Đồ Án Chuyên Ngành: Ứng Dụng Công Nghệ Tự Động Hóa Trong Sản Xuất

Đồ án nghiên cứu tìm hiểu phần mềm wincc flexible 2008 thiết kế và mô phỏng hệ thống trộn xi măng bằng wincc flexible, thiết kế chi tiết, tính toán kỹ thuật theo tiêu chuẩn, đánh

• Trường học: Trường Đại Học Kỹ Thuật
• Chuyên ngành: Công Nghệ Tự Động Hóa
• Đề tài: Đồ Án Chuyên Ngành: Ứng Dụng Công Nghệ Tự Động Hóa Trong Sản Xuất
• Loại tài liệu: Đồ Án
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG HMI VỚI WINCC FLEXIBLE
• 1.1. Giới thiệu HMI
• 1.2. Các thiết bị HMI truyền thống và hiện đại
• 1.3. Các thành phần của HMI
• 1.4. Quy trình xây dựng hệ thống HMI
• 1.5. Các hệ thống HMI
• 2. CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM WINCC FLEXIBLE 2008
• 2.1. Giới thiệu chung
• 2.2. Các thành phần và chức năng cơ bản trong phần mềm WinCC flexible 2008
• 2.2.1. Cửa sổ chính của phần mềm (Control Center)
• 2.2.2. Nhiệm vụ của Control Center
• 2.2.3. Các thành phần cơ bản của Control Center
• 2.2.4. Screens
• 2.2.5. Communication
• 2.2.6. Biến (tags)
• 2.2.6.1. Biến nội
• 2.2.6.2. Biến quá trình
• 2.2.6.3. Nhóm biến
• 2.2.7. Các kiểu dữ liệu
• 2.2.8. Alarm management
• 2.2.9. Script

Tóm tắt

I. Hướng dẫn toàn diện đồ án tự động hóa trong sản xuất

Đồ án chuyên ngành về ứng dụng công nghệ tự động hóa trong sản xuất là một chủ đề mang tính thực tiễn cao, phản ánh xu thế tất yếu của nền công nghiệp 4.0. Bối cảnh hội nhập kinh tế toàn cầu đòi hỏi các doanh nghiệp Việt Nam phải không ngừng cải tiến để nâng cao năng lực cạnh tranh. Tự động hóa chính là chìa khóa để giải quyết bài toán này. Việc áp dụng các hệ thống sản xuất thông minh không chỉ giúp tăng năng suất, cải thiện chất lượng sản phẩm mà còn giảm thiểu chi phí vận hành và hạn chế sự phụ thuộc vào lao động thủ công. Một đồ án thành công trong lĩnh vực này đòi hỏi sự kết hợp nhuần nhuyễn giữa kiến thức lý thuyết về hệ thống điều khiển tự động và kỹ năng thực hành trên các thiết bị cụ thể như PLC và SCADA, robot công nghiệp. Nội dung của đồ án thường xoay quanh việc phân tích một quy trình sản xuất hiện hữu, xác định các điểm yếu và đề xuất giải pháp tự động hóa toàn diện. Giải pháp này bao gồm từ việc lựa chọn thiết bị, thiết kế sơ đồ mạch, lập trình điều khiển cho đến việc xây dựng giao diện giám sát HMI. Mục tiêu cuối cùng là xây dựng một mô hình hoặc một hệ thống có khả năng vận hành ổn định, hiệu quả, và có thể dễ dàng mở rộng trong tương lai. Các công nghệ như thị giác máy tính (computer vision) và IIoT (Industrial Internet of Things) cũng đang dần trở thành một phần không thể thiếu, giúp quá trình giám sát và thu thập dữ liệu trở nên chính xác và thông minh hơn, mở đường cho việc tối ưu hóa quy trình sản xuất một cách liên tục.

1.1. Tầm quan trọng của tự động hóa trong kỷ nguyên Công nghiệp 4.0

Sự phát triển của khoa học kỹ thuật đã đưa nhân loại vào cuộc Cách mạng Công nghiệp 4.0, nơi các nhà máy thông minh (smart factory) trở thành tiêu chuẩn. Trong bối cảnh này, tự động hóa công nghiệp không còn là một lựa chọn mà là yêu cầu bắt buộc để tồn tại và phát triển. Việc ứng dụng công nghệ tự động giúp doanh nghiệp giải quyết nhiều vấn đề cốt lõi: tăng năng suất lao động, đảm bảo chất lượng sản phẩm đồng đều, giảm thiểu sai sót do con người, và tăng cường an toàn trong sản xuất tự động. Hơn nữa, các hệ thống tự động hóa cho phép thu thập một lượng lớn dữ liệu vận hành. Dữ liệu này, khi được phân tích, sẽ cung cấp những thông tin chi tiết về hiệu suất của dây chuyền, giúp doanh nghiệp đưa ra các quyết định cải tiến chính xác, hướng tới mục tiêu tối ưu hóa quy trình sản xuất.

1.2. Mục tiêu và phạm vi của một đồ án ứng dụng công nghệ tự động hóa

Một đồ án chuyên ngành về tự động hóa thường tập trung vào một số mục tiêu cụ thể. Thứ nhất, phân tích và đánh giá một quy trình sản xuất thực tế để xác định các khâu có thể tự động hóa. Thứ hai, thiết kế một hệ thống điều khiển tự động hoàn chỉnh, bao gồm cả phần cứng (lựa chọn cảm biến công nghiệp, cơ cấu chấp hành) và phần mềm (lập trình PLC, thiết kế giao diện HMI). Thứ ba, mô phỏng hoặc triển khai thử nghiệm hệ thống để kiểm chứng tính hiệu quả và độ ổn định. Phạm vi của đồ án có thể từ một công đoạn nhỏ như hệ thống phân loại sản phẩm tự động, băng tải tự động, cho đến toàn bộ một dây chuyền sản xuất tự động phức tạp. Đồ án không chỉ là bài tập kỹ thuật mà còn là một nghiên cứu về hiệu quả kinh tế, chứng minh lợi ích mà tự động hóa mang lại.

II. Thách thức sản xuất vai trò của hệ thống tự động hóa

Các quy trình sản xuất truyền thống, phụ thuộc nhiều vào lao động thủ công, đang đối mặt với nhiều thách thức lớn. Năng suất không ổn định, chất lượng sản phẩm thiếu đồng đều, và chi phí nhân công ngày càng tăng là những rào cản chính. Thêm vào đó, việc ghi chép và giám sát và thu thập dữ liệu bằng phương pháp thủ công thường thiếu chính xác và không kịp thời. Những nhược điểm này làm giảm khả năng cạnh tranh của doanh nghiệp. Tài liệu nghiên cứu gốc chỉ rõ, các hệ thống HMI truyền thống có nhiều hạn chế như: "Thông tin không đầy đủ, không chính xác, khả năng lưu trữ thông tin hạn chế, độ tin cậy và ổn định thấp". Đây chính là lúc vai trò của việc ứng dụng công nghệ tự động hóa trong sản xuất được thể hiện rõ rệt. Các hệ thống sản xuất thông minh ra đời để khắc phục triệt để những vấn đề trên. Bằng cách sử dụng robot công nghiệp cho các công việc lặp đi lặp lại hoặc nguy hiểm, doanh nghiệp có thể giải phóng sức người và tăng cường an toàn. Hệ thống điều khiển tự động dựa trên PLC và SCADA đảm bảo mọi hoạt động diễn ra chính xác theo lập trình, từ đó nâng cao chất lượng và tính nhất quán của sản phẩm. Việc chuyển đổi này không chỉ là một sự nâng cấp về công nghệ, mà còn là một cuộc cách mạng trong tư duy quản lý sản xuất, hướng đến sự hiệu quả và bền vững.

2.1. Nhược điểm cố hữu của các hệ thống sản xuất truyền thống

Hệ thống sản xuất truyền thống dựa trên các thiết bị nhập liệu đơn giản như công tắc, nút bấm và thiết bị xuất thông tin như đèn báo, còi. Như tài liệu gốc đã nêu, mô hình này có nhược điểm lớn là "thông tin không đầy đủ" và "không chính xác". Người vận hành khó có cái nhìn tổng quan về toàn bộ dây chuyền, dẫn đến việc xử lý sự cố chậm trễ. Khả năng mở rộng hệ thống rất phức tạp và tốn kém. Việc phụ thuộc vào con người ở các khâu lặp đi lặp lại cũng dễ gây ra lỗi, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm cuối cùng. Đặc biệt, việc thiếu một cơ chế giám sát và thu thập dữ liệu có hệ thống khiến việc phân tích và cải tiến quy trình trở nên gần như bất khả thi.

2.2. Giải pháp chuyển đổi sang hệ thống sản xuất thông minh

Để giải quyết các vấn đề trên, việc chuyển đổi sang hệ thống sản xuất thông minh là xu thế tất yếu. Giải pháp này tập trung vào việc tích hợp các công nghệ của công nghiệp 4.0 vào nhà máy. Các cảm biến công nghiệp được lắp đặt để thu thập dữ liệu thời gian thực. PLC và SCADA trở thành trung tâm điều khiển và giám sát, cho phép vận hành toàn bộ dây chuyền sản xuất tự động một cách trơn tru. Cánh tay robot thay thế con người trong các công đoạn đòi hỏi độ chính xác cao hoặc môi trường làm việc khắc nghiệt. Toàn bộ hệ thống được kết nối thông qua mạng công nghiệp, tạo thành một nhà máy thông minh nơi dữ liệu được chia sẻ và xử lý để đưa ra các quyết định vận hành tối ưu.

III. Bí quyết làm chủ công nghệ PLC và SCADA trong tự động hóa

Nền tảng của hầu hết các hệ thống điều khiển tự động hiện đại là sự kết hợp giữa PLC (Programmable Logic Controller) và SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition). Việc làm chủ hai công nghệ này là yêu cầu tiên quyết cho bất kỳ kỹ sư nào thực hiện đồ án ứng dụng công nghệ tự động hóa trong sản xuất. PLC được ví như bộ não của hệ thống, chịu trách nhiệm thực thi các logic điều khiển một cách trực tiếp và nhanh chóng. Nó nhận tín hiệu từ các cảm biến công nghiệp và xuất lệnh điều khiển tới các cơ cấu chấp hành như động cơ, van, xi-lanh. Trong khi đó, hệ thống SCADA đóng vai trò là trung tâm giám sát. Nó thu thập dữ liệu từ nhiều PLC, hiển thị chúng trên một giao diện đồ họa trực quan (HMI), cho phép người vận hành theo dõi toàn bộ nhà máy từ một phòng điều khiển trung tâm. SCADA còn có chức năng cảnh báo, lưu trữ dữ liệu lịch sử và tạo báo cáo, hỗ trợ đắc lực cho việc phân tích và tối ưu hóa quy trình sản xuất. Một đồ án chuyên ngành thường yêu cầu sinh viên phải có khả năng lập trình cho một dòng PLC cụ thể (ví dụ Siemens S7-300/400) và xây dựng một hệ thống SCADA/HMI hoàn chỉnh bằng các phần mềm chuyên dụng như WinCC, giúp giám sát và thu thập dữ liệu một cách hiệu quả.

3.1. PLC Bộ não xử lý của dây chuyền sản xuất tự động

PLC là một thiết bị máy tính chuyên dụng được thiết kế để hoạt động bền bỉ trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt. Chức năng chính của nó là nhận các tín hiệu đầu vào (từ nút nhấn, cảm biến), xử lý chúng theo một chương trình đã được lập trình sẵn và xuất các tín hiệu đầu ra để điều khiển máy móc. Sự ra đời của PLC đã thay thế các hệ thống điều khiển bằng rơ-le phức tạp, mang lại tính linh hoạt, độ tin cậy cao và khả năng dễ dàng thay đổi logic điều khiển chỉ bằng cách sửa đổi phần mềm. Trong một đồ án, việc lựa chọn PLC phù hợp, lập trình logic điều khiển chính xác và kết nối đúng các tín hiệu I/O là những bước cơ bản nhưng cực kỳ quan trọng.

3.2. SCADA Hệ thống giám sát và thu thập dữ liệu toàn diện

Nếu PLC là bộ não, thì SCADA chính là hệ thần kinh và giác quan của nhà máy. Hệ thống SCADA cho phép người vận hành "nhìn thấy" mọi hoạt động đang diễn ra trên dây chuyền sản xuất tự động. Nó cung cấp giao diện đồ họa (HMI), biểu đồ xu hướng, hệ thống cảnh báo (Alarm Management) và khả năng lưu trữ dữ liệu lịch sử (Historical Data). Nhờ SCADA, người quản lý có thể theo dõi hiệu suất, phát hiện sớm các sự cố và truy xuất dữ liệu để phân tích, tìm ra nguyên nhân gốc rễ của vấn đề. Đây là công cụ không thể thiếu để thực hiện các chiến lược bảo trì dự đoán và cải tiến liên tục quy trình sản xuất.

IV. Phương pháp thiết kế HMI tối ưu cho dây chuyền sản xuất

HMI (Human-Machine Interface) là một thành phần quan trọng trong bất kỳ đồ án ứng dụng công nghệ tự động hóa trong sản xuất nào. Nó chính là cầu nối trực tiếp, cho phép con người giao tiếp và điều khiển máy móc một cách trực quan. Một giao diện HMI được thiết kế tốt sẽ giúp người vận hành dễ dàng giám sát trạng thái hệ thống, thay đổi thông số và xử lý sự cố nhanh chóng. Tài liệu nghiên cứu gốc định nghĩa: "HMI là từ viết tắt của Human-Machine-Interface, có nghĩa là thiết bị giao tiếp giữa người điều hành thiết kế với máy móc thiết bị". Quá trình thiết kế HMI bao gồm việc xây dựng các màn hình giao diện (Screens), tạo các biến (Tags) để liên kết với dữ liệu từ PLC, và lập trình các sự kiện cho nút nhấn, biểu đồ. Các phần mềm chuyên dụng như WinCC Flexible 2008 cung cấp một bộ công cụ mạnh mẽ để thực hiện công việc này. Nó cho phép tạo ra các giao diện đồ họa sinh động, quản lý cảnh báo, và thậm chí viết các đoạn mã lệnh (Scripts) để thực hiện các chức năng phức tạp. Việc thiết kế một hệ thống HMI hiệu quả không chỉ là về mặt thẩm mỹ, mà còn phải đảm bảo tính logic, dễ sử dụng và cung cấp đủ thông tin cần thiết cho người vận hành, góp phần nâng cao hiệu quả của toàn bộ hệ thống điều khiển tự động.

4.1. Vai trò và các thành phần chính của một hệ thống HMI

Vai trò cốt lõi của hệ thống HMI là chuyển đổi các dữ liệu máy móc phức tạp thành thông tin đồ họa dễ hiểu cho con người. Một hệ thống HMI điển hình bao gồm ba thành phần chính. Phần cứng bao gồm màn hình (thường là cảm ứng), bộ vi xử lý và các cổng giao tiếp. Phần mềm là chương trình chạy trên HMI, bao gồm các giao diện đồ họa, các đối tượng điều khiển và hệ thống quản lý dữ liệu. Phần giao thức truyền thông cho phép HMI kết nối và trao đổi dữ liệu với các thiết bị khác như PLC. Một HMI hiện đại có khả năng kết nối mạnh mẽ, hỗ trợ nhiều loại giao thức và có khả năng lưu trữ dữ liệu cao, là công cụ không thể thiếu trong các nhà máy thông minh.

4.2. Quy trình xây dựng giao diện HMI với phần mềm WinCC Flexible

Tài liệu gốc đã mô tả chi tiết quy trình xây dựng một dự án HMI bằng WinCC Flexible. Quy trình này bắt đầu bằng việc tạo một dự án mới, lựa chọn thiết bị HMI và bộ điều khiển (PLC) sẽ kết nối. Tiếp theo là giai đoạn thiết kế giao diện, bao gồm việc vẽ các đối tượng đồ họa mô phỏng dây chuyền sản xuất tự động, tạo các nút nhấn, trường nhập/xuất dữ liệu (I/O Field). Bước quan trọng nhất là tạo và gán các biến (Tags) cho từng đối tượng, thiết lập kết nối (Connection) giữa HMI và PLC. Cuối cùng, người thiết kế sẽ lập trình các sự kiện (Events) và chức năng (Scripts), sau đó tiến hành mô phỏng (Runtime) để kiểm tra và gỡ lỗi trước khi nạp chương trình xuống thiết bị HMI thực tế. Đây là một quy trình đòi hỏi sự tỉ mỉ và hiểu biết sâu về cả phần mềm và quy trình sản xuất.

V. Case Study Ứng dụng tự động hóa vào sản xuất xi măng

Để minh họa cho việc ứng dụng công nghệ tự động hóa trong sản xuất, tài liệu gốc đã trình bày một case study cụ thể về thiết kế và mô phỏng hệ thống trộn xi măng. Dự án này là một ví dụ điển hình về việc tích hợp các công nghệ tự động hóa để quản lý một quy trình phức tạp, từ khâu nguyên liệu đầu vào đến sản phẩm cuối cùng. Hệ thống sử dụng phần mềm WinCC Flexible 2008 để xây dựng giao diện giám sát và điều khiển (SCADA/HMI) và kết nối với PLC để điều khiển các thiết bị trên dây chuyền. Quy trình sản xuất được tự động hóa hoàn toàn, bao gồm các công đoạn như vận chuyển nguyên liệu bằng băng tải tự động, nghiền, trộn, nung trong lò quay, làm nguội và đóng gói. Giao diện HMI cho phép người vận hành lựa chọn giữa hai chế độ: Tự động (Auto) và Thủ công (Manual). Ở chế độ tự động, toàn bộ dây chuyền sản xuất tự động vận hành tuần tự theo một lưu đồ thuật toán được lập trình sẵn. Ở chế độ thủ công, người vận hành có thể điều khiển riêng lẻ từng thiết bị. Hệ thống cũng tích hợp các cảm biến công nghiệp để giám sát các thông số quan trọng như nhiệt độ lò nung và các tín hiệu báo sự cố, đảm bảo an toàn trong sản xuất tự động.

5.1. Phân tích mô hình dây chuyền sản xuất xi măng tự động

Mô hình mô phỏng bao gồm các công đoạn chính trong sản xuất xi măng. Đá vôi và đất sét được đưa vào máy nghiền qua băng tải tự động. Sau khi phối trộn theo tỉ lệ, hỗn hợp được đưa vào lò quay để nung thành clinker ở nhiệt độ cao. Clinker sau đó được làm nguội và trộn với thạch cao, tiếp tục được nghiền mịn để tạo ra xi măng thành phẩm. Mỗi công đoạn đều được điều khiển bởi PLC dựa trên chương trình logic và các tín hiệu từ cảm biến. Ví dụ, cảm biến mức trong bồn chứa sẽ ra lệnh cho băng tải dừng hoạt động khi bồn đã đầy. Hệ thống điều khiển nhiệt độ lò nung là một khâu quan trọng, đảm bảo chất lượng của clinker. Toàn bộ các trạng thái hoạt động của thiết bị được hiển thị trực quan trên màn hình HMI.

5.2. Kết quả và hiệu quả đạt được sau khi triển khai hệ thống

Việc triển khai hệ thống điều khiển và giám sát tự động mang lại nhiều hiệu quả rõ rệt. Thứ nhất, nó đảm bảo quy trình sản xuất diễn ra một cách tuần tự và chính xác, loại bỏ các sai sót do vận hành thủ công. Thứ hai, hệ thống giám sát HMI cho phép người vận hành có cái nhìn tổng quan về toàn bộ nhà máy, nhanh chóng phát hiện và xử lý sự cố, giảm thiểu thời gian chết của máy móc. Thứ ba, việc giám sát và thu thập dữ liệu liên tục cung cấp cơ sở để phân tích và tối ưu hóa quy trình sản xuất, chẳng hạn như điều chỉnh tỉ lệ nguyên liệu hoặc tối ưu hóa nhiệt độ lò nung để tiết kiệm năng lượng. Đây là một minh chứng thuyết phục về lợi ích của việc ứng dụng công nghệ tự động hóa trong sản xuất.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: khái niệm điều khiến hệ thống HMI với WinCC flexible: U Giới thiệu HMI : HMI là từ viết tắt của Iuman-Machinc-Interface, có nghĩa là thiết bị giao tiếp giữa người điều hành thiết kế với máy móc thiết bị. Nói một cách chính xác, bất cứ cách nào mà con người “giao tiếp” a ae? với một máy móc thì đó là một IIMI. Cảm ứng trên lò viba của bạn là một IIMI, hệ thống số điều khiển trên máy giặt, bảng hướng dẫn lựa chọn phần mềm hoạt động từ xa trên TV đều là TIMI. Bộ truyền và cảm biến trước kia đều không có HMI, nhiều thiết bị trong số đó thậm chí không có cả một IIMI đơn giản như một hiến thị đơn thuần.

Rất nhiều trong số đó không có hiển thị, chỉ với một tín hiệu đầu ra. Một số có một HMI thô sơ: một hiển thi ASCII don hoac hai dong ASC]II với một tập hợp các arrow cho lập trình, hoặc 10 phím nhỏ. Có tất ít các thiết bị hiện trường, cảm biến và bộ phân tích từng có bảng IIMI thực sự có khả năng cung cấp hình ảnh đồ họa tốt, có cách thức nhập dữ liệu và lệnh đơn giản, dễ hiểu, đồng thời cung cấp một cửa số có độ phân giải cao cho quá trình lập trình. HMI sử dụng toàn bộ máy tính và màn hình hiến thị thì hạn chế đối với các phòng điều khiến bởi vì mạch máy tính, màn hình và ổ đĩa dễ hỏng.

Vỏ bọc được phát triển để giúp cho HMI sử dụng máy tính có thể định vị bên ngoài sàn nhà máy, nhưng rất rộng, kénh cang va dé hỏng do sức nóng, độ âm, Sự rửa trôi và các sự có khác ở sàn nha may. HMI máy tính trước đây cñng tiêu thụ rất nhiều điện năng. Một máy tinh “desktop” thông thường trong những năm 80 của thế kỷ 20 có công suất 200 W. Khi các quá trình ở sàn nhà máy được tự động hóa nhiều hơn, người điều khiển cần có thêm nhiều thông tin về quá trình, và yêu cầu về hiển thị và điều khiến nội bộ trở nên phức tạp hơn.

Một trong những đặc điểm tiến bộ trong lĩnh vực này là hiển thị dạng cảm ứng. Điều này giúp cho người điều khiến chỉ cần đơn giản ấn từng phần của hiển thị có một “nút ảo” trên thiết bi để thực hiện hoạt động hay nhận hiển thị. Nó cũng loại bỏ yêu cầu có bàn phím, chuột và gậy điều khiến, ngoại trừ công tác lập trình phức tạp ít gặp có thể được thực hiện trong quá trình thiết ké. Một ưu điểm khác nữa của HMI hiện đại là hiển thị dang tinh thể lỏng.

Nó chiếm ít không gian hơn, móng hơn hiển thị dang CRT , va do dé cé thể được sử dụng 6 SVTH: HAN TRAN MINH TUAN ĐÔ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD: HOANG DINH LONG trong những không gian nhỏ hơn. Ưu điểm lớn nhất là trong các máy tính nhúng có hình dạng nhỏ gọn giúp nó thay thế hiến thị 2 đường trên một công cụ thông thường hay trên bộ truyền với một HMI có đầy đủ tính năng. Người điều khiến làm việc trong không gian rất hạn chế tại sản nhà máy. Đôi khi không có chỗ cho họ, các công cụ, phụ tùng và HMI cỡ lớn nên họ cần có IIMI có thế di chuyển được.

Các thiết bị HMI truyền thống: 1.HMI truyền thống bao gồm: - Thiết bị nhập thông tin: công tắc chuyến mạch, nút bam. ¢ Thiết bị xuất thông tin: đèn báo, còi, đồng hồ đo, các bộ tự ghi ding giấy. Nhược điểm của HMI truyền thống: - Thông tin không đây đủ. e Thông tin không chính xác.

¢ Kha nang lưu trữ thông tin hạn chế. » Độ tin cậy và ổn định thấp. ‹ Đối với hệ thống rộng và phức tạp: độ phức tạp rất cao và rất khó mở rộng. Các thiết bị HMI hiện đại: Do phát sự phát triển của Công nghệ thông tin và Công nghệ Vi điện tử, HMI ngày nay sử dụng các thiết bi tính toán mạnh mé.

HMI hiện đại chia làm 2 loại chính: ¢ TIMI trén nén PC va Windows/MAC: SCADA. - IIMI trên nền các máy tính nhúng: IIMI chuyên dụng »° Ngoài ra còn có một số loại HMI biến thể khác MobileHMI dùng Palm, PoketPC. Các wu điểm của IIMI hiện đại: ¢ Tính đầy đủ kịp thời và chính xác của thông tin. - Tính mêm dẻo, dễ thay đối bố xung thông tin cần thiết.

e Tính đơn giản của hệ thông, dê mở rộng, dê vận hành và sửa chữa. « Tính “Mớ”: có khả năng kết nội mạnh, kêt nôi nhiêu loại thiệt bị và nhiêu SVTH: HAN TRAN MINH TUAN ĐÔ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD: HOANG DINH LONG loại giao thức. ° Khả năng lưu trữ cao. Các thành phân của HMI: ‹ Phần cứng: ° Màn hình: ¢ Cac phim bam * Vị xử lí: CPU,ROM,RAM,EPROM/Flash,.

¢ Phan Firmware: ‹ Các đối tượng ° Các hàm và lệnh »° Phần mềm phát triển: ° Các công cụ xây dựng HMI. ‹ Các công cụ kết nối, nạp chương trình và gỡ tối. ° Các công cụ mô phỏng - Truyền thông: ‹ Các cổng truyền thông. ‹ Các giao thức truyền thông 5.

Các thông số đặc trưng cla HMI: - Độ lớn màn hình: quyết định thông tin cần hiến thị cùng lúc của HMI * Dung lượng bộ nhớ chương trình, bộ nhớ dữ liệu, Flash dữ liệu: quyết định số lượng tối đa biến số và dung lượng lưu trữ thông tin. - Số lượng các phím và các phím cảm ứng trên màn hình: khả năng thao tác vận hành. ¢ Chuan truyền thông, các giao thức hỗ trợ. - Số lượng các đối tượng, hàm lệnh mà HIMI hỗ trợ.

s Các công mở rộng: Printer, USB , CF, PCMCIA, PC100. Quy trình xây dựng hệ thống IIMI: a. Lựa chọn phần cứng: 5 Lựa chọn kích cở màn hình: trên cơ sở số lượng thông số/thông tin cảm biến hiển thị đồng thời. nhu cầu về đồ thị, đồ họa(lưu trình công nghệ.

° La chọn sô phím cứng, sô phím cảm ứng tôi đa cùng sử dụng cùng lúc. SVTH: HAN TRAN MINH TUAN ĐÔ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD: HOANG DINH LONG ¢ Lira chon cac céng mo rong néu co nhu cau in ấn, đọc mã vạch, kết nối các thiết bị ngoại vi khác. e Lara chọn dung lượng bộ nhớ: theo số lượng thông số cần thu thập số liệu, lưu trữ dữ liệu, số lượng trang màn hình cần hiến thị b. Xây dựng giao diện: ‹ Cấu hình phần cứng: chọn phần cứng, chuẩn giao thức.

« Xây dựng các màn hình. ‹ Gán các biến số (tag) cho các đối tượng. ° Sử dụng các đối tượng đặc biệt. » Viết các chương trình script (tùy chọn).

°® Mô phỏng và chỉnh sửa chương trình. ° Nạp phần mềm xuống HMI. TV/ Các hệ thống HMI: Trên thực tế các HMI có rất nhiều dạng khác nhau: có thé được sử dụng riêng biệt chỉ 1 HMI điều khiến một bộ điều khiến(ở đây có thế hiểu là một hệ thống PLC voi ple $7-300/400 là trung tâm), 1 IIMI điều khiển nhiều bộ điều khiến, nhiều IIMI liên kết vối nhau. _ 1 HMI điều khiến trực tiếp 1 bộ điều khiến thông qua PROFIBUS fal ol al fal lal rts) PROFIBUS SVTH: HAN TRAN MINH TUAN ĐÔ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD: HOANG DINH LONG _ 1 HMI điều khiển nhiều bộ điều khiển thông PROFIBUS PROFIBUS _ Hệ thống HMI điều khiến tập trung: các HMI được kết nỗi với nhau qua phương thức truyền Ethernet về máy tính trung tâm 10 SVTH: HAN TRAN MINH TUAN ĐÔ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD: HOANG DINH LONG _ hệ thống ITMI điều khiển từ xa: các IIMI kết nỗi với máy chủ thông qua đường truyền LAN(TCP/IP) LAN (TCPIIP) _ PROFIBUS _ Ngoài ra còn có kiéu distributed HMI (HMI phan tán) : chỉ duy nhất 1 HMI chứa dữ liệu cầu hình và giữ nhiệm vụ như máy chủ (server), còn cac HMI khác có câu trúc như những máy trạm(stations) — f rT} N T ¡+ mg n | 1 : —“E—.

" i = | ' 11 SVTH: HAN TRAN MINH TUAN ĐÔ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD: HOANG DINH LONG Chương 2 :Giới thiệu phần mém WinCC Flexible 2008 : I. Giới thiệu: Phần mềm WinCC Flexible 2008 (WinCC viết tắt của từ Windows Control Center- hệ thống điều khiến trung tâm, flexible- linh hoạt) là phần mềm chuyên dụng dé thiết kế các hệ thống HMI trong tự động hóa công nghiệp của hing SIEMENS va là công cụ thay thế cho phần mềm ProTool sẽ không còn phát hành (bản cuối cùng là ProTool 6.0 SP3) WinCC Flexible 2008 tương thích với những hệ điều hành hiện nay như: _ Microsoft Window XP _ Microsoft Window Vista Business (32 bit), Ultimate (32 bit) Cả hai hệ điều hành trên đều cả khả năng đa nhiệm vụ cao, đảm bảo phản ứng nhanh với việc xử lí ngắt và độ an toàn chống mất dữ liệu bên trong ở mức độ cao. Chức năng cơ bản của WinCC flexible 2008 la : _ Thiết kế và lập trình hệ thống tự động hóa, quá trình điều khiển giám sát quy trình sản xuất. _ Mô phỏng bằng hình ảnh các sự kiện xảy ra trong quá trình hoạt động một cách trực quan giúp hệ thống dễ kiếm tra và sửa chữa.

_ Ngoài ra WinCC flexible 2008 còn cung cấp nhiều chức năng khác như: hiển thị các thông báo hay báo cáo trong quá trình băng số liệu hay đồ họa, xử lí thông tin đo lường, các bảng ghi báo cáo. WinCC flexible 2008 cho phép người sử dụng có khả năng truy cập vào các hàm giao diện chương trình ứng dụng API(Application Program Interface) của hệ điều hành. Ngoài ra, còn có thể kết hợp WinCC flexible 2008 và các công cụ phát triển riéng nh: Visual C'' hay Visual Bacis dé tao ra hé thống có tính đặc thù cao, tỉnh vi, gắn riêng với cấu hình cụ thể nào đó. Do có tính chất mở và thường xuyên được cập nhật, phát triển nên WinCC Flexible 2008 có thé lập trình cho các hệ thống HMI mới nhất trên thị trường và sản xuất.

WinCC flexible 2008 có thể tạo giao diện người-máy (HMI) dựa trên cơ sở giao tiếp giữa con người với các hệ thống máy, thiết bị điều khién (PLC, CNC.) thông qua các hình ảnh, sơ đồ, hình vẽ, hay các câu chữ mang tính trực quan. Có thể giúp người vận hành theo dõi được quá trình làm việc, thay đổi các thông số, công thức hoặc quá trình hoạt động, hiến thị các giá trị hiện thời cũng như giao tiếp với quá trình công nghệ của hệ thống tự động qua màn hình máy tính hoặc Panel màn hình 12 SVTH: HAN TRAN MINH TUAN ĐÔ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD: HOANG DINH LONG cảm ứng mà không cần trực tiếp với phần cứng của hệ thống. Giao diện IIMI cũng có thể giúp người vận hành giám sát quá trình sản xuất một cách dễ dàng và nhanh chóng, báo động hệ thống khi có sự cố.