ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU PHẦN 1: Tổng quan đề tài Chương 1: Giới thiệu hệ thống cân định lượng Chương 2: Thiết bị Chương 3: Giới thiệu PLC S7 300 Chương 4: Tổng quan hệ thống SCADA phần mềm WINCC PHẦN 2: Mô lập trình Chương 1: Mô WINCC Chương 2: Lập trình PLC Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG LỜI NÓI ĐẦU Trong trình sản xuất nhà máy, khu công nghiệp tập trung khâu định lượng vô quan trọng Khâu định lượng giúp xác định xác khối lượng nguyên vật liệu, thành phẩm bán thành phẩm tronng sản xuất Các thiết bị định lượng có mặt hầu hết khâu hệ thống, công đoạn sản xuất: cung ứng tồn trữ nguyên vật liệu, cấp liệu cho giai đoạn, cân đóng gói sản phẩm… Tự động điều khiển giám sát trình sản xuất nói chung cân định lượng nói riêng ưu tiên hàng đầu cac doanh nghiệp nhằm nâng cao suất hạ giá thành sản phẩm, giảm chi phí hoạt động tăng cường khả cạnh tranh trình hội nhập Những ứng dụng lợi ích hệ thống cân định lượng lớn em lựa chọn để tài “ thiết kế hệ thống cân định lượng” Thông qua tìm hiểu em hệ thống cân định lượng nhiều thiếu sót mong nhận đánh giá góp ý thầy cô Em xin trân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày tháng năm 2014 Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG 1.1 Giới thiệu chung Cùng với phát triển kinh tế, mở rộng sản xuất công nghiệp ứng dụng hệ thống cân định lượng ngày lớn Yêu cầu cho hệ thống ngày đòi hỏi độ chình xác cao, sản lượng lớn Những ứng dụng hệ thống cân định lượng nhiều, em chon cân định lượng khâu định lượng bán thành phẩm nhà máy sản xuất thức ăn chăn nuôi hướng tìm hiểu sâu đề tài 1.1.1 Sản xuất thức ăn chăn nuôi Thức ăn chăn nuôi nhân tố quan trọng phát triển chăn nuôi Ở nước ta sử dụng thức ăn chăn nuôi hỗn hợp công nghiệp bên cạnh sử dụng thức ăn chăn nuôi truyền thống Thức ăn công nghiệp cần sản xuất nhà máy thức ăn chăn nuôi quy mô lớn với hệ thống tự động hóa có hệ thống cân tự động phối trộn nguyên liệu thức ăn Việc áp dụng cân định lượng khâu sản xuất giúp giảm lao động, nâng cao hiệu quả, giảm chi phí sản xuất hạ giá thành sản phẩm chăn nuôi Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG Thức ăn chăn nuôi gồm nhiều thành phần với tỷ lệ khác cân định lượng cần đảm bảo tính xác hiệu 1.1.2 Page SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ 2.1 TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ CHỈ THỊ KHỐI LƯỢNG: Thiết bị thị khối lượng (đầu cân) có nhiều loại, nhiều hãng sản xuất khác Tuỳ loại yêu cầu cho công việc mà đầu cân có nhiều chức khác Tuy nhiên chức đầu cân lấy tín hiệu điện áp từ loadcell, biến đổi A/D, xử lý hiển thị khối lượng cân đèn Led đoạn hình tinh thể lỏng, truyền liệu máy tính máy in Ngoài có chức “Auto Zero”, “Tare”, “Clear”… Để thực chức với độ xác cao, đầu cân phải có nguồn chuẩn ổn định cấp cho loadcell A/D Thông thường A/D sử dụng loại 16 bits cao cho độ phân giải lớn phần 65536 (216) độ xác cao Ngoài vi xử lý đủ mạnh, đầu cân thiết phải có nhớ để lưu trữ số liệu sau cân chỉnh Ngoài tuỳ theo yêu cầu trạm cân mà có thêm thiết bị hiển thị từ xa hay không Sau giới thiệu hình ảnh số đầu cân thiết bị hiển thị từ xa thực tế: Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG Hình 2.1: Giới thiệu hình ảnh số loại đầu cân có thực tế 2.1.1 Đặc điểm đầu cân BDI –9301: - Điều chỉnh hoàn toàn dùng kỹ thuật số làm cho việc chỉnh điểm định bước cân (span) trở nên dễ dàng Không cần phải nạp xoá trọng lượng đặt cách liên tục - Có 16 hàm chức điều chỉnh thông qua 16 phím nhấn Có thể sử dụng cho nhiều ứng dụng cân tĩnh cân động - Cho phép khởi động lại giá trị mặc định tạo nhà sản xuất có cố hoạt động bình thường - Chức kiểm tra hệ thống kiểm tra phận hệ thống để bảo đảm hoạt động - Hai chương trình chứa giá trị như: Final Weight (SETPOINT), Upper Limit (HI), Lower Limit (LO), Preliminary Weight (PRELIM) tầm bù rơi tự (FreeFall) lưu trữ 2.1.2 Giải thích cách chỉnh cân: - Chỉnh độ phân giải: Khối lượng hiển thị lên hình dựa vào độ phân giải Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG Đây khoảng thay đổi nhỏ mà thiết bị nhận biết Ví dụ đặt độ phân giải nhỏ thiết bị hiển thị cách đơn vị 101, 102, 103.… Nếu độ phân giải nhỏ hiển thị 100, 102, 104… Có thể lựa chọn độ phân giải 1, 2, 5, 10, 20 hay 50 giới hạn theo khối lượng tối đa cho catalogue BDI-9301 - Chỉnh Zero: Đây cách chỉnh bàn vật cần cân Thực việc để BDI-9301 biết giá trị sở để so sánh với khối lượng thêm vào Có thể phải chỉnh Zero theo chương trình thường xuyên để tránh ảnh hưởng việc thay đổi theo nhiệt độ hay ảnh hưởng khác - Khối lượng tối đa: Đây cách chỉnh khối lượng lớn mà người sử dụng muốn cân Điều phụ thuộc vào tải trọng loadcell giới hạn khác mà người dùng đặt Độ phân giải phụ thuộc vào khối lượng lớn - Cân chỉnh bước cân (Span Calibration): Với việc chỉnh Zero nhằm mục đích đặt giá trị ban đầu không, cân chỉnh bước cân xác định điểm giới hạn mà cân (khối lượng lớn nhất) Điều BDI-9301 biết hai đầu mút mà cân xác BDI-9301 tính toán giá trị cân khối lượng cần cân nằm hai giới hạn Tuy nhiên, thực tế dùng khối lượng chuẩn để cân chỉnh cho việc mà không thiết phải dùng khối lượng tối đa (nhưng khối lượng chuẩn gần giới hạn lớn cho kết xác) - Sở dĩ cần cân chỉnh Zero để A/D đọc giá trị sai lệch điện áp ban đầu vật bàn cân Chỉnh bước cân cho A/D biết giá trị điện áp ứng với khối lượng chuẩn đặt lên bàn cân Từ đó, xử lý lấy hiệu số hai giá trị điện áp chia khối lượng chuẩn để hệ số tương ứng cho đơn vị cân lưu giá trị vào nhớ Khi có khối lượng cần cân, xử lý Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG đọc giá trị điện áp trừ điện áp trạng thái Zero rối chia cho hệ số lưu trước khối lượng cần cân Ngoài ra, cần chỉnh cho đầu cân điện áp ngõ loadcell lớn lúc chỉnh Zero thêm điện trở EXC+ SIG- Loadcell hình 2.2a Hoặc ngược lại tín hiệu Loadcell nhỏ (lệch âm) cân chỉnh Zero trường hợp phải mắc thêm điện trở phụ EXC+ SIG+ hình 2.2b Các điện trở mắc thêm phải có giá trị điện trở lớn (thường từ 50KΩ đến 500KΩ); có chất lượng cao có hệ số nhiệt thấp Các lỗi cân chỉnh số lỗi khác báo lên hình cách xử lý hướng dẫn Exc+ Exc+ BDI-9301 “Operation Manual” Sig+ Sig+ Exc- Exc- Sig- Siga) b) Hình 2.2: Sơ đồ chỉnh điện áp đầu cân ngõ loadcell Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG 2.2 GIỚI THIỆU VỀ LOADCELL 2.2.1 Lý thuyết loadcell: Cảm biến lực dùng việc đo khối lượng sử dụng phổ biến loadcell Đây kiểu cảm biến lực biến dạng Lực chưa biết tác động vào phận đàn hồi, lượng di động phận đàn hồi biến đổi thành tín hiệu điện tỉ lệ với lực chưa biết Sau giới thiệu loại cảm biến Bộ phận loadcell điện trở mỏng loại dán Tấm điện trở phương tiện để biến đổi biến dạng nhỏ thành thay đổi tương ứng điện trở Một mạch đo dùng miếng biến dạng cho phép thu tín hiệu điện tỉ lệ với mức độ thay đổi điện trở Mạch thông dụng sử dụng loadcell cầu Wheatstone - Nguyên lý: Cầu Wheatstone mạch chọn dùng nhiều cho việc đo biến thiên điện trở nhỏ (tối đa 10%), chẳng hạn việc dùng miếng đo biến dạng Phần lớn thiết bị đo đạc có sẵn thị trường không nhiều dùng phiên cầu Wheatstone sàng lọc Như vậy, việc tìm hiểu nguyên lý loại mạch điều cần thiết Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG R1 R2 Em Zm R4 R3 V + - Hình 2.3: Mạch cầu Wheatstone Cho mạch gồm bốn điện trở giống R1, R2, R3, R4 tạo thành cầu Wheatstone hình Đối với cầu Wheatstone này, bỏ qua số hạng bậc cao, hiệu đầu Em thông qua thiết bị đo với trở kháng Zm là: V Em = 4(1 + R ) [ ∆R1 ∆R ∆R3 ∆R − + − ] R1 R2 R3 R4 (V) Zm Với: - Ġ biến đổi đơn vị điện trở Ri - R điện trở danh nghĩa ban đầu điện trở R1, R2, R3, R4 (thường 120 ohms, 350 ohms dành cho cảm biến) - V hiệu nguồn Điện nguồn thuộc loại liên tục với điều kiện dùng nguồn lượng cung cấp thật ổn định Các thiết bị thị trường lại dùng nguồn cung cấp xoay chiều Trong trường hợp phải tính đến việc sửa đổi mạch để giải điều chế thành phần xoay chiều tín hiệu Trong phần lớn trường hợp, Zm lớn so với R (ví dụ Volt kế số, khuếch đại với phần nối trực tiếp) nên biểu thức viết lại là: Page 10 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG Một loạt module phần mềm mở rộng định hướng cho loại ứng dụng phát triển sẵn để người dùng chọn lựa cần 4.2.2.4 Cơ sở liệu ODBC/SQL tích hợp sẵn: Cơ sở liệu Sysbase SQL tích hợp sẵn WinCC Tất liệu cấu hình hệ thống liệu trình điều khiển đựơc lưu giữ sở liệu Người dùng dễ dàng truy cập tới sở liệu WinCC SQL (Structured Query Language) ODBC (Open Database Connectivity) Sự truy cập cho phép WinCC chia sẻ liệu với ứng dụng sở liệu khác chạy Windows 4.2.2.5 Các giao thức chuẩn mạnh (DDE, OLE, ActiveX, OPC): Các giao diện chuẩn DDE OLE dùng cho việc chuyển liệu từ chương trình chạy Windows tính WinCC Các tính ActiveX control OPC server client tích hợp sẵn 4.2.2.6 Ngôn ngữ vạn năng: WinCC phát triển dùng ngôn ngữ lập trình chuẩn ANSI-C 4.2.2.7 Giao diện lập trình API mở cho việc truy cập tới hàm WinCC liệu: Tất module WinCC có giao diện mở cho giao diện lập trình dùng ngôn ngữ C (C programming interface, C-API) Điều có nghĩa người dùng tích hợp cấu hình WinCC hàm thực (runtime) vào chương trình người sử dụng 4.2.2.8 Cài đặt phần mềm với khả lựa chọn ngôn ngữ: Phần mềm WinCC thiết kế sở nhiều ngôn ngữ Nghĩa là, người dùng chọn tiếng Anh, Pháp, Đức hay chí ngôn ngữ châu làm ngôn Page 57 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG ngữ sử dụng Các ngôn ngữ thay đổi trực tuyến 4.2.2.9 Giao tiếp với hầu hết loại PLC: WinCC có sẵn kênh truyền thông để giao tiếp với loại PLC Siemens SIMATIC S5/S7/505 thông qua giao thức chung PROFIBUS DP, DDE hay OPC Thêm vào đó, chuẩn thông tin khác có sẵn lựa chọn hay phần bổ sung 4.2.2.10 WinCC phần tử hệ thống Tự động hoá tích hợp toàn diện (Totally Integrated Automation-TIA): WinCC đóng vai trò cửa sổ hệ thống phần tử trung tâm hệ Nó phần tử SCADA hệ thống PCS Siemens 4.2.3 Các cấu hình hệ thống bản: WinCC hỗ trợ cấu hình hệ thống từ thấp đến cao, ví dụ cấu sau: - Hệ thống điều khiển dùng máy tính (Sing-user system) - Hệ thống điều khiển dùng nhiều máy tính (Multi-user system) - Cấu trúc Client/Server có dự phòng - Cấu trúc hệ thống phân tán với nhiều trạm chủ (server) 4.2.4 Các chức SCADA bản: 4.2.4.1 Giao diện người sử dụng: Không phụ thuộc vào ứng dụng nhỏ hay lớn, đơn giản hay phức tạp, dùng WinCC ta thiết kế giao diện cho người sử dụng để phục vụ cho việc điều khiển tối ưu hoá trình sản xuất Page 58 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG WinCC có công cụ thiết kế giao diện đồ hoạ mạnh Toolbox, Control, OCX đặt dễ dàng sổ thiết kế Giao diện người sử dụng cho phép hiển thị trình hội thoại người điều khiển trình điều khiển cách linh hoạt phụ thuộc vào nhu cầu trình điều khiển Màn hình điều khiển thể trình công nghệ cách toàn cảnh, qui trình công nghệ cụm công nghệ cần theo dõi Tính hỗ trợ Split Screen Wizard Các hình ảnh trình điều khiển cấu trúc theo sơ đồ hình để theo dõi trình cách tổng thể Việc chia hình ảnh hỗ trợ Picture Tree Manager cách tiện lợi Tại ta dùng chuột để di chuyển hình ảnh từ ví trí đến vị trí khác sơ đồ hình WinCC ghi nhớ giá trị biến Và vậy, ghi nhận ngày tháng, thời gian, người sử dụng, giá trị cũ Vì diễn biến trình có tính chất kịch tính tái tạo lại phục vụ cho mục đích phân tích 4.2.4.2 Quyền truy nhập hệ thống công tác quản trị người sử dụng: WinCC cho phép người uỷ quyền truy cập vào hệ thống Có tới 1000 mức truy cập khác cho phép phân chia quyền truy cập can thiệp vào hệ thống mức độ khác Mật (password) tên người sử dụng (user name) xác định quyền truy cập người Điều định nghĩa lại trình vận hành hệ thống Một công cụ có tên “User Administrator” (Quản trị người sử dụng) dùng để thoả mãn mục đích Quyền truy cập hết hiệu lực thời hạn cho phép kết thúc 4.2.4.3 Chuyển đổi ngôn ngữ sử dụng: Một vài ngôn ngữ xác lập trình cài đặt để làm ngôn ngữ Page 59 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG sử dụng dự án Trong trình vận hành, người sử dụng việc nhấn chuột vào hộp thoại để thay đổi ngôn ngữ sử dụng 4.2.5 Các chức bản: 4.2.5.1 Hệ thống đồ hoạ (Graphics System): Hệ thống đồ hoạ WinCC xử lý tất đầu vào đầu thể hình trình vận hành Khả hiển thị thông tin điều khiển dạng đồ hoạ thực module chương trình có tên gọi Graphics Designer Công cụ cung cấp công cụ có sẵn như: - Các hình vẽ phần tử tiêu biểu (như bơm, van, động cơ, silô ) - Các phím, hộp thoại, trượt - Các hình ứng dụng hình hiển thị - Các đối tượng OLE, ActiveX - Các trường vào, - Các trạng thái hiển thị theo nhóm - Các đối tượng thay đổi để phù hợp với nhu cầu người sử dụng Người xây dựng hệ thống thể qui trình công nghệ mà điều khiển đồ họa Việc định nghĩa tính chất đồ hoạ như: hình dáng hình học, màu sắc, kiểu hoa văn, thực dễ dàng cách sử dụng công cụ thiết kế đồ hoạ có sẵn 4.2.5.2 Hệ thống thông báo (Message System): Hệ thống thông báo WinCC cung cấp thông tin đầy đủ lỗi trạng thái nói chung trình hoạt động Nó thể thông báo lúc khứ Các thông báo giúp người vận hành sớm phát cố để khắc phục kịp thời, tránh cố Ta tự lựa chọn khối thông báo, thứ hạng thông báo, dạng thông báo, kiểu hiển thị thông báo Page 60 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG Một thông báo gồm khối thông báo có chứa giá trị trình Mỗi thông báo đặt tệp tin (file) bao gồm 16 thứ hạng thông báo (message classes) 16 loại thông báo (message type) cho thứ hạng thông báo Điều có nghĩa là: phân biệt thông báo thuộc loại cảnh báo, nhắc nhở, báo lỗi, hoạt động sai chức năng, cho vùng khác hệ thống 4.2.5.3 Chức thu thập liệu (Tag Logging): Chức sử dụng để thu thập liệu trình công nghệ để hiển thị chúng lưu trữ Ta tự định dạng liệu lưu trữ chúng Các giá trị trình thể bảng trực tuyến (Online Table) đồ thị Trong việc Tag Logging Editor cho phép ta thu thập liệu biểu diễn theo cách mà ta muốn Các phương pháp thu thập lưu trữ liệu: - Liên tục theo chu kỳ (Cyclical logging): giá trị thu thập cách liên tục theo chu kỳ trật tự thời gian - Theo chu kỳ chọn lựa (selective logging): trình thu thập liệu bắt đầu xảy kiện kết thúc kiện chấm dứt Ví dụ, trình thu thập liệu tiến hành có kiện sau: + Thay đổi giá trị biến nhị phân + Giá trị biến tương tự vượt ngưỡng cho trước + Tại điểm thời gian định trước + Tác động bàn phím chuột + Có lệnh hệ thống máy tính cấp cao - Không theo chu kỳ (acyclical logging): kiện bắt đầu phụ thuộc vào hay Page 61 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG nhiều bit Quá trình thu thập liệu bắt đầu bit chuyển từ sang hay ngược lại - Chỉ có thay đổi (archiving only when changed): hệ thống lưu trữ liệu có thay đổi lớn giá trị định trước Các giá trị qúa trình lưu trữ kho lưu trữ (Process Value Archives) hay kho lưu trữ nén Các kho lưu trữ nằm vùng nhớ đệm nhớ hay chứa ổ cứng Quá trình thu thập lưu trữ liên tục đòi hỏi người sử dụng định trước kích cỡ ghi Nếu nhớ đầy, giá trị cũ tự động bị xoá nhường chỗ cho giá trị 4.2.5.4 Hệ thống báo cáo (Report System): WinCC cung cấp hệ thống báo cáo cho phép ta đưa liệu giấy Nó in báo cáo thứ tự thông báo, báo cáo việc lưu trữ thông báo, báo cáo hoạt động người vận hành, báo cáo thông báo hệ thống, báo cáo người sử dụng báo cáo dạng văn in với định dạng tuỳ ý Trước gởi báo cáo máy in, báo cáo lưu giữ dạng tệp tin, biểu diễn dạng mong muốn Trạng thái máy in in báo cáo thể trực tuyến Trong công cụ thiết kế báo cáo (Report Designer), ta qui định dạng thức báo cáo in ra, số trang in lựa chọn máy in Trong trình ta qui định chu kỳ in báo cáo cách tự động Các báo cáo in theo kiện hay theo lệnh người vận hành Ta gán loại báo cáo cho máy in khác 4.2.5.5 Chức Text Library: Trong Text Library, bạn sửa văn thể thay đổi Page 62 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG module sử dụng lúc chạy chương trình Các văn với ngôn ngữ khác định nghĩa Những văn sau xuất tương ứng với việc lựa chọn ngôn ngữ lúc chạy chương rình 4.2.5.6 Hệ thống lưu giữ liệu người dùng (User Archives): User Archiver hệ thống sở liệu mà người dùng tự định cấu hình cho Dữ liệu từ trình công nghệ lưu giữ liên tục PC biểu diễn trực tuyến lúc chạy chương trình Ngoài ra, định việc kết nối để trao đổi với thiết bị tự động khác Điều có nghĩa công thức, thông số chương trình soạn thảo, lưu giữ sử dụng hệ thống PHẦN 2: MÔ PHỎNG VÀ LẬP TRÌNH CHƯƠNG 1: MÔ PHỎNG WINCC 1.1Các bước tiến hành 1.1.1 Khởi tạo dự án Khởi động WinCC: Để khởi động WinCC ta kích chuột vào Start Taskbar Chọn Simatic\WinCC\Windows Control Center Tạo dự án mới: Để tạo dự án ta chọn File\New Một hộp thoại mở cho phép xây dựng Project Page 63 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG - Chọn Single-User Project\OK: tạo dự án đơn người sử dụng - Chọn Multi-User Project\OK: tạo dự án đa người sử dụng - Chọn Multi-Client Project\OK: tạo dự án nhiều khách Đặt tên Project nhấn Create Khi hình WinCC hình 4.3 Hình 4.3: Màn hình giao diện WinCC Kích chuột phải vào biểu tượng có tên Computer để mở hộp thoại thiết lập thuộc tính hệ thống chạy chương trình thay đổi tên máy tính Kết nối với PLC: Page 64 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG Để khai báo việc kết nối với PLC ta tiến hành theo trình tự sau: - Kích chuột phải vào Tag Management\Add New Driver Trong hộp thoại ta chọn SIMATIC S7 Protcol Suite kích vào nút Open - Tạo kết nối với thiết bị cấp dưới: kích chuột vào SIMATIC S7 Protcol Suite\New Conection\Connection properties Nhập tên đối tượng kết nối nhấn OK Tag Tag Group: - Tạo Internal tag: Trong Tag management, kích phải chuột vào Internal Tag\New Tag Xuất hộp thoại Tag Properties cho phép ta nhập tên, kiểu liệu Tag - Tạo Tag Group: Kích phải chuột lên kết nối PLC vừa tạo trên: New Group\Properties Of Tag Group, nhập tên Group sau nhấn OK - Tạo External tag: - Kích phải chuột kết nối PLC chọn New Tag\Tag Properties, nhập tên, kiểu liệu Tag sau nhấn OK - Nhấn nút Select để mở hộp thoại Address Properties sau chọn kiểu liệu cho Tag, vùng địa Tag truy cập Page 65 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG 4.2.6.2 Thiết kế giao diện đồ họa: Trong cửa sổ WinCC Explorer ta kích phải chuột vào Graphics Designer\chọn New Picture, trang giao diện đồ hoạ Newpld0.Pdl cửa sổ WinCC Explorer Để thiết kế đồ hoạ cho tranh vừa tạo, ta nhấp Double chuột vào tên tranh kích phải chuột vào tên tranh chọn Open Picture WinCC hỗ trợ công cụ mạnh đồ hoạ, hỗ trợ thư viện lớn thiết bị công nghiệp sinh động, ta chọn đem sử dụng cách dễ dàng 4.2.7 Truyền Thông Trong Môi Trường WinCC: 4.2.7.1 Bản chất truyền thông máy tính (PC) PLC: Bản chất trình thể sơ đồ sau đây: Page 66 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG Hình 4.10: Bản chất trình truyền thông WinCC Trong : Data Manager (Trình quản trị liệu): WinCC Data Manager quản lý liệu (Database) Người sử dụng không thấy trình quản lý liệu Trình quản lý liệu làm việc với liệu sinh từ WinCC Project cất sở liêïu Project Nó quản lý biến WinCC lúc chạy chương trình Tất người sử dụng WinCC phải yêu cầu liệu từ trình quản lý liệu dạng biến WinCC Các ứng dụng gồm Graphic Runtime, Alarm Logging Runtime Tag Logging Runtime Các trình điều khiển truyền thông (Communication driver): Để cho WinCC truyền thông với kiểu PLC khác, người sử dụng phải nối trình quản lý liệu với PLC Trình điều khiển truyền thông gồm C++DLL, mà truyền thông giao tiếp với trình quản lý liệu (gọi kênh API) Trình điều khiển truyền thông cung cấp giá trị trình cho WinCC Tag Đơn vị kênh (Channel Unit): Ngõ vào Communication Driver Tag Managerment chứa Sub-Entry Sub-Entry Communication Driver gọi đợn vị kênh Mỗi đơn vị tạo nên giao tiếp với Hardware với Modul truyền thông PC Người ta phải định nghĩa đơn vị kênh Modul truyền thông gán hộp thoại System Parameters Hộp mở cách click chuột phải vào đơn vị kênh tương ứng chọn System Parameter từ Menu lên Sự xuất hộp thoại phụ thuộc vào trình điều khiển truyền thông chọn Tuy nhiên thêm thông số truyền thông cần Hardware driver: Page 67 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG Driver kết nối phần cứng Communication Processor (CP): Bộ xử lý truyền thông PLC: thiết bị PLC Quá trình truyền thông mô tả sau: WinCC Data Manager quản lý WinCC Tag thực thi Nhiều ứng dụng WinCC khác (trên WinCC Application) yêu cầu giá trị từ Data Manager Công việc Data Manager nhận tag yêu cầu từ trình Nó thực việc thông qua trình điều khiển truyền thông tích hợp WinCC Project Trình điều khiển truyền thông tạo nên giao tiếp WinCC trình cách sử dụng đơn vị kênh Trong phần lớn trường hợp, kết nối dựa Hardware đến trình cài đặt cách sử dụng CP Trình điều khiển truyền thông WinCC sử dụng CP để gởi thông điệp yêu cầu đến PLC Tiếp đến CP gửi giá trị trình yêu cầu từ thông điệp tương ứng lại WinCC 4.2.7.2 Thiết lập cấu hình truyền thông: 4.2.7.2.1 Hàm truyền thông bản: - Kiểu liệu WinCC + Binary Tag: kiểu nhị phân + Unsigned Bit Value: Kiểu nguyên Bit không dấu + Signed Bit Value: Kiểu nguyên Bit có dấu + Unsigned 16 Bit Value: Kiểu nguyên 16 Bit không dấu + Signed 16 Bit Value: Kiểu nguyên 16 Bit có dấu Page 68 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG + Unsigned 32 Bit Value: Kiểu nguyên 32 Bit không dấu + Signed 32 Bit Value: Kiểu nguyên 32 Bit có dấu + Floating Point Number 32 Bit IEEE 754: Kiểu số thực 32 Bit theo tiêu chuẩn IEEE 754 + Floating Point Number 64 Bit IEEE 754: Kiểu số thực 64 Bit theo tiêu chuẩn IEEE 754 + Text Tag Bit Character Set: Kiểu ký tự Bit + Text Tag 16 Bit Character Set: Kiểu ký tự 16 Bit + Raw Data Type: Kiểu liệu thô - Gửi liệu từ WinCC xuống ô nhớ PLC : Cấu trúc: (Giá trị trả về) SetTagXXX (“tên biến ngoại”, giá trị ) Giải thích : + Giá trị trả về: Là kiểu BOOL Nếu trình gửi thành công giá trị trả TRUE, ngược lại giá trị trả FALSE + XXX: Là Bit, Byte, Word + Nếu XXX Bit “giá trị” + Nếu XXX Byte “giá trị” byte + Nếu XXX word “giá trị” Word - Lấy liệu từ ô nhớ PLC lên biến ngoại WinCC: Page 69 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG Cấu trúc: (Giá trị trả về) GetTagXXX(“tên biến ngoại”) Giải thích : + XXX: Bit, Byte, Word Nếu XXX Bit giá trị trở Nếu XXX Byte giá trị trở Byte Nếu XXX Word giá trị trở Word + Tên biến ngoại: Là biến gán tương ứng với ô nhớ định PLC thiết lập Tag Management 4.2.7.2.2 Thiết lập cấu hình truyền thông: Khi thiết lập chương trình người lập trình cần khai báo tên máy tính mình, chế độ hoạt động chương trình chạy máy hay nhiều máy, chế độ khác chạy chương trình, lựa chọn ngôn ngữ sử dụng,… Để thiết lập cấu hình ta cần tiến hành theo bước sau đây: Thiết lập liệu truyền thông:  Vào Tag Management / Add New Driver, chọn Driver Simatic S7 Protocol Suite Sau ta chọn cấu hình mạng MPI / New Driver Connection wincc-plc Page 70 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG Tiếp theo chọn New Group, nhập tên NHOM-DIEU-KHIEN, NHOM-LAMVIEC, NHOM-DAU-VAO, NHOM-CAM-BIEN Chọn Tag liệt kê hình ảnh sau: Page 71 [...]... một liên kết riêng, không thiết bị chủ khác nào có thể can thiệp vào liên kết này Thiết bị chủ trong hai thiết bị kết nối thường giữ mối liên kết đó trong một khoảng thời gian ngắn hoặc huỷ liên kết vô thời hạn (giải phóng đường truyền) Mạng MPI có giá thành thấp, được ứng dụng với số lượng đối tác truyền thông ít (tối đa 32 trạm), lượng dữ liệu nhỏ Page 35 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG 1... vượt quá con số giới hạn cho phép, PLC sẽ chuyển sang chế độ STOP và đặt cờ báo lỗi Hệ điều hành FC1 OB1 FB5 Page 29 FB2 FC3 Số các lệnh gọi lồng nhau nhiều nhất cho phép tuỳ từng loại module CPU FC7 FB9 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 3.9: Lập trình có cấu trúc Page 30 HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG 3.1.8 Bộ thời gian (Timer): Bộ thời gian là bộ tạo thời gian trễ τ mong muốn... Mạch giao tiếp Bộ đệm Mạch cách ly Mạch cách ly Page 14 Khối vào ra Kênh ngõ vào Kênh ngõ ra Hình 3.1: Sơ đồ cấu trúc bên trong PLC Panel lập trình ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Page 15 HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG 3.1.2 Bộ nguồn: Bộ nguồn cung cấp điện cho PLC hoạt động, việc chọn bộ nguồn dựa trên dòng tiêu thụ của điện áp một chiều (5 VDC hoặc 24 VDC) Dòng tiêu thụ của các phân... cụm từ DP (Distributed Port) như là module CPU315-DP 3.1.3.2 Module mở rộng: Thiết bị điều khiển khả trình SIMATIC S7-300 được thiết kế theo kiểu module Các module này sử dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau Việc xây dựng PLC theo cấu trúc module rất thuận tiện cho việc thiết kế các hệ thống gọn nhẹ và dễ dàng cho việc mở rộng hệ thống Số các modul được sử dụng nhiều hay ít tuỳ theo từng ứng dụng nhưng tối... hệ thống truyền thông công nghiệp hiện đại ta chỉ quan tâm tới truyền tín hiệu số, hay nói cách khác là truyền dữ liệu Các chuẩn giao tiếp hệ thống này là các chuẩn giao tiếp số Mã hoá, giải mã Hệ thống truyền dẫn tín hiệu Đối tác truyền thông Mã hoá, giải mã Đối tác truyền thông Hình 3.12: Nguyên tắc cơ bản của truyền thông 3.1.10.2 Các phương thức truyền thông: Page 34 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN... đổi tham trị với hệ điều hành và với các khối chương trình khác (Local Block) Tại một thời điểm nhất định vùng Work memory chỉ chứa một khối chương trình Sau khi khối chương trình đó được thực hiện xong thì hệ điều hành sẽ xoá nó khỏi Work memory và nạp vào đó khối chương trình kế tiếp đến lược thực hiện Page 22 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Accumulator ACCU1 ACCU2 Address register HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG Systerm... ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU PLC S7-300 3.1 TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ KHẢ TRÌNH PLC: 3.1.1 Giới thiệu chung: PLC là viết tắt của Programmable Logic Control là thiết bị điều khiển Logic lập trình hay khả trình được, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình Trong lĩnh vực tự động điều khiển, bộ điều khiển PLC là thiết bị có... R1 R2 R3 R4 HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG (V) Phương trình trên cho thấy là sự biến đổi đơn vị điện trở của hai điện trở đối mặt nhau, ví dụ là R1 và R3, sẽ là cộng lại với nhau trong khi tác động của hai điện trở kề bên nhau, ví dụ là R1 và R2, lại là trừ khử nhau Đặc tính này của cầu Wheatstone thường được dùng để bảo đảm tính ổn định nhiệt của các mạch miếng đo và cũng để dùng cho các thiết kế đặc biệt... NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG Hình 2.4: Các dạng nối dây của loadcell Như vậy, thực chất loadcell cho ra 6 dây nhưng bản chất vẫn là 4 dây vì ở cả hai cách nối ta tìm hiểu ở trên thì các dây +veInput (Exc+) và +veSense (Sense+) là nối tắt, các dây -veInput (Exc-) và -veSense (Sense-) là nối tắt Có nhiều kiểu hình dạng loadcell cho những ứng dụng khác nhau Do đó cách kết nối loadcell vào hệ thống cũng... Một module CPU S7-300 có thể làm việc trực tiếp với nhiều nhất 4 rack và các rack này phải được nối với nhau bằng module IM Các module ghép nối (IM) cho phép thiết lập hệ thống S7_300 theo nhiều cấu Page 18 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG hình S7-300 cung cấp 3 loại module ghép nối sau: - IM 360: Là module ghép nối có thể mở rộng thêm một tầng chứa 8 module trên đó với khoảng cách tối đa là