Hướng dẫn sử dụng lập trình phần mềm Protool của Siemens

Đất nước ngày càng phát triển yêu cầu đổi mới công nghệ ngày càng cao. Nhu cầu tự động hóa trong các nhà máy xí nghiệp là nhu cầu tất yếu. Để tự động hóa và việc điều khiển được thuận lợi thì khâu truyền thông rất quan trọng. Tài liệu hướng dẫn lập trình giám sát Protool của siemens sẽ giúp các bạn lập trình dễ dàng hơn.

Phần 2

ứng dụng phần mềm ProTool để thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát (SCADA)

I/.phần lý thuyết:

1/ Giới thiệu tổng quan về phần mềm SIMATIC ProTool pro

Phần mềm SIMATIC ProTool pro đ-ợc phát triển bởi tập đoàn SIEMENS AG

đ-ợc ứng dụng để thiết kế các giao diện đo l-ờng điều khiển, giám sát và chuẩn

đoán quá trình, thu thập và l-u trữ dữ liệu dựa trên các công cụ nh- text displays, operator panels, touch panels và Windows-based systems… SIMATIC ProTool pro

đ-ợc cấu thành bởi hai thành phần là ProTool/Pro CS (Configuration System) configuration software và ProTool/Pro RT (Runtime) process visualization software Cả hai hệ thống này có thể chạy trên nền Windows 95, Windows 98, Windows 2000

và Windows NT 4.0

Với ProTool/Pro CS đ-ợc dùng để thiết kế giao diện trên cấu hình của máy (PU hoặc PC) trong Windows (dùng để chạy ứng dụng khi kết nối giao diện trên PC hoặc

PU với thiết bị điều khiển PLC) Còn ProTool/Pro RT là một ch-ơng trình đ-ợc chạy

ở chế độ Demo trong Windows hoặc trong các Panel PC (dùng chủ yếu để mô phỏng các quá trình ảo)

SIMATIC ProTool/Pro RT đ-ợc chạy trên nền của Windows với các công cụ nh-:

- Máy tính Standard PC

- SIMATIC Panel PC, ví dụ nh- FI25, FI45, PC670, PC670 TOUCH

- Các panel chuyên dụng cho hệ thống SCADA: Operator Panel OP37/Pro Cấu trúc cơ bản của một hệ thống điều khiển giám sát (SCADA) ứng dụng ProTool/Pro RT đ-ợc ta mô tả nh- hình 1

Hình 1 Hệ thống SCADA sử dụng ProTool/Pro RT với Panel

động trên giao diện của ProTool/Pro CS Đồng thời chúng đ-ợc tạo ra dễ dàng bằng các thao tác kích chuột đã làm cho ProTool/Pro có một số đặc điểm nổi bật sau:

- Giúp ng-ời thiết kế có thể trình bày giao diện đẹp, thân thiện với ng-ời dùng

- Thuận tiện cho các ch-ơng trình Demo với các công cụ đ-ợc chuẩn hoá input/output fields, bar graphs, trend graphics, raster and vector graphics và attributes với dynamic capability…

- Khả năng tích hợp các hệ thống message

- Xử lý và l-u trữ những dữ liệu đo nếu cần

- L-u trữ các biến của các quá trình và các messages

- Sử dụng các hàm đ-ợc 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 hãng chế tạo khác nh-: + Allen-Bradley (PLC-5, SLC 500)

+ LG GLOFA-GM

+ MITSUBISHI FX

+ Modicon (Modbus)

+ Telemecanique (TSX Adjust, Uni-Telway)

2/.Truyền thông giữa giao diện ProTool pro với PLC

Trong phần này giới thiệu kết nối và khai báo truyền thông giữa PC với PLC S7_200, còn đối với các Operator Panel khác đ-ợc làm t-ơng tự

2.1/.Cài ch-ơng trình điều khiển cho PLC S7_200

Viết một ch-ơng trình điều khiển (project) cho hệ thống bằng phần mềm Micro/Win 32 Sau đó thực hiện download project này cho thiết bị PLC S7_200, Truyền thông giữa PC với PLC dùng cáp PC/PPI cable(PPI) Khi đó khai báo các tham số truyền nh- sau:

Mở Control Panel -> Set PG/PC Interface->Khai báo nh- hình 2 và hình 3

Hình 2 Khai báo truyền thông cho PC/PPI cable

H×nh 3 §Æt thuéc tÝnh cho PC/PPI cable

Trong cöa sæ cña mµn h×nh so¹n th¶o cña Step7-Micro/Win32 ta khai b¸o c¸c tham

sè truyÒn th«ng nh- sau: Më View->Communications->Khai b¸o nh- h×nh 4

H×nh 4 Khai b¸o truyÒn th«ng cöa sæ Step7-Micro/Win 32

Ch-ơng trình điều khiển sau khi đã đ-ợc download tới PLC và đ-ợc đặt ở chế độ RUN Trong quá trình chạy một project nó vẫn bắt tay với giao diện của Protool trên

PC thông qua PC/PPI cable (PPI).Tuy nhiên để giao tiếp đ-ợc với Protool pro CS liên tục ở chế độ ONLINE thì ta cần đặt lại tham số trong Control Panel nh- sau:

Mở Control Panel -> Set PG/PC Interface-> đặt tham số nh- hình 5, hình 6

Hình 5 Tham số truyền thông ở chế độ S7_ONLINE

Hình 6 Thuộc tính cho cáp PC/PPI cable ở chế độ S7_ONLINE

Nội dung phần này chỉ trình bày các b-ớc mở một project mới để thiết kế một giao diện trên PC Display Đối với Operator Panel của các Device khác đ-ợc làm

t-ơng tự

Xuất phát từ cửa sổ SIMATIC ProTool/pro CS -> File -> New ->trên màn hình

sẽ xuất hiện hộp thoại chọn Device nh- hình 7->Next->hình 8 chọn PLC

Chọn độ phân giải cho Device

Chọn PC_device

Hình 8

Hình 7

Chọn PLC

Đặt truyền thông cho PLC

4.1/ Khái niệm về Tag

Tag là một thẻ trung gian có ý nghĩa quan trọng trong truyền thông giữa PLC với các operating unit Tag đ-ợc xác định theo kiểu dữ liệu và giá trị của nó luôn luôn thay đổi trong quá trình PLC thực hiện ch-ơng trình

Tag có hai loại, tag giao tiếp với PLC đ-ợc gọi là tag toàn cục (Global tags) Tag

không giao tiếp với PLC đ-ợc gọi là tag cục bộ (Local tags)

Một global tags giao tiếp với PLC có thể truy cập trực tiếp vào bộ nhớ của PLC Khi đó nó có thể đọc hoặc ghi từ operating unit và PLC

Local tags không trực tiếp bắt tay với PLC, nó chỉ có ý nghĩa trên operating unit,

ta có thể tạo ra một local tags có giá trị giới hạn trên operating unit

4.2/ Các dạng của tags

Các dạng của tags đ-ợc cho trong bảng 1 sau đây:

Bảng1 Các kiểu của Tag

Chú ý khi thiết kế giao diện trên PC thì đặt cấu hình của tags là rất quan trọng sao cho phải phù hợp với kiểu dữ liệu của PLC mà ta đã chọn Bảng 2 là kiểu dữ liệu, địa chỉ và định dạng của PLC S7-200

Bảng 2 Kiểu dữ liệu,địa chỉ,định dạng của S7-200

4.3/.Đặt thuộc tính và cấu hình cho tag.(hình 11-12-13-14)

1 Đặt tên cho tag trên General tab

2 Chọn PLC , đặt kiểu, phạm vi và địa chỉ của tag

3 Đặt giới hạn trên và d-ới cho tag trong ô Limit Values tab Tr-ờng hợp mặc định

ta đặt không giới hạn (No limit value) hoặc có thể đặt bằng hằng số

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

5 Đặt cấu hình cho Options…đặt các giá trị khởi tạo cho tags, cũng nh- chọn Read Continuously, khi đó tag sẽ luôn cập nhật các sự kiện…

6 Trên Archive tab đ-ợc dùng để l-u trữ và ghi các dữ liệu của tag vào bộ nhớ

7 Scaling tab đ-ợc dùng để xác định tỉ lệ xích của tag giữa PLC và operating unit

Kiểu dữ liệu của tag

Địa chỉ tag ở PLC

Hình 11

H×nh 13

Khai b¸o thuéc tÝnh

Phần này trình bày ph-ơng pháp thiết kế giao diện, các thủ thuật lập trình, cách khai báo và đặt các thuộc tính, phạm vi ứng dụng của các công cụ chức năng

5.1/.Nút bấm (Button,State Button)

Button đ-ợc hiểu nh- một phím ảo trên màn hình giao diện operating unit mà ở

đó ta có thể chỉ định các chức năng theo yêu cầu Hoạt động của button bằng cách kích chuột đ-ợc gắn với thẻ tag để giao tiếp với PLC, mục đích để điều khiển hoạt

động của các device.Ng-ời thiết kế giao diện có thể tùy biến các chức năng của button trên giao diện để có thể tạo ra đ-ợc những phong cách riêng cho button

Trên cửa sổ Project-pro kích chuột theo trình tự sau ->PC-Pro1->Screens->Pic_1, khi đó sẽ xuất hiện màn hình thiết kế giao diện screens_pic1-pro1, kích chuột vào biểu tuợng button và thả lên trên screens nh- (hình 15)

Cách khai báo và đặt thuộc tính cho Button nh- các hình 16,17,18

Đặt font chữ

cho text

Đặt màu cho Button, text

Đặt các thuộc tính

ẩn, hiện of button

Cách khai báo và đặt thuộc tính cho State Button nh- hình 19, còn các thuộc tính còn lại cũng giống nh- khai báo nút Button

Tag điều khiển

Màu nổi

Màu nền

Đặt thay đổi màu

Đặt kiểu

của Tag

Đặt các Functions cho Button

Chọn chức năng cho button

Đặt tham số cho các sự kiện đã chọn

Hình 18

5.2/.Nền chữ (Text Field)

Text field đ-ợc dùng để tạo các chữ nền trên màn hình giao diện, từ màn hình giao diện screens_pic-pro kích chuột vào biểu t-ợng text field trên thanh công cụ và kéo thả vào màn giao diện ta sẽ nhận đ-ợc hình 20 (các thuộc tính còn lại đặt giống nh- button).

Hình 19

Kiểu của state button

Hiển thị

đ-ờng bao

Hiệu chỉnh kích th-ớc

5.3/.Cửa sổ đặt giá trị đầu vào (input field)

Trong cửa sổ input field ta có thể nhập các giá trị để thực hiện truyền dữ liệu tới PLC, giá trị này có thể đ-ợc chọn bằng số, hoặc vừa bằng chữ vừa bằng số hoặc bằng biểu t-ợng.Khai báo và đặt thuộc tính cho một input field cho nh- hình 21

5.4/.Cửa sổ hiển thị giá trị đầu ra (Output field/Symbolic output field)

Dùng để hiển thị giá trị hiện hành từ PLC lên màn hình giao diện, nó hiển thị d-ới dạng số, dạng biểu t-ợng hoặc vừa chữ vừa số Khai báo, đặt thuộc tính cũng giống nh- input field và đựoc cho nh- hình 22

Hình 21

Chọn kiểu cho

giá trị vào

Độ chính xác phần thập phân

Độ dài phần

nguyên

Giá trị gán cho biến tag

Đặt chế độ cập nhật liên tục

Hình 22

Ngoài ra Symbolic output field đ-ợc dùng để hiển thị trên giao diện d-ới dạng biểu t-ợng hoặc dạng text list đ-ợc cho nh- hình 23,24

Bấm vào đây để khai

một text list mới

Chọn kiểu của tag

5.5/.Đồ họa tĩnh (graphic/graphic list)

Graphic và graphic list đ-ợc dùng để hiển thị đồ hoạ tĩnh, các đối t-ợng đồ họa này không nối trực tiếp với PLC và nó cũng không thể sửa đổi khi giao diện chạy online Khai báo một đồ hoạ tĩnh đ-ợc cho nh- hình 25

graphic

5.6/.Hiển thị đồng hồ ngày/giờ/phút/giây(Date/time/clock)

Chức năng này dùng để hiển thị lịch, đồng hồ trên giao diện Có thể chọn hiển thị

đồng hồ theo giờ hệ thống(đồng hồ của máy tính) hoặc có thể chọn đồng hồ theo tag(đ-ợc đọc trực tiếp từ đồng hồ thời gian thực mà ta khai báo và chạy trên PLC Khai báo và đặt giá trị cho đồng hồ đ-ợc cho nh- hình 27 và hình 28

Hình 27

Chọn hiển thị thời gian, ngày

Giờ hệ thống Giờ đọc từ PLC

Hình 28

Đặt thuộc tính cho

đồng hồ

Đặt chiều rộng, chiều dài của kim giờ, phút, giây

5.7/.Công cụ chọn (Combobox)

Công cụ combobox là một hộp chọn kênh và đ-ợc gắn với việc khai báo text list cho các biến tags, thay vì để chọn một giá trị cụ thể cho tag thì ta gián tiếp chọn thông qua các text list Điều này rất thích hợp trong tr-ờng hợp chọn các kênh điều khiển từ giao diện và thuận tiện trong việc áp đặt một khoảng value cho tag trong

điều khiển Combobox đ-ợc ứng dụng nhiều và t-ơng đối phổ biến trong thiết kế giao diện và tuỳ từng tr-ờng hợp cụ thể mà ng-ời thiết kế có thể sử dụng một cách linh hoạt Đặt và khai báo combobox nh- hình 29,30

Hình 29

Khai báo text list Chọn tags

5.8/.Hiển thị đồ thị thời gian thực(trend view)

Công cụ trend view cho phép hiển thị các biến quá trình, các giá trị tags đọc trực tiếp từ PLC và đ-ợc thể hiện trên đồ thị thời gian thực.Trend view thích hợp với các biến quá trình thay đổi chậm và quá trình cắt mẫu liên tục

Tr-ờng hợp dữ liệu nhận đ-ợc từ PLC là b-ớc xung thời gian, khi đó sẽ đ-ợc đ-a vào trend view, đ-ợc trộn và hiệu chỉnh cùng với biến thời gian thực, ở đây ta chọn

Read Continuously trên Options tab khi khai thuộc tính cho tag Nếu ta chọn đọc dữ

liệu từ PLC theo thời gian trích mẫu thì khi đó giá trị cũ sẽ bị ghi đè lên sau mỗi lần lấy mẫu

Tr-ờng hợp dữ liệu là bit thay đổi, dữ liệu nhận vào trend view đ-ợc đọc theo thay đổi của sự kiện Sự kiện thay đổi trên PLC và kết quả là xác định giá trị của bit,

có 2 khả năng đọc dữ liệu trên trend view nh- sau:

+ Nhận giá trị đơn: chỉ có một giá trị đọc từ PLC sau mỗi lần bit đ-ợc set lên giá

trị logic 1 Nhận đơn trị này thích hợp cho tr-ờng hợp hiển thị realtime trends

+ Nhận dữ liệu bộ đệm: bộ đệm dữ liệu đọc ra từ PLC, đ-ợc đ-a vào block sau mỗi lần bit đ-ợc set lên mức logic 1, bộ đệm dữ liệu thích hợp với chế độ hiển thị

pattern trends

Khái niệm về trend đa kênh (multiplex trends): Thực tế khi đặt cấu hình một

trend đa kênh mà ta muốn đ-a một biến bất kỳ lên trend graphic thì ta cần chọn một biến động theo chỉ số tag Quá trình đ-ợc mô tả nh- hình 31

Hình 31.Sơ đồ cấu trúc cho một bộ trend đa kênh

Hình trên gồm 3 biến Temp_1,2,3 đ-a vào khối DB10 trong PLC và l-u trữ ở 3

địa chỉ là DW37, DW39, DW41 Sau đó đ-ợc đ-a tới 3 bộ đệm Buffer_1,2,3 gán cho

Chän sù

kiÖn ®-a

lªn trôc X

Kho¶ng thêi gian gi÷a 2

Nguồn dữ liệu Data source là dữ liệu để hiển thị trên đồ thị, khai báo nh- hình 35

Hình 35 Khai báo nguồn dữ liệu cho trend view

Hình 35 Khai báo thuộc tính nguồn dữ liệu

Chọn nguồn từ PLC hay

từ l-u trữ

Chọn biến tag đ-a

dữ liệu lên Trend

Chọn và khai báo tag

Đặt thời gian trích mẫu

Bar graphs là công cụ hiển thị đồ họa động, bar graphs hiển thị d-ới dạng một thanh bar và giá trị của nó sẽ phụ thuộc vào độ lớn giá trị tag đọc đ-ợc từ PLC Bar graphs đ-ợc ứng dụng chủ yếu để hiển thị trực quan giá trị mức chất lỏng hay độ lớn của một biến nào đó

Chúng ta còn có khái niệm bar đa kênh multiplex bar graphs, khi ta muốn hiển

thị 3 biến theo 3 kênh riêng biệt cho một thanh bar, khi đó ta phải chọn một tag trung gian tag này sẽ trỏ vào biến nào ta cần hiển thị, nguyên lý xem hình 36

Hình 36 Cấu trúc hiển thị cho một bar đa kênh

Đặt thuộc tính cho trục

Hình 38 Đặt thuộc tính cho trục

5.10/.Công cụ hiển thị rectangle/round rectangle/circle

Đ-ợc ứng dụng thích hợp khi cần hiển thị thông báo d-ới dạng đèn báo tín hiệu,

khai báo và đặt thuộc tính đ-ợc cho nh- hình 39 và 40

Độ rộng

of line

Sử dụng thanh điều khiển tr-ợt với mục đích để thay đổi giá trị từ màn hình giao diện d-ới dạng analog cho một biến tag, bằng cách dùng chuột kéo và di chuyển

thanh tr-ợt, thanh tr-ợt thông th-ờng đ-ợc link với biến tag Vì vậy khi điều khiển tr-ợt di chuyển thì cũng sẽ làm cho biến tag thay đổi theo Khai báo thuộc tính cho một thanh tr-ợt nh- hình 41

Hình 41 Khai báo thuộc tính cho bộ điều khiển slider

5.12/.Thiết bị hiển thị analog (XGauge control)

Thiết bị hiển thị dạng kim chỉ và có chức năng cũng gần giống với công cụ output field, đ-ợc dùng để thể hiện giá trị của tag hay biến của một quá trình khi ta cần quan sát trên màn hình giao diện Sự hiện diện của Xgauge control giúp ta có những công cụ hiển thị làm cho giao diện thêm sinh động và thân thiện hơn với ng-ời dùng Hình ảnh Xgauge control cho nh- hình 42

Đặt thuộc tính cho trục Biến tag điều khiển

Đặt cấu hình giao diện

Nút đk tr-ợt

Hình 42 Cấu trúc một thiết bị đo Xgauge control

Đặt màu cho vùng nguy hiểm Danger

Đặt màu cảnh báo

Warning

Độ rộng Mark Width

Hình 43 Thuộc tính của Xgauge control

Đặt cảnh báo

Đặt vùng nguy hiểm

Đặt thuộc tính trên mặt

đồng hồ

Hình 44 Thuộc tính của Xgauge control/Labeling

Kích hoạt các thuộc tính

Công tắc Switch đ-ợc thiết kế trên giao diện để bật và tắt một tác vụ, cũng nh- nút bấm nó cũng đ-ợc link với PLC thông qua các tag, khai báo th-ờng là kiểu bool cho 2 trạng thái là 0 (OFF) và 1(ON) Khai báo cho một Switch nh- hình 45

5.14/.Công cụ recipe view

Công cụ recipe view cho phép ta thực hiện đặt các giá trị bằng tay trực tiếp trên màn hình giao diện cho các biến tags một cách nhanh chóng và không phức tạp với một cấu hình tối thiểu Đặc biệt có thể soạn thảo và ghi dữ liệu ở dạng bảng ghi Cũng có thể dùng recipe view để tạo, l-u trữ, truyền dữ liệu giữa operating unit với PLC và ng-ợc lại

ProTool sẽ cung cấp các nút(phím) chức năng sử dụng trên giao diện của recipe view, ta có thể đặt tuỳ biến các nút theo chức năng để có thể kích hoạt chúng trên operating unit nh- d-ới đây:

Tạo một dữ liệu mới: Sử dụng nút này để tạo một dữ liệu mới trên operating unit

L-u trữ dữ liệu: Dùng nút này để l-u trữ dữ liệu hiện hành trên

Hình 45

Hiện chữ khi ON Hiện chữ khi OFF

Đặt các chế

độ màu