Thiết kế, giám sát mô phỏng hệ thống pha màu tự động dùng plc s7 - 200

Ä THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 25 2. Các lệnh dùng để so sánh hai tiếp điểm: Dạng lệnh Mô tả chức năng LA D Lệnh so sánh bằng sẽ làm cho tiếp điểm đóng khi IN1 bằng IN2 (IN1, IN2 kiểu Byte) Toán 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 đóng khi IN1 bằng IN2 (IN1, IN2 kiểu Word) và ngược lại. Toán 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 đóng khi IN1 bằng IN2 (IN1, IN2 kiểu Double Word) và ngược lại. Toán 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 đóng khi IN1 bằng IN2 (In1, IN2 kiểu Real số thực) và ngược lại Toán 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 đóng khi IN1 bằng IN2 (IN1, IN2 kiểu byte) Toán hạng: IN1, IN2: VB, IB, QB, MB, SMB, AC, Const, *VD, *AC STL LDB>= IN1 IN2 THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 26 LA D Lệnh so sánh lớn hơn bằng sẽ làm cho tiếp điểm đóng khi IN1 bằng IN2 (IN1 IN2 kiểu Word) Toán 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 đóng khi IN1 bằng IN2 (IN1, IN2 kiểu Word) và ngược lại Toán 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 đóng khi IN1 bằng IN2 (IN1, IN2 kiểu Real) Toán 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 đóng khi IN1 bằng IN2 (IN1, IN2 kiểu Byte) Toán 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 đóng khi IN1 bằng IN2 (IN1, IN2 kiểu Word) Toán 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 đóng khi IN1 bằng IN2 (IN1, IN2 kiểu DWord) Toán hạng: IN1, IN2: VD, ID, MD, SMD, AC, THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 27 STL LDD<=IN1 IN2 Const, HC, *VD, *AC LA D Lệnh so sánh nhỏ hơn hoặc bằng sẽ làm cho tiếp điểm đóng khi IN1 bằng IN2 (IN1, IN2 kiểu Real) Toán hạng: IN1, IN2: VD, ID, QD, MD, SMD, AC, HC, *AC Const, *VD STL LDR<=IN1 IN2 3. Các lệnh dịch chuyển nội dung ô nhớ: Dạng lệnh Mô tả chức năng lệnh LA D Sao chép nội dung của byte In sang Out Toán 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 Toán 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 Toán 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 THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 28 LA D Sao chép nội dung của Real IN sang Out Toán 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 Mô 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. Có 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 có 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, THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 29 STL TONR Txxx PT AIW, Const, *VD, *AC 5. Các Lệnh Kết Nối Mạng Modbus: Dạng lệnh Mô 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 – không 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 THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 30  CHÚ Ý: Để sử dụng được liên kết mạng Modbus Protocol yêu cầu phải có 780 byte của ô nhớ trong và các địa chỉ được sử dụng trong chương trình không được trùng với 780 byte ô 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 có 128 Timer được chia làm hai loại khác nhau đó là:  Timer tạo thời gian trễ không có nhớ có nghĩa là khi tín hiệu logic vào IN ở mức 0 thì Timer sẽ bị Reset. Timer Txx này có thể Reset bằng hai cách đó 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 không có nhớ có nghĩa là khi tín hiệu logic vào IN ở mức 0 thì timer này không chạy nữa nhưng khi tín hiệu lên mức cao lại thì Timer lại tiếp tục chạy tiếp. Timer Txx này có 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 nó sẽ tự dừng lại nếu muốn nó hoạt động lại thì ta phải Reset Timer lại. Timer có 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 luôn luôn được so sánh với giá trị logic bằng 0. Timer có 3 độ phân giải đó là 1ms, 10ms, và 100ms. Phân bố của các Timer trong CPU: THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp 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 THÔNG MODBUS 1. Giới thiệu Modbus là một giao thức mạng do hãng Midi con phát triển theo mô hình ISO /OSIU thì Modbus là một chuẩn giao thức và dịch vụ thuộc lớp ứng dụng , vì vậy có 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 đoán Modbus mô tả qúa trình giao tiếp giữa một bộ điều khiển với các thiết bị thông qua cơ chế yêu cầu /đáp ứng .Modbus có ảnh hưởng tương đối mạnh đối với các hệ PLC , trong mổi PLC ta có thể tìm thấy một tập hợp con các dịch vụ đã đưa ra trong Modbus Mod bus là một chuẩn cấp cao nên ta có thể viết chương trình dựa trên các ngôn 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 đó chỉ một thiết bị chủ có thể chủ động gửi yêu cầu còn 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 THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 32 Một trạm chủ có thể gửi thông báo yêu cầu tới từng trạm hoặc gửi đồng loạt tới tất cả các trạm , khi trạm tớ nhận được thì mới gửi tra thông báo lại trạm chủ 3. Sử dụng giao thức Modbus Tạo ra những tập lệnh truyền thông tới Modbus Master kể cà những hình dạng chương trình con trước đó và làm gián đoạn (ngắt) những chỉ định truyền thông riêng biệt đại diện cho Modbus Với những chỉ dẫn về giao thức Modbus Slave bạn có thể định hình cho S7 -200 làm việc như một công cụ Modbus RTU Slave (RTU : remote Terminal Unit : đơn vị đo lường đầu cuối ) và truyền đạt tới Modbus Master Bạn có thể tìm thấy những chỉ dẫn trong thư viện của Step7 Micro win bạn có 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 thông của giao thức Modbus slave .Khi đang sử dụng port 0 cho việc tryền thông của giao thức Modbus slave thì không sử dụng cho một mục đích nào khác , kể cả việc truyền thông 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 thông 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 thông thường Lệnh modbus slave sử dụng một khoảng 779 byte của V- memory.địa chỉ bắt đầu cho khoảng đó thì được định bởi người dùng và được dành riêng cho sự thay đổi địa chỉ Modbus THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 33 5. Địa chỉ Modbus Thông 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 đó 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 THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp 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 Công 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. Dòng điện cực đại ngõ vào: 32mA. Có 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 THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 35 Kiểu dữ liệu đầu vào: Kiểu khơng dấu tầm từ 0 đến 32000, Kiểu có dấu tầm từ –32000 đến 3200  Đầu ra Phạm vi áp ngõ ra : +/- 10V. Phạm vi dòng điện ngõ ra: 0 -> 20mA. Độ phân giải toàn tầm: Điện áp: 12 bit Dòng điện: 11 bit Có LED báo trạng thái. Có núm chỉnh OFFSET và chỉnh GAIN. Kiểu dữ liệu đầu ra: Kiểu dữ liệu không dấu: tầm từ 0 đến 32000 Kiểu dữ liệu có dấu: tầm từ –32000 đến 32000 Thời gian gửi tín hiệu đi: Điện áp 100µs Dòng điện 2ms Mạch điều khiển sử dụng nguồn cung cấp 24VDC:Điện áp đầu ra 5000; Dòng điện đầu ra 500  Có 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 đó 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 có thể cho đến khi giá trị đọc vào là 0 hoặc nhận ra giá trị Data Đặt giá trị tín hiệu toàn tầm đo vào ngõ vào, đọc giá trị mà CPU nhận được THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 36 Chỉnh độ lợi có 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 THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp 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 đó 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: THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp 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 THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 39 dương. 4 bit thấp có giá trị 0 được loại bỏ trước khi từ dữ liệu này được đưa vào bộ chuyển đổi DAC. Các bit này không 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 không bị nhiễu và ổn định Xác định được Module Dùng dây cảm biến ngắn nhất nếu có thể Sử dụng dây bọc giáp cho cảm biến và dây chỉ dòng cho một mình cảm biến thôi Ngắn mạch đầu vào các ngõ vào không sử dụng Tránh gọt các đầu dây quá nhọn Tránh đặt các dây tín hiệu song song với dây có năng lượng cao. Nếu hai bắt buộc phải gặp nhau thì bắt cho chúng về góc 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 môđun(modules) của toàn bộ hệ thống WinCC được bắt đầu từ đây. Phần sau cung cấp thông tin về những mục sau:  Functionality  Structure  Những editors chuẩn THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp 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 công nghiệp và kỹ thuật đã dùng để điều khiển những nhiệm vụ hệ thống điều khiển và hiển thị đồ thị trong tự động hóa sản xuất và quá trình . Hệ thống này cung cấp những module hàm thích hợp với công nghiệp về graphic display (màn hình đồ thị),messages (những thông 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 chóng và những hàm lưu trữ tin cậy đảm bảo một tính sẵn sàng cao Ngoài 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 nó có thể tích hợp WinCC vào trong những giải pháp tự động hoá phức hợp,toàn công 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 :ngôn 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 môi 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 có khả năng thực thi đa nhiệm được ưu tiên, đảm bảo phản ứng nhanh để xử lí những sự kiện và sự an toàn, 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 toàn 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 công nghệ phần mền hiện đại, hướng đối tượng nhất a. Functionality Functionality của Control Center có thể được mô tả như sau: THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 41 Control Center chứa đựng tất cả các hàm chức năng quản lí điều khiển cho toàn bộ hệ thống WinCC .Bên trong WinCC , có 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 không hoạt động (inactive) . Có 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(môi trường chủ –tớ) trên một project .Điều này có 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 thông 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 toàn cục , như là : thiết lập settings ngôn 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 THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 42 Thiết lập những thông số hệ thống khởi đầu được đưa tới Chuyển đổi giữa run-time và configuration (cấu hình) Kiểu kiểm tra /sự mô phỏng /giúp đỡ thao tác cho dữ liệu định hình ,bao gồm sự thay đổi picture , mô phỏng tag , hiển thị trạng thái và tạo ra những thông 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 có 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 thông điệp (Alarm Logging)  Xuất ra những message và những acknowledgment (thông 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 • THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp 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 có khả năng giúp cho ta định hướng thông 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 thông 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 công cụ (Toolbar)  Cửa sổ dự án (project Window) c. Summary (tóm lược ) Những thuật ngữ dưới đây có 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 THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp 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 mô tả chung của môi trường WinCC Client-Server: Nhờ vào tính năng tích hợp client-server trong WinCC , đa người sử dụng có 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 có 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 thông được chọn cho WinCC server là có ý nghĩa rất lớn cho số lượng thực hiện kết nối của những WinCC client.Hệ thống có thể thi hành tới 16 WinCC clients  • Sự mô 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 đó ,theo lôgic ,để tạo ra một đường dẫn project trên server mà tải trên tất cả các dự án projects .Đường THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 45 dẫn này(chẳng hạn như :”:\Projects”)không 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 đòi 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 THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp 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) THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp 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 công cụ chuẩn của WinCC  Sử dụng những ứng dụng Windows có sẵn với WinCC thông 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 nó là nền tảng cho hệ thống mở vô tận. Tính năng module và linh hoạt của WinCC đưa cho chúng ta những khả năng mới hoàn toàn 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 thông 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 có thể tích hợp các module của chính mình THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 48 Hình 1 :cấu trúc Module của WinCC 3. Giao diện của WinCC  Tính mở của WinCC WinCC hoàn toàn mở tới bất kỳ phụ kiện để mở rộng (add-on) nào của người sử dụng (user). Tính mở rộng này được hoàn toàn thông 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 ngoài vào trong WinCC THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp 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 toàn 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 thông điệp), cũng như dữ liệu sử lý tức thời (như: những thông điệp, giá trị đo, bản ghi dữ liệu người dùng. Hệ cơ sở dữ liệu có tính server. WinCC có thể truy cập tới cơ sở dữ liệu thông qua ODBE hoặc giao diện lập trình mở (C-API) như client Hình 4 :quản lý dữ liệu trong WinCC THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp 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 công cụ kết nối thích hợp (như: cầu nối ODBC), những client khác (như: UNIX based databases như Oracle, Informix, Ingres) có thể truy cập tới cơ sở dữ liệu của WinCC. Điều này cũng làm truy cập qua lại của chúng. Không gì phải đứng trong cách tích hợp của WinCC vào trong xử lý hoặc trong công ty diện rộng III. CẤU HÌNH TRUYỀN THÔNG 1. Trình quản lý dữ liệu (data manager) WinCC data manager quản lý dử liệu (database) Người sử dụng không 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 .Nó 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 thông (communication driver) Để WinCC truyền thông với các kiểu PLC khác , người ta sử dụng các trình điều khiển truyền thông .Chúng nối trình quản lý dữ liệu với các PLC Trình điều khiển truyền thông gồm C++.DLL ,mà truyền thông 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 thông là càc phần tin có phần tên mở rộng là .chm .các quá trình điều khiển truyền được cài trong máy tính có thể tìm thấy trong các thư mục con bin trong thư mục cài đặt WinCC Sau khi đã thêm một trình điểu khiển truyền thông vào Wincc project , nó sẽ liệt kê trong WinCC explorer như một sub-entry kế internal tag dưới tag managerment THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 51 3. Cấu trúc truyền thông Wincc manager quản lý các Wincctag khi thực thi nhiều ứng dụng Wincc khác nhau yêu cầu các giá trị từ data manager Công việc của data manager là nhận các giá trị tag yêu cầu từ quá trình nó thực hiện công việc này quá trình điều khiển truyền thông đã được tích hợp trong Wincc project trình điều khiển truyền thông tạo nên giao tiếp giữa Wincc và quá trình bằng cách sử dụng các đơn vị kênh của nó .trong phần lớn các trường hợp ,kết nối dựa trên hardware đến quá trình cài đặt CP .Trình điều khiển truyền thông Winc sử dụng các CP để gửi các thông điệp đến PLC tiếp theo CP gửi các giá trị quá trình được yêu cầu trong các thông 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 thông của PC người ta phải định nghỉa đơn vị kênh (mà nó định địa chỉ module truyền thông) Module truyền thông 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 THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 52 Hình 5 :mở system Parameters Sự suất hiện của hộp đối thoại phụ thuộc vào tình điều khiển truyền thông được chọn tuy nhiên có thể phải thêm các thông số truyền thông 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 thông được chọn kết nối phải luôn luôn được gán vào một tên duy nhất với project  Cài đặt kết nối với PLC Click chuột phải vào “tag management” sau đó click vào “add new driver” trong “add new driver” chọn trong các driver được hiển thị ra THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp 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 đó THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp 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 đó định nghĩa các tính chất khác nhau của tag Trong wincc có 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 ngoài. 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” THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 55 Hình 9 :Tạo External Tag 3. Tạo một giao diện (Graphics Designer) Hình 10 :Tạo một giao diện THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 56 PHẦN II:THI CÔNG MÔ HÌNH CHƯƠNG VI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH MÁY PHA MÀU TỰ ĐỘNG DÙNG PLC S7-200 I. GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ TRONG MÔ HÌNH : Tủ điện điều khiển mô hình pha màu tự động đươc sử dụng các thiết bị sau: 1. CPU 224 AC-DC-Relay của PLC siemens S7-200 Trong mô 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 đóng mạch điện động lực và các thiết bị phụ tải có công suất lớn,trong mô hình này dùng để đóng điện cho hệ thống hoạt động Thông số kỉ thuật: Điện áp cung cấp 220 VAC /50 Hz Cường độ dòng điện định mức :20A THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp 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 có một loại tiếp điểm cho các dòng điện có cường độ nhỏ đi qua,không có tiếp điểm chính và tiếp điểm phụ Trong relay trung gian cũng có những tiếp điểm thường đóng và tiếp điểm thường mở nhưng không có bộ phận dập hồ quang điện Trong mô 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 đóng cắt các tiếp điểm của valve solenoid Thông số kỉ thuật : Loại 02 tiếp điểm thường đóng 02 tiếp điểm thường hở Điện áp cuộn dây:24 VDC /5A Cường độ dòng điện định mức :5A / 28 VDC hoặc 220 VAC THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 58 5. Valve solenoid Valve solenoid là một khí cụ điện được dùng trong lĩnh vực điều khiển sự đóng ngắt các valve bằng cách cấp nguồn cho các cuộn coil bên trong valve Thông số kỉ thuật : Điện áp cuộn dây:24 VDC /5A Cường độ dòng 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 Thông số kỉ thuật : Điện áp cung cấp :220 VAC /5A Cường độ dòng điện định mức :5A / 240 VAC THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp 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 có được một màu sơn chuẩn Thông số kỉ thuật : Điện áp cung cấp :220 VAC /5A Cường độ dòng điện định mức :5A / 240 VAC 8. Cảm biến áp suất (Pressure Transmitter) THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp 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 dòng điện Thông số kỉ thuật : Điện áp cung cấp :24 VDC /5A Cường độ dòng điện định mức :5A / 28 VDC Tín hiệu trả về : 4mA -20 mA THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 61 II. SƠ ĐIỆN VÀ CÁC QUY ƯỚC TRONG MÔ 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 THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp 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 đó 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 có màu chuẩn Hỗn hợp phải được khuấy trộn đều đặn Do có hạn chế về việc sử dụng các thiết bị trong mô 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 đó cho đạt tiêu chuẩn.các màu pha lẫn phải khuấy thật đều với nhau cho các màu sơn tan hoàn toàn.pha chế màu sơn phải theo công 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 THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 63 mắt,vì ngay trong một thùng sơn cùng màu thùng sơn đặc thì màu sắc đậm hơn thùng sơn loãng Khi pha chế màu sơn cần chú ý không được pha lẫn màu sơn gốc dầu với sơn gốc nhựa tổng hợp,vì thành phần hóa học của hai loại sơn này khác nhau về cơ bản Trong khi pha chế màu sơn nếu gặp trường hợp sơn đặc không đủ độ nhớt theo tiêu chuẩn thì cần pha dung môi và dầu sơn theo từng loại sơn để đảm bảo độ nhớt sau đó 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 công 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 công nghiệp hoá chất,công 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 có: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 vô hạn.Thực tế,không thể đạt được hỗn hợp lí tưởng và thời gian trộn không tiến tới vô hạn được THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp 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,có thể đặt đứng hoặc đặt nằm ngang,nó có thể đứng yên hoặc chuyển động Cách trộn là bộ phận chủ yếu để trộn vật liệu;cách trộn có thể được đặt đứng hoặc nằm nằm ngang,nó có thể quay tròn hoặc chuyển động tịnh tiến Trong mô hình này cách trộn chỉ mang tính chất mô 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:có nhiệm vụ xử lý thông tin từ thiết bị nhập Các lệnh bị chấp hành:có 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 ngoài 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 Nhaäp Döõ Lieäu PLC Xöû Lyù Caùc thieát bò chaáp haønh Giao Dieän Maùy Tính Cô Sôû Döõ Lieäu THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp 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 THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 66 3. Mô hình hệ thống pha màu tự động: Mô hình hệ thống pha màu tự động là một hệ thống hoàn toàn tự động được điều khiển bởi bộ điều khiển lập trình PLC siemens S7-200 CPU 224 THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 67 a. Các bồn chứa các màu cơ bản b. Các valve xả của các màu thành phần c. Bồn định lượng THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp 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 có một màu chuẩn THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp 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 có được một màu chuẩn THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 70  Xem thành phần của các màu cần sản xuất trong các công thức với tỉ lệ có sẵn được lấy từ cơ sở dữ liệu  Giám sát quá trình vận hành của hệ thống  Thoát 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,công thức đã được lưu sẵn trong cơ sở dữ liệu,chọn một trong các công thức có sẵn Người điều khiển nhập khối lượng cần sản xuất để sau khi hệ thống hoạt động,sản phẩm sản xuất ra sẽ có khối lượng bằng với khối lượng nhập vào Sau khi chọn xong người điều khiển có thể download các thông số xuống PLC hoặc trở lại Menu chính để thay đổi các thông số khác THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 71 3. Cập nhật màu cơ sở Người điều khiển có thể thay đổi tỉ lệ có sẵn của một số công thức thành các tỉ lệ mới để có được màu của sản phẩm như mong muốn,nhưng tổng các tỉ lệ thay đổi phải đúng 100%,nếu không 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 có được một màu mong muốn,trên giao diện sẽ cập nhật từ cơ sở dữ liệu với các công thức,tỉ lệ đã được cập nhật sẵn đưa ra ngoài giao diện cho người sử dụng biết chính xác các thành phần và tỉ lệ cần có THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 72 5. Giám sát quá trình vận hành của hệ thống Người sử dụng có 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 có hoạt động hay không hoặc vận hành đến giai đoạn nào THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 73 6. Thoát khỏi chương trình Sau khi điều khiển,người điều khiển có thể tắt hệ thống và thoát khỏi chương trình điều khiển bằng thông báo xác nhận đúng hay sai THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 74 V. LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT 1. Khởi động hệ thống trộn : Y N Y N N Y N N START Nhaán START Nhaán STOP Khôûi ñoäng HT & ñeøn saùng Xaùc ñònh thoâng soá HÑ Xaùc nhaän Thöïc hieän chöông trình Pha maøu END Taét nguoàn N THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 75 2. Thực hiện quá trình: START Xaùc nhaän Xaùc ñònh tyû leä & khoái löôïng Môû van 1 KL van 1 ñuû Ñoùng van 1 & Môû van 2 KL van 2 ñuû Ñoùng van 2 & Môû van 3 A B N Y N Y N Y THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 76 VI. CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN: 1. Chương trình chính KL van 3 ñuû Ñoùng van 3,Ñoäng cô troän & timer quy ñònh thôøi gian troän hoaït ñoäng A B Ngöøng Ñ.cô,taét heä thoáng END N Y Khôûi ñoäng heä thoáng Xaùc nhaän heä thoáng hoaït ñoäng THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 77 Khai baùo modbus Chöông trình scale caûm bieán THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 78 THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 79 Goïi chöông trình con THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 80 Chöông trình ñieàu khieån THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 81 2. Chương Trình Con a. Chương trình scale THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 82 b. Chương trình giá trị đặt 1 c. Chương trình giá trị đặt 2 THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 83 d. Chương trình giá trị đặt 3 THIEÁT KEÁ,GIAÙM SAÙT&MOÂ PHOÛNG HEÄ THOÁNG PHA MAØU TÖÏ ÑOÄNG Luaän vaên toát nghieäp Trang 84 Chương VII: TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Thiết bị tự động của hãng OMRON 2. Tự động hóa với SIMATIC S7-200 Tác giả Nguyễn Doãn 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 Hòa Vô Thạch Sơn Đào Văn Tân 6. Các luận văn khóa trước