M CL C

L IM
CH
1.1.

U...........................................................................................................3
NG 1: TÌM HI U T NG QUAN V H TH

G i thi u chung v

i

1.2.
Trang b
i
1.2.1.
ng c truy
ng
1.2.2.
C ut
ng c
n m t chi u
1.2.3.
Nguyên lý làm vi c c
ng c
n m t chi u
1.2.4.
S
ng ph n ng, công su
nt

2.2.4.1. Vùng ch a ch ng trình ng d ng
2.2.4.2. Vùng ch a tham s c a h
u hành
2.2.4.3. Vùng ch a các kh i d li u

CH
NG 3: XÂY D
SÁT H TH
3.1. Phân tích h th
3.1.1. C m bi n h ng ngo i

i

U KHI N VÀ GIÁM
I ...............................................................................22


3.1.2. C m bi n màu ( TCS3200 và TCS3210)
3.2. Xây d ng ch ng trình PLC và WinCC cho h th
t i
3.2.1. Ch ng trình PLC
3.2.1.1. Kh i t o khai báo ph n c ng c a PLC
3.2.1.2. Vi t ch ng trình ph n m m cho PLC.
3.2.2. Kh i t o và l p trình trên WinCC cho h th
i
3.2.2.1. L p d án WinCC và t o các bi n
3.2.2.2. Thi t k giao di n trên WinCC
3.2.2.3. Vi t ch ng trình chuy
ng cho các v t th và hi n th bi


s li u và gi i quy t các l i n u phát sinh.
cs

ng d n t n tình c
nt
ng
công nghi
i H c Dân L p H i Phòng và các th y cô trong b môn
nt
ng công nghi
t tay vào tìm hi u và th c hi
án
u
khi n, giám sát và thu th p d li u cho h th
ng d
án g m nh ng n i dung sau:
TÌM HI U T NG QUAN V H TH

I

U V WINCC VÀ PLC S7-300
U KHI N VÀ GIÁM SÁT H
TH

I

M c tiêu c
án: Ti p c
th p d li u hi
i trong công nghi p.


li u. Chuy

V c u t o: T
m b o ho
k thu t.

c ch t o t nhi u lo i v t li u khác nhau,
ng khác nhau b n b
c các yêu c u v
mc

-

-

i:
t v n chuy n l n

Làm vi c êm
Ít làm h ng các chi ti t máy khác
m:
Không làm vi c nhi
cao

H th
i bao g m nhi
i, m i lo i nhóm
i có 1
nhi m v khác nhau

n m t chi u dùng làm ngu
nm t
chi u, làm ngu n kích t
ng b , cung c p ngu
nm t
chi
n áp th p cho công nghi
n hoá h
ng,
nhôm, m
n ...
So v
n xoay chi
n m t chi u có nh
c
t o b o qu n c góp ph c t p. Tuy nhiên
do nh
mv ak
n m t chièu v n còn gi m t t m
quan tr ng nh
nh trong s n xu t công nghi p.
1.2.2. C u t
n m t chi u


Hình 1.1: M t c t ngang c

n m t chi u

- Ph

+ Gông t : làm m ch d n t , n i li n các c c t chính và ph
ng th i làm
v máy. Máy nh và v a gông t làm b ng thép t m, máy l n làm b ng thép

- Ph n quay ( rotor)


n ng bao g m các b ph n
+ lõi thép ph n ng
ph n d n t xoay chi
c làm t các lá thép k thu t
n dày 0,35 -0,5mm ghép l i. Trên lõi thép có d
b trí dây
qu n ph n ng. Máy nh và v a có l
ng tr c, máy l n còn
ng kính.

Hình 1.3: Lá thép rotor
+ Dây qu n ph n
nt

ph n tham gia tr c ti p quá trình bi
c phân b trong các rãnh c a lõi thép ph n ng. mi ng các
chèn ch t dây qu n tránh b
c li tâm khi rotor

quay.
Dây qu
t trong các rãnh c a lõi thép rotor thành 2 l p: l p trên
và l

tc
nh và cách
n trên giá ch i than. Giá ch
c g n trên n p máy.
1.2.3. Nguyên lý làm vi c c
n m t chi u
- Nguyên lý làm vi
n áp c
n m t chi u
tm
n áp m t chi u U vào 2 ch
n A và B trong dây
qu n ph n ng có dòng I n m trong t
ng c c t s ch u l
nt
F tác d ng. Chi u l
n t cho b i quy t c bàn tay trái.
c n a vòng, v trí các thanh d n
i ch cho
có phi
i chi u dòng I , nên chi u l
nt


tác d ng lên thanh d
i.

mb

u quay không

im i
tb
c ct
v- t
dài c a thanh d n
l- chi u dài hi u d ng thanh d n
N u s thanh d n c a dây qu n là N, s nhánh là 2a v i a là s
ch
nhánh, s thanh d n c a m t nhánh là N/2a , s
ng ph n ng là:
E=
T
v=

= .Btb.l.v

nh theo t
v

ng kính rotor(m)

quay n (v/p) b ng công th c:


T

im ic ct
Suy ra

tb.


1.2.5. Ph n ng ph n ng c

n m t chi u

n m t chi u làm vi c không t i, t
ng trong máy ch do dòng khích
t Ikt gây ra g i là t
ng c c t . T
ng này phân b
i x ng
ng trung
tính hình h c mn, c m ng t B =0 thanh d n chuy
m ng
s
ng.
n có t i, dòng I trong dây qu n ph n ng s sinh ra t
ng. T
ng vuông góc v i t

ng c c t .

ng ph n


Hình 1.6: Ph n ng ph n ng c

n m t chi u

Tác d ng c a t

trung tính hình h c t c
n chuy
c m ng s
ng gây
ng x
n vi
i chi
n
trong máy
u c c máy phát gi m- t
i
Khi t i l n, dòng ng I l n, t
ng ph n ng l n, m m c c t
c
ng b bão hoà, t c m B
c ít nh t trong khi
m m c c kia t
ng l i b gi
u. K t qu là t
a
máy b gi m xu
m kéo theo s
ng ph n ng E gi m
n áp U
u c c máy phát gi m, còn ch
gi m làm cho momen quay gi m và t
i.


kh c ph c h u qu

t m ch nhánh này sang m ch nhánh khác, trong ph n t
i chi u y s
xu t hi n các s
ng sau:
a. S
ng t c m eL do s bi
n trong ph n t
i chi u.
b. S
ng h c m em do s bi
n trong các ph n
t
i chi u khác lân c n.
c. S
ng eq do t
ng ph n
i
than các ph n t này b n i t t mà t ng các s
ng
n.
- Bi n pháp kh c ph c
+ lo i tr
.
+Dùng dây qu n bù và c c t ph
tri t tiêu t
ng ph n
i
b m t c c t làm cho t
ng khe h phân b
u thu n l i cho quá

máy tr c ti p ch s d ng
t nh
il n
gi m dòng m máy ta dùng các bi n pháp sau:
+ Dùng bi n tr m máy Rm
M c bi n tr m máy n i ti p v i m ch ph n ng. Dòng ph n ng lúc m máy là:
I =
bi n tr Rm
ng E

s

giá tr l n nh t , trong quá trình m máy t
m bi n tr Rm d n v 0, máy làm vi

n áp

nh m c.
+ Gi

t vào ph n ng

c s d ng khi có ngu n m t chi u có th
u ch
n áp, ví d trong h th ng máy phát
c ngu n 1 chi u ch
u khi n.

c


dùng tích h p nh ng ng d ng m i ho c có s n mà không g p b t kì tr ng i nào.
WinCC cung c p các module ch
Hi n th hình nh, t
vi c truy c p nh nhanh chóng và ch
b o tính h u d ng cao.
V

ng dùng trong công nghi
và báo cáo. Giao di
u khi n m nh,
an toàn ( b o m t) c
m

i dùng có th

i d li u tr c ti p v i nhi u PLC c a
ng
COM v i chu n RS-232 c a máy tính v i chu n RS-485 c a PLC
2.1.2.
WinCC 6.0 ch y trên h
u hành Microsoft Window XP, Windows 2000.
tm
c c p nh t, phát tri
thích v i nhi u ph n m m chu n t o nên giao di
ng nhu c u
s n xu t. Có th ng d
phát tri n ng d ng c a mình qua giao di n
m c
p
c nhi u ng d ng, t n d ng d ch v c a

thông báo b
ho , x
ng, các tham s công th c, các b ng
ng yêu c u công ngh ngày m t phát tri n và là m t trong
nh
ng d ng trong thi t k giao di
i Máy (HMI), s
d ng ph c p nh t t i Vi t Nam hi n nay vào h th ng tr giúp c a Siemens có
m t t i nhi
c trên th gi
t Nam.
Khi s d
thi t k giao di
m ng SCADA, WinCC s d ng các ch

u khi

i Máy ( HMI) và

Graphics Designer: Th c hi n d dàng các ch
ng và ho t
ho c
i nhi u thu c tính ho
ng ( Dynamic)
Alarm Logging: Th c hi n vi c hi n th các thông báo hay các báo cáo
trong khi h th ng v
m trách v các thông báo nh
c và
. Nó ch a các ch
nh n các thông báo t các quá trình,

WinCC s d ng b công c thi t k giao di
ho m
t d dàng trên giao di n thi t k .
ph c v cho công vi
u khi n t
ng WinCC
còn trang b thêm nhi
i mà các công c khác không có
- Các Control thông qua h th ng qu n tr d li u có th g n v i 1 bi n
theo dõi tr ng thái c a h th
u khi
n
vi c giám sát các tr ng thái.
- Thông qua h th
p có th th c hi
c nh ng hành
ng khi tr ng thái
i.
- Trong WinCC, ngôn ng Cthao tác giúp cho vi c
s lí các s ki n phát sinh m t cách m m d o và linh ho t.
i s d ng có kh
p vào các hàm giao di n
ng d ng API( Application Program Interface) c a h
u hành.
Ngoài ra s k t h p gi
phát tri
++
: Visual C ho c Visual Basic s t o ra h th
c thù cao, tinh vi, g n
riêng v i m t c u hình c th

u khi n và giám sát h th ng t
u khi n chính xác.

ng


T máy tính trung tâm, có th
u khi n s ho
ng toàn b dây chuy n s n
xu
c l p trình trên WinCC, b n có th giám sát t t c các thi t b trên dây
truy n. D a vào giao di n HMI có th giám sát và thu th p d li u vào ra (I/O) m t
cách chính xác, h tr
c s lí d li u t ch c s li u m t cách linh
ho t thông qua ki u l p trình b ng ngôn ng C.
2.2.
-300
S7-300 là dòng s n ph m cao c p c
ng d ng l n v i các yêu c u I/O nhi u và th
n i m ng và có kh
r ng cho sau này.

c dùng cho nh ng
ng nhanh, yêu c u k t

Ngôn ng l
i s d ng có quy n ch n l
n i b t c a S7l p trình cung c p nh
nh ng yêu c u chuyên bi t ho c ta có th s d ng ngôn ng chuyên bi
d ng hàm riêng cho ng d ng mà ta c n.

v i chu kì quét.
có th th c hi n m

u khi n, t t nhiên PLC ph i có tính
i có m t b vi s lí trung tâm (CPU), m t h
u hành, m t b nh
li u và ph i
có các c
giao ti p v i các thi t b
m
ph c v cho bài
u khi n s , PLC ph i có các kh i hàm ch
timer, counter và các hàm ch
c bi t khác.


2.2.2.
Tín hi u s : Là các tín hi u thu c d ng hàm Boolean, d ng tín hi u ch có
2 giá tr 0 ho c 1:
i v i PLC Siemens: -M
-M
Tín hi

ng v i 0V ho c h m ch
ng v i 24V

: Là d ng tín hi u liên t c, t 0V 10V hay t 4mA-

Tín hi u khác: Bao g m các tín hi u giao ti p v i máy tính, v i các thi t b
ngo i vi khác b ng các giao th

còn có m t vài c ng vào ra s . Các
c ng vào ra s
c g i là c ng vào ra Onboard.
Trong h PLC S7-300 có nhi u lo i CPU khác nhau: CPU 312, CPU 314, CPU
315
Nh ng module cùng s d ng m t lo i b vi s
c bi t tích h p s
hành ph c v vi c s d ng các c ng vào ra Onboard này s

c ng vào ra
nc ah
u
c phân bi t v i


nhau trong tên g i b ng tên c m ch cái IFM ( vi t t t c a Intergrated Funtion
Module). Ví d
Ngoài ra còn có các lo i module 2 c ng truy
ng truy n thông
th 2 có ch
h là ph c v vi c n i m ng phân tán. Các lo i module CPU
c phân bi t v
i CPU khác b ng thêm c m t DP ( Distrubited port)
trong tên g i. Ví d module CPU 315-DP
2.2.3.2.
Các module m r

c chia làm 5 lo i chính:

1- PS (Power Supply) : Module ngu n nuôi

PLC

2.2.4.1.
Chia thành 3 mi n :

ng


1- OB ( Organisation block): Mi n ch
2- FC (Funtion): Mi n ch
bi n hình th
i d li u

ch c.
c t ch c thành hàm và có

3- FB (Funtion Block): Mi n ch
c t ch c thành hàm
và có kh
i d li u v i b t c 1 kh
li u này ph
c xây d ng thành m t kh i d li u riêng ( Dât Block kh i DB)
2.2.4.2. Vùng ch
Chia thành 7 mi n khác nhau:
I (Process image input): Mi n d li u các c ng vào s
c khi b
u th c
hi
c giá tr logic c a t t c các c
u vào và c t gi

c(
u ra

PI: Mi
a ch c ng vào c
( I/O External input). Các
giá tr
t i c ng vào c
s
c và chuy n t
ng theo nh
a ch
ng d ng có th truy c p mi n nh PI theo
t ng byte ( PIB), t ng t PIW ho c t ng t kép PID.


PQ: Mi
giá tr theo nh

a ch c
( I/O External Output). Các
a ch này s
chuy n t i các c ng ra
ng d ng có th truy c p mi n nh PQ theo t ng byte
(PQB) , t ng t (PQW) ho c theo t ng t kép( PQD)
2.2.4.3.
Chia làm 2 lo i:

u


u khi n c
u khi n

chúng
g t

Lo i c m bi n h ng ngo i ( SN-E18-B03N1 Digital Infrared Sensor)
- Gi i thi u t ng quan v c m bi n h ng ngo i
i c m bi n h ng ngo i r t d s d ng v
i dùng và phát
hi n v t c n r t nhanh nh tia h ng ngo i.
+ C m bi n này s d ng s ph n x c a tia h ng ngo i khi có v t c
qua.
+N
c s d ng r ng rãi trong các ngành công nghi
khí, s n xu t s t
+ Ngu n c p t 6V-36V, dòng tiêu th ít < 300mA.
+ Kho ng cách phát hi n v t lên t i 30cm, có th
u ch
c kho ng
cách c a c m bi n t 0cm-30cm.
c nh g n d dàng l
t.
chính xác cao, không th
c, ch
- Nguyên lý ho

ng

+ SN-E18-B03N1 ch a c m bi n tia h ng ngo


K tn iv
K t n i t i Ground
K t n i v i 1 chân c
ch
u vào (Input)

Ch
n +36V )
u khi n ho c 1 m ch logic khác

nh y c a c m bi n

+ C m bi n h ng ngo i có vùng nh n bi t kho ng ch
n 30cm cho
nh ng v t th mà tr ng ho
i v i nh ng v t màu t i ho
c m bi n h ng ngo i có vùng nh n bi t kho ng t
th y r ng c m bi n s nh y c
i nh ng v t th có b m t màu sáng. C m
bi
c thi t k có th
u ch
c kho ng cách tác d ng. Khi s d ng
t kho ng cách tác d ng c a c m bi n ( n m phía sau c m bi n) thì
kho ng cách phát hi n v
i. N
u ch
c chi u
ng h thì kho ng cách s gi m d n t giá tr 30cm.

không l c. (hình 3.1)
- TCS3200: 1 m ng 8×8 diod quang d c chuy
i t n s ánh sáng, 16 diod l c
c màu xanh lá cây, 16 diod l
, 16 diod tr ng
không l c.( hình 3.1)

Hình 3.1: 2 lo i c m bi n TCS3200 và TCS3210
- Trong bài này chúng ta dùng lo i TCS3210. 4 lo
gi m thi
ng c a s
ng nh t c a b c x . T t c các diod
l
cm
nh nhóm diod quang
nào ho
c c a các diod quang là 110µm×110µm.
- Hình 3.2 là mô hình ch

a c m bi n màu.


Hình 3.2: Mô hình ch

B ng 3.2: Ch

- B ng 3.2 là b ng ch

a c m bi n màu