›
›

Đề tài Dây truyền phân loại và đếm sản phẩm

pdf 67 trang hoanguyen 5880
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đề tài Dây truyền phân loại và đếm sản phẩm", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfde_tai_day_truyen_phan_loai_va_dem_san_pham.pdf

Nội dung text: Đề tài Dây truyền phân loại và đếm sản phẩm

  1. ĐỀ TÀI Dây truyền phân loại và đếm sản phẩm
  2. Mục Lục Mục Lục 1 LỜI MỞ ĐẦU 4 LỜI CẢM ƠN 5 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 6 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN 7 Chương 1 Tổng quan về PLC S7 200 8 và bài tốn phân loại sản phẩm. 8 A Tổng quan về PLC S7-200. 8 1 Chức năng hệ PLC. 8 2 Sơ đồ khối. 8 3 Cấu hình phần cứng: 10 4 Các vùng nhớ. 12 5 Kết nối với máy tính. 15 B Phần mềm STEP 7 Micro/WIN. 16 1.Các phần tử cơ bản trong chương trình PLC S7-200 16 3 Phần ngơn ngữ lập trình. 17 Chương 2 Phần mềm WinCC và phương pháp kết nối với PLC S7 200 19 A . Giới thiệu phần mềm giao diện người máy WinCC (Siemens). 19 1 Đặc trưng cơ bản của WinCC 19 2 Chức năng Graphics Designer. 20 3 Chức năng Alarm Logging. 20 4. Tag Logging 20 5 Report Designer 20 6 User Achivers. 21 B Cấu hình Wincc 22 1 Các loại Project 22 2 Chức năng của Win CC Explower 22 3 Graphics Designer: 26 4 Tag Longging (hiển thị giá trị của quá trình) 27 5 Cấu trúc Alarm longging 30 E .Phần mềm PC access kết nối PLC và WinCC 31 Bước 1 . Tạo Tag trong phần mềm PC Access 1.0 31 Bước 2 . Kết nối biến với WinCC 34 Chương 3 . Mơ hình dây truyền phân loại sản phẩm 37 A . Mơ hình cơ khí 37 B . Cấu tạo mơ hình 37 C . Chức năng hoạt động của các nút ấn trên mơ hình 38 D. Nguyên lý hoạt động của dây truyền phân loại và đếm sản phẩm. 39 E Cảm biến E3F DS10C4 40 F Ứng dụng: 43 1 .Ứng dụng trong sản xuất gạch 43 2. Ứng dụng trong ngành cơng nghiệp sản xuất thực phẩm: 44 G. Ưu , khuyết điểm của mơ hình 46 1. Ưu điểm của mơ hình 46 2 Khuyết điểm : 46 Chương 4 : Thực thi hệ thống điều khiển giám sát dây truyền phân loại sản phẩm dùng WinCC và S7 200 47 A. Mạch điều khiển 47 1 Vi điều khiển 8052 : AT89S52 47 2 Mạch đảo chiều động cơ 1 chiều : L 298 54 3 Bộ cách ly quang : PC 817 56 2
  3. 4 . Bộ hiển thị LED 7 thanh 57 5 . Sơ đồ khối 57 6. Sơ đồ mạch in 62 B . Chương trình PLC cho mơ hình phân loại và đếm sản phẩm. 63 1.Bảng thiết lập vào ra 63 2.Lưu đồ thuật tốn của PLC 64 C Lập giao diện mơ phỏng mơ hình trên WinCC 66 D. Kết nối PLC và WinCC dùng phần mềm PC Access 1.0 67 3
  4. LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, sự phát triển của khoa học kỹ thuật và cơng nghệ thơng tin ngày càng cao đem lại nhiều lợi ích cho con người nhằm giảm thiểu tối đa sức lao động của con người trong quá trình sản xuất. Mức độ tự động hĩa tại các phân xưởng và nhà kho cũng như các khu vực quản lý điều hành vẫn tiếp tục được nâng cao. Ngày càng nhiều các thiết bị tiên tiến địi hỏi khả năng xử lý, mức độ hồn hảo , sự chính xác của các hệ thống sản xuất ngày một cao hơn, đáp ứng nhu cầu sản xuất về số lượng, chất lượng, thẩm mỹ ngày càng cao của xã hội. Xuất phát từ tình hình thực tế tự động hĩa tại các phân xưởng, nhà kho và các khu vực điều hành quản lý vẫn đang tiếp tục được nâng cao cùng với kiến thức đã được học trong trường, chúng em đã nghiên cứu và thực hiện đề tài dây truyền phân loại và đếm sản phẩm. Đây chỉ là một phần nhỏ trong quy trình sản xuất, tuy vậy chúng em mong rằng với đề tài này chúng em sẽ củng cố được kiến thức đã được học trong trường và ứng dụng một phần nhỏ trong sản xuất. Nội dung đề tài Chương I : Phần cơ khí Chương II : Vi Điều khiển và chương trình hiển thị số sản phẩm Chương III: Giới thiệu về PLC s7-200 và chương trình PLC trong hệ thống phân loại và đếm sản Chương IV : Giới thiệu về phần mềm WinCC Chương V : Phần mềm PC access kết nối PLC và WinCC Chương VI : Giới thiệu chung về cảm biến Do hạn chế về thời gian, kinh nghiệm thực tế, vừa tìm hiểu, vừa học hỏi trong quá trình thực hiện nên khơng tránh khỏi thiếu sĩt, chúng em rất mong nhận được sự đĩng gĩp của thầy cơ và các bạn để đề tài được hồn thiện hơn. Ngày 10 tháng 05 năm 2011 Nhĩm sinh viên thực hiện 4
  5. LỜI CẢM ƠN Qua một thời gian tìm hiểu và thực hiện tích cực, đến nay đồ án được thành. Cĩ được thành quả này, chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy HÙNG đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ chúng em trong suốt thời gian thực hiện đồ án. Xin cảm ơn các thầy cơ giáo trong khoa Điện trường Đại học Cơng Nghiệp Hà Nội đã tạo điều kiện để chúng em thực hiện đồ án này Xin cảm ơn các bạn sinh viên đã đĩng gĩp ý kiến, động viên khích lệ tinh thần trong quá trình thực hiện đồ án. Ngày 30 tháng 05 năm 2011 Nhĩm sinh viên thực hiện 5
  6. NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 6
  7. NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN 7
  8. Chương 1 Tổng quan về PLC S7 200 và bài tốn phân loại sản phẩm. A Tổng quan về PLC S7-200. 1 Chức năng hệ PLC. Thiết bị điều khiển logic khả trình PLC ( Programable Logic Controler ) là thiết bị điều khiển đặc biệt dựa trên bộ vi xử lý , sử dụng bộ nhớ lập trình được để lưu trữ các lệnh , thực hiện các chức năng và thuật tốn để điều khiển máy và các quá trình. 2 Sơ đồ khối. Thiết bị lập trình Bộ nhớ Giao diện vào Bộ xử lý ( CPU ) Giao diện ra Nguồn cung cấp Phần cứng PLC cĩ 5 bộ phận cơ bản: - Bộ xử lý: cịn gọi là bộ xử lý trung tâm (CPU) , là linh kiện chứa bộ vi xử lý. Bộ xử lý biên dịch các tín hiệu vào và thực hiện các hoạt động điều khiển theo chương trình được lưu trong bộ nhớ của CPU , truyền các quyết định dưới dạng tín hiệu hoạt động đến các tín hiệu ra. Nguyên lý làm việc của bộ xử lý tiến hành theo từng bước tuần tự , đầu tiên các thơng tin lưu trữ trong bộ nhớ chương trình được gọi lên tuần tự và được kiểm sốt bởi bộ đếm chương trình. Bộ xử lý liên kết các tín hiệu và đưa ra kết quả ra đầu ra. Chu kỳ thời gian này gọi là thời gian quét ( scan ) . Thời gian vịng quét phụ thuộc vào dung lượng bộ nhớ , tốc độ của CPU. 8
  9. 4. Chuyển dữ liệu từ bộ 1. Nhập dữ liệu từ thiết bị đệm ảo ra thiết bị ngoại vi. ngoại vi vào bộ đệm. 3. Truyền thơng và kiểm 2. Thực hiện chương trình. tra lỗi. Sự thao tác tuần tự của chương trình dẫn đến một thời gian trễ trong khi bộ đếm của trương trình đi qua một chu kỳ đầy đủ , sau đĩ bắt đầu lại từ đầu. - Bộ nguồn: cĩ nhiệm vụ chuyển đổi điện áp AC thành điện áp thấp cho bộ vi xử lý ( thường là 5V ) và cho các mạch điện trong các module cịn lại ( thường là 24V ). - Thiết bị lập trình: được sử dụng để lập các chương trình điều khiển cần thiết sau đĩ được chuyển cho PLC. Thiết bị lập trình cĩ thể là thiết bị lập trình chuyên dụng , cĩ thể là thiết bị lập trình cầm tay gọn nhẹ , cĩ thể là phần mềm được cài đặt trên máy tính cá nhân. - Bộ nhớ: là nơi lưu trữ chương trình sử dụng cho hoạt động điều khiển. Các bộ nhớ cĩ thể là RAM , ROM , EPROM. Người ta luơn chế tạo nguồn dự phịng cho RAM đề duy trì chương trình trong trường hợp mất điện nguồn , thời gian duy trì tùy thuộc vào từng PLC cụ thể. Bộ nhớ cũng cĩ thể được chế tạo thành module cho phép dễ dàng thích nghi với các chức năng điều khiển cĩ kích cỡ khác nhau , khi cần mở rộng cĩ thể cắm thêm. - Giao diện vào ra: là nơi bộ xử lý nhận thơng tin từ các thiết bị ngoại vi và truyền thơng tin đến các thiết bị bên ngồi. Tín hiệu vào cĩ thể từ các cơng tắc , các bộ cảm biến nhiệt độ , các tế bào quang điện Tín hiệu ra cĩ thể cung cấp cho các cuộn dây cơng tắc tơ , các rơle , các van điện từ Tín hiệu vào cĩ thể là tín hiệu rời rạc , tín hiệu liên tục , tín hiệu logic Mỗi điểm vào ra cĩ một địa chỉ duy nhất được PLC sử dụng. Các kênh vào / ra đã cĩ các chức năng cách ly và điều hoa tín hiệu sao cho các bộ cảm biến và các bộ tác động cĩ thể nối trực tiếp với chúng mà khơng cần thêm mạch điện khác. Tín hiệu vào thường được ghép cách điện ( cách ly ) nhờ linh kiện quang. Dải tín hiệu nhận vào cho các PLC cỡ lớn cĩ thể là 5V , 24V , 110V , 220V. Các PLC cỡ nhỏ thường chỉ nhận tín hiệu 24V. Tín hiệu ra cũng được ghép cách ly, cĩ thể cách ly kiều rơle , cách ly kiểu quang. Tín hiệu ra cĩ thể là tín hiệu chuyển mạch 24V , 100mA ; 110V , 1A một chiều ; thậm chí 240V , 1A xoay chiều tùy loại PLC. 9
  10. Cách ly kiều rơle Cách ly kiểu quang. 3 Cấu hình phần cứng: SF (đèn đỏ) : đèn đỏ SF báo hiệu hệ thống bị lỗi. Đèn SF sáng lên khi PLC cĩ lỗi. RUN (đèn xanh) : cho biết PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiện chương trình được nạp vào trong bộ nhớ chương trình của PLC. STOP (đèn vàng) : chỉ định PLC đang ở chế độ dừng. Dừng chương trình đang thực hiện lại. Ix.x (đèn xanh) : đèn xanh ở cổng vào chỉ định trạng thái tức thời của cổng ( x.x = 0.0 – 1.5 ). Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng. Qy.y (đèn xanh) : đèn xanh ở cổng ra chỉ định trạng thái tức thời của cổng ( y.y = 0.0-1.10 ). Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng. 10
  11. Một số loại CPU 22x: - Cổng truyền thơng: S7-200 sử dụng cổng truyền thơng nối tiếp RS 485 với phích cắm 9 chân để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với các PLC khác.Tốc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI là 9.6 kbps. Tốc độ truyền cung cấp PLC theo kiểu tự do là từ 300 baud đến 38400 baud. Các chân của cổng truyền thơng là: 1. Đất. 2. 24VDC 3. truyền và nhận dữ liệu 4. khơng dùng 5. đất 11
  12. 6. 5VDC ( điện trở trong 100Ω ) 7. 24VDC (100mA) 8. truyền và nhận dữ liệu 9. khơng dùng Để ghép nối S7-200 với máy lập trình PG720 cĩ thể sử dụng một cáp nối thẳng qua MPI. Cáp đĩ đi kèm theo máy lập trình. Ghép nối S7-200 với máy tính PC qua cổng RS 232 cần cĩ cáp nối PC/PPI với bộ chuyển đổi RS232/RS485 , và qua cổng USB ta cĩ cáp USB/PPI. - Card nhớ , pin , clock (CPU 221 , 222) Một tụ điện với điện dung lớn cho phép nuơi bộ nhớ RAM sau khi bị mất nguồn điện cung cấp. Tùy theo CPU mà thời gian lưu trữ cĩ thể kéo dài nhiều ngày. Chẳng hạn CPU 224 là khoảng 100h. Card nhớ: được sử dụng để lưu trữ chương trình. Chương trình chứa trong card nhớ bao gồm : program block , data block , system block , cơng thức , dữ liệu đo và các giá trị cưỡng bức. Card pin: dùng để mở rộng thời gian lưu trữ các dữ liệu cĩ trong bộ nhớ. Nguồn pin được tự động chuyển sang khi tụ PLC cạn. pin cĩ thể sử dụng đến 200 ngày. Card Clock / Battery module: đồng hồ thơig gian thực cho CPU 221, 222 và nguồn pin để nuơi đồng hồ và lưu giữ liệu. Thời gian sử dụng đến 200 ngày. - Biến trở chỉnh giá trị analog: hai biến trở này được sử dụng như hai ngõ vào analog cho phép điều chỉnh các biến cần phải thay đổi và sử dụng trong chương trình. 4 Các vùng nhớ. - Vùng nhớ đệm ngõ vào số I: CPU sẽ đọc trạng thái tín hiệu của tất cả các ngõ vào số ở đầu mỗi chu kỳ quét ,sau đĩ sẽ chứa các giá trị này vào vùng nhớ đệm ngõ vào. Cĩ thể truy nhập vùng nhớ này theo bit , Byte , Word hay Doubleword. - Vùng nhớ đệm ngõ ra số Q: Trong quá trình xử lý chương trình CPU sẽ lưu các giá trị sử lý thuộc vùng nhớ ngõ ra vào đây. Tại cuối mỗi vịng quét CPU sẽ sao chép nội dung vùng nhớ đệm này và chuyển ra các ngõ ra vật lý. Cĩ thể truy nhập vùng nhớ này theo bit , Byte , Word hay Doubleword. - Vùng nhớ biến V: Sử dụng vùng nhớ V để lưu trữ các kết quả phép tốn trung gian cĩ được do các xử lý logic của chương trình. Cũng cĩ thể sử dụng vùng nhớ để lưu trữ các dữ liệu khác liên quan đến chương trình hay nhiệm vụ điều khiển. Cĩ thể truy nhập vùng nhớ này theo bit , Byte , Word hay Doubleword - Vùng nhớ M: 12
  13. Cĩ thể coi vùng nhớ M như các rơle điều khiển trong chương trình để lưu trữ trạng thái trung gian của một phép tốn hay các thơng tin điều khiển khác. Cĩ thể truy nhập vùng nhớ này theo bit , Byte , Word hay Doubleword. - Vùng nhớ bộ định thời T: S7-200 cung cấp vùng nhớ riêng cho các bộ định thời , các bộ định thời được sử dụng cho các yêu cầu điều khiển cần trì hỗn thời gian. Giá trị thời gian đếm sẽ được đếm tăng dần theo 3 độ phân giải là 1ms , 10ms , 100ms. - Vùng nhớ bộ đếm C: Cĩ 3 loại bộ đếm là bộ đếm lên , bộ đếm xuống , bộ đếm lên - xuống . Các bộ đếm sẽ tăng hoặc giảm giá trị hiện hành khi tín hiệu ngõ vào thay đổi trạng thái từ mức thấp lên mức cao. - Vùng nhớ bộ đếm tốc độ cao HC: Các bộ đếm tốc độ cao được sử dụng để đếm các sự kiên tốc độ cao độc lập với vịng quét của CPU. Giá trị đếm là số nguyên 32 bit cĩ dấu. Để truy xuất giá trị đếm của các bộ đếm tốc độ cao cần xác định địa chỉ của bộ đếm tốc độ cao , sử dụng bộ nhớ HC và số của bộ đếm , ví dụ HC0. Giá trị đếm hiện hành của các bộ đếm tốc độ cao là các giá trị chỉ đọc và truy xuất theo double word. - Các thanh ghi AC: Là các phần tử đọc / ghi mà cĩ thể được dùng để truy xuất giống như bộ nhớ. Chẳng hạn cĩ thể sử dụng các thanh ghi để truy xuất các thơng số từ các chương trình con và lưu trữ các giá trị trung gian để sử dụng cho tính tốn. Các CPU s7-200 cĩ 4 thanh ghi là AC0 , AC1 , AC2 và AC3. Chúng ta cĩ thể truy xuất dữ liệu trong các thanh ghi này theo Byte , Word và Doubleword. - Vùng nhớ đặc biệt SM: Các bit SM là các phần tử cho phép truyền thơng tin giữa CPU và chương trình người dùng. Cĩ thể sử dụng các bit này để chọn lựa và điều khiển một số chức năng đặc biệt của CPU , chẳng hạn như bit lên mức 1 trong vịng quét đầu tiên , các bit phát ra các xung cĩ tần số 1Hz Chúng ta truy xuất vùng nhớ SM theo bit , Byte , Word và Doubleword. - Vùng nhớ cục bộ L: Vùng nhớ này cĩ độ lớn 64 Byte , trong đĩ 60 Byte cĩ thể được dùng như vùng nhớ cục bộ hay chuyển các thơng số tới các chương trình con , 4 Byte cuối cùng dùng cho hệ thống. Vùng nhớ này tương tự như vùng nhớ biến V chỉ khác ở chỗ các biến vùng nhớ V cho phép sử dụng tất cả các khối chương trình cịn vùng nhớ L chỉ cĩ tác dụng trong phạm vi soạn thảo của một khối chương trình mà thơi. Vị trí biến thuộc vùng nhớ L trong chương trình chính thì khơng thể sử dụng ở chương trình con và ngược lại. 13
  14. - Vùng nhớ ngõ vào tương tự AI: Các PLC S7-200 chuyển một giá trị tương tự thành giá trị số và chứa vào một vùng nhớ 16 bit. Bởi vì các giá trị tương tự chiếm một vùng nhớ word nên chúng luơn luơn cĩ các giá trị worrd chẵn , chẳng hạn như AIW0 , AIW2 , AIW4 và là các giá trị chỉ đọc. - Vùng nhớ ngõ ra tương tự AQ: Các PLC S7-200 chuyển một giá trị số 16 bit sang giá trị điện áp hoặc dịng điện , tương ứng với một giá trị số. Giống như các ngõ vào tương tự chúng ta chỉ cĩ thể truy xuất các ngõ ra tương tự theo word. Và là các giá trị word chẵn , chẳng hạn AQW0, AQW2 , AQW4. Bảng các vùng nhớ và đặc điểm của CPU S7-200: 14
  15. 5 Kết nối với máy tính. Đối với các thiết bị lập trình của hẵng Siemens cĩ các cổng giao tiếp PPI thì cĩ thể kết nối trực tiếp với PLC thơng qua một sợi cáp. Tuy nhiên đối với máy tính cá nhân cần thiết phải cĩ cáp chuyển đổi PC/PPI . Cĩ 2 loại cáp chuyển đổi là cáp RS232/PPI Multi-Master và cáp USB/PPI Multi-Master. - Cáp RS232/PPI Multi-Master. Hình dáng của cáp và cơng tắc chọn chế độ truyền: Tùy theo tốc độ truyền giữa máy tính và CPU mà cơng tắc 1,2,3 được để ở vị trí thích hợp. Thơng thường đối với CPU 22x thì tốc độ truyền thường đặt là 9.6 kbaud ( tức cơng tắc 1,2,3 được đặt theo thứ tự là 010 ) Tùy theo truyền thơng là 10 bit hay 11 bit mà cơng tắc 7 được đặt ở vị trí thích hợp. Khi kết nối bình thường với máy tính thì cơng tắc 7 chọn ở chế độ truyền thơng 11 bit ( cơng tắc 7 đặt ở vị trí 0 ) Cơng tắc 6 ở cáp RS232/PPI Multi-Master được sử dụng để kết nối port truyền thơng RS232 của 1 modem với S7-200 CPU. Khi kết nối bình thường với máy tính thì cơng tắc 6 được đặt ở vị trí data Comunications Equipment (DCE) (cơng tắc 6 ở vị trí 0) . Khi kết nối cáp PC/PPI với một modem thì port RS232 của cáp PC/PPI được đặt ở vị trí Data Teminal Equipment (DTE) (cơng tắc 6 ở vị trí 1). Cơng tắc 5 được sử dụng để đặt cáp RS232/PPI Multi-Master thay thế cáp PC/PPI hoặc hoạt động ở chế Freeport thì đặt ở chế độ PPI/Freeport (cơng tắc 5 ở vị trí 0). Nếu kết nối bình thường là PPI (master) với phần mềm STEP 7 Micro/Win 3.2 SP4 hoặc cao hơn thì đặt ở chế độ PPI (cơng tắc 5 ở vị trí 1). Sơ đồ nối cáp RS232/PPI Multi-Master giữa máy tính và CPU S7-200 với tốc độ truyền 9,6 kbaud: 15
  16. - Cáp USB/PPI Multi-Master. Hình dáng của cáp: Cách thức kết nối cáp USB/PPI Multi-Master cũng tương tự như cáp RS232/PPI Multi-Master . Để sử dụng cáp này , phần mềm cần phải là STEP 7 - Micro/WIN 3.2 Service Pack 4 ( hoặc cao hơn ). Cáp chỉ cĩ thể được sử dụng với loại CPU 22x hoặc sau này. Cáp USB khơng được hỗ trợ truyền thơng Freeport và download cấu hình màn hình TP070 từ phần mền TP Designer. B Phần mềm STEP 7 Micro/WIN. 1.Các phần tử cơ bản trong chương trình PLC S7-200 Các phần tử cơ bản trong chương trình PLC S7- 200 là: 1. Chương trình chính (main program) 2. Chương trình con (subroutine) 3. Chương trinh ngắt (interupt rountine) 4. Khối hệ thống ( system block) 5. Khối dữ liệu (data block) Chương trình OB1 (main program) Đây là phần khung chương trình, chứa các lệnh điều khiển ứng dụng. Với 1 số chương trình điều khiển nhỏ, đơn giản chúng ta cĩ thể viết tắt các lệnh trong khối này. Chương trình ứng dụng được bắt đầu từ chương trình chính, các lệnh được xử lý lần 16
  17. lượt từ trên xuống dưới và chỉ 1 lần ở mỗi vịng quét. Trong S7-200 chương trính được chứa trong khối OB1. Chương trình con SUB (subroutine) Các lệnh viết trong chương trình con chỉ cĩ thể được xử lý khi chương trình con được gọi (Call) từ các chương trình chính, từ 1 chương trình con khác hoặc từ 1 chương trình ngắt. Sử dụng chương trình con khi chúng ta muốn phân chia nhiệm vụ điều khiển. Mối chương trình con được viết cho 1 nhiệm vụ nhỏ hoặc khi cĩ nhiệm vụ điều khiển tương tự nhau (ví dụ : điều khiển băng tải 1, điều khiển băng tải 2) thì chúng ta chỉ cần tạo chương trình con 1 lần và cĩ thể gọi ra nhiều lần từ chương trình chính. Sử dụng chương trình con cĩ 1 số ưu điểm sau: + Chương trình điều khiển được chia theo nhiệm vụ điều khiển nên cĩ cấu trúc rõ ràng, rất dễ ràng cho việc kiểm tra chỉnh sửa chương trình. + Giảm thời gian vịng quét của chương trình. CPU khơng phải liên tục xử lý các lệnh của chương trình mà chỉ xử lý chương trình con khi cĩ lênh gọi tương ứng. + Chương trình con cho phép giảm cơng việc soạn thảo khi cĩ các chương trình con giống nhau. Chương trình ngắt INT ( interupt rountine) Chương trình ngắt được thiết kế cho 1 sự kiện ngắt được định nghĩa trước. Bất cứ khi nào xác định sự kiện ngắt xảy ra thì S7-200 thực hiện chương trình ngắt. Chương trình ngắt khơng đựơc gọi bởi chương trình chính mà theo sự kiện ngắt xảy ra. Chương trình ngắt được sử lý mỗi khi sự kiện ngắt xảy ra. Khối hệ thống (system block) System bock cho phép ta cấu hình các tuỳ chọn phần cứng khác nhau cho S7- 200. Khối dữ liệu (data block) Data Block cho phép lưu trữ các giá trị biến khác nhau (vùng nhớ V) được sử dụng trong chương trình. Giá trị ban đầu được nhập trong mỗi khối dữ liệu. 3 Phần ngơn ngữ lập trình. Để cĩ thể soạn thảo chương trình cho các S7-200, chúng ta sử dụng chương trình Step 7 Micro Win. Và cũng giống như PLC của các hãng khác chúng ta cĩ 3 dạng soạn thảo thơng dụng là LAD. FBD, STL. Việc tuỳ chọn việc soạn thảo nào để viết chương trình là tuỳ vào người sử dụng. Dạng hình thang LAD (Ladder logic) Ở dạng soạn thảo này chương trình được hiên thị gần giống sơ đồ nối dây một mạch trang bị điện gồm các thiết bị Rơle, Contactor. Chúng ta xem như 1 dịngđiện từ 17
  18. 1 nguồn điện chảy qua các chuỗi tiếp điểm lơgic ngõ vào từ trái qua phải rồi đến ngõ ra. Chương trình cơ bản được chia ra làm nhiều Network, mỗi Network thực hiện 1 nhiệm vụ nhỏ cụ thể. Các Network thực hiện từ trái qua phải và từ trên xuống dưới. Các phần tử chủ yếu dùng trong dạng soạn thảo này là: + Tiếp điểm khơng đảo -| |- + Tiếp điểm đảo -|\|- + Ngõ ra –( )- + Các hộp chức năng các hộp biểu diễn các phép tốn số học định thời , bộ đếm. Dạng soạn thảo này cĩ 1 số ưu điểm: + Dễ sử dụng cho người mới học lập trình + Biểu diễn đồ hoạ dễ hiểu và thơng dụng + Luơn cĩ thể chuyển sang STL từ dạng LAD Dạng khối chức năng: FBD (Funtion Block Diagram) Dạng FBD hiện thị chương trình soạn thảo ở dạng đồ hoạ tương tự như sơ đồ các cổng lơgic. FBD khơng khái niệm đường nguồn phải trái do đĩ khái niệm dịng điện khơng được sử dụng. Thay vào đĩ là các Logic 1. Khơng cĩ tiếp điểm và cuộn dây như ở dạng LAD, nhưng cĩ các cổng Logic và cổng chức năng. Các cổng lơgic AND, OR, XOR tương ứng với các tiếp điểm Logic nối tiếp hay song song Đầu ra của các cổng Lơgic hay hộp chức năng cĩ thể được sử dụng để nối tiếp với đầu vào của các cổng lơgic hay các hộp chức năng khác. Với dạng soạn thảo này cĩ 1 số ưu điểm sau: + Biểu diễn ở dạng đồ hoạ các cổng chức năng giúp ta cĩ thể dễ đọc hiểu theo trình tự điều khiển. + Luơn cĩ thể chuyển từ dạng FBD sang STL. Dạng liệt kê lệnh : STL (StaTement List) Đây là dạng soạn thảo chương trình dạng tập hợp các câu lệnh. Người dùng phải nhập các câu lênh từ bàn phím, giữa lệnh và các tốn hạng cĩ khoảng trắng và mỗi lệnh chiếm 1 hàng. Ở dạng soạn thảo này sẽ cĩ 1 số chức năng mà dạng soạn thảo STL và FBD khơng cĩ. Dạng soạn thảo này cĩ 1 số điểm chính: + Là dạng soạn thảo phù hợp cho những người cĩ kinh nghiệm lập trình PLC. + STL cho phép khắc phục 1 số khĩ khăn khi lập trình STL và FBD. + Luơn luơn cĩ thể chuyển được từ dạng LAD hay FBD về dạng STL nhưng khi chuyển ngược lại từ STL sang LAD hay FBD thì cĩ 1số phản ứng khơng chuyển được. 18
  19. Chương 2 Phần mềm WinCC và phương pháp kết nối với PLC S7 200 A . Giới thiệu phần mềm giao diện người máy WinCC (Siemens). WinCC (Windows Control Center) là một phần mềm của hãng Siemens dùng để điều khiển, giám sát thu thập dữ liệu trong quá trình sản xuất . Những thành phần cĩ trong WinCC dễ sử dụng, giúp người dùng tích hợp những ứng dụng mới hoặc cĩ sẵn mà khơng gặp bất kỳ trở ngại nào. 1 Đặc trưng cơ bản của WinCC. WinCC chạy trên hệ điều hành Microsoft Windows XP, Windows 2000. Do đĩ cĩ tính chất mở và thường xuyên cập nhật, phát triển nên WinCC tương thích với nhiều phần mềm chuẩn tạo nên giao diện người và máy đáp ứng nhu cầu sản xuất. Chương trình được tích hợp nhiều ứng dụng, tận dụng dịch vụ của hệ điều hành làm cơ sở mở rộng hệ thống. Với WinCC, ta cĩ thể sử dụng nhiều giải pháp khác nhau để giải quyết cơng việc, từ việc xây dựng hệ thống cĩ qui mơ nhỏ và vừa khác nhau, cho tới việc xây dựng hệ thống cĩ qui mơ lớn như MES: Hệ thống quản lý việc thực hiện sản xuất – Manufacturing Excution Systems Tuỳ theo khả năng của người thiết kế cũng như các phần cứng hỗ trợ khác mà WinCC đã và đang được phát triển trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Ứng dụng phổ biến nhất của WinCC là: Khi một hệ thống dùng chương trình WinCC để điều khiển, thu thập dữ liệu từ quá trình, nĩ cĩ thể mơ phỏng bằng hình các sự kiện xảy ra trong quá trình điều khiển dưới dạng các chuỗi sự kiện. WinCC cung cấp nhiều hàm chức năng cho mục đích hiển thị, thơng báo bằng đồ họa, xử lý thơng tin đo lường, các tham số cơng thức, các bảng ghi báo cáo, v.v đáp ứng yêu cầu cơng nghệ ngày một phát triển và là một trong những chương trình ứng dụng trong thực tế. Các chức năng của WinCC: » Lập cấu hình hồn chỉnh. » Hướng dẫn giới thiệu về việc lập cấu hình. » Thích ứng việc ấn định, gọi và lưu trữ các dự án » Quản lí các dự án 19
  20. » Cĩ khả năng nối mạng và soạn thảo cho nhiều người sử dụng trong một project. » Quản lí phiên bản » Diễn tả bằng đồ thị của dữ liệu cấu hình » Điều khiển và đặt cấu hình cho các hình vẽ/cấu trúc hệ thống » Thiết lập cấu hình tồn cục » Đặt cấu hình cho các chức năng định vị đặc biệt. » Tạo và soạn thảo các tham khảo đan chéo. » Phản hồi dữ liệu » Báo cáo trạng thái hệ thống. » Thiết lập hệ thống đích. » Chuyển giữa Run-timer và cấu hình. » Kiểm tra chế độ mơ phỏng, trợ giúp thao tác để đặt cấu hình dữ liệu bao gồm: Dịch hình vẽ, mơ phỏng tag, thị trạng thái và thiết lập thơng báo. 2 Chức năng Graphics Designer. Thực hiện dễ dàng các chức năng mơ phỏng và hoạt động thơng qua các đối tượng đồ hoạ của chương trình WinCC, Windows, OLE, I/O với nhiều thuộc tính động (Dynamic). 3 Chức năng Alarm Logging. Thực hiện việc hiển thị các thơng báo hay các báo cáo trong khi hệ thống đang vận hành,. Đảm trách về các thơng báo nhận được và lưu trữ. Nĩ chứa các chức năng để nhận các thơng báo từ các quá trình, để chuẩn bị, hiển thị, hồi đáp và lưu trữ chúng. Ngồi ra Alarm Logging cịn giúp chúng ta tìm ra nguyên nhân lỗi của hệ thống. 4. Tag Logging Thu thập, lưu trữ và nén các giá trị đo dưới nhiều dạng khác nhau. Tag Logging cho phép lấy dữ liệu từ các quá trình thực thi, chuẩn bị để hiển thị và lưu trữ các dữ liệu đĩ. Dữ liệu cĩ thể cung cấp các tiêu chuẩn về cơng nghệ và kỹ thuật quan trọng liên quan đến các trạn thái hoạt động của tồn hệ thống. 5 Report Designer 20
  21. Cĩ nhiệm vụ tạo các thơng báo, báo cáo và các kết quả này được lưu trữ dưới dạng các trang nhật ký sự kiện. 6 User Achivers. Cho phép người sử dụng lưu trữ dữ liệu từ chương trình ứng dụng và cĩ khả năng trao đổi với các thiết bị tự động hố khác. Điều này cĩ nghĩa: Các cơng thức, thơng số trong chương trình WinCC cĩ thể được soạn thảo, lưu trữ và sử dụng trong hệ thống. WinCC sử dụng bộ cơng cụ thiết kế giao diện đồ hoạ mạnh như: Toolbox, các control, OLE, được đặt dễ dàng trên giao diện thiết kế. Ngồi ra, để phục vụ cho cơng việc giám sát điều khiển tự động WinCC cịn trang bị thêm nhiều tính năng mới mà các cơng cụ khác khơng cĩ như: » Các Control thơng qua hệ thống quản trị dữ liệu cĩ thể gắn với một biến theo dõi trạng thái của hệ thống điều khiển. Thơng qua đĩ, tác động đến việc giám sát các trạng thái. » Thơng qua hệ thống, thơng điệp cĩ thể thực hiện những hành động tương ứng khi trạng thái thay đổi. » Trong WinCC, ngơn nghữ C-Script, VB-Script được dùng để thao tác giúp cho việc xử lý các sự kiện phát sinh một cách mềm dẻo và linh hoạt. WinCC cho phép người sử dụng cĩ khả năng truy cập vào các hàm giao diện của chương trình ứng dụng API (Application Program Interface) của hệ điều hành. Ngồi ra, sự kết hợp giữa WinCC và cơng cụ phát triển riêng như: Visal C++ tạo ra hệ thống cĩ tính đặc thù cao, tinh vi, gắn riêng với một cấu hình cụ thể nào đĩ. WinCC cĩ thể tạo một giao diện Người – Máy (HMI) dựa trên cơ sở giao tiếp giữa con người với các hệ thống máy, thiết bị điều khiển (PLC, CNC, ) thơng qua các hình ảnh, sơ đồ, hình vẽ hoặc câu chữ cĩ tính trực quan hơn. Cĩ thể giúp người vận hành theo dõi quá trình làm việc, thay đổi các tham số, cơng thức hoặc quá trình cơng nghệ thơng qua các hệ thống tự động . Giao diện HMI cho phép người vận hành giám sát các qui trình sản xuất và cảnh báo, báo động hệ thống khi cĩ sự cố. Từ máy tính trung tâm, cĩ thể điều khiển sự hoạt động của tồn bộ dây truyền sản xuất được lập trình trên WinCC, bạn cĩ thể giám sát và thu tất cả các thiết bị trên dây truyền. Dựa vào giao diện HMI, cĩ thể thu thập dữ liệu vào ra (I/O) một cách chính xác. Đây là một trong những chương trình thiết kế giao diện Người – Máy phổ biến tại Việt Nam. 21
  22. B Cấu hình Wincc 1 Các loại Project Hình 2.1: Các loại Project » Single-User Project: Một Single-User Project là một trạm vận hành đơn. Tạo cấu hình, cũng như kết nối bus quá trình và lưu trữ dữ liệu của Project được thực hiện trong máy tính này » Multi-User Project: Cấu hình nhiều Client và một Server. Tất cả cùng làm việc trên một Project. Tối đa 16 Client được truy cập vào một Server. Cấu hình cĩ thể đặt trong server hoặc trong một vài client. Dữ liệu của project là các hình ảnh, các tag, mục lưu trữ dữ liệu được lưu trữ trong server và cung cấp cho các client. Server được kết nối với bus quá trình và dữ liệu quá trình được xử lí ở đây. Việc vận hành hệ thống được thực hiện từ các client. »Client Project: Client Project là một loại project mà cĩ thể truy cập vào nhiều server. Các server được liên kết cĩ project của riêng của chúng. Cấu hình project của server được thực hiện trong server hoặc trong các client.\ 2 Chức năng của Win CC Explower Hình 2.2: WinCC Explower 22
  23. Khi khởi động chương trình cửa sổ này hiện ra. Tất cả thành phần của Win CC được khởi động từ đây, cĩ thể truy cập vào tất cả thành phần mà một project giao diện người máy cần cĩ cũng như xây dựng cấu hình cho các thành phần riêng rẽ. Win CC Explower cung cấp các thơng tin dưới đây: » Chức năng của Win CC Explower » Kiến trúc của Win CC Explower » Các chuẩn editor chuẩn Tại đây chứa tất cả các cức năng quản lí cho tồn hệ thống trong Win CC Explower cĩ thể đặt cấu hình khởi động module (Run-time). » Nhiệm vụ quản lí dữ liệu: Quản lí dữ liệu cung cấp ảnh quá trình với các giá trị của tag. Tất cả các hoạt động của quản lí dữ liệu đều chạy trên một nền. - Lập cấu hình hồn chỉnh. - Hướng dẫn giới thiệu về việc lập cấu hình. - Thích ứng việc ấn định, gọi và lưu trữ các dự án - Quản lí các dự án - Cĩ khả năng nối mạng và soạn thảo cho nhiều người sử dụng trong một project. - Diễn tả bằng đồ thị của dữ liệu cấu hình - Điều khiển và đặt cấu hình cho các hình vẽ/cấu trúc hệ thống - Thiết lập cấu hình tồn cục - Đặt cấu hình cho các chức năng định vị đặc biệt. - Tạo và soạn thảo các tham khảo đan chéo. - Phản hồi dữ liệu - Báo cáo trạng thái hệ thống. - Thiết lập hệ thống đích. - Chuyển giữa Run-timer và cấu hình. - Kiểm tra chế độ mơ phỏng, trợ giúp thao tác để đặt cấu hình dữ liệu bao gồm: Dịch hình vẽ, mơ phỏng tag, thị trạng thái và thiết lập thơng báo. Một dự án bao gồm các thành phần sau: Computer (máy tính), Tag Managerment (quản lí biến), Data Type (kiểu dữ liệu), Editor (soạn thảo). » Computer (máy tính) Thành phần máy tính dùng để quản lí tất cả máy tính cĩ thể truy cập vào một dự án hiện cĩ, đặt cấu hình riêng cho mỗi máy. Các thuộc tính của mơt máy tính: bao gồm tên máy và kiểu máy tính. - Server: máy tính trung tâm để lưu trữ dữ liệu và quản lí tồn cục trong hệ thống Win CC. 23
  24. - Client: được định nghĩa như một trạm làm việc. Trung tâm điều khiển được tải cục bộ trong từng loại máy tính này - Các bộ điều khiển truyền thơng: Là giao diện kết nối một hệ thống PLC và WinCC. Hệ thống Win CC chứa các bộ điều khiển truyền thơng (liên kêt động) trong kênh DLL với các thơng tin về: » Điều kiện tiên quyết cần để xử lí các tag quá trình bằng PLC. » Các thủ tục chung để kết nối tag ngồi » Giới thiệu cấu hình đặc biệt của kênh DLL » Tag Mamagerment (quản lí biến)Tags WinCC là phần tử trung tâm để truy cập các giá trị quá trình. Trong một dự án, chúng nhận một tên và một kiểu dữ liệu duy nhất. Kết nối logic sẽ được gán với biến WinCC. Kết nối này xác định kênh nào sẽ chuyển giao giá trị quá trình cho các biến. Các biến được lưu trong cơ sở dữ liệu tồn dự án. Khi một chế độ của WinCC khởi động, tất cả các biến trong một dự án được nạp và cấu trúc Run-time tương ứng được thiết lập. Mỗi biến được lưu trữ trong quản lí dữ liệu theo một kiểu dữ liệu chuẩn. - Biến nội: các biến nội khơng cĩ địa chỉ trong hệ thống PLC, do đĩ quản lí dữ liệu bên trong WinCC sẽ cung cấp cho tồn bộ mạng hệ thống. Các biến nội được dùng lưu trữ thơng tin tổng quát như: Ngày giờ hiện hành, lớp hiện hành, cập nhật liên tục. Hơn nữa, các biến nội cho phép trao đổi dữ liệu giữa các ứng để thực hiện việc truyền thơng cho cùng quá trình theo cách tập trung và tối ưu. - Biến quá trình: là các biến liên kết với việc truyền thơng logic để phản ánh thơng tin về địa chỉ của các hệ thơng PLC khác nhau. Các biến ngoại chứa một một mục đích tổng quát gồm các thơng tin về tên, kiểu, các giá trị giới hạn và một mục chuyên biệt về kết nối mà cách diễn tả phụ thuộc kết nối logic. - Nhĩm biến: chứa tất cả các biến cĩ kết nối logic lẫn nhau » Data Type (Các kiểu dữ liệu) - Binary: Kiểu nhị phân - Unsigned 8-bit value: kiểu nguyên 8 bit khơng dấu. - Signed 8-bit value: kiểu nguyên 8 bit cĩ dấu. - Unsigned 16-bit value: Kiểu nguyên 16 bit khơng dấu - Signed 16-bit value: Kiểu nguyên 16 bit cĩ dấu - Unsigned 32-bit value: Kiểu nguyên 32 bit khơng dấu - Signed 32-bit value: Kiểu nguyên 32 bit cĩ dấu 24
  25. - Floating point Number 32 bit IEEE 754: kiểu số thực 32 bit theo tiêu chuẩn IEEE 754. - Floating point Number 64 bit IEEE 754: kiểu số thực 64 bit theo tiêu chuẩn IEEE 754. - Text Tag 8 bit character set: kiểu kí tự 8 bit - Text Tag 16 bit character set: kiểu kí tự 8 bit - Raw Data type: dữ liệu thơ » Các trình soạn thảo (Editor) - Hệ thống đồ hoạ (Graphics Designer): Là một trình soạn thảo đồ hoạ cung cấp các đối tượng đồ hoạ và các bảng màu cho phép tạo các hình ảnh quá trình từ đơn giản đến phức tạp. Những đặc tính động cĩ thể được tạo ra cho từng đối tượng đồ hoạ riêng lẻ. Các đối tượng đồ hoạ cĩ thể do người sử dụng tạo ra hoặc lấy trực tiếp trong thư viện - Ấn bản các Action (Global Script): cho phép tạo ra những hành động cho các đối tượng. Trình soạn thảo này cho phép người ta tạo ra các hàm giống như trong C hoặc VB. Các hành động này cĩ thể được sử dụng trong một số hoặc nhiều project tuỳ vào mã code được tạo ra - Hệ thống thơng báo (Alarm Longging): cho phép thao tác việc lựa chọn việc thu thập và lưu trữ các kết quả của quá trình và chuẩn bị để hiển thị các thơng báo. Cĩ thể lựa chọn các khối thơng báo (Message blocks), các lớp thơng báo (Message classes), loại thơng báo (Message type) để hiển thị các thơng báo và báo cáo. - Lưu trữ các giá trị đo của quá trình (Tag Longging): được sử dụng để thu thập dữ liệu từ các quá trình và chuẩn bị chúng cho việc hiển thị và lưu trữ. Dữ liệu được định dạng cho việc lưu trữ, thời gian thu thập và lưu trữ cĩ thể được lựa chọn trước. - Hệ thống báo cáo (Report Designer): Là một hệ thống tích hợp các báo cáo để cung cấp tài liệu theo thời gian đặt trước hoặc theo sự kiện điều khiển của các thơng báo, các thao tác, các nội dung lưu trữ, các dữ liệu hiện thời hoặc dữ liệu lưu trữ trong các báo cáo của người sử dụng hoặc cĩ thể lựa chọn các dạng layout trong project. Nĩ cung cấp đầy đủ các giao diện cho người sử dụng với các cơng cụ đồ hoạ và đưa ra các kiểu báo cáo khác nhau. - Cho phép soạn thảo các văn bản để sử dụng trong quá trình chạy bởi các module khác nhau. 25
  26. 3 Graphics Designer: Hình 2.3: Graphics Designer » Cấu trúc của giao diện đồ hoạ - Menu bar - Palette chuẩn - Thanh trạng thái - Thanh lớp Các palette tạo và sửa chữa đối tượng đồ hoạ - Palette màu - Palette đối tượng - Palette kiểu - Palette về sắp xếp - Palette phĩng to thu nhỏ - Palette font » Bảng các đối tượng - Các đối tượng chuẩn (Standard Object): Tại đây cĩ rất nhiều đối tượng, để sử dụng và lấy chúng thì chỉ cần nhấp chuột và kéo vào cửa sổ làm việc. Cĩ thể dùng chuột làm thay đổi kích thước các đối tượng bao gồm: Đường thẳng, hình đa giác, đường gấp khúc, elip, - Các đối tượng thơng minh (Smart Object): Gồm các đối tượng nhúng - Ứng dụng Window (Application Window): Là những đối tượng thơng báo hệ thống (Alarm Longging), lưu trữ hệ thống (Tag Longging), báo cáo hệ thống. Application Window mở ra những ứng dụng và quản lí nĩ để hiển thị và vận hành. - Điều khiển nhúng và liên kết đối tượng (OLE control): Sử dụng OLE control để cung cấp các cơng cụ Winndow (nút ấn, hộp lựa chọn ). Các thuộc tính của nĩ được biểu thị trong cửa sổ “Object Properties” và tab “Event”. - Trường vào/ra (I/O field): Sử dụng như một số trường vào hoặc ra hoặc cả hai. Các dạng dữ liệu cho phép sử dụng với I/O field: 26
  27. - Nhị phân - Hệ 16 - Hệ thập phân - Xâu kí tự - Bar: Thuộc tính của nĩ ảnh hưởng đến sự xuất hiện và tính năng của nĩ. Nĩ thể hiện các giá trị bằng đồ thị cĩ quan hệ với giới hạn cao, thấp hoặc hồn tồn chỉ là miêu tả bằng đồ hoạ phối hợp thể hiện những giá trị với tỉ lệ do người sử dụng định trước. - Hiển thị trạng thái (Status Display): Sử dụng để hiển thị bất kỳ con số nào của những trạng thái khác nhau. Cho phép thực hiện hiển thị động bằng cách nối nĩ với tất cảc các tag tương ứng với những trạng thái khác nhau. - Danh sách văn bản (Text list): Sử dụng để đưa giá trị cho văn bản. Nĩ cĩ thể sử dụng như một danh sách vào hoặc phối hợp danh sách văn bản. Dạng số liệu là thập phân, nhị phân, hoặc bít dữ liệu đều cĩ thể được sử dụng. Các đối tượng của Window (Window Objeccct): - Nút ấn (button): Nĩ được sử dụng để điều khiển sự kiện quá trình. Nĩ cĩ hai trạng thái ấn xuống và khơng ấn. Liên kết tới quá trình bằng cách thực hiện các thuộc tính động tương ứng . - Hộp thử (check box) - Nhĩm lựa chọn (Option Group) - Nút trịn (Round Button) - Slider 4 Tag Longging (hiển thị giá trị của quá trình) Đầu tiên, khởi động chương trình windows control Center 6.0 bằng cách: Tasbar, chọn Start> Simantic > Win CC > Windows control center 6.0. Hình 2.4: Tag Logging 27
  28. » Chức năng của Tag logging Tag logging cĩ chức năng cho phép lấy dữ liệu từ quá trình thực thị,chuẩn bị để hiển thị và lưu trữ các dữ liệu đĩ. Dữ liệu cĩ thể được cung cấp các tiêu chuẩn về cơng nghệ và kỹ thuật quan trọng liên quan đến hoạt động của hệ thống. Tag logging được chia làm 2 phần: - Tag logging CS hệ thống cấu hình - Tag logging RT hệ thống Run-Time » Nhiệm vụ của Tag logging CS Cĩ thể gán tất cả các đặc tính cần thiết để lưu trữ và hiển thị các dữ liệu bằng Tag logging CS. Các đặc tính này phải được tạo và chuẩn bị trước khi hệ thống Run-Time khởi động. Tag logging CS của WINCC cung cấp một giao diện đặc biệt cho mục đích này. » Nhiệm vụ của Tag logging RT Hệ thống Tag logging RT nhận các giá trị dữ liệu và liên kết chúng với các đặc tính đã được ấn định. Tag logging được thực hiện cho các mục đích sau: - Tối ưu hố hệ thống - Cung cấp các thủ tục vận hành rõ ràng và dễ hiểu - Tăng năng suất - Tăng chất lượng sản phẩm - Tối ưu hố chu kỳ lặp lại - Cung cấp tài liêu. » Các kiểu dữ liệu. Dữ liệu được chia thành các nhĩm sau: - Dữ liệu điều hành: được xem là cở sở của việc chuyển trạng thái hiện tại, khối cơng việc cần làm và hướng phát triển của hệ điều hành. - Dữ liệu đảm nhận: gồm các thơng báo ,dữ liệu quá trình và các giá trị đặt cho mỗi cơng đoạn sản xuất. - Dữ liệu làm việc: bao gồm tất cả các dữ liệu đầu vào. - Dữ liệu về máy: cho các phát biểu về trạng thái của máy. - Dữ liệu quá trình: cho các phát biểu về phiên bản hiện hành và trước đĩ của một quá trình liên tục. - Dữ liệu về chất lượng: định ra các phát biểu về đặc tính của một sản phẩm cần được bảo quản. Cĩ thể cĩ một vài dữ liệu trong nhiều lớp cùng lúc hoặc cùng một dữ liệu được gán nhiều kiểu dữ liệu khác nhau. 28
  29. Tag logging cĩ thể thu thập và bổ túc dữ liệu quá trình, cung cấp các cơ chế cơ bản để thu thập và bổ túc kiểu dữ liệu. » Các phương pháp lưu trữ dữ liệu quá trình. Dữ liệu quá trình là các giá trị đo lường được thu thập bởi các cảm biến. để xử lý trong WINCC các dữ liệu này phải được gán vào những vùng lưu trữ hay Tags. Cĩ các phương pháp lưu trữ sau: - Việc lưu trữ tuần hồn sẽ giám sát các thiết bị đo lường/tags. - Việc lưu trữ tuần hồn nhận giá trị hiện thời khi ngắt được đặt cấu hình xảy ra. - Việc lưu trữ tuần hồn cĩ chọn lọc sẽ liên kết điều khiển ngắt với điều khiển việc lưu trữ thơng qua các chu trình. - Việc điều khiển quá trình nhận sự thực thi của hệ thống thơng báo. » Cấu trúc Tags logging CS Tags logging CS cĩ các phần sau: - Timers: tạo các chu kỳ thu thập và lưu trữ. - Archives: tạo các vùng lưu trữ và các Tags - Trend Window Templates: hiển thị giá trị đo lường bằng đường cong. - Table Window Templates: : hiển thị giá trị đo lường theo dạng bảng. - Timers: tags logging phân biệt hai hệ thồng thời gian khác nhau. Thời gian thu thập và thời gian lưu trữ. - Thời gian thu thập: khoảng thời gian mà các giá trị trong đĩ được sao chép từ ảnh quá trình của quản lý dữ liệu bởi Tags logging. - Thời gian lưu trữ: khoảng thời gian mà dữ liệu được nạp vào vùng lưu trữ. Thời gian lưu trữ luơn là một số nguyên gồm các khoảng thời gian thu thập. giá trị mới nhất sẽ được nạp vào vùng lưu trữ. - Thời gian nén: được sử dụng để tạo thời gian giới hạn trong đĩ dữ liệu được nén. - Achivers: cĩ thể lưu trữ bằng 1 trong 3 cách: - Lưu trữ giá trị quá trình: nhận nội dung của các tags quản lý dữ liệu. - Lưu trữ nén: nén dữ liệu và liên kết các dữ liệu rất hiệu quả. Bằng cách này, các giá trị đo lường được bổ túc trực tiếp và ghi nhận ngay lập tức. lưu trữ nén cho phép lưu trữ trong thời gian dài cho tất cả các kiểu tags khác trong tags logging. - Lưu trữ theo người dùng: một số biến người dùng (tags Use-Defined) được nạp vào vùng lưu trữ cho người sử dụng. vùng này dùng để thu thập dữ liệu quan trọng, ấn định tham số sản xuất, điều khiển dữ liệu liệt kê. - Trends: cĩ thể vẽ đồ thị các đường cong từ giá trị thu được trong quá trình, WINCC cĩ thể theo dõi sự thay đổi các giá trị đo lường theo thời gian một cách tổng quát và rõ ràng. 29
  30. - Tables: tables cĩ chức năng giơng như trends nhưng hiển thị bằng giá trị cụ thể theo bảng. với tính năng này của table khi cần thiết cĩ thể hiệu chỉnh các thơng số đầu vào để đặt được ngõ ra tối ưu. 5 Cấu trúc Alarm longging Hình 2.5: Alarm logging » Chức năng của Alarm logging Module đảm trách về các thơng báo nhận được và lưu trữ.Nĩ chứa các chức năng để nhận các thơng tin báo từ các quá trình chuẩn bị hiển thị lưu trữ và hồi đáp chúng ,với đặc tính này Alarm longging giúp chúng ta tìm ra nguyên nhân lỗi. Các đặc tính của hệ thơng Alarm longging : - Cung cấp các thơng tin về lõi và trạng thái hoạt động của hệ thống tồn diện. - Cho phép sớm nhận ra các tình trạng nguy cấp. - Tránh và giảm thiểu thong báo. - Chất lượng sản phẩm tăng. Module gồm hai phần . - Hệ thống cấu hình Alarm longging Cs. - Hệ thơng run-time (Alarm longging RT). » Nhiệm vụ của Alarm Longging CS Sử dụng Alarm longging CS đặt cấu hình cho các thơng báo để chúng được hiển thị theo mong muốn .Cấu hình của Alarm longging của Wincc cung cấp một giao diện được tạo lập sẵn . » Nhiệm vụ của Alarm longging RT 30
  31. Thu thập các thơng báo và hồi đáp . Nĩ chuẩn bị các thơng báo để hiển thị và lưu trữ » Thiết lập thơng báo . Để thiết lập thơng báo hồn chỉnh cho Alarm longging ,tiến hành theo các bước sau: - Mở Alarm longging. - Khởi động Massage Winzard - Định dạng khối bản tin. - Sửa đổi cửa sổ bản tin . - Định dạng cấu hình bản tin. - Đặt lớp màu cho bản tin. - Giám sát giá trị. - Chèn cửa sổ bản tin vào trong màn hình. - Đặt thơng số ứng dụng và chạy ứng dụng. Mở cửa sổ Alarm longging.Trong cửa sổ Alarm longging gồm các thư mục chính sau : - Massage blocks: Khối thơng báo chức năng chứa các thơng tin hệ thống và các tham số khác, các khối thơng báo được chia thành ba vùng chính sau. - Các khối hệ thống (System blocks):các khối này chứa dữ liệu hệ thống được gán bởi Alarm longging. Các dữ liệu bao gồm :ngày giờ ,báo cáo. - Các khối giá trị quá trình (Process value): các khối này chứa các giá trị chuyển từ quá trình như :Vượt ngưỡng và giá trị nhiệt độ quá cao - Các khối văn bản người dùng (Userr text block) là khối văn bản cho các thơng tin tổng quát và dễ hiểu như: giải thích các thơng báắơni xảy ra lỗi ra và nguồn gốc thơng báo. - Massage classes: Lớp thơng báo,Wincc cung cấp 16 lớp thơng báo .Cĩ thể cấu hình cho các lớp thơng báo. Mỗi thơng báo được gán một kiểu thơng báo. - Group masssges: Nhĩm thơng báo gồm cĩ lớp thơng báo và định nghĩa người dùng - Massage Winzard: Đây là cơng cụ đơn giản tự động trong việc tạo những thơng số của hệ thống báo cáo. E .Phần mềm PC access kết nối PLC và WinCC Do s7 – 200 khơng được cài sẵn drive với phần mềm WinCC nên ta phải tự cài đặt cho nĩ bằng phần mềm PC access 1.0 Các bước thực hiện giao tieps PLC và Win CC thơng qua PC Access 1.0 Bước 1 . Tạo Tag trong phần mềm PC Access 1.0 31
  32. 1 . Mở phần mềm PC Access 1.0 2 . Thêm plc vào trong từng hệ thống ,số trạm sẽ được thiết kế trong pc access 1.0 , ,mỗi trạm được phân biệt với nhau bằng địa chỉ plc Sau đĩ ta đặt tên cho PLC ta cĩ thể chọn tới 126 PLC 32
  33. 3. Từ PLC mới tạo trong PC Access chúng ta add item vào PLC đĩ bằng cách đưa con troe chuột vào PLC đĩ rồi ấn chuột phải. Trong bảng properties xuất hiện dưới đây ta cần chú ý tới name : Tên biến sẽ sử dụng lưu ý phải trùng tên với biến trong Win CC address : Địa chỉ của biến đĩ là địa chỉ nào trên PLC đầu vào hay ra hay biến nội type : Định dạng cho biến thơng thường PC Access sẽ khai báo sẵn phù hợp với địa chỉ mà ta sử dụng biến Chế độ read /write cho phép ta vừa đọc vừa ghi biến Chế độ read chỉ cho đọc biến mà khơng cho ghi,tùy vào mục đích bài tốn mà ta sẽ đặt khác nhau sao cho phù hợp với yêu cầu của bài tốn. Ngồi ra để làm rõ cho biến hơn ( đối với các bài tốn phức tạp mà ta khĩ cĩ thể thuộc thuần thục từng biến) ta cĩ thể mơ tả về chức năng của biến đĩ trong ơ decription 33
  34. Sau khi khai báo hồn tất ta ấn ok .Làm tương tự như vậy với các biến khác ta được bảng các biến như ví dụ sau 4.Sau cùng để hồn tất ta lưu file lại Bước 2 . Kết nối biến với WinCC 1. Mở phần mền wincc ,Tạo mới một chương trình wincc ,chọn file/new 2. Add thêm diver mới cho việc kết nối với S7-200 34
  35. Chọn loại diver là OPC cho việc liên kết wincc với S7-200 thơng qua PC access 1.0 3.Click chuột phải vào OPC Groups rồi chọn system Parameter ,màn hình OPC item manager xuất hiện 35
  36. Tai màn hình manager chúng ta đợi cho WinCC tìm kiếm .Sau khi Việc tìm kiếm hồn thành ta browse server s7200.OPCServer vào WinCC Ở màn hình s7200.OPCServer ta add từng item từ phần mềm PC Access mà ta đã tạo lúc trước vào WinCC Khi đĩ phần mền sẽ tự động Add Tag vừa chọn vào trong phần mền , sau khi hồn thành phần add tất cả các tag thì thốt ra khoải phần thiết kế . Khi đĩ chương trình wincc sẽ tạo ra những tag mà đã lấy trong phần mền PC access 36
  37. Chương 3 . Mơ hình dây truyền phân loại sản phẩm A . Mơ hình cơ khí B . Cấu tạo mơ hình Mơ hình thực tế được làm theo bản vẽ thiết kế hình trên: - Phần khung mơ hình: được đĩng bằng gỗ. - Phần băng tải: + Gồm cĩ hai con lăn đặt ở vị trí hai đầu băng tải. Hai con lăn truyền lực và kéo băng tải nhờ hai dây cao su. + Mặt băng tải được làm bằng mặt vải quấn trịn xung quanh 2 con lăn. Sản phẩm được đặt chạy trên mặt băng tải. 37
  38. - Các máng hứng sản phẩm: - Các chi tiết, thiết bị được lắp trên khung mơ hình: + Các động cơ: DC1, DC2, DC3. - Các động cơ DC1, DC2, DC3 là động cơ 1 chiều 24V - DC 1 là động cơ cĩ nhiệm vụ kéo quay mặt băng tải thơng qua dây cao su với con lăn phía trên. - DC 2 là động cơ cĩ nhiệm vụ điều khiển thanh gạt ở vị trí 1. - DC 3 là động cơ cĩ nhiệm vụ điều khiển thanh gạt ở vị trí 2. + Các cảm biến: CB1. CB2, CB3. - Các cảm biến được sử dụng là cảm biến quang 3 dây của hãng siemen. - Các cảm biến được gắn bên cạnh mặt băng tải. - CB1 được gắn bên cạnh mặt băng tải cao hơn 15cm so với mặt băng tải. - CB2 được gắn bên cạnh mặt băng tải cao hơn 10cm so với mặt băng tải. - CB3 được gắn bên cạnh mặt băng tải cao hơn 5cm so với mặt băng tải. + Các sản phẩm: Cĩ 3 loại sản phẩm: sản phẩm cao,sản phẩm trung bình, sản phẩm thấp. Cả ba sản phẩm đều được làm bằng gỗ. - Sản phẩm cao làm bằng gỗ cĩ kích thước 60x60x150 - Sản phẩm trung bình bằng gỗ cĩ kích thước 60x60x100. - Sản phẩm thấp bằng gỗ cĩ kích thước 60x60x50. * Sau khi gắn các thiết bị lên khung mơ hình thì tồn bộ xung quanh được đĩng kín bằng gỗ mỏng. C . Chức năng hoạt động của các nút ấn trên mơ hình STT Tên Địa chỉ Chức năng 1 start Ấn start khởi động tồn bộ hệ thống . Băng tải quay , cảm biến và các tay gat,hệ thống đặt sản phẩm được hoạt động 2 stop Ấn stop dừng tồn bộ hệ thống.Dừng băng tải,tay gạt,khơng cho cài đặt số sản phẩm 3 Reset Ấn reset làm tồn bộ hệ thống đặt sản phẩm trở về mặc định trong khi băng tải vẫn quay 4 Set Ấn set cho phép cài đặt số sản phẩm .Khi ở chế độ set thì băng tải khơng quay,các tay gạt,cảm biến khơng hoạt động. 5 Tăng Ấn nút tăng để tăng số sản phẩm đặt . 38
  39. 6 Giảm Ấn giảm để giảm số sản phẩm đặt . 7 OK Ấn ok để xác nhận số lượng sản phẩm đặt . 8 Local - Nút gạt local cho phép hệ thống điều khiển tại chỗ remote với sự tác động của cơng nhân đứng máy.Khi ở mức local thì các nút ấn trên Win CC bị vơ hiệu(bao gồm cả star,stop,reset ) . Nút gạt remote cho phép điều khiển hệ thống từ phịng máy tính giám sát .Khi này các nút ấn của hệ thống dưới hiện trường đều bị vơ hiệu (bao gồm cả star,stop,reset ). D. Nguyên lý hoạt động của dây truyền phân loại và đếm sản phẩm. Trong mơ hình trình bày cĩ 3 loại sản phẩm khác nhau về kích thước . Đây chính là đặc điểm mà chúng em sử dụng để phân loại và đếm sản phẩm . Qua kích thước của sản phẩm mà chúng m chia thành 3 loại là sản phẩm cao,sản phẩm trung bình và sản phẩm thấp. Khi ta ấn start khởi động tồn bộ hệ thống thì băng tải quay.Các cảm biến,tay gat,bộ đếm sản phẩm,led hiển thị đều hoạt động. 1. Khi cĩ sản phẩm cao đi qua Cảm biến quang nhận tín hiệu đưa về PLC,Khi sản phẩm đi qua hồn tồn PLC bắt sườn xuống của tìn hiệu cảm biens đưa vào.Làm counter đếm,lúc này win cc đọc tìn hiệu từ counter và hiển thị ra màn hình.PLC xuất tín hiệu xuống vi điều khiển làm vi điều khiển đếm sản phẩm cao.Sau đĩ vi điều khiển out tín hiệu ra hiển thị led tại con led thể hiện số sản phẩm cao. Sau 1 khoảng thời gian trễ đã được tính tốn để sản phẩm đi đến vị trí thuận lợi thì PLC out ra tìn hiệu cho tay gạt sản phẩm cao hoạt động,sau đĩ PLC tiếp tục out ra tín hiệu cho tay gạt quay trở lại vị trí ban đầu 2. Khi cĩ sản phẩm trung bình đi vào băng tải.Do sự sắp xếp chiều cao các cảm biến khác nhau mà cảm biến cao sẽ nẳm cao hơn sản phẩm trung bình và thấp nên nĩ khơng thể phát hiện ra 2 laoij sản phẩm thấp và trung bình,Khi cảm biến trung bình phát hiện vật phẩm nĩ cũng thao tác tương tự như với sản phẩm cao . 3. Khi sản phẩm thấp xuất hiện trên băng tải.Nĩ dễ dàng đi qua 2 cảm biến cao và trung bình đến với cảm biến thấp.Khi này cảm biến thấp cĩ nhiệm vụ đưa tín hiệu vào PLC để đếm sản phẩm thấp ,mà PLC 39
  40. khơng cần đưa tín hiệu gạt ví sản phẩm thấp sẽ đi thẳng về cuối băng tải. 4. Về chế độ đếm sản phẩm.Chỉ áp dụng với sản phẩm cao và trung bình.Khi ta đặt số sản phẩm đếm là 1 số n( nguyên,dương) thì snr phẩm xuất hiện sẽ được đếm từ 1 đếm n.Khi đến n nĩ sẽ hiện n 1 khoảng thời gian để quan sát sau đĩ tự về 0 để chuẩn bị cho chu trình tiếp theo. E Cảm biến E3F DS10C4 Cảm biến quang điện phản xạ khuếch tán Đầu ra là NPN, 3 dây nối NO. NPN cho phép dịng điện trong cảm biến đi vào điện áp chung .Đầu ra của cảm biến hoạt động như một khĩa chuyển mạch. Bình thường đầu ra của cảm biến là một Transistor cĩ vai trị như một khĩa ( khi sụt áp). Nếu cảm biến vừa phát hiện được đối tượng sau đĩ tạo ra đường tác động. Đương tác động này được nối trực tiếp tới Trans NPN. Nếu điện áp truyền tới đương tác động là 0V, Trans khơng cho phép dịng chạy trong cảm biến. Nếu điên áp trên đường tác động lớn hơn (12V), Trans sẽ mở khĩa cho phép dịng chạy trong cảm biến tới cực chung. Cảm biến chịu phản ứng của các tác nhân vật lý. Nếu cảm biến khơng hoạt động, điện áp đường tác động thấp, khi đĩ Trans khĩa. Cĩ nghĩa là đầu ra NPN khơng cĩ dịng vào/ ra. Khi cảm biến hoạt động làm cho đường tác động cĩ điện áp cao, Trans 40
  41. mở khĩa và tác động đĩng khĩa. Dịng chạy từ cảm biến tới đất. Điện áp ở đầu ra của NPN giảm xuống -V. Kích thước 18mm, làm việc ở 10- 36 VDC Khoảng cách phát hiện 10cm, dịng định mức 300mA Vỏ làm bằng chất liệu ABS Chống nhiễu tốt Gọn và tiết kiệm chỗ Bảo vệ chống ngắn mạch và nối cực nguồn Chế độ hoạt động Ligh-ON Hình dáng: Thơng số định mức, đặc tính kỹ thuật: Thơng số kỹ thuật E3F DS10C4 Khoảng cách phát hiện 100mm Vật thể phát hiện tiêu chuẩn Giấy trắng 100x100mm Đặc tính trễ Tối đa 20%khoảng cách phát hiện Nguồn sáng( bước sĩng) LED hồng ngoại(860nm) Điện áp nguồn cấp 12VDC- 24VDC+/-10% kể cả xung tối đa 10%(p-p) Cơng suất tiêu thụ Tối đa 25mA Ngõ ra điều khiển Ngõ ra transistor colector hở, tối đa 100mA, điện áp dư : tối đa 1V ở 100mA Mạch bảo vệ Bảo vệ ngắn mạch ngõ ra và nối được cự nguồn cấp DC Thời gian đáp ứng Tối đa 2,5ms Điều chỉnh độ nhạy Ảnh hưởng ánh sáng của mơi trường Đèn dây tĩc: tối đa 3000lux Ánh sáng mặt trời: Tối đa 10000lux Nhiệt độ mối trường Hoạt động -250C tới 550C( khơng đĩng băng hoặc ngưng tụ) Bảo quản -300C tới 700C ( khơng đĩng băng hoặc ngưng tụ) Độ ẩm mơi trường Hoạt động 35% đến 85% Bảo quản -30% đến 95%( khơng ngưng 41
  42. tụ) Trở kháng cách điện Tối thiểu 20M  ở 500VDC giữa các bộ phận mang điện và vỏ Cường độ điện mơi 1000VAC, 50/60Hz trong 1 phút giữa các bộ phận mang điện và vỏ Mức độ chịu rung 10-55HZ, biên độ rung 1,5mm hoặc 300m/s2 trong 1h theo x, y ,z Mức độ chịu sốc Mức độ phá hủy 500m/s2 cho 3 lần ở mỗi hướng x,y,z Cấp bảo vệ IP66 Cáp nối Dây nối thường (dài tiêu chuẩn 2m) Đèn chỉ thị Chỉ thị hoạt động Trọng lượng( cả vỏ) Tối đa 85g Vật liệu Vỏ ABS Thấu kính PMMA Phụ kiện Bộ điều khiển Sơ đồ đấu dây: Lưu ý: Nếu dây vào/ra của cảm biến quang được đặt giống như dây cáp điện hoặc dây điện thế cao. Cảm biến quang cĩ thể bị sai lệch hoặc cĩ thể bị phá hủy bởi nhiễu điện. tách riêng dây hoặc sử dụng dây bọc như là dây vào/ ra từ cảm biến Khơng để cảm biến bị va đập mạnh khi gắn vào đối tượng. Khơng nối dây với dây nâu khi khơng tải, nếu nối trực tiếp các dây cảm biến cĩ thể bị phá hủy ( loại chuyển đổi AC). 42
  43. Khi sử dụng cảm biến quang điện ở gần bộ chuyển đổi động cơ, đảm bảo động cơ được nối đất. Nếu động cơ nối đất bị hỏng thì cảm biến cĩ thể bị sai lệch. Khi sử dụng cảm biến ở trên 450C, dịng trên tải nằm trong khoảng 110mA tới 130mA Kích thước NPN output F Ứng dụng: 1 .Ứng dụng trong sản xuất gạch Trong khi tại hầu hết các nhà máy sản xuất gạch ốp lát hiện nay, khâu phân loại gạch được thực hiện bằng mắt thường, một hệ thống tự động nhận dạng và phân loại gạch ra đời hứa hẹn sẽ giúp tiết kiệm sức người và tăng năng suất cho các nhà máy. Các viên gạch sau khi nung được chạy trên băng tải. Trên băng tải ta gắn các cảm biến quanng để nhận dạng chiều cao của từng viên gạch chạy qua. Ta dùng 3 cảm biến để phân biệt chiều cao của từng viên gạch. Nếu viên gạch nào thấp hơn hoặc cao hơn so với yêu cầu thì sẽ được cảm biến nhận dạng. Những viên gạch này sẽ được thanh gạt trên băng tải loại ra một băng tải khác. Những viên gạch đúng tiêu chuẩn sẽ được đĩng thùng. Những viên gạch khơng đúng tiêu chuẩn sẽ bị loại. Tại các nhà máy sản xuất gạch granite hiện nay, khâu nhận dạng, kiểm chuẩn và phân loại sản phẩm gạch đầu ra đều do con người đảm nhiệm. Trên băng chuyền, các cơng 43
  44. nhân sẽ quan sát viên gạch bằng mắt thường, bằng kinh nghiệm và sự ghi nhớ, trực tiếp phân loại các sản phẩm gạch đạt yêu cầu hoặc loại bỏ phế phẩm bằng tay. Tuy vậy, cơng việc địi hỏi sự tập trung cao và cĩ tính lặp lại, nên các cơng nhân khĩ đảm bảo được sự chính xác trong cơng việc. Điều đĩ sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng sản phẩm và uy tín của nhà sản xuất. Vì vậy, hệ thống tự động nhận dạng và phân loại sản phẩm ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu cấp bách này. Hệ thống gồm 3 phần. Phần thứ nhất là khối xử lý nhận dạng và ra quyết định, gồm một hệ thống Cảm biến chuyên dụng được đặt trong một hộp đen gá trên băng chuyền gạch. Khi viên gạch đi qua hộp đen, hệ thống cảm biến thu nhận hình ảnh bề mặt viên gạch và chuyển cho phần mềm nhận dạng và phân loại. Phần mềm này sẽ thực hiện nhận dạng và ra quyết định viên gạch thuộc loại chất lượng nào. Phần tiếp theo là khối xử lý tín hiệu hỏi đáp, điều khiển và giao tiếp giữa người và máy, gồm bàn phím, màn hình và các nút điều khiển. Phần cuối cùng là khối cơ cấu cơ khí chấp hành, là một băng chuyền dọc, cĩ khe được đặt nối tiếp theo băng chuyền gạch của nhà sản xuất. Trên băng chuyền cĩ 5 vị trí phân loại ứng với 5 mẫu gạch. Khi bộ xử lý nhận dạng và ra quyết định gạch thuộc loại chất lượng nào, viên gạch tiếp tục được chuyển qua băng chuyền cĩ khe, qua tay máy sẽ hút giữ để chuyển xuống băng tải loại đĩ. 2. Ứng dụng trong ngành cơng nghiệp sản xuất thực phẩm: a)Phát hiện vật trên mặt băng tải Bộ cảm biến E32-T16WR + E3X-DA-S cài đặt các cảm biến để cho một phần của chùm đường 30-mm, rộng trên băng tải này. Cảm biến này dùng để phát hiện vật phẩm trên băng tải. Bằng cách đặt cảm biến quang ngang qua mặt băng tải ta cĩ thể phát hiện ra vật phẩm khi nĩ đi qua cảm biến. Tín hiệu từ cảm biến đưa về sẽ được đếm số lương. Bộ điều khiển sẽ xác định khi nào đủ số lượng sẽ đĩng gĩi vào thùng. Băng tải này được ứng dụng trong sản xuẩt bánh kẹo. Trong việc đĩng thùng các sản phẩm với số lượng đặt sẵn. 44
  45. b) Phát hiện những thay đổi về chiều cao Bộ cảm biến E32-TC200 + E39-F1 + E3X-DA-S với một ống kính dài khoảng cách cho phép phát hiện những thay đổi về chiều cao gây ra bởi hai pallet cho các loại bia đĩng hộp được lắp vào với nhau.Cảm biến quang thơng thường khơng cĩ ánh sáng truyền mạnh mẽ mà cĩ thể xâm nhập pallet. Gắn một đường dài ống kính đơn vị để các cảm biến quang cung cấp đủ ánh sáng cường độ thâm nhập pallet bia. Bộ cảm biến phát hiện này cung cấp ổn định vì sự khác biệt lớn trong lượng ánh sáng truyền từ một đến hai pallet. Bộ cảm biến này cho phép phát hiện trong hộp bia đã cĩ đủ số lượng lon bia hay chưa. 45
  46. c)Phát hiện hai loại kẹo hoặc Cookies -Bộ cảm biến E32-D11L + E3X-DA [] TW-S phát hiện sự khác biệt màu sắc của hai loại bánh kẹo hoặc cookies. -Sử dụng hai cảm biến để xác định các loại kẹo hoặc cookie bởi vì bạn cần một đầu ra cảm biến cho từng loại kẹo hoặc cookies. Trên băng tải cĩ hai loại bánh: 1 loại bánh màu trắng sữa cịn 1 loại bánh màu sơcơla. Cơng việc phải phân loại 2 loại bánh này để đĩng hộp: Mỗi loại một nửa. G. Ưu , khuyết điểm của mơ hình 1. Ưu điểm của mơ hình Chỉ sử dụng 3 cảm biến lần lượt để phan biệt 3 loại sản phẩm và đếm cùng lúc.Với việc sử dụng 3 cảm biến tách rời sẽ hạn chế được nhiễu khi đặt 3 cảm biến liền nhau.Giảm khối lượng tính tồn,lập trình,từ đĩ đơn giản hĩa cơng việc của lập trình viên.Với 1 chương trinh nhẹ hơn sử dụng cho PLC là hợp lí hơn khi mà bộ PLC được coi là cĩ khả năng lập trình với các bài tồn nhỏ,ít network.Nhờ việc lập trình đơn giản mà PLC hoat đơng nhanh,chính xác giúp duy trì tuổi thọ PLC. 2 Khuyết điểm : Mơ hình vẫn mang tính nghiên cứu khi chưa tiến đến 1 dây truyền cơng nghệ thực tế.Từ mơ hình phát triển lên thực tế cịn phải thay đổi nhiều về cấu tạo,khung mơ hình,phải thay đổi nhiểu về bài tốn cơng nghệ nhằm nâng cao tính ổn định của hệ thống và tiết kiệm điện năng,giảm chi phí dây truyền . 46
  47. Chương 4 : Thực thi hệ thống điều khiển giám sát dây truyền phân loại sản phẩm dùng WinCC và S7 200 A. Mạch điều khiển 1 Vi điều khiển 8052 : AT89S52 a ) Giới thiệu về AT89S52 - Cấu trúc bên trong: - Một số hình ảnh về AT89S5 47
  48. CPU( CPU centra lprocessing unit):  8- bit data bus; 16- bit address bus; khơng gian địa chỉ 64Kbyte  Thanh ghi tích lũy A;  Thanh ghi tích lũy phụ B;  Đơn vị logic học (ALU);  Thanh ghi từ trạng thái chương trình;  Bốn băng thanh ghi;  Con trỏ ngăn xếp; Bộ nhớ (Memory):  Bộ nhớ chương trình( ROM) gồm 8Kbyte Flash, ghi xĩa hàng nghìn lần.  Bộ nhớ dữ liệu( dạng SRAM) gồm 256 byte (chứa ngăn xếp – Stack)  Vùng thanh ghi cĩ chức năng đặc biệt SFR (Special Funtion Register). Bộ UART, cĩ chức năng truyền nhận nối tiếp. 3 bộ Timer/Counter 16 bit thực hiện chức năng định thời và đếm sự kiện. Khối điều khiển ngắt với 2 nguồn ngắt ngồi và 4 nguồn ngắt trong. Bộ lập trình (ghi chương trình lên Flash ROM) cho phép người sử dụng cĩ thể nạp các chương trình cho chíp mà khơng cần các bộ nạp chuyên dụng. 4 cổng xuất nhập song song 2 chiều 8- bit với 32 chân. b) Cấu tạo và chức năng các khối của AT89CS52  Đơn vị xử lý trung tâm CPU: Chức năng của CPU là tiến hành các thao tác tính tốn xử lý, đưa ra các tín hiệu địa chỉ, dữ liệu và điều khiển nhằm thực hiện một nhiệm vụ nào đĩ do người lập trình đưa ra thong qua các lệnh (instrustions).  Bộ nhớ: Bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu cĩ khơng gian địa chỉ riêng biêt. Bộ nhớ chương trình cĩ địa chỉ từ 0x0000 đến 0xFFFF (64Kbyte). Người sử dụng cĩ thể thiết kế để chip hoạt động với bộ nhớ chương trình tích hợp sẵn trên chip bằng cách nối tín hiệu EA (31) lên Vcc, hoặc hoạt động với bộ nhớ chương trình bên ngồi bằng cách nối tín hiệu EA (31) xuống GND. Thơng thường , tín hiệu EA được nối cố định lên Vcc hoặc GND nên chỉ chạy với một trong hai loại bộ nhớ chương trình. Bộ nhớ chương trình dùng để chứa mã chương trình hướng dẫn CPU thực hiện một nhiệm vụ nào đĩ. AT89S52 cĩ bộ nhớ chương trình 8Kbyte dạng Flash, khơng bị mất dữ liệu khi ngừng cung cấp nguồn nuơi.Bộ nhớ chương trình bên ngồi cĩ dung lượng tối đa là 64Kbyte. Bộ nhớ dữ liệu dùng để chứa dữ liệu (bao gồm các tham số, các biến tạm thời ). AT89S52 cĩ 256byte bộ nhớ dữ liệu dạng SRAM, mất dữ liệu khi cắt nguồn nuơi. Ngồi ra cĩ thể ghép nối với bộ nhớ SRAM bên ngồi với dung lượng tối đa la 64Kbyte. RAM ngồi và RAM trong cĩ thể cùng được sử dụng trong cùng một thiết kế.
  49. Vùng thanh ghi cĩ chức năng đặc biệt:  Cổng vào ra song song (Parallel I/O Port) AT89S52 cĩ 4 cổng vào ra song song, tên lần lượt là P0, P1, P2, P3. Mỗi cổng cĩ 8 tín hiệu (nên cịn gọi là cổng 8- bit), mỗi tín hiệu gọi là một bit và cĩ tên la Px.y. Trong đĩ x là số thứ tự của cổng (0→3), y là số thứ tự của bit ( 0→7). Hầu hết các cổng đều tích hợp, kiêm nhiệm thêm một số tính năng nào đĩ (ví dụ: ngắt ngồi, cổng truyền thơng nối tiếp, đầu vào đếm sự kiện ). Trong phần lớn trường hợp, khi sử 49
  50. dụng các tính năng kiêm nhiệm, người dùng khơng nên sử dụng cổng đĩ ở chức năng vào/ra thong thường nữa. Ngoại vi on- chip sẽ nắm quyền điều khiển mức logic tại cổng đĩ. Tất cả các cổng đều là cổng hai chiều (bi-directional), tức là cĩ thể dùng làm cổng vào hoặc cổng ra. Cổng vào dùng để đọc dữ liệu từ bên ngồi, cổng ra dùng để điều khiển ngoại vi bên ngồi. Chiều vào/ ra là độc lập giữa các cổng, thậm chí độc lập giữa các bit trong cùng một cổng. Sau khi reset, tất cả các cổng đều là cổng vào. Các thanh ghi SFR liên quan: mỗi cổng liên quan đến một thanh ghi chức năng đặc biệt 8-bit (SFR) cĩ tên trùng với tên của cổng, lần lượt là P0, P1, P2, P3. Trước khi sử dụng cổng, phải cấu hình hướng vào/ra cho cổng. Để cấu hình cổng vào (input port), người dùng phải ghi giá trị logic “1” lên bit trong thanh ghi SFR tương ứng. Sau đĩ cĩ thể đọc mức logic tại cổng bằng cách đọc thanh ghi cổng (SFR) tương ứng. Để cấu hình làm cổng ra (output port), người dùng khơng phải thực hiện them bất kỳ thao tác nào. Đơn giản, chỉ cần ghi mức logic mong muốn vào thanh ghi cổng tương ứng. Đặc tính điện: Mức logic 0: U = 2.4V; I= 60µA  Ngắt (Interrupts) Ngắt la những yêu cầu do ngoại vi (là các phần cứng tích hợp trên IC hoặc các tác động từ bên ngồi) guwit tới CPU nhằm địi hỏi những đáp ứng nhất định. Mục đích của việc thiết kế cơ chế ngắt trong vi xử lý nhằm tiết kiệm thời gian cho CPU. Trong hầu hết các trường hợp, vi xử lý cần pahir thực hiện nhiều nhiệm vụ trong thời gian rất ngắn và liên tục. Để đáp ứng kịp thợi với các sự kiện cần xử lý, CPU cĩ thể tiến hành thăm dị (polling) liên tục các sự kiện để xem khi nào chúng xảy ra thì xử lý, đáp ứng lại.Tuy nhiên nếu làm như vậy thì lãng phí rất nhiều thời gian của CPU trong khi cịn cĩ rất nhiều nhiệm vụ khác đang chờ được thực hiện, ngồi ra CPU khơng thể thăm dị liên tục nhiều sự kiện trong cùng một lúc được. Người ta tạo ra ngắt để CPU khơng phải thăm dị liên tục một hay nhiều sự kiện đĩ. Bằng cách ghép các sự kiện cần đáp ứng với các cơ chế ngắt khác nhau, khi một sự kiện nào đĩ xảy ra, phần cứng phụ trách ngắt tích hợp trên CPU sẽ tự động báo cho CPU biết rằng sự kiện đã xảy ra. CPU dừng cơng việc đang làm lại ( nhưng phải thực hiện xong lệnh đang thực hiện, dù mới chỉ ở giai đoạn tìm nạp mã lệnh), và chuyển sang xử lý xong sự kiện gây ngắt, CPU sẽ tiếp tục quay lại lam tiếp cơng việc đang dang dở (nhờ hoạt động của ngăn xếp). Nĩi đến ngắt khơng thể khơng nĩi đến mức ưu tiên của các loại ngắt khác nhau. Cĩ 2 loại mức ưu tiên ngắt cơ bản là ưu tiên giữa các ngắt xảy ra đồng thời và ưu tiên giữa các ngắt xảy ra khác thời điểm, chen vào nhau. Trong cả hai trường hợp, ngắt cĩ ưu tiên cao hơn sẽ luơn được phục vụ ngay lập tức. 50
  51. AT89S52 cĩ 6 nguyên nhân gây ngắt: Địa chỉ Mức độ Nguyên nhân gây ra Cờ báo Tên ngắt vector ưu tiên ngắt ngắt ngắt cứng Tín hiệu INT0 thay đổi Ngắt ngồi 0 mức logic 1→0, hoặc giữ 0x0003 1 IE0(TCON) ở mức logic 0 Ngắt Timer/Counter0 đếm tràn 0x000B 2 TF0(TCON) timer/counter 0 trên Tín hiệu INT1 thay đổi Ngắt ngồi 1 mức logic 1→0, hoặc giữ 0x0013 3 IE1(TCON) ở mức logic 0 Ngắt Timer/Counter1 đếm tràn 0x001B 4 TF1(TCON) timer/counter 1 trên Cổng nối tiếp nhận được Ngắt cổng nối TI,RI hoặc truyền xong một 0x0023 5 tiếp (SCON) khung dữ liệu đầy đủ Timer/Counter2 đếm tràn Ngắt TX2,EXF2 trên hoặc tín hiệu T2EX 0x002B 6 timer/counter2 (T2CON) thay đổi mức logic 1→0 Các cờ báo ngắt do INT0, INT1, Timer 0, Timer 1 bị xĩa khi CPU xử lý chương trình ngắt. Cịn cờ ngắt của cổng nối tiếp và ngắt do Timer 2 khơng tự động xĩa, người dùng phải xĩa bằng phần mềm. Thanh ghi cho phép ngắt IE (Interrupt Enable): 51
  52. EA: bít cho phép hoặc cấm tất cả các ngắt. Để cho phép một ngắt thì bít tương ứng với ngắt đĩ và bít EA pahir được đặt bằng 1. Nếu É=0 tất cả các ngắt đều bị cấm. ET2: bít cho phép ngắtt do Timer 2. ES: bít cho phép ngắt truyền thong nối tiếp. ET1: bít cho phép ngắtt do Timer 1. EX1: bít cho phép ngắt ngồi INT1. ET0: bít cho phép ngắtt do Timer 0. EX0: bít cho phép ngắt ngồi INT0. Mức ưu tiên của ngắt là chỉ số giúp CPU phân xử xem sẽ xử lý ngắt nào trước khi hai hay nhiều ngắt đồng thời xảy ra, hoặc sẽ dừng việc xử lý một ngắt lại hay khơng khi bị một ngắt khác chen vào. Khi xảy ra ngắt đồng thời,CPU sẽ phân xử theo trình tự ưu tiên cứng liệt kê ở bảng trên. Khi một ngắt xảy ra chen vào quá trình xử lý dang dở của một ngắt khác, CPU sẽ phân xử theo mức độ ưu tiên quy định bởi người dùng thơng qua thanh ghi đặt mức ưu tiên ngắt IP. Thanh ghi ưu tiên ngắt IP (Interrupt Priority): - - PT2 PS PT1 PX1 PT0 PX0 MSB LSB PT2: bít ưu tiên ngắt do timer 2. PS: bít ưu tiên ngắt truyền thơng nối tiếp. PT1: bít ưu tiên ngắt do timer 1. PX1: bít ưu tiên ngắt ngồi INT1. PT0: bít ưu tiên ngắt do timer 0. PX0: bit ưu tiên ngắt ngồi INT0.  Bộ định thời/ Bộ đếm (Timers/ Counters) Timer/Counter là các ngoại vi cĩ chức năng đếm xung nhịp (clock). Khi đếm xung nhịp bên trong chip gọi là bộ đinh thời hay timer. Khi đếm xung nhịp bên ngồi chip đưa và gọi là bộ đếm sự kiện hay counter. Mỗi xung nhịp xuất hiện them, giá trị của timer/counter sẽ tự động tăng thêm 1. Khi timer/counter đếm vượt quá giá trị giới hạn mà nĩ cĩ thể biểu diễn, giá trị đếm sẽ tự động xĩa về 0 và đếm lại từ đầu. Sự kiện này được gọi là tràn trên (overflow). Giá trị lớn nhất tùy thuộc vào chế độ hoạt động. Khi dừng đếm, giá trị đếm của timer/counter vẫn giữ nguyên, trừ khi mất nguồn nuơi, reset hay người dùng chủ định xĩa bằng lệnh. Khi được cho phép đếm, timer/counter sẽ đếm từ giá trị hiện đang giữ. 52
  53. AT89S52 cĩ 3 timer/counter 16bit lần lượt là timer/counter 0, timer/counter 1, timer/counter 2. Các timer đều cĩ ngắt: Timer 0 cĩ ngắt do tràn. Timer 1 cĩ ngắt do tràn. Timer 2 cĩ ngắt do tràn hoặc do sự kiện capture. 3. Chức năng các chân của AT89S52 Cấu trúc của các chân trên các Port:  Port 0( P0.0=>P0.7) Port 0 gồm 8 chân, ngồi chức năng xuất nhập, port 0 cịn là bus đa hợp dữ liệu và địa chỉ( AD0-AD7), chức năng này sẽ được sử dụng khi AT89S52 giao tiếp với các thiết bị ngồi cĩ kiến trúc Bus như các vi mạch nhớ, mạch PIO  Port 1( P1.0=>P1.7) Chức năng duy nhất của Port 1 là chức năng xuất nhập cũng như các Port khác. Port1 cĩ thể xuất nhập theo bit và theo byte.  Port 2( P2.0=>P2.7) Port 2 ngồi chức năng là cổng vào/ra như Port 0 và Port 1, Port 2 cịn là byte cao của bus địa chỉ khi sử dụng bộ nhớ ngồi.  Port 3 53
  54. Mỗi chân trên Port 3 ngồi chức năng xuất nhập cịn cĩ một chức năng riêng, cụ thể như sau: Bit Tên Chức năng P3.0 RXD Dữ liệu nhận cho Port nối tiếp P3.1 TXD Dữ liệu truyền cho Port nối tiếp P3.2 INT0 Ngắt ngồi 0 P3.3 INT1 Ngắt ngồi 1 P3.4 TO Ngõ vào của Timer/counter0 P3.5 T1 Ngõ vào của Timer/counter1 P3.6 /WR Xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngồi. P3.7 /RD Xung đọc bộ nhớ dữ liệu ngồi.  Chân /PSEN : là chân điều khiển đọc chương trình ở bộ nhớ ngồi.  Chân ALE. ALE là tín hiệu điều khiển chốt địa chỉ cĩ tần số bằng 1/6 tần số dao động của vi điều khiển. Tín hiệu ALE được dùng để cho phép vi mạch chốt bên ngồi như 7473.  Chân /EA. Tín hiệu /EA cho phép chọn bộ nhớ chương trình là bộ nhớ trong hay ngồi. EA=1 thì thực hiện chương trình trong RAM nội. EA=0 thực hiện ở RAM ngồi.  RST( reset) Ngõ vào reset trên chân số 9. khi RST=1 thì bộ vi điều khiển sẽ được khởi động lại thiết lập ban đầu.  XTAL1, XTAL2 Hai chân này được nối song song với thạch anh tần số max=33 Mhz. Để tạo dao động cho bộ vi điều khiển.  Vcc, GND : cung cấp nguồn nuơi cho bộ vi điều khiển. cấp qua chân 20 và 40. 2 Mạch đảo chiều động cơ 1 chiều : L 298 a) Cấu tạo : - L298 là một IC cĩ cấu tạo gồm 2 mạch cầu H . - Một số hình ảnh L 298 54
  55. - Một số đặc điểm của L 298: Cĩ thể điều khiển 2 động cơ 1 chiều và động cơ bươc bằng PWM. Điện áp cấp lên đến 46V Tổng dịng chịu đựng lên đến 4A Chức năng bảo vệ quá nhiệt. Mức logic 0 là là từ 1,5V trở xuống. - Bố trí chân và chức năng của các chân: .sơ đồ khối : 55
  56. Chức năng của từng chân IC L 298 : b) Nguyên lý hoạt động - từ sơ đồ trên .khi cấp nguồn +Vs vào chân 4 và chân 1 , 15 nối trở về 0 Mỗi cầu được điều khiển bởi 3 cổng ngõ vào : IN1,IN2,EnA và IN3,IN4, EnB Các chân IN cĩ tác dụng khi chan En ở mức cao, khi chân En ở mức thấp thì các chân IN bị cấm. 3 Bộ cách ly quang : PC 817 1 số hình ảnh : 56
  57. Đây là 1 ic opto- transistor, nĩ cĩ tác dụng cách ly giữa nguồn điều khiển với các mạch lực, mạch cơng suất lớn khác 4 . Bộ hiển thị LED 7 thanh Nguyên lý quét LED 7 thanh : Để hiển thị 1 LED 7 thanh ta cần 8 chân để gửi dữ liệu cho nĩ ,như vậy với 6 LED 7 thanh để kết nối bình thường ta cần 48 đường dữ liệu để thắp sáng đèn cùng lúc. Để khắc phục sự tốn tài nguyên này người ta dùng kĩ thuật quét LED, tại thời điểm t1 chỉ cĩ một LED sáng tại thời điểm t2=t1+t0 chỉ cĩ LED 2 sáng, khi t0 rất nhỏ mắt người khơng thể nhậ biết được sự luân chuyển và cĩ camr giác là 2 đèn sáng cùng lúc. 5 . Sơ đồ khối a)Sơ đồ khối C ảm biến sản phẩm KHỐI HIỂN THỊ:LED KHỐI XỬ LÝ TRUNG TÂM 8051 (AT89S52) KHỐI ĐIỀU KHIỂN (Lựa chọn tín hiệu cần xử lý) PLC 57
  58. Khối điều IC Điều khiển từ L 298 khiển DC PLC b) Lưu đồ thuật tốn : Chương trình con Chương trình con đặt sản phẩm ngắt 1 , 0 đọc tín hiệu vào CT doc Ngat Ngat P3^1 ngoai 1 ngoai 0 if P3^1=0 P3^2=1 ? P3^3=1 ? if P3^4 =0 CT hiển thị u=u+1 u=u-1 dat sp CT Ret Dem sp end end 58
  59. Chương trình con timer 1 Chương trình con hiển thị Timer 1 CT 15ms hiển thị P3^1 = 0 CT hiển thị ? Hiển thị giá If P3^4=0 RET trị đặt u Hiển thị giá Hiển thị trị đếm sp nháy LED end 59
  60. CT dem sp if P3^4=0 P3=0xcf P3=0xaf P3=0x6f 11001111 10101111 01101111 Led1=p3^5 Led2=P3^6 Led3 = P3^7 k=0 k=0 Led3 Led1 Led2 =1? =1? =1? K=K+1 P=P+1 V=V=1 Hiển thị nháy LED K=n P=n k=0 p=0 RET 60
  61. Sơ đồ nguyên lý . 61
  62. 6. Sơ đồ mạch in 62
  63. B . Chương trình PLC cho mơ hình phân loại và đếm sản phẩm. 1.Bảng thiết lập vào ra Vào “Symbol Table” để tạo bảng thiết lập. Ta được: 63
  64. 2.Lưu đồ thuật tốn của PLC Chọn chế độ Local – Remote Đặt sản phẩm cao và trung bình 64
  65. Đếm , gạt , hiển thị sản phẩm trên băng tải 65
  66. C Lập giao diện mơ phỏng mơ hình trên WinCC Biểu đồ và các thơng số trên màn hình WinCC 66
  67. D. Kết nối PLC và WinCC dùng phần mềm PC Access 1.0 67