rửa xe tự động s7 1200

ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG RỦA XE TỰ ĐỘNG DÙNG PLC LỜI CẢM ƠN Báo cáo là tiền đề nhằm trang bị cho sinh viên những kĩ năng nghiên cứu, những kiến thức cơ bản và quan trọng về chuyên ngành Điện Công Nghiệp nó.

LỜI CẢM ƠN

Báo cáo là tiền đề nhằm trang bị cho sinh viên những kĩ năng nghiên cứu, những kiếnthức cơ bản và quan trọng về chuyên ngành Điện Công Nghiệp nói chung và về lĩnh vực

Tự Động Hóa - PLC nói riêng trước khi ra trường và đi làm sau này

Đầu tiên chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô khoa Điện tử – Viễn thông trườngĐại Học Sài Gòn, đặc biệt các thầy cô chuyên ngành Điện Công Nghiệp đã tận tình chỉdạy và trang bị cho chúng em những kiến thức cần thiết trong suốt thời gian ngồi trêngiảng đường làm nền tảng cho việc thực hiện dự án của chúng em

Xin trân trọng cảm ơn thầy Trương Tấn, giảng viên hướng dẫn đã tận tình giúp đỡ giúp

em giải quyết được những khúc mắc để có thể hoàn thành dự án này

Chúng em xin chân thành cảm ơn

TP Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 5 năm 2022

Sinh viên thực hiện

NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG BẢO VỆ KLTN

Ngày tháng năm

GIẢNG VIÊN NHẬN XÉT

(Ký và ghi rõ họ tên)

MỤC LỤC

PHỤ LỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Phương pháp rửa xe thủ công 10

Hình 1.2: Phương pháp rửa xe bán tự động 11

Hình 1.3: Phương pháp rửa xe tự động 12

Hình 1.4: Mô hình tổng thể 13

Hình 1.5: Hệ thống con lăn 14

Hình 1.6: Hệ thống đường ray 14

Hình 1.7: Hệ thống vòng phun nước 15

Hình 1.8: Hệ thống chổi lớn 15

Hình 1.9: Hệ thống chổi nhỏ 16

Hình 1.10: Hệ thống phun chất tẩy rửa 16

Hình 1.11: Hệ thống chổi thân xe 17

Hình 1.12: Hệ thống phun nước làm sạch 17

Hình 1.13: Hệ thống sấy 18

Hình 2.1: Ảnh minh họa hệ thống SCADA 19

Hình 3.1: PLC S7 1200 24

Hình 3.2: Cấu tạo của bộ điều khiển Siemens CPU S7-1200 25

Hình 3.3: Cấu hình giao tiếp của PLC S7-1200 27

Hình 4.1: Sơ đồ nguyên lí 30

Hình 4.2: PLC S7-1200 CPU 1212C DC/DC/DC 30

Hình 4.3: Nguồn tổ ong 24V-5A 31

Hình 4.4: Nút nhấn LA38-11 22mm (Nhấn Nhả) màu vàng-J5H15 32

Hình 4.5: Công tắc bập bênh KCD3 15A 32

Hình 4.6: Cảm biến khoảng cách NPN E3F-DS30C4 5-30cm 33

Hình 4.7: Băng tải mini 34

Hình 4.8: Bơm Nước Mini 370 Bơm Tự Mồi Bơm Chân Không Không Tắt Tiếng DC24V 22 mA 35

Hình 4.9 Động cơ 545 12 VDC - 24 VDC 35

Hình 4.10: Đồ chùi cọ tự chế 36

Hình 4.11: Động cơ chùi cọ tự chế 36

Hình 4.12: Quạt tán nhiệt 8x8 37

Hình 4.13: Relay trung gian Ecnko Hh62p Loại 24vdc 38

Hình 4.14: Tạo 1 Screen 39

Hình 4.15: Tạo nút Switch 39

Hình 4.16: Chỉnh General cho nút Switch 40

Hình 4.17: Chỉnh Event cho nút Swtich 40

Hình 4.18: Tạo băng tải 40

Hinh 4.19: Thiết lập Animation 41

Hình 4.20: Giao diện giám sát Wincc 41

Hình 4.21: Sơ đồ đấu dây 42

Hình 4.22: Mô hình rửa xe tự động 1 42

Hình 4.23: Mô hình rửa xe tự động 2 43

Hình 4.24: Mô hình rửa xe tự động 3 43

LỜI MỞ ĐẦU

 Đặt vấn đề

Cuộc sống gắn liền với sự tiện lợi được sử dụng các dịch vụ tốt nhất, nhanh nhất Đối với các nước phát triển công nghệ tự động hóa được áp dụng vào nhiều lĩnh vực khácnhau, trong đó có thể kể đến những ứng dụng thực tế trong cuộc sống hằng ngày là: ”Rửa

xe tự động” không thể thiếu ở các nước phát triển với mật độ ô tô lớn Mô hình Rửa Xe

ra đời góp phần mang lại sự chuyên nghiệp hơn trong dịch vụ rửa xe, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của cuộc sống công nghiệp là sự tiện lợi và nhanh chóng, nhưng cũng không kém phần hiệu quả so với các dịch vụ cổ điển

Đối với nước ta thì dịch vụ này còn khá mới Chưa được áp dụng rộng rãi, nhưng trong tương lai, cùng với xu thế phát triển chung trên thế giới Nước ta sẽ ngày càng phát triển Đất nước phát triển gắn liền với giao thông vận tải phát triển, đời sống vật chất nâng cao Dẫn đến sự xuất hiện ngày càng nhiều xe ô tô, thay thế dần xe gắn máy, trả lại

bộ mặt đường phố hiện đại và sạch đẹp Bên cạnh đó các thiết bị sử dụng trong dịch vụ rửa xe chuyên nghiệp hơn Cuộc sống mọi người trở nên năng động thì nhu cầu rửa xe nhanh là tất yếu, bởi họ xem thời gian là “vàng” mà chỉ có nhà Rửa Xe Tự Động mới đáp ứng được vì cùng một thời điểm nó có thể rửa được nhiều xe Tiết kiệm rất nhiều thời gian cho những người năng động Khi được giao làm đề tài này em mong muốn với những kiến thức mà bản thân tiếp thu được sẽ được áp dụng vào thực tế

Mô hình của em được xây dựng từ các mô hình tham khảo trên mạng Vì kiến thức còn hạn chế và thời gian tìm hiểu cũng không nhiều nên đồ án của em chưa thể phát huy hết ý tưởng của em vào trong mô hình này Mô hình “Rửa xe tự động” rất phức tạp về cơ khí và rất khó để thể hiện Ở đây em xin đưa ra một mô hình thu nhỏ của hệ thống và vì vậy mà hiệu quả sẽ không cao Rất mong được sự giúp đỡ của các thầy cô giáo trong

khoa đặc biệt là sự giúp đỡ của thầy Trương Tấn người đã hướng dẫn em thực hiện đồ

án này

Em xin chân thành cảm ơn!

 Nhiệm vụ đề tài

Nghiên cứu các ứng dụng của PLC Siemens vào điều khiển hệ thống rửa xe tự động.Thiết kế giao diện người dùng trên WinCC cho hệ thống rửa xe tự động, đồng thờitìm hiểu giao thức kết nối giữa WinCC và PLC

Xây dựng mô hình SCADA thực tế dùng PLC Siemens điều khiển hệ thống vàWinCC làm giao diện giao tiếp

 Đặc điểm, yêu cầu hệ thống SCADA rửa xe tự động.

Hệ thống gồm có 1 băng tải, 2 hệ thống bơm nước, 1 hệ thống cọ xe, 1 hệ thống sâykhô, 4 cảm biến khoảng cách, 1 nút Switch, 2 nút nhấn

Hệ thống sẽ điều khiển 5 relay cho 1 băng tải; 2 hệ thống bơm nước; 1 hệ thống cọxe; 1 hệ thống sấy khô Đồng thời nhận tín hiệu từ 4 cảm biến nhằm tính xử lý vậnchuyển, bom nước, cọ xe và sấy khô Hệ thống sẽ hoạt động theo 1 trong 2 chế độ:

• Chế độ tự động (Auto)

• Chế độ bằng tay (Manual)

 Mục tiêu nghiên cứu

Bước đầu biết xây dựng một hệ thống SCADA tương đối hoàn chỉnh, điều khiển lậptrình PLC và thiết kế giao diện WinCC mang tính linh hoạt, điều khiển dựa vào chươngtrình và thực hiện lệnh logic Em hy vọng sau khi nghiên cứu đề tài này sẽ tiếp thu nhiềuhơn về các vấn đề liên quan đến PLC và phần mềm WinCC như: cấu hình phần cứng, tậplênh của PLC, WinCC, xây dựng lưu đồ và viết chương trình điều khiển hê thống cũngnhư các giao thức kết nối giữa chúng

 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là hê thống SCADA rửa xe tự động, nguyên lý hoạt đông củaPLC, phần mềm WinCC, cách truyền dữ liêu giữa chúng Từ đó xây dựng chương trìnhđiều khiển hê thống bằng PLC Siemens và phần mềm WinCC

 Nội dung nghiên cứu

Khi thực hiên đề tài em đã tiến hành nghiên cứu sơ lược các nôi dung cơ bản của PLC S7-1200 và phần mềm WinCC, cụ thể gồm các nôi dung sau:

Chương 1: Tổng quan về hệ thống rửa xe tự động.

Chương 2: Tổng quan về hê thống điều khiển giám sát và thu nhập dữ liệu Scada Chương 3: Giới thiêu chung về PLC S7-1200 và phần mềm WinCC.

Chương 4: Thiết kế mô hình hệ thống.

Sau một thời gian tìm hiểu, thực hiên khóa luận tốt nghiệp “Điều khiển hệ thống rửa xe tự động dùng PLC S7-1200” đã hoàn thành được phần nào Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Trương Tấn đã chỉ bảo, hướng dẫn tận tình, giúp đỡ em trong suốt quá

trình làm khóa luận này

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG RỬA XE TỰ ĐỘNG 1.1 Các phương pháp rửa xe

1.1.1 Rửa xe thủ công

Hình 1.1: Phương pháp rửa xe thủ công

Với phương pháp này thì hầu như con người đảm nhiệm 100% công việc từ phun nước, phun chất tẩy rửa, làm sạch bụi bẩn và xì khô

-Ưu điểm:

• Xe được rửa khá sạch, chỗ nào bẩn nhiều thì được rửa kỹ hơn

• Vốn đầu tư cho máy móc không lớn

• Giá thành tương đối thấp

-Nhược điểm:

• Thời gian rửa xe lâu

• Chi phí nhân công tốn kém

1.1.2 Rửa xe bán tự động

Hình 1.2: Phương pháp rửa xe bán tự động

Phương pháp kết hợp giữa máy móc và con người Con người tham gia vào quá trình rửa xe như phun nước, tẩy rửa Sau đó xe được đưa qua hệ thống phun nước tẩy rửa,bụi bẩn và qua hệ thống sấy khô tự động

-Ưu điểm:

• Vốn đầu tư cho thiết bị không quá lớn

• Phù hợp với địa hình nhiều quốc gia

• Giảm bớt sức lao động của con người

-Nhược điểm:

• Thời gian tuy đã tiết kiệm được nhưng chưa tối ưu

• Chưa kết hợp các quá trình thành một hệ thống hoàn chỉnh

1.1.3 Rửa xe tự động.

Hình 1.3: Phương pháp rửa xe tự động

Toàn bộ quá trình rửa xe được thực hiện bởi các thiết bị tự động dưới sự giám sát vàđiều khiển của con người

Ưu điểm:

• Tiết kiệm thời gian rửa xe

• Sử dụng máy móc tự động làm tiết kiệm nhân công

Nhược điểm:

• Vốn đầu tư ban đầu, chi phí lắp đặt, bảo dưỡng lớn

• Giá thành rửa xe cao

1.2 Nhà rửa xe trên thực tế Metro Wash 85 của công ty Hanna

1.2.1 Giới thiệu về nhà rửa xe Metro Wash 85

Kiểu Nhà Rửa Xe Metro Wash 85 có công suất lớn, rửa được 85 chiếc xe trong mỗi giờ Khả năng tẩy rửa của hệ thống rất cao Loại bỏ các bụi bẩn bám trên bề mặt trước-sau và các góc cạnh của xe Hệ thống không chỉ rửa sạch các bụi bẩn mà còn có thêm chức năng đánh bóng xe nhờ hệ thống chổi vải mềm đặc biệt

Hình 1.4: Mô hình tổng thể

Chú thích:

1 Con lăn bánh xe cho xe di chuyển vào hệ thống

2 Đường ray để đưa bánh xe vào vị trí con lăn

3 Gồm các vòi phun nước áp suất cao để loại bỏ sơ bụi bám bên ngoài và phun chất tẩy rửa

4-10 Hệ thống cặp chổi làm sạch phần phía trên của mui xe

5-9 Hệ thống chổi nhỏ làm sạch 4 bánh xe

7 Hệ thống cặp chổi lớn làm sạch phần trước – sau thân xe

8 Phun nước làm sạch chất tẩy

11 Phun nước áp suất cao để loại bỏ hoàn toàn bụi bặm

12 Hệ thống sấy khô xe

1.2.2 Mô tả chi tiết

1.2.2.1 Hệ thống Con lăn

Gồm có sợi dây sên dài gắn nhiều con lăn có trục nghiêng khoảng 45o Khi dây sên

di chuyển sẽ đẩy xe về phía trước Hệ thống con lăn chỉ nằm 1 bên của xe

Hình 1.5: Hệ thống con lăn

1.2.2.2 Đường ray

Khi xe di chuyển vào, hệ thống đường ray sẽ giữ hướng di chuyển của xe trên một đường thẳng Giúp đưa bánh xe vào hệ thống con lăn

Hình 1.6: Hệ thống đường ray

Hình 1.8: Hệ thống chổi lớn.

1.2.2.5 Hệ thống chổi nhỏ

Gồm nhiều dây vải nhỏ đan vào trục quay của động cơ tạo thành chùm Quay ở một

vị trí cố định Có tác dụng làm sạch bụi bám vào phần thân dưới và bánh xe

Hình 1.9: Hệ thống chổi nhỏ

1.2.2.6 Hệ thống phun chất tẩy rửa

Gồm vòi phun hóa chất tẩy rửa:

Hình 1.10: Hệ thống phun chất tẩy rửa

1.2.2.7 Hệ thống chổi lớn

Gồm mảnh vải lớn và dày gắn vào một trục xoay dài Hệ thống chổi lớn này có thể

di chuyển vào ra dễ dàng nhờ cơ cấu bánh nhông Để lau chùi hết các vị trí bên hông của thân xe

Hình 1.11: Hệ thống chổi thân xe.

1.2.2.8 Phun nước làm sạch

Sau khi qua hệ thống chổi xe cũng đã được làm tẩy sạch Hệ thống phun nước này

có tác dụng rửa sạch các hóa chất phun lúc ban đầu

Hình 1.12: Hệ thống phun nước làm sạch

1.2.2.9 Sấy khô

Sau khi xe đã chùi rửa xong Xe sẽ được sấy khô trong khoảng thời gian ngắn

Hình 1.13: Hệ thống sấy

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT VÀ THU

THÂP DỰ LIỆU SCADA 2.1 Khái niệm SCADA

SCADA là một hệ thống thu thập dữ liệu, giám sát và điều khiển tự động các quá trình từ xa Người vận hành có thể nhận biết và điều khiển hoạt động các thiết bị thông qua máy tính và mạng truyền thông

Một hệ thống SCADA hoạt động bằng cách vận hành với các tín hiệu truyền thông qua các kênh để cung cấp cho người dùng các điều khiển từ xa của bất kỳ thiết bị nào trong một hệ thống nhất định

Nó cũng thực hiện trên một cơ sở dữ liệu phân tán, hoặc cơ sở dữ liệu thẻ, có chứa các thẻ hoặc các điểm tọa độ trong toàn bộ nhà máy

Các điểm này đại diện cho một giá trị đầu vào hoặc đầu ra đơn lẻ được hệ thống SCADA giám sát hoặc điều khiển trong phòng điều khiển tập trung

Nói cách khác, hệ thống SCADA thường được dùng để chỉ tất cả các hệ thống máy tính được thiết kế để thực hiện các chức năng sau:

• Thu thập dữ liệu từ các thiết thiết bị công nghiệp hoặc các cảm biến

• Xử lý và thực hiện các phép tính trên các dữ liệu thu thập được

• Hiển thị các dữ liệu thu thập được và kết quả đã xử lý

• Nhận các lệnh từ người điều hành và gửi các lệnh đó đến các thiết bị của nhà máy

• Xử lý các lệnh điều khiển tự động hoặc bằng tay một cách kịp thời và chính xác

Hình 2.1: Ảnh minh họa hệ thống SCADA

2.2 Cấu trúc-thành phần của hệ thống SCADA.

Hệ thống SCADA cơ bản gồm có các thành phần chính như sau: MTU, RTU và thành phần truyền thông

2.2.1 Khái niệm MTU (Master Terminal Unit)

MTU được biết đến như là trung tâm của một hệ thống SCADA, thường là một máytính công nghiệp – tổ hợp máy tính công nghiệp

MTU giao tiếp với người điều hành và RTU thông qua khối truyền thông và các thiết bị ngoại vi như monitor, máy in …

Nhiệm vụ của khối MTU trong hệ thống SCADA:

• Cập nhật dữ liệu từ các thiết bị RTU và nhận lệnh từ người điều hành

• Xuất dữ liệu đến các thiết bị, cơ cấu chấp hành RTU

• Hiển thị các thông tin cần thiết về các quá trình cũng như trạng thái của các thiết

bị lên màn hình

• Lưu trữ, xử lý các thông tin và giao tiếp với các hệ thống thông tin khác.

2.2.2 Khái niệm RTU (Remote Terminal Unit)

RTU có nhiệm vụ thu nhận thông tin, tổng hợp dữ liệu từ các thiết bị như: các valve,sensor, các đồng hồ đo, chỉ thị… sau đó gửi đến MTU để xử lý và thông báo cho người điều hành biết trạng thái hoạt động của các thiết bị

RTU cũng nhận tín hiệu trực tiếp từ MTU để điều khiển hoạt động của các thiết bị ,

cơ cấu chấp hành theo yêu cầu

RTU hiện đại có các máy tính và PLC có thể thực hiện điều khiển trực tiếp qua các địa điểm từ xa mà không cần định hướng của MTU

2.2.3 Khái niệm thành phần truyền thông

Thành phần truyền thông là môi trường truyền thông giữa các khối thiết bị với nhau,

bao gồm phần cứng và phần mềm

• Phần cứng: là các thiết bị kết nối như modem, hộp nối, cáp truyền và các

thiết bị thu phát vô tuyến

• Phần mềm: là các giao thức truyền thông – protocol và các ngôn ngữ lập trình được để giao tiếp các thành phần đó với nhau

Các giao thức có thể là giao thức mở như TCP\IP (Transmission Control Protocol and Internet Protocol) hoặc các giao thức riêng

Những luồng thông tin được tổ chức theo mô hình 7 lớp ISO/OSI

Mô hình OSI được sử dụng để đặt tiêu chuẩn cho cách trao đổi thông tin với các

Truyền thông và dữ liệu RTU nhận thông tin của nó nhờ vào sự nhận dạng mã trong

dữ liệu truyền Dữ liệu này được biên dịch và được CPU điều khiển thích hợp tác động tại chỗ

2.2.4 Cơ chế thu thập dữ liệu

Trong hệ SCADA, quá trình thu thập dữ liệu được thực hiện trước tiên ở quá trình các RTU quét thông tin có được từ các thiết bị chấp hành nối với chúng Thời gian để thực thi nhiệm vụ này được gọi là thời gian quét bên trong Các máy chủ quét các RTU (với tốc độ chậm hơn) để thu thập dữ liệu từ các RTU này

Để điều khiển, các máy chủ sẽ gửi tín hiệu yêu cầu xuống các RTU, từ đó cho phép các RTU gửi tín hiệu điều khiển trực tiếp xuống các thiết bị chấp hành thực thi nhiệm vụ

Trong trường hợp dữ liệu của hệ thống biến đổi liên tục theo thời gian, hệ SCADA thường hiện thị quá trình thay đổi dữ liệu này trên màn hình giao diện đồ họa (GUI) dưới dạng đồ thị

Một ưu điểm lớn của hệ SCADA là khả năng xử lí lỗi rất thành công khi hệ thống xảy ra sự cố Nhìn chung, khi có sự cố hệ SCADA có thể lựa chọn một trong các cách xử

lí sau:

• Sử dụng dữ liệu cất giữ trong các RTU: trong các hệ SCADA có các RTU có dung lượng bộ nhớ lớn, khi hệ thống hoạt động ổn định dữ liệu sẽ được sao lưu vào trong bộ nhớ của RTU Do đó, khi hệ thống xảy ra lỗi thì các RTU sẽ sử dụngtạm dữ liệu này cho đến khi hệ thống hoạt động trở lại bình thường

• Sử dụng các phần cứng dự phòng của hệ thống: hầu hết các hệ SCADA đều được thiết kế thêm các bộ phận dự phòng, ví dụ như hệ thống truyền thông hai đường truyền, các RTU đôi hoặc hai máy chủ…do vậy, các bộ phận dự phòng này sẽ được đưa vào sử dụng khi hệ SCADA có sự cố hoặc hoạt động offline (có thể chomục đích bảo dưỡng, sửa chữa, kiểm tra…).

2.2.6 Xu hướng phát triển của SCADA

Cho đến nay, SCADA vẫn luôn được cải tiến liên tục và trong những năm gần đây, các chuyên gia dự đoán hệ thống này sẽ phát triển theo các xu hướng chính sau:

Kết hợp hệ điều hành Windows với các hệ thống SCADA

Nền tảng Windows giúp gia tăng sự ổn định, khả năng bảo trì phần cứng và phần mềm cũng như khả năng thay thế cho sản phẩm SCADA sẵn có Ngoài ra, chi phí của phương thức này lại rất cạnh tranh cho hầu hết các doanh nghiệp

Giao thức mở

Việc sử dụng các giao thức mở không chỉ là nhu cầu của thị trường, mà đã trở thành

xu hướng nhằm làm giảm các chi phí khi tích hợp hệ thống, cho phép thu được các dữ liệu ổn định, và làm giảm thời gian thiết kế các ứng dụng Tuy nhiên,doanh nghiệp khôngchỉ cần xem xét khả năng tương thích của các giao thức, mà còn cần tối ưu hóa chúng khi

sử dụng trong hệ thống SCADA Vì thế, đồng bộ hóa cơ sở dữ liệu giữa các thiết bị và phần mềm được đánh giá là sẽ giúp các doanh nghiệp có nhiều lợi ích hơn từ cấu trúc hệ thống mở

Tích hợp dữ liệu và cấu trúc OPC UA (OPC Unified Architecture)

Việc tích hợp dữ liệu giữa SCADA và các hệ thống khác trong doanh nghiệp như hệ

OPC nổi lên như là một nỗ lực tiêu chuẩn hóa các lớp của bộ điều khiển I/O, truy cập dữ liệu – (DA), các sự kiện và cảnh báo (AE), dữ liệu quá khứ (HAD) và các tính năng khác Sáng kiến này tập trung vào khả năng tương tác của các hệ thống, và tìm kiếmmột tiêu chuẩn chung cho các mô hình riêng lẻ Với việc sử dụng một tiêu chuẩn chung, phương pháp này có thể áp dụng với bất kỳ hệ điều hành nào, từ đó giúp tạo ra các mô hình dữ liệu lớn hơn trong các hệ thống SCADA, và giúp mở rộng hệ thống tùy theo sự phát triển quy mô doanh nghiệp.

CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-1200 VÀ PHẦN MỀM WINCC V15 3.1 PLC S7-1200.

3.1.1 Tổng quan vể PLC S7-1200.

PLC viết tắt của Programmable Logic Controller là thiết bị điều khiển lập trình được cho phép thực hiện linh hoạt các thực toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữlập trình người sử dụng có thể lập trình để thực hiện môt loạt trình tự các sự kiện Các sựkiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích tác động vào plc hoặc qua các hoạt động

có trễ như thời gian định kì hay thời gian được đếm Một khi sự kiện được kích hoạt thật

sự, nó bật ON hay OFF các thiết bị điều khiển bên ngoài được gọi là thiết bị vật lý Một

bộ điều khiển lập trình sẽ liên tục lặp trong chương trình do người sử dụng lập ra chờ tín hiệu ở ngõ vào và xuất tín hiệu ở ngõ ra tại các thời điểm đã lập trình

Để khắc phục những nhược điểm của bộ điều khiển dung dây nối, người ta đã chế tao bộ điều khiển plc nhẳm thoả mãn các yêu cẩu sau:

• Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học

• Gọn nhẹ, dễ bảo quản, sửa chữa

• Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp

• Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp

• Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như máy tính, nối mạng, các module mở rộng

• 13 module tín hiệu số và tương tự khác nhau bao gồm (module SM và SB)

• 2 module giao tiếp RS232/RS485 để giao tiếp thông qua kết nối PTP

• Bổ sung 4 cổng Ethernet

• Module nguồn PS 1207 ổn định, dòng điện áp 115/230 VAC và điện áp 24 VDC

Hình 3.2: Cấu tạo của bộ điều khiển Siemens CPU S7-1200

3.1.3 Các thiết bị nhập xuất trong PLC

Các thiết bị nhập

Sự thông minh của một hệ thống tự động hóa phụ thuộc vào khả năng đọc tín hiệu

từ các cảm biến tự động của PLC

Hình thức giao diện cơ bản giữa PLC và các thiết bị nhập là: nút ấn, cầu dao phím,

… Ngoài ra PLC còn nhận được tín hiệu từ các thiết bị nhận dạng tự động như: công tắc trạng thái, công tắc giới hạn, cảm biến quang điện, cảm biến cấp độ,… Các loại tín hiệu nhập đến PLC phải là trạng thái logic ON/OFF hoặc tín hiệu Analog Những tín hiệu ngõ vào được giao tiếp với PLC qia các Modul nhập

Các thiết bị xuất

Trong một hệ thống tự động hóa, thiết bị xuất cũng là một yếu tố rất quan trọng Nếu ngõ ra của PLC không được kết nối với thiết bị xuất thì hầu như hệ thống sẽ bị tê liệt

hệ thống từ đơn giản đến phức tạp Các loại thiết bị xuất là một phần kết cấu của hệ thống

tự động hóa và vì thế nó ảnh hưởng trực tiếp vào hiệu suất của hệ thống

Tuy nhiên, các thiết bị khác như là: đèn pilot, còi và các báo động chỉ cho biết các mục đích như: báo cho chúng ta biết tín hiệu ngõ vào, các thiết bị ngõ ra được giao tiếp với PLC qua miền rộng của modul ngõ ra PLC

3.1.4 Ưu nhược điểm của PLC Siemens S7-1200

Ưu điểm củ a PLC siemens S 7-1200

• Là hàng thương hiệu Siemens của Đức có uy tín và chất lượng tốt nên khi lắp tủ

sẽ tạo sự yên tâm cho người sử dụng

• Độ bền và hoạt động với độ tin cậy rất cao nên thuận tiện cho việc sử dụng trongnhững máy móc hoạt động liên tục 24/7

• Có kích thước nhỏ gọn, kèm khả năng mở rộng với nhiều module chức năng khácnhau Có thể gắn signa board mở rộng trên cpu

• Tích hợp sẵn cổng ehternet để kết nối với ngoại vi bằng chuẩn truyền thông mạngRJ45 Có thể dùng cổng này để lập trình download/upload luôn

• Có thể khóa mật khẩu nhiều lớp để bảo vệ chương trình

Nhược điểm của PLC siemens s7-1200

• Đầu tiên đó chính là giá thành của cpu và module mở rộng có giá thành còn cao

so với một số thương hiệu như Mitsubishi hay Omron

• Cpu thường tích hợp ít in/out nên đối với một số ứng dụng bắt buộc phải mở rộngthêm in/out

• Phần mềm lập trình tương đối nặng nên cần máy tính cấu hình trung bình trở lênmới chạy mượt được

• Hiện nay có thêm một nhược điểm nữa là đa số xuất sứ đều made in china

3.1.5 Giao tiếp

Hình 3.3: Cấu hình giao tiếp của PLC S7-1200

S7-1200 hỗ trợ kết nối Profibus và kết nối PTP (point to point)

• Giao tiếp PROFINET với:

3.2 Giới thiệu phần mềm TIA Portal v15 (WinCC)

3.2.1 Tổng quan TIA Portal là gì?

TIA Portal viết tắt của Totally Integrated Automation Portal là một phần mềm tổng hợp của nhiều phần mềm điều hành quản lý tự động hóa, vận hành điện của hệ thống Có

thể hiểu, TIA Portal là phần mềm tự động hóa đầu tiên, có sử dụng chung 1 môi trường/nền tảng để thực hiện các tác vụ, điều khiển hệ thống

TIA Portal được phát triển vào năm 1996 bởi các kỹ sư của Siemens, nó cho phép người dùng phát triển và viết các phần mềm quản lý riêng lẻ một cách nhanh chóng, trên

1 nền tảng thống nhất Giải pháp giảm thiểu thời gian tích hợp các ứng dụng riêng biệt đểthống nhất tạo hệ thống

TIA Portal - Tích hợp tự động toàn diện là phần mềm cơ sở cho tất cả các phần mềm

khác phát triển: Lập trình, tích hợp cấu hình thiết bị trong dải sản phẩm Đặc điểm TIA Portal cho phép các phần mềm chia sẻ cùng 1 cơ sở dữ liệu, tạo nên tính thống nhất, toàn vẹn cho hệ thống ứng dụng quản lý, vận hành

TIA Portal tạo môi trường dễ dàng để lập trình thực hiện các thao tác:

• Thiết kế giao diện kéo nhã thông tin dễ dàng, với ngôn ngữ hỗ trợ đa dạng

• Quản lý phân quyền User, Code, Project tổng quát

• Thực hiện go online và Diagnostic cho tất cả các thiết bị trong project để xác định bệnh, lỗi hệ thống

• Tích hợp mô phỏng hệ thống

• Dễ dàng thiết lập cấu hình và liên kết giữa các thiết bị Siemens

Hiện tại phần mềm TIA Portal có nhiều phiên bản như TIA Portal V14,TIA Portal V15, TIA Portal V16 và mới nhất là TIA Portal V17 Tùy theo nhu cầu sử dụng mà ngườidùng sẽ lựa chọn cài đặt TIA portal phiên bản tương ứng