CHUON 2 Bài giảng Win CC chương 2

2.1 Phần mềm giao diện ngườimáy có thể được xây dựng theo những phương pháp cơ bản nào, ưu điểm khi sử dụng phần mềm WinCC 2.2 Phân tích chức năng của trung tâm điều khiển (control center) 2.3 Cấu trúc của trung tâm điều khiển (control center), vai trò của nó trong thiết kế một dự án 2.4 Các thành phần của dự án (project) trong Control Center, việc phân tích các thành phần của dự án có ý nghĩa như thế nào. 2.5 Phân tích các loại biến và kiểu dữ liệu trong dự án

Chơng 2 Tổng quan về lập trình Wincc

2.1 Giới thiệu chung về WinCC

WinCC (viết tắt từ chữ Windows Control Center): Đây là chơng trình ứng dụng của hãng Siemens dùng để giám sát, thu thập dữ liệu và điều khiển một hệ thống tự động hóa quá trình sản xuất Theo nghĩa hẹp, WinCC là chơng trình HUI (Human Machine Interface) hỗ trợ cho ngời lập trình thiết kế giao diện ngời - máy

WinCC là hệ thống trung tâm về công nghệ và kỹ thuật

đợc dùng để điều hành các màn hình hiển thị và điều khiển

hệ thống trong tự động hóa sản xuất và quá trình Hệ thống này cung cấp các module chức năng thích ứng trong công nghiệp nh: Hiển thị hình ảnh, thông điệp, lu trữ và báo cáo Giao diện điều khiển mạnh, truy cập hình ảnh nhanh chóng

và chức năng lu trữ an toàn của nó đảm bảo tính hữu dụng cao Có thể nói WinCC là chơng trình chuyên dùng tạo giao diện giữa ngời và máy trong tự động hóa công nghiệp

WinCC 6.0 chạy trên nền hệ điều hành Windows 2000 và Window XP Cả 2 hệ đều có khả năng thực hiện đa nhiệm vụ,

đảm bảo phản ứng nhanh với việc xử lý ngắt và độ an toàn chống mất dữ liệu bên trong ở mức độ cao Ngoài ra, WinCC còn có chức năng phục vụ nh một máy chủ (Server) trong hệ thống WinCC nhiều ngời sử dụng WinCC đã và đang là chơng trình HMI đợc sử dụng rộng dãi ở Việt Nam

2.2 Chức năng của trung tâm điều khiển (control center)

2.2.1 Chức năng

Control center chứa tất cả các chức năng quản lý cho toàn

hệ thống Trong Control center có thể đặt cấu hình và khởi

động module Run-time

2.2.1.1 Nhiệm vụ quản lý dữ liệu

Quản lý dữ liệu cung cấp ảnh quá trình với các giá trị của tag Tất cả các hoạt động của quản lý dữ liệu nền (background)

2.2.1.2 Nhiệm vụ của control center

Các nhiệm vụ chính của control center:

- Lập cấu hình hoàn chỉnh

- Hớng dẫn giới thiệu việc lập cấu hình

- Thích ứng việc ấn định, gọi và lu trữ các dự án (projects)

- Quản lý các dự án (projects)

- Có khả năng nối mạng và soạn thảo cho nhiều ngời sử dụng trong một dự án

- Quản lý phiên bản

- Diễn tả bằng đồ thị của của dữ liệu cấu hình

- Điều khiển và đặt cấu hình cho các hình vẽ/cấu trúc

hệ thống

- Thiết lập việc cài đặt toàn cục

- Đặt cấu hình cho các chức năng định vị đặc biệt

- Tạo và soạn thảo các tham khảo đan chéo

- Phản hồi tài liệu

- Báo cáo trạng thái hệ thống

- Thiết lập hệ thống đích

- Chuyển giữa Run-time và cấu hình

- Kiểm tra chế độ mô phỏng, trợ giúp thao tác để đặt cấu hình dữ liệu bao gồm: Dịch hình vẽ, mô phỏng biến (tag), hiển thị trạng thái và thiết lập thông báo

2.2.2 Cấu trúc

Control center có các cấu trúc nh sau:

2.2.2.1 Control center

- Tìm hiểu WinCC trong Control Center: Giao diện đồ họa cho cấu hình dới môi trờng Windows 2000 và Windows XP

- Quản lý dữ liệu: Cung cấp ảnh quá trình với các giá trị của biến (tag) Truyền dữ liệu và quản lý dữ liệu đã nhận từ các hệ thống tự động

2.2.2.2 Các module chức năng

- Phân hệ đồ họa (graphic designer): Hiển thị và kết nối quá trình bằng đồ thị

- Viết chơng trình cho các thao tác (Global Scrips): Tạo một dự án động cho các yêu cầu đặc biệt

- Hệ thống thông báo (Alarm Logging): Xuất các thông báo

và hồi đáp

- Lu trữ và soạn thảo các giá trị đo lờng (Tag Logging): Soạn thảo các giá trị đo và lu giữ trong thời gian dài

Soạn thảo dữ liệu liên quan đến ngời sử dụng và lu giữ chúng trong thời gian dài

- Phân hệ báo cáo (Report Designer): Báo cáo trạng thái hệ thống

Phản hồi tài liệu:

Đối với trung tâm điều khiển (Control Center), việc in ra một hệ thống định sẵn có trong báo cáo thiết kế (Report designer) để hiển thị nội dung tài liệu Tất cả các máy tính, các biến (tags) và các kết nối đã đợc định hình đều đợc in ra bằng “Print job” hay hiển thị trên trên màn hình

Các kiểu dữ liệu dự án đợc xuất ra bằng cách phản hồi tài liệu:

- Máy tính: Tên và kiều máy tính (server hay Client)

- Tag management: Tên biến (tag), kiểu dữ liệu, kết nối, kênh

- Kết nối: Kết nối đơn vị và tham số

2.2.3 Soạn thảo (Editor)

Editor dùng soạn thảo và điều khiển một dự án (project) hoàn chỉnh Các bộ soạn thảo trong trung tâm điều khiển (Control Center) bao gồm:

Chơng trình soạn

Alarm Logging

(báo động)

Nhận các thông tin từ các quá trình

để chuẩn bị, hiển thị, hồi đáp và lu trữ các thông báo này

User Administrator

(quản lý ngời dùng)

Cho phép các nhóm và ngời sử dụng

điều khiển truy nhập

Text Library

(Th viện văn bản)

Chứa các văn bản tùy thuộc ngôn ngữ

do ngời dùng tạo ra

Report Designer

(Báo cáo)

Cung cấp hệ thống báo cáo đợc tích hợp có thể sử dụng để báo cáo dữ liệu, hệ thống tài liệu của chính ngời

sử dụng

Global Scripts

(Viết chơng trình)

Cho phép tạo các dự án động tùy thuộc vào từng yêu cầu đặc biệt Bộ soạn thảo này cho phép tạo các hàm và các thao tác có thể đợc sử dụng trong một hay nhiều dự án tùy theo kiểu của chúng

Tag Logging

(Hiển thị giá trị xử

lý)

Xử lý các giá trị đo lờng và lu trữ chúng trong thời gian dài

Graphics Designer

(Thiết kế đồ họa)

Cung cấp các màn hình hiển thị và kết nối đến các quá trình

2.2.4 Các thành phần của dự án (project) trong Control Center

Một dự án bao gồm các thành phần sau: Máy tính, quản lý biến, kiểu dữ liệu, soạn thảo

2.2.4.1 Máy tính

Thành phần máy tính (Computer) dùng quản lý tất cả các máy tính có thể truy cập một dự án hiện có Có thể đặt cấu hình cho mỗi máy tính riêng biệt

Các thuộc tính của một máy tính: Bao gồm tên máy tính

và kiểu máy tính

- Server: Máy tính trung tâm để lu trữ dữ liệu và quản

lý toàn cục trong hệ thống WinCC

- Client: Cũng đợc định nghĩa nh một trạm làm việc

(Work station) Trung tâm điều khiển (Control center)

đợc tải cục bộ trong từng máy tính loại này Thành phần

có nhiều mục con nh: Các bộ điều khiển truyền thông

để quản lý các biến (tag) quá trình, các biến nội, các kết nối logic và các nhóm biến

- Các bộ điều khiển truyền thông: Bộ điều khiển

truyền thông là giao diện kết nối giữa một hệ thống PLC và WinCC Hệ thống WinCC chứa các bộ điều khiển truyền thông (liên kết động) trong kênh DDL với các thông tin về:

 Điều kiện tiên quyết cần để xử lý các tag quá trình bằng PLC

 Các thủ tục chung để kết nối với tag ngoài

 Giới thiệu cấu hình đặc biệt của kênh DDL

WinCC hỗ trợ nhiều hãng với chuẩn khác nhau nh: Modbus Protocol Suite.chn, Mitsubishi FX.CHN, Profibus DP.CHN, Modbus serial.CHN, SIMATIC S7 Protocol Suite.CHN, SIMATIC S5 ETHERNET TF.CHN …

Khối kênh

Một kênh trong WinCC đợc thực hiện nh một Windows DLL

và đợc liên kết động với hê thống Mỗi kênh WinCC đợc thực hiện việc truy nhập các kiểu tham số kết nối đặc biệt với các nghi thức đặc biệt (chẳng hạn kênh SIMATIC S5 Ethernet TF hỗ trợ việc truy nhập SIMATIC S5 với TF Protocol) Mộ kênh DDL có thể hỗ trợ nhiều khối kênh của cùng một kiểu Ví dụ: Kênh DDL của SIMATIC S5 Ethernet TF đợc điều khiển với khối SINEC-H1 (CP1413) cũng nh với SINEC-L2 (CP5412) tại cùng một thời điểm Quản lý dữ liệu của WinCC đòi hỏi các giá trị quá trình lúc

“Run-time” từ PLC ở xa thông qua kết nối logic Khối kênh sẽ thực hiện các bớc nối truyền thông cần thiết để đáp ứng yêu cầu về các giá trị quá trình bằng kết nối kênh đặc biệt, do dó cung cấp các giá trị quy trình cho quản lý dữ liệu WinCC Dữ liệu đọc vào đợc lu trữ nh ảnh quá trình trong RAM của máy tính Tất cả các thành phần của WinCC đều truy nhập ảnh quá trình này Các kết nối logic, các tag và các nhóm tag cũng có

có thể đợc ấn định vào một khối kênh

Kết nối

Một kết nối logic mô tả giao diện giữa hệ thống tự động

và quản lý dữ liệu trong WinCC Quản lý dữ liệu của máy Server đảm trách việc cung cấp các tags với các giá trị quá trình khi Run-time Quản lý dữ liệu cung cấp các giá trị quá trình đến các tags nội bộ của nó cũng nh các nhóm tags của máy client tơng ứng Quản lý dữ liệu chuyển các tags đợc truy cập đến kết nối logic của chúng vì thế đến đợc kênh thích hợp Các kênh sẽ thực hiện các bớc truyền thông cần thiết bằng tuyến quá trình theo cách tối u nhất Bằng cách này, việc giảm thiểu chuyển dữ liệu là cần thiết trên tuyến quá trình để gán giá trị cho các tag

2.2.4.2 Biến (tag)

Các tag WinCC là phần tử trung tâm để truy nhập các giá trị quá trình Trong một dự án, chúng nhận một tên và một kiểu dữ liệu duy nhất Kết nối logic sẽ đợc gán với biến WinCC Kết nối này xác định rằng kênh nào sẽ chuyển giao giá trị quá trình cho các biến

Các biến đợc lu trữ trong cơ sở dữ liệu toàn dự án Khi một chế độ của WinCC khởi động, tất cả các biến trong một

dự án đợc nạp và các cấu trúc Run-time tơng ứng thiết lập Mỗi biến đợc lu trữ trong quản lý dữ liệu theo một kiểu dữ liệu chuẩn

Biến nội (internal):

Các biến nội không có địa chỉ trong hệ thống PLC, do

đó quản lý dữ liệu bên trong bên trong WinCC sẽ cung cấp cho toàn bộ mạng hệ thống (Network) Các biến nội đợc lu trữ thông tin tổng quát nh: Ngày, giờ hiện hành, lớp hiện hành, cập nhật liên tục Hơn nữa, các biến nội còn cho phép trao đổi dữ liệu giữa các ứng dụng để thực hiện việc truyền thông cho cùng quá trình theo cách tập trung và tối u

Biến quá trình:

Trong hệ thống WinCC , biến ngoài cũng đợc hiều là biến quá trình Các biến quá trình đợc liên kết với truyền thông logic để phản ánh thông tin về địa chỉ của các hệ thống PLC khác nhau Các biến ngoại chứa một mục tổng quát gồm các

thông tin về tên, kiểu, các giá trị giới hạn và một mục chuyên biệt về kết nối mà cách diễn tả phụ thuộc kết nối logic Quản

lý dữ liệu luôn cung cấp những mục đặc biệt của quá trình cho các ứng dụng trong một mẫu văn bản

Nhóm biến:

Nhóm biến chứa tất cả các biến có kết nối logic lẫn nhau

Ví dụ về các nhóm biến:

- CPU: Nhóm này chứa tất cả các biến truy nhập cùng một CPU

- Lò nhiệt: Nhóm này chứa tất cả các biến truy nhập cho một lò nhiệt

- I/O số: Nhóm này chứa tất cả các biến truy nhập các

đầu vao/ra số

- I/O tơng tự: Nhóm này chứa tất cả các biến truy nhập các đầu vao/ra tơng tự

Một kết nối logic diễn tả giao diện giữa hệ thống tự động

và quản lý dữ liệu Mỗi nhóm biến đợc gán với một khối kênh Một kênh có thể chứa nhiều nhóm biến

2.2.4.3 Các kiểu dữ liệu

Biến phải gán một trong các kiểu dữ liệu sao cho mỗi biến

đợc định cấu hình Việc gán kiểu dữ liệu cho biến đợc thực hiện trong khi tạo một biến mới

Kiểu dữ liệu của một biến độc lập với kiểu biến (biến nội hay biến quá trình) Trong WinCC, một kiểu dữ liệu nào đó cũng đều có thể đợc chuyển đổi thành kiểu khác bằng cách

điều chỉnh lại dạng

Các kiểu dữ liệu (Data types) có trong WinCC:

- Binary Tag: Kiểu nhị phân

- Signed 8-Bit Value: Kiểu 8 bit có dấu

- Unsingned 8-Bit Value: Kiểu 8 bit không dấu

- Signed 16-Bit Value: Kiểu 16 bit có dấu

- Unsingned 16-Bit Value: Kiểu 16 bit không dấu

- Signed 32-Bit Value: Kiểu 32 bit có dấu

- Unsingned 32-Bit Value: Kiểu 32 bit không dấu

- Floating Point Nunber 32 bit IEEE 754: Kiểu số thực 32 bit theo tiêu chuẩn IEEE 754

- Floating Point Nunber 64 bit IEEE 754: Kiểu số thực 64 bit theo tiêu chuẩn IEEE 754

- Text Tag 8 bit character set: Kiểu kí tự 8 bit

- Text Tag 16 bit character set: Kiểu kí tự 16 bit

- Raw Data type: Kiểu dữ liệu thô

Sau đây là một số kiểu dữ liệu thờng dùng:

- Kiểu dữ liệu 8 bit không dấu: Kiểu này có độ dài

1 byte và không có dấu.

Byte ToUnsignedByte 0 to 255

Byte ToUnsignedWord 0 to 255

Byte ToUnsignedDword 0 to 255

Byte ToSignedDword 0 to 255

Byte ToAikenByte 0 to 99

Byte ToAikenWord 0 to 255

- Kiểu dữ liệu 16 bit không dấu: Kiểu này dài 12 byte và không có dấu.

WordToUnsignedWord 0 to 65535

WordToUnsignedDword 0 to 65535

WordToSignedDword 0 to 65535

WordToBCDByte 0 to 99

WordToAikenWord 0 to 9999

WordToExcessDWord 0 to 65535

- Kiểu dữ liệu 32 bit không dấu: Kiểu này dài 4 byte và không có dấu.

DWordToUnsignedByte 0 to 255

DWordToUnsignedWord 0 to 65535

DWordToUnsignedDword 0 to 4294967295

DWordToSignedWord 0 to 32767

DWordToSignedDword 0 to 21474483647

DWordToAikenDWord 0 to 99999999

DWordToExcessWord 0 to 9999

DWordToExcessDWord 0 to 99999999

2.3 Câu hỏi và bài tập

2.1 Phần mềm giao diện ngời-máy có thể đợc xây dựng theo những phơng pháp cơ bản nào, u điểm khi sử dụng phần mềm WinCC

2.2 Ph©n tÝch chøc n¨ng cña trung t©m ®iÒu khiÓn (control center)

2.3 CÊu tróc cña trung t©m ®iÒu khiÓn (control center), vai trß cña nã trong thiÕt kÕ mét dù ¸n

2.4 C¸c thµnh phÇn cña dù ¸n (project) trong Control Center, viÖc ph©n tÝch c¸c thµnh phÇn cña dù ¸n cã ý nghÜa nh thÕ nµo

2.5 Ph©n tÝch c¸c lo¹i biÕn vµ kiÓu d÷ liÖu trong dù ¸n