Đồ án tốt nghiệp: Phân loại Loadcell

TRANG BÌA 1


TRANG BÌA 2


MỤC LỤC
Contents
TRANG BÌA 1..................................................................................................................... 1
TRANG BÌA 2..................................................................................................................... 2
MỤC LỤC ........................................................................................................................... 3
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................... 5
PHẦN MỞ ĐẦU ................................................................................................................. 6
ĐẶT VẤN ĐỀ ..................................................................................................................... 6
A.

Đặt vấn đề .............................................................................................................. 6

B.

Mục tiêu đề tài........................................................................................................ 6

C.

Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu.......................................................................... 6

PHẦN NỘI DUNG .............................................................................................................. 7
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN. .............................................................................................. 7
1.1. Tổng quan về đề tài ................................................................................................ 7
1.2. Phƣơng pháp thực hiện .......................................................................................... 7
CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT .................................................................................... 8

2.1. Quy trình hoạt động của hệ thống ............................................................................ 8
2.2. Lý thuyết PLC .......................................................................................................... 8
A.

PLC S7-200 ...................................................................................................... 10

B. PLC S7-1200. ........................................................................................................ 15
2.3. WinCC .................................................................................................................... 17
2.4. TIA – Phần mềm lập trình PLC .............................................................................. 19
2.5. Giao thức truyền thông TCP/IP. ............................................................................. 28
CHƢƠNG 3. THIẾT KẾ HỆ THỐNG.............................................................................. 32
3.1. Thiết kế cơ khí hệ thống ......................................................................................... 32
3.1.1. Yêu cầu cơ khí hệ thống .................................................................................. 32
3.1.2. Thiết kế cơ khí ................................................................................................. 32
3.2. Thiết kế điện cho hệ thống ..................................................................................... 32


3.2.1. Yêu cầu hệ thống điện ..................................................................................... 32
3.2.2. Sơ đồ khối hệ thống ......................................................................................... 32
3.2.3. Phân tích các khối điện hệ thống ..................................................................... 33
3.2.4. Thiết bị điện từng khối .................................................................................... 33
3.2.5. Sơ đồ đấu nối ................................................................................................... 34
3.3. Lƣu đồ giải thuật..................................................................................................... 34
3.4. Sơ đồ đấu dây ......................................................................................................... 35
CHƢƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT ....................................................................... 37
4.1. Chƣơng trình chính ................................................................................................. 37
4.2. Thiết kế WinCC ...................................................................................................... 45
4.3. Nhận xét .................................................................................................................. 45
PHẦN KẾT LUẬN ........................................................................................................... 46
KẾT LUẬN ................................................................................................................... 46

ĐỀ XUẤT ...................................................................................................................... 46


TÀI LIỆU THAM KHẢO


PHẦN MỞ ĐẦU
ĐẶT VẤN ĐỀ
A. Đặt vấn đề
Hiện nay vai trò của công nghệ Tự Động Hóa trong nền kinh tế quốc dân và sự
nghiệp phát triển của xã hội là cực kỳ to lớn. Tự động hóa mang lại nhiều tiện ích trong
muôn màu muôn vẻ của cuộc sống văn minh hiện đại. Chính vì thế Đảng và Nhà nƣớc ta
đã xác định tự động hóa là một trong bốn hƣớng công nghệ cao cần ƣu tiên phát triển. [1]
Góp phần vào công cuộc phát triển đó là các dòng, các bộ điều khiển trở nên nhỏ
gọn và tiện ích. Trong đó không thể không thể không kể đến các dòng PLC của tập đoàn
Siemens đặt biệt là PLC S7-1200 với khả năng giám sát điều khiển và thu thập dữ liệu hệ
thống( SCADA ) mạnh mẽ.
Ứng dụng của PLC S7-1200 vào phân loại sản phẩm theo độ cao là một ứng dụng
nhỏ nhƣng rất quan trọng trong quy trình công nghệ việc giám sát điều khiển hệ thống
phân loại này cho ta thấy và làm đƣợc các vấn đề khác của hệ thống
B. Mục tiêu đề tài
+ Nắm đƣợc khả năng lập trình PLC.
+ Lập trình đọc đƣợc giá trị loadcell từ đó thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theo
khối lƣợng
+ Thiết kế đƣợc hệ SCADA giám sát trên PLC S7-1200
C. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Đề tài tập trung vào việc tìm hiểu PLC S7-1200 thông qua việc đọc các tài liệu
manual và lập trình mô phỏng PLC trên TIA cho các vấn đề xữ lý số liệu analog song
song thiết kế một hệ SCADA giám sát bằng phần mềm WinCC TIA.

PHẦN NỘI DUNG
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN.
Tổng quan về đề tài
Đề tài là quá trình khảo sát nghiên cứu và thiết kế SCADA cho hệ thống phân loại
sản phẩm theo khối lƣợng à một bộ phận quan trọng trong các quy trình sản xuất, phân
loại ra các sản phẩm hợp quy ra thị trƣờng.
1.1.

Trong công ty sản xuất mì acecook để đảm bảo về khối lƣợng cũng nhƣ chất
lƣợng gói mì ra thì trƣờng thì các thành phần mì thƣờng không thể thiếu cũng nhƣ khối
lƣợng giá trị dinh dƣỡng đến ngƣời tiêu dùng.
Để đáp ứng các yêu cầu đó đề tài sử dụng cảm biến khối lƣợng đƣa tín hiệu analog
về PLC S7-1200 giám sát và điều khiển quá trình phân loại
1.2.

Phƣơng pháp thực hiện
Sử dụng sensor quang để nhận biết vật đến vì vậy cần tìm hiểu về sensor quang
Tìm hiểu PLC S7-1200 Siemens về lập trình cũng nhƣ phần cứng PLC S7-1200
Tìm hiểu về loadcell cũng nhƣ phần cứng mô hình
Ứng dụng phần mềm TIA vào lập trình cho mô hình phân loại sản phẩm.

Sản phẩm đi qua dựa trên độ cao phân loại ra sản phẩm khi đến vị trí phân loại
sensor cảm biến nhận đƣợc sẽ lấy giá trị loadcell nhận vào và phân loại sản phẩm


CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Quy trình hoạt động của hệ thống
Băng tải hoạt
động

Cảm biến vật
tới

Góc Quay Servo
1,2

Loadcell thu
thập dữ liệu trả
về PLC

PLC xữ lý phân
loại

2.2. Lý thuyết PLC
- Năm 1642, Pascal đã phát minh ra máy tính cơ khí dùng bánh răng.Đến năm
1834 Babbage đã hoàn thiện máy tính cơ khí "vi sai" có khả năng tính toán với độ
chính xác tới 6 con số thập phân.
- Năm 1808, Joseph M.Jaquard đã dùng các lỗ trên tấm bìa thẻ kim loại mỏng,
sắp xếp chúng trên máy dệt theo nhiều chiều khác nhau để điều khiển máy dệt tự
động thực hiệncác mẫu hàng phức tap.
- Trước năm 1904, Hoa Kỳ và Đức đã sử dụng mạch rơle để triển khai chiếc
máy tính điện tử đầu tiên trên thế giới.
- Năm 1943, Mauhly và Ackert chế tạo "cái máy tính" đầu tiên gọi là "máy tính
và tích phân số điện tử" viết tắt là ENIAC. Máy có: 18.000 đèn điện tử chân không,
500.000 mối hàn thủ công, chiếm diện tích 1613 ft2, công suất tiêu thụ điện 174 kW,
6000 nút bấm, khoảng vài trăm phích cắm.
Chiếc máy tính này phức tạp đến nỗi chỉ mới thao tác được vài phút lỗi và hư
hỏng đã xuất hiện. Việc sữa chữa lắp đặt lại đèn điện tử để chạy lại phải mất đến cả
tuần. Chỉ tới khi áp dụng kỹ thuật bán dẫn vào năm 1948, đưa vào sản xuất công

nghiệp một thời gian sau thì những máy tính điện tử lập trình lại mới được sản xuất
và thương mại hoá.


Sự phát triển của máy tính cũng kèm theo kỹ thuật điều khiển tự động.
- Mạch tích hợp điện tử - IC - năm 1959.
- Mạch tích hợp gam rộng - LSI - năm 1965.
- Bộ vi xử lý - năm 1974.
- Dữ liệu chương trình - điều khiển.
- Kỹ thuật lưu giữ...
Những phát minh này đã đánh dấu một bước rất quan trọng và quyết định
trong việc phát triển ồ ạt kỹ thuật máy tính và các ứng dụng của nó như PLC, CNC,...
lúc này khái niệm điều khiển bằng cơ khí và bằng điện tử mới được phân biệt.
Đến cuối thập kỷ 20, người ta dùng nhiều chỉ tiêu để phân biệt các loại kỹ thuật điều
khiển, bởi vì trong thực tế sản xuất đòi hỏi điều khiển tổng thể những hệ thống máy
tính chứ không điều khiển đơn lẻ từng máy
PLC viết tắt của Programmable Logic Controller, là thiết bị điều khiển lập trình
đƣợc (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua
một ngôn ngữ lập trình. Ngƣời sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các
sự kiện. Các sự kiện này đƣợc kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào
PLC hoặc qua các hoạt động có trễ nhƣ thời gian định thì hay các sự kiện đƣợc đếm. PLC
dùng để thay thế các mạch relay (rơ le) trong thực tế. PLC hoạt động theo phƣơng 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.
Sự ra đời của hệ điều khiển PLC đã làm thay đổi hẳn hệ thống điều khiển cũng nhƣ
các quan niệm thiết kế về chúng, hệ điều khiển dùng PLC có nhiều ƣu điểm nhƣ sau:
- Giảm 80% số lƣợng dây nối.
- Công suất tiêu thụ của PLC rất thấp.
- Có chức năng tự chuẩn đoán do đó giúp cho công tác sửa chữa đƣợc nhanh chóng
và dễ dàng.

- Chức năng điều khiển thay đổi dễ dàng bằng thiết bị lập trình (máy tính, màn hình)
mà không cần thay đổi phần cứng nếu không có yêu cầu thêm bớt các thiết bị vào, ra.
- Số lƣợng rơle và timer ít hơn nhiều so với hệ điều khiển cổ điển.Số lƣợng tiếp
điểm trong chƣơng trình sử dụng không hạn chế.
- Thời gian hoàn thành một chu trình điều khiển rất nhanh (vài ms) dẫn đến tăng cao
tốc độ sản xuất .
- Chƣơng trình điều khiển có thể in ra giấy chỉ trong vài phút giúp thuận tiện cho
vấn đề bảo trì và sửa chữa hệ thống.


- Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học.Gọn nhẹ, dễ dàng bảo quản, sửa
chữa.
- Dung lƣợng bộ nhớ lớn để có thể chứa đƣợc những chƣơng trình phức tạp.
- Hoàn toàn tin cậy trong môi trƣờng công nghiệp.
- Giao tiếp đƣợc với các thiết bị thông minh khác nhƣ: máy tính, nối mạng, các
Modul mở rộng. Độ tin cậy cao, kích thƣớc nhỏ. Giá cả có thể cạnh tranh đƣợc.
Đặc trƣng của PLC là khả năng có thể lập trình đƣợc, chỉ số IP ở dãy quy định cho
phép PLC hoạt động trong môi trƣờng khắc nghiệt công nghiệp, yếu tố bền vững thích
nghi, độ tin cậy, tỉ lệ hƣ hỏng rất thấp, thay thế và hiệu chỉnh chƣơng trình dễ dàng, khả
năng nâng cấp các thiết bị ngoại vi hay mở rộng số lƣợng đầu vào nhập và đầu ra xuất
đƣợc đáp ứng tuỳ nghi trong khả năng trên có thể xem là các tiêu chí đầu tiên cho chúng
ta khi nghĩ đến thiết kế phần điều khiển trung tâm cho một hệ thống hoạt động tự động.
Từ các ƣu điểm nêu trên, hiện nay PLC đã đƣợc ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực
khác nhau trong công nghiệp nhƣ: Hệ thống nâng vận chuyển, dây chuyền đóng gói, các
robot lắp giáp sản phẩm, điều khiển bơm, chuyền xử lý hoá học, công nghệ sản xuất giấy
v.v.
Khi tính đến giá cả của PLC thì không thể không kể đến giá của các bộ phận phụ
không thể thiếu nhƣ thiết bị lập trình, máy in, băng ghi... cả việc đào tạo nhân viên kỹ
thuật. Nói chung những phần mềm để thiết kế lập trình cho các mục đích đặc biệt là khá
đắt.

Ngày nay nhiều hãng chế tạo PLC đã cung cấp trọn bộ đóng gói phần mềm đã đƣợc
thử nghiệm, nhƣng việc thay thế, sửa đổi các phần mềm là nhu cầu không thể tránh khỏi,
do đó, vẫn cần thiết phải có kỹ năng phần mềm.
Phân bố giá cả cho việc lắp đặt một PLC thƣờng nhƣ sau:
- 50% cho phần cứng của PLC.
- 10% cho thiết kế khuôn khổ chƣơng trình.
- 20% cho soạn thảo và lập trình.
- 15% cho chạy thử nghiệm.
- 5% cho tài liệu.
Việc lắp đặt một PLC tiếp theo chỉ bằng khoảng 1/2 giá thành của bộ đầu tiên,
nghĩa là hầu nhƣ chỉ còn chi phí phần cứng
A. PLC S7-200
PLC S7-200 hiện đang là sản phẩm phổ biến và đƣợc sử dụng rộng rãi nhất. PLC là từ
viết tắt của Programable Logic Controller, đây là thiết bị điều khiển logic - lập trình
đƣợc, nó cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua, một
ngôn ngữ lập trình., PLC S7-200 là thiết bị của hãng Siemens, cấu trúc theo kiểu modul
có các modul mở, rộng.Thành phấn cơ bản của PLC S7-200 là khối CPU222, CPU224,
CPU 224XP, CPU226 …


Thông thƣờng PLC S7-200 đƣợc chia ra làm 2 loại chính:
Loại PLC S7-200 cấp điện áp 220VAC :
Ngõ vào: tích cực mức 1 ở cấp điện áp +24VDC ( 15VDC – 30VDC)
Ngõ ra rơ le
Ƣu điểm của loại này là ngõ ra rơ le, do đó có thể sử dụng ngõ ra ở nhiều cấp điện áp (có
thể sử dụng ngõ ra 0V,24V,220V…. )
Tuy nhiên, nhƣợc điểm của nó : do ngõ ra rơ le nên thời gian đáp ứng của rơ le không
đƣợc nhanh cho ứng dụng điều rộng xung , hoặc output tốc độ cao
Loại PLC S7-200 dùng nguồn 24VDC :
Ngõ vào: tích cực mức 1 ở cấp điện áp +24VDC ( 15VDC – 30VDC)

Ngõ ra : Ngõ ra transistor
Ƣu điểm của loại này là ngõ ra Transistor, do đó có thể sử dụng ngõ ra này để điều rộng
xung, hoặc output0V,24V,220V…. )
Tuy nhiên, nhƣợc điểm của nó : do ngõ ra transistor nên ngõ ra chỉ có một cấp điện duy
nhất là +24VDC, do vậy sẽ gặp rắc rối trong những ứng dụng có cấp điện áp ra la 0VDC,
Trong trƣờng hợp này buộc ta phải thông qua 1 rơ le 24Vdc đệm.
Để tiếp cận với các nhà máy công nghệ cao chúng em sử dụng loại PLC hoạt
động ở điện áp cấp vào là 220VAC


+ Thông số kỹ thuật PLC S7-200 CPU 224 AC/DC/RELAY

– Điện áp nguồn vào : 220VAC
– Số ngõ Input : 14DI DC
– Số ngõ Output : 10 DO RELAY
 Khối đầu vào:
PLC S7-200 CPU 224 có 16 đầu vào, trong đó có:


14 đầu vào số.



2 đầu vào tương tự.

Tất cả các đầu vào của PLC của hang Simens đều được ký hiệu là Ii.j.
14 đầu vào số của PLC S7-200 CPU 224 là: I0.0, I0.1, I0.2, I0.3, I0.4, I0.5, I0.6,
I0.7, I1.0, I1.1, I1.2, I1.3, I1.4, I1.5.
Mỗi tín hiệu đầu vào số chỉ có 2 mức logic là mức 0 và 1.
 Mức logic 0 được đặc trưng bằng tiếp điểm thường mở.

Ký hiệu: “

”

 Mức logic 1 được đặc trưng bằng tiếp điểm thường đóng.


Ký hiệu: “

”

Tất cả các tín hiệu từ nút ấn, công tắc, cảm biến,. . . được lấy làm tín hiệu vào
của PLC S7-200 CPU 224.
Hai đầu vào tương tự PLC S7-200 CPU 224 được ký hiệu là: AI1.1,AI1.2.
 Khối đầu ra:
Tất cả các đầu ra của PLC S7-200 CPU 224 nói riêng và của PLC hãng
Simens nói chung đều được ký hiệu là Qi.j.
PLC S7-200 CPU 224 có 10 đầu ra: Q0.0, Q0.1, Q0.2, Q0.3, Q0.4, Q0.5, Q0.6, Q0.7,
Q1.0, Q1.1.
Các đầu ra của PLC thường được ký hiệu dưới dạng cuộn dây.
Ký hiệu “

( )”

Đầu ra PLC là trạng thái của các đối tượng điều khiển: động cơ, van, bóng đèn,
còi, đèn báo, . . .
Khi sử dụng modun PLC S7-200 CPU 224 phải chú ý đối tượng được điều khiển
để thiết lập đầu ra tương ứng vì trên modun có 3 chân 1L,2L,3L để cấp nguồn cho
các đầu ra.
 Chân 1L : cấp nguồn cho Q0.0, Q0.1, Q0.2, Q0.3.

 Chân 2L : cấp nguồn cho Q0.4, Q0.5, Q0.6.
 Chân 3L : cấp nguồn cho Q0.7, Q1.0, Q1.1.
 Khối mở rộng:
Để mở rộng phạm vi điều khiển của PLC người ta thường lắp them các modun
mở rộng để tăng số lượng đầu vào và tăng số lượng đầu ra.
Mô tả đèn báo trên bộ điều khiển PLC S7-200 CPU 224 của hãng Simens
PLC S7-200 CPU 224 bao gồm hệ thống đèn báo như sau:
- SF : đèn báo trạng thái PLC bị hỏng.
- RUN : đèn báo trạng thái có thể chạy PLC.


- STOP : đèn báo trạng thái PLC dừng hoạt động phục vụ cho quá trình dừng
khẩn cấp, đảm bảo an toàn và phục vụ cho quá trình download từ máy tính > PLC
hoặc upload từ PLC > máy tính.
=> để chọn chế độ RUN hoặc STOP thì sử dụng công tắc gạt (dưới).
- Đèn báo cho 14 đầu vào số tương ứng đều có đèn để chỉ trạng thái trên PLC,
khi đèn báo ở đầu nào sáng thì đầu đó ở mức 1.
- Trên PLC có 14 công tắc gạt tương ứng để điều khiển cho 14 đầu vào số.
- Đèn báo cho 10 đầu ra số tương ứng đều có đèn chỉ trạng thái trên PLC khi
đèn của đầu ra nào sang thì đầu ra đó ở trạng thái đang hoạt động.
Công tắc chọn chế độ làm việc:
PLC S7-200 CPU 224 có 3 chế độ làm việc RUN, STOP, TERM
Nhiệm vụ của PLC trong hệ thống:
Modul PLC S7-200 CPU 224 được dùng để điều khiển các thiết bị điện- điện tử trong
mô hình, để mô hình đóng mở cửa được bình thường.


B. PLC S7-1200.

Hình . Bộ điều khiển S7-1200

Bộ điều khiển S7-1200 đƣợc ra đời để thay thế cho dòng S7-200 trƣớc đây của Siemens
trên xu hƣớng tích hợp bộ điều khiển, hệ thống mạng, hệ thống điều khiển giám sát trong
cùng một hệ thống với nền tảng TIA Portal.


Hình. Hệ thống tích hợp toàn diện của Siemens TIA Portal

Hệ thống SIMATIC S7-1200 đƣợc thiết kết tích hợp với PROFINET với các cổng
Ethernet tích hợp để dễ dàng thiết lập mạng điều khiển. Cấu trúc S7-1200 dạng modular
giống nhƣ dòng S7-300 nhằm dễ dàng thay đổi kích cỡ theo ứng dụng, dễ dàng thêm các
cổng I/O. Với dòng CPU 1212C có thể thêm 2 module I/O, còn với dòng CPU 1214C.
1215C, 1217C có thể thêm 8 module I/O. Ngoài ra dòng S7-1200 có thể dễ dàng tích hợp
thêm các module giao tiếp loại PROFIBUS, GPRS làm tăng độ linh hoạt của hệ thống lên
rất cao.
Để lập trình cho S7-1200 Siemens cung cấp gói phần mềm TIA Portal với các ƣu điểm:










Dễ dàng trao đổi các chức năng
Các dự án có thể dùng lại đƣợc với thƣ viện sẵn có hoặc tạo thêm
Tích hợp hệ thống chẩn đoán
Có chức năng theo dõi

Tích hợp điều khiển chuyển động
Tích hợp bộ điều khiển PID
Dễ dàng mô phỏng với PLC và HMI
Hệ thống trao đổi dữ liệu liên kết giữa PLC và WINCC thực hiện dễ dàng
Quản lý nhiều trạm trên cùng một Project


Tích hợp bảo vệ kiểu password, know-how, chống copy, truy nhập
2.3. WinCC
WinCC Scada không còn là khái niệm mới mẽ nhƣng việc vận dụng thành thạo các
công cụ của WinCC thì còn rất nhiều ứng dụng mà vẫn chƣa sử dụng hết.
Phần mềm WinCC của Siemens là một phần mềm chuyên dụng để xây dựng giao diện
điều khiển HMI (Human Machine Interface) cũng nhƣ phục vụ việc xử lý và lƣu trữ dữ
liệu trong một hệ thống SCADA (Supervisory Control And Data Aquisition) thuộc
chuyên ngành tự động hóa
Cấu trúc của một hệ scada tự động

Hình x. Cấu trúc SCADA
Một số chức năng cơ bản của hệ thống SCADA
_ Điều khiển
_ Hiển thị
_ Cảnh Báo
_ Lƣu Trữ


_ In ấn
Phần mềm WinCC của Siemens là một phần mềm chuyên dụng để xây dựng giao
diện điều khiển HMI (Human Machine Interface) cũng nhƣ phục vụ việc xử lý và lƣu trữ
dữ liệu trong một hệ thống SCADA (Supervisory Control And Data Aquisition) thuộc
chuyên ngành tự động hóa.

WinCC là chữ viết tắt của Windows Control Center (Trung tâm điều khiển chạy
trên nền Windows), nói cách khác, nó cung cấp các công cụ phần mềm để thiết lập một
giao diện điều khiển chạy trên các hệ điều hành của Microsoft nhƣ Windows
NT hay Windows 2000, XP, Vista 32bit (Not SP1). Trong dòng các sản phẩm thiết kế
giao diện phục vụ cho vận hành và giám sát, WinCC thuộc thứ hạng SCADA (SCADA
class) với những chức năng hữu hiệu cho việc điều khiển.
WinCC kết hợp các bí quyết của Siemens, công ty hàng đầu trong tự động hóa quá
trình, và năng lực của Microsoft, công ty hàng đầu trong việc phát trỉên phần mềm cho
PC. Ngoài khả năng thích ứng cho việc xây dựng các hệ thống có quy mô lớn nhỏ khác
nhau, WinCC còn có thể dễ dàng tích hợp với những ứng dụng có quy mô toàn công ty
nhƣ việc tích hợp với những hệ thống cấp cao nhƣ MES (Manufacturing Excution
System - Hệ thống quản lý việc thực hiện sản suất) và ERP (Enterprise Resource
Planning). WinCC cũng có thể sử dụng trên cơ sở quy mô toàn cầu nhờ hệ thống trợ giúp
của Siemens có mặt khắp nơi trên thế giới. Ở Việt Nam hệ thống của Siemens đƣợc tài
trợ đƣa vào hệ đào tạo chính thức
WinCC h trợ tối đa về các hệ thống giám sát cho dòng sản phẩm của Simens.
+ Trạm điều khiển giám sát trung tâm: là một hay nhiều máy chủ trung tâm
(Central host computer server).
+ Trạm thu thập dữ liệu trung gian: Là các khối thiết bị vào ra đầu cuối từ xa
RTU (Remote Terminal Units) hoặc là các khối điều khiển logic khả trình PLC
(Programmale Logic Controllers) có chức năng giao tiếp với các thiết bị chấp hành (cảm
biến cấp trƣờng, các hộp điều khiển đóng cắt và các van chấp hành…
+ Hệ thống truyền thông: bao gồm các mạng truyền thông công nghiệp, các thiết
bị viễn thông và các thiết bị chuyển đổi dồn kênh có chức năng truyền dữ liệu cấp trƣờng
đến các khối điều khiển và máy chủ.
+ Giao diện ngƣời - máy HMI (Human - Machine Interface): Là màn hình giao
diện giữa ngƣời và máy, một hệ thống dùng để giao tiếp trao đổi thông tin qua lại giữa


ngƣời và hệ thống dƣới nhiều hình thức. HMI cho phép ngƣời dùng theo dõi và ra lệnh

điều khiển toàn bộ hệ thống. Ngoài ra, HMI còn đƣợc hổ trợ giao diện đồ họa giúp cho

ngƣời dung có cách nhìn trực quan linh động về hệ thống.
Hình. Cấu trúc của một hệ SCADA

2.4. TIA – Phần mềm lập trình PLC
TIA Portal là một phần mềm tích hợp của hãng Siemens, cung cấp cho ngƣời dùng
quyền truy cập không giới hạn đến các dịch vụ tự động hóa của hãng, nó là sự kết hợp
của các phần mềm lập trình PLC, thiết kế HMI và xây dựng hệ thống giám sát SCADA
trên WinCC. TIA Portal còn giúp cho ngƣời sử dụng tiết kiệm đƣợc thời gian và tránh đi
việc sai sót biến khi lập trình, tạo nên một hệ thống tổng quan cho ngƣời lập trình với sự
tích hợp công cụ mô phỏng đi kèm.
TIA Portal đƣợc hãng đánh giá rất cao về sự hoàn hảo để tự động hóa cho doanh
nghiệp, bổ sung và hoàn thiện các dịch vụ cho các công ty trên con đƣờng bƣớc đến nền
công nghiệp 4.0.
TIA Portal tích hợp các phần mềm bao gồm: lập trình PLC Simatic Step-7, thiết kế
giao diện với Simatic WinCC, S7 PLC SIM giải pháp có khả năng mở rộng cao, độ linh
hoạt tốt và độ tin cậy cao. Nó phù hợp với các ứng dụng giám sát và điều khiển tự động
hoá trong công nghiệp. Bên cạnh đó, nó đáp ứng mọi yêu cầu của các trạm điều khiển


độc lập và các hệ thống giám sát dự phòngTrong đề tài này TIA Portal là phần mềm
chính dùng để lập trình PLC, thiết kế giao diện HMI và thiết kế giao diện WinCC.


Hình Giao diện TIA Portal V14.

Bảng . Chức năng công cụ trên TIA Portal (hình 2.8)
STT

Chức năng

Thành Phần

1

Vùng chứa các thiết bị trong hệ thống và
Quản lý thiết bị
khả năng kết nối, đường kết nối của hệ
và truyền thông.
thống.

2

Vùng chứa phần lập trình, chương trình
Quản lý chương
trình và các hàm con của thiết bị PLC trong
trình PLC.
hệ thống.

3

Quản lý chương
Vùng chứa tập hợp các giao diện HMI,
trình giao diện và
WinCC và các biến kết nối giữa các thiết bị.
kết nối.

4

Vùng
chọn Vùng cho phép chọn lựa vào thực hiện các
phương thức.
lập trình thiết kế từng thiết bị.

5

Vùng hiển
thiết bị.

thị

Vùng hiển thị các thiết bị, các hàm, các
thiết kế của vùng từng vùng quản lý theo
từng chức năng.


Hình 2.9. Giao diện vùng quản lý thiết bị, kết nối và cài đặt thông số.

Bảng 2.2. Bảng chức năng vùng quản lý thuyết bị và truyền thông.
STT

Thành phần

Chức năng

1

Vùng quản lý đề Quản lý các vùng chức năng thuyết bị và
án.

kết nối thiết bị.

2

Vùng hiển thị thiết Chứa các thiết bị và khả năng kết nối
bị.
truyền thông giữa các thiết bị.

3

Vùng địa chỉ.

Cho phép xem và có thể điều chỉnh địa chỉ
của từng thiết bị, các ngõ vào ra của thiết
bị.

4

Vùng công cụ.

Vùng cho phép lựa chọn và thêm các thiết
bị.

5

Vùng thông báo.

Hiển thị các thông báo và chỉnh sửa thông
số thiết bị.

Hình. Giao diện vùng lập trình.
Bảng. Bảng chức năng vùng lập trình.
STT

Thành phần

Chức năng

1

Vùng quản lý đề án

Quản lý các vùng chức năng thuyết bị và
kết nối thiết bị.

2

Vùng lập trình

Chương trình dược viết tại vùng này.

3

Vùng công cụ

Chứa các hàm chức năng lập trình .

4

Vùng thông báo

Hiển thị các thông báo và chỉnh sửa thông
số thiết bị.


Hình. Vùng thiết kế giao diện

Bảng . Bảng chức năng vùng thiết kế
STT

Thành phần

Chức năng

1

Vùng quản lý đề án

Quản lý các vùng chức năng thuyết bị và
kết nối thiết bị.

2

Vùng Thiết kế

Hệ thống được thiết kế tại vùng này.

3

Vùng công cụ

Chức các công cụ cho việc thiết kế.

4

Vùng thông báo

Hiển thị các thông báo và chỉnh sửa thông
số thiết bị.


Thiết kế màn hình giao diện HMI ta chọn thông số màn hình tƣơng đồng với thực tế
và cài đặt địa chỉ tại vùng quản lý thiết bị và kết nối.

Hình . Cấu hình và kết nối HMI và PLC

Thiết kế HMI bằng cách vào mục quản lý màn hình trong vùng quản lý thiết bị. Tại

hình .Vùng thiết kế HMI và lập trình biến tần.
Ta có một số mục chức năng cơ bản Runtime settings , Screens và HMI tags là ba
mục cơ bản cho việc thiết kế HMI.
* Runtime settings: Thiết lập thông số cơ bản về bàn tính, ngôn ngữ.
* Screens: Mục thiết kế màn hình giao tiếp.
* HMI tags: Địa chỉ giao tiếp các vùng nhớ của màn hình với các thiết bị đấu nối.
Ở vùng công cụ tích hợp các hình ảnh trực quan dựa trên đó thiết kế các hệ thống.