dây truyền phân loại và đếm sản phẩm

ĐỀ

TÀI
Dây truyền phân loại và đếm sản phẩm

2

Mục Lục

Mục Lục 1

LỜI MỞ ĐẦU 4

LỜI CẢM ƠN 5

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 6

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN 7

Chương 1 Tổng quan về PLC S7 200 8

và bài toán phân loại sản phẩm. 8

A Tổng quan về PLC S7-200. 8

1 Chức năng hệ PLC. 8

2 Sơ đồ khối. 8

3 Cấu hình phần cứng: 10

4 Các vùng nhớ. 12

5 Kết nối với máy tính. 15

B Phần mềm STEP 7 Micro/WIN. 16

1.Các phần tử cơ bản trong chương trình PLC S7-200 16

3 Phần ngôn ngữ lập trình. 17

Chương 2 Phần mềm WinCC và phương pháp kết nối với PLC S7 200 19

A . Giới thiệu phần mềm giao diện người máy WinCC (Siemens). 19

1 Đặc trưng cơ bản của WinCC 19

2 Chức năng Graphics Designer. 20

3 Chức năng Alarm Logging. 20

4. Tag Logging 20

5 Report Designer 20

6 User Achivers. 21

B Cấu hình Wincc 22

1 Các loại Project 22

2 Chức năng của Win CC Explower 22

3 Graphics Designer: 26

4 Tag Longging (hiển thị giá trị của quá trình) 27

5 Cấu trúc Alarm longging 30

E .Phần mềm PC access kết nối PLC và WinCC 31

Bước 1 . Tạo Tag trong phần mềm PC Access 1.0 31

Bước 2 . Kết nối biến với WinCC 34

Chương 3 . Mô hình dây truyền phân loại sản phẩm 37

A . Mô hình cơ khí 37

B . Cấu tạo mô hình 37

C . Chức năng hoạt động của các nút ấn trên mô hình 38

D. Nguyên lý hoạt động của dây truyền phân loại và đếm sản phẩm. 39

E Cảm biến E3F DS10C4 40

F Ứng dụng: 43

1 .Ứng dụng trong sản xuất gạch 43

2. Ứng dụng trong ngành công nghiệp sản xuất thực phẩm: 44

G. Ưu , khuyết điểm của mô hình 46

1. Ưu điểm của mô hình 46

2 Khuyết điểm : 46

Chương 4 : Thực thi hệ thống điều khiển giám sát dây truyền phân loại sản phẩm dùng
WinCC và S7 200 47

A.

Mạch điều khiển 47

1 Vi điều khiển 8052 : AT89S52 47

2 Mạch đảo chiều động cơ 1 chiều : L 298 54

3 Bộ cách ly quang : PC 817 56


3

4 . Bộ hiển thị LED 7 thanh 57

5 . Sơ đồ khối 57

6. Sơ đồ mạch in 62

B . Chương trình PLC cho mô hình phân loại và đếm sản phẩm. 63

1.Bảng thiết lập vào ra 63

2.Lưu đồ thuật toán của PLC 64

C Lập giao diện mô phỏng mô hình trên WinCC 66

D. Kết nối PLC và WinCC dùng phần mềm PC Access 1.0 67

4

LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, sự phát triển của khoa học kỹ thuật và công nghệ thông tin ngày càng
cao đem lại nhiều lợi ích cho con người nhằm giảm thiểu tối đa sức lao động của con
người trong quá trình sản xuất. Mức độ tự động hóa tại các phân xưởng và nhà kho
cũng như các khu vực quản lý điều hành vẫn tiếp tục được nâng cao. Ngày càng nhiều
các thiết bị tiên tiến đòi hỏi khả năng xử lý, mức độ hoàn hảo , sự chính xác của các hệ
thống sản xuất ngày một cao hơn, đáp ứng nhu cầu sản xuất về số lượng, chất lượng,
thẩm mỹ ngày càng cao của xã hội.
Xuất phát từ tình hình thực tế tự động hóa tại các phân xưởng, nhà kho và các
khu vực điều hành quản lý vẫn đang tiếp tục được nâng cao cùng với kiến thức đã
được học trong trường, chúng em đã nghiên cứu và thực hiện đề tài dây truyền phân
loại và đếm sản phẩm. Đây chỉ là một phần nhỏ trong quy trình sản xuất, tuy vậy

chúng em mong rằng với đề tài này chúng em sẽ củng cố được kiến thức đã được học
trong trường và ứng dụng một phần nhỏ trong sản xuất.
Nội dung đề tài
Chương I : Phần cơ khí
Chương II : Vi Điều khiển và chương trình hiển thị số sản phẩm
Chương III: Giới thiệu về PLC s7-200 và chương trình PLC trong hệ thống phân
loại và đếm sản
Chương IV : Giới thiệu về phần mềm WinCC
Chương V : Phần mềm PC access kết nối PLC và WinCC
Chương VI : Giới thiệu chung về cảm biến
Do hạn chế về thời gian, kinh nghiệm thực tế, vừa tìm hiểu, vừa học hỏi trong quá
trình thực hiện nên không tránh khỏi thiếu sót, chúng em rất mong nhận được sự đóng
góp của thầy cô và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn.

Ngày 10 tháng 05 năm 2011
Nhóm sinh viên thực hiện








5

LỜI CẢM ƠN

Qua một thời gian tìm hiểu và thực hiện tích cực, đến nay đồ án được thành. Có
được thành quả này, chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy HÙNG đã tận tình hướng

dẫn và giúp đỡ chúng em trong suốt thời gian thực hiện đồ án.
Xin cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Điện trường Đại học Công Nghiệp Hà
Nội đã tạo điều kiện để chúng em thực hiện đồ án này
Xin cảm ơn các bạn sinh viên đã đóng góp ý kiến, động viên khích lệ tinh thần
trong quá trình thực hiện đồ án.

Ngày 30 tháng 05 năm 2011
Nhóm sinh viên thực hiện

6


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN


…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………





7


NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………





8

Chương 1 Tổng quan về PLC S7 200 và bài toán phân loại sản
phẩm.

A Tổng quan về PLC S7-200.
1 Chức năng hệ PLC.

Thiết bị điều khiển logic khả trình PLC ( Programable Logic Controler ) là thiết

bị điều khiển đặc biệt dựa trên bộ vi xử lý , sử dụng bộ nhớ lập trình được để lưu trữ
các lệnh , thực hiện các chức năng và thuật toán để điều khiển máy và các quá trình.

2 Sơ đồ khối.











Phần cứng PLC có 5 bộ phận cơ bản:
- Bộ xử lý: còn gọi là bộ xử lý trung tâm (CPU) , là linh kiện chứa bộ vi xử lý.
Bộ xử lý biên dịch các tín hiệu vào và thực hiện các hoạt động điều khiển theo chương
trình được lưu trong bộ nhớ của CPU , truyền các quyết định dưới dạng tín hiệu hoạt
động đến các tín hiệu ra.
Nguyên lý làm việc của bộ xử lý tiến hành theo từng bước tuần tự , đầu tiên các
thông tin lưu trữ trong bộ nhớ chương trình được gọi lên tuần tự và được kiểm soát bởi
bộ đếm chương trình. Bộ xử lý liên kết các tín hiệu và đưa ra kết quả ra đầu ra. Chu kỳ
thời gian này gọi là thời gian quét ( scan ) . Thời gian vòng quét phụ thuộc vào dung
lượng bộ nhớ , tốc độ của CPU.



Giao diện vào Bộ xử lý ( CPU )
Giao diện ra

Bộ nhớ
Nguồn cung cấp
Thiết bị lập trình

9





Sự thao tác tuần tự của chương trình dẫn đến một thời gian trễ trong khi bộ đếm
của trương trình đi qua một chu kỳ đầy đủ , sau đó bắt đầu lại từ đầu.
- Bộ nguồn: có nhiệm vụ chuyển đổi điện áp AC thành điện áp thấp cho bộ vi xử
lý ( thường là 5V ) và cho các mạch điện trong các module còn lại ( thường là 24V ).
- Thiết bị lập trình: được sử dụng để lập các chương trình điều khiển cần thiết sau
đó được chuyển cho PLC. Thiết bị lập trình có thể là thiết bị lập trình chuyên dụng , có
thể là thiết bị lập trình cầm tay gọn nhẹ , có thể là phần mềm được cài đặt trên máy
tính cá nhân.
- Bộ nhớ: là nơi lưu trữ chương trình sử dụng cho hoạt động điều khiển. Các bộ
nhớ có thể là RAM , ROM , EPROM. Người ta luôn chế tạo nguồn dự phòng cho
RAM đề duy trì chương trình trong trường hợp mất điện nguồn , thời gian duy trì tùy
thuộc vào từng PLC cụ thể. Bộ nhớ cũng có thể được chế tạo thành module cho phép
dễ dàng thích nghi với các chức năng điều khiển có kích cỡ khác nhau , khi cần mở
rộng có thể cắm thêm.
- Giao diện vào ra: là nơi bộ xử lý nhận thông tin từ các thiết bị ngoại vi và
truyền thông tin đến các thiết bị bên ngoài. Tín hiệu vào có thể từ các công tắc , các bộ
cảm biến nhiệt độ , các tế bào quang điện … Tín hiệu ra có thể cung cấp cho các cuộn
dây công tắc tơ , các rơle , các van điện từ … Tín hiệu vào có thể là tín hiệu rời rạc ,
tín hiệu liên tục , tín hiệu logic…
Mỗi điểm vào ra có một địa chỉ duy nhất được PLC sử dụng.

Các kênh vào / ra đã có các chức năng cách ly và điều hoa tín hiệu sao cho các bộ
cảm biến và các bộ tác động có thể nối trực tiếp với chúng mà không cần thêm mạch
điện khác.
Tín hiệu vào thường được ghép cách điện ( cách ly ) nhờ linh kiện quang. Dải tín
hiệu nhận vào cho các PLC cỡ lớn có thể là 5V , 24V , 110V , 220V. Các PLC cỡ nhỏ
thường chỉ nhận tín hiệu 24V.
Tín hiệu ra cũng được ghép cách ly, có thể cách ly kiều rơle , cách ly kiểu quang.
Tín hiệu ra có thể là tín hiệu chuyển mạch 24V , 100mA ; 110V , 1A một chiều ; thậm
chí 240V , 1A xoay chiều tùy loại PLC.
4. Chuyển dữ liệu từ bộ
đệm ảo ra thiết bị ngoại vi.

1. Nhập dữ liệu từ thiết bị
ngoại vi vào bộ đệm.
2. Thực hiện chương trình.

3. Truyền thông và kiểm
tra lỗi.


10


Cách ly kiều rơle Cách ly kiểu quang.

3 Cấu hình phần cứng:

SF (đèn đỏ) : đèn đỏ SF báo hiệu hệ thống bị lỗi. Đèn SF sáng lên khi PLC có
lỗi.
RUN (đèn xanh) : cho biết PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiện chương

trình được nạp vào trong bộ nhớ chương trình của PLC.
STOP (đèn vàng) : 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 ( x.x
= 0.0 – 1.5 ). Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng.
Qy.y (đèn xanh) : đèn xanh ở cổng ra chỉ định trạng thái tức thời của cổng ( y.y
= 0.0-1.10 ). Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng.



11


Một số loại CPU 22x:


- Cổng truyền thông: S7-200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS 485 với
phích cắm 9 chân để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với các PLC
khác.Tốc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI là 9.6 kbps. Tốc độ truyền cung cấp
PLC theo kiểu tự do là từ 300 baud đến 38400 baud. Các chân của cổng truyền thông
là:
1. Đất.
2. 24VDC
3. truyền và nhận dữ liệu
4. không dùng
5. đất

12

6. 5VDC ( điện trở trong 100Ω )

7. 24VDC (100mA)
8. truyền và nhận dữ liệu
9. không dùng
Để ghép nối S7-200 với máy lập trình PG720 có thể sử dụng một cáp nối thẳng
qua MPI. Cáp đó đi kèm theo máy lập trình.
Ghép nối S7-200 với máy tính PC qua cổng RS 232 cần có cáp nối PC/PPI với
bộ chuyển đổi RS232/RS485 , và qua cổng USB ta có cáp USB/PPI.
- Card nhớ , pin , clock (CPU 221 , 222)
Một tụ điện với điện dung lớn cho phép nuôi bộ nhớ RAM sau khi bị mất nguồn
điện cung cấp. Tùy theo CPU mà thời gian lưu trữ có thể kéo dài nhiều ngày. Chẳng
hạn CPU 224 là khoảng 100h.
Card nhớ: được sử dụng để lưu trữ chương trình. Chương trình chứa trong card
nhớ bao gồm : program block , data block , system block , công thức , dữ liệu đo và
các giá trị cưỡng bức.
Card pin: dùng để mở rộng thời gian lưu trữ các dữ liệu có trong bộ nhớ. Nguồn
pin được tự động chuyển sang khi tụ PLC cạn. pin có thể sử dụng đến 200 ngày.
Card Clock / Battery module: đồng hồ thơig gian thực cho CPU 221, 222 và
nguồn pin để nuôi đồng hồ và lưu giữ liệu. Thời gian sử dụng đến 200 ngày.
- Biến trở chỉnh giá trị analog: hai biến trở này được sử dụng như hai ngõ vào
analog cho phép điều chỉnh các biến cần phải thay đổi và sử dụng trong chương trình.
4 Các vùng nhớ.
- Vùng nhớ đệm ngõ vào số I:
CPU sẽ đọc trạng thái tín hiệu của tất cả các ngõ vào số ở đầu mỗi chu kỳ quét ,sau
đó sẽ chứa các giá trị này vào vùng nhớ đệm ngõ vào. Có thể truy nhập vùng nhớ này
theo bit , Byte , Word hay Doubleword.
- Vùng nhớ đệm ngõ ra số Q:
Trong quá trình xử lý chương trình CPU sẽ lưu các giá trị sử lý thuộc vùng nhớ ngõ
ra vào đây. Tại cuối mỗi vòng quét CPU sẽ sao chép nội dung vùng nhớ đệm này và
chuyển ra các ngõ ra vật lý. Có thể truy nhập vùng nhớ này theo bit , Byte , Word hay
Doubleword.

- Vùng nhớ biến V:
Sử dụng vùng nhớ V để lưu trữ các kết quả phép toán trung gian có được do các xử
lý logic của chương trình. Cũng có thể sử dụng vùng nhớ để lưu trữ các dữ liệu khác
liên quan đến chương trình hay nhiệm vụ điều khiển. Có thể truy nhập vùng nhớ này
theo bit , Byte , Word hay Doubleword
- Vùng nhớ M:

13

Có thể coi vùng nhớ M như các rơle điều khiển trong chương trình để lưu trữ trạng
thái trung gian của một phép toán hay các thông tin điều khiển khác. Có thể truy nhập
vùng nhớ này theo bit , Byte , Word hay Doubleword.
- Vùng nhớ bộ định thời T:
S7-200 cung cấp vùng nhớ riêng cho các bộ định thời , các bộ định thời được sử
dụng cho các yêu cầu điều khiển cần trì hoãn thời gian. Giá trị thời gian đếm sẽ được
đếm tăng dần theo 3 độ phân giải là 1ms , 10ms , 100ms.
- Vùng nhớ bộ đếm C:
Có 3 loại bộ đếm là bộ đếm lên , bộ đếm xuống , bộ đếm lên - xuống . Các bộ đếm
sẽ tăng hoặc giảm giá trị hiện hành khi tín hiệu ngõ vào thay đổi trạng thái từ mức thấp
lên mức cao.
- Vùng nhớ bộ đếm tốc độ cao HC:
Các bộ đếm tốc độ cao được sử dụng để đếm các sự kiên tốc độ cao độc lập với
vòng quét của CPU. Giá trị đếm là số nguyên 32 bit có dấu. Để truy xuất giá trị đếm
của các bộ đếm tốc độ cao cần xác định địa chỉ của bộ đếm tốc độ cao , sử dụng bộ
nhớ HC và số của bộ đếm , ví dụ HC0. Giá trị đếm hiện hành của các bộ đếm tốc độ
cao là các giá trị chỉ đọc và truy xuất theo double word.
- Các thanh ghi AC:
Là các phần tử đọc / ghi mà có thể được dùng để truy xuất giống như bộ nhớ. Chẳng
hạn có thể sử dụng các thanh ghi để truy xuất các thông số từ các chương trình con và
lưu trữ các giá trị trung gian để sử dụng cho tính toán. Các CPU s7-200 có 4 thanh ghi

là AC0 , AC1 , AC2 và AC3. Chúng ta có thể truy xuất dữ liệu trong các thanh ghi này
theo Byte , Word và Doubleword.
- Vùng nhớ đặc biệt SM:
Các bit SM là các phần tử cho phép truyền thông tin giữa CPU và chương trình người
dùng. Có thể sử dụng các bit này để chọn lựa và điều khiển một số chức năng đặc biệt
của CPU , chẳng hạn như bit lên mức 1 trong vòng quét đầu tiên , các bit phát ra các
xung có tần số 1Hz… Chúng ta truy xuất vùng nhớ SM theo bit , Byte , Word và
Doubleword.
- Vùng nhớ cục bộ L:
Vùng nhớ này có độ lớn 64 Byte , trong đó 60 Byte có thể được dùng như vùng
nhớ cục bộ hay chuyển các thông số tới các chương trình con , 4 Byte cuối cùng dùng
cho hệ thống. Vùng nhớ này tương tự như vùng nhớ biến V chỉ khác ở chỗ các biến
vùng nhớ V cho phép sử dụng tất cả các khối chương trình còn vùng nhớ L chỉ có tác
dụng trong phạm vi soạn thảo của một khối chương trình mà thôi. Vị trí biến thuộc
vùng nhớ L trong chương trình chính thì không thể sử dụng ở chương trình con và
ngược lại.

14

- Vùng nhớ ngõ vào tương tự AI:
Các PLC S7-200 chuyển một giá trị tương tự thành giá trị số và chứa vào một vùng
nhớ 16 bit. Bởi vì các giá trị tương tự chiếm một vùng nhớ word nên chúng luôn luôn
có các giá trị worrd chẵn , chẳng hạn như AIW0 , AIW2 , AIW4… và là các giá trị chỉ
đọc.
- Vùng nhớ ngõ ra tương tự AQ:
Các PLC S7-200 chuyển một giá trị số 16 bit sang giá trị điện áp hoặc dòng điện ,
tương ứng với một giá trị số. Giống như các ngõ vào tương tự chúng ta chỉ có thể truy
xuất các ngõ ra tương tự theo word. Và là các giá trị word chẵn , chẳng hạn AQW0,
AQW2 , AQW4.
Bảng các vùng nhớ và đặc điểm của CPU S7-200:

15

5 Kết nối với máy tính.
Đối với các thiết bị lập trình của hẵng Siemens có các cổng giao tiếp PPI thì có
thể kết nối trực tiếp với PLC thông qua một sợi cáp. Tuy nhiên đối với máy tính cá
nhân cần thiết phải có cáp chuyển đổi PC/PPI . Có 2 loại cáp chuyển đổi là cáp
RS232/PPI Multi-Master và cáp USB/PPI Multi-Master.
- Cáp RS232/PPI Multi-Master.
Hình dáng của cáp và công tắc chọn chế độ truyền:


Tùy theo tốc độ truyền giữa máy tính và CPU mà công tắc 1,2,3 được để ở vị trí
thích hợp. Thông thường đối với CPU 22x thì tốc độ truyền thường đặt là 9.6 kbaud (
tức công tắc 1,2,3 được đặt theo thứ tự là 010 )
Tùy theo truyền thông là 10 bit hay 11 bit mà công tắc 7 được đặt ở vị trí thích hợp.
Khi kết nối bình thường với máy tính thì công tắc 7 chọn ở chế độ truyền thông 11 bit
( công tắc 7 đặt ở vị trí 0 )
Công tắc 6 ở cáp RS232/PPI Multi-Master được sử dụng để kết nối port truyền
thông RS232 của 1 modem với S7-200 CPU. Khi kết nối bình thường với máy tính thì
công tắc 6 được đặt ở vị trí data Comunications Equipment (DCE) (công tắc 6 ở vị trí
0) . Khi kết nối cáp PC/PPI với một modem thì port RS232 của cáp PC/PPI được đặt ở
vị trí Data Teminal Equipment (DTE) (công tắc 6 ở vị trí 1).
Công tắc 5 được sử dụng để đặt cáp RS232/PPI Multi-Master thay thế cáp
PC/PPI hoặc hoạt động ở chế Freeport thì đặt ở chế độ PPI/Freeport (công tắc 5 ở vị trí
0). Nếu kết nối bình thường là PPI (master) với phần mềm STEP 7 Micro/Win 3.2 SP4
hoặc cao hơn thì đặt ở chế độ PPI (công tắc 5 ở vị trí 1).
Sơ đồ nối cáp RS232/PPI Multi-Master giữa máy tính và CPU S7-200 với tốc độ
truyền 9,6 kbaud:

16


- Cáp USB/PPI Multi-Master.
Hình dáng của cáp:

Cách thức kết nối cáp USB/PPI Multi-Master cũng tương tự như cáp
RS232/PPI Multi-Master . Để sử dụng cáp này , phần mềm cần phải là STEP 7 -
Micro/WIN 3.2 Service Pack 4 ( hoặc cao hơn ). Cáp chỉ có thể được sử dụng với loại
CPU 22x hoặc sau này. Cáp USB không được hỗ trợ truyền thông Freeport và
download cấu hình màn hình TP070 từ phần mền TP Designer.
B Phần mềm STEP 7 Micro/WIN.
1.Các phần tử cơ bản trong chương trình PLC S7-200
Các phần tử cơ bản trong chương trình PLC S7- 200 là:
1. Chương trình chính (main program)
2. Chương trình con (subroutine)
3. Chương trinh ngắt (interupt rountine)
4. Khối hệ thống ( system block)
5. Khối dữ liệu (data block)
 Chương trình OB1 (main program)
Đây là phần khung chương trình, chứa các lệnh điều khiển ứng dụng. Với 1 số
chương trình điều khiển nhỏ, đơn giản chúng ta có thể viết tắt các lệnh trong khối này.
Chương trình ứng dụng được bắt đầu từ chương trình chính, các lệnh được xử lý lần

17

lượt từ trên xuống dưới và chỉ 1 lần ở mỗi vòng quét. Trong S7-200 chương trính được
chứa trong khối OB1.
 Chương trình con SUB (subroutine)

Các lệnh viết trong chương trình con chỉ có thể được xử lý khi chương trình con
được gọi (Call) từ các chương trình chính, từ 1 chương trình con khác hoặc từ 1
chương trình ngắt. Sử dụng chương trình con khi chúng ta muốn phân chia nhiệm vụ
điều khiển. Mối chương trình con được viết cho 1 nhiệm vụ nhỏ hoặc khi có nhiệm vụ
điều khiển tương tự nhau (ví dụ : điều khiển băng tải 1, điều khiển băng tải 2) thì
chúng ta chỉ cần tạo chương trình con 1 lần và có thể gọi ra nhiều lần từ chương trình
chính.
Sử dụng chương trình con có 1 số ưu điểm sau:
+ Chương trình điều khiển được chia theo nhiệm vụ điều khiển nên có cấu trúc
rõ ràng, rất dễ ràng cho việc kiểm tra chỉnh sửa chương trình.
+ Giảm thời gian vòng quét của chương trình. CPU không phải liên tục xử lý
các lệnh của chương trình mà chỉ xử lý chương trình con khi có lênh gọi tương ứng.
+ Chương trình con cho phép giảm công việc soạn thảo khi có các chương trình
con giống nhau.
 Chương trình ngắt INT ( interupt rountine)
Chương trình ngắt được thiết kế cho 1 sự kiện ngắt được định nghĩa trước. Bất
cứ khi nào xác định sự kiện ngắt xảy ra thì S7-200 thực hiện chương trình ngắt.
Chương trình ngắt không đựơc gọi bởi chương trình chính mà theo sự kiện ngắt
xảy ra. Chương trình ngắt được sử lý mỗi khi sự kiện ngắt xảy ra.
 Khối hệ thống (system block)
System bock cho phép ta cấu hình các tuỳ chọn phần cứng khác nhau cho S7-
200.
 Khối dữ liệu (data block)
Data Block cho phép lưu trữ các giá trị biến khác nhau (vùng nhớ V) được sử
dụng trong chương trình. Giá trị ban đầu được nhập trong mỗi khối dữ liệu.
3 Phần ngôn ngữ lập trình.
Để có thể soạn thảo chương trình cho các S7-200, chúng ta sử dụng chương
trình Step 7 Micro Win. Và cũng giống như PLC của các hãng khác chúng ta có 3
dạng soạn thảo thông dụng là LAD. FBD, STL. Việc tuỳ chọn việc soạn thảo nào để
viết chương trình là tuỳ vào người sử dụng.

 Dạng hình thang LAD (Ladder logic)
Ở dạng soạn thảo này chương trình được hiên thị gần giống sơ đồ nối dây một
mạch trang bị điện gồm các thiết bị Rơle, Contactor. Chúng ta xem như 1 dòngđiện từ

18

1 nguồn điện chảy qua các chuỗi tiếp điểm lôgic ngõ vào từ trái qua phải rồi đến ngõ
ra. Chương trình cơ bản được chia ra làm nhiều Network, mỗi Network thực hiện 1
nhiệm vụ nhỏ cụ thể. Các Network thực hiện từ trái qua phải và từ trên xuống dưới.
Các phần tử chủ yếu dùng trong dạng soạn thảo này là:
+ Tiếp điểm không đảo -| |-
+ Tiếp điểm đảo -|\|-
+ Ngõ ra –( )-
+ Các hộp chức năng các hộp biểu diễn các phép toán số học định thời , bộ đếm.
Dạng soạn thảo này có 1 số ưu điểm:
+ Dễ sử dụng cho người mới học lập trình
+ Biểu diễn đồ hoạ dễ hiểu và thông dụng
+ Luôn có thể chuyển sang STL từ dạng LAD
 Dạng khối chức năng: FBD (Funtion Block Diagram)
Dạng FBD hiện thị chương trình soạn thảo ở dạng đồ hoạ tương tự như sơ đồ
các cổng lôgic. FBD không khái niệm đường nguồn phải trái do đó khái niệm dòng
điện không được sử dụng. Thay vào đó là các Logic 1. Không có tiếp điểm và cuộn
dây như ở dạng LAD, nhưng có các cổng Logic và cổng chức năng. Các cổng lôgic
AND, OR, XOR… tương ứng với các tiếp điểm Logic nối tiếp hay song song…
Đầu ra của các cổng Lôgic hay hộp chức năng có thể được sử dụng để nối tiếp
với đầu vào của các cổng lôgic hay các hộp chức năng khác. Với dạng soạn thảo này
có 1 số ưu điểm sau:
+ Biểu diễn ở dạng đồ hoạ các cổng chức năng giúp ta có thể dễ đọc hiểu theo trình tự
điều khiển.
+ Luôn có thể chuyển từ dạng FBD sang STL.

 Dạng liệt kê lệnh : STL (StaTement List)
Đây là dạng soạn thảo chương trình dạng tập hợp các câu lệnh. Người dùng
phải nhập các câu lênh từ bàn phím, giữa lệnh và các toán hạng có khoảng trắng và
mỗi lệnh chiếm 1 hàng. Ở dạng soạn thảo này sẽ có 1 số chức năng mà dạng soạn thảo
STL và FBD không có.
Dạng soạn thảo này có 1 số điểm chính:
+ Là dạng soạn thảo phù hợp cho những người có kinh nghiệm lập trình PLC.
+ STL cho phép khắc phục 1 số khó khăn khi lập trình STL và FBD.
+ Luôn luôn có thể chuyển được từ dạng LAD hay FBD về dạng STL nhưng khi
chuyển ngược lại từ STL sang LAD hay FBD thì có 1số phản ứng không chuyển được.



19



Chương 2 Phần mềm WinCC và phương pháp kết nối với
PLC S7 200

A . Giới thiệu phần mềm giao diện người máy WinCC (Siemens).
WinCC (Windows Control Center) là một phần mềm của hãng Siemens dùng
để điều khiển, giám sát thu thập dữ liệu trong quá trình sản xuất . Những thành phần
có trong WinCC dễ sử dụng, giúp người dùng tích hợp những ứng dụng mới hoặc có
sẵn mà không gặp bất kỳ trở ngại nào.
1 Đặc trưng cơ bản của WinCC.

WinCC chạy trên hệ điều hành Microsoft Windows XP, Windows 2000. Do đó
có tính chất mở và thường xuyên cập nhật, phát triển nên WinCC tương thích với
nhiều phần mềm chuẩn tạo nên giao diện người và máy đáp ứng nhu cầu sản xuất.

Chương trình được tích hợp nhiều ứng dụng, tận dụng dịch vụ của hệ điều hành làm cơ
sở mở rộng hệ thống. Với WinCC, ta có thể sử dụng nhiều giải pháp khác nhau để giải
quyết công việc, từ việc xây dựng hệ thống có qui mô nhỏ và vừa khác nhau, cho tới
việc xây dựng hệ thống có qui mô lớn như MES: Hệ thống quản lý việc thực hiện sản
xuất – Manufacturing Excution Systems…
Tuỳ theo khả năng của người thiết kế cũng như các phần cứng hỗ trợ khác mà
WinCC đã và đang được phát triển trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
Ứng dụng phổ biến nhất của WinCC là:
Khi một hệ thống dùng chương trình WinCC để điều khiển, thu thập dữ liệu từ
quá trình, nó có thể mô phỏng bằng hình các sự kiện xảy ra trong quá trình điều khiển
dưới dạng các chuỗi sự kiện. WinCC cung cấp nhiều hàm chức năng cho mục đích
hiển thị, thông báo bằng đồ họa, xử lý thông tin đo lường, các tham số công thức, các
bảng ghi báo cáo, v.v…đáp ứng yêu cầu công nghệ ngày một phát triển và là một
trong những chương trình ứng dụng trong thực tế.
Các chức năng của WinCC:
» Lập cấu hình hoàn chỉnh.
» Hướng dẫn giới thiệu về việc lập cấu hình.
» Thích ứng việc ấn định, gọi và lưu trữ các dự án
» Quản lí các dự án

20

» Có khả năng nối mạng và soạn thảo cho nhiều người sử dụng trong một
project.
» Quản lí phiên bản
» Diễn tả bằng đồ thị của dữ liệu cấu hình
» Điều khiển và đặt cấu hình cho các hình vẽ/cấu trúc hệ thống
» Thiết lập cấu hình toàn cục
» Đặt cấu hình cho các chức năng định vị đặc biệt.
» Tạo và soạn thảo các tham khảo đan chéo.

» Phản hồi dữ liệu
» Báo cáo trạng thái hệ thống.
» Thiết lập hệ thống đích.
» Chuyển giữa Run-timer và cấu hình.
» Kiểm tra chế độ mô phỏng, trợ giúp thao tác để đặt cấu hình dữ liệu bao gồm:
Dịch hình vẽ, mô phỏng tag, thị trạng thái và thiết lập thông báo.
2 Chức năng Graphics Designer.

Thực hiện dễ dàng các chức năng mô phỏng và hoạt động thông qua các đối
tượng đồ hoạ của chương trình WinCC, Windows, OLE, I/O… với nhiều thuộc tính
động (Dynamic).
3 Chức năng Alarm Logging.

Thực hiện việc hiển thị các thông báo hay các báo cáo trong khi hệ thống đang
vận hành,. Đảm trách về các thông báo nhận được và lưu trữ. Nó chứa các chức năng
để nhận các thông báo từ các quá trình, để chuẩn bị, hiển thị, hồi đáp và lưu trữ
chúng. Ngoài ra Alarm Logging còn giúp chúng ta tìm ra nguyên nhân lỗi của hệ
thống.
4. Tag Logging

Thu thập, lưu trữ và nén các giá trị đo dưới nhiều dạng khác nhau. Tag Logging
cho phép lấy dữ liệu từ các quá trình thực thi, chuẩn bị để hiển thị và lưu trữ các dữ
liệu đó. Dữ liệu có thể cung cấp các tiêu chuẩn về công nghệ và kỹ thuật quan trọng
liên quan đến các trạn thái hoạt động của toàn hệ thống.
5 Report Designer


21

Có nhiệm vụ tạo các thông báo, báo cáo và các kết quả này được lưu trữ dưới

dạng các trang nhật ký sự kiện.
6 User Achivers.
Cho phép người sử dụng lưu trữ dữ liệu từ chương trình ứng dụng và có khả
năng trao đổi với các thiết bị tự động hoá khác. Điều này có nghĩa: Các công thức,
thông số trong chương trình WinCC có thể được soạn thảo, lưu trữ và sử dụng trong hệ
thống.
WinCC sử dụng bộ công cụ thiết kế giao diện đồ hoạ mạnh như: Toolbox, các
control, OLE,… được đặt dễ dàng trên giao diện thiết kế. Ngoài ra, để phục vụ cho
công việc giám sát điều khiển tự động WinCC còn trang bị thêm nhiều tính năng mới
mà các công cụ khác không có như:
» Các Control thông qua hệ thống quản trị dữ liệu có thể gắn với một biến theo
dõi trạng thái của hệ thống điều khiển. Thông qua đó, tác động đến việc giám sát các
trạng thái.
» Thông qua hệ thống, thông điệp có thể thực hiện những hành động tương ứng
khi trạng thái thay đổi.
» Trong WinCC, ngôn nghữ C-Script, VB-Script được dùng để thao tác giúp
cho việc xử lý các sự kiện phát sinh một cách mềm dẻo và linh hoạt.
WinCC cho phép người sử dụng có khả năng truy cập vào các hàm giao diện
của chương trình ứng dụng API (Application Program Interface) của hệ điều hành.
Ngoài ra, sự kết hợp giữa WinCC và công cụ phát triển riêng như: Visal C++ tạo ra hệ
thống có tính đặc thù cao, tinh vi, gắn riêng với một cấu hình cụ thể nào đó.
WinCC có thể tạo một giao diện Người – Máy (HMI) dựa trên cơ sở giao tiếp
giữa con người với các hệ thống máy, thiết bị điều khiển (PLC, CNC,…) thông qua
các hình ảnh, sơ đồ, hình vẽ hoặc câu chữ có tính trực quan hơn. Có thể giúp người
vận hành theo dõi quá trình làm việc, thay đổi các tham số, công thức hoặc quá trình
công nghệ thông qua các hệ thống tự động . Giao diện HMI cho phép người vận hành
giám sát các qui trình sản xuất và cảnh báo, báo động hệ thống khi có sự cố.
Từ máy tính trung tâm, có thể điều khiển sự hoạt động của toàn bộ dây truyền
sản xuất được lập trình trên WinCC, bạn có thể giám sát và thu tất cả các thiết bị trên
dây truyền. Dựa vào giao diện HMI, có thể thu thập dữ liệu vào ra (I/O) một cách

chính xác. Đây là một trong những chương trình thiết kế giao diện Người – Máy phổ
biến tại Việt Nam.

22

B Cấu hình Wincc
1 Các loại Project

Hình 2.1: Các loại Project
» Single-User Project: Một Single-User Project là một trạm vận hành đơn. Tạo
cấu hình, cũng như kết nối bus quá trình và lưu trữ dữ liệu của Project được thực hiện
trong máy tính này
» Multi-User Project: Cấu hình nhiều Client và một Server. Tất cả cùng làm
việc trên một Project. Tối đa 16 Client được truy cập vào một Server. Cấu hình có thể
đặt trong server hoặc trong một vài client. Dữ liệu của project là các hình ảnh, các tag,
mục lưu trữ dữ liệu được lưu trữ trong server và cung cấp cho các client. Server được
kết nối với bus quá trình và dữ liệu quá trình được xử lí ở đây. Việc vận hành hệ
thống được thực hiện từ các client.
»Client Project: Client Project là một loại project mà có thể truy cập vào nhiều
server. Các server được liên kết có project của riêng của chúng. Cấu hình project của
server được thực hiện trong server hoặc trong các client.\
2 Chức năng của Win CC Explower

Hình 2.2: WinCC Explower

23

Khi khởi động chương trình cửa sổ này hiện ra. Tất cả thành phần của Win CC được
khởi động từ đây, có thể truy cập vào tất cả thành phần mà một project giao diện người
máy cần có cũng như xây dựng cấu hình cho các thành phần riêng rẽ.

Win CC Explower cung cấp các thông tin dưới đây:
» Chức năng của Win CC Explower
» Kiến trúc của Win CC Explower
» Các chuẩn editor chuẩn
Tại đây chứa tất cả các cức năng quản lí cho toàn hệ thống trong Win CC Explower có
thể đặt cấu hình khởi động module (Run-time).
» Nhiệm vụ quản lí dữ liệu:
Quản lí dữ liệu cung cấp ảnh quá trình với các giá trị của tag. Tất cả các hoạt
động của quản lí dữ liệu đều chạy trên một nền.
- Lập cấu hình hoàn chỉnh.
- Hướng dẫn giới thiệu về việc lập cấu hình.
- Thích ứng việc ấn định, gọi và lưu trữ các dự án
- Quản lí các dự án
- Có khả năng nối mạng và soạn thảo cho nhiều người sử dụng trong một
project.
- Diễn tả bằng đồ thị của dữ liệu cấu hình
- Điều khiển và đặt cấu hình cho các hình vẽ/cấu trúc hệ thống
- Thiết lập cấu hình toàn cục
- Đặt cấu hình cho các chức năng định vị đặc biệt.
- Tạo và soạn thảo các tham khảo đan chéo.
- Phản hồi dữ liệu
- Báo cáo trạng thái hệ thống.
- Thiết lập hệ thống đích.
- Chuyển giữa Run-timer và cấu hình.
- Kiểm tra chế độ mô phỏng, trợ giúp thao tác để đặt cấu hình dữ liệu bao gồm:
Dịch hình vẽ, mô phỏng tag, thị trạng thái và thiết lập thông báo.
Một dự án bao gồm các thành phần sau: Computer (máy tính), Tag
Managerment (quản lí biến), Data Type (kiểu dữ liệu), Editor (soạn thảo).
» Computer (máy tính)
Thành phần máy tính dùng để quản lí tất cả máy tính có thể truy cập vào một dự

án hiện có, đặt cấu hình riêng cho mỗi máy. Các thuộc tính của môt máy tính: bao gồm
tên máy và kiểu máy tính.
- Server: máy tính trung tâm để lưu trữ dữ liệu và quản lí toàn cục trong hệ
thống Win CC.

24

- Client: được định nghĩa như một trạm làm việc. Trung tâm điều khiển được tải
cục bộ trong từng loại máy tính này
- Các bộ điều khiển truyền thông: Là giao diện kết nối một hệ thống PLC và
WinCC. Hệ thống Win CC chứa các bộ điều khiển truyền thông (liên kêt động) trong
kênh DLL với các thông tin về:
» Điều kiện tiên quyết cần để xử lí các tag quá trình bằng PLC.
» Các thủ tục chung để kết nối tag ngoài
» Giới thiệu cấu hình đặc biệt của kênh DLL
» Tag Mamagerment (quản lí biến)Tags WinCC là phần tử trung tâm để truy
cập các giá trị quá trình. Trong một dự án, chúng nhận một tên và một kiểu dữ liệu duy
nhất. Kết nối logic sẽ được gán với biến WinCC. Kết nối này xác định kênh nào sẽ
chuyển giao giá trị quá trình cho các biến. Các biến được lưu trong cơ sở dữ liệu toàn
dự án. Khi một chế độ của WinCC khởi động, tất cả các biến trong một dự án được
nạp và cấu trúc Run-time tương ứng được thiết lập. Mỗi biến được lưu trữ trong quản
lí dữ liệu theo một kiểu dữ liệu chuẩn.
- Biến nội: các biến nội không có địa chỉ trong hệ thống PLC, do đó quản lí dữ
liệu bên trong WinCC sẽ cung cấp cho toàn bộ mạng hệ thống. Các biến nội được
dùng lưu trữ thông tin tổng quát như: Ngày giờ hiện hành, lớp hiện hành, cập nhật liên
tục. Hơn nữa, các biến nội cho phép trao đổi dữ liệu giữa các ứng để thực hiện việc
truyền thông cho cùng quá trình theo cách tập trung và tối ưu.
- Biến quá trình: là các biến liên kết với việc truyền thông logic để phản ánh
thông tin về địa chỉ của các hệ thông PLC khác nhau. Các biến ngoại chứa một một
mục đích tổng quát gồm các thông tin về tên, kiểu, các giá trị giới hạn và một mục

chuyên biệt về kết nối mà cách diễn tả phụ thuộc kết nối logic.
- Nhóm biến: chứa tất cả các biến có kết nối logic lẫn nhau
» Data Type (Các kiểu dữ liệu)
- Binary: Kiểu nhị phân
- Unsigned 8-bit value: kiểu nguyên 8 bit không dấu.
- Signed 8-bit value: kiểu nguyên 8 bit có dấu.
- Unsigned 16-bit value: Kiểu nguyên 16 bit không dấu
- Signed 16-bit value: Kiểu nguyên 16 bit có dấu
- Unsigned 32-bit value: Kiểu nguyên 32 bit không dấu
- Signed 32-bit value: Kiểu nguyên 32 bit có dấu

25

- Floating point Number 32 bit IEEE 754: kiểu số thực
32 bit theo tiêu chuẩn IEEE 754.
- Floating point Number 64 bit IEEE 754: kiểu số thực
64 bit theo tiêu chuẩn IEEE 754.
- Text Tag 8 bit character set: kiểu kí tự 8 bit
- Text Tag 16 bit character set: kiểu kí tự 8 bit
- Raw Data type: dữ liệu thô
» Các trình soạn thảo (Editor)
- Hệ thống đồ hoạ (Graphics Designer): Là một trình soạn thảo đồ hoạ cung cấp
các đối tượng đồ hoạ và các bảng màu cho phép tạo các hình ảnh quá trình từ đơn giản
đến phức tạp. Những đặc tính động có thể được tạo ra cho từng đối tượng đồ hoạ riêng
lẻ. Các đối tượng đồ hoạ có thể do người sử dụng tạo ra hoặc lấy trực tiếp trong thư
viện
- Ấn bản các Action (Global Script): cho phép tạo ra những hành động cho các đối
tượng. Trình soạn thảo này cho phép người ta tạo ra các hàm giống như trong C hoặc
VB. Các hành động này có thể được sử dụng trong một số hoặc nhiều project tuỳ vào
mã code được tạo ra

- Hệ thống thông báo (Alarm Longging): cho phép thao tác việc lựa chọn việc thu thập
và lưu trữ các kết quả của quá trình và chuẩn bị để hiển thị các thông báo. Có thể lựa
chọn các khối thông báo (Message blocks), các lớp thông báo (Message classes), loại
thông báo (Message type) để hiển thị các thông báo và báo cáo.
- Lưu trữ các giá trị đo của quá trình (Tag Longging): được sử dụng để thu thập dữ liệu
từ các quá trình và chuẩn bị chúng cho việc hiển thị và lưu trữ. Dữ liệu được định dạng
cho việc lưu trữ, thời gian thu thập và lưu trữ có thể được lựa chọn trước.
- Hệ thống báo cáo (Report Designer): Là một hệ thống tích hợp các báo cáo để cung
cấp tài liệu theo thời gian đặt trước hoặc theo sự kiện điều khiển của các thông báo,
các thao tác, các nội dung lưu trữ, các dữ liệu hiện thời hoặc dữ liệu lưu trữ trong các
báo cáo của người sử dụng hoặc có thể lựa chọn các dạng layout trong project. Nó
cung cấp đầy đủ các giao diện cho người sử dụng với các công cụ đồ hoạ và đưa ra các
kiểu báo cáo khác nhau.
- Cho phép soạn thảo các văn bản để sử dụng trong quá trình chạy bởi các module
khác nhau.