Giới thiệu tổng quan về WinCC

Đoàn Xuân Minh Tuấn _ Tđh1.K48 .DHBK Hà Nội ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- doantuanbk@gmail.com 1 Giới thiệu tổng quan về WinCC WinCC là một phần mềm SCADA đuợc phát triển bởi Seimens . cho phép vận hành trên cơ sở giao diện đồ họa các quá trình của hệ thống công nghiệp . Chương trình được thiết kế với những module chức năng phù hợp với yêu cầu công nghiệp : ví dụ như các giao diện đồ họa , các message , các báo cáo …. Thêm vào đó WinCC cũng cung cấp những giao diện mở điều này mang đến cho người dùng những giải pháp mở trong một hệ thống phức tạp , Truy nhập cơ sở dử liệu bởi giao diện chuẩn ODBC và SQL . Tích hợp những Object khác trên nền tảng OLE2.0 và OLE custom Control ( ocx) OLE là tên viết tắt của Object Linking and Embedding . Chính kỉ thuật này cho phép việc trao những đoạn chương trình dùng chung giữa các chương trình khác nhau ( embeddig ) theo một cơ chế nhất định trong một không gian quản lý dử liệu . WinCC dựa trên nền tảng hệ điều hành 32 bít MS- Window 95 hay Window NT hoặc cao hơn Thông thường hiện nay có những phiên bản WinCC như sau: + WinCC v5 + WinCC v6 + WinCC Flexible Sự khác nhau giữa những phiên bản này là gì ? - WinCC nói chung là một giải pháp truyền thống trong hệ thống của Seimens . Nếu như trong bản V5.x ngôn ngữ lập trình cho phép là các script C/C++ thì đến V6.x tích hợp thêm vào đấy là các scrip Visual basic . Điều này giúp cho WinCC trở nên thân thiên hơn với các kỷ sư tích tích hợp hệ thống vốn quen thuộc với VB , là môn ngử có thế mạnh trong việc xây dựng giao diện người dùng ,về một khía cạnh nào đó là một công cụ rất hữu ích cho những người lập trình không thực sự chuyên sâu về mặt công nghệ thông tin hay kỉ thuật lập trình , hay đơn thuần là thời gian hoàn thành dự án nhanh . - WinCC theo như khuyến cáo của Seimens là chương trình sử dụng đê xây dựng hệ thống Scada cho một nhà máy , một dây chuyền công nghệ lớn - WinCC Flexible : Có khả năng lập trình mềm dẻo và linh hoạt hơn so với WinCC bởi sự tích hợp khả năng lâp trình giao điện HMI cho các dòng màn hình cảm ứng của Seimens . - WinCC Flexblle có thể dùng đựợc cho việc lậo trình cho nhứng trạm ở cấo thấp với các màn hình cảm ứng , PLC trong các quy trình công nghệ nhỏ . - WinCC Flexible 2007 hỗ trợ sẳn OPC cho khá nhiều PLC thông dụng như FX của Misubishi . LG . Omron … - Về cảm nhận của người dùng : Có lẽ WinCC Flexble thân thiện hơn trong giao diện lập trình bởi sự gần gủi hơn trong việc bố trí các panel gần giống hơn với một số ngôn ngử lập trình trên nền Window như VB hay VC … Việc khai báo các kết nối OPC ngoài cũng thuận tiện hơn bởi WinCC Flexible tự nhận các OPC hiện có trong hệ thống Đoàn Xuân Minh Tuấn _ Tđh1.K48 .DHBK Hà Nội ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- doantuanbk@gmail.com 2 người dùng chỉ phải lựa chọn bằng việc kích chọn thay vì phải khai báo chính xác tên các OPC như trong WinCC v5.x hay v6.x - Phát triển một dự án trên WinCC xét trên khía cạnh người dùng quan tâm đến một số vấn đề sau : + Khả năng tương thích của phần mềm với các thiết bị sủ dụng trong nhà máy. Liên kết WinCC với các thiết bị : Về cơ bản WinCC tích hợp sẳn các OPC cho phép giao tiếp với các PLC hoặc các thiết bị khác theo các chuẩn công nghiệp : MODBUS . PROFIELD BUS đồng thời trong WinCC cũng tích hợp sẳn các OPC cho phép liên kết với các PLC của một số hãng lớn như ABB , GE hoặc dòng FX của Misubishi . Đồng thời WinCC cũng có khả năng cho phép liên kết với các OPC của hãng thứ 3 nhằm thực hiện các giao tiếp với các PLC của các hãng khác . Điều này cho phép kỹ sư tích hợp hệ thống có thể xây dựng hệ thống của mình một cách linh hoạt hơn . Thí dụ sau đây minh họa việc liên kết WinCC và OPC . KepSever của Kepware + Xây dựng liên kết trên OPC KepServer. Save project và khởi động OPC trước khi xây dựng liên kết với WinCC + Xây dựng một project mới trên WinCC Đoàn Xuân Minh Tuấn _ Tđh1.K48 .DHBK Hà Nội ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- doantuanbk@gmail.com 3 + Thêm Driver mới vào Project : Trong “Tree view “ của Main Control Center kích vào Add New Driver Chọn tiếp Driver OPC.CHN Một cách hoàn toàn tương tự khi ta chọn kết nối với các PLC theo một số chuẩn công nghiệp như Profibus hoặc các dòng S5.S7 tương ứng ta lựa chọn các OPC trong cửa sổ Add new driver . + Kích chọn vào OPC vừa mới tạo ra . Kích chuột phải và chọn Properties Đoàn Xuân Minh Tuấn _ Tđh1.K48 .DHBK Hà Nội ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- doantuanbk@gmail.com 4 + Tạo kết nối : Trong của sổ Connection properties ta chọn Properties . Đoàn Xuân Minh Tuấn _ Tđh1.K48 .DHBK Hà Nội ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- doantuanbk@gmail.com 5 Trong cửa sổ NewConnection Properties ta khai báo tên OPC : KEPware.KepserverEX.V4 Sau khi ấn khai báo xong ta ấn Test Server để kiêm tra xem chương trình đã kết nối thành công với OPC hay chưa . Ta sẽ thu được một msbox thông báo kết quả kếtnối thành công như hình dưới đây . Thiết lập chương trình với WinCC Giới thiệu về tag trong WinCC :: WinCC tag thành phần trung tâm truy xuất dử liệu . Trong một Project WinCC , chúng nhạn duy nhất một tên và một kiểu dử liệu . Các kết nối về mặt dử liệu được thực hiện thông qua các tagname . Các giá trị của Tag được lưu giữ trong cơ sở dữ liệu của project . Khi Project WinCC cùng hệ thống được vận hành , tất cả những tag được khai báo trong project được nạp vào cấu trúc chương trình runtime Tóm lại : Ta có thể xem tag như các tế bào dữ liệu . Trong winCC có 2 loại tag + Internal tags ( các tag nội ) : Những tag này không được định nghỉa ở phân vùng địa chỉ trong PLC + External tags ( các tag liên kết ) : Thông qua kết nối vật lý và Việc định địa chỉ tương ứng ở PLC để nhận về các giá trị tương ứng của tag Đoàn Xuân Minh Tuấn _ Tđh1.K48 .DHBK Hà Nội ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- doantuanbk@gmail.com 6 + Tạo một independent tag : Kích đúp vào Tag management . Trong phần Newconnection chọn Newtag . Trên màn hình sẽ hiện lên bảng Tag properies. Ta lựa chọn các đặc tính của tag từ bảng này . + Đặt tên cho tag từ khung tagname : + Lựa chọn kiẻu giá trị cho tagname từ listbox đổ xuống + Trong khung Address ta khai báo đường dẫn đến tag chương trình cần xử lý - Bản các kiểu giá trị của tagname : - Đoàn Xuân Minh Tuấn _ Tđh1.K48 .DHBK Hà Nội ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- doantuanbk@gmail.com 7 + Thuộc tính datat type của các tag : Tag này chỉ nhận 2 giá trị tương ứng là true hoặc false , Do vậy khi lựa chọn một tag có dạng này thuộc tính Length và Adapformat là cố định – Người dùng không được phép can thiệp vào 2 thuộc tính này - : Kiểu dử liệu này có độ lớn 1 byte . Khi người dùng lựa chọn kiểu dử liệu của tag là Signed 8 bit Value . Phép chuyển đổi “ Char to Unsignedbyte” được xem như là chuẩn mặc định . Khi đó dải giá trị của tag sẽ nằm trong khoảng -128 đến 127 Thuộc tính “ Adap Format” được lựa chọn từ Box cho phép các khoảng giá trị của tag như sau: Đoàn Xuân Minh Tuấn _ Tđh1.K48 .DHBK Hà Nội ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- doantuanbk@gmail.com 8 - Hoàn toàn tương tự như signed 8 bit value . Kiểu dử liệu này dựa trên ô nhớ dữ liệu có độ lớn 1 byte . Lựa chọn thuộc tính từ “ Adap Format” tương ứng dải giá trị của tag như sau : Trong đó phép chuyển đổi “Byte to signed byte “ được xem như phép chuyển đổi tiêu chuẩn . Khi đó dải giá trị tương ứng của tag là : 0 đến 255 Đoàn Xuân Minh Tuấn _ Tđh1.K48 .DHBK Hà Nội ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- doantuanbk@gmail.com 9 Kiểu dữ liệu được chứa trong ô nhớ 2 Byte . Phép biến đổi “ Adapt format” tiêu chuẩn cho kiểu dử liệu này là “ Short to Signedword“ Khi đó phạm vi giá trị của tag nằm trong khoảng từ -32768 đến 32767 Đoàn Xuân Minh Tuấn _ Tđh1.K48 .DHBK Hà Nội ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- doantuanbk@gmail.com 10 Kiểu dữ liệu được chứa trong ô nhớ 2 Byte . Phép biến đổi “ Adapt format” tiêu chuẩn cho kiểu dử liệu này là “ Word to Unsigned word “ Khi đó phạm vi giá trị của tag nằm trong khoảng từ 0 đến 65535 Một số phép biến đổi : Đoàn Xuân Minh Tuấn _ Tđh1.K48 .DHBK Hà Nội ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- doantuanbk@gmail.com 11 Kiểu dữ liệu được chứa trong ô nhớ 4. Phép biến đổi “ Adapt format” tiêu chuẩn cho kiểu dử liệu này là “ Long to signed Dword “ Khi đó phạm vi giá trị của tag nằm trong khoảng từ -2147483647 đến 214748646 Một số phép biến đổi : Đoàn Xuân Minh Tuấn _ Tđh1.K48 .DHBK Hà Nội ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- doantuanbk@gmail.com 12 Kiểu dữ liệu được chứa trong ô nhớ 4 không dấu . Phép biến đổi “ Adapt format” tiêu chuẩn cho kiểu dử liệu này là “ Dword toUn signed Dword “ Khi đó phạm vi giá trị của tag nằm trong khoảng từ 0 đến 4294967295 Một số phép biến đổi Đoàn Xuân Minh Tuấn _ Tđh1.K48 .DHBK Hà Nội ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- doantuanbk@gmail.com 13 Kiểu dữ liệu được chứa trong ô nhớ 4 có chứa dấu . Phép biến đổi “ Adapt format” tiêu chuẩn cho kiểu dử liệu này là “ Float to Float“ Khi đó phạm vi giá trị của tag nằm trong khoảng từ - đến + Một số phép biến đổi Đoàn Xuân Minh Tuấn _ Tđh1.K48 .DHBK Hà Nội ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- doantuanbk@gmail.com 14 Kiểu dữ liệu được chứa trong ô nhớ 8 có chứa dấu . Phép biến đổi “ Adapt format” tiêu chuẩn cho kiểu dử liệu này là “ Double to double“ Khi đó phạm vi giá trị của tag nằm trong khoảng từ - đến + Đoàn Xuân Minh Tuấn _ Tđh1.K48 .DHBK Hà Nội ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- doantuanbk@gmail.com 15 Tag group là một nhóm các tag . Thông thường trong thiết kế các tag group được lấy theo các channel . Hoặc có thể lấy theo từng nhiệm vụ . những nhóm chức năng có liên quan . Các Tag group mang tính chất định hướng và gợi nhớ cho người thiết kế hệ thống . Những bước dưới đây minh họa việc thiết lập một tagGroup : Đoàn Xuân Minh Tuấn _ Tđh1.K48 .DHBK Hà Nội ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- doantuanbk@gmail.com 16 Từ khung cửa sổ chính của WinCC ta chọn trong New Connection . Từ Pop-up menu đổ xuống ta chọn New TagGroup : Trong hộp thoại Propreties of tag group : trong textbox Name : Ta đặt tên cho Tag Group . Chẳng hạn ta đặt tên cho Tag group mới này là Channel1 . Từ Tag Group mới tạo ra . Ta khởi tạo các tag trong nằm trong tag Group này . Bằng cách kích chọn từ Pop up memu đổ xuống từ TagGroup Channel1 . Lần lượt khai báo các Newtag trong TagGroup này . Trong thí dụ này ta tạo ra 2 Tag mới với tên là Tag1 và Tag2 trong Tag Group tên là Channel 1 . Khi đó trên giao diện của chương trình như sau : Đoàn Xuân Minh Tuấn _ Tđh1.K48 .DHBK Hà Nội ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- doantuanbk@gmail.com 17 Đoàn Xuân Minh Tuấn _ Tđh1.K48 .DHBK Hà Nội ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- doantuanbk@gmail.com 18 Phần II : Thiết kế giao diện với WinCC . Người dùng truy nhập vào chương trình soạn thỏa giao diện người dùng của WinCC từ giao diện chính của chương trình : Chọn Graphics Designer Từ Pop up menu đổ xuống chọn New picture . Trong khung cửa sổ bên phải màn hình sẽ xuất hiện . Kích chọn NewPdl0.Pdl từ Pop up men nu đổ xuống ta chọn Rename picture để đặt tên cho giao điện chính . Trong thí dụ dưới đây ta xây dựng một Screen với tên là Overview screen . Kích chọn Open từ Pop up menu đổ xuống của Overview screen để vào chương trình thiết kế giao diện Giao diện chính của chương trình thiết kế giao diện đồ họa : Đoàn Xuân Minh Tuấn _ Tđh1.K48 .DHBK Hà Nội ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- doantuanbk@gmail.com 19 Các thành phần chính trong giao diện chương trình : + Thanh Menu bar : Chứa những điều khiển cơ bản của chương trình : File menu , Edit menu , View menu , Insert menu , Align , Option menu , Window meu , Help . + Menu Color Palatte menu này để cho phép lựa chọn màu sắc cho đối tượng như Text back group , Các đường line cho các đối tượng line objects . Hoặc màu nền cho các vùng Trong Color Palatte : gồm 16 màu cơ bản ngoài ra người dùng có thể tùy chọn theo các màu sắc mà mình mong muốn Kích chọn vào biểu tượng other colors Chọn tiếp Define Custom colours để lựa chọn màu sắc mà người dùng mong muốn . Đoàn Xuân Minh Tuấn _ Tđh1.K48 .DHBK Hà Nội ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- doantuanbk@gmail.com 20 . . Chú ý : Trong thiết kế giao diện người dùng Do yêu cầu của người vận hạnh thường xuyên làm việc với giao diện này do vậy việc chọn màu nền cho giao diện chính cũng như các đối tượng cũng là một yếu tố quan trọng cần quan tâm . Thông thường giao diện chính của màn hình điều khiển nên chọn màu sẩm màu ( xám hoặc xanh sẩm ) Hoặc trong một số chương trình HMI của Mĩ hoặc một số nước khu vực bắc Mĩ thì thường giao diện back group được chọn là màu tối , hoặc có thể là màu đen . Màu sắc của các đối tượng cũng là một yếu tố cần quan tâm . Thông thường những đối tượng công nghệ chinh nên chọn là các đối tượng 3D có màu sáng dể nổi bật , nhứng đối tượng công nghệ mang tính chất bổ trợ ta nên chọn các hình khối 2D căn bản và màu xám . Các dấu hiệu hiển thị thông số công nghệ nên chọn màu sắc nổi bật . Có thể dùng hiệu ứng nhấp nháy đối với những tín hiệu cảnh báo quan trọng ( có thể đi kèm hiệu ứng âm thanh ) Đoàn Xuân Minh Tuấn _ Tđh1.K48 .DHBK Hà Nội ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- doantuanbk@gmail.com 21 + Standard Objects : Gồm những khối có dạng hình học cơ bản như chử nhật , elíp …. + Smart Objects : Là những đối tượng “ thông minh “ dược sử dụng trong quá trình thiết kế giao diện . Bao gồm Application window: Là đối tượng quản lý các thông điệp ( Alarm Logging ) , hệ thống thu thập ( Tag Logging ) hệ thống các báo cáo ( Print Jobs ) và cúng bao hàm đồng thời các ứng dụng ( Global scrips ) I/O field : Đây là đối tượng thể hiện các thông số vào ra của quá trình . Có thể thể hiện các giá trị ở dạng thập phân , nhị phân , hecxal hay string . + Tiếp đây là một thí dụ sử dụng I/O field để biểu diễn giá trị từ một tag . Giá trị của tag được lấy từ OPC-Server là Kepware.Kepserver. Từ màn hình chính của winCC ta khai báo một tag mới với tên là Timer1. Tham số như hình dưới Đoàn Xuân Minh Tuấn _ Tđh1.K48 .DHBK Hà Nội ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- doantuanbk@gmail.com 22 Ta thực hiện khai báo để định địa chỉ cho Tag . Kích chọn Select và khai báo địa chỉ : Việc lựa chọn đia chỉ này tùy thuộc vào việc bạn thiết lập kênh dữ liệu ở OPC . Trong thí dụ trên ta thiết lập Tag với vùng nhớ DM003 thực hiện trao đổi dử liệu qua OPC . Thiết lập kết nối PLC và OPC Kepware. Khởi động Kepware . Chọn Click to add a channel . Đặt tên cho Channel . Ở đây ta đặt tên cho Channel là OMRON Đoàn Xuân Minh Tuấn _ Tđh1.K48 .DHBK Hà Nội ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- doantuanbk@gmail.com 23 Trong khung Newchannel . Ta lựa chọn thiết bi kết nối . Ở đây ta chọn Omron Hostlink. Lựa chọn các thông số truyền thông : Kiểm tra tên cổng bạn chọn cho kết nối cũng như những thông số truyền thông OPC và PLC . ở đây ta chọn cổng COM 4 với những thông số truyền thông như sau : Đoàn Xuân Minh Tuấn _ Tđh1.K48 .DHBK Hà Nội ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- doantuanbk@gmail.com 24 Thiết lập Newdevice . ta đặt tên cho New Device mới là OMRON PLC1 Trong khung lựa chọn Device mode : ta chọn tên thiết bị C200H . Bạn lựa chọn tiếp tục theo các qui trình thiết lập tự động . Tiếp đến bạn thiết lập các tag cần trao đổi dử liệu . Đoàn Xuân Minh Tuấn _ Tđh1.K48 .DHBK Hà Nội ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- doantuanbk@gmail.com 25 Kết nối về mặt phần cứng PLC nối với PC qua bộ chuyển đổi CIF 01 Sau khi khai báo thành công Tag . Trên màn hình như sau : Đoàn Xuân Minh Tuấn _ Tđh1.K48 .DHBK Hà Nội ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- doantuanbk@gmail.com 26 Trong Graphics Designer ta chọn I/O field từ Smart Object Trong giao diện đồ họa ta chọn địa chỉ đến Tag cần lấy giá trị Chọn tiếp đến thời gian cập nhật dữ liệu cho Tag từ list box đổ xuống . Đoàn Xuân Minh Tuấn _ Tđh1.K48 .DHBK Hà Nội ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- doantuanbk@gmail.com 27 Save lại Project và chuyển sang chế độ RUNTIME . Quan sát sự thay đổi của dử liệu trong tag . Tương ứng ta cũng có thể theo giỏi đê kiểm tra giá trị của Tag này trong khung cửa sổ Lauch OPC của Kepware : Đoàn Xuân Minh Tuấn _ Tđh1.K48 .DHBK Hà Nội ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- doantuanbk@gmail.com 28 Xây dựng giao diện đồ họa : Từ cửa sổ đồ họa , Chọn Display library để liên kết với thư viện đồ họa của WinCC . WinCC cung cấp giao điện đồ họa khá đầy đủ cho các đối tượng công nghiệp . Kích đúp vào từng đối tượng đề đưa ra màn hinh đồ họa những đối tượng cần thiết cho mô tả quy trình công nghệ . Thiết lập các báo cáo . + Làm việc với Tag – Logging : Đoàn Xuân Minh Tuấn _ Tđh1.K48 .DHBK Hà Nội ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- doantuanbk@gmail.com 29 Từ cửa sổ WinCC explorer chọn Tag Logging . Từ List đổ xuống ta chọn New để vào cửa sổ Tag- Logging . Thiết lập cấu hình cho một Timer : Kích chuột phải vào Timer từ Popup menu ta chọ