Tìm hiểu và viết chương trình điều khiển và cảnh báo hệ thống sử dụng S7 300 và OP3

Dữ liệu có thể truyền nhận qua lại giữa PLC S7 và OP3, tức là dữ liệu có thể được đặt trên OP3 nhờ các phím chức năng và các phím số trên màn hình và truyền cho PLC xử lý và ngược lại dữ

MÀN HÌNH HIỂN THỊ OP3

I Giới thiệu OP3

OP3 là một thiết bị SIMATIC HMI hiển thị các message hoặc Alarm và hiển thịcác giá trị được truyền từ PLC S7 lên Dữ liệu có thể truyền nhận qua lại giữa PLC S7

và OP3, tức là dữ liệu có thể được đặt trên OP3 nhờ các phím chức năng và các phím

số trên màn hình và truyền cho PLC xử lý và ngược lại dữ liệu PLC xử lý sẽ được sửdụng để hiện thị hoặc điều khiển OP3 Các chức năng của các máy móc có thể đượcthực hiện trên OP3, OP3 phù hợp cho sự điều chỉnh trong các bộ chuyển mạch cabin

và bàn điều khiển, và sử dụng cho các thiết bị cầm tay trong các khoang tàu

1 Miêu tả sản phẩm

1.1 Cấu hình

Tạo vùng dữ liệu: Trước khi sử dụng OP3 ta phải cấu hình và khai báo vùng dữ liệugiao tiếp với PLC

Cấu hình với Protool: Để cấu hình cho OP3 chúng ta sử dụng phần mềm Protool

và cấu hình cho nó trên Computer, cấu hình đó sẽ được chuyển cho OP3 trong quátrình transfer Trong lúc hoạt động thì OP3 sẽ kết nối và tác động qua lại với PLC

Hình 1: cấu hình và các giai đoạn quá trình điều khiển

1.2 Hình dạng của OP3

Hình 2: màn hình, bàn phím, công kết nối, nguồn của OP3

Hiển thị, bàn phím và kết nối của OP3

- LCD display: Hiển thị với 2 dòng, mỗi dòng có thể lên đến 20 ký tự, mỗi ký tựcao 5mm

- Systems keyboard: gồm 8 phím chức năng để gọi các chức năng cơ bản

 Ký số hoặc ký tự

 Ý nghía của các biến

XXGiá trị hiển thị thực tế (số hoặc biểu tượng) X

Sự kết hợp giữa giá trị thực tế hiển thị và giá trị đặt X

Giá trị giới hạn được kiểm tra bởi ngõ vào của máy

 Số lớn nhất

 Các đầu vào màn hình trên một màn hình

 Số lớn nhất của field trên một màn hình

 Số field lớn nhất trên một đầu vào màn hình

 Hiển thị

 Màn hình chuẩn “Timer” và “counter”

40203008XXCác chức năng chẩn đoán (status / force var) X

Số ngôn ngữ có thể thay đổi trong chế độ online 3

Giao tiếp sử dụng Simatic – S7

 MPI X

Kết nối OP3 và somatic S7

 Số PLC có thể kết nối với OP3

 Số OP3 kết nối với PLC S7-200

 Số OP3 kết nối với PLC S7-300

213

II Các chức năng của OP3

3 Hoạt động

3.1 Bàn phím

OP3 được tác động bằng cách sử dụng bàn phím Bàn phím gồm 2 phần: bàn phím hệthống và bàn phím nhỏ

Hình 3: Bàn phím OP3

0 ÷ 9 : phím số

F1 ÷ F5: phím chức năng mềm

SHIFT: chuyển đổi chức năng của phím có 2 chức năng

+/- : thay đôi dấu + sang – và ngược lại

ENTER: xác nhận

ESC: thoát khỏi chức năng hiện tại và trở về chức năng trước đó

: các phím con trỏ

SHIFT + : cuộn lên

SHIFT + : cuộn xuống

SHIFT + : chuyển sang trường kế tiếp

SHIFT + : trở về trường trước đó

3.2 Nhập giá trị

- Nhập giá trị số

- Nhập ký tự

- Nhập các biểu tượng

4 Các chế độ hoạt động của OP3

- Message: tại cấp độ message thì massage hiện hành được hiển thị Message là

chế độ được ưu tiên nhất trong OP3, các message sẽ được hiển thị lập tức khi có

sự thay đổi từ 0 lên 1 của bit tác động

- Screen: là chế độ để quản lý và lựa chọn các chức năng

Các screen cơ bản của OP3:

- Chế độ message và chế độ screen có thể chuyển đổi bằng tay, và nó sẽ tự động

chuyển đổi về chế độ message khi có message xuất hiện

III Lắp đặt

5 Lắp đặt

- Kết nối nguồn 24VDC

- Cấu hình trên computer

Kết nối với máy tính qua cable MPI hoặc RS232

- Kết nối PLC: kết nối qua cable MPI

IV ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PROTOOL ĐỂ LẬP TRÌNH CHO OP3

6 Giới thiệu tổng quan về phần mềm Protool

Phần mềm SIMATIC Protool Pro được phát triển bởi tập đoàn Siemens AG được ứngdụng để thiết kế các giao diện đo lường điều khiển, giám sát và chẩn đoán quá trình,thu thập và lưu trữ dữ liệu dựa trên các công cụ như text displays, perator panels, touchpanels và Windows-based systems … SIMATIC Protool pro được cấu thành bởi haithành phần là Protool/Pro CS (Configuration System) configuration software vàProtool/Pro RT (Runtime) process visualization software Cả hai hệ thống này có thểchạy trên nền Windowns 95, Windows 98, Windows 2000, Windows XP vàWindowns NT 4.0

Với Protool/Pro CS được dùng để thiết kế giao diện trên cấu hình của máy (PUhoặc PC) trong Windowns (dùng để chạy ứng dụng khi kết nối giao diện trên PChoặc PU với thiết bị điều khiển PLC) Còn Protool/Pro RT là một chương trìnhđược chạy ở chế độ Demo trong Windows hoặc trong các Panel PC (dùng chủyếu để mô phỏng các quá trình ảo)

SIMATIC Protoo/Pro RT được chậy trên nền của Windows với các công cụ như:

- Máy tính Standard PC.

- SIMATIC panel PC, ví dụ như FI25, FI45, PC670, PC670 TOUCH.

- Các panel chuyên dụng cho hệ thống SCADA: Operator panel OP370/Pro.

Cấu trúc cơ bản của một hệ thống điều khiển giám sát (SCADA) ứng dụng Protool/Pro

RT được mô tả như hình 5

Hình 5 Hệ thống SCADA sử dụng ProTool/Pro RT với Panel

Khả năng thiết kế đồ họa một cách linh hoạt, tạo biểu tượng phong phú và sinh độngtrên giao diện của ProTool/Pro CS Đồng thời chúng được tạo ra dễ dàng bằng cácthao tác kích chuột đã làm cho ProTool/Pro có một số đặc điểm nổi bật sau:

- Giúp người thiết kế có thể trình bày giao diện đẹp, than thiện với người dùng.

- Thuận tiện cho cá chương trình Demo với các công cụ được chuẩn hóa

input/ouput fields, bar graphs, trend graphics, raster, vector graphics vàattributes với dynamic capability…

- Khả năng tích hợp các hệ thống message.

- Xử lý và lưu trữ những dữ liệu đo nếu cần.

- Lưu trữ các biến của các quá trình và các message.

- Sử dụng các hàm được viết bằng Visual Basic Script.

- Kết nối truyền thông với các PLC SIMATIC S5, SIMATIC S7, SIMATIC 505,

SIMATIC WinAC, OPC network và các PLC của các hang chế tạo khác như: + Allen – Bradlay (PLC -5, SLC500)

+ MITSUBISHI FX

+ Modicon (Modbus)

+ Telemecanique (TSX Adjust, Uni-Telway)

7 Viết chương trình điều khiển cho S7-300 và operating unit (op3)

7.1 Tạo project từ SIMATIC MANAGE cho S7-300 Ví dụ lập trình cho PLC 314Bước 1 chọn “New project’ Wizard…”

Bước 2 Click Next để chuyển sang bước kế tiếp

Bước 3 lựa chọn CPU của PLC

Bước 4 lựa chọn cách thức lập trình : STL, LAD, FBD

Bước 5 Đặt tên cho project

Bước 6 viết chương trình cho PLC

7.2 Tạo project từ Protool/Pro CS liên kết với PLC S7-300 vừa tạo.

Bước 2 chọn file chứa chương trình PLC S7-300 liên kết với operating unit

Bước 3 đặt tên cho project

Bước 4 chọn operating unit

Bước 5 đặt tên PLC liên kết với operating unit

Bước6 lựa chọn mạng liên kết và thiết lập các thông số giao tiếp.

Bước 7: click finish để hoàn tất việc khởi tạo project

7.3 Khái niệm cơ bản về thẻ tag

a> Khái niệm về tag

Tag là một thẻ trung gian có ý nghĩa quan trọng trong truyền thông giữa PLCvới các operating unit Tag được xác định theo kiểu dữ liệu và giá trị của nóluôn luôn thay đổi tron gquas trình PLC thực hiện chương trình

Tag có hai loại, tag giao tiếp với PLC được gọi là tag toàn cục (Global tags).Tag không giao tiếp với PLC được gọi là tag cục bộ (Local tags)

Tag toàn cục giao tiếp với PLC có thể truy cập trực tiếp vào bộ nhớ PLC.Khi đó nó có thể đọc hoặc ghi từ operating unit và PLC

Local tags không trực tiếp giao tiếp với PLC, nó chỉ có ý nghĩa trên operatingunit, ta có thẻ tạo ra một local tags có giá trị giới hạn trên operating unit

b> Các kiểu của tags

Kiểu dữ liệu Bit hệ thống Tầm giá trị

Giá trị bé nhất: ± 1.175495e + 38

1 ÷ 80 bytes (graphics displays)

1 ÷ 128 bytes (text-base displays)

Double(OP7/17

)

Bảng 1: các kiểu tagc> Kiểu dữ liệu, địa chỉ và định dạng của PLC

Real, Bool, StringInput I Char, Byte, Int, Word, Dint, Dword,

Real, Bool, String

Real, Bool, StringMemory M Char, Byte, Int, Word, Dint, Dword,

Real, Bool, StringData block Db Char, Byte, Int, Word, Dint, Dword,

Real, Bool, String

d> Đặt thuộc tính và cấu hình cho tags

- Đặt tên cho tag trên General tab

- Chon PLC, đặt kiểu, phạm vi và địa chỉ của tag.

- Đặt giới hạn trên và giới hạn dưới cho tag trong ô limit values tab Trường hợp

mặc định ta đặt không giới hạn hoặc có thể đặt hằng số

- Chọn Functions và khai báo thuộc tính cho sự thay đổi giá trị của tag.

- Đặt cấu hình cho options … đặt các giá trị khởi tạo cho tags, cũng như chọn

Read continuously, khi đó tag sẽ luôn cập nhật các sự kiện…

- Trên Archive tab được dùng để lưu trữ và ghi các dữ liệu của tag vào bộ nhớ.

Scaling tab được dùng để xác định tỷ lệ xích của tag giữa PLC và operating unit

Hình 6: đặt tên, địa chỉ và kiểu dữ liệu của tag

Hình 7: đặt giới hạn trên và giới hạn dưới cho tag.

Hình 8: khai báo thuộc tính và file lưu trữ của tag

Hình 9: khai báo địa chỉ lưu trữ file và tác động khi đầy bộ nhớ

7.4 Area pointers

- Trong ví dụ này ta chọn Event message

Bước 3: lựa chọn PLC và vùng dữ liệu của PLC giao tiếp với operating unit để tác động hiển thị message trên operating unit

7.5 Text/graphics

Text/graphics có chức năng hiện text trên màn hình khi có sự thay đổi của tag chúng ta chọn

Ví dụ: tạo text với tên là “HIGH”, màn hình sẽ hiển thị chữ “OK” khi giá trị của “tag” là “0”,

và hiển thị chữ “ALARM” khi giá trị của “tag” là “1”

Bước 1

Bước 2 đặt tên text, gán giá trị và text hiển thị

7.6 Screens

Màn hình có chức năng gói gọn các chức năng cần thực hiện cho từng bộ phận của nhà máy giúp người sử dụng dễ dàng quản lý và điều khiển Trong operating unit chúng ta có thể tạo ra nhiều màn hình

Bước 1

Bước 2 sửa tên màn hình và cài đặt một số thông số cho màn hình.

Bước 3: viết màn hình hiển thị

- Màn hình lúc đầu

- Viết chương trình hiển thị cho màn hình: màn hình hiển thị có thể là các dòng chữ do chúng ta trực tiếp đánh hoặc là các dòng chữ hiển thị theo text/graphics (đã nói ở phầntext/graphics) theo sự thay đổi của tag tương ứng hoặc sẽ hiển thị trực tiếp giá trị của tag

+ hiển thị theo dòng chữ chúng ta trực tiếp đánh vào

+ hiển thị theo giá trị của tag

Bước 1

Bước 2 Lựa chọn input/output field

Màn hình hiển thị

+ hiển thị theo text/graphics

Bước 1

Bước2

Màn hình hiển thị

- Thiết lập các chức năng cho softkeys: trên mỗi part của màn hình có 5 ô nhỏ phía dưới

từ 1÷ 5, 5 phím này tương ứng với F1 ÷ F5 và chúng ta có thể thiết lập các chức năngkhi nhấn tương ứng các phím này

Trên thẻ general tab lựa chọn tag cần tác động

Chọn password bảo vệ

Chọn các chức năng khi sử dụng softkeys Trong trường hợp này ta chọn khi tác độngsoftkey thì sẽ reset bit của tag VAR_1

7.7 Message

- Chức năng của Message là hiển thị các cảnh báo cho người dùng khi có sự thay đổi từ

0 lên 1 của bit (được khai báo trong area points)

- Vị trí của các message tương ứng với số thứ tự, và bít tác động có vị trí tương ứngtrong area points được sắp xếp theo thứ tự từ trên xuống dưới

- Message có thể hiển thị theo 3 cách:

+ Đánh trực tiếp dòng hiển thị lên màn hình

+ Hiển thị theo text được khai báo trong text/graphics Cách lựa chọn tag vàtext/graphics tương tự như lựa chọn trong Screen

+ Hiển thị theo giá trị của tag Cách lựa chọn tag tương tự như lựa chọn trong Screen

- ví dụ: khai báo trong Area point như sau: bit tác động message là từ DB1.DBX1.0 đếnDB1.DBX4.7 và tương ứng với message từ vị trí 001 đến 032.

Lựa chọn phương thức truyền dữ liệu:

- Sử dụng Cable MPI thì lựa chọn MPI/PROFIBUS