đồ án học phần thiết kế hệ thống bơm nước

Nội dung: xây dựng hệ thống gồm máy tính điều khiển giám sát, trạm điều khiển cục và hệ thống bơm nước trong đó: P: điểm đo áp suất (có điều khiển và cảnh báo) có dải đo từ [0 - 5] bar, điểm làm việc là 3.5 bar. L: điểm đo mức (cảnh báo) có dải đo từ [o - 5] m. RUN: đèn báo hệ thống đang làm việc. HAP: đèn cảnh báo áp suất cao (lớn hơn 4.5 bar). LAL: đèn cảnh báo mức thấp (nhỏ hơn 1.0m). HAL: đèn cảnh báo mức cao (lớn hơn 4m). START, STOP: hai nút nhấn khởi động và dừng hệ thống.

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Nội dung: xây dựng hệ thống gồm máy tính điều khiển giám sát, trạm điều khiển cục và hệ thống bơm nước trong đó:

P: điểm đo áp suất (có điều khiển và cảnh báo) có dải đo từ [0 - 5] bar, điểm làm việc là 3.5 bar L: điểm đo mức (cảnh báo) có dải đo từ [o - 5] m.

RUN: đèn báo hệ thống đang làm việc.

HAP: đèn cảnh báo áp suất cao (lớn hơn 4.5 bar).

LAL: đèn cảnh báo mức thấp (nhỏ hơn 1.0m).

HAL: đèn cảnh báo mức cao (lớn hơn 4m).

START, STOP: hai nút nhấn khởi động và dừng hệ thống.

nước ngày càng gia tăng.Trước thực trạng ấy chúng ta cần phải có giải pháp để khaithác và sử dụng nguồn nước sạch 1 cách hiệu quả và tiết kiệm Muốn làm được điềunày,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

Phương pháp đo áp suất phụ thuộc vào dạng áp suất

1 Đo áp suất tĩnh

- Đo trực tiếp chất lưu thong qua 1 lỗ khoan trên thành bình

- Đo gián tiếp thong qua biến dạng của thành bình dưới tác động của áp suất

2 Đo áp suất động

- Dựa theo nguyên tức chung là đo hiệu suất tổng và áp suất tĩnh

- Có thể đo bằng cách đặt áp suất tổng lên màng trước, đặt áp suất tĩnh lên màng sau của màng đo, tín hiệu đưa ra là đọ chênh lệch giữa áp suất tổng và

áp suất tĩnh

- Áp suất có đơn vị đo là pascal (Pa)

- Trong công nghiệp còn dùng đơn vị đo là bar (1bar= 10^5 Pa)

Công thức xác định

p= dF dS

dF: lực tác dụng dS: diện tích thành ống chị lực tác dụng

II Phương pháp đo mức chất lỏng

Đ án h c ph n 3 và 4ồ án học phần 3 và 4 ọc phần 3 và 4 ần 3 và 4 Page 3

Có hai d ng đo: đo liên t c và xác đ nh theo ng ạng đo: đo liên tục và xác định theo ngưỡng ục và xác định theo ngưỡng ịnh theo ngưỡng ưỡng ng.

Khi đo liên t c biên đ ho c t n s c a tín hi u đo cho bi t th tích ch t l u ục và xác định theo ngưỡng ộ hoặc tần số của tín hiệu đo cho biết thể tích chất lưu ặc tần số của tín hiệu đo cho biết thể tích chất lưu ần 3 và 4 ố của tín hiệu đo cho biết thể tích chất lưu ủa tín hiệu đo cho biết thể tích chất lưu ệu đo cho biết thể tích chất lưu ết thể tích chất lưu ể tích chất lưu ất lưu ư còn l i trong bình ch a Khi xác đ nh theo ng ạng đo: đo liên tục và xác định theo ngưỡng ứa Khi xác định theo ngưỡng, cảm biến đưa ra tín hiệu ịnh theo ngưỡng ưỡng ng, c m bi n đ a ra tín hi u ảm biến đưa ra tín hiệu ết thể tích chất lưu ư ệu đo cho biết thể tích chất lưu

d ng nh phân cho bi t thông tin v tình tr ng hi n t i m c ng ạng đo: đo liên tục và xác định theo ngưỡng ịnh theo ngưỡng ết thể tích chất lưu ề tình trạng hiện tại mức ngưỡng có đạt ạng đo: đo liên tục và xác định theo ngưỡng ệu đo cho biết thể tích chất lưu ạng đo: đo liên tục và xác định theo ngưỡng ứa Khi xác định theo ngưỡng, cảm biến đưa ra tín hiệu ưỡng ng có đ t ạng đo: đo liên tục và xác định theo ngưỡng hay không.

Có ba ph ương pháp hay dùng trong kỹ thuật đo và phát hiện mức chất lưu: ng pháp hay dùng trong kỹ thu t đo và phát hi n m c ch t l u: ật đo và phát hiện mức chất lưu: ệu đo cho biết thể tích chất lưu ứa Khi xác định theo ngưỡng, cảm biến đưa ra tín hiệu ất lưu ư

- Ph ương pháp hay dùng trong kỹ thuật đo và phát hiện mức chất lưu: ng pháp thu tĩnh dùng bi n đ i đi n ỷ tĩnh dùng biến đổi điện ết thể tích chất lưu ổi điện ệu đo cho biết thể tích chất lưu

- Ph ương pháp hay dùng trong kỹ thuật đo và phát hiện mức chất lưu: ng pháp đi n d a trên tính ch t đi n c a ch t l u ệu đo cho biết thể tích chất lưu ựa trên tính chất điện của chất lưu ất lưu ệu đo cho biết thể tích chất lưu ủa tín hiệu đo cho biết thể tích chất lưu ất lưu ư

- Ph ương pháp hay dùng trong kỹ thuật đo và phát hiện mức chất lưu: ng pháp b c x d a trên s t ứa Khi xác định theo ngưỡng, cảm biến đưa ra tín hiệu ạng đo: đo liên tục và xác định theo ngưỡng ựa trên tính chất điện của chất lưu ựa trên tính chất điện của chất lưu ương pháp hay dùng trong kỹ thuật đo và phát hiện mức chất lưu: ng tác gi a b c x và ch t l u ữa bức xạ và chất lưu ứa Khi xác định theo ngưỡng, cảm biến đưa ra tín hiệu ạng đo: đo liên tục và xác định theo ngưỡng ất lưu ư

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 ~

10V (để tránh hiện tượng phân cực của các điện cực) Dòng điện chạy qua các điện cực có biên độ tỉ lệ với chiều dài của phần điện cực nhúng chìm trong chất lỏng.

Sơ đồ cảm biến hình 20.22b chỉ sử dụng một điện cực, điện cực thứ hai là bình chứa bằng kim loại.

Sơ đồ cảm biến hình 20.22c 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.

* Cảm biến tụ điện

Khi chất lỏng là chất cách điện, có thể tạo tụ điện bằng hai điện cực hình trụ nhúng trong chất lỏng hoặc một điện cực kết hợp với điện cực thứ hai là thành bình chứa nếu thành bình làm bằng kim loại Chất điện môi giữa hai điện cực chính là chất lỏng ở phần điện cực bị ngập và không khí ở phần không có chất lỏng Việc đo mức chất lưu được chuyển thành đo điện dung của tụ điện, điện dung này thay đổi theo mức chất lỏng trong 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.

Đ án h c ph n 3 và 4ồ án học phần 3 và 4 ọc phần 3 và 4 ần 3 và 4 Page 5

1.2 Tìm hiểu về PLC

1.3.1.1 C u trúc PLC S7-300 ấu 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 ngônngữ 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 khốichương trình ( Khối OB, FC hoặc FB) và được thực hiện theo chu kỳ vòng quét

Hình 1.8 Nguyên lí chung về cấu trúc của một bộ điều khiển logic khả trình

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 1.8)

 Các module của PLC S7-300

Thông thường để tăng tính mềm dẻo trong ứng dụng thực tế mà ở đó phần lớncác đối tượng điều khiển có số tín hiệu đầu vào/ra khác nhau mà các bộ điều khiểnPLC được thiết kế không được cứng hoá về cấu hình Chúng được chia nhỏ thànhcác module Số các module được chia nhiều hay ít tuỳ theo từng bài toán, song tốithiểu phải có một module chính là module CPU Các module còn lại là các modulenhận/truyền tín hiệu với tín hiệu điều khiển, các module chức năng chuyên dụng nhưcác 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 1.9 Cấu trúc một thanh Rack của PLC S7-300

Module CPU

Đ án h c ph n 3 và 4ồ án học phần 3 và 4 ọc phần 3 và 4 ần 3 và 4 Page 7

Hình 1.10 Hình ảnh module CPU 312CModul 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 vào/ra onboard.

Trong họ PLC S7-300 có nhiều loại CPU khác nhau Nói chung chúng được đặttên theo bộ vi xử lý có trong nó như modul 312, modul 314, modul 315

Những modul cùng sử dụng một loại bộ vi xử lý, nhưng khác nhau về cổngvào/ra onboard cũng như các khối hàm đặc biệt được tích hợp sẵn trong thư viện của

hệ điều hành phục vụ cho việc sử dụng các cổng vào/ra onboard này sẽ được phân

biệt với nhau trong tên gọi bằng thêm cụm chữ 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 cổngtruyền thông thứ hai có chức năng chính là phục vụ việc nối mạng phân tán Tất nhiênkèm 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 :

Đ án h c ph n 3 và 4ồ án học phần 3 và 4 ọc phần 3 và 4 ần 3 và 4 Page 8

Hình 1.11 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 Modulenguồn có 3 loại : 2A, 5A, 10A

Nối với hệ thống AC một pha (điện áp vào 120/230 VAC tần số 50/60 Hz)

- 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

Đ án h c ph n 3 và 4ồ án học phần 3 và 4 ọc phần 3 và 4 ần 3 và 4 Page 9

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

1.3.1.2 Cách th c PLC th c hi n ch ức PLC thực hiện chương trình ực hiện chương trình ện chương trình ương trình ng trình

PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp, mỗi vòng lặp được gọi là vòngquét (scan), mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn chuyển dữ liệu từ các cổngvào số tới vùng bộ đệm ảo I, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình.Trong từngvòng quét chương trình được thực hiện từ lệnh đầu tiên đến lệnh kết thúc của khốiOB1 (Block End) Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn chuyển các nộidung của bộ đếm ảo Q tới các cổng ra số, vòng quét được kết thúc bằng giai đoạntruyền thông nội bộ và kiểm soát lỗi

Đ án h c ph n 3 và 4ồ án học phần 3 và 4 ọc phần 3 và 4 ần 3 và 4 Page 10 Chuyển dữ liệu từ

cổng vào tới I

Hình 1.12 vòng quét chương trình

Thời gian cần thiết để PLC thực hiện được một vòng quét gọi là thời gian vòngquét (Scan time) Thời gian vòng quét không cố định tức là không phải vòng quét nàocũng thực hiện trong khoảng thời gian như nhau Có vòng quét thực hiện lâu có vòngquét thực hiện nhanh tuỳ thuộc vào số lệnh trong chương trình được thực hiện, vàokhối 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 gửi tín hiệuđiều khiển tới các đối tượng có một khoảng thời gian trễ đúng bằng thời gian vòngquét Nói cách khác thời gian vòng quét quyết định tính thời gian thực của chươngtrình điều khiển trong PLC Thời gian vòng quét càng ngắn thì tính thời gian thực củachương trình càng cao

1.3.1.3 Ki u d li u và phân chia b nh ểu dữ liệu và phân chia bộ nhớ ữ liệu và phân chia bộ nhớ ện chương trình ộ nhớ ớ

 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 làkiểu dữ liệu cho biến hai trị

- BYTE: Gồm 8 bits, thường được dùng để biểu diễn một số nguyên dương trongkhoảng 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

- 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 đến2147483647

- 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/mini giây

- 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 gán giá 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 từkép (MD)

+ T : Miền nhớ phục vụ bộ thời gian (Timer ) bao gồm việc lưu trữ giá trị thời gianđặt 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

Đ án h c ph n 3 và 4ồ án học phần 3 và 4 ọc phần 3 và 4 ần 3 và 4 Page 12

+ 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 điềukhiển 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 liệucủa biến hình thức với những khối chương trình đã gọi nó Nội dung của một số dữliệu 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 Nh ng kh i OB đ c bi t ữ liệu và phân chia bộ nhớ ối OB đặc biệt ặc biệt ện chương trình

- 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 đãđược quy định Việc quy định khoảng thời gian hay số lần gọi OB10 được thực hiệnnhờ chương trình hệ thống SFC28 hay trong bảng tham số của module CPU nhờ phầnmềm 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 đểđặt 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

Đ án h c ph n 3 và 4ồ án học phần 3 và 4 ọc phần 3 và 4 ần 3 và 4 Page 13

- 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 onbroadđặc 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 hoặckhi có một tín hiệu ngắt gọi một khối OB nào đó mà khối OB này chưa kết thuc ở lầngọi trước Thời gian quét mặc định là 150ms

- OB81 (Power Supply Fault): Chương trình trong khối OB81 sẽ được thực hiện 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 truynhập khối DB, FC, FB không có trong bộ nhớ

1.3.1.5 M t s t p l nh c b n ộ nhớ ối OB đặc biệt ập lệnh cơ bản ện chương trình ơng trình ản

 Một số lệnh logic tiếp điểm

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

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

- Lệnh phát hiện sườn xuống

Cú pháp FN <toán hạng>

 Nhóm lệnh so sánh số thực 32bit

- Lệnh so sánh bằng nhau giữa 2 số thực 32bit

Cú pháp ==R

Lệnh thực hiện so sánh 2 số thự 32bit trong 2 thanh ghi ACCU1 và ACCU2 Nếu

số thực trong ACCU1 = ACCU2 thì trạng thái RLO sẽ nhận giá trị 1,ngược lại nhận giá trị 0

- 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

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

ITD //chuyển đổi thành số nguyên 32 bit

DTR //chuyển thành số thực

Đ án h c ph n 3 và 4ồ án học phần 3 và 4 ọc phần 3 và 4 ần 3 và 4 Page 15

/R //tính ra giá trị điện áp tại cổng

bộ điều khiển: chẳng hạn như đo nhiệt độ

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 tínhiệu tương tự ở đầu ra Dùng để điều khiển các thiết bị với dải đo tương tự Chẳnghạn 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 hoặc dòngđiện Trong khi đó các tín hiệu tương tự cần xử lý lại thường là các tín hiệu khôngđiện 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 hiệudòng 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 racủa module Analog Output tuân theo chuẩn tín hiệu của công nghiệp.Có 2 loại chuẩnphổ 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 vậyngười ta cần phải dùng thêm một thiết chuyển đổi để đưa chúng về chuẩn côngnghiệp

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

Đ án h c ph n 3 và 4ồ án học phần 3 và 4 ọc phần 3 và 4 ần 3 và 4 Page 16

Analog Input( A/D)Các con số

Analog Output( D/A)Các con số

Đầu đo

Thiết bị chuyển đổi

Hình 1.13 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 1.14 Hình ảnh module analog SM334

Đ án h c ph n 3 và 4ồ án học phần 3 và 4 ọc phần 3 và 4 ần 3 và 4 Page 17

Hình 1.15 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 Tìm hiểu về HMI và WINCC

1.3.1 Tìm hi u v HMI ểu dữ liệu và phân chia bộ nhớ ề PLC S7-300

HMI là từ viết tắt của Human-Machine-Interface, có nghĩa là thiết bị giao tiếp giữangười điều hành thiết kế với máy móc thiết bị

Nói một cách chính xác, bất cứ cách nào mà con người “giao tiếp” với một máy móc thì đó là một HMI Cảm ứng trên lò viba của bạn là một HMI, hệ thống số điều khiển trên máy giặt, bảng hướng dẫn lựa chọn phần mềm hoạt động từ xa trên TV đều

Đ án h c ph n 3 và 4ồ án học phần 3 và 4 ọc phần 3 và 4 ần 3 và 4 Page 18

là HMI,…

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

Hình 1.18 HMI kết nối với máy chủ thông qua đường truyền

LAN(TCP/IP)

1.3.2 Tìm hi u v WINCC ểu dữ liệu và phân chia bộ nhớ ề PLC S7-300

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 module chức 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 cho các 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

Đ án h c ph n 3 và 4ồ án học phần 3 và 4 ọc phần 3 và 4 ần 3 và 4 Page 20

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

- Communications Drivers : là các driver giúp WinCC có thể thực hiện giao tiếp vớicác thiết bị theo các tiêu chuẩn khác nhau, ví dụ như theo chuẩn mạng profibus, chuẩn mạng modbus…

- Graphics Designer : là công cụ giúp người dùng tạo các giao diện tương thích với

hệ thống thực tế, từ đó người dùng có thể thực hiện các thao tác điều khiển các thiết bị của hệ thống đó

- Tag Logging : là công cụ thực hiện việc lấy dữ liệu từ các quá trình thực thi, chuẩn

bị để hiển thị và lưu trữ các dữ liệu Từ những dữ liệu trên giúp thiết lập các thôngbáo, các bảng, biểu hoàn chỉnh về giá trị của quá trình

- Alarm Logging : đây là công cụ giúp cung cấp các thông tin về các lỗi phát sinh vàtrạng thái hoạt động toàn diện của hệ thống Từ công cụ Alarm Logging nó giúp người dùng sớm nhận ra các tình trạng nguy cấp của hệ thống từ đó tránh và giảm thiểu rủi ro, nâng cao chất lượng cho hệ thống

 Nguyên tắc hoạt động của WinCC

Một chương trình của chúng ta sẽ được tạo ra bởi các công cụ soạn thảo ( bao gồm các chương trình Graphic System, Alarm Logging, Archive System…) Các thông số trong chương trình của ta sẽ được lưu trong vùng nhớ dữ liệu CS

 Quy trình tạo một project trên WinCC

- Tạo một dự án “project” WinCC mới