CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÀN HÌNH HMI 1. Giới thiệu màn hình HMI HMI là từ viết tắt của Human – Machine – Interface, nghĩa là thiết bị giao tiếp giữa người điều hành và máy móc thiết bị. Nói một cách chính xác, bất cứ cách nào mà con người “giao tiếp” với một máy móc qua 1 màn hình giao diện đều được gọi là HMI. Màn hình HMI hiện nay đã quá quen thuộc với con người.
Đặc biệt trong ngành công nghiệp. Nó đóng vai trò vô cùng quan trọng trong phần giao tiếp giữa người và máy. Phần cứng HMI bao gồm thân vỏ, khung, các thiết bị vi mạch điện tử… Những chi tiết phần cứng cụ thể và chức năng của chúng bao gồm: • Màn hình: Có chức năng cảm ứng để người vận hành có thể chạm tay vào để điều khiển các thao tác trên đó như 1 điện thoại Smartphone hiện đại mà chúng ta hay dùng hàng ngày. Ngoài ra màn hình còn dùng để hiển thị các trạng thái cũng như các tín hiệu hoạt động của máy và thiết bị tùy thuộc vào nhu cầu người dung và do người lập trình Cod lên.
• Các phím bấm • Chip: chính là CPU của màn hình • Bộ nhớ chương trình: ROM, RAM, EPROM/Flash… • Chức năng của phần mềm o Các hàm và lệnh o Phần mềm phát triển o Các công cụ xây dựng HMI. o Các công cụ kết nối, nạp chương trình và gỡ rối o Các công cụ mô phỏng • Truyền thông o Các giao thức truyền thông: Modbus, CANbus, PPI, MPI, PROFIBUS… o Các cổng truyền thông: RS232, RS485, Ethernet, USB… 1. Các loại màn hình HMI phổ biến 1. Màn hình HMI của hãng Siemens Hãng Siemens đến từ Đức với nhiều năm làm việc nên tập đoàn này chọn lựa nguyên liệu vô cùng tốt, sử dụng công nghệ Châu Âu để hình thành thiết bị nên khách hàng tin tưởng và chọn mua sử dụng ngày càng nhiều hơn.
Thế nên khi Siemens làm ra màn hình HMI được đông đảo người dùng quan tâm do kiểu dáng hiện đại, giá thành phải chăng, Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức -3- Thực hiện: Th.S Nguyễn Phát Lợi Đề tài: Sử dụng màn hình HMI điều khiển mô hình băng tải Khoa Điện – Điện tử độ bền bỉ cao, tuổi thọ lớn mà còn điều khiển nhanh chóng giúp máy móc làm việc ổn định đáp ứng được cho nhu cầu lớn từ người dùng.1: Màn hình HMI của hãng Siemens 1. Màn hình HMI của hãng Mitsubishi Mitsubishi đến từ Nhật Bản nên tập đoàn này làm ra rất nhiều thiết bị theo công nghệ hiện đại, và như vậy màn hình HMI được làm ra với kiểu dáng bắt mắt, độ bền cao, làm việc ổn định, dễ dàng điều chỉnh, giá thành lại phải chăng nên không ít nhà doanh nghiệp chọn lựa mua dùng màn hình HMI của hãng Mitsubishi.2: Màn hình HMI của hãng Siemens 1. Màn hình HMI của hãng Delta Hãng Delta sử dụng công nghệ Nhật Bản để hình thành nên màn hình HMI. Chính vì điều này nên thiết bị làm ra từ tập đoàn này đều có kiểu dáng và kích thước đa dạng, đã vậy tuổi thọ làm việc cao.
Giá thành phù hợp với túi tiền của người tiêu dùng. Độ cảm ứng nhạy, vận hành nhanh chóng các máy móc kết nối với màn hình này.3: Màn hình HMI của hãng Delta Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức -4- Thực hiện: Th.S Nguyễn Phát Lợi Đề tài: Sử dụng màn hình HMI điều khiển mô hình băng tải Khoa Điện – Điện tử 1. Màn hình HMI của hãng Weintek Hãng Weintek đến từ Đài Loan với hơn 30 năm hoạt động và làm việc. Đã sản xuất ra rất nhiều dòng sản phẩm khác nhau nhưng khi làm ra màn hình HMI đã được các nhà doanh nghiệp lớn nhỏ dành cho nhiều lời khen ngợi lớn do kiểu dáng bắt mắt, hoạt động mau chóng, màn hình nhạy, dễ dàng điều chỉnh hay sửa chữa.4: Màn hình HMI của hãng Weintek 1.
Màn hình HMI của hãng Kinco Thương hiệu Kinco vô cùng tốt do sử dụng công nghệ tiên tiến từ các nước Châu Âu. Đặc biệt lại chuyên sản xuất các thiết bị với kiểu dáng hiện đại nên mới có sự xuất hiện của màn hình HMI trong việc sản xuất của thương hiệu này. Loại thiết bị này dễ dàng lắp đặt, dễ sử dụng, kết nối giữa con người với các thiết bị máy móc khác nhanh chóng.5: Màn hình HMI của hãng Kinco 1. Màn hình HMI của hãng INVT Hãng INVT đến từ Trung Quốc, thương hiệu này vô cùng nổi tiếng không chỉ trong nước mà ở nhiều nước khác trên thế giới.
Không ai lại không biết đến thương hiệu này do sản xuất rất nhiều thiết bị khác nhau. Với sự nỗ lực, cố gắng không ngừng mà tập đoàn này biết cách nắm bắt thị hiếu người dùn. Nên đã làm ra màn hình HMI không chỉ có độ bền bỉ cao, cấu tạo chắc chắn, vận hành ổn định, kiểu dáng hiện đại. Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức -5- Thực hiện: Th.S Nguyễn Phát Lợi Đề tài: Sử dụng màn hình HMI điều khiển mô hình băng tải Khoa Điện – Điện tử Hình 1.6: Màn hình HMI của hãng INVT 1.
Màn hình HMI của hãng Schneider Thương hiệu này được biết đến là có xuất xứ từ Pháp với nhiều năm hoạt động và có tên tuổi nổi tiếng ở trong và ngoài nước. Nên nhận được rất nhiều đánh giá tích cực từ người tiêu dùng cùng các tổ chức thế giới. Do chất liệu hình thành đạt chuẩn quốc tế, kiểu dáng hiện đại, làm việc nhanh chóng, rất ít khi hư hỏng mang đến lợi ích tuyệt vời cho người dùng.7: Màn hình HMI của hãng Schneider 1. Ưu điểm và ứng dụng của màn hình HMI Cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 đang diễn ra mạnh mẽ ở tất cả các lĩnh vực và tất các khu vực trên thế giới.
HMI là một thiết bị không thể thiếu góp phần đẩy nhanh quá trình tự động hóa các công đoạn cũng như các quy trình sản xuất phức tạp và khó đòi hỏi độ chính xác cao. Vì vậy HMI được ứng dụng ở hầu hết các công đoạn sản xuất trong các lĩnh vực. Ví dụ như dầu khí, điện tử, sản xuất thép, dệt may, ngành điện, ngành nước, ô tô, xe máy… 1. Màn hình Simatic KTP400 Basic • Dòng sản phẩm: KTP400 Basic color PN • Thiết kế màn hình: Thiết kế màn hình hiển thị màn ảnh rộng TFT, đèn nền LED • Kích thước màn hình: 4.9 mm) • Số lượng màu sắc: 65 536 • Độ phân giải: 480 x 272 Pixel Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức -6- Thực hiện: Th.S Nguyễn Phát Lợi Đề tài: Sử dụng màn hình HMI điều khiển mô hình băng tải Khoa Điện – Điện tử CHƯƠNG 2: GIAO TIẾP GIỮA MÀN HÌNH HMI VÀ MÔ HÌNH BĂNG TẢI 2.
Mô hình băng tải Hình 2.1: Mô hình băng tải Mô hình băng tải có chiều dài 2m, băng tải được kéo bởi động cơ không đồng bộ 3 pha có công suất 0,18kW (0,25Hp); sử dụng cấp điện áp 230/400V (∆/Y); cos߮ = 0,68; tốc độ quay 1360 rpm; cấp bảo vệ IP 55, thông qua một bộ giảm tốc có tỉ số truyền i = 30.2: Thông số động cơ kéo băng tải Hình 2.3: Động cơ và bộ giảm tốc Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức -7- Thực hiện: Th.S Nguyễn Phát Lợi Đề tài: Sử dụng màn hình HMI điều khiển mô hình băng tải Khoa Điện – Điện tử Hai đầu băng tải được lắp cảm biến quang Schneider XUB0BPSNL2 loại PNP sử dụng ở dải điện áp 0 – 36V.4: Cảm biến quang Schneider XUB0BPSNL2 2. Giới thiệu về PLC S7 – 1200 Bộ điều khiển logic khả trình (PLC) S7-1200 mang lại tính linh hoạt và sức mạnh để điều khiển nhiều thiết bị đa dạng hỗ trợ các yêu cầu về điều khiển tự động. Sự kết hợp giữa thiết kế thu gọn, cấu hình linh hoạt và tập lệnh mạnh mẽ đã khiến cho S7- 1200 trở thành một giải pháp hoàn hảo dành cho việc điều khiển nhiều ứng dụng đa dạng khác nhau. Kết hợp một bộ vi xử lý, một bộ nguồn tích hợp, các mạch ngõ vào và mạch ngõ ra trong một kết cấu thu gọn, CPU trong S7-1200 đã tạo ra một PLC mạnh mẽ.
Sau khi người dùng tải xuống một chương trình, CPU sẽ chứa mạch logic được yêu cầu để giám sát và điều khiển các thiết bị nằm trong ứng dụng. CPU giám sát các ngõ vào và làm thay đổi ngõ ra theo logic của chương trình người dùng, có thể bao gồm các hoạt động như logic Boolean, việc đếm, định thì, các phép toán phức hợp và việc truyền thông với các thiết bị thông minh khác. Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ việc truy xuất đến cả CPU và chương trình điều khiển: • Mỗi CPU cung cấp một sự bảo vệ bằng mật khẩu cho phép người dùng cấu hình việc truy xuất đến các chức năng của CPU. • Người dùng có thể sử dụng chức năng “know-how protection” để ẩn mã nằm trong một khối xác định.
CPU cung cấp một cổng PROFINET để giao tiếp qua một mạng PROFINET. Các module truyền thông là có sẵn dành cho việc giao tiếp qua các mạng RS232 hay RS485. Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức -8- Thực hiện: Th.S Nguyễn Phát Lợi Đề tài: Sử dụng màn hình HMI điều khiển mô hình băng tải Khoa Điện – Điện tử Hình 2.5: Các bộ phận trên PLC S7 – 1200 [1] Bộ phận kết nối nguồn [2] Các bộ phận kết nối nối dây của người dùng có thể tháo được (phía sau các nắp che) [3] Các LED trạng thái dành cho I/O tích hợp [4] Bộ phận kết nối PROFINET (phía trên của CPU. Khe cắm thẻ nhớ nằm dưới cửa phía trên Các kiểu CPU khác nhau cung cấp một sự đa dạng các tính năng và dung lượng giúp cho người dùng tạo ra các giải pháp có hiệu quả cho nhiều ứng dụng khác nhau.
Chức năng CPU 1211C CPU 1212C CPU 1214C Kích thước vật lý (mm) 90 x 100 x 75 110 x 100 x 75 Bộ nhớ người dùng: • Bộ nhớ làm việc • 25 kB • 50 kB • Bộ nhớ nạp • 1 MB • 2 MB I/O tích hợp cục bộ • 6 ngõ vào / • 8 ngõ vào / • 14 ngõ vào • Kiểu số 4 ngõ ra 6 ngõ ra /10 ngõ ra • Kiểu tương tự • 2 ngõ ra • 2 ngõ ra • 2 ngõ ra Kích thước ảnh tiến trình 1024 byte ngõ vào (I) và 1024 byte ngõ ra (Q) Bộ nhớ bit (M) 4096 byte 8192 byte Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức -9- Thực hiện: Th.