Tài liệu Xây dựng bộ điều khiển mờ trong phần mềm pcs7

ÑAÏI HOÏC QUOÁC GIA THAØNH PHOÁ HOÀ CHÍ MINH TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC BAÙCH KHOA HOAØNG ÑÌNH LONG XAÂY DÖÏNG BOÄ ÑIEÀU KHIEÅN MÔØ TRONG PHAÀN MEÀM PCS7 Chuyeân ngaønh : Töï Ñoäng Hoùa Maõ ngaønh : 02.05.01 LUAÄN VAÊN THAÏC SYÕ TP. Hoà Chí Minh, ngaøy 30 thaùng 06 naêm 2008 COÂNG TRÌNH ÑÖÔÏC HOAØN THAØNH TAÏI TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC BAÙCH KHOA ÑAÏI HOÏC QUOÁC GIA TP HOÀ CHÍ MINH Caùn boä höôùng daãn khoa hoïc : TS. HOAØNG MINH TRÍ ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... .............................................................................................................................. ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. Caùn boä chaám nhaän xeùt 1 : ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... .............................................................................................................................. ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... .............................................................................................................................. ............................................................................................................................... Caùn boä chaám nhaän xeùt 2 : ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... .............................................................................................................................. ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... .............................................................................................................................. ............................................................................................................................. Luaän vaên thaïc só ñöôïc baûo veä taïi HOÄI ÑOÀNG CHAÁM BAÛO VEÄ LUAÄN VAÊN THAÏC SÓ, TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC BAÙCH KHOA, ngaøy . . . thaùng . . . naêm 2008 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC Tp. HCM, ngày .... tháng ..... năm 2008 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SYÕ Họ tên học viên: Hoaøng Ñình Long Ngày, tháng, năm sinh: 07-09-1979 Phái : Nam Nơi sinh:Huế Chuyên ngành: Töï Ñoäng Hoùa I- TÊN ĐỀ TÀI: MSHV: 01505351 Xaây döïng Boä Ñieàu Khieån Môø trong phaàn meàm PCS7 II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: ………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ (Ngày bắt đầu thực hiện LV ghi trong Quyết định giao đề tài): ................................................................................................................ IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHI ỆM VỤ: ...................................................................... V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : .................................................................................. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được Hội đồng chuyên ngành thông qua. Ngày TRƯỞNG PHÒNG ĐT – SĐH tháng năm TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH LÔØI CAÙM ÔN Tröôùc heát em xin baøy toû loøng bieát ôn ñeán thaày Hoaøng Minh Trí ñaõ tröïc tieáp höôùng daãn em thöïc hieän ñeà taøi. Caùm ôn thaày ñaõ taän tình chæ baûo, giuùp ñôõ taïo moïi ñieà u kieän thuaän lôïi ñeå em coù theå hoaøn thaønh toát Luaän Vaên naøy. Em xin bieát ôn raát nhieàu caùc thaày, coâ trong tröôøng ñaët bieät laø caùc thaày, coâ trong boä moân Ñieàu Khieån Töï Ñoäng ñaõ tröïc tieáp giaûng daïy, truyeàn ñaït cho em nhöõng kieán thöùc quí baùu trong suoát thôøi gian theo hoïc taïi tröôøng. Cuoái cuøng, em xin gôûi loøng bieát ôn chaân thaønh ñeán cha meï, gia ñình vaø caùc baïn beø ñaõ taän tình giuùp ñôõ, ñoäng vieân em vaøo nhöõng thôøi ñieåm khoù khaên nhaát trong thôø i gian thöïc hieän luaän vaên naøy. Hoïc vieân Hoaøng Ñình Long TP. Hoà Chí Minh, ngaøy 30 thaùng 06 naêm 2008 MUÏC LUÏC Lôøi caûm ôn ................................................................................................................. i Muïc luïc .......................................................................................................... ........... ii CHÖÔNG 1: GIÔÙI THIEÄU ÑEÀ TAØI ......................................................................... . 1 1.1 Ñaët vaán ñeà ........................................................................................................... 1 1.1.1 Tình hình chung ......................................................................................... 1 1.1.2 PCS 7.......................................................................................................... 1 1.1.3 YÙ töôûng thöïc hieän ñeà taøi ........................................................................... 2 1.2 Nhieäm vuï cuûa luaän vaên ...................................................................................... 3 1.3 Höôùng thöïc hieän ñeà taøi ....................................................................................... 3 CHÖÔNG 2: TOÅNG QUAN VEÀ SIMATIC PCS7 .................................................. . 4 2.1 Giôùi thieäu chung ................................................................................................. 4 2.1.1 Nhöõng ñieåm noåi baät cuûa heä thoáng ñieàu khieån ......................................... 4 2.1.2 Heä thoáng ñieàu khieån cho taát caû caùc lónh vöïc vaø ngaønh coâng nghieäp ...... 4 2.1.3 Môû roäng caáp baäc töø 100 ñeán 100.000 I/O ................................................. 5 2.1.4 Töï ñoäng hoùa tích hôïp toaøn dieän (Totally Integrated Automation) .......... 5 2.1.5 Caáu hình phaàn cöùng HW Config (Hardware Configuration) ................... 6 2.2 SIMATIC Batch ................................................................................................ ...8 2.2.1 Caùc ñieåm noåi baäc cuûa SIMATIC Batch .................................................. ..8 2.2.2 Caùc caáu truùc chuyeån ñoåi caáp baäc vaø döï phoøng...................................... ...9 2.2.3 Baùm saùt theo moâ hình ISA -88.01............................................................ 10 2.2.4 Caùc coâng cuï bieân taäp coâng thöùc theo daïng ñoà hoïa ................................ 10 2.2.5 Coâng cuï thieát keá ñôn vò ñoäc laäp .............................................................. 11 2.2.6 Söï phaân coâng toái öu hoùa caùc unit vaø caùc trang thieát bò .......................... 11 2.2.7 Laäp keá hoaïch Batch................................................................................. 12 2.2.8 Coâng cuï laäp keá hoaïch trong Batch Control Center ................................ 13 2.2.9 Thö vieän caùc coâng thöùc vaän haønh ........................................................... 13 2.2.10 Söï taùch bieät cuûa nhöõng coâng thöùc vaø nhöõng thuû tuïc ............................ 14 2.2.11 Vaän haønh tröïc tuyeán .............................................................................. 15 CHÖÔNG 3: CFC (CONTINUOUS FUNCTION CHART) .................................. 16 3.1 Caùc yeáu toá caàn thieát cuûa CFC .......................................................................... 16 3.1.1 Giôùi thieäu ................................................................................................. 16 3.1.2 CFC trong moâi tröôøng STEP 7 ................................................................ 16 3.1.3 CFC chart ............................................................................. .................... 17 3.1.4 Caùc khoái Block trong CFC ...................................................................... 18 3.1.5 Danh muïc ................................................................................................. 21 3.1.6 Ñieàu khieån vaø giaùm saùt ........................................................................... 21 3.1.7 Caùc böôùc thöïc hieän caáu hình ................................................................... 22 3.2 Laøm vieäc vôùi vôùi caùc thö vi eän ......................................................................... 23 3.2.1 Caùc sô ñoà CFC Master Data Library (thö vieän döõ lieäu chuû) ................. 23 3.2.2 Löu caùc ñoái töôïng trong Master Data Library ........................................ 24 3.2.3 Laøm vieäc vôùi Master Data Library ......................................................... 24 3.3 Tìm hieåu caùc khoái FB (Function Block) vaø FC (Function) ............................. 25 3.3.1 Caùc khoái FB (Function Block) ................................................................ 25 3.3.2 Caùc khoái FC (Function) ........................................................................... 37 CHÖÔNG 4: SFC (SEQUENTIAL FUNCTION CHART) ................................... 43 4.1 Cô baûn veà SFC .................................................................................................. 43 4.1.1 Giôùi thieäu ................................................................................................. 43 4.1.2 Getting started ......................................................................................... 46 4.1.3 SFC trong moâi tröôøng STEP 7 ................................................................. 48 4.1.4 SFC Chart, SFC Type, SFC Instance vaø Ext ernal View........................ 49 4.1.5 Caùc yeáu toá cuûa SFC................................................................................. 51 4.2 Laøm vieäc vôùi SFC Editor......................................................................... ......... 54 4.2.1 Caáu hình SFC chart.................................................................................. 54 4.2.2 SFC Type ................................................................................................. 55 4.2.3 SFC Instance ............................................................................................ 57 4.2.4 Thuoäc tính cuûa caùc Chart vaø Type .......................................................... 57 4.2.5 Caáu hình Messages trong SFC ................................................................ 59 4.2.6 Caùc thuoäc tính Runtime ........................................................................... 60 4.2.7 Caáu hình caùc heä thoáng ñieàu khieån lieân tuïc ............................................ 60 4.2.8 Taïo caùc yeáu toá SFC ................................................................................. 60 4.2.9 Edit caùc yeáu toá SFC................................................................................. 61 4.2.10 Bieân dòch vaø Download ......................................................................... 61 4.2.11 Söï vaän haønh ñieàu khieån thoâng soá ......................................................... 62 4.3 Heä thoáng ñieàu khieån lieân tuïc treân CPU .......................................................... 62 4.3.1 Toång quaùt ................................................................................................. .62 4.3.2 Thöïc thi SFC ............................................................................................ 62 4.3.3 Xöû lyù cuûa moät heä thoáng ñieàu khieån lieân tuïc .......................................... 62 4.4 Test vaø khôûi ñoäng .................................................................................. .......... 70 4.4.1 Kích hoaït Test Mode ............................................................................... 70 4.4.2 Hieån thò trong Test Mode ........................................................................ 70 4.5 Documentation ................................................................................................. 72 4.5.1 In moät SFC ............................................................................................... 72 4.5.2 Chart Reference Data.............................................................................. 72 4.5.3 Logs .......................................................................................................... 72 CHÖÔNG 5: GIÔÙI THIEÄU PHAÀN MEÀM SCADA WINCC ............................... 73 5.1 Toång quan veà WinCC ....................................................................................... 73 5.1.1 Giôùi thieäu ................................................................................................. 73 5.1.2 Caùc module chöùc naêng ............................................................................ 73 5.1.3 Soaïn thaûo ................................................................................................. 73 5.1.4 Caùc thaønh phaàn cuûa project trong Control Center ................................. 74 5.2 Caùc thaønh phaàn soaïn thaûo .............................................................................. 79 5.2.1 Alarm Logging ....................................................................................... 79 5.2.2 Tag Logging ........................................................................................... ..79 5.2.3 Graphics Designer ...................................................................... ........... ..85 5.2.4 Global Scripts......................................................................................... ..89 5.2.5 Report Designer..................................................................................... ..91 CHÖÔNG 6: BOÄ ÑIEÀU KHIEÅN MÔØ......................................... ........................... ...94 6.1 Khaùi nieäm cô baûn .......................................................................................... …94 6.1.1 Ñònh nghóa taäp môø ................................................................................ ... 94 6.1.2 Caùc thuaät ngöõ trong Logic môø ................................................................. 95 6.1.3 Bieán ngoân ngöõ .......................................................................................... 96 6.1.4 Caùc pheùp toaùn treân taäp môø...................................................................... 97 6.1.5 Luaät hôïp thaønh ......................................................................................... 98 6.1.6 Giaûi môø ..................................................................................................... 99 6.1.7 Moâ hình môø Tagaki- Sugeno ..................................................................102 6.2 Boä ñieàu khieån môø .............................................................................................1 03 6.2.1 Caáu truùc moät boä ñieàu khieån môø.............................................................. 103 6.2.2 Nguyeân lyù ñieàu khieån môø....................................................................... 104 6.2.3 Thieát keá boä ñieàu khieån môø .................................................................... 107 CHÖÔNG 7: THIEÁT KEÁ MOÂ HÌNH MOÂ PHOÛNG .............................................. 108 7.1 Giôùi thieäu moâ hình .......................................................................................... 108 7.1.1 Giai ñoaïn 1 (Raw materials - Chuaån bò caùc nguyeân lieäu thoâ) ............ 108 7.1.2 Giai ñoaïn 2 (Production . Saûn xuaát) ..................................................... 109 7.1.3 Giai ñoaïn 3 (Holding . Löu giöõ saûn phaåm) .......................................... 112 7.1.4 Giai ñoaïn 4 (Fillling . Ñoùng thuøng) ...................................................... 113 7.1.5 Giai ñoaïn 5 (Cleaning . Veä sinh) ......................................................... 114 7.2 Moâ taû quy trình ............................................................................................... 114 7.2.1 Chuaån bò ................................................................................................. 114 7.2.2 Quy trình saûn xuaát ................................................................................. 114 7.2.3 Caùc löu ñoà giaûi thuaät cho caùc giai ñoaïn ............................................... 117 7.3 Keát quaû thöïc hieän ........................................................................................... 124 7.3.1 Maøn hình Welcome ............................................................................... 124 7.3.2 Maøn hình quaûn lyù ˘................................................................................... 125 7.3.3 RMT1 vaø RMT2 .................................................................................... 126 7.3.4 WEIGHT ................................................................................................ 127 7.3.5 REAC1 (Heating vaø Drain) ................................................................... 128 7.3.6 REAC2 (Heating vaø Drain) ................................................................... 129 7.3.7 HOLD (Heating vaø Drain) .................................................................... 130 7.3.8 FILL ....................................................................................................... 131 7.3.9 CIP ......................................................................................................... 132 CHÖÔNG 8: KEÁT LUAÄN ................................................ ........................................ 136 8.1 Ñaùnh giaù keát quaû ............................................................................................ 136 8.1.1 Nhöõng keát quaû ñaït ñöôïc ........................................................................ 136 8.1.2 Nhöõng vaán ñeà coøn toàn taïi ...................................................................... 136 8.2 Höôùng phaùt trieån ñeà taøi .................................................................................. 136 Taøi lieäu tham khaûo ..................................................................................................... 138 Phuï luïc .............................................................................................................................. vi GVHD: TS. Hoaøng Minh Trí HVTH: Hoaøng Ñình Long CHÖÔNG 1: GIÔÙI THIEÄU ÑEÀ TAØI 1.1 Ñaët vaán ñeà 1.1.1 Tình hình chung Hieän nay, ñaát nöôùc chuùng ta ñang böôùc vaøo moät thôøi kyø phaùt trieån maïnh meõ veà khoa hoïc kyõ thuaät vaø ñang thu huùt raát nhieàu söï ñaàu tö lôùn veà coâng ngheä, taøi chính cuûa theá giôùi. Cuï theå laø Vieät Nam vöøa môùi gia nhaäp Toå thöùc Thöông maïi Quoác teá WTO. Chính söï phaùt trieån maïnh nhö vuõ baõo naøy daãn ñeán söï ra ñôøi haøng loaït nhaø maùy saûn xuaát vôùi quy moâ ngaøy caøng lôùn taïi caùc khu coâng n ghieäp ôû Thaønh phoá Hoà Chí Minh, Ñoàng Nai, Bình Döông cuõng nhö caùc tænh thaønh khaùc trong caû nöôùc nhö: KCN Taây Baéc Cuû Chi, KCN Soùng Thaàn, KCN Taân Thuaän, Khu cheá xuaát Linh Trung, KCN Dung Quaát, . Caùc nhaø maùy coâng nghieäp lôùn ñaõ vaø ñang ñoùng moät vai troø heát söùc quan troïng trong neàn khoa hoïc kyõ thuaät cuûa nöôùc ta, ñaûm baûo chieán löôïc phaùt trieån kinh teá hoäi nhaäp, goùp phaàn thöïc hieän coâng nghieäp hoùa vaø hieän ñaïi hoùa ñaát nöôùc. Thöïc tieãn ñoù ñaõ ñaët ra vaán ñeà laø laøm sao ñeå quaûn lyù caùc nhaø maùy saûn xuaát hieäu quaû nhaát, tieát kieäm nhaát vaø an toaøn nhaát. PCS 7 cuûa SIEMENS ra ñôøi ñaõ ñaùp öùng phaàn naøo yeâu caàu ñoù. 1.1.2 PCS 7 SIMATIC PCS 7 (Process Control System) laø boä phaàn meàm do SIEMENS thieát keá vaø phaùt trieån. Vôùi ñaày ñuû caùc tính naêng cô baûn ñeå xaây döïng moät nhaø maùy töø quy moâ khaù nhoû ñeán quy moâ raát lôùn, PCS 7 raát phuø hôïp vaø tieän lôïi khi duøng ñeå quaûn lyù hoaït ñoäng nhaø maùy treân moïi lónh vöïc s aûn xuaát trong coâng nghieäp. Ñaëc ñieåm noåi baät nhaát cuûa PCS 7 laø caáu truùc döïa treân caùc module phaàn cöùng vaø phaàn meàm. Caùc module naøy coù chöùc naêng raát ña daïng vaø phong phuù, ñaõ ñöôïc chuaån hoùa neân vieäc söû duïng chuùng raát deã daøng vaø coù ñoä tin caäy cao. Caùc coâng cuï (component) cuûa PCS 7 raát linh hoaït, coù theå phaùt trieån vaø môû roäng trong töông lai thoâng qua vieäc duøng caùc giao dieän chuaån coù ñoä oån ñònh cao. Chính ñaët ñieåm naøy ñaõ taïo neân söùc maïnh cuûa PCS 7. Luaän Vaên Thaïc Syõ -1- GVHD: TS. Hoaøng Minh Trí HVTH: Hoaøng Ñình Long PCS 7 laø moät heä thoáng ñieàu khieån quaù trình hieän ñaïi coù theå duøng moät mình hay keát hôïp chung vôùi caùc chöông trình ñieàu khieån khaùc trong moät heä thoáng ñieàu khieån töï ñoäng. PCS 7 laø boä phaàn meàm goàm nhieàu phaàn meàm hoã trôï cho vieäc ñieàu khieån, giaùm saùt, thu thaäp döõ lieäu ñeå ghi laïi, xöû lyù loãi vaän haønh, . Tuy chöông trình ñoà soä, nhöng noù laïi chöùa moät thö vieän roäng lôùn vaø hoã trôï caùc noái vôùi raát nhieàu thieát bò ñieàu khieån töï ñoäng. Ñaët bieät, SIMATIC BATCH laø phaàn raát quan troïng khi aùp duïng vaøo caùc nhaø maùy saûn suaát nhö: nhaø maùy saûn xuaát kem, daàu goäi ñaàu, boät giaët, xi maêng, . vôùi yeâu caàu ñieàu khieån theo meû. Khi vaán ñeà veà tieát kieäm naêng löôïng, naâng cao naêng suaát, khaû naêng töï ñoäng hoùa cao ñang laø vaán ñeà ñaùng quan taâm hieän nay, thì ñieàu khieån theo meû laø moät xu höôùng phaùt trieån trong töông lai. Vaø noù ñaõ trôû thaønh moät tieâu chuaån trong coâng nghieäp. Döïa treân chuaån ISA -S88.01-1995 aùp duïng cho Batch Control, SIMATIC BATCH ñöôïc tích hôïp ñaày ñuû trong PCS 7. Ñieåm noåi baät cuûa SIMATIC BATCH laø coù theå duøng chung moät soá thieát bò ñeå saûn xuaát (chung ñöôøng oáng vaø valve cho moät soá ñöôøng caáp lieäu), ñoàng thôøi vaän haønh caùc thieát bò cuûa nhieàu hôn moät saûn phaåm ñeå tieát kieäm thôøi gian. SIMATIC BATCH laø moät goùi phaàn meàm cuûa SIMATIC PCS 7 duøng ñeå caáu hình, laäp keá hoaïch, ñieàu khieån vaø ghi laïi caùc quaù trình khoâng lieân tuïc . goïi laø quaù trình meû. Quaù trình meû ñôn giaûn cuûa heä thoáng ñieàu khieån lieân tuïc thì duøng caùc coâng cuï CFC vaø SFC. Coøn SIMATIC BATCH duøng cho yeâu caàu cao veà chieán thuaät ñieàu khieån coâng thöùc. Trong ñoù, ta coù theå thieát keá, thay ñoåi vaø khôûi ñoäng baèng ñoà thò caùc caáu truùc coâng thöùc treân moät traïm vaän haønh hay treân moät PC rieâng. Moïi döõ lieäu xöû lyù vaø vaän haønh ñöôïc thu laïi cho moät meû khi noù ñang ñöôïc taïo ñeå xöû lyù hay in ra trong moät log meû. Moät soá ñaët tính noåi baät cuûa SIMATIC BATCH: Taïo coâng thöùc ñôn giaûn baèng ñoà hoïa. Ñieàu khieån vaø giaùm saùt vieäc thöïc thi coâng thöùc trong cuøng moät giao dieän vôùi taïo coâng thöùc. Chieán thuaät ñieàu khieån vôùi döõ lieäu laáy töø nhieàu PLC. Tích hôïp quyeàn quaûn lyù vôùi söï cho pheùp truy caäp chi tieát. Ghi laïi ñích-ñeán-ñích moïi söï kieän (goàm söï can thieäp baèng tay) cho caùc taøi lieäu saûn xuaát. Laäp keá hoaïch meû ñôn giaûn vaø roõ raøng khi yeâu caàu giao tieáp vôùi heä thoáng ôû caáp cao hôn. Coù khaû naêng môû roäng caùc module. ÖÙng duïng ñöôïc caùc tieâu chuaån NAMUR vaø ISA SP88 (ñaây laø caùc tieâu chuaån trong coâng nghieäp). Luaän Vaên Thaïc Syõ -2- GVHD: TS. Hoaøng Minh Trí HVTH: Hoaøng Ñình Long Ngoaøi ra, vôùi caùc phaàn hoã trôï tröïc tieáp online khi noái maïng Internet, chuùng ta coù theå nhaän ñöôïc söï giuùp ñôõ, hoã trôï tröïc tieáp cuûa caùc chuyeân gia töø chính SIEMENS hay coù theå caäp nhaät caùc naâng caáp töø SIEMENS. 1.1.3 YÙ töôûng vaø lyù do thöïc hieän ñeà taøi Ñeå thaáy ñöôïc khaû naêng aùp duïng SIMATIC PCS 7 vaøo coâng nghieäp noùi chung, quaûn lyù vieäc saûn xuaát cuûa nhaø maùy noùi rieâng, em seõ tieán haønh xaây döïng moät moâ hình nhaø maùy trong coâng nghieäp. Vieäc duøng caùc coâng cuï cuûa PCS 7 ñeå xaây döïng, ñieàu khieån, giaùm saùt seõ laøm noåi baät roõ vai troø cuûa moät boä ñi eàu khieån töï ñoäng trong nhaø maùy cuõng nhö caùc tính naêng cuûa SIMATIC PCS 7. - Taïi sao duøng PCS 7 ñeå giaûi quyeát vaán ñeà ? Neáu chæ duøng moät mình phaàn meàm WinCC thì chæ laäp ñöôïc giao dieän ñieàu khieån, giaùm saùt vaø thöïc hieän caùc keát noái logic ñôn giaûn chöù khoâng theå quaûn lyù ñöôïc söï hoaït ñoäng nhö caùc ñieàu khieån löu löôïng cuûa nhieàu boàn chöùa. Neáu duøng boä phaàn meàm SIMATIC PCS 7 thì coù theå taïo ra moät heä thoáng ñieàu khieån töï ñoäng lôùn, phöùc taïp nhôø caùc coâng cuï khaùc khoâng theå thieáu laø: CFC, SFC. Ñaây laø 2 coâng cuï ñeå taïo neân loõi cuûa heä thoáng, thöïc hieän baèng giao dieän ñoà hoaï ngöôøi duøng raát thaân thieän, ña daïng veà tính naêng vaø coù theå caäp nhaät theâm bôùt. Neáu duøng Card ñieàu khieån vaø thu thaäp döõ lieäu (nhö Card PCL818 chaúng haïn) thì cuõng phaûi laäp trình ñieàu khieån vaø giaùm saùt treân moät chöông trình khaùc (VB, VC, .). Ñieàu naøy thì chi phí thaáp hôn, nhöng ñoä tin caäy vaø khaû naêng hoã trôï khoâng cao vì coù nhöõng haøm ñieàu khieån treân Card khoâng coù trong chöông trình laäp trình. Maët khaùc phaàn thu thaäp döõ lieäu khoù khaên. Coøn SIMATIC PCS 7 laø moät boä phaàn meàm ñoàng boä caùc coâng cuï laøm vieäc, caùc coâng cuï töông thích nhau töø ñaàu ñeán cuoái vaø hoã trôï thu thaäp döõ lieäu theo caáu truùc vôùi Microsoft SQL Server. So saùnh vôùi caùc boä phaàn meàm coù chöùc naêng töông ñöông cuûa caùc haõng khaùc: SIMATIC PCS 7 laø moät boä phaàn meàm cuûa moät taäp ñoaøn töï ñoäng lôùn, uy tín treân toaøn theá giôùi. PCS 7 coù nhöõng ñieåm maïnh rieâng vaø cuõng coù khaû naêng töông thích, keát noái vôùi caùc module phaàn cöùng khaùc thoâng qua chuaån giao tieáp PROFIBUS. - Taïi sao xaây döïng boä ñieàu khieån môø ñeå giaûi quyeát vaán ñeà ? Theo em thaáy moät soá coâng ñoaïn trong nhaø maùy neáu chæ duøng caùc caùch ñieàu khieån coå ñieån thì ñieàu khieån chöa toái öu, do ñoù em xaây döïng theâm boä ñieàu khieån môø ñeå giaûi quyeát vaán ñeà toái öu hôn. 1.2 Nhieäm vuï cuûa luaän vaên Luaän Vaên Thaïc Syõ -3- GVHD: TS. Hoaøng Minh Trí HVTH: Hoaøng Ñình Long Tìm hieåu phaàn meàm SIMATIC PCS 7 cuûa SIEMENS. Tìm hieåu boä ñieàu khieån môø, xaây döïng boä ñieàu khieån môø ñeå ñ ieàu khieån moät soá coâng ñoaïn cuûa nhaø maùy Xaây döïng ñöôïc moät moâ hình nhaø maùy nhö thöïc teá. AÙp duïng ñöôïc PCS 7 vaøo nhaø maùy ñoù ñeå moâ pho ûng, quaûn lyù. Theå hieän caùc öu ñieåm cuõng nhö nhöôïc ñieåm cuûa PCS 7, cuõng nhö cuûa heä thoáng. 1.3 Höôùng thöïc hieän ñeà taøi Nhaän thaáy khaû naêng ñoù cuûa boä phaàn meàm SIMATIC PCS 7, em nghieân cöùu öùng duïng boä phaàn meàm PCS 7. Treân cô sôû caùc nghieân cöùu ñoù vaø tham khaûo day chuyeàn saûn xuaát kem cuûa Coâng ty Kem KIDO, em xaây döïng moät nhaø maùy moâ phoûng daây chuyeàn saûn xuaát sôn trong coâng nghieäp. Ñaây laø moâ hình ñaõ ñöôïc giôùi thieäu vaø höôùng daãn thöïc hieän moät soá böôùc ñaàu trong phaàn “Getting Started” trong taøi lieäu ñi keøm cuûa PCS 7. Hoaøn thieän nhaø maùy vôùi ñaày ñuû caùc khaâu töø xöû lyù nguyeân lieäu loûng, nguyeân lieäu raén ñeå ñöa vaøo troän cho ra saûn phaåm sôn ñeán caùc khaâu ñieàu khieån nhieät ñoä, tieán haønh pha troän, löu tröõ thaønh phaåm, ñöa ra khoûi nhaø maùy vaø phaùt trieån moâ hình cho saùt vôùi thöïc teá. Vaø cuoái cuøng laø seõ öùng duïng moät phaàn trong phaàn xöû lyù veä sinh (CIP) cuûa nhaø maùy Kem KIDO vaøo daây chuyeàn saûn xuaát sôn naøy. Ñaàu tieân laø xaây döïng moâ hình treân yù töôûng, taïo caáu truùc heä thoáng vaø caùc phaàn töû trong SIMATIC Manager, keát noái caùc phaàn töû laïi baèng CFC, duøng SFC ñeå taïo chieán thuaät ñieàu khieån, sau ñoù duøng WinCC ñeå taïo gi ao dieän ñieàu khieån cuõng nhö caùc hoaït ñoäng giaùm saùt. Tuy ñaây chæ laø moâ hình moâ phoûng, nhöng hoaøn toaøn coù theå keát noái vôùi thieát bò thöïc (PLC, caùc phaàn töû chaáp haønh valve vaø motor, heä thoáng boàn troän, caân ñònh löôïng, boä ñieà u khieån PID nhieät ñoä, boä ñieàu khieån PID löu löôïng, caùc caûm bieán, …) ñeå chaïy nhö moät nhaø maùy thöïc thuï. Luaän Vaên Thaïc Syõ -4- GVHD: TS. Hoaøng Minh Trí HVTH: Hoaøng Ñình Long CHÖÔNG 2: TOÅNG QUAN VEÀ SIMATIC PCS 7 2.1 Giôùi thieäu chung 2.1.1 Nhöõng ñieåm noåi baät cuûa heä thoáng ñieàu khieån - Döïa treân nhöõng boä phaän phaàn meàm vaø phaàn cöùng töø chính haõng SIEMENS. - Töï ñoäng hoùa ñöôïc tích hôïp nhö laø kyõ thuaät s aûn xuaát vaø xöû lyù. - Tích hôïp töï ñoäng hoùa theo chieàu doïc vaø chieàu ngang vôùi TIA (Totally Integrated Automation . Töï ñoäng hoùa tích hôïp toaøn dieän). - Khaû naêng linh hoaït döïa vaøo söï thi haønh theo caáp baäc vaø thieát keá daïng module ñoäc laäp. - Kyõ thuaät phuø hôïp thoáng nhaát xuyeân suoát heä thoáng cho taát caû caùc boä phaän cuøng vôùi moät cô sôû döõ lieäu chia seû, thöïc thi khoái löôïng lôùn coâng vieäc kyõ thuaät. - Döïa treân neàn taûng Windows, giao dieän ngöôøi duøng (GUI) ñöôïc caáu truùc daïng caáp baäc. - Heä thoáng ñieàu khieån coù tính saün saøng cao do döïa treân söï döï phoøng treân taát caû caùc caáp baäc cuûa heä thoáng. - Söï phaân quyeàn ñöôïc theå hieän bao goàm caùc boä phaän PROFIBUS DP/PA. - Goùi phaàn meàm SIMATIC Batch ñöôïc tích hôïp ñoàng nhaát tuaân theo chuaån ISAS88.01-1995. - Coù soá löôïng lôùn caùc khaû naêng coù theå xaûy ra cho caùc giaûi phaùp theo yù ngöôøi duøng (caùc function block, caùc faceplate, caùc chöông trình Visual Basic, caùc giao dieän, .). 2.1.2 Heä thoáng ñieàu khieån cho taát caû caùc lónh vöïc vaø ngaønh coâng nghieäp - Moät heä thoáng ñieàu khieån cuõng laø giaûi phaùp töï ñoäng phuø hôïp cho taát caû caùc lónh vöïc: Ñieàu khieån saûn xuaát daïng lieän tuïc (Continuous Control) vaø Ñieàu khieån saûn xuaát daïng meû (Batch Control). - Cho caùc qui trình chính yeáu vaø thöù yeáu: SIMATIC PCS 7 coù theå söû duïng khoâng chæ caùc nhieäm vuï cho ñieàu khieån söï saûn xuaát vaø xöû lyù maø coøn ñieàu khieån söï töï ñoäng hoùa toaøn dieän taát caû caùc quaù trình phuï, caùc quaù trình theo höôùng ngöôïc vaø xuoâi cuûa heä thoáng. Ví duï: SIMATIC PCS 7 taïo söï tieän ích trong coâng nhieäp saûn xuaát chaát deûo: Luaän Vaên Thaïc Syõ -5- GVHD: TS. Hoaøng Minh Trí HVTH: Hoaøng Ñình Long - Do ñoù: + Giaûm chi phí phaàn cöùng, coâng taùc haäu caàn vaø huaán luy eän. + Gia taêng naêng suaát treân toaøn boä chu kyø hoaït ñoäng cuûa nhaø maùy. 2.1.3 Môû roäng caáp baäc töø 100 ñeán 100.000 I/O - Moät neàn taûng heä thoáng ñieàu khieån tích hôïp. - Söï thích nghi toái öu cho taàm côõ nhaø maùy. - Caùc khaû naêng môû roäng khaùc nhau. 2.1.4 Töï ñoäng hoùa tích hôïp toaøn dieän (Totally Integrated Automation) Luaän Vaên Thaïc Syõ -6- GVHD: TS. Hoaøng Minh Trí HVTH: Hoaøng Ñình Long SIMATIC PCS 7 ñöa ra theâm caùc saûn phaåm SIMATIC tieâu chuaån: - Caùc chöùc naêng heä thoáng tích hôïp (phaân tích, baùo ñoäng, thö vieän chuaån, .). - Caùc goùi phaàn meàm phuï trôï (F-Engineering, SIMATIC Batch, Warehouse.). - Caùc boù (AS, OS, ES). 2.1.5 Caáu hình phaàn cöùng HW Config (Hardware Configuration) 2.1.5.1 Söï ñònh caáu hình Caùc boä phaän phaàn cöùng ñöôïc söû duïng beân trong project thöôøng b ao goàm caùc heä thoáng töï ñoäng AS (Automation System) vaø caùc PC ñöôïc söû duïng nhö caùc traïm vaän haønh OS (Operator Station) vaø caùc traïm kyõ thuaät ES (Engineering Station). Do ñoù, khi ñöa vaøo söû duïng, chuùng vaãn caàn phaûi ñöôïc ñònh caáu hình roõ raøng. - HW Config: ñaây laø moät coâng cuï ñöôïc söû duïng cho vieäc ñònh caáu hình vôùi teân goïi chính xaùc laø Hardware Configuration, vieát taét laø .HW Config.. Coâng cuï naøy ñöôïc duøng töông töï cho caû AS vaø OS. - AS: ñeå ñònh caáu hình AS, duøng chuoät ñeå choïn bieåu töôïng töôïng tröng cho AS maø ta caàn trong SIMATIC Manager (daïng quan saùt Component View). Sau ñoù nhaáp phaûi chuoät vaø choïn .Open Object.. Coâng cuï naøy ñöôïc khôûi ñoäng (ngoaøi ra ñeå thöïc hieän ñieàu naøy, chuùng ta cuõng coù theå nhaáp ñoâi chuoät vaøo bieåu töôïng phaàn cöùng AS thuoäc oâ cöûa soå beân phaûi). - OS: ñeå ñònh caáu hình OS, duøng chuoät ñeå choïn bieåu töôïng töôïng tröng cho PC maø ta caàn trong SIMATIC Manager (daïng quan saùt Component View) . Sau ñoù click phaûi chuoät vaø choïn .Open Object.. Coâng cuï naøy ñöôïc khôûi ñoäng (ngoaøi ra ñeå thöïc hieän ñieàu naøy, chuùng ta cuõng coù theå kích ñuùp chuoät vaøo bieåu töôïng phaàn cöùng OS thuoäc oâ cöûa soå beân phaûi). 2.1.5.2 Muïc ñích cuûa vieäc caáu hình phaàn cöùng Trình giuùp taïo döï aùn PCS 7 (PCS 7 Wizard) thöôøng taïo ra saün moät AS vaø moät OS. Vieäc caáu hình phaàn cöùng naøy nhaèm giôùi haïn nhoû nhaát vaø phaûi phuø hôïp vôùi AS vaø OS maø ta ñang duøng. Ñeå laøm ñöôïc vieäc naøy , caùc danh saùch lieät keâ caùc thaønh phaàn cho caùc AS vaø caùc PC phaûi ñöôïc quan taâm xem xeùt vaø löu tröõ. 2.1.5.3 Caùc thuaät ngöõ Coâng cuï HW Config ñöôïc duøng cho ñònh caáu hình Station (AS hoaëc PC). Trong oâ cöûa soå beân phaûi, moät caây t hö muïc hieån thò caùc boä phaän cuûa SIMATIC goïi laø Hardware Catalog. Sau khi choïn moät Component thì phaàn soá hieäu (Order No.) vôùi phaàn moâ taû ngaén goïn ñöôïc hieån thò trong phaàn chuù thích (Comment Field). Neáu nhö ta chöa theå xaùc ñònh ñöô ïc vò trí cuûa module (khi module naøy khoâng thuoäc doøng hoï PCS 7 hoaëc laø loaïi module cuõ hôn) ta choïn Hardware Profile laø “Standard” vaø tìm kieám laïi module ñoù trong danh saùch caùc phaàn cöùng coù saün. Luaän Vaên Thaïc Syõ -7- GVHD: TS. Hoaøng Minh Trí HVTH: Hoaøng Ñình Long Do ñoù, chuùng ta seõ tìm ñöôïc taát caû caùc module S7 maø phieân baûn SIMATIC Manager ñang söû duïng. 2.1.5.4 Caùch thöïc hieän (Procedure) PCS7 Wizard khoâng ñoøi hoûi baát kyø ñaëc ñieåm kyõ thuaät naøo cho caùc rack hoaëc caùc module coát loõi (additional core module). Do vaäy, trong SIMATI C Manager vôùi caùch quan saùt Compoment View, ta choïn AS roài click phaûi chuoät choïn .Open. ñeå môû HW Config. Luùc naøy ta caàn: - Kieåm tra soá thöù töï, phieân baûn chöông trình cô sôû (firmware version) cuûa caùc rack, nguoàn cung caáp, CPU ñang sö û duïng (thoâng qua Object properties). Neáu chuùng khoâng phuø hôïp vôùi baûn danh saùch maø ta caàn thöïc hieän project thì chuùng caàn phaûi ñöôïc thay theá. - Cheøn vaøo caùc module chöa ñöôïc thöïc hieän (caùc module thoâng tin communication module). - Caùch thay theá: Ñeå thay theá moät rack (hoaëc moät module khaùc), ta phaûi choïn ñuùng Hardware Profile, sau ñoù tìm module ñang caàn trong Hardware Catalog. Döïa vaøo phaàn chuù thích coù hieån thò roõ soá hieäu module töông öùng cuøng vôùi moâ taû ngaén goïn cuûa noù, ta seõ choïn ñöôïc ñuùng module ñang tìm. Sau khi choïn ñuùng thaønh phaàn, reâ nuùt traùi chuoät sang phaàn rack/module töông öùng vaø thaû noù ôû ñoù. Neáu söï thay ñoåi laø hôïp lyù, moät thoâng ñieäp ñöôïc hieån thò vôùi caùc soá thöù töï cuûa hai thaønh phaàn vaø phaûi ñöôïc thöøa nhaän. Neáu söï thay ñoåi khoâng hôïp lyù (bôûi vì thaønh phaàn cuõ/môùi khoâng thích hôïp) thì con troû ñöôïc thay ñoåi baèng voøng troøn coù gaïch cheùo. Trong tröôøng hôïp thay theá, caùc söï thieát ña ët cuûa module cuõ neân ñöôïc ghi nhaän baèng taøi lieäu tröôùc khi xoùa ñi ñeå thay theá baèng moät module môùi. Sau ñoù chuyeån caùc thieát ñaët cho ñeán khi thích hôïp hoaëc laø taïo ra caùc thieát ñaët môùi. - Khi theâm vaøo caùc module töø Hardware Ca talog phaàn cöùng, chuùng ta caàn choïn CP hoaëc Module (vôùi soá hieäu vaø phieän baûn firmware thích hôïp) vaø reâ noù tôùi ñuùng khe (slot) yeâu caàu trong Rack. 2.2 SIMATIC Batch 2.2.1 Caùc ñieåm noåi baäc cuûa SIMATIC Batch - Khaû naêng saün saøng cao nhôø vaøo söï döï phoøng. - Khaû naêng chuyeån ñoåi caáp baäc, töø nhöõng döï aùn nhoû ñeán caùc döï aùn lôùn truy caäp caùc Server OS vaø truy xuaát cheùo server ñeán taát caû caùc khu vöïc cuûa nhaø maùy. - Caùc coâng thöùc coù caáu truùc thöù baäc tuaâ n theo chuaån ISA-88.01. - Caùc chieán löôïc ñieàu khieån linh hoaït söû duïng caùc coâng thöùc ñôn vò ñoäc laäp. - Caùc tieän ích toái öu nhaø maùy nhôø vaøo vieäc phaân coâng caùc Unit trong suoát quaù trình vaän haønh (söï ñònh vò caùc Unit ñoäng). Luaän Vaên Thaïc Syõ -8- GVHD: TS. Hoaøng Minh Trí HVTH: Hoaøng Ñình Long - Thö vieän caùc coâng thöùc vaän haønh (ROP). - Söï tích hôïp toång theå trong heä thoáng kyõ thuaät PCS 7 ES. - Caùc baûng panael ñieàu khieån OS cho caùc ñôn vò, caùc giai ñoaïn vaø caùc thao taùc vaän haønh. - Caùc heä thoáng löu tröõ vaø löu tröõ döïa tre ân neàn taûng chuaån XML. - Söï tích hôïp MIS\ MES - caùc giao dieän tieâu chuaån cho SIMATIC IT. - Giao dieän API môû cho söï môû roäng tuyø yù. - Hoã trôï 21 CFR phaàn 11: FDA naêng löïc quaûn lyù cuûa ngöôøi duøng, chöõ kyù ñieän töû, kieåm ñònh daáu veát, xaùc ñònh phieân baûn. - Doøng laøm vieäc cuûa SIMATIC Batch: 2.2.2 Caùc caáu truùc chuyeån ñoåi caáp baäc vaø döï phoøng - Coù khaû naêng chuyeån ñoåi caáp baäc, töø nhöõng döï aùn raát nhoû ñeán raát lôùn truy nhaäp caùc OS Server. Luaän Vaên Thaïc Syõ -9- GVHD: TS. Hoaøng Minh Trí HVTH: Hoaøng Ñình Long - Khaû saün saøng cao ñöïoc söû duïng söï döï phoøng noùng Batch Server. 2.2.3 Baùm saùt theo moâ hình ISA -88.01 - Nhöõng coâng thöùc coù caáu truùc thöù baäc tuaân theo chuaån ISA -88.01. - Taát caû caùc möùc phaân caáp chuaån ISA -88.01 ñeàu coù saün. 2.2.4 Caùc coâng cuï bieân taäp coâng thöùc theo daïng ñoà hoïa Luaän Vaên Thaïc Syõ - 10 -