LUẬN VĂN ĐIỆN TỬ TÌM HIỂU PHẦN MỀM WinCC flexible 2008 THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRỘN XI MĂNG BẰNG WinCC flexible

Hiện nay có rất nhiều phần mềm hỗ trợ việc lập trình giao tiếp người và máy như: WinCC 6.0, WinCC 7.0, ProTool CS, ProTool RT, WinCC Flexible 2005, WinCC Flexible 2008… Tuy nhiên trong b

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trường: ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP

TPHCM đã tận tình dạy dỗ, chỉ bảo, truyền đạt những kiến thức mới và bổ ích cho

chúng em Đặt biệt thầy cô khoa Công Nghệ Điện Tử đã trực tiếp giảng dạy chúng

em trong suốt thời gian vừa qua

Xin chân thành cảm ơn thầy HOÀNG ĐÌNH LONG đã hết lòng hướng dẫn

và giúp đỡ em hoàn thành đồ án này

Sinh viênHàn Trần Minh Tuấn

Lời nói đầu

Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, nước ta đã và

đang xây dựng ngày càng nhiều nhà máy đa dạng về công nghệ Ứng dụng công nghệ

tự động vào trong sản xuất là nhu cầu tất yếu của Việt Nam, một nước đang trên

đường phát triển và hội nhập cùng thế giới Ngành tự động hóa cũng không ngừng phát triển để đáp ứng nhu cầu của sản xuất Tự động hóa trong quá trình sản xuất đã

và đang được ứng dụng rộng rãi vào các ngành sản xuất đem lại rất nhiều ưu điểm

như: nâng cao chất lượng sản phẩm, tăng năng suất, giảm giá thành sản phẩm, từng bước thay thế dần sức lao động của con người góp phần không nhỏ vào sự phát triển của đất nước

Tại Việt Nam, ngành tự động hóa đã có nhiều bước tiến vượt bậc

Các hệ thống thu thập, giám sát, xử lí và điều khiển các quá trình công nghiệp Scada (Supervisory Control And Data Acquision) đã xuất hiện ngày càng nhiều trong các lĩnh vực như: công-nông nghiệp, dầu khí, năng lượng, hàng không, công nghệ

sinh học, y học, môi trường và nhiều lĩnh vực khác Các module điều khiển lập trình

cỡ nhỏ như Zen, Logo, PLC… cùng với các Panel, màn hình cảm ứng có thể điều

khiển và lập trình ngày càng sử dụng rộng rãi giúp việc điều khiển ngày càng nhanh

và dễ

HMI(Human Machine Interface) là giao diện giữa người và máy, là một hệ thống dùng để người dùng giao tiếp,thông tin qua lại giữa người (ở đây hiểu là người trực tiếp vận hành hệ thống) với hệ thống điều khiển thông qua bất kỳ mọi hình thức HMI cho phép người dùng theo dõi, ra lệnh điều khiển toàn bộ hệ thống HMI có giaodiện đồ họa, giúp cho người dùng có cái nhìn trực quan về tình trạng của hệ thống Ví

dụ như những chương trình nhập liệu, báo cáo, văn bản, hiển thị LED, khẩu lệnh bằnggiọng nói…Do đó HMI ngày nay được ứng dụng rất rộng rãi và dần trở thành công cụchính trong các hệ thống tự động

Tuy nhiên việc lập trình và điều khiển những hệ thống này cần một đội ngũ kỹ

sư, cán bộ kỹ thuật lành nghề, sử dụng thành thạo thiết bị và phần mềm giao tiếp

người và máy (HMI) để có thể khai thác hiệu quả trong sản xuất

Hiện nay có rất nhiều phần mềm hỗ trợ việc lập trình giao tiếp người và máy như: WinCC 6.0, WinCC 7.0, ProTool CS, ProTool RT, WinCC Flexible 2005, WinCC Flexible 2008… Tuy nhiên trong bài báo cáo này chỉ đề cập đến phần mềm WinCC Flexible 2008 là một phần mềm lập trình cho HMI tương đối mạnh có nhiều chức năng hữu ích trong một hệ thống tự động và rất linh hoạt(bản thân từ flexible đã

có nghĩa là linh hoạt rồi) như: hiển thị hình ảnh hệ thống trực quan,giao diện điều khiển mạnh, có khả năng tạo thông điệp, báo cáo, chức năng lưu trữ dữ liệu an

toàn(bảo mật)… tuy nhiên vẫn còn nhiều mới mẽ chưa nhiều người nghiên cứu

Phần A : Tìm hiểu phần mềm WinCC flexible 2008

Chương 1: khái niệm điều khiển hệ thống HMI với WinCC flexible:

I/ Giới thiệu HMI :

HMI là từ viết tắt của Human-Machine-Interface, có nghĩa là thiết bị giao tiếp giữa người điều hành thiết kế với máy móc thiết bị

Nói một cách chính xác, bất cứ cách nào mà con người “giao tiếp” với một máy móc thì đó là một HMI Cảm ứng trên lò viba của bạn là một HMI, hệ thống số điều khiển trên máy giặt, bảng hướng dẫn lựa chọn phần mềm hoạt động từ xa trên TV đều là HMI,…

Bộ truyền và cảm biến trước kia đều không có HMI, nhiều thiết bị trong số đóthậm chí không có cả một HMI đơn giản như một hiển thị đơn thuần Rất nhiều trong

số đó không có hiển thị, chỉ với một tín hiệu đầu ra Một số có một HMI thô sơ: một hiển thị ASCII đơn hoặc hai dòng ASCII với một tập hợp các arrow cho lập trình, hoặc 10 phím nhỏ Có rất ít các thiết bị hiện trường, cảm biến và bộ phân tích từng có bảng HMI thực sự có khả năng cung cấp hình ảnh đồ họa tốt, có cách thức nhập dữ liệu và lệnh đơn giản, dễ hiểu, đồng thời cung cấp một cửa sổ có độ phân giải cao cho quá trình lập trình

HMI sử dụng toàn bộ máy tính và màn hình hiển thị thì hạn chế đối với các phòng điều khiển bởi vì mạch máy tính, màn hình và ổ đĩa dễ hỏng Vỏ bọc được pháttriển để giúp cho HMI sử dụng máy tính có thể định vị bên ngoài sàn nhà máy, nhưng rất rộng, kềnh càng và dễ hỏng do sức nóng, độ ẩm, sự rửa trôi và các sự cố khác ở sàn nhà máy

HMI máy tính trước đây cũng tiêu thụ rất nhiều điện năng Một máy tính

“desktop” thông thường trong những năm 80 của thế kỷ 20 có công suất 200 W Khi các quá trình ở sàn nhà máy được tự động hóa nhiều hơn, người điều khiển cần cóthêm nhiều thông tin về quá trình, và yêu cầu về hiển thị và điều khiển nội bộ trở nên phức tạp hơn Một trong những đặc điểm tiến bộ trong lĩnh vực này là hiển thị dạng cảm ứng Điều này giúp cho người điều khiển chỉ cần đơn giản ấn từng phần của hiển thị có một “nút ảo” trên thiết bị để thực hiện hoạt động hay nhận hiển thị Nó cũng loại bỏ yêu cầu có bàn phím, chuột và gậy điều khiển, ngoại trừ công tác lập trình phức tạp ít gặp có thể được thực hiện trong quá trình thiết kế

Một ưu điểm khác nữa của HMI hiện đại là hiển thị dạng tinh thể lỏng Nó

trong những không gian nhỏ hơn

Ưu điểm lớn nhất là trong các máy tính nhúng có hình dạng nhỏ gọn giúp

nó thay thế hiển thị 2 đường trên một công cụ thông thường hay trên bộ truyền với một HMI có đầy đủ tính năng

Người điều khiển làm việc trong không gian rất hạn chế tại sản nhà máy Đôi khi không có chỗ cho họ, các công cụ, phụ tùng và HMI cỡ lớn nên họ cần có HMI có thể di chuyển được

II Các thiết bị HMI truyền thống:

1.HMI truyền thống bao gồm:

• Thiết bị nhập thông tin: công tắc chuyển mạch, nút bấm…

• Thiết bị xuất thông tin: đèn báo, còi, đồng hồ đo, các bộ tự ghi dùng giấy

2 Nhược điểm của HMI truyền thống:

• Thông tin không đầy đủ

• Thông tin không chính xác

• Khả năng lưu trữ thông tin hạn chế

• Độ tin cậy và ổn định thấp

• Đối với hệ thống rộng và phức tạp: độ phức tạp rất cao và rất khó mở rộng

III Các thiết bị HMI hiện đại:

Do phát sự phát triển của Công nghệ thông tin và Công nghệ Vi điện tử, HMI ngày nay sử dụng các thiết bị tính toán mạnh mẽ

1 HMI hiện đại chia làm 2 loại chính:

• HMI trên nền PC và Windows/MAC: SCADA

• HMI trên nền các máy tính nhúng: HMI chuyên dụng

• Ngoài ra còn có một số loại HMI biến thể khác MobileHMI dùng Palm, PoketPC

2 Các ưu điểm của HMI hiện đại:

• Tính đầy đủ kịp thời và chính xác của thông tin

• Tính mềm dẻo, dễ thay đổi bổ xung thông tin cần thiết

• Tính đơn giản của hệ thống, dễ mở rộng, dễ vận hành và sửa chữa

• Các công cụ xây dựng HMI.

• Các công cụ kết nối, nạp chương trình và gỡ rối

• Các công cụ mô phỏng

• Truyền thông:

• Các cổng truyền thông

• Các giao thức truyền thông

5 Các thông số đặc trưng của HMI:

• Độ lớn màn hình: quyết định thông tin cần hiển thị cùng lúc của HMI

• Dung lượng bộ nhớ chương trình, bộ nhớ dữ liệu, Flash dữ liệu: quyết định

số lượng tối đa biến số và dung lượng lưu trữ thông tin

• Số lượng các phím và các phím cảm ứng trên màn hình: khả năng thao tác vận hành

• Chuẩn truyền thông, các giao thức hỗ trợ

• Số lượng các đối tượng, hàm lệnh mà HMI hỗ trợ

• Các cổng mở rộng: Printer, USB , CF, PCMCIA, PC100

6 Quy trình xây dựng hệ thống HMI:

a Lựa chọn phần cứng:

• Lựa chọn kích cở màn hình: trên cơ sở số lượng thông số/thông tin cảm biến hiển thị đồng thời nhu cầu về đồ thị, đồ họa(lưu trình công nghệ )

• Lựa chọn các cổng mở rộng nếu có nhu cầu in ấn, đọc mã vạch, kết nối các thiết bị ngoại vi khác.

• Lựa chọn dung lượng bộ nhớ: theo số lượng thông số cần thu thập số liệu, lưu trữ dữ liệu, số lượng trang màn hình cần hiển thị

b Xây dựng giao diện:

• Cấu hình phần cứng: chọn phần cứng, chuẩn giao thức

• Xây dựng các màn hình

• Gán các biến số (tag) cho các đối tượng

• Sử dụng các đối tượng đặc biệt

• Viết các chương trình script (tùy chọn)

• Mô phỏng và chỉnh sửa chương trình

• Nạp phần mềm xuống HMI

IV/ Các hệ thống HMI:

Trên thực tế các HMI có rất nhiều dạng khác nhau: có thể được sử dụng riêng biệt chỉ 1 HMI điều khiển một bộ điều khiển(ở đây có thể hiểu là một hệ thống PLC với plc S7-300/400 là trung tâm), 1 HMI điều khiển nhiều bộ điều khiển, nhiều HMI liên kết vối nhau…

_ 1 HMI điều khiển trực tiếp 1 bộ điều khiển thông qua PROFIBUS

_ 1 HMI điều khiển nhiều bộ điều khiển thông PROFIBUS

_ Hệ thống HMI điều khiển tập trung: các HMI được kết nối với nhau qua phương thức truyền Ethernet về máy tính trung tâm

_ hệ thống HMI điều khiển từ xa: các HMI kết nối với máy chủ thông qua đường truyền LAN(TCP/IP)

_ Ngoài ra còn có kiểu distributed HMI (HMI phân tán) : chỉ duy nhất 1 HMI chứa dữ liệu cấu hình và giữ nhiệm vụ như máy chủ (server), còn các HMI khác có cấu trúc như những máy trạm(stations)

Chương 2 :Giới thiệu phần mềm WinCC Flexible 2008 :

I Giới thiệu:

Phần mềm WinCC Flexible 2008 (WinCC viết tắt của từ Windows Control Center- hệ thống điều khiển trung tâm, flexible- linh hoạt) là phần mềm chuyên dụng

để thiết kế các hệ thống HMI trong tự động hóa công nghiệp của hãng SIEMENS và

là công cụ thay thế cho phần mềm ProTool sẽ không còn phát hành (bản cuối cùng là ProTool 6.0 SP3)

WinCC Flexible 2008 tương thích với những hệ điều hành hiện nay như:

_ Microsoft Window XP_ Microsoft Window Vista Business (32 bit), Ultimate (32 bit)

Cả hai hệ điều hành trên đều cả khả năng đa nhiệm vụ cao, đảm bảo phản ứng nhanh với việc xử lí ngắt và độ an toàn chống mất dữ liệu bên trong ở mức độ cao

Chức năng cơ bản của WinCC flexible 2008 là :

_ Thiết kế và lập trình hệ thống tự động hóa, quá trình điều khiển giámsát quy trình sản xuất

_ Mô phỏng bằng hình ảnh các sự kiện xảy ra trong quá trình hoạt động một cách trực quan giúp hệ thống dễ kiểm tra và sửa chữa

_ Ngoài ra WinCC flexible 2008 còn cung cấp nhiều chức năng khác như: hiển thị các thông báo hay báo cáo trong quá trình bằng số liệu hay đồ họa, xử lí thông tin đo lường, các bảng ghi báo cáo…

WinCC flexible 2008 cho phép người sử dụng có khả năng truy cập vào các hàm giao diện chương trình ứng dụng API(Application Program Interface) của hệ điều hành Ngoài ra, còn có thể kết hợp WinCC flexible 2008 và các công cụ phát triển riêng như: Visual C++ hay Visual Bacis để tạo ra hệ thống có tính đặc thù cao, tinh vi, gắn riêng với cấu hình cụ thể nào đó Do có tính chất mở và thường xuyên được cập nhật, phát triển nên WinCC Flexible 2008 có thể lập trình cho các hệ thống HMI mới nhất trên thị trường và sản xuất

WinCC flexible 2008 có thể tạo giao diện người-máy (HMI) dựa trên cơ sở giao tiếp giữa con người với các hệ thống máy, thiết bị điều khiển (PLC, CNC…) thông qua các hình ảnh, sơ đồ, hình vẽ, hay các câu chữ mang tính trực quan Có thể giúp người vận hành theo dõi được quá trình làm việc, thay đổi các thông số, công thức hoặc quá trình hoạt động, hiển thị các giá trị hiện thời cũng như giao tiếp với quátrình công nghệ của hệ thống tự động qua màn hình máy tính hoặc Panel màn hình

cảm ứng mà không cần trực tiếp với phần cứng của hệ thống Giao diện HMI cũng có thể giúp người vận hành giám sát quá trình sản xuất một cách dễ dàng và nhanh chóng, báo động hệ thống khi có sự cố

Từ máy tính trung tâm, có thể điều khiển sự hoạt động toàn bộ dây chuyền sảnxuất được lập trình trên WinCC flexible 2008 Dựa trên HMI có thể giám sát tất cả các dữ liệu vào/ra(I/O) một cách chính xác

Do đó WinCC flexible 2008 là phần mềm thiết kế giao diện HMI cần thiết không thể thiếu trong các hệ thống tự động hóa phức tạp và hiện đại

II/Các thành phần và chức năng cơ bản trong phần mềm WinCC flexible 2008:

Cửa sổ chính của phần mềm (Control Center) chứa tất cả các chức năng cho toàn hệ thống, trong cửa sổ này có thể đặt cấu hình và khởi động chức năng Runtiem (mô phỏng hệ thống thời gian thực)

Nhiệm vụ của Control Center:

_ Thiết lập cấu hình toàn cục cho hệ thống

_Quản lý các dự án (Projects) như: tạo mới, lưu, mở dự án có sẵn Có khả năng nối mạng và soạn thảo cho nhiều người sử dụng trong một dự án

_Thiết lập cấu hình cho các chức năng định vị đặc biệt

_Diễn tả bằng đồ thị của dữ liệu cấu hình

_Chuyển giữa chế độ thiết kế cấu hình và Runtime

_Kiểm tra chế độ mô phỏng, trợ giúp thao tác để đặt cấu hình dữ liệu gồm: biên dịch hình vẽ, mô phỏng tag, hiển thị trạng thái và thiết lập báo cáo

_Báo cáo trạng thái hệ thống

_Tạo và soạn thảo các dữ liệu giữa các phần mềm đan chéo có liên quan

Các thành phần cơ bản của Control Center

WinCC flexible Engineering System: là thành phần cơ bản và quan trọng nhất có nhiệm vụ thiết kế và lập trình một hệ thống HMI

1.Creens : tạo và kết nối quá trình bằng hình vẽ, đồ thị.

Bao gồm cửa sổ để thiết kế hệ thống

Thang công cụ Tools: chứa tất cả công cụ để vẽ một hệ thống tự động

_

2.Commucation: kết nối và xử lý dữ liệu của quá trình Một kết nối logic mô

tả giao diện giữa hệ thống tự động và quản lý dữ liệu trong WinCC flexible Quản lý

dữ liệu của máy tính đảm trách việc cung cấp các tags(biến) với các giá trị quá trình khi Runtime

` Biến (tags) : là phần tử trung tâm để truy nhập các giá trị của quá trình.Trong một dự án, chúng nhận một tên và một kiểu dữ liệu duy nhất Kết nối

logicđược gán với biến của WinCC flexible Kết nối này xác định rằng kênh nào sẽ chuyển giao giá trị quá trình cho các biến

Các biến được lưu trữ trong cơ sỡ dữ liệu toàn dự án Khi một chế độ của WinCC flexible được khởi động, tất cả các biến trong một dự án được nạp và các cấu trúc của chế độ Runtime tương ứng được thiết lập Mỗi biến được lưu trữ trong quản

lý dữ liệu theo các kiểu dữ liệu chuẩn như sau:

Biến nội

Các biến nội không có địa chỉ trong hệ thống PLC, do đó quản lý dữ liệu bên trong WinCC flexible sẽ cung cấp cho toàn bộ mạng hệ thống(Network) Các lớp biến nội được dùng lưu trữ thông tin tổng quát như: ngày giờ hiện hành, lớp hiện hành, cập nhật liên tục Hơn nữa các biến nội cho phép trao đổi dữ liệu giữa các ứng dụng để thực hiện việc truyền thông cho quá trình theo cách tập trung và tối ưu

Biến quá trình

Trong hệ thống WinCC flexible, biến ngoài cũng có thể hiểu là tag quá trình Các biến quá trình được liên kết với truyền thông logic để phản ánh thông tin về địa chỉ của hệ thống PLC khác nhau Các biến ngoài chứa một tổng quát gồm thông tin vềtên, kiểu, các giá trị giới hạn và một mục chuyên biệt về kết nối mà cách diển tả phụ thuộc kết logic Quản lý dữ liệu luôn cung cấp những mục đặc biệt của quá trình cho các ứng dụng trong một dự án

Nhóm biến

Nhóm biến chứa tất cả các biến có kết nối logic với nhau

Ví dụ về các nhóm biến:

CPU : Nhóm này chứa tất cả các biến truy nhập cùng một CPU

Lò nhiệt : Nhóm này chứa tất cả các biến truy nhập cho một lò.I/O số: Nhóm này chứa tất cả các biến truy nhập các đầu vào/ra

I/O tương tự: Nhóm này chứa tất cả các biến truy nhập các đầu vào/ra tương tự

Một kết nối logic diễn tả giao diện giữa hệ thống tự động và quản lý dữliệu Mỗi nhóm biến được gán với một khối kênh Một kênh có thể chứa nhiều nhóm biến

Các kiểu dữ liệu

Biến phải gán vào một trong các kiểu dữ liệu sau cho mỗi biến được định cấu hình Việc gán kiểu dữ liệu cho biến được thực hiện trong khi tạo một biến mới

Kiểu dữ liệu của một biến độc lập với kiểu biến (Biến nội hay biến quátrình) Các kiểu dữ liệu (Data Types) có trong WinCC flexible

 Char : kiểu ký tự

 Byte : kiểu byte gồm 8 bit tương tự như vi xử lý

 Int : kiểu số nguyên không dấu

 Uint : kiểu số nguyên có dấu

 Long : kiểu số nguyên dài không dấu

 Ulong : kiểu số nguyên dài có dấu

 Float : kiểu số thực

 Double : kiểu số thực

 String : kiểu chuỗi

 Data time : kiểu ngày, giờ

 Raw Data type: kiểu dữ liệu thô (ta có thể định nghĩa kiểu

dữ liệu như trong các ngôn ngữ lập trình cấp cao : C,

VB )

3.Alarm management : hệ thống quản lí thông báo, báo cáo, sự cố.

Alarm management trong WinCC flexible có các đặc tính như sau

 cung cấp các thông tin về lỗi và trạng thái hoạt động toàn diện, cho phép sớm nhận ra các tình trạng vận hành của thiết bị, tránh và giảm thiểu sự cố và nâng cao hiệu quả vận hành và chất lượng sản phẩm ngày càng tăng

 Cung cấp các số liệu cần thiết cho nhu cầu lưu trữ và kiểm tra về sau

4.Script : tập lệnh trong WinCC flexible 2008 Trong WinCC flexible 2008 ta

có thể lập trình những hàm tùy ý hay những lệnh không được hỗ trợ bởi WinCC flexible Những hàm này được viết trên nền ngôn ngữ C

Để tạo 1 Script mới ta có thể nhấp đôi chuột vào mục Add script trong cửa sổ tool của màn hình

Cửa sổ biên tập Script hiện ra như sau:

Để tạo ra những cấu trúc cần thiết ta nhấp vào thẻ tab Code template wizard sẽ

hiện ra danh sách những cấu trúc thường dùng chọn cấu trúc thích hợp rồi nhấp Apply

Sau khi chọn được cấu trúc thích hợp ta chỉ cần thay đổi ngững đối số

thíchhợp để tạo được những hàm như mong muốn

Chúng ta có thể thêm những lệnh có sẵn trong WinCC flexible 2008 bằng vào thẻ tab Function list wizard chọn lệnh thích hợp.

Để gọi hàm vừa tạo ra, ta vào thuộc tính events của một đối tuợng mà

ta mong muốn khi tác động sẽ làm một nhiệm vụ mà ta mong muốn nhấp chọnhàm vừa tạo ở mục User Script

Ví dụ: khi load màn hình làm việc lên thì gọi hàm

Lưu ý : đối với cách này thì hàm vừa tạo ra chỉ được gọi 1 lần duy nhấtvào lúc load màn hình hay một sự kiện diễn ra Để hàm vừa tạo ra được gọi liên tục trong quá trình làm việc của chương trình Ta có thề tạo một biến độngtrong chương trình, biến này sẽ luôn thay đổi trong suốt quá trình làm việc rồilợi dụng sự kiện chuyển giá trị của biến động này gọi hàm vừa tao ra

Cách tạo một biến động khi load màn hình: khi sự kiện load màn hình diễn ra thực hiện lệnh Simulate tag

Tag(InOut) : lá 1 biến dạng int được tạo trong Tag

Cycle : là khoảng thời gian giữa hai lần biến thay đồi Cycle này có thểbiên tập trong cửa sổ Cycles ở mục Communication

Maximum value: giá trị lớn nhất của biến , khi biến đạt tới giá trị này

sẽ quay trở về giá tri bắt đầu

Minimum value: giá trị bắt đầu của biến

Để gọi hàm khi giá trị biến động này thay đổi ta vào mục tag chọn biến động thay đổi khi màn hình được load ở đây là biến Tag_1 Cửa sổ biên tập thuộc tính của biến Tag_1 hiện ra như sau, ta chọn hàm hàm muốn gọi khi biến thay đổi trong sự kiện Change Value

5.Historical data: chức năng lưu trữ dữ liệu trong WinCC flexible 2008

để tạo ra một lưu trữ dữ liệu trong WinCC flexible 2008 ta nhấp chuột vào mục Data Logs

cửa sổ biên tạp lưu trữ này như sau:

Chương 3 :Tạo biến và hiện thị các giá trị xử lý:

Ở phần này, chúng ta giới thiệu chức năng, nhiệm vụ của Communication và

mô tả quá trình hiển thị các giá trị xử lý thông qua dự án mẫu ( dự án động cơ bơm nước)

Trong WinCC flexible 2008, chúng ta có thể thiết lập các đặc tính cần thiết cho biến để lưu trữ và hiển thị cho dữ liệu bằng Communication Các đặc tính này phải được thiết lập trước khi khởi động chương trình Runtime Khi khởi động chươngtrình Runtime thì các biến đuuợc liên kết với nhau và liên kết với các biến bên ngoài PLC để thực thi chương trình mà chúng ta mong muốn

Các chức năng của Communication

_ Tạo các biến cần thiết cho quá trình hoạt động của hệ thống và thiết lập các thuộc tính cho các biến này

_ Tọa liên kết giữa chương trình WinCC flexible và thiết bị điều khiển bên ngoài (ở đây là bộ điều khiển PLC S7-200 hay S7-300/400)

_ Cho phép hiển thị giá trị của biến trong quá trình hoạt động của hệ thống Chức năng cho phép chúng ta quan sát và điều khiển sự hoạt động của hệ thống một cách dễ dàng và có thể lưu trữ những giá trị này về sau

I/Khái niện biến trong WinCC flexible 2008:

Biến (tags) : là phần tử trung tâm để truy nhập các giá trị của quá trình Trong một dự án, chúng nhận một tên và một kiểu dữ liệu duy nhất Kết nối logicđược gán với biến của WinCC flexible Kết nối này xác định rằng kênh nào sẽ chuyển giao giá trị quá trình cho các biến

Các biến được lưu trữ trong cơ sỡ dữ liệu toàn dự án Khi một chế độ của WinCC flexible được khởi động, tất cả các biến trong một dự án được nạp và các cấu trúc của chế độ Runtime tương ứng được thiết lập Mỗi biến được lưu trữ trong quản

lý dữ liệu theo các kiểu dữ liệu chuẩn như sau:

Biến nội

Các biến nội không có địa chỉ trong hệ thống PLC, do đó quản lý dữ liệu bên trong WinCC flexible sẽ cung cấp cho toàn bộ mạng hệ thống(Network) Các lớp biến nội được dùng lưu trữ thông tin tổng quát như: ngày giờ hiện hành, lớp hiện hành, cập nhật liên tục Hơn nữa các biến nội cho phép trao đổi dữ liệu giữa các ứng dụng để thực hiện việc truyền thông cho quá trình theo cách tập trung và tối ưu

Biến quá trình

Trong hệ thống WinCC flexible, biến ngoài cũng có thể hiểu là tag quá trình Các biến quá trình được liên kết với truyền thông logic để phản ánh thông tin về địa chỉ của hệ thống PLC khác nhau Các biến ngoài chứa một tổng quát gồm thông tin vềtên, kiểu, các giá trị giới hạn và một mục chuyên biệt về kết nối mà cách diển tả phụ thuộc kết logic Quản lý dữ liệu luôn cung cấp những mục đặc biệt của quá trình cho các ứng dụng trong một dự án

Nhóm biến

Nhóm biến chứa tất cả các biến có kết nối logic với nhau

Ví dụ về các nhóm biến:

CPU : Nhóm này chứa tất cả các biến truy nhập cùng một CPU

Lò nhiệt : Nhóm này chứa tất cả các biến truy nhập cho một lò.I/O số: Nhóm này chứa tất cả các biến truy nhập các đầu vào/rasố

I/O tương tự: Nhóm này chứa tất cả các biến truy nhập các đầu vào/ra tương tự

Một kết nối logic diễn tả giao diện giữa hệ thống tự động và quản lý dữliệu Mỗi nhóm biến được gán với một khối kênh Một kênh có thể chứa nhiều nhóm biến

Các kiểu dữ liệu

Biến phải gán vào một trong các kiểu dữ liệu sau cho mỗi biến được định cấu hình Việc gán kiểu dữ liệu cho biến được thực hiện trong khi tạo một biến mới

Kiểu dữ liệu của một biến độc lập với kiểu biến (Biến nội hay biến quátrình) Các kiểu dữ liệu (Data Types) có trong WinCC flexible

 Char : kiểu ký tự

 Byte : kiểu byte gồm 8 bit tương tự như vi xử lý

 Int : kiểu số nguyên không dấu

 Uint : kiểu số nguyên có dấu

 Long : kiểu số nguyên dài không dấu

 Ulong : kiểu số nguyên dài có dấu

 Float : kiểu số thực

 Double : kiểu số thực

 Data time : kiểu ngày, giờ.

 Raw Data type: kiểu dữ liệu thô (ta có thể định nghĩa kiểu

dữ liệu tùy ý như trong các ngôn ngữ lập trình cấp cao : C,

VB )

Ví dụ: trong dự án động cơ bơm nước ta khai báo biến động cơ và bồn nước

Để tạo biến động cơ ta nhấp chuột phải vào mục Tag trong phần Communication ở cửa sổ Project chọn Add tag

Sau đó cửa sổ Tag Properties xuất hiện Thiết lập các thông số ở các mục như sau: tại mục Name: nhập tên dong co

Mục Connection nhấp mũi tên sổ xuống chọn kiểu kết nối của biến là biến nội chỉ kếtnối trong chương trình <Internal tag> hay là biến quá trình kết nối với bộ điều khiển bên ngoài < Connection_1>, ở đây chúng ta chỉ mô phỏng trên máy tính nên chọn kiểu <Internal tag>

Mục Data type chọn kiểu dữ liệu của biến là int, byte, bool… thuộc tính của động cơ

là chạy hay không chạy nên chọn kiểu dữ liệu là Bool

Mục Acquisition là chọn thuộc tính cho quá trình cập nhật dữ liệu từ PLC lên máy tính Thuộc tính này chỉ có thể thay đổi khi chọn kiểu biến ngoài cho biến

Acquisition mode : là chế độ cập nhật dữ liệu (Cyclic continuous : cập nhật liên tục, Cyclic on use : cập nhật khi biến được sử dụng, On demand : cập nhật khi có yêu cầu ) Acquisition cycle : là thời gian mỗi 1 lần cập nhật

Nhấp chọn thẻ Propeties, ở mục Addressing : để chọn địa chỉ biến ở bên ngoàiPLC nếu chúng ta chọn kiểu biến là biến ngoài ví dụ khi kết nối với PLC động cơ được nối với ngõ ra Q0.5 như trên hình

Ở mục Limits thiết lập giới hạn cho biến: biến động cơ chỉ có 2 mức nên ta không thể thiết lập cấu hình cho chức năng này được Ví dụ, ta thiết lập cấu hình này cho biến bồn nước kiểu Int có mức giới hạn trên là 100 và mức giới hạn dưới là 5

WinCC flexible cho phép ta tạo ra các cảnh báo khi biến đạt tới những giới hạn mà chúng ta thiết lập Gỉa sử ta tạo một cảnh báo khi bồn đầy (biến bồn nước đạt tới 100): ta đánh dấu chọn vào check box bên cột Create alram và nhấp vào nút cửa sổ biên tập cảnh báo khi biến bồn nước đạt tới 100 hiện ra như sau :

Ô Text : nhập nôi dung hiện trên cảnh báo là bồn đầy

Ô Class : nhấp dấu mũi tên sổ xuống chọn kiểu cảnh báo là : Errors (có lỗi), Warnings (cảnh báo), Diagnosis sysem ( chuẩn đoán), System (có lỗi hệ thống)

Ở mục Events : cho ta các thiết lập các điều khiển khi có sự biến đổi giá trị (Change Value) đạt giá trị mức đỉnh trên (High limit) đạt giá trị mức đỉnh dưới (Low limit) Giả sử trong bài này ta chọn sự kiện khi bồn nước đạt giá trị mức dưới thì sẽ đặt biến động cơ lên 1 Nhấp chọn mục Low limit trong Events cửa sổ biên tập sự kiện hiện ra như sau:

Nhấp chuột vào dấu mũi tên bên cửa sổ Function List, sẽ hiện ra một loạt sự kiện để chúng ta chọn , ở đây ta chọn sự kiện SetValue.

Sau khi đã chọn sự kiện sẽ tác động cửa sổ biện soạn sự kiện sẽ bị tác động hiện ra như bên dưới Mục Tag(Out) : chọn biến ngõ ra bị tác ở đây chọn là dong co Mục Value : chọn giá trị được gán cho biến ngõ ra động cơ là 1

II/Kết nối giữa PLC và WinCC flexible:

Chương trình WinCC flexible cho phép chúng ta có thể kết nối máy tính với PLC để lấy dữ liệu từ các ngõ vào, ngõ ra của PLC để xử lý, hiện thị trên màn hình điều khiển hay xuất giá trị đã qua xử lý của chương trình ra những ngõ ra của PLC để thực hiện những công việc trên mô hình thực tế

Một kệt nối trong WinCC flexible được thực hiện như một Windows DLL và được liên kết động với hệ thống Mỗi kết nối thực hiện việc truy nhập các kiểu tham

số kết nối đặc biệt với các phương thức kết nối đặc trưng cho từng thiết bị điều khiển như: Ethernet, Profibus… Trong WinCC flexible có thể thực hiện nhiều kết nối cùng lúc (có nghĩa là 1 HMI có thể điều khiển cùng lúc nhiều thiết bị điều khiển) Quản lý

dữ liệu của WinCC flexible 2008 đòi hỏi các giá trị quá trình lúc Runtime từ PLC ở

xa thông qua cac1 kết nối logic (WinCC flexible tích hợp sẵn trong nó phần mềm quản lý cơ sở dữ liệu SQL server 2005) Mỗi kết nối sẽ thực hiện thực các bước truyền thông cần thiết để đáp ứng yêu cầu về giá trị quá trình bằng kết nối kênh đặc biệt, qua đó cung cấp các giá trị quá trình cho quản lý dữ liệu WinCC flexible Dữ liệu đọc vào được lưu trữ như ảnh của quá trình làm việc trong RAM của HMI Tất cảcác thành phần của WinCC flexible đều truy nhập vào cơ sở dữ liệu này liên tục trongquá trình làm việc

Để tạo một kết nối giữa HMI (ở đây là máy tính) với bộ điều khiển (ở đây là PLC) ta nhấp chuột phải vào mục Connection trong phần Communication trong cửa

sổ Project chọn Add Connection

Cửa sổ thiết lập thiết bị và phương thức kết nối hiện ra như trên hình sau:

Ô Name : ta có thể đặt tên cho kết nối tùy ý

Ô Communication driver : chọn thiết bị kết nối bằng cách nhấp vào dấu mũi tên sẽ sổ xuống một loạt thiết bị mà chương trình Wincc flexible 2008 cho phép kết nối Ở đây chọn PLC SIMATIC S7-300/400

Ô Oline: tùy chọn trạng thái kết nối là ON hoặc OFF.

Ô Comment : ghi chú tùy ý

Phần Paramenter cho phép ta cấu hình cho phương thức kết nối giữa máy tính

và PLC

* lưu ý : mỗi 1 thiết bị điều khiển có 1 dạng kết nối khác nhau nên màn hình thay đổi phương thức truyền giữa HMI và bộ điều khiển sẽ khác nhau tùy loại Bảng sau liệt kênhững phương thức truyền giữa HMI và từng thiết bị cụ thể như bảng sau: