Sử dụng máy tính trong phân tích hệ thống điều khiển

• PLC sử dụng một loạt HMI để cho phép người dùngtương tác với các quy trình được kiểm soát thông quatrực quan và công cụ thân thiện với người dùng.. Màu sắc: + Dữ liệu chính quá trình:

Trang 1

Sử dụng máy tính trong

phân tích hệ thống

điều khiển

Giảng viên: Nguyễn Thị Thúy Hằng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

Trang 2

NỘI DUNG

CHƯƠNG 1: HMI.

CHƯƠNG 2: SIMATIC WinCC

CHƯƠNG 3: BỘ ĐIỀU KHIỂN PID ỨNG DỤNG MATLAB

Trang 3

1.7 Giao diện người- máy

1.8 Điều khiển và giám sát

Giáo trình:

Trang 4

1.1 Khái niệm

• HMI là viết tắt của Human-Machine-Interface, có nghĩa là

thiết bị giao tiếp giữa người thi hành, thiết kế và máy móc

• PLC sử dụng một loạt HMI để cho phép người dùngtương tác với các quy trình được kiểm soát thông quatrực quan và công cụ thân thiện với người dùng

• HMI được sử dụng cho mục đích hiển thị báo cáo / trạngthái

1.1 1 HMI là gì?

Trang 5

1.1 Khái niệm

• Chúng có thể cung cấp lệnh người dùng từ bất kỳ vị trímong muốn hoặc thông qua Internet ở bất cứ đâu trênthế giới

• Cơ sở hạ tầng HMI vừa linh hoạt vừa có thể mở rộng

• HMI cũng cung cấp một công cụ tuyệt vời cho cải thiệnhiệu suất hệ thống tổng thể với việc điều khiển và giámsát từ xa theo thời gian thực

1.1 1 HMI là gì?

Trang 6

1.1 Khái niệm

1.1.2 Các thuật ngữ của HMI.

Màn hình _ Screen

Các thẻ liên kết – biến số _ Tags

Kiểu biến_ A type/Data type

Chương trình _ Script

Đồ thị _ Trend

Cảnh báo _ Alarm

Đồ thị _ Bar Graph

Trang 7

 Các thiết bị HMI truyền thống

1.2 Phân loại

Trang 8

 Các thiết bị HMI hiện đại

Ưu, nhược điểm???

1.2 Phân loại

Trang 11

1.3.2 Lợi ích của HMI

1.3 Ứng dụng

 Hiệu quả chi phí

 Cải thiện năng suất

 Cải thiện sự hài lòng của người lao động

 Internet của vạn vật

 Ghi dữ liệu

 Nhắn tin đáng tin cậy

 Kết nối với dữ liệu

Trang 12

• Các công cụ xây dựng HMI.

• Các công cụ kết nối, nạp chương trình và gỡ rối.

• Các công cụ mô phỏng.

Truyền thông( Communication):

Trang 13

• Kích thước màn hình: quyết định thông tin cần hiển thị cùng lúc của HMI.

• Dung lượng bộ nhớ chương trình, bộ nhớ dữ liệu, Flash dữ liệu: quyết định số lượng tối đa biến số và dung lượng lưu trữ thông tin

• Số lượng các phím và các phím cảm ứng trên màn hình: khả năng thao tác vận hành

• Chuẩn truyền thông, các giao thức hỗ trợ

 Thông số chính của HMI

1.4 Các thành phần của HMI

Trang 14

1.5 Quy trình xây dựng hệ thống HMI

• Cấu hình phần cứng: chọn phần cứng, chuẩn giao thức

• Xây dựng giao diện

• Gán các biến số (tag) cho các đối tượng

• Sử dụng các đối tượng đặc biệt

• Viết các chương trình

• Mô phỏng chương trình

• Nạp thiết bị xuống HMI

Trang 15

1.5 Quy trình xây dựng hệ thống HMI

1.5.1 Cấu hình phần cứng

• Chọn đúng tên, chủng loại, mã ( model) của HMI đã có

• Chọn đúng tên, chủng loại, mã PLC đã có.

• Chọn chuẩn giao thức…

Trang 16

Phương pháp:

+ Ghi lại nội dung của từng màn hình, phải xác định:

- màn hình chính? màn hình trạng thái thiết bị?

+ Lập danh sách báo động, cảnh báo.

+ Sử dụng graphics hoặc flow chats , trend graphs sẽ dễ giám sát hơn, xu thế biểu thị có quá khứ, hiện tại và tiêu chuẩn.

+ Lưu ý khi phát triển đồ họa: ko cần thiết phải sử dụng quá nhiều màu sắc và hình ảnh động( bơm quay, van mở và chất lỏng chảy qua đường ống nhiều quá có thể gây mất tập trung, chỉ hoạt động nếu nó làm cho người vận hành thấy hiệu quả hơn)

+ Thực hiện sơ đồ P& ID

1.5.2 Xây dựng giao diện

Trang 17

+Thông tin rõ ràng, có tổ chức và không lộn xộn giúp người vận hành phản ứng với báo động nhanh hơn và hiểu rõ hơn về một quy trình

Trang 18

Bố cục: +Quy trình được diễn tả từ trái qua phải, từ trên xuống dưới

+Các đối tượng quan trọng của một hệ thống nên nằm trong một khu vực trong trang nơi mà người vận hành chú ý đến dễ dàng.

+Các báo động nên ở trên cùng trang, hình ảnh đồ họa ở giữa bên trái, dữ liệu chính ở giữa bên phải

+ Nút Start, stop, controls…ở phía dưới bên trái và chuyển hướng sang phía dưới bên phải của trang

+Luôn phải thống nhất tuyệt đối về chi tiết, bố cục, ký

Trang 19

Màu sắc: + Dữ liệu chính ( quá trình): nổi bật với độ tương phản cao

+ Dữ liệu thứ cấp ( mô tả ): nhỏ hơn/ cùng tông nền + Chọn màu cảnh báo tương phản với màu hoạt động thông thường

+ Không nên sử dụng màu chính (đỏ, xanh lá cây, xanh dương) làm màu nền trong HMI Nên Sử dụng các màu pastel như xám nhạt, nâu nhạt, vv Những màu này dễ nhìn hơn và cung cấp độ tương phản tốt hơn.

+ Sử dụng shadows khi sử dụng nhiều trang trên một màn hiển thị.

Trang 20

Màu sắc:

Trang 21

Màu sắc:

Graphics and Picture

Trang 22

Font :

Font : Arial, Time New Roman, sans-serif …

Size: +Vừa đủ nhìn

+Tiêu đề và nhãn phải lớn hơn cho nút và báo động

+ Không nên sử dụng nhiều kích thước chữ

+ Tiêu đề nên để chữ in hoa, còn lại tất cả để chữ thường.1.5 Quy trình xây dựng hệ thống HMI

Trang 23

Biểu diễn các giá trị dữ liệu:

+ Nên được nhóm vào một khu vực trong màn hình

+ Nếu cần biễu diễn dữ liệu so sánh thì nên đặt trong bảng bên cạnh

+ Các giá trị dữ liệu nên đặt đúng thứ tự

+ Trình bày dữ liệu đồ họa tốt hơn trình bày dữ liệu dạng số khi muốn quan sát sự thay đổi liên tục

+ Số tốt hơn khi muốn biết giá trị chính xác ( tránh biểu diễn quá1.5 Quy trình xây dựng hệ thống HMI

Trang 24

Alarm & Event:

+ Thông tin: không yêu cầu hoạt động

+ Cảnh báo: Quá trình có thể “Stop” hoặc “Damaged” nếu không

có hành động khắc phục sớm.

+ Chặn : Thực hiện hành động chống lại những rủi ro để bảo vệ

quá trình và duy trì cho đên khi lỗi được Reset

+ Báo động với các hiệu ứng âm thanh khác nhau.

Trang 25

Navigation & Controls:

+ Các nút điều hướng đặt ở phía dưới bên phải các góc.

+Luôn phải có trang với toàn bộ hệ thống tổng quan

+ Các nút điều khiển phải đủ để chạm ngón tay

+ Tất cả các nút điều khiển nên được nhóm lại ở phía dưới( một phần của màn hình cảm ứng)

+ ở mỗi pop-up khi bật lên phải có nút “OK” hoặc “cancel” để tránh kích hoạt những hoạt động không mong muốn.

Trang 26

Phân cấp trang:

+ Level 1: Tổng quan, kiểm soát toàn bộ quá trình.

+Level 2 : Hiển thị các đơn vị con của Level 1, màn hình này sẽ hiển

thị tất cả các thông tin và điều khiển cần thiết cho một đơn vị phụ.

+ Level 3: Hiển thị tất cả các chi tiết về từng thiết bị hoặc quy trình kế

hoạch kiểm soát Những màn hình này được sử dụng cho mục đích chẩn đoán hệ thống

+Level 4: Cấp độ này hiển thị chi tiết về các hệ thống con, cảm biến

hoặc các thành phần và thông tin tản mạn.

Trang 27

Trang 28

Trang 29

Trang 30

Trang 31

Trang 32

Trang 34

1.6 Cấu hình PLC/HMI

1.6.2 Cấu hình PLC/HMI

Tạo một file mới với tên Project 1:

- Cấu hình PLC mới theo đúng loại PLC đang sử dụng.

( Lưu ý đúng firmware )

Trang 35

- Cấu hình HMI theo đúng loại HMI đang sử dụng

Trang 36

Trang 37

Trang 38

1.6 Giao diện người - máy

1.6.1 Các nguyên tắc về truyền thông

 Cổng Profinet của CPU phải được cấu hình để kết nối vớiHMI HMI phải được thiết lập và cấu hình

 Thông tin cấu hình của HMI là một phần của dự án củaCPU và có thể đã được cấu hình và tải từ bên trong dự ánKhông có switch Ethernet được yêu cầu truyền thông điểm–diểm Một switch Ethernet được yêu cầy cho hơn hai thiết

bị trong mạng

 Có thể dùng module chia mạng CSM1277 cho 4 cổngEthernet để sử dụng kết nối CPU và HMI Cổng Profinettrong CPU không chứa một thiết bị chuyển mạch Ethernet

 HMI có thể đọc/viết dữ liệu tới CPU

 Tin nhắn và thông tin trạng thái có thể được kích hoạt từ

Trang 39

1.6.2 Giao thức PROFINET và ETHERNET

 CPU S7-1200 tích hợp cổng Profinet hỗ trợ cho cả haiETHERNET và kết nối trực tiếp Giao tiếp trực tiếp được

sử dụng khi thiết bị lập trình, HMI, hoặc CPU khác cái màvẫn có thể kết nối với CPU đơn lẻ

 Truyền thông mạng được sử dụng khi hai thiết bị hoặcnhiều hơn được kết nối ( ví dụ các CPU, các HMI, thiết bịlập trình và thiết bị của hãng khác)

 Một thiết bị đầu cuối lập trình được kết nối với PLC

S7-1200 Nhiều CPU S7-1200, HMI có thể được cấu hình và

Trang 40

1.6.3 Chương trình HMI

Trang 41

1.7.1 HMI Siemens và phần mềm lập trình TIA Portal

Thực hành với HMI KTP 400 Basic mono PNThực hành với HMI KPT600 Basic color PN 1.7.2 HMI Wienteck với phần mềm lập trình EB8000

(EasyBuider)

1.7 Xây dựng giao diện điều khiển và giám sát

Trang 42

1.7.1.Thực hành với HMI KPT600 Basic color PN :

EN M08-HMI- S71200 pdf,

S7-1200 training with TIA V15

(data E/siemens/S7- 1200)

1.7.2.Thực hành với HMI KTP 400 Basic mono PN

Programmable Logic Controller.pdf

( Google Drive/ THUYLOI/soạn GT/ tltk

weintek-weinview/

•https://hmivietnam.com/download-phan-mem-lap-trinh-hmi-1.7.3 Hướng dẫn lập trình Easy builder

ttps://www.youtube.com/watch?time_continue=121&v=X3IO

Trang 43

CÂU HỎI ÔN TẬP( 207-209 pages)

1.1 Liệt kê bốn lợi ích của việc sử dụng HMI trong tự động hóa công

nghiệp và kiểm soát quy trình.

1.2 Giải thích cách PLC giao tiếp với HMI.

1.3.Có bao nhiêu thiết bị có thể được kết nối với HMI?

1.4 Sự khác biệt giữa giao tiếp trực tiếp và giao tiếp mạng là gì?

1.5 Đối tượng mạch là gì? Chỉ ra một vài ví dụ.( button, bar, lamp…)

1.6 Text field được sử dụng để làm gì? Chỉ ra một vài ví dụ ( 183 pages) 1.7 I / O Field được sử dụng để làm gì? (185 pages)

1.8 Các thuộc tính của I / O Field là gì? (185 pages)

1.9 Đối tượng mạch là gì? Chỉ ra các bước cần thiết để thiết lập các đối tượng đó.

1.10 Button field được sử dụng để làm gì? Thiết lập và hiển thị các bước được sử dụng để cấu hình một nút (187 pages)

1.11 Các thuộc tính của Button Field là gì? Giải thích các đặc điểm của một

Trang 44

Sử dụng máy tính trong

phân tích hệ thống

điều khiển

Giảng viên: Nguyễn Thị Thúy Hằng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

1

Trang 45

NỘI DUNG

CHƯƠNG 1: HMI.

CHƯƠNG 2: SIMATIC WinCC

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PID

TRONG MATLAB -SIMULINK

Tài liệu:

S7-1200-Training-with-TIA-Portal-V15

Trang 46

CHƯƠNG 2:

SIMATIC WinCC

2.1 Khái niệm.

2.2 Đặc điểm của Simantic WinCC

2.3 Các bước tạo một Project

2.4 Ứng dụng

Trang 47

2.1 Khái niệm

- SIMATIC WinCC® (Windows Control Center) là một

hệ thống trực quan hóa quy trình có thể mở rộng (SCADA).

- Hoàn thành chức năng vận hành và giám sát trong Windows cho tất cả các phân khúc ngành khác nhau.

- Một trong những tính năng đặc biệt của WinCC là khả năng mở rộng: các nhiệm vụ đơn giản đến phức tạp, giao tiếp thích nghi…

Trang 48

2.1 Khái niệm

Trang 49

> Efficiency in Engineering

> Added Value

> Efficiency in Runtime

>3 WinCC/ Change Controll

> 5.WinCC/ Data Monitor

> 6.WinCC/ IndustrialDataBridge

> 7.Simantic Infoemation Server

> 8.WinCC/ODK(Open development Kit)

Trang 50

2.2 Đặc điểm Simatic WinCC.

2.2.1 Lợi ích

 Hiệu quả trong kỹ thuật

 Hiệu quả trong Runtime

 Khả năng mở rộng

 Đổi mới

 Cởi mở

Trang 51

2.2.1 Lợi ích

Hiệu quả trong kỹ thuật

- Là công cụ thông minh cho hiệu quả kỹ thuật

- Xử lý quá trình hiệu quả với nhiều lớp dữ liệu

- Biến Tags và tối ưu hóa truyền thông đến PLC S7

- Sẵn sàng cho mọi ứng dụng

- Chuẩn đoán hiệu quả trong kỹ thuật

- Tích hợp quản trị người dùng bao gồm cả đăng nhập

2.2 Đặc điểm Simatic WinCC

Trang 52

2.2.1 Lợi ích

Hiệu quả trong Runtime

- Quản lý vận hành hiệu quả - chức năng WinCC

Runtime

- Sẵn sàng sử dụng trên toàn thế giới

- Tích hợp giao diện khách

- Lưu trữ dữ liệu hiệu suất cao

- Phân tích hiệu quả của các giá trị quá trình ( Trends)

- Phân tích hiệu quả của tin nhắn

- Báo cáo Web-based hiệu quả

- Phân tích hiệu quả quy trình sản xuất

- Quản lý hiệu quả hồ sơ dữ liệu

- Truy xuất nguồn gốc trong quy trình sản xuất

Trang 53

- Thông báo Web-based

Trang 54

2.2.1 Lợi ích

Sự đổi mới

- Bằng chứng tương lai do đổi mới các giải pháp

- Hệ thống báo cáo Web- based cho lịch sử dữ liệu

- Hoạt động tiện ích với 2 ngón tay cử động

Trang 55

2.2.1 Lợi ích

Sự cởi mở

- Sử dụng tiêu chuẩn để tích hợp dễ dàng

- Chế độ điều chỉnh riêng

- Giao diện chương trình mở

- Thông tin hai chiều từ tầng vật lý đến tầng cao

- Cho phép truyền thông giữa nhiều nhà cung cấp OPC ( OLE cho điều khiển quá trình)

Trang 56

2.2.2 Các gói phần mềm

2.2.2.1.WinCC complete package(RC) / runtime package(RT)

- WinCC Runtime Package (Viết tắt là RT): chứa các chức năng ứng

dụng dùng để chạy các ứng dụngcủa WinCC như hiển thị, điều khiển, thông báo các trạng thái, các giá trị điều khiển và làm các báo cáo

- WinCC Complete Package (Viết tắt là RC): bao gồm bản quyền để

xây dựng cấu hình hệ thống (configuration licence) và bản quyền để chạy ứng dụng (Runtime) Các gói này có các phiên bản khác nhau tùy theo số lượng các tham số làm việc (Powertag) mà nó có thể đáp ứng: 128, 512, 2k, 8k, 64k, 100k, 150k or 256k Powertags

Trang 57

Phiên bản mở rộng và các mô đun mở rộng đặc biệt (WinCC Add-on) Các WinCC Option là sản phẩm của Siemens Automation and Drive (A&D) Các WinCC Add-on là các sản phẩm của các bộ phận khác của Siemens hay các đối tác của Siemens xây dựng lên nhằm mở rộng chức năng hay để phù hợp với từng loại ứng dụng.

2.2.2.1 Simantic WinCC Options

Trang 58

Simantic WinCC/Audit

Giám sát các hoạt động của hệ thống và ghi lạitất cả các dữ liệu thay đổi của các hoạt động đó nhằmgiúp cho việc truy xuất lịch sử làm việc dễ dàng, rútngắn thời gian cải tiến hệ thống kỹ thuật

1

Trang 59

WinCC/Calendar Scheduler and WinCC/Event Notifier

Calendar Scheduler: Bộ lập lịch bổ sung WinCCbằng HMI theo lịch kiểu Microsoft Office Kế hoạch và

sự kiện được kết nối trực tiếp với WinCC tags vàGolbal Scrips

WinCC/Event Notifier : Các sự kiện quan trọng đượcliên kết trong hệ thống tin nhắn trong WinCC và đượcgửi tới một hoặc nhiều người đã được định sẵn qua

2

Trang 60

 WinCC/ChangeControl

Kết hợp với gói WinCC/Audit WinCC/ChangeControl

có thể giám sát tất các tài liệu hoặc tập tin liên quan đếnhình ảnh quá trình, tập lệnh, bố cục nhật ký và tài liệucủa khách hàng, tạo phiên bản trung gian hoặc truy xuấtchúng

3

Trang 61

 WinCC/Connectivity Pack and Connectivity

-Trong WinCC, giao tiếp có tính cởi mở thông qua máy chủOPC DA 3.0 tích hợp(Truy cập dữ liệu) cho phép truy cậptrực tuyến vào tất cả các giá trị trong hệ thống

-Khách hàng có thể đọc dữ liệu từ một ứng dụng kháchoặc trên Web

-Các WinCC /Connectivity Park cung cấp các tùy chọn bổsung

-Hệ thống có thể chuyển tiền xử lý quá trình và dữ liệu

4

Định dạng
Số trang	101
Dung lượng	4,06 MB