Đồ án giám sát và điều khiển nhiệt độ lò nhiệt

Trong các ngành công nghiệp sản xuất như chế biến thực phẩm, hóa chất, đồ uống, luyện gang, thép, … vấn đề cần điều khiển nhiệt độ lò nhiệt cần đáp ứng với độ chính xác cao để phục vụ quá trình sản xuất đạt hiệu quả tốt hơn, đảm bảo quá trình sản xuất không bị gián đoạn, tăng tuổi thọ thiết bị, người vận hành không cần phải trực tiếp kiểm tra trong các lò nhiệt.

MỤC LỤC

Trang

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ……….………… 4

1.1 Thành phần ……… … 4

1.2 Quy trình công nghệ sản xuất bia……….…… 5

1.3 Sơ đồ khối công nghệ sản xuất bia……….…… 6

Chương 2: TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN PLC S7-300 VÀ PHẦN MỀM WINCC……….…… 10

A Thiết bị PLC S7-300 ……… …… 10

2.1 Giới thiệu chung ……… … 10

2.2 Các module PLC S7-300……… 11

2.3 Ngôn ngữ lập trình ……… … 12

2.4 Tập lệnh ……… 13

2.5 Bộ nhớ ……….………… 14

2.6 Trao đổi dữ liệu giữa CPU và các module mở rộng … … 15

2.7 Bộ thời gian (Timer) ……… 15

2.8 Bộ đếm (Counter) ……….….…… 16

2.9 Module PID ……… 17

2.10 Khối hàm FC105 ……… 22

2.11 Các bước thiết kế một hệ thống điều khiển dùng PLC …… 24

2.12 Soạn thảo một Project ……… 24

2.13 Truyền thông trên MPI ……… ……… 24

B Phần mềm WinCC ………….……… …………

…… 25

2.1 Tổng quan về hệ SCADA ……… ……… 25

2.2 Tổng quan về phần mềm thiết kế WinCC ……….……… 26

2.3 Truyền thông trong môi trường WinCC ………….…

…… 33

Chương 3: GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ TANK NẤU 36

3.1 Mô hình toán học ……… …… … 36

3.2 Yêu cầu công nghệ ……….……….………… 43

3.3 Lưu đồ thuật toán ……… ……….………… 44

3.4 Chương trình trên phần mềm PLC S7-300 …… …… … 45

3.6 Kết quả mô phỏng ……… 48KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Chương trình mô phỏng trên PLC S7-300

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, dưới sự phát triển của khoa học kĩ thuật, con người đòi hỏi vềtrình độ tự động hóa ngày càng phát triển hơn nữa để đáp ứng nhu cầu củamình Tự động hóa ngày càng phát triển mạnh mẽ trong các lĩnh vực kinh tế,đời sống xã hội, tự động hóa trở thành mũi nhọn cho sự phát triển của thế giớinói chung và trong công nghiệp nói riêng Trình độ tự động hóa của mỗi quốcgia đánh giá sự phát triển nền kinh tế của quốc gia đó Chính vì lẽ đó mà việcphát triển tự động hóa là một việc hết sức cần thiết

Trong các ngành công nghiệp sản xuất như chế biến thực phẩm, hóa chất, đồuống, luyện gang, thép, … vấn đề cần điều khiển nhiệt độ lò nhiệt cần đáp ứngvới độ chính xác cao để phục vụ quá trình sản xuất đạt hiệu quả tốt hơn, đảmbảo quá trình sản xuất không bị gián đoạn, tăng tuổi thọ thiết bị, người vận hànhkhông cần phải trực tiếp kiểm tra trong các lò nhiệt

Từ những thực tế trên, chúng em đã lựa chọn đề tài “Giám sát và điều khiển

nhiệt độ lò nhiệt” trong đồ án này.

Chúng em xin chân thành cảm ơn Th.S Phan Văn Dư đã hướng dẫn nhiệttình để em hoàn thành đề tài này Trong bài làm sẽ không tránh khỏi sự sai lầm

và thiếu xót nên em rất mong nhận được sự đánh giá và phê bình của các thầy

để chúng em có thế rút được kinh nghiệm và bổ sung kiến thức cho mình

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG

1.1. Thành phần

Nguyên liệu dùng để sản xuất bia bao gồm: gạo, malt, H20, men, hoahupblon Trong đó malt và hoa hupblon là hai nguyên liệu chính dùng để sảnxuất bia, nó có chất lượng cao của các hãng cung cấp hàng đầu thế giới Việcsản xuất dựa trên nền tảng công nghệ tiên tiến và tuân thủ nghiêm ngặt theođúng các quy trình công nghệ cũng như các tiêu chuẩn của Việt Nam -Thế giới.Ngoài ra có thể thay thế malt bằng nguyên liệu phụ như bột mì, gạo ngô haymalt chưa nảy mầm Tuy vậy cho đến nay bia trên thế giới được sản xuất chủyếu với công thức cổ điển:

BIA = MALT + HOA HUPBLON + NƯỚC

1.1.1 Gạo

Chỉ là nguyên liệu phụ (chiếm 30% thành phần nguyên liệu sản xuất bia),nguyên liệu dùng để thay thế nhằm giảm giá thành sản phẩm Ở nồi gạo, gạodạng tấm được hoà tan bằng nước ở 770C và hỗn hợp đó được hồ hoá ở 1000C 1.1.2 Malt

Là loại hạt ngũ cốc hay thường gọi là lúa mạch (chiếm 70% thành phầnnguyên liệu sản xuất bia) Chất lượng malt được đảm bảo theo tiêu chuẩn quyđịnh đối với nguyên liệu sản xuất bia Malt dạng hạt sau khi xay được hoà tanbằng nước ở 370C và cho vào nồi malt (tank nấu malt)

1.1.5 Nước

Nguồn nước sử dụng của bia được lấy từ nhà máy nước, phải đảm bảo cácchỉ số kỹ thuật phù hợp cho việc sản xuất bia.

1.2 Quy trình công nghệ sản xuất Bia

Hình 1.1: Quy trình công nghệ sản xuất Bia

Trên thực tế, sản xuất bia có thể điều khiển theo một trong 3 hình thức như sau:

+ Bán tự động

+ Tự động hoàn toàn

Khi nền kinh tế phát triển dẫn tới đời sống người dân ngày càng phát triển,cũng từ đó các yêu cầu của người tiêu thụ càng khắt khe hơn, không những yêucầu về giá cả mà còn cả về chất lượng sản phẩm Chất lượng sản phẩm bia phụthuộc rất lớn vào chế độ điều khiển Chẳng hạn nếu điều khiển ở chế độ tựđộng, không những giảm đáng kể thời gian, giảm bớt số lượng công nhân màcòn đảm bảo hệ thống làm việc chính xác với các yêu cầu về thời gian, nhiệtđộ một cách đồng bộ theo đúng quy trình công nghệ

Từ quy trình công nghệ sản xuất bia để đơn giản ta khái quát thành sơ đồkhối

1.3 Sơ đồ khối công nghệ sản xuất bia

Hình 1.2: Sơ đồ khối công nghệ sản xuất Bia Trong đồ án này sẽ trình bày quy trình công nghệ sản xuất bia ở chế độ tựđộng hoàn toàn trong khâu ở nhà nấu.

Nhà nấu gồm có hai tank lớn, trong đó một tank để nấu gạo và một tank đểnấu malt Gạo và malt từ nhà nghiền sẽ được đưa đến hai tank này có pha trộnvới nước nhờ bơm M2, quá trình bơm nhiên liệu kết thúc khi cảm biến báo mức

đầy trong tank có tín hiệu Nhiệt để cung cấp cho nhà nấu là hơi nước nóngđược gia nhiệt tại khu vực cung cấp nhiệt và CO2

Quy trình nấu đòi hỏi yêu cầu kỹ thuật về thông số nhiệt độ là rất cao, độchính xác nhiệt độ trong tank nấu là yếu tố góp phần quyết định chất lượng sảnphẩm bia Quá trình trao đổi nhiệt nhờ hệ thống ống dẫn hơi nước nóng, nguyênliệu đi từ trên xuống và hơi nước nóng đi theo chiều ngược lại từ dưới lên

Hình 1.3: Quá trình trao đổi nhiệt ở Tank nấu gạo

Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của Tank nấuCác thiết bị trong tank nấu :

• Ba cảm biến báo mức S1, S2 ( mức thấp và mức cao)

• 2 van: van đưa nguyên liệu vào và van xả

• Thiết bị gia nhiệt

• Cảm biến đo nhiệt độ

b) Nguyên lý hoạt động

Yêu cầu công nghệ tank nấu như sau:

Ấn START hệ thống bắt đầu hoạt động Đầu tiên, van sẽ được mở cấpnguyên liệu vào bình chứa, khi nguyên liệu đầy cảm biến S2 báo thì van cungcấp nguyên liệu đóng lại

Khi van cung cấp nguyên liệu sẽ đóng lại, thiết bị gia nhiệt được bật để nấunguyên liệu, quá trình điều khiển nhiệt độ lò nhiệt được thực hiện

Quá trình nấu nguyên liệu kết thúc, tắt thiết bị gia nhiệt và van xả được mởđưa nguyên liệu ra ngoài, khi nguyên liệu trong bình hết thì cảm biến S1 sẽ báo,van xả sẽ đóng lại Quá trình được lặp lại

Ở trong đồ án này chúng ta sẽ đi tìm hiểu và thiết kế bộ điều khiển ổn địnhnhiệt độ của tank nấu (lò nhiệt) và mô phỏng hoạt động của tank nấu trên phầnmềm winCC và PLC S7-300.

Chương 2: TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN PLC S7-300

VÀ PHẦN MỀM WinCC A- Thiết bị PLC S7-300

2.1 Giới thiệu chung

Để đáp ứng yêu cầu tự động hoá ngày càng tăng đòi hỏi kỹ thuật điều khiểnphải có nhiều thay đổi về thiết bị cũng như về phương pháp điều khiển Vì vậyngười ta phát minh ra bộ điều khiển lập trình rất đa dạng như: PLC…

Sự phát triển của PLC đã đem lại nhiều thuận lợi và làm cho các thao tácmáy trở nên nhanh nhạy, dễ dàng và tin cậy hơn PLC có tính năng ưu việt vàthích hợp trong môi trường công nghiệp là:khả năng chống nhiễu tốt; cấu trúcdạng modul rất thuận tiện cho việc thiết kế mở rộng, cải tạo nâng cấp; có nhữngmodul chuyên dụng để thực hiện chức năng đặc biệt, khả năng lập trình được,lập trình dễ dàng cũng là đặc điểm quan trọng để xếp hạng một hệ thống điềukhiển tự động

Nguyên lý chung về cấu trúc của một bộ điều khiển logic khả trình PLC

Hình 2.1: Cấu trúc của một bộ điều khiển PLC Hiện nay trên thị trường có các loại PLC của các hãng sản xuất như: Omron,Mitsubishi, Siemens, ABB…

S7- 300: Dòng sản phẩm cao cấp, được dùng cho những ứng dụng lớn vớinhững yêu cầu I/O nhiều và thời gian đáp ứng nhanh, yêu cầu kết nối mạng và

có khả năng mở rộng, nâng cấp

Ngôn ngữ lập trình đa dạng cho phép người sử dụng có quyền chọn lựa Đặcđiểm nổi bật của S7_300 đó là ngôn ngữ lập trình cung cấp những hàm toán đadạng cho những yêu cầu chuyên biệt như: Hàm SCALE

Ngoài ra S7-300 còn xây dựng phần cứng theo cấu trúc modul, nghĩa là đốivới S7-300 sẽ có những modul tích hợp cho những ứng dụng đặc biệt như

mạng công nghiệp hoặc mạng internet….Vì vậy ngày nay S7-300 được ứngdụng rất rộng rãi.

Với mục đích điều khiển, giám sát nhiệt độ của hệ thống tank nấu và các hệthống tự động khác trong nhà máy bia, với điều kiện thực tế thông thường người

ta sử dụng PLC S7-200, 300 Trong nội dung đồ án, việc điều khiển giám sátcũng thông qua PLC S7-300

2.2 Các modul PLC S7-300

Để tăng tính mềm dẻo trong ứng dụng vào thực tế phần lớn các đối tượngđiều khiển có số tín hiệu đầu vào, đầu ra cũng như chủng loại tín hiệu vào/rakhác nhau mà các bộ điều khiển PLC được thiết kế không bị cứng hoá về cấuhình Chúng được sử dụng theo kiểu các modul, số lượng modul nhiều hay íttuỳ vào yêu cầu thực tế, xong tối thiểu bao giờ cũng có một modul chính làCPU, các modul còn lại nhận truyền tín hiệu với các đối tượng điều khiển, cácmodul chức năng chuyên dụng như PID, điều khiển động cơ, van thuỷ khí …Chúng gọi chung là modul mở rộng Cấu hình của một trạm PLC S7-300 nhưsau :

Hình 2.2 : Cấu hình một thanh rack các modul của một trạm PLC S7-300

Hình 2.3: Một số modul mở rộng của PLC S7-300

2.3 Ngôn ngữ lập trình

PLC S7-300 có 3 ngôn ngữ lập trình cơ bản sau:

Ngôn ngữ “liệt kê lệnh”, ký hiệu là STL (Statement List) Đây là dạng ngônngữ lập trình thông thường của máy tính Một chương trình được ghép bởinhiều câu lệnh theo 1 thuật toán nhất định, mỗi lệnh chiếm 1 hàng và đều có cấutrúc chung là “tên lệnh”+”toán hạng”

Ngôn ngữ “hình thang”, ký hiệu là LAD (Ladder Logic) Đây là dạng ngônngữ đồ hoạ thích hợp với những người quen thiết kế mạch điều khiển logic Ngôn ngữ “hình khối”, ký hiệu là FBD (Function Block Diagram) Đây làdạng ngôn ngữ đồ hoạ thích hợp với những người quen thiết kế mạch điều khiểnsố

Trong đồ án sử dụng ngôn ngữ LAD để lập trình

2.4 Tập lệnh

- Nhóm lệnh logic tiếp điểm

- Nhóm lệnh so sánh với số nguyên và số thực

- OB (Organisation block): Miền chứa chương trình tổ chức

- FC (Function): Miền chứa chương trình con được tổ chức thành hàm cóbiến hình thức để trao đổi dữ liệu với chương trình đã gọi nó

- FB (Function block): Miền chưa 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 một khối dữ liệu riêng (gọi là DB)

2.5.2 Vùng nhớ hệ thống

Vùng chứa tham số của hệ điều hành và chương trình ứng dụng, được phânchia thành 7 miền khác nhau:

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

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

• M: Miền biến cờ

• T: Miền nhớ phục vụ bộ thời gian (timer)

• C: Miền nhớ phục vụ bộ đếm (counter)

• PI: Miền địa chỉ cổng vào của các module tương tự (I/O External input)

• PQ: Miền địa chỉ cổng ra cho các module tương tự (I/O External output)2.5.3 Vùng nhớ dữ liệu

Là miền để sử dụng để cất giữ các khối dữ liệu của chương trình bao gồmkết quả của các phép tính, hằng số được định nghĩa trong chương trình bộ đệmtruyền thông Một phần của bộ nhớ này thuộc kiểu đọc ghi được

Hình 2.4: Phân chia các vùng ô nhớ trong CPU

2.6 Trao đổi dữ liệu giữa CPU và các modul mở rộng

Trong trạm PLC luôn có sự trao đổi dữ liệu giữa CPU với các modul mởrộng thông qua bus nội bộ Ngay tại đầu vòng quét, các dữ liệu tại cổng vào củacác modul số (DI) sẽ được CPU chuyển tới bộ đệm vào số (process image inputtable-I) Cuối mỗi vòng quét, nội dung của bộ đệm ra (process image outputtable-Q) lại được CPU chuyển tới cổng ra của các module ra số (DO) Việc thayđổi nội dung hai bộ đệm này được thực hiện bởi chương trình ứng dụng Nếutrong chương trình ứng dụng có nhiều lệnh đọc cổng vào số thì cho dù giá trịlogic thực có của các cổng vào này có thể bị thay đổi trong quá trình thực hiệnvòng quét, chương trình sẽ vẫn luôn đọc được cùng một giá trị từ I và giá trị đóchính là giá trị của cổng vào có tại thời điểm đầu vòng quét Cũng như vậy, nếuchương trình ứng dụng nhiều lần thay đổi giá trị cho một cổng ra số thì do nóchỉ thay đối nội dung bit nhớ tương ứng trong Q nên chỉ có giá trị thay đổi cuốicùng mới thực sự đưa tới cổng ra vật lý của module DO

Hình 2.5: Nguyên lý trao đổi dữ liệu giữa CPU và các modul mở rộng

2.7 Bộ thời gian (Timer)

Bộ thời gian là bộ tạo thời gian trễ t mong muốn giữa tín hiệu logic đầu vàou(t) và tín hiệu logic đầu ra y(t)

Hình 2.6: Sơ đồ khối bộ thời gian.

S7_300 có 5 loại Timer khác nhau Thời gian trễ t mong muốn được khai báovới Timer bằng 1 giá trị 16 bits trong đó 2 bits cao nhất không sử dụng, 2bitscao kế tiếp là độ phân giải của Timer, 12 bits thấp là 1 số nguyên BCD trong

TIMER

T-bitPV

CV

khoảng 0 999 được gọi là PV(Preset Value) Thời gian trễ t chính là tích:

2.8 Bộ đếm (Counter)

Counter là bộ đếm có chức năng đếm sườn xung của tín hiệu đầu vào Có tối

đa 256 Counter được kí hiệu từ C0 - C255

Hình 2.7: Sơ đồ khối bộ đếm CounterTrong đó:

CU: Tín hiệu đếm lên (BOOL)

CV : Giá trị hiện tại của bộ đếm dạng Integer

CV_BCD: Giá trị hiện tại của bộ đếm dạng BCD

2.9 Module PID

Phần mềm Step7 cung cấp các module mềm PID để điều khiển các đối tượng

có mô hình liên tục như lò, động cơ,mức… Đầu ra của đối tượng được đưa vàođầu vào của các bộ điều khiển qua các cổng vào tương tự của các module vàotương tự của Simantic s7-300/400 Tín hiệu ra của bộ điều khiển có nhiều dạng

và được đưa đến các cơ cấu chấp hành qua những module vào ra khác nhaunhư:

• Qua cổng ra tương tự của các module ra tương tự (AO) hoặc

• Qua các cổng ra số của module ra số (DO) hoặc

• Qua các cổng phát xung ra tốc độ cao

Ba module PID được tích hợp trong phần mềm Step7 phù hợp với ba kiểu cơcấu chấp hành nêu trên, đó là:

• Điều khiển liên tục với module mềm FB41 (tên chính thức CONT_C)

• Điều khiển bước với module mềm FB42 (tên chính thức CONT_S)

• Điều khiển kiểu phát xung với khối hàm hỗ trợ FB43 (tên chính thứcPULSEGEN)

 Điều khiển liên tục với FB41 (CONT_C)

FB41(CON_T) được sử đụng để điều khiển các quá trình kĩ thuật với các

biến đầu vào và đầu ra tương tự trên cơ sở thiết bị khả trình Simantic

Module mềm PID bao gồm tín hiệu chủ đạo SP_INT, tín hiệu ra của đốitựơng PV_PER , tín hiệu giả để mô phỏng tín hiệu ra của đối tượng PV_IN , các

biến trung gian trong quá trình thực hiện luật và thuật điều khiển PID nhưPVPER_ON,P_SEL,I_SEL , D_SEL , MAN_ON…

Hình 2.8: Sơ đồ cấu trúc module FB41 Tín hiệu ra của đối tượng PV_PER: Thông qua hàm nội của FB41 có tênCRP_IN, tín hiệu ra của đối tượng có thể đựơc nhập dưới dạng số nguyên códấu hoặc số thực dấu phẩy động Chức năng của CRP_IN là chuyển đổi kiểubiểu diễn của PV_PER từ dạng số nguyên sang số thực dấu phẩy động có giá trịnằm trong khoảng -100 đến 100% theo công thức:

Tín hiệu ra của CRP_IN = PV_PER*100/27648

Chuẩn hóa : chức năng của hàm chuẩn hóa PV_NORM tín hiệu ra của đốitượng là chuẩn hóa tín hiệu ra của hàm CRP_IN theo công thức

Tín hiệu ra của PV_NORM = (tín hiệu ra của CRP_IN) * PV_FAC_OFF

Hai tham trị khống chế giải giá trị cho phép của PV_NORM là PV_FAC vàPV_OFF Mặc định PV_FAC của hàm PV_NORM có giá trị bằng 1 vàPV_OFF có giá trị bằng 0

 Chọn luật điều khiển trên module FB41 (CONT_C)

Thuật PID được thiết kế theo kiểu song song của 3 thuật điều khiển đơn lẻ :

tỉ lệ P, tích phân I và vi phân D theo sơ đồ cấu trúc (sau khối DEADBAND)Chính vì cấu trúc song song như vậy nên ta có thể thông qua các tham trịP_SEL,I_SEL, hay D_SEL mà tích hợp các thuật điều khiển khác nhau từ bộlấy mẫu như thuật điều khiển P , PI , PID

 Đặt giá trị

Phần mềm cho phép chọn chế độ tự động ( automatic mode) hoặc chế độ bằngtay Ở chế độ bằng tay các giá trị của các biến được chọn bằng tay Bộ tíchphân (INT) tự thiết lập chế độ LNM_LNM, P-DISV và bộ vi phân (DIF) tựđộng về 0 Điều đó đảm bảo cho việc chuyển chế độ từ thiết bị lập giá trị bằngtay về chế độ tự động không gây nên 1 biến đổi đột ngột nào đối với các biến đãđược thiết lập giá trị bằng tay

Cũng có thể giới hạn cho các giá trị được thiết lập bằng tay nhờ hàmLMNLIMIT Một bit cờ sẽ có giá trị logic bằng 1 khi biến vào có giá trị vượtqúa giới hạn đã chọn Hàm LMN_MORM sẽ chuẩn hóa tín hiệu ra của hàmLMNLIMIT theo công thức :

LMN_PER = LMN *27648/100

 Tham biến chính thức đầu vào: Khối FB41(CONT_C) có 26 tham biến

chính thức đầu vào như sau:

Kiểu dữ

COM_RST BOOL FALSE

Khối có chức năng khởi tạo lại hệthống hoàn tòan khi đầuvào”complete restart”

Khi đầu vào “manual value on” cógiá trị logic TRUE mạch vòng dk

sẽ bị ngắt, các giá trị thiết lập bằngtay

“process variable peripheral” cógiá trị logic True

Hoạt động của bộ dk PID có thểtích cực hoặc không tích cực từngphần riêng trong thuật dk PID ,thuật dk tỉ lệ đc kích hoạt khi giátrị logic True được thiết lập tạicổng vào “proportional action on”

Hoạt động của bộ dk PID có thểtích cực hoặc không tích cực từngphần riêng trong thuật dk PID ,thuật dk tỉ lệ đc kích hoạt khi giátrị logic True được thiết lập tạicổng vào “proportional action on”

Đầu ra của bộ điều khiển tích phân

có thể bị đông lạnh (not use) khithiết lập giá trị logic true cho đầuvào “intergral action hold”

Đầu ra của bộ đk tích phân có thểđựơc nối vào cổng vào I_ITL_VALnếu như cổng vào “initialization ofthe intergral action on” có giá trịlogic true

Hoạt động của bộ dk PID có thểtích cực hoặc không tích cực từngphần riêng trong thuật dk PID.Thuật dk vi phân được kích hoạtkhi giá trị logic True được thiết lậptại cổng vào “derivative action on” CYCLE TIME T#1s Thời gian lấy mẫu là khoảng thờigian không đổi giữa các lần khối

được cập nhật

sử dụng để thíêt lập tín hiệu chủđạo (tín hiệu mẫu)

Giá trị khởi tạo có thể đặt ở đầuvào “process variable in” hoặc từbiến quá trình được nối với CPUthông qua cổng vào tương tự

PV_PER WORD W#16#0000 Biến quá trình được nối với CPU

qua cổng vào tương tự

MAN REAL 0.0 Cổng vào “manual value” được sửdụng để đặt giá trị bằng các hàm

giao diện

GAIN REAL 2.0 Đầu vào “proportional gain” đượcsử dụng để thiết lập hệ số tỉ lệ cho

bộ điều khiển theo luật tỉ lệ

TI TIME T#20s Cổng vào “reset time” được sửdụng để thiết lập hằng số thời gian

tích phân cho bộ dk tích phân

TD TIME T#10s Cổng vào “derivate time” được sửdụng để thiết lập hằng số thời gian

vi phân cho bộ dk vi phân

Thời gian tích cực của luật điềukhiển vi phân được chon thông quacổng vào “ time lag of the derivateaction”

Một vùng kém nhạy để xử lý tínhiệu sai lệch Độ rộng của vùngkém nhạy được đặt thông qua cổngvào “dead band width”

LMN_HLM REAL 100.0 Giới hạn chế trên được thíêt lậpbằng tay qua cổng vào

“manipulated value high limit” LMN_LLM REAL 0.0 Giá trị hạn chế dưới được thiết lậpbằng tay thông qua cổng vào

“manipulated value low limit”

 Tham biến chính thức đầu ra: Khối FB41 (CONT_C) có 9 tham biếnchính thức đầu ra như sau:

Biến Kiểu dữliệu Mặc định Mô tả chức năng

LMN REAL 0.0 Giá trị được thiết lập bằng taythông qua cổng “manipulated

value”

Giá trị đầu ra thiết lập bằng taytheo kiểu biểu diễn phù hợp vớicác cổng vào/ra tương tự đượcchọn qua cổng ra the

“manipulated value peripheral”QLMN_HL

Cổng ra “high limit ofmanipulated value reached” thôngbáo giá trị biến quá trình vượt quágiá trị giới hạn trên

Cổng ra “low limit of manipulatedvalue reached” thông báo giá trịcủa biến quá trình nhỏ hơn giá trịgiới hạn dưới

LMN_P REAL 0.0 Tín hiệu ra của bộ đk tỉ lệ đượcxuất qua cổng ra “proportional

cổng ra the “process variable”

cổng ra “ error signal”

2.10 Khối hàm FC105

Hình 2.9: Khối hàm FC105 FC105 là hàm chức năng quét tín hiệu số nguyên ở đầu vào ANALOG đưavào cổng IN và chuyển đổi nó sang số thực giữa khoảng giới hạn LO_LIM vàHI_LIM.

Kết quả được ghi ra OUT Đầu ra được tính theo công thức:

OUT = [ ((FLOAT (IN) – K1)/(K2–K1)) * (HI_LIM–LO_LIM)] + LO_LIMTrong đó: K1 và K2 là 2 giá trị được set bởi 2 chế độ:

BIPOLAR: , K1 = –27648.0 and K2 = +27648.0

UNIPOLAR: K1 = 0.0 and K2 = +27648.0

Chức năng các chân của hàm FC105:

- EN = Enable : Cho phép khối hàm hoạt động

- IN = Địa chỉ ngõ vào Analog

- HI_LIM : Mức cao Analog

- Lo_LIM : Giới hạn mức thấp analog

- ENO = Trạng thái tín hiệu Enable out cùng tín hiệu với EN

- RET_VAL: giá trị trả lại, nếu Ret_val = 0 thì ok nếu = 8 thì bị lỗi (có thể

- OUT : Kiểu ra là số thực được lưu lại để xử lý tình theo theo người dùng.(MD20, MD24 Đây là kiểu Real).

2.11 Các bước thiết kế một hệ thống điều khiển dùng PLC

2.12 Soạn thảo một Project

Khái niệm Project trong Simatic được hiểu là những gì liên quan đến việcthiết kế phần mềm ứng dụng để điều khiển, giám sát một hay nhiều trạm PLC.Trong một Project sẽ có:

• Bảng cấu hình cứng về tất cả các module của từng trạm PLC

• Bảng tham số xác định chế độ làm việc cho từng module của mỗi trạmPLC

• Các logic Block chứa chương trình ứng dụng của từng trạm PLC

• Cấu hình ghép nối và truyền thông giữa các trạm PLC

• Các màn hình giao diện phục vụ việc giám sát toàn bộ mạng hoặc giámsát từng trạm PLC của mạng

2.13 Truyền thông trên MPI

2.12.1 Công dụng

MPI là một mạng đa điểm, được tích hợp vào trong mỗi PLC của SIMATIC(Hệ thống SIMATIC S7/M7 và C7) Nó có thể được sử dụng để nối nhiều thiết

bị lập trình và những panel điều khiển hoặc PLC SIMATIC

Mạng được ứng dụng với số lượng đối tác truyền thông nhỏ, lượng dữ liệutrao đổi nhỏ qua dịch vụ truyền thông cơ bản S7 (S7 basic communication)

Hình 2.9: Cấu trúc mạng MPI2.12.2 Tính năng

Các trạm được kết nối qua cổng MPI và cáp MPI Giá trị MPI của các trạmđược chọn trong khoảng 0 126 Số trạm tham gia có thể đến 32 Chuẩn kết nối

là RS485 Từ máy tính có đầu ra theo chuẩn RS232 ta phải dùng bộ nối chuyểnđổi RS232 RS485 Tốc độ truyền có thể là 19.2Kbps, 187.5Kbps, 1.5Mp.Thường chọn tốc độ truyền là 187.5Kbps Khoảng cách giữa các PLC bị giớihạn đến 50m

Trong đồ án này, phần giao tiếp giữa PLC với máy tính sử dụng phần mềmWinCC

B: Phần mềm WinCC

2.1 Tổng quan về hệ SCADA

Hệ SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition): Là hệ thống điềukhiển giám sát và thu thập dữ liệu, ra đời vào những năm 80 trên cơ sở ứngdụng kỹ thuật tin học, mạng máy tính và truyền thông công nghiệp Hệ SCADAcho phép liên kết mạng ở nhiều mức độ khác nhau: từ các bộ cảm biến, cơ cấuchấp hành, các bộ điều khiển, các trạm máy tính điều khiển và giám sát, cho đếncác trạm máy tính điều hành và quản lý công ty

Các chức năng cơ bản của hệ SCADA: