Thiết kế hệ thống cho cá ăn tự động theo cân nặng

MỤC LỤC
MỤC LỤC.................................................................................................................1
LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................................ 3
CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG HỆ THỐNG......................................................4
1.1. Giới thiệu chung...................................................................................................4
1.1.1. Hệ thống cho cá ăn tự động............................................................................4
1.1.2 Ưu nhược điểm...............................................................................................4
1.2. Tổng quan về thiết bị chỉ thị khối lượng.................................................................5
1.2.1. Giải thích cách chỉnh mạch khuếch đại tín hiệu và đầu cân.............................6
1.3. Giới thiệu về Loadcell.........................................................................................8
1.3.1. Lý thuyết về Loadcell..................................................................................8
1.3.2.. Một số loại loadcell.......................................................................................9
1.4. Khái quát chung về PLC......................................................................................11
1.4.1. Giới thiệu chung về PLC S7-1200................................................................11
1.4.2. Các bảng tín hiệu.........................................................................................14
1.4.3. Các module tín hiệu.....................................................................................14
1.4.3. Các module truyền thông.............................................................................15
1.4.4. STEP 7 Basic...............................................................................................15
1.4.5. Các bảng hiển thị.........................................................................................20
1.5. hàm thời gian thực trên PLC S7_1200.................................................................21
1.5.1 Tập lệnh thời gian thực.................................................................................21
CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG............................................24
2.1. Sơ đồ công nghệ của hệ thống.............................................................................24
2.1.1. Cấu trúc chung của hệ thống........................................................................24
2.1.2. Sơ đồ khối hệ thống.....................................................................................24
2.2. Lưu đồ thuật toán................................................................................................26
2.3. Sơ đồ đấu dây plc................................................................................................27
2.4. Lựa chọn cảm biến lực Loadcell..........................................................................28
2.5. Chọn mạch khuếch đại........................................................................................28
2.6. Piston xilanh.......................................................................................................30
CHƯƠNG 3 : CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ KẾT QUẢ...............................32

1


3.1. Xác đinh ngõ vào ra PLC S71200........................................................................32
3.2. Chương trình điều khiển......................................................................................32
3.3. Kết quả thực hiện................................................................................................32

2


LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay với sự phát triển nhanh chóng của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật
nói chung và trong lĩnh vực điện -điện tử - tin học nói riêng làm cho bộ mặt xã hội
thay đổi từng ngày. Trong hoàn cảnh đó, để đáp ứng những điều kiện thực tiễn của sản
xuất đòi hỏi những người kĩ sư Tự Động Hóa tương lại phải được trang bị những kiến
thức chuyên ngành một cách sâu rộng.
Trong quá trình học môn hệ thống tự hóa em nhận đề tài: “Thiết kế hệ thống
cho cá ăn tự động theo cân nặng” Do kiến thức còn hạn chế, trong phạm vi thời
gian có hạn, lượng kiến thức lớn nên bản đồ án không chánh khỏi có những sai sót.
Em mong nhận được sự đóng góp xây dựng của các thầy, cô giáo cũng như bạn bè để
bản đồ án được hoàn thiện hơn. Trong quá trình làm đồ án em đã nhận được sự giúp
đỡ, hướng dẫn , chỉ bảo của các thầy, cô giáo cũng như sự đóng góp xây dựng của bạn
bè. Đặc biệt là thầy giáo ThS. Đặng Văn Ngọc và các thầy cô công tác trong khoa Tự
Động Hóa.
Em xin chân thành cảm ơn!
Thái nguyên ngày 21 tháng 10 năm 2019
Sinh viên

3

CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG HỆ THỐNG
1.1. Giới thiệu chung
Nuôi cá đã trở thành một hoạt động kinh doanh đáng giá, vì nó thúc đẩy phát
triển nền kinh tế và xóa đói giảm nghèo ở các nước đang phát triển; tuy nhiên, quy
trình cho ăn được thực hiện thủ công ở nhiều nơi. Do đó, để giải quyết vấn đề liên
quan đến việc cho ăn thủ công trong nuôi trồng thủy sản, , em đã chọn tìm hiểu và ứng
dụng trong đề tài ” hệ thống cho cá ăn tự động “ của mình , cho cá ăn vào thời điểm
xác định trước và với đúng lượng thức ăn thích hợp. Điều này giúp loại bỏ những khó
khăn liên quan đến việc cho ăn bằng tay.
1.1.1. Hệ thống cho cá ăn tự động.
Hệ thống bao gồm những chi tiết đơn giản thùng chứa thức ăn và cửa đóng mở thức
ăn .

Hình 1.1 . Mô hình hệ thống cho cá ăn tự động
1.1.2 Ưu nhược điểm
 Ưu điểm :
 An toàn cao, cấu tạo đơn giản , làm việc không ồn.

4


 Tăng tính linh hoạt
 Vận hành đơn giản, bảo dưỡng dễ dàng.
 Tiêu hao năng lượng ít.
 Giảm chi phí vận hành
 Năng suất trong công việc hiệu quả cao
 Nhược điểm
 Cần bảo trì và bảo dưỡng thường xuyên

 Chi phí đầu tư ban đầu khá cao
1.2. Tổng quan về thiết bị chỉ thị khối lượng
Thiết bị chỉ thị khối lượng có nhiều loại, ta có thể dùng đầu cân hoặc bộ
mạch khuếch đại tín hiệu do nhiều hãng sản xuất khác nhau. Tuỳ mỗi loại và yêu
cầu cho từng công việc mà có nhiều chức năng khác nhau. Tuy nhiên các chức
năng cơ bản của một đầu cân hay bộ khuếch đại tín hiệu vẫn là lấy tín hiệu điện áp
từ loadcell, biến đổi A/D, xử lý và hiển thị khối lượng cân được ra đèn Led 7 đoạn
hoặc trên màn hình máy tính, có thể truyền dữ liệu về máy tính hoặc ra máy in.
Ngoài ra còn có các chức năng như “Auto Zero”, “Tare”, “Clear”… Để thực hiện
các chức năng như trên với độ chính xác cao, đầu cân phải có một bộ nguồn chuẩn
ổn định cấp cho loadcell và A/D. Thông thường A/D sử dụng là loại 16 bits hoặc
cao hơn sẽ cho độ phân giải là lớn hơn một phần 65536 (216) và như vậy độ chính
xác sẽ rất cao. Ngoài bộ vi xử lý đủ mạnh, đầu cân nhất thiết phải có bộ nhớ để
lưu trữ số liệu sau khi cân chỉnh.
Ngoài ra tuỳ theo yêu cầu của trạm cân mà có thể có thêm thiết bị hiển thị từ
xa hay không.
Sau đây giới thiệu hình ảnh một số đầu cân và mạch khuếch
đại tín hiệu trong thực tế

5


Hình 1.2 Hình ảnh một số loại mạch khuyêch đại tín hiệu và đầu cân
1.2.1. Giải thích cách chỉnh mạch khuếch đại tín hiệu và đầu cân
- Chỉnh độ phân giải: Khối lượng hiển thị lên màn hình thì dựa vào độ
phân giải này. Đây là khoảng thay đổi nhỏ nhất mà thiết bị có thể nhận biết
được. Ví dụ nếu đặt độ phân giải nhỏ nhất là 1 thì thiết bị sẽ hiển thị cách nhau
1 đơn vị như là 101, 102, 103.… Nếu độ phân giải nhỏ nhất là 2 thì sẽ hiển thị
100, 102, 104… Có thể lựa chọn độ phân giải này là 1, 2, 5, 10, 20 hay 50 và
được giới hạn theo khối lượng tối đa

- Chỉnh Zero: Đây là cách chỉnh khi trên bàn không có vật cần cân. Thực
hiện việc này là để biết được một giá trị cơ sở để so sánh với khối lượng thêm
vào. Có thể phải chỉnh Zero theo một chương trình thường xuyên để tránh ảnh
hưởng của việc thay đổi theo nhiệt độ hay các ảnh hưởng khác.
- Khối lượng tối đa: Đây là cách chỉnh khối lượng lớn nhất mà người sử

6


dụng muốn cân. Điều này phụ thuộc vào tải trọng của loadcell hay là những
giới hạn khác mà người dùng đặt. Độ phân giải sẽ phụ thuộc vào khối lượng lớn
nhất này.
- Cân chỉnh bước cân (Span Calibration): Với việc chỉnh Zero nhằm mục
đích đặt giá trị ban đầu là không, cân chỉnh bước cân là xác định điểm giới hạn
mà có thể cân được (khối lượng lớn nhất). Điều này là để cho biết hai đầu mút
mà có thể cân được chính xác.
Tuy nhiên, trong thực tế có thể dùng các khối lượng chuẩn để cân chỉnh cho
việc này mà không nhất thiết phải dùng khối lượng tối đa (nhưng khối lượng
chuẩn càng gần giới hạn lớn nhất thì cho kết quả càng chính xác).
- Sở dĩ cần cân chỉnh Zero là để A/D đọc giá trị sai lệch điện áp ban đầu
khi không có vật gì ở trên bàn cân. Chỉnh bước cân là cho A/D biết được giá trị
điện áp ứng với một khối lượng chuẩn đặt lên bàn cân. Từ đó, bộ xử lý sẽ lấy
hiệu số hai giá trị điện áp này và chia khối lượng chuẩn để ra một hệ số tương
ứng cho mỗi đơn vị cân và lưu các giá trị này vào bộ nhớ. Khi có khối lượng
cần cân, bộ xử lý sẽ đọc giá trị điện áp và trừ đi điện áp ở trạng thái Zero rối
chia cho hệ số đã lưu trước đó sẽ ra được khối lượng cần cân.
Ngoài ra, khi cần chỉnh cho đầu cân nếu điện áp ngõ ra loadcell quá lớn lúc
chỉnh Zero thì thêm một điện trở giữa EXC+ và SIG- của Loadcell . Hoặc ngược
lại nếu tín hiệu ra của Loadcell quá nhỏ (lệch âm) khi cân chỉnh Zero thì trong
trường hợp này phải mắc thêm một điện trở phụ giữa EXC+ và SIG+

Các điện trở mắc thêm này phải c ó giá trị điện trở lớn (thường là từ 50KΩ đến
500KΩ); có chất lượng cao và có hệ số nhiệt thấp. Các lỗi khi cân chỉnh trên đây
và một số lỗi khác sẽ được báo lên màn hình và cách xử lý đã được hướng dẫn
trong “Operation Manual”

7


Hình 1.3 Sơ đồ chỉnh điện áp đầu cân ngõ ra loadcell

1.3. Giới thiệu về Loadcell
1.3.1. Lý thuyết về Loadcell
Cảm biến lực dùng trong việc đo khối lượng được sử dụng phổ biến là
loadcell. Đây là một kiểu cảm biến lực biến dạng. Lực chưa biết tác động vào một
bộ phận đàn hồi, lượng di động của bộ phận đàn hồi biến đổi thành tín hiệu điện tỉ
lệ với lực chưa biết. Sau đây là giới thiệu về loại cảm biến này.
Bộ phận chính của loadcell là những tấm điện trở mỏng loại dán. Tấm điện
trở là một phương tiện để biến đổi một biến dạng nhỏ thành sự thay đổi tương ứng
trong điện trở. Một mạch đo dùng các miếng biến dạng sẽ cho phép thu được một
tín hiệu điện tỉ lệ với mức độ thay đổi của điện trở. Mạch thông dụng nhất sử dụng
trong loadcell là cầu Wheatstone.
Nguyên lý :
Cầu Wheatstone là mạch được chọn dùng nhiều nhất cho việc đo những biến
thiên điện trở nhỏ (tối đa là 10%), chẳng hạn như việc dùng các miếng đo biến
dạng. Phần lớn các thiết bị đo đạc có sẵn trên thị trường đều không ít thì nhiều
dùng phiên bản của cầu Wheatstone đã được sàng lọc. Như vậy, việc tìm hiểu
nguyên lý cơ bản của loại mạch này là một điều cần thiết.

8

R1

R2
Em

Zm

R4

R3

Hình 1.4: Mạch cầu Wheatstone
Cho một mạch gồm bốn điện trở giống nhau R1, R2, R3, R4 tạo thành cầu
Wheatstone như trên hình trên. Đối với cầu Wheatstone này, bỏ qua những số
hạng bậc cao, hiệu thế đầu ra Em thông qua thiết bị đo với trở kháng Zm sẽ là:

Với: - Ġ là biến đổi đơn vị của mỗi điện trở Ri
-

R là điện trở danh nghĩa ban đầu của các điện trở R1, R2, R3, R4

(thường là 120 ohms, nhưng có thể là 350 ohms dành cho các bộ cảm biến).
- V là hiệu thế nguồn.
Điện thế nguồn có thể thuộc loại liên tục với điều kiện là dùng một nguồn
năng lượng cung cấp thật ổn định. Các thiết bị trên thị trường đôi khi lại dùng
nguồn cung cấp xoay chiều. Trong trường hợp đó phải tính đến việc sửa đổi mạch
cơ bản để có thể giải điều chế thành phần xoay chiều của tín hiệu.
Trong phần lớn các trường hợp, Zm rất lớn so với R (ví dụ như Volt kế số, bộ
khuếch đại với phần nối trực tiếp) nên biểu thức trên có thể viết lại là:

Phương trình trên cho thấy là sự biến đổi đơn vị điện trở của hai điện trở đối
mặt nhau, ví dụ là R1 và R3, sẽ là cộng lại với nhau trong khi tác động của hai

9


điện trở kề bên nhau, ví dụ là R1 và R2, lại là trừ khử nhau. Đặc tính này của cầu
Wheatstone thường được dùng để bảo đảm tính ổn định nhiệt của các mạch miếng
đo và cũng để dùng cho các thiết kế đặc biệt .
1.3.2.. Một số loại loadcell
Có nhiều loại loadcell do các hãng sản xuất khác nhau như KUBOTA (của
Nhật), Global Weighing (Hàn Quốc), Transducer Techniques. Inc, Tedea –
Huntleigh... Mỗi loại loadcell được chế tạo cho một yêu cầu riêng biệt theo tải
trọng chịu đựng, chịu lực kéo hay nén. Tùy hãng sản xuất mà các đầu dây ra của
loadcell có màu sắc khác nhau.
Các màu sắc này đều được cho trong bảng thông số kỹ thuật khi mua từng
loại loadcell.

10


Trong thực tế còn có loại loadcell sử dụng kỹ thuật 6 dây cho ra 6 đầu dây.
Sơ đồ nối dây của loại loadcell này có thể có hai dạng như sau:

a. Dạng nối dây một
b. Dạng nối dây hai
Hình 1.5. Các dạng nối dây của Loadcell
Như vậy, thực chất loadcell cho ra 6 dây nhưng bản chất vẫn là 4 dây vì ở cả
hai cách nối ta tìm hiểu ở trên thì các dây +veInput (Exc+) và +veSense (Sense+)

là nối tắt, các dây -veInput (Exc-) và - veSense (Sense-) là nối tắt.
Có nhiều kiểu hình dạng loadcell cho những ứng dụng khác nhau. Do đó
cách kết nối loadcell vào hệ thống cũng khác nhau trong từng trường hợp.
Thông số kỹ thuật của từng loại loadcell được cho trong catalogue của mỗi
loadcell và thường có các thông số như: tải trọng danh định, điện áp ra danh định
(giá trị này có thể là từ 2 miliVolt/Volt đến 3 miliVolt/Volt hoặc hơn tuỳ loại
loadcell), tầm nhiệt độ hoạt động, điện áp cung cấp, điện trở ngõ ra, mức độ chịu
được quá tải... (Với giá trị điện áp ra danh định là 2miliVolt/Volt thì với nguồn
cung cấp là 10 Volt thì điện áp ra sẽ là 20 miliVolt ứng với khối lượng tối đa).
Tuỳ ứng dụng cụ thể mà cách chọn loại loadcell có thông số và hình dạng
khác nhau. Hình dạng loadcell có thể đặt cho nhà sản xuất theo yêu cầu ứng dụng
riêng. Sau đây là hình dạng của một số loại loadcell có trong thực tế.

11


Hình 1.6 Hình ảnh một số loại Loadcell
1.4. Khái quát chung về PLC.
1.4.1. Giới thiệu chung về PLC S7-1200
Bộ điều khiển logic khả trình (PLC) S7-1200 mang lại tính linh hoạt và sức
mạnh để điều khiển nhiều thiết bị đa dạng hỗ trợ các yêu cầu về điều khiển tự động.
Sự kết hợp giữa thiết kế thu gọn, cấu hình linh hoạt và tập lệnh mạnh mẽ đã khiến
cho S7- 1200 trở thành một giải pháp hoàn hảo dành cho việc điều khiển nhiều ứng
dụng đa dạng khác nhau.
Kết hợp một bộ vi xử lý, một bộ nguồn tích hợp, các mạch ngõ vào và mạch
ngõ ra trong một kết cấu thu gọn, CPU trong S7-1200 đã tạo ra một PLC mạnh mẽ.
Sau khi người dùng tải xuống một chương trình, CPU sẽ chứa mạch logic được yêu
cầu để giám sát và điều khiển các thiết bị nằm trong ứng dụng. CPU giám sát các ngõ
vào và làm thay đổi ngõ ra theo logic của chương trình người dùng, có thể bao gồm

12


các hoạt động như logic Boolean, việc đếm, định thì, các phép toán phức hợp và việc
truyền thông với các thiết bị thông minh khác.
Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ việc truy xuất đến cả CPU và chương
trình điều khiển:
 Mỗi CPU cung cấp một sự bảo vệ bằng mật khẩu cho phép người dùng cấu
hình việc truy xuất đến các chức năng của CPU.
 Người dùng có thể sử dụng chức năng “know-how protection” để ẩn mã nằm
trong một khối xác định.
CPU cung cấp một cổng PROFINET để giao tiếp qua một mạng PROFINET.
Các module truyền thông là có sẵn dành cho việc giao tiếp qua các mạng RS232 hay
RS485.
1. Bộ phận kết nối nguồn
2. Các bộ phận kết nối nối dây
của người dùng có thể tháo
được (phía sau các nắp che)
3. Khe cắm thẻ nhớ nằm dưới
cửa trên
4. Các LED trạng thái dành
cho tích h
5. Bộ phận kết nối PROFINET
trên của CPU.
Các kiểu CPU khác nhau cung
cấp một sự đa dạng các tính năng và dung lượng giúp cho người dùng tạo ra các
giải pháp có hiệu quả cho nhiều ứng dụng khác nhau.
Chức năng
Kích thước vật lý (mm)

CPU 1211C

CPU 1212C

90 x 100 x 75

13

CPU 1214C
110 x 100 x 75


Bộ nhớ người dùng:
 Bộ nhớ làm việc
 Bộ nhớ nạp
 Bộ nhớ giữ lại




I/O tích hợp cục bộ
Kiểu số
Kiểu tương tự

Kích thước ảnh tiến trình

 25 kB
 1 MB
 2 kB
 6 ngõ vào / 4

ngõ ra
 2 ngõ ra

 8 ngõ vào / 6
ngõ ra
 2 ngõ ra

 14 ngõ vào /
10 ngõ ra
 2 ngõ ra

1024 byte ngõ vào (I) và 1024 byte ngõ ra (Q)

Bộ nhớ bit (M)
Độ mở rộng các module tín
hiệu

 50 kB
 2 MB
 2 kB

4096 byte

8192 byte

Không

2

8

Bảng tín hiệu

1

Các module truyền thông

3 (mở rộng về bên trái)

Các bộ đếm tốc độ cao
 Đơn pha


Vuông pha

3
 3 tại 100 kHz
 3 tại 80 kHz

4
 3 tại 100 kHz
1 tại 30 kHz
 3 tại 80 kHz
1 tại 20 kHz

6
 3 tại 100 kHz
3 tại 30 kHz
 3 tại 80 kHz
3 tại 20 kHz

Các ngõ ra xung

2

Thẻ nhớ

Thẻ nhớ SIMATIC (tùy chọn)

Thời gian lưu giữ đồng hồ
thời gian thực

Thông thường 10 ngày / ít nhất 6 ngày tại 400C

PROFINET

1 cổng truyền thông Ethernet

Tốc độ thực thi tính toán thực

18 μs/lệnh

Tốc độ thực thi Boolean

0,1 μs/lệnh

Họ S7-1200 cung cấp một số lượng lớn các module tín hiệu và bảng tín hiệu
để mở rộng dung lượng của CPU. Người dùng còn có thể lắp đặt thêm các module
truyền thông để hỗ trợ các giao thức truyền thông khác.
Module

Chỉ ngõ vào

14

Chỉ ngõ ra

Kết hợp In/Out


8 x DC In

8 x DC Out
8 x Relay Out

8 x DC In / 8 x DC Out
8 x DC In / 8 x Relay Out

16 x DC In

16 x DC Out 16
x Relay Out

16 x DC In / 16 x DC Out
16 x DC In / 16 x Relay
Out

Kiểu
tương tự

4 x Analog In
8 x Analog In

2 x Analog In
4 x Analog In

4 x Analog In / 2 x Analog
Out

Kiểu số

_

_

2 x DC In / 2 x DC Out

Kiểu
tương tự

_

Kiểu số
Module tín
hiệu (SM)

Bảng tín hiệu
(SB)

1 x Analog In

_

Module truyền thông (CM)



RS485
RS232

1.4.2. Các bảng tín hiệu.
Một bảng tín hiệu (SB) cho phép người dùng thêm vào I/O cho CPU. Người
dùng có thể thêm một SB với cả I/O kiểu số hay kiểu tương tự. SB kết nối vào phía
trước của CPU.
 SB với 4 I/O kiểu số (ngõ vào 2 x DC và ngõ ra 2 x DC)
 SB với 1 ngõ ra kiểu tương tự.

1. Các LED trạng
thái trên SB
2. Bộ phận kết nối
nối dây của người
dùng có thể tháo
ra

15


1.4.3. Các module tín hiệu.
Người dùng có thể sử dụng các module tín hiệu để thêm vào CPU các chức
năng. Các module tín hiệu kết nối vào phía bên phải của CPU.

1. Các LED trạng thái dành cho
I/O của module tín
2. Bộ phận kết nối đường dẫn
3. Bộ phận kết nối nối dây của
người dùng có thể tháo ra

1.4.3. Các module truyền thông.
Họ S7-1200 cung cấp các module truyền thông (CM) dành cho các tính năng
bổ sung vào hệ thống. Có 2 module truyền thông: RS232 và RS485.
CPU hỗ trợ tối đa 3 module truyền thông
Mỗi CM kết nối vào phía bên trái của CPU (hay về phía bên trái của một CM
khác)
1. Các
dành

LED trạng thái
cho

module truyền

thông
2. Bộ phận kết nối truyền thông

1.4.4. STEP 7 Basic
Phần mềm STEP 7 Basic cung cấp một môi trường thân thiện cho người dùng
nhằm phát triển, chỉnh sửa và giám sát mạng logic được yêu cầu để điều khiển ứng
dụng, bao gồm các công cụ dành cho quản lý và cấu hình tất cả các thiết bị trong đề
án, như các thiết bị PLC hay HMI. STEP 7 Basic cung cấp hai ngôn ngữ lập trình
(LAD và FBD) để thuận tiện và có hiệu quả trong việc phát triển chương trình điều
khiển đối với ứng dụng, và còn cung cấp các công cụ để tạo ra và cấu hình các thiết

16


bị HMI trong đề án của người dùng.
Để giúp người dùng tìm ra thông tin cần thiết, STEP 7 Basic cung cấp một hệ
thống trợ giúp trực tuyến.
Để cài đặt STEP 7 Basic, người dùng cần đưa đĩa CD vào trong ổ CD-ROM
của máy tính. Trình thuật sĩ cài đặt sẽ khởi động một cách tự động và nhắc người
dùng trong suốt quá trình cài đặt.
Để cài đặt STEP 7 Basic trên một máy tính cá nhân dùng hệ điều hành
Windows 2000, Windows XP hay Windows Vista, người dùng cần phải đăng nhập
với quyền hạn Administrator.
1.4.4.1. Các kiểu xem khác nhau giúp công việc dễ dàng hơn.
Nhằm giúp gia tăng hiệu suất công việc, phần Totally Intergrated Automation
Portal cung cấp hai kiểu xem thiết lập công cụ khác nhau: một là thiết lập được định
hướng theo công việc, thiết lập này được tổ chức trong chức năng của các công cụ
(kiểu xem Portal), hai là kiểu xem được định hướng theo đề án gồm các phần tử bên
trong đề án (kiểu xem Project). Người dùng cần chọn kiểu xem nào giúp làm việc với
hiệu quả tốt nhất. Với một cú nhấp chuột,
người dùng có thể chuyển đổi giữa kiểu
xem Portal và kiểu xem Project.
Kiểu xem Portal cung cấp một
kiểu xem theo chức năng đối với các
nhiệm vụ và tổ chức chức năng của các
công cụ theo nhiệm vụ để được hoàn
thành, như là tạo ra việc cấu hình các
thành phần và các mạng phần cứng.
Người dùng có thể dễ dàng xác định cách thức để tiến hành và nhiệm vụ để
chọn.
Kiểu xem Project cung cấp việc truy xuất đến tất cả các thành phần nằm trong

một đề án. Với tất cả các thành phần này nằm trong một vị trí, người dùng có một
truy xuất dễ dàng đến mỗi phương diện của đề án. Đề án chứa tất cả các các phần tử
đã vừa được tạo ra hay hoàn thành.

17


1.4.4.2. Trợ giúp người khi cần
 Nhanh chóng tìm kiếm tìm ra câu
trả lời đến ngƣời dùng
Để giúp người dùng giải quyết
những phát sinh một cách nhanh chóng và
có hiệu quả, STEP 7 Basic cung cấp phần
trợ giúp thông minh đến từng yêu cầu:
 Một trường nhập vào cung cấp
trợ giúp kiểu “mở ra” để hỗ trợ người dùng nhập vào thông tin chính xác (các
phạm vi và kiểu dữ liệu) đối với trường đó. Ví dụ, nếu người dùng đã nhập một
giá trị không hợp lệ, một hộp văn bản thông điệp sẽ mở ra nhằm cung cấp
phạm vị các giá trị hợp lệ.
 Một số thủ thuật về công cụ trong giao diện (ví dụ đối với các lệnh) “xếp
tầng” nhằm cung cấp thông tin bổ sung. Các thủ thuật về công cụ này sẽ liên
kết đến các chủ đề xác định trong hệ thống thông tin trực tuyến (trợ giúp trực
tuyến).
Thêm vào đó STEP 7 Basic có một hệ thống thông tin toàn diện miêu tả một
cách đầy đủ chức năng của các công cụ SIMATIC.
 Trợ giúp về mở cửa và các công cụ xếp tầng
Các trường nhập vào gồm nhiều hộp thoại khác nhau và các thẻ nhiệm vụ sẽ
cung cấp phản hồi dưới dạng một hộp thông điệp, hộp này mở ra và cho người dùng
biết về phạm vi hay các kiểu của dữ liệu được yêu cầu.
Các phần tử trong giao diện phần mềm cung cấp các thủ

thuật về công cụ để giải thích chức năng của phần tử đó. Một vài
phần tử, ví dụ các biểu tượng “Open” hay “Save”, không yêu
cầu các thông tin bổ sung. Tuy nhiên, một số phần tử cung cấp
cơ chế để hiển thị phần miêu tả bổ sung về phần tử đó. Thông tin
bổ sung này “xếp tầng” trong một hộp từ thủ thuật về công cụ.
(Một mũi tên màu đen kế bên thủ thuật công cụ cho thấy rằng các thông tin thêm là
có sẵn.)

18


Ở xung quanh một phần tử trong giao diện phần mềm hiển thị thủ thuật công cụ. Cách
đơn giản để hiển thị thông tin bổ sung là di chuyển con trỏ xung quanh phần thủ thuật
công cụ. Một số các thủ thuật công cụ còn cung cấp các kiên kết đến những chủ đề có
liên quan trong hệ thống thông tin. Việc nhấp chuột vào liên kết sẽ hiển thị chủ đề xác
định.
 Hệ thống thông tin
Phần mềm STEP 7 Basic cung cấp các thông tin trực tuyến toàn diện và hệ
thống trợ giúp miêu tả tất cả các sản phầm SIMATIC mà người dùng đã cài đặt. Hệ
thống thông tin còn bao gồm các thông tin tham khảo và các ví dụ. Để hiển thị hệ
thống thông tin, người dùng chọn từ các điểm truy xuất sau:
 Từ kiểu xem Portal, lựa chọn cổng Start và nhấp chuột vào lệnh “Help”.
 Từ kiểu xem Project, lựa chọn lệnh “Show help” trong trình đơn “Help”.
 Từ một thủ thuật công cụ xếp tầng, nhấp vào liên kết để hiển thị thông tin
bổ sung về chủ đề đó.
Hệ thống thông tin sẽ mở ra trong một cửa sổ mà không che khuất vùng làm
việc.
Nhấp vào nút “Show/hide contents” trên hệ thống thông tin để hiển thị nội
dung và tách khỏi cửa sổ trợ giúp. Người dùng có thể thay đổi kích thước của cửa sổ.
Sử dụng các thẻ “Contents” hay “Index” để tìm kiếm xuyên suốt hệ thống thông tin

theo chủ đề hay từ khóa.

19


Lưu ý:
Nếu chương trình STEP 7 Basic được phóng lớn tối đa, việc nhấp vào nút
“Show/hide contents” sẽ không làm tách rời khỏi cửa sổ trợ giúp. Nhấp vào nút
“Restore down” để thực hiện việc tách rời. Sau đó người dùng có thể di chuyển và
thay đổi kích thước cửa sổ này.
1.4.5. Các bảng hiển thị
Do sự trực quan hóa trở thành một thành phần tiêu chuẩn đối với hầu hết các
thiết kế máy móc, SIMATIC HMI Basic Panels cung cấp các thiết bị kiểu chạm màn
hình dành cho việc điều khiển thuật toán cơ bản và việc giám sát các nhiệm vụ. Tất
cả các bảng đều có cấp độ bảo vệ IP65 và chứng nhận CE, UL, cULus và NEMA 4x.

20


 Đơn sắc (STN, dải màu xám)
 Màn hình chạm 4 inch với 4 phím tiếp
xúc
 Kiểu thẳng đứng hay nằm ngang
KTP 400 Basic PN
 Kiểu màu (TFT, 256 màu) hay kiểu đơn sắc
(STN, dải màu xám)

KTP 600 Basic PN


Kiểu màn (TFT,256 màu)



Màn hình chạm 10 inch với 8

phím tiếp xúc


Kiểu thẳng đứng hay nằm

ngang

KTP 1000 Basic PN


Kiểu màn (TFT,256 màu)

TP 1500 Basic PN
1.5. hàm thời gian thực trên PLC S7_1200
1.5.1 Tập lệnh thời gian thực
Sử dụng các lệnh đếm thời gian để thiết lập

21


và đọc đồng hồ hệ thống của PLC. Kiểu dữ liệu DTL được sử dụng để mang lại
các giá trị ngày và giờ:
Cấu trúc DTL
Năm: UInt

Tháng: USInt
Ngày: USInt
Ngày trong tuần: USInt
Giờ: USInt
Phút: USInt
Giây: USInt
Nano giây: UDInt

Kích thước
Phạm vi hợp lệ
16 bit
1970 đến 2554
8 bit
1 đến 12
8 bit
1 đến 31
8 bit
1 = Chủ nhật đến 7 = Thứ bảy
8 bit
0 đến 23
8 bit
0 đến 59
8 bit
0 đến 59
32 bit
0 đến 999.999.999

1.1. Lệnh WR_SYS_T (Write System Time): Thiết lập đồng hồ thời gian trong
ngày của PLC với một giá trị DTL tại thông số IN. Giá trị thời gian này không bao
gồm múi giờ địa phương hay độ dịch chỉnh thời gian tiết kiệm ánh sáng ngày:

Thông số
IN
RET_VAL

Kiểu thông Kiểu dữ liệu
số
IN

Miêu tả

DTL

Thời gian trong ngày để thiết lập

Int

trong đồng hồ hệ thống PLC
Mã điều kiện thực thi

OUT

1.2. Lệnh RD_SYS_T (Read System Time): Đọc thời gian hệ thống hiện thời từ
PLC. Giá trị này không bao gồm múi giờ địa phương hay độ dịch chỉnh thời gian
tiết kiệm ánh sáng ngày.
Thông số

Kiểu thông Kiểu dữ liệu

Miêu tả

số
RET_VAL
OUT
Int 1
Mã điều kiện thực thi
OUT
OUT
DTL
Thời gian hệ thống PLC hiện thời
1.3. Lệnh RD_LOC_T (Read Local Time): đưa ra thời gian địa phương hiện thời
của PLC như một kiểu dữ liệu DTL.

22


Thông số
RET_VAL
OUT

Kiểu thông Kiểu dữ liệu
số
OUT
OUT

Miêu tả

Int
DTL

Mã điều kiện thực thi
Thời gian địa phương

□ Thời gian địa phương được tính toán bằng cách sử dụng múi giờ và độ dịch
chỉnh thời gian tiết kiệm ánh sáng ngày mà ta thiết lập trong phần cấu hình thiết bị
CPU Clock.
□ Việc cấu hình múi giờ là một sự bù đắp đối với thời gian hệ thống UTC

(Coordinated Universal Time).
□ Việc cấu hình thời gian tiết kiệm ánh sáng ngày xác định tháng, tuần, ngày

và giờ khi thời gian tiết kiệm ánh sáng ngày bắt đầu.
□ Việc cấu hình giờ tiêu chuẩn còn xác định tháng, tuần, ngày và giờ khi giờ

tiêu chuẩn bắt đầu.
□ Độ dịch chỉnh múi giờ luôn luôn được áp dụng đến giá trị thời gian hệ

thống. Độ dịch chỉnh thời gian tiết kiệm ánh sáng ngày chỉ được áp dụng khi
thời gian tiết kiệm ánh sáng ngày có hiệu lực.
Các mã điều kiện: ENO = 1 có nghĩa không có lỗi xuất hiện. ENO = 0 nghĩa
là một lỗi thực thi đã xuất hiện, và một mã điều kiện được cung cấp tại ngõ ra
RET_VAL.

RET_VAL (W#16#....)
0000
8080
8081
8082
8083
8084

8085
8086
8087
80B0

Miêu tả
Không có lỗi
Giờ địa phương không có sẵn
Giá trị năm không hợp lệ
Giá trị tháng không hợp lệ
Giá trị ngày không hợp lệ
Giá trị giờ không hợp lệ
Giá trị phút không hợp lệ
Giá trị giây không hợp lệ
Giá trị nano giây không hợp lệ
Đồng hồ thời gian thực bị hỏng
23


24


CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG
2.1. Sơ đồ công nghệ của hệ thống
2.1.1. Cấu trúc chung của hệ thống
Hệ thống cho cá ăn tự động bao gồm các thiết bị sau:








Thùng chứa thức ăn
Piston xilanh
Thiết bị cân đo khối lượng
Hệ thống hiển thị khối lượng cân được
Hệ thống thời gian thực
Chuông báo

Một hệ thống cho cá ăn tự động phải đảm bảo các yêu cầu chung sau :
 Công nghệ tiên tiến, công suất cao và tiêu thụ năng lượng thấp.
 cấu trúc mô đun thuận tiện cho việc lắp ráp và tháo gỡ, tạo thuận lợi cho việc
vận chuyển và lắp đặt.
 Các thông số công nghệ như nguyên liệu, thời gian thực thi có thể điều chỉnh
được..
2.1.2. Sơ đồ khối hệ thống

Hình 2.1. Sơ đồ khối hệ thống
Chức năng:

25