Ứng dụng của phần mềm WinCC điều khiển hệ thống nước

Ứng dụng của phần mềm WinCC điều khiển hệ thống nước

LỜI NÓI ĐẦU

Trong thời kỳ công nghiệp hoá hiện đại hoá việc trang bi điện cho một hệ thống đóng một vai trò quan trọng trong sản xuất Yêu cầu tự động hoá ngày càng cao Vì thế, công việc thiết kế trang bị điện, vận hành hệ thống sản xuất trong các khu chế xuất, các xí nghiệp, phân xưởng một cách tối ưu nhất về năng lượng tự động hoá cao là vấn đề hết sức quan trọng

Để tiếp cận với một quá trình tự động hoá trong sản xuất thực tế thật là khó cho mỗi sinh viên đang còn ngồi trên nghế nhà trường Vì vậy, việc nghiên cứu phần mềm hỗ trợ có được mô hình hệ thống mà ta có thể mô phỏng được thật là tiện lợi cho sinh viên cũng như kỹ sư thiết kế Qua môn học trang bị điện em được giao cho đề tài “ ứng dụng phần mềm WinCC điều khiển hệ thống nước”

Những ngày tháng qua, nhờ có sự hướng dẫn tận tình của thầy NGUYỄN HỮU THỌ và sự giúp đỡ của bạn bè Nhờ vậy em mới hoàn thành được tập đồ án trong thời gian ngắn ngủi Tuy nhiên, với những kiến thức và tài liệu tham khảo còn nhiều hạn chế, kinh nghiệm chưa có nhiều không tránh khỏi những thiếu sót

Em xin chân thành cám ơn sự hướng dẫn tận tình của quý thầy cô và đặc biệt thầy NGUYỄN HỮU THỌ đã giúp em hoàn thành tập đồ án này

TP HCM, NGÀY 17 THÁNG 5 NĂM 2008

SINH VIÊN THỰC HIÊN NGUYỄN CHÍ HỌC

NHẬN XÉT GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

MỤC LỤCCHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 3CHƯƠNG II: SOẠN THẢO PROJECT WINCC 7CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM WINCC ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG

NƯỚC .13

Chương I

TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM WINCC

I.1 Giới thiệu

WinCC (Windows Control Center) là phần mềm tích hợp giao diện người máy IHMI (Intergrate Human Machine Interface) đầu tiên cho phép kết hợp phần mềm điều khiển với quá trình tự động hoá Những thành phần dễ sử dụngcủa WinCC giúp tích hợp những ứng dụng mới hoạc có sẵn mà không gặp bất kỳ trở ngại nào

Đặc biệt với WinCC, người sử dụng có thể tạo ra một giao diện điều khiển giúp quan sát mọi hoạt động của quá trình tự động hoá một cách dễ dàng

Phần mềm này có thể trao đổi trực tiếp với nhiều loại PLC của các hãng khác nhau như: SIEMENS, MITSUBISHI, ALLEN BRADLEY, , nhưng nó truyền thông rất tốt với PLC của hãng SIEMENS Nó dược cài đặt trên máy và tính giao tiếp với PLC thông qua cổng COM1 hoặc COM2 (chuẩn RS-232) của máy tính Do đó, cần phải có một bộ chuyển đổi từ chuẩn RS-232 sang chuẩn RS-485 của PLC

WinCC còn có đặc điểm là đặc tính mở Nó có thể sử dụng một cách dễ dàng với các phần mềm chuẩn và phần mềm của người sử dụng, tạo nên giao diện người-máy đáp ứng nhu càu thực tế một cách chính xác Những nhà cung cấp hệ thống có thể phát triển ứng dụng của họ thông qua giao diện mở của WinCC như một nền tảng để mở rộng hệ thống.Nhoài khả ngăng thíc hứng cho việc xây dựng các hệ thống có qui mô lớn nhỏ khác nhau, WinCC còn có thể dễ dàng tích hợp với những hệ thống cấp cao như MES (Manufacturing Excution System – Hệ thống quản lý việc thực hiện sản suất) và ERP (Enterprise Resourse Planning) WinCC cũng có thể sử dụng trên cơ sở qui mô toàn cầu nhờ hệ thống trợ giúp của SIEMENS có mặt trên khắp thế giới

I.2 Hướng dẫn cài đặt

I.2.1 Cấu hình đòi hỏi (hardware)

WinCC là một phần mềm với hệ thống mở chạy trên tất cả các máy tính PC với bộ xử lý Pentium Hệ điều hành mặc định của WinCC là hệ điều hành Microsoft Windows 9x và WinNT, đều là hệ điều hành mạnh về thiết kế giao diện đồ họa Vì vậy WinCC cũng kế thừa toàn bộ sức mạnh của hệ điều hành

• Yêu cầu về phần cứng máy:

o Máy vi tính tối thiểu: Pentium II 266 MHz, yêu cầu: Pentium II 400 MHz

o Đĩa cứng tối thiểu: 650 MB

• Yêu cầu cài đặt trên Windows NT

WinCC có thể được cài đặt dưới nền của Windows NT 4.0, Service Pack 5 hoặc cao hơn Windows NT 4.0 Và Service Pack 5 có thể cài đặt từ Internet Explorer 5.0 CD-ROM Service Pack này phải được cài đặt trước khi cài đặt Internet Explorer

Sau đó cài đặt Windows NT 4.0 Option Pack và Windows NT Service Pack 5 phải được cài đặt

• Yêu cầu cài đặt trên Windows 2000:

WinCC có thể hoạt động dưới nền của Windows 2000 Yêu cầu phải có Pack 2 cho Windows 2000.

Service-I.2.2 Cài đặ WinCC (Installation)

Quá trình cài đặt của WinCC: Chèn đĩa WinCC V5.0 vào CD-ROM của bạn Nhấp chọn Start > Run > Browse

Hộp thoại Browser xuất hiện

Sau đó nhấp chuột vào Open sẽ xuất hiện

hộp thoại

Để cài đặt tiếp tục nhấp chuột vào mục: install SIMATIC WINCC

Nhấp next để tiếp tục

Nhấp chọn Yes thì xuất hiện hộp thoại User

Information Ở khung Name nhập tên tuỳ ý

Nhập số Serial có trên đĩa

I.2.3 Cài đặt Mô phỏng Tags (Tags Simulator)

Hộp thoại Select Language and Target Path:

Cho phép cài đặt thêm ngôn ngữ khác như:

German, French và chọn đường dẫn để cài đặt.

Hộp thoại về sự chọn lựa kiểu cài đặt có 3 kiểu:

o Kiểu cài đặt tiêu biểu với 450MB trên đĩa cứng

o Kiểu cài đặt tối thiểu 350MB trên đĩa cứng

o Kiểu User-Defined với 490MB trên đĩa cứng

Thường chọn kiểu đầu tiên Click chuột như hình

Nhấp Next để tiếp tục

Nhấp chọn : No, perform the authorization later Và nhấp Next

Tiếp tục nhấn Next thì quá trình copy RT Files bắt đầu

Để kết thúc việc cài đặt ta nhấp chuột vào Finish và restart lại máy tính

Để quan sát sự thay đổi giá trị của Tags theo thời gian thực thi, WinCC cung cấp cho chúng ta công cụ “Tags Simulator” Đề cài đặt “Tags Simulator” bạn nhấn chuột vào đề mục “Tool and Drivers” trong cửa sổ cài đặt WinCC hoặc tìm kiếm trực tiếp trong đĩa CD-ROM.

 Trong cửa sổ tiếp theo, nhấn chuột vào “WinCC-Simulator” Quá trình cài đặt bắt đầu

 Trong hộp thoại kế tiếp, nhấn “Next” để tiếp tục

 Xem yêu cầu của bản quyền và nhấn “yes” để xác nhận

 Bạn chọn thư mục cài đặt cho “Simulator” Nếu không chương trình sẽ tự cài đặt vào thư mục C:\Siemen\WinCC\SmarTools\Simulator”

 Nhấn “Next” chương trình bắt đầu cài đặt Bạn phải khởi động máy tính trước khi chạy chương trình

I.2.4 Gỡ bỏ WinCC (Deinstalltation)

Bạn có thể gỡ bỏ WinCC bằng “Add/Remove Programs” trong “Control Panel”

 Nhấn “Start” menu, chọn “Control Panel” Trong cửa sổ “Control Panel” nhấn đúp chuột lên biểu tưởng “Add/Remove Programs”

 Chọn “Simatic WinCC”, sau đó nhấn “Change/Remove” Nhấn “Yes” để tiếp tục

Trong hộp thoại gỡ bỏ WinCC, có thể chọn gỡ bỏ toàn bộ WinCC hoặc từng thành phần

Chương II

SOẠN THẢO PROJEC WINCC

Trong chương này, giới thiệu những đặc tính cơ bản của WinCC và cung cấp một cách

tổng quan về các bước soạn thảo một dự án Project trong WinCC

LƯU ĐỒ CHI TIẾT CÁC BƯỚC THỰC HIỆN

II.1.Tạo dự án “Project” mới

Bước1: Khởi động

Chọn Start/Programs/SIMATIC/WinCC/

Window Control center.

Bước2: Tạo dự án mới (New Project)

Hộp thoại WinCC Explorer xuất hiện, có 3 sự

Hoặc Open an Existing Project sau đó tìm đến

tập tin có đuôi “.mcp”.

Đặt tên cho dự án trong khung Project Name và

chọn đường dẫn cho thư mục xắp tạo.

Nhấp chọn Create cửa sổ soạn thảo

WinCCExplorer của dự án được mở.

Chọn Computer nhấp chuột phải chọn Properties

Trong hộp thoại Computer properties vẫn giữ thiết lập như mặc định, trong khung Computer

Name đặt tên COMPUTER Chọn OK.

II.2 Chọn PLC hoặc Drivers từ Tag Management

Để thiết lập sự kết nối truyền thông giữa WinCC với các đối tượng cấp dưới cần có một mạng liên kết chúng với nhau trong việc trao đổi dữ liệu Do đó cần chọn một Driver Việc chọn Driver phụ thuộc vào loại PLC sử dụng Với dòng SIMATIC PLC của Siemens, có khoảng vài trăm đến vài nghìn điểm nhập, xuất

Driver: Là giao diện liên kết giữa WinCC và PLC (Programable Logic Control).

Trong dự án SCADA, nhấp chuột phải vào thư mục Tag Management, chọn Add

New Driver.

II.3 Tạo Tags và nhóm Tags

Để tạo sự kết nối các thiết bị trên một dự án trong WinCC, trước tiên phải tạo các Tags trên WinCC Tags được tạo dưới Tags Management

Gồm có Tags nội và Tags ngoại:

• Tags Internal (Tags nội): Là Tag có sẵn trong WinCC Những Tags nội này là

những vùng nhớ trong của WinCC, nó có chức năng như một PLC thực sự

• Tags External (Tags ngoại): Là Tag quá trình, nó phản ảnh thông tin địa chỉ của

hệ thống PLC khác nhau

Các Tags có thể được lưu trong bộ nhớ PLC hoặc trên các thiết bị khácay5nối với PLC thông qua các Tags

Bước3: Kết nối với PLC

Hộp thoại Add New Driver xuất hiện cho

phép chọn mạng kết nối giữa WinCC và PLC.

Chọn Driver thích hợp và nhấn Open.

Driver mới xuất hiện bên dưới biệu tượng

“TagsManager” Nick chuột phải vào mạng con

của Driver mới Chọn New Driver Connection

Hộp thoại “Connection Properties” xuất hiện, trong khung Name đặt tên “PLC1”, nhấp OK.

Tạo những nhóm Tags Groups (nhóm Tags) thiết bị: Khi dự án có một có một khối lượng lớn dữ liệu với nhiều Tags, thì ta có thể nhóm các Tags này thành một nhóm biến sao cho thích hợp theo đúng qui cách.

Tags Group là những cấu trúc bên dưới sự kết nối PLC, có thể tạo nhiều Tags Group và nhiều Tags trong mỗi nhóm Tags nếu cần

Bước4: Tạo Tags

 Tạo Tags Internal

Tạo Tags nội bằng cách nhấp phải vào Internal

Tag, chọn New Tag.

Hộp thoại Tag Properties xuất hiện, đặt tên

biến và chọn dữ liệu cho phù hợp với mỗi kiểu thiết

bị

Chọn OK.

 Tạo Tags quá trình

Để tạo Tags quá trình , nhấn nút chuột phải vào

kết nối với PLC đã được thiềt lập Chọn “New

Tag”

Hộp thoại “Tag properties” xuất hiện

Nhập tên bất kỳ vào ô điền tên, chọn

“Datatype” sau đó kéo xuống nhấp vào kiểu dữ liệu cần chọn.

Xác địng địa chỉ trong PLC:

Nhấn nút “Select” mở hộp thoại

“AddressProperties”

Vùng dữ liệu Tag, chọn vùng dữ liệu “BitMemory” Xem dạng địa chỉ “Word” và MW “0” đã được thiết lập Chọn “OK”.

Đánh dấu vào ô “Linear Scaling” để tạo ra vùng giá trị, nhập “Process Value Range” và “Tag Value Range”

Chọn OK để kết thúc.

II.4 Hiệu chỉnh hình ảnh qúa trình (Process Picture)

II.4.1 Tạo hình ảnh quá trình

 Tạo hình ảnh quá trình.

Để tạo hình ảnh đầu tiên phải mở giao diện đồ hoạ bằng cách nhấp phải mục

Graphics Designer, từ menu xổ xuống nhấp chọn New picture xuất hiện một

tập tin ở bên phải cửa sổ WiCCExplorer có tên “NewPdl0.pdl” Nếu một dự án có nhiều giao diện đồ họa để hiển thị thì cần tạo nhiều New picture.

 Mở cửa sổ Graphics Designer

Để mở một Graphics Designer với ảnh mới thiết lập, ta nhấn đúp vào

“NewPdl0.pdl”ù trong cửa sổ con bên phải trong WinCC Explorer Cách khác

nhấn chuột phải vào biểu tượng vứa thiết lập chọn “Open Picture” trong

pop-up menu

 Tạo nhóm Tags

Nhóm Tags có thể xắp xếp lại theo các kết nối

logic của PLC Nhấn nút chuốt phải vào kết nối

PLC cần tạo.

Nhấn vào “New Group”

Hộp thoại “Properties of tag group” xuất hiện

Nhập tên nhóm tag vào ô “Name”

Nhấn “OK”.

Nhóm Tags mới xuất hiện dưới kết nối PLC cần tạo với tên vừa đặt.

Bước 5: Tạo hình ảnh

Ta có thể đổi tên cho “hình ảnh” vừa tạo bằng cách nhấn chuột phải vào

“NewPdl0.pdl” Chọn “Rename picture” và nhập tên tùy ý.

II.4.2 Cửa sổ Graphic Desiger

II.4.3 Tạo nút nhấn

Từ bảng đối tượng Object Palette, nhấp vào dấu “+” mục Windows Object chọn

Button và di chuyển con trỏ ra màn hình đặt đến vị trí cần thiết Có thể vẽ kích cỡ nút

nhấn mong muốn Khi nhả chuột ra hộp thoại Button Configuration xuất hiện Ở khung

Text đặt tên nút nhấn tuỳ ý Nhấp chọn Font chữ và màu sắc nút nhấn.

Menu Bar: chứa tất cả các lệnh

gọi menu cho cửa sổ Graphics Designer

Standard Toolbar: chứa các nút

để thực hiện các lệnh thông thường.

Font Palette: cho

phép thay đổi kiểu font, kích cỡ, màu sắc trong đối tượng.

Color Palette: Gán

màu cho đối tượng

Gồm 16 màu tiêu chuẩn

Zoom Palette: thiết

lập tỉ lệ phóng to thu nhỏ cho cửa sổ hiện hành Tỷ lệ tiêu chuẩnlà: 8,4,1,1/2,1/4.

Object Palette:

chứa các đối tượng tiêu chuẩn:

Polygon, Ellipse, Rectagle…

Style Palette: các thay

đổi hình dạng của đối tượng như: chiều rộng, đường biên , màu tô

Alignment Palette: cho phép thay đổi vị trí tuyệt

đối của một hay nhiều đối tựơng, thay đổi vị trí tương đối của các đối tượng, tiêu chuẩn độ cao, độ rộng của nhiều đối tựơng

Layer Palette: Dùng

để chọn lớp từ 0 đến 15

mặc định là lớp 0.

Để chọn file hình ảnh khi nhấn nút file hình đó sẽ chuyển đến, bằng cách nhấp vào

biểu tượng trên hộp thoại Button Configuration, hộp thoại Pictures mở chọn file ảnh và nhấp chọn OK Tiếp tục nhấp OK trên hộp thoại Button Configuration để kết thúc

việc lựa chọn

Ở khung Text đặt tên cho nút nhấn Nhấp chọn Font chữ và màu sắt nút nhấn.

Để chọn file hình ảnh khi nhấn nút file hình đó sẽ chuyển đến, bằng cách nhấp vào biểu

tượng trên hộp thoại Button Configuration, hộp thoại Pictures mở chọn file ảnh và nhấp chọn OK Tiếp tục nhấp OK trên hộp thoại Button Configuration để kết thúc việc

lựa chọn

Để lưu các file ảnh, nhấp chọn File > Save hoặc nhấp biểu tượng Save trên thanh công

cụ

II.5 Thiết lập thuộc tính chạy thực.

Để chạy ứng dụng, cần đặt chế độ Runtime từ cửa sổ WinCCExplorer .

Bước 6: Thiết lập điều kiện Runtime

Nhấp phải chọn Computer trong của sổ soạn thảo

hoặc biểu tượng máy tính bên phải cửa sổ, từ menu

xổ xuống chọn Properties.

Tại khung thuộc tính Window Attributes kéo thanh trượt nhấp chọn: “Title”,

“Maxximize” và “Adapt picture” Sau đó nhấp Ok để kết thúc việc lựa chọn

Chương III

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM WINCC ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG NƯỚC

Trong phần ứng dụng này hướng dẫn cách lấy hình ảnh từ thư viện đồ họa, đặt thuộc tính động, sự liên kết giữa biến và hình ảnh

Tạo bồn nứơc gồm hai động cơ bơm nước vào và với nguyên lý hoạt động sau:

• Khi nhấn nút Start đèn báo xuất hiện trạng thái hệ thống sẵn sàng làm việc

- Nếu mực nước cao ở mức 1 cảm biến tác động (qua nút nhấn CB1) cả hai động cơ chạy

- Nếu mực nước cao ở mức 2 cảm biến tác động (qua nút nhấn CB2) động cơ 1 chạy

- Nếu mực nước đầy cảm biến tác động (qua nút nhấn CB3) động cơ 1 dừng

• Khi nhấn nút Stopt đèn báo mất trạng thái hệ thống ngưng làm việc.

Dự án “ĐIỀU KHIỂN BỒN CHỨA NƯỚC” được thực hiện theo các bước sau:

III.1 Bước1: Mở dự án mới và đặt tên “ĐIỀU KHIỂN BỒN CHỨA

NƯỚC”

Nhấn Start > Simatic > WinCC > Window Control Center 5.0 Từ thanh trình đơn,

nhấp chọn File > New Hộp thoại WinCCExplorer xuất hiện, chọn Single-User Project và nhấp OK.

Hộp thoại “Create a New Project” xuất hiện

Tại khung “Project Name” đặt tên “DIEU_KHIEN_BON_CHUA_NUOC”, ở khung

“Project Path” chọn đường dẫn để lưu bài tập

Dự án mới có tên

“DIEU_KHIEN_BON_CHUA_NUOC”

được mở

III.2 Bước 2: Tạo tag (tạo biến)

Ta thiết lập hai biến cho hai động cơ có tên “DC1, DC2” có kiểu dữ liệu là kiểu nhị phân Biến cho bồn chứa có tên “TankLevel” kiểu dữ liệu nguyên 16 bit không dấu Hai biến cho đèn báo, hai biến cho cảm biến có tên “DENBAO1”, “DENBAO2”, “CB” kiểu dữ liệu nhị phân

Đầu tiên tạo biến DC1 bằng cách nhấp chọn mục Tag Management > Internal Tag, nhấp phải Internal tag, từ pop_menu chọn New Tag.

Hộp thoại Tag properties xuất hiện, tại khung “Name” đặt tên DC1, khung

Datatype chọn Binary Tag Nhấp Ok để kết thúc việc lựa chọn.

III.4 Bước 4: Tạo hình ảnh quá trình

Tạo File hình ảnh Start.pdl:

Trên cửa sổ WinCCExplorer, nhấp phải mục Graphics Designer, từ menu xổ xuống nhấp chọn New picture.

Tiến hành tương tự để tạo các biến

DC2, DENBAO, CB1, CB2 có kiểu

dữ liệu Binary Tag TankLevel có

kiểu dữ liệu Signed 16-bit value

Trên cửa sổ WinCCExplorer xuất

hiện các biến vừa tạo như hình bên