GIỚI THIỆU CHUNG
Hiện nay trên thị trường có hai loại trạm trộn chính: trạm trộn bê tông nhựa nóng và trạm trộn bê tông xi măng
Trạm trộn bê tông nhựa nóng là thiết bị chuyên dùng để sản xuất bê tông từ hỗn hợp nhựa đường, đá và các chất phụ gia Thiết bị này được ứng dụng rộng rãi trong xây dựng đường xá, công trình giao thông, cầu cống và cảng biển, với chức năng rải bê tông lên bề mặt các công trình.
Trạm trộn bê tông xi măng đang được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực xây dựng hiện nay Bê tông được sản xuất từ hỗn hợp cát, đá, xi măng, nước và các phụ gia, mang lại sự bền vững và chất lượng cho các công trình.
TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI MĂNG
Trạm trộn bê tông xi măng là một hệ thống phức hợp bao gồm nhiều cụm thiết bị, cần hoạt động đồng bộ để trộn đều các thành phần như cát, đá, nước, phụ gia và xi măng, tạo ra hỗn hợp bê tông chất lượng Để đảm bảo hiệu quả, một trạm trộn bê tông cần đáp ứng những yêu cầu chung nhất định.
- Đảm bảo trộn và cung cấp được nhiều mác bê tông với thời gian điều chỉnh nhỏ nhất
- Cho phép sản xuất được hai loại hỗn hợp bê tông khô hoặc ướt - Hỗn hợp bê tông không bị tách nước hay bị phân tầng khi vận chuyển
- Trạm làm việc ổn định, không ồn, không gây ô nhiễm môi trường
- Lắp đặt sửa chữa đơn giản
- Có thể làm việc ở hai chế độ là tự động hoặc bằng tay
Có 2 loại trạm trộn bê tông xi măng chính như sau:
- Trạm trộn bê tông xi măng cấp liệu bằng băng tải
- Trạm trộn bê tông xi măng cấp liệu bằng gầu
Mặc dù có hai loại trạm trộn bê tông xi măng, tuy nhiên nhìn chung đều bao gồm các cụm và thiết bị sau:
- Thiết bị định lượng (cát, đá, xi măng, nước và phụ gia)
- Thiết bị trộn, máy trộn
1.3 CẤU TẠO CHUNG TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI MĂNG
Tuy có 2 loại trạm trộn bê tông nhưng nhìn chung đều bao gồm các cụm thiết bị sau
-Thiết bị định lượng(cát , đá ,xi măng , nước)
-Thiết bị trộn máy trộn
*Cấp cát đá lên thùng trộn bê tông
Việc ấp cát đá lên thùng trộn bê tông có nhiều cách khác nhau tuy nhiên tham khảo thực tế ta có 2 cách khác nhau a.Cấp kiểu gầu
Vật liệu đất, đá, cát và xi măng được tập kết ở các ngăn riêng biệt tại bãi liệu Sau đó, chúng được gầu cào đưa vào thiết bị định lượng Sau khi định lượng xong, vật liệu sẽ được xả vào skip, từ đó được đổ vào thùng trộn để chuẩn bị cho quá trình thi công.
-Cấp trực tiếp từ nãi chứa mà không cần quá thiết bị vận chuyển trung gian
-Diện tích mặt bằng không cần lớn lắm
-Vật liệu ở bãi chứa phải được phải được vun cao cho đủ lượng dự trữ
- Việc cấp nhiên liệu cho máy trộn khồn lien tục
-Với phương án này thì chỉ có thể sử dụng ở trạm trộn có công suất thấp b.Cấp nhiên liệu kiểu bang tải
Vật liệu được tập kết ngoài bãi và sau đó được máy xúc gầu múc vào thiết bị định lượng Sau khi được định lượng, vật liệu sẽ được chuyển qua băng tải đến thùng trộn.
- Cấp vật liệu cho máy trộn được liên tục
- Cật liệu ở bãi chứa không cần vun cao không cần phải phân cách vật liệu
- Việc cấp nhiên liệu cho bang tải phải có thiết bị chuyên dùng
- Phương án này dùng cho trạm trộn có công suất lớn
1.4 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI MĂNG
Hầu hết các trạm trộn bê tông xi măng tự động hiện nay đều hoạt động theo quy trình và nguyên tắc dưới đây:
- Nhập đầu vào về thông tin, khối lượng, tỷ lệ để tạo một mẻ bê tông như mong muốn vào hệ thống điều khiển
- Bật nguồn công tác cho hệ thống tự động hoạt động
- Định lượng các vật liệu theo tiêu chuẩn cần thiết
Quá trình cấp liệu cho hệ thống trạm trộn bắt đầu bằng việc lưu trữ xi măng trong các silo, trong khi cát, đá và sỏi được vận chuyển bằng băng tải hoặc tời kéo để đổ đầy vào các phễu cấp liệu.
Người điều khiển cần thiết lập tỉ lệ cấp liệu cho hệ thống điều khiển tự động, giúp hệ thống lấy nguyên vật liệu theo tỉ lệ đã định sẵn Vật liệu như cát, đá, sỏi, xi măng và phụ gia sẽ được đưa lên cối trộn và hòa trộn với nước Máy trộn bê tông sẽ vận hành để tạo ra những mẻ bê tông chất lượng theo yêu cầu.
Để đảm bảo chất lượng bê tông tươi, tỷ lệ hòa trộn giữa các vật liệu phải chính xác, và các vật liệu cần được trộn đều với hàm lượng không khí tối thiểu để tránh bọt khí gây xốp bê tông khi đông cứng Việc sử dụng trạm trộn bê tông chất lượng sẽ nâng cao độ bền và sự vững chắc cho các công trình xây dựng Một trạm trộn bê tông tốt cần có máy trộn chất lượng để đảm bảo độ trộn đều cốt liệu.
Trong quá trình sử dụng, việc bảo trì và bảo dưỡng máy trộn cùng các bộ phận khác của trạm trộn là rất quan trọng Đặc biệt, cần thường xuyên làm sạch cối trộn, silo và băng tải để đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả và chính xác.
1.5 KHI NÀO CẦN SỬ DỤNG TRẠM TRỘN BÊ TÔNG
Hỗn hợp vữa bê tông tươi được trộn bằng trạm trộn mang lại chất lượng tốt, nhưng không phải lúc nào cũng cần thiết Trạm trộn bê tông thường sản xuất lượng lớn bê tông thương phẩm, do đó chỉ những công trình lớn như nhà chung cư cao tầng hay cầu mới cần lắp đặt tại chỗ Ngoài ra, có thể hợp tác với các đơn vị cung cấp bê tông thương phẩm như Asphalt, Việt Đức, Hoàng Thịnh để đáp ứng nhu cầu.
15 công trình nhỏ lẻ mang tính chất dân dụng thì có thể tham khảo các loại máy trộn bê tông mini giá rẻ của chúng tôi
Trạm trộn bê tông xi măng là thiết bị thiết yếu trong ngành xây dựng, giúp đảm bảo tiến độ, tiết kiệm chi phí và nâng cao chất lượng công trình Bài viết này cung cấp cái nhìn tổng quan về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của trạm trộn bê tông, giúp bạn hiểu rõ hơn về quy trình hoạt động của thiết bị này Hy vọng thông tin trong bài viết sẽ hữu ích cho bạn trong việc nắm bắt kiến thức về trạm trộn bê tông.
1.6 KHÁI NIỆM VỀ BÊ TÔNG
Bê tông, hay còn gọi là đá nhân tạo, được hình thành từ việc trộn các thành phần như cốt liệu thô, cốt liệu mịn và chất kết dính theo tỷ lệ nhất định, được gọi là cấp phối bê tông Chất kết dính, bao gồm xi măng, nước, nhựa đường và phụ gia, có vai trò liên kết các cốt liệu thô như đá và sỏi với cốt liệu mịn như cát và đá mạt Khi bê tông đóng rắn, tất cả các thành phần này tạo thành một khối cứng chắc như đá.
1.6.1 Cấu Tạo Bê Tông a) Xi măng:
Xi măng là thành phần quan trọng trong bê tông, với nhiều loại khác nhau; xi măng mác cao có khả năng kết dính tốt hơn, nâng cao chất lượng thiết kế bê tông Tuy nhiên, giá thành của xi măng mác cao rất lớn, vì vậy việc lựa chọn loại xi măng cần đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và giải quyết bài toán kinh tế hiệu quả.
Cát sử dụng trong sản xuất bê tông có thể là cát thiên nhiên hoặc cát nhân tạo, với kích thước hạt từ 0.4 đến 5 mm Chất lượng của cát ảnh hưởng đáng kể đến tính năng và độ bền của bê tông.
16 phần khoáng, thành phần tạp chất, thành phần hạt… Trong thành phần của bê tông cát chiếm khoảng 29% c) Đá dăm:
Đá dăm có nhiều loại khác nhau tùy thuộc vào kích cỡ, vì vậy việc lựa chọn kích thước đá phù hợp với kích cỡ bê tông là rất quan trọng Trong thành phần của bê tông, đá dăm chiếm khoảng 52%.
Nước đóng vai trò thiết yếu trong sản xuất bê tông, và cần phải đạt tiêu chuẩn nhất định để đảm bảo không gây ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình ninh kết cũng như khả năng chống ăn mòn của kim loại.
-Phụ gia sử dụng thường có dạng bột, được chia ra 2 loại:
Phụ gia hoạt động bề mặt là loại chất phụ gia được sử dụng với một lượng nhỏ nhưng có khả năng cải thiện đáng kể tính chất của hỗn hợp bê tông, đồng thời tăng cường nhiều đặc tính khác của bê tông.
KHÁI NIỆM VỀ BÊ TÔNG
Bê tông, có nguồn gốc từ từ "béton" trong tiếng Pháp, là một loại đá nhân tạo được tạo ra bằng cách trộn các thành phần như cốt liệu thô, cốt liệu mịn và chất kết dính theo tỷ lệ nhất định, gọi là cấp phối bê tông Chất kết dính, bao gồm xi măng, nước, nhựa đường và phụ gia, có vai trò liên kết các cốt liệu thô như đá và sỏi, cũng như cốt liệu mịn như cát và đá mạt Khi bê tông đóng rắn, tất cả các thành phần này kết hợp lại tạo thành một khối cứng như đá.
1.6.1 Cấu Tạo Bê Tông a) Xi măng:
Xi măng là thành phần quan trọng trong bê tông, với nhiều loại khác nhau, trong đó xi măng mác cao có khả năng kết dính tốt hơn, nâng cao chất lượng thiết kế bê tông Tuy nhiên, giá thành của xi măng mác cao rất lớn, vì vậy khi lựa chọn, cần đảm bảo đáp ứng yêu cầu kỹ thuật và cân nhắc về yếu tố kinh tế.
Cát sử dụng trong sản xuất bê tông có thể là cát thiên nhiên hoặc cát nhân tạo, với kích thước hạt từ 0.4 đến 5 mm Chất lượng của cát rất quan trọng và phụ thuộc vào thành phần cũng như nguồn gốc của nó.
16 phần khoáng, thành phần tạp chất, thành phần hạt… Trong thành phần của bê tông cát chiếm khoảng 29% c) Đá dăm:
Đá dăm có nhiều loại với kích cỡ khác nhau, vì vậy việc lựa chọn kích thước đá phù hợp với kích cỡ bê tông là rất quan trọng Trong thành phần bê tông, đá dăm chiếm khoảng 52%.
Nước là yếu tố thiết yếu trong sản xuất bê tông, đóng vai trò quan trọng trong quá trình ninh kết Để đảm bảo chất lượng bê tông, nước sử dụng phải đạt tiêu chuẩn, không gây ảnh hưởng xấu đến khả năng ninh kết và khả năng chống ăn mòn của kim loại.
-Phụ gia sử dụng thường có dạng bột, được chia ra 2 loại:
Phụ gia hoạt động bề mặt là một loại chất phụ gia được sử dụng với liều lượng nhỏ, nhưng có khả năng cải thiện đáng kể các tính chất của hỗn hợp bê tông, đồng thời tăng cường nhiều đặc tính khác của bê tông.
Phụ gia rắn nhanh có khả năng rút ngắn thời gian đông cứng của bê tông trong điều kiện tự nhiên, đồng thời nâng cao cường độ của bê tông.
Hiện nay trong công nghệ sản xuất bê tông người ta còn sử dụng phụ gia đa chức năng
1.6.2 Các đặc tính của bê tông a) Độ cứng của bê tông: Độ cứng của bê tông là khả năng chống lại các lực tác động từ bên ngoài mà không bị phá hoại, nó phản ánh khả năng chịu lực của bê tông Độ cứng của bê tông phụ thuộc vào tính chất của xi măng, tỷ lệ nước và xi măng, phương pháp đổ bê tông và điều kiện đông cứng Để đặc trưng cho độ cứng của bê tông người ta dùng “mác bê tông” Mác của một loại bê tông (ký hiệu M) là cường độ chịu lực nén (tính theo N/cm2) của mẫu bê tông hình lập phương cạnh 15cm, tuổi 28 ngày được dưỡng hộ và thí nghiệm theo điều kiện tiêu chuẩn (nhiệt độ 20oC ± 2oC), độ ẩm không khí
90% đến 100% Mác M là chỉ tiêu cơ bản nhất đối với mọi loại bê tông và mọi kết cấu
Tiêu chuẩn nhà nước quy định bê tông có các mác thiết kế sau:
- Bê tông nặng: M100, M150, M200, M250, M300, M350, M400, M500, M600 Bê tông nặng có khối lượng riêng khoảng 1800 - 2500kg/m3 cốt liệu sỏi đá đặc chắc
- Bê tông nhẹ: M50, M75, M100, M150, M200, M250, M300 Bê tông nhẹ có khối lượng riêng trong khoảng 800 -1800kg/m3, cốt liệu là các loại đá có lỗ rỗng, keramzit, xỉ quặng,
Trong kết cấu bê tông cốt thép, mác bê tông không được thấp hơn M150 để đảm bảo độ bền cho công trình Độ cứng của bê tông tăng theo thời gian, là một đặc tính quý giá giúp công trình bê tông bền lâu hơn so với các vật liệu như gạch, đá, gỗ hay thép Ban đầu, độ cứng tăng nhanh, sau đó tốc độ tăng giảm dần Trong điều kiện thuận lợi về nhiệt độ và độ ẩm, sự tăng độ cứng có thể kéo dài nhiều năm, trong khi điều kiện khô hanh hoặc nhiệt độ thấp làm giảm đáng kể sự tăng cứng Ngoài ra, trong quá trình rắn chắc, bê tông phát sinh biến dạng thể tích, nở ra trong nước và co lại trong không khí; với độ co lớn hơn độ nở gấp 10 lần, hiện tượng co ngót có thể gây ra hậu quả tiêu cực cho cấu trúc bê tông, trong khi độ nở có thể cải thiện tính chất của nó.
Bê tông bị co ngót do nhiều nguyên nhân, chủ yếu là do sự mất nước hoặc xi măng, cùng với quá trình cacbon hóa hyđroxit trong đá xi măng Hiện tượng này dẫn đến giảm thể tích của hệ xi măng - nước, gây ra nứt, giảm cường độ, và ảnh hưởng đến khả năng chống thấm cũng như ổn định của bê tông và bê tông cốt thép trong môi trường xâm thực Để tránh nứt cho các công trình có chiều dài lớn, người ta thường phân đoạn và tạo thành các khe co dãn.
Tính chống thấm của bê tông được xác định bởi độ thẩm thấu của nước qua kết cấu, trong đó độ chặt của bê tông đóng vai trò quyết định Để cải thiện tính chống thấm, cần nâng cao độ chặt bằng cách đầm kỹ, lựa chọn thành phần cấp phối cốt liệu hợp lý và giảm tỷ lệ nước so với xi măng Ngoài ra, việc trộn thêm các chất phụ gia cũng góp phần tăng cường khả năng chống thấm Về quá trình đông cứng, thời gian đông kết của bê tông phụ thuộc vào sự đông cứng của xi măng và không bắt đầu sớm hơn 45 phút.
Sau khi trộn bê tông, cần đổ ngay để tránh hiện tượng vữa xi măng đông cứng Thời gian từ khi bê tông ra khỏi máy trộn đến khi hoàn tất việc đổ một lớp bê tông không được vượt quá 90 phút (đối với bê tông không có phụ gia), 110 phút khi sử dụng xi măng pooclăng, và cần chú ý đến thời gian vận chuyển bê tông để tránh tình trạng phân tầng.
Nhiệt độ ( 0C ) Thời gian vận chuyển ( phút )
Bảng thời gian vận chuyển cho phép của bê tông (không có phụ gia
Trạm trộn bê tông hoạt động theo chu trình lặp lại với các bước hữu hạn Trong bối cảnh công nghiệp hóa và hiện đại hóa nền kinh tế, nhu cầu tự động hóa cho các nhà máy ngày càng tăng cao, điều này đặt ra yêu cầu thiết kế hệ thống điều khiển cho trạm trộn bê tông.
Bài báo cáo này trình bày thiết kế hệ thống tự động hóa cho trạm trộn bê tông công suất nhỏ từ 10 đến 30 m3/h, sử dụng thiết bị điều khiển logic khả trình (PLC) Mục tiêu chính là xây dựng một hệ thống tự động hóa hiệu quả cho trạm trộn bê tông, nhằm nâng cao năng suất và độ chính xác trong quá trình trộn.
GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-300 CỦA SIEMENS
PLC (Bộ điều khiển logic lập trình) là thiết bị cho phép thực hiện các thuật toán điều khiển logic linh hoạt thông qua lập trình Người dùng có thể lập trình để thực hiện các trình tự sự kiện, được kích hoạt bởi ngõ vào hoặc các hoạt động có thời gian định thì PLC thay thế các mạch relay truyền thống và hoạt động theo phương thức quét trạng thái đầu vào và đầu ra Khi có sự thay đổi ở đầu vào, đầu ra sẽ thay đổi tương ứng Ngôn ngữ lập trình của PLC có thể là Ladder hoặc State Logic, và nhiều hãng sản xuất PLC nổi tiếng như Siemens, Allen-Bradley, và Mitsubishi Electric Khi sự kiện được kích hoạt, thiết bị điều khiển bên ngoài sẽ bật ON hoặc OFF PLC liên tục lặp lại chương trình do người dùng lập ra, chờ tín hiệu ở ngõ vào và xuất tín hiệu ở ngõ ra theo thời gian đã lập trình Trong ứng dụng cụ thể, PLC được sử dụng để điều khiển trạm trộn bê tông xi măng.
2.1.2 Cấu trúc, nguyên lý hoạt động của PLC a) Cấu trúc: Tất cả các PLC đều có thành phần chính là: Một bộ nhớ chương trình RAM bên trong (có thể mở rộng thêm một số bộ nhớ ngoài EPROM) Một bộ vi xử lý có cổng giao tiếp dùng cho việc ghép nối với PLC Các Modul vào /ra Bên cạnh đó, một bộ PLC hoàn chỉnh còn đi kèm thêm một đơn vị lập trình bằng tay hay bằng máy tính Hầu hết các đơn vị lập trình đơn giản đều có đủ RAM để chứa đựng chương trình dưới dạng hoàn thiện
Đơn vị lập trình trong PLC thường sử dụng RAM CMOS có pin dự phòng, và chỉ khi chương trình được kiểm tra xong thì mới chuyển sang bộ nhớ PLC Đối với các PLC lớn, việc lập trình thường được thực hiện trên máy tính để hỗ trợ viết, đọc và kiểm tra chương trình, kết nối qua các cổng như RS232, RS422, RS485 CPU trong PLC điều khiển các hoạt động bên trong bằng cách đọc và kiểm tra chương trình trong bộ nhớ, thực hiện từng lệnh để điều khiển các đầu ra Các trạng thái ngõ ra được phát tới thiết bị liên kết để thực thi, và toàn bộ hoạt động này phụ thuộc vào chương trình điều khiển trong bộ nhớ Hệ thống Bus là tuyến truyền tín hiệu với nhiều đường tín hiệu song song.
- Address Bus: Bus địa chỉ dùng để truyền địa chỉ đến các Modul khác nhau - Data Bus: Bus dùng để truyền dữ liệu
Bus điều khiển trong PLC là hệ thống truyền tín hiệu định thì và điều khiển đồng bộ các hoạt động Dữ liệu được trao đổi giữa bộ vi xử lý và các modul vào ra qua Data Bus, với Address Bus và Data Bus có 8 đường cho phép truyền đồng thời 8 bit Khi một modul đầu vào nhận địa chỉ trên Address Bus, nó sẽ gửi trạng thái đầu vào vào Data Bus; tương tự, modul đầu ra nhận dữ liệu từ Data Bus khi địa chỉ byte xuất hiện Control Bus chuyển tín hiệu điều khiển để theo dõi chu trình hoạt động của PLC, với các địa chỉ và số liệu được chuyển trong thời gian hạn chế Hệ thống Bus thực hiện việc trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và I/O, trong khi CPU nhận xung Clock có tần số từ 1 đến 8 MHz, quyết định tốc độ hoạt động và định thời cho hệ thống.
2.1.3 Ứng dụng của PLC
Cùng với sự tiến bộ của phần cứng và phần mềm, PLC ngày càng gia tăng tính năng và lợi ích trong ngành công nghiệp Kích thước của PLC đã được thu nhỏ, cho phép nhiều I/O và bộ nhớ hơn, giúp người sử dụng giải quyết các vấn đề phức tạp trong điều khiển hệ thống Một trong những lợi ích nổi bật của PLC là hệ thống điều khiển chỉ cần lắp đặt một lần mà không cần thay đổi cấu trúc sau này, giảm thiểu chi phí khi thay đổi thứ tự điều khiển Ngoài ra, khả năng giao tiếp giữa các PLC để truyền dữ liệu điều khiển lẫn nhau mang lại sự linh hoạt cao hơn cho hệ thống So với các hệ thống cũ, PLC dễ dàng lắp đặt và chiếm ít không gian, đồng thời cung cấp khả năng điều khiển nhanh chóng và hiệu quả hơn Điều này đặc biệt thuận lợi cho các hệ thống lớn và phức tạp, giúp tiết kiệm thời gian lắp đặt Cuối cùng, người sử dụng có thể dễ dàng nhận diện các trục trặc nhờ giao diện màn hình máy tính, với một số PLC thế hệ mới còn có khả năng chẩn đoán lỗi tự động, giúp việc sửa chữa trở nên thuận tiện hơn.
Hiện nay, PLC (Bộ điều khiển lập trình) đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực sản xuất, cả công nghiệp lẫn dân dụng Từ việc điều khiển các hệ thống đơn giản với chức năng ON/OFF cho đến những ứng dụng phức tạp yêu cầu độ chính xác cao và sử dụng các thuật toán trong quy trình sản xuất Một số lĩnh vực tiêu biểu ứng dụng PLC bao gồm tự động hóa nhà máy, quản lý quy trình sản xuất và hệ thống điều khiển giao thông.
- Hóa học và dầu khí: định áp suất, bơm dầu, điều khiển hệ thống ống dẫn…
- Chế tạo máy và sản xuất: tự động hóa trong chế tạo máy, điều khiển nhiệt độ lò nhiệt luyện kim…
- Công nghiệp giấy, xi măng: Tự động hóa trong qua trình sản xuất nghiền bột giấy, bột đá, trộn hỗn hợp…
- Thực phẩm, sản xuất bia, rượu, thuốc lá: đóng gói sản phẩm, phân loại,…
- Kim loại: Điều khiển qua trình luyện, cán thép,…
2.1.4 Thiết bị điều khiển logic khả trình PLC S7-300 của Siemens a) Cấu hình phần cứng: PLC S7-300 là thiết bị điều khiển logic khả trình loại nhỏ của hãng Siemens (Cộng hòa liên bang Đức) Do để tăng tính mềm dẻo trong ứng dụng thực tế mà ở đó phần lớn các đồi tượng điều khiển có số tín hiệu đầu vào, đầu ra cũng như chủng loại tín hiệu vào/ra khác nhau mà các bộ điều khiển PLC được thiết kế không bị cứng hóa về cấu hình Chúng được chia nhỏ thành các module Số lượng module được sử dụng nhiều hay ít tùy theo từng bài toán, song tối thiểu bao giờ cũng phải có một module chính là module CPU Các module còn lại là những module nhận/truyền tín hiệu đối với đối tượng điều khiển, các module chức năng chuyên dụng như PID, điều khiển động cơ, …
Chúng được gọi chung là module mở rộng Tất cả các module được gá trên những thanh ray (Rack)
Module CPU là một thành phần quan trọng, bao gồm bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, các bộ thời gian, bộ đếm và cổng truyền thông (TS485), cùng với một số cổng vào ra số gọi là cổng vào ra onboard Trong dòng sản phẩm PLC S7-300, có nhiều loại module CPU khác nhau, thường được đặt tên theo bộ vi xử lý mà chúng sở hữu, như module CPU312, CPU314, và CPU315.
Các module sử dụng cùng một loại bộ vi xử lý nhưng khác nhau về cổng vào ra onboard và các khối hàm đặc biệt trong thư viện hệ điều hành Chúng được phân biệt qua tên gọi với cụm chữ cái IFM (Integrated Function Module) Ví dụ, module CPU312 IFM và module CPU khác nhau về chức năng và cấu hình.
Các loại module CPU hiện có hai cổng truyền thông, trong đó cổng thứ hai chủ yếu phục vụ cho việc kết nối mạng phân tán Đi kèm với cổng truyền thông này là các phần mềm tiện ích đã được cài sẵn trong hệ điều hành Những module CPU này được phân biệt với các loại khác nhờ vào cụm từ bổ sung.
DP (Distributed Port) trong tên gọi Ví dụ module CPU315-DP
Các module mở rộng thường được chia làm 5 loại chính:
- PS (Power Supply): Module nguồn nuôi Có 3 loại 2A, 5A và 10A
Module SM (Signal Module) là một thiết bị mở rộng cổng tín hiệu vào ra, cho phép mở rộng số lượng cổng vào số lên đến 8, 16 hoặc 32 tùy thuộc vào loại module Ngoài ra, module này còn hỗ trợ các cổng ra số với bộ chuyển đổi tương tự sang số 12 bits (AD), giúp chuyển đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số có độ dài 12 bits Số lượng cổng vào tương tự có thể là 2, 4 hoặc 8, tùy thuộc vào từng loại module, và bao gồm cả bộ chuyển đổi số-tương tự (DA) để mở rộng cổng vào/ra tương tự.
Module ghép nối (IM) là một loại module chuyên dụng có chức năng kết nối các nhóm module mở rộng thành một khối quản lý chung bởi module CPU Các module mở rộng thường được lắp đặt trên một thanh đỡ, với tối đa 8 module mở rộng cho mỗi rack (không tính module CPU và module nguồn) Một module CPU S7-300 có khả năng làm việc trực tiếp với tối đa 4 ranks, và các ranks này cần được kết nối thông qua module IM.
FM (Function Module) là các module có chức năng điều khiển riêng biệt, bao gồm các loại như module điều khiển động cơ bước, động cơ servo, module PID và module điều khiển vòng kín.
Module CP (Communication Module) là bộ phận hỗ trợ truyền thông trong mạng giữa các PLC hoặc giữa PLC và máy tính Bộ nhớ của CPU S7-300 được chia thành ba vùng nhớ chính, giúp tối ưu hóa hiệu suất và quản lý dữ liệu hiệu quả.
- Vùng nhớ chương trình ứng dụng Vùng nhớ chương trình được chia thành miền:
OB (Khối tổ chức) là phần chứa chương trình tổ chức, có khả năng chuyển đổi dữ liệu với chương trình đã gọi nó Khối này hoạt động như một hàm và có thể trao đổi dữ liệu với bất kỳ khối chương trình nào khác.
Các dữ liệu này phải được xây dựng thành một khối dữ liệu riêng (gọi là DB – Data block)
- Vùng chứa tham số của hệ điều hành và chương trình ứng dụng, được phân chia thành 7 miền khác nhau, bao gồm:
CÁC THIẾT BỊ LIÊN QUAN
Module analog là một công cụ để xử lý các tín hiệu tương tự thông qua việc xử lý các tín hiệu số
32 a) Analog input: Thực chất nó là một bộ biến đổi tương tự - số (ADC)
Bộ chuyển đổi tín hiệu analog sang số (ADC) chuyển đổi tín hiệu tương tự ở đầu vào thành tín hiệu số ở đầu ra, giúp kết nối các thiết bị đo như nhiệt độ và khối lượng với bộ điều khiển Ngược lại, bộ chuyển đổi số sang tương tự (DAC) chuyển tín hiệu số ở đầu vào thành tín hiệu tương tự ở đầu ra, cho phép điều khiển các thiết bị với dải đo tương tự, chẳng hạn như điều khiển van mở từ 0-100% hoặc điều chỉnh tốc độ biến tần từ 0-50Hz.
2.2.2 Đầu đọc tín hiệu cân PAXS và PAXI a) Giới thiệu về bộ hiển thị giá trị loadcell PAXS: Bộ đếm PAXS là sản phẩm của hãng Redlion Nó là bộ hiển thị giá trị loadcell có nhiều điểm đặc trưng và khả năng thích hợp cho việc mở rộng những ứng dụng trong công nghiệp
Bộ đếm này hỗ trợ 5 chế độ khác nhau, cho phép nhận các tín hiệu ngõ vào tương tự, bao gồm điện áp và dòng điện một chiều (DC), dòng điện xoay chiều (AC), tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ, cũng như tín hiệu ngõ vào từ Strain Gate.
Bộ đếm LED 0.56” này có khả năng đo từ 19999 đến 99999 và hỗ trợ 4 setpoint ngõ ra Người dùng có thể dễ dàng thay đổi chương trình thông qua các phím chức năng hoặc phần mềm Crimson.
Bộ đếm PAXS hỗ trợ giao tiếp với các thiết bị khác qua cổng Ethernet, RS232, RS485 và các bus công nghiệp như DeviceNet, Modbus, Profibus-DP Giá trị đọc ngõ ra và giá trị setpoint có thể được điều khiển thông qua các bus này.
- DSP: Thoát ra ngoài hiển thị
- PAR: Vào menu bên trong hoặc là phím lưu giá trị
- F1: Tăng giá trị hoặc trở về menu trước
- F2: Giảm giá trị hoặc trở về menu trước
- RESET: Reset về giá trị 0 b) Giới thiệu về bộ đếm PAXI:
Bộ đếm PAXI của hãng Redlion là sản phẩm nổi bật với khả năng tương thích cao, thích hợp cho việc mở rộng ứng dụng trong ngành công nghiệp Nó hỗ trợ nhiều loại ngõ vào số, bao gồm tín hiệu ngõ ra của CMOS, dòng TTL và tín hiệu từ cảm biến.
Bộ đếm này sở hữu màn hình LED 0.56” với dải đo từ -19999 đến 99999, đồng thời có khả năng chuyển đổi ngõ ra tương tự thông qua thẻ tùy chọn W.
Bộ đếm PAXI hỗ trợ giao tiếp và truyền thông với các thiết bị khác qua các cổng như Ethernet, RS232, RS485, cùng với các bus công nghiệp như Divicenet, Modbus, và Profibus – DP Hơn nữa, người dùng có thể thay đổi và sửa chữa chương trình thông qua phần mềm Crimson.
- DSP: Thoát ra ngoài hiển thị
- PAR: Vào menu bên trong hoặc là phím lưu giá trị
- F1: Tăng giá trị hoặc trở về menu trước
- F2: Giảm giá trị hoặc trở về menu trước
- RESET: Reset về giá trị 0
2.2.3 Thiết bị khí nén a) Xylanh khí:
Hoạt động bằng khí nén, dựa trên áp suất của khí nén để thu được chuyển động tính tiến Áp suất làm việc 0.35 – 0.7 Mpa
Nhiệt độ làm việc cho phép 0 – 60 oC
Tốc độ làm việc của piston 50 – 300 mm/s Đường kính trục piston 16 mm
Hành trình làm việc 20 Mm Đệm Không sử dụng
Kiểu tác động Tác động đôi
Thông số kỹ thuật của ZG2-16-20 b) Van điều khiển:
Có tác dụng đóng cắt dòng khí nén để điểu khiển hoạt động của các thiết bị khác
Hê thống xy lanh va van điều khiển này dùng để điều khiển đóng, mở các cửa xả của xi lô chứa liệu
2.2.4 Cảm biến a) Cảm biến quang:
Nguồn cấp 10 đến 30VDC ( Dao động Tối đa
10%), dòng bé hơn 35mA, bao gồm tải, 10 đến 24VDC tại nhiệt độ lớn hơn 55oC
Mạch bảo vệ nguồn Bảo vệ chống đấu ngược cực tính, chống hiện tượng transient (xung điện áp)
Cấu hình ngõ ra Bán dẫn loại NPN ( loại Sink) hoặc
PNP (loại nguồn) có cấu hình khác nhau tùy thuộc vào loại, với chế độ hoạt động LO (light operate) hoặc DO (dark operate) được thiết lập trong TEACH Dòng định mức tối đa là 100mA, trong khi dòng rò trạng thái OFF phải nhỏ hơn 50 micro A ở 30 VDC Điện áp bảo hòa trạng thái ON cần nhỏ hơn 1.5V (với cáp 2m) và 1.7V (với cáp 9m) Thiết bị được trang bị bảo vệ chống xung nhiễu khi khởi động, cũng như bảo vệ trong trường hợp quá tải dài hạn và ngắn mạch ngõ ra.
GIỚI THIỆU CHUNG
WinCC (Windows Control Center) là một phần mềm cung cấp công cụ để thiết lập giao diện điều khiển trên các hệ điều hành Microsoft như Windows NT và Windows 2000 Thuộc dòng sản phẩm SCADA, WinCC mang lại các chức năng hiệu quả cho việc điều khiển và giám sát Một trong những điểm nổi bật của WinCC là tính mở, cho phép dễ dàng tích hợp với phần mềm chuẩn và phần mềm tùy chỉnh, đáp ứng chính xác nhu cầu thực tế Các nhà cung cấp hệ thống có thể phát triển ứng dụng của mình dựa trên giao diện mở của WinCC, tạo điều kiện thuận lợi cho việc mở rộng hệ thống.
WinCC kết hợp những bí quyết hàng đầu từ Siemens, công ty tiên phong trong lĩnh vực tự động hóa quy trình, và Microsoft, nhà phát triển phần mềm hàng đầu cho máy tính cá nhân.
WinCC không chỉ linh hoạt trong việc xây dựng các hệ thống quy mô lớn nhỏ mà còn dễ dàng tích hợp với các ứng dụng toàn công ty như MES (Hệ thống quản lý thực hiện sản xuất) và ERP (Kế hoạch nguồn lực doanh nghiệp) Hệ thống này còn có khả năng hoạt động trên quy mô toàn cầu nhờ vào sự hỗ trợ của Siemens có mặt trên khắp thế giới.
3.2 CÁC ĐẶC ĐIỂM CHÍNH a) Sử dụng công nghệ phần mềm tiên tiến:
WinCC sử dụng công nghệ phần mềm tiên tiến nhờ sự hợp tác giữa Siemens và Microsoft, đảm bảo sự phát triển ổn định cho người dùng Hệ thống khách chủ với chức năng SCADA cho phép khởi động các yêu cầu hiển thị phức tạp, dễ dàng thiết lập hình ảnh, cảnh báo, đồ thị trạng thái và báo cáo WinCC có khả năng nâng cấp mở rộng linh hoạt từ đơn giản đến phức tạp, từ hệ thống giám sát với một máy tính đến nhiều máy chủ, phù hợp với từng lĩnh vực công nghiệp và yêu cầu công nghệ Cơ sở dữ liệu ODBC/SQL được tích hợp sẵn, cho phép lưu trữ dữ liệu cấu hình và quá trình điều khiển, đồng thời người dùng có thể truy cập dễ dàng bằng SQL hoặc ODBC WinCC hỗ trợ các giao thức chuẩn mạnh mẽ như DDE, OLE, ActiveX và OPC, giúp chuyển dữ liệu hiệu quả giữa các ứng dụng.
WinCC cung cấp 38 trình chạy trên nền Windows cùng nhiều tính năng tích hợp như ActiveX control và OPC server/client Được phát triển bằng ngôn ngữ lập trình ANSI-C, WinCC có giao diện lập trình API mở cho phép người dùng truy cập các hàm và dữ liệu, giúp tích hợp cấu hình và hàm thực hiện vào chương trình riêng Phần mềm WinCC hỗ trợ nhiều ngôn ngữ, cho phép người dùng lựa chọn giữa tiếng Anh, Pháp, Đức và các ngôn ngữ châu Á, với khả năng thay đổi trực tuyến WinCC cũng có khả năng giao tiếp với hầu hết các loại PLC, bao gồm các dòng Siemens như SIMATIC S5/S7/505, thông qua các giao thức như PROFIBUS DP, DDE và OPC, cùng với các chuẩn thông tin bổ sung Cuối cùng, WinCC là một phần tử quan trọng trong hệ thống Tự động hoá tích hợp toàn diện (Totally Integrated Automation - TIA).
WinCC là phần mềm trung tâm trong hệ thống PCS 7 của Siemens, đóng vai trò quan trọng như cửa sổ hệ thống và là thành phần SCADA chính.
3.3 CÁC CẤU HÌNH HỆ THỐNG CƠ BẢN:
WinCC có thể hỗ trợ các cấu hình hệ thống từ thấp đến cao, ví dụ như trong các cấu hình như sau:
- Hệ thống điều khiển dùng một máy tính (Sing-user system)
- Hệ thống điều khiển dùng nhiều máy tính (Multi-user system)
- Cấu trúc Client/Server có dự phòng
- Cấu trúc hệ thống phân tán với nhiều trạm chủ (server)
3.4 CÁC BƯỚC LẬP TRÌNH TRÊN WINCC
3.4.1 Khởi tạo một dự án: a) Khởi động WinCC: Để khởi động WinCC ta kích chuột vào Start trên thanh Taskbar Chọn Simatic\WinCC\Windows Control Center b) Tạo một dự án mới: Để tạo một dự án mới ta chọn File\New Một hộp thoại sẽ mở ra cho phép xây dựng một Project mới
- Chọn Single-User Project\OK: tạo một dự án đơn người sử dụng
- Chọn Multi-User Project\OK: tạo một dự án đa người sử dụng
- Chọn Multi-Client Project\OK: tạo một dự án nhiều khách Đặt tên Project nhấn Create Khi đó màn hình WinCC hiện ra như hình:
Màn hình giao diện chính của WinCC
Nhấp chuột phải vào biểu tượng "Computer" để mở hộp thoại thiết lập thuộc tính hệ thống, cho phép bạn thay đổi các tên máy tính và cấu hình khi chạy chương trình.
40 c) Kết nối với PLC: Để khai báo việc kết nối với một PLC mới ta tiến hành theo trình tự sau:
- Kích chuột phải vào Tag Management\Add New Driver Trong hộp thoại hiện ra ta chọn SIMATIC S7 Protcol Suite và kích vào nút Open
To establish a connection with the subordinate device, click on SIMATIC S7 Protocol Suite, then navigate to New Connection and select Connection Properties Enter the name for the connection object and click OK Additionally, manage Tag and Tag Group settings accordingly.
To create an Internal Tag in Tag Management, right-click on Internal Tag and select New Tag This action will open the Tag Properties dialog box, where you can enter the name and data type of the tag.
- Tạo Tag Group: Kích phải chuột lên kết nối PLC vừa tạo như trên: New Group\Properties Of Tag Group, nhập tên Group sau đó nhấn OK
To create an External tag in WinCC, right-click on the PLC connection and select New Tag, then enter the name and data type of the Tag before clicking OK Next, click the Select button to open the Address Properties dialog, where you can choose the data type and address range for the Tag For designing the graphical interface, right-click on Graphics Designer in the WinCC Explorer and select New Picture, which will display the Newpld0.Pdl graphic interface in the window To design the graphic for the newly created picture, double-click its name or right-click the name and select Open Picture.
WinCC cung cấp một công cụ đồ họa mạnh mẽ cùng với một thư viện phong phú các thiết bị công nghiệp sinh động, cho phép người dùng dễ dàng lựa chọn và sử dụng.
3.5 TRUYỀN THÔNG TRONG MÔI TRƯỜNG WINCC: a) Bản chất truyền thông giữa máy tính (PC) và PLC: Bản chất của quá trình này được thể hiện như sơ đồ sau đây:
-Computer: Quản lý tất cả các WorkStation và Server nằm trong Project
- Tag Managerment: là khu vực quản lý tất cả các kênh, các quan hệ Logic, các Tag Process, Tag Internal và Tag Groups
- Data Type: chứa các loại dữ liệu đ-ợc gán cho các Tag và các kênh khác
Các trình soạn thảo trong vùng này được sử dụng để biên tập và quản lý toàn bộ dự án, bao gồm hệ thống đồ họa (Graphics System) giúp tạo ra các giao diện hình ảnh chuyên nghiệp.
Scrips được sử dụng để hiển thị động cho các yêu cầu đặc biệt như hệ thống cảnh báo (Alarm Logging), thu thập và lưu trữ các giá trị đo (Tag Logging), hệ thống báo cáo (Report Designer), quản lý giấy phép sử dụng (User administration) và thư viện văn bản (Text library) Tất cả các modul này đều thuộc hệ thống WinCC, nhưng người dùng không bắt buộc phải cài đặt toàn bộ nếu không cần thiết.
CÁC BƯỚC LẬP TRÌNH TRÊN WINCC
3.4.1 Khởi tạo một dự án: a) Khởi động WinCC: Để khởi động WinCC ta kích chuột vào Start trên thanh Taskbar Chọn Simatic\WinCC\Windows Control Center b) Tạo một dự án mới: Để tạo một dự án mới ta chọn File\New Một hộp thoại sẽ mở ra cho phép xây dựng một Project mới
- Chọn Single-User Project\OK: tạo một dự án đơn người sử dụng
- Chọn Multi-User Project\OK: tạo một dự án đa người sử dụng
- Chọn Multi-Client Project\OK: tạo một dự án nhiều khách Đặt tên Project nhấn Create Khi đó màn hình WinCC hiện ra như hình:
Màn hình giao diện chính của WinCC
Nhấn chuột phải vào biểu tượng "Computer" để mở hộp thoại thiết lập thuộc tính hệ thống, cho phép bạn điều chỉnh các cài đặt khi chạy chương trình và thay đổi tên máy tính.
40 c) Kết nối với PLC: Để khai báo việc kết nối với một PLC mới ta tiến hành theo trình tự sau:
- Kích chuột phải vào Tag Management\Add New Driver Trong hộp thoại hiện ra ta chọn SIMATIC S7 Protcol Suite và kích vào nút Open
To establish a connection with the subordinate device, click on SIMATIC S7 Protocol Suite, then navigate to New Connection and select Connection Properties Enter the name for the connection object and click OK Additionally, ensure to configure the Tag and Tag Group settings appropriately.
To create an Internal Tag in Tag Management, right-click on Internal Tag and select New Tag This will open the Tag Properties dialog, where you can enter the name and data type of the Tag.
- Tạo Tag Group: Kích phải chuột lên kết nối PLC vừa tạo như trên: New Group\Properties Of Tag Group, nhập tên Group sau đó nhấn OK
To create an External tag in PLC, right-click on the connection, select New Tag, and then Tag Properties Enter the name and data type of the Tag, and click OK Next, click the Select button to open the Address Properties dialog, where you can choose the data type and access address range for the Tag For designing the graphical interface, in the WinCC Explorer window, right-click on Graphics Designer and select New Picture The Newpld0.Pdl graphic interface page will appear in the WinCC Explorer window To design the graphic for the newly created picture, double-click on its name or right-click and select Open Picture.
WinCC cung cấp một công cụ đồ họa mạnh mẽ cùng với một thư viện phong phú về các thiết bị công nghiệp sinh động, cho phép người dùng dễ dàng lựa chọn và sử dụng.
TRUYỀN THÔNG TRONG MÔI TRƯỜNG WINCC
a) Bản chất truyền thông giữa máy tính (PC) và PLC: Bản chất của quá trình này được thể hiện như sơ đồ sau đây:
-Computer: Quản lý tất cả các WorkStation và Server nằm trong Project
- Tag Managerment: là khu vực quản lý tất cả các kênh, các quan hệ Logic, các Tag Process, Tag Internal và Tag Groups
- Data Type: chứa các loại dữ liệu đ-ợc gán cho các Tag và các kênh khác
Các trình soạn thảo trong vùng này được sử dụng để biên soạn và quản lý một dự án hoàn chỉnh, bao gồm cả Hệ thống Đồ họa (Graphics Designer) để thiết kế giao diện hình ảnh.
Scrips trong hệ thống WinCC được sử dụng để hiển thị động cho các yêu cầu đặc biệt, bao gồm cảnh báo (Alarm Logging), thu thập và lưu trữ giá trị đo (Tag Logging), hệ thống báo cáo (Report Designer), quản lý giấy phép sử dụng (User administration) và thư viện văn bản (Text library) Tuy nhiên, người dùng không bắt buộc phải cài đặt tất cả các module này nếu không cần thiết.
Sử dụng các trình soạn thảo chuẩn của WinCC để quản lý và điều khiển một dự án hoàn chỉnh Các thành phần được liệt kê là những công cụ quan trọng giúp tối ưu hóa quá trình soạn thảo.
- Alarm Logging: Đảm nhận đưa tin từ quá trình chuẩn bị, hiển thị, nhận, lưu trữ những tin tức theo một quy luật
- User Administration: Kiểm tra giấy phép truy nhập cho các Group và Server
- Text Library: Chứa đựng các ngôn ngữ phụ thuộc văn bản mà chúng ta tạo ra
Report Designer cung cấp một báo cáo tổng hợp hữu ích để theo dõi dữ liệu sử dụng, bao gồm các giá trị hiện tại và giá trị lưu trữ, bản tin hiện tại và bản tin lưu trữ, cũng như các văn bản liên quan đến hệ thống.
Global Scrips cho phép người dùng tạo ra các dự án động đặc biệt theo yêu cầu Trình soạn thảo này hỗ trợ việc xây dựng các hàm tương tự như trong ngôn ngữ C, cùng với các hành động có thể được sử dụng xuyên suốt dự án hoặc trong nhiều dự án phụ thuộc cùng loại.
- Tag Logging: Đo các giá trị quá trình, lưu trữ chúng dài hạn
- Graphics Designer: Cung cấp các biểu t-ợng đồ hoạ và nối để tạo thành quá trình
Trong phần mềm WinCC, khái niệm Tag và Tag Group là hai yếu tố quan trọng mà người dùng cần hiểu rõ khi thiết lập hệ thống điều khiển giám sát Việc nắm vững các khái niệm này sẽ giúp tối ưu hóa quy trình quản lý và giám sát hiệu quả hơn.
43 Định nghĩa Tag: Tag là một thành phần trung gian cho việc truy nhập các biến quá trình
Trong một dự án WinCC, mỗi Tag chỉ có một tên duy nhất và một loại dữ liệu Các Tag này được gán thông qua các mối quan hệ Logic, được xác định bởi kênh phân phối giá trị quá trình đến các Tag tại các điểm nối WinCC Tag được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu của dự án và sau khi chạy WinCC, tất cả các Tag sẽ được tải vào, tương ứng với cấu trúc Run-time được thiết lập.
Tag Group giúp tổ chức các Tag thành các cấu trúc rõ ràng hơn Tất cả các Tag có thể được sắp xếp vào nhóm Tag, từ đó nâng cao sự rõ ràng và hiệu quả cho dự án.
WinCC Tag mô tả 1 dạng dữ liệu thành phần đó là loại duy nhất trong một dự án và những luật cho phép truy cập dữ liệu này
Dữ liệu quản lý trong WinCC được phân chia thành hai loại Tag chính: Tag nội (Internal Tag) và Tag ngoại (External Tag) Tag nội là các khối nhớ trong WinCC được tổ chức theo chức năng giống như một PLC, cho phép tính toán và chỉnh sửa trực tiếp trong WinCC mà không có địa chỉ trên lớp PLC Ngược lại, Tag ngoại được gán địa chỉ và kết nối trong các lớp PLC, giúp quản lý dữ liệu hiệu quả hơn.
Trong loại Tag này, có một khung đặc biệt gọi là Tag dữ liệu thô (Raw Data Tag - RDT) Theo quan điểm chung, dữ liệu thô rất phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau.
Dạng khung dữ liệu thông báo trên mức vận chuyển không hiển thị được trong Graphics Designer RDT chỉ có thể sử dụng trong các ứng dụng của WinCC như “Alarm Logging”, “Tag Logging” và “Global Scripts” Tag được định nghĩa là thành phần trung gian giúp truy cập các biến quá trình.
Trong một dự án, mỗi Tag trong WinCC chỉ có một tên duy nhất và một loại dữ liệu Các Tag này được gán thông qua các mối quan hệ Logic, được xác định bởi kênh phân phối giá trị quá trình tới các Tag tại các điểm nối WinCC Tag được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu của dự án lớn.
44 khi chạy WinCC tất cả các Tag đều được tải vào và t-ơng ứng với cấu trúc Run-time được dựng lên
Tag Group giúp tổ chức các Tag thành các cấu trúc rõ ràng hơn Tất cả các Tag có thể được nhóm lại để nâng cao sự minh bạch và hiệu quả của dự án.
WinCC Tag mô tả 1 dạng dữ liệu thành phần đó là loại duy nhất trong một dự án và những luật cho phép truy cập dữ liệu này
Dữ liệu quản lý trong WinCC được phân chia thành hai loại Tag: Tag nội bộ (Internal Tag) và Tag ngoại bộ (External Tag) Tag nội bộ là các khối nhớ được tổ chức theo chức năng của PLC, có thể được tính toán và chỉnh sửa trong WinCC mà không có địa chỉ trên lớp PLC Ngược lại, Tag ngoại bộ được gán địa chỉ và kết nối trong các lớp PLC, cho phép tích hợp và tương tác với hệ thống điều khiển.
Trong loại Tag này, có một khung đặc biệt được gọi là Tag dữ liệu thô (Raw Data Tag - RDT) Theo quan điểm chung, dữ liệu thô này phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau, giúp người dùng dễ dàng quản lý và xử lý thông tin một cách hiệu quả.
CÁC CÔNG CỤ SOẠN THẢO CƠ BẢN CỦA WINCC
3.6.1 Thiết kế đồ hoạ của WinCC (graphic desginer)
+ Chức năng của graphic designer Được sử dụng để tạo ra hình ảnh quá trình nên graphic designer có những đặc trưng sau đây:
-Dễ sử dụng, dễ dàng ghép nối với các công cụ đồ hoạ và các bảng mầu đồ hoạ
- Cho phép đặt cấu hình của đối tượng mà chúng được liên kết với các thư viện biểu tượng
- Mở ra giao diện cho các đồ hoạ quan trọng và cung cấp giao diện OLE 2.0
- Tính chất cấu hình động của hình ảnh đối tượng với sự cung cấp và trợ giúp của Dynamic Wizard
- Liên kết với các chức năng bổ xung bằng cách thành lập cấu hình Script
- Liên kết với các đối tượng đồ hoạ do chính bạn tạo ra
- Có khả năng chạy dưới nền Window 95 và WinNT
3.6.2 Cấu trúc của Graphic Designer
Trong cửa sổ soạn thảo Graphic Designer bao gồm các công cụ để hỗ trợ việc tạo ra các ứng dụng đồ hoạ sau:
+Bảng để tạo ra và ấn bản các đối tượng đồ hoạ:
- Object Palettes (Bảng đối tượng)
- Alignment Palettes (Bản căn chỉnh)
+ Các bảng và các thanh công cụ phục vụ cho thao tác với graphic designer
+ Các hộp thoại phục vụ đặt các thông số và thay đổi thuộc tính đối tượng Bảng màu (Color Palettes):
- Sử dụng để đổi màu của đối tượng
- Sử dụng để thêm vào các màu tuỳ chọn Bảng đối tượng: bảng này gồm có nhiều đối tượng được sắp xếp thành các mục con sau đây:
- Các đối tượng chuẩn (Standard Object ) gồm các hình đa giác ,chữ nhật, elip v.v
Các đối tượng thông minh (Smart Object) bao gồm nhiều loại như đối tượng nhúng, trường vào/ra, đối tượng đồ họa, công cụ hiển thị và đối tượng ba chiều.
- Các đối tượng Window(Window Object) gồm có các Button, Check Box, Option Group, Slider Đây là các đối tượng hỗ trợ đồ hoạ
Cấu trúc của Graphic Designer
Trong cửa sổ soạn thảo Graphic Designer bao gồm các công cụ để hỗ trợ việc tạo ra các ứng dụng đồ hoạ sau:
• Bảng để tạo ra và ấn bản các đối tượng đồ hoạ:
- Object Palettes (Bảng đối tượng)
- Alignment Palettes (Bản căn chỉnh)
• Các bảng và các thanh công cụ phục vụ cho thao tác với graphic designer
• Các hộp thoại phục vụ đặt các thông số và thay đổi thuộc tính đối tượng Bảng màu (Color Palettes):
- Sử dụng để đổi màu của đối tượng
- Sử dụng để thêm vào các màu tuỳ chọn Bảng đối tượng: bảng này gồm có nhiều đối tượng được sắp xếp thành các mục con sau đây:
Các đối tượng chuẩn (Standard Object) bao gồm các hình đa giác, chữ nhật, elip, và nhiều hình dạng khác Trong khi đó, các đối tượng thông minh (Smart Object) bao gồm các đối tượng nhúng, các trường vào/ra, các đối tượng đồ họa, các công cụ hiển thị, và các đối tượng ba chiều.
- Các đối tượng Window(Window Object) gồm có các Button, Check Box, Option Group, Slider Đây là các đối tượng hỗ trợ đồ hoạ
3.7 THIẾT LẬP MỘT CỬA SỔ ĐỒ HOẠ MỚI TRONG CỬA SỔ WINCC EXPLORER, kích đúp lên "Editor", khi đó các thành phần của Editor sẽ được liệt kê ra Vào "Graphic Disigner" bằng cách kích chuột phải và chọn "Open " Sau khi khởi tạo, trên thanh công cụ của "Graphic Disgner" chọn "New" Trong đó:
- Data Manager (Trình quản trị dữ liệu):
WinCC Data Manager là công cụ quản lý dữ liệu (Database) không hiển thị cho người sử dụng Nó hoạt động với dữ liệu được sinh ra từ dự án WinCC và lưu trữ trong cơ sở dữ liệu của dự án Trình quản lý này đảm nhiệm việc quản lý các biến WinCC trong quá trình chương trình chạy Tất cả người sử dụng WinCC cần yêu cầu dữ liệu từ trình quản lý dữ liệu dưới dạng biến WinCC, bao gồm các ứng dụng như Graphic Runtime, Alarm Logging Runtime và Tag Logging Runtime.
Các trình điều khiển truyền thông (Communication driver) là yếu tố quan trọng giúp WinCC giao tiếp với các loại PLC khác nhau Để thiết lập kết nối này, người dùng cần liên kết trình quản lý dữ liệu với PLC thông qua một C++ DLL, cho phép truyền thông giữa trình điều khiển và kênh API Trình điều khiển truyền thông cung cấp các giá trị quá trình cho WinCC Tag, đảm bảo hoạt động hiệu quả trong hệ thống.
The Channel Unit serves as an entry point for the Communication Driver within Tag Management, requiring at least one Sub-Entry This Sub-Entry is referred to as the Channel Unit, and each unit facilitates communication.
Để cấu hình Modul truyền thông của PC, người dùng cần định nghĩa đơn vị kênh trong hộp thoại System Parameters Hộp thoại này có thể được mở bằng cách nhấp chuột phải vào đơn vị kênh tương ứng và chọn System Parameter từ menu Sự xuất hiện của hộp thoại phụ thuộc vào trình điều khiển truyền thông đã chọn, và người dùng cũng có thể thêm các thông số truyền thông nếu cần thiết.
- Hardware driver: Driver kết nối phần cứng
- Processor (CP): Bộ xử lý truyền thông
Quá trình truyền thông trong WinCC Data Manager liên quan đến việc quản lý các WinCC Tag khi thực thi Nhiều ứng dụng khác nhau trên WinCC Application yêu cầu giá trị từ Data Manager, và nhiệm vụ của Data Manager là nhận các tag yêu cầu từ quá trình Việc này được thực hiện thông qua trình điều khiển truyền thông tích hợp trong WinCC Project, tạo ra giao tiếp giữa WinCC và quá trình bằng cách sử dụng đơn vị kênh Thông thường, kết nối phần cứng đến quá trình được thiết lập để đảm bảo tính hiệu quả trong việc truyền dữ liệu.
Trình điều khiển truyền thông WinCC sử dụng các CP để gửi yêu cầu đến PLC và nhận lại các giá trị quá trình tương ứng Để đảm bảo quá trình truyền thông hiệu quả, cần thiết lập cấu hình truyền thông một cách chính xác.
Hàm truyền thông cơ bản:
- Kiểu dữ liệu của WinCC
+ Binary Tag: 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 ký tự 8 Bit
+ Text Tag 16 Bit Character Set: Kiểu ký tự 16 Bit
+ Raw Data Type: Kiểu dữ liệu thô - Gửi dữ liệu từ WinCC xuống ô nhớ PLC : Cấu trúc:
Hàm SetTagXXX (“tên biến ngoại”, giá trị) trả về một giá trị kiểu BOOL, trong đó nếu quá trình gửi thành công, giá trị trả về sẽ là TRUE; ngược lại, nếu không thành công, giá trị trả về sẽ là FALSE.
+ XXX: Là Bit, Byte, Word + Nếu XXX là Bit thì “giá trị” là 0 hoặc 1 + Nếu XXX là Byte thì “giá trị” là byte
+ Nếu XXX là word thì “giá trị” là Word - Lấy dữ liệu từ ô nhớ PLC lên biến ngoại nào đó trên WinCC:
(Giá trị trả về) GetTagXXX(“tên biến ngoại”) Giải thích : + XXX: là Bit, Byte, Word.• Nếu XXX là Bit thì giá trị trở về là 0 hoặc
• Nếu XXX là Byte thì giá trị trở về là Byte
• Nếu XXX là Word thì giá trị trở về là Word
+ Tên biến ngoại: Là biến được gán tương ứng với ô nhớ nhất định của PLC được thiết lập ở Tag Management.