Luận Văn Tốt Nghiệp
GVHD Ths Nguyễn Thành Phúc
LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, em đã nhận
được sự hướng dẫn, giúp đỡ quý báu của các thầy cô, các anh chị và các bạn. Với lòng
kính trọng và biết ơn sâu sắc em xin được bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới: Ban giám
hiệu trường Đại Học Công Nghiệp TP.HCM và các thầy cô trong Khoa Điện đã dạy
bảo và tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ em trong quá trình học tập và thực hiện
luận văn.
Em xin chân thành cảm ơn Ths Nguyễn Thành Phúc đã luôn quan tâm và nhiệt
tình hướng dẫn trong suốt quá trình em làm luận văn.
Xin chân thành cảm ơn những người thân đã giúp đỡ động viên trong quá trình
học tập và thực hiện khóa luận. Đồng cảm ơn thư viện trường Đại Học Công Nghiệp
TP.HCM đã cung cấp cho em tài liệu những kiến thức cơ bản về S7-300 và WinCC.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!
TP.HCM, tháng 6 năm 2017
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Trọng Trung
SVTH : Nguyễn Trọng Trung
Trang 1
Luận Văn Tốt Nghiệp
GVHD Ths Nguyễn Thành Phúc
TÓM TẮT
Trong khóa luận này sẽ đề cập đến thiết kế giao diện để điều khiển, giám sát và
thu thập dữ liệu từ xa cho mô hình trộn, chiết rót và đóng nắp chai. Giao diện được
thiết kế trên phần mềm WinCC của hãng Siemens với thiết kế đẹp mắt và đầy đủ các
tính năng cần thiết cho người vận hành cũng như người giám sát hệ thống. Khóa luận
cũng hướng dẫn cụ thể các bước để các bạn khóa sau có thể tham khảo lập trình trên
WinCC một cách dễ dàng. Một số đoạn chương trình lập trình theo ngôn ngữ Visual
C++ cơ bản kết hợp với ngôn ngữ lập trình Visual Basic hiển thị thông tin tính toán
biểu thức. Với các chức năng cần thiết, phân quyền người dùng trong WinCC, thiết kế
giao diện từ thư viện, tạo nút nhấn, hiển thị tín hiệu Analog Input hoặc Output, hiển thị
cửa sổ làm việc nhỏ trên cửa sổ lớn, chuyển đổi giữa các file ảnh khác nhau, tạo cảnh
báo Alarm hoặc xuất dữ liệu ra Excel …
Mô hình được điều khiển thông qua PLC S7-300 của Siemens đây cũng là loại
PLC cao cấp của Siemens sử dụng rộng rãi trong các khu công nghiệp tự động vừa và
lớn với yêu cầu ổn định và chất lượng cao. Mô hình điều khiển thiết kế đơn giản với 3
bồn thực hiện cấp nguyên liệu và trộn nhiên liệu, trong mô hình này sử dụng cảm biến
siêu âm để xác định mực nước trong bồn trộn và thu thập dữ liệu đưa về WinCC. Các
cảm biến khác bao gồm cảm biến quang để xác định vị trí chai, cảm biến từ xác định
vị trí xi lanh, cảm biến điện dung xác định mực nước trong chai và hệ thống khí nén
cũng được sử dụng.
Băng tải có thể điều chỉnh tốc độ bằng tay tuy nhiên các bạn khóa sau có thể nâng
cấp điều khiển tốc độ động cơ băng tải bằng Analog Ouput để phát triển đề tài. Do
nhiều khó khăn và kinh phí không cho phép nên mô hình chưa được hoàn thiện như
mong muốn. Hi vọng quý bạn đọc có thể tìm hiểu khóa luận này để có thể phục vụ cho
nhu cầu cần thiết của mình trong học tập hay trong quá trình đi làm tại các nhà máy có
sử dụng SCADA
Từ khóa tìm kiếm :
“Trộn; Chiết rót; Đóng nắp chai; S7-300; WinCC”
SVTH : Nguyễn Trọng Trung
Trang 2
Luận Văn Tốt Nghiệp
GVHD Ths Nguyễn Thành Phúc
LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay quá trình tự động hóa trong công nghiệp là hết sức quan trọng đối với
sự phát triển của một quốc gia. Với các nước phát triển như Mỹ, Nhật,…thì tự động
hóa không còn xa lạ và đã trở nên quen thuộc. Ở các nước này máy móc hầu như đã
thay thế lao động chân tay, số lượng công nhân trong nhà máy đã giảm hẳn và thay
vào đó là những lao động chuyên môn, những kỹ sư có tay nghề, điều khiển giám sát
trực tiếp quá trình sản xuất thông qua máy tính. Việc điều khiển qua màn hình HMI là
vô cùng cần thiết, giúp người vận hành có cái nhìn trực quan, tổng quát quá trình hoạt
động của toàn bộ dây chuyền sản xuất.
Một trong những ứng dụng giám sát đó là WinCC (Windows Control Centre), nó
giúp ta điều khiển và giám sát toàn bộ quá trình sản xuất thông qua máy tính mà không
phải trực tiếp xuống nơi sản xuất để quan sát. Những điều trên chứng tỏ tầm quan
trọng của việc ứng dụng WinCC trong lĩnh vực tự điều khiển động hóa. Việt Nam là
nước đang phát triển thì như cầu hiện đại hóa trong công nghiệp là điều hết sức quan
trọng đối với phát triển kinh tế cũng như như cầu công nghiệp hóa hiện đại hóa đất
nước.
Là sinh viên theo học chuyên ngành “Điện Công nghiệp” cùng những nhu cầu,
ứng dụng thực tế cấp thiết của nền công nghiệp nước nhà, em muốn được nghiên cứu
và tìm hiểu những thành tựu khoa học mới để có nhiều cơ hội biết thêm về kiến thức
thực tế, củng cố kiến thức đã học, phục vụ tốt cho sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại
hóa. Vì những lý do trên em đã chọn đề tài: “ Thiết kế điều khiển giám sát cho dây
truyền chiết rót, đóng nắp chai sử dụng Simatic S7-300 và WinCC”.
Khóa luận nhằm nắm vững kiến thức về lập trình với S7-300, mô phỏng quá trình
hoạt động của một hệ thống với WinCC.Nghiên cứu đề tài nhằm tích lũy kinh nghiệm,
học hỏi thêm kiến thức và phát huy tính sáng tạo, giải quyết vấn đề.Theo phương châm
học đi đôi với hành thì việc tạo ra một hệ thống mô phỏng dùng S7-300 và WinCC là
một yêu cầu cần thiết , đáp ứng được nhu cầu đặt ra.
Đề tài sử dụng S7-300 và WinCC trong tự động hóa thì rất rộng lớn, hầu hết các
nhà máy, xí nghiệp ứng dụng WinCC trong việc điều khiển, giám sát tất cả các khâu.
Nhưng trong đề tài này ta hạn chế là chỉ mô phỏng quá trình hoạt động của một hệ
thống nhỏ, chưa thể hoàn toàn theo sát với thực tế. Vì vậy vẫn còn nhiều vấn đề cần
được quan tâm giải quyết trong tương lai.
SVTH : Nguyễn Trọng Trung
Trang 3
Luận Văn Tốt Nghiệp
GVHD Ths Nguyễn Thành Phúc
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN
Sinh viên Nguyễn Trọng Trung có khả năng làm việc độc lập, mạnh dạn chọn
công nghệ mới để học và làm luận văn. Em Trung đã hoàn thành tốt luận văn của
mình, kết hợp với các sinh viên khác trong nhóm để thi công mô hình. Bên cạnh đó em
có khả năng tóm tắt vấn đề tốt, viết luận văn rõ ràng, làm việc nghiêm túc.
Sau khi bảo vệ cũng như sau khi nhận được nhận xét từ hội đồng, giáo viên phản
biên, sinh viên thực hiện cần chỉnh sửa luận văn. Mong rằng đây là tài liệu tốt cho các
thế hệ sau và những người quan tâm đến lĩnh vực của luận văn.
Điểm GVHD: 10
TP.HCM ngày 3 tháng 6 Năm 2017
SVTH : Nguyễn Trọng Trung
Trang 4
Luận Văn Tốt Nghiệp
GVHD Ths Nguyễn Thành Phúc
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
TP.HCM tháng 6 Năm 2017
SVTH : Nguyễn Trọng Trung
Trang 5
nguon tai.lieu . vn
GVHD Ths Nguyễn Thành Phúc
LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, em đã nhận
được sự hướng dẫn, giúp đỡ quý báu của các thầy cô, các anh chị và các bạn. Với lòng
kính trọng và biết ơn sâu sắc em xin được bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới: Ban giám
hiệu trường Đại Học Công Nghiệp TP.HCM và các thầy cô trong Khoa Điện đã dạy
bảo và tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ em trong quá trình học tập và thực hiện
luận văn.
Em xin chân thành cảm ơn Ths Nguyễn Thành Phúc đã luôn quan tâm và nhiệt
tình hướng dẫn trong suốt quá trình em làm luận văn.
Xin chân thành cảm ơn những người thân đã giúp đỡ động viên trong quá trình
học tập và thực hiện khóa luận. Đồng cảm ơn thư viện trường Đại Học Công Nghiệp
TP.HCM đã cung cấp cho em tài liệu những kiến thức cơ bản về S7-300 và WinCC.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!
TP.HCM, tháng 6 năm 2017
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Trọng Trung
SVTH : Nguyễn Trọng Trung
Trang 1
Luận Văn Tốt Nghiệp
GVHD Ths Nguyễn Thành Phúc
TÓM TẮT
Trong khóa luận này sẽ đề cập đến thiết kế giao diện để điều khiển, giám sát và
thu thập dữ liệu từ xa cho mô hình trộn, chiết rót và đóng nắp chai. Giao diện được
thiết kế trên phần mềm WinCC của hãng Siemens với thiết kế đẹp mắt và đầy đủ các
tính năng cần thiết cho người vận hành cũng như người giám sát hệ thống. Khóa luận
cũng hướng dẫn cụ thể các bước để các bạn khóa sau có thể tham khảo lập trình trên
WinCC một cách dễ dàng. Một số đoạn chương trình lập trình theo ngôn ngữ Visual
C++ cơ bản kết hợp với ngôn ngữ lập trình Visual Basic hiển thị thông tin tính toán
biểu thức. Với các chức năng cần thiết, phân quyền người dùng trong WinCC, thiết kế
giao diện từ thư viện, tạo nút nhấn, hiển thị tín hiệu Analog Input hoặc Output, hiển thị
cửa sổ làm việc nhỏ trên cửa sổ lớn, chuyển đổi giữa các file ảnh khác nhau, tạo cảnh
báo Alarm hoặc xuất dữ liệu ra Excel …
Mô hình được điều khiển thông qua PLC S7-300 của Siemens đây cũng là loại
PLC cao cấp của Siemens sử dụng rộng rãi trong các khu công nghiệp tự động vừa và
lớn với yêu cầu ổn định và chất lượng cao. Mô hình điều khiển thiết kế đơn giản với 3
bồn thực hiện cấp nguyên liệu và trộn nhiên liệu, trong mô hình này sử dụng cảm biến
siêu âm để xác định mực nước trong bồn trộn và thu thập dữ liệu đưa về WinCC. Các
cảm biến khác bao gồm cảm biến quang để xác định vị trí chai, cảm biến từ xác định
vị trí xi lanh, cảm biến điện dung xác định mực nước trong chai và hệ thống khí nén
cũng được sử dụng.
Băng tải có thể điều chỉnh tốc độ bằng tay tuy nhiên các bạn khóa sau có thể nâng
cấp điều khiển tốc độ động cơ băng tải bằng Analog Ouput để phát triển đề tài. Do
nhiều khó khăn và kinh phí không cho phép nên mô hình chưa được hoàn thiện như
mong muốn. Hi vọng quý bạn đọc có thể tìm hiểu khóa luận này để có thể phục vụ cho
nhu cầu cần thiết của mình trong học tập hay trong quá trình đi làm tại các nhà máy có
sử dụng SCADA
Từ khóa tìm kiếm :
“Trộn; Chiết rót; Đóng nắp chai; S7-300; WinCC”
SVTH : Nguyễn Trọng Trung
Trang 2
Luận Văn Tốt Nghiệp
GVHD Ths Nguyễn Thành Phúc
LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay quá trình tự động hóa trong công nghiệp là hết sức quan trọng đối với
sự phát triển của một quốc gia. Với các nước phát triển như Mỹ, Nhật,…thì tự động
hóa không còn xa lạ và đã trở nên quen thuộc. Ở các nước này máy móc hầu như đã
thay thế lao động chân tay, số lượng công nhân trong nhà máy đã giảm hẳn và thay
vào đó là những lao động chuyên môn, những kỹ sư có tay nghề, điều khiển giám sát
trực tiếp quá trình sản xuất thông qua máy tính. Việc điều khiển qua màn hình HMI là
vô cùng cần thiết, giúp người vận hành có cái nhìn trực quan, tổng quát quá trình hoạt
động của toàn bộ dây chuyền sản xuất.
Một trong những ứng dụng giám sát đó là WinCC (Windows Control Centre), nó
giúp ta điều khiển và giám sát toàn bộ quá trình sản xuất thông qua máy tính mà không
phải trực tiếp xuống nơi sản xuất để quan sát. Những điều trên chứng tỏ tầm quan
trọng của việc ứng dụng WinCC trong lĩnh vực tự điều khiển động hóa. Việt Nam là
nước đang phát triển thì như cầu hiện đại hóa trong công nghiệp là điều hết sức quan
trọng đối với phát triển kinh tế cũng như như cầu công nghiệp hóa hiện đại hóa đất
nước.
Là sinh viên theo học chuyên ngành “Điện Công nghiệp” cùng những nhu cầu,
ứng dụng thực tế cấp thiết của nền công nghiệp nước nhà, em muốn được nghiên cứu
và tìm hiểu những thành tựu khoa học mới để có nhiều cơ hội biết thêm về kiến thức
thực tế, củng cố kiến thức đã học, phục vụ tốt cho sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại
hóa. Vì những lý do trên em đã chọn đề tài: “ Thiết kế điều khiển giám sát cho dây
truyền chiết rót, đóng nắp chai sử dụng Simatic S7-300 và WinCC”.
Khóa luận nhằm nắm vững kiến thức về lập trình với S7-300, mô phỏng quá trình
hoạt động của một hệ thống với WinCC.Nghiên cứu đề tài nhằm tích lũy kinh nghiệm,
học hỏi thêm kiến thức và phát huy tính sáng tạo, giải quyết vấn đề.Theo phương châm
học đi đôi với hành thì việc tạo ra một hệ thống mô phỏng dùng S7-300 và WinCC là
một yêu cầu cần thiết , đáp ứng được nhu cầu đặt ra.
Đề tài sử dụng S7-300 và WinCC trong tự động hóa thì rất rộng lớn, hầu hết các
nhà máy, xí nghiệp ứng dụng WinCC trong việc điều khiển, giám sát tất cả các khâu.
Nhưng trong đề tài này ta hạn chế là chỉ mô phỏng quá trình hoạt động của một hệ
thống nhỏ, chưa thể hoàn toàn theo sát với thực tế. Vì vậy vẫn còn nhiều vấn đề cần
được quan tâm giải quyết trong tương lai.
SVTH : Nguyễn Trọng Trung
Trang 3
Luận Văn Tốt Nghiệp
GVHD Ths Nguyễn Thành Phúc
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN
Sinh viên Nguyễn Trọng Trung có khả năng làm việc độc lập, mạnh dạn chọn
công nghệ mới để học và làm luận văn. Em Trung đã hoàn thành tốt luận văn của
mình, kết hợp với các sinh viên khác trong nhóm để thi công mô hình. Bên cạnh đó em
có khả năng tóm tắt vấn đề tốt, viết luận văn rõ ràng, làm việc nghiêm túc.
Sau khi bảo vệ cũng như sau khi nhận được nhận xét từ hội đồng, giáo viên phản
biên, sinh viên thực hiện cần chỉnh sửa luận văn. Mong rằng đây là tài liệu tốt cho các
thế hệ sau và những người quan tâm đến lĩnh vực của luận văn.
Điểm GVHD: 10
TP.HCM ngày 3 tháng 6 Năm 2017
SVTH : Nguyễn Trọng Trung
Trang 4
Luận Văn Tốt Nghiệp
GVHD Ths Nguyễn Thành Phúc
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
TP.HCM tháng 6 Năm 2017
SVTH : Nguyễn Trọng Trung
Trang 5