đồ án môn HỆ THU thập và truyền dữ liệu

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

LỜI NÓI ĐẦU
Trong công cuộc đổi mới và phát triển nền khoa học kỹ thuật ngày càng được chú
trọng, do vậy công nghiệp hoá và hiện đại hoá được quan tâm hàng đầu. Nhằm giảm sức
lao động của con người tăng cao năng suất hiệu quả kinh tế cao nhờ có những dây
chuyền hệ thống tự động ngày càng hoàn thiện, từ đơn giản đến phức tạp, từ tự động hoá
từng phần đến toàn bộ dây chuyền, nhờ sự phát triển vượt bậc của các linh kiện điện tử
gọn nhẹ và đa năng làm việc ổn định, độ tin cậy lớn, đã giúp các nhà thiết kế và chế tạo
ra những sản phẩm với chất lượng cao, giá thành hạ. Được sự hỗ trợ phát triển mạnh của
công nghệ thông tin, bộ vi xử lý ra đời đã trở thành một công cụ hoàn hảo để phục vụ cho
hệ thống tự động hoá quá trình sản xuất. Ngoài ra máy tính cũng được dùng như một
thiết bị điều khiển vạn năng, nó được đặt trực tiếp trên các dây chuyền công nghệ để
giám sát và quản lý các quá trình.
Nói đến tự động hoá ngày nay không thể không nhắc đến các thiết bị điều khiển có
lập trình.Trong đó PLC (Programmable Logic Controler) là một thiết bị điển hình. Với
những tính năng ưu việt như dể dàng lập trình thông qua nhiều kiểu ngôn ngữ
(LADDER, STL, FBD), có thể thay đổi chương trình điều khiển một cách đơn giản, khả
năng truyền thông mạnh với môi trường bên ngoài (với PC, PLC...), gọn nhẹ, làm việc tin
cậy trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt ...đã làm cho mọi quá trình sản xuất trở
nên đơn giản và hiệu quả. Tạo nên mối liên kết giữa điều khiển quá trình sản xuất và
quản lý kinh doanh (hệ điều khiển giám sát thu thập số liệu - SCADA). Chính vì những
ưu điểm đó mà PLC được ứng dụng hầu hết trong các ngành công nghiệp. Sau đây là một
ứng dụng của PLC kết hợp với HMI để điều khiển và giám sát quá trình trộn nguyên liệu.
Với thời gian và kiến thức có hạn chắc hẳn trong đồ án không tránh được những sai
sót em mong các thầy, các cô giúp đỡ và chỉ dẫn thêm để đồ án của em được hoàn thiện
hơn.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy, các cô trong trường cũng như khoa điện
nói chung và các thầy, các cô trong bộ môn tự động hoá nói riêng đã giúp đỡ em nhiều
kiến thức để em hoàn thành đồ án này.
Hà Nội, ngày 14 tháng 05 năm 2015

Sinh viên thực hiện
SINH VIÊN THỰC HIỆN:

Page 1


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1 PHÂN TÍCH CÔNG NGHỆ VÀ MỤC ĐÍCH
1.1.1

1.1.2

Quy trình công nghệ
- Khi đặt công tắc ở vị trí số 1 động cơ 1 được điều khiển nâng tải bởi nút ấn UP trên
bảng điều khiển hoặc nút UP trên màn hình điều khiển, động cơ 1 được điều khiển hạ
tải bởi nút ấn DOWN trên bảng điều khiển hoặc nút ấn DOWN trên màn hình.
- Khi đặt công tắc ở vị trí số 2 động cơ 2 được điều khiển nâng tải bởi nút ấn UP trên
bảng điều khiển hoặc nút UP trên màn hình điều khiển, động cơ 2 được điều khiển hạ
tải bởi nút ấn DOWN trên bảng điều khiển hoặc nút ấn DOWN trên màn hình.
- Khi đặt công tắc ở vị trí số 3 cả 2 động cơ được điều khiển nâng tải bởi nút ấn UP
trên bảng điều khiển hoặc nút UP trên màn hình điều khiển, động cơ 1 được điều
khiển hạ tải bởi nút ấn DOWN trên bảng điều khiển hoặc nút ấn DOWN trên màn
hình, khi nâng tải quá giới hạn lên thì động cơ sẽ dừng lại và chỉ có thể cho động cơ
hạ tải.
Mục đích
- Tìm hiểu quá trình công nghệ mục đích để biết rõ về quá trình vận hành để đưa ra đối
sách điều khiển cho hệ thống và thiết kế hệ thống một cách tối ưu.

1.2 TÌM HIỂU VỀ PLC
Với yêu cầu thiết kế như trên ta có thể sử dụng được cả PLC của SIEMEN và PLC của OMRON.
PLC của OMRON và PLC của SIEMEN có đặc tính kĩ thuật và giá cả tương đương nhau . Do vậy em
lựa chọn PLC S7-300 của SIEMEN.

1.2.1 KHÁI QUÁT VỀ PLC
1. KHÁI NIỆM
PLC viết tắt của Programmable Logic Controller, là thiết bị điều khiển lập trình được (khả trình) cho
phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình.Người sử dụng
có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện. Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác nhân
kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự
kiện được đếm. PLC dùng để thay thế các mạch relay (rơ le) trong thực tế. PLC hoạt động theo phương
thức quét các trạng thái trên đầu ra và đầu vào. Khi có sự thay đổi ở đầu vào thì đầu ra sẽ thay đổi theo.
Ngôn ngữ lập trình của PLC có thể là Ladder hay State Logic. Hiện nay có nhiều hãng sản xuất ra PLC
như Siemens, Allen-Bradley, Mitsubishi Electric, General Electric, Omron, Honeywell...
Một khi sự kiện được kích hoạt thật sự, nó bật ON hay OFF thiết bị điều khiển bên ngoài được gọi là thiết
bị vật lý. Một bộ điều khiển lập trình sẽ liên tục “lặp” trong chương trình do “người sử dụng lập ra” chờ
tín hiệu ở ngõ vào và xuất tín hiệu ở ngõ ra tại các thời điểm đã lập trình.
Để khắc phục những nhược điểm của bộ điều khiển dùng dây nối ( bộ điều khiển bằng Relay) người ta đã
chế tạo ra bộ PLC nhằm thỏa mãn các yêu cầu sau :
+ Lập trình dể dàng , ngôn ngữ lập trình dễ học .
+ Gọn nhẹ, dể dàng bảo quản , sửa chữa.
+ Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp .
+ Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp .
+ Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như : máy tính , nối mạng,
SINH VIÊN THỰC HIỆN:

Page 2

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
các môi Modul mở rộng.
+ Giá cả cá thể cạnh tranh được.
Các thiết kế đầu tiên là nhằm thay thế cho các phần cứng Relay dây nối và các Logic thời gian .Tuy nhiên
,bên cạnh đó việc đòi hỏi tăng cường dung lượng nhớ và tính dể dàng cho PLC mà vẫn bảo đảm tốc độ xử
lý cũng như giá cả … Chính điều này đã gây ra sự quan tâm sâu sắc đến việc sử dụng PLC trong công
nghiệp . Các tập lệnh nhanh chóng đi từ các lệnh logic đơn giản đến các lệnh đếm , định thời , thanh ghi
dịch … sau đó là các chức năng làm toán trên các máy lớn … Sự phát triển các máy tính dẫn đến các bộ
PLC có dung lượng lớn , số lượng I / O nhiều hơn.
Trong PLC, phần cứng CPU và chương trình là đơn vị cơ bản cho quá trình điều khiển hoặc xử lý hệ
thống. Chức năng mà bộ điều khiển cần thực hiện sẽ được xác định bởi một chương trình .Chương trình
này được nạp sẵn vào bộ nhớ của PLC, PLC sẽ thực hiện việc điều khiển dựa vào chương trình này. Như
vậy nếu muốn thay đổi hay mở rộng chức năng của qui trình công nghệ , ta chỉ cần thay đổi chương trình
bên trong bộ nhớ của PLC . Việc thay đổi hay mở rộng chức năng sẽ được thực hiện một cách dễ dàng mà
không cần một sự can thiệp vật lý nào so với sử dụng các bộ dây nối hay Relay .

2. CẤU TRÚC, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
B. CẤU TRÚC

Tất cả các PLC đều có thành phần chính là : Một bộ nhớ chương trình RAM bên trong ( có thể mở rộng
thêm một số bộ nhớ ngoài EPROM ). Một bộ vi xử lý có cổng giao tiếp dùng cho việc ghép nối với
PLC .Các Modul vào /ra.
Bên cạnh đó, một bộ PLC hoàn chỉnh còn đi kèm thêm một đơn vị lập trình bằng tay hay bằng máy tính.
Hầu hết các đơn vị lập trình đơn giản đều có đủ RAM để chứa đựng chương trình dưới dạng hoàn thiện
hay bổ sung . Nếu đơn vị lập trình là đơn vị xách tay , RAM thường là loại CMOS có pin dự phòng, chỉ
khi nào chương trình đã được kiểm tra và sẳn sàng sử dụng thì nó mới truyền sang bộ nhớ PLC . Đối với
các PLC lớn thường lập trình trên máy tính nhằm hổ trợ cho việc viết, đọc và kiểm tra chương trình . Các
đơn vị lập trình nối với PLC qua cổng RS232, RS422, RS458, …
B. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC. Bộ xử lý sẽ đọc và kiểm tra chương trình được chứa trong

bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện thứ tự từng lệnh trong chương trình , sẽ đóng hay ngắt các đầu ra. Các trạng
thái ngõ ra ấy được phát tới các thiết bị liên kết để thực thi.Và toàn bộ các hoạt động thực thi đó đều phụ
thuộc vào chương trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ.
Hệ thống Bus là tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu song song :
Address Bus : Bus địa chỉ dùng để truyền địa chỉ đến các Modul khác nhau.
Data Bus : Bus dùng để truyền dữ liệu.
Control Bus : Bus điều khiển dùng để truyền các tín hiệu định thì và điểu khiển đồng
bộ các hoạt động trong PLC .
Trong PLC các số liệu được trao đổi giữa bộ vi xử lý và các modul vào ra thông qua Data Bus. Address
Bus và Data Bus gồm 8 đường, ở cùng thời điểm cho phép truyền 8 bit của 1 byte một cách đồng thời hay
song song.
Nếu một modul đầu vào nhận được địa chỉ của nó trên Address Bus , nó sẽ chuyển tất cả trạnh thái đầu
vào của nó vào Data Bus. Nếu một địa chỉ byte của 8 đầu ra xuất hiện trên Address Bus, modul đầu ra
tương ứng sẽ nhận được dữ liệu từ Data bus. Control Bus sẽ chuyển các tín hiệu điều khiển vào theo dõi
chu trình hoạt động của PLC Các địa chỉ và số liệu được chuyển lên các Bus tương ứng trong một thời
gian hạn chế.
Hệ thống Bus sẽ làm nhiệm vụ trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và I/O . Bên cạch đó, CPU được cung
cấp một xung Clock có tần số từ 1¸8 MHZ. Xung này quyết định tốc độ hoạt động của PLC và cung cấp
các yếu tố về định thời, đồng hồ của hệ thống
SINH VIÊN THỰC HIỆN:

Page 3


ĐỒ ÁN MÔN HỌC
3. BỘ NHỚ

PLC thường yêu cầu bộ nhớ trong các trường hợp : Làm bộ định thời cho các kênh trạng thái I/O. Làm bộ
đệm trạng thái các chức năng trong PLC như định thời, đếm, ghi các Relay.
Mỗi lệnh của chương trình có một vị trí riêng trong bộ nhớ, tất cả mọi vị trí trong bộ nhớ đều được đánh

số, những số này chính là địa chỉ trong bộ nhớ . Địa chỉ của từng ô nhớ sẽ được trỏ đến bởi một bộ đếm
địa chỉ ở bên trong bộ vi xử lý. Bộ vi xử lý sẽ giá trị trong bộ đếm này lên một trước khi xử lý lệnh tiếp
theo . Với một địa chỉ mới , nội dung của ô nhớ tương ứng sẽ xuất hiện ở đầu ra, quá trình này được gọi
là quá trình đọc .
Bộ nhớ bên trong PLC được tạo bởi các vi mạch bán dẫn, mỗi vi mạch này có khả năng chứa 2.000 16.000 dòng lệnh , tùy theo loại vi mạch. Trong PLC các bộ nhớ như RAM, EPROM đều được sử dụng .
RAM (Random Access Memory ) có thể nạp chương trình, thay đổi hay xóa bỏ nội dung bất kỳ lúc nào.
Nội dung của RAM sẽ bị mất nếu nguồn điện nuôi bị mất . Để tránh tình trạng này các PLC đều được
trang bị một pin khô, có khả năng cung cấp năng lượng dự trữ cho RAM từ vài tháng đến vài năm. Trong
thực tế RAM được dùng để khởi tạo và kiểm tra chương trình. Khuynh hướng hiện nay dùng CMOSRAM nhờ khả năng tiêu thụ thấp và tuổi thọ lớn .
EPROM (Electrically Programmable Read Only Memory) là bộ nhớ mà người sử dụng bình thường chỉ
có thểđọc chứ không ghi nội dung vào được . Nội dung của EPROM không bị mất khi mất nguồn , nó
được gắn sẵn trong máy , đã được nhà sản xuất nạp và chứa hệ điều hành sẵn. Nếu người sử dụng không
muốn mở rộng bộ nhớ thì chỉ dùng thêm EPROM gắn bên trong PLC .Trên PG (Programer) có sẵn chỗ
ghi và xóa EPROM.
EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) liên kết với những truy xuất linh
động của RAM và có tính ổn định. Nội dung của nó có thể được xóa và lập trình lại, tuy nhiên số lần lưu
sửa nội dung là có giới hạn.
Môi trường ghi dữ liệu thứ tư là đĩa cứng hoặc đĩa mềm, được sử dụng trong máy lập trình . Đĩa cứng
hoặc đĩa mềm có dung lượng lớn nên thường được dùng để lưu những chương trình lớn trong một thời
gian dài .
Kích thước bộ nhớ :
Các PLC loại nhỏ có thể chứa từ 300 -1.000 dòng lệnh tùy vào công nghệ chế tạo .
Các PLC loại lớn có kích thước từ 1K - 16K, có khả năng chứa từ 2.000 -16.000
dòng lệnh.
Ngoài ra còn cho phép gắn thêm bộ nhớ mở rộng như RAM , EPROM.
4. CÁC VÀO RA I/O
Các đường tín hiệu từ bộ cảm biến được nối vào các modul ( các đầu vào của PLC ) , các cơ cấu chấp
hành được nối với các modul ra ( các đầu ra của PLC ). Hầu hết các PLC có điện áp hoạt động bên trong
là 5V , tín hiệu xử lý là 12/24VDC hoặc 100/240VAC. Mỗi đơn vị I/O có duy nhất một địa chỉ, các hiển
thị trạng thái của các kênh I / O được cung cấp bởi các đèn LED trên PLC , điều này làm cho việc kiểm

tra hoạt động nhập xuất trở nên dễ dàng và đơn giản .
Bộ xử lý đọc và xác định các trạng thái đầu vào (ON, OFF) để thực hiện việc đóng hay ngắt mạch ở đầu
ra .

1.4 CÁC MODULE, ĐỐI TƯỢNG MỞ RỘNG

PLC S7-300 cấu trúc dạng modulegồm cácthành phần sau:
• CPU cácloạikhác nhau: 312IFM, 312C, 313, 313C, 314,
314IFM, 314C, 315,315-2 DP, 316-2 DP, 318-2,
• Module tín hiệu SM xuất nhập tín hiệu tươngđồng /số: SM321, SM322,
SM323, SM331, SM332,SM334, SM338, SM374
SINH VIÊN THỰC HIỆN:

Page 4


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

• Module chứcnăng FM
• Module truyền thông CP
• Module nguồn PS307 cấp nguồn 24VDC cho cácmodulekhác, dòng 2A, 5A,
10A
• Module ghép nối IM: IM360, IM361, IM365
Các module được gắn trên thanh rây như hình dưới, tối đa 8 module SM/FM/CP ở bên
phải CPU, tạo thành một rack, kết nối với nhau qua bus connector gắn ở mặt sau của
module.Mỗimoduleđượcgánmộtsốslottínhtừtráisangphải,modulenguồnlàslot
1, moduleCPU slot 2, modulekế mang số 4…

Nếu có nhiều module thì bố trí thành nhiều rack (trừ CPU312IFM và CPU313 chỉ có
mộtrack),CPUởrack0,slot2,kếđólàmodulephátIM360,slot3,cónhiệmvụkết

nốirack0vớicácrack1,2,3,trênmỗiracknàycómodulekếtnốithuIM361,bênphải
mỗi
module IM là các module SM/FM/CP. Cáp nối hai module IM dài tối đa 10m. Các
moduleđượcđánhsốtheoslotvàdùnglàmcơsởđểđặtđịachỉđầuchocácmodulengõ
vàoratínhiệu.ĐốivớiCPU315-2DP,316-2DP,318-2cóthểgánđịachỉtùyýchocác module.

SINH VIÊN THỰC HIỆN:

Page 5


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Mỗi địa chỉ tương ứng với một byte. Với các module số địa chỉ một ngõ vào hay ra là
x.y, x là địa chỉ byte, y có giá trị từ 0 đến 7. Ví dụ module SM321 DI 32 có 32 ngõ vào
gắnkếCPUslot4cóđịachỉlàI0.y,I1.y,I2.y,I3.y,Ilàkýhiệuchỉngõvàosố.Module
analogcóđịachỉtheoword,vídụmoduleSM332AO4có4ngõraanaloggắnởslot
5rack1cóđịachỉPQW400,PQW402,PQW404,PQW406,ngõrasốcókýhiệulàQ
còn ngõ vào analogký hiệu là PIW.
CácCPU 312IFM, 314 IFM, 31xC có tíchhợp sẵn một số modulemở rộng
• CPU 312IFM, 312C: 10 ngõ vào số địa chỉ I124.0 …I124.7, I125.1; 6
ngõ ra số
Q124.0…Q124.5.
• CPU 313C: 24 DI I124.0..126.7, 16DO Q124.0..125.7, 5 ngõ vào tươngđồng
AI địa chỉ 752..761, hai ngõ ra AO 752..755
• CPU 314IFM: 20 ngõ vào số I124.0 … I126.3; 16 ngõ ra số Q124.0 …Q125.7;
4 ngõ vào tươngđồng PIW128, PIW130, PIW132, PIW134; một ngõ ra tương
đồng PQW128.

ModuleCPU

CácmoduleCPUkhácnhautheohìnhdạngchứcnăng,vậntốcxửlýlệnh.Loại312IFM,
SINH VIÊN THỰC HIỆN:

Page 6


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

314IFMkhôngcóthẻnhớ.Loại312IFM,313khôngcópinnuôi.Loại315-2DP,
316-2DP, 318-2 có cổng truyền thông DP. Cácđèn báo có ý nghĩa sau:
- SF ... (đỏ) ... lỗi phần cứng hay
mềm,- BATF ... (đỏ) ... lỗi nguồn nuôi,
- DC5V ... (lá cây) ... nguồn 5V bình
thường,
- FRCE... (vàng ) ... force
requesttíchcực
-RUN...(lácây)...CPUmodeRUN;LEDchớplúcstart-upw.1Hz;modeHALTw.
0.5 Hz
- STOP mode ... (vàng) ... CPU mode STOP hay HALT hay start-up; LED chớp khi
memoryresetrequest
- BUSF ... (đỏ) ... lỗi phần cứng hay phần mềmở giao diện PROFIBUS
hóa mode có 4 vị trí:
- RUN-P chế độ lập trình và chạy
- RUN chế độ chạy chươngtrình
- STOP ngừng chạy chươngtrình
- MRES resetbộ nhớ
Thẻ nhớ có thể có dung lượng từ 16KB đến 4MB, chứa chương trình từ PLC chuyển
qua và chuyển chươngtrình ngượctrở lạicho CPU.
Pinnuôigiúpnuôichươngtrìnhvàdữliệukhibịmấtnguồn(tốiđa1năm),ngoàira còn nuôi đồng
hồ thời gian thực. Với loại CPU không có pin nuôi thi cũng có một phần vùng nhớ

đượcduy trì.
ThôngquacổngtruyềnthôngMPI(MultiPointInterface)cóthểnối:máytínhlập trình, màn
hình OP (Operator panel) , các PLC có cổng MPI (S7-300, M7-300, S7-400, M7400,C7-6xx),S7-200,vậntốctruyềnđến187.5kbps(12MbpsvớiCPU318-2,10.2 kbps với
S7-200) . Cổng Profibus –DP nối các thiết bị trên theo mạng Profibus với vận tốc
truyền lên đến 12Mbps.

SINH VIÊN THỰC HIỆN:

Page 7


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

* Các vùng nhớ của PLC
Vùngnhớchươngtrình(loadmemory)chứachươngtrìnhngườidùng(khôngchứa địa chỉ ký
hiệu và chú thích) có thể là RAM hay EEPROM trong CPU hay trên trên thẻ nhớ.
Vùng nhớ làm việc (working memory) là RAM, chứa chương trình do vùng nhớ
chương trình chuyển qua; chỉ các phần chương trình cần thiết mới được chuyển qua,
phần nào không cần ở lạivùng nhớ chươngtrình , ví dụ block header,datablock

Vùng nhớ hệ thống (system memory) phục vụ cho chương trình người dùng, bao gồm
timer, counter,vùng nhớ dữ liệuM, bộ nhớ đệm xuất nhập…
Trên CPU 312IFM và 314 IFM vùng nhớ chương trình là RAM và EEPROM; các CPU
khác có pin nuôi, vùng nhớ chương trình là RAM và thẻ nhớ. Khi mất nguồn hay ở chế
độ MRES ( reset bộ nhớ) RAM sẽ bị xóa. Một số vùng nhớ của RAM ( timer, counter,
SINH VIÊN THỰC HIỆN:

Page 8

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

vùngnhớM,khốidữliệu..)cóthểkhaibáolàlưugiữ(retentive)bằngphầnmềmS7 để chuyển
các vùng này sang bộ nhớ lưu giữ (NVRAM non volative ) dù không có pin nuôi, kích
thướccụ thể tùy loạiCPU.

Bảng sau cho một số thông số chính của cácCPU

SINH VIÊN THỰC HIỆN:

Page 9


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

SINH VIÊN THỰC HIỆN:

Page 10


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Modulenguồn nuôi (PS)

Module nguồn nuôi. Có 3 loại:2A,5A, 10A.

Modulemở rộng cổng tín hiệu vào/ra (SM)
Modulevào sốcó cácloạisau:
• SM 321; DI 32 _ 24 VDC
• SM 321; DI 16 _ 24 VDC

• SM 321; DI 16 _ 120 VAC, 4*4 nhóm
• SM 321; DI 8 _ 120/230 VAC, 2*4 nhóm
• SM 321; DI 32 _ 120 VAC 8*4 nhóm

SINH VIÊN THỰC HIỆN:

Page 11


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Modulera số:
• SM 322; DO 32 _ 24 VDC/0.5 A, 8*4 nhóm
• SM 322; DO 16 _ 24 VDC/0.5 A, 8*2 nhóm
• SM 322; DO 8 _ 24 VDC/2 A, 4*2 nhóm
• SM 322; DO 16 _ 120 VAC/1 A, 8*2 nhóm
• SM 322; DO 8 _ 120/230 VAC/2 A, 4*2 nhóm
• SM 322; DO 32_ 120 VAC/1.0 A, 8*4 nhóm
• SM 322; DO 16 _ 120 VAC ReLay,8*2 nhóm
• SM 322; DO 8 _ 230 VAC Relay,4*2 nhóm
• SM 322; DO 8 _ 230 VAC/5A Relay,1*8nhóm

Modulevào/ ra
• SM 323; DI 16/DO 16 _ 24 VDC/0.5 A
• SM 323; DI 8/DO 8 _ 24 VDC/0.5 A

ModuleAnalog in
Moduleanalogincónhiềungõvào,dùngđểđođiệnáp,dòngđiện,điệntrởbadây,bốn dây, nhiệt
độ. Có nhiều tầm đo, độ phân giải, thời gian chuyển đổi khác nhau. Cài đặt thông số
hoạt động cho module bằng phần mềm S7- Simatic 300 Station – Hardware và/hoặc

chương trình người dùng sử dụng hàm SFC 55, 56, 57 phù hợp (xem mục ) và/ hoặc cài
đặt nhờ mo±dulle tầm đo (measuring range module) gắn trên module SM. Kết quả

SINH VIÊN THỰC HIỆN:

Page 12


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

chuyển

đổi

là

số

nhị

phân

phụ

hai

với

bit

MSB

là

bit

dấu.

SM331 AI 2*12 : module chuyển đổi hai kênh vi sai áp hoặc dòng, hoặc một kênh điện
trở 2/3/4 dây, dùng phương pháp tích phân, thời gian chuyển đổi từ 5ms đến 100ms, độ
phângiải9,12,14bit+dấu,cáctầmđonhưsau:±80mV;±250mV;±500mV;±1000 mV; ± 2.5
V; ± 5 V;1 .. 5 V; ± 10 V; ± 3.2 mA; ± 10 mA; ± 20 mA; 0 .. 20 mA; 4 ..20 mA. Điện
trở 150 ?; 300 ?; 600 ?; Đo nhiệy độ dùng cặp nhiệt E, N, J, K, L, nhiệt kế
điệntrởPt100,Ni100.Cácthôngsốmặcđịnhđãđượccàisẵntrênmodule,kếthợpvới đặt vị trí
của module tầm đo (bốn vị trí A, B, C, D) nếu không cần thay đổi thì có thể sử dụng
ngay

SINH VIÊN THỰC HIỆN:

Page 13


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

• SM331, AI 8*12bit , 8 kênh vi sai chialàmhai nhóm, độ phân giải9 (12, 14 )
bit + dấu
• SM331, AI 8*16bit , 8 kênh vi sai chialàm2 nhóm , độ phân giải15 bit + dấu
Module Analog Out:
Cung cấp áp hay dòng phụ thuộc số nhị phân phụ hai
SINH VIÊN THỰC HIỆN:

Page 14


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

-SM332AO4*12bit:4ngõradònghayápđộphângiải12bit,thờigianchuyểnđổi
0.8 ms .
- SM332 AO 2*12 bit
- SM332 AO 4*16 bit
Module Analog In/Out
- SM 334; AI 4/AO 2 * 8 Bit
- SM334; AI 4/AO 2* 12 Bit

Moduleghép nối (IM)
ModuleIM360gắnởrack0kếCPUdùngđểghépnốivớimoduleIM361đặtởcácrack
1,2,3giúpkếtnốicácmodulemởrộngvớiCPUkhisốmodulelớnhơn8.Cápnốigiữa hai rack là
loại368. Trong trườnghợp chỉ có hai rack, ta dùng loạiIM365.
SINH VIÊN THỰC HIỆN:

Page 15


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Modulecó chức năng điều khiển riêng(FM)
• FM350-1 : đếm xung một kênh
• FM350-2 : đếm xung támkênh
• FM351, 353, 354, 357-2 : điều khiển
định vị

• FM352: bộ điều khiển camđiện tử
• FM355: bộ điều khiển hệ kín

Modulephục vụ truyền thông (CM)
ModulephụcvụtruyềnthôngtrongmạnggiữacácPLCvớinhauhoặcgiữaPLCvới máy tính

1.5 TÌM HIỂU VỀ WINCC
A.

TỔNGQUANVỀPHẦNMỀMWINCC

I. Giới thiệu:
- WinCC (Windows Control Center) làphần mềm tích hợp giao diện người
máyIHMI(Intergrate Human MachineInterface) đầu tiênchophép kết hợp phần mềm điều khiển
với quátrình tự độnghoá.Nhữngthành phần dễsửdụngcủaWinCC giúp tích hợp
nhữngứngdụngmớihoạc có sẵnmàkhông gặp bất kỳtrở ngại nào.
Đặcbiệt với WinCC, người sử dụngcó thểtạo ramộtgiao diện điều khiểngiúp quan sát mọi
hoạt động củaquátrình tự độnghoámộtcách dễdàng.
Phần mềm nàycó thểtrao đổi trựctiếp với nhiều loại PLC củacáchãngkhácnhau như:
SIEMENS, MITSUBISHI, ALLENBRADLEY,... , nhưngnó truyền thôngrất tốtvới PLC
củahãngSIEMENS. Nó dược cài đặt trên máyvàtính giao tiếp với PLC thôngqua cổngCOM1
SINH VIÊN THỰC HIỆN:

Page 16


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

hoặcCOM2 (chuẩnRS-232) củamáytính.Do đó, cần phải có một bộ chuyển đổi từ chuẩn RS232 sang chuẩn RS-485 củaPLC.
WinCCcòncóđặcđiểmlàđặctínhmở.Nócóthểsửdụngmộtcáchdễdàngvới các

phầnmềmchuẩnvàphầnmềmcủa ngườisửdụng,tạo nêngiaodiện người-máy đápứng
nhucàuthựctếmộtcáchchínhxác.Nhữngnhàcung cấphệthốngcóthể pháttriểnứng dụng
củahọthông quagiaodiệnmởcủa WinCCnhưmộtnềntảng để mở rộnghệthống.
Nhoài khả ngăngthíchứngcho việcxâydựngcáchệthống có qui mô lớn nhỏ khác
nhau, WinCC còn có thể dễdàngtích hợp vớinhữnghệthống cấp cao nhưMES
(ManufacturingExcution System- Hệthốngquảnlýviệcthựchiện sản suất) và
ERP(Enterprise ResoursePlanning). WinCC cũngcó thểsử dụngtrêncơ sở qui mô toàn cầu
nhờ hệthốngtrợ giúp củaSIEMENS cómặt trên khắp thếgiới.

II. Hướng dẫncài đặt:
1. Cấu hình đòi hỏi (hardware):
- WinCClà một phần mềm với hệ thốngmở chạytrên tất cảcácmáytính PC với bộ xử
lýPentium. Hệđiều hành mặcđịnh củaWinCC là hệđiều hành Microsoft Windows
9xvàWinNT,đều là hệđiều hành mạnh vềthiết kếgiao diện đồhọa. Vì vậyWinCC
cũngkếthừatoànbộ sứcmạnh củahệđiều hành.
- Yêu cầu vềphầncứngmáy:
Máyvitính tối thiểu: PentiumII266 MHz,yêu cầu: PentiumII400 MHz. Đĩa
cứngtốithiểu: 650 MB. Yêu cầucài đặt trên Windows NT
-

WinCC có thể được cài đặt dưới nền củaWindows NT 4.0, ServicePack5 hoặc
cao hơn Windows NT 4.0 . VàService Pack 5 cóthể cài đặt từ Internet
Explorer5.0 CD-ROM. ServicePack nàyphải đượccài đặt trướckhi cài đặt
Internet Explorer.

-

Sau đó cài đặt Windows NT 4.0 Option Pack và Windows NT ServicePack 5 phải
được cài đặt.

- Yêu cầucài đặt trên Windows 2000:
-

WinCC có thể hoạt độngdưới nền củaWindows 2000 . Yêu cầu phải có ServicePack 2 cho Windows2000.
2. Cài đặt WinCC (Installation):

-Quátrình cài đặt củaWinCC: Chèn đĩa WinCCV5.0 vào CD-ROM củabạn. Nhấp chọn
Start > Run >Browse.
3. Cài đặt Mô phỏng Tags (Tags Simulator):
-Đểquan sát sự thayđổigiá trị củaTags theo thời gian thựcthi, WinCC cungcấp cho
SINH VIÊN THỰC HIỆN:

Page 17


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

chúngta côngcụ"Tags Simulator". Đềcài đặt"Tags Simulator"bạn nhấn chuột vào đềmục
"Tool and Drivers"trong cửasổ cài đặt WinCC hoặctìm kiếm trựctiếp trongđĩa CD-ROM.
oTrong cửasổ tiếp theo, nhấn chuột vào"WinCC-Simulator".Quátrìnhcài
đặt bắt đầu.
oTronghộp thoại kế tiếp,nhấn "Next"đểtiếp tục.
oXemyêu cầu củabản quyền vànhấn"yes"đểxácnhận.
oBạn chọnthư mục cài đặt cho "Simulator". Nếu khôngchươngtrình sẽ tự cài
đặt vào thư mụcC:\Siemen\WinCC\SmarTools\Simulator".
oNhấn "Next" chươngtrình bắt đầu cài đặt. Bạn phải khởi độngmáytính
trướckhi chạychươngtrình.

4. Gỡbỏ WinCC (Deinstalltation):
-Bạncó thểgỡ bỏ WinCC bằng "Add/Remove Programs"trong "Control Panel".

oNhấn "Start"menu,chọn"Control Panel".Trongcửasổ "Control Panel" nhấn
đúp chuột lên biểu tưởng "Add/Remove Programs".
oChọn "SimaticWinCC", sauđó nhấn"Change/Remove". Nhấn "Yes"đểtiếp tục.
oTronghộp thoại gỡ bỏ WinCC, có thể chọn gỡ bỏtoàn bộ WinCC hoặctừng
thành phần.

SINH VIÊN THỰC HIỆN:

Page 18


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

B.THIẾT LẬP PROJEC WINCC
Trong chươngnày,giới thiệu nhữngđặctính cơbản củaWinCC và cung cấp mộtcách
tổngquan về cácbướcsoạn thảo một dự ánProject trongWinCC.
I. LƯU ĐỒ CHI TIẾTCÁC BƯỚC THỰC HIỆN
1.Tạodự án "Project"mới:
Bước1: Khởi
động

SINH VIÊN THỰC HIỆN:

Page 19


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Chọn Start/Programs/SIMATIC/WinCC/Window Control
center.

Chọn Computer nhấp chuột phải

SINH VIÊN THỰC HIỆN:

Page 20


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Bước2: T ạo dự án mới (New Project)

Hộp thoại WinCCExplorer xuất hiện, có 3 sự lựa chọn:
Single-User Project. Dựán thựchiện trên máyđơn
Multi-User Project.
Multi-Client Project.
HoặcOpen an ExistingProject sau đó tìm đến tậptin có đuôi“.mcp”.

Đặt tên cho dựán trongkhungProject Name vàchọn đườngdẫn cho thưmụcxắp tạo.
Nhấp chọn Create cửasổsoạnthảo WinCCExplorer củadự án đượcmở.
SINH VIÊN THỰC HIỆN:

Page 21


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Tronghộp thoạiComputerpropertiesvẫngiữ thiết lập như mặcđịnh,
trongkhungcomputerName đặt tênCOMPUTER. ChọnOK.
II. ChọnPLC hoặc Drivers từ Tag Management

-

ĐểthiếtlậpsựkếtnốitruyềnthônggiữaWinCCvớicácđốitượngcấpdướicầncó mộtmạng
liênkếtchúngvớinhautrong
việctraođổidữ
liệu.Dođó
cầnchọn
một
Driver.ViệcchọnDriverphụ thuộcvào loại PLCsử dụng. Với dòng SIMATIC PLC
củaSiemens, cókhoảng vài trăm đến vài nghìn điểm nhập, xuất.
- Driver:Làgiao diện liênkết giữaWinCC vàPLC(ProgramableLogicControl).

- TrongdựánSCADA,nhấpchuộtphảivàothưmụcTagManagement, chọnAdd
NewDriver.
SINH VIÊN THỰC HIỆN:

Page 22


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Bước3: Kết nối với
PLC

Hộp thoại AddNewDriverxuất hiện cho phép chọn mạngkết nốigiữaWinCC vàPLC.

Drivermới xuất hiện bên dưới biệu tượng“TagsManager”. Nickchuột phải vào mạngcon
củaDriver mới. Chọn New Driver Connection.

SINH VIÊN THỰC HIỆN:

Page 23


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

- Hộp thoại “ConnectionProperties”xuất hiện, trongkhungName đặt tên“PLC1”,
- ĐểtạosựkếtnốicácthiếtbịtrênmộtdựántrongWinCC,trướctiênphảitạocác
Tags trên WinCC.Tagsđượctạo dưới Tags Management.
Gồm có Tags nội vàTags ngoại:
TagsInternal(Tagsnội):LàTagcósẵntrongWinCC.NhữngTagsnộinàylà nhữngvùngnhớ
trong củaWinCC, nó có chứcnăngnhư một PLC thựcsự.
TagsExternal(Tagsngoại):LàTagquátrình,nóphảnảnhthôngtinđịachỉcủahệ
khácnhau.

thốngPLC

- CácTagscóthểđượclưutrongbộnhớPLChoặctrêncácthiếtbịkhácay5nốivới
PLC thôngqua cácTags.
-

TạonhữngnhómTagsGroups(nhómTags)thiếtbị:Khidựáncómộtcómộtkhối
lượnglớndữliệuvớinhiềuTags,thìtacóthểnhómcácTags này thànhmộtnhóm biến sao
cho thích hợp theo đúngquicách.
- Tags Grouplà những cấutrúcbên dưới sự kết nối PLC, có thể tạo nhiều Tags
Groupvà nhiều Tags trong mỗi nhómTags nếucần.
Bước4: Tạo Tags

Tạo Tags Internal
Tạo Tags nội bằngcáchnhấp phải vàoInternal Tag,chọn New Tag.

SINH VIÊN THỰC HIỆN:

Page 24


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Nhập tên bất kỳvào ô điền tên, chọn “Datatype”.sau đó kéo xuốngnhấp vào kiểu dữliệu
cần chọn.

SINH VIÊN THỰC HIỆN:

Page 25