ĐỒ ÁN HỌC PHẦN 3 VÀ 4
ĐỀ 3
Giáo viên hướng dẫn:
Sinh viên thực hiện:
Nhóm: 18
Lớp: tự động hóa 1
Khóa: 5
Nội dung: xây dựng hệ thống gồm máy tính điều khiển giám sát, trạm điều khiển cục và hệ
thống bơm nước trong đó:
P: điểm đo áp suất (có điều khiển và cảnh báo) có dải đo từ [0 - 5] bar, điểm làm việc là 3.5 bar.
L: điểm đo mức (cảnh báo) có dải đo từ [o - 5] m.
RUN: đèn báo hệ thống đang làm việc.
HAP: đèn cảnh báo áp suất cao (lớn hơn 4.5 bar).
LAL: đèn cảnh báo mức thấp (nhỏ hơn 1.0m).
HAL: đèn cảnh báo mức cao (lớn hơn 4m).
START, STOP: hai nút nhấn khởi động và dừng hệ thống.
PHẦN BÁO CÁO:
Mục lục:
PHẦN 1. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU:
Trên thế giới và ở Việt Nam hiện nay nhu cầu tiêu thụ năng lượng ngày càng tăng dần và đã có
rất nhiều cảnh báo về tiết kiêm năng lượng. Các nghành công nghiệp nói chung và ngành nước
nói chung vẫn sử dụng công nghệ truyền động không thích hợp,điều khiển thụ động, không linh
hoạt. Đối với nhà máy nước, yếu tố cấu thành giá nước bị chi phối phần lớn bởi chi
phí điện bơm nước( 30-35%). Trước đây tồn tại quan điểm việc đầu tư vào tiết kiệm năng lượng
là một công việc tốn kém và không mang lại hiệu quả thiết thực. Với công nghệ biến tần tính
toán đã chỉ ra việc đầu tư vào hệ thống điều khiển tiết kiệm năng lượng cho trạm bơm cấp II có
thời gian hoàn vốn đầu tư hết sức ngắn và giảm được chi phí cho công tác quản lý vạn hành
thiết bị.Máy bơm và quạt gió là những ứng dụng rất thích hợp với truyền động biến đổi tốc độ
tiết kiệm năng lượng. Trong phạm vi đồ án , chúng ta chỉ đề cập tới việc sử dụng thiết bị biền
tần trong điều khiển tốc độ tiết kiệm năng lượng cho các máy bơm và ổn định áp suất trong
đường ống cấp nước.

). Trên hình 20.22 giới thiệu một số cảm biến độ dẫn đo mức thông dụng.
Hình 20.22: Cảm biến độ dẫn
a) Cảm biến hai điện cực b) Cảm biến một điện cực
c) Cảm biến phát hiện mức
Sơ đồ cảm biến hình 20.22a gồm hai điện cực hình trụ nhúng trong chất lỏng dẫn
điện. Trong chế độ đo liên tục, các điện cực được nối với nguồn nuôi xoay chiều ~
10V (để tránh hiện tượng phân cực của các điện cực). Dòng điện chạy qua các điện
cực có biên độ tỉ lệ với chiều dài của phần điện cực nhúng chìm trong chất lỏng.
Sơ đồ cảm biến hình 20.22b chỉ sử dụng một điện cực, điện cực thứ hai là bình
chứa bằng kim loại.
Sơ đồ cảm biến hình 20.22c dùng để phát hiện ngưỡng, gồm hai điện cực ngắn đặt
theo phương ngang, điện cực còn lại nối với thành bình kim loại,vị trí mỗi điện cực
ngắn ứng với một mức ngưỡng. Khi mức chất lỏng đạt tới điện cực, dòng điện
trong mạch thay đổi mạnh về biên độ.
* Cảm biến tụ điện
Khi chất lỏng là chất cách điện, có thể tạo tụ điện bằng hai điện cực hình trụ nhúng
trong chất lỏng hoặc một điện cực kết hợp với điện cực thứ hai là thành bình chứa
nếu thành bình làm bằng kim loại. Chất điện môi giữa hai điện cực chính là chất
lỏng ở phần điện cực bị ngập và không khí ở phần không có chất lỏng. Việc đo
mức chất lưu được chuyển thành đo điện dung của tụ điện, điện dung này thay đổi
theo mức chất lỏng trong bình chứa. Điều kiện để áp dụng phương pháp này hằng
số điện môi của chất lỏng phải lớn hơn đáng kể hằng số điện môi của không khí
(thường là gấp đôi).
Trong trường hợp chất lưu là chất dẫn điện, để tạo tụ điện người ta dùng một điện
cực kim loại bên ngoài có phủ cách điện, lớp phủ đóng vai trò chất điện môi còn
chất lưu đóng vai trò điện cực thứ hai.
PHẦN 3. TÌM HIỂU VỀ PLC
I. Khái quát về PLC
1. PLC là gì
- PLC (programable logic controller): là thiết bị điều khiển logic lập trình được,

+ Khả năng tái tạo: Nếu dùng nhiều PLC với quy cách kỹ thuật giống nhau
thì chi phí lao động sẽ giảm thấp hơn nhiều so với bộ điều khiển rơle, đó là do
giảm phần lớn lao động lắp ráp.
+ Tiết kiệm không gian: PLC đòi hỏi ít không gian hơn so với bộ điều khiển
rơle tương đương.
+ Có tính chất nhiều chức năng: PLC có ưu điểm chính là có thể sử dụng cùng
một thiết bị điều khiển cơ bản cho nhiều hệ thống điều khiển. Người ta thường
dùng PLC cho các quá trình tự động linh hoạt vì dễ dàng thuận tiện trong tính toán,
so sánh các giá trị tương quan, thay đổi chương trình và thay đổi các thông số.
+ Về giá trị kinh tế: Khi xét về giá trị kinh tế của PLC phải đề cập đến số
lượng đầu ra và đầu vào. Quan hệ về giá thành với số lượng đầu vào/ra có dạng
như hình 1-2. Trên hình 1-2 thể hiện, nếu số lượng đầu vào/ra quá ít thì hệ rơle tỏ
ra kinh tế hơn, những khi số lượng đầu vào/ra tăng lên thì hệ PLC kinh tế hơn hẳn.


Hình 1-2
Khi tính đến giá cả của PLC thì không thể không kể đến giá của các bộ phận
phụ không thể thiếu như thiết bị lập trình, máy in, băng ghi cả việc đào tạo nhân
viên kỹ thuật. Nói chung những phần mềm để thiết kế lập trình cho các mục đích
đặc biệt là khá đắt. Ngày nay nhiều hãng chế tạo PLC đã cung cấp chọn bộ đóng
gói phần mềm đã được thử nghiệm, nhưng việc thay thế, sửa đổi các phần mềm là
nhu cầu không thể tránh khỏi, do đó, vẫn cần thiết phải có kỹ năng phần mềm.
Phân bố giá cả cho việc lắp đặt một PLC thường như sau:
- 50% cho phần cứng của PLC.
- 10% cho thiết kế khuân khổ chương trình.
- 20% cho soạn thảo và lập trình.
- 15% cho chạy thử nghiệm.
- 5% cho tài liệu.
Việc lắp đặt một PLC tiếp theo chỉ bằng khoảng 1/2 giá thành của bộ đầu tiên,
nghĩa là hầu như chỉ còn chi phí phần cứng.

vòng kín, các module thực hiện logic mờ…
- Phân loại:
PLC thường được phân làm 2 loại theo cấu trúc phần cứng:
+ Kiểu hộp đơn, thường được sử dụng trong các thiết bị lập trình cỡ nhỏ, được
cung cấp nguyên chiếc bao gồm cả bộ nguồn, bộ xử lý, bộ nhớ và các thiết bị nhập
xuất
+ PLC kiểu module: Kiểu module gồm các module riêng cho bộ nguồn, bộ vi sử
lý Các module thường được lập trình sẵn trên các rãnh bên trong hộp kim loại. Sự
phối hợp module cần thiết tùy theo công dụng do người dùng xác định => linh hoạt
3. Cấu trúc bên trong của PLC
Hình 1-2: Cấu trúc bên trong của PLC
- Một hệ thống lập trình cơ bản phải gồm có 2 phần: Khối xử lý trung tâm ( CPU:
Central Processing Unit) và hệ thống giao tiếp vào/ra ( I/O).
Trong đó:
- Thiết bị đầu vào gồm các thiết bị tạo ra tín hiệu tín hiệu điều khiển như nút
nhấn, cảm biến, công tắc hành trình…
- Input, Output : Các cổng nối phía đầu vào và ra của PLC hay các Module mở
rộng
- Cơ cấu chấp hành gồm các thiết bị điều khiển như: Chuông, đèn, contactor, động
cơ, van, khí nén, heater, máy bơm, led hiển thị…
- Chương trình điều khiển: Định ra quy luật thay đổi tín hiệu Output đầu ra theo
tín hiệu Input đầu vào như mong muốn. Các chương trình điều khiển được tạo ra
bằng cách sử dụng bộ lập trình chuyên dụng bằng tay ( Hand – Hold programmer
PG) hoặc chạy bằng phần mềm điều khiển trên máy tính sau đó được nạp vào PLC
thông qua cáp kết nối PLC với máy tính ( hay PG)
- Khối điều khiển trung tâm: (CPU : Central Processing Unit) gồm ba phần: Bộ sử
lý, hệ thống bộ nhớ và bộ nguồn cung cấp.
Hình 1-3: Sơ đồ khối tổng quát của CPU.
- Có nhiều loại bộ nhớ để người sử dụng lựa chọn theo mục đích hay yêu cầu sử
dụng:

f) AI/AO (Analog Input/Analog Output): module mở rộng vào/ra tương
tự
+ IM (Interface Module): Module kết nối
Đây lá loai module dung đè’ kết nồi tưng nhồm các module mở rộng thành
một khối và được được quản lý bởi module CPU
+ FM (Function Module): Module có chức năng điều khiến riêng như:
module điều khiển động cơ bước, module PID,
+ CP (Communication Processor): Module truyền thông giữa PLC với PLC
hoắc PLC với PC
5. Tổ chức bộ nhớ CPU
Trong S7-300 có các vùng nhớ sau:
I: Input, các ngõ vào số
Q:Output, các ngõ ra số
M: Internal Memory, vùng nhớ nội
DB: Data Block, dữ liệu. Khi sử dụng vùng nhớ này phải khai báo trong phần mềm
PIW: Analog Input, ngõ vào analog.
PQW: Analog Output, ngõ ra analog.
T: Timer.
C: Counter.
* Vùng nhớ chứa các thanh ghi ACCU1, ACCU2, AR1, AR2
* Load Memory: là vùng nhớ chứa chương trình ứng dụng (do người viết sử
dụng) bao gồm tất cả các khối chứa chương trình ứng dụng : OB, FC, FB. Các khối
chương trình trong hệ thống thư viện được sử dụng (SFC, SFB) và các khối dữ liệu
DB. Vùng nhớ này được tạo bởi 1 phần bộ nhớ RAM của CPU và EEPROM (nếu
có EEPROM). Khi thực hiện động tác xóa bộ nhớ (MRES) toàn bộ các khối
chương trình và khối dữ liệu nằm trong RAM sẽ bị xóa. Cũng như vậy, khi
chương trình hay khối dư liệu được chuyển từ thiết bị lập trình( PG, máy tính) vào
module CPU. Chúng sẽ được ghi lên phần RAM của vùng nhớ Load Memory.
* Word Memory: là vùng nhớ chứa các khối DB đang được mở, khối chương
trình

thức hàm 2 giá trị, phép tính giao bao giờ cũng phải thực hiện trước phép tính hợp.
-OS ( Stored overflow bit): Ghi lại giá trị Bit bị tràn ra ngoài mảng ô nhớ.
-OV ( Over bit): Bit báo cáo phép tính bị tràn ra ngoài mảng ô nhớ.
- CC0 và CC1 (Condition code): Hai bit báo trạng thái của kết quả phép tính với số
nguyên, số thực, phép dịch chuyển hoặc phép tính logic trong ACCU
- BR (Binary result bit): Bit trạng thái cho phép liên kết 2 loại ngôn ngữ lập trình là
STL và LAD. Chẳng hạn có thể cho phép người sử dụng có thể viết một khối
chương trình FB hoặc FC trên ngôn ngữ STL nhưng gọi và sử dụng chúng trong
ngôn ngữ khác viết trên LAD. Để tạo ra mối liên kết đó ta phải tạo kết thúc chương
trình trong FB, FC bằng lệnh ghi
BR=1 nếu chương trình chạy không có lỗi.
BR=0 nếu chương trình chạy có lỗi.
Khi sử dụng các khối hàm đặc biệt của hệ thống (SFC hoặc SFB), trạng thái làm
việc của chương trình cũng được thông báo ra ngoài qua bit trạng thái BR như sau:
BR=1 nếu SFC hay SFB thực hiện không có lỗi
BR=0 nếu có lỗi khi thực hiện SFC hay SFB
b) Lệnh về bit:
Tiếp điểm thường mở: KQ=KT nếu I0.0=1. KQ=0 nếu I0.0=0
Tiếp điểm thường đóng: KQ=KT nếu I0.0=0. KQ=0 nếu I0.0=1
Lệnh NOT: KQ thu được bằng giá trị đảo của KT
Ngõ ra (cuộn coil): Gán kết quả KQ cho ngõ ra Q0.0
Lệnh Reset Bit: Gán giá trị 0 cho M0.0
Lệnh Set Bit: Gán giá trị 1 cho M0.0
Lệnh RS:
Nếu I0.0=1 , I0.1=0 thì M0.0=1, Q0.0=0
Nếu I0.0=0 ,I0.1=1 thì M0.0=0 ,Q0.0=1
Nếu I0.0=I0.1=0 Thì không có gì thay đổi.
Nếu I0.0=I0.1=1 thì M0.0=Q0.0=1
Lệnh SR:
Nếu I0.0=1 , I0.1=0 thì M0.0=1, Q0.0=1

Lệnh EQ_I ( Equal Integer): So sánh MW100 và MW102, nếu cả 2 số nguyên này
bằng nhau thì KQ=KT
Lệnh NE_I ( Not Equal Integer) : So sánh MW100 và MW102, nếu 2 số nguyền
này khác nhau thì KQ=KT.
Lệnh GT_I ( Greater than Integer) : So sánh 2 số MW100 và MW102 , nếu
MW100 lớn hơn MW102 thì KQ=KT
Lệnh LT_I ( Less than Integer ) : So sánh 2 số MW100 và MW102, nếu MW100
bé hơn
MW102 thì KQ=KT
Lênh GE_I ( Greater than or equal Integer) : So sánh 2 số MW100 và MW102, nếu
luôn lớn hơn hoặc bằng MW102 thì KQ=KT
Lệnh LE_I ( Less than or equal Integer ) : So sánh 2 số MW100 và MW102, Nếu
MW100 bé hơn hoặc bằng MW102 thì KQ=KT
*Ta có kết quả tương tự với các lệnh so sánh số Duoble Integer và số thực.
f) Lệnh số học
+Lệnh ADD_I : lệnh thực hiện việc cộng 2 số nguyên 16 Bit , kết quả cất vào số
nguyên 16 Bit nếu kết quả vượt quá 16 Bit thì cờ OV sẽ bật lên 1, cờ OS sẽ lưu Bit
bị tràn đó.
MW104 = MW100 + MW102
+Lệnh SUB_I: lệnh thực hiện việc trừ 2 số nguyên 16 Bit , kết quả cất vào số
nguyên 16 Bit, nếu kết quả vượt quá 16 Bit thì cờ OV sẽ bật lên 1, cờ OS sẽ lưu Bit
bị tràn đó.
MW104 = MW100 - MW102
+Lệnh MUL_I: lệnh thực hiện việc nhân 2 số nguyên 16 Bit , kết quả cất vào số
nguyên 16 Bit, nếu kết quả vượt quá 16 Bit thì cờ OV sẽ bật lên 1, cờ OS sẽ lưu Bit
bị tràn đó.
MW104 = MW100 * MW102
+Lệnh DIV_I: lệnh thực hiện việc chia 2 số nguyên 16 Bit , kết quả cất vào số
nguyên 16 Bit, nếu kết quả vượt quá 16 Bit thì cờ OV sẽ bật lên 1, cờ OS sẽ lưu Bit
bị tràn đó.

 Tổng quan về WinCC
WinCC (Window Control Center) là phần mềm
tạo dựng hệ SCADA và HMI rất mạnh của hãng SIEMENS hiện đang được dùng phổ biến trên
thế giới và Việt Nam. WinCC hiện có mặt trong rất nhiều lĩnh vực như sản xuất xi măng, giấy,
théo, dầu khí,…
WinCC là một hệ thống điều khiển trung lập có tính công nghiệp và có tính kỹ thuật, hệ
thống màn hình hiển thị đồ họa và điều khiển nhiệm vụ trong sản xuất và tự động hóa quá trình.
Hệ thống này đưa ra những module chức năng tích hợp công nghiệp cho hiển thị đồ họa, những
thông báo, những lưu trữ và những báo cáo. Nó là một trình điều khiển mạnh, nhanh chóng cập
nhật các ảnh và những chức năng lưu trữ an toàn, bảo đảm một tính lợi ích cao đem lại cho
người vận hành một giao diện trực quan dễ sử dụng, có khả năng giám sát và điều khiển quá
trình công nghệ theo chế độ thời gian thực.
Ngoài những chức năng hệ thống, WinCC đưa ra những giao diện mở cho các giải pháp của
người dùng. Những giao diện này làm cho nó có thể tích hợp trong những giải pháp tự động hóa
phức tạp, các giải pháp cho công ty mở. Sự truy nhập tới cơ sở dữ liệu tích hợp bởi những giao
diện chuẩn ODBC và SQL, sự lồng ghép những đối tượng và những tài liệu được tích hợp bởi
OLE2.0 và OLE Custom Controls (OCX). Những cơ chế này làm cho WinCC là một đối tác dễ
hiểu, dễ truyền tải trong môi trường Windows
Để xây dựng được giao diện HMI bằng phần mềm WinCC thì cấu hình phần cứng phải bao
gồm thiết bị PLC S7-xxx và cấu hình phần cứng tối thiểu của máy tính cho việc sử dụng phần
mềm WinCC và các thiết bị khác phục vụ cho việc truyền thông.
WinCC hỗ trợ cho tất cả các máy tính – Những nền tảng PC thích hợp. Mặc dù giá trị đưa ra
cho cấu hình tối thiểu nhưng bạn phải đạt được cấu hình khuyến cáo để đạt hiệu quả tối ưu.
WinCC dựa trên hệ điều hành MS32 bit – Windows 95 hoặc NT, bảo đảm phản ứng nhanh để
xử lý những sự kiện và chống lại sự mất mát dữ liệu bên trong, tạo ra một sự an toàn cao một dự
án nhiều người dùng. Windows NT cũng đưa những hàm được tạo ra cho sự an toàn và phục vụ
như những thao tác cơ sở cho Server trong một dự án WinCC nhiều người sử dụng. Phần mềm
WinCC là một ứng dụng 32 bit phát triển với công nghệ phần mềm hiện đại, hướng đối tượng
nhất
 Cấu trúc của WinCC

- Chức năng của WinCC Explorer

Trích đoạn PROFIBUS CAN

---