WinCC là một phần mềm lập trình hướng đối tượng giúp thiết kế các hệ thống giám sát, điều khiển và thu thập dữ liệu một cách dễ dàng, có khả năng đặt cấu hình nhanh, là hệ thống hiện đại có thể mở rộng đến nhiều Slaver và Master. WinCC có giao diện thân thiện với người sử dụng, khả năng đáp ứng chính xác những công việc từ đơn giản đến phức tạp.
Trang 1Phần mềm WinCC được viết bởi hãng Siemens, nhà cung cấp hàng đầu trong lĩnh vực
tự động hóa Hiện nay WinCC là một trong ba phần mềm ứng dụng thiết kế hệ thống SCADA thành công nhất thế giới và là phần mềm số một của Châu Âu
Hình 5.1: Sơ Đồ kết nối WinCC với PLC
5.1.2 Đặc điểm:
- Công nghệ phần mềm tiên tiến
WINCC sử dụng công nghệ phần mềm mới nhất, nhờ sự cộng tác chặt chẽ giữa Siemen và Microsoft, người dùng yên tâm với sự phát triển của công nghệ phần mềm
- Hệ thống khách chủ với chức năng SCADA:
Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP HCM
Trang 2Ngay từ hệ thống WINCC cơ sở đã có thể cung cấp tất cả các chức năng để người dùng có thể khởi động các yêu cầu hiển thị phức tạp Việc gọi những hình ảnh (Picture), các cảnh báo (Alarm), đồ thị trạng thái (Trend), các báo cáo (Report) có thể dễ dàng được xác lập
- Có thể nâng cấp và mở rộng từ đơn giản đến phức tạp:
WINCC là module trong hệ thống tự động, vì thế có thể sử dụng nó để mở rộng
hệ thống một cách linh hoạt từ đơn giản đến phức tạp, từ hệ thống với một máy tính giám sát tới hệ thống có nhiều máy gaím sát hay hệ thống có cấu trúc phân tán với nhiều máy chủ (Sever)
- Có thể phát triển theo từng lĩnh vực công nghiệp, từng yêu cầu công nghệ:
WINCC hổ trợ các module mở rộng cho từng ứng dụng hay công nghệ
- Cơ sở dữ liệu được tích hợp sẵn:
Cơ sở dữ liệu SQL đã được tích hợp sẵn trong WINCC Tất cả dữ liệu cấu hình
về hệ thống và các dữ liệu về quá trình điều khiển đều được lưu trữ trong dữ liệu này Người dùng có thể truy cập dễ dàng tới cơ sở dữ liệu của WINCC bằng SQL (Structured Query language) hoặc ODBC (Open Database Connectivity) Sự truy cập này cho phép WINCC chia sẻ dữ liệu từ các chương trình chạy trên nền Window
- Các giao thức chuẩn mạnh:
WINCC tích hợp những giao thức chuẩn mạnh (DDE, OLE, ACTIVE X, OPC) Các diện chuẩn như DDE OLE dùng cho việc chuyển dữ liệu từ các chương trình chạy trên nền window
- Giao diện lập trình API mở:
Tất cả các module của WINCC đều có giao diện mở cho giao diện lập trình ngôn ngữ C Điều đó có nghĩa là người dùng có thể tích hợp cả cấu hình của WINCC
và các hàm thực hiện vào một chương trình của người dùng WINCC hổ trợ ngôn ngữ lập trình vạn năng-lập trình chuẩn ANSI_C, giao diện lập trình API mở cho việc truy cập dữ liệu tới các hàm của WINCC và cả dữ liệu giúp cho người sử dụng lập trình theo ý mình một cách dễ dàng
- Có thể cài đặt cấu hình trực tuyến bằng WIZARDS:
Khả năng lựa chọn ngon ngữ khi cài đặt, WINCC có sẵn kênh truyền thông để giao tiếp với các loại PLC của Simen
- Giao tiếp với hầu hết các PLC:
WINCC có khả năng giao tiếp với các loại PLC của Siemens với các giao thức
hỗ trợ sẵn,ngoài ra còn có thể giao tiếp với các PLC khác bằng OPC Với các chức năng trên WINCC thực sự là một phần mềm SCADA hổ trợ hiệu quả cho người dùng, có vai trò là cửa sổ của hệ thống và là phần tử trung tâm của hệ thống
Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP HCM
Trang 35.1.3 Ưu điểm của version WINCC 6.0
- Tích hợp thêm module “Historian”giúp cho việc lưu trữ dữ liệu đạt hiệu quả cao
- Cung cấp các giải pháp bổ sung cũng mới về Web,Client,phân tích dữ liệu,các công cụ báo cáo ,bảo trì ,chẩn đoán
- Hổ trợ “Visual Basic For Application” cho việc tự động hoá các nhiệm vụ kỹ thuật và ngôn ngữ lập trình “VbScript” như 1 ngôn ngữ lập trình cấp cao tiện dụng
- Cung cấp các tính năng hữu hiệu trong việc lưu trữ các dữ liệu quá trình và các
sự kiện với nhiều cấp độ khác nhau đến 1 trung tâm lưu trữ là SQL Server
- Hổ trợ tuỳ chọn “WinCC/Connectivity Pack” dữ liệu lưu trữ trong WinCC có thể được truy cập từ bất kì máy nào dùng chuẩn OPC HAD(Historical Data Access) WINCC có thể hổ trợ các cấu hình hế thống từ thấp đến cao
- Hệ thống điều khiển dùng một máy tính (Single-user system)
- Hệ thống dùng nhiều máy tính (Multi- user system)
o Cấu trúc Client/Server có dự phòng
o Cấu trúc hệ thống phân tán vơi nhiều trạm chủ
5.2 CÁC LOẠI PROJECT TRONG WINCC:
Có ba loại project có sẵn để dùng trong WINCC:
5.2.1 Single-user project:
Nếu muốn làm việc với một máy tính trong một WINCC project thì ta tạo Single-user project Có định dạng như một server cho quy trình sản xuất và đóng vai trò điều khiển trạm ngõ vào, máy tính khác không thể sử dụng project này được
Hình 5.2: Tạo Single-user Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP HCM
Trang 45.2.2 Multi-user project:
Được sử dụng khi muốn là việc với nhiều máy tính
Hệ thống Multi-user cho phép điều khiển một hệ thống bởi nhiều trạm điều khiển Một người điều hành có thể biết những hoạt động điều khiển của một trạm khác vì các thông tin một trạm điều khiển của một user sẽ được hiển thị trên màn hình của các user khác.Trong hệ thống multi-user các trạm điều khiển cùng hoạt động một cách bình đẳng với nhau Chúng sử dụng chung một cơ sở dữ liệu
Hình 5.3: Tạo Multi-user Các hệ thống multi-user hoạt động theo nguyên lý Client/Server Các server đảm nhận vai trò là một trung tâm chứa các tài nguyên dữ liệu, lien kết giữa các trạm điều hành
và ghi chép các dữ liệu từ các trạm trong hệ thống
Các trạm client sử dụng các tài nguyên từ các server Chúng giao tiếp với các server thông qua các terminal bus riêng lẻ và các trạm giao tiếp với nhau bằng giao thức chuẩn TCP/IP
Số client cho phép trên một server lên đến 16 client
5.2.3 Client project:
Nếu tạo một multi-user project thì sau đó chúng ta phải tạo clients để truy cập server Chúng ta tạo một chương trình client trên máy tính để được sử dụng như một client
Có hai tùy chọn cơ bản :
- Hệ thống Multi-user với một hoặc nhiều hơn một server: Client truy cập một vài server Dữ liệu runtime được phân bổ trên server khác Cấu hình dữ liệu trên multi-user projects thì lấy ở những server khác nhau
- Hệ thống Multi-user với chỉ một server: Client truy cập một server duy nhất Tất
cả các dữ liệu được xác định trên server và liên quan đến các clients
WinCC/ Web Navigator cho phép chúng ta có thể giám sát và điều khiển các quá trình thông qua mạng Intranet và cả mạng Internet WinCC Web Navigator Server có các
Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP HCM
Trang 5chức năng của một trạm WinCC và các chức năng của một Web Server Nó dựa trên Internet Information Server của hãng Microsoft
Hình 5.4: Tạo Client
5.3 SỬ DỤNG WINCC:
5.3.1 Thiết lập Driver kết nối giữa WinCC và PLC:
Để WINCC có thể giao tiếp với với PLC ta phải chọn Driver cho nó
Muốn chọn Driver ta phải vào “Tag Management”
Hình 5.5: Màn hình Tag Management
Chú ý : Muốn chọn kết nối với PLC S7 300 ta chọn “SIMATIC S7 Protocol Suite”
Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP HCM
Trang 65.3.2 Định nghĩa các Tag:
Những tag được dùng trong WinCC mô tả các giá trị thực của một đối tượng của một Project hoặc chứa giá trị tính toán cục bộ hay mô phỏng bên trong WinCC Có hai loại tag chính trong WinCC đó là Tag nội ( External tag) và Tag ngoại ( External Tag) Những tag nội là những vùng nhớ bên trong WinCC hoặc thiết bị mô phỏng
Những tag ngoại là những vùng nhớ bên trong WinCC có khả năng giao tiếp với vùng nhớ của thiết bị ngoại vi và các đối tượng khác trong WinCC
Những nhóm tag (tag group) dùng để tổ chức các tag theo cấu trúc Tất cả các tag được
tổ chức trong tag group để cải thiện sự rõ ràng Chẳng hạn Group các External (Process ) tags có tên là Recieve data là những tag nhận dữ liệu từ bồn hóa chất 1,2,3 trong hệ thống
Hình 5.6: Cấu trúc phân cấp của tag
5.3.3 Tạo giao diện người dùng - Graphics Designer:
Để thực hiện được chức năng giám sát và điều khiển hệ thống trên màn hình Ta phải thiết lập giao diện người dùng mà nó được thực thi bởi công cụ “Graphics Designer” Người dùng phải thiết kế sao cho các tính năng của các thiết bị trên màn hình phải mô phỏng được thiết bị thật trong quá trình sản xuất
- Nhiệm vụ của hệ thống đồ họa:
Hệ thống đồ họa được sử dụng để sáng tạo những hình ảnh mà nó sẽ hiển thị quá trình sản xuất của hệ thống trong chế độ runtime
Hệ thống đồ họa có những nhiệm vụ sau:
o Hiển thị những phần tử hình ảnh người vận hành có thể điều khiển được và các static, thí dụ: Texts,graphics or buttons
o Cập nhật các phần tử ảnh động lực, chẳng hạn sự thay đổi chiều dài của một thanh đồ họa mà nó liên quan đến một giá trị của quy trình sản xuất
o Giúp người điều khiển tác động tới một input, chẳng hạn click vào một nút nhấn, hoặc nhập một text trong vùng ngõ vào (I/O field)
- Các bước để tạo giao diện người dùng:
o Khởi động Graphics Designer
o Sáng tạo và đặt tên lại cho Graphics Designer
Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP HCM
Trang 7o Xây dựng đối tượng thư viện và điều khiển ActiveX
o Thay đổi thư viện và hình ảnh từ phiên bản của chương trình cũ hơn
o Định cấu hình và chạy runtime
Hình 5.7: Màn Hình Thiết kế giao diện đồ họa
Các thành phần trên màn hình tạo giao diện gồm:
- Color Palette: Thiết lập màu cho đối tượng được chọn Có 16 màu chuẩn, tuy nhiên có thể dùng màu tùy thích do chính bạn định nghĩa
- Object Palete: Chứa các đối tượng chuẩn ( Polygon, Ellipse, Rectangle,…), các đối tượng thông minh ( OLE control, OLE Elêmnt, I/O Field,…) và các đối tượng Windows ( Button, Check Box,…)
- Style Palette: thay đổi hình thức của đối tượng được chọn Tuỳ vào kiểu đối tượng, mà ta có thể thay đổi kiểu đường thẳng hoặc đường viền, độ rộng của đường thẳng hoặc đường viền, kiểu kết thúc của đường thẳng, hoặc kiểu tô
- Alignment Palette: Cho phép thay đổi vị trí của một hoặc nhiều đối tượng, để thay đổi vị trí các đối tượng đã chọn có liên quan đến đối tượng khác, hoặc tiêu chuẩn hoá chiều cao và bề rộng của vài đối tượng
- Zoom palette: thiết lập hệ số phóng đại (phần trăm) cho sự hoạt động của cửa
sổ Các hệ số phóng đại chuẩn là: 8, 4, 1, 1/2, và 1/4
- Menu Bar: Chứa tất cả các trình đơn lệnh cho Graphic Designer Những lệnh không có hiệu lực được biểu diễn bằng màu xám
- Toolbar: chứa các nút để thực hiện nhanh nhiều lệnh chung
- Font Palette: cho phép thay đổi kiểu font, kích thước, và màu trong đối tượng text, cũng như là màu đường thẳng của các đối tượng chuẩn
- Layer: cho hiển thị một lớp trong 16 lớp (Lớp 0 đến 15) Lớp 0 được chọn mặc định
Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP HCM
Trang 85.3.4 Tạo ảnh động và hiệu ứng cho đôi tượng:
Vào properties của đối tượng thiết lập thuộc tính của đối tượng và thời gian cập nhật
5.3.5 Biểu diễn giá trị của quá trình - Logging Editor:
Chức năng Logging Editor:
- Thiết lập được thời gian ( chu kỳ ) cập nhật thông tin dữ liệu ( Timer)
- Thiết lập Archive Wizard lưu trữ dữ liệu để có thể in ra, hiển thị bảng báo cáo
thông số của quá trình sản xuất khi chạy runtime
Các bước thiết lập :
- Mở Tag Logging Editor,
- Đặt cấu hình cho Timer,
- Tạo dữ liệu lưu trữ với Archive Wizard,
- Vẽ đồ thị hiển thị thông số của quá trình sản xuất
Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP HCM
Trang 9Trong của sổ Graphics Designer, chọn WinCC Online Trend Control trên Tab Control bên của sổ Object Palette và kéo vào màn hình soạn thảo
1 Tạo một bảng báo cáo Chọn WinCC Online Table Control có trong Tab “Control” bên cửa sổ Object Palette
và đặt vào trang màn hình soạn thảo
2 Cài đặt tham số Runtime Nhằm thiết lập những thuộc tính để bản ghi tag (Tag Logging) cũng được khởi động lúc chạy chương trình
Người dùng cần phải vào “Properties” của “Computer”, chọn nhãn “Startup”
3 Chạy chương trình Chú ý:
- Bản ghi thời gian là những khoảng thời gian mà tại đó các giá trị được lấy ra từ ảnh quá trình của quản lý dữ liệu bởi Tag-Logging
- Việc lưu giữ thời gian là những khoảng thời gian mà tại đó dữ liệu được lưu trong kho lưu trữ Việc lưu giữ thời gian thì luôn luôn là bội số (nguyên) của việc chọn bản ghi thời gian Giá trị được cất giữ tại mỗi thời điểm (lưu giữ) thì luôn luôn là giá trị cuối cùng của bản ghi Giá trị đầu thuộc về thời điểm trước đó
5.3.6 Thiết lập cảnh báo và thông báo lỗi - Alarm Logging:
Chức năng của Alarm Logging:
- Thông báo sẽ cung cấp cho người điều khiển những thông tin liên quan đến trạng thái hoạt động và lỗi của quá trình sản xuất Những điều đó sẽ cung cấp cho người điều khiển biết vị trí tới hạn tại một phạm vi hoạt động một cách sớm hơn
và nó giúp loại trừ thời gian vô ích
- Người dùng định nghĩa những sự kiện trong quy trình sản xuất của mình mà nó
sẽ trigger một thông báo Chẳng hạn: cảnh báo quá tải, cảnh báo quá nhiệt độ … Các bước thiết lập :
- Mở cửa sổ soạn thảo Alarm Logging Editor
- Khởi động System Wizard
- Cài đặt Message Text
- Dùng Message Class để đặt màu cho các message
- Cài đặt Limit value
- Tạo Message Window trên màn hình soạn thảo
- Thiết lập các tham số Runtime
- Chạy chương trình
Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP HCM
Trang 105.3.7 Tạo Function và Action:
Để tạo và soạn thảo Function hay Action dùng Global Script của WinCC
- Function: Sử dụng hàm khi cần tính toán nhiều lần trong chương trình Lợi ích của việc tạo Function là:
o Chỉ cần lập trình một lần Khi cần thực thi thì chỉ việc gọi hàm và đưa vào các đối số thích hợp
o Chương trình ngắn và dễ hiểu
- Action: Khác với Function, Action chỉ hoạt động khi có điều kiện kích (Function không tự hoạt động khi chạy Runtime)
o Action không có đối số
o Có thể tạo bản quyền cho Action
5.3.8 Thiết kế Report - Report Designer:
Chức năng của Report Designer:
Thiết kế một giao diện layout để in dữ liệu được cập nhật lúc chạy runtime
Các bước thiết kế Report:
- Tạo layout mới trong Report Designer
Trang 11Hình 5.9: Giao diện của Layout
Các thành phần trên giao diện gồm:
- Color Palette: thiết kế màu cho các đối tượng được chọn
- Object palette: chứa các Standard Objects (Polygon, Ellipse, Rectangle, .), Dynamic Object (Dynamic Text, Dynamic Table, ) và System Object (Date, Page Number, )
- Style Palette: thay đổi sự xuất hiện của các đối tượng đã chọn Tuỳ thuộc vào đối tượng, bạn có thể thay đổi kiểu của đường thẳng hoặc đường viền, độ rộng của đường thẳng, hoặc kiểu tô
- Alignment Palette: cho phép bạn thay đổi vị trí quan sát của một hoặc nhiều đối tượng, để thay đổi vị trí của các đối tượng đã chọn có liên quan đến các đối tượng khác, hoặc tiêu chuẩn hoá chiều cao và chiều rộng của nhiều đối tượng
- Zoom Palette: thiết lập hệ số (phần trăm) phóng to cho sự hoạt động của cửa sổ Bạn có thể thiết lập các hệ số phóng to khác nhau qua những nút ấn
- Menu Bar: chứa tất cả các lệnh cho Report Designer
- Toolbar: chứa các nút ấn để biểu diễn nhanh chóng nhiều lệnh chung
- Font Palette: cho phép bạn thay đổi kiểu font, kích thước và màu trong đối tượng text, cũng như màu đường thẳng của Standard Objects
5.3.9 Chạy chương trình WINCC:
Vào startup trong properties của computer chọn thuộc tính Run
Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP HCM
