Đề tài Tự động hóa xử lý nước thải

L x W x H = 22.4 x 10.0 x 4.0 m)- 02 đơn nguyên Máy thổi khí - Công suất động cơ: 30HP (22Kw, SIEMENS, IP55, TEFC) GV3P50 22KW, 37…50 A 4 LC1D18Q7 7,5KW, 380VAC 4 LC1D25Q7 (2) 11KW, 380VAC 8 Bơm định lượng bơm dinh dưỡng (Urê và H3PO4) - Công suất động cơ: 0.3Kw GV2ME05 0,63….1 A 2 LC1K0610Q7 3KW, 1NO, 380VAC 2 Thiết bị pha dinh dưỡng (Urê và H3PO4) - Công suất động cơ: 0.5HP GV2ME05 0,63….1 A 2 LC1K0610Q7 3KW, 1NO, 380VAC 2 BỂ LẮNG 2 (KÍCH THƯỚC: D x H = 12.0 x 4.0 m) Môtơ giảm tốc và cần gạt bùn - Công suất động cơ: 0.5HP GV2ME05 0,63….1 A 1 LC1K0610Q7 3KW, 1NO, 380VAC 1 Bơm bùn loãng Dạng có thể đặt khô hoặc đặt chìm - Công suất động cơ: 6.5HP GV2ME16 9….14A 2 LC1K1210Q7 5,5 KW, 380VAC 2 BỂ NÉN BÙN (KÍCH THƯỚC: L x W x H = 8.0 x 8.0 x 4.0 m) Môtơ giảm tốc và cần gạt bùn - Công suất động cơ: 0.5HP GV2ME05 0,63….1 A 1 LC1K0610Q7 3KW, 1NO, 380VAC 1 Bơm bùn đặcDạng bơm trục vít - Công suất động cơ: 2HP GV2ME08 2.5…..4 A 2 LC1K0610Q7 3KW, 1NO, 380VAC 2 Máy ép bùn - Công suất điện năng: 1HP GV2ME07 2.5…..4 A 1 LC1K0610Q7 3KW, 1NO, 380VAC 1 Bơm định lượng bơm Polyme - Công suất động cơ:0.35kw GV2ME05 0,63….1 A 1 LC1K0610Q7 3KW, 1NO, 380VAC 1 Thiết bị pha polyme - Công suất động cơ: 0.5HP GV2ME05 0,63….1 A 1 LC1K0610Q7 3KW, 1NO, 380VAC 1 4.2. Thiết kế sơ đồ nối điện. Do số lượng các thiết bị trong nhà máy nhiều và chủ yếu là các động cơ điện nên ở đây chỉ đưa ra 2 sơ đồ nối điện chủ yếu trong nhà máy. Đó là sơ đồ nối điện cho động cơ máy thổi khí công suất 22 Kw có đổi nối điện từ hình tam giác sang hình sao lúc khởi động và sơ đồ nối điện cho động cơ bơm nước thải công suất 8.5 HP khởi động trực tiếp. Bơm nước thải THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN VÀ ĐỘNG LỰC CHO BƠM NƯỚC THẢI 4.2.1.Thiết kế mạch động lực và điều khiển cho máy thổi khí với hai chế độ bằng tay và tự động. Hình 6.1: Sơ đồ nối điện bơm nước thải. Trong đó: CB1, KT1 : bảo vệ quá dòng. SW1 : công tắc chọn chế độ hoạt động cho máy thổi khí. Manu : chế độ bằng tay của máy thổi khí. Auto : chế độ tự động của máy thổi khí. I0.0, I0.1, I0.2: đầu vào PLC. Q0.0 : đầu ra PLC. RC1 : Rơle chế độ bằng tay. R1 : Rơle chế độ tự động. SW2 : Khởi động máy thổi khí bằng tay. RT1 : Rơle thời gian. MTK1, MTK1D, MTK1S : Contactor. . Chế độ bằng tay: Chuyển công tắc SW1 về vị trí Manu. Lúc này cuộn dây RC1 =1 , tiếp điểm thường đóng RC1(3) =0, tiếp điểm thường mở RC1(2) =1. Muốn khởi động động cơ ấn SW2. Lúc này cuộn dây contactor MTK1 =1 và MTK1S =1 động cơ khởi động hình sao. Sau khoảng thời gian khởi động thì MTK1S =0 và MTK1D=1 động cơ làm việc ổn định ở chế độ đấu nối tam giác. Tiếp điểm MTK1=1, I0.1=1, Đèn RUN báo động cơ đang hoạt động Báo lỗi : Khi dòng tăng cao bảo vệ dòng tác động (KT1=1) thì I0.2 =1 báo quá dòng, đèn FAUL báo lỗi. MKT1=0, I0.1=0, Đèn RUN tắt. 4.2.1.2. Chế độ tự động: Chuyển công tắc SW1 về vị trí Auto. Lúc này cuộn dây RC1 =0 , tiếp điểm thường đóng RC1(3) =1, tiếp điểm thường mở RC1(2) =0. Khi Q0.0=1, cuộn dây R1 =1 , tiếp điểm thường mở R1(3) =1. Lúc này cuộn dây contactor MTK1 =1 và MTK1S =1 động cơ khởi động hình sao. Sau khoảng thời gian khởi động thì MTK1S =0 và MTK1D=1 động cơ làm việc ổn định ở chế độ đấu nối tam giác. Tiếp điểm MTK1=1, I0.1=1, Đèn RUN báo động cơ đang hoạt động Báo lỗi : Khi dòng tăng cao bảo vệ dòng tác động (KT1=1) thì I0.2 =1 báo quá dòng, đèn FAUL báo lỗi. MKT1=0, I0.1=0, Đèn RUN tắt. 4.2.2. Thiết kế mạch động lực và điều khiển cho bơm nước thải với hai chế độ bằng tay và tự động. Máy thổi khí Hình 6.2: Sơ đồ nối điện máy thổi khí. Trong đó: CB2, KT2 : bảo vệ quá dòng SW3 : công tắc chọn chế độ hoạt động cho bơm nước thải Manu : chế độ bằng tay của bơm nước thải Auto : chế độ tự động của bơm nước thải I0.3, I0.4, I0.5: đầu vào PLC Q0.1 : đầu ra PLC RC2 : Rơle chế độ bằng tay R2 : Rơle chế độ tự động SW4 : Khởi động bơm nước thải bằng tay BNT1 : Contactor 4.2.2.1. Chế độ bằng tay: Chuyển công tắc SW3 về vị trí Manu. Lúc này cuộn dây RC2 =1 , tiếp điểm thường đóng RC2(12) =0, tiếp điểm thường mở RC2(11) =1. Muốn khởi động động cơ ấn SW4. Lúc này cuộn dây contactor BNT1 =1, động cơ hoạt động. Tiếp điểm BNT1=1, I0.4=1, Đèn RUN báo động cơ đang hoạt động Báo lỗi : Khi dòng tăng cao bảo vệ dòng tác động (KT2=1) thì I0.5 =1 báo quá dòng, đèn FAUL báo lỗi. BNT1=0, I0.4=0, Đèn RUN tắt. 4.2.2.2. Chế độ tự động: Chuyển công tắc SW3 về vị trí Auto. Lúc này cuộn dây RC2 =0 , tiếp điểm thường đóng RC2(12) =1, tiếp điểm thường mở RC2(11) =0. Khi Q0.1=1, cuộn dây R2 =1 , tiếp điểm thường mở R2(12) =1. Lúc này cuộn dây contactor BNT1=1 động cơ hoạt động. Tiếp điểm BNT1=1, I0.4=1, Đèn RUN báo động cơ đang hoạt động Báo lỗi : Khi dòng tăng cao bảo vệ dòng tác động (KT2=1) thì I0.5 =1 báo quá dòng, đèn FAUL báo lỗi. BNT1=0, I0.4=0,Đèn RUN tắt. CHƯƠNG V : TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM WINCC VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRÊN WINCC 5.1. Giới thiệu về phần mềm WinCC. WinCC là một trong những phầm mềm cho phép giao tiếp giữa người và máy (IHMI-Integrated Human Machine Interface). Với WinCC, ta có thể lập trình xử lý một cách dễ dàng và cho phép ta quan sát trực quan tất cả các khía cạnh của hệ thống xử lý. WinCC là một hệ thống giao diện giữa người và máy cho các loại cấu hình khác nhau, WinCC là một phần mềm không giới hạn về mặt không gian. Với tính năng phân thành các module và tính linh hoạt của phần mềm, ta có thể thiết kế và thực hiện các thao tác tự động dễ dàng. WinCC cung cấp 3 giải pháp chính cho cấu hình: - Sử dụng các công cụ chuẩn có sẵn. - Sử dụng các ứng dụng của Windows có sẵn với WinCC bằng DDE, OLE, ODBC và ActiveX. - Sử dụng Visual C++ hay Visual Basic để tự phát triển các ứng dụng nhúng vào WinCC. Giao diện WinCC cung cấp các module hàm thích hợp với công nghiệp về graphic display (màn hình đồ hoạ), messages (những thông báo), archives (văn thư lưu trữ) và reports (những báo cáo). Giao diện điều khiển mạnh, tính cập nhật hình ảnh nhanh chóng và những hàm lưu trữ tin cậy, đảm bảo tính sẵng sàng cao. Trong dòng các sản phẩm thiết kế các giao diện phục vụ vận hành giám sát, WinCC thuộc thứ hạng SCADA (SCADA class) với những chức năng hữu hiệu cho việc điều khiển. 5.2. Đặc điểm và cấu trúc của Wincc. - Sử dụng công nghệ phần mềm mới nhất : Nhờ sự cộng tác chặt chẽ giữa Siemens và Microsoft, người dùng có thể yên tâm với sự phát triển của công 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 đã 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, các cảnh báo, đồ thị trạng thái, các báo cáo có thể dễ dàng được thiết lập. - Sử dụng hệ thống tài nguyên chuẩn của WinCC : WinCC có một bộ công cụ thiết kế giao diện đồ hoạ mạnh như ToolBox, các Control, các OCX (OLE Customs Control) được đặt dễ dàng trên cửa sổ khi thiết kế. - Sử dụng các ứng dụng Windows quen thuộc (như Access, Excel...) thông qua các chuẩn của Windows (như DDE, OLE, ODBC, và ActiveX) cùng kết hợp làm việc với WinCC. Nhờ đó mà ta có thể lợi dụng các tính năng mạnh như sức mạnh tính toán của Excel, quản trị dữ liệu của Access. - Sử dụng các công cụ phát triển riêng (Visual C hoặc Visual Basic) vào WinCC. Nhờ vậy có thể tạo ra một hệ thống có tính đặc thù cao, tinh vi gắn liền với một cấu hình nào đó. - Có thể nâng cấp mở rộng dễ dàng từ đơn giản đến phức tạp: WinCC là một module trong hệ thống tự động hóa, 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 đến hệ thống với nhiều máy tính giám sát hay hệ thống có cấu trúc phân tán với nhiều máy chủ. - Cơ sở dữ liệu ODBC/SQL đã được tích hợp sẵn: Cơ sở dữ liệu Sysbase SQL đã được tích hợp sẳn trong WinCC. Tất cả các dữ liệu về cấu hình hệ thống và dữ liệu của quá trình điều khiển được lưu giữ trong cơ sở dữ liệu này. Người dùng có thể dễ dàng truy cập đến 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. Ngôn ngữ vạn năng: WinCC được phát triển dùng ngôn ngữ lập trình ANSI-C (American National Standardization Institute) được tiêu chuẩn hóa bởi viện tiêu chuẩn hóa quốc gia Mỹ. - Có thể cài đặt cấu hình trực tuyến bằng các Wizards: Người thực hiện việc cài đặt cấu hình hệ thống có một thư viện đầy đủ cùng với các hộp hội thoại và các Winzards. Tại giai đoạn hiệu chỉnh hệ thống, các thay đổi có thể thực hiện trực tuyến (online). - Giao tiếp hầu hết các loại PLC: WinCC có sẳn các kênh truyền thông để giao tiếp với các PLC của Siemens như Simatic S5, S7, 505.. cũng như thông qua các giao thức chung như PROFIBUS, DDE hay OPC... WinCC cung cấp các module hệ thống cho việc tạo hình ảnh, ghi nhận, lưu trữ các thông điệp và lưu trữ dữ liệu cũng như hợp nhất các quy trình ứng dụng do người sử dụng định nghĩa. Thêm vào đó, ta có thể tự tổ chức thành các module riêng cho mình. Hình 5.1. Cấu trúc của WinCC 5.3 . Các Modul chức năng cơ bản của Wincc : Tuỳ theo chức năng sử dụng mà người dùng có thể chọn các gói khác nhau của WinCC như là một trong các lựa chọn của sản phẩm. Các gói cơ bản của WinCC chia làm hai loại như sau : - WinCC Runtime Package (Viết tắc là RT) : chứa các chức năng ứng dụng dùng để chạy các ứng dụng của WinCC như hiển thị , điều khiển, thông 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 tuỳ theo số lượng các tham số làm việc (powertag) mà nó có thể đáp ứng: 128, 256, 1024, 65536 Powertags. Powertags là các tham số làm việc mà bộ điều khiển theo dõi giá trị của nó bằng việc nối ghép 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 nâng cấp gọi là WinCC Powerpacks. Ngoài các gói phần mềm cơ bản trên, WinCC còn có các modul nâng cao dành cho những ứng dụng cấp cao hơn ( WinCC Options) và các modul mở rộng đặc biệt ( WinCC Add-on). Các WinCC Options là sản phẩm của Siemens Automation and Drive (A$ D). Các 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 phù hợp với từng loại ứng dụng. 5.3.1. Chức năng đồ họa - Trình soạn thảo Graphic Designer: Để thực hiện công việc mô phỏng quá trình bằng những hình ảnh trực quan WinCC có một giao diện khá hoàn chỉnh dành cho người sử dụng thông qua trình ứng dụng thiết kế đồ hoạ Graphic Designer. Trình ứng dụng Graphic Designer giúp cho người lập trình có khả năng vẽ lại toàn bộ quá trình, các mô hình của đối tượng. Việc mô phỏng hệ thống chia làm hai bước: - Thể hiện hệ thống ở trạng thái tĩnh: Sử dụng các đối tượng chuẩn vẽ các hình ảnh cần thiết kế. Mỗi đối tượng khi được thả xuống thì nó có các giá trị thuộc tính mặc định. Người thiết kế cần đặt các giá trị như vị trí, màu nền, màu đường, phông chữ hiển thị, độ lớn... - Thể hiện hệ thống ở trạng thái động: WinCC có các chức năng tiện ích phục vụ cho các nhu cầu thể hiện trạng thái động đồng thời với sự thay đổi về mặt điện của hệ thống điều khiển ngoài thông qua mạng . Để thể hiện được các trạng thái động của hệ thống khi thiết kế cần phải đặt các biến chương trình (tag) trong Tag management. Các biến chương trình được gắn liền với thuộc tính của đối tượng. Đối tượng ở đây là các thiết bị cần được giám sát trong nhà máy. Các biến chương trình thực chất là một vùng nhớ xác định trong máy tính (Internal Tag) hay một vùng nhớ điều khiển bên ngoài thay đổi theo quá trình vận hành (Process Tag). Sự thay đổi thuộc tính của các đối tượng sẽ dẫn đến sự thay đổi giá trị của các biến chương trình. Các đặc tính của chương trình Graphic Designer : + Dễ dàng sử dụng, giao diện đơn giản. + Sắp xếp hợp lý với 1 thư viện biểu tượng kín. + Giao diện mở đối với việc chèn đồ hoạ và trợ giúp kết nối OLE 2.0 + Đặc tính động có khả năng định dạng của các đối tưọng tranh với trợ giúp từ “dynamic wizard”. + Liên kết đến các chức năng cộng thêm bằng mã hữu dụng. + Liên kết các đối tượng đồ hoạ được tự tạo ra. 5.3.2. Xây dựng và sử dụng hàm chức năng - Trình soạn thảo “global scripts” Đây là phần tổng quát của các action và các hàm C mà đựơc dùng trong toàn bộ project hoặc ngay cả trong các project khác. Các đặc tính: - Khả năng tạo ra các action và các hàm C - Khả năng bổ sung các action và các hàm C qua toàn bộ project hay trong các project khác. - Thư viện của WinCC chứa nhiều hàm chuẩn, mỗi hàm thực hiện một chức năng khác nhau. Để mở rộng chức năng và tạo sự linh hoạt trong việc lập trình ta có thể xây dựng một cơ sở dữ liệu riêng nhằm thực hiện các mục đích khác nhau. Cơ sở dữ liệu này được viết bằng ngôn ngữ lập trình C và được WinCC biên dịch. WinCC chứa các hàm chức năng sau: - Các hàm ứng dụng (Project Function): Các hàm này được sử dụng trong trình ứng dụng WinCC. Người lập trình có thể thay đổi hay thiết lập một hàm ứng dụng mới tuỳ theo những ứng dụng cụ thể. - Các hàm chuẩn (Standard Function): Là các hàm chức năng riêng mà WinCC hỗ trợ cho người lập trình theo chuẩn của nó. Hàm chuẩn được dùng cho tất cả các ứng dụng. Có thể thay đổi những hàm sẵn có hay tạo ra những hàm chuẩn mới, các thao tác đó được thực hiện bằng ngôn ngữ C. - Các hàm nội (Internal Function): Đây là các hàm chức năng đặc biệt của WinCC. Người lập trình chỉ được sử dụng mà không được phép thay đổi chúng. Các hàm nền (Action): Các hàm nền (Background Function) được hiểu như các đoạn mã dữ liệu chạy ngầm trong chương trình để xử lý một công việc xác định. Khi thiết kế ta phải xây dựng hoàn toàn các hàm này hoạt động theo các điều kiện gọi là Trigger có điều kiện đó là: + Acyclic Trigger: Là điều kiện kích hoạt hàm theo thời gian định sẵn. + Cycle Trigger: Là điều kiện kích hoạt hàm theo thời gian. + Tag Trigger: Là điều kiện kích hàm theo trạng thái các biến. 5.3.3. Thiết lập và hiển thị thông báo hệ thống - Trình soạn thảo “alarm logging”. Trong quá trình điều khiển, hệ thống có chức năng giám sát, dò tìm lỗi, khoanh vùng sự cố, đưa ra các thông báo về tình trạng vận hành của hệ thống dưới dạng các trang ghi chép hệ thống hay còn gọi là nhật kí sự kiện. Người vận hành có thể dựa vào đó để vận hành hệ thống một cách tin cậy. Chức năng trên được thực hiện nhờ trình ứng dụng Alarm Logging của WinCC. Các thông báo bao gồm: - Thông báo lỗi. - Cảnh báo. - Hiển thị các thông tin về trạng thái hiện hành của hệ thống. Các thông báo bao gồm các thông tin thời gian khi hệ thống xác lập được điều kiện xãy ra thông báo, bit xác định được dựng lên ngày giờ thiết lập thông báo, thông tin cần thiết đi kèm thông báo... Các đặc tính: + Thông tin toàn diện về tình trạng hoạt động và lỗi. + Tránh và làm giảm thời gian dừng máy. + Tăng chất lượng sản phẩm. 5.3.4. Thiết lập và hiển thị thông tin thu thập dưới dạng đồ thị - Trình soạn thảo “Tag logging”. Quá trình thu thập số liệu là quá trình không thể thiếu được trong quá trình sản xuất, đó chính là chức năng của một hệ SCADA. Thông thường các số liệu cần thu thập được thể hiện dưới dạng các bảng số liệu trực tuyến, đồ thị. Các giá trị này có một tên danh định trong phần mềm WinCC và được gán cho các biến chương trình. Sự thay đổi các giá trị trong chương trình phụ thuộc vào quá trình vật lí bên ngoài của đối tượng được gán cho các biến chương trình (Tag). WinCC hỗ trợ chức năng hiện giá trị đo thông qua trình ứng dụng Tag Logging. Các phương pháp thu thập và lưu trữ dữ liệu: - Liên tục theo chu kỳ (cyclical logging): các giá trị được thu thập một cách liên tục theo chu kỳ và trong trật tự thời gian. - Theo chu kỳ lựa chọn (selective logging): quá trình thu thập dữ liệu chỉ bắt đầu khi xãy ra một sự kiện nào đó và kết thúc khi sự kiện đó chấm dứt. Sự kiện có thể là: + Thay đổi giá trị của một biến nhị phân + Giá trị của một biến tương tự vượt qua một ngưỡng cho trước. + Tại một thời điểm định trước . + Tác động của bàn phím hoặc chuột. + Có lệnh của hệ thống máy tính cấp cao hơn. - Không theo chu kỳ: Sự kiện bắt đầu phụ thuộc vào một hay nhiều bit, quá trình thu thập dữ liệu bắt đầu khi các bit này chuyển từ 0 sang 1 hay ngược lại. - Thời gian thu thập và lưu trữ: + Thời gian thu thập (Acquisition Time): là khoảng thời gian mà giá trị đó sao chép từ quá trình thực thông qua mạng. + Thời gian lưu trữ (Archiving Time): là khoảng thời gian để thực hiện thông tin đo hay chính là khoảng thời gian để phần mềm thể hiện một giá trị đo cụ thể. 5.3.5. Hệ thống thông báo (Message system). Hệ thống thông báo của WinCC cung cấp các thông tin đầy đủ về các lỗi và trạng thái nói chung trong quá trình hoạt động. Nó thể hiện các thông báo ở hiện tại cũng như ở quá khứ. Các thông báo này giúp người vận hành sớm phát hiện ra các sự cố. Ta có thể tự do lựa chọn các khối thông báo, các thứ hạng thông báo, các dạng thông báo, các kiểu hiển thị thông báo. Một thông báo bao gồm các khối thông báo có chứa các giá trị của quá trình. Mỗi thông báo được sắp đặt tại một tập tin (file) bao gồm 16 thứ hạng thông báo (message classes) và 16 loại thông báo (message type) cho mỗi thứ hạng thông báo. Điều đó có nghĩa là: có thể phân biệt các thông báo thuộc loại cảnh báo, nhắc nhở, báo lỗi, hoạt động sai chức năng, ... cho các vùng khác nhau của hệ thống. 5.3.6. Hệ thống báo cáo (report system) : WinCC cung cấp hệ thống báo cáo, cho phép ta đưa các dữ liệu ra giấy. Nó in các báo cáo về thứ tự của các thông báo, báo cáo về việc lưu trữ các thông báo, báo cáo về hoạt động của người vận hành, báo cáo về các thông báo của hệ thống, báo cáo của người sử dụng và báo cáo dưới dạng văn bản in với định dạng tuỳ ý. Trước khi gửi các báo cáo ra máy in, các báo cáo có thể được lưu trữ dưới dạng tệp tin, biểu diễn dưới dạng mong muốn. Trang thái của máy in khi in các báo cáo cũng được thể hiện trực tuyến. Trong công cụ thiết kế các báo cáo (Report designer), ta có thể qui định dạng thức của báo cáo được in ra, số trang in và lựa chọn máy in. Trong quá trình đó ta cũng có thể qui định chu kì in các báo cáo ra một cách tự động. Thông tin tổng quát từ trình soạn thảo này: WinCC đưa ra 1 hệ thống báo cáo khép kín với nó ta có thể tạo ra các báo cáo của người dùng về dữ liệu, các giá trị quá trình được lưu trữ hiện tại, các thông điệp lưu trữ hiện tại và các văn bản hệ thống người dùng. 5.3.7. Chức năng một số công cụ khác của WinCC. - “Tag management” : quản lý các tag ( biến chương trình) trong dự án. - Trình soạn thảo “user administrator” Công dụng : + Gán và quản lý quyền truy cập. + Bảo vệ dữ liệu khỏi các truy cập không được quyền. - Trình soạn thảo “text library”. Công dụng: + Gán text ngưòi dùng tới các thông điệp riêng bên trong “alarm logging”. + Khả năng chuẩn bị các text người dùng đối với các ngôn ngữ khác nhau. - “User Achives”: Truy cập vào dữ liệu chương trình như các công cụ quản lí số liệu hay các tham số công thức. Thiết lập chế độ “Run time” của chương trình : Dùng để quản lý tất cả các trạm làm việc (server và client) của dự án và xác định chế độ khởi động khi chạy chương trình: + Computer name: tên máy tính khi cài đặt hệ điều hành. + Language: Ngôn ngữ thể hiện + Starting runtime: Xác định có sử dụng hay không các modul: + Alarm Logging. + Tag Logging. + Messager Reported. + Graphic Runtime. + Start picture : Nạp đường dẫn của Picture đầu tiên mà sau khi chế độ hoạt động của chương trình chuẩn bị xong thì picture này được thể hiện . + Các tham số khác như: chế độ hiển thị các picture và các phiếm nóng chức năng khi chạy chương trình. 5.3.8. Tổng quan về biến chương trình trong WinCC - Tag : Trong WinCC, các Tag ( biến chương trình) là những phần tử trung tâm để truy cập các giá trị quá trình. WinCC dùng các kết nối này để xác định kênh nào phân phối giá trị quá trình đến các tag. Các tag WinCC được lưu trong 1 cơ sở dữ liệu của dự án. Khi một máy WinCC khởi động, mọi tag phụ thuộc trong dự án đều tải lên và cấu trúc runtime tương ứng được cài đặt. - Tag dược chia thành 2 loại sau : + Các tag nội (internal tag) + Các tag ngoại (external tag) - Cập nhật các tag với các giá trị quá trình: Bộ quản lý dữ liệu ở WinCC Server có thể cập nhật tất cả các giá trị của các tag nội bộ cũng như các tag ở WinCC client. Bộ quản lý dữ liệu chuyển các tag đã được cập nhật đến kết nối logic và vì vậy đến các kênh tương ứng. Các kênh này thực hiện các bước giao tiếp cần thiết bằng các bus quá trình của nó theo hướng tối ưu. Theo cách này, cần một giao thức truyền dữ liệu trên bus quá trình để gán giá trị tới mọi tag. - Bên trong 1 project, các tag có thể đựơc cắt, copy hay xoá. - Kiểu dữ liệu chuẩn cho các tag : phải gán 1 kiểu dữ liệu cho từng tag. 5.3.9. Tổng quan về kiểu dữ liệu của WinCC. - Binary Tag : Kiểu nhị phân - Unsigned 8 bit value: Kiểu nguyên 8 bit không dấu. - Unsigned 16 bit value: Kiểu nguyên 16 bit không dấu. - Signed 16 bit value: Kiểu nguyên 16 bit có dấu. - Unsigned 32 bit value: Kiểu nguyên 32 bit không có dấu. - Signed 32 bit value : Kiểu nguyên 32 bit có dấu. - Floating point Number 32 bit IEEE 754: Kiểu số thực 32 bit theo tiêu chuẩn IEEE 754. - Floating point Number 64 bit IEEE 754: Kiểu số thực 64 bit theo tiêu chuẩn IEEE 754. - Text tag 8 bit character set : Kiểu kí tự 8 bit. - Text tag 16 bit character set: Kiểu kí tự 16 bit. - Raw data type: Kiểu dữ liệu thô. - Text Reference. 5.4. Các cấu hình hệ thống cơ bản : WinCC có thể hỗ trợ các cấu hình hệ thống từ thấp đến cao ví dụ như trong các cấu hình như sau: - Hệ thống dùng một máy tính ( sing-user system): Cấu trúc này thường được dùng cho các ứng dụng nhỏ với một hệ thống hoạt động độc lập. Tuy nhiên nó cũng có thể nối với các máy tính văn phòng khác thông qua mạng LAN. - Hệ thống điều khiển dùng 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 sẽ các dịch vụ chung. Hệ thống kiểu này hoạt động theo nguyên tắc client/server. Trạm chủ chịu trách nhiệm về các nhiệm vụ trung tâm như phối ghép và thu thập các số liệu cho các trạm khách (máy tính). Việc áp dụng cấu trúc kiểu này yêu cầu modul phần mềm WinCC/Server. - Cấu trúc client / server có dự phòng: Ưu thế của cấu trúc này là tạo nên tính toàn vẹn của dữ liệu. Modul phần mềm WinCC/Redundancy cho phép 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 có 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 có sự cố và trở về trạng thái làm việc như ban đầu. Quá trình này không ảnh hưởng tới quá trình hoạt động trực tuyến của hệ thống. - Cấu trúc của hệ thống phân tán với nhiều trạm chủ Trong cấu trúc phân tán, toàn bộ ứng dụng có thể chia 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 dùng nhiều trạm chủ, mỗi trạm chủ yếu cần một bản quyền phần mềm cho trạm chủ (WinCC / Server option). Sự phân chia nhiệm vụ cụ thể cho từng trạm chủ có thể qui định bởi cấu hình của hệ thống (do người cài đặt quyết định). Hệ thống cũng cung cấp cái nhìn tổng thể cho cả hệ thống bằng việc thể hiện thông tin cúa nhiều trạm chủ kết hợp lại. Với WinCC, hệ thống có 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 dự phòng. 5.5. Truyền thông của WinCC. WinCC là phần mềm chạy trên nhiều cấu hình mạng khác nhau. Tuỳ vào mục tiêu giải quyết bài toán cụ thể của mình người thiết kế luôn có một cấu hình mạng, phần cứng phù hợp. Tương ứng với cấu hình đó là một giao thức truyền thông xác định. Với mỗi giao thức truyền thông khác nhau Siemens cung cấp các dịch vụ truyền thông khác nhau. Vì vậy trong bài toán cụ thể người lập trình cần xác định dịch vụ truyền thông mà mình cần sử dụng. - Phương pháp truyền thông nối tiếp: Sử dụng giao thức ASCII và giao thức RK512. - Phương pháp thông qua Bus: Profibus FMS, Profibus FDL và Industrial Ethernet. Truyền thông với SIMATIC S7: WinCC truyền thông với SIMATIC S7 qua các chuẩn sau: + MPI