Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát qua mạng internet sử dụng plc
- 88 trang
- file .pdf
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------
ĐINH DANH ĐỨC
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT QUA MẠNG
INTERNET SỬ DỤNG PLC
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CHUYÊN NGÀNH: ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :
TS. VŨ VÂN HÀ
Hà Nội – 2014
MỤC LỤC
Trang phụ bìa Trang
Mục lục ………………………………………………………………….... 01
Lời cam đoan ……………………………………………………………... 05
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt ……………………………….... 06
Danh mục các bảng …………………………………………………….... 07
Danh mục các hình vẽ, đồ thị ………………………………………........ 08
LỜI MỞ ĐẦU ………………………………………………………......... 11
CHƯƠNG I- TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT
QUA MẠNG INTERNET……………………..……….…… 12
1.1 Các cấu hình điều khiển giám sát (SCADA) ……………........... 12
1.1.1 Phân loại hệ thống SCADA ……………………............. 12
a. Hệ thống SCADA không có chức năng đồ họa “Blind”.. 12
b. Hệ thống SCADA đồ họa xử lý thông tin thời gian thực. 12
c. Hệ thống SCADA độc lập…………………………….… 12
d. Hệ thống SCADA mạng …………………………….….. 12
1.1.2 Ưu điểm của hệ thống SCADA qua mạng internet ……. 13
1.2 Giới thiệu hệ thống SCADA qua mạng internet của Siemens.. 13
1.2.1 Giới thiệu về WinCC Web Navigator của Siemens …… 13
1.2.2 Tổng quan cài đặt ………………………………………. 14
1.2.3 Cài đặt Internet Information Services (IIS) ……………. 14
1.2.4 Cấu hình WinCC Web Navigator Server ………………. 16
1.2.5 Phát hành hình ảnh của quá trình điều khiển ……….…. 18
1.2.6 Máy client truy cập vào dự án Web …………….…….… 22
1.3 Thiết bị điều khiển khả trình PLC ………………………….…. 26
1.3.1 Thiết bị điều khiển khả trình PLC S7-300 ………….….. 26
1.3.2 Các module của PLC S7-300………….…..………….…. 28
1.3.3 Xác định địa chỉ các module mở rộng…………………... 30
a. Qui tắc xác định địa chỉ cho các module số …………… 31
-1-
b. Qui tắc xác định địa chỉ cho các module tương tự ……. 31
1.3.4 Chương trình điều khiển - Phần mềm Step7 ………….. 32
1.3.5 Kỹ thuật lập trình ………………………………………. 34
a. Lập trình tuyến tính ……………………………………. 34
b. Lập trình có cấu trúc …………………………………… 34
CHƯƠNG II - TỔNG QUAN DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ SẢN
XUẤT MÌ ĂN LIỀN…………………………………… 37
2.1 Quy trình và mô hình dây chuyên sản xuất mì ăn liền .............. 37
2.2 Giải thích quy trình ……………………………………………... 39
2.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu …………………………………... 39
a. Chuẩn bị nước trộn …………………………………….. 39
b. Chuẩn bị nước lèo ……………………………………… 39
c. Tỉ lệ thành phần ………………………………………… 39
2.2.2 Trộn bột ………………………………………………… 40
a. Mục đích ……………………………………………….. 40
b. Thiết bị …………………………………………………. 40
c. Nguyên lý làm việc ……………………………………. 41
2.2.3 Cán bột …………………………………………………. 41
a. Mục đích ……………………………………………….. 41
b. Thiết bị …………………………………………………. 41
c. Nguyên lý làm việc …………………………………….. 42
2.2.4 Cắt sợi-Tạo bông ………………………………………. 42
a. Mục đích ……………………………………………….. 43
b. Thiết bị …………………………………………………. 43
c. Nguyên lý làm việc …………………………………….. 43
2.2.5 Hấp mì ………………………………………………….. 43
a. Mục đích ………………………………………………... 43
b. Thiết bị …………………………………………………. 44
c. Nguyên lý làm việc ……………………………………. 44
-2-
2.2.6 Quạt ráo1 ………………………………………………. 44
a. Mục đích ……………………………………………….. 44
b. Thiết bị ………………………………………………… 45
c. Nguyên lý làm việc ……………………………………. 45
2.2.7 Cắt định lượng và gấp đôi vắt mì ……………………... 45
a. Mục đích ………………………………………………. 45
b. Thiết bị ………………………………………………… 45
c. Nguyên lý làm việc ……………………………………. 46
2.2.8 Tưới nước lèo …………………………………………. 46
a. Mục đích ………………………………………………. 46
b. Thiết bị ………………………………………………… 46
c. Nguyên lý làm việc ……………………………………. 47
2.2.9 Quạt ráo 2 ……………………………………………… 47
a. Mục đích……………………………………………….. 47
b. Thiết bị…………………………………………………. 47
c. Nguyên lý làm việc…………………………………….. 47
2.2.10 Chiên mì………………………………………………... 48
a. Mục đích………………………………………………... 48
b. Thiết bị…………………………………………………. 48
c. Nguyên lý làm việc…………………………………….. 49
2.2.11 Làm nguội……………………………………………… 50
a. Mục đích……………………………………………….. 50
b. Thiết bị…………………………………………………. 50
c. Nguyên lý làm việc…………………………………….. 51
2.2.12 Phân loại………………………………………………… 51
a. Mục đích……………………………………………....... 51
b. Thiết bị………………………………………………….. 51
c. Nguyên lý làm việc,…………………………………….. 52
2.2.13 Đóng gói………………………………………………… 52
-3-
a. Mục đích………………………………………………… 52
b. Thiết bị…………………………………………………... 52
c. Nguyên lý làm việc……………………………………… 53
2.2.14 Quy trình sản xuất các gói gia vị và dầu ăn…………….. 54
a. Quy trình công nghệ sản xuất gói gia vị………………... 54
b. Quy trình công nghệ sản xuất gói dầu ăn………………. 55
CHƯƠNG III - THIẾT KẾ HỆ THỐNG SCADA QUA MẠNG
INTERNET CHO DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT MÌ ĂN
LIỀN …………………………………………………………... 56
3.1 Chọn thiết bị …………………………………………………….. 56
3.2 Cấu hình phần cứng bộ điều khiển PLC S7-300………………. 68
3.3 Mạch điều khiển và động lực ………………………………...… 68
3.3.1 Các địa chỉ vào/ ra………………………………………. 68
3.3.2 Sơ đồ phần cứng mạch điều khiển PLC S7-300………… 77
3.4 Lưu đồ thuật toán ……………………………………………….. 77
3.5 Các khối hàm chức năng được sử dụng………………………… 79
3.6 Thiết kế giao diện điều khiển giám sát qua mạng internet sử
dụng WinCC/Web Navigator V7.0 ………………………….… 81
3.6.1 Tạo các Tag quá trình…………………………………… 82
3.6.2 Giao diện điều khiển giám sát quá trình sản xuất mì ăn
liền ……………………………………………………… 84
CHƯƠNG IV - MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH ĐIỀU KHIỂN GIÁM
SÁT QUA MẠNG LAN (THAY CHO INTERNET) CHO
DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT MÌ ĂN LIỀN……………………. 90
4.1 Thiết bị sử dụng cho mô phỏng…………………………………. 90
4.2 Mô phỏng quá trình……………………………………………... 90
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ …………………………………………… 92
Danh mục các tài liệu tham khảo …………………………….................. 93
PHỤ LỤC: Bản vẽ mạch điều khiển và động lực …………………... 94
-4-
LỜI MỞ ĐẦU
Trong quá trình công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước. Điều khiển và Tự
động hóa là yếu tố không thể thiếu trong một nền công nghiệp hiện đại. Nói đến
điều khiển và tự động hóa thì thiết bị điều khiển khả trình-PLC đóng vai trò rất lớn
và được sử dụng nhiều trong các nhà máy, xí nghiệp với sự hỗ trợ đắc lực của máy
tính. Việc ứng dụng máy tính vào kỹ thuật đo lường, điều khiển và giám sát đã đem
lại nhiều kết quả đầy tính ưu việt. Bên cạnh đó hiện nay mạng Internet đã phát triển
mạnh mẽ và được phủ khắp toàn cầu. Vì vậy, Tôi chọn đề tài “THIẾT KẾ HỆ
THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT QUA MẠNG INTERNET SỬ DỤNG
PLC”.
Đề tài của Tôi nghiên cứu về PLC và phần mềm WinCC Web Navigator V7.0
của hãng Siemens để điều khiển và giám sát quá trình sản xuất qua mạng Internet,
đồng thời sử dụng mạng LAN (thay cho mạng Internet) thực thi ứng dụng điều
khiển và giám sát quá trình sản xuất mì ăn liền. Trong đó có một máy tính Server
kết nối với PLC S7-300 SIM và một máy tính Client kết nối với máy Server qua
mạng LAN (thay cho Internet).
Trong quá trình làm luận văn mặc dù được sự hướng dẫn tận tình của người
hướng dẫn khoa học TS.Vũ Vân Hà và bản thân tác giả cũng đã cố gắng tham khảo
tài liệu và tìm hiểu nhưng do thời gian và kinh nghiệm còn hạn chế nên luận văn
không thể tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả rất mong nhận được những ý kiến
đóng góp và nhận xét đánh giá quí báu của các thầy cô và các bạn đồng nghiệp để
luận văn được hoàn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình và chu đáo của các thầy cô
trong khoa, đặc biệt người hướng dẫn khoa học: TS. Vũ Vân Hà đã giúp đỡ Tôi rất
nhiều để Tôi hoàn thành được luận văn này.
Tác giả xin chân thành cám ơn.
Học viên: Đinh Danh Đức
- 11 -
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT QUA MẠNG
INTERNET
1.1 Các cấu hình điều khiển giám sát (SCADA)
1.1.1 Phân loại hệ thống SCADA
Có nhiều loại hệ thống SCADA khác nhau nhưng trên cơ bản chúng được chia
làm 4 nhóm với những tính năng cơ bản sau :
+ SCADA không có chức năng đồ hoạ (Blind)/SCADA có khả năng xử lý đồ hoạ
thông tin thời gian thực (real time).
+ SCADA độc lập/SCADA nối mạng.
a) Hệ thống SCADA không có chức năng đồ họa (Blind)
Là hệ thống thu nhận, xử lý dữ liệu thu được bằng hình ảnh hoặc đồ thị. Do
không có bộ phận giám sát nên hệ thống rất đơn giản và giá thành thấp.
b) Hệ thống SCADA xử lý đồ họa thông tin thời gian thực (real time)
Là hệ thống giám sát và thu nhận dữ liệu có khả năng mô phỏng tiến trình hoạt
động của hệ thống sản xuất nhờ các tập tin cấu hình của máy đã được khai báo
trước đó. Tập tin cấu hình sẽ ghi lại khả năng hoạt động của hệ thống, các giới hạn
không gian hoạt động, giới hạn về khả năng, công suất làm việc của máy. Nhờ biết
trước khả năng hoạt động của hệ thống sản xuất mà khi có tín hiệu vượt quá tải hay
có vấn đề đột ngột phát sinh, hệ thống sẽ báo cho người giám sát biết trước để họ
can thiệp hoặc tín hiệu vượt quá mức cho phép hệ thống sẽ lập tức cho máy dừng
hoạt động.
c) Hệ thống SCADA độc lập
Là hệ thống giám sát và thu nhận dữ liệu với một bộ xử lý, thông thường loại hệ
thống SCADA này chỉ điều khiển một hoặc hai máy công cụ hay còn gọi là
workcell. Do khả năng điều khiển ít máy công tác nên hệ thống sản xuất chỉ đáp
ứng được cho việc sản xuất chi tiết, không tạo nên được dây chuyền sản xuất lớn
d) Hệ thống SCADA mạng
- 12 -
Là hệ thống giám sát và thu nhận dữ liệu với nhiều bộ xử lý có nhiều bộ phận
giám sát được kết nối với nhau thông qua mạng. Hệ thống này cho phép điều khiển
phối hợp được nhiều máy công tác hoặc nhiều nhóm workcell tạo nên một dây
chuyền sản xuất tự động. Đồng thời hệ thống có thể kết nối tới nơi quản lý - nơi ra
quyết định sản xuất hay có thể trực tiếp sản xuất theo yêu cầu của khách hàng từ
nơi bán hàng hay phòng thiết kế.
1.1.2 Ưu điểm của hệ thống SCADA qua mạng Internet
Do được kết nối mạng internet nên chúng ta có thể điều khiển từ xa các thiết bị
công tác tại nơi có điều kiện làm việc nguy hiểm (như làm việc ở nơi có môi trường
phóng xạ, nơi có từ trường mạnh …) không cho phép con người đến gần. Chúng ta
có thể giám sát được nhà máy ở bất kì đâu mà chỉ cần dùng trình duyệt Internet
Explorer (IE), một cấp quản lý có thể dễ dàng giám sát được hoạt động của nhà
máy ở bất kỳ đâu trên thế giới mà không cần phải xuống trực tiếp phòng điều khiển
trung tâm.
1.2 Giới thiệu hệ thống SCADA qua mạng Internet của Siemens
1.2.1 Giới thiệu về WinCC Web Navigator của Siemens
Hình 01 : Cấu hình WinCC/ Web Navigator của Siemens
- 13 -
Với SIMATIC WinCC Web Navigator của Siemens, chúng ta có thể điều
khiển, giám sát và thu thập dữ liệu từ mạng Internet.
Ta có thể cài đặt Web Server Navigator trên máy tính Server và một Web
Navigator Client trên một máy tính Client. Việc cài đặt Web Server Navigator và
Web Navigator Client có thể chọn khi ta cài phần mềm WinCC. Chúng ta có thể
điều khiển và giám sát một dự án WinCC của máy chủ liên tục thông qua một trình
duyệt Internet với ActiveX hỗ trợ trên máy tính con. Trong WinCC Web Navigator
bạn có thể thiết lập Web server. Điều này có nghĩa rằng một máy tính kết nối với
các Web Server có thể truy cập vào các dự án của WinCC Server tại bất cứ nơi nào
trên thế giới.
Gói phần mềm Web Navigator bao gồm WinCC Web Navigator Server được cài
đặt trên máy tính Server và WinCC Web Navigator Client được cài trên máy tính
Client có nối mạng Internet.
Hình ảnh hiện trên WinCC Web Navigator Client có thể được điều chine và
giám sát giống như trên hệ thống WinCC Server. Việc này giúp cho máy tính ở bất
kỳ nơi nào trên thế giới cũng có thể điều khiển và giám sát dự án đang chạy trên
máy tính Server.
1.2.2 Tổng quan cài đặt
Trước khi cài đặt WinCC/Web Navigator(V7.0), ta cần cài đặt Internet
Information Services (IIS).
1.2.3 Cài đặt Internet Information Services (IIS)
Khi sử dụng Windows Server hoặc XP, Internet Information Services (IIS) phải
được cài đặt trước khi cài WinCC/Web Navigator.
Đưa đĩa cài đặt Windows vào ổ đĩa. Từ Start menu của Windows Server/XP chọn
"Settings" > "Control Panel" và click vào icon "Add/Remove Programs"
Trong hộp thoại "Add/Remove Programs", click vào biểu tượng "Add/Remove
Windows Components". Hộp thoại sau xuất hiện.
- 14 -
Hình 02: Cài đặt Internet Information Services (IIS)
Trong cửa sổ lựa chọn, kích hoạt ô "Internet Information Services (IIS)" và click
"Next".
Hình 03: Quá trình cài đặt IIS
- 15 -
Sau đó Windows sẽ bắt đầu cài đặt các files và tiếp tục hướng dẫn trong quá trình
cài đặt.
1.2.4 Cấu hình WinCC/Web Navigator Server
Bước 1: Tạo project trên máy Server.
Bước 2: Cấu hình web bằng WinCC Web Configurator.
Trên cửa sổ bên trái của WinCC Explorer click phải vào "WebNavigator" và click
Web Configurator.
Sau đó click “Next” trên cửa sổ hiện ra như hình sau.
Hình 04 : Cấu hình WinCC Web Navigator (1)
Bước 3: Xác định Standard Website:
- 16 -
Khi khởi động WinCC Web Configurator lần đầu, hộp thoại xuất hiện cho ta hai
lựa chọn.
Hình 05 : Cấu hình WinCC Web Navigator (2)
Chọn "Create a new standard Website (stand-alone)" và click "Next" cửa sổ sau sẽ
xuất hiện.
Hình 06 : Cấu hình WinCC Web Navigator (3)
- 17 -
Ta đặt tên cho trang Web tại ô “Name of the Web site” và đặt địa chỉ IP tại “IP
Address”. Sau đó nhấn “Finish” để hoàn thành cấu hình cho Server.
Bước 4: Kiểm tra trang Web đã được kích hoạt.
Để kiểm tra trang Web đã kích hoạt ta click phải vào biểu tượng “My
Computer” trên Desktop và chọn “Manage”Trên cửa sổ hiện ra, ta chọn “Services
and Applications” > “Internet Information Services” > “Web Sites”. Nếu thấy trên
cửa sổ bên phải có dòng WebNavigator Running và có địa chỉ IP thì trang Web đã
được kích hoạt.
Hình 07 : Kiểm tra trang Web mặc định
1.2.5 Phát hành hình ảnh của quá trình điều khiển
Bước 5: Khởi động Web View Publisher.
Trên cửa sổ bên trái của WinCC Explorer click phải vào "Web Navigator" và click
“Web View Publisher”.
- 18 -
Trên cửa sổ hiện ra, click “Next”
Hình 08 : Phát hành trang Web bằng Wizard
Bước 6: Phát hành hình ảnh
Trong cửa sổ hiện ra, đường dẫn đã được chọn mặc định cho dự án này. Nếu cần
thiết thay đổi thì click vào nút … để thay đổi đường dẫn. Sau đó click “Next”.
- 19 -
Hình 09 : Chọn đường dẫn cho trang Web
Đầu tiên, ta chọn hình ảnh đưa lên Web. Click vào nút >> để đưa toàn bộ hình ảnh
hay nút > để đưa từng hình ảnh. Sau đó nhấn “Next”.
Hình 10 : Chọn hình ảnh đưa lên trang Web
Tiếp theo, chọn các Functions có trong dự án đưa lên Web và nhấn “Next”.
- 20 -
Cuối cùng, đưa các Graphics có trong dự án đưa lên Web và nhấn “Next”.
Hình 11 : Hoàn thành quá trình đưa lên Web (1)
Để hoàn thành việc đưa Picture, Functions và Graphics lên trang Web, click
“Finish” và click “OK”.
Bước 7: Quản trị người dùng WinCC
Trong cửa sổ bên trái của WinCCExplore click đôi vào "User Administrator"
Trong cửa sổ hiện ra, trên thanh công cụ click vào biểu tượng để tạo thêm người
dùng WinCC mới.
- 21 -
Trong cửa sổ “Add new user”, đặt tên đăng nhập vào ô “Login”; đặt password và
xác nhập password vào ô “Password” và “Verify password”. Sau đó click “OK”.
Hình 12 : Đặt tên và password cho user
Sau khi tạo người dùng WinCC mới, click vào user mới, chọn “WebNavigator” và
chọn “Start Picture” cho user. Khi chọn xong đóng cửa sổ lại.
Hình 13 : Thiết lập chức năng truy cập cho user
1.2.6 Máy client truy cập vào dự án Web
Bước 8: Thiết lập Internet Explorer
Khởi động Internet Explorer. Trong cửa sổ Internet Explorer, thanh menu click
“Tools” > “Internet Options”.
- 22 -
Trong cửa sổ "Internet Options" chọn tab "Security" và chọn "Local Intranet" và
click vào nút “Custom level…”
Hình 14 : Cấu hình cho Local Intranet (1)
Hình 15 : Cấu hình cho Local Intranet (2)
- 23 -
Trong cửa sổ “Security Settings – Local Intranet Zone” chọn "Enable" trong mục
"Script ActiveX controls marked safe for scripting" và "Download signed ActiveX
controls" rồi click “OK”.
Hình 16 : Cấu hình cho Local Intranet (3)
Sau đó click “Apply” và “OK” trong cửa sổ "Internet Option" để hoàn thành những
cài đặt cần thiết cho Internet Explorer.
Bước 9: Cài đặt WinCC Web Navigator Client
Trên thanh địa chỉ của Internet Explorer, nhập địa chỉ IP của máy server. Ví dụ
http://192.168.0.1 và nhấn phím “Enter”. Cửa sổ sau sẽ xuất hiện, yêu cầu nhập tên
đăng nhập và password để truy cập Server. Nhập xong tên và password, click
“OK”.
- 24 -
Hình 17 : Hộp thoại đăng nhập vào hệ thống
Sau đó màn hình hiện ra “WinCC Web Navigator V7.0”, click vào link “OK”.
Hình 18 : Giao diện lần đầu tiên dùng WinCC Web Navigator
- 25 -
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------
ĐINH DANH ĐỨC
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT QUA MẠNG
INTERNET SỬ DỤNG PLC
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CHUYÊN NGÀNH: ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :
TS. VŨ VÂN HÀ
Hà Nội – 2014
MỤC LỤC
Trang phụ bìa Trang
Mục lục ………………………………………………………………….... 01
Lời cam đoan ……………………………………………………………... 05
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt ……………………………….... 06
Danh mục các bảng …………………………………………………….... 07
Danh mục các hình vẽ, đồ thị ………………………………………........ 08
LỜI MỞ ĐẦU ………………………………………………………......... 11
CHƯƠNG I- TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT
QUA MẠNG INTERNET……………………..……….…… 12
1.1 Các cấu hình điều khiển giám sát (SCADA) ……………........... 12
1.1.1 Phân loại hệ thống SCADA ……………………............. 12
a. Hệ thống SCADA không có chức năng đồ họa “Blind”.. 12
b. Hệ thống SCADA đồ họa xử lý thông tin thời gian thực. 12
c. Hệ thống SCADA độc lập…………………………….… 12
d. Hệ thống SCADA mạng …………………………….….. 12
1.1.2 Ưu điểm của hệ thống SCADA qua mạng internet ……. 13
1.2 Giới thiệu hệ thống SCADA qua mạng internet của Siemens.. 13
1.2.1 Giới thiệu về WinCC Web Navigator của Siemens …… 13
1.2.2 Tổng quan cài đặt ………………………………………. 14
1.2.3 Cài đặt Internet Information Services (IIS) ……………. 14
1.2.4 Cấu hình WinCC Web Navigator Server ………………. 16
1.2.5 Phát hành hình ảnh của quá trình điều khiển ……….…. 18
1.2.6 Máy client truy cập vào dự án Web …………….…….… 22
1.3 Thiết bị điều khiển khả trình PLC ………………………….…. 26
1.3.1 Thiết bị điều khiển khả trình PLC S7-300 ………….….. 26
1.3.2 Các module của PLC S7-300………….…..………….…. 28
1.3.3 Xác định địa chỉ các module mở rộng…………………... 30
a. Qui tắc xác định địa chỉ cho các module số …………… 31
-1-
b. Qui tắc xác định địa chỉ cho các module tương tự ……. 31
1.3.4 Chương trình điều khiển - Phần mềm Step7 ………….. 32
1.3.5 Kỹ thuật lập trình ………………………………………. 34
a. Lập trình tuyến tính ……………………………………. 34
b. Lập trình có cấu trúc …………………………………… 34
CHƯƠNG II - TỔNG QUAN DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ SẢN
XUẤT MÌ ĂN LIỀN…………………………………… 37
2.1 Quy trình và mô hình dây chuyên sản xuất mì ăn liền .............. 37
2.2 Giải thích quy trình ……………………………………………... 39
2.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu …………………………………... 39
a. Chuẩn bị nước trộn …………………………………….. 39
b. Chuẩn bị nước lèo ……………………………………… 39
c. Tỉ lệ thành phần ………………………………………… 39
2.2.2 Trộn bột ………………………………………………… 40
a. Mục đích ……………………………………………….. 40
b. Thiết bị …………………………………………………. 40
c. Nguyên lý làm việc ……………………………………. 41
2.2.3 Cán bột …………………………………………………. 41
a. Mục đích ……………………………………………….. 41
b. Thiết bị …………………………………………………. 41
c. Nguyên lý làm việc …………………………………….. 42
2.2.4 Cắt sợi-Tạo bông ………………………………………. 42
a. Mục đích ……………………………………………….. 43
b. Thiết bị …………………………………………………. 43
c. Nguyên lý làm việc …………………………………….. 43
2.2.5 Hấp mì ………………………………………………….. 43
a. Mục đích ………………………………………………... 43
b. Thiết bị …………………………………………………. 44
c. Nguyên lý làm việc ……………………………………. 44
-2-
2.2.6 Quạt ráo1 ………………………………………………. 44
a. Mục đích ……………………………………………….. 44
b. Thiết bị ………………………………………………… 45
c. Nguyên lý làm việc ……………………………………. 45
2.2.7 Cắt định lượng và gấp đôi vắt mì ……………………... 45
a. Mục đích ………………………………………………. 45
b. Thiết bị ………………………………………………… 45
c. Nguyên lý làm việc ……………………………………. 46
2.2.8 Tưới nước lèo …………………………………………. 46
a. Mục đích ………………………………………………. 46
b. Thiết bị ………………………………………………… 46
c. Nguyên lý làm việc ……………………………………. 47
2.2.9 Quạt ráo 2 ……………………………………………… 47
a. Mục đích……………………………………………….. 47
b. Thiết bị…………………………………………………. 47
c. Nguyên lý làm việc…………………………………….. 47
2.2.10 Chiên mì………………………………………………... 48
a. Mục đích………………………………………………... 48
b. Thiết bị…………………………………………………. 48
c. Nguyên lý làm việc…………………………………….. 49
2.2.11 Làm nguội……………………………………………… 50
a. Mục đích……………………………………………….. 50
b. Thiết bị…………………………………………………. 50
c. Nguyên lý làm việc…………………………………….. 51
2.2.12 Phân loại………………………………………………… 51
a. Mục đích……………………………………………....... 51
b. Thiết bị………………………………………………….. 51
c. Nguyên lý làm việc,…………………………………….. 52
2.2.13 Đóng gói………………………………………………… 52
-3-
a. Mục đích………………………………………………… 52
b. Thiết bị…………………………………………………... 52
c. Nguyên lý làm việc……………………………………… 53
2.2.14 Quy trình sản xuất các gói gia vị và dầu ăn…………….. 54
a. Quy trình công nghệ sản xuất gói gia vị………………... 54
b. Quy trình công nghệ sản xuất gói dầu ăn………………. 55
CHƯƠNG III - THIẾT KẾ HỆ THỐNG SCADA QUA MẠNG
INTERNET CHO DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT MÌ ĂN
LIỀN …………………………………………………………... 56
3.1 Chọn thiết bị …………………………………………………….. 56
3.2 Cấu hình phần cứng bộ điều khiển PLC S7-300………………. 68
3.3 Mạch điều khiển và động lực ………………………………...… 68
3.3.1 Các địa chỉ vào/ ra………………………………………. 68
3.3.2 Sơ đồ phần cứng mạch điều khiển PLC S7-300………… 77
3.4 Lưu đồ thuật toán ……………………………………………….. 77
3.5 Các khối hàm chức năng được sử dụng………………………… 79
3.6 Thiết kế giao diện điều khiển giám sát qua mạng internet sử
dụng WinCC/Web Navigator V7.0 ………………………….… 81
3.6.1 Tạo các Tag quá trình…………………………………… 82
3.6.2 Giao diện điều khiển giám sát quá trình sản xuất mì ăn
liền ……………………………………………………… 84
CHƯƠNG IV - MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH ĐIỀU KHIỂN GIÁM
SÁT QUA MẠNG LAN (THAY CHO INTERNET) CHO
DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT MÌ ĂN LIỀN……………………. 90
4.1 Thiết bị sử dụng cho mô phỏng…………………………………. 90
4.2 Mô phỏng quá trình……………………………………………... 90
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ …………………………………………… 92
Danh mục các tài liệu tham khảo …………………………….................. 93
PHỤ LỤC: Bản vẽ mạch điều khiển và động lực …………………... 94
-4-
LỜI MỞ ĐẦU
Trong quá trình công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước. Điều khiển và Tự
động hóa là yếu tố không thể thiếu trong một nền công nghiệp hiện đại. Nói đến
điều khiển và tự động hóa thì thiết bị điều khiển khả trình-PLC đóng vai trò rất lớn
và được sử dụng nhiều trong các nhà máy, xí nghiệp với sự hỗ trợ đắc lực của máy
tính. Việc ứng dụng máy tính vào kỹ thuật đo lường, điều khiển và giám sát đã đem
lại nhiều kết quả đầy tính ưu việt. Bên cạnh đó hiện nay mạng Internet đã phát triển
mạnh mẽ và được phủ khắp toàn cầu. Vì vậy, Tôi chọn đề tài “THIẾT KẾ HỆ
THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT QUA MẠNG INTERNET SỬ DỤNG
PLC”.
Đề tài của Tôi nghiên cứu về PLC và phần mềm WinCC Web Navigator V7.0
của hãng Siemens để điều khiển và giám sát quá trình sản xuất qua mạng Internet,
đồng thời sử dụng mạng LAN (thay cho mạng Internet) thực thi ứng dụng điều
khiển và giám sát quá trình sản xuất mì ăn liền. Trong đó có một máy tính Server
kết nối với PLC S7-300 SIM và một máy tính Client kết nối với máy Server qua
mạng LAN (thay cho Internet).
Trong quá trình làm luận văn mặc dù được sự hướng dẫn tận tình của người
hướng dẫn khoa học TS.Vũ Vân Hà và bản thân tác giả cũng đã cố gắng tham khảo
tài liệu và tìm hiểu nhưng do thời gian và kinh nghiệm còn hạn chế nên luận văn
không thể tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả rất mong nhận được những ý kiến
đóng góp và nhận xét đánh giá quí báu của các thầy cô và các bạn đồng nghiệp để
luận văn được hoàn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình và chu đáo của các thầy cô
trong khoa, đặc biệt người hướng dẫn khoa học: TS. Vũ Vân Hà đã giúp đỡ Tôi rất
nhiều để Tôi hoàn thành được luận văn này.
Tác giả xin chân thành cám ơn.
Học viên: Đinh Danh Đức
- 11 -
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT QUA MẠNG
INTERNET
1.1 Các cấu hình điều khiển giám sát (SCADA)
1.1.1 Phân loại hệ thống SCADA
Có nhiều loại hệ thống SCADA khác nhau nhưng trên cơ bản chúng được chia
làm 4 nhóm với những tính năng cơ bản sau :
+ SCADA không có chức năng đồ hoạ (Blind)/SCADA có khả năng xử lý đồ hoạ
thông tin thời gian thực (real time).
+ SCADA độc lập/SCADA nối mạng.
a) Hệ thống SCADA không có chức năng đồ họa (Blind)
Là hệ thống thu nhận, xử lý dữ liệu thu được bằng hình ảnh hoặc đồ thị. Do
không có bộ phận giám sát nên hệ thống rất đơn giản và giá thành thấp.
b) Hệ thống SCADA xử lý đồ họa thông tin thời gian thực (real time)
Là hệ thống giám sát và thu nhận dữ liệu có khả năng mô phỏng tiến trình hoạt
động của hệ thống sản xuất nhờ các tập tin cấu hình của máy đã được khai báo
trước đó. Tập tin cấu hình sẽ ghi lại khả năng hoạt động của hệ thống, các giới hạn
không gian hoạt động, giới hạn về khả năng, công suất làm việc của máy. Nhờ biết
trước khả năng hoạt động của hệ thống sản xuất mà khi có tín hiệu vượt quá tải hay
có vấn đề đột ngột phát sinh, hệ thống sẽ báo cho người giám sát biết trước để họ
can thiệp hoặc tín hiệu vượt quá mức cho phép hệ thống sẽ lập tức cho máy dừng
hoạt động.
c) Hệ thống SCADA độc lập
Là hệ thống giám sát và thu nhận dữ liệu với một bộ xử lý, thông thường loại hệ
thống SCADA này chỉ điều khiển một hoặc hai máy công cụ hay còn gọi là
workcell. Do khả năng điều khiển ít máy công tác nên hệ thống sản xuất chỉ đáp
ứng được cho việc sản xuất chi tiết, không tạo nên được dây chuyền sản xuất lớn
d) Hệ thống SCADA mạng
- 12 -
Là hệ thống giám sát và thu nhận dữ liệu với nhiều bộ xử lý có nhiều bộ phận
giám sát được kết nối với nhau thông qua mạng. Hệ thống này cho phép điều khiển
phối hợp được nhiều máy công tác hoặc nhiều nhóm workcell tạo nên một dây
chuyền sản xuất tự động. Đồng thời hệ thống có thể kết nối tới nơi quản lý - nơi ra
quyết định sản xuất hay có thể trực tiếp sản xuất theo yêu cầu của khách hàng từ
nơi bán hàng hay phòng thiết kế.
1.1.2 Ưu điểm của hệ thống SCADA qua mạng Internet
Do được kết nối mạng internet nên chúng ta có thể điều khiển từ xa các thiết bị
công tác tại nơi có điều kiện làm việc nguy hiểm (như làm việc ở nơi có môi trường
phóng xạ, nơi có từ trường mạnh …) không cho phép con người đến gần. Chúng ta
có thể giám sát được nhà máy ở bất kì đâu mà chỉ cần dùng trình duyệt Internet
Explorer (IE), một cấp quản lý có thể dễ dàng giám sát được hoạt động của nhà
máy ở bất kỳ đâu trên thế giới mà không cần phải xuống trực tiếp phòng điều khiển
trung tâm.
1.2 Giới thiệu hệ thống SCADA qua mạng Internet của Siemens
1.2.1 Giới thiệu về WinCC Web Navigator của Siemens
Hình 01 : Cấu hình WinCC/ Web Navigator của Siemens
- 13 -
Với SIMATIC WinCC Web Navigator của Siemens, chúng ta có thể điều
khiển, giám sát và thu thập dữ liệu từ mạng Internet.
Ta có thể cài đặt Web Server Navigator trên máy tính Server và một Web
Navigator Client trên một máy tính Client. Việc cài đặt Web Server Navigator và
Web Navigator Client có thể chọn khi ta cài phần mềm WinCC. Chúng ta có thể
điều khiển và giám sát một dự án WinCC của máy chủ liên tục thông qua một trình
duyệt Internet với ActiveX hỗ trợ trên máy tính con. Trong WinCC Web Navigator
bạn có thể thiết lập Web server. Điều này có nghĩa rằng một máy tính kết nối với
các Web Server có thể truy cập vào các dự án của WinCC Server tại bất cứ nơi nào
trên thế giới.
Gói phần mềm Web Navigator bao gồm WinCC Web Navigator Server được cài
đặt trên máy tính Server và WinCC Web Navigator Client được cài trên máy tính
Client có nối mạng Internet.
Hình ảnh hiện trên WinCC Web Navigator Client có thể được điều chine và
giám sát giống như trên hệ thống WinCC Server. Việc này giúp cho máy tính ở bất
kỳ nơi nào trên thế giới cũng có thể điều khiển và giám sát dự án đang chạy trên
máy tính Server.
1.2.2 Tổng quan cài đặt
Trước khi cài đặt WinCC/Web Navigator(V7.0), ta cần cài đặt Internet
Information Services (IIS).
1.2.3 Cài đặt Internet Information Services (IIS)
Khi sử dụng Windows Server hoặc XP, Internet Information Services (IIS) phải
được cài đặt trước khi cài WinCC/Web Navigator.
Đưa đĩa cài đặt Windows vào ổ đĩa. Từ Start menu của Windows Server/XP chọn
"Settings" > "Control Panel" và click vào icon "Add/Remove Programs"
Trong hộp thoại "Add/Remove Programs", click vào biểu tượng "Add/Remove
Windows Components". Hộp thoại sau xuất hiện.
- 14 -
Hình 02: Cài đặt Internet Information Services (IIS)
Trong cửa sổ lựa chọn, kích hoạt ô "Internet Information Services (IIS)" và click
"Next".
Hình 03: Quá trình cài đặt IIS
- 15 -
Sau đó Windows sẽ bắt đầu cài đặt các files và tiếp tục hướng dẫn trong quá trình
cài đặt.
1.2.4 Cấu hình WinCC/Web Navigator Server
Bước 1: Tạo project trên máy Server.
Bước 2: Cấu hình web bằng WinCC Web Configurator.
Trên cửa sổ bên trái của WinCC Explorer click phải vào "WebNavigator" và click
Web Configurator.
Sau đó click “Next” trên cửa sổ hiện ra như hình sau.
Hình 04 : Cấu hình WinCC Web Navigator (1)
Bước 3: Xác định Standard Website:
- 16 -
Khi khởi động WinCC Web Configurator lần đầu, hộp thoại xuất hiện cho ta hai
lựa chọn.
Hình 05 : Cấu hình WinCC Web Navigator (2)
Chọn "Create a new standard Website (stand-alone)" và click "Next" cửa sổ sau sẽ
xuất hiện.
Hình 06 : Cấu hình WinCC Web Navigator (3)
- 17 -
Ta đặt tên cho trang Web tại ô “Name of the Web site” và đặt địa chỉ IP tại “IP
Address”. Sau đó nhấn “Finish” để hoàn thành cấu hình cho Server.
Bước 4: Kiểm tra trang Web đã được kích hoạt.
Để kiểm tra trang Web đã kích hoạt ta click phải vào biểu tượng “My
Computer” trên Desktop và chọn “Manage”Trên cửa sổ hiện ra, ta chọn “Services
and Applications” > “Internet Information Services” > “Web Sites”. Nếu thấy trên
cửa sổ bên phải có dòng WebNavigator Running và có địa chỉ IP thì trang Web đã
được kích hoạt.
Hình 07 : Kiểm tra trang Web mặc định
1.2.5 Phát hành hình ảnh của quá trình điều khiển
Bước 5: Khởi động Web View Publisher.
Trên cửa sổ bên trái của WinCC Explorer click phải vào "Web Navigator" và click
“Web View Publisher”.
- 18 -
Trên cửa sổ hiện ra, click “Next”
Hình 08 : Phát hành trang Web bằng Wizard
Bước 6: Phát hành hình ảnh
Trong cửa sổ hiện ra, đường dẫn đã được chọn mặc định cho dự án này. Nếu cần
thiết thay đổi thì click vào nút … để thay đổi đường dẫn. Sau đó click “Next”.
- 19 -
Hình 09 : Chọn đường dẫn cho trang Web
Đầu tiên, ta chọn hình ảnh đưa lên Web. Click vào nút >> để đưa toàn bộ hình ảnh
hay nút > để đưa từng hình ảnh. Sau đó nhấn “Next”.
Hình 10 : Chọn hình ảnh đưa lên trang Web
Tiếp theo, chọn các Functions có trong dự án đưa lên Web và nhấn “Next”.
- 20 -
Cuối cùng, đưa các Graphics có trong dự án đưa lên Web và nhấn “Next”.
Hình 11 : Hoàn thành quá trình đưa lên Web (1)
Để hoàn thành việc đưa Picture, Functions và Graphics lên trang Web, click
“Finish” và click “OK”.
Bước 7: Quản trị người dùng WinCC
Trong cửa sổ bên trái của WinCCExplore click đôi vào "User Administrator"
Trong cửa sổ hiện ra, trên thanh công cụ click vào biểu tượng để tạo thêm người
dùng WinCC mới.
- 21 -
Trong cửa sổ “Add new user”, đặt tên đăng nhập vào ô “Login”; đặt password và
xác nhập password vào ô “Password” và “Verify password”. Sau đó click “OK”.
Hình 12 : Đặt tên và password cho user
Sau khi tạo người dùng WinCC mới, click vào user mới, chọn “WebNavigator” và
chọn “Start Picture” cho user. Khi chọn xong đóng cửa sổ lại.
Hình 13 : Thiết lập chức năng truy cập cho user
1.2.6 Máy client truy cập vào dự án Web
Bước 8: Thiết lập Internet Explorer
Khởi động Internet Explorer. Trong cửa sổ Internet Explorer, thanh menu click
“Tools” > “Internet Options”.
- 22 -
Trong cửa sổ "Internet Options" chọn tab "Security" và chọn "Local Intranet" và
click vào nút “Custom level…”
Hình 14 : Cấu hình cho Local Intranet (1)
Hình 15 : Cấu hình cho Local Intranet (2)
- 23 -
Trong cửa sổ “Security Settings – Local Intranet Zone” chọn "Enable" trong mục
"Script ActiveX controls marked safe for scripting" và "Download signed ActiveX
controls" rồi click “OK”.
Hình 16 : Cấu hình cho Local Intranet (3)
Sau đó click “Apply” và “OK” trong cửa sổ "Internet Option" để hoàn thành những
cài đặt cần thiết cho Internet Explorer.
Bước 9: Cài đặt WinCC Web Navigator Client
Trên thanh địa chỉ của Internet Explorer, nhập địa chỉ IP của máy server. Ví dụ
http://192.168.0.1 và nhấn phím “Enter”. Cửa sổ sau sẽ xuất hiện, yêu cầu nhập tên
đăng nhập và password để truy cập Server. Nhập xong tên và password, click
“OK”.
- 24 -
Hình 17 : Hộp thoại đăng nhập vào hệ thống
Sau đó màn hình hiện ra “WinCC Web Navigator V7.0”, click vào link “OK”.
Hình 18 : Giao diện lần đầu tiên dùng WinCC Web Navigator
- 25 -