bài tập lớn tự động hóa quá trình công nghệ

GVHD: Nghiêm Xuân Thước

MỤC LỤC
Chương 1. Tổng Quan...............................................................................................4
1.1. Đặt vấn đề...............................................................................................................4
1.1.1.Nhu cầu thực tế:........................................................................................4
1.1.2.Giải pháp..................................................................................................5
1.2. Tổng quan về phần mềm thiết kế giao diện wincc...................................................6
1.2.1. Giới thiệu về WINCC..............................................................................6
1.2.2.Các thành phần chính của cửa sổ dự án....................................................9
1.2.3.Cách thức tạo ra giao diện điều khiển.....................................................13
1.3. Tìm hiểu về PLC S7-200.......................................................................................22
1.3.1.Giới thiệu về PLC...................................................................................22
1.3.2.Ưu nhược điểm PLC...............................................................................23
1.3.3.Cấu tạo: Bộ PLC gồm các phần sau........................................................24
1.3.4.Đặc tính của CPU 224 :..........................................................................25
1.3.5.Nguyên tắc thực hiện chương trình:........................................................25
1.4. Tìm hiểu biến tần...................................................................................................26
1.4.1.Tổng quan về biến tần MM440...............................................................26
1.4.2.Cấu tạo chung và nguyên tắc hoạt động..................................................27
1.4.3.các tính chất của biến tần........................................................................28
1.5. Module analog EM 235.........................................................................................29
1.5.1.Khái niệm về analog...............................................................................29
1.5.2.Các thành phần của module analog EM235............................................30
1.6. Encoder................................................................................................................35
1.6.1.Nguyên tắc hoạt động của Encoder.........................................................35
1.6.2.Sơ đồ nguyên lý của mạch đo.................................................................36
1.6.3.Thuật toán đo tốc độ động cơ..................................................................36
1.7. Xử lý tín hiệu analog.............................................................................................37
Chương 2. Mạch điều khiển....................................................................................40
2.1. Sơ đồ khối hệ thống...............................................................................................40

2.2. Thuật toán.............................................................................................................40

1


GVHD: Nghiêm Xuân Thước
2.3. Kết nối PLC S7-200 với máy tính.........................................................................42
2.3.1Các thiết bị sử dụng.................................................................................42
2.3.2 Thiết lập truyền thông.............................................................................43
2.4. Chương trình điều khiển(Phương pháp Ladder)....................................................45
2.4.1.Chương trình chính.................................................................................45
2.4.2.Chương trình điều khiển biến tần trong PLC..........................................46
2.4.3.Chương trình Scale giá trị điều khiển biến tần PQW..............................47
2.5. Sơ đồ kết nối phần cứng của hệ thống...................................................................48
2.5.1.Sơ đồ kết nối PLC...................................................................................48
2.6. Cách thức tạo giao diện điều khiển của đề tài.......................................................49
Chương 3. KẾT LUẬN...........................................................................................52
3.1. Kết quả nghiên cứu lí thuyết:................................................................................52
3.2. Kết quả thực nghiệm.............................................................................................52
3.3. Những vấn chúng em đề đã làm được...................................................................52

2


GVHD: Nghiêm Xuân Thước

Lời nói đầu
Ngày nay, với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật, công nghệ
thông tin và các chương trình ứng dụng; đã giúp ngành tự động hóa góp phần
không nhỏ trong quá trình phát triển chung của đất nước.

Sự phát triển của kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với các
đặc điểm nổi bật như sự chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ…là những yếu
tố rất cần thiết góp phần cho hoạt động của con người đạt hiệu quả ngày càng
cao hơn.
Tự động hóa đang trở thành một ngành khoa học đa nhiệm vụ. Tự động hóa
đã đáp ứng được những đòi hỏi không ngừng của các ngành, lĩnh vực khác
nhau cho đến nhu cầu thiết yếu của con người trong cuộc sống hàng ngày.
Một trong những sản phẩm tiên tiến của nó là PLC. Ứng dụng rất quan trọng
của ngành công nghệ tự động hóa là việc điều khiển, giá sát các hệ thống với
những thiết bị điều khiển từ xa rất tinh vi và đạt được năng suất, kinh tế thật
cao
Dùng máy tính để hiển thị trạng thái làm việc đươc sử dụng rộng rãi. Trong
lĩnh vực tự động hóa trong công nghiệp, WinCC là một trong những phần
mềm chuyên dùng của hãng Siemens để quản lý, thu thập dữ liệu và điều
khiển quá trình công nghiệp.
Bài tập lớn môn tự động hóa quá trình công nghệ là một bài tập vô cùng
quan trọng trong hành trang của mỗi sinh viên. Nó cũng như đánh dấu 1 bước
trưởng thành mới của mỗi chúng em. Để hoàn thành được bài đồ án môn này
cho phép nhóm chúng em xin được bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy cô giáo
trong Khoa Điện- Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội đã truyền thụ
những kiến thức vô cùng quý báu và bổ ích trong thời gian đã qua.
Nhóm sinh viên thực hiện đề tài ” Sử dụng phần mềm Wincc hoặc TIA
Portal và thiết bị lập trình S7-200 để điều khiển, giám sát tốc độ của động
cơ” của chúng em cũng xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy:
Nghiêm Xuân Thước- Khoa Điên- Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội.
Thầy đã luôn tận tình giúp đỡ chỉ bảo, cung cấp tài liệu và tạo mọi điều kiện
thuận lợi cho nhóm trong suốt thời gian tìm hiểu, nghiên cứu và xây dựng đề
tài.
Em xin chân thành cảm
ơn !

3


GVHD: Nghiêm Xuân Thước

Chương 1. Tổng Quan
1.1. Đặt vấn đề
1.1.1. Nhu cầu thực tế:
Ngày nay, con người cùng với những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên
tiến của thế giới, chúng ta đã và đang ngày một thay đổi, văn minh và hiện đại
hơn.
Sự phát triển của kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với
các đặc điểm nổi bật như sự chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ…là những
yếu tố rất cần thiết góp phần cho hoạt động của con người đạt hiệu quả ngày
càng cao hơn.
Tự động hóa đang trở thành một ngành khoa học đa nhiệm vụ. Tự động
hóa đã đáp ứng được những đòi hỏi không ngừng của các ngành, lĩnh vực
khác nhau cho đến nhu cầu thiết yếu của con người trong cuộc sống hàng
ngày. Một trong những sản phẩm tiên tiến của nó là PLC. Ứng dụng rất quan
trọng của ngành công nghệ tự động hóa là việc điều khiển, giá sát các hệ
thống với những thiết bị điều khiển từ xa rất tinh vi và đạt được năng suất,
kinh tế thật cao.
Bên cạnh đó hiện nay các nhà máy xí nghiệp hay công xưởng đều sử dụng
máy tính vào việc đo lường điều khiển tính toán, quản lý hành chính, nhờ độ
nhỏ gọn tin cậy và tốc độ xử lý cao. Linh hoạt và đơn giản trong quá trình sử
dụng đặc biệt là nền công nghiệp hiện đại máy tính điện tử không những góp
phần vào việc nâng cao năng suất lao động, và cũng góp phần bảo vệ sức
khỏe của con người.
Để hoàn thành công việc trên chúng ta phải kết nối máy tính với nhau. Và

các thiết bị ngoại vi khác nhập dữ liệu sử lý dữ liệu cho các thiết bị khác, để

4


GVHD: Nghiêm Xuân Thước

thực hiện được trước tiên ta phải kết nối phần cứng cho phù hợp và viết
chương trình truyền dữ liệu.

1.1.2. Giải pháp
Với những ưu điểm phát triển của công nghệ điện tử và truyền thông như
đã nêu việc kết hợp chúng lại với nhau sẽ tạo ra những ứng dụng có tính ảnh
hưởng rất lớn đến sự phát triển của nền công nghiệp hóa hiện đại hóa như
hiện nay.
Hiện nay các ngành công nghiệp đã và đang ứng dụng tự động hóa vào
các quá trình sản xuất nhằm tạo ra năng suất cao, hạ giá thành sản phẩn, giảm
sức lao động của con người. Việc ứng dụng PLC vào điều khiển quá trình
công nghệ đã làm cho công việc thiết kế, lắp đặt, giám sát trở nên đơn giản và
đeo lại hiệu quả rất cao. PLC có khả năng lập trình được các quá trình phức
tạp, sửa lối chương trình dễ dàng. Ứng dụng của PLC biến tần động cơ được
sử dụng tối ưu hơn, nó giúp cho việc điều khiển động cơ phù hợp với yêu cầu
sử dụng, tiết kiệm được năng lượng.
Bằng việc kết hợp truyền thông vào các quá trình điều khiển của PLC
chúng ta sẽ dễ dàng xậy dựng và quản lý hoạt động của hệ thống gồm nhiều
các quá trình điều khiển tự động, đảm bảo độ chính xác, dễ dàng phát hiện sự
cố bất thường, thuận tiện trong quá trình bảo trì bảo dưỡng ngắn hạn, giảm
thời gian thao các các nhiệm vụ khác nhau của hệ thống, ...
Việc xây dựng hệ thống tự động hóa trên là sự lựa chọn tối ưu hơn hẳn so
với việc xây dựng hệ thống rơ le tiếp điểm:

-Tốn ít không gian: Một PLC cần ít không gian hơn một máy tính tiêu chuẩn
hay tủ điều khiển rơ le để thực hiện cùng một chức năng.

5


GVHD: Nghiêm Xuân Thước

- Tiết kiệm năng lượng: PLC tiêu thụ năng lượng ở mức rất thấp, ít hơn cả các
máy tính thông thường.
-Giá thành thấp : Một PLC giá tương đương cỡ 5 đến 10 rơ le, nhưng nó có
khả năng thay thế hàng trăm rơ le.
- Khả năng thích ứng với môi trường công nghiệp: Các vỏ của PLC được làm
từ các vật liệu cứng, có khả năng chống chịu được bụi bẩn, dầu mỡ, độ ẩm,
rung động và nhiễu. Các máy tính tiêu chuẩn không có khả năng này.
- Giao diện tực tiếp: Các máy tính tiêu chuẩn cần có một hệ thống phức tạp để
có thể giao tiếp với môi trường công nghiệp. Trong khi đó các PLC có thể
giao diện trực tiếp nhờ các mô đun vào ra I/O.
- Lập trình dễ dàng: Phần lớn các PLC sử dụng ngôn ngữ lập trình là sơ đồ
thang, tương tự như sơ đồ đấu của các hệ thống điều khiển rơ le thông
thường.
- Tính linh hoạt cao: Chương trình điều khiển của PLC có thể thay đổi nhanh
chóng và dễ dàng bằng cách nạp lại chương trình điều khiển mới vào PLC
bằng bộ lập trình, bằng thẻ nhớ, bằng truyền tải qua mạng.
1.2. Tổng quan về phần mềm thiết kế giao diện wincc
1.2.1.

Giới thiệu về WINCC.

6

GVHD: Nghiêm Xuân Thước

Hình 1: Giao diện phần mềm wincc
Thông thường một hệ thống SCADA (Supervisory Control And Data
Aquisition) yêu cầu một phần mềm chuyên dụng để xây dựng giao diện điều
khiển HMI (Human Machine Interface) cũng như phục vụ việc sử lý và lưu
trữ dữ liệu.Phần mềmWinCC của Siemens là một phần mềm chuyên dụng cho
mục đích này.
WinCC là một trong các chương trình ứng dụng Scada trong lĩnh vực
dân dụng và công nghiệp. WinCC được dùng để điều hành các màn hình hiện
thị và hệ thống điều khiển trong tự động hóa sản xuất và quá trình.WinCC là
chữ viết tắt của Window Control Center, là một phần mền của hãng.Siemens
dùng để giám sát, điều khiển và thu thập dữ liệu trong quá trình sản xuất.Theo
nghĩa hẹp, WinCC là chương trình hỗ trợ cho người lập trình thiết kế giao
diện Người và Máy– HMI (Human Machine Interface) trong hệ thống
SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition), với chức năng chính là
thu thập dữ liệu, giám sát và điều khiển 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.
Với WinCC, người dùng có thể trao đổi dữ liệu trực tiếp với nhiều PLC
của các hãng khác nhau như Misubishi, Allen Braddly, Siemens,v.v…thông
qua cổng COM với chuẩn RS – 232 của máy tính với chuẩn RS – 485 của
PLC.
Khi sử dụng WinCC để thiết kế giao diện điều khiển Người – Máy (HMI) và
mạng SCADA, WinCC sử dụng các chức năng sau:
Graphics Designer: thực hiện dễ dàng các chức năng mô phỏng và hoạt
động qua các đối tượng đồ họa của WinCC, Windows, OLE, I/O,… với
nhiều thuộc tính động (Dynamic).

7


GVHD: Nghiêm Xuân Thước

Alarm Logging: thực hiện việc hiển thị các thông báo hay các báo cáo
trong khi hệ thống vận hành. Đảm trách về các thông báo nhận được và lưu
trữ, để chuẩn bị, hiển thị, hồi đáp và lưu trữ chúng. Ngoài ra, Alarm Logging
còn
giúp ta tìm nguyên nhân của lỗi.
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 hiện thị và lưu trữ dữ liệu đó. Dữ liệu có thể cung cấp các tiêu chuẩn về
công nghệ và kỹ thuật quan trọng liên quan đến trạng thái hoạt động của toàn
hệthống.
Report Designer: có nhiệm vụ tạo các thông báo, báo cáo và các kết
quả này được lưu dưới dạng các trang nhật ký sự kiện.
WinCC có thể tạo một giao diện Người – Máy (HMI) dựa trên cơ sở
giao tiếp giữa con người và 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 được quá trình làm việc, thay đổi
các tham số, công thức hoặc quá trình hoạt động, hiển thị các giá trị hiện thời
cũng như giao tiếp

với quá trình công nghệ thông qua các hệ thống tự

động. Giao diện HMI cho phép người vận hành giám sát các quy trình sản
xuất và cảnh báo, báo động hệ thống khi có sự cố. Do đó, WinCC là chương
trình thiết kế giao diện Người – Máy thật sự cần thiết, không thể thiếu trong

các hệ thống co quá trình tự động hóa phức tạp và hiện đại. Từ máy tính
trung tâm, có thể điều khiển sự hoạt động toàn bộ dây chuyền sản xuất được
lập trình trên WinCC, ta có thể giám sát tất cả các thiết bị trên dây chuyền.
Dựa vào giao diện HMI, có thể giám sát và thu thập dữ liệu vào ra (I/O) một
cách chính xác, hỗ trợ các phương thức xử lí dữ liệu, tổ chức số liệu một cách
linh hoạt thông qua kiểu lập trình bằng ngôn ngữ C .

8


GVHD: Nghiêm Xuân Thước

Ngoài ra, sự kết hợp giữa chương trình WinCC và các công cụ phát
triển riêng như: Visual C++ hoặc Visual Basic sẽ tạo ra hệ thống có tính đặc
thù cao, tinh vi, gắn riêng với một cấu hình cụ thể nào đó.
WinCC V7.0 SP3 hỗ trợ các OS sau:
Windows Server 2003 SP2
Windows Server 2003 R2 SP2
Windows Server 2008 SP2 (32-Bit)
Windows XP Professional SP3
Windows XP embedded with SQL Server Express Edition
Windows 7 (Professional / Enterprise / Ultimate) 32-Bit
1.2.2. Các thành phần chính của cửa sổ dự án
- Máy tính (Computer): Quản lý tất cả các trạm (WorkStation) và trạm chủ
(Server) nằm trong Project.
- Quản lý tag (Tag Managerment): Là khu vực quản lý tất cả các kênh, các
quan hệ Logic, các tag (biến) quá trình (Tag process), tag (biến) trung gian
trong PLC (Tag Internal) và nhóm các nhóm tag (Tag Groups).
- Loại dữ liệu (Data Types):Chứa các loại dữ liệu được gán cho các Tag và
các kênh khác nhau.

- Các trình soạn thảo Editor :Các trình soạn thảo được liệt kê trong vùng này
dùng để soạn thảo và điều khiển một dự án hoàn chỉnh , chức năng các bộ
soạn thảo cho như bảng sau:

Hình 2: Bộ soạn thảo trong wincc.
Tất cả các Modul này đều thuộc hệ thống WinCC nhưng nếu không cần
thiết thì không nhất thiết phải cài đặt hết.

9


GVHD: Nghiêm Xuân Thước

Tag (Biến) Tags WinCC là phần tử trung tâm để truy nhập 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 WinCC. Kết nối này xác định rằng kênh nào sẽ
chuyển giao giá trị quá trình cho các biến.
Các biến được lưu trữ 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.
WinCC làm việc với 3 loại Tag:
- Tag nội (Internal Tag):
Là Tag không được kết nối với quá trình dùng để quản lý dữ liệu bên trong 1
project.
- Tag quá trình (Process Tag): Là Tag được dùng để trao đổi dữ liệu
giữa WinCC và quá trình tự động. Thuộc tính của Tag phụ thuộc vào driver sử
dụng.
- Tag hệ thống (System Tag): Bắt đầu với ký tự @, dùng để quản lý
Project, không thể xóa hay chỉnh sửa System Tag.

10


GVHD: Nghiêm Xuân Thước

Ví dụ : @RM_MASTER, @RM_MASTER_NAME…
WinCC quản lý các tag này theo 2 kiểu:
- Kiểu nhóm (Tag group)
- Kiểu cấu trúc (Structure Type) Nhóm biến chứa tất cả các biến có kết
nối logic lẫn nhau. Các kiểu dữ liệu Biến phải gán một trong các kiểu dữ liệu
sau cho mỗi biến được định cấu hình.
Việc gán kiểu dữ liệu cho biến được thực hiện trong khi tạo một biến mới.
Kiểu dữ liệu của một biến độc lập với kiểu biến ( Biến nội hay biến quá
trình).
Trong WinCC, một kiểu dữ liệu nào đó cũng đều có thể được chuyển đổi
thành kiểu khác bằng cách điều chỉnh lại dạng.
Các kiểu dữ liệu ( Data Types) có trong WinCC:
 Binary Tag: kiểu nhị phân.
 Signed 8 – Bit Value: kiểu 8 bit có dấu.
 Unsigned 8 – Bit Value: kiểu 8 bit không dấu.
 Signed 16 – Bit Value: kiểu 16 bit có dấu.
 Unsigned 16 – Bit Value: kiểu 16 bit không dấu.
 Signed 32 – Bit Value: kiểu 32 bit có dấu.
 Unsigned 32 – Bit Value: kiểu 32 bit không 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 ký tự 8 bit.

 Text Tag 16 bit character set: kiểu ký tự 16 bit.

11


GVHD: Nghiêm Xuân Thước

 Raw Data type: kiểu dữ liệu thô.
 Kết nối WinCC với OPC:
OPC là phần mềm trung gian kết dùng để kết nối giữa WinCC flexible
với PLC, nhiệm vụ chính của OPC là trao đổi dữ liệu giữa WinCC flexible
với PLC, ở chương trình này sử dụng phần mềm PC-Acess. PC-Acess lấy dữ
liệu của PLC thông qua việc cập nhật các miền nhớ, các địa chỉ vào ra vật lý.
Việc lấy dữ liệu từ Microwin của
phần mềm AC – Acess có thể
nhập trực tiếp từng biến bằng
cách Click chuột phải vào giao
diện màn hình chính → New Item
→ Xuất hiện hộp thoại như hình
bên:
-

Name: Chọn tên biến
Address: Chọn kiểu địa chỉ
Data Type: Kiểu dữ liệu
Hộp thoại Item trong PC-Acess
High: Giá trị cao nhất của
biến đã chọn
- Low: Giá trị thấp nhất của
biến đã chọn

Hoặc có thể Imposs một lúc nhiều Tags bằng cách vào File → Import
Symbols, trong đề tài sử dụng các tags sau:

12


GVHD: Nghiêm Xuân Thước

Hình 3: Các tag sử dụng trong đề tài
1.2.3. Cách thức tạo ra giao diện điều khiển
a, Khởi động WinCC:
Để khởi động WinCC ta kích chuột vào “Start” trên thanh Taskbar.
Tiếp theo ta chọn Simatic

WinCC

Windows Control Center.

Hình 4: Khởi động phần mềm WinCC

13


GVHD: Nghiêm Xuân Thước

b, Tạo một Project mới:
Khi mở WinCC lần đầu tiên hoặc chọn trình đơn File – New, một
hộp thoại sẽ mở ra đề nghị ba lựa chọn cho việc tạo một Project.

Hình 5: Lựa chọn hệ thống một chủ hay nhiều chủ

Chọn Single-User Project và kích nút OK. Một hộp thoại xuất hiện để
nhập tên của Project cũng như tên của thư mục chứa Project.

Hình 6: Đặt tên cho Project

14


GVHD: Nghiêm Xuân Thước

Sau khi đặt tên Project ta kích nút Create. Màn hình WinCC xuất

hiện.

Hình 7: Màn hình giao diện chính của WinCC
Trong của sổ bên trái của WinCC Explorer, kích biểu tượng
“Computer”. Trong cửa sổ bên phải sẽ hiển thị tên của máy tính Server.
Kích chuột phải vào tên này và chọn “Properties”. Một hộp thoại xuất hiện,
tại đây ta có thể thiết lập những thuộc tính của hệ thống khi chạy chương
trình cũng như thay đổi tên của Server.
c, Thêm PLC Driver:
Bước tiếp theo, ta sẽ định cấu hình cho hệ thống sao cho cơ cấu chấp
hành có thể liên lạc với WinCC qua việc chọn điều khiển truyền thông. Việc
chọn điều khiển tuỳ thuộc vào PLC được dùng.
Để thêm một điều khiển PLC mới, kích chuột phải lên “Tag
Management” và chọn “Add New Driver”. Trong hộp thoại “Add New

15

GVHD: Nghiêm Xuân Thước

Driver”, chọn một điều khiển (ví dụ “SIMATIC S7 Protocol Suite”) và
kích nút “Open”. Việc chọn điều khiển sẽ xuất hiện dưới dòng Tag
Management.
Để tạo một kết nối mới, nhắp đúp chuột vào điều khiển vừa chọn, tất
cả các kênh sẽ được biểu diễn. Kích phải chuột vào một kênh bất kì (MPI)
rồi chọn “New Connection”. Trong hộp thoại “Connection properties”, nhập
tên trường “PLC1” và chọn OK.
d, Tags và Tags Group:
Những tag được dùng trong WinCC mô tả các giá trị thực, như là mức điền
đầy của thùng nước hoặc giá trị tính toán cục bộ hay mô phỏng bên trong
WinCC. Những tag quá trình là những vùng nhớ bên trong PLC hoặc thiết bị
mô phỏng. Vì thế, mức nước trong thùng sẽ được xác định bởi cảm biến
mức và được lưu trong PLC. Qua kết nối, kênh truyền thông sẽ chuyển giá
trị mức đến WinCC.
Những tag cục bộ là những vùng nhớ bên trong WinCC, chúng cũng
có chức năng giống như một PLC. Chúng có thể được tính toán hay thay đổi
bên trong WinCC. Những nhóm tag (tag group) dùng để tổ chức các tag theo
cấu trúc. Tất cả các tag được tổ chức trong tag group để cải thiện sự rõ ràng.

Hình 8: Cấu trúc phân cấp của Tag

 Tạo Internal Tags:

16


GVHD: Nghiêm Xuân Thước

Kích chuột phải vào dòng “Internal tags” trong “Tag Management” và
chọn “New Tag”. Trong hộp thoại “Tag Properties”, nhập tên và chọn kiểu
dữ liệu của tag sau đó chọn OK.
Tất cả các Internal tag đã tạo sẽ được liệt kê trong cửa sổ WinCC Explorer.

 Tạo Tag Group:
Để tạo một group mới, kích phải chuột lên kết nối PLC đã tạo và
chọn “New Group”. Trong hộp thoại “Properties of tag group” nhập tên cho
group và nhấp OK.

 Tạo Tag quá trình:
Trước khi tạo một biến quá trình, ta phải cài đặt một điều khiển và
tạo một kết nối. Những tag cục bộ đã được tạo có thể được sao chép và dán
trong kết nối. Chú ý rằng các tag chỉ có thể được đặt trong một kết nối với
lệnh “Copy” và “Paste”. Các tag không được kéo vào một kết nối.
Để tạo các tag quá trình, kích phải chuột lên kết nối PLC và chọn
“New Tag”. Trong hộp thoại “Tag Properties” nhập tên và chọn kiểu dữ liệu
cho tag. Kiểu chuyển đổi cho phép bạn lựa chọn việc chuyển dữ liệu từ một
định dạng này sang một định dạng khác.
Kích chọn nút “Select” để mở hộp thoại “Address Properties”. Từ
hộp danh sách cho vùng dữ liệu cho tag, chọn vùng dữ liệu “Bit Memory”.
Kiểm tra kiểu địa chỉ “Word” và MW”0” được thiết lập và kích OK để kết
thúc.
Việc chia tỉ lệ tuyến tính chỉ có thể được sử dụng trong tag quá trình.
Đánh dấu trong hộp kiểm tra “Linear scalling” cho phép ta thiết lập vùng giá
trị cho quá trình và vùng giá trị của tag.
e, Thiết kế một bức tranh quá trình:

 Tạo bức tranh quá trình:

17


GVHD: Nghiêm Xuân Thước

Trong cửa sổ WinCC Explorer, kích phải chuột lên “Graphics
Designer” và chọn “New picture”, một bức tranh có tên “NewPdl0.pdl” sẽ
được tạo và biểu diễn trong cửa sổ WinCC Explorer. Để thay đổi tên của
bức tranh, ta có thể kích phải chuột lên tên bức tranh cần thay đổi và chọn
“Rename picture”, sau đó nhập tên mới vào trong hộp thoại và kích OK.
Để thiết kế đồ hoạ cho bức tranh vừa tạo, ta có thể nhắp đúp chuột
vào tên bức tranh hoặc kích phải chuột vào tên bức tranh và chọn “Open
picture”, cửa sổ thiết kế đồ hoạ “Graphic Designer” xuất hiện.

 Graphic Designer:

Menu Bar

Color Palette

Zoom Palette

Layer

Standard Toolbar

Font
Palette

Object Palette

Style Palette
Alignment Palette

Hình 9: Màn hình thiết kế giao diện đồ hoạ
 Color Palette: thiết lập màu cho đối tượng được chọn. Có 16 mà
chuẩn, tuy nhiên có thể dùng màu tuỳ thích do chính bạn định nghĩa.
 Object Palette: Chứa các đối tượng chuẩn (Polygon, Ellipse,

18


GVHD: Nghiêm Xuân Thước

Rectangle,...), các
đối tượng thông minh (OLE Control, OLE Element, I/O Field,...) và các đối
tượng Windows (Button, Check Box,...).
 Style Palette: thay đổi hình thức của đối tượng được chọn. Tuỳ vào
kiểu đối tượng, mà ta có thể thay đổi kiểu đường thẳng hoặc đường viền,
độ rộng của đường thẳng hoặc đường viền, kiểu kết thúc của đường
thẳng, hoặc kiểu tô.
 Alignment Palette: Cho phép thay đổi vị trí của một hoặc nhiều đối
tượng, để thay đổi vị trí các đối tượng đã chọn có liên quan đến đối tượng
khác, hoặc tiêu chuẩn hoá chiều cao và bề rộng của vài đối tượng.
 Zoom palette: thiết lập hệ số phóng đại (phần trăm) cho sự hoạt
động của cửa sổ. Các hệ số phóng đại chuẩn là: 8, 4, 1, 1/2, và 1/4.
 Menu Bar: Chứa tất cả các trình đơn lệnh cho Graphic Designer.
Những lệnh không có hiệu lực được biểu diễn bằng màu xám.
 Toolbar: chứa các nút để thực hiện nhanh nhiều lệnh chung.
 Font Palette: cho phép thay đổi kiểu font, kích thước, và màu trong

đối tượng text, cũng như là màu đường thẳng của các đối tượng chuẩn.
 Layer: cho hiển thị một lớp trong 16 lớp (Lớp 0 đến 15). Lớp 0 được
chọn mặc
định.

 Tạo Button:
Đầu tiên, ta sẽ định cấu hình nút này để cho phép chọn một bức tranh
khác lúc chạy chương trình. Để tạo một nút có thể chuyển đổi giữa hai bức
tranh “Start.pdl” và “Khau nhap.pdl”, tiến hành như sau:

19


GVHD: Nghiêm Xuân Thước

Trong bức tranh “Start.pdl” chọn “Windows Objects” trong Object
Palette, sau đó kích chọn đối tượng “Button” . Trong cửa sổ tập tin, kích chuột
và kéo để đặt nút và thay đổi kích thước của nút. Sau đó hộp thoại “Button
Configuration” xuất hiện. Nhập tên cho nút tại trường “Text”. Ví dụ, ta có
thể nhập tên của bức tranh mà ta muốn nhảy tới: “Khâu nhập liệu”.
Để chọn bức tranh muốn nhảy tới, kích chọn biểu tượng phía dưới
trường “Change Picture on Mouse Click”. Trong hộp thoại tiếp theo, nhắp
đúp chuột vào bức tranh “Khau nhap”.

 Tạo đối tượng từ thư viện của WinCC:
Trong thanh menu của Graphics Designer, chọn “View/Library” hoặc
kích vào biểu tượng

trên thanh toolbar. Nhắp đúp vào “Global

Library”, tại đây ta có thể chọn bất kì một đối tượng nào và kéo nó vào
cửa sổ thiết kế. Chúng ta cũng có thể thay đổi kích thước của đối tượng
bằng cách thay đổi các thuộc tính của nó hoặc dùng chuột.

 Tạo đối tượng Static Text:
Trong Object Palette, chọn “Standard object”→”Static Text”. Dùng
chuột để kéo và thả đối tượng vào trong cửa sổ thiết kế. Ta có thể nhập nội
dung, thay đổi cỡ chữ, font chữ bằng cách kích phải chuột lên đối tượng và
chọn “Properties”.

 Tạo đối tượng Bar và liên kết nó với một tag:
Trong Object Palette, kích chọn “Smart Objects”→”Bar”. Dùng chuột để
tạođối tượng trong cửa sổ thiết kế. Sau khi tạo xong đối tượng, sẽ xuất hiện
một hộp thoại “Bar Configuration”, tại đây ta nhập vào tên của tag hoặc kích
chuột vào biểu tượng bên cạnh trường text để chọn tag cần liên kết với đối
tượng. Tiến hành thay đổi thời gian cập nhập của đối tượng bằng trường
“Update” sau đó kích OK để chọn.

20


GVHD: Nghiêm Xuân Thước

Hình 10: Định cấu hình cho đối tượng Bar
Ta cũng có thể liên kết đối tượng với tag hay thay đổi các thuộc tính khác
của
đối tượng bằng cách kích phải chuột vào đối tượng và chọn “Properties”.

Hình 11: Thiết lập các thuộc tính cho đối tượng Bar
Chú ý: Nếu một đối tượng có liên kết với một tag thì thuộc tính tương ứng sẽ

được in đậm và bóng đèn sẽ có màu xanh.

 Tạo và liên kết một đối tượng I/O-Field :

21


GVHD: Nghiêm Xuân Thước

Để tạo một đối tượng “I/O-Field”, trong cửa sổ Object Palette chọn
“Smart Objects”→”I/O-Field”. Đặt “I/O-Field” trong cửa sổ thiết kế, sau đó
hộp thoại “I/O- Field Configuration” xuất hiện. Để chọn một tag, kích chọn
biểu tượng, trong hộp thoại xuất hiện chọn tag cần liên kết với đối tượng,
kích OK để chọn.
f, Thiết lập thuộc tính khi chạy chương trình (Runtime Properties):
Tiếp theo, ta sẽ thiết lập Runtime Properties cho project. Trong cửa sổ
bên trái của WinCC Explorer, kích chọn “Computer”, trong cửa sổ bên phải,
kích chuột phải lên tên của máy tính và chọn “Properties”.
Kích chọn nhãn “Graphics Runtime”, tại đây, ta cần xác định sự xuất
hiện của màn hình lúc chạy chương trình và thiết lập Start Picture. Để chọn
một Start Picture, kích “Browse” và sau đó trong hộp thoại “Start Picture”
chọn bức tranh “Start.pdl” rồi chọn OK.
Dưới “Window Attributes”, làm hoạt động “Title”, “Maximize”, và
“Adapt Picture”.

22


GVHD: Nghiêm Xuân Thước

Hình 12: Thiết lập cấu hình cho Project khi Runtime
Kích OK để đóng cửa sổ thuộc tính, bây giờ ta có thể sẵn sàng
làm việc ở chế độ Runtime.
1.3. Tìm hiểu về PLC S7-200
1.3.1.

Giới thiệu về PLC

PLC là bộ điều khiển lập trình và được xem là máy tính công nghiệp. Do công
nghệ ngày càng cao vì vậy lập trình PLC cũng ngày càng thay đổi, chủ yếu là
sự thay đổi về cấu hình hệ thống mà quan trọng là bộ xử lý trung tâm (CPU).
Sự thay đổi này nhằm cải thiện 1 số tính năng, số lệnh, bộ nhớ, số đầu vào/
ra(I/O), tốc độ quét, … vì vậy xuất hiện rất nhiều loại PLC.
PLC của Siemens hiện có các loại sau: S7- 200, S7- 300, S7- 400.

23


GVHD: Nghiêm Xuân Thước

Riêng S7- 200 có các loại CPU sau: CPU 210, CPU 214, CPU 221, CPU 222,
CPU 224, CPU 226, …. Mới nhất có CPU 224 xp, CPU 226 xp có tích hợp

analog.
Hình 13: PLC s7-200 CPU 224 AC/DC/RLY
1.3.2.

Ưu nhược điểm PLC

Các thiết bị điều khiển PLC tạo thêm sức mạnh, tốc độ và tính linh hoạt

cho các hệ thống công nghiệp. Bằng sự thay thế các phần tử cơ điện bằng
PLC, quá trình điều khiển trở nên nhanh hơn, rẻ hơn, và quan trọng nhất là
hiệu quả hơn. PLC là sự lựa chọn tốt hơn các hệ thống rơ le hay máy tính tiêu
chuẩn do một số lý do sau:
-Tốn ít không gian: Một PLC cần ít không gian hơn một máy tính tiêu chuẩn
hay tủ điều khiển rơ le để thực hiện cùng một chức năng.
- Tiết kiệm năng lượng: PLC tiêu thụ năng lượng ở mức rất thấp, ít hơn cả các
máy tính thông thường.
-Giá thành thấp : Một PLC giá tương đương cỡ 5 đến 10 rơ le, nhưng nó có
khả năng thay thế hàng trăm rơ le.
- Khả năng thích ứng với môi trường công nghiệp: Các vỏ của PLC được làm
từ các vật liệu cứng, có khả năng chống chịu được bụi bẩn, dầu mỡ, độ ẩm,
rung động và nhiễu. Các máy tính tiêu chuẩn không có khả năng này.
- Giao diện tực tiếp: Các máy tính tiêu chuẩn cần có một hệ thống phức tạp để
có thể giao tiếp với môi trường công nghiệp. Trong khi đó các PLC có thể
giao diện trực tiếp nhờ các mô đun vào ra I/O.

24


GVHD: Nghiêm Xuân Thước

- Lập trình dễ dàng: Phần lớn các PLC sử dụng ngôn ngữ lập trình là sơ đồ
thang, tương tự như sơ đồ đấu của các hệ thống điều khiển rơ le thông
thường.
- Tính linh hoạt cao: Chương trình điều khiển của PLC có thể thay đổi nhanh
chóng và dễ dàng bằng cách nạp lại chương trình điều khiển mới vào PLC
bằng bộ lập trình, bằng thẻ nhớ, bằng truyền tải qua mạng.
1.3.3. Cấu tạo: Bộ PLC gồm các phần sau.

Hình 14: cấu tạo của PlC
Bộ nguồn: cung cấp nguồn thiết bị và các module mở rộng được kết nối


vào.

CPU: thực hiện chương trình và dữ liệu để điều khiển tự động các tác
vụ hoặc quá trình.

Vùng nhớ.

Các ngõ vào/ra: gồm có các ngõ vào/ra số, vào/ra tương tự. Các ngõ
vào dùng để quan sát tín hiệu từ bên ngoài đưa vào (cảm biến, công tắc), ngõ
ra dùng để điều khiển các thiết bị ngoại vi trong quá trình.

Các cổng/module truyền thông (CP: Communication Professor): dùng
để nối CPU với các thiết bị khác để kết nối thành mạng, xử lý thực hiện
truyền thông giữa các trạm trong mạng.

25