XÂY DỰNG HỆ (SCADA),GIÁM SÁT, ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH VÀ CẢNH BÁO NHIỆT ĐỘ TRONG LÒ VỚI DẢI ĐO: 0 – 1200OC

Phần báo cáo:Chương 1: Cơ sở lý thuyết1.1Mục đích1.2Phương pháp đo (Tùy theo đề tài là đo đại lượng gì ?)1.3Tìm hiểu về đối tượng điều khiển.1.4Tìm hiểu về bộ điều khiển (Loại PLC, VĐK… mà mình lựa chọn)1.5Tìm hiểu về HMI (WinCC, OPC, Visual Basic, C++…)Chương 2: Thiết kế thệ thống2.1 Lựa chọn thiết bị (Các thiết bị, liên quan đến đại lượng đo và cơ cấu chấp hành mà đề tài thực hiện)2.2 Xây dụng sơ đồ khối, sơ đồ đấu dây2.3 Xây dựng thuật toán2.4 Xây dựng phần mềm2.5 Thiết kế giao diện HMIChương 3: Kết quả đề tài3.1 Kết quả nghiên cứu lý thuyết3.2 Kết quả thực nghiệm (Chạy mô hình thực nếu có)Kết luậnPhụ lục

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

NHÓM THỰC HIỆN : NHÓM 9

ĐÀO BÙI CHUNGNGUYỄN VĂN CHUNGPHẠM MINH CHUYÊNTIÊU VĂN DƯƠNGĐÀO HUY THẢO

Hà Nội, ngày 20 tháng 12 năm 2015

Đề bài 2: Xây dựng hệ (SCADA) giám sát, điều khiển ổn định mức và cảnh báo

mức trong bể với dải đo: [0 ÷ 5]m

Trong

đó:

PC: Máy tính điều khiển và giám sát

Bộ ĐK: Trạm điều khiển (PLC, VXL…)

Bảng điều khiển tại chỗ

• Các nút ấn START, STOP: để khởi động và dừng hệ thống,

Cảm biếnBiến tần

Bộ ĐK

I/O

Control BoardSTAR

• Đèn RUN; Báo hệ thống làm việc,

1.2 Phương pháp đo (Tùy theo đề tài là đo đại lượng gì ?)

1.3 Tìm hiểu về đối tượng điều khiển

1.4 Tìm hiểu về bộ điều khiển (Loại PLC, VĐK… mà mình lựa chọn)

1.5 Tìm hiểu về HMI (WinCC, OPC, Visual Basic, C++…)

Chương 2: Thiết kế thệ thống

2.1 Lựa chọn thiết bị (Các thiết bị, liên quan đến đại lượng đo và cơ cấu chấp hành

mà đề tài thực hiện)

2.2 Xây dụng sơ đồ khối, sơ đồ đấu dây

2.3 Xây dựng thuật toán

2.4 Xây dựng phần mềm

2.5 Thiết kế giao diện HMI

Chương 3: Kết quả đề tài

3.1 Kết quả nghiên cứu lý thuyết

3.2 Kết quả thực nghiệm (Chạy mô hình thực nếu có)

Kết luận

Phụ lục

Lời nói đầu

Hiện nay sự tiến bộ khoa học kĩ thuật trên thế giới diễn ra nhanh chóng, với

sự ra đời của hàng loạt những sản phẩm mới ứng dụng những tiến bộ ở nhữngnước phát triển.Đặc biệt trong những năm gần đây kĩ thuật điều khiển phát triểnmạnh mẽ, cùng những công nghệ điều khiển mới được ra đời để thay thế chonhững công nghệ đã lỗi thời

Để bắt kịp với tiến bộ khoa học kĩ thuật trên thế giới cũng như đáp ứng yêucầu Công nghiệp hóa-Hiện đại hóa đất nước thì ngành công nghiệp Việt Namđang thay đổi nhanh chóng, công nghệ và thiết bị hiện đại đang dần dần thaythế các công nghệ lạc hậu và thiết bị cũ Các thiết bị công nghệ tiên tiến với hệthống điều khiển lập trình PLC, Vi xử lý,điện tử đang được ứng dụng rộng rãitrong công nghiệp như các dây truyền sản xuất nước ngọt, chế biến thức ăn giaxúc, máy điều khiển theo chương trình CNC, các hệ thống đèn giao thông, các

hệ thống báo động Trong các trường đại học, cao đẳng và các trường trung học

đã và đang đưa các thiết bị hiện đại có khả năng lập trình được vào giảng dạy.Một trong những loại thiết bị có ứng dụng mạnh mẽ và đảm bảo độ tin cậy cao

là hệ thống điều khiển tự động PLC

Với đề tài “Giám sát, điều khiển ổn định mức và cảnh báo mức trong bể với dải đo: [0 ÷ 5]m” Chúng em đã vận dụng được những ưu điểm của hệ thống điều khiển này có hiệu quả cao Điều đặc biệt là ý tưởng này được ứng dụng trong thực tế rất nhiều

Sau quá trình học tập rèn luyện và nghiên cứu tại trường chúng em đó tíchluỹ được vốn kiến thức để thực hiện đề tài của mình Cùng với sự hướng dẫn

tận tình của thầy giáo Nguyễn Bá Khá, cũng như các thầy cô giáo trong khoa

và các bạn sinh viện cùng khóa đến nay chúng em đó hoàn thành đề tài nàyđúng thời hạn

Do thời gian nghiên cứu có hạn nên không thể tránh khỏi những sai sót,chúng em rất mong nhận được sự góp ý, chỉ dẫn thêm của các thầy cô cũng như

ý kiến đóng gúp của các bạn sinh viên để đề tài của chúng em hoàn thiện hơn,đáp ứng đầy đủ những mục tiêu đã đặt ra

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 24 tháng 12 năm 2015

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1:CƠ SỞ LÍ THUYẾT 7

1.1.Mục đích 7

1.2 Phương pháp đo chất lỏng 7

1.3 Tìm hiểu về PLC 9

1.3.1Khái quát chung về PLC S7-300 9

1.3.1.1 Cấu trúc PLC S7-300 9

1.3.1.2 Cách thức PLC thực hiện chương trình 13

1.3.1.3 Kiểu dữ liệu và phân chia bộ nhớ 14

1.3.1.4 Những khối OB đặc biệt 16

1.3.1.5 Một số tập lệnh cơ bản 17

1.3.1.6.Module analog 19

1.3.2.Tìm hiểu về HMI và WINCC 21

1.3.2.1 Tìm hiểu về HMI 21

1.3.3.2.Tìm hiểu về WINCC 23

CHƯƠNG II : THIẾT KẾ HỆ THỐNG 26

2.1 Lựa chọn thiết bị 26

2.1.1 Lựa chọn cảm biến đo mức 26

2.1.2 Lựa chọn PLC 27

2.1.3 Lựa chọn biến tần 30

2.1.4 Lựa chọn động cơ bơm nước 32

2.2 Xây dựng sơ đồ khối, sơ đồ đấu dây 32

2.2.1 Xây dựng sơ đồ khối 32

2.2.2 Xây dựng lưu đồ thuật toán 32

2.3 Xây dựng phần mềm 36

2.4 Thiết kế giao diện HMI 41

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ ĐỀ TÀI 45

3.1 Kết quả nghiên cứu lí thuyết: 45

3.2 Kết quả thực nghiệm 45

CHƯƠNG 1:CƠ SỞ LÍ THUYẾT

1.1.Mục đích

Nguồn nước rất quan trọng đối với sự sống và mọi hoạt động của con người, nguồn nước ở 1 số nơi trên thế giới rất là khan hiếm và tình trạng ô nhiễm nguồn nước ngày càng gia tăng.Trước thực trạng ấy chúng ta cần phải

có giải pháp để khai thác và sử dụng nguồn nước sạch 1 cách hiệu quả và tiếtkiệm Muốn làm được điều này,chúng ta phải đưa hệ thống điều khiển vào

bể chứa để điều khiển mức nước trong bể dùng PLC,qua đó duy trì mức nước trong bể ở trong giới hạn mức cho phép Khi đó nước sẽ được bơm và

sử dụng một cách hợp lý

1.2 Phương pháp đo chất lỏng

Có hai dạng đo: đo liên tục và xác định theo ngưỡng

Khi đo liên tục biên độ hoặc tần số của tín hiệu đo cho biết thể tích chất lưu còn lại trong bình chứa Khi xác định theo ngưỡng, cảm biến đưa ra tín hiệu dạng nhị phân cho biết thông tin về tình trạng hiện tại mức ngưỡng có đạt hay không

Có ba phương pháp hay dùng trong kỹ thuật đo và phát hiện mức chất lưu:

- Phương pháp thuỷ tĩnh dùng biến đổi điện

- Phương pháp điện dựa trên tính chất điện của chất lưu

- Phương pháp bức xạ dựa trên sự tương tác giữa bức xạ và chất lưu

Một số loại cảm biến đo mức chất lưu

* Cảm biến độ dẫn

Các cảm biến loại này dùng để đo mức các chất lưu có tính dẫn điện (độ dẫn điện ~ 50μScm-1) Trên hình 1.1 giới thiệu một số cảm biến độ dẫn đo mức thông dụng.

Sơ đồ cảm biến hình 1.1b chỉ sử dụng một điện cực, điện cực thứ hai là bình chứa bằng kim loại

Sơ đồ cảm biến hình 1.1c dùng để phát hiện ngưỡng, gồm hai điện cực ngắn đặt theo phương ngang, điện cực còn lại nối với thành bình kim loại,vị trí mỗi điện cực ngắn ứng với một mức ngưỡng Khi mức chất lỏng đạt tới điện cực, dòng điện trong mạch thay đổi mạnh về biên độ

bình chứa Điều kiện để áp dụng phương pháp này hằng số điện môi của chất lỏng phải lớn hơn đáng kể hằng số điện môi của không khí (thường

là gấp đôi)

Trong trường hợp chất lưu là chất dẫn điện, để tạo tụ điện người ta dùng một điện cực kim loại bên ngoài có phủ cách điện, lớp phủ đóng vai trò chất điện môi còn chất lưu đóng vai trò điện cực thứ hai

1.3 Tìm hiểu về PLC

1.3.1Khái quát chung về PLC S7-300

1.3.1.1 Cấu trúc PLC S7-300

PLC là thiết bị điều khiển logic khả trình (Programmable Logic Control)

là loại thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông qua một ngôn ngữ lập trình PLC là một bộ điều khiển số nhỏ gọn, dễ thay đổi thuật toán và đặc biệt dễ trao đổi thông tin với môi trường xung quanh ( với PLC khác hoặc với máy tính) Toàn bộ chương trình điều khiển được lưu trong bộ nhớ của PLC dưới dạng các khối chương trình ( Khối OB,

FC hoặc FB) và được thực hiện theo chu kỳ vòng quét

Hình 1.2: Nguyên lí chung về cấu trúc của một bộ điều khiển logic khả

trình (PLC)

Để có thể thực hiện được một chươg trình điều khiển, tất nhiên PLC phải

có tính năng như một máy tính, nghĩa là phải có bộ vi xử lý (CPU), một hệ điều hành, bộ nhớ để lưu chương trình điều khiển và tất nhiên phải có cổng vào/ ra để giao tiếp được với đối tượng điều khiển và để trao đổi thông tin với môi trường xung quanh Bên cạnh đó, nhằm phục vụ bài toán điều khiển

số, PLC cần phải có thêm các khối chức năng đặc biệt khác như bộ đếm (Counter), bộ thời gian (Timer)và những khối hàm chuyên dụng (hình 1.3)

• Các module của PLC S7-300

Thông thường để tăng tính mềm dẻo trong ứng dụng thực tế mà ở đó phần lớn các đối tượng điều khiển có số tín hiệu đầu vào/ra khác nhau mà các bộ điều khiển PLC được thiết kế không được cứng hoá về cấu hình Chúng được chia nhỏ thành các module Số các module được chia nhiều hay ít tuỳ theo từng bài toán, song tối thiểu phải có một module chính là module CPU Các module còn lại là các module nhận/truyền tín hiệu với tínhiệu điều khiển, các module chức năng chuyên dụng như các module PID, điều khiển động cơ Chúng được gọi chung là modul mở rộng Tất cả các module được gá trên những thanh ray (Rack)

Hình 1.3 Cấu trúc một thanh Rack của PLC S7-300

Module CPU

Hình 1.4 Hình ảnh module CPU 312C

Modul CPU là modul có chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, các bộ thời gian, bộ đếm, cổng truyền thông (RS 485) và có thể còn có một vài cổng vào/ra số Các cổng vào/ra số có trên modul CPU được gọi là cổng

cái IFM (Intergrated Function Module) Ví dụ modul 312 IFM, modul 314

IFM

Ngoài ra còn có các loại modul CPU với hai cổng truyền thông, trong đó cổng truyền thông thứ hai có chức năng chính là phục vụ việc nối mạng phântán Tất nhiên kèm theo cổng truyền thông thứ hai này là những phần mềm tiện dụng thích hợp cũng đã được cài sẵn trong hệ điều hành Các loại CPU được phân biệt với những modul CPU khác bằng thêm cụm từ DP

(Distributed Port) trong tên gọi Ví dụ modul 315-DP, 315-2DP

Module mở rộng

Module mở rộng được chia thành 5 loại chính :

Hình 15: Hình ảnh thực tế các module mở rộng của PLC S7-300

- Module nguồn – PS ( Power supply)

Có chức năng cung cấp nguồn cho các module của hệ Simatic S7_300 Module nguồn có 3 loại : 2A, 5A, 10A

- Module tín hiệu SM (Signal module)

SM (Signal modul): modul mở rộng cổng tín hiện vào/ra bao gồm: + DI (digital input): modul mở rộng các cổng vào số Số các cổng vào số

mở rộng có thể là 8, 16, hoặc 32 tuỳ theo từng loại module

+ DO (digital output): modul mở rộng các cổng ra số Số các cổng ra số

mở rộng có thể là 8, 16, hoặc 32 tuỳ theo từng loại modul

+ DI/DO (digital input/digital output): modul mở rộng các cổng vào/ra số.

Số các cổng vào/ra số mở rộng có thể là 8vào/8ra, 16vào/16 ra theo từng loại modul

+ AI (analog input): Modul mở rộng các cổng vào tương tự Về bản chất

chúng chính là các bộ chuyển đổi tương tự số12 bit (AD), tức là mỗi tín hiệu tương tự được chuyển thành một tín hiệu số (nguyên) có độ dài 12 bit

Số các cổng vào tương tự có thể là 2,4 hoặc 8 tuỳ từng loại modul

+ AO (analog output): Modul mở rộng các cổng ra tương tự Về bản chất

chúng chính là các bộ chuyển đổi số tương tự (DA) Số các cổng ra tương

tự có thể là 2 hoặc 4 tuỳ từng loại modul

+ AI/AO (analog input/analog output): Modul mở rộng các cổng

vào/ra tương tự Số các cổng vào/ra tương tự có thể là 4 vào/2 ra hoặc

4vào/4 ra tuỳ từng loại modul

- Module ghép nối IM (Interface module)

Modul ghép nối đây là loại modul chuyên dụng có nhiệm vụ nối từng nhóm các modul mở rộng lại với nhau thành một khối và được quản ly chung bởi modul CPU Thông thường các modul mở rộng được gá liền với nhau trên một thanh đỡ gọi là rack Trên mỗi một rack chỉ có thể gá được nhiều nhất 8 modul mở rộng (không kể modul CPU, modul nguồn nuôi Một modul CPU S7-300 có thể làm việc trực tiếp được với nhiều nhất 4 Racks

và các Racks này phải được nối với nhau bằng modul IM

- Module chức năng FM ( Function module)

Modul có chức năng điều khiển riêng, ví dụ như module điều khiển động

cơ bước, modul điều khiển động cơ servo, modul PID, modul điều khiển vòng kín

- Module truyền thông CP ( Communication module)

Phục vụ truyền thông trong mạng giữa các PLC với nhau hoặc giữa PLC với máy tính

ra số, vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm soát lỗi.

Hình 1.6 vòng quét chương trình

Thời gian cần thiết để PLC thực hiện được một vòng quét gọi là thời gianvòng quét (Scan time) Thời gian vòng quét không cố định tức là không phải vòng quét nào cũng thực hiện trong khoảng thời gian như nhau Có vòng quét thực hiện lâu có vòng quét thực hiện nhanh tuỳ thuộc vào số lệnh trong chương trình được thực hiện, vào khối dữ liệu được truyền thông trong vòng quét đó

Như vậy giữa việc đọc dữ liệu từ đối tượng để xử lý, tính toán và việc gửitín hiệu điều khiển tới các đối tượng có một khoảng thời gian trễ đúng bằng thời gian vòng quét Nói cách khác thời gian vòng quét quyết định tính thời gian thực của chương trình điều khiển trong PLC Thời gian vòng quét càng ngắn thì tính thời gian thực của chương trình càng cao

1.3.1.3 Kiểu dữ liệu và phân chia bộ nhớ

• Kiểu dữ liệu

Một chương trình ứng dụng S7 – 300 có thể sử dụng các kiểu dữ liệu sau:

- BOOL: Với dung lượng 1 bit và có giá trị là 0 hoặc 1 ( đúng hoặc sai ) Đây là kiểu dữ liệu cho biến hai trị

- BYTE: Gồm 8 bits, thường được dùng để biểu diễn một số nguyên dương trong khoảng từ 0 đến 255 hoặc mã ASCII của một ký tự

- WORD: Gồm 2 bytes để biểu diễn 1 số nguyên dương từ 0 đến 65535

Chuyển dữ liệu từ cổng vào tới I

Truyền thông và kiểm tra nội bộ

- INT: Cũng có dung lượng là 2 bytes, dùng để biểu diễn số nguyên trong khoảng – 32768 đến 32767.

- DINT: gồm 4 bytes, dùng để biểu diễn một số nguyên từ – 2147483648 đến 2147483647

- REAL: gồm 4 byte dùng để biểu diễn một số thực dấu phẩy động

- S5T (hay S5TIME): khoảng thời gian, được tính theo giờ/phút/giây/minigiây

- TOD: Biểu diễn giá trị thời gian tính theo giờ/phút/giây

- DATE: Biểu diễn giá trị thời gian tính theo năm/tháng/ngày

- CHAR: Biểu diễn một hoặc nhiều ký tự (nhiều nhất là 4 ký tự)

• Cấu trúc bộ nhớ của CPU

Bộ nhớ của S7–300 được chia làm 3 vùng chính:

- Vùng chứa chương trình ứng dụng

Vùng nhớ chương trình được chia thành 3 miền:

+ OB (Organisation Block ): Miền chứa chương trình tổ chức.

+ FC (Function): Miền chứa chương trình con được tổ chức thành hàm có

biến hình thức để trao đổi dữ liệu với chương trình đã gọi nó

+ FB (Function Block): Miền chứa chương trình con, được tổ chức thành

hàm và có khả năng trao đổi dữ liệu với bất cứ một khối chương trình nào khác Các dữ liệu này phải được xây dựng thành khối dữ liệu riêng (gọi là

DB – Data Block)

- Vùng chứa tham số của hệ điều hành và chương trình ứng dụng, được chia thành 7 vùng khác nhau bao gồm :

+ I ( Process image input): Miền bộ đệm các dữ liệu cổng vào số Trước

khi bắt đầu thực hiện chương trình PLC sẽ đọc giá trị logic của tất cả các cổng đầu vào và cất giữ chúng tại vùng nhớ I, thông thường chương trình ứng dụng không đọc trực tiếp trạng thái logic của cổng vào số mà chỉ lấy dữ liệu của cổng vào từ bộ đệm I

+ Q ( Process image output): Miền bộ nhớ đệm các dữ liệu cổng ra số

Kết thúc giai đoạn thực hiện chương trình, PLC sẽ chuyển giá trị logic của

bộ đệm Q tới các cổng ra số Thông thường chương trình không trực tiếp gángiá trị tới cổng ra mà chỉ chuyển chúng vào bộ nhớ đệm Q

+ M ( Miền các biến cờ ): Chương trình ứng dụng sử dụng vùng nhớ này

để lưu giữ các tham số cần thiết và có thể truy cập nó theo bit(M) byte(MB),

từ (MW) hay từ kép (MD)

+ T : Miền nhớ phục vụ bộ thời gian (Timer ) bao gồm việc lưu trữ giá trịthời gian đặt trước ( PV - Preset value ) ,giá trị đếm thời gian tức thời ( CV - Current value ) cũng như giá trị logic đầu ra của bộ thời gian.

+ C : Miền nhớ phục vụ bộ đếm ( Counter ) bao gồm việc lưu giữ giá trị đặt trước ( PV - Preset value ),giá trị đếm tức thời (CV - current value ) và giá trị logic đầu ra của bộ đếm

+ PI: Miền địa chỉ cổng vào các module tương tự (I/O: external

input ).Các giá trị tương tự tại cổng vào của module tương tự sẽ được

module đọc và chuyển tự động theo những địa chỉ Chương trình ứng dụng

có thể truy cập miền nhớ PI theo từng byte (PIB), từng từ (PIW) hoặc từng kép (PID)

+ PQ: Miền địa chỉ cổng ra cho các module tương tự (I/O - external output) Các giá trị theo những địa chỉ này sẽ được module tương tự chuyển tới các cổng ra tương tự Chương trình ứng dụng có thể truy cập miền nhớ

PQ theo từng byte (PQB), từng từ kép (PQD)

- Vùng chứa các khối dữ liệu, được chia thành 2 loại:

+DB (Data block) Miền chứa các dữ liệu được tổ chức thành khối, kích

thước cũng như số lượng, khối do người sử dụng qui định và phù hợp với từng bài toán điều khiển Chương trình có thể truy cập miền này theo từng bit (DBX), byte (DBB), từ (DBW), từ kép (DBD)

+L ( Local data block ): Đây là miền dữ liệu địa phương được các khối

chương trình OB, FC, FB tổ chức và sử dụng cho các biến nháp tức thời và trao đổi dữ liệu của biến hình thức với những khối chương trình đã gọi nó Nội dung của một số dữ liệu trong miền nhớ này sẽ bị xoá khi kết thúc chương trình tương ứng trong OB, FC FB

Miền nhớ này có thể truy nhập từ chương trình theo bit (L), byte (LB), từ kép LD

1.3.1.4 Những khối OB đặc biệt

- OB10 (Time of Day Interrupt): Chương trình trong khối OB10 sẽ được thực hiện khi giá trị thời gian của đồng hồ thời gian thực nằm trong một khoảng thời gian đã được quy định Việc quy định khoảng thời gian hay số lần gọi OB10 được thực hiện nhờ chương trình hệ thống SFC28 hay trong bảng tham số của module CPU nhờ phần mềm STEP 7

- OB20 (Time Relay Interrupt): Chương trình trong khối OB20 sẽ được thực hiện sau một khoảng thời gian trễ đặt trước kể từ khi gọi chương trình

hệ thống SFC32 để đặt thời gian trễ

- OB35 (Cyclic Interrupt): Chương trình trong khối OB35 sẽ được thực hiện cách đều nhau một khoảng thời gian cố định Mặc định, khoảng thời gian này là 100ms, nhưng ta có thể thay đổi nhờ STEP 7

- OB40 (Hardware Interrupt): Chương trình trong khối OB40 sẽ được thực hiện khi xuất hiện một tín hiệu báo ngắt từ ngoại vi đưa vào CPU thông qua các cổng onbroad đặc biệt, hoặc thông qua các module SM, CP, FM

- OB80 (Cycle Time Fault): Chương trình trong khối OB80 sẽ được thực hiện khi thời gian vòng quét (scan time) vượt quá khoảng thời gian cực đại

đã quy định hoặc khi có một tín hiệu ngắt gọi một khối OB nào đó mà khối

OB này chưa kết thuc ở lần gọi trước Thời gian quét mặc định là 150ms

- OB81 (Power Supply Fault): Chương trình trong khối OB81 sẽ được thựchiện khi thấy có xuất hiện lỗi về bộ nguồn nuôi

- OB82 (Diagnostic Interrupt): Chương trình trong khối OB82 sẽ được thực hiện có sự cố từ các module mở rộng vào/ra Các module này phải là các module có khả năng tự kiểm tra mình (diagnostic cabilities)

- OB87 (Communication Fault): Chương trình trong khối OB87 sẽ được thực hiện có xuất hiện lỗi trong truyền thông

- OB100 (Start Up Information): Chương trình trong khối OB100 sẽ được thực hiện một lần khi CPU chuyển từ trạng thái STOP sang RUN

- OB121 (Synchronous Error): Chương trình trong khối OB121 sẽ được thực hiện khi CPU phát hiện thấy lỗi logic trong chương trhhh đổi sai kiuu

dữ liệu hay lỗi truy nhập khối DB, FC, FB không có trong bộ nhớ

A I0.3 // đọc nội dung của I0.3 vào RLO

A I0.4 //kết hợp với nội dung cổng I0.4

= Q0.4

- Lệnh phát sườn lên

Cú pháp FP <toán hạng>

Toán hạng là địa chỉ bit I,Q,M,L,D

- Lệnh phát hiện sườn xuống

- Lệnh so sánh không bằng nhau giữa 2 số thực 32bits

• Một số lệnh chuyển đổi dữ liệu

- Lệnh chuyển đổi BCD thành số nguyên 32 bit

Cú pháp BTD

Lệnh không có toán hạng và thực hiện việc chuyển đổi số BCD có 7 chữ

số nằm trong 28 bit đầu của ACCU1 thành số nguyên 32 bit Kết quả được cất giừ vào ACCU1

- Lệnh chuyển đổi số nguyên 32 bit thành số thực

Cú pháp DTR

Lệnh thực hiện chuyển đổi một số nguyên 32 bit trong ACCU1 thành số thực 32 bit dấu phảy động kết quả được cất lại vào ACCU1

Ví dụ : đổi số nguyên 16 bit (-3278 ÷ 3277) đọc từ cổng tương tự

PIW304 thành một số thực có giá trị bằng mức điện áp tại cổng

(-10÷10V) và cất vào ô nhớ MD0

L PIW304 //số đọc được là số nguyên 16 bit

ITD //chuyển đổi thành số nguyên 32 bit

DTR //chuyển thành số thực

L 3276.7

/R //tính ra giá trị điện áp tại cổng

Analog output : Analog output cũng là một phần của module analog Thực chất nó là một bộ biến đổi số - tương tự (D/A) Nó chuyển tín hiệu số

ở đầu vào thành tín hiệu tương tự ở đầu ra Dùng để điều khiển các thiết bị với dải đo tương tự Chẳng hạn như điều khiển Van mở với góc từ 0-100%, hay điều khiển tốc độ biến tần 0-50Hz

Thông thường đầu vào của các module analog là các tín hiệu điện áp hoặcdòng điện Trong khi đó các tín hiệu tương tự cần xử lý lại thường là các tín hiệu không điện như nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, lưu lượng, khối lượng Vì vậy người ta cần phải có một thiết bị trung gian để chuyển các tín hiệu này

về tín hiệu điện áp hoặc tín hiệu dòng điện – thiết bị này được gọi là các đầu

đo hay cảm biến

Để tiện dụng và đơn giản các tín hiệu vào của module Analog Input và tín hiệu ra của module Analog Output tuân theo chuẩn tín hiệu của công nghiệp.Có 2 loại chuẩn phổ biến là chuẩn điện áp và chuẩn dòng điện

- Điện áp : 0 – 10V, 0-5V, ±5V…

- Dòng điện : 4 – 20 mA, 0-20mA, ±10mA

Trong khi đó tín hiệu từ các cảm biến đưa ra lại không đúng theo chuẩn

Vì vậy người ta cần phải dùng thêm một thiết chuyển đổi để đưa chúng về chuẩn công nghiệp

Kết hợp các đầu cảm biến và các thiết bị chuyển đổi này thành một bộ cảm biến hoàn chỉnh , thường gọi tắt là thiết bị cảm biến, hay đúng hơn là thiết đo và chuyểnđổi đo ( bộ transducer)

Hình 1.7 quá trình chuyển đổi ADC (analog to digital conveter)

SM 334 là 1 module tương tự gồm có 4AI và 2AO 12bit có tích hợp bộ chuyển đổi ADC ( analog to digital converter)

Hình 1.8 Hình ảnh module analog SM334

Analog Input ( A/D) Các con số Analog Output ( D/A) Các con số

Đầu đo

Thiết bị chuyển đổi

Hình 1.9 Sơ đồ khối của Module analog SM334

- Kết nối chân M(ana) (chân 15 hoặc 18) với chân mát M của CPU sử dụng dây có tiết diện tối thiểu 1mm

- Nếu 2 chân này không được nối với nhau thì module sẽ tắt ngõ vào lúc này có giá trị 7HHH Ngõ ra có giá trị bằng 0 Nếu để module hoạt động không được nối mát trong 1 thời gian có thể dẫn tới hư hỏng

- Chiều dài tối đa của cáp là 200m

1.3.2.Tìm hiểu về HMI và WINCC

Các ưu điểm của HMI

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 Đôikhi không có chỗ cho họ, các công cụ, phụ tùng và HMI cỡ lớn nên họ cần

có HMI có thể di chuyển được

Hình 1.2HMI kết nối với máy chủ thông qua đường truyền

LAN(TCP/IP)

1.3.3.2.Tìm hiểu về WINCC

WinCC (Window Control Center) là phần mềm tạo dựng hệ SCADA và HMI rất mạnh của hãng SIEMENS hiện đang được dùng phổ biến trên thế giới và Việt Nam WinCC hiện có mặt trong rất nhiều lĩnh vực như sản xuất

xi măng, giấy, théo, dầu khí,…

WinCC là một hệ thống điều khiển trung lập có tính công nghiệp và có tính kỹ thuật, hệ thống màn hình hiển thị đồ họa và điều khiển nhiệm vụ trong sản xuất và tự động hóa quá trình Hệ thống này đưa ra những modulechức năng tích hợp công nghiệp cho hiển thị đồ họa, những thông báo, những lưu trữ và những báo cáo Nó là một trình điều khiển mạnh, nhanh chóng cập nhật các ảnh và những chức năng lưu trữ an toàn, bảo đảm một tính lợi ích cao đem lại cho người vận hành một giao diện trực quan dễ sử dụng, có khả năng giám sát và điều khiển quá trình công nghệ theo chế độ thời gian thực

Ngoài những chức năng hệ thống, WinCC đưa ra những giao diện mở chocác giải pháp của người dùng Những giao diện này làm cho nó có thể tích hợp trong những giải pháp tự động hóa phức tạp, các giải pháp cho công ty

mở Sự truy nhập tới cơ sở dữ liệu tích hợp bởi những giao diện chuẩn ODBC và SQL, sự lồng ghép những đối tượng và những tài liệu được tích hợp bởi OLE2.0 và OLE Custom Controls (OCX) Những cơ chế này làm cho WinCC là một đối tác dễ hiểu, dễ truyền tải trong môi trường Windows

Để xây dựng được giao diện HMI bằng phần mềm WinCC thì cấu hình phần cứng phải bao gồm thiết bị PLC S7-xxx và cấu hình phần cứng tối thiểu của máy tính cho việc sử dụng phần mềm WinCC và các thiết bị khác phục vụ cho việc truyền thông

• Các thành phần cơ bản của WinCC