Tóm tắt Khóa luận tốt nghiệp: Xây dựng phần mềm đo lường và điều khiển với PLC-S7-1200 kết nối với phần mềm WINCC

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

Nguyễn Quang Tâm

XÂY DỰNG PHẦN MỀM ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN
VỚI PLC­S7­1200 KẾT NỐI VỚI PHẦN MỀM WINCC

Ngành: Công nghệ kỹ thuật Cơ điện tử 

TÓM TẮT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP


Hà Nội – 2017


MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết của đề tài
Nền công nghiệp thế  giới đang trên đà phát triển ngày càng 
cao, trong đó vấn đề  điều khiển tự  động luôn là mối quan tâm 
hàng đầu trong các  ứng dụng khoa học sản xuất. Nó đòi hỏi sự 
chính xác, tính tiêu chuẩn và khả  năng xử  lý nhanh  ở  mức hoàn 
hảo, chỉ  như  vậy mới đáp  ứng được nhu cầu ngày càng gia tăng 
của xã hội.
Từ các hệ thống máy tính to lớn cồng kềnh và phức tạp, các 
nhà khoa học không ngừng cải tiến và hoàn thành cả  phần cứng  
lẫn phần mềm để  đáp ứng các yêu cầu trong công nghiệp với các 
sản phẩm gọn nhẹ, tiện dụng, độ  linh hoạt cao, giá thành rẻ. Từ 
đó bộ  lập trình PLC được ra đời. Cùng với đó là các phần mềm 
điều khiển và giám sát hệ  thống tự  động cũng được phát triển  
nhằm tăng tính tương tác giữa người dùng và hệ  thống tự  động, 

giúp cho quá trình điều khiển được thực hiện dễ dàng. 
Từ  những yêu cầu cấp thiết về  việc phát triển phần mềm 
điều khiển và giám sát hệ thống PLC, khóa luận sẽ nghiên cứu và  
phát triển các phần mềm điều khiển cho các mô­đun PLC phục vụ 
đào tạo. Mục tiêu của khóa luận đó là nghiêu cứu, phát triển các  
phần mềm giám sát, điều khiển hiệu quả, đáp ứng nhu cầu dạy và 
học trong nhà trường.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Ý nghĩa khoa học: Khóa luận mang tính nghiên cứu và thiết 
kế  phần mềm và chương trình điều khiển tối  ưu cho các bộ   ứng  

3


dụng PLC phục vụ đào tạo.
Ý nghĩa thực tiễn: Góp phần phát triển, khai thác tính năng 
của bộ  thí nghiệm PLCE­SIE để  đem những  ứng dụng đó vào bài  
toán thực tế.
Đối với sinh viên:  Việc nghiên cứu tìm tòi kiến thức giúp 
cho sinh viên áp dụng những kiến thức đã học vào thực tế, đồng  
thời tích lũy kinh nghiệm nghiên cứu và học tập vững vàng hơn  
sau khi tốt nghiêp ra trường. 
Đối tượng, phương pháp nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: Bộ  thí nghiệm PLCE­ SIE với lõi là 
bộ điều khiển logic khả trình PLC S7­1200 của hãng EDIBON.
Phương pháp nghiên cứu: sử dụng phương pháp nghiên cứu 
thông qua các tài liệu, mạng internet, các kết quả nghiên cứu trong  
và ngoài nước để hoàn thiện các nội dung yêu cầu của khóa luận.
Nội dung nghiên cứu
Khóa luận này tập trung tìm hiểu lý thuyết liên quan, thiết  

kế   thuật   toán,   lập   trình   cho   PLC   S7­1200,   viết   giao   diện   điều  
khiển và giám sát trên máy tính cho một số  mô hình điều khiển 
như   điều   khiển   hệ   thống   chiếu   sáng,   hệ   thống   hàn,   đèn   giao  
thông...

4


CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU VỀ PLC S7 – 1200 VÀ BỘ 
THÍ NGHIỆM PLCE – SIE
Năm 2009, hãng SIEMENS đã cho ra dòng sản phẩm S7 –  
1200 với những tính năng nổi trội. PLC S7 – 1200 là một dòng của  
bộ  điều  khiển  có  thể   kiểm  soát   nhiều  ứng  dụng  tự   động  hóa.  
Thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, có những tập lệnh tối ưu cho phép 
chúng ta có những giải pháp hoàn hảo hơn cho các  ứng dụng sử 
dụng với S7 – 1200. Bộ  xử  lý trung tâm của S7 – 1200 được kết  
hợp từ một bộ vi xử lý, nguồn điện tích hợp, các mạch đầu vào và 
đầu ra trong một khối nhỏ gọn để tạo ra một PLC mạnh mẽ. CPU  
chứa các biến logic cần thiết để  kiểm soát các thiết bị  trong  ứng 
dụng, giám sát các đầu vào và sự  thay đổi của đầu ra theo logic 
của người sử  dụng bao gồm các biến logic, các bộ  đếm, bộ  định 
thời, các toán tử phức tạp và giao tiếp truyền thông giữa các thiết  
bị thông minh khác.

5


1. Bộ phận nguồn.
2. Các bộ  phận kết nối dây 
và người dùng có thể  tháo 

được   (phía   sau   các   nắp 
che).   Khe   cắm   thẻ   nhớ 
nằm   dưới   nắp   che   phía 
trên.
3. Các   LED   trạng   thái   cho 
các I/O tích hợp
4. Bộ   phận   kết   nối 
PROFINET   (phía   dưới 
CPU).

Hình 1.1. Cấu tạo của CPU

Bộ thí nghiệm PLCE–SIE là mô­đun đào tạo PLC được thiết  
kế bởi EDIBON. Nó cho phép người sử dụng tìm hiểu những vấn  
đề cơ bản về lập trình logic mà không cần nền tảng về kiến thức 
hay kinh nghiệm. PLCE – SIE là một mô­đun PLC với những đầu 
vào và đầu ra, công tắc, nút bấm, chiết áp, …

6


Bộ  thí nghiệm này cung cấp cho 
người sử  dụng các thiết bị  thực hành 
cần thiết, thông qua đó, người sử dụng 
sẽ  hiểu làm thế  nào để  một PLC hoạt 
động và cách lập trình một  ứng dụng 
PLC để  có những chức năng theo yêu 
cầu.
PLCE – SIE cũng có thể được sử 
dụng để làm việc cùng với một số mô­

đun khác. Những mô­đun này được mô 
phỏng mô hình của các  ứng dụng thực 
tế  và có thể  được điều khiển bởi một  
PLC   như   hệ   thống   thang   máy,   hệ 
thống   đèn   giao   thông,   máy   giặt…  Hình 1.5. Bộ thí nghiệm  
PLCE – SIE
Chúng được phát triển đặc biệt để  kết 
nối, làm việc với PLCE ­ SIE.

CHƯƠNG 2. PHẦN MỀM TIA PORTAL V13
Phần mềm dùng để lập trình cho PLC S7­1200 là TIA Portal. 
TIA Portal là phần mềm cơ sở tích hợp tất cả  các phần mềm lập  
trình cho các hệ  thống tự  động hóa và truyền động điện. Phần  
mềm tích hợp các sản phẩm SIMATIC khác nhau trong một phần  

7


mềm ứng dụng; ví dụ, Simatic Step 7 V13 để lập trình các bộ điều 
khiển Simatic. Simatic WinCC V13 để cấu hình các màn hình HMI 
và chạy SCADA trên máy tính, giúp tăng năng suất và hiệu quả 
làm việc.
Hình 2.1. Giao diện phần mềm TIA Portal
TIA Portal giúp cho các phần mềm này chia sẻ cùng một cơ 
sở   dữ 
liệu, 
tạo 
nên   sự 
thống 
nhất 

trong 
giao 
diện 
và tính toàn vẹn cho ứng dụng. Tất cả các bộ đều khiển PLC, màn 
hình HMI, các bộ  truyền động của Siemens đều được lập trình,  
cấu hình trên TIA portal. Việc này giúp giảm thời gian, công sức  
trong việc thiết lập truyền thông giữa các thiết bị này. 
Hai phần mềm quan trọng trong TIA Portal là Simatic Step 7 
và Simatic WinCC.
CHƯƠNG 3. GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN SỬ DỤNG 
PLCE – SIE
Tại   chương   này,   khóa   luận   sẽ   giới   thiệu   10   mô­đun   mô  
phỏng các hệ thống được điều khiển và kiểm soát bởi PLC:

8


Điều khiển lò phản ứng hóa học (N – PLCE – CR)
Điều khiển hệ thống chiếu sáng (N – PLCE – CTI)
Điều khiển hệ thống hàn (N – PLCE – CTRA)
Điều khiển hệ thống dập nổi (N – PLCE – MA)
Điều khiển máy bán nước tự động (N – PLCE – MBC)
Điều khiển hệ thống phân loại thư tự động ( N – PLCE –  
MCC)
Điều khiển hệ thống dập tự động (N – PLCE – PAE)
Điều khiển hệ thống đóng chai và dán nhãn (N – PLCE ­  
PELE)
Điều khiển hệ thống bơm bể chứa (N – PLCE – PLLT)
Điều khiển hệ thống đèn giao thông (N – PLCE – CST)
Mỗi mô­đun mô phỏng được chỉ  rõ dữ  liệu đầu vào, đầu ra 

của bộ  điều khiển, lưu đồ  thuật toán điều khiển chương trình và 
mô phỏng giao diện điều khiển, giám sát hệ thống cho mô­đun. 

9


KẾT LUẬN
Sau thời gian tiến hành nghiên cứu và thực hiện khóa luận  
tốt nghiệp với tên đề  tài “Xây dựng phần mềm đo lường và điều  
khiển với PLC­S7­1200 kết nối với phần mềm WinCC”,  em đã đạt 
được những kết quả sau:
Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động và lập trình PLC 
theo ngôn ngữ bậc thang.
Tìm hiểu bộ thí nghiệm PLC­SIE với lõi là PLC S7–1200 
của hãng Siemens và viết chương trình điều khiển PLC 
cho 10 mô­đun thí nghiệm.
Tìm hiểu và viết chương trình điều khiển và giám sát cho  
10 mô­đun thí nghiệm sử dụng phần mềm WinCC.
Qua   khóa   luận  “Xây   dựng   phần   mềm   đo   lường   và   điều  
khiển với PLC­S7­1200 kết nối với phần mềm WinCC”  em đã có 
thêm được kiến thức về  cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bộ 
thiết bị PLC – SIE nói chung và CPU S7 – 1200 nói riêng. Cùng với  
đó là các kiến thức về  nguyên lý, cấu tạo và cách hoạt động của  
một số mô hình thiết bị như mô hình đóng chai, máy dập nổi, máy 
phân loại thư… Từ những kiến thức mà em đã tích lũy được trong  
suốt quá trình học và thời gian làm khóa luận, em nghĩ mình sẽ làm 
tốt công việc thực tế sau này.

10