã c¬ tÝnh cao (xi m¨ng ®«ng kÕt æn ®Þnh). S¬ ®å c«ng nghÖ nh- h×nh vÏ: BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 127 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Nguyªn liÖu tù nhiªn hoµn toµn Khai th¸c ®¸ v«i vµ ®¸ sÐt §Ëp ®¸ vÒ kÝch th-íc yªu cÇu §Ëp Xe ®¸ v«i §Ëp ®¸ sÐt NghiÒn kh« ®¹t ®é mÞn yªu cÇu Kho ®ång nhÊt s¬ bé NghiÒn liÖu Ph-¬ng ph¸p thæi khÝ qua çc SILO §ång nhÊt Lß quay vµ gia nhiÖt Lß nung chÝnh Chøa Clinke TH¹ch cao Nhiªn liÖu XØ s¾t Kho¸ng Clinker NghiÒn kh« ®¹t ®é mÞn yªu cÇu NghiÒn xi m¨ng §ãng bao hoÆc n¹p vµo SILO §ãng bao Çt th¹ch anh XuÊt xi m¨ng D©y chuyÒn c«ng nghÖ s¶n xuÊt xi m¨ng BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 128 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT §Ó phôc vô cho qu¸ tr×nh c«ng nghÖ tõ khai th¸c ®¸ cho ®Õn s¶n xuÊt ra xi m¨ng. Nhµ m¸y xi m¨ng Hoµng Th¹ch ®-îc trang bÞ mét hÖ thèng tù ®éng ho¸ t-¬ng ®èi hoµn chØnh bao gåm: - HÖ thèng ®iÒu chØnh chÊt l-îng xi m¨ng QCX - HÖ ®iÒu chØnh t-¬ng tù víi bé PID - HÖ ®o l-êng vµ biÕn ®æi tÝn hiÖu PLS-410 - HÖ thèng ®iÒu khiÓn logic b»ng vi xö lý 4040 vµ r¬ le - HÖ ®iÖn tö c«ng suÊt lín 3.1 HÖ thèng ®iÒu chØnh chÊt l-îng xi m¨ng QCX HÖ QCX ®Ó ®iÒu chØnh møc phèi liÖu nh»m ®¶m b¶o çc thµnh phÇn ho¸ häc thÝch hîp cña vËt liÖu tr-íc khi ®-a vµo m¸y nghiÒn Clinke. Bao gåm 4 lo¹i vËt liÖu chñ yÕu lµ ®¸ v«i, ®¸ sÐt, xØ s¾t vµ th¹ch anh. Thµnh phÇn phÇn tr¨m çc lo¹i nguyªn liÖu nµy ®-îc thay ®æi hµng giê theo l-îng ®Æt tæng. S¬ ®å cÊu tróc m¹ch vßng ®iÒu chØnh QCX: BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 129 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT R0 Ut T§ B¨ng t¶i HµM TÝch §¸ v«i Uq1 R1 §¸ sÐt Uq2 Uq3 Uq4 R2 XØ s¾t R3 Th¹ch anh R4 SOLAR R¬nghen HÖ QCX cã hai thiÕt bÞ chÝnh lµ m¸y tÝnh SOLAR 16/40 vµ m¸y ph©n tÝch R¬nghen ARL-7400. M¸y tÝnh SOLAR nhËn tÝn hiÖu vµo tõ m¸y ph©n tÝch R¬nghen vµ ®-a ra chñ yÕu lµ 4 tÝn hiÖu ®Ó ®iÒu chØnh chiÕt ¸p x¸c ®Þnh møc ®Æt phÇn tr¨m cho ®¸ v«i, ®¸ sÐt, xØ s¾t vµ çt th¹ch anh. Trong tæng liÖu ®Æt tr-íc cho vµo m¸y nghiÒn. BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 130 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Thµnh phÇn phÇn tr¨m cña ®¸ v«i, sØ s¾t, ®¸ sÐt vµ çt th¹ch anh ®-îc m¸y tÝnh SOL¶ tÝnh to¸n theo mét ch-¬ng tr×nh c«ng nghÖ cã s½n trong m¸y tÝnh. §iÖn ¸p Ut tØ lÖ víi tæng l-îng liÖu ®Æt vµo m¸y nghiÒn. Tæng l-îng liÖu nµy ®-îc gi÷ kh«ng ®æi nhê 5 mÆch vßng ®iÒu chØnh. M¹ch vßng ®iÒu chØnh tèc ®é b¨ng t¶i ®æ vµo m¸y nghiÒn vµ 4 m¹ch vßng ®iÒu chØnh träng l-îng ®¸ v«i, ®¸ sÐt, sØ s¾t, çt th¹ch anh b»ng ¸cc ®iÖn ¸p Uq1,Uq2,Uq3,Uq4. 3.2 HÖ chØnh t-¬ng tù PID (NL-470) HÖ ®iÒu chØnh t-¬ng tù víi çc bé PID NL-470 chuÈn ho¸ dïng ®Ó ®iÒu chØnh çc th«ng sè cña qu¸ tr×nh c«ng nghÖ nh ¸p suÊt, nhiÖt ®é, lu lîng…, nh»m môc ®Ých gi¶m sai lÖch cña ®¹i l-îng ®iÒu chØnh so víi ®¹i l-îng ®Æt SOLAR R¥NGHEN HÖ PLC PID THYRISTOR vµ §éNG c¬ PID M¸y s¶n xuÊt I,V,W T,P,Q BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 131 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT V× gi¸ trÞ thùc tÕ cña qu¸ tr×nh th-êng xuÊt hiÖn chËm h¬n so víi thêi ®iÓm xuÊt hiÖn cña tÝn hiÖu ®Æt mét kho¶ng thêi gian nµo ®ã (do hÖ cã qu¸n tÝnh c¬ lín), lµm cho hÖ dÔ mÊt æn ®Þnh, §Ó bï hiÖn t-îng nµy ng-êi ta sö dông bé PID chuÈn ho¸ cã kh©u bï h»ng sè thêi gian (bï çc h»ng sè vÒ ®iÖn vµ c¬ riªng rÏ ) 3.2 HÖ ®o l-êng vµ biÕn ®æi tÝn hiÖu FLS-410 HÖ thèng FLS-410 lµ hÖ thèng ®o l-êng tËp trung ®· ®-îc thèng nhÊt ho¸ vµ chuÈn ho¸ víi 330 ®iÓm ®o. HÖ ®o l-êng FLS-410 thu thËp tÝn hiÖu ®o r¶i r¸c kh¾p nhµ m¸y vÒ phßng ®iÒu khiÓn trung t©m. TÝn hiÖu ®o tõ çc b¶n chÊt vËt lý nh- nhiÖt ®é, ¸p suÊt, l-u l-îng... ®Òu ®-îc biÕn ®æithµnh tÝn hiÖu ®iÖn vµ ®-îc chuÈn ho¸ thµnh ®iÖn ¸p tõ 0-10V, hoÆc tõ 0-20mA 3.3 HÖ thèng ®iÒu khiÓn logic b»ng vi xö lý vµ r¬ le HÖ nµy dïng çc phÇn tö vi xö lý 4040 ®Ó ®iÒu khiÓn khëi ®éng vµ dõng lß, liªn ®éng toµn bé qu¸ tr×nh. S¬ ®å khèi cña nh- h×nh vÏ (thiÕu). Toµn nhµ m¸y dïng 8 vi xö lý 4040 cho 8 ph©n x-ëng vµ kho¶ng 300 modul ®iÒu khiÓn r¬ le ®Ó ®iÒu khiÓn kho¶ng 300 c¬ cÊu chÊp hµnh gåm van, ®éng c¬ ®iÖn (cã c«ng suÊt tõ vµi W6500KW). M¹ng vi xö lý nµy còng ®-îc thiÕt kÕ chuÈn ho¸, ®¶m b¶o ®iÒu khiÓn logic linh ho¹t, dÔ vËn hµnh 3.4 HÖ ®iÖn tö c«ng suÊt lín §Ó nhËn tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn vµ biÕn ®æi thµnh çc tÝn hiÖu c«ng suÊt lín cung cÊp cho çc hÖ truyÒn ®éng tù ®éng, hÖ läc bôi, çc hÖ chÊp hµnh nãi chung. Nhµ m¸y ®· sö dông mét hÖ thèng ®iÖn tö c«ng suÊt lín hiÖn ®¹i vµ ®a d¹ng b»ng çc Thyistor víi çc m¹ch vßng ®iÌu khiÓn dßng ®iÖn vµ tèc ®é sö dông luËt ®iÒu chØnh tØ lÖ-tÝch ph©n (PI) ®¶m b¶o cho ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh cña toµn bé hÖ lµ tèt nhÊt. S¬ ®å khèi cña hÖ ®iÒu chØnh truyÒn ®éng cã d¹ng BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 132 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT R¦ (PI) RI (PI) Thyistor §C Çc Thyistor dïng trong nhµ m¸y cã c«ng suÊt lín (kho¶ng 400A/1600V) dïng cho çc hÖ khëi ®éng lß nguyªn liÖu vµ lo¹i nhá (kho¶ng 10A/900V) dïng cho çc m¹ch ®iÒu chØnh, biÕn tÇn BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 133 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng Nhµ m¸y giÊy b·i b»ng 1. Tæng quan vÒ qu¸ tr×nh s¶n xuÊt giÊy Nhµ m¸y giÊy B·i B»ng lµ c«ng tr×nh hîp t¸c gi÷a ViÖt nam vµ Thuþ §iÓn, lµ nhµ m¸y s¶n xuÊt giÊy lín nhÊt cña n-íc ta víi çc s¶n phÈm chñ yÕu lµ giÊy in, giÊy viÕt vµ çc lo¹i s¶n phÈm phô kh¸c nh- bao b× ®ãng gãi... Toµn bé qu¸ tr×nh s¶n xuÊt giÊy lµ mét qu¸ tr×nh liªn hoµn çc c«ng ®o¹n tõ giai ®o¹n ®Çu lµ chuÈn bÞ nguyªn liÖu ®Õn giai ®o¹n cuèi cïng lµ s¶n phÈm tiªu dïng: Xö lý nguyªn liÖu Cuén NÊu Ðp quang Röa, sµng SÊy Ðp TÈy tr¾ng Phun bét Sau ®©y ta sÏ ®i xem xÐt kü tõng c«ng ®o¹n s¶n xuÊt 1.1 Giai ®o¹n 1: Bé phËn xö lý nguyªn liÖu Nguyªn liÖu ®Ó s¶n xuÊt giÊy bao gåm tre, nøa, gç ®-îc khai th¸c vµ vËn chuyÓn, bèc dì ®-a vµo b·i chøa, qu¸ tr×nh nµy cã thÓ ®-îc m« t¶ b»ng s¬ ®å sau: B·i chøa Bµn bèc dì Kho chøa B¨ng t¶i Röa Sµng BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Röa s¬ bé M¸y chÆt Page 134 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT 1.2 Giai ®o¹n 2: Bé phËn nÊu bét Giai ®o¹n nÊu bét nh»m môc ®Ých t¸ch rêi çc s¬ sîi trong gç vµ çc nguyªn liÖu kh¸c ®Ó lµm ra bét cã tÝnh chÊt nh- yªu cÇu kü thuËt. Quy tr×nh c«ng nghÖ cña giai ®o¹n nµy bao gåm 4 b-íc sau: N¹p Röa bét nguyªn liÖu vµo nåi h¬i B-íc 1: N¹p nguyªn liÖu vµo nåi h¬i Sµng vµ chän C« ®Æc vµ tÈy tr¾ng Nguyªn liÖu ®-îc ®-a vµo nåi h¬i nÐn ®-íi ¸p suÊt 3,5kg/cm 2 theo hai ph-¬ng ph¸p liªn tôc hoÆc gi¸n ®o¹n B-íc 2: Röa bét Bét sau khi nÊu sÏ ®-îc chuyÓn tíi qu¸ tr×nh röa víi môc ®Ých: T¸ch toµn bé dÞch ®en ®-îc sinh ra trong qu¸ tr×nh nÊu, tr¸nh hiÖn t-îng nhiÓm x¸c cña xenlluloza. Thu håi ho¸ chÊt (kiÒm ®en) ®Ó gi¶m chi phÝ cho qu¸ tr×nh nÊu, h¹ gi¸ thµnh s¶n phÈm. B-íc3: Sµng vµ chän Sau khi bét giÊy qua b-íc röa ®-îc tiÕp tôc ®-a tíi kh©u sµng vµ lµm s¹ch bét giÊy ®Ó lo¹i bít çc phÕ phÈm trong qu¸ tr×nh nÊu bét nh-: MÈu, m¾t, lâi, khª... B-íc 4: C« ®Æc vµ tÈy tr¾ng Bét tiÕp tôc ®-a tíi c«ng ®o¹n c« ®Æc vµ tÈy tr¾ng. C«ng ®o¹n tÈy gåm çc giai ®o¹n: Bét ®-îc clo ho¸ b»ng clo (Cl2) sau ®ã ®-îc kiÒm ho¸ ®Ó lo¹i bá hîp chÊt mµu cña clorua ligmin ra khái bét vµ tiÕp tôc ®-îc tÈy tr¾ng b»ng NaClO 1.3 Giai ®o¹n 3: ChuÈn bÞ bét Tr-íc khi chuyÓn sang m¸y xeo ®Ó s¶n xuÊt ra giÊy, bét ph¶i ®-îc ®¸nh t¬i, nghiÒn vµ thªm mét sè chÊt ®én BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 135 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT §¸nh t¬i vµ nghiÒn: NghiÒn bét ®Ó ph¸ liªn kÕt cña çc thí sîi gllucoza (thµnh s¬ cÊp), çc thí sîi nµy bÞ dËp, ph©n ho¸, s¬ ho¸ sÏ t¹o ra sù liªn kÕt chÆt chÏ. §én: Bét sÏ ®-îc thªm vµo mét sè chÊt ®én nh-: Cao lanh, Dioxittitan vµ mét sè ho¸ chÊt kh¸c. 1.4 Giai ®o¹n 4: Xeo giÊy Cã nhiÒu kiÓu xeo giÊy ®Ó s¶n xuÊt ra çc lo¹i giÊy kh¸c nhau, bao gåm m¸y xeo trßn, xeo dµi, xeo l-íi ®«i, trong hÖ thèng m¸y xeo cã: HÖ thèng phun bét: §©y lµ bé phËn ®Çu tiªn cña m¸y xeo, n¬i h×nh thµnh tê giÊy. HÖ thèng phun bét cã chøc n¨ng ph©n phèi dung dÞch theo bÒ ngang cña l-íi, æn ®Þnh dßng bét ®Ó kh«ng lµm thay ®æi ®Þnh l-îng tê giÊy. M¸y xeo: Bét tõ hÖ thèng phun ®-îc ®-a lªn bé phËn h×nh thµnh tê giÊy. Mçi lo¹i m¸y xÐ«c bé phËn h×nh thµnh tê giÊy kh¸c nhau, nh-ng ®Òu ho¹t ®éng theo mét nguyªn lý chung lµ t¸ch n-íc ra khái hçn hîp ®Ó h×nh thµnh giÊy. - M¸y xeo trßn: Tê giÊy ®-îc h×nh thµnh trªn bÒ mÆt l« d-íi. - M¸y xeo dµi: Bét ®-îc phun lªn bÒ mÆt l-íi - M¸y xeo l-íi ®«i: Tê giÊy ®-îc h×nh thµnh gi÷a hai mÆt l-íi 1.5 Giai ®o¹n 5: Gia keo bÒ mÆt Tê giÊy ®· ®-îc h×nh thµnh ®-îc ®-a tíi bé phËn gia keo bÒ mÆt. Qu¸ tr×nh nµy ®-îc thùc hiÖn nhê viÖc phun lªn bÒ mÆt líp giÊy mét dung dÞch gäi lµ keo. Th-êng lµ keo thùc vËt nh- tinh bét. 1.6 Giai ®o¹n Ðp quang Giai ®o¹n nµy ®-îc thùc hiÖn nhê m¸y Ðp quang, m¸y Ðp quang sÏ ®¶m b¶o ®é ®ång ®Òu cña tê giÊy, ®é nh½n bãng bÒ mÆt, t¨ng ®é bÒn kÐo, xÐ, ®é chÞu bôc vµ thÊu khÝ BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 136 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT 1.7 Cuén giÊy Tê giÊy sau khi ®¶m b¶o chÊt l-îng ®-îc cuén thµnh nh÷ng l« giÊy nhê hÖ thèng m¸y cuén ®Ó tiÕp tôc ®-a ra s¶n xuÊt thµnh çc s¶n phÈm phï hîp víi yªu cÇu §Ó thùc hiÖn ®-îc toµn bé çc c«ng ®o¹n trªn cña qu¸ tr×nh s¶n xuÊt giÊy, nhµ m¸y cÇn cã çc nhµ m¸y nhá bao gåm: Nhµ m¸y ®iÖn (n¬i s¶n xuÊt ra ®iÖn phôc vô cho qu¸ tr×nh nÊu, sÊy), Nhµ m¸y bét giÊy (gåm ph©n x-ëng bét vµ ph©n x-ëng giÊy), Nhµ m¸y ho¸ chÊt (n¬i s¶n xuÊt çc chÊt tÈy,röa bét giÊy nh- Cl2 sót NaOH, n-íc gia ven, xö lý çc ho¸ chÊt nµy ®Ó b¶o vÖ m«i tr-êng) 2. HÖ DCS nhµ m¸y giÊy B·i B»ng 2.1 Çc b-íc x©y dùng hÖ thèng tù ®éng ho¸ qu¸ tr×nh s¶n xuÊt cho nhµ m¸y §Ó cã thÓ x©y dùng hÖ thèng ®iÒu khiÓn tù ®éng ho¸ qu¸ tr×nh s¶n xuÊt cho nhµ m¸y cÇn ®i theo ®Çy ®ñ çc b-íc sau: 1. X©y dùng mÆt b»ng cho tõng ph©n x-ëng 2. ThiÕt lËp cÊu tróc ®iÒu khiÓn cho tõng ph©n x-ëng 3. X¸c ®Þnh çc tham sè ®iÒu khiÓn (Analog), sè çc m¹ch vßng, ch-¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn logic, thêi gian, liªn ®éng, ¸cc ®iÒu kiÖn 4. X¸c ®Þnh çc tham sè cÇn l-u gi÷, c¶nh b¸o, ghi d-íi d¹ng ®å thÞ, b¶ng biÓu 5. X©y dùng m« h×nh theo dâi (View) 6. §Õm sè ®Çu I/O 7. Çc tham sè ®Æt 8. Chän çc bé ®iÒu khiÓn cho truyÒn ®éng vµ qu¸ tr×nh s¶n xuÊt 9. Lùa chän cÊu h×nh 10. Lùa chän çc ph-¬ng ph¸p truyÒn th«ng tin cho mçi kho¶ng çch 11.Lªn ph-¬ng ¸n vµ lùa chän thiÕt bÞ BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 137 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT 12.LÊy ý kiÕn hoµn chØnh ph-¬ng ¸n 2.2 CÊu h×nh hÖ DCS cho nhµ m¸y §Ó cã kh¶ n¨ng ®iÒu khiÓn trªn ph¹m vi réng, gi¸m s¸t ho¹t ®éng cña çc nhµ m¸y con, nhµ m¸y giÊy B·i B»ng (phÇn ®· n©ng cÊp) ®-îc trang bÞ hÖ thèng DCS cña h·ng ABB cã cÊu tróc nh- sau: Gi¸m s¸t qu¸ tr×nh Gi¸m s¸t hÖ ®iÒu khiÓn Trang thiÕt bÞ, m¸y mãc §iÒu khiÓn ®iÖn Ta thÊy ®©y lµ cÊu tróc ba cÊp trong ®ã: CÊp 1: Trang thiÕt bÞ tæng hîp vµ çc thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn ®iÖn n»m trong hÖ thèng ph©n bè DCS. Çc ph©n x-ëng ®iÖn vµ çc thiÕt bÞ ®-îc kÕt hîp thµnh mét hÖ thèng. CÊp 2: Çc phßng ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh trªn m¸y tÝnh cã chøc n¨ng gi¸m s¸t th-êng xuyªn tÊt c¶ çc qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn tõ xay bét tíi viÖc ®o l-êng, kiÓm tra, thao t¸c . CÊp 3: Qu¶n lý s¶n phÈm ë møc cao nhÊt (møc nhµ m¸y). HÖ thèng qu¶n lý toµn bé çc ph©n x-ëng bét vµ giÊy ë ®©y ph¶i sö dông hÖ thèng DCS víi ba cÊp tù ®éng ho¸ v× nhµ m¸y truyÒn thèng ®-îc trang bÞ thiÕt bÞ cña nhiÒu h·ng kh¸c nhau 2.3 S¬ ®å hÖ thèng ®iÒu khiÓn nhµ m¸y giÊy B·i B»ng BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 138 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Nhµ m¸y giÊy B·i B»ng sö dông hÖ thèng ABB Master cña h·ng ABB, toµn bé hÖ thèng ®iÒu khiÓn ®-îc bè trÝ, tæ chøc theo tõng phßng ®iÒu khiÓn, mçi phßng thùc hiÖn mét c«ng ®o¹n riªng biÖt, ho¹t ®éng ®iÒu khiÓn ®éc lËp nh-ng cã phÇn trao ®æi th«ng tin ®Ó t¹o thµnh mét hÖ thèng. §©y lµ mét hÖ thèng tæ hîp ®Çy ®ñ nh÷ng chøc n¨ng (®iÒu khiÓn logic, analog, gi¸m s¸t, ®iÒu khiÓn cÊp cao...) vµ cÊu tróc (çc tr¹m cao cÊp ®-îc cÊu thµnh tõ çc tr¹m nhá) BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 139 PHßNG §K1 Phßng §K2 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT MV850 MV850 MV850 MV850 MC 230/1 MP200 Remote I/O Remote I/O Phßng §K3 MP200 §iÒu khiÓn tèc ®é n-íc, tua bin h¬i, thu nhËn vµ lµm bay h¬i Remote I/O Remote I/O Phßng §K4 MV850 Thæi nhiÖt ®é, tÈy tr¾ng Phßng §K5 MV850 MV850 MC 230/1 MP200 Remote I/O Remote I/O MP200 Remote I/O MP200 Remote I/O ChuÈn bÞ, dù tr÷ vµ Ph©n x-ëng ho¸ chÊt tÈy tr¾ng BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 140 Remote I/O Remote I/O §iÒu khiÓn lß v«i TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT HÖ thèng bao gåm çc tr¹m qu¸ tr×nh ABB Master Piece (MP), çc tr¹m thao t¸c, ®iÒu hµnh ABB Master View (MV) vµ hÖ thèng m¹ng ABB Master Bus (MB). a. Çc tr¹m qu¸ tr×nh ABB-Master Piece: Master Piece lµ mét tr¹m ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh trong hÖ thèng ABB Master, nã bao gåm rÊt nhiÒu lo¹i kh¸c nhau tõ çc bé ®iÒu khiÓn nhá Master Piece 51 (víi 32/64 ®Çu vµo/®Çu ra sè) ®Õn çc bé ®iÒu khiÓn hoµn thiÖn cÊp cao Master Piece 200 (cã kh¶ n¨ng ®iÒu khiÓn logic, t-¬ng tù, gi¸m s¸t). Master Piece cã c¬ së d÷ liÖu riªng, tù cËp nhËt vµ l-u tr÷ çc gi¸ trÞ hiÖn t¹i cña qu¸ tr×nh. b. Çc tr¹m thao t¸c ABB-Master View: Lµ hä çc tr¹m thao t¸c, ®iÒu hµnh bao gåm çc khèi ghÐp nèi ®¬n gi¶n Master View 100 tíi çc tr¹m thao t¸c ®å ho¹ mµu cã ®é ph©n gi¶i cao Master View 800. c. HÖ thèng m¹ng côc bé ABB Master Bus: Lµ hÖ thèng m¹ng truyÒn th«ng gi÷a çc khèi trong hÖ thèng ABB Master vµ víi m¸y tÝnh bªn ngoµi. Nã cã kh¶ n¨ng më réng mµ kh«ng cÇn cã sù thay ®æi vÒ çc thiÕt bÞ tr-íc ®ã. d. HÖ thèng truyÒn ®éng ABB-CDC: HÖ thèng truyÒn ®éng CDC bao gåm phÇn cøng (b¶ng ®iÒu khiÓn sè ®éng c¬ APC, b¶ng m¹ch vµo/ra më réng, bé chuyÓn ®æi..), phÇn mÒm (bé so¹n th¶o FB, FC) vµ hÖ thèng trao ®æi th«ng tin cã cÊu tróc nh- h×nh vÏ: BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 141 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Bus liªn l¹c tèc ®é cao I/O tõ xa I/O APC M¸y tÝnh Bé ®iÒu I/O khiÓn momen Bé biÕn tÇn hoÆc bé biÕn ®æi M (AC/DC) R Bé APC lµ phÇn tö ®iÒu khiÓn lËp tr×nh cã thÓ ®iÒu khiÓn mét ®éng c¬ hay m«t nhãm ®éng c¬ tuú thuéc vµo cÊu tróc hÖ thèng (cÊu tróc ph©n bè hay tËp trung). APC cã thÓ lËp tr×nh tõ m¸y tÝnh víi çc th- viÖn vµ çc c«ng cô trî gióp. Tõ APC cã thÓ ®Æt tÝn hiÖu chuÈn momen qua çc bé ®iÒu khiÓn momen, inverter, converter tíi çc ®éng c¬ BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 142 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT hÖ thèng s¶n xuÊt linh ho¹t FMS 50 1. Tæng quan vÒ hÖ thèng s¶n xuÊt linh ho¹t FMS 50 HÖ thèng s¶n xuÊt linh ho¹t FMS 50 do FESTO DIDACTIC thiÕt kÕ bao gåm çc thµnh phÇn c¬ b¶n sau: - HÖ thèng vËn chuyÓn: B¨ng t¶i, tr¹m vËn chuyÓn... - M¸y gia c«ng: CNC, Tr¹m gia c«ng, tr¹m thao t¸c - HÖ thèng kiÓm tra, ph©n phèi: Tr¹m ph©n phèi, tr¹m kiÓm tra, ph©n lo¹i - Kho chøa: HÖ thèng kho chøa, çc tr¹m l-u tr÷ t¹m thêi - Ng-êi m¸y: Tay m¸y. TÊt c¶ çc phÇn tö trong hÖ thèng ®Òu ®-îc chÕ t¹o theo nguyªn t¾c Modul. Cã rÊt nhiÒu çch bè trÝ, l¾p ghÐp çc modul nµy t¹o ra mét qu¸ tr×nh s¶n xuÊt tù ®éng. Sau ®©y lµ mét sè vÝ dô: BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 143 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Material output Assembly 4 6 3 5 7 8 2 Material input 1 1: Tr¹m ph©n phèi (Distribution Station) 2: Tr¹m kiÓm tra (Testing Station) 3: Tr¹m l¾p r¸p (Assembly Station) 4: Tr¹m Robot (tay m¸y-Robot Sation) 5: Tr¹m vËn chuyÓn (Handling Station) 6: Tr¹m ph©n lo¹i (Sorting Station) 7: HÖ thèng vËn chuyÓn (Conveyor Station) 8: Xe vËn chuyÓn (Palette) BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 144 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 145 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT 2. CÊu tróc tù ®éng ho¸ cña hÖ thèng FMS50 HÖ thèng FMS50 ®-îc x©y dùng víi 4 cÊp tù ®éng ho¸ theo cÊu tróc ph©n cÊp h×nh nãn nh- sau: CÊp 1(cÊp tr-êng): ®©y lµ cÊp thÊp nhÊt víi çc phÇn tö vµo/ra (I/O-c¶m biÕn, ®éng c¬, van, ®Ìn b¸o…), ë cÊp nµy sö dông m¹ng ASI vµ m¹ng I/O connector CÊp 2 (CÊp thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn ): §©y lµ cÊp ®iÒu khiÓn m¸y, thiÕt bÞ. T¹i cÊp nµy cã çc bé ®iÒu khiÓn kh¶ tr×nh (PLC, biÕn tÇn, bé lËp tr×nh robot…). Çc thiÕt bÞ nµy sÏ nhËn tÝn hiÖu vµ ®iÒu khiÓn çc phÇn tö ë cÊp 1, cã thÓ truyÒn th«ng tin víi çc phÇn tö trong cïng cÊp hoÆc göi th«ng tin tíi cÊp cao h¬n nhê hÖ thèng m¹ng Profibus-DP, Ethernet. CÊp 3 (CÊp hÖ thèng): CÊp nµy cã çc m¸y tÝnh ®iÒu khiÓn, qu¶n lý vµ hiÓn thÞ d÷ liÖu sö dông giao diÖn Ng-êi-M¸y. Cã thÓ xem xÐt çc th«ng sè vµ t¸c ®éng trùc tiÕp tíi BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 146 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT çc phÇn tö, çc tr¹m trong hÖ thèng tõ cÊp nµy. CÊp nµy sö dông hÖ thèng m¹ng truyÒn th«ng TCP/IP CÊp 4 (CÊp nhµ m¸y): §©y lµ cÊp cao nhÊt, chñ yÕu dïng ®Ó qu¶n lý toµn bé ho¹t ®éng cña nhµ m¸y. T¹i cÊp nµy cã sö dông thªm çc camera nh»m môc ®Ých gi¸m s¸t ho¹t ®éng cña toµn bé çc cÊp d-íi. Ngoµi ra hÖ thèng FMS50 cßn cã thÓ më réng tíi cÊp tù ®éng ho¸ cao h¬n, liªn kÕt qu¶n lý, ®iÒu hµnh gi÷a çc nhµ m¸y. 3. CÊu tróc hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng FMS50 Ethernet Profibus DP PLC PLC I/O I/O BiÕn tÇn I/O AS-I, I/O I/O I/O I/O I/O I/O I/O I/O Dßng vËn chuyÓn s¶n phÈm TR¹M 1 TR¹M 2 BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN TR¹M 3 Page 147 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT I/O: §©y lµ çc phÇn tö bao gåm van, ®éng c¬, xy lanh, c¶m biÕn... phôc vô cho qu¸ tr×nh gia c«ng vµ ®o l-êng. TÝn hiÖu tõ çc c¶m biÕn sÏ ®-îc xö lý hoÆc ®-a trùc tiÕp tíi çc phÇn tö ®iÒu khiÓn. Çc phÇn tö chÊp hµnh sÏ nhËn tÝn hiÖu tõ çc phÇn tö ®iÒu khiÓn ®Ó thùc hiÖn qu¸ tr×nh gia c«ng Çc phÇn tö ®iÒu khiÓn: Th-êng sö dông PLC S7-300, biÕn tÇn. Çc phÇn tö nµy sÏ nhËn tÝn hiÖu vµ ®iÒu khiÓn trùc tiÕp lªn çc phÇn tö vµo/ra trªn tõng tr¹m. Ngoµi ra nã cßn thùc hiÖn chøc n¨ng truyÒn nhËn th«ng tin th«ng qua m¹ng ProfiBus vµ Ethernet (sö dông çc modul truyÒn th«ng). M¸y tÝnh: Thùc hiÖn chøc n¨ng ®iÒu khiÓn vµ gi¸m s¸t sö dông phÇn mÒm WinCC ®· ®-îc thiÕt kÕ riªng cho tõng tr¹m. T¹i ®©y ta cã thÓ quan s¸t qu¸ tr×nh ho¹t ®éng cña toµn bé hÖ thèng hoÆc cña tõng tr¹m ®¬n Bµi tËp1: H·y thiÕt kÕ hÖ thèng ®iÒu khiÓn gi¸m s¸t SCADA cho mét hÖ thèng ®iÒu khiÓn ®¬n gi¶n naß ®ã trªn thùc tÕ b»ng mét ng«n ng÷ lËp tr×nh ®· biÕt. - Kh¶o s¸t yªu cÇu c«ng nghÖ - ThiÕt kÕ hÖ thèng. - Lùa chän phÇn tö. - X©y dùng s¬ ®å ®iÒu khiÓn, ghÐp nèi. - ViÕt ch-¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn. BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 148 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Page 149 [...]... giải pháp này đã giải quyết vấn đề nối dây nhờ mạng truyền thông, độ tin cậy hệ nâng cao, tạo ra hệ thống mở 6 Mạng truyền thông công nghiệp Trong những thập kỷ gần đây, do trình độ tự động hoá đã đ-ợc nâng cao đáng kể, nó làm thay đổi hẳn ph-ơng thức sản xuất Bằng việc áp dụng các tiến bộ của kỹ thuật vi điện tử vào công nghệ truyền thông Các công nghệ điều khiển và truyền thông mới đã làm B MễN C IN... trúc mạng truyền thông của SIEMENS B MễN C IN T - I HC SPKT HNG YấN Page 13 T NG HểA QU TRèNH SN XUT Có ba ph-ơng pháp nối mạng các thiết bị điều khiển trong một hệ thống sản xuất tự động của SIEMENS, đó là: Industrial Ethernet, Profibus va AS-Interface Hình 11: Mạng truyền thông SIEMENS B MễN C IN T - I HC SPKT HNG YấN Page 14 T NG HểA QU TRèNH SN XUT 6.2 Mạng truyền thông của OMRON Cũng nh- mạng truyền. .. trình xử lý thông tin trong quá trình công nghệ, vấn đề truyền tin ở đây rất quan trọng, trong ch-ơng này sẽ giới thiệu một số loại mạng truyền tin công nghiệp điển hình 1 Mạng AS-I AS-I (Actuator Sensor-Interface) là mạng ghép nối các phần tử ở cấp thấp nhất, dùng để ghép nối các thiết bị chấp hành, cảm biến Đây là cấu trúc mở với mô hình mạng nhỏ, giá thành hạ, dễ cài đặt và sử dụng Mạng AS-I có... thuộc từng thiết bị sử dụng) - Dộ dài mạng 100, 500m - Có khả năng chuẩn đoán và thể hiện lỗi trên trạm chủ 6.2.2 Lớp mạng SYSMAC WAY Có thể thực hiện truyền thông với máy tính qua cổng truyền thông nối tiếp RS-322, truyền thông giữa các trạm chủ trên mạng theo ph-ơng thức Tokenring Sử dụng các thiết bị C200H-SLK21-V1, C200H-SLK11 Đặc điểm: - Tốc độ truyền 2Mbps Đ-ờng truyền là cáp đồng trục hoặc cáp quang... liệu, tức là nguồn nuôi cho các cảm biến, cơ cấu chấp hành và dữ liệu đều đ-ợc truyền chung trên một đ-ờng cable hai dây - Có khả năng truyền bền vững trong môi tr-ờng công nghiệp (đạt tiêu chuẩn IP 67) nh-ng không đòi hỏi cao về chất l-ợng truyền - Các bộ kết nối đơn giản và nhỏ gọn 1.1 Thông số kỹ thuật mạng AS-I - Là hệ thống mạng chủ-tớ (Master-Slave): Trạm chủ giao tiếp với trạm tớ theo ph-ơng... hình cây 1.2 Xây dựng mạng AS-I với module truyền thông CP 342-2 Nh- đã biết mạng AS-I là hệ thống mạng mở, rất nhiều nhà sản xuất cung cấp thiết bị và chúng có thể tích hợp vào cùng một hệ thông mạng Trong phần này sẽ h-ớng dẫn thiết lập mạng AS-I sử dụng module truyền thông CP342-2 của Siemens Cấu trúc mạng: Hình 13: Mô hình mạng AS-I B MễN C IN T - I HC SPKT HNG YấN Page 19 T NG HểA QU TRèNH SN XUT... khiển quá trình Mạng Profibus đ-ợc chuẩn hoá quốc gia DIN19245 và trở thành chuẩn châu Âu EN50170 vào năm 1996 Mạng Profibus-DP là mô hình mạng mở, cho phép kết nối thiết bị của các hãng khác nhau trên cùng một mạng, có thể tạo ra một hệ thống mạng lớn với giá thành hạ và dễ thực hiện 2.1 Thông số kỹ thuật mạng Profibus-DP - Là hệ thống mạng Master/Slave Tuy nhiên ta cũng có thể xây dựng mạng Frofibus... chung một xu h-ớng là tiện dụng cho ng-ời dùng Do đó các thiết bị này đều đ-ợc phát triển trên các chuẩn để sao cho có khả năng ghép nối với các thiết bị của hãng khác trên cùng một hệ thống, đảm bảo tính mở của hệ thống 6.1 Mạng truyền thông của SIEMENS Mô hình mạng truyền thông để xây dựng các hệ thống SXTĐ của SIEMENS có cấu trúc mạng nh- sau: S7/M7 400 PG S7 500 PC Industrial Ethernet S7/M7 300 S7/M7... cũng có thể xây dựng mạng Frofibus có nhiều trạm chủ bằng ph-ơng thức truy nhập thẻ bài (Token - passing), khi đó một thẻ bài sẽ đ-ợc đ-a lên mạng và chỉ những phần tử nào trong mạng có thẻ bài mới đ-ợc phép điều khiển mạng, mỗi trạm đ-ợc giữ thẻ bài trong một khoảng thời gian nhất định, hết khoảng thời gian này, thẻ bài sẽ đ-ợc chuyển sang trạm khác và quá trình chuyển này đ-ợc thực hiện theo vòng... dụng chuẩn truyền RS-485 - Có thể truyền dữ liệu trên cable 2 dây (2x1,5mm2), với điện áp vi sai lên tới 30V - Cho phép bổ xung nguồn phụ 24 - Chu kỳ quét lớn nhất là 5ms - Khoảng cách truyền tối đa là 100m (nếu sử dụng Repeater sẽ lên tới 300m) - Mạng có thể xây dựng theo cấu trúc hình sao, tuyến tính (daisy-chain, trunk-line/dropline) hoặc hình cây 1.2 Xây dựng mạng AS-I với module truyền thông CP ... thông tin hình tia, tuyến tính hình cây: Sử dụng TT CN3 HT-TT Sử dụng TT CN2 CN2 CN3 CN1 HT-TT CN1 Tuyến tính Hình tia Sử dụng TT CN3 CN1 CN2 CN2 CN3 HT-TT Hình Hình 6: Các loại cấu trúc truyền tin... thực việc điều khiển máy, phận QTCN Các thiết bị điều khiển nhận thông tin QTCN cấp thực thao tác tự động theo ch-ơng trình ng-ời cài đặt sẵn Một số thông tin QTCN kết công việc điều khiển đ-ợc... sản xuất tự động Cấp 1: Là cấp tiếp xúc hệ thống điều khiển QTCN, cấp sử dụng cảm biến, thiết bị đo dùng để thu nhận tin tức từ QTCN cấu chấp hành nh- rơle, động cơ, van dùng để nhận thông tin

Ngày đăng: 09/10/2015, 05:45

Xem thêm: Đề cương bài giảng mạng truyền thông công nghiệp, Đề cương bài giảng mạng truyền thông công nghiệp

Đề cương bài giảng mạng truyền thông công nghiệp

Thông tin tài liệu

Từ khóa liên quan

Trích đoạn

Tài liệu cùng người dùng

Tài liệu liên quan