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

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Nguyễn Quang Tâm XÂY DỰNG PHẦN MỀM ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN VỚI PLC-S7-1200 KẾT NỐI VỚI PHẦN MỀM WINCC Ngành: Công nghệ kỹ thuật Cơ điện tử TÓM TẮT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Hà Nội – 2017 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài Nền công nghiệp thế giới đang trên đà phát triển ngày càng cao, trong đó vấn đề điều khiển tự động luôn là mối quan tâm hàng đầu trong các ứng dụng khoa học sản xuất. Nó đòi hỏi sự chính xác, tính tiêu chuẩn và khả năng xử lý nhanh ở mức hoàn hảo, chỉ như vậy mới đáp ứng được nhu cầu ngày càng gia tăng của xã hội. Từ các hệ thống máy tính to lớn cồng kềnh và phức tạp, các nhà khoa học không ngừng cải tiến và hoàn thành cả phần cứng lẫn phần mềm để đáp ứng các yêu cầu trong công nghiệp với các sản phẩm gọn nhẹ, tiện dụng, độ linh hoạt cao, giá thành rẻ. Từ đó bộ lập trình PLC được ra đời. Cùng với đó là các phần mềm điều khiển và giám sát hệ thống tự động cũng được phát triển nhằm tăng tính tương tác giữa người dùng và hệ thống tự động, giúp cho quá trình điều khiển được thực hiện dễ dàng. Từ những yêu cầu cấp thiết về việc phát triển phần mềm điều khiển và giám sát hệ thống PLC, khóa luận sẽ nghiên cứu và phát triển các phần mềm điều khiển cho các mô-đun PLC phục vụ đào tạo. Mục tiêu của khóa luận đó là nghiêu cứu, phát triển các phần mềm giám sát, điều khiển hiệu quả, đáp ứng nhu cầu dạy và học trong nhà trường. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Ý nghĩa khoa học: Khóa luận mang tính nghiên cứu và thiết kế phần mềm và chương trình điều khiển tối ưu cho các bộ ứng dụng PLC phục vụ đào tạo. Ý nghĩa thực tiễn: Góp phần phát triển, khai thác tính năng của bộ thí nghiệm PLCE-SIE để đem những ứng dụng đó vào bài toán thực tế. Đối với sinh viên: Việc nghiên cứu tìm tòi kiến thức giúp cho sinh viên áp dụng những kiến thức đã học vào thực tế, đồng thời tích lũy kinh nghiệm nghiên cứu và học tập vững vàng hơn sau khi tốt nghiêp ra trường. Đối tượng, phương pháp nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Bộ thí nghiệm PLCE- SIE với lõi là bộ điều khiển logic khả trình PLC S7-1200 của hãng EDIBON. Phương pháp nghiên cứu: sử dụng phương pháp nghiên cứu thông qua các tài liệu, mạng internet, các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước để hoàn thiện các nội dung yêu cầu của khóa luận. Nội dung nghiên cứu Khóa luận này tập trung tìm hiểu lý thuyết liên quan, thiết kế thuật toán, lập trình cho PLC S7-1200, viết giao diện điều khiển và giám sát trên máy tính cho một số mô hình điều khiển như điều khiển hệ thống chiếu sáng, hệ thống hàn, đèn giao thông... CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU VỀ PLC S7 – 1200 VÀ BỘ THÍ NGHIỆM PLCE – SIE Năm 2009, hãng SIEMENS đã cho ra dòng sản phẩm S7 – 1200 với những tính năng nổi trội. PLC S7 – 1200 là một dòng của bộ điều khiển có thể kiểm soát nhiều ứng dụng tự động hóa. Thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, có những tập lệnh tối ưu cho phép chúng ta có những giải pháp hoàn hảo hơn cho các ứng dụng sử dụng với S7 – 1200. Bộ xử lý trung tâm của S7 – 1200 được kết hợp từ một bộ vi xử lý, nguồn điện tích hợp, các mạch đầu vào và đầu ra trong một khối nhỏ gọn để tạo ra một PLC mạnh mẽ. CPU chứa các biến logic cần thiết để kiểm soát các thiết bị trong ứng dụng, giám sát các đầu vào và sự thay đổi của đầu ra theo logic của người sử dụng bao gồm các biến logic, các bộ đếm, bộ định thời, các toán tử phức tạp và giao tiếp truyền thông giữa các thiết bị thông minh khác. Bộ phận nguồn. Các bộ phận kết nối dây và người dùng có thể tháo được (phía sau các nắp che). Khe cắm thẻ nhớ nằm dưới nắp che phía trên. Các LED trạng thái cho các I/O tích hợp Bộ phận kết nối PROFINET (phía dưới CPU). Hình 1.1. Cấu tạo của CPU Bộ thí nghiệm PLCE–SIE là mô-đun đào tạo PLC được thiết kế bởi EDIBON. Nó cho phép người sử dụng tìm hiểu những vấn đề cơ bản về lập trình logic mà không cần nền tảng về kiến thức hay kinh nghiệm. PLCE – SIE là một mô-đun PLC với những đầu vào và đầu ra, công tắc, nút bấm, chiết áp, Bộ thí nghiệm này cung cấp cho người sử dụng các thiết bị thực hành cần thiết, thông qua đó, người sử dụng sẽ hiểu làm thế nào để một PLC hoạt động và cách lập trình một ứng dụng PLC để có những chức năng theo yêu cầu. PLCE – SIE cũng có thể được sử dụng để làm việc cùng với một số mô-đun khác. Những mô-đun này được mô phỏng mô hình của các ứng dụng thực tế và có thể được điều khiển bởi một PLC như hệ thống thang máy, hệ thống đèn giao thông, máy giặt Chúng được phát triển đặc biệt để kết nối, làm việc với PLCE - SIE. Hình 1.5. Bộ thí nghiệm PLCE – SIE CHƯƠNG 2. PHẦN MỀM TIA PORTAL V13 Phần mềm dùng để lập trình cho PLC S7-1200 là TIA Portal. TIA Portal là phần mềm cơ sở tích hợp tất cả các phần mềm lập trình cho các hệ thống tự động hóa và truyền động điện. Phần mềm tích hợp các sản phẩm SIMATIC khác nhau trong một phần mềm ứng dụng; ví dụ, Simatic Step 7 V13 để lập trình các bộ điều khiển Simatic. Simatic WinCC V13 để cấu hình các màn hình HMI và chạy SCADA trên máy tính, giúp tăng năng suất và hiệu quả làm việc. Hình 2.1. Giao diện phần mềm TIA Portal TIA Portal giúp cho các phần mềm này chia sẻ cùng một cơ sở dữ liệu, tạo nên sự thống nhất trong giao diện và tính toàn vẹn cho ứng dụng. Tất cả các bộ đều khiển PLC, màn hình HMI, các bộ truyền động của Siemens đều được lập trình, cấu hình trên TIA portal. Việc này giúp giảm thời gian, công sức trong việc thiết lập truyền thông giữa các thiết bị này. Hai phần mềm quan trọng trong TIA Portal là Simatic Step 7 và Simatic WinCC. CHƯƠNG 3. GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN SỬ DỤNG PLCE – SIE Tại chương này, khóa luận sẽ giới thiệu 10 mô-đun mô phỏng các hệ thống được điều khiển và kiểm soát bởi PLC: Điều khiển lò phản ứng hóa học (N – PLCE – CR) Điều khiển hệ thống chiếu sáng (N – PLCE – CTI) Điều khiển hệ thống hàn (N – PLCE – CTRA) Điều khiển hệ thống dập nổi (N – PLCE – MA) Điều khiển máy bán nước tự động (N – PLCE – MBC) Điều khiển hệ thống phân loại thư tự động ( N – PLCE – MCC) Điều khiển hệ thống dập tự động (N – PLCE – PAE) Điều khiển hệ thống đóng chai và dán nhãn (N – PLCE - PELE) Điều khiển hệ thống bơm bể chứa (N – PLCE – PLLT) Điều khiển hệ thống đèn giao thông (N – PLCE – CST) Mỗi mô-đun mô phỏng được chỉ rõ dữ liệu đầu vào, đầu ra của bộ điều khiển, lưu đồ thuật toán điều khiển chương trình và mô phỏng giao diện điều khiển, giám sát hệ thống cho mô-đun. KẾT LUẬN Sau thời gian tiến hành nghiên cứu và thực hiện khóa luận tốt nghiệp với tên đề tài “Xây dựng phần mềm đo lường và điều khiển với PLC-S7-1200 kết nối với phần mềm WinCC”, em đã đạt được những kết quả sau: Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động và lập trình PLC theo ngôn ngữ bậc thang. Tìm hiểu bộ thí nghiệm PLC-SIE với lõi là PLC S7–1200 của hãng Siemens và viết chương trình điều khiển PLC cho 10 mô-đun thí nghiệm. Tìm hiểu và viết chương trình điều khiển và giám sát cho 10 mô-đun thí nghiệm sử dụng phần mềm WinCC. Qua khóa luận “Xây dựng phần mềm đo lường và điều khiển với PLC-S7-1200 kết nối với phần mềm WinCC” em đã có thêm được kiến thức về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bộ thiết bị PLC – SIE nói chung và CPU S7 – 1200 nói riêng. Cùng với đó là các kiến thức về nguyên lý, cấu tạo và cách hoạt động của một số mô hình thiết bị như mô hình đóng chai, máy dập nổi, máy phân loại thư Từ những kiến thức mà em đã tích lũy được trong suốt quá trình học và thời gian làm khóa luận, em nghĩ mình sẽ làm tốt công việc thực tế sau này.