Đồ Án ii - Đào mạnh trường

Kết nối PLC S7-1200 với giao diện web HTML

Mục lục

LỜI NÓI ĐẦU...........................................................................................................2

CHƯƠNG 1.

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PLC VÀ PLC S7 - 1200.................................................3

1.1 Tổng quan về PLC của Siemen........................................................................3

1.2 S7-1200 – Bộ điều khiển mới của Siemen......................................................3

1.3 Giới thiệu một số lệnh cơ bản của S7-1200.....................................................8

CHƯƠNG 2

TÌM HIỂU LẬP TRÌNH HTML..............................................................................12

2.1 Tìm hiểu chung về giao diện HTML..............................................................12

2.2 Phần mềm sử dụng.........................................................................................15

2.2 Chương trình lập trình....................................................................................19

CHƯƠNG 3

SỬ DỤNG PHẦN MỀM TIA ĐỂ LẬP TRÌNH CHƯƠNG TRÌNH......................23

CHƯƠNG 4

ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN PLC GIAO DIỆN HTML VÀO CÔNG NGHỆ KHOAN 4 VỊ TRÍ 2 CẤP TỐC ĐỘ 2 CHẾ ĐỘ.....................................................30

4.1 Tìm hiểu yêu cầu công nghệ..........................................................................30

4.2 Xác định vào ra..............................................................................................32

4.3 Lưu đồ chương trình......................................................................................34

4.4 Viết chương trình cho chế độ 1 bằng phương pháp ma trận trạng thái.........35

4.6 Sơ đồ đấu nối với thiết bị PLC.......................................................................41

Đồ án II


LỜI NÓI ĐẦUNgày nay trên thế giới với sự phát triển của các nghành công nghệ thông tin, điện tử,

tự động hóa… đã làm cho đời sống con người ngày càng hoàn thiện. Các thiết bị tự động

hóa đã ngày càng xuất hiện nhiều trong sản xuất và thậm chí là vào cuộc sống sinh hoạt

hằng ngày của mỗi con người.

Là một sinh viên nghành Tự động hóa của trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, với

những kiến thức đã học cùng với hướng dẫn đề xuất của thầy giáo, nhóm em đã chọn “

Kết nối PLC S7 – 1200 với giao diện web HTML“ làm đề tài cho đồ án II của mình.

Trong quá trình tìm hiểu và thực hiện đề tài của mình, nhóm đã cố gắng hết sức để

hoàn thiện một cách tốt nhất. Nhưng do kiến thức và sự hiểu biết còn hạn chế nên đồ án

sẽ không tránh khỏi những thiếu sót mong các thầy cô đóng góp ý kiến cho đề tài của

chúng em có thể hoàn thiện hơn.

Để hoàn thành được đồ án II này chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến

Ths. Đào Quý Thịnh đã nhiệt tình chỉ bảo và giúp đỡ nhóm em trong suốt quá trình thực

hiện.

Em xin chân thành cảm ơn !

Nhóm sinh viên

Đồ án II


CHƯƠNG 1.

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PLC VÀ PLC S7 - 1200

1.1 Tổng quan về PLC của Siemen

Siemen đã và đang toàn thế giới đánh giá cao về lĩnh vực tự động hóa trong công

nghiệp. Hiện nay, Siemen đang hoạt động trên 190 lãnh thổ, chiếm vị trí dẫn đầu thị

trường và công nghệ trên toàn cầu với các hoạt động kinh doanh trong các nghành năng

lượng, công nghiệp…

Với kích thước nhỏ gọn và chi phí hợp lý, các họ bộ điều khiển của Siemen mở ra

triển vọng mới trong tự động hóa công nghiệp, nhiều ứng dụng mà tự động hóa đã được

hưởng lợi từ bộ điều khiển đó.

1.2 S7-1200 – Bộ điều khiển mới của Siemen

Vừa qua, năm 2009 ban tự động hóa công nghiệp – Tập đoàn Siemens vừa giới thiệu

ra thi trường bộ điều khiển PLC cỡ nhỏ S7 – 1200, như là sự tiếp nối phát triển của S7-

200 – bộ điều khiển đã quen thuộc với người sử dụng.

Với thiết kế theo dạng modul, tính năng cao, SIMATIC S7-1200 thích hợp với nhiều

ứng dụng tự động hóa khác nhau, cấp độ từ nhỏ đến trung bình. Đặc điểm nổi bật là

S7-1200 được tích hợp sẵn cổng truyền thông Profinet ( Ethernet ), sử dụng chung một

phần mềm Simatic Step 7 Basic cho việc lập trình PLC và các màn hình HMI ( Human

Machine Interface ). HMI là giao diện giữa người và máy, là một hệ thống để người dùng

giao tiếp, thông tin qua lại với hệ thống điều khiển thông qua bất kì mọi hình thức. HMI

cho phép người dùng theo dõi, ra lệnh điều khiển toàn bộ hệ thống. Điều này giúp cho

việc thiết kế lập trình, thi công hệ thống điều khiển được nhanh chóng, đơn giản. Step7

Basic hỗ trợ ba ngôn ngữ lập trình là FBD, LAD và SCL. Phần mềm này được tích hợp

trong TIA Portal 11 của Siemens.

Đồ án II


Bên cạnh CPU S7-1200 và phần mềm lập trình mới, một dải sản phẩm các màn hình

HMI mới dung cho PLC S7-1200 cũng được giới thiệu. Tất cả cùng tạo ra một giải pháp

tích hợp, thống nhất cho thị trường tự động hóa cỡ nhỏ ( Micro Automation) .

Hình 1.1 CPU SIMATIC S7-1200

S7-1200 bao gồm các họ CPU 1211C, 1212C, 1214C. Mỗi loại CPU có đặc điểm và

tính năng khác nhau, thích hợp cho từng ứng dụng của khách hàng.

Dưới đây là tóm tắt các tính năng nổi bật của SIMATIC S&-1200

Cổng truyền thông Profinet ( Ethernet ) được tích hợp sẵn:

- Dùng để kêt nối máy tính, với màn hình HMI hay truyền thông PLC – PLC

- Dùng kết nối với các thiết bị khác có hỗ trợ chuẩn Ethernet mở

- Đầu nối RJ45 với tính năng tự động chuyển đổi đấu chéo

- Tốc độ truyền 10/100 Mbits/s

- Hỗ trợ 16 kêt nối ethernet TCP/IP, ISO on TCP và S7 protocol

Các tính năng về đo lường, điều khiển vị trí điều khiển quá trình:

- 6 bộ đếm tốc độ cao ( high speed counter ) dùng cho các ứng dụng đếm và đo

lường, trong đó có 3 bộ đếm 100kHz và 3 bộ đếm 30kHz

Đồ án II


- 2 ngõ ra PTO 100kHz để điều khiển tốc độ và vị trí động cơ bước hay bộ lái servo

( servo drive )

- Ngõ ra điều rộng xung PWM, điều khiển tốc độ động cơ, vị trí valve, hay điều

khiển nhiệt độ…

- 16 bộ điều khiển PID với tính năng tự động xác định thông số điều khiển ( auto-

tune functionality )

Thiết kế linh hoạt:

- Mở rộng tín hiệu vào ra bằng board tín hiệu mở rộng (signal board ), gắn trực tiếp

phía trước CPU, giúp mở rộng tín hiệu vào/ra mà không thay đổi kích thước hệ

điều khiển.

- Mỗi CPU có thể kết nối 8 modul mở rộng tín hiệu vào/ra

- Ngõ vào analog 0 – 10V được tích hợp trên CPU

- 3 modul truyền thông có thể kết nối vào CPU mở rộng khả năng truyền thông , ví

dụ modul RS232 hay RS485

- 50KB work memory, 2 MB load memory

- Card nhớ SIMATIC, dùng khi cần mở rộng bộ nhớ cho CPU, copy chương trình

ứng dụng hay khi cập nhật firmware

- Chẩn đoán lỗi online/offline

Hình 1.2 PLC S7-1200

Đồ án II


Board tín hiệu của S7-1200

Board tín hiệu là một dạng modul mở rộng tín hiệu vào/ra với số lượng tín hiệu ít,

giúp tiết kiệm chi phí cho các ứng dụng yêu cầu mở rộng số lượng tín hiệu ít.

Gồm các board:

- Một cổng tín hiệu ra analog 12 bit ( +- 10VDC, 0 – 20mA)

- Hai cổng tín hiệu vào và hai cổng tín hiệu ra số 0.5A

Hình 1.3 Board tín hiệu của S7-1200

Modul mở rộng tín hiệu vào.ra

Các modul mở rộng tín hiệu vào/ra được gắn trực tiếp vào phía bên phải của CPU.

Với dải rộng các loại modul tín hiệu vào/ra số và analog, giúp linh hoạt trong sử dụng S7-

1200. Tính đa dạng của cá modul tín hiệu vào/ra sẽ được tiếp tục phát triển

Hình 1.4 Modul mở rộng tín hiệu vào ra

Đồ án II


Modul truyền thông

Bên cạnh truyền thông ethernet được tích hợp sẵn, CPU S7-1200 có thể mở rộng

được 3 modul truyền thông khác nhau, giúp cho việc kết nối được linh hoạt hơn. Tại thời

điểm giới thiệu S7-200 ra thị trường, có các modul RS232 và RS485, hỗ trợ các protocol

truyền thông như modbus, USS…

Hình 1.5 Ethernet communication data exchange S7-1200 & S7-1200

Hình 1.6 Ethernet communication data exchange S7-1200 & S7-200

Đồ án II


1.3 Giới thiệu một số lệnh cơ bản của S7-1200

STT Tên gọi Hình vẽ Kiểu dữ liệu Miêu tả

1 Tiếp điểm thường mở

Bool

Tiếp điểm thường hở sẽ đóng khi giá trị bit được gán bằng 1

2 Tiếp điểm thường đóng

Bool

Tiếp điểm đóng được đóng lại khi giá trị bit được gán bằng 0

3 Lệnh OUT Bool

Nếu có tín hiệu chạy qua một cuộn dây ngõ ra, bít ngõ ra được đặt lên 1Nếu không có tín hiệu chạy qua cuộn dây ngõ ra, bit ngõ ra được đặt về 0

4 Lệnh OUT đảo Bool

Nếu có tín hiệu chạy qua một cuộn dây ngõ ra đảo, bit ngõ ra được đặt về 0Nếu không có tín hiệu chạy qua cuộn dây ngõ ra đặt, bit ngõ ra được đặt lên 1

5 Bộ đảo logic NOT

Bool Lệnh đảo trạng thái ngõ vào / ra

6 Lệnh SET

Bool Khi lệnh S được kích hoạt, giá trị dữ liệu ở địa chỉ OUT được đặt lên 1. Ngược lại ngõ OUT không bị thay đổi.

Khi lệnh R được kích

Đồ án II


7 Lệnh RESET Bool hoạt, giá trị ở ngõ ra được đặt về 0. Ngược lại, ngõ ra OUT không bị thay đổi.

8 Lệnh SET_BF

n: Constant

out: Phần tử một mảng boolean

Giá trị của các bit có địa chỉ đầu tiên là OUT sẽ bằng 1 khi đầu vào của lệnh này bằng 1. Khi đầu vào của lệnh này bẳng 0 thì các bít này vẫn giữ nguyên trạng thái. Trong đó số bit là giá trị của n.

9 RESET_BF

n: Constant

out: Phần tử một mảng boolean

Gí trị các bit có địa chỉ đầu tiên là out sẽ bằng 0 khi đầu vào của lệnh này bằng 1. Khi đầu vào của lệnh bằng 0 thì các bit vẫn giữ nguyên trạng thái. Trong đó số bit là gí trị của n.

10 Phát xung sườn lên

Bool Phát hiện sự thay đổi trạng thái của một tín hiệu từ “ 0 “ lên “ 1 ”

11 Phát xung sườn xuống

Bool Phát hiện sự thay đổi trạng thái của một tín hiệu từ “ 1 “ về “ 0 “

Đồ án II


12 Timer tạo xung- TP

Bool

Timer TP tạo một chuỗi

xung với độ rộng xung

đặt trước. Thay đổi PT,

IN không ảnh hưởng khi

Timer đang chạy.

Khi đầu vào IN được tác động vào timer sẽ tạo ra một xung có độ rộng bằng thời gian đặt PT

13 Timer TON Bool

Timer trễ sườn lên : khi ngõ vào IN được tác động và duy trì trạng thái liên tục với thời gian lớn hơn thời gian đặt trước thì ngõ ra Q sẽ chuyển lên mức 1. Khi ngõ vào ngừng tác động thì reset và dừng hoạt động timer. Thay đổi PT khi Timer đang chạy không ảnh hưởng tới Timer.

13 Timer TONR Bool

- Timer trễ sườn lên có nhớ : Khi tổng thời gian tác động của ngõ vào lớn hơn hay bằng thời gian đặt PT thì Timer sẽ được tác động và tiếp điểm thường mở của Timer sẽ chuyển lên mức 1. Và khi trạng thái Reset của Timer bị tác động thì Timer ngừng hoạt động

và bị reset lại.

Đồ án II


14 Timer TOF Bool

Timer trễ sườn xuống : Khi ngõ vào tác động thì Timer sẽ tác động và tiếp điểm thường hở của Timer sẽ chuyển trạng thái lên 1. Khi ngõ vào ngừng tác động thì sau khoảng thời gian PT thì Timer sẽ ngừng tác động và tiếp điểm thường mở của Timer sẽ chuyển trạng thái về mức 0.

15 WWW block Khối WWW cho phép sử dụng HTML trong chương trình.

Đồ án II


CHƯƠNG 2

TÌM HIỂU LẬP TRÌNH HTML

2.1 Tìm hiểu chung về giao diện HTML

Kể từ khi con người tạo ra máy tính, người ta đã tạo ra mối liên kết giữa chúng với

nhau để trao đổi thông tin dữ liệu. Những mạng lưới ra đời và nổi trội nhất là Internet.

Internet mở ra một thế giới mới song song với thế giới thực theo đúng nghĩa của nó. Từ

đó, con người liên lạc trao đổi với nhau theo phương thức đơn giản và nhanh chóng. Song

hành cùng Internet, các trang web ra đời, chúng được viết bằng ngôn ngữ HTML (Hyper

Text Markup Language). Người sử dụng có thể truy cập vào 1 trang web bằng 1 địa chỉ

tên miền đã có sẵn.

Ngôn ngữ HTML có ưu điểm là rất đơn giản và có thể chạy tốt với nhiều hệ điều

hành và nhiều trình duyệt web khác nhau. Tuy mỗi trình duyệt do 1 hãng khác nhau sản

xuất và có 1 cách biên dịch trang web khác nhau nhưng nói chung đều cho 1 kết quả

tương tự nhau. Ngòai ra HTML được sọan thảo rất đơn giản, không cần chương trình

chuyên dụng, chỉ cần notepad hoặc bất kỳ chương trình sọan thảo văn bản nào. Chỉ cần

save nó với định dạng “.htm” hay “.html”.

Cấu trúc cơ bản của HTML:

Thành phần chính và cũng là thông dụng nhất của 1 HTML là các thẻ (tag), các tag

này qui định hầu như tất cả mọi thứ trong trang web. 1 tag có cấu trúc như sau:

<tên tag> .... nội dung .... </tên tag>

chú ý tag luôn có phần mở đầu là tên tag bao trong cặp dấu “<>” và kết thúc tag bằng

cách thêm dấu “/” vào trước tên tag. Nếu thiếu xem như sai và tag này không có tác dụng.

Không phải tất cả tag đều có đóng, một số tag đặc biệt không cần đóng.

Ví dụ: <title> Trang chủ </title>

Đây là tag “title” và nội dung của nó là hàng chữ "Trang chủ".

Đồ án II


một điều nữa là thứ tự mở và đóng tag. Một trang web sẽ dùng rất nhiều tag và chuyện tag

nằm trong tag là chuyện thường vì vậy phải chú ý thứ tự mở đóng tag để tránh đóng nhầm

gây ra sai. Thứ tự là tag mở trước sẽ đóng sau, tức là tag mở đầu tiên sẽ đóng sau cùng.

Ví dụ:

<html>

<head>

<title> Trang chủ </title>

</head>

<body>

</body>

</html>

Trong đó ý nghĩa các tag như sau:

<html>: Thông báo cho trình duyệt web đây là định dạng html và bắt đầu đọc file.

<head>: Chứa các thông số load cho trang web như tên trang web hiển thị trên

taskbar, bộ font sử dụng, các giá trị gán vào và nếu có dùng javascript thì nó cũng

dùng để chứa các hàm hay khai báo các file javascript (.js) viết sẵn.

<body>: Đây là phần chính chứa nội dung sẽ hiển thị trên trình duyệt web.

HTML hỗ trợ các chức năng sau:

Đồ án II


Đồ án II


2.2 Phần mềm sử dụng

Để lập trình giao diện HTML một cách đơn giản và hiệu quả, ta có thể sử dụng các

phần mềm sau:

- Microsoft Frontpage

- Zend Studio

- Adobe dreamweaver

và một số phần mềm khác. Trong nội dung bài báo cáo này ta sử dụng phần mềm Adobe

dreamweaver để lập trình giao diện HTML.

Đồ án II


Hình 2.1 giao diện ban đầu của chương trình

Phần mềm Adobe hỗ trợ các cách thức lập trình khác nhau, rất thuận tiện với từng

người sử dụng.

Hình 2.2 các công cụ hỗ trợ cách thức lập trình

Các thanh “menu bar - Insert” cho phép người sử dụng dễ dàng thao tác chọn các

thành phần cần thêm vào giao diện như các loại bảng, nút bấm, hình ảnh, đa phương

tiện…

Đồ án II


Hình 2.3 Các công cụ hỗ trợ

Một trang web định dạng HTML được phân làm 2 phần chính khi lập trình:

- Header:

Định dạng chung cho toàn bộ giao diện:

<head>

<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8" />

</head>

- Body:

Phần nội dung của giao diện sẽ được viết ở đây:

<body>

Nội dung giao diện…

Đồ án II


</body>

Trong <Body>, có thể sử dụng các thẻ <div> để chia không gian hiển thị như ví dụ

viết cho một nút bấm dưới đây:

<div >

<form id="form" name="form" method="post" action="">

<label>

<input type="hidden" class="button" name='"Data".khoan_on' value="1" />

<input type="submit" class="button" name="Khoan" value="Cấp điện" />

</label>

</form>

</div>

Giải thích chức năng một nút nhấn :

- Thẻ “div” dùng để phân 1 vùng theo chiều dọc trang cho cấu trúc lệnh.

- Thẻ “form” dùng để xác định kiểu của cấu trúc lệnh, ở đây chọn là kiểu “button”

với chức năng “method” là hiển thị “post” lên giao diện. Vì cấu trúc không tác

động đến sự hoạt động của giao diện mà chỉ truyền 1 lệnh đến PLC nên chức năng

“action” để trống.

- Hình dáng của nút nhấn được định dạng trong thẻ “label”, trong này gồm 1 thành

phần ẩn “hidden” để truyền lệnh đến PLC và 1 thành phần tác động “submit” dùng

để giao tiếp với người sử dụng. Biến Tags của PLC phải nằm trong chức năng

“name” của phần ẩn.

Các thẻ <div> được sắp xếp xen kẽ với nhau theo thứ tự từ trên xuống dưới, muốn dàn

ngang, ta thêm lệnh “float: left” vào trong thẻ <div> như sau:

Đồ án II

<div float:left></div>

tương tự như các lệnh căn chỉnh khác như alig, class, id… được liệt kê theo 1 thực đơn

như dưới đây:

Hình 2.4 Các công cụ căn chỉnh cho 1 thẻ

Như vậy, để lập trình cơ bản cho giao diện HTML ta sử dụng phần mềm Adobe

dreamweaver. Đây là một công cụ hữu ích và dễ sử dụng để người dùng dễ dàng thao tác

với chương trình và có thể kiểm tra một cách trực quan bằng trình duyệt có sẵn trong hệ

điều hành.

2.2 Chương trình lập trình

<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">








<head>

<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8" />

<title>Điều khiển khoan 2 cấp tốc độ 4 vị trí</title>

</head><body>

<div id="main-site" >

Đồ án II


<div class="frame-title">

<div align="center"><img src="file:///C|/Users/mrdao/Desktop/Untitled.png" alt="as"

width="670" height="122" align="middle" /></div>

</div>

<div class="frame-content">

<div class="main-frame"> <div class="line">

<div> <div align="center">Điều khiển khoan </div> </div>

<div align="center">

<table width="331" border="1">

<tr>

<th width="156" scope="col">

<form id="form6" name="form6" method="post" action="">

<label>

<input type="hidden" class="button" name='"Data".khoan_on' value="1" />

<input type="submit" class="button" name="khoan2" value="Start" />

</label></form></th>

<th width="165" scope="col">

<form id="form6" name="form6" method="post" action="">

<label>

<input type="hidden" class="button" name='"Data".khoan_off' value="1" />

<input type="submit" class="button" name="khoan3" value="Stop" />

</label></form></th></tr>

Đồ án II


<tr>

<td>

<form id="form" name="form6" method="post" action="">

<label>


<input type="hidden" class="button" name='"Data".khoan_mode1' value="1" />

<input type="submit" class="button" name="khoan4" value="mode 1" />

</div></label>

<div align="center"></div>

</form> </td>

<td>

<form id="form" name="form6" method="post" action="">

<label>


<input type="hidden" class="button" name='"Data".khoan_mode2' value="1" />

<input type="submit" class="button" name="khoan" value="mode 2" />

</div></label>


</form></td>

</tr>

</table>

table width="578" border="0">

Đồ án II


<tr>

<th width="167" scope="col">Trạng thái Xuống Nhanh : :=Q0.0: </th>

<th width="164" scope="col">Trạng thái Xuống Chậm : :=Q0.1: </th>

<th width="167" scope="col">Trạng thái Lên Nhanh : :=Q0.2: </th>

</tr>

</table></div></div></div></div></div>

<div align="center"></div></div></body></html>

Hình 2.5 Giao diện điều khiển khoan.

Đồ án II


CHƯƠNG 3

SỬ DỤNG PHẦN MỀM TIA ĐỂ LẬP TRÌNH CHƯƠNG TRÌNH

Khi khởi động chương trình TIA từ thư mục chính, giao diện ban đầu sẽ như sau:

Hình 3.1 giao diện chương trình TIA

Đồ án II


Khi ta chọn một project mới, chương trình sẽ yêu cầu thêm thiết bị phần cứng

(PLCs, Extra modules, PC systems, hoặc thiết bị HMI):

Hình 3.2. lựa chọn thiết bị phần cứng

Khi chọn loại CPU ta chú ý đến thực đơn Firmware version, phiên bản lập trình

phải tương thích với phiên bản hiện có trong phần cứng của CPU. Tương tự như với chọn

HMI hay trạm máy tính.

Lưu ý rằng nếu nhiều hơn 2 thiết bị thì sẽ cần 1 cổng Ethernet trung gian .

Đồ án II


Tiếp theo, để sử dụng được chức năng trình duyệt HTML với PLC, ta phải thiết lập

thông số thuộc tính cho PLC trong tab “Device configuration - webserver”:

Hình 3.3 chỉnh thuộc tính cho web server.

1 – Tích “enable web server on this module” để kích hoạt tính năng này.

2 - Tích vào “enable automatic update” để chương trình tự cập nhật sau mỗi 10s.

3 - Chọn thư mục chứa file HTML.

4 – Chọn file HTML mặc định.

5 – Nhấn vào “generate blocks” để tạo mã nguồn cho chương trình HTML.

Lưu ý: - Giao diện file HTML nên giảm thiểu tài nguyên tránh tràn bộ nhớ CPU.

- Nếu đã tồn tại mã nguồn cũ thì phải xóa trước khi tạo mã nguồn mới.

Đồ án II


Để lập trình chương trình cho PLC, muốn chức năng điều khiển bằng HTML hoạt

động, ta cần tạo một khối “WWW”:

Hình 3.4 khối “www”

Ta tiến hành tạo một Network xác định hàm hoạt động cho đầu ra cần điều khiển:

Hình 3.5 Network bật tắt và chọn chế độ cho khoan.

Đồ án II


Các đầu vào ra được liệt kê ở 2 mảng Tags:

- Tags cho đầu vào ra cơ bản của CPU.

Hình 3.6 Bảng Tags cho các biến vào ra

- Tags cho biến vào ra của giao diện HTML:

Hình 3.7 Bảng Tags cho các biến HTML

Các Tags này được nằm trong một mảng “Data” và chính là các biến được đưa vào

trong “source code” của trình soạn thảo HTML.

Đồ án II

Cách truy nhập vào các biến có cấu trúc như sau:







Vị trí đặt các biến này được đặt ở phía trước thẻ “header” trong trình soạn thảo và

được trình soạn thảo bỏ qua, không có tác dụng trong quá trình hoạt động của trang giao

diện. Các biến trên được hiểu như phần chú thích và chỉ PLC đọc được và thực hiện các

hoạt động ở trong ô nhớ.

Cách truy cập vào trang HTML đã soạn thảo:

Từ trình duyệt Firefox. Ta gõ địa chỉ của PLC đã được thiết lập từ trong chương

trình TIA.

Đồ án II


Hình 2.8 Giao diện chính khi kết nối với PLC qua trình duyệt

Để truy cập vào trang Web của người sử dụng đã thiết lập, ta click vào danh mục

“User Pages”.

Giao diện web đã lập trình trước sẽ được hiển thị như sau:

Hình 2.9 Giao diện web đã được lập trình

Từ đây, người sử dụng có thể dễ dàng điều khiển và điều chỉnh thông số và chế độ

thích hợp cho từng mục đích. Việc thay đổi mục đích công việc sẽ dễ dàng hơn và không

cần phải thay đổi kết nối phần cứng. Ngôn ngữ HTML được hỗ trợ trên tất cả các thiết bị,

việc điều khiển rất linh hoạt, có thể truy cập từ máy tính hay thiết bị thông minh cá nhân

như điện thoại, máy tính bảng… mà không cần trực tiếp thao tác tại địa phương như các

phương thức hiện có.

Như vậy, bằng việc ghép nối PLC S7-1200 với một mạng lưới, ta có thể điều khiển

PLC thông qua giao diện HTML một cách đơn giản và hiệu quả.

Đồ án II


CHƯƠNG 4

ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN PLC GIAO DIỆN HTML VÀO CÔNG NGHỆ KHOAN 4 VỊ TRÍ 2 CẤP TỐC ĐỘ 2 CHẾ ĐỘ

4.1 Tìm hiểu yêu cầu công nghệ

Trong công nghiệp ngày nay, việc tự động hóa các dây chuyền sản xuất rất quan

trọng, nó giúp tiết kiệm thời gian, công sức và chi phí sản xuất cho nhà sản xuất và nâng

cao an toàn lao động cho người vận hành. Việc cách li với các cơ cấu sản xuất là yếu tố

quan trọng để nâng cao tính an toàn và cho hiệu quả giám sát cao hơn.

Trong các xí nghiệp sản xuất, ta hay gặp các cơ cấu gia công kim loại, đặc trưng như

là các máy khoan đa vị trí, với yêu cầu là khoan thành 2 hành trình: khoan thô và khoan

tinh. Hai hành trình này thực chất là để tránh sự phát nóng do ma sát của mũi khoan với

vật chất của phôi khoan, giúp bảo vệ mũi khoan, nâng cao tuổi thọ và giảm thời gian khắc

phục sự cố. Mặt khác, khoan cũng được điều khiển với 2 cấp tốc độ, nhằm nâng cao hiệu

suất gia công, giảm thời gian không tải và giảm vận tốc ăn dao đến ngưỡng an toàn cho

mũi khoan.

Thông thường, khi muốn điều chỉnh giữa các chế độ, người ta thường phải nạp lại

chương trình cho bộ điều khiển, hoặc dùng các công tắc chuyển chế độ, dẫn tới việc phức

tạp hóa công nghệ và sơ đồ đấu nối. Nếu sử dụng giao diện để điều khiển cũng đòi hỏi

người lập trình phải biết lập trình truyền thông kết hợp lập trình giao diện, chương trình

lập trình đồ sộ và khó có khả năng thay đổi các thông số một khi đã hoàn thành.

Với giao diện HTML và PLC s7-1200, hỗ trợ profinet và điều khiển ngay trên giao

diện trang web, sẽ giúp cho công nghệ tối giản đi rất nhiều, tiết kiệm các đầu vào ra và

đơn giản hóa điều khiển, thông số được hiển thị trực quan. Ta xét thử một công nghệ điều

khiển khoan với 2 chế độ như dưới đây:

Đồ án II


Hình 4.1 Sơ đồ yêu cầu công nghệ với 2 chế độ

Các cảm biến “a, b, c, d” sẽ thông báo đầu tín hiệu cho bộ điều khiển khoan theo

nguyên lý sau:

- Khoan sẽ khởi động khi được cấp điện và nút “M” được ấn.

Chế độ 1:

- Khoan đi xuống với vận tốc nhanh đến khi gặp cảm biến “B” thì sẽ chuyển sang

tốc độ chậm cho đến khi gặp cảm biến “C”.

- Khoan đi lên đến cảm biến “A” với vận tốc nhanh.

- Khi gặp cảm biến “A” khoan sẽ đi xuống với vận tốc nhanh đến khi gặp cảm biến

“C”, nó đi chậm đến khi gặp cảm biến “D”.

- Khoan đi lên và ngừng ở vị trí cảm biến “A”, đợi nút “M” được ấn để bắt đầu hành

trình mới.

Chế độ 2:

Đồ án II


- Khoan đi xuống với vận tốc nhanh đến khi gặp cảm biến “B” thì ngừng di chuyển

1 giây trước khi chuyển sang tốc độ chậm di chuyển từ “B” đến “C”.

- Khi gặp cảm biến “C”, nó ngừng di chuyển 1 giây sau đó xuống chậm tiếp tới khi

gặp cảm biến “D”.

- Khi gặp cảm biến “D”, khoan quay trở về vị trí cảm biến “A” và đợi nút “M” được

ấn để tiếp tục hành trình mới.

Khoan được điều khiển lên xuống bằng cơ cấu khí nén. Tốc độ của khoan được điều

khiển bằng cách đóng mở các van tiết lưu khí cấp nguồn đầu vào. Tốc độ quay được điều

khiển bằng các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ 1 chiều.

4.2 Xác định vào ra

- Tín hiệu vào: Các cảm biến vị trí “A, B , C, D”

- Tín hiệu ra : XC: Trạng thái đi xuống

XN: Trạng thái đi lên

LN: Vận tốc nhanh

Với PLC sử dụng được chọn là Siemens s7-1200 1211C DC/DC/relay, với các thông số:

- Input/Output: 6/4 ports.

- Work/Load memory: 25kbytes/1Megabytes

- Hỗ trợ memory card

- Profinet with Ethernet communication

Đồ án II


Ta tiến hành phân cổng vào ra như sau:

STT Tên Thiết Bị Đầu vào Đầu ra Tín hiệu số Tín hiệu tương tự Phân cổng

1 Cảm biến A X X I0.0

2 Cảm biến B X X I0.1

3 Cảm biến C X X I0.2

4 Cảm biến D X X I0.3

5 Cuộn XN X X Q0.0

6 Cuộn XC X X Q0.1

7 Cuộn LN X X Q0.2

8 Nút start X X Data

9 Nút stop X X Data

Đồ án II


4.3 Lưu đồ chương trình

Chế độ 1

Hình 4.2 lưu đồ chương trình chế độ 1

Đồ án II


Hình 4.3 Lưu đồ chương trình chế độ 2

4.4 Viết chương trình cho chế độ 1 bằng phương pháp ma trận trạng thái.

Với 4 cảm biến ghi nhận trạng thái vị trí của khoan tương ứng như hình 4.1, ta thấy

sử dụng phương pháp ma trận trạng thái với 4 biến khá phức tạp. Do vậy, ta tổ hợp lại

thành 2 biến trung gian X và Y theo hàm sau:

Đồ án II


Từ đây, ta xác định trạng thái của quá trình:

Ta lập bảng ma trận trạng thái M1:

00 01 11 10 XN XC LN

1 2 I 1 0 0

2 II 3 0 1 0

3 III 4 0 0 1

4 5 IV 1 0 0

5 6 V 0 1 0

6 VI 1 0 0 1

Tối giản hóa M1 thành M2 (nhóm hàng 123 và 456):

II III 4 I

VI V IV 1

Đồ án II


Vì có 8 ô, 2 biến, nên ta cần thêm 1 biến trung gian Z, biến Z được xác định như

sau:

f(Z) = XY + YZ + XZ

Ta thành lập các hàm:

f(XN) = X

f(XC) = XYZ + XYZ

f(LN) = YZ + YZ

Đồ án II


Từ hàm vừa thành lập, ta xây dựng sơ đồ rơ le tiếp điểm :

Đồ án II

Hình 4.3 Sơ đồ rơ le tiếp điểm

cho chế độ 1


Đồ án II

Hình 4.4 Sơ đồ rơ le tiếp điểm cho chế độ 2


Thuyết minh sơ đồ nguyên lý

Chế độ 1:

Với chế độ được chọn từ giao diện, cho phép nhảy đến chương trình phục vụ cho

chế độ được chọn, từ đó, khoan sẽ hoạt động theo chế độ đặt sẵn như sau:

Khi khoan đang ở vị trí cảm biến “a”, nó đạt trạng thái ban đầu, Cuộn trung gian

“X” có điện nếu nút “m” được ấn, quá trình “Xuống nhanh” được tác động, duy trì quá

trình này đến khi khoan gặp cảm biến “b”.

Khi khoan gặp cảm biến “b”, nó đi vào quá trình “Xuống chậm”, cuộn hút trung

gian” X” mất điện, cuộn hút trung gian Z có điện, cho phép khoan hoạt động quá trình

“Xuống chậm”

Khi khoan đến cảm biến “c”, khoan đi vào quá trình “Lên nhanh”, cuộn hút trung

gian “Y” và “Z” có điện, cho phép khoan đi vào quá trình “Lên nhanh”.

Khi khoan đi lên đến cảm biến “a”, cuộn hút trung gian “Y” vẫn duy trì trạng thái có

điện, đồng thời cuộn hút trung gian “X” có điện, cho phép quá trình “Xuống nhanh” hoạt

động.

Khi khoan xuống qua cảm biến “b”, đến cảm biến “c”, lúc này chỉ cuộn hút trung

gian “Y” và “Z” cấp điện cho quá trinhg “Xuống chậm” hoạt động.

Khi khoan đến vị trí cảm biến “d”, chỉ cuộn hút trung gian “Z” có điện, cho phép

khoan hoạt động ở quá trình “Lên nhanh”.

Từ các cuộn hút đầu ra “Xuống nhanh”, “Xuống chậm”, “Lên nhanh”, đóng các tiếp

điểm cho phép cấp nguồn khí cho khoan hoạt động.

Chế độ 2:

Với chế độ được chọn từ giao diện, cho phép nhảy đến chế độ này, khoan sẽ hoạt

động theo trình tự sau:

Đồ án II


Khi ở trạng thái ban đầu, khoan sẽ bắt đầu di chuyển xuống nhanh khi nút “M” được

nhấn, khi đến cảm biến “B”, khoan ngừng di chuyển 1 giây rồi khoan xuống tiếp với vận

tốc nhanh.

Khi chạm tới cảm biến “C”, khoan ngừng 1 giây rồi tiếp tục khoan đến khi chạm

cảm biến “D” sau đó sẽ di chuyển lên với vận tốc nhanh, tới khi gặp cảm biến “A” thì

khoan dừng lại, đợi nút “M” được ấn để bắt đầu chu trình mới.

4.6 Sơ đồ đấu nối với thiết bị PLC

Hình 4.4 Sơ đồ đấu nối PLC

Đồ án II


KẾT LUẬN

“Kết nối PLC S7 – 1200 với giao diện web html ” là một đề tài đòi hỏi nhiều thời

gian nghiên cứu. Trong thời gian làm đồ án vừa qua, chúng em đã nghiên cứu về một số

chức năng của thiết bị. Theo đó, chúng em đã:

- Tìm hiểu về các phương pháp kết nối trong thực tế.

- Tìm hiểu, thực hành kết nối trên PLC S7-1200.

Tuy nhiên, do giới hạn về thời gian và kiến thức nên trong khi thực hiện đồ án lần

này chúng em cũng không tránh khỏi những hạn chế. Chúng em mong được sự góp ý của

các thầy cô và các bạn để có thể xây dựng một đồ án hoàn chỉnh hơn trong tương lai. Đề

tài đó sẽ có nhiều tính năng thông minh hơn với sự điều khiển tối ưu hơn để có thể áp

dụng vào thực tiễn cuộc sống hàng ngày của chúng ta.

Em xin chân thành cảm ơn!

Đồ án II

Đồ Án ii - Đào mạnh trường

Documents