Đề tài Hệ thống pha màu tự động dùng plc s7-200

THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 1 HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG DÙNG PLC S7-200  PHẦN I:LÝ THUYẾT CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI I. ĐẶT VẤN ĐỀ: Hiện nay, đất nước ta bước vào thời kỳ cơng nghiệp hố, hiện đại hĩa, để quá trình này phát triển nhanh chúng ta cần tập trung đầu tư vào các dây chuyền sản xuất tự động hĩa, nhằm mục đích giảm chi phí sản xuất, nâng cao năng suất lao động và cho ra sản phẩm cĩ chất lượng cao. Một trong những phương án đầu tư vào tự động hố là việc ứng dụng PLC vào các dây chuyền sản xuất. Đối với những tính năng tiện ích của hệ thống PLC nên hiện nay bộ điều khiển này đang được sử dung rất nhiều trong các lĩnh vực khác nhau. Một trong những ngành đang phát triển mạnh mẽ nhất hiện nay đĩ là ngành xây dựng, và việc ứng dụng PLC vào trong ngành xây dựng là một việc làm sẽ đem lại hiệu quả cao và rất phù hợp, đặc biệt là trong cơng đoạn pha chế sơn II. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU: Sơn là một trong những nguyên vật liệu chủ yếu trong ngành xây dựng,chủ yếu là sơn phủ bề mặt nhằm bảo vệ bề mặt đối tượng sử dụng đồng thời cũng là hình thức trang trí thẩm mỹ,chính vì vậy màu sắc của sơn là một yếu tố quan tâm hàng.Đa số việc pha Pha màu hiện nay trên thị trường đều được thực hiện trên phương pháp thủ cơng (tức theo kinh nghiệm). Chính vì vậy độ chính xác khơng cao, sản phẩm sản xuất ra đơi khi khơng theo mong muốn, tỷ lệ phế phẩm nhiều, năng suất thấp, lãng phí sức lao động, thời gian, … THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 2 Để loại bỏ những nhược điểm trên. Cũng như để tạo ra những sản phẩm theo mong muốn, chỉ bằng một thao tác đơn giản, đưa bộ điểu khiển lập trình PLC vào để thực hiện cụ thể là một dây chuyền sản xuất tự động: “Hệ Thống Pha màu Tự Động”. Mơ hình này cĩ thể sử dụng trong hệ thống trộn bêtơng và một số lĩnh vực khác như pha chế hố chất, thực phẩm, … III. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI: Từ yêu cầu của Luận văn tốt nghiệp, cũng như khả năng về kiến thức và thời gian khơng cho phép nên em chỉ thực hiện những cơng việc sau:  Tìm hiểu mơ hình Pha màu trong thực tế  Tìm hiểu và nghiên cứu PLC S7 – 200  Viết chương trình  Chạy chương trình trên PLC (CPU 224)  Tìm hiểu phần mền Win CC  Viết giao diện bằng phần mền Win CC  Kết nối giao tiếp giữa giao diện và chương trình PLC  Thi cơng mơ hình và phần cứng IV. HƯỚNG THỰC HIỆN ĐỀ TÀI:  Nghiên cứu mơ hình máy Pha màu từ các bồn chứa vật liệu cơ bản (các màu cơ bản và thành phần để tổng hợp nên màu cơ bản)  Ấn định sản xuất một số màu (cam,rêu,nho)từ các màu cơ bản (xanh,đỏ,vàng)  Ấn định sản xuất khối lượng được người sử dụng nhập từ giao diện  Sử dụng giao diện để người sử dụng lựa chọn sản phẩm,khối lượng và tỷ lệ theo các thành phần màu để cĩ một màu theo mong muốn  Sử dụng các bộ timer để tính thời gian trộn và xả sản phẩm  Thơng qua PLC để tác động đĩng mở các van cấp nguyên vật liệu, máy bơm và điều khiển động cơ khuấy trộn  Lập trình điều khiển PLC THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 3  Vẽ giao diện về mơ hình và bảng điều khiển để dễ dàng trong việc giám sát và điều khiển  Kết nối giữa giao diện và chương trình PLC thơng qua MOBUS  Thi cơng mơ hình và điều khiển mơ hình hồn tồn hoạt động SƠ ĐỒ HỆ THỐNG V. SƠ LƯỢC VÀ NGUYÊN TẮC ĐIỀU KHIỂN:  Bật cơng tắc nguồn cho hệ thống hoạt động  Chọn sản phẩm và khối lượng cần sản xuất thơng qua giao diện  Xác nhận lại một lần nữa  PLC điều khiển cho các van chứa nguyên vật liệu lần lược mở ra theo thứ tự mà sản phẩm và khối lượng đã chọn  PLC kiểm tra khối lượng nguyên vật liệu đã đủ hay chưa, và lần lượt đĩng lại các van chứa  Sau đĩ PLC điều khiển cho động cơ trộn hoạt động trong 5 phút, để trộn tất cả nguyên vật liệu đã cĩ trong bồn lớn  Sau khi trộn xong,hệ thống ngưng hoạt động ở chế độ chọn sản phẩm và khối lượng, và cứ thế hệ thống hoạt động theo dây chuyền khép kín. Nhập Dữ Liệu PLC Xử Lý Các thiết bị chấp hành Giao Diện Máy Tính Cơ Sở Dữ Liệu THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 4 CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ PLC STEMENS S7-200 I. PLC LÀ GÌ? PLC (Programmable Logic Control) là thiết bi cĩ thể lập trình được thiết kế chuyên dùng trong cơng nghiệp để điều khiển các tiến trình xử lí từ đơn giản đến phức tạp, tuỳ thuộc vào người điều khiển mà cĩ thể thực hiện một loạt các chương trình hoặc sự kiện này được kích hoạt bởi các tác nhân kích thích (hay cịn gọi là ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các bộ định thời (Timer) hay các sự kiện được đếm qua bộ đếm. Khi một sự kiện được kích hoạ nĩ s4 bật ON, OFF hoặc phát ra một chuỗi xung ra các thiết bị bên ngồi được gắn vào ngõ ra của PLC. Như vậy nếu t thay đổi các chương trình được cài đặt trong PLC là ta cĩ thể thực hiện các chức năng khác nhau trong các mơi trừơng điều khiển khác nhau. Hiện nay PLC đã được nhiều hãng khác nhan sản xuất như: Siemens, Omron, Mitsubishi, Pesto, Alan Bradley, Shneider. Hitachi, …. Mặt khác ngồi PLC cũng đã bổ cung thêm các thiết bị mở rộng khác như: các cổng mở rộng AI (Analog Input), DI (Digital Input), các thiết bị hiện thị, các bộ vào. II. ĐẶC ĐIỂM BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH: Nhu cầu về một bộ điều khiển dễ sử dụng, linh hoạt và cĩ giá thành thấp đã thúc đẩy sự phát triển những hệ thống điều khiển lập trình được (programmable control systems) hệ thống sử dụng CPU và bộ nhớ để điều khiển máy mĩc hay quá trình hoạt động. Trong bối cản đĩ, bộ điểu khiển lập trình (PLC – Programmable Logic Controller) được thiết kế nhằm thay thế phương pháp điề khiển truyền thống dùng rơ-le và thiết bị rời cồng kềnh và nĩ tạo ra một khả năng điều khiển thiết bị dễ dàng và linh hoạt dựa trên việc lập trình trên các lệnh logic cơ bản. Ngồi ra, PLC cịn cĩ thể thực hiện những tác vụ khác như định thời, đếm, … làm tăng khả năng điều khiển cho những hoạt động phức tạp, ngay cả với loại PLC nhỏ nhất. Hoạt động của PLC là kiểm tra tất cả các trạng thái tín hiệu ngõ vào được đưa về từ quá trình điều khiển, thực hiện các thao tác logic được lập THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 5 trong chương trình và đưa ra tín hiệu điều khiển cho thiết bị tương ứng, với các mạch giao tiếp chuẩn ở khối vào và khối ra của PLC cho phép nĩ kết nối trực tiếp đến những cơ cấu tác động (actuators) cĩ cơng suất nhỏ ở ngõ ra và những mạch chuyển đổi tín hiệu (transducers) ở ngõ vào, mà khơng cần cĩ các mạc giao tiếp hay rơ-le trung gian. Tuy nhiên, khi dùng PLC điều khiển những thiết bị cĩ cơng suất lớn cần phải cĩ mạch điện tử cơng suất trung gian gắn thêm vào. Việc sử dụng PLC cho phép chúng ta hiệu chỉnh hệ thống điều khiển mà khơng cần cĩ sự thay đổi nào về mặt kết nối dây, sự thay đổi chỉ là thay đổi chương trình điều khiển trong bộ nhớ thơng qua thiết bị lập trình chuyên dùng. Hơn nữa, chúng ta cịn cĩ ưu điểm là thời gian lắp đặt và đưa vào hoạt động nhanh hơn so với những hệ thống truyền thơng mà địi hỏi cần phải thực hiện việc nối dây phức tạp giữa các thiết bị rời. Về phần cứng, PLC tương tự như máy tính “truyền thơng”, và chúng cĩ các đặc điểm thích hợp cho mục đích điều khiển trong cơng nghiệp.  Khả năng kháng nhiễu tốt  Cấu trúc dạng Modul cho phép dễ dàng thay thế, tăng khả năng (nối thêm Modul mở rộng vào/ ra) và thêm chức năng (nối thêm Modul chuyên dùng)  Việc kết nối dây và mức điện áp tín hiệu ở ngõ vào và ngõ ra được chuẩn hố  Ngơn ngữ lập trình chuyên dùng – Ladder, Instruction và Funtion Chart, dễ hiểu và dể sử dụng  Thay đổi chương trình điều khiển dễ dàng Những đặc điểm trên làm cho PLC được sử dụng rộng rãi trong việc điểu khiển các máy mĩc cơng nghiệp và trong điền khiển quá trình (Process – control) THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 6 1. Khái niệm cơ bản: Bộ điều khiển lập trình là ý tưởng của một nhĩm lỹ sư hãng General Motors vào năm 1968. họ đã đề ra các chỉ tiêu kỹ thuật nhằm đáp ứng nh7ững yêu cầu điều khiển trong cơng nghiệp:  Dễ lập trình và thay đổi chương trình điều khiển, sử dụng thích hợp trong nhà máy  Cấu trúc dạng Modul dể dàng bảo trì và sửa chữẵ  Tin cậy hơn trong mơi trường sản xuất của nhà máy cơng nghiệp  Dùng linh kiện bán dẫn nên cĩ kích thước nhỏ hơn mạch rơ – le chức năng tương đương  Giá thành cạnh tranh Những chỉ tiêu này tạo sự quan tâm của các kỹ sư thuộc nhiều ngành nghiên cứu về khả năng ứng dụng của PLC trong cơng nghiệp, các kết quả đã đưa ra thêm một số yêu cầu cần phải cĩ trong chức năng của PLC: Tập lệnh từ các lệnh logic đơn giản được hỡ trơ thêm các lệnh về tác vụ định thì, tác vụ đếm; sau đĩ là các lệnh xử lý tốn học, xử lý bằng dữ liệu, xử lý xung tốc độ cao, tính tốn số liệu số thực 32 bit, xử lý thời gian thực, đọc mã vạch, … Song song đĩ, sự phát triển về phần cứng cũng đạt được nhiều kết quả: bộ nhớ lớn hơn, số lượng ngõ vào/ ra nhiều hơn, nhiều Modul chuyên dùng hơn. Vào năm 1976, PLC cĩ khả năng điều khiển các ngõ vào/ ra ở xa bằng kỹ thuật truyền thơng, khoảng 200m Sự gia tăng những ứng dụng PLC trong cơng nghiệp đã thúc đẩy các nhà sản xuất hồn chỉnh các họ PLC với các mức độ khác nhau về khả năng, tốc độ xử lý và hiệu suất. Các họ PLC phát triển từ loại làm việc độc lập, chỉ 20 ngõ vào/ ra và dung lượng bộ nhớ chương trình 500 bước, đến các PLC cĩ cấu trúc Modul nhằm dễ dàng mở rộng thêm khả năng vá chức năng chuyên dùng:  Xử lý tín hiệu liên tục (analog)  Điều khiển động cơ servo, động cơ bước  Truyền thơng THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 7  Số lượng ngõ vào/ ra  Bộ nhớ mở rộng Với cấu trúc dạng Modul cho phép chúng ta mở rộng hay nâng cấp một hệ thống điều khiển dùng PLC với chi phí và cơng suất ít nhất. 2. PC hay PLC: Cĩ một số thuật ngữ dùng để mơ tả điền khiển lập trình:  PC Programmable Controller (Anh)  PLC Programmable Logic Controller (Mỹ)  PBS Programmable Binary Systems (Thụy Điển) Hai thuật ngữ sau cĩ đều thể bộ điều khiển lập trình làm việc với tín hiệu nhị phân. Trong thực tế, tất cả bộ điều khiển trừ bộ điều khiển loại nhỏ đều cĩ khả năng xử lý tín hiệu analog, nên các thuận ngữ đĩ khơng nĩi lên được hết khả năng của bộ điều khiển lập trình. Vì lý do này và một số lý do khác mà thuật ngữ Programmable Controller, viết tắt là PC, thể hiện ý nghĩa tổng quát nhất về bộ điều khiển lập trình. Tuy nhiên, để tránh sự hiểu lầm với thuật ngữ máy vi tính cá nhân “PC” thì PLC thường được dùng thay cho PC. So sánh đặc tính kỹ thuật giữa những hệ thống điều khiển: Chỉ tiêu so sánh Rơ – le Mạch số Máy tính PLC Giá thành từng chức năng Khá thấp Thấp Cao Thấp Kích thước Lớn Rất gọn Khá gọn Rất gọn Kích thước vật lý Lớn Rất gọn Khá gọn Rất gọn Tốc độ điều khiển Chậm Rất nhanh Khá nhanh Nhanh Khả năng chống nhiễu Xuất sắc Tốt Khá tốt Tốt Lắp đặt Mất thời gian thiết kế và lắp Mất thời gian thiết kế Mất nhiều thời gian lập trình Lập trình và lắp đặt đơn giản THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 8 đặt Khả năng điều khiển tác vụ phức tạp Khơng Cĩ Cĩ Cĩ Dễ thay đổi điều khiển Rất khĩ Khĩ Khá đơn giản Rất đơn giản Cơng tác bảo trì Kém - cĩ rất nhiều cơng tắc Kém – nếu IC được hàn Kém – cĩ rất nhiều mạch điện tử chuyên dùng Tốt – các Modul được tiêu chuẩn hố Theo bảng so sánh, PLC cĩ những đặv điểm về phần cứng và phần mềm làm cho nĩ trở thành bộ điều khiển cơng nghiệp được sử dụng rộng rãi. 3. Tĩm lại: Sự ra đời của PLC củng như các bộ điều khiển hiện đại khác đã mở ra một thời đại mới trong lĩnh vực tự động hố. Với những khả năng điều khiển phong phú và phức tạp hơn, PLC đã vượt xa các mạch điều khiển cổ điển dùng dây nối và Relay. Các hệ thống dây chuyền sản xuất được điều khiển một các nhịp nhàng hơn, các thiết bị máy mĩc được điều khiển chính xác hơn. THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 9 CHƯƠNG III: SƠ LƯỢC VỀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN Thiết bị điểu khiển lập trình đầu tiên (Programmable Controller) đã được những nhà thiết kế cho ra đời năm 1968 (cơng ty General Motor Mỹ). Tuy nhiên, hệ thống này cịn kha đơn giản và cồng kềnh, người sử dụng gặp nhiều khĩ khăn trong việc vận hành hệ thống. Vì vậy các nhà thiết kế từng bước cải tiến hệ thống làm cho hệ thống đơn giản, gọn nh5, dễ vận hành, nhưng việc lập trình cho hệ thống cịn khĩ khăn, do lúc này khơng cĩ các thiết bị lập trình ngoại vi hỗ trợ cho cơng việc lập trình. Để đơn giản hĩa việc lập trình, hệ thống điều khiển lập trình cầm tay (Programmable Controller Handle) đầu tiên được ra đời vào năm 1969. Điều này đã tạo ra được một sự phát triển thực sự cho kỹ thuật điều khiển lập trình. Trong giai đoạn này các hệ thống điều khiển lập trình (PLC) chỉ đơn giản nhằm thay thế hệ thốntg Relay và dây nối trong hệ thống điều khiển cổ điển. Qua quá trình vận hành, các nhà thiết kế đả từng bước tạo ra được một tiêu chuẩn mới cho hệ thống, tiêu chuẩn đĩ là: dạng lập trình dùng giản đồ hình thang (The Diagram Format). Trong những nămđầu thập niên 1970, những hệ thống PLC cịn cĩ thêm khả năng vận hành với những thuật tốn hỗ trợ (arithmetic), “vận hành với các dữ liệu cập nhật” (Data Manipulation). Do sự phát triển của loại màn hình dùng cho mày tính (Cathode Ray Tube: CRT) nên việc giao tiếp giữa người điều khiển để lập trình cho hệ thống càng trở nên thuận tiện hơn. Sự phát triển của hệ thống phần cứng và phần mềm từ năm 1975 cho đến nay đã làm cho hệ thống PLC phát triển mạnh hơn với các chức năng mở rộng: hệ thống ngõ vào/ ra cĩ thể tăng lên đến 8000 cổng vào/ ra, dung lượng bộ nhớ tăng lên hơn 128.000 từ bộ nhớ (word of memory) cĩ thể gắn thêm nhiểu Modul bộ nhớ để cĩ thể tăng thêm kích thước chương trình. Ngồi ra các nhà thiết kế cịn tạo ra kỹ thuật kết nối với các hệ thống PLC riêng lẽ thành một hệ thống PLC chung, kết nối với các hệ thống máy tính, tăng khả năng điều khiển của từng hệ thống riêng lẻ. Tốc độ xử lý của hệ THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 10 thống được cải thiện, chu kỳ quét (scan) nhanh hơn làm cho hệ thống PLC xử lý tốt với những chức năng phức tạp, số lượng cổng vào/ ra lớn. Một số thuật tốn cơ bản dùng cho điều khiển cũng được tích hợp vào phần cứng như điều khiển PID (cho điều khiển nhiệt độ, cho điều khiển tốc độ động cơ, cho điều khiển vị trí), điều khiển mờ, lọc nhiễu tín hiệu đầu vào… Trong tương lai hệ thống PLC khơng chỉ giao tiếp với các hệ thống khac thơng qua CIM (Computer Integrated Manefacturing) để điều khiển các hệ thống: Robot, Cad/ Cam, … Ngồi ra các nhà thiết kế cịn đang xây dựng các loại PLC với các chức năng điều khiển “thơng minh” (Intelligent) cịn gọi là các siêu PLC (super PLC) cho tương lai. I. CẤU TRÚC VÀ NGHIÊN CỨU HOẠT ĐỘNG CỦA MỘT PLC: 1. Cấu trúc: Một hệ thống lập trình cơ bản phải gồm cĩ 2 phần:  Khối xử lý trung tâm (CPU: Central Processing Unit)  Hệ thống giao tiếp vào/ ra (I/O)  Trong đĩ:  Thiết bị đầu vào gồm các thiết bị tạo ra tín hiệu điều khiển như nhấn, cảm biến, cơng tắc hành trình  Input, Output các cổng nối phía đầu vào/ ra của PLC hay của các Modul mở rộng  Cơ cấu chấp hành: gồm các thiết bị được điều khiển như: chuơng, đèn, contactor, động cơ, van khí nén, mày bơm, Led hiển thị, …v.v THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 11 Chương trình điều khiền: định ra quy luật thay đổi tín hiệu Output đầu ra theo tín hiệu Input đầu vào như mong muốn. Các chương trình điều khiển được tạo ra bằng cách sử dụng bộ lập trình chuyên dụng cầm tay (Hand – Hold Programmer PG) hoặc chạy bằng phần mềm điều khiển trên máy vi tín sau đĩ được nạp vào PLC thơng qua cáp nối giữa PLC với máy tính hay (PG) Khối điều khiển trung tâm (CPU : Central Processing Unit) gồm ba phần:  Bộ xử lý hệ thống  Hệ thống bộ nhớ  Hệ thống nguồn cung cấp Cĩ nhiều loại bộ nhớ để người sử dụng lực chọn theo mục đích hay yêu cầu sử dụng I N P U T S CENTRAL PROCESSING UNIT O U T P U T S M M MÁY TÍNH PG/PC Processor Memory Power Supply THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 12  ROM (Read Only Memory) bộ nhớ chỉ đọc khơng xố dùng lưu trữ chương trình cố định, khơng thay đổi thường dùng cho nhà sản xuất PLC.  RAM (Random Access Memory): bộ nhớ truy xuất ngãu nhiên dùng để lưu trữ dữ liệu và chương trình cho người sử dụng.  EPROM:ROM lập trình cĩ thể xố được  EEPROM: Electtrically EPROM 2. Cổng truyền thơng: S7 – 200 sử dụng cổng truyền thơng nối tiếp cĩ 9 chân để phục vụ cho việc ghép nố với các thiết bị lập trình hoặc với các trạm PLC khác. Tốc độ truyền tự do của PLC là 300 đến 38.400 được set trong thanh ghi đặc biệt SM 30.2 đến SM 30.4 SM30.2 SM30.3 SM30.4 Tốc độ Baul 0 0 0 38400(CPU 212=19200) 0 0 1 19200 0 1 0 9600 0 1 1 4800 1 0 0 2400 1 0 1 1200 1 1 0 600 1 1 1 300 Chức năng các chân: THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 13 II. GIỚI THIỆU THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC SIMATIC S7 – 200 1. Cấu trúc phần cứng của S7 – 200 CPU 214: PLC là viết tắt của Programmable Logic Control, là thiết bị điều khiển logic lập trình được, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật tốn điều khiển thơng qua một ngơn ngữ lập trình. S7 – 200 là thiết bị điều khiểu khả trình loại nhỏ của hãng Siemens, cĩ cấu trúc theo kiểu Modul và cĩ các Modul mở rộng, các Modul này sử dụng cho nhiều ứng dụng lập trình khác nhau. Thành phần cơ bản của S7 – 200 là khối vi xử lý CPU212 hoặc CPU214. Về hình thức bên ngồi, sự khác nhau giữa hai loại CPU này nhận biết được nhờ số đầu vào/ ra và nguồn cung cấp. CPU 212 cĩ 8 cổng vào, 6 cổng ra và cĩ khả năng được mở rộng thêm bằng 3 Modul mở rộng. CPU 214 cĩ 14 cổng vào, 10 cổng ra và cĩ khả năng được mở rộng thêm bằng 7 Modul mở rộng. S7 – 200 cĩ nhiều loại MoDdul mở rộng khác nhau CPU 214 bao gồm: 2048 từ đơn (4K byte) thuộc miền nhớ đọc/ ghi non – volatile để lưu chương trình (vùng nhớ cĩ giao diện với EEPROM) 2048 từ đơn (4K byte) kiểu đọc/ ghi để lưu dữ liệu, trong đĩ 512 từ đầu thuộc miền nhớ non – volatile 14 cổng vào và 10 cổng ra logic cĩ 7 Modul để mở rộng thêm cổng vào/ ra bao gồm luơn cả Modul analog Tổng số cổng vào/ ra cực đại là 64 cổng vào và 64 cổng ra 128 bộ đếm chia làm 2 loại: chỉ đếm tiến và vừa đếm tiến vừa đếm lùi 388 bit nhớ đặc biệt dùng để thơng báo trạn g thái và đặt chế độ làm việc THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 14 các chế độ ngắt vá xử lý ngắt bao gồm : ngắt truyền thơng, ngắt theo sườn lên hoặc xuống, ngắt thời gian, ngắt của bộ đếm tốc độ cao và ngắt truyền xung 3 bộ đếm tốc độc cao với nhịp 2Khz và 7 Khz 2 bộ phát xung nhan cho dãy xung kiểu Pto hoặc kiểu PWM 2 bộ điều chỉnh tương tự Tồn bộ vùng nhớ khơng bị mất dữ liệu trong khoảng thời gian 190h khi PLC bị mất nguồn nuơi. Hình 1: bộ điều khiển lập trình được S7 – 200, CPU214 Mơ tả các đèn báo trên S7 – 200, CPU214 SF (đèn đỏ): đèn đỏ SF báo hiệu hệ thống bị hỏng. Đèn SF sáng lên khi PLC bị hỏng hĩc. RUN (đèn xanh): đèn xanh RUN chỉ định PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiện chương trình được nạp trong máy. STOP (đèn vàng): đèn vàng STOP chỉ định PLC đang ở chế độ dừng. Dừng chương trình đang thực hiện lại. Ix.x (đèn xanh): đèn xanh ở cổng vào chỉ định trạng thái tức thời của cổng Ix.x (x.x=0.0÷1.5). Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng. Các cổng ra Cổng truyền thơng Các cổng vào SIEMENS SIMATIC S7-200 SF RUN STOP I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 Q1.1 THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 15 Qy.y (đèn xanh): đèn xanh ở cổng ra báo hiệu trạng thái tức thời của cổng Qy.y (y.y=0.0÷1.1). Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng. 2. Cổng truyền thơng: S7 – 200 sử dụng cổng truyền thơng nối tiếp RS485 với phích nối 9 chân để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với các trạm PLC khác. Tốc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI là 9600 baud. Tốc độ truyền cung cấp của PLC theo kiểu tự do là 300 đến 38400. Để ghép nối S7 – 200 với máy lập trình PG702 hoặc với các loại máy lập trình thuộc họ PD7xx cĩ thể sử dụng một cáp nối thẳng PMI. Cáp đĩ đi kèm theo máy lập trình. Ghép nối S7 – 200 với máy tính PC qua cổng RS – 232 cần cĩ cáp nối PC/PPI với bộ chuyển đổi RS232/RS485. Cơng tắc chọn chế độ làm việc của PLC. Cơng tắc chọn chế độ làm việc nắm phía trên, bên cạnh các cổng ra của S7 – 200 cĩ ba vị trí cho phép chọn các chế độ làm việc khác nhau cho PLC. Run cho phép PLC thực hiện chương trình trong bộ nhớ. PLC S7 – 200 sẽ rời khỏi chế độ RUN và chuyển sang chế độ STOP trong máy cĩ sự THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 16 cố hoặc trong chương trình gặp lệnh STOP, thậm chí ngay cả khi cơng tắc ở chế độ RUN. Nên quan sát trạng thái thực tại của PLC theo đèn báo. STOP cưỡng bức PLC dừng thực hiện chương trình đang chạy và chy\uyển sang chế độ STOP. Ơ chế độ STOP PLC cho phép hiệu chỉnh lại chương trình hoặc nạp một chương trình mới. TERM cho phép máy lập trình tự quyết định một trong các chê độ làm việc cho PLC hoặc ở chế độ RUN hoặc ở chế độ STOP chỉnh định tương tự. Điều chỉnh tương tự ( 1 bộ trong CPU 212 và 2 trong CPU 214) cho phép điều chỉnh các biến cần phải thay đổi và sự dụng trong chương trình. Núm chỉnh analog được lắp đặt dưới nắp đậy bên cạnh các cổng ra. Thiết bị chỉnh định cĩ thể quay 2700. Pin và nguồn nuơi bộ nhớ. Nguồn nuơi dùng để mở rộng thời gian lưu giữ cho các dữ liệu cĩ trong bộ nhớ. Nguồn Pin tự động được chuyển sang trạng thái tích cực nếu như dung lượng tụ nhớ bị cạn kiệt và nĩ phải thay thế vào vị trí đĩ để dữ liệu trong bộ nhớ khơng bị mất đi. 3. Cấu trúc bộ nhớ: a. Phân chia bộ nhớ: Bộ nhớ của S7 – 200 được chia thành 4 vùng với một tụ cĩ nhiệm vụ duy trì dữ liệu trong 1 khoảng thời gian nhất định khi mất nguồn. Bộ nhớ của S7 – 200 cĩ tính năng động cao, đọc và ghi được trong tồn vùng, loại trừ phần bit nhớ đặc biệt được kí hiệu SM ( Special Memory) chỉ cĩ thể truy nhập để học. Vùng chương trình: là miền nhớ được sử dụng để lưu các lệnh chương trình. Vùng này thuộc kiểu non - volatile đọc/ghi được. Vùng tham số: là miền lưu giữ các tham số như: từ khĩa, địa chỉ trạm … cũng như vùng chương trình, vùng tham số thuộc kiểu non – volatile đọc/ ghi được. THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 17 Vùng dữ liệu: dùng để cất các dữ liệu của chương trình bao gồm các kết quả các phép tính, hằng số được định nghĩa trong chương trình, bộ đệm truyền thơng … một phần của vùng nhớ này thuộc kiểu non – volatile. Vùng đối tượng: timer, bộ đếm, bộ đếm tốc độ cao và các cổng vào ra tương tự được đặt trong vùng nhớ cuối cùng. Vùng này khơng kiểu non – volatile nhưng đọc ghi được. Hình: bộ nhơ trong và ngồi của S7 – 200 Vùng dữ liệu là một vùng nhớ động, nĩ cĩ thể được truy nhập theo từng bit, từng byte, từng từ kép và được sử dụng làm miền lưu trữ dữ liệu cho các thuật tốn các hàm truyền thơng, lập bảng các hàm dịch chuyển, xoay vịng thanh ghi, con trỏ địa chỉ, … Vùng dữ liệu lại được chia thành các miền nhớ nhỏ với các cơng dụng khác nhau. Chúng được ký hiệu bằng các chữ cái đầu của tên tiến anh, đặc trưng cho từng cơng dụng của chúng như sau: V - Variable memory I - Inputs image register O - Putputs image register M - Internal memory bits SM - Speacial memory bits Tất cả các miền này đều cĩ thể truy nhập được theo từng bit, từng byte, từng từ đơn (Word – 2 byte) hoặc từ kép (2 Word). Chương trình Tham số Dữ liệu Vùng đối tượng Chương trình Tham số Dữ liệu Chương trình Tham số Dữ liệu THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 18 b. Địa chỉ truy nhập được truy xuất theo ơ nhớ: Truy nhập theo bit: tên miền (+) địa chỉ byte (+) (+) chỉ số it. Ví dụ V150.4 chỉ bit của byte 150 thuộc miền V. Truy nhập theo byte: tên miền (+) B (+) địa chỉ byte miền. Ví dụ V150 chỉ 150 thuộc miền V. Truy nhập theo từ: tên miền (+) W (+) địa chỉ byte cao của từ trong miền. Ví dụ VW150 chỉ từ đơn gồm 2 byte 150 và 151 thuộc miền V, trong đĩ 150 cĩ vai trị byte cao trong từ. Truy nhập theo từ kép: tên miền (+) D (+) địa chỉ byte cao của từ trong miền. Ví dụ VW150 chỉ từ kép gồm 4 byte 150, 151 và 152 thuộc miến V, trong đĩ 150 cĩ vai trị byte cao và byte 153 là thấp trong từ kép. THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 19 Tất cả các byte thuộc vùng dữ liệu đều cĩ thế truy cập được bằng con trỏ. Con trỏ được định nghĩa trong miền V hoặc các thanh ghi AC1, AC2 và AC3. Mỗi con trỏ địa chỉ gồm 4 byte (từ kép). c. Vùng đối tượng: Vùng đối tượng được sử dụng để lưu giữa dữ liệu cho các đối tượng lập trình như các giá trị tức thời, giá trị đặt trước của bộ đếm, hay timer. Dữ liệu kiểu đối tượng bao gồm của thanh ghi của timer, bộ đếm, bộ đếm tốc độ cao, bộ đếm vào/ ra tương tự và các thanh ghi Accumulator (AC). Kiểu đối tượng bị hạn chế rất nhiều vì các dữ liệu kiểu đối tượng chỉ được ghi theo mục đích cần sử dụng của đối tượng đĩ. Sau đây là một ví dụ về cách đặt địa chỉ cho các Modul mở rộng trên CPU214: CPU 214 Modul 0 (4 Vào\4 Ra) Modul 1 (8 Vào) Modul 2 (3 Vào analog \1 Ra analog) Modul 3 (8 Ra) Modul 4 (3 Vào analog \1 Ra analog) I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 Q0.0 Q0.1 I2.0 I2.1 I2.2 I2.3 Q2.0 Q2.1 Q2.2 Q2.3 I3.0 I3.1 I3.2 I3.3 I3.4 I3.5 I3.6 I3.7 AIW0 AIW2 AIW4 AQW0 Q3.0 Q3.1 Q3.2 Q3.3 Q3.4 Q3.5 Q3.6 Q3.7 AIW8 AIW10 AIW12 AQW4 THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 20 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 Q1.1 4. Cấu trúc chương trình của S7 – 200: Cĩ thể lập trình cho S7 – 200 bằng cách sử dụng một trong những phần mềm say đây:  STEP 7 – Micro/DOS  STEP 7 – Micro/WIN Những phần mềm này đều cĩ thể cài đặt được trên máy lập trình họ PG7xx và các máy tính cá nhân (PC). Các chương trình cho S7 – 200 phải cĩ cấu trúc bao gồm chương trình chính (main program) và sau đĩ đến các chương trình con và các chương trình xử lý ngắt được chỉ ra sau đây: Chương trình chính được kết thúc bằng lệnh kết thúc chương trình (MEND). Chương trình con là một bộ phận của chương trình. Các chương trình con phải được viết sau lệnh kết thúc chương trình chính, đĩ là lệnh MEND. Các chương trình xử lý ngắt là một bộ phận của chương trình. Nếu cần sử dụng chương trình xử lý ngắt phải viết sau lệnh kết thúc chương trình chính MEND. Các chương trình con được nhĩm lại thành một nhĩm ngay sau chương trình chính. Sau đĩ đến chương trình xử lý ngắt. Bằng cách viết như vậy, cấu trúc chương trình được rõ ràng và thuận tiện hơn trong việc đọc THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 21 chương trình sau này. Cĩ thể tự do trộn lẫn các chương trình con và chương trình xử lý ngắt đằng sau chương trình chính. III. ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA PLC: Cùng với sự phát triển của phần cứng và phần mềm, PLC ngày càng tăng được các tính năng cũng như lợi ích của PLC trong hoạt động cơng nghiệp. Kích thước của PLC hiện nay được thi nhỏ lại để bộ nhớ và số lượng Inputs/ Outputs càng nhiều hơn, các ứng dụng của PLC càng mạnh hơn giúp người sử dụng giải quyết được nhiều vấn đề phức tạp trong điều khiển hệ thống. Ưu điểm đầu tiên của PLC là hệ thống điều khiển chỉ cần lắp đặt một lần (đối với sơ đồ hệ thống, các đường nối dây, các tín hiệu ở ngõ vào/ ra …), ma khơng cần phải thay đổi kết cấu của hệ thống sau này, giảm được sự tốn kém kinh phí khi phải thay đổi lắp đặt điều khiển cao hơn ( như giao tiếp THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 22 giữa các PLC để truyền dữ liệu điều khiển lẫn nhau), hệ thống được điều khiển linh hoạt hơn. PLC được thiết kế đặc biệt để hoạt động trong mơi trường cơng nghiệp một PLC cĩ thể lắp đặt ở những nơi cĩ độ nhiễu điện cao (Electrical Noise), vùng cĩ từ trường mạnh, cĩ các chấn động cơ khí, nhiệt độ và độ ẩm mơi trường cao, … Khơng như các hệ thống cũ, PLC cĩ thể dễ dàng lắp đặt do chiếm một khoảng khơng gian nhỏ hơn nhưng điều khiển nhanh, nhiều hơn các hệ thống khác. Điều này càng tỏ ra thuận lợi hơn đối với các hệ thống điều khiển lớn, phức tạo và quá trình lắp đặt hệ thống PLC ít tốn thời gian hơn các hệ thống khác. Cuối cùng là người sử dụng cĩ thể nhận biết các trục trặc hệ thống của PLC nhờ giao diện qua màn hình máy tính (một số PLC thế hệ sau cĩ khả năng nhận biết các hỏng hĩc của hệ thống và báo cho người sử dụng), điều này làm cho việc sữa chửa thuận lợi. IV. MỘT VÀI LĨNH VỰC TIÊU BIỂU ỨNG DỤNG PLC: Hiện nay PLC đã được ứng dụng thành cơng trong nhiều lĩnh vựa sản xuất cả trong cơng nghiệp và dân dụng. Từ những ứng dụng để điều khiển các hệ thống đơn giản, chỉ cĩ chức năng đĩng/ mở (ON/ OFF) thơng thường đến các ứng dụng cho các lĩnh vực phức tạp, địi hỏi tính chính xác cao, ứng dụng các thuật tốn trong quá trình sản xuất. Các lĩnh vực tiêu biểu ứng dụng PLC hiện nay bao gồm: Hố học và dầu khí: định áp suất (dầu), bơm dầu, điều khiển hệ thống ống dẫn, cân đơng trong ngành hố, … Chế tạo máy và sản xuất: tự động trong chế tạo máy, cân đong quá trình lắp đặt máy, điều khiển nhiệt độ lị kim loại, … Bột giấy, giấy, xử lý giấy: điều khiển máy băm, quá trình ủ bột, quá trình cán, gia nhiệt, … Thủy tinh và phim ảnh: quá trình đĩng gĩi, thử nghiệm vật liệu , cân đong, các khâu hồn tất sản phẩm, đo cắt giấy, … THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 23 Thực phẩm, rược bia, thuốc lá: đếm sản phẩm, kiểm tra sản phẩm, kiểm sốt quá trình sản xuất, bơm (bia, nước trái cây, …) cân đong, đĩng gĩi, hồ trộn, …. Kim loại: điều khiển quá trình cán, cuốn (thép), quy trình sản xuất, kiểm tra chất lượng. Năng lượng: điều khiển nguyên liệu (cho quá trình đốt, xử lý trong các turbin, …) các trạm cần hoạt động tuần tự khai thác vật liệu một các tự động (than, gỗ, dầu mỏ, …) CHƯƠNG IV: GIỚI THIỆU VỀ TẬP LỆNH S7 – 200 I. CÁC LỆNH VÀO RA SỬ DỤNG TRONG CHƯƠNG TRÌNH: 1. Các lệnh tiếp điểm và cuộn dây: Dạng lệnh Mơ tả chức năng lệnh LA D Tiếp điểm thường đĩng sẽ đĩng khi cĩ giá trị logic bit bằng 0, và sẽ mở khi cĩ giá trị logic bằng 1 Tốn hạng : Bit: I, Q, M, SM, T, C, V (n) STL LDN n LA D Tiếp điểm thường hở sẽ được đĩng nếu giá trị logic bằng 1 và sẽ hở nếu giá trị logic bằng 0. Tốn hạng : Bit: I, Q, M, SM, T, C, V (n) STL LD n LA D Tiếp điểm thường đĩng sẽ đĩng tức thời khi giá trị bit bằng 1 và sẽ mở tức thời nếu gia trị logic bằng 0. Tốn hạng : Bit: I, Q, M, SM, CT, V (n) STL LDI n LA D Tiếp điểm thường đĩng sẽ mở tức thì khi giá trị logic bằng 1 và ngược lại Tốn hạng: bit: I, Q, M, SM, CT, V (n) STL LDNI n LA D Tiếp điểm đảo trạng thái của dịng cung cấp. Nếu dịng cung cấp cĩ tiếp điểm đảo thì nĩ ngắt mạch, và ngược lại. STL NOT THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 24 LA D Cuộn dây ở đầu ra được kích thích khi cĩ dịng điều khiển đi ra. STL = n LA D Cuộn dây ở đầu ra được kích thích tức thời khi cĩ dịng điện điều khiển đi qua Tốn hạng: Bit: I, Q, M, SM, T, C, V (n) STL =I n LA D Dùng để đĩng một mảng gồm n tiếp điểm kể từ giá trị ban đầu bit Tốn hạng: Bit: I, Q, M, SM, T, C, V, IB, QB, MB, SMB, VB, AC, *VD, *AD, Const STL S bit n LA D Dùng để ngắt một mảng gồm n tiếp điểm kể từ giá trị ban đầu bit Tốn hạng: Bit: I, Q, M, SM, T, C, V, IB, QB, MB, SMB, VB, AC, *VD, *AD, Const STL R bit n LA D Ghi tức thời giá trị logic vào một mảng gồm n bit kể từ giá trị ban đầu bit Tốn hạng: Bit: I, Q, M, SM, T, C, V (Bit), IB, QB, MB, SMB, VB, AC, *VD, *AC, Const STL SI bit n LA D Xố mơt mảng tức thời gồm n bit kể từ địa chỉ bit. Nếu bit chỉ vào Timer hoặc Counter thì lệnh sẽ xố bit đầu ra của Timer/ Counter Tốn hạng: Bit: I, Q, M, SM, T, C, V (Bit), IB, QB, MB, SMB, VB, AC, *VD, *AC, Const STL RI bit n THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 25 2. Các lệnh dùng để so sánh hai tiếp điểm: Dạng lệnh Mơ tả chức năng LA D Lệnh so sánh bằng sẽ làm cho tiếp điểm đĩng khi IN1 bằng IN2 (IN1, IN2 kiểu Byte) Tốn hạng: IN1, IN2: VB, IB, QB, MB, SMB, AC, Const, *VD, *AC STL LDB = IN1 IN2 LA D Lệnh so sánh bằng sẽ làm cho tiếp điểm đĩng khi IN1 bằng IN2 (IN1, IN2 kiểu Word) và ngược lại. Tốn hạng: IN1, IN2: VW, IW, MW, SMW, Const, T, C, AIW, *VD, *AC STL LDW = IN1 IN2 LA D Lệnh so sánh bằng sẽ làm cho tiếp điểm đĩng khi IN1 bằng IN2 (IN1, IN2 kiểu Double Word) và ngược lại. Tốn hạng: IN1. IN2: VD, ID, MD, SMD, AC, Const, HC, *VD, *AC STL LDD = IN1 IN2 LA D Lệnh so sánh bằng sẽ làm cho tiếp điểm đĩng khi IN1 bằng IN2 (In1, IN2 kiểu Real số thực) và ngược lại Tốn hạng: IN1, IN2: VD, ID, QD, MD, SMD, AC, HC, *AC Const, *VD STL LDR = IN1 IN2 LA D Lệnh so sánh lớn hơn hoặc bằng sẽ làm cho tiếp điểm đĩng khi IN1 bằng IN2 (IN1, IN2 kiểu byte) Tốn hạng: IN1, IN2: VB, IB, QB, MB, SMB, AC, Const, *VD, *AC STL LDB>= IN1 IN2 THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 26 LA D Lệnh so sánh lớn hơn bằng sẽ làm cho tiếp điểm đĩng khi IN1 bằng IN2 (IN1 IN2 kiểu Word) Tốn hạng: IN1, IN2: VW, IW, MW, SMW, AC, Const, T, C, AIW, *VD, *AC STL LDW>=IN1 IN2 LA D Lệnh so sánh lớn hơn hoặc bằng sẽ làm cho tiếp điểm đĩng khi IN1 bằng IN2 (IN1, IN2 kiểu Word) và ngược lại Tốn hạng: IN1, IN2: VD, ID, MD, SMD, AC, Const, HC, *VD, *AC STL LDD>=IN1 IN2 LA D Lệnh so sánh lớn hơn hoặc bằng sẽ làm cho tiếp điểm đĩng khi IN1 bằng IN2 (IN1, IN2 kiểu Real) Tốn hạng: IN1, IN2: VD, ID, QD, MD, SMD, AC, HC, *AC Const, *VD STL LDR>=IN1 IN2 LA D Lệnh so sánh nhỏ hơn hoặc bằng sẽ làm cho tiếp điểm đĩng khi IN1 bằng IN2 (IN1, IN2 kiểu Byte) Tốn hạng: IN1, IN2: VB, IB, QB, MB, SMB, AC, Const, *VD, *AC STL LDB<=IN1 IN2 LA D Lệnh so sánh nhỏ hơn hoặc bằng sẽ làm cho tiếp điểm đĩng khi IN1 bằng IN2 (IN1, IN2 kiểu Word) Tốn hạng: IN1, IN2: VW, IW, MW, SMW, AC, Const, T, C, AIW, *VD, *AC STL LDB<=IN1 IN2 LA D Lệnh so sánh nhỏ hơn hoặc bằng sẽ làm cho tiếp điểm đĩng khi IN1 bằng IN2 (IN1, IN2 kiểu DWord) Tốn hạng: IN1, IN2: VD, ID, MD, SMD, AC, THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 27 STL LDD<=IN1 IN2 Const, HC, *VD, *AC LA D Lệnh so sánh nhỏ hơn hoặc bằng sẽ làm cho tiếp điểm đĩng khi IN1 bằng IN2 (IN1, IN2 kiểu Real) Tốn hạng: IN1, IN2: VD, ID, QD, MD, SMD, AC, HC, *AC Const, *VD STL LDR<=IN1 IN2 3. Các lệnh dịch chuyển nội dung ơ nhớ: Dạng lệnh Mơ tả chức năng lệnh LA D Sao chép nội dung của byte In sang Out Tốn hạng: IN: VB, IB, QB, MB, SMB, SB, AC, Const*VD, *AC OUT: VB, IB, QB, MB, SMB, SB, AC, *VD, *AC STL MOVB IN OUT LA D Sao chép nội dung của word In sang Out Tốn hạng: IN: VW, T, C, IW, QW, MW, SMW, SW, AC, AIW, Const*VD, *AC OUT: VW, T, C, IW, QW, MW, SMW, SW, AC, AQW, *VD, *AC STL MOVW IN OUT LA D Sao chép nội dung của Dword (Double Word) In sang Out Tốn hạng: IN: VD, ID, QD, MD, SMD, HC, AC, VB,IB,QB,MB,T,C,SB,Const, *VD,*AC OUT: VD, C, ID, QD, MD, SMD, SD, AC, *VD, *AC STL MOVD IN OUT THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 28 LA D Sao chép nội dung của Real IN sang Out Tốn hạng: IN: VD, ID, QD, MD, SD, SMD, AC, Const, *VD, *AC OUT: VD, ID, QD, MD, SD, SMD, AC, *VD, *AC STL MOVR IN OUT 4. Các lệnh điều khiển Timer: Dạng lệnh Mơ tả chức năng lệnh LA D Khai báo timer số hiệu xxx kiểu TON để tạo thời gian trễ tính từ khi giá trị đầu vào IN được kích. Nếu giá trị đếm tức thời lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước thì T – bit bằng 1. Cĩ thể reset timer kiểu TON bằng R hoặc bằng giá trị logic 0 tại đầu vào IN CPU 212 và 214 CPU 214 1ms T32 T96 10ms T33 – T36 T97 – T100 100ms T37 – T63 T101 – T127 PT: VW, T, C, IW, QW, MW, SMW, SW, AC, AIW STL TON Txxx PT LA D Khai báo timer số hiệu xxx kiểu TONR để tạo thời gian trễ tính từ khi giá trị đầu vào IN được kích. Nếu giá trị đếm tức thời lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước thì T – bit bằng 1. Chỉ cĩ thể reset timer kiểu TONR bằng R cho T - bit CPU 212 và 214 CPU 214 1ms T32 T96 10ms T33 – T36 T97 – T100 100msT37 – T63 T101 – T127 PT: VW, T, C, IW, QW, MW, SMW, SW, AC, THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 29 STL TONR Txxx PT AIW, Const, *VD, *AC 5. Các Lệnh Kết Nối Mạng Modbus: Dạng lệnh Mơ tả chức năng lệnh LA D Khai báo kiểu truyền Modbus chủ,quy định tốc độ truyền,kiểu kiểm tra lỗi ,vùng dữ liệu…… Mode, Addr, Parity: VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, Constant, *VD, *AC, *LD(BYTE) Baud, HoldStart: VD, ID, QD, MD, SD, SMD, LD, AC, Constant, *VD, *AC, *LD(DWORD) Delay, MaxIQ, MaxAI, MaxHold: VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, AC, Constant, *VD, *AC, *LD(WORD) Done: I, Q, M, S, SM, T, C, V, L(BOOL) Error: VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, *VD, *AC, *LD(BYTE) Parity: 0 – khơng kiểm lỗi 1 –kiểm lẽ 2–kiểm chẳn STL CALL MBUS_INIT,1,1,9600,2,0, 128,32,1000,&VB0,M0.1,MB1 LA D Khai báo kiểu truyền Modbus kiểu tớ Báo trạng thái và lỗi trong quá trình truyền Done: I, Q, M, S, SM, T, C, V, L(BOOL) Error: VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, *VD, *AC, *LD(BYTE) STL CALL MBUS_SLAVE,M0.2,MB2 THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 30  CHÚ Ý: Để sử dụng được liên kết mạng Modbus Protocol yêu cầu phải cĩ 780 byte của ơ nhớ trong và các địa chỉ được sử dụng trong chương trình khơng được trùng với 780 byte ơ nhớ trên II. GIỚI THIỆU VỀ TIMER: Timer là bộ tạo thời gian trễ giữa tín hiệu vào và ra nên trong điều khiển thường được gọi là khâu trễ. S7 – 200 từ CPU 222 trở lên cĩ 128 Timer được chia làm hai loại khác nhau đĩ là:  Timer tạo thời gian trễ khơng cĩ nhớ cĩ nghĩa là khi tín hiệu logic vào IN ở mức 0 thì Timer sẽ bị Reset. Timer Txx này cĩ thể Reset bằng hai cách đĩ là cho tín hiệu logic vào bằng 0 hoặc dung lệnh R Txx (trong STL) để Reset lại Timer Txx. Timer này được dùng để tạo thời gian trễ trong một thời gian liên tục kí hiệu là TON.  Timer tạo thời gian trễ khơng cĩ nhớ cĩ nghĩa là khi tín hiệu logic vào IN ở mức 0 thì timer này khơng chạy nữa nhưng khi tín hiệu lên mức cao lại thì Timer lại tiếp tục chạy tiếp. Timer Txx này cĩ thể Reset bằng cách dùng lệnh R Txx (trong STL) để Reset lại Timer Txx. Timer này được dùng để tạo thời gian trễ trong một thời gian gián đoạn ( trong nhiều khoảng thời gian khác nhau) kí hiệu là TONR. Cả hai loại Timer trên đều chạy đến giá trị đặt trước PT thì nĩ sẽ tự dừng lại nếu muốn nĩ hoạt động lại thì ta phải Reset Timer lại. Timer cĩ những tính chất sau: Các bộ Timer đều được điều khiển bởi một cổng vào và một giá trị đếm tức thời. Giá trị đếm tức thời được lưu trong thanh ghi 2 byte (gọi là Tword) của Timer xác định khoảng thời gian trễ được kích. Giá trị đếm tức thời của Timer luơn luơn được so sánh với giá trị logic bằng 0. Timer cĩ 3 độ phân giải đĩ là 1ms, 10ms, và 100ms. Phân bố của các Timer trong CPU: THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 31 Các loại Timer của S7 – 200 (đối với CPU 212 và CPU214) chia theo TON, TONR Lệnh Độ phân giải Giá trị cực đại CPU 212 CPU 214 TON 1ms 32,767s T32 T32, T96 10ms 327,67s T33÷T36 T33÷T36, T97÷T100 100ms 3276,7s T37÷T63 T37÷T63, T101÷T127 TONR 1ms 32,767s T0 T0÷T64 10ms 327,67s T1÷T4 T1÷T4,T65÷T68 100ms 3276,7s T5÷T31 T5÷T31,T69÷T95 III. GIỚI THIỆU VỀ CHUẨN TRUYỀN THƠNG MODBUS 1. Giới thiệu Modbus là một giao thức mạng do hãng Midi con phát triển theo mơ hình ISO /OSIU thì Modbus là một chuẩn giao thức và dịch vụ thuộc lớp ứng dụng , vì vậy cĩ thể thực hiện các cơ chế vận chuyển cấp thấp với cả đường truyền nối tiếp RS-232,RS-485 Mod bus là một tập hợp rộng các dịch vụ trao đổi dữ liệu qúa trình , dữ liệu điều khiển và dữ liệu chuẩn đốn Modbus mơ tả qúa trình giao tiếp giữa một bộ điều khiển với các thiết bị thơng qua cơ chế yêu cầu /đáp ứng .Modbus cĩ ảnh hưởng tương đối mạnh đối với các hệ PLC , trong mổi PLC ta cĩ thể tìm thấy một tập hợp con các dịch vụ đã đưa ra trong Modbus Mod bus là một chuẩn cấp cao nên ta cĩ thể viết chương trình dựa trên các ngơn ngữ lập trình cấp cao như Visual Basic ,WinCC... 2. Cơ chế giao tiếp Các trạm Mod bus giao tiếp với nhau qua cơ chế chủ /tớ trong đĩ chỉ một thiết bị chủ cĩ thể chủ động gửi yêu cầu cịn các thiết bị tớ sẽ đáp ứng bằng dữ liệ trả lại hoặc thực hiện hành động nhất định theo yêu cầu .các thiết bị chủ thường là máy tính điều khiển trung tâm và các thiết bị lập trình , thiết bị tớ là PLC hoặc các thiết bị khác THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 32 Một trạm chủ cĩ thể gửi thơng báo yêu cầu tới từng trạm hoặc gửi đồng loạt tới tất cả các trạm , khi trạm tớ nhận được thì mới gửi tra thơng báo lại trạm chủ 3. Sử dụng giao thức Modbus Tạo ra những tập lệnh truyền thơng tới Modbus Master kể cà những hình dạng chương trình con trước đĩ và làm gián đoạn (ngắt) những chỉ định truyền thơng riêng biệt đại diện cho Modbus Với những chỉ dẫn về giao thức Modbus Slave bạn cĩ thể định hình cho S7 -200 làm việc như một cơng cụ Modbus RTU Slave (RTU : remote Terminal Unit : đơn vị đo lường đầu cuối ) và truyền đạt tới Modbus Master Bạn cĩ thể tìm thấy những chỉ dẫn trong thư viện của Step7 Micro win bạn cĩ thể tạo cho S7-200 làm việ như một Mod bus Slave .Khi bạn chọn một chỉ thị Mod bus thì Một hoặc nhiều chương trình con tự động liên kết và thêm vào kế hoạch của bạn 4. Những điều cần khi dùng Mod bus Ban đầu giao thức Mod bus dành port 0 cho việc tryền thơng của giao thức Modbus slave .Khi đang sử dụng port 0 cho việc tryền thơng của giao thức Modbus slave thì khơng sử dụng cho một mục đích nào khác , kể cả việc truyền thơng với Step7 Mcro /win. Mudbus _in it là lệnh điều khiển phân chia của port 0 đối với giao thức Mod bus Slave hoặc PPI Lệnh modbus slave tác động đến tất cả các vị trí liên kết truyền thơng Freeport trên port 0 Lệnh modbus slave sử dụng 3 chương trình con và 2 chương trình ngắt Lệnh modbus slave sử dụng 1857 byte khoảng trống của chương trình cho hai chỉ thị mod bus slave và sự hoạt động thơng thường Lệnh modbus slave sử dụng một khoảng 779 byte của V- memory.địa chỉ bắt đầu cho khoảng đĩ thì được định bởi người dùng và được dành riêng cho sự thay đổi địa chỉ Modbus THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 33 5. Địa chỉ Modbus Thơng thường địa chỉ Mod bus được viết bằng 5 hoặc 6 ký tự bao gồm kiểu dữ liệu và offset .Một hoặc hai ký tự đầu xác định dữ liệu mẫu và bốn ký tự sau xác định sự chọn lựa giá trị dữ liệu bên trong . Khi đĩ Modbus Slave đưa đến sơ đồ địa chỉ hiệu chỉnh chức năng Từ 000001 tới 000128 tương ứng với ngõ ra của S7-200 là Q0.0 – Q15.7 Từ 010001 tới 010128 tương ứng với ngõ ra của S7-200 là I0.0 – I15.7 Từ 030001 tới 030032 tương ứng với ngõ ra của S7-200 là AIW0 – AIW62 Từ 040001 tới 04XXXX tương ứng là khoảng trống trong Vmemory Bảng địa chỉ ModBus THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 34 IV. GIỚI THIỆU MỘT PHẦN MODULE ANALOG EM235 CỦA SIEMENS . Sơ đồ đấu nối phần cứng 1. Đặc tính chung: Kích thước vật lí: 90x80x62 mm Khối lượng 0.2 Kg Cơng suất tiêu thụ: 2W Gồm ba ngõ vào analog và một ngõ ra analog.  Đầu vào Trở kháng vào >= 10M. Bộ lọc đầu vào –3Db @3.1Khz Điện áp cực đại ngõ vào: 30VDC. Dịng điện cực đại ngõ vào: 32mA. Cĩ các bộ chuyển đổi ADC, DAC (12 bit). Thời gian chuyển đổi analog sang digital : <250s Đáp ứng đầu vào của tín hiệu tương tự: 1.5ms đến 95% Chế độ Mode chung: Điện áp vào đầu cộng của chế độ Mode chung nhỏ hơn hoặc bằng 12V THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 35 Kiểu dữ liệu đầu vào: Kiểu khơng dấu tầm từ 0 đến 32000, Kiểu cĩ dấu tầm từ –32000 đến 3200  Đầu ra Phạm vi áp ngõ ra : +/- 10V. Phạm vi dịng điện ngõ ra: 0 -> 20mA. Độ phân giải tồn tầm: Điện áp: 12 bit Dịng điện: 11 bit Cĩ LED báo trạng thái. Cĩ núm chỉnh OFFSET và chỉnh GAIN. Kiểu dữ liệu đầu ra: Kiểu dữ liệu khơng dấu: tầm từ 0 đến 32000 Kiểu dữ liệu cĩ dấu: tầm từ –32000 đến 32000 Thời gian gửi tín hiệu đi: Điện áp 100µs Dịng điện 2ms Mạch điều khiển sử dụng nguồn cung cấp 24VDC:Điện áp đầu ra 5000; Dịng điện đầu ra 500  Cĩ các contact để lựa chọn phạm vi áp ngõ vào (contact ở một trong hai vị trí ON v OFF): contact 1 lựa chọn cực tính áp ngõ vào: ON đối với áp đơn cực, OFF với áp lưỡng cực; contact 3, 5, 7, 9, 11 chọn phạm vi điện áp. Các bước chỉnh đầu vào: Tắt nguồn của Module, chọn tầm đầu vào theo yêu cầu Bật nguồn lên cho CPU và Module sau đĩ để cho hoạt động ổn định trong 15 phút Sử dụng nguồn dịng hoặc p chuẩn dng để đưa tín hiệu 0 vào 1 trong 3 đầu vào Đọc giá trị mà PLC đọc được bằng kênh đầu vào thích hợp Chỉnh giá trị Offset cĩ thể cho đến khi giá trị đọc vào là 0 hoặc nhận ra giá trị Data Đặt giá trị tín hiệu tồn tầm đo vào ngõ vào, đọc giá trị mà CPU nhận được THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 36 Chỉnh độ lợi cĩ thể cho đến khi giá trị đọc được là 32000 hay nhận được giá trị Data Lặp lại các quá trình chỉnh Gain và Offset cho đến khi đạt yêu cầu Chỉnh đầu vào EM 235 Bảng chỉnh đầu vào EM 235 THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 37 Sơ đồ đấu nối phần cứng Sơ đồ khối ngõ vào của EM235 Tín hiệu tương tự được đưa vào các đầu vào A+, A-, B+, B-, C+, C-, sau đĩ qua các bộ lọc nhiễu, qua bộ đệm, bộ suy giảm, bộ khuếch đại rồi đưa đến khối chuyển đổi ADC, chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số 12 bit. 12 bit dữ liệu này được đặt bên trong từ ng vo analog của CPU như sau: THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 38 MSB LSB 15 14 3 2 1 0 AIWxx 0 Dữ liệu 12 bit 0 0 0 Đơn cực MSB LSB 15 4 3 2 1 0 AIWxx Dữ liệu 12 bit 0 0 0 0 Lưỡng cực 12 bit dữ liệu ra từ bộ chuyển đổi ADC được canh trái trong từ dữ liệu. Bit MSB là bit dấu: 0 dùng để diễn tả giá trị từ dữ liệu dương, 1 dùng để diễn tả giá trị từ dữ liệu âm. 2. Sơ đồ khối ngõ ra của EM235: 12 bit dữ liệu được đặt bên trong từ ng ra analog của CPU như sau: MSB LSB 15 14 4 3 2 1 0 AQWxx 0 Dữ liệu 11 bit 0 0 0 0 Dữ liệu ng ra l dịng MSB LSB 15 4 3 2 1 0 AQWxx Dữ liệu 12 bit 0 0 0 0 Dữ liệu ng ra l p 12 bit dữ liệu trước khi đưa vào bộ chuyển đổi DAC được canh trái trong từ dữ liệu ngõ ra. Bit MSB l bit dấu: 0 để diễn tả giá trị từ dữ liệu THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 39 dương. 4 bit thấp cĩ giá trị 0 được loại bỏ trước khi từ dữ liệu này được đưa vào bộ chuyển đổi DAC. Các bit này khơng ảnh hưởng đến giá trị ở ngõ ra. Các chú ý khi cài đặt ngõ vào EM235 Chắc chắn rằng nguồn 24VDC cung cấp cho cảm biến khơng bị nhiễu và ổn định Xác định được Module Dùng dây cảm biến ngắn nhất nếu cĩ thể Sử dụng dây bọc giáp cho cảm biến và dây chỉ dịng cho một mình cảm biến thơi Ngắn mạch đầu vào các ngõ vào khơng sử dụng Tránh gọt các đầu dây quá nhọn Tránh đặt các dây tín hiệu song song với dây cĩ năng lượng cao. Nếu hai bắt buộc phải gặp nhau thì bắt cho chúng về gĩc bên phải CHƯƠNG V: GIỚI THIỆU VỀ SIMATIC WINCC CONTROL CENTER I. GIỚI THIỆU: 1. Control Center trong hệ thống WinCC: Định vị Control Center (Trung tâm Điều khiển) bên trong Hệ thống WinCC: Trung tâm điều khiển miêu tả tầng đầu bên trong hệ thống WinCC (Windows Control Center).Tất cả các mơđun(modules) của tồn bộ hệ thống WinCC được bắt đầu từ đây. Phần sau cung cấp thơng tin về những mục sau:  Functionality  Structure  Những editors chuẩn THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 40 WinCC-Giao diện giữa Người và Máy(Man and Machine) trong Thiết kế Tự động (Automation Design) WinCC là một hệ thống trung lập tính cơng nghiệp và kỹ thuật đã dùng để điều khiển những nhiệm vụ hệ thống điều khiển và hiển thị đồ thị trong tự động hĩa sản xuất và quá trình . Hệ thống này cung cấp những module hàm thích hợp với cơng nghiệp về graphic display (màn hình đồ thị),messages (những thơng báo), archives (văn thư lưu trữ) và reports (những báo cáo ). Giao diện trình điều khiển hùng mạnh, tính cập nhật hình ảnh đồ họa nhanh chĩng và những hàm lưu trữ tin cậy đảm bảo một tính sẵn sàng cao Ngồi những hàm hệ thống, WinCC cung cấp những giao diện mở cho những giải pháp người sử dụng đề ra .Những giao diện này làm cho nĩ cĩ thể tích hợp WinCC vào trong những giải pháp tự động hố phức hợp,tồn cơng ty . Sự truy cập tới dữ liệu lưu trữ được tích hợp bằng cách dùng những giao diện trình điều khiển chuẩn như ODBC (Open Database Connectivity) và SQL (Structure Query Language :ngơn ngữ truy xuất dữ liệu ). Sự lồng vào của những đối tượng (objects) và những tài liệu (documents) được tích hợp nhờ vào OLE2.0 (Object Linking and Embeding : những và liên kết đối tượng ) và OLE Custom Controls. Những cơ cấu này làm cho WinCC là một trong những đối tác dễ am hiểu , dễ truyền tải trong mơi trường Windows WinCC dựa vào hệ điều hành 32-bit như : MS-Windows 95, MSWindows 98, hoặc MS-Windows NT .Cả ba hệ điều hành này cĩ khả năng thực thi đa nhiệm được ưu tiên, đảm bảo phản ứng nhanh để xử lí những sự kiện và sự an tồn, chống lại sự mất mát dữ liệu bên trong tới mức độ cao. MS-WindowsNT cũng cung cấp những chức năng (functions) được tạo ra cho sự an tồn và những server như cơ sở cho những hoạt động server trong một hệ thống đa người sử dụng trong WinCC .Chính phần mền WinCC là một ứng dụng 32-bit được phát triển với cơng nghệ phần mền hiện đại, hướng đối tượng nhất a. Functionality Functionality của Control Center cĩ thể được mơ tả như sau: THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 41 Control Center chứa đựng tất cả các hàm chức năng quản lí điều khiển cho tồn bộ hệ thống WinCC .Bên trong WinCC , cĩ thể định dạng vàbắt đầu run-time module Chú ý: Nếu muốn soạn thảo hoặc tạo một project (dự án) “run-time module”phải được đặt ở trạng thái khơng hoạt động (inactive) . Cĩ thể tìm hiểu cách thức “run-time module” ở trạng thái hoạt động bằng cách chọn mục ở menu: “File”-“Action”  Nhiệm vụ của Data Manager: Data Manager cung cấp biểu tượng xử lí với những giá trị tag .Data manager là một thành phần của Control Center .Tất cả những hoạt động của data manager hoạt động trong nền Windows  Nhiệm vụ của Control Center : Nhiệm vụ chính của Control Center được đề cập như sau: o Cấu hình đầy đủ o Hướng dẫn lời giới thiệu tới cấu hình (tutorial) o Chỉ định tuỳ biến ,gọi , và lưu trữ những project Quản lí về những project ,kể cả mở ,lưu trữ ,di chuyển và sao chép Những chức năng soạn thảo Network-capable cho nhiều người sử dụng(mơi trường chủ –tớ) trên một project .Điều này cĩ nghĩa là quản lý dữ liệu nhất quán khi nhiều người biên tập đang làm việc trên một dự án o Quản lí phiên bản (thuộc tính của mỗi đối tượng file) Sự biểu thị cấu hình dữ liệu thơng qua đồ hoạ như bằng đồ thị Sự điều khiển và cấu hình của sự phân phối picture /cấu trúc hệ thống ,chẳng hạn bằng cách dùng chỉ thị cây Cài đặt settings tồn cục , như là : thiết lập settings ngơn ngữ ,settings hướng system/users Cấu hình của những hàm định vị đặc biệt về user (những thuộc tính server) o Sự tạo ra và soạn thảo của sự chuyển đổi chéo nhau o Tài liệu phản hồi (Feedback documentation) o Báo cáo những trạng thái hệ thống THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 42 Thiết lập những thơng số hệ thống khởi đầu được đưa tới Chuyển đổi giữa run-time và configuration (cấu hình) Kiểu kiểm tra /sự mơ phỏng /giúp đỡ thao tác cho dữ liệu định hình ,bao gồm sự thay đổi picture , mơ phỏng tag , hiển thị trạng thái và tạo ra những thơng điệp (messages) b. Structure Cấu trúc hệ thống của Control Center bao gồm :  Control Center o WinCC Explorer bên trong Control Center Những giao diện đồ hoạ cho cấu hình dưới Windows 95 , Windows 98 và Windows NT o Data Manager: Cung cấp những biểu tượng xử lý với những giá trị tag trong những cách dưới đây :  cyclically ( chu kỳ)  cyclically cĩ thể thay đổi được  điều khiển sự kiện một thời gian Truyền dữ liệu mà data manager nhận từ hệ thống tự động trong những cách sau:  Bởi việc nhận  Bởi việc yêu cầu o Những module chức năng: Hệ thống đồ hoạ (Graphics Designer)  • Hiển thị và kết nối qui trình bằng đồ hoạ Hoạt động soạn thảo(Global Designet)  • Tạo một project thực thi tới những yêu cầu đặc biệt Hệ thống thơng điệp (Alarm Logging)  Xuất ra những message và những acknowledgment (thơng báo đã nhận được hay đáp ứng)  Lưu trữ và xử lý những giá trị đo được (Tag Logging) Xử lý những giá trị đo và lưu trữ trong thời gian dài • THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 43 Xử lý dữ liệu hướng người dùng và lưu trữ trong thời gian dài  Hệ thống báo cáo (Report Designer) Những trạng thái báo cáo hệ thống Control Center cĩ khả năng giúp cho ta định hướng thơng qua những ứng dụng WinCC và dữ liệu của họ với chỉ một ít thao tác .Control Center tương tự trong cách nhìn và thao tác thơng qua Explorer trong Windows 95 ,Windows 98 và Windows NT o • Những thành phần (component) của Control Center Control Center bao gồm những thành phần chính sau đây:  Thanh Menu(Menu Bar)  Thanh cơng cụ (Toolbar)  Cửa sổ dự án (project Window) c. Summary (tĩm lược ) Những thuật ngữ dưới đây cĩ ý nghĩa đặc biệt bên trong Control Center  • Multi-User System (Client-Server)  • Menu Bar  • Toolbar  • Project Window  • Feedback Documentation Project Navigation Window Project Components Computer Tag Management Communication Drivers Channel Unit Connections Process Tags and Internal Tags Tag Groups THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 44 Data Types Editor Alarm Logging User Administrator Text Library Report Designer Global Scripts Tag Logging Graphics Designer • Data Windows Pop-Up Menus Terms/Abbreviations d. Client-Server Functionality (Multi-user system Hệ thống đa người sử dụng):  • Sự mơ tả chung của mơi trường WinCC Client-Server: Nhờ vào tính năng tích hợp client-server trong WinCC , đa người sử dụng cĩ thể truy cập cùng cơ sở dữ liệu của một project (dự án) cùng một lúc  •Những giới hạn lý thuyết và thực hành trong thực hiện Client/Server: Về lý thuyết ,do giới hạn phần mền kỹ thuật , WinCC cĩ thể chứa đựng tới 64 nodes (63 WinCC clients và 1 WinCC server) Tuy nhiên ,thực sự ,kiểu và sự thi hành của quá trình truyền thơng được chọn cho WinCC server là cĩ ý nghĩa rất lớn cho số lượng thực hiện kết nối của những WinCC client.Hệ thống cĩ thể thi hành tới 16 WinCC clients  • Sự mơ tả chung của sự cài đặt WinCC Client-Server: Bản quyền WinCC multi-user phải được cài đặt trên mỗi máy tính (bao gồm tất cả client và server) .Thêm vào đĩ ,theo lơgic ,để tạo ra một đường dẫn project trên server mà tải trên tất cả các dự án projects .Đường THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 45 dẫn này(chẳng hạn như :”:\Projects”)khơng cần ở trên đường dẫn chương trình WinCC (sự ngăn cách về dữ liệu và những chương trình ) .Theo kinh nghiệm chỉ ra rằng ,tốt hơn lưu trữ dữ liệu project trên một ổ đĩa cứng riêng biệt Chú ý: phải thiết lập những authorizations(bản quyền) cho phép và được địi hỏi về đường dẫn project mới được tạo ra cho những user cần làm việc với những dự án WinCC 2. Những thuật ngữ / những chữ viết tắt API Application Programming Interface C Higher programming language that was developed as a system development language (for example, for the UNIX operating system) and also as a universal programming language CEDST Central European Daylight Saving Time CET Central European Time CP5412 A2 PC plug in for connecting a PLC to the system bus DCF77 Time signal transmitter in Frankfurt/Mainflingen, Germany. Provides the exact official time of the Federal Republic of Germany with a maximum deviation of 1 s in 1 million years. DDE Dynamic Data Exchange DLL Dynamic Link Library DR Drive letter of a storage medium (for example, "C" or "D" for a hard disk) DST Daylight Saving Time GPS Global Positioning System -Satellite system which determines precise position on the earth. Individual GPS satellites circle the earth at an approximate height of 20,000 km on different paths. Each satellite contains a very precise atomic clock (precision of a minimum of 1 x 10-12). The data transmitted by the satellites are used to calculate the time. LAN Local Area Network THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 46 MFC Microsoft Foundation Classes MMI Man-Machine Interface ODBC Open Database Connectivity ODK WinCC Open Developers Kit (optional description of the programming interface) OLE Object Linking and Embedding OLX OLE Custom Controls OMS Object Management System OS Operator Station PDU Protocol Data Unit PLC Programmable Logic Controller PMC Process Monitoring Control RS232 Serial interface RT Run Time RTC Real-Time Clock (battery backed CMOS clock chip in the PC) SQL Structured Query Language, Data manipulation language for relational databases ST Standard Time Thread A thread is a sub-function of a program that handles a very specific task. TIS Test and Startup UTC International time scale (Universal Time Coordinated) Wizard Auxiliary program for handling complex tasks (Assistant) THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 47 3. Pop-Up Menus Pop-up menus là menu quan trọng nhất và là phương tiện hữu dụng trong Control Center. Ta nhận được những menu này cho mỗi object được chọn trong cửa sổ project. Ta chỉ cần kít phải chuột để mở pop-up menus Ví dụ, ta nhận được của sổ sau khi chọn mục thành phần “Computers” và kít nút phải chuột. Mục menu “Find…” và Properties” được đưa ra đối với mọi object. Những mục menu khác thì tuỳ thuộc vào object nào được chọn II. CÁCH LẬP TRÌNH WINCC 1. Khái niệm Nhìn chung WinCC cung cấp cho chúng ta ba giải pháp để thiết lập cấu hình:  Sử dụng những cơng cụ chuẩn của WinCC  Sử dụng những ứng dụng Windows cĩ sẵn với WinCC thơng qua  DDE, OLE, ODBC, và ActiveX  Sử dụng Visual C++ hoặc Visual basic để tự phát triển các ứng dụng WinCC là hệ thống HMI (giao diện người-máy) cho những cấu hình hiệu quả thực thi nhất. Mặc khác nĩ là nền tảng cho hệ thống mở vơ tận. Tính năng module và linh hoạt của WinCC đưa cho chúng ta những khả năng mới hồn tồn cho những thiết kế và thi hành nhiệm vụ, thao tác một cách tự động. 2. Cấu trúc module của WinCC WinCC cung cấp các module hệ thống cho việc tạo giao diện đồ hoạ, ghi nhận thơng điệp, thu nhận và lưu trữ dữ liệu xử lý(process data) cũng như tích hợp các thủ tục ứng dụng do người định nghĩa. Chúng cũng cĩ thể tích hợp các module của chính mình THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 48 Hình 1 :cấu trúc Module của WinCC 3. Giao diện của WinCC  Tính mở của WinCC WinCC hồn tồn mở tới bất kỳ phụ kiện để mở rộng (add-on) nào của người sử dụng (user). Tính mở rộng này được hồn tồn thơng qua cấu trúc của WinCC và giao diện lập trình mạnh. Hình sau minh hoạ những khả năng kết nối nhiều ứng dụng Hình 2 :tính mở của WinCC  Tích hợp những ứng dụng bên ngồi vào trong WinCC THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 49 WinCC cho ta những lựa chọn để tích hợp các ứng dụng và module khác vào trong giao diện điều khiển xử lý quá trình Hình 3 :Tích hợp các ứng dụng  Sự bảo trì lưu trữ dữ liệu Trong biểu đồ sau, WinCC tạo ra tồn bộ phần ở giữa. Sơ đồ cho thấy hệ cơ sở dữ liệu chuẩn Sybase SQL Anywhere phụ thuộc vào WinCC. Hệ cơ sở dữ liệu này được sử dụng để lưu trữ dữ liệu cấu hình huớng liệt kê danh sách (như danh sách tag, bảng thơng điệp), cũng như dữ liệu sử lý tức thời (như: những thơng điệp, giá trị đo, bản ghi dữ liệu người dùng. Hệ cơ sở dữ liệu cĩ tính server. WinCC cĩ thể truy cập tới cơ sở dữ liệu thơng qua ODBE hoặc giao diện lập trình mở (C-API) như client Hình 4 :quản lý dữ liệu trong WinCC THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 50 Những chương trình khác, tất nhiên, cũng làm tương tự. Điều này cho bản biểu Windows hoặc một hệ cơ sở dữ liệu Windows trực tiếp truy cập vào cơ sở dữ liệu WinCC bất chấp ứng dụng nào đang được thực thi hay trên trạm được nối mạng. Với sự trợ giúp của database query language SQL và cơng cụ kết nối thích hợp (như: cầu nối ODBC), những client khác (như: UNIX based databases như Oracle, Informix, Ingres) cĩ thể truy cập tới cơ sở dữ liệu của WinCC. Điều này cũng làm truy cập qua lại của chúng. Khơng gì phải đứng trong cách tích hợp của WinCC vào trong xử lý hoặc trong cơng ty diện rộng III. CẤU HÌNH TRUYỀN THƠNG 1. Trình quản lý dữ liệu (data manager) WinCC data manager quản lý dử liệu (database) Người sử dụng khơng thấy được quá trình quản lý dữ liệu này.Tình quản lý dữ liệu làm việc với dữ liệu dươc sinh ra từ WinCC project và được cất trong dữ liệu project .Nĩ quản lý các wincc tag trong lúc chạy chương trình .Tất cả các ứng dụng của WinCC phải yêu cầu dữ liệu trình quản lý dữ liệu ở dạng các WinCC tag các ứng dụng này bao gồm :graphics runtime , alam logging runtime 2. Trình điều khiển truyền thơng (communication driver) Để WinCC truyền thơng với các kiểu PLC khác , người ta sử dụng các trình điều khiển truyền thơng .Chúng nối trình quản lý dữ liệu với các PLC Trình điều khiển truyền thơng gồm C++.DLL ,mà truyền thơng giao tiếp của trình quản lý dữ liệu được gọi là kênh APL trình điều khiển cung cấp các giá trị quá trình cho WinCC tag Các chương trình điều khiển truyền thơng là càc phần tin cĩ phần tên mở rộng là .chm .các quá trình điều khiển truyền được cài trong máy tính cĩ thể tìm thấy trong các thư mục con bin trong thư mục cài đặt WinCC Sau khi đã thêm một trình điểu khiển truyền thơng vào Wincc project , nĩ sẽ liệt kê trong WinCC explorer như một sub-entry kế internal tag dưới tag managerment THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 51 3. Cấu trúc truyền thơng Wincc manager quản lý các Wincctag khi thực thi nhiều ứng dụng Wincc khác nhau yêu cầu các giá trị từ data manager Cơng việc của data manager là nhận các giá trị tag yêu cầu từ quá trình nĩ thực hiện cơng việc này quá trình điều khiển truyền thơng đã được tích hợp trong Wincc project trình điều khiển truyền thơng tạo nên giao tiếp giữa Wincc và quá trình bằng cách sử dụng các đơn vị kênh của nĩ .trong phần lớn các trường hợp ,kết nối dựa trên hardware đến quá trình cài đặt CP .Trình điều khiển truyền thơng Winc sử dụng các CP để gửi các thơng điệp đến PLC tiếp theo CP gửi các giá trị quá trình được yêu cầu trong các thơng điệp trả lời tương ứng về lại WinCC 4. Đơn vị kênh(channel unit) Ngõ vào communication driver trong tag managerment chứa ít nhất một sub-entry,sub-entry của communication diver được gọi là đơn vị kênh (channel unit) .Mỗi đơn vị kênh tạo giao tiếp với chính xác một bộ lái harware và như vậy với module tuyền thơng của PC người ta phải định nghỉa đơn vị kênh (mà nĩ định địa chỉ module truyền thơng) Module truyền thơng này được gán trong hộp đối thoại system parameters.hộp này được mở bằng cách click chuột phải váo đơn vị kênh tương ứng và chọn system từ menu hiện lên THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 52 Hình 5 :mở system Parameters Sự suất hiện của hộp đối thoại phụ thuộc vào tình điều khiển truyền thơng được chọn tuy nhiên cĩ thể phải thêm các thơng số truyền thơng IV. KẾT NỐI Để đơn vị kênh đọc và ghi các giá trị quá trình của PLC người ta phải thiết lập một kết nối với PLC này .Một kết nối mới được thiết lập bằng cách click chuột phải vào đơn vị kênh và chọn và chọn New driver connection từ menu Các tham số kết nối được đặt tuỳ theo trình điêu khiển truyền thơng được chọn kết nối phải luơn luơn được gán vào một tên duy nhất với project  Cài đặt kết nối với PLC Click chuột phải vào “tag management” sau đĩ click vào “add new driver” trong “add new driver” chọn trong các driver được hiển thị ra THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 53 Hình 6 : Cài đặt kết nối PLC Khai báo địa chỉ để kết nối với PLC Trong Properties của External Tag Click “Select”và khai báo địa chỉ trong đĩ THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 54 Hình 7 :Khai báo địa chỉ kết nối PLC V. WinCC Tag Để truy cập giử liệ trong wincc người ta phải đặt cấu hình trong các wincc tag . ta phải tạo các wincc tag cho mỗi kết nối được đặt cấu hình .Để tạo ra một wincc tag mới thì phải click chuột phải vào kết nối tuơng ứng và chọn new tag từ menu Hộp thoại tag properties sẽ được mở ra mà trong đĩ định nghĩa các tính chất khác nhau của tag Trong wincc cĩ 3 loại tag khác nhau :internal tag, external tag và C tag .Internal tag là vùng nhớ nội trên wincc.External tag là vùng nhớ ngồi. C tag là vùng nhớ lưu trử các số liệu khi lập trình trên C 1. Tạo một Internal tag Double Click vào “Tag Management”,Click chuột phải vào “Internal Tag”,chọn “New Tag” Hình 8 :Tạo Internal Tag 2. Tạo External Tag Để tạo External Tag Click chuột phải vào PLC Driver mà ta đã kết nối chọn “New Tag” THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 55 Hình 9 :Tạo External Tag 3. Tạo một giao diện (Graphics Designer) Hình 10 :Tạo một giao diện THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 56 PHẦN II:THI CƠNG MƠ HÌNH CHƯƠNG VI: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH MÁY PHA MÀU TỰ ĐỘNG DÙNG PLC S7-200 I. GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ TRONG MƠ HÌNH : Tủ điện điều khiển mơ hình pha màu tự động đươc sử dụng các thiết bị sau: 1. CPU 224 AC-DC-Relay của PLC siemens S7-200 Trong mơ hình này CPU 224 được lập trình để điều khiển các thiết bị :valve solenoid,dộng cơ trộn,các cảm biến 2. Module Analog EM 235 của PLC siemens S7-200 Module Analog EM 235 dùng để nhận tín hiệu từ cảm biến áp suất chuyển đổi tín hiệu đưa về PLC để xử lý 3. Cầu Dao Điện CB bảo vệ là khí cụ điện dùng để đĩng mạch điện động lực và các thiết bị phụ tải cĩ cơng suất lớn,trong mơ hình này dùng để đĩng điện cho hệ thống hoạt động Thơng số kỉ thuật: Điện áp cung cấp 220 VAC /50 Hz Cường độ dịng điện định mức :20A THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 57 4. Relay trung gian Relay trung gian là một khí cụ điện được dùng trong lĩnh vực điều khiển tự động.Đây là một loại relay điện áp ,nguyên lý hoạt động tương tự như contactor,nhưng điểm khác biệt giữa Contactor và relay trung gian nhu sau: Relay trung gian chỉ cĩ một loại tiếp điểm cho các dịng điện cĩ cường độ nhỏ đi qua,khơng cĩ tiếp điểm chính và tiếp điểm phụ Trong relay trung gian cũng cĩ những tiếp điểm thường đĩng và tiếp điểm thường mở nhưng khơng cĩ bộ phận dập hồ quang điện Trong mơ hình sử dụng 05 relay trung gian 04 Relay trung gian loại 24 VDC /5A dùng để cấp nguồn 24 VDC cho 04 cuộn coil của vavle solenoid 01 Relay trung gian loại 24 VDC /5A dùng để cấp nguồn 220 VAC cho 01 động cơ trộn hoạt động Nhằm bảo vệ cho CPU tránh những rủi ro từ nguồn điện 220 VAC làm hư hỏng PLC,nên tránh cấp nguồn 220 VAC trực tiếp vào các tiếp điểm của PLC,vì thế phải dùng relay trung gian loại 24 VDC để đĩng cắt các tiếp điểm của valve solenoid Thơng số kỉ thuật : Loại 02 tiếp điểm thường đĩng 02 tiếp điểm thường hở Điện áp cuộn dây:24 VDC /5A Cường độ dịng điện định mức :5A / 28 VDC hoặc 220 VAC THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 58 5. Valve solenoid Valve solenoid là một khí cụ điện được dùng trong lĩnh vực điều khiển sự đĩng ngắt các valve bằng cách cấp nguồn cho các cuộn coil bên trong valve Thơng số kỉ thuật : Điện áp cuộn dây:24 VDC /5A Cường độ dịng điện định mức :5A / 28 VDC 6. Bộ nguồn 24 VDC Đây là thiết bị dùng để biến đổi nguồn điện 220 VAC thành 24 VDC ,để tạo nguồn 24 VDC cung cấp cho các thiết bị điện trong hệ thống Thơng số kỉ thuật : Điện áp cung cấp :220 VAC /5A Cường độ dịng điện định mức :5A / 240 VAC THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 59 Điện áp ngõ ra :24 VDC /0.6A 7. Động cơ trộn Sử dụng động cơ của máy quạt,Đây là thiết bị dùng để trộn đều các thành phần màu trong hỗn hợp để cĩ được một màu sơn chuẩn Thơng số kỉ thuật : Điện áp cung cấp :220 VAC /5A Cường độ dịng điện định mức :5A / 240 VAC 8. Cảm biến áp suất (Pressure Transmitter) THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 60 Bộ Pressure Transmitter được sử dụng để đo thể tích cũng như khối lượng của mực chất lỏng, bộ Pressure Transmitter chuyển đổi áp suất của cột nước trong bồn thành giá trị dịng điện Thơng số kỉ thuật : Điện áp cung cấp :24 VDC /5A Cường độ dịng điện định mức :5A / 28 VDC Tín hiệu trả về : 4mA -20 mA THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 61 II. SƠ ĐIỆN VÀ CÁC QUY ƯỚC TRONG MƠ HÌNH: 1. Sơ dồ điện 220 VAC 220 VAC Nguồn 24 VDC PLC S7-200 CB áp suất EM235 ĐC CB 1 CB 1 C1 C2 C3 C4 C5 C1 C2 C3 C4 C5 Đ1 Đ2 Đ3 I0.0 I0.1 I0.2 ON OFF Xác Nhận Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 + - V1 V2 V3 V4 + - RB B- B+ 24 VDC Mass PLC THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 62 2. Mạch Động Lực 3. Yêu Cầu Kỷ Thuật : a. Phương pháp pha chế các màu sơn Để pha trộn được một màu sơn nào đĩ chúng ta phải tìm hiểu kỹ thuật về pha chế màu,tức phải nắm bắt được tỷ lệ giữa các màu cơ bản là bao nhiêu % Do vậy yêu cầu :  các sơn phải cĩ màu chuẩn Hỗn hợp phải được khuấy trộn đều đặn Do cĩ hạn chế về việc sử dụng các thiết bị trong mơ hình mà người thiết kế chỉ đưa vào 3 màu cơ bản để sản suất ra một màu nhất định tương ứng với khối lượng được nhập vào từ giao diện trên bảng điều khiển  Một số thành phần các màu cơ bản: Sản Phẩm Tỷ Lệ(%) Xanh Đỏ Vàng Cam 5 50 45 Rêu 60 10 30 Nho 10 70 20 Trước khi chuẩn bị pha màu cần xem kỹ màu mẫu mà đối chiếu để tăng hoặc giảm một màu thứ màu chính nào đĩ cho đạt tiêu chuẩn.các màu pha lẫn phải khuấy thật đều với nhau cho các màu sơn tan hồn tồn.pha chế màu sơn phải theo cơng thức tỷ lệ phần trăm như bảng hướng dẫn.Tuy nhiên cần phải linh hoạt tăng hoặc giảm để đạt được màu sắc thích hợp và đẹp K4 Q1.0 220V CB K4 Động cơ THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 63 mắt,vì ngay trong một thùng sơn cùng màu thùng sơn đặc thì màu sắc đậm hơn thùng sơn lỗng Khi pha chế màu sơn cần chú ý khơng được pha lẫn màu sơn gốc dầu với sơn gốc nhựa tổng hợp,vì thành phần hĩa học của hai loại sơn này khác nhau về cơ bản Trong khi pha chế màu sơn nếu gặp trường hợp sơn đặc khơng đủ độ nhớt theo tiêu chuẩn thì cần pha dung mơi và dầu sơn theo từng loại sơn để đảm bảo độ nhớt sau đĩ mới pha chế màu sơn Sau khi đã pha chế màu xong cần phải xem thử để kiểm tra màu sơn trước khi đưa vào sơn hàng loạt sản phẩm b. Cơ sở quá trình trộn Khái niệm và cơng dụng của quá trình trộn Máy trộn được dùng để đạt được các mục đích sau đây: Tạo thành hỗn hợp đồng nhất của hai hay nhiều chất rắn hoặc lỏng lại với nhau Trong cơng nghiệp hố chất,cơng nghiệp thực phẩm quá trình trộn được ứng dụng nhiều để tạo ra các sản phẩm đồng nhất c. Mức độ đồng đều của sản phẩm Khi trộn một khối lượng a của chất A với khốii lượng b của chất B để tạo thành một hỗn hộp đồng nhất thì thành phần của chất A và chất B trong hỗn hợp lý tưởng sẽ là : Đối với chất A: CA=a/a+b (1) Đối với chất B: CA=b/a+b (2) Ta cĩ:CA+CB=1 Các thành phần này sẽ như nhau ở mọi thành phần thể tích của hỗn hợp.Những hỗn hợp lí tưởng này chỉ đạt được khi thời gian trộn tiến tới vơ hạn.Thực tế,khơng thể đạt được hỗn hợp lí tưởng và thời gian trộn khơng tiến tới vơ hạn được THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 64 Bởi vậy trong hỗn hợp thực thì thành phần của các chất A và B ở các phần thể tích khác nhau của hỗn hợp sẽ khác nhau.sự khác nhau này càng ít thì hỗn hợp càng gần với hỗn hợp lí tưởng Bộ phận chính của phần trộn gồm: Thùng trộn,cĩ thể đặt đứng hoặc đặt nằm ngang,nĩ cĩ thể đứng yên hoặc chuyển động Cách trộn là bộ phận chủ yếu để trộn vật liệu;cách trộn cĩ thể được đặt đứng hoặc nằm nằm ngang,nĩ cĩ thể quay trịn hoặc chuyển động tịnh tiến Trong mơ hình này cách trộn chỉ mang tính chất mơ phỏng III. ĐIỀU KHIỂN MÁY TRỘN MÀU SƠN DÙNG PLC S7-200: 1. Quy trình xử lý điều khiển Thiết bị nhập :là các nút nhấn trên bảng điều khiển tại giao diện người sử dụng PLC:cĩ nhiệm vụ xử lý thơng tin từ thiết bị nhập Các lệnh bị chấp hành:cĩ nhiệm vụ thực thi các lệnh của PLC phát ra 2. Ký Hiệu các chức năng của các thiết bị : QUY ĐỊNH NGÕ RA NGÕ VÀO Địa chỉ Thiết bị ngồi máy Kí Hiệu Chức năng I0.0 Nút nhấn NutOn Mở nguồn cho hệ thống I0.1 Nút nhấn NutOff Cắt nguồn cho hệ thống I0.2 Nút nhấn Xac_Nhan Xác nhận lại Nhập Dữ Liệu PLC Xử Lý Các thiết bị chấp hành Giao Diện Máy Tính Cơ Sở Dữ Liệu THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 65 I0.3 Nút nhấn Nut_xa Xã nước trong bồn Q0.0 Đèn D_Khoi_Dong Báo trạng thái hệ thống đang mở nguồn Q0.1 Đèn D_Off Báo trạng thái hệ thống đang tắt nguồn Q0.2 Đèn D_Xac_Nhan Báo trạng thái hệ thống đang hoạt động Q0.3 Đèn Van_1 Cấp sơn thành phần 1 theo tỷ lệ đã đặt trước Q0.4 Van điện Van_2 Cấp sơn thành phần 2 theo tỷ lệ đã đặt trước Q0.5 Van điện Van_3 Cấp sơn thành phần 3 theo tỷ lệ đã đặt trước Q0.6 Van điện Van_4 Đưa hỗn hợp vào bồn trộn đều Q1.0 Motor Dong_Co Trộn đều hỗn hợp các màu sơn T37 Bộ định thời T37 Tạo thời gian trễ để trộn đều hỗn hợp THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 66 3. Mơ hình hệ thống pha màu tự động: Mơ hình hệ thống pha màu tự động là một hệ thống hồn tồn tự động được điều khiển bởi bộ điều khiển lập trình PLC siemens S7-200 CPU 224 THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 67 a. Các bồn chứa các màu cơ bản b. Các valve xả của các màu thành phần c. Bồn định lượng THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 68 Xác định khối lượng theo đúng tỉ lệ đã đặt trước do cảm biến áp suất điều khiển d. Cảm biến áp suất và van xả hỗn hợp Cảm biến áp suất điều khiển quá trình hoạt động của hệ thống và valve xả hỗn hợp xuống để trộn đều e. Bồn chứa và động cơ trộn đều hỗn hợp Bồn chứa các hỗn hợp màu và động cơ trộn đều các hỗn hợp để cĩ một màu chuẩn THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 69 f. Tủ điều khiển của hệ thống IV. GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 1. Menu chính  Chọn màu,khối lượng cần sản xuất và download xuống PLC xử lý  Cập nhật cở sở dữ liệu cho hệ thống,thay đổi tỉ lệ của từng màu để cĩ được một màu chuẩn THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 70  Xem thành phần của các màu cần sản xuất trong các cơng thức với tỉ lệ cĩ sẵn được lấy từ cơ sở dữ liệu  Giám sát quá trình vận hành của hệ thống  Thốt khỏi chương trình điều khiển 2. Chọn màu và khối lượng cần sản xuất Người điều khiển chọn màu cần sản xuất với các tỉ lệ,cơng thức đã được lưu sẵn trong cơ sở dữ liệu,chọn một trong các cơng thức cĩ sẵn Người điều khiển nhập khối lượng cần sản xuất để sau khi hệ thống hoạt động,sản phẩm sản xuất ra sẽ cĩ khối lượng bằng với khối lượng nhập vào Sau khi chọn xong người điều khiển cĩ thể download các thơng số xuống PLC hoặc trở lại Menu chính để thay đổi các thơng số khác THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 71 3. Cập nhật màu cơ sở Người điều khiển cĩ thể thay đổi tỉ lệ cĩ sẵn của một số cơng thức thành các tỉ lệ mới để cĩ được màu của sản phẩm như mong muốn,nhưng tổng các tỉ lệ thay đổi phải đúng 100%,nếu khơng bằng hệ thống sẽ báo lỗi và nhắc nhở người sử dụng nhập lại 4. Xem thành phần và tỉ lệ của màu cần sản xuất Nếu người điều khiển muốn biết được thành phần các màu cơ bản và tỉ lệ của các màu này để cĩ được một màu mong muốn,trên giao diện sẽ cập nhật từ cơ sở dữ liệu với các cơng thức,tỉ lệ đã được cập nhật sẵn đưa ra ngồi giao diện cho người sử dụng biết chính xác các thành phần và tỉ lệ cần cĩ THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 72 5. Giám sát quá trình vận hành của hệ thống Người sử dụng cĩ thể thống qua giao diện điều khiển tắt mở hệ thống và giám sát các quá trình vận hành của hệ thống,xem hệ thống cĩ hoạt động hay khơng hoặc vận hành đến giai đoạn nào THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 73 6. Thốt khỏi chương trình Sau khi điều khiển,người điều khiển cĩ thể tắt hệ thống và thốt khỏi chương trình điều khiển bằng thơng báo xác nhận đúng hay sai THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 74 V. LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT 1. Khởi động hệ thống trộn : Y N Y N N Y N N START Nhấn START Nhấn STOP Khởi động HT & đèn sáng Xác định thông số HĐ Xác nhận Thực hiện chương trình Pha màu END Tắt nguồn N THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 75 2. Thực hiện quá trình: START Xác nhận Xác định tỷ lệ & khối lượng Mở van 1 KL van 1 đủ Đóng van 1 & Mở van 2 KL van 2 đủ Đóng van 2 & Mở van 3 A B N Y N Y N Y THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 76 VI. CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN: 1. Chương trình chính KL van 3 đủ Đóng van 3,Động cơ trộn & timer quy định thời gian trộn hoạt động A B Ngừng Đ.cơ,tắt hệ thống END N Y Khởi động hệ thống Xác nhận hệ thống hoạt động THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 77 Khai báo modbus Chương trình scale cảm biến THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 78 THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 79 Gọi chương trình con THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 80 Chương trình điều khiển THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 81 2. Chương Trình Con a. Chương trình scale THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 82 b. Chương trình giá trị đặt 1 c. Chương trình giá trị đặt 2 THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 83 d. Chương trình giá trị đặt 3 THIẾT KẾ,GIÁM SÁT&MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG Luận văn tốt nghiệp Trang 84 Chương VII: TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Thiết bị tự động của hãng OMRON 2. Tự động hĩa với SIMATIC S7-200 Tác giả Nguyễn Dỗn phước 3. Cơ sở tự động Tác giả Lương Văn Lăng 4. Kỹ thuật sơn Tác giả Hồ Văn Viên 5. Các bộ phận cảm biến trong kỹ thuật đo lường và điều khiển Tác giả Lê Văn Doanh Phan Thượng Hịa Vơ Thạch Sơn Đào Văn Tân 6. Các luận văn khĩa trước