HỆ THỐNG PHÂN LOẠI sản PHẨM và GIÁM sát TRÊN WIN CC

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA CƠ KHÍ
---------------------------------------

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ ĐIỆN TỬ

TÊN ĐỀ TÀI:
HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM VÀ GIÁM SÁT TRÊN WIN CC

CBHD: Th.s Bùi Thanh Lâm
Nhóm sinh viên thực hiện :
Nguyễn Văn Tấn

MSV: 1631020201

Nguyễn Hồng Tôn MSV: 1631020236
Trịnh Đình Trấn

Hà Nội – 2016

MSV: 1631020240


BỘ CÔNG THƯƠNG
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
ĐỒ ÁN
MÔN HỌC CÔNG NGHỆ CƠ ĐIỆN TỬ
Số: 01

Họ và tên sinh viên:
1 Nguyễn Văn Tấn
2 Trịnh Đình Trấn
3 Nguyễn Hồng Tôn
Lớp: CĐ CĐT3

Khoá: K16

Khoa: Cơ khí

Giáo viên hướng dẫn: Bùi Thanh Lâm
NỘI DUNG
1. Tên đề tài: Phân loại sản phẩm và giám sát trên Win CC.
2. Phần bản vẽ
TT

Tên bản vẽ

Khổ giấy

Số lượng

1

Bản vẽ lắp hệ thống cơ khí

A3

1

2

Bản vẽ sơ đồ khối hệ thống điều khiển

A3

1

3

Lưu đồ thuật toán điều khiển

A3

1

3. Phần thuyết minh
Chương 1: Tổng quan về hệ thống phân loại sản phẩm.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết về PLC và Win cc.
Chương 3: Mô hình hóa và mô phỏng hệ thống.
Chương 4: Kết luận.

Ngày giao đề:
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Bùi Thanh Lâm

Ngày hoàn thành:
DUYỆT

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU .................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN
PHẨM...............................................................................................................3
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................3
1.2 SỰ RA ĐỜI CỦA HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM.....................3
1.3 ỨNG DỤNG THỰC TIỄN ........................................................................4
1.4 QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN ......................................................................5
1.5 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN ..................................................................................6
1.5.1 Đặt vấn đề ................................................................................................6
1.5.2 Nhiệm vụ của đề tài .................................................................................6
1.5.3 Phương pháp nghiên cứu .........................................................................6
1.5.4 Nội dung đồ án ........................................................................................7
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ WIN CC VÀ PLC ......................9
2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ WIN CC ...........................................................9
2.1.1 Giới thiệu phần mềm giao diện người máy WinCC (Siemens) .............9
2.1.2 Đặc trưng cơ bản của WinCC .................................................................9
2.1.3 Chức năng Graphics Designer ................................................................10
2.1.4 Chức năng Alarm Logging ......................................................................10
2.1.5 Tag Logging ............................................................................................10
2.1.6 Report Designer .......................................................................................10
2.1.7 User Achivers ..........................................................................................10
2.1 8 Cấu hình Wincc .......................................................................................11
2.1.8.1 Các loại Project ..................................................................................11
2.1.8.2 Chức năng của Win CC Explower .....................................................12
2.1.8.3 Graphics Designer ..............................................................................16
2.1.8.4 Tag Longging (hiển thị giá trị của quá trình) ....................................18
2.1.8.5 Cấu trúc Alarm longging ....................................................................20
2.2 TỔNG QUAN VỀ PLC VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN .........................22

2.2.1 Khái niệm về PLC ...................................................................................22
2.2.2 Giới thiệu về PLC ....................................................................................22
2.2.2.1 Khối vào .............................................................................................24
2.2.2.2 Khối xử lý ...........................................................................................24
2.2.2.3 Khối ra ................................................................................................24
2.2.3 Lợi ích của việc sử dụng PLC .................................................................23
2.2.4 Ưu, nhược điểm khi lập trình hệ thống điều khiển PLC ........................26
2.2.4.1 Ưu điểm của PLC .................................................................................26
2.2.4.2 Nhược điểm của PLC ...........................................................................26
2.2.5 Phân loại PLC ..........................................................................................27
2.2.5.1 Theo version .......................................................................................27
2.2.5.2 Theo số lượng các đầu vào/ra ............................................................27
2.2.6 Cấu trúc của PLC ....................................................................................28
2.2.7 Hoạt động của một PLC ..........................................................................29
CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG .......................................32
3.1 MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG CƠ KHÍ .......................32
3.1.1 Mô hình cơ khí ........................................................................................32
3.1.2 Cấu tạo mô hình ......................................................................................32
3.1.3 Các phần tử sử dụng trong mô hình ........................................................33
3.1.3.1 Rơ le trung gian ....................................................................................33
3.1.3.1.1 Khái niệm chung về rơ le ................................................................33
3.1.3.1.2 Phân loại rơ le ..................................................................................33
3.1.3.1.3 Các đặc tính vào ra của rơ le ...........................................................34
3.1.3.1.4 Rơ le trung gian ...............................................................................35
3.1.3.2 Nút ấn ...................................................................................................37
3.1.3.2.1 Khái niệm ........................................................................................37
3.1.3.2.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc ........................................................37
3.1.3.3 Động cơ sử dụng trong mô hình ..........................................................38

3.1.3.3.1 Giới thiệu động cơ 1 chiều ..............................................................38
3.1.3.3.2 Cấu tạo động cơ điện 1 chiều ..........................................................39


3.1.3.3.3 Nguyên lý làm việc của động cơ điện 1 chiều ................................39
3.1.3.3.4 Phân loại động cơ điện 1 chiều .......................................................40
3.1.3.3.5 Phương trình đặc tính của động cơ điện 1 chiều ............................40
3.1.3.4 Cảm biến TCS3200 (Cảm biến phân loại màu sắc).............................42
3.1.3.4.1 Khái niệm ........................................................................................42
3.1.3.4.2 Phân loại cảm biến ..........................................................................43
3.1.3.4.3. Cảm biến dùng trong hệ thống ......................................................43
3.1.3.5 Các thiết bị khí nén ............................................................................46
3.1.3.5.1 Nguồn khí nén .................................................................................46
3.1.3.5.2 Xilanh ..............................................................................................47
3.2 MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN .............50
3.2.1 Yêu cầu công nghệ ..................................................................................50
3.2.2 Các đầu vào/ ra ........................................................................................51
3.2.3 Sơ đồ giải thuật ........................................................................................51
3.2.4 Sơ đồ mạch điều khiển ............................................................................53
3.2.5 Chương trình điều khiển phân loại sản phẩm .........................................56
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN .............................................................................58


MỤC LỤC CÁC HÌNH ẢNH DÙNG TRONG ĐỒ ÁN
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM
Hình 1.1 Mô hình phân loại sản phẩm theo màu sắc .....................................8
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ WIN CC VÀ PLC
Hình 2.1 Các loại Project ..............................................................................12
Hình 2.2 WinCC Explower ............................................................................13
Hình 2.3 Graphics Designer ..........................................................................16

Hình 2.4 Tag Logging ....................................................................................18
Hình 2.5 Alarm logging .................................................................................20
Hình 2.6 PLC S7-200 của hãng Siemens .......................................................27
Hình 2.7 PLC họ T100MD-1616 ...................................................................27
Hình 2.8 Micro PLC họ DL05 của hãng Koyo ..............................................28
Hình 2.9 Các thành phần cơ bản của một PLC .............................................29
Hình 2.10 Chu kỳ quét của PLC.....................................................................30
CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG
Hình 3.1 Đặc tính vào ra của rơ le ................................................................34
Hình 3.2 Cấu trúc chung của rơ le ................................................................36
Hình 3.3 Rơ le MY2NJ của OMRON .............................................................37
Hình 3.4 Nút ấn stop ......................................................................................38
Hình 3.5 Nút ấn start .....................................................................................38
Hình 3.6 Một số loại động cơ trong thực tế ...................................................39
Hình 3.7 Cấu tạo động cơ điện 1 chiều ..........................................................39
Hình 3.8 Nguyên lý hoạt động của động cơ DC ............................................39
Hình 3.9 Đường đặc tính cơ điện của động cơ điện 1 chiều ..........................42
Hình 3.10 Hình ảnh cảm biến TCS3200 ........................................................44
Hình 3.11 Van phân phối loại SY520-02S của SAKHO (Đài loan) ................47
Hình 3.12 Xilanh DNCB-DIN/IMD0 6431 của FESTO (Đức) .......................48


Hình 3.13 Xilanh DNU-100-250PPV-A của FESTO (Đức) ...........................49
Hình 3.14 Mô hình phân loại sản phẩm được mô phỏng trên win cc .............51
Hình 3.15 Các đầu ra của hệ thống ...............................................................51
Hình 3.16 Sơ đồ thuật giải của hệ thống ........................................................52
Hình 3.17 Sơ đồ mạch điều khiển ..................................................................53


MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài
Để theo kịp xu hướng công nghiệp hóa – hiện đại hóa một cách bền vững và an toàn
nhất, tiện lợi cho việc vận hành, sửa chữa khi hỏng hóc và đảm bảo chất lượng sản
phẩm nằm trong phạm vi cho phép. Hơn nữa cho việc mở rộng và phát triển tương lai.
Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn đó, với các kiến thức đã được học tại trường là một
sinh viên nghành cơ điện tử, thông qua việc thiết kế đồ án đã giúp chúng tôi những
bước đầu kinh nghiệp trong lập trình và thiết kế trên giao diện WIN CC.
Chính vì vậy chúng em đã nhận đề tài:” Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm, mô
phỏng và giám sát trên WIN CC”.
2.Mục đích nghiên cứu
- Nghiên cứu xây dựng cơ sở lý thuyết của đề tài.
- Nghiên cứu, điều khiển hệ thống phân loại sản phẩm trên WIN CC.
3. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu tài liệu:
+ Nghiên cứu về hệ thống băng tải nói chung và điều khiển băng tải phân loại sản
phẩm nói riêng.
+ Nghiên cứu tài liệu về WIN CC.
+ Nghiên cứu các đề tài công trình khoa học để phân loại sản phẩm để có hướng phát
triển đề tài.
- Phương pháp thực nghiệm:
+ Mô phỏng trên phần mềm WIN CC.
4. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu tổng quan về hệ thống phân loại sản phẩn trên phần mềm WIN CC.
5. Cấu trúc đề tài
8


- Ngoài phần mở đầu, đề tài gồm 4 chương:
- CHƯƠNG I: Tổng quan về hệ thống phân loại sản phẩm.
- CHƯƠNG II: Cơ sở lý thuyết về PLC và Win cc

- CHƯƠNG III: Mô hình hóa và mô phỏng sản phẩm.
- CHƯƠNG IV: Kết luận.

9


Chương I:
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ.
Ngày nay cùng với sự phát triển của các nghành khoa học kĩ thuật, kĩ thuật điện tử mà
trong đó điều khiển tự động đóng vai trò hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa
học kĩ thuật, quản lí, công nghiệp tự động hóa, cung cấp thông tin… do đó chúng ta
phải nắm bắt và vậ dụng một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự phát triển của
nền khoa học thế giới nói chung và sự phát triển của điều khiển tự động nói riêng. Từ
sự tìm tòi, tìm hiểu về việc hoạt động của các nhà máy xí nghiệp đã thấy được các
khâu tự động hóa trong quá trình sản xuất. Một trong những khâu tự động trong dây
truyền đó là số lượng sản phẩn sản xuất ra được các băng tải vận chuyển và sử dụng
hệ thống phân loại sản phẩm ngay trên dây chuyền.
Tuy nhiên thì đối với các doanh nghiệp vừa và nhỏ thì việc tự động hóa thường ít
được áp dụng hơn trong các khâu phân loại và đóng bao bì mà vẫn còn sử dụng nhân
công, chính vì vậy nhiều khi năng suất còn chưa đạt được độ hiệu quả và chính xác
cao. Từ những điều đã được thấy trong cuộc sống và những kiến thức chúng em đã
được học ở trường thì nhóm chúng em muốn tạo ra một sản phẩm có hiệu xuất sản
phẩm được tăng lên nhiều lần mà vẫn đảm bảo độ chính xác của các sản phẩm vẫn cao
về kích thước. Chính vì vậy chúng em đã quyết định thiết kế mô hình sử dung băng
truyền để phân loại sản phẩm vì nó gần gũi với thực tế, vì trong thực tế có nhiều sản
phẩm được sản xuất ra yêu cầu độ chính xác về kích thước tương đối cao, và nó thực
sự ý nghĩa đối với chúng em, góp phần làm cho xã hội ngày càng vững mạnh hơn,
năng suât lao động cao hơn đồng thời góp phần giúp đời sống nhân dân ổn định hơn.
1.2 SỰ RA ĐỜI CỦA HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM.

Từ thời xa xưa co người đã biết phân loại các sản phẩm không những phục vụ cho
sinh hoạt cho đời sống hằng ngày mà còn phục vụ cho buôn bán và trao đổi hàng hóa.
Nhưng những sự phân biệt này còn rất thô sơ, qua loa chưa thật sự chọn lọc và dùng
sức người là chủ yếu. Khi nền kinh tế phát triển cùng với sự bùng nổ về khoa học kĩ
thuật thì lúc này con người đã biết áp dụng những khoa học công nghệ vào sản xuất để
10


máy móc thay thế sức lao động của con người. Chính vì thế mà các loại hình phân loại
sản phẩm cũng phát triern mạnh mẽ, và cải tiến hơn.
Phân loại sản phẩm đang là một bài toán đã và đang được áp dụng hết sức phổ biến
trong thực tế. Dùng sức người công việc này đòi hỏi việc tập trung cao và tính lặp đi
lặp lại nên công nhân khó đảm bảo được sự chính xác tuyệt đối trong công việc. Chưa
kể đến nhưng phân loại dựa trên các chi tiết kỹ thuật rất nhỏ mà mắt thường con người
không thể nhận biết được. Điều đó sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng sản phẩm và
uy tín của nhà sản xuất. Vì vậy hệ thống sẽ tự động nhận dạng và phân loại sản phẩm
ra đời là sự phát triển tất yếu nhằm đáp ứng nhu cầu cấp bách này. Tùy vào mức độ
phức tạp trong phân loại sản phẩm, các hệ thống phân loại sản phẩm có quy mô lớn,
nhỏ khác nhau. Tuy nhiên có một đặc điểm là chi phí cho các loại máy này khá lớn,
đặc biệt là đối với điều kiện nước ta ngay lúc này. Vì vậy hệ thống phân loại sản phẩm
ở nước ta chỉ được áp dụng trong các hệ thống có yêu cầu phức tạp và một số công ty
nước ngoài đầu tư vào nước ta như: Samsung, Cannon, Denso ,… còn một số lượng
lớn thì các doanh nghiệp của Việt Nam vẫn sử dụng sức lao động của con người là
chủ yếu. Bên cạnh các băng truyền sản phẩm thì một yêu cầu cao hơn được đặt ra đó
là phải có hệ thống phân loại sản phẩm.
1.3. ỨNG DỤNG THỰC TIỄN.
Hiện nay hệ thống phân loại sản phẩm được ứng dụng rất nhiều trong các dây chuyền
sản xuất của nhà máy như trong dây chuyền phân loại gạch, ngói, đá granite, hoặc
phân loại các sản phẩm nhựa. Một một số Nghiên cứu ứng dụng đặc biệt để phân loại
hạt cà phê, và những ứng dụng trong các lĩnh vực công nghiệp khác.

Điển hình trong khi tại hầu hết các nhà máy sản xuất gạch được thực hiện bằng mắt
thường của người lao động do đó năng suất sản xuất và độ chính xác không được cao,
một hệ thống tự động nhận dạng và phân loại ra đời hứa hẹn sẽ giúp tiết kiệm sức
người và tăng năng suất cho các nhà máy
Nước ta là một nước có ngành nông nghiệp rất phát triển nhưng các thiết bị máy
móc để phục vụ cho nông nghiệp thì còn rất hạn chến, nhưng trong hệ thống sản xuất
gạo chất lượng cao Những chi tiêu về chất lượng được đòi hỏi rất cao những quy
11


định chặt chẽ về tỉ lệ của những hạt không đạt yêu cầu như hạt bị sâu bệnh ,đen
,đỏn,vàng các phương pháp phân loại truyền thống thử nghĩ có tác dụng với tất cả
các dạng gạo xuất khẩu và tạp chất , đòi hỏi phải có những đổi mới trong công nghệ
này.
Qua những hiện trạng thực tếđó nước ta đã có rất nhiều đề tài nghiên cứu về máy phân
loại sản phẩm là một trong những đề tài đó được viện máy và dụng cụncông nghiệp
(bộ công nghiệp) đã thiết kế và chế tạo thành công máy phân loại gạo theo màu sắc rõ
sau khi phân loại đã đạt tiêu chuẩn cao
Phương pháp chế tạo máy phân loại của viện máy và dụng cụ công nghiệp: viện đã
dùng các thiết bị Quang với các nguồn sáng đơn sắc, đa sắc hay sáng nhìn thấy hoặc
không nhìn thấy. Xử lý bằng thiết bị thích hợp như dùng khí nén chính xác với tốc độ
cao để tách hạt không đạt chất lượng ra ngoài. Máy dùng động cơ điện công suất 2,2
kw sản lượng gạo đạt năng suất 4 tấn/giờ . Máy phân loại gạo này của viện này đã
được tặng cúp vàng tại hội chợ công nghệ và thiết bị Việt Nam năm 2005.
1.5. QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN.
Ngày kia ra đời hệ thống đáp ứng ngay nhu cầu cấp thiết của nó đối với một số ngành
xuất công nghiệp mà từ trước phải sử dụng đến sự tinh vi và kinh nghiệm của con
người theo đó khi công nghệ ngày càng phát triển các chip tích hợp ngày càng phát
triển cho phép các cảm biến sản xuất ra có độ nhạy cao hơn nhận dạng sản phẩm
chính xác hơn giữa các hệ thống phân loại được ứng dụng vào sâu hơn trong các dây

chuyền sản xuất công nghiệp đáp ứng được yêu cầu đối với các ngành đòi hỏi độ
chính xác và tinh vi cao hơn đặc biệt là các hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc
Ngày nay khi công nghệ máy tính được ứng dụng rộng rãi trên các thiết bị tự động 1
phần vì giá thành máy tính đã giảm đáng kể so với các thời kỳ trước thì việc ứng dụng
công nghệ này vào hệ thống phân loại theo màu cũng mau chóng được nghiên cứu
ứng dụng bằng việc sử dụng các bộ Camera CCD có độ phân giải cao cho hình ảnh
chính xác trên từng thích xem ảnh hình ảnh nhận vào sẽ được xử lý bằng các phần
mềm được lập trình sẵn trên máy tính các phương trình này Phân tích hình ảnh trên
từng Excel ảnh tổng hợp lại có thể cho biết thông tin về màu chính xác trên từng vùng
12


của sản phẩm do đó có thể mở rộng ứng dụng của hệ thống đối với yêu cầu nhận màu
trên các bề mặt lớn.
1.6 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN
1.6.1 Đặt vấn đề
Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật kỹ thuật điện tử mà
trong đó là ngành kỹ thuật số đóng vai trò quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ
thuật quản lý công nghiệp tự động hóa cung cấp thông tin sau đó chúng ta phải nắm
bắt và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự phát triển nền khoa
học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹ thuật điện tử nói riêng.
Xuất phát từ những nhu cầu tại nhà máy và tham quan các nơi sản xuất, chúng em đã
được thấy nhiều khâu được tự động hóa trong quá trình sản xuất một trong những
khâu đơn giản trong dây chuyền sản xuất tự động hóa đó là số lượng sản phẩm làm ra
được đếm và phân loại một cách chủ động.
Tuy nhiên đối với những doanh nghiệp vừa và nhỏ thì việc tự động hóa hoàn toàn
chưa được áp dụng trong những khâu đếm và phân loại sản phẩm đóng vào bì mà vẫn
còn sử dụng nhân công.
Từ những điều đã được thấy đó và khả năng của chúng em chúng em muốn tìm hiểu
một điều gì đó để góp phần vào giúp người lao động giảm thiểu chân tay mà cho tăng

hiệu quả năng suất cao lên gấp nhiều lần đồng thời đảm bảo được độ chính xác cao.
Nên chúng em quyết định tìm hiểu một mô hình hệ thống đếm và phân loại sản phẩm
vì nó gần gũi với thực tế và nó thực sự có ý nghĩa đối với chúng em.
1.6.2 Nhiệm vụ của đề tài
Tìm hiểu và nghiên cứu hệ thống đếm và phân loại sản phẩm về sự phát triển Nguyên
lý hoạt động và cơ cấu cơ khí.
Thiết kế và chế tạo hệ thống cơ khí bằng tay.
Thiết kế và chế tạo cảm biến màu.
Thiết kế và chế tạo mạch vi xử lý.
1.6.3 Phương pháp nghiên cứu

13


Hướng nghiên cứu của nhóm em là tìm hiểu các đề tài các dạng mô hình của hệ thống
đếm và phân loại sản phẩm mầu sắc đa dạng có trên thị trường, những nhu cầu và
hướng phát triển của hệ thống đến việc phân loại sản phẩm trong tương lai.
1.6.4 Nội dung đồ án
Hệ thống đếm và phân loại sản phẩm theo các màu sắc nhận dạng màu của sản phẩm
loại loại sản phẩm, lối ra có dây chuyền đếm tổng số sản phẩm đi qua vào tổng số sản
phẩm bị lỗi tính toán thống kê tỉ lệ số sản phẩm không đạt hiển thị nội dung ra màn
hình
Sử dụng những cảm biến phân loại màu sắc sẽ được đặt trên băng chuyền, khi sản
phẩm đi ngang qua nếu cảm biến nào nhận được sản phẩm thuộc màu nào sẽ nhận cửa
phân loại tự động mở để sản phẩm đó được phân loại đúng. Phát hiện màu sắc bằng
cách sử dụng các yếu tố là tỷ lệ phản chiếu của một màu chính. Được phản xạ bởi
cách màu sắc khác nhau theo các màu của đối tượng. Bằng cách sử dụng công nghệ
lọc phân cực đa lớp gọi là FAO (góc quang tự do), cảm biến E3MC phát ra màu đỏ,
xanh lá cây và màu xanh sáng trên một trục quang học đơn. E3MC sẽ thu ánh sáng
phản chiếu của các cảm biến nhận và xử lý tỷ lệ các màu xanh lá cây, đỏ, xanh lam

của ánh sáng để phân biệt màu sắc của vật cần cảm nhận.

14


Hình 1.1 Mô hình phân loại sản phẩm theo màu sắc

15


CHƯƠNG II:
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ WIN CC VÀ PLC
2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ WIN CC.
2.1.1 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.
2.1.2 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 quy 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
16


» 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.
2.1.3 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).
2.1.4 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.
2.1.5 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.
2.1.6 Report Designer.
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.
2.1.7 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
17


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.
2.1.8 Cấu hình Wincc
2.1.8.1 Các loại Project

18


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 riêng của chúng. Cấu hình project của server được
thực hiện trong server hoặc trong các client.
2.1.8.2 Chức năng của Win CC Explower

19


Hình 2.2: WinCC Explower
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.
20


- 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.
- 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
21


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
- 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.

22


- 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.

2.1.8.3 Graphics Designer:

Hình 2.3: Graphics Designer
» Cấu trúc của giao diện đồ hoạ
- Menu bar
- Palette chuẩn
- Thanh trạng thái
- Thanh lớp Các palette tạo và sửa chữa đối tượng đồ hoạ
- Palette màu
- Palette đối tượng
- Palette kiểu
- Palette về sắp xếp
- Palette phóng to thu nhỏ
- Palette font
23


» Bảng các đối tượng
- Các đối tượng chuẩn (Standard Object): Tại đây có rất nhiều đối tượng, để sử dụng
và lấy chúng thì chỉ cần nhấp chuột và kéo vào cửa sổ làm việc. Có thể dùng chuột
làm thay đổi kích thước các đối tượng bao gồm: Đường thẳng, hình đa giác, đường
gấp khúc, elip,…
- Các đối tượng thông minh (Smart Object): Gồm các đối tượng nhúng
- Ứng dụng Window (Application Window): Là những đối tượng thông báo hệ thống
(Alarm Longging), lưu trữ hệ thống (Tag Longging), báo cáo hệ thống. Application
Window mở ra những ứng dụng và quản lí nó để hiển thị và vận hành.
- Điều khiển nhúng và liên kết đối tượng (OLE control): Sử dụng OLE control để
cung cấp các công cụ Winndow (nút ấn, hộp lựa chọn…). Các thuộc tính của nó được
biểu thị trong cửa sổ “Object Properties” và tab “Event”.
- Trường vào/ra (I/O field): Sử dụng như một số trường vào hoặc ra hoặc cả hai. Các

dạng dữ liệu cho phép sử dụng với I/O field:
- Nhị phân
- Hệ 16
- Hệ thập phân
- Xâu kí tự
- Bar: Thuộc tính của nó ảnh hưởng đến sự xuất hiện và tính năng của nó. Nó thể hiện
các giá trị bằng đồ thị có quan hệ với giới hạn cao, thấp hoặc hoàn toàn chỉ là miêu tả
bằng đồ hoạ phối hợp thể hiện những giá trị với tỉ lệ do người sử dụng định trước.
- Hiển thị trạng thái (Status Display): Sử dụng để hiển thị bất kỳ con số nào của những
trạng thái khác nhau. Cho phép thực hiện hiển thị động bằng cách nối nó với tất cảc
các tag tương ứng với những trạng thái khác nhau.
- Danh sách văn bản (Text list): Sử dụng để đưa giá trị cho văn bản. Nó có thể sử dụng
như một danh sách vào hoặc phối hợp danh sách văn bản. Dạng số liệu là thập phân,
nhị phân, hoặc bít dữ liệu đều có thể được sử dụng. Các đối tượng của Window
(Window Objeccct): - Nút ấn (button): Nó được sử dụng để điều khiển sự kiện quá
trình. Nó có hai trạng thái ấn xuống và không ấn. Liên kết tới quá trình bằng cách thực
hiện các thuộc tính động tương ứng .
- Hộp thử (check box)
- Nhóm lựa chọn (Option Group)
- Nút tròn (Round Button)
- Slider
2.1.8.4 Tag Longging (hiển thị giá trị của quá trình)
24


Đầu tiên, khởi động chương trình windows control Center 6.0 bằng cách: Tasbar, chọn
Start> Simantic > Win CC > Windows control center 6.0.

Hình 2.4: Tag Logging
» Chức năng của Tag logging Tag logging có chức năng cho phép lấy dữ liệu từ quá

trình thực thị,chuẩn bị để hiển thị và lưu trữ các dữ liệu đó. Dữ liệu có thể được cung
cấp các tiêu chuẩn về công nghệ và kỹ thuật quan trọng liên quan đến hoạt động của
hệ thống. Tag logging được chia làm 2 phần:
- Tag logging CS hệ thống cấu hình
- Tag logging RT hệ thống Run-Time
» Nhiệm vụ của Tag logging CS Có thể gán tất cả các đặc tính cần thiết để lưu trữ và
hiển thị các dữ liệu bằng Tag logging CS. Các đặc tính này phải được tạo và chuẩn bị
trước khi hệ thống Run-Time khởi động. Tag logging CS của WINCC cung cấp một
giao diện đặc biệt cho mục đích này.
» Nhiệm vụ của Tag logging RT Hệ thống Tag logging RT nhận các giá trị dữ liệu và
liên kết chúng với các đặc tính đã được ấn định. Tag logging được thực hiện cho các
mục đích sau:
- Tối ưu hoá hệ thống
- Cung cấp các thủ tục vận hành rõ ràng và dễ hiểu
- Tăng năng suất
- Tăng chất lượng sản phẩm
- Tối ưu hoá chu kỳ lặp lại
- Cung cấp tài liêu.
25