Chương 1: Tổng quan: Trình bày tổng quan về đề tài về những vấn đề cần đề cập, tóm tắt các ý chính về mục tiêu, đối tượng cùng phạm vi nghiên cứu và giới hạn cũng như phương pháp tìm hiểu về đề tài. Chương 2: Cơ sở lý thuyết: Trình bày những nội dung lý thuyết liên quan đến PLC, màn hình HMI, hệ thống SCADA,… Qua đó giúp người đọc có cơ sở để hiểu sâu sắc hơn về mô hình của đề tài. Chương 3: Thiết kế phần cứng: Chương này đưa ra các tính toán thiết kế đề tài từ đó lựa chọn thiết bị, vẽ sơ đồ kết nối dây và lắp ráp mô hình của đề tài. Chương 4: Thiết kế phần mềm: Thiết kế chương trình điều khiển các module thực hành trên bộ KIT ,giao diện SCADA và HMI để giám sát và điều khiển trên màn hình máy tính và HMI.
Chương 5: Kết quả đạt được: Trình bày về kết quả đạt được của đề tài. Chương 6: Kết luận và hướng phát triển: Trình bày kết quả mà nhóm đã đạt được trong quá trình nghiên cứu, những hạn chế và đưa ra hướng phát triển cho đề tài. 3 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.
Tổng quan về bộ KIT lập trình PLC&SCADA 2. Khái niệm Bộ KIT là một bộ công cụ được thiết kế để giúp sinh viên và các chuyên gia trong lĩnh vực kỹ thuật và công nghệ có thể thực hành và trải nghiệm các kỹ năng trong một môi trường giải lập. Bộ KIT thực tập thường bao gồm các thiết bị phần mềm và tài liệu hướng dẫn để giúp dung hiểu và áp dụng các khái niệm kỹ thuật và công nghệ trong thực tế. Sử dụng bộ KIT giúp cải thiện kỹ năng thực tế, tăng cường khả năng giải quyết vấn đề nâng cao sự tự tin và sự chuẩn bị cho các công việc trong tương lai.
Ngoài ra nó còn giúp người dùng tiết kiệm thời gian và chi phí so với việc thực hành trực tiếp trên các thiết bị thực tế. Ưu - Nhược điểm ➢ Ưu điểm - Giúp tăng cường kỹ năng thực hành. - Giúp người dùng áp dụng kiến thức học được vào thực tế làm tăng tính ứng dụng. - Giúp tiết kiệm chi phí trong việc mua sắm các thiết bị và công cụ thực hành.
- Tăng cường tính tương tác và giúp người dùng học học lẫn nhau trong qua trình thực hành. ➢ Nhược điểm - Chi phí đầu tư ban đầu cao. - Cần bảo trì và sửa chữa thường xuyên. Ứng dụng Bộ KIT thực tập có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau bao gồm: kỹ thuật, điện, điện tử, cơ khí, kỹ thuật máy tính và nhiều lĩnh vực khác.
Các bộ KIT thực tập có thể sử dụng trong các trường đại học, trung tâm đào tạo nghề, các doanh nghiệp và tổ chức để đào tào và phát triển kỹ năng của nhân viên. Ngoài ra nó còn được sử dụng để nghiên cứu và phát triển các dự án mới. 4 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. Các thành phần của bộ KIT Các thành phần cụ thể của một bộ KIT lập trình PLC & SCADA sử dụng PLC S7- 1200 bao gồm: - PLC S7-1200: Đây là bộ điều khiển tự động chính trong bộ KIT.
PLC S7-1200 là một thiết bị điện tử có khả năng lập trình và điều khiển các quá trình tự động. Nó được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu của các ứng dụng nhỏ và trung bình trong môi trường công nghiệp. PLC S7-1200 có khả năng xử lý tín hiệu đầu vào và đầu ra, thực hiện các chức năng điều khiển và tương tác với các thiết bị ngoại vi khác. - Phần mềm lập trình PLC: Bộ KIT cung cấp phần mềm lập trình cho PLC S7-1200, thường là TIA Portal (Totally Integrated Automation Portal) của Siemens.
TIA Portal là một môi trường phát triển tích hợp cho việc lập trình, cấu hình và kiểm tra PLC. Nó cung cấp các công cụ và chức năng cho việc tạo lập trình, lắp ráp hệ thống, cấu hình kết nối và xử lý lỗi. - Module mở rộng: Bộ KIT có thể bao gồm các module mở rộng để mở rộng khả năng kết nối và chức năng của PLC S7-1200. Các module mở rộng này bao gồm các module giao tiếp như Ethernet, RS485, Profibus, Profinet, giúp kết nối PLC với các thiết bị ngoại vi và mạng công nghiệp khác.
Ngoài ra, còn có các module I/O (Input/Output) để mở rộng số lượng đầu vào và đầu ra của PLC, giúp nâng cao khả năng kiểm soát và tương tác với các thiết bị ngoại vi. - Thiết bị ngoại vi: Bộ KIT bao gồm các thiết bị ngoại vi như cảm biến, công tắc, biến tần, động cơ điện và các thiết bị khác. Các thiết bị này được kết nối với PLC S7- 1200 để thu thập thông tin từ môi trường, như nhiệt độ, áp suất, tốc độ, và điều khiển các hoạt động của các thiết bị khác trong quá trình sản xuất. - Phần mềm SCADA: Bộ KIT có thể cung cấp phần mềm SCADA để thiết kế giao diện người dùng, giám sát và điều khiển các quá trình sản xuất và hệ thống thông qua PLC S7-1200.
Phần mềm SCADA cho phép người dùng tạo và tuỳ chỉnh các màn hình hiển thị, biểu đồ, báo cáo và giao diện người dùng để quản lý và điều khiển các quá trình tự động. Nó cung cấp khả năng giám sát trực quan, gửi thông báo và quản lý dữ liệu từ các thiết bị điều khiển. Tóm lại, bộ KIT lập trình PLC & SCADA sử dụng PLC S7-1200 cung cấp một giải pháp toàn diện cho việc lập trình, kiểm soát và giám sát các quá trình tự động. Nó bao gồm PLC S7-1200, phần mềm lập trình PLC, các module mở rộng, thiết bị ngoại vi và 5 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT phần mềm SCADA, tạo nên một hệ thống tích hợp để tối ưu hóa quá trình điều khiển trong môi trường công nghiệp.
Tổng quan về PLC và giới thiệu PLC S7-1200 2. Tổng quan về PLC ❖ Khái niệm PLC PLC là viết tắt của Programmable Logic Controller, nghĩa là một thiết bị điều khiển logic có tính lập trình cao. PLC được phát triển để thay thế các hệ thống điều khiển cơ điện truyền thống dùng nhiều relay, tiếp điểm và nút nhấn. Thay vì vậy, PLC sử dụng các tiếp điểm ảo để cho phép người thiết kế dễ dàng thay đổi, lập trình và điều chỉnh cho nhiều tác vụ khác nhau trong thực tế [1].
PLC là một thiết bị điều khiển lập trình cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình. Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một chuỗi sự kiện. PLC nhận thông tin từ các cảm biến được kết nối với module đầu vào, xử lý dữ liệu và kích hoạt đầu ra dựa trên các tham số đã được lập trình sẵn. Ngoài ra, PLC còn có khả năng giám sát và ghi lại dữ liệu thời gian chạy như năng suất máy hoặc nhiệt độ hoạt động, tự động khởi động hoặc dừng quá trình, tạo báo động nếu máy gặp sự cố và còn nhiều tính năng khác.
Bộ điều khiển logic lập trình là một giải pháp điều khiển linh hoạt và mạnh mẽ, có thể phù hợp với hầu hết các ứng dụng [1]. ❖ Vai trò của PLC Trong một hệ thống điều khiển tự động, PLC được coi như là linh hồn của hệ thống điều khiển. Với một chương trình ứng dụng, PLC liên tục theo dõi trạng thái của hệ thống, bao gồm: kiểm tra tín hiệu phản hồi từ các thiết bị nhập, dựa vào chương trình logic để xử lý tín hiệu và gửi các tín hiệu điều khiển đến thiết bị xuất [1]. PLC được áp dụng để điều khiển những hệ thống từ đơn giản đến phức tạp.
Hoặc ta có thể kết nối chúng với nhau thành một mạng truyền thông có thể điều khiển một quá trình phức tạp [1]. 6 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ❖ Cấu trúc của PLC Cấu trúc chung của PLC được thể hiện qua hình 2. Cấu trúc chung của một PLC [1] - CPU (Central Processing Unit): Là trung tâm của hệ thống PLC, thực hiện các tác vụ lập trình, điều khiển và xử lý dữ liệu. CPU có thể được chia thành các phần khác nhau, bao gồm bộ vi xử lý, bộ nhớ và các giao diện đầu vào/đầu ra.
- Các đầu vào (Inputs): Các tín hiệu từ các cảm biến và các thiết bị đầu vào khác được gửi đến PLC thông qua các đầu vào. Các tín hiệu này được xử lý bởi CPU để điều khiển các thiết bị đầu ra. - Các đầu ra (Outputs): Các tín hiệu điều khiển được gửi đến các thiết bị đầu ra, bao gồm các động cơ, van và các thiết bị khác thông qua các đầu ra. Các đầu ra này được điều khiển bởi CPU dựa trên các tín hiệu đầu vào.
- Nguồn cung cấp điện: Là nguồn cung cấp điện cho toàn bộ hệ thống PLC. - Giao diện lập trình: Đây là phần mềm được sử dụng để lập trình và cấu hình PLC. Giao diện lập trình cung cấp một môi trường đồ họa cho người dùng để tạo ra và chỉnh sửa các chương trình điều khiển PLC. - Bộ nhớ chương trình: Bộ nhớ gồm hai phần: bộ nhớ dữ liệu và bộ nhớ chương trình.
Bộ nhớ chương trình chứa các lệnh chương trình hoặc logic điều khiển mà CPU sẽ thực hiện. Bộ nhớ dữ liệu chứa các tín hiệu đầu vào và đầu ra và các tín hiệu bộ định thời và bộ đếm trong bộ nhớ hình ảnh đầu vào và đầu ra. 7 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT - Ngoài ra, PLC còn có các bộ phận khác: + Cổng kết nối PLC và máy tính: RS232, RS422, RS485 thực hiện đổ chương trình và giám sát chương trình. + Cổng truyền thông: PLC thường tích hợp cổng truyền thông Modbus RTU.
Tùy hãng và dòng sản phẩm, PLC có thể được tích hợp thêm các chuẩn truyền thông khác như Profibus, Profinet, CANopen, EtherCAT… ❖ Nguyên lý hoạt động Trước tiên, CPU nhận các tín hiệu từ các thiết bị ngoại vi (như các cảm biến, nút nhấn, …) qua module đầu vào, như hình 2. Sau đó, CPU xử lý các tín hiệu này và gửi các tín hiệu điều khiển đến các thiết bị bên ngoài qua module đầu ra theo một chương trình đã được lập trình sẵn, cũng được minh họa ở hình 2. Nguyên lý hoạt động của PLC Một chu kỳ quét là một quá trình bao gồm nhận tín hiệu đầu vào, chạy chương trình điều khiển, xử lý các yêu cầu giao tiếp (nếu có), kiểm tra trạng thái hoạt động của CPU, và gửi tín hiệu đến đầu ra [1].