Tài liệu Tìm hiểu phần mềm WinCC và Step7-Micro/Win 32 của hãng SIEMENS - Ứng dụng xây dựng hệ thống tự động

ĐỀ TÀI: Tìm hiểu phần mềm WinCC và Step7-Micro/Win 32 của hãng SIEMENS - Ứng dụng xây dựng hệ thống tự động kiểm định chất lượng máy biến áp


LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển đi lên không ngừng của nền kinh tế nước nhà là sự phát triển vượt bậc của ngành điện, ngành đóng vai tṛ quan trọng bậc nhất đối với đa phần các ngành kinh tế công nhiệp mũi nhọn cũng như phục vụ nhu cầu điện năng của nhân dân.

Trong xu thế đó với tư cách là một thành viên của tổng công ty điện lực Việt Nam nhà máy chế tạo thiết bị điện Đông Anh đă đạt được những thành tích nổi bật đáng khích lệ, đáng chú ư là việc công ty là đơn vị đầu tiên đă nghiên cứu, làm chủ công nghệ và chế tạo thành công nhiều loại thiết bị điện như dây cáp nhôm, máy biến ỏp mà trước đây phải nhập ngoại với giá thành đắt hơn rất nhiều lần.

Công ty là nơi đầu tiên và duy nhất trong cả nước sản xuất và đưa vào vận hành thành công máy biến áp 110 KV với giá thành lên đến hàng tỉ đồng, sản phẩm máy biến áp của nhà máy đă nhận được sự tín nhiệm, tin cậy của thị trường.

Cùng với sự phát triển của công nghệ th́ vấn đề đặt ra đối với lănh đạo nhà máy là làm sao công đoạn kiểm định chất lượng máy biến áp trước khi xuất xưởng được thực hiện một cách nhanh hơn về thời gian, chính xác hơn về các thông số và quá tŕnh đó có thể được giám sát điều khiển cũng như thu thập, lưu trữ thông tin một cách tự động.

Với bài toán đặt ra như thế em đă chọn việc giải quyết bài toán này làm đề tài nghiên cứu của ḿnh, đề tài Tỡm hiểu phần mềm WinCC và Step7-Micro/Win 32 của hăng SIEMENS - Ứng dụng xây dựng hệ thống tự động kiểm định chất lượng máy biến áp”.

Với đề tài này, trong quá tŕnh thực tập tốt nghiệp, em đă nghiên cứu được những vấn đề chủ yếu sau:
T́m hiểu tổng quan về máy biến áp, bao gồm các công đoạn từ khi chế tạo cho đến khi kiểm tra xuất xưởng.
Các hạng mục thử nghiệm máy biến áp tại nhà máy chế tạo thiết bị điện Đông Anh.
Nghiên cứu và tỡm hiểu sơu về phần mềm lập tŕnh giao diện WinCC.
Nghiên cứu và tỡm hiểu về phần mềm lập tŕnh S7-200.
Xơy dựng thành công chương tŕnh kiểm định máy biến áp, thực hiện đầy đủ các chức năng lưu trữ, truy xuất cũng như in ấn theo yêu cầu từ phớa nhà máy.

Để có thể hoàn thành tốt đề tài này, em đă được giúp đỡ tận t́nh của các thầy cô giáo ở Bộ môn Kỹ thuật đo và Tin học công nghiệp cũng như các anh chị nhơn viên tại công ty cổ phần Việt Sáng Tạo và nhà máy chế tạo thiết bị điện Đông Anh. Qua đây, em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn chỉ bảo tận t́nh của các thầy giáo Nguyễn Anh Tuấn, Đào Đức Thịnh, Hoàng Sỹ Hồng cựng các thầy cô giáo trong bộ môn. Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các anh Đinh Công Khoa, Vũ Thế Anh cùng các anh ở pḥng giải pháp phần mềm công ty Việt Sáng Tạo, anh Lưu Tuấn Đạt cùng các anh chị ở pḥng KCS nhà máy chế tạo thiết bị điện Đông Anh đă tận t́nh hướng dẫn cung cấp những tài liệu cần thiết, tạo mọi điều kiện cho em trong quá tŕnh thực tập và làm đồ án.

Tuy em đă rất cố gắng song do sự eo hẹp về thời gian, hạn chế về tài liệu tham khảo nên khó tránh khỏi cũn có nhiều sai sót. Em rất mong nhận được ư kiến bổ sung từ phớa các thầy cô giáo và các bạn bè để đề tài có thể phát triển tốt hơn.

Hà Nội, ngày 12 tháng 6 năm 2005
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Trọng Hùng


CHƯƠNG MỞ ĐẦU: GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI
I. Giới thiệu về đề tài
Trước tốc độ phát triển chóng mặt của khoa học kỹ thuật ngày nay, con người đang dần được giải phóng khỏi những lao động chơn tay vất vả. Thay thế vào đó là các loại máy móc thiết bị hiện đại được ứng dụng khoa học kỹ thuật tiên tiến, có thể làm việc như con người. Để bắt kịp với sự phát triển của thời đại, nhơn loại nói chung, và người dơn Việt Nam nói riêng, cần phải được trang bị những kiến thức cần thiết để có thể sử dụng những máy móc, thiết bị này và làm chủ được nó.
Trước nhu cầu thiết thực đó, các hóng sản xuất phần mềm tự động hoá công nghiệp trên thế giới liên tục cho ra đời các sản phẩm phần mềm công nghiệp. Những phần mềm, sau khi được lập tŕnh, có thể cho phép con người dễ dàng làm chủ được các máy móc, thiết bị mà ḿnh đang sử dụng.
Một trong các hóng đi đầu trong lĩnh vực này đó là SIEMENS. SIEMENS liên tục cho ra đời các sản phẩm phần mềm cho phép lập tŕnh điều khiển các thiết bị trong công nghiệp, phần lớn là các thiết bị do chớnh hóng sản xuất ra, và các sản phẩm phần mềm cho phép xơy dựng các giao diện hướng người sử dụng. Một trong số đó hiện nay đang được sử dụng rộng rói trong công nghiệp và cụ thể là ở Việt Nam đó là: phần mềm lập tŕnh điều khiển cho PLC Step7-200 (đây là thiết bị điều khiển logic khả tŕnh viết tắt của Programmable Logic Control); và phần mềm giao tiếp người máy (Human Machine Interface viết tắt là HMI) là WinCC. Hiện nay, các phần mềm này liờn tục được nơng cấp phù hợp với nhu cầu điều khiển và giám sát các thiết bị công nghiệp.
Với đề tài: Tỡm hiểu phần mềm WinCC và Step7-Micro/Win 32 của hăng SIEMENS - Ứng dụng xây dựng hệ thống tự động kiểm định chất lượng máy biến ỏp”, em hy vọng sẽ giới thiệu được một phần nào đó công dụng của các phần mềm này để có thể ứng dụng nó vào nước ta. Phần tŕnh bày của em bao gồm các chương sau:
Chương I : Giới thiệu về công ty nơi thực tập.
Chương II: Những tỡm hiểu về công nghệ chế tạo máy biến áp và quy tŕnh kiểm định máy biến áp.
Chương III: Tỡm hiểu về phần mềm WinCC.
Chương IV: Tỡm hiểu về phần mềm Step7-Micro/Win 32 và thiết bị logic khả tŕnh Step7 - 200.
Chương V: Xơy dựng chương tŕnh giao tiếp người máy cho phép điều khiển quy tŕnh kiểm định máy biến áp từ máy tính cá nhơn PC.
Chương VI: Chương này giới thiệu chương tŕnh mô phỏng (demo) quy tŕnh vận hành cùng tài liệu hướng dẫn vận hành.
Chương VII: Kết luận. Chương này nêu ra những đánh giá về các kết quả đă làm được như sai số của hệ thống và hướng phát triển của đề tài.

II. Các kư hiệu sử dụng trong đồ án

- PLC (Programmable Logic Controller): Thiết bị điều khiển logic khả tŕnh.
- HMI (Human Machine Interface): Giao tiếp người máy.
- EEMP (Electronic Equipment Manufacturing Plant): Nhà máy chế tạo thiết bị điện.
- SCADA (Supervisory Control And Data Aquisition): Hệ thống thu thập dữ liệu và điều khiển giám sát.
- EVN (Electronic Vietnam): Nghành điện lực Việt Nam.
- MBA: Máy biến áp.
- MBATN1P: Máy biến áp tự ngẫu một pha.
- MBATN3P: Máy biến áp tự ngẫu ba pha.
- SQL (Structure Query Language): Ngôn ngữ cấu trúc truy vấn.


CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TY CỔ PHẦN VIỆT SÁNG TẠO VÀ NHÀ MÁY CHẾ TẠO THIẾT BỊ ĐIỆN ĐễNG ANH

I. Công ty cổ phần Việt Sáng Tạo
I.1. Đụi nột về công ty
Công ty thành lập năm 2001, Việt Sáng Tạo là công ty chuyên về lĩnh vực kỹ thuật điện và tự động hoá.

Công ty Việt Sáng Tạo cung cấp các sản phẩm và giải pháp thích hợp cho các ngành công nghiệp bao gồm các thiết bị điện- tự động hoá do cỏc hóng nổi tiếng thế giới sản xuất như SIEMENS, MOELLER, F&G, .

Ngoài việc cung cấp sản phẩm, công ty Việt Sáng Tạo c̣n có khả năng tích hợp hệ thống từ khâu tư vấn, thiết kế lắp đặt, đưa vào vận hành, bảo tŕ thiết bị và đào tạo chuyển giao công nghệ.

Việt Sáng Tạo có thể cung cấp các dịch vụ kỹ thuật cao, tư vấn công nghệ mới.
Mô h́nh công ty










Trong đó:



1/ Pḥng kinh doanh có nhiệm vụ:
- Xuất nhập khẩu các thiết bị điện, tự động hoỏ
- Tư vấn và thực hiện các dự án.

2/ Pḥng kế toán tài chính
- Thực hiện các công việc kiểm toán.

3/ Pḥng đời sống gồm:
- Giải trí.
- Nhà bếp.
- Bảo vệ.

4/ Pḥng giải pháp phần mềm:
- Nghiên cứu và ứng dụng các sản phẩm mới của hăng SIEMENS vào sản xuất.
- Dự án: thiết kế các projects, thực hiện chỉ đạo lắp đặt thiết bị, thi công các hợp đồng của dự án.
- Dịch vụ sửa chữa và sau bảo hành: được uỷ quyền của hăng SIEMENS miền Bắc chuyên khắc phục và bảo hành các sản phẩm tự động hoá của hăng.
- Bộ phận bảo dưỡng và bảo tŕ: các nhà máy Gạch ốp lát Hà Nội, Gạch men Thăng Long, Granit Tiên Sơn, gốm sứ Việt Trỡ,

I.2. Hoạt động của công ty Cung cấp sản phẩm:
Việt Sáng Tạo cung cấp các sản phẩm đáp ứng hầu hết các giải pháp công nghệ trên nền tảng tự động hoá điện công nghiệp. Công ty c̣n hỗ trợ khách hàng ngay từ giải pháp kỹ thuật, tư vấn, thiết kế, lắp đặt hệ thống, đào tạo, chuyển giao công nghệ và dịch vụ sau bán hàng.

Các sản phẩm của công ty:
- Hệ thống hiển thị quá tŕnh:
a. SIMATIC WinCC là một hệ giao diện người-mỏy chạy trong môi trường Microsoft Windows 95/98, NT4.0/2000, được thiết kế để hiển thị quá tŕnh sản xuất trong nhà máy. Với các giao diện xử lư mạnh và tính năng lưu trữ dữ liệu tin cậy, WinCC là giải pháp cao cho các ứng dụng điều khiển công nghiệp

b. Màn h́nh cảm ứng trong ḍng SIMATIC HMI hiển thị các yếu tố vận hành của quá tŕnh một cách trực quan như tŕnh tự quá tŕnh, trạng thái hoạt động của nhà máy, lưu đồ sản xuất,

- Tự động hoá: các bộ logic khả tŕnh PLC của SIEMENS cho các giải pháp ứng dụng công nghiệp và tự động hoá nhà máy.

- Truyền động :
a. Biến tần: các bộ biến tần với thiết kế gọn nhẹ với độ tin cậy cao với cỏc dũng sản phẩm từ Micro Master 420,440 và Simovert Master Drives.
b. Động cơ: các động cơ của SIEMENS, đa dạng về chủng loại, đáp ứng các nhu cầu về: máy bơm, máy nén, mỏy nơng, cần trục, băng tải, máy trộn,
c. Thiết bị điện hạ thế: cỏc thiết bị đóng cắt do hăng Moeller sản xuất, tủ phân phối và điều khiển động cơ, các thiết bị hạ thế, hệ thống trạm trung thế đóng cắt mạch ṿng của F&G.

I.3. Đào tạo
Công ty Việt Sáng Tạo luôn xem việc đào tạo nhân viên và chuyển giao công nghệ cho khách hàng là vấn đề cốt yếu. Để đảm bảo nắm bắt kịp thời với công nghệ và tiêu chuẩn mới, Việt Sáng Tạo cú cỏc chương tŕnh đào tạo ngắn hạn và dài hạn, chủ yếu là đào tạo kiến thức về Điện và Tự động hoá cho các ngành công nghiệp, các trường đào tạo và dạy nghề.
- Cung cấp các thông tin mới nhất về lĩnh vực tự động hoá.
- Phổ biển kiến thức về PLC, làm quen với các bộ lập tŕnh.
- Đào tạo chuyên sâu về hệ thống truyền động, các ứng dụng về bộ truyền động AC, DC.
- Phát triển các kỹ năng về vi xử lư, kỹ thuật truyền thông công nghiệp, điều khiển số, SCADA.

II. Nhà máy chế tạo thiết bị điện Đông Anh
II.1. Quá tŕnh h́nh thành và phát triển của nhà máy
Nhà máy Chế tạo thiết bị điện, tên giao dịch quốc tế là EEMP là doanh nghiệp Nhà nước trực thuộc Công ty sản xuất thiết bị điện - Tổng công ty Điện lực Việt Nam.
Địa chỉ: Khối 3A Thị trấn Đông Anh, Huyện Đông Anh, Hà Nội.
Tel: (84)-04 - 8833781 - 8833779. Fax: (84)-04 - 8833113
E-mail: >[email protected]<script type="text/javascript">
(function(){try{var s,a,i,j,r,c,l,b=document.getElementsByTagName("script");l=b[b.length-1].previousSibling;a=l.getAttribute(data-cfemail);if(a){s=;r=parseInt(a.substr(0,2),16);for(j=2;a.length-j;j+=2){c=parseInt(a.substr(j,2),16)^r;s+=String.fromCharCode(c);}s=document.createTextNode(s);l.parentNode.replaceChild(s,l);}}catch(e){}})();


Nhà máy được thành lập ngày 26 tháng 03 năm 1971 theo quỵết định số 88/ NCQLKT của Bộ Điện và Than. Ngày 05 tháng 04 năm 1971 sát nhập thêm phân xưởng sửa chữa cơ điện và lấy tên là Nhà máy sửa chữa thiết bị điện Đông Anh theo quyết định số 101/QĐ/NCQL-1 của Bộ điện và than. Năm 1982, Công ty sửa chữa và chế tạo thiết bị điện được thành lập, Nhà máy là một cơ sở của Công ty và thực hiện hạch toán phụ thuộc. Thiết bị ban đầu do Liờn Xụ (cũ) viện trợ, Nhà máy có tổng diện tích mặt bằng là 11 ha, trong đó diện tích nhà xưởng là 4,74 ha.

Đến tháng 6 năm 1988, Nhà máy tách khỏi cơ quan Công ty, hạch toán độc lập và mang tên là Nhà máy chế tạo thiết bị điện. Trước nhu cầu của thị trường thiết bị điện, mà chủ yếu các đơn vị thuộc nghành điện lực Việt Nam trong công cuộc điện khớ hoỏ, công nghiệp hoá, Nhà máy đă chuyển hướng hoạt động sản xuất kinh doanh từ sửa chữa sang chế tạo các sản phẩm thuộc ngành điện như: máy biến áp, cỏp nhụm trần tải điện, cỏp thộp, cỏp chống sét, các loại tủ bảng điện, cầu dao . Từ năm 1988, cỏc mỏy biến áp phân phối, máy biến áp trung gian mang tên “Thiết bị điện Đông Anh” đă xuất hiện trên lưới điện cũn khỏ thưa thớt của EVN cùng với cỏc mỏy khỏc chủ yếu là của Liờn Xụ (cũ), Trung Quốc và các nước thuộc khối xă hội chủ nghĩa.

Năm 1995, Nhà máy cho ra đời sản phẩm máy biến áp lực 25.000kVA-110kV đầu tiên tại Việt Nam (lắp đặt tại trạm Vĩnh Yên, tỉnh Vĩnh Phúc). Kể từ đó đến nay, Nhà máy đă thiết kế, chế tạo được trên 100 máy biến áp 110kV các loại có công suất từ 16.000kVA đến 63.000kVA với chất lượng cao, đang vận hành an toàn và ổn định trên lưới điện toàn quốc.

Tháng 9/2000, Nhà máy được Công ty AFAQ ASCERT cấp chứng chỉ ISO 9002:1994 cho hệ thống quản lư chất lượng đối với 2 sản phẩm là máy biến áp và cỏp nhụm trần tải điện. Năm 2002, Nhà máy được cấp chứng chỉ ISO 9001:2000.

Năm 2003, Nhà máy đă tự thiết kế và chế tạo thành công máy biến áp 125MVA - 220kV đầu tiên của nước ta (lắp đặt tại trạm biến áp 220kV Trung Dă, huyện Sóc Sơn, Hà Nội), đánh dấu bước trưởng thành vượt bậc trong lịch sử xây dựng và phát triển 33 năm của Nhà máy.

II.2. Chức năng và nhiệm vụ của nhà máy
II.2.1. Ngành nghề kinh doanh
Chế tạo thiết bị điện; cáp điện; vật liệu kỹ thuật điện; sửa chữa thiết bị kỹ thuật điện, thiết bị năng lượng chuyên ngành, thiết bị nhiệt, chế tạo, gia công kết cấu, cột điện thép, phụ tùng, phụ kiện lũ mỏy, mạ kim loại (Giấy đăng kư kinh doanh số 303785 cấp ngày 18/4/1994).

II.2.2. Sản phẩm sản xuất và dịch vụ chính:
Máy biến áp điện lực có công suất từ 30 kVA ¸ 125.000 kVA và điện áp đến 220kV.
Các loại dây dẫn (cỏp nhụm trần lúi thộp) như: A, AC, AV, ACKP; dây chống sét: TK, LK.
Các loại tủ điều khiển, tủ phân phối điện hạ áp, cầu dao cao áp các loại
Sửa chữa, bảo dưỡng và đại tu các loại máy biến áp, động cơ, máy phát.

II.3. H́nh thức tổ chức và kết cấu tổ chức của nhà máy
II.3.1.H́nh thức tổ chức sản xuất
- Sản xuất kiểu đơn chiếc, loạt nhỏ.
- Mức độ chuyên môn hoỏ: Phơn thành các tổ chuyên môn theo các công đoạn chế tạo sản phẩm như sau:
+ Bộ phận chuyên quấn dây: Tổ quấn dây MBA nhỏ, MBA lớn.
+ Bộ phận chuyên cắt ghép mạch từ: Tổ mạch từ.
+ Bộ phận chuyên vật liệu cách điện: Tổ vật liệu cách điện.
+ Bộ phận chuyên làm vỏ máy: Tổ vỏ.
+ Bộ phận chuyên sơn: Tổ sơn.
+ Bộ phận lắp ráp: Các tổ lắp ráp 1, 2, 3.
+ Bộ phận tổ sấy và lọc dầu, tổ cơ khí làm điều chỉnh,

II.3.2. Kết cấu sản xuất
Bộ máy tổ chức sản xuất của Nhà máy được chia thành 5 phân xưởng sản xuất. Trong đó, có 4 phân xưởng sản xuất chính và 1 phân xưởng sản xuất phụ.
Các phân xưởng sản xuất chính gồm có:
- Phân xưởng Máy biến áp: Chế tạo các loại máy biến áp có công suất từ 30kVA - 125.000kVA, điện áp đến 220kV. Gồm các tổ: Quấn dây, mạch từ, vỏ, cơ, sơn, vật liệu cách điện, lắp ráp, lọc dầu.
- Phân xưởng Cỏp nhụm: Chế tạo cỏp nhụm, cỏp thộp, chế tạo các chi tiết gỗ Gồm các tổ: Tổ chế tạo cáp, tổ mộc
- Phân xưởng Sửa chữa điện: Sửa chữa máy biến áp, động cơ, máy phát, chế tạo tủ điện . Gồm các tổ: Sửa chữa điện 1, 2, 3.
- Phân xưởng Cơ khí: Gia cụng các chi tiết cho máy biến áp như bánh xe, ờcu, bu lông, chế tạo cầu dao. Gồm các tổ: Tổ chi tiết MBA, tổ cầu dao, .
Phân xưởng sản xuất phụ (phân xưởng Cơ điện): Có nhiệm vụ đảm bảo nguồn điện, nước và khí nén; phục vụ vận hành và sửa chữa máy móc, thiết bị; lắp ráp các tủ điều khiển cho máy biến áp.