Đề tài Thực tập tại Công ty TNHH đầu tư phát triển điện tử tự động hóa DKS

trợ giúp của máy tính. Hiện nay ở nước ta nghiên cứu về FMS và CIM mới chỉ được bắt đầu. Tài liệu về lĩnh vực này bằng tiếng Việt hầu như chưa có. Các hệ thống FMS và CIM mô hình mới được trang bị ở một số trường đại học. Trong tương lai các hệ thống này tiếp tục được đầu tư ở nhiều cơ sở đào tạo khác nhau trên cả nước. Song song với những thiết bị hiện đại là việc rất cần có giáo trình để giảng dạy. Chính vì vậy hệ thống FMS và cuốn tài liệu này được thiết kế nhằm cung cấp những kiến thức cơ bản cho sinh viên các trường ĐH, CĐ thuộc chuyên ngành cơ khí chế tạo. Đồng thời nó cũng được dùng làm tài liệu cho các cán bộ giảng dạy, các học viên cao học và nghiên cứu sinh trong công tác đào tạo và nghiên cứu của mình. Hình 1.5 Hệ thống FMS Hệ thông FMS lắp đặt cho TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI gồm 4 trạm Trạm cấp phôi Trạm gia công phôi Trạm điều khiển và giám sát trung tâm Trạm máy tính trung tâm Trong mỗi trạm FMS có 3 phần riêng biệt gồm: Panel nút ấn, Panel điều khiển (nguồn, PLC S7 200, mạch điệ tử) và các cơ cấu chấp hành (động cơ, van khí, cảm biến). Các panel này được kết nối điện với nhau qua cầu đấu và dây COM 25 chân. Panel nút ấn COM 2 Panel nguồn, PLC S7 200 và mạch điện tử. COM 1 COM 2 Các cơ cấu chấp hành điện và khí nén COM 1 Hình 1.2 Sơ đồ kết nối các Panel Panel nút ấn. Phòng cơ điện tử có 3 panel nút ấn tương ứng cho 3 trạm. Trên mỗi panel bao gồm các khóa điện, nút dừng khẩn, nút ấn, chuyển mạch và đèn báo. Panel này sẽ truyền nhận tín hiệu với bộ điều khiển PLC thông qua dây COM 25 chân. Hình 1.3 Dây COM 25 chân kết nối các Panel Trạm phân phối vật gia công. Hình 1.4 Trạm phân phối vật gia công Trạm phân phối vật gia công gồm: Khóa điện (E_LOCK): Đóng cắt nguồn điện tổng cho cả trạm. Nút dừng khẩn (EMERGENCY): Đóng cắt toàn bộ nguồn khi muốn dừng khẩn cấp. Nút chuyển mạch 2 trạng thái (AUTO/MAN): Chuyển đổi cho mô hình chạy 2 chế độ AUTO hoặc MANUAL. Các nút ấn: Nút khởi động hệ thống (SS SYSTEM), nút chạy băng tải (SART CONV), nút dừng băng tải (STOP CONV), nút mở xy lanh (OPEN CYL), nút đóng xy lanh (COLSE CYL). Đèn báo: Báo trạng thái hoạt động của nguồn, băng tải, xy lanh và chế độ đang chạy (AUTO hay MANUAL). Hình 1.5 Sơ đồ cung cấp điện và các tín hiệu điều khiển Trạm xử lý gia công. Hình 1.6 Trạm xử lý gia công Trạm xử lý gia công gồm: Khóa điện (E_LOCK): Đóng cắt nguồn điện tổng cho cả trạm. Nút dừng khẩn (EMERGENCY): Đóng cắt toàn bộ nguồn khi muốn dừng khẩn cấp. Nút chuyển mạch 2 trạng thái (AUTO/MAN): Chuyển đổi cho mô hình chạy 2 chế độ AUTO hoặc MANUAL. Các nút ấn: Nút khởi động đĩa xoay (SART TRAY), nút dừng đĩa xoay (STOP TRAY), nút khởi động động cơ khoan (SART DRILL), nút dừng động cơ khoan (STOP DRILL), mở xy lanh (OPEN CYL), đóng xy lanh (CLOSE CYL), chạy băng tải (START CONV), dừng băng tải (STOP CONV), khởi động cánh tay khí (START ARM), dừng cánh tay khí (STOP ARM) Đèn báo: Báo trạng thái hoạt động của nguồn và chế độ đang chạy (AUTO hay MANUAL). Hình 1.7 Sơ đồ cấp điện và các tín hiệu điều khiển c . Trạm điều khiển trung tâm. Hình 1.8 Trạm điều khiển trung tâm Trạm điều khiển trung tâm gồm: Khóa điện (E_LOCK): Đóng cắt nguồn điện tổng cho cả trạm. Nút dừng khẩn (EMERGENCY): Đóng cắt toàn bộ nguồn khi muốn dừng khẩn cấp. Nút chuyển mạch 2 trạng thái (ON/OFF): Đóng cắt nguồn điện cho PLC S 7 300 và màn hình TP 177A. Hình 1.9 Sơ đồ nối điện trạm điều khiển trung tâm Panel nguồn, PLC S7 200 và mạch điện tử. Hình 1.10 Panel nguồn, PLC và mạch điện tử Panel gồm nguồn 24 VDC/5A. Hình 1.11 Panel gồm nguồn 24 VDC/5A. Khóa điện sẽ đóng cắt nguồn điện cho bộ nguồn từ trên panel nút ấn, nguồn 25V/5A cung cấp điện áp cho mạch điểu khiển và các cơ cấu chấp hành 24 VDC như động cơ, van điện... PLC S7 200 CPU 224 và các module mở rộng. Hình 1.11 Panel PLC S7 200 CPU 224 và các module mở rộng Cụm PLC gồm: Module CPU 224, module nối mạng PROFIBUS EM277 và module DI/DO EM 221. PLC S7 200 và các module mở rộng sẽ nhận tín hiệu từ Panel nút ấn hoặc cảm biến thông qua dây COM và truyền tín hiệu điều khiển cho các cơ cấu chấp hành và đèn báo. Đông thời, module EM 277 cho phép các trạm giao tiếp với nhau trên mạng PROFIBUS khi kết hợp với bo PLC S7 300. Cầu đấu dây COM. Hình 1.12 Cầu đấu dây Cầu đấu dây có chức năng truyền nhận tín hiệu từ Panel nút ấn, cảm biến xuống PLC S7 200 và đưa tín hiệu đến các cơ cấu chấp hành và đèn báo trạng thái. Cầu đấu gồm 2 cổng COM. COM1 nối với Panel nút ấn PHẦN 2 : TÌM HIỂU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG TRONG CỒNG TY I Mô hình trạm phân phối gia công 1. Tìm hiểu nguyên lý trạm phân phối vật gia công. Phôi sẽ được cấp xuống Băng tải từ cơ cấu cấp phôi nhờ xy lanh khí. Phôi sẽ di chuyển theo băng tải đến cuối hành trình để di chuyển sang trạm kế tiếp. Học viên sẽ tìm hiểu nguyên lý và lập trình nhận tín hiệu từ cảm biến và điều khiển các cơ cấu chấp hành từ PLC S7 200. Hình ảnh trạm 1 Hình 2.1 Trạm phân phối gia công 2. Bộ điều khiển PLC S7 200 và các thiết điện và cơ khí. a. Bộ điều khiển PLC S7 200. - Trạm phân phối phối sử dụng bộ điều khiển trung tâm là PLC S7 200 CPU 222 với 8 đầu vào số, 6 đầu ra số. Kết hợp với Module mở rộng EM 223, mở rộng số đầu vào/ra số. Bộ điều khiển PLC sẽ nhận tín hiệu từ cảm biến, hoặc nút ấn để truyền lên điều khiển các cơ cấu chấp hành là van điện xy lanh khí, động cơ băng tải. - Đồng thời, để giao tiếp với các trạm khác, trong trạm có sử dụng module truyền thông EM 277. Module này hỗ trợ kết nối PLC S7 200 vào mạng PROFIBUS. Nhờ đó, trong chế độ chạy Auto, các trạm sẽ giao tiếp và làm việc tuần tự với nhau, đáp ứng đúng yêu cầu công nghệ. b.Kết cấu thiết bị gồm : - Mô hình băng tải : Di chuyển phôi. - Cơ cấu cấp phôi : Cung cấp phôi xuống Băng tải. - Phôi với 3 loại khác nhau : Phôi nhựa với 2 màu trắng, đen và phôi sắt. - Xy lanh khí : Đẩy phôi xuống Băng tải khi có tín hiệu từ van điện. - Van điện : Điều khiển đóng/mở xy lanh khi có tín hiệu yêu cầu từ PLC - Bộ nguồn 24VDC : Cấp nguồn 24VDC cho mạch điện tử, cảm biến, van điện. - Bộ điều khiển lập trình PLC S7 200 CPU 224. - Module mở rộng EM 223. - Module truyền thông PROFIBUS EM 277. - Cảm biến quang : Sử dụng loại khuếch tán, phát hiện phôi ở cuối hành trình. - Mạch điện tử : Bộ đệm cho đầu vào/ra PLC và điều khiển tốc độ động cơ Băng tải. - Nút bấm, khóa điện, chuyển mạch. II. Trạm xử lý gia công 1. Tìm hiểu nguyên lý trạm xử lý gia công phôi. Phôi được chuyển đến trạm gia công thông qua băng tải. Khi phôi vào mâm xoay, cơ cấu này sẽ xoay từng bước để kiểm tra phôi đồng thời gia công. Cảm biến tiệm cận bên dưới mâm xoay sẽ phát đếm bước và dừng chính xác tại các vị trí gia công. Sau khi hoàn thành gia công(khoan và kiểm tra lỗ), tiến hành phân loại sản phẩm. Cánh tay khí nén sẽ ghắp sản phẩm vào băng tải phân loại. Trên băng tải có 3 cảm biến : Cảm biến tiệm cận, cảm biến màu sắc và cảm biến quang sẽ lần lượt phát hiện các vật sắt từ, vật màu trắng và vật màu đen. Các sản phẩm sau khi phân loại sẽ được đẩy xuống máng bằng xylanh khí. Hình 2.2 Trạm xử lý gia công 2. Bộ điều khiển PLC S7 200, các thiết bị điện và cơ khí. a. Bộ điều khiển PLC S7 200. - Trạm gia công sử dụng bộ điều khiển trung tâm là PLC S7 200 CPU 222 với 8 đầu vào số, 6 đầu ra số. Kết hợp với Module mở rộng EM 223, mở rộng số đầu vào/ra số. Bộ điều khiển PLC sẽ nhận tín hiệu từ trạm lưu trữ trung gian, hoặc nút ấn để điều khiển mâm xoay chạy/dừng hợp lý. PLC sẽ nhận các tín hiệu từ cảm biến và điều khiển theo đúng yêu cầu công nghệ. - Đồng thời, để giao tiếp với các trạm khác, trong trạm có sử dụng module truyền thông EM 277. Module này hỗ trợ kết nối PLC S7 200 vào mạng PROFIBUS. Nhờ đó, trong chế độ chạy Auto, các trạm sẽ giao tiếp và làm việc tuần tự với nhau, đáp ứng đúng yêu cầu công nghệ. b. Kết cấu thiết bị gồm : Cơ cấu mâm xoay 6 vị trí : Di chuyển phôi lần lượt đến các vị trí gia công. Bộ nguồn 24VDC : Cấp nguồn 24VDC cho mạch điện tử, cảm biến, động cơ khoan. Bộ điều khiển lập trình PLC S7 200 CPU 224. Module mở rộng EM 223. Module truyền thông PROFIBUS EM 277. Mạch điện tử : Bộ đệm cho đầu vào/ra PLC và điều khiển tốc độ động cơ Băng tải. Cảm biến tiệm cận : Phát hiện phôi bằng từ tính. Cảm biến màu : Phát hiện phôi có màu trắng. Cảm biến quang : Phát hiện tất cả các vật Cơ cấu khoan : Gia công phôi. Xy lanh khí : Giữ phôi để khoan dễ dàng. Van điện : Nhận tín hiệu từ PLC để đóng/mở xy lanh. Nút bấm, khóa điện, chuyển mạch, đèn báo. Cánh tay khí nén : Ghắp sản phẩm sau khi gia công ở mâm xoay đưa vào băng tải để phân loại. III. Trạm điều khiển và giám sát trung tâm 1. Tìm hiểu nguyên lý trạm điều khiển và giám sát trung tâm. Trạm điều khiển và giám sát sử dụng bộ điều khiển PLC S7 300 CPU 313C-2DP và màn hình giám sát HMI – TP 177A. Bộ PLC S7 300 sẽ nhận tín hiệu từ 8 bộ PLC S7 200 truyền lên và xuất tín hiệu điều khiển xuống các trạm thông qua mạng PROFIBUS. Đồng thời, màn hình HMI – TP 177A sẽ điều khiển và giám sát các biến nhớ, các đầu vào/ra, tín hiệu từ cảm biến...hiển thị lên màn hình. Hình 2.3 Trạm điều khiển và giám sát trung tâm 2. Bộ điều khiển PLC S7 300 và chương trình điều khiển các trạm qua mạng PROFIBUS. a. Bộ điều khiển PLC S7 300C – 2DP. PLC S7 300 CPU 313C-2DP có 16 đầu vào số, 16 đầu ra số, 1 cổng truyên thông MPI, 1 cổng truyền thông PROFIBUS (cổng DP). PLC S7 300 giao tiếp với các trạm thông qua mạng PROFIBUS, nó sẽ nhận các tín hiệu gửi lên từ các trạm và ra lệnh điều khiển xuống đảm bảo đúng yêu cầu công nghệ và tính thời gian thực. Hình 2.3 Bộ điều khiển PLC S7 300 b. Kết cấu thiết bị gồm : Bộ nguồn PS 2A : Cung cấp nguồn cho PLC S7 300 và màn hình TP 177A. Bộ điều khiển lập trình PLC S7 300 CPU 313C-2DP. Màn hình giao tiếp HMI – TP 177A. Nút bấm, khóa điện, chuyển mạch, đèn báo 3. Màn hình giao tiếp Người - Máy TP 177A. a. Tổng quát các màn hình HMI – TP 177A. TP 177A được sử dụng để thiết kế giao diện với bằng các dòng Text, Graphic, Trend…cho các hệ thống tự động hóa. Có khả năng giao tiếp với thiết bị theo chuẩn PPI, MPI và PROFIBUS nhờ thiết kế giao diện bằng phần mềm WinCC Flexible. Hình 2.4 Màn hình giao tiếp Người - Máy TP 177A b. Thông số kỹ thuật. - Điện áp nguồn: 24 VDC. - Số các Alarm riêng rẽ: 1000 - Số lượng các Alarm tương tự: 20 - Chiều dài dòng thông báo: 80 ký tự. - Số lượng các Tag trong các Alarm: 8. - Số lượng các Tag: 500. - Số lượng màn hình giám sát: 250. - Số lượng màn hình có thể giám sát trong mạng MPI/PROFIBUS: 4 - SIMATIC S7 200: PPI/MPI. - SIMATIC S7 300: MPI/PROFIBUS. c. Kết nối với Máy tính. Màn hình TP 177A kết nối trực tiếp với máy tính bằng giao diện RS 485 hoặc thông qua Cable chuyển đổi RS 485/232. Đồng thời, chuơng trình có thể được Download từ máy tính thông qua Cable PROFIBUS khi cấu hình cho màn hình TP 177A giao tiếp theo chuẩn mạng PROFIBUS. Transfer: Phím bấm cho phép bắt đầu Download chương trình xuống màn hình. Start: Phím cho phép mở Project trong TP 177A. Control Panel: Mở thanh điều khiển của màn hình. Giao diện của Control Panel. IV. Trạm máy tính điều khiển trung tâm 1. Tìm hiểu nguyên lý trạm máy tính trung tâm. Trạm máy tính trung tâm gồm một máy tính cấu hình cao có cài đặt phần mềm điều khiển giám sát WinCC của hãng Siemens. Trạm máy tính sẽ giám sát hoạt động của cả hệ thống thông qua giao diện được thiết kế bằng WinCC. Đồng thời, tại trạm trung tâm có thể điều khiển bất kỳ khâu nào của bất kỳ trạm nào. Hình 2.5 Trạm máy tính điều khiển trung tâm PHẦN 3 :TÌM HIỂU HỆ THỐNG ĐO LƯỜNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT HỆ THỐNG I. Phần mềm WinCC Flexible. 1. Khái niệm WinCC Flexible. WinCC Flexible là phần mềm chuyên dụng dùng để thiết kế giao diện trên các bộ HMI (Human Mechine Interface) của hãng SIEMENS. Phần mềm WinCC Flexible bao gồm các gói sau: SIMATIC WinCC Flexible Micro: Micro Panel. SIMATIC WinCC Flexible Compact: Mobile Panel 170. SIMATIC WinCC Flexible Standard: Mobile Panel 270, Panel 270, Multi 270, 370. SIMATIC WinCC Flexible Advance: SIMATIC Panel PC, SIMOTIO N Panel PC, SINUMERIK Panel PC. 2. Các tính năng của WinCC Flexible. a. Khả năng tích hợp với phần mềm Step 7 V5.3. Project của WinCC Flexible có thể được quản lý bởi STEP 7, cài đặt truyền thong, các Tag, các cảnh báo…có thể được dùng chung. SIMATIC Manager có thể vào tất cả các Project của WinCC Flexible như: Khởi tạo, sao chép, xóa…các Device. Đồng thời, trong khi cấu hình, có thể truy cập trực tiếp vào biến, các Block của chương trình. b. Khả năng kết nối mạng. Các màn hình HMI sau khi được Download chương trình đã được thiết kế bằng WinCC Flexible có khả năng giao tiếp trực tiếp hoặc thong qua các mạng công nghiệp với các bộ điều khiển và các thiết bị tự động hóa. 1. Trong mạng PROFINET. 2. Trong mạng PROFIBUS. Trong mạng LAN. II. Thiết kế giao diện điều khiển giám sát phòng cơ điện tử dùng WinCC Flexible. 1. Khởi tạo Project. Tạo Project với phần cứng là TP 177A. 2. Cấu hình kết nối với PLC và các thiết bị tự động hóa. Kích vào Connection để lựa chọn phương thức giao tiếp. Chọn chuẩn giao tiếp, giao tiếp trực tiếp PPI, mạng MPI hay mạng PROFIBUS. 3. Tạo các kết nối. Tạo các kết nối với bộ PLC để giao tiếp. 4. Tạo các biến trong PLC để kết nối với TP 177A. Kích chọn Tags để bắt đầu tạo các biến trong PLC. Trong cửa sổ tiếp theo, tạo các biến để trong PLC mà TP 177A muốn kết nối. 5. Giao diện điều khiển và giám sát phòng cơ điện tử. Giao diện kết nối mạng PROFIBUS. Giao diện trạm phân phối. II Thiết kế giao diện điều khiển và giám sát trên nền WINCC . WinCC và các đặc điểm chính. a. Khái niệm WinCC: WinCC là chữ viết tắt Windows Control Center), đây là phần mềm  ứng dụng để giám sát, điều khiển và thu thập dữ liệu của một hệ thống tự động hóa quá trình sản xuất. Việc sử dụng những bộ điều khiển lập trình PLC riêng lẻ không đáp ứng yêu cầu điều khiển của một hệ SCADA, cần phải kết hợp thêm các bộ hiển thị HMI (Human Machine Interface-Giao diện người và máy). Trong lĩnh vực tự động hóa trong công nghiệp, WinCC là một trong những phần mềm HMI chuyên dụng của hãng Siemens để quản lý, thu thập dữ liệu và điều khiển quá trình công nghiệp. Chương trình để điều hành các nhiệm vụ của màn hình hiển thị và hệ thống điều khiển trong tự động hóa sản xuất và quá trình. Hệ thống này cung cấp các khối chức năng thích ứng trong công nghiệp như: Hiển thị hình ảnh, thông điệp, lưu trữ và báo cáo. Việc truy cập hình ảnh nhanh chóng, và chức năng lưu trữ an toàn của WinCC đảm bảo tính hữu dụng cao. Ngoài các chức năng hệ thống, WinCC cũng mở ra các giao diện cho các giải pháp của người sử dụng, những giao diện này khiến chúng có thể tích hợp WinCC vào các giải pháp tự động hóa phức tạp và toàn công ty. Việc xử lý dữ liệu lưu trữ được tích hợp bằng các giao diện chuẩn ODBC và SQL. Việc thêm vào các đối tượng và các tài liệu cũng được tích hợp bằng OLE2.0 và OLE Custom Controls (OCX). Các cơ chế này làm cho WinCC trở thành một bộ phận dễ truyền tải trong môi trường Windows. b. Các đặc điểm chính: Sử dụng cụng nghệ phần mềm tiên tiến. WinCC sử dụng cụng nghệ phần mềm mới nhất. Nhờ sự cộng tác chặt chẽ giữa Siemens và Microsof, người dựng có thể yên tâm với sự phát triển của cụng nghệ phần mềm mà Microsoft là người dẫn đầu. Hệ thống khách/chủ với các chức năng SCADA Ngay từ hệ thống WinCC cơ sở đó có thể cung cấp tất cả các chức năng để người dùng có thể khởi động các yêu cầu hiển thị phức tạp.Việc gọi những hình ảnh (picture), các cảnh báo (alarm), đồ thị trạng thái (trend), các báo cáo (report) có thể dễ dàng được thiết lập. Cú thể nâng cấp mở rộng dễ dàng từ đơn giản đến phức tạp WinCC là một mô đun trong hệ thống tự động háa, vì thế, có thể sử dụng nó để mở rộng hệ thống một cách linh hoạt từ đơn giản đến phức tạp từ hệ thống với một máy tính giám sát tới hệ thống nhiều máy giám sát, hay hệ thống có cấu trúc phân tán với nhiều máy chủ (server). Cú thể phát triển tùy theo từng lĩnh vực công nghiệp hoặc từng yêu cầu cụng nghệ. Một loạt các mô đun phần mềm mở rộng định hướng cho từng loại ứng dụng đó được phát triển sẵn để người dựng lựa chọn khi cần. Cở sở dữ liệu ODBC/SQL đó được tích hợp sẵn Cơ sở dữ liệu Sysbase SQL đó được tích hợp sẵn trong WinCC. Tất cả các dữ liệu về cấu hình hệ thống và các dữ liệu của quá trình điều khiển được lưu giữ trong cơ sở dữ liệu này. Người dựng cú thể dễ dàng truy cập tới cơ sở dữ liệu của WinCC bằng SQL (Structured Query Language) hoặc ODBC. (Open Database Connectivity). Sự truy cập này cho phép WinCC chia sẻ dữ liệu với các ứng dụng và cơ sở dữ liệu khác chạy trên nền Windows. Các giao thức chuẩn mạnh (DDE, OLE, ActiveX, OPC) Các giao diện chuẩn như DDE và OLE dùng cho việc chuyển dữ liệu từ các chương trình chạy trên nền Windows cũng là những tính năng của WinCC. Các tính năng như ActiveX control và OPC server và Lient cũng được tích hợp sẵn. Ngôn ngữ vạn năng WinCC được phát triển dựng ngôn ngữ lập trình chuẩn ANSI-C Giao diện lập trình API mở cho việc truy cập tới các hàm của WinCC và dữ liệu Tất cả các mô đun của của WinCC đều cú giao diện mở cho giao diện lập trình dựng ngôn ngữ C (C programming interface, C-API). Điều đó có nghĩa là người dựng cú thể tích hợp cả cấu hình của WinCC và các hàm thực hiện (runtime) vào một chương trình của người sử dụng. Cú thể cài đặt cấu hình trực tuyến bằng các Wizards Người thực hiện việc cài đặt cấu hình hệ thống cú một thư viện đầy đủ cùng với các hộp thoại và Wizards. Tại giai đoạn hiệu chỉnh hệ thống, các thay đổi có thể thực hiện trực tuyến (online). Cài đặt phần mềm với khả năng lựa chọn ngôụn ngữ Phần mềm WinCC được thiết kế trên cở sở nhiều ngôn ngữ. Nghĩa là, người dựng có thể chọn tiếng Anh, Đức, Pháp hay thậm chí các ngôn ngữ châu Á làm ngôn ngữ sử dụng. Các ngôn ngữ này cũng có thể thay đổi trực tuyến. Giao tiếp với hầu hết các loại PLC WinCC cú sẵn các kênh truyền thông để giao tiếp với các loại PLC của Siemens như SIMATIC S5/S7/505 cũng như thông qua các giao thức chung như Profibus DP, DDE hay OPC. Thêm vào đó, các chuẩn thông tin khác cũng có sẵn như là những lựa chọn hay phần bổ sung. WinCC như một phần tử của hệ thống Tự động hóa tích hợp toàn diện (Totally Integrated Automation-TIA) WinCC đóng vai trũ như của sổ của hệ thống và là phần tử trung tõm của hệ. Là phần tử SCADA trong hệ thống PCS 7 của Siemens PCS 7 là hệ thống điều khiển quỏ trình, một trong những giải pháp của Tự động hóa được tích hợp toàn diện. Các mô đun của sản phẩm Tựy theo chức năng sử dụng mà người dựng cú thể chọn các gói khác nhau của WinCC như là một trong cỏc lựa chọn của sản phẩm. Các gói cơ bản của WinCC chia làm hai loại như sau : WinCC Runtime Package (Viết tăt là RT): chứa các chức năng ứng dụng dùng để chạy các ứng dụng của WinCC như hiển thị, điều khiển, thụng báo các trạng thái, các giá trị điều khiển và làm các báo cáo. WinCC Complete Package (Viết tắt là RC): Bao gồm bản quyền để xây dựng cấu hình hệ thống (configuration licence) và bản quyền để chạy ứng dụng (Runtime). Các gói này có các phiên bản khác nhau tựy theo số lượng các tham số làm việc (Powertag) mà nó có thể đáp ứng: 128, 256, 1024, 65536 Powertags. Powertag là các tham số làm việc mà bộ điều khiển theo dõi giá trị của nó bằng việc nối ghộp với quá trình và thiết bị mà nó điều khiển hoặc giám sát. Trong trường hợp người sử dụng muốn nâng cấp từ một phiên bản có số powertag nhỏ lên cấp lớn hơn, họ có thể mua các phiên bản chuyên để năng cấp gọi là WinCC Powerpacks Ngoài các gói phần mềm cơ bản trên, WinCC cũng có các mô đun nâng cao dành cho những ứng dụng cấp cao hơn (WinCC Options) và các mô đun mở rộng đặc biệt (WinCC Add-on). Các WinCC Option là sản phẩm của Siemens Automation and Drive (A&D). Cỏc WinCC Add-on là các sản phẩm của các bộ phận khác của Siemens hay các đối tác của Siemens xây dựng lên nhằm mở rộng chức năng hay để phự hợp với từng loại ứng dụng. Các cấu hình hệ thống cơ bản WinCC cú thể hỗ trợ các cấu hình hệ thống từ thấp đến cao ví dụ như trong các cấu hình như sau: Hệ thống điều khiển dùng một máy tính (sing-user system) Cấu trúc này thường được dựng cho các ứng dụng nhỏ với một hệ thống hoạt động độc lập. Tuy nhiên nó cũng cú thể nối với các máy tính văn phòng khác thông qua mạng LAN Hệ thống điều khiển dựng nhiều máy tính (multi-user system) Cấu trúc này cho phép nhiều người cùng tham gia điều khiển các công đoạn khác nhau của một quá trình. Các thông tin về hoạt động của các công đoạn đều có thể truy cập tới thông qua tất cả các máy tính. Các máy tính này hoạt động dưới một sự điều phối thống nhất chia sẻ các dịch vụ chung. Hệ thống kiểu này hoạt động theo nguyên tắc khách/chủ (client/server). Trạm chủ chịu trịch nhiệm về các nhiệm vụ trung tâm như phối ghộp và thu thập các số liệu cho các trạm khách (máy tính). Việc áp dụng cấu trúc kiểu này yêu cầu mô đun phần mềm WinCC/Server Cấu trúcClient/Server có dự phòng Ưu thế của cấu trúc này là tạo nên tính toàn vẹn của dữ liệu. Mô đun phần mềm WinCC/Redundancy cho phộp hai trạm chủ (server) làm việc song song. Trong trường hợp bình thường, hai trạm chủ hoạt động giống hệt nhau. Nếu một trong hai trạm cú sự cố, lập tức trạm còn lại đóng vai trò chủ đạo và hệ thống tự động chuyển các yêu cầu của các trạm khách (client) sang trạm chủ còn hoạt động. Sau khi sự cố được khắc phục, dữ liệu sẽ tự động chuyển từ trạm còn làm việc sang trạm đó có sự cố và trở về trạng thái làm việc như ban đầu. Quỏ trình này không ảnh hưởng tới quá trình hoạt động trực tuyến của hệ thống. Cấu trúc hệ thống phân tán với nhiều trạm chủ (server) Trong cấu trúc phân tán, toàn bộ ứng dụng cú thể san sẻ cho nhiều trạm chủ. Việc phân chia này sẽ nâng cao khả năng hoạt động của hệ thống. Về nguyên tắc, toàn bộ nhiệm vụ giám sát có thể chia cho nhiều trạm chủ dựa theo cấu trúc của nhà máy hay dựa theo chức năng của từng bộ phận của hệ thống. Đối với cấu trúc phân tán dựng nhiều trạm chủ, mỗi một trạm chủ yêu cầu một bản quyền phần mềm cho trạm chủ ( WinCC/Server option). Sự phân chia nhiệm vụ cụ thể cho từng trạm chủ cú thể qui định bởi cấu hình của hệ thống (do người cài đặt quyết định). Hệ thống cũng cú thể cung cấp cái nhìn tổng thể của cả hệ thống bằng việc thể hiện thông tin của nhiều trạm chủ kết hợp lại. Với WinCC, hệ thống cú thể chia thành cấu trúc phân tán có tới 6 trạm chủ, mỗi trạm chủ phục vụ tới 16 trạm khách (client). Trong trường hợp cần thiết, hệ thống nhiều trạm chủ cũng có thể cấu trúc thành cấu trúc có dự phũng. Các chức năng SCADA cơ bản Giao diện người sử dụng (User Interface) Khụng phụ thuộc vào các ứng dụng nhỏ hay lớn, đơn giản hay phức tạp, dựng WinCC ta cú thể thiết kế ra các giao diện cho người sử dụng để phục vụ cho việc điều khiển và tối ưu hóa quá trình sản xuất. Sơ đồ công nghệ của hệ thống được hiển thị trên màn hình điều khiển cùng tất cả các giá trị về trạng thái (đóng, mở), giá trị của các tham số điều khiển (mức nhiên liệu của các bồn bể, nhiệt độ, áp suất...). Ngay trên giao diện điều khiển, ta cũng có thể hiển thị một bảng điều khiển chuẩn (faceplate) giống như mặt máy của các bộ điều khiển theo vòng kín (loop-controller) hay đồ thị của cỏc tham số điều khiển biến đổi theo thời gian thực. Bất cứ người nào quen thuộc với máy tính với bàn phím, con chuột, đều có thể dễ dàng làm việc với WinCC và có thể thiết kế các giao diện như trên một cách dễ dàng. Giao diện người sử dụng cho phép hiển thị quá trình hội thoại giữa người điều khiển và quá trình điều khiển một cách linh hoạt và phụ thuộc vào nhu cầu của quỏ tránh điều khiển. Màn hình điều khiển có thể thể hiện quá trình công nghệ một cách toàn cảnh, qui trình công nghệ chính hoặc một một cụm công nghệ nào đó cần theo dõi. Tính năng này được hỗ trợ bởi Split Screen Wizard. Các hình ảnh của quá trình điều khiển có thể cấu trúc theo sơ đồ hình cây để có thể theo dõi quỏ trình một cách tổng thể. Việc chia cỏc hình ảnh này được hỗ trợ bởi Picture Tree Manager một cách tiện lợi. Tại đây, ta có thể dựng chuột để di chuyển một hình ảnh từ một vị trí này tới một vị trí khác trên sơ đồ hình cây. Split Screen Wizard và Picture Tree Manager đó có sẵn trong phiên bản WinCC cơ bản (WinCC/Basic Process Control). WinCC có thể ghi nhớ các giá trị của các biến. Và cũng như vậy, nó có thể ghi nhận ngày thông, thời gian, người sử dụng, giá trị có và mới. Vì thế, diễn biến của những quá trình có tính chất kịch tính có thể được tái tạo lại phục vụ cho mục đích phân tích. Quyền truy nhập hệ thống và công tác quản trị người sử dụng WinCC chỉ cho phộp những người được ủy quyền truy cập vào hệ thống. Có tới 1000 mức truy cập khác nhau cho phép phân chia quyền truy cập và can thiệp vào hệ thống ở mức độ khác nhau. Mật khẩu (password) và tên người sử dụng (user name) xác định quyền truy cập của mỗi người. Điều này cũng có thể được định nghĩa lại trong quá trình vận hành hệ thống. Một công cụ có tên là “User Administrator” (Quản trị người sử dụng) được dùng để thỏa mãn mục đích này. Quyền truy cập sẽ hết hiệu lực nếu thời hạn cho phép đó kết thúc. Chuyển đổi ngôn ngữ sử dụng Một vài ngôn ngữ cs thể được xác