do an ttdl&dkqt

Đồ án môn : HTTDL&DK Gvhd : Nguyễn Văn hùng

BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Độc lập – Tự Do – Hạnh Phúc

ĐỒ ÁN MÔN HỌC HTTDL&ĐK

Họ và tên sinh viên : Nhóm 8 lớp : Điện 3

Ngành : Công nghệ kỹ thuật Điện Khoa Điện Trường ĐHCN Hà Nội

Giáo viên hướng dẫn : ThS . Nguyễn Văn Hùng

Đề tài : Điều khiển giám sát dây truyền phân loại và đóng gói sản phẩm

Nhiệm vụ :

Chương I : Tìm hiểu dây truyền đóng phân loại và đóng gói sản phẩm

Chương II : Tìm hiểu về PLC s7-200

Chương III: Tìm hiểu chung về OPC

Chương IV: Tìm hiểu chung về Win cc

Chương V : Thiết kế hệ thống và viết chương trình

Nhóm SV hoàn thành bài tập lớn

Hà Nội , ngày … tháng … năm 2012 Hà Nội, ngày … tháng … năm 2012

Giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực hiện

Nhóm 8 (Đk giám sát dây truyền phân loại và đóng gói sản phẩm)


LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, sự phát triển của khoa học kỹ thuật và công nghệ thông 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 hóa 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 đòi hỏi khả năng xử lý, mức độ hoàn 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 hóa 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 : Tìm hiểu dây truyền đóng phân loại và đóng gói sản phẩm

Chương II : Tìm hiểu về PLC s7-200



Chương V : Thiết kế hệ thống và viết chương trình

Do hạn chế về thời gian, kinh nghiệm thực tế, vừa tìm hiểu, vừa học hỏi trong quá

trình thực hiện nên không tránh khỏi thiếu sót, chúng em rất mong nhận được sự đóng

góp của thầy cô và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn.

Ngày tháng năm 2013

Nhóm sinh viên thực hiện



LỜI CẢM ƠN

Qua một thời gian tìm hiểu và thực hiện tích cực, đến nay đồ án được thành. Có

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 cô giáo trong khoa Điện trường Đại học Công Nghiệp Hà

Nội đã tạo điều kiện để chúng em thực hiện đồ án này

Xin cảm ơn các bạn sinh viên đã đóng góp ý kiến, động viên khích lệ tinh thần

trong quá trình thực hiện đồ án.

Ngày 30 tháng 05 năm 2013

Nhóm sinh viên thực hiện



Chương 3 . Mô hình dây truyền phân loại sản phẩm

A . Mô hình cơ khí

B . Cấu tạo mô hình

Mô hình thực tế được làm theo bản vẽ thiết kế hình trên:

- Phần khung mô hình: được đóng bằng gỗ.

- Phần băng tải:

+ Gồm có 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 tròn xung quanh 2 con lăn. Sản

phẩm được đặt chạy trên mặt băng tải.

- Các máng hứng sản phẩm:

- Các chi tiết, thiết bị được lắp trên khung mô hình:

+ Các động cơ: DC1, DC2, DC3.

- Các động cơ DC1, DC2, DC3 là động cơ 1 chiều 24V

- DC 1 là động cơ có nhiệm vụ kéo quay mặt băng tải thông qua dây cao su với

con lăn phía trên.

- DC 2 là động cơ có nhiệm vụ điều khiển thanh gạt ở vị trí 1.

- DC 3 là động cơ có 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.



+ Các sản phẩm:

Có 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 có kích thước 60x60x150

- Sản phẩm trung bình bằng gỗ có kích thước 60x60x100.

- Sản phẩm thấp bằng gỗ có kích thước 60x60x50.

* Sau khi gắn các thiết bị lên khung mô hình thì toàn bộ xung quanh được đóng

kín bằng gỗ mỏng.

C . Chức năng hoạt động của các nút ấn trên mô hình

STT Tên Địa chỉ Chức năng

1 start Ấn start khởi động toàn 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 toàn bộ hệ thống.Dừng băng tải,tay



gạt,không cho cài đặt số sản phẩm

3 Reset Ấn reset làm toàn 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 không quay,các tay gạt,cảm biến

không hoạt động.

5 Tăng Ấn nút tăng để tăng số sản phẩm đặt .

6 Giảm Ấn giảm để giảm số sản phẩm đặt .

7 OK Ấn ok để xác nhận số lượng sản phẩm đặt .

8 Local -

remote

Nút gạt local cho phép hệ thống điều khiển tại chỗ

với sự tác động của công nhân đứng máy.Khi ở

mức local thì các nút ấn trên Win CC bị vô

hiệu(bao gồm cả star,stop,reset..) .

Nút gạt remote cho phép điều khiển hệ thống từ

phòng máy tính giám sát .Khi này các nút ấn của hệ

thống dưới hiện trường đều bị vô hiệu (bao gồm cả

star,stop,reset..).

D. Nguyên lý hoạt động của dây truyền phân loại và đếm sản phẩm.

Trong mô hình trình bày có 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 toàn bộ hệ thống thì băng tải quay.Các cảm biến,tay

gat,bộ đếm sản phẩm,led hiển thị đều hoạt động.

1. Khi có sản phẩm cao đi qua Cảm biến quang nhận tín hiệu đưa về

PLC,Khi sản phẩm đi qua hoàn toàn 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 đó 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 toán để sản phẩm đi đến vị trí thuận

lợi thì PLC out ra tìn hiệu cho tay gạt sản phẩm cao hoạt động,sau đó

PLC tiếp tục out ra tín hiệu cho tay gạt quay trở lại vị trí ban đầu

2. Khi có 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 nó không thể phát hiện ra 2 laoij sản phẩm

thấp và trung bình,Khi cảm biến trung bình phát hiện vật phẩm nó

cũng thao tác tương tự như với sản phẩm cao .

3. Khi sản phẩm thấp xuất hiện trên băng tải.Nó dễ dàng đi qua 2 cảm

biến cao và trung bình đến với cảm biến thấp.Khi này cảm biến thấp

có nhiệm vụ đưa tín hiệu vào PLC để đếm sản phẩm thấp ,mà PLC

không 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 nó sẽ hiện n 1

khoảng thời gian để quan sát sau đó 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 dòng điện trong cảm biến đi vào

điện áp chung .Đầu ra của cảm biến hoạt động như một khóa chuyển mạch. Bình

thường đầu ra của cảm biến là một Transistor có vai trò như một khóa ( khi sụt áp).

Nếu cảm biến vừa phát hiện được đối tượng sau đó 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 không cho phép dòng chạy trong cảm biến. Nếu điên áp trên đường tác

động lớn hơn (12V), Trans sẽ mở khóa cho phép dòng chạy trong cảm biến tới cực

chung.



Cảm biến chịu phản ứng của các tác nhân vật lý. Nếu cảm biến không hoạt động,

điện áp đường tác động thấp, khi đó Trans khóa. Có nghĩa là đầu ra NPN không có

dòng vào/ ra. Khi cảm biến hoạt động làm cho đường tác động có điện áp cao, Trans

mở khóa và tác động đóng khóa. Dòng 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, dòng 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:

Thông số định mức, đặc tính kỹ thuật:

Thông 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 sóng) LED hồng ngoại(860nm)

Điện áp nguồn cấp 12VDC- 24VDC+/-10% kể cả xung

tối đa 10%(p-p)

Công 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 môi trường Đèn dây tóc: tối đa 3000lux

Ánh sáng mặt trời: Tối đa 10000lux

Nhiệt độ mối trường Hoạt động -250C tới 550C( không

đóng băng hoặc ngưng tụ)

Bảo quản -300C tới 700C ( không đóng

băng hoặc ngưng tụ)

Độ ẩm môi trường Hoạt động 35% đến 85%

Bảo quản -30% đến 95%( không

ngưng tụ)

Trở kháng cách điện Tối thiểu 20M ở 500VDC giữa các

bộ phận mang điện và vỏ

Cường độ điện môi 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 có thể bị sai lệch hoặc có thể bị phá hủy bởi

nhiễu điện. tách riêng dây hoặc sử dụng dây bọc như là dây vào/ ra từ cảm biến

Không để cảm biến bị va đập mạnh khi gắn vào đối tượng.

Không nối dây với dây nâu khi không tải, nếu nối trực tiếp các dây cảm biến có

thể bị phá hủy ( loại chuyển đổi AC).

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 có thể bị sai lệch.

Khi sử dụng cảm biến ở trên 450C, dòng 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 đóng thùng. Những viên gạch không 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 công



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, công việc đòi hỏi sự tập trung cao và có tính lặp lại, nên các công nhân khó đảm

bảo được sự chính xác trong công việc. Điều đó 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, có khe được

đặt nối tiếp theo băng chuyền gạch của nhà sản xuất. Trên băng chuyền có 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 có khe, qua tay

máy sẽ hút giữ để chuyển xuống băng tải loại đó.

2. Ứng dụng trong ngành công 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 có thể phát hiện ra vật phẩm khi nó 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 đóng gói vào thùng.

Băng tải này được ứng dụng trong sản xuẩt bánh kẹo. Trong việc đóng thùng

các sản phẩm với số lượng đặt sẵn.



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

đóng hộp được lắp vào với nhau.Cảm biến quang thông thường không có ánh sáng

truyền mạnh mẽ mà có 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 có đủ số lượng lon bia hay

chưa.

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 có hai loại bánh: 1 loại bánh màu trắng sữa còn 1 loại bánh màu sôcôla.

Công việc phải phân loại 2 loại bánh này để đóng hộp: Mỗi loại một nửa.

G. Ưu , khuyết điểm của mô hình

1. Ưu điểm của mô hìnhChỉ 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 toàn,lập trình,từ đó đơn giản hóa công việc của lập

trình viên.Với 1 chương trinh nhẹ hơn sử dụng cho PLC là hợp lí hơn khi mà bộ PLC


http://i779.photobucket.com/albums/yy76/letien79vn/application_103_1.jpg


được coi là có khả năng lập trình với các bài toàn nhỏ,ít network.Nhờ việc lập trình

đơn giản mà PLC hoat đông nhanh,chính xác giúp duy trì tuổi thọ PLC.

2 Khuyết điểm : Mô hình vẫn mang tính nghiên cứu khi chưa tiến đến 1 dây truyền công nghệ

thực tế.Từ mô hình phát triển lên thực tế còn phải thay đổi nhiều về cấu tạo,khung mô

hình,phải thay đổi nhiểu về bài toán công nghệ nhằm nâng cao tính ổn định của hệ

thống và tiết kiệm điện năng,giảm chi phí dây truyền….

Chương II Tổng quan về PLC S7- 200

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 toán để điều khiển máy và các quá trình.

2. Sơ đồ khối.


Giao diện vào Bộ xử lý ( CPU ) Giao diện ra

Bộ nhớ

Nguồn cung cấp

Thiết bị lập trình


Phần cứng PLC có 5 bộ phận cơ bản:

- Bộ xử lý: còn 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

thông tin lưu trữ trong bộ nhớ chương trình được gọi lên tuần tự và được kiểm soát

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 vòng quét phụ thuộc vào

dung lượng bộ nhớ , tốc độ của CPU.

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 đó bắt đầu lại từ đầu.

- Bộ nguồn: có 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 còn lại ( thường là 24V ).

- Thiết bị lập trình: được sử dụng để lập các chương trình điều khiển cần thiết

sau đó được chuyển cho PLC. Thiết bị lập trình có thể là thiết bị lập trình chuyên

dụng , có thể là thiết bị lập trình cầm tay gọn nhẹ , có 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 có thể là RAM , ROM , EPROM. Người ta luôn chế tạo nguồn dự phòng 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 có thể được chế tạo thành module cho phép


4. Chuyển dữ liệu từ bộ đệm ảo ra thiết bị ngoại vi.

1. Nhập dữ liệu từ thiết bị ngoại vi vào bộ đệm.

2. Thực hiện chương trình. 3. Truyền thông và kiểm tra lỗi.


dễ dàng thích nghi với các chức năng điều khiển có kích cỡ khác nhau , khi cần mở

rộng có thể cắm thêm.

- Giao diện vào ra: là nơi bộ xử lý nhận thông tin từ các thiết bị ngoại vi và

truyền thông tin đến các thiết bị bên ngoài. Tín hiệu vào có thể từ các công tắc , các

bộ cảm biến nhiệt độ , các tế bào quang điện … Tín hiệu ra có thể cung cấp cho các

cuộn dây công tắc tơ , các rơle , các van điện từ … Tín hiệu vào có thể là tín hiệu rời

rạc , tín hiệu liên tục , tín hiệu logic…

Mỗi điểm vào ra có một địa chỉ duy nhất được PLC sử dụng.

Các kênh vào / ra đã có các chức năng cách ly và điều hoa tín hiệu sao cho các

bộ cảm biến và các bộ tác động có thể nối trực tiếp với chúng mà không 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 có thể là 5V , 24V , 110V , 220V. Các PLC cỡ nhỏ

thường chỉ nhận tín hiệu 24V.

Tín hiệu ra cũng được ghép cách ly, có thể cách ly kiều rơle , cách ly kiểu quang.

Tín hiệu ra có thể là tín hiệu chuyển mạch 24V , 100mA ; 110V , 1A một chiều ; thậm

chí 240V , 1A xoay chiều tùy loại PLC.

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 có

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.

Một số loại CPU 22x:



- Cổng truyền thông: S7-200 sử dụng cổng truyền thông 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 thông

là:

1. Đất.

2. 24VDC

3. truyền và nhận dữ liệu

4. không dùng

5. đất

6. 5VDC ( điện trở trong 100Ω )

7. 24VDC (100mA)

8. truyền và nhận dữ liệu

9. không dùng

Để ghép nối S7-200 với máy lập trình PG720 có thể sử dụng một cáp nối thẳng

qua MPI. Cáp đó đi kèm theo máy lập trình.

Ghép nối S7-200 với máy tính PC qua cổng RS 232 cần có cáp nối PC/PPI với

bộ chuyển đổi RS232/RS485 , và qua cổng USB ta có cáp USB/PPI.

- Card nhớ , pin , clock (CPU 221 , 222)

Một tụ điện với điện dung lớn cho phép nuôi bộ nhớ RAM sau khi bị mất nguồn

điện cung cấp. Tùy theo CPU mà thời gian lưu trữ có 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 , công thức , dữ liệu đo và

các giá trị cưỡng bức.

Card pin: dùng để mở rộng thời gian lưu trữ các dữ liệu có trong bộ nhớ. Nguồn

pin được tự động chuyển sang khi tụ PLC cạn. pin có thể sử dụng đến 200 ngày.

Card Clock / Battery module: đồng hồ thơig gian thực cho CPU 221, 222 và

nguồn pin để nuôi 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

đó sẽ chứa các giá trị này vào vùng nhớ đệm ngõ vào. Có 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 vòng quét CPU sẽ sao chép nội dung vùng nhớ đệm này

và chuyển ra các ngõ ra vật lý. Có 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 toán trung gian có được do các

xử lý logic của chương trình. Cũng có thể sử dụng vùng nhớ để lưu trữ các dữ liệu

khác liên quan đến chương trình hay nhiệm vụ điều khiển. Có thể truy nhập vùng nhớ

này theo bit , Byte , Word hay Doubleword

- Vùng nhớ M:

Có thể coi vùng nhớ M như các rơle điều khiển trong chương trình để lưu trữ trạng

thái trung gian của một phép toán hay các thông tin điều khiển khác. Có 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 hoãn 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:

Có 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

vòng quét của CPU. Giá trị đếm là số nguyên 32 bit có 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 có thể được dùng để truy xuất giống như bộ nhớ. Chẳng

hạn có thể sử dụng các thanh ghi để truy xuất các thông số từ các chương trình con và

lưu trữ các giá trị trung gian để sử dụng cho tính toán. Các CPU s7-200 có 4 thanh ghi

là AC0 , AC1 , AC2 và AC3. Chúng ta có 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 thông tin giữa CPU và chương trình người

dùng. Có 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 vòng quét đầu tiên , các bit phát ra các

xung có tần số 1Hz… Chúng ta truy xuất vùng nhớ SM theo bit , Byte , Word và

Doubleword.

- Vùng nhớ cục bộ L:

Vùng nhớ này có độ lớn 64 Byte , trong đó 60 Byte có thể được dùng như vùng

nhớ cục bộ hay chuyển các thông 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 còn vùng nhớ L chỉ có tác

dụng trong phạm vi soạn thảo của một khối chương trình mà thôi. Vị trí biến thuộc

vùng nhớ L trong chương trình chính thì không thể sử dụng ở chương trình con và

ngược lại.

- 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 luôn

luôn có 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 dòng điện ,

tương ứng với một giá trị số. Giống như các ngõ vào tương tự chúng ta chỉ có 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:

5 Kết nối với máy tính.

Đối với các thiết bị lập trình của hẵng Siemens có các cổng giao tiếp PPI thì có

thể kết nối trực tiếp với PLC thông qua một sợi cáp. Tuy nhiên đối với máy tính cá

nhân cần thiết phải có cáp chuyển đổi PC/PPI . Có 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 công tắc chọn chế độ truyền:

Tùy theo tốc độ truyền giữa máy tính và CPU mà công tắc 1,2,3 được để ở vị

trí thích hợp. Thông thường đối với CPU 22x thì tốc độ truyền thường đặt là 9.6

kbaud ( tức công tắc 1,2,3 được đặt theo thứ tự là 010 )

Tùy theo truyền thông là 10 bit hay 11 bit mà công tắc 7 được đặt ở vị trí thích hợp.

Khi kết nối bình thường với máy tính thì công tắc 7 chọn ở chế độ truyền thông 11 bit

( công tắc 7 đặt ở vị trí 0 )

Công tắc 6 ở cáp RS232/PPI Multi-Master được sử dụng để kết nối port truyền

thông RS232 của 1 modem với S7-200 CPU. Khi kết nối bình thường với máy tính thì

công tắc 6 được đặt ở vị trí data Comunications Equipment (DCE) (công 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) (công tắc 6 ở vị trí 1).

Công 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 (công 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 (công 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:



- 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 có thể được sử dụng với loại

CPU 22x hoặc sau này. Cáp USB không được hỗ trợ truyền thông Freeport và

download cấu hình màn hình TP070 từ phần mền TP Designer.




III.Tổng quan về OPC

OPC viết tắt của OLE (Object Linking and Embedding) for Process Control, là giao

tiếp tiêu chuẩn giữa các nguồn dữ liệu bao gồm các thiết bị trong nhà máy, thiết bị

phòng thí nghiệm, các hệ thống thử nghiệm và cơ sở dữ liệu trong một phòng điều

khiển. Để làm đơn giản bớt việc phát triển phần mềm điều khiển thiết bị (device

drivers) và loại bỏ sự không nhất quán giữa các phần mềm điều khiển, hỗ trợ thay đổi

đặc tính phần cứng và tránh các xung đột tiếp cận trong các hệ thống điều khiển công

nghiệp Quỹ OPC (OPC Foundation) đã định nghĩa một bộ giao tiếp tiêu chuẩn cho

phép bất kỳ một máy tính nào (any client) cũng có thể tiếp cận được tới bất kỳ thiết bị

tương thích OPC nào. Hầu hết các nhà cung cấp thiết bị thu dữ liệu và điều khiển đều

làm việc với tiêu chuẩn Quỹ OPC (National Instruments, 2011).

Sau khi phát hành đầu tiên vào năm 1996, OPC Foundation đã được tạo ra để duy trì

tiêu chuẩn. Kể từ đó, các tiêu chuẩn đã được thêm vào và tên đã được thay đổi. Tính

đến tháng sáu, năm 2006, "OPC là một loạt các tiêu chuẩn kỹ thuật". (Bảy tiêu chuẩn

hiện hành và hai tiêu chuẩn mới nổi.) "Các tiêu chuẩn đầu tiên (ban đầu được gọi đơn

giản là OPC Đặc điểm kỹ thuật "), là" bây giờ được gọi là truy cập dữ liệu kỹ thuật ",

hoặc (sau này là trên cùng một trang)" OPC truy cập dữ liệu ", hay OPC Truy cập dữ

liệu kỹ thuật.

OPC là một loạt các tiêu chuẩn kỹ thuật. Các tiêu chuẩn đầu tiên (ban đầu được gọi

đơn giản là kỹ thuật OPC và bây giờ được gọi là kỹ thuật truy cập dữ liệu ) là kết quả

của sự cộng tác của một số nhà cung cấp tự động hóa hàng đầu trên toàn thế giới làm

việc trong hợp tác với Microsoft. Ban đầu dựa trên COM OLE của Microsoft (mô

hình đối tượng thành phần) và DCOM (phân phối mô hình đối tượng thành phần)

công nghệ, các đặc điểm kỹ thuật xác định một bộ tiêu chuẩn của các đối tượng, giao

diện và các phương pháp để sử dụng trong điều khiển quá trình và các ứng dụng tự

động hóa sản xuất để tạo điều kiện cho khả năng tương tác. Các công nghệ COM /

DCOM cung cấp khuôn khổ cho các sản phẩm phần mềm được phát triển. Hiện nay

có hàng trăm OPC máy chủ truy cập dữ liệu và khách hàng.

Tương tự mọi người yêu thích cho cần truy cập dữ liệu Thông số kỹ thuật ban đầu là

trình điều khiển máy in trong hệ điều hành DOS và sau đó trong Windows. Trong

DOS phát triển của mỗi ứng dụng có các bạn nên viết một trình điều khiển máy in cho


http://en.wikipedia.org/wiki/OPC_Data_Access

http://en.wikipedia.org/wiki/OPC_Foundation

http://www.opcfoundation.org/


mỗi máy in. Vì vậy, AutoCAD viết các ứng dụng AutoCAD và các trình điều khiển

máy in. Và WordPerfect viết các ứng dụng WordPerfect và các trình điều khiển máy

in. Họ đã phải viết một trình điều khiển máy in riêng biệt cho mỗi máy in họ muốn hỗ

trợ: một cho một Epson FX-80 và một cho máy in HP LaserJet, và trên và trên. Trong

thế giới tự động hóa công nghiệp, Intellution viết giao diện (HMI) phần mềm người

máy và một trình điều khiển độc quyền cho mỗi thiết bị công nghiệp (bao gồm tất cả

các thương hiệu PLC). Rockwell đã viết HMI và một trình điều khiển độc quyền cho

mỗi thiết bị công nghiệp (bao gồm tất cả các thương hiệu PLC, không chỉ riêng của

họ).

Cửa sổ giải quyết vấn đề điều khiển máy in bằng cách kết hợp hỗ trợ máy in vào hệ

điều hành. Bây giờ một trình điều khiển máy in phục vụ tất cả các ứng dụng! Và đây

là những trình điều khiển máy in mà nhà sản xuất máy in viết (không phải là nhà phát

triển ứng dụng). Windows cung cấp cơ sở hạ tầng để cho phép các giải pháp điều

khiển thiết bị công nghiệp là tốt. Thêm các đặc điểm kỹ thuật OPC công nghệ OLE

của Microsoft trong Windows tiêu chuẩn cho phép. Bây giờ các nhà sản xuất các thiết

bị công nghiệp "có thể viết các OPC DA máy chủ và phần mềm (như HMI) có thể trở

thành khách hàng OPC.

Kết quả lợi ích ích kỷ để các nhà cung cấp phần mềm là khả năng giảm chi phí của họ

để kết nối và tập trung họ vào các tính năng cốt lõi của phần mềm. Cho người sử

dụng, lợi ích là tính linh hoạt. Bây giờ họ có thể lựa chọn các nhà cung cấp phần mềm

dựa trên các tính năng thay vì "Họ có trình điều khiển để thiết bị duy nhất của

tôi?" Họ không có để tạo ra một giao diện tùy chỉnh mà họ phải chịu toàn bộ chi phí

xây dựng và nâng cấp thông qua hệ điều hành hoặc thay đổi nhà cung cấp thiết

bị. Người sử dụng cũng được đảm bảo kết nối chất lượng tốt hơn như OPC DA Đặc

điểm kỹ thuật hệ thống hóa các cơ chế kết nối và kiểm tra việc tuân thủ. Sản phẩm

giao diện OPC được xây dựng một lần và sử dụng lại nhiều lần, vì vậy, họ phải trải

qua kiểm soát chất lượng liên tục và cải tiến.

Chu trình dự án của người sử dụng ngắn hơn sử dụng các thành phần phần mềm

chuẩn hóa. Và chi phí của họ thấp hơn. Những lợi ích này là có thật và hữu hình. Vì

các tiêu chuẩn OPC có trụ sở tại lần lượt theo các tiêu chuẩn ngành công nghiệp máy

tính, độ tin cậy kỹ thuật được đảm bảo.



Các đặc điểm kỹ thuật ban đầu được chuẩn hóa việc mua lại dữ liệu quá trình. Nó đã

nhanh chóng nhận ra rằng giao tiếp các loại dữ liệu có thể được hưởng lợi từ tiêu

chuẩn hóa. Tiêu chuẩn cho Báo động và sự kiện, dữ liệu lịch sử, và dữ liệu hàng loạt

đã được đưa ra.

Thông số kỹ thuật bao gồm:

OPC truy cập dữ liệu

Bản gốc! Được sử dụng để di chuyển dữ liệu thời gian thực từ PLC, DCS, và các

thiết bị kiểm soát khác để HMI và khách hàng hiển thị khác. Các đặc điểm kỹ

thuật truy cập dữ liệu 3 giờ là một Release Candidate. Nó thúc đẩy các phiên bản

trước đồng thời nâng cao khả năng duyệt web và kết hợp XML-DA lược đồ.

OPC Báo động & Sự kiện

Cung cấp báo động và sự kiện thông báo theo yêu cầu (trái ngược với các luồng dữ

liệu liên tục truy cập dữ liệu). Chúng bao gồm quá trình cảnh báo, hành động điều

hành, tin nhắn thông tin, và thông điệp theo dõi / kiểm toán.

OPC hàng loạt

Spec này mang triết lý OPC cho nhu cầu chuyên biệt của các quá trình thực thi. Nó

cung cấp giao diện để trao đổi về khả năng thiết bị (tương ứng với S88.01 vật lý

Model) và điều kiện hoạt động hiện tại.

OPC Data eXchange

Đặc điểm kỹ thuật này đưa chúng ta từ khách hàng / máy chủ đến máy chủ đến

máy chủ với giao tiếp qua các mạng Ethernet bus. Điều này cung cấp cho nhiều

nhà cung cấp khả năng tương tác! Và, oh bằng cách này, cho biết thêm cấu hình từ

xa, dịch vụ chẩn đoán và giám sát / quản lý.

OPC Lịch sử truy cập dữ liệu

Nơi OPC Data Access cung cấp truy cập thời gian thực, liên tục thay đổi dữ liệu,

OPC truy cập dữ liệu lịch sử cung cấp quyền truy cập vào dữ liệu đã được lưu


http://www.opcfoundation.org/Default.aspx/04_tech/04_spec_hda.asp?MID=AboutOPC

http://www.opcfoundation.org/Default.aspx/04_tech/04_spec_dex.asp?MID=AboutOPC

http://www.opcfoundation.org/Default.aspx/04_tech/04_spec_batch.asp?MID=AboutOPC

http://www.opcfoundation.org/Default.aspx/04_tech/04_spec_alarms.asp?MID=AboutOPC

http://www.opcfoundation.org/Default.aspx/04_tech/04_spec_da.asp?MID=AboutOPC


trữ. Từ một nối tiếp dữ liệu đăng nhập hệ thống đơn giản để một hệ thống SCADA

phức tạp, lưu trữ lịch sử có thể được lấy ra một cách đồng bộ.

OPC an ninh

Tất cả các máy chủ OPC cung cấp thông tin có giá trị cho doanh nghiệp và nếu cập

nhật không đúng cách, có thể có hậu quả đáng kể cho quá trình nhà máy.OPC an

quy định cụ thể như thế nào để kiểm soát truy cập của khách hàng vào các máy

chủ để bảo vệ thông tin nhạy cảm này và để bảo vệ chống lại sửa đổi trái phép của

các thông số quá trình.

OPC XML-DA

Cung cấp linh hoạt, phù hợp quy tắc và các định dạng để lộ dữ liệu sàn nhà máy sử

dụng XML, tận dụng các công việc thực hiện bởi Microsoft và những người khác

trên SOAP và dịch vụ Web.

OPC Complex dữ liệu

Một đặc điểm kỹ thuật đồng hành để truy cập dữ liệu và XML-DA, cho phép các

máy chủ để phơi bày và mô tả các kiểu dữ liệu phức tạp hơn như các cấu trúc nhị

phân và các tài liệu XML.

OPC lệnh

Một nhóm công tác đã được thành lập để phát triển một bộ mới của giao diện cho

phép khách hàng OPC và máy chủ để xác định, gửi và theo dõi các lệnh điều khiển

mà thực hiện trên một thiết bị.

OPC Unified Kiến trúc

Một tập hợp mới các chi tiết kỹ thuật mà không dựa trên Microsoft COM mà sẽ

cung cấp các tiêu chuẩn khả năng nền tảng dựa trên .

3.1 .Mục đích sử dụng


http://www.opcfoundation.org/UA

http://www.opcfoundation.org/Default.aspx/04_tech/04_spec_xml.asp?MID=AboutOPC

http://www.opcfoundation.org/Default.aspx/04_tech/04_spec_security.asp?MID=AboutOPC


Các OPC Đặc điểm kỹ thuật dựa trên OLE , COM và DCOM công nghệ được phát

triển bởi Microsoft cho Windows của Microsoft điều hành hệ thống gia đình. Các đặc

điểm kỹ thuật xác định một bộ tiêu chuẩn của đối tượng , giao diện và các phương

pháp để sử dụng trong điều khiển quá trình và các ứng dụng tự động hóa sản xuất để

tạo điều kiện cho khả năng tương tác . Các đặc điểm kỹ thuật OPC phổ biến nhất

là OPC truy cập dữ liệu , được sử dụng để đọc và ghi dữ liệu theo thời gian thực. Khi

các nhà cung cấp tham khảo OPC dẫn chung, họ thường có nghĩa là OPC truy cập dữ

liệu (OPC DA). OPC DA bản thân đã trải qua 3 phiên bản chính kể từ khi ra

đời. Phiên bản tương thích ngược, trong đó một phiên bản 3 OPC Server vẫn có thể

được truy cập bằng một phiên bản 1 OPC khách hàng, kể từ khi các thông số kỹ thuật

thêm chức năng nhưng vẫn đòi hỏi phiên bản cũ hơn sẽ được thực hiện là tốt. Tuy

nhiên, một khách hàng có thể được viết mà không hỗ trợ các chức năng cũ kể từ khi

tất cả mọi thứ có thể được thực hiện bằng cách sử dụng những cái mới hơn, do đó,

một DA 3 tương thích Khách hàng sẽ không nhất thiết phải làm việc với một DA 1.0

Server.

3.2 .Thiết kế

OPC được thiết kế để cung cấp một cây cầu chung cho các ứng dụng phần mềm dựa

trên Windows và phần cứng điều khiển quá trình. Tiêu chuẩn xác định phương pháp

phù hợp để truy cập dữ liệu lĩnh vực từ các thiết bị nhà máy. Phương pháp này vẫn là

bất kể cùng một loại và nguồn gốc của dữ liệu. Một OPC Server cho một thiết bị phần

cứng cung cấp các phương pháp tương tự cho một OPC Khách hàng truy cập dữ liệu

của nó như bất kỳ và tất cả các OPC Server khác cho rằng cùng và bất kỳ thiết bị phần

cứng khác. Mục đích là để giảm bớt những nỗ lực nhân bản yêu cầu từ các nhà sản

xuất phần cứng và các đối tác phần mềm của họ, và từ hệ thống SCADA và HMI sản

xuất khác để giao diện hai. Khi một nhà sản xuất phần cứng đã phát triển OPC Server

của họ cho các thiết bị phần cứng mới công việc của họ đã được thực hiện để cho

phép bất kỳ "đầu cuối" để truy cập vào thiết bị của họ, và một khi các nhà sản xuất đã

phát triển SCADA OPC khách hàng của họ làm việc của họ đã được thực hiện để cho

phép truy cập vào bất kỳ phần cứng , hiện có hoặc chưa được tạo ra, với một máy chủ

phù hợp OPC.

OPC server cung cấp một phương pháp cho nhiều gói phần mềm khác nhau (miễn là

nó là một OPC Client) để truy cập dữ liệu từ một thiết bị điều khiển quá trình, chẳng


http://en.wikipedia.org/wiki/Opc_server




http://en.wikipedia.org/wiki/Interoperability

http://en.wikipedia.org/wiki/Method_(computer_science)

http://en.wikipedia.org/wiki/Method_(computer_science)

http://en.wikipedia.org/wiki/Interface_(computer_science)

http://en.wikipedia.org/wiki/Object_(computer_science)

http://en.wikipedia.org/wiki/Microsoft_Windows

http://en.wikipedia.org/wiki/Microsoft_Corporation

http://en.wikipedia.org/wiki/Distributed_Component_Object_Model

http://en.wikipedia.org/wiki/Component_object_model

http://en.wikipedia.org/wiki/Object_Linking_and_Embedding


hạn như một PLC hoặcDCS . Theo truyền thống, bất cứ lúc nào một gói cần truy cập

vào dữ liệu từ một thiết bị, một giao diện tùy chỉnh, hoặc lái xe, phải được viết

ra. Mục đích của OPC là xác định một giao diện phổ biến mà được viết một lần và sau

đó tái sử dụng bởi bất kỳ doanh nghiệp, SCADA , HMI , hoặc các gói phần mềm tùy

chỉnh.

Không có gì trong các chi tiết kỹ thuật OPC để hạn chế các máy chủ để cung cấp truy

cập đến một thiết bị điều khiển quá trình. OPC máy chủ có thể được viết cho bất cứ

điều gì từ nhận được nhiệt độ bên trong bộ vi xử lý với nhiệt độ hiện tại trong

Monument Valley.

Một khi một máy chủ OPC được viết cho một thiết bị cụ thể, nó có thể được tái sử

dụng bởi bất kỳ ứng dụng có thể hoạt động như một khách hàng OPC. OPC máy chủ

sử dụng công nghệ OLE của Microsoft (còn được gọi là mô hình đối tượng thành

phần, hoặc COM) để giao tiếp với khách hàng. Công nghệ COM cho phép một tiêu

chuẩn cho trao đổi thông tin thời gian thực giữa các ứng dụng phần mềm và phần

cứng quá trình được xác định.

Điều quan trọng cần lưu ý là một số chi tiết kỹ thuật OPC được công bố, những người

khác chỉ có sẵn cho thành viên của OPC Foundation. Vì vậy, trong khi không có công

ty "sở hữu" OPC và bất cứ ai có thể phát triển một máy chủ OPC, có hoặc không họ là

một thành viên của OPC Foundation , không phải thành viên sẽ không nhất thiết phải

sử dụng các kỹ thuật mới nhất. Bất cứ ai cũng có thể tích hợp các sản phẩm OPC, và

không có điều kiện tiên quyết cho các nhà tích hợp hệ thống thuộc về bất cứ tổ

chức. Do đó, tùy thuộc vào mỗi công ty đòi hỏi sản phẩm OPC để đảm bảo rằng sản

phẩm của họ được chứng nhận và tích hợp hệ thống của họ có đào tạo cần thiết.


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


http://en.wikipedia.org/wiki/OPC_Foundation

http://en.wikipedia.org/wiki/OPC_server

http://en.wikipedia.org/wiki/Human-Machine_Interface

http://en.wikipedia.org/wiki/SCADA

http://en.wikipedia.org/wiki/Distributed_control_system

http://en.wikipedia.org/wiki/Programmable_logic_controller


có trong WinCC dễ sử dụng, giúp người dùng tích hợp những ứng dụng mới hoặc có

sẵn mà không 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 đó

có 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 có thể sử dụng nhiều giải pháp khác nhau để

giải quyết công việc, từ việc xây dựng hệ thống có qui mô nhỏ và vừa khác nhau, cho

tới việc xây dựng hệ thống có qui mô 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, nó có thể mô 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, thông báo bằng đồ họa, xử lý thông tin đo lường, các tham số công thức, các

bảng ghi báo cáo, v.v…đáp ứng yêu cầu công 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 hoàn 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

» Có 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 toàn 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 mô phỏng, trợ giúp thao tác để đặt cấu hình dữ liệu bao gồm:

Dịch hình vẽ, mô phỏng tag, thị trạng thái và thiết lập thông báo.

2 Chức năng Graphics Designer.

Thực hiện dễ dàng các chức năng mô phỏng và hoạt động thông 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 thông báo hay các báo cáo trong khi hệ thống đang

vận hành,. Đảm trách về các thông báo nhận được và lưu trữ. Nó chứa các chức năng

để nhận các thông báo từ các quá trình, để chuẩn bị, hiển thị, hồi đáp và lưu trữ

chúng. Ngoài ra Alarm Logging còn 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 đó. Dữ liệu có thể cung cấp các tiêu chuẩn về công nghệ và kỹ thuật quan trọng

liên quan đến các trạn thái hoạt động của toàn hệ thống.

5 Report Designer



Có nhiệm vụ tạo các thông 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 có khả

năng trao đổi với các thiết bị tự động hoá khác. Điều này có nghĩa: Các công thức,

thông số trong chương trình WinCC có thể được soạn thảo, lưu trữ và sử dụng trong

hệ thống.

WinCC sử dụng bộ công cụ thiết kế giao diện đồ hoạ mạnh như: Toolbox, các

control, OLE,… được đặt dễ dàng trên giao diện thiết kế. Ngoài ra, để phục vụ cho

công việc giám sát điều khiển tự động WinCC còn trang bị thêm nhiều tính năng mới

mà các công cụ khác không có như:

» Các Control thông qua hệ thống quản trị dữ liệu có thể gắn với một biến theo

dõi trạng thái của hệ thống điều khiển. Thông qua đó, tác động đến việc giám sát các

trạng thái.

» Thông qua hệ thống, thông điệp có thể thực hiện những hành động tương ứng

khi trạng thái thay đổi.

» Trong WinCC, ngôn 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 có khả năng truy cập vào các hàm giao diện

của chương trình ứng dụng API (Application Program Interface) của hệ điều hành.

Ngoài ra, sự kết hợp giữa WinCC và công cụ phát triển riêng như: Visal C++ tạo ra hệ

thống có tính đặc thù cao, tinh vi, gắn riêng với một cấu hình cụ thể nào đó.

WinCC có 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,…) thông qua

các hình ảnh, sơ đồ, hình vẽ hoặc câu chữ có tính trực quan hơn. Có thể giúp người

vận hành theo dõi quá trình làm việc, thay đổi các tham số, công thức hoặc quá trình

công nghệ thông 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 có sự cố.

Từ máy tính trung tâm, có thể điều khiển sự hoạt động của toàn bộ dây truyền

sản xuất được lập trình trên WinCC, bạn có thể giám sát và thu tất cả các thiết bị trên

dây truyền. Dựa vào giao diện HMI, có 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.

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 có 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 có thể truy cập vào nhiều

server. Các server được liên kết có 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

Khi khởi động chương trình cửa sổ này hiện ra. Tất cả thành phần của Win CC được

khởi động từ đây, có thể truy cập vào tất cả thành phần mà một project giao diện

người máy cần có cũng như xây dựng cấu hình cho các thành phần riêng rẽ.

Win CC Explower cung cấp các thông 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 toàn hệ thống trong Win CC Explower

có 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 hoàn 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

- Có 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 toàn 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 mô phỏng, trợ giúp thao tác để đặt cấu hình dữ liệu bao gồm:

Dịch hình vẽ, mô phỏng tag, thị trạng thái và thiết lập thông 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 có thể truy cập vào một

dự án hiện có, đặt cấu hình riêng cho mỗi máy. Các thuộc tính của môt máy tính: bao

gồm tên máy và kiểu máy tính.

- Server: máy tính trung tâm để lưu trữ dữ liệu và quản lí toàn cục trong hệ

thống Win CC.

- 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 thông: Là giao diện kết nối một hệ thống PLC và

WinCC. Hệ thống Win CC chứa các bộ điều khiển truyền thông (liên kêt động) trong

kênh DLL với các thông tin về:

» Điều kiện tiên quyết cần để xử lí các tag quá trình bằng PLC.

» Các thủ tục chung để kết nối tag ngoài

» 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

toàn 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 không có địa chỉ trong hệ thống PLC, do đó quản lí dữ

liệu bên trong WinCC sẽ cung cấp cho toàn bộ mạng hệ thống. Các biến nội được

dùng lưu trữ thông 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 thông cho cùng quá trình theo cách tập trung và tối ưu.

- Biến quá trình: là các biến liên kết với việc truyền thông logic để phản ánh

thông tin về địa chỉ của các hệ thông PLC khác nhau. Các biến ngoại chứa một một

mục đích tổng quát gồm các thông 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.

- Nhóm biến: chứa tất cả các biến có kết nối logic lẫn nhau

» Data Type (Các kiểu dữ liệu)

- Binary: Kiểu nhị phân

- Unsigned 8-bit value: kiểu nguyên 8 bit không dấu.

- Signed 8-bit value: kiểu nguyên 8 bit có 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 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 8 bit

- Raw Data type: dữ liệu thô

» 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 có thể được tạo ra cho từng đối tượng đồ hoạ

riêng lẻ. Các đối tượng đồ hoạ có 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 có thể được sử dụng trong một số hoặc nhiều project tuỳ vào

mã code được tạo ra

- Hệ thống thông 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 thông báo. Có thể

lựa chọn các khối thông báo (Message blocks), các lớp thông báo (Message classes),

loại thông báo (Message type) để hiển thị các thông 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 có 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 thông 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 có thể lựa chọn các dạng layout trong project. Nó

cung cấp đầy đủ các giao diện cho người sử dụng với các công 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.



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 phóng to thu nhỏ

- Palette font

» Bảng các đối tượng

- Các đối tượng chuẩn (Standard Object): Tại đây có rất nhiều đối tượng, để sử

dụng và lấy chúng thì chỉ cần nhấp chuột và kéo vào cửa sổ làm việc. Có 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 thông minh (Smart Object): Gồm các đối tượng nhúng

- Ứng dụng Window (Application Window): Là những đối tượng thông 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 nó để hiển thị và vận hành.



- Điều khiển nhúng và liên kết đối tượng (OLE control): Sử dụng OLE control

để cung cấp các công cụ Winndow (nút ấn, hộp lựa chọn…). Các thuộc tính của nó

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:

- Nhị phân

- Hệ 16

- Hệ thập phân

- Xâu kí tự

- Bar: Thuộc tính của nó ảnh hưởng đến sự xuất hiện và tính năng của nó. Nó

thể hiện các giá trị bằng đồ thị có quan hệ với giới hạn cao, thấp hoặc hoàn toàn 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 nó 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. Nó có 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 có thể được sử dụng.

Các đối tượng của Window (Window Objeccct):

- Nút ấn (button): Nó được sử dụng để điều khiển sự kiện quá trình. Nó có hai

trạng thái ấn xuống và không ấn. Liên kết tới quá trình bằng cách thực hiện các thuộc

tính động tương ứng .

- Hộp thử (check box)

- Nhóm lựa chọn (Option Group)

- Nút tròn (Round Button)

- Slider


do an ttdl&dkqt

Documents