Mang Truyen Thong Cong Nghiep

CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU http://optimize.com.vn; email: [email protected] 1

M¹ng truyÒn th«ng

c«ng nghiÖp

OPTIMIZE TRADING AND TECHNOLOGY SERVICE COMPANY LIMITED

AND

RESEARCH CENTRAL AND ELECTRICAL ELECTRONIC ENGINEERING

Biên soạn:

KS. Lê Thân

ThS. Nguyễn Kim Ánh


Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông và mạng TTCN

Section 6: Mô hình phân cấp trong mạng TTCN

Section 2: Mô hình ISO

Section 3: Kiến trúc mạng (topology) và môi trường truyền dẫn

Section 5: Các phương pháp điều khiển truy nhập môi trường

Section 4: Các thiết bị sử dụng cho cấp liên mạng

Section 7: ASi

Section 8: CANopen

M¹ng truyÒn th«ng c«ng nghiÖp



Section 9: DiviceNet

Section 10: Ethernet – TCP/IP - Modbus

Section 11: Profibus-DP

Section 12: FIPIO

Section 13: Interbus

Section 14: Modbus



Section 1

Khái niệm cơ bản về truyền thông và

mạng TTCN


Những khái niệm cơ bản về truyền thông

Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông

Tín hiệu được tạo ra trên cơ sở của các đại lượng vật lý (ánh sáng, âm thanh, hình ảnh, điện áp, dòng điện, tần số,…).

Tín hiệu là môi trường để chuyển tải thông tin.

Dữ hiệu là phần thông tin có ích.

Transmitter/Receiver

Transmission

Receiver

Receiver

Transmitter/Receiver

Data

Data

Medium

Medium

Transmission

Truyền thông là khái niệm dùng để chỉ sự trao đổi thông tin giữa các đối tác(communications partner) với nhau.


Các phương pháp truyền tín hiệu


Dữ liệu có thể được truyền theo dạng analog: các giá trị đi theo một tiến trìnhliên tiếp nhau.

Dữ liệu có thể được truyền theo dạng digital: các giá trị đi theo một tiến trìnhliên tiếp nhau (lấy mẫu).



Các kiểu truyền

Truyền một chiều (simplex transmission)

Truyền hai chiều gián đoạn (half duplex transmission)

Truyền hai chiều toàn phần (full duplex transmission)



Các kiểu truyền

Truyền nối tiếp (serial transmission):Kiểu liên kết này thường yêu cầu 3 dây dẫn: send, receive and earth.

Các bit trong 1 byte được truyền lần lượt theo thứ tự trước – sau.

1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1

Truyền song song (parallel transmission): Các bit trong 1 byte được truyền đồng thời cùng một lúc.Sử dụng cho khoảng cách truyền ngắn.Chất lượng của tín hiệu tỉ lệ nghịch với số kênh truyền.

10110101



Kiểu truyền đồng bộ và không đồng bộ trong chế độ nối tiếp

Truyền nối tiếp đồng bộ (synchronous serial transmission):

Dữ liệu được truyền một cách liên tục (không có khoảng thời gian gián đoạn).

Một tín hiệu đồng bộ được truyền song song với tín hiệu là dữ liệu.

Truyền nối tiếp không đồng bộ (asynchronous serial transmission):

Bit đồng bộ là bit START, STOP (nằm ngoài các bit dữ liệu).


Kết luận

Do nguyên nhân về giá thành và tính bền vững màtrong hầu hết các mạng truyền thông đều sử dụng kiểutruyền dữ liệu dạng số nối tiếp không đồng bộhai chiều gián đoạn.



Có bao nhiêu mạng truyền thông trong công nghiệp?


ASi

Seriplex

SDS

Interbus

DeviceNet

LonBus

Profibus

CAN

CA

Nopen

Modbus

Modbus TCP/IPM

odbus Plus

Echolon

Ethernet IndustrialIntranet

WorldFIP

Foundation Fieldbus

Foundation Fieldbus

Modbus Serial

CC-Link

LonWorks

HART

PROFINET

Ethernet/IP

FIPI

O

Uni

-Tel

way

FIPWAY???...


Network là gì?


Là một nhóm thiết bị (communication partner) được kết nối cùng vớinhau theo một cấu trúc nào đó nhằm mục đích trao đổi hoặc chia sẻ thôngtin, tài nguyên cho nhau trong một môi tường truyền dẫn chung.


Tại sao phải kết nối mạng (network connection)?


Điều khiển mềm dẻo và nhanh chóng dòng chảy của thông tin phục vụ cho:

Truy xuất để hiển thị (bức tranh quá trình), lưu trữ, cảnh báo, chuẩn đoánmáy móc từ xa.

Trao đổi lượng lớn thông tin một cách tức thời nâng cao được chất lượngcủa điều khiển.

Nhanh chóng trong vấn đề phát hiện lỗi cũng như việc khắc phục.

Hệ thống được đồng bộ hóa do tính chất toàn cục (global) của dữ liệu

Giảm chi phí và không gian về lắp đặt (tối thiểu hóa dây nối thông qua cácbus ngoại vi phân bố (distributed peripherals)).

Dễ dàng và nhanh chóng trong việc thay đổi về số lượng cũng như chấtlượng của sản phẩm do điều khiển tập trung tại CCR.

Giảm thời gian xây dựng hoặc nâng cấp công nghệ.



Tại sao phải kết nối mạng (network connection)?


Cần có những gì để xây dựng mạng (network)?


1. Lựa chọn giao thức (protocol) mạng.

2. Lựa chọn các Controller phù hợp cho chức năng điều khiển và truyền thông theoprotocol đã lựa chọn.

3. Các chủng loại cáp kết nối phù hợp với khoảng cánh và tốc độ truyền thông.

4. Máy tính, máy in, card mạng,… tương thích với giao thức.

5. Các thiết bị kết nối liên mạng.

6. Softwares, Driver,… thích hợp.


Các kiểu mạng cơ sở


Master/Slave:

Peer to Peer:

Server/Client:

Subnet (mạng con)

Hệ thống truyền thông có dự phòng



Master/Slave:

Administration và tất cả mọi hoạt động thông qua trung tâm (Master).

Hoạt động thông qua nguyên tắc hỏi vòng.

Khái niệm này thường được sử dụng cho các mạngcon ở cấp trường, ví dụ việc kết nối giữa controller vớicác module ngoại vi phân bố hoặc contrller với MCC hoặc cotroller với mạng ASi…

Ví dụ:




Peer to Peer:

Administration được phân bố đều cho các đối táctruyền thông (cùng cấp).

Môi trường truyền thông được chia sẽ cho nhau.

Ví dụ:




Server/Client:

Administration được phân bốtại trung tâm (Server).

Quản lý toàn bộ dòng chảy củathông tin trong hệ thống.

Môi trường truyền thông đượcchia sẽ cho nhau.

Ví dụ:




Subnet (mạng con): Subnet là toàn bộ các thành phần vật lý, chuẩn, giao thức, dịch vụ đồng nhất để thực hiện một kết nối thống nhất để phục vụ cho việc trao đổivà quản lý dữ liệu.

Các kết nốigiữa các trạmnối vào subnet không đi qua gateway.

Một subnet được coi là mộtmôi trườngtruyền thông.

Ví dụ: có ba subnet (1 subnet MPI, 2 subnet Profibus DP), các S7 400 làm nhiệmvụ điều khiển và quản lý hai subnet Profibus DP vừa làm nhiệm vụ của gateway đểliên kết ba subnet lại với nhau.



Hệ thống truyền thông có dự phòng (Redundant Communication System)


Là hệ thống có độ dự trữ có thể tăng lên gấp đôi đôi khi có thể gấp ba lần ở tạimột số CPU, nguồn cung cấp cho hệ thống điều khiển hoặc môi trường truyền thông(các bus truyền), dự phòng về I/O.

Các cơ chế giám sát và đồng bộ hóa sẽ được đảm bảo nếu có một thành phần bịlỗi thì sẽ có một thành phần khác thay thế ngay (tùy theo mức độ dự phòng) màkhông nhất thiết phải dừng hệ thống để xử lý.

Việc dự phòng này ở các cấp độ khác nhau tùy thuộc vào mức độ quan trọng củahệ thống, thực tế người ta có thể chia ra các cấp độ như sau:

Dự phòng nóng (Host Standby): thời gian chuyển mạch < 10 ms.

Dự phòng ấm: 10 ms < thời gian chuyển mạch < 100 ms.

Dự phòng lạnh (nguội): dự phòng dạng này phải ngừng hệ thốngtrong khoảng thời gian ngắn để thay thế thiết bị.




Dự phòng CPU và bus truyềnthông trong kết nối của CPU S7-400H của SIEMENS.

Dự phòng Server, CPU AC800M và các bus truyền thông trong kết nốicủa ABB.






Section 2

Mô hình ISO

(Open System Interconnect Reference model )


Section 2: Mô hình OSI

Ý nghĩa của mô hình OSI là gì?

Sự trao đổi thông tin giữa các thiết bị của các hãng công nghiệp thực hiện theocác chuẩn giao thức, chuẩn truyền dẫn, truy cập môi trường… rất khác nhau.

Chính vì lý do đó, vào năm 1984 tổ chức quốc tế ISO (International Standardization Organization) đã thống nhất và đưa ra một mô hình chuẩn 7 lớp, lớpthấp nhất là lớp 1 và cao nhất là lớp 7 để thống nhất giữa các hãng công nghiệp vớinhau.

Nhằm mục đích kết nối những thiết bị của các hãng khác nhau lại cùng với nhautrong cùng môi trường truyền dẫn.


Mô hình OSI

Physiscal Medium 1

Link Layer 2

Network Layer 3

Transport Layer 4

Session Layer 5

Presentation Layer 6

Application Layer 7

Kết nối vật lý giữa các thiết bị trong mạng

Xác nhận, phát hiện sai và sữa sai, quản lýtruy cập môi trường

Thiết lập hay tạo kết nối cho các tuyến (route)

Thiết lập hay kết thúc một kết nối (reset lạilỗi, đóng gói và bảo mật dịch vụ)

Quản lý và đồng bộ hóa (một khi bị gián đoạn nó cóthể bắt đầu lại tại điểm đó thay vì làm lại từ đầu)

Chuyển đổi kiểu dữ liệu cho phù hợp với thiếtbị

Administration network (khởi động và dừngmạng, xử lý message), cung cấp dịch vụ mạng

Lớpđược

thiết kếcho

truyềnthông

Lớpđược

thiết kếcho xửlý dữliệu

Bus concept

Network concept,

ex: TCP/IP

TCP: transmission Control Protocol (Layer 4)

IP: Internet Protocol (Layer 3)




Mô hình OSI

Sự kết nối giữa các trạm trong mạng phải tương thích với nhau về môhình (phù hợp về chuẩn giao thức).

Sự kết nối giữa hai trạm được thực hiện theo các lớp cùng tên.

Physiscal Medium 1

Link Layer 2

Network Layer 3

Transport Layer 4

Session Layer 5


Application Layer 7

Physiscal Medium 1

Link Layer 2

Network Layer 3

Transport Layer 4

Session Layer 5


Application Layer 7

Station A Station B



Mô hình OSI

Physiscal Medium 1

Link Layer 2

Network Layer 3

Transport Layer 4

Session Layer 5


Application Layer 7

Station A

Physiscal Medium 1

Link Layer 2

Network Layer 3

Transport Layer 4

Session Layer 5


Application Layer 7

Station B

Năm lớp trên cùng thường được thực hiện bằng phần mềm (software)

Hai lớp dưới cùng được thực hiện bằng phần cứng (hardware)

Biểu diễn nguyên lý về dòng chảy của dữ liệu:



Khái niệm về chuẩn giao thức (protocol)


Ví dụ về khung truyền liên quan đến mô hình OSI


Slave address

=7

Function code

=3

No. of First

word =5

No. of First to be read

=5

CRC 16

Byte11 2 2 2

Khung truyền của Modbus RTU (RTU frame)

Yêu cầu đọc dữ liệu từ2 thanh ghi Word có địachỉ là W5 và W6 từ trạmslave số 7:

Physiscal Medium 1

Link Layer 2

Network Layer 3

Transport Layer 4

Session Layer 5


Application Layer 7

Physiscal Medium 1

ASIC chip 2

Application Layer 7

ASIC: Application-Specific Integrated Circuit



Bytes 4

FCSFTP, HTTP , SMTP Modbus etc.

Application layers

46 to 150020

LL

C

IP TC

P

6 6 2 208

Sou

rce

add

r.

Des

tin.

Add

.

Pre

amab

le Khung truyền của Ethernet TCP/IP frame

Ví dụ về khung truyền liên quan đến mô hình OSI

CSMA/CD: Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection


Section 3

Kiến trúc mạng (topology) và

môi trường truyền dẫn



Tất cả các mạng đều có đặc điểm chung là gì?


Application massage: phụ thuộc vào quá trình đóng gói của phần mềmtrên lớp ứng dụng.

Điều khiển truy nhập môi trường: là thục tục nhằm mục đích chia sẽ môitrường vật lý để tránh sự xung đột của dữ liệu và tận dụng tối đa hiệu suấtcủa đường truyền.

Logical topology (kiến trúc logic): chỉ sự liên hệ vật lý giữa các thiết bịtrong mạng với nhau.

Môi trường truyền dẫn (Mediums): là đường dẫn vật lý kết nối giữa cácthiết bị trong mạng với nhau.


Các vấn đề cần quan tâm đến nôi trường truyền dẫn


Khi nói đến môi trường truyền dẫn, trước tiên phải đặt vấn đề về:

Tốc độ truyền (speed transmission)

Khoảng cách truyền (distance)

Vấn đề giảm thiểu sự tác động của trường điện từ(electromagnetic immunity)

Dung lượng khi truyền (capacity transmission)


Các môi trường truyền dẫn phổ biến


Cáp đồng trục (Coaxial cable): Điệntrở thấp, chống nhiễu tốt do đó thíchhợp cho việc truyền ở tốc độ cao; nhược: kho đi dây và nối thông qua cácđầu nối đặc chủng.

Cáp quang (Optical fibre): Truyền dẫntín hiệu bằng ánh sáng do đó không bịảnh hưởng của nhiễu điện từ trường; sửdụng cho những khu vực môi trườngkhắc nghiệt.

Cáp đôi dây vặn xoắn (Pair of twisted wires) hoặc đôi dây thẳng: Lắp đặt đơngiản, giá thành rẻ.

Truyền khôngdây (Wireless)


Chuẩn truyền dẫn (RS 232; RS 422A; RS 485)


RS232: Kết nối theo dạng point-to-point, Sửdụng phương thức truyền không đốixứng.

Khoảng cách truyền < 15m, tốc độ < 20Kbps.



RS422A:

Chuẩn truyền dẫn (RS232; RS422A; RS485)

Truyền 2 chiều toàn phần (Full duplex) trên bus 4 dây (2 dây truyền, 2 dâynhận).

Chống nhiễu tốt, do đó khoảng cáchtruyền tối đa 1200m ở tốc độ 100 Kbps

RS485:

Cũng giống như đặc tính của RS422A nhưng truyền theo kiểu 2 chiều giánđoạn (Half duplex ) trên bus 2 dây.


Kiến trúc mạng (topology)


Point to Point Topology

Star Topology

Bus Topology

Ring Topology

Free Topology

HybridTopology




Point to Point Topology: chỉ sự liênkết chỉ 2 thiết bị với nhau.

Bus Topology: gồm một đường dâychính, tất cả các thiết bị được nốivào đó, truyền thông dạng Broadcast oriented.

Star Topology: vài thiết bị tham giakết nối mạng với nhau thông qua một thiết bị trung tâm. Thông thườngsử dụng Switch để chuyển kênh.




Star Topology: Tất cả các unit làđược mắc nối nối tiếp nhau tạo thànhvòng kín, lúc đó truyền thông phải điqua các unit rồi mới tới nơi nhận. Nếumột node bị hỏng thì xem như vòng bịhở mạch.

Free Topology: Thông thườngtrong hệ thống truyền thông chung, việc kết nối là sự kết hợp giữa cáckết nối trên.



Hybrid Topology: Mạng internet.



Section 4

Các thiết bị sử dụng cho cấp liênmạng



Những thiết bị mở rộng mạng


Repeater and Hub

Bridge

Router

Gateway




Repeater and Hub:

Repeater: là một thiết bị ở lớp 1 (Physical Layer) trong mô hình OSI. Repeater có vai tròkhuếch đại tín hiệu vật lý ở đầu vào và cung cấpnăng lượng cho tín hiệu ở đầu ra để có thể đếnđược những chặng đường tiếp theo trong mạng. Điện tín, điện thoại, truyền thông tin qua sợiquang… và các nhu cầu truyền tín hiệu đi xađều cần sử dụng Repeater.

Hub: Hub được coi là một Repeater có nhiều cổng. Khi cấu hình mạng là hình sao (Star topology), Hub đóng vai trò là trung tâm của mạng. Với một Hub, khi thông tin vào từ một cổngvà sẽ được đưa đến tất cả các cổng khác. Hub có 2 loại là Active Hub và Smart Hub. -Active Hub: là loại Hub được dùng phổ biến, cần được cấp nguồn khi hoạt động, được sử dụngđể khuếch đại tín hiệu đến và cho tín hiệu ra những cổng còn lại, đảm bảo mức tín hiệu cần thiết. - Smart Hub (Intelligent Hub): có chức năng tương tự như Active Hub, nhưng có tích hợp thêmchip có khả năng tự động dò lỗi - rất hữu ích trong trường hợp dò tìm và phát hiện lỗi trong mạng.




Bridge: là thiết bị mạng thuộclớp 2 của mô hình OSI (Data Link Layer). Bridge được sử dụng đểghép nối 2 mạng để tạo thành mộtmạng lớn duy nhất. Bridge đượcsử dụng phổ biến để làm cầu nốigiữa hai mạng Ethernet. Bridge quan sát các gói tin (packet) trênmọi mạng. Khi thấy một gói tin từmột máy tính thuộc mạng nàychuyển tới một máy tính trênmạng khác, Bridge sẽ sao chép vàgửi gói tin này tới mạng đích.



Router: là thiết bị mạng lớp 3 của mô hình OSI (Network Layer). Router kết nối hai hay nhiều mạng IP với nhau. Các máy tính trên mạng phải “nhận thức” được sự tham gia củamột router, nhưng đối với các mạng IP thì một trong những quy tắc của IP là mọi máy tínhkết nối mạng đều có thể giao tiếp được với router.

Ưu điểm của Router: Về mặtvật lý, Router có thể kết nối vớicác loại mạng khác lại với nhau, từ những Ethernet cục bộ tốc độcao cho đến đường dây điện thoạiđường dài có tốc độ chậm.

Nhược điểm của Router: Router chậm hơn Bridge vì chúng đòi hỏinhiều tính toán hơn để tìm ra cáchdẫn đường cho các gói tin, đặcbiệt khi các mạng kết nối vớinhau không cùng tốc độ.




Gateway: cho phép nối ghép hai loại giao thức với nhau. Ví dụ: mạng của bạn sửdụng giao thức IP và mạng của ai đó sử dụng giao thức IPX, Novell, DECnet, SNA…hoặc một giao thức nào đó thì Gateway sẽ chuyển đổi từ loại giao thức này sang loạikhác.Qua Gateway, các máy tính trong các mạng sử dụng các giao thức khác nhau có thểdễ dàng “nói chuyện” được với nhau. Gateway không chỉ phân biệt các giao thức màcòn còn có thể phân biệt ứng dụng như cách bạn chuyển thư điện tử từ mạng này sang mạng khác, chuyển đổi một phiên làm việc từ xa…




Tổng kết

o Node

o Segment/chanel

o Subnet

o Network

o Domain

o System


Section 5

Các phương pháp điều khiển

truy nhập môi trường




Master/Slave

Token Passing

Random access (CSMA/CD CSMA/CA)

Truy cập mạng thuộc DataLink layer



Master/Slave

Cơ chế làm việc trong chế độ này giống như quan hệ giữa thầy và tròtrong một lớp học.

Master có quyền truy cập đến tất cả các slave (theo vòng logic).

Slave là trạm bị động, chỉ có thể trao đổi thông tin với trạm Master khi có yêu cầu từ Master (không có khả năng trao đổi thông tin vớicác trạm khác).

EX: Modbus (Schneider), PPI, USS, Profibus-DP (Siemens), ASi…



Token Passing

Cơ chế làm việc trong chế độ này giống như một mạng đa Master, trongđó:

Có hai vòng: vòng vật lý (Token ring) và vòng logic (Token ring/Token Bus).

Token: là một nhóm bits (frame) mang thông tin điều khiển. Nó đượcquay vòng trong một subnet tuần tựtheo thứ tự của địa chỉ từ trạm nàyđến trạm khác.

EX: Modbus plus (Schneider), Profibus-DP (Siemens),…

Tại một thời điểm, trạm nào nắmgiữ được Token thì trạm đó sẽ cóquyền là Master.

Yêu cầu của các trạm khi tham gia vào subnet định cấu hình Token passing.



Random access (CSMA/CD CSMA/CA)

CSMA (Carrier Sense Multiple Access) được xác định bởi nguyên tắc đápứng giữa các thiết bị trong mạng khi hai thiết bị hoặc nhiều hơn gởi đồngthời dữ liệu lên môi trường truyền thông gọi là xung đột (collision)

Trước khi gởi tin nhắn, mỗitrạm truyền thông phải kiểmtra đường bus có rỗi không. Nếu đường bus rỗi, trạm cóthể gởi tin nhắn ngay lập tức. Nếu có hai trạm cùng bắt đầugởi tin nhắn tại cùng một thờiđiểm, một sự xung đột xuấthiện. Sự xung đột này đượcphát hiện bởi cả hai trạm vàchúng sẽ dừng việc gởi. Saumột khoảng thời gian chờ đợiđược chọn ngẫu nhiên, chúngsẽ cố gắng gởi lại lần nữa.



AA BB CC

AA BB CC

AA BB CC

1. Carrier sense

2. Multiple access

3. Collision

4. Detection

A Phát hiệnxung đột, huỷbỏ bức điện. Chờ một thờigian và lặp lạibước 1

C Phát hiệnxung đột, huỷbỏ bức điện. Chờ một thờigian và lặp lạibước 1

Random access

CSMA/CD: Carrier Sense Multiple Access/ Collistion Detect

Ex: Ethernet


Section 6

Mô hình phân cấp trong mạng TTCN



Những đặc điểm của MTTCN


Do đặc thù về công nghệ sản xuất tạo ra nhiều loại mạng truyền thôngkhác nhau, có thể phân biệt với mạng thông tin quảng đại qua một số kháicạnh sau:

Phạm vi hoạt động

Dung lượng dữ liệu

Tốc độ truyền/nhận Real-Time

Yêu cầu về độ tin cậy, độ linh hoạt và tính bền vững

Chính vì lý do đó mà người ta phân ra thành nhiều cấp, mỗi cấp có nhữngđặc trưng riêng.


Mô hình phân cấp trong TTCN

Information systemCompanyLevel 3Data Networks

(Data Bus)Internet/Intranet

ComponentsActuatorsSensors Level 0ASi, Modbus, Interbus, DiveceNet, CANbus,

Profibus-DP, Modbus Plus, FIFO, CANopen, Foundation Fielbus, HART

(Field Bus)

Control systemMachinesLevel 1Ethernet Industrial, Profibus-FMS, ProfiNet,

ModbusTCP/IP, FIPWAY, CC-Link, ControlNet, EthernetIP

SupervisionmanagementProduction

WorkshopLevel 2

Local Area Networks (LAN)Ethernet TCP/IP

FTP-HTTP



Biểu đồ thể hiện sự liên quan giữa cấp độ điều khiển so với độ phức tạp của mạng



Mô hình phân cấp trong TTCN

Data Network

Control Network

Device Bus/ Field Bus

Sensor/Actuator Bus



Ứng dụng tiêu biểu của các level trong mô hình phân cấp



Đặc tính tiêu biểu của các level trong mô hình phân cấp



Đặc tính của các level trong mô hình phân cấp

Level Tên mạng Kiểu thông tin



Hệ thống tự động hóa được kết hợp giữa các level với nhau



Chiến lược về mạng công nghiệp của hãng SIEMENS

MPI: là một subnet nhỏ, bao gồm một số nút(node) ở cấp trườnghoặc cấp phân xưởng.

Nó là một giao diệnnhiều điểm kết nối tronghọ SIMATIC S7/M7 vàC7, làm giao diện choviệc thiết lập mạng từmột vài PLC hoặc đểtrao đổi một khối lượngdữ liệu nhỏ với các PG

hoặc máy tính lập trình.





PPI: là tổ chức mạng cho các ứng dụng MicroAutomation, sử dụng để kếtnối nhiều S7-200, màn hình TD, OP với nhau.

4

2

31

3

1



USS: là giao thức nối tiếp được SIEMENS xây dựng để sử dụng cho việckết nối truyền thông giữa PLC S7-200 với các Biến tần MicroMaster MM 430/MM440 của hãng.


3

1

2 313054

0

USS protocol

CPU 22X

MicroMaster




Ethernet Industrial (TCP/IP): Industrial Ethernet (IE) là một mạng cấpdưới mạnh nhất trong môi trường công nghiệp.

Profibus DP/PA FMS: Profibus (Process Fieldbus) là một chuẩn được đềra để qui định các đặc tính của một hệ thống bus dùng để kết nối các thiết bịtrường với các thiết bị điều khiển và giám sát. Theo ứng dụng và môi trườnglàm việc mà hãng phân thành các loại sau:

- Profibus-DP (Decentralized Peripherals): dùng cho việc kết nối với cácthiết bị trường với các thiết bị điều khiển (controller).- Profibus-PA (Process Automation): tương tự như Profibus-DP nhưngdùng trong môi trường dễ cháy nổ, nhiễu cao.- Profibus-FMS (Fieldbus Message Specification): dùng cho việc nốimạng các máy tính giám sát điều khiển với các controller.

- Ưu điểm của mạng là truyền lượng lớn dữ liệu với tốc độ cao. - IE là mạng con dùng để kết nối các máy tính với hệ thống tự động hoá.



Bảng các thông số đặc trưng của hệ thống mạng tiêu biểu của SIEMENS


Mội ví dụ trong kết nối mạng của SIEMENS

Level 2

Level 1

Level 0



Chiến lược về mạng công nghiệp của hãng Schneider Electric

Ethernet TCP/IP & Modbus TCP/IP: là tổ chức mạng ở level 2 vàlevel 3 cho hệ thống điều khiển và hệ thống thông tin.

CANopen

ASi (level 0)

Modbus RS 485: một khi Ethernet là không thích hợp cho một số kếtnối vật lý và hạn chế về giá thành thì Modbus RS 485 sẽ được thay thế.

Những mạng cốt lõi:



FIPIO; Modbus Plus; Uni-Telway; Seriplex

Những mạng kế thừa:

Chiến lược về mạng công nghiệp của hãng Schneider Electric

DevieNet (Allen-Bradley)

Profibus DP (Siemens)

Interbus (Phoenix)

Những kết nối liên mạng:

etc.




Chiến lược về mạng công nghiệp của hãng Allen Bradley








I. Tæng quan chung: 1. Giíi thiÖu vÒ m¹ng truyÒn th«ng trong c«ng

nghiÖp: Do ®Æc thï cña çc ngµnh c«ng nghiÖp mµ ®·

t¹o ra nhiÒu lo¹i m¹ng truyÒn th«ng kh¸c nhau. MÆtkh¸c m¹ng truyÒn th«ng trong c«ng nghiÖp còng cãnh÷ng ®Æc thï riªng, cã thÓ ph©n biÖt chóng víi m¹ng th«ng tin qu¶ng ®¹i th«ng qua mét sè khÝa c¹nh sau:

- Ph¹m vi ho¹t ®éng

- Yªu cÇu vÒ ®é tin cËy khi truyÒn


¦u ®iÓm cña sö dông m¹ng truyÒn th«ng trongc«ng nghiÖp:

-Thay thÕ ®îc hoµn toµn çc hÖ thèng truyÒn cònh: 0-20mA, 0-10V...-Cho phÐp lµm viÖc víi çc s¶n phÈm cña nhiÒu nhµs¶n xuÊt kh¸c nhau.-Lµ hÖ thèng më, ®ång thêi cho phÐp hiÖu chØnh®iÒu khiÓn tõ phßng ®iÒu khiÓn trung t©m.-HÖ thèng ho¹t ®éng víi ®é tin cËy cao h¬n.-§é mÒm dÎo gÇn nh kh«ng cã giíi h¹n.-Gi¸ thµnh thÊp.-Lîng th«ng tin truyÒn t¶i lín.


KÕt nèi m¹ng cæ ®iÓn víi mét sè lîng lín çcd©y dÉn tÝn hiÖu.

2. M« h×nh ph©n cÊp trong m¹ng truyÒn th«ngc«ng nghiÖp:

79

PC PC

PC PC PC

HIS HIS EWS

FCS FCS FCS FCS

S S AS A

PC - Personal ComputerHIS -Human Interface StationFCS - Field Control StationS - SensorA - Actuator

Fieldbus

System bus

Ethernet

Fast Ethernet

Qu¶n lÝ kinh tÕ

Qu¶n lÝ küthuËt

§iÒu khiÓn vµgi¸m s¸t

HiÖn ®iÒu khiÓn

M« h×nh ph©n cÊp çc hÖ thèng m¹ng trong c«ng nghiÖp

HiÖn trêng

80

§Ó cã çi nh×n tæng thÓ vÒ m¹ng truyÒn th«ng trongc«ng nghiÖp, h·y xem m« h×nh ph©n cÊp ®Ó thÊy çc ®Æctrng, còng nh chøc n¨ng nhiÖm vô cña cña tõng cÊp.

CÊp hiÖn trêng:§©y lµ cÊp n»m t¹i hiÖn trêng vµ tÊt nhiªn cÊp nµy

n»m s¸t víi d©y chuyÒn s¶n xuÊt nhÊt. Çc thiÕt bÞ chÝnhtrong cÊp nµy lµ sensor vµ c¬ cÊu chÊp hµnh, chóng cã thÓ®îc nèi m¹ng trùc tiÕp hoÆc th«ng qua ®êng Bus ®Ó nèivíi cÊp trªn (cÊp ®iÒu khiÓn).

HÖ thèng Bus dïng ®Ó kÕt nèi çc thiÕt bÞ ë cÊphiÖn trêng víi cÊp ®iÒu khiÓn gäi lµ Bus trêng(fieldbus), trong thùc tÕ hÖ thèng Bus nµy ®ßi hái cÇn cã®¸p øng thêi gian thùc trong çc cuéc trao ®æi th«ng tin, mét ®Æc trng cña çc cuéc trao ®æi tin trong cÊp trênglµ çc b¶n tin thêng cã chiÒu dµi kh«ng lín


Çc sensor vµ c¬ cÊu chÊp hµnh ®îc nèi trªn®êng Bus cã thÓ lµ çc thiÕt bÞ th«ng minh hoÆc còngcã thÓ lµ çc thiÕt bÞ th«ng thêng cã xö dông thªmçc bé chuyÓn ®æi giao thøc t¬ng thÝch.

§iÓn h×nh cña Bus trêng lµ: Profibus-DP, Profibus-PA, Canbus, Foundation Fielbus, DeviceNet, InterBus..

CÊp ®iÒu khiÓn:CÊp nµy bao gåm çc tr¹m ®iÒu khiÓn hiÖn

trêng (FCS), çc bé ®iÒu khiÓn logic lËp tr×nh (PLC), çc thiÕt bÞ quan s¸t .. . Chøc n¨ng thu thËp çc tÝnhiÖu tõ hiÖn trêng, thùc hiÖn ®iÒu khiÓn c¬ së, ®iÒukhiÓn logic, tæng hîp d÷ liÖu ...


Çc thiÕt bÞ ë cÊp nµy ®îc kÕt nèi víi nhau vµ kÕtnèi víi çc thiÕt bÞ ë cÊp trªn (cÊp ®iÒu khiÓn gi¸m s¸t) th«ng qua Bus hÖ thèng, thùc tÕ çc b¶n tin trao ®æi trªnBus hÖ thèng còng ®ßi hái tÝn n¨ng thêi gian thùc cao, mÆt kh¸c ®Æc thï cña çc b¶n tin lµ chiÒu dµi lín h¬nnhiÒu so víi çc b¶n tin trao ®æi trªn Bus trêng

§iÓn h×nh cña Bus hÖ thèng lµ: Profibus-FMS, ControlNet, Industrial Ethernet.

CÊp ®iÒu khiÓn gi¸m s¸t:Çc thiÕt bÞ trong cÊp nµy bao gåm çc tr¹m giao

tiÕp ngêi m¸y HIS, çc tr¹m thiÕt kÕ kü thuËt EWS, vµçc thiÕt bÞ phô trî kh¸c. Chøc n¨ng cña cÊp nµy lµ thùchiÖn ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh (Process Control), thùc hiÖn çcthuËt to¸n ®iÒu khiÓn tèi u...


ViÖc kÕt nèi çc thiÕt bÞ ë cÊp nµy víi çc thiÕt bÞ ë cÊptrªn (cÊp qu¶n lÝ kü thuËt) ®îc thùc hiÖn th«ng qua m¹ng Ethernet, thùc chÊt ®©y lµ mét m¹ng côc bé LAN, víi tÝnhn¨ng trao ®æi th«ng tin kh«ng nhÊt thiÕt trong thêi gian thùc.

CÊp qu¶n lÝ kü thuËt vµ cÊp qu¶n lÝ kinh tÕ:Thùc chÊt çc cÊp nµy rÊt quan träng ®èi víi çc ho¹t

®éng cña c«ng ty, tuy nhiªn yªu cÇu vÒ tèc ®é trao ®æi th«ngtin còng nh ®ßi hái vÒ thêi gian thùc lµ kh«ng cao, chøcn¨ng cña çc cÊp nµy lµ qu¶n lÝ t×nh tr¹ng ho¹t ®éng cña çcthiÕt bÞ trong toµn hÖ thèng còng nh ho¹ch ®Þnh chiÕn lîcph¸t triÓn s¶n xuÊt dùa trªn t×nh tr¹ng cña thiÕt bÞ .

Mét sè giao thøc dïng trong çc hÖ thèng m¹ng nµy lµFast Ethernet, TCP/IP


II. C¬ së thùc hiÖn m¹ng truyÒn th«ng c«ng nghiÖp:

1. M«i trêng truyÒn dÉn:1.1 Çc ®Æc tÝnh cña m«i trêng truyÒn dÉn:

M«i trêng truyÒn dÉn lµ m«i trêng mµ tÝn hiÖu th«ngtin truyÒn qua (thùc chÊt ®ã lµ ®êng truyÒn). M«i trêngtruyÒn dÉn cã ¶nh hëng lín tíi tèc ®é truyÒn dÉn, chÊt lîng®êng truyÒn..

1.2. Çc lo¹i m«i trêng truyÒn dÉn:a) §êng hai d©y hë.

Lµ lo¹i m«i trêng truyÒn dÉn ®¬n gi¶n, hai d©y dÉn®îc çch li víi nhau b»ng kho¶ng kh«ng. Lo¹i nµy cã thÓnèi çc thiÕt bÞ víi chiÒu dµi kh«ng lín l¾m vµ tèc ®é truyÒnkh«ng qu¸ 19.2 Kbis/s. §êng d©y nµy ®îc øng dông trongtruyÒn sè liÖu gi÷a çc DTE vµ DCE.


Nhîc ®iÓm cña lo¹i d©y nµy lµ chÞu t¸c ®éngcña nhiÔu xuyªn ©m, ngoµi ra cÊu tróc hë khiÕn nã nh¹y c¶m víi nhiÔu g©y ra bëi çc nguån bøc x¹, ®ã còngchÝnh lµ lÝ do khiÕn cho m«i trêng truyÒn dÉn nµy h¹n chÕ vÒ tèc ®é vµ chiÒu dµi d©y dÉn.

b) Çp ®«i d©y xo¾n:§©y lµ m«i trêng truyÒn dÉn cã tÝnh lÞch sö

trong truyÒn sè liÖu vµ hiÖn nµy nã vÉn lµ m«i trêngtruyÒn dÉn ®îc dïng rÊt phæ biÕn. Nã ®îc ph¸t minh cïng thêi víi ®iÖn tho¹i, vµ gi¸ th× t¬ng ®èi rÎ tiÒn


Çp d©y ®«i xo¾n cã thÓ lo¹i trõ tèt h¬n. Trong métçp cã nhiÒu cÆp d©y xo¾n vµo nhau. Mét ®«i d©y xo¾n bao gåm hai sîi d©y ®îc quÊn çch li «m vµo nhau do cÊu tróc nh thÕ mµ trêng ®iÖn tõ cña hai d©y sÏ trunghoµ lÉn nhau, mÆt kh¸c d©y tÝn hiÖu vµ d©y ®Êt xo¾n vµonhau gióp cho tÝn hiÖu giao thoa ®îc c¶ hai d©y thu nhËn, kh«ng lµm ¶nh hëng lªn tÝn hiÖu vi sai. ChÝnh v× vËy mµnhiÔu ra m«i trêng xung quanh vµ nhiÔu xuyªn ©m gi¶mthiÓu ®¸ng kÓ.

CÊu t¹o cña çp ®«i d©y xo¾n


§êng d©y xo¾n ®«i thÝch hîp víi thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn®êng d©y vµ m¹ch thu riªng, sö dông tèc ®é bit díi 1 Mbps cho kho¶ng çch tõ vµi m ®Õn 15Km vµ tèc ®é bit thÊp h¬n cho kho¶ng çch dµi h¬n. §iÓn h×nh cña çp®«i d©y xo¾n lµ viÖc øng dông trong çc hÖ thèng truyÒnth«ng sö dông chuÈn RS485 víi tèc ®é truyÒn th«ngthêng lµ 64Kb/s vµ 96Kb/s

Tuy vËy çp ®«i d©y xo¾n cã nhîc ®iÓm lµ chÞu ¶nhhëng cña nhiÔu kÝ sinh vµ hiÖn tîng can nhiÖt (couplage)

Cã 2 lo¹i çp xo¾n ®«i: Çp xo¾n ®«i kh«ng bäc kim(UTP – Unshielded Twisted Pair) dïng réng r·i trong m¹ng ®iÖn tho¹i vµ trong nhiÒu øng dông truyÒn sè liÖu; çp xo¾n ®«i bäc kim (STP–Shielded Twisted Pair), cã mét mµn ch¾n ®Ó b¶o vÖ gi¶m ¶nh hëng cña tÝn hiÖu giao thoa.


c) Çp ®ång trôc:

H¹n chÕ chÝnh cña çp xo¾n ®«i g©y ra bëi hiÖuøng bÒ mÆt. Khi tèc ®é bit (còng lµ tÇn sè) cña tÝn hiÖutruyÒn dÉn t¨ng lªn th× luång ch¶y cña dßng ®iÖn trongd©y chØ ë trªn bÒ mÆt, do vËy sö dông Ýt h¬n tiÕt diÖn s½n cã, dÉn ®Õn sù t¨ng ®iÖn trë cña d©y ®èi víi tÝn hiÖu caotÇn, lµm t¨ng suy hao. Ngoµi ra, ë tÇn sè cao, n¨ng suÊttÝn hiÖu bÞ mÊt m¸t nhiÒu h¬n do hiÖu øng bøc x¹. V× vËy, víi nh÷ng øng dông ®ßi hái tèc ®é bit cao h¬n 1 Mbps, cÇn ph¶i cã thiÕt bÞ ®iÖn tö thu vµ ®iÒu khiÓn tinh vi h¬nhoÆc sö dông mét m«i trêng truyÒn dÉn kh¸c.


Çp ®ång trôc lµm gi¶m tèi thiÓu hai hiÖu øng trªn. Çp cã chÊt dÉn ®iÖn ë chÝnh gi÷a trôc vµ bao quanh trôccòng lµ chÊt dÉn ®iÖn. Kho¶ng gi÷a hai líp chÊt dÉn ®iÖnthêng ®îc lµm ®Çy bëi chÊt çch ®iÖn r¾n hoÆc cÊu tróctæ ong.

Líp çch ®iÖnLíp dÉn ®iÖn

CÊu t¹o cña çp ®ång trôc


ChÊt dÉn ®iÖn ë gi÷a lµ mµn ch¾n h÷u hiÖu víi tÝn hiÖunhiÔu bªn ngoµi. Sù tæn hao tÝn hiÖu rÊt nhá g©y ra do bøc x¹®iÖn tõ vµ hiÖu øng bÒ mÆt. Çp ®ång trôc cã thÓ sö dông víinhiÒu kiÓu tÝn hiÖu kh¸c nhau, tèc ®é ®iÓn h×nh lµ 10Mbps.

Çp ®ång trôc ®îc sö dông réng r·i, chÕ ®é ho¹t ®éng cãthÓ sö dông d¶i c¬ së (BaseBand) hoÆc d¶i réng (BroadBand). Víi BaseBand toµn bé hiÖu suÊt ®êng truyÒn ®îc dµnh chomét kªnh truyÒn th«ng duy nhÊt trong khi ®ã BroadBand th× södông cho 2 hoÆc nhiÒu kªnh cïng ph©n chia d¶i th«ng cña®êng truyÒn. Chóng ®îc minh ho¹ trªn h×nh 3.10.

BaseBand BroadBand

Minh ho¹ d¶i c¬ së vµ d¶i réng


Ph¬ng thøc truyÒn d¶i c¬ së cã thÓ truyÒn ®îc c¶tÝn hiÖu t¬ng tù vµ tÝn hiÖu sè.

Kho¶ng çch truyÒn ë gi¶i c¬ së tõ 1Km ®Õn 3Km tèc ®é trong gi¶i nµy lµ 1Mb/s ®Õn 10Kb/s

Víi gi¶i réng kho¶ng çch tõ 10Km ®Õn 50Km, tèc ®é cã thÓ lªn ®Õn 350Mb/s

Víi ®iÒu chÕ d¶i réng çp ®ång trôc kh¸ nh¹y c¶mvíi nhiÔu tÇn sè thÊp, hÖ sè chèng nhiÔu tõ 50dB ®Õn 60 dB. Trong trêng hîp ®iÒu chÕ d¶i réng th× kÐm nh¹y c¶m h¬n, hÖ sè chèng nhiÔu tõ 80dB ®Õn 100dB.


d) Sîi quang:

§©y lµ m«i trêng truyÒn dÉn ®ang ®îc xö dông réngr·i trong c«ng nghiÖp bëi çc u ®iÓm sau:

-Dung lîng truyÒn lín-TÝnh b¶o mËt tÝn hiÖu khi truyÒn cao-Träng lîng nhÑ (®Æc biÖt thÝch hîp víi kü thuËt

hµng kh«ng)-Kh¶ n¨ng chèng nhiÔu tèt-Tèc ®é truyÒn cao (cã thÓ lªn ®Õn hµng tr¨m Mb/s)-Kh«ng bÞ ¨n mßn trong çc m«i trêng oxi ho¸


+ CÊu t¹o sîi quangÇp sîi quang gåm mét sîi thuû tinh ®¬n cho mçi

tÝn hiÖu ®îc truyÒn, n»m trong vá bäc ng¨n ¸nh s¸ng bªnngoµi. TÝn hiÖu ¸nh s¸ng sinh ra bëi m¸y ph¸t quang. M¸yph¸t quang thùc hiÖn sù chuyÓn ®æi tõ ®iÖn sang quang. T¬ng tù, m¸y thu quang thùc hiÖn chøc n¨ng ngîc l¹i t¹i ®Çu cuèi thu. M¸y ph¸t quang sö dông LED hoÆc ILD, m¸y thu quang sö dông diode quang hoÆc transistor quang®Ó thùc hiÖn çc chuyÓn ®æi.

n1n2

Nguyªn lÝ lµm viÖc cña çp quang


Trong sîi quang ®a mode chiÕt suÊt bËc, vËt liÖu chÕt¹o vá vµ lâi kh¸c nhau nhng chiÕt suÊt lµ ®ång nhÊt. Çc tia s¸ng do diode ph¸t ra víi gãc nhá h¬n gãc tíih¹n sÏ ®îc ph¶n x¹ toµn phÇn t¹i giao diÖn lâi – vá vµlan truyÒn däc theo lâi b»ng çch ph¶n x¹ nhiÒu lÇn. Çctia s¸ng ph¸t ra t¹i diode víi gãc kh¸c nhau sÏ truyÒn ®i víi thêi gian kh¸c nhau, dÉn ®Õn tÝn hiÖu thu cã ®é réngxung lín h¬n tÝn hiÖu vµo, lµm gi¶m tèc ®é bit.


0.1 1 10 100

L(km)

V(Mb/s)

100

10

1

0.1

Çp quang

Çp ®ång trôc

Çp ®«i d©y xo¾n

§å thÞ liªn hÖ gi÷a tèc ®é truyÒn vµ kho¶ng çch truyÒn cña çp®«i d©y xo¾n, çp ®ång trôc vµ çp quang


2. Giíi thiÖu m¹ng truyÒn th«ng th«ng dông Profibus(Process Field Bus):

Lµ hÖ thèng Bus trêng ®îc ph¸t triÓn t¹i §øc n¨m1987 vµ thµnh chuÈn EIC 61158 n¨m 2000. Víi môc ®Ých qu¶ng b¸ còng nh hç trî viÖc ph¸t triÓn

vµ øng dông çc s¶n phÈm t¬ng thÝch Profibus, mét tæchøc ngêi sö dông ®· ®îc thµnh lËp mang tªn ProfibusInternational víi h¬n 1000 thµnh viªn.

Ngµy nay Profibus lµ hÖ thèng Bus trêng hµng ®Çu thÕ giíivíi h¬n 20% thÞ phÇn víi h¬n 5 triÖu thiÕt bÞ l¾p ®Æt trongkho¶ng 500.000 øng dông. Profibus ®ang ®îc coi lµ gi¶iph¸p chuÈn, tin cËy trong nhiÒu øng dông ®Æc biÖt lµ trongçc øng dông cã yªu cÇu cao vÒ tÝnh n¨ng thêi gian thùc.


HÖ thèng Bus nµy ®îc øng dông ®Ó kÕt nèi çcthiÕt bÞ trêng víi çc thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn gi¸m s¸t. §©y lµ hÖ thèng Bus nhiÒu chñ (MultiCast) cho phÐp çcthiÕt bÞ vµo/ra ph©n t¸n, çc thiÕt bÞ ®o th«ng minh, thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn... nèi vµo cïng mét ®êng Bus.

Çc tr¹m chñ (thêng lµ çc PC, PLC) ®îcquyÒn kiÓm so¸t truyÒn th«ng trªn Bus, çc tr¹m tí(thêng lµ çc Module vµo/ra ph©n t¸n, çc thiÕt bÞ ®o th«ng minh...) kh«ng ®îc phÐp truy nhËp Bus, mµ chØ®îc x¸c nhËn hoÆc tr¶ lêi çc yªu cÇu tõ tr¹m chñ.


Profibus gåm 3 lo¹i t¬ng thÝch víi nhau: Profibus – FMS, Profibus – DP vµ Profibus – PA.

-Profibus – FMS ®îc dïng chñ yÕu trong viÖcnèi m¹ng çc m¸y tÝnh ®iÒu khiÓn vµ cÊp ®iÒu khiÓngi¸m s¸t.

-Profibuss – DP ®îc dïng ®Ó kÕt nèi çc thiÕtbÞ trêng víi çc m¸y tÝnh ®iÒu khiÓn.

-Profibus – PA ®îc sö dông trong çc lÜnh vùctù ®éng ho¸ çc qu¸ tr×nh cã m«i trêng dÔ ch¸y næ.


KÕt nèi çc thiÕt bÞ ®o lêng vµ ®iÒukhiÓn trong hÖ thèng m¹ng


1. KÕt nèi çc thiÕt bÞ ®o lêng theo ph¬ng ph¸pcæ ®iÓn:


Víi ph¬ng ph¸p kÕt nèi cæ ®iÓn, mçi mét thiÕt bÞ®o lêng ®iÒu khiÓn ®îc kÕt nèi víi Module I/O cña hÖthèng ®iÒu khiÓn gi¸m s¸t b»ng mét sîi çp ®«i. DO vËysè lîng çp ®i trong m¹ng rÊt lín dÔ g©y mÊt tÝn hiÖu®ång thêi chi phÝ còng rÊt cao.

HÇu hÕt çc nhµ m¸y hiÖn ®¹i ngµy nay ®Òu tån t¹i song song hai hÖ thèng kÕt nèi theo ph¬ng ph¸p cæ ®iÓnvµ theo ph¬ng ph¸p m¹ng truyÒn th«ng.

Trong Nhµ m¸y ph¬ng ph¸p kÕt nèi nµy vÉn tån t¹i tuy nhiªn rÊt Ýt sö dông, mét sè thiÕt bÞ ®¬n chiÕc hay cãyªu cÇu riªng th× míi sö dông ph¬ng ph¸p kÕt nèi nµy.


Mét sè thiÕt bÞ kÕt nèi theo ph¬ng ph¸p nµy nh hÖ thèng®o møc çc silo (silopilot), tÝn hiÖu b¸o møc çc BIN, tÝn hiÖu®o nång ®é CO cña çc ph©n tÝch khÝ ®a vÒ hÖ thèng FailSafe, tÝn hiÖu ®o ®é rung, ®o nång ®é bôi, tÝn hiÖu cña hÖ thèng c©nb¨ng t¶i, tÝn hiÖu sè tõ çc sensor gi¸m s¸t tèc ®é, vÞ trÝ....

HÇu hÕt çc tÝn hiÖu nµy ®îc kÕt nèi vµo module I/O trong tñ RPC trong çc tr¹m ®iÖn.

Víi ph¬ng ph¸p kÕt nèi nµy gióp cho viÖc thay thÕthiÕt bÞ ®îc ®¬n gi·n h¬n, kh«ng cÇn ph¶i ®Þnh l¹i ®Þa chØcho tõng thiÕt bÞ.

HÇu hÕt çc thiÕt bÞ trêng ngµy nay ®Òu ®îc thiÕtkÕ linh ho¹t, cho phÐp kÕt nèi ®ång thêi theo th¬ng ph¸pcæ ®iÓn vµ theo ph¬ng ph¸p m¹ng truyÒn th«ng gióp choviÖc tÝch hîp hÖ thèng ®îc ®¬n gi·n h¬n rÊt nhiÒu.

103

2. Ph¬ng ph¸p kÕt nèi qua m¹ng truyÒn th«ng:


HÇu hÕt çc thiÕt bÞ ®o lêng ®iÒu khiÓn t¹i Nhµm¸y ®ang sö dông m¹ng Profibus DP vµ Profibus PA. Çc thiÕt bÞ ®o lêng nh nhiÖt ®é, ¸p suÊt, lu lîng, ®o møc, van %, van Auma, hÖ thèng c©n ®Þnh lîng, ph©ntÝch khÝ, biÕn tÇn.....

Çc thiÕt bÞ trong m¹ng Profibus lµ mét Node m¹ng, do vËy khi l¾p ®Æt thay thÕ ®Òu ph¶i cµi ®Æt mét ®ÞachØ m¹ng t¬ng øng th× hÖ thèng m¹ng míi nhËn d¹ng vµlµm viÖc ®îc.

Khi xö lÝ çc sù cè trªn hÖ thèng m¹ng nµy cÇnph¶i lu ý ®Õn vÊn ®Ò truyÒn th«ng cña m¹ng, viÖc th¸omét ®o¹n çp m¹ng sÏ lµm mÊt truyÒn th«ng toµn bém¹ng.

105

106

107


GhÐp nèi çc thiÕt bÞ trongINDUSTRIAL IT

109

110

111

112

113

§Çu nèi m¹ng BUS:

114


Tñ RPC Vµ ÇC MODULE VµO RA


1. Giíi thiÖu tñ RPC:

Tñ RPC ®îc ®Ættrong hÇu hÕt 14 tr¹m ®iÖncña Nhµ m¸y vµ mét sè Ýtçc vÞ trÝ kh¸c do ®Æt thï vÞtrÝ l¾p ®Æt vµ ®êng truyÒntÝn hiÖu nh díi silo bétliÖu, silo xi m¨ng.


Çc thiÕt bÞ trong tñ RPC bao gåm nhnguån cung cÊp 24VDC, module truyÒn th«ngnh CI854, PLC AC800, çc module hä S800 I/O vµo ra, bé chuyÓn ®æi quang ®iÖn ®Ó kÕt nèitruyÒn th«ng, module truyÒn th«ng dù phßngnãng, nguån 24 VDC dù phßng nãng....


119


Module DI ( Digital Input ):

§©y lµ module vµo tÝn hiÖu sè 24VDC, th«ngthêng module vµo sè thêng cã 8 hoÆc 16 cæng ®Çuvµo. Çc tÝn hiÖu ®Çu vµo ®îc kÕt nèi víi çc tÝn hiÖusè vµo nh çc sensor, r¬le ....

Cã çc lo¹i module DI nh DI801, DI802, DI803, DI810, DI811, DI814, DI820, DI821, DI830, DI885, trong Nhµ m¸y chØ sö dông DI810.

121


Module DI810 bao gåm 16 kªnh®Çu vµo víi nguån cung cÊp 24VDC, cãhai nh¸nh çch li riªng biÖt víi mçi nh¸nhgåm 8 kªnh nguån dßng cung cÊp.

Trªn module cã 3 ®Ìn LED, ®Ìn F (fault) hiÓn thÞ tr¹ng th¸i lçi cña module. §Ìn R (run) mµu xanh thÓ hiÖn module ®ang lµm viÖc tèt, ®Ìn vµng W (warning) c¶nh b¸o lçi.

Mçi kªnh cã mét ®Ìn b¸o mµuvµng chØ thÞ tr¹ng th¸i tÝn hiÖu vµo, nÕucã tÝn hiÖu vµo 24 VDC, ®Ìn sÏ vµng.


Module DO ( Digital Output ):

§©y lµ module ®Çu ra tÝn hiÖu sè, th«ng thêngmodule vµo sè thêng cã 8 hoÆc 16 cæng ®Çu ®Çu ra. §iÖn¸p ®Çu ra thång thêng cã 3 lo¹i, 24VDC, 250VAC vµ 24 - 250VAC. Çc tÝn hiÖu ®Çu ra ®îc kÕt nèi víi çc r¬le, çc tÝn hiÒu ®Çu vµo sè cña çc thiÕt bÞ trêng ....

Cã çc lo¹i module DO nh DO801, DO802, DO810, DO814, DO815, DO820, DO821. Trong Nhµm¸y chØ sö dông DO820.

Çc tÝn hiÖu ®Ìn LED trªn Module DO820 t¬ngtù nh DI810.

HÇu hÕt çc module DO ®Òu cã cÇu chi b¶o vÖ ë ®Çu ra.

124


Module AI ( Analog Input ):

§©y lµ module vµo tÝn hiÖu t¬ng tù , th«ng thêngmodule nµy thêng cã 8 hoÆc 16 cæng ®Çu vµo. Çc tÝn hiÖu®Çu vµo ®îc kÕt nèi víi çc tÝn hiÖu t¬ng tù 010V, 420mA nh çc sensor, ®Çu ra t¬ng tù cña çc tÝn thiÕt bÞ®o lêng, thiÕt bÞ trêng ....

Cã çc lo¹i module AI nh AI801, AI810, AI820, AI830, AI835, trong Nhµ m¸y chØ sö dông AI810.

Mçi mét module cã tÝnh n¨ng kh¸c nhau, tïy theoyªu cÇu tÝn hiÖu vµo, chän module cho phï hîp, tÝn hiÖuvµo cã thÓ ®iÖn ¸p hay dßng ®iÖn.


Module AI810 cã 8 kªnh ®Çuvµo, sö dông ®îc çc tÝn hiÖu0...10V, 0...20mA, 4...20mA, 2..10VDC.

ë Module nµy kh«ng cã çc®Ìn chØ thÞ ë çc kªnh ®Çu vµo.

Çc ®Ìn F, R, W gièng nhmodule vµo sè.

127


Module AO ( Analog Output ):

Module AO dïng ®Ó ®Ó tÝn hiÖu t¬ng tù ®Õnçc thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn cã ®Çu vµo t¬ng tù nh ®iÒukhiÓn van %, lu lîng níc, biÕn tÇn....



SIMATIC NET


I. Giíi thiÖu vÒ PLC h·ng Siemens:M¹ng truyÒn th«ng c«ng nghiÖp trong Nhµ m¸y

chñ yÕu sö dông hai bé ®iÒu khiÓn cña ABB vµSiemens.

Çc PLC cña Siemens ®îc sö dông ë çc tr¹m ®iÒu khiÓn côc bé nh çc kho nguyªn vËt liÖu, m¸y®ãng bao, c¶ng, hÖ thèng b¬m níc lµm m¸t ë m¸ynghiÒn xi m¨ng, hÖ thèng cung cÊp níc trong toµn béNhµ m¸y, hÖ thèng S7F c«ng ®o¹n lß nung, vßi ®èt dÇu, ghi...

Çc PLC nµy chñ yÕu sö dông lo¹i S7-300 CPU315-2DP vµ çc module truyÒn th«ng, IO.


Hä PCS 7 cña Siemens cã ®Çy ®ñ çc tÝnh n¨ngmét hÖ thèng m¹ng ®iÒu khiÓn nh cña ABB, tuy nhiªntrong Nhµ m¸y çc thiÕt bÞ cña Siemens ®îc sö dông ëcÊp hiÖn trêng vµ cÊp ®iÒu khiÓn.

§©y lµ s¬ ®å ghÐp nèi PLC cña Siemens, bao gåmModule nguån PS, CPU ®iÒu khiÓn, Module giao tiÕp IM, çc module vµo ra sè ( DI, DO ) vµ t¬ng tù ( AI, AO ).

133


II. GhÐp nèi çc thiÕt bÞ trong Simatic:

1. Çc dÞch vô truyÒn th«ng trong Profibus CP.

Trong qu¸ tr×nh trao ®æi th«ng tin dÞch vôtruyÒn th«ng ®ãng vai trß rÊt quan träng, Profibus ®a ra mét sè dÞch vô truyÒn th«ng nh»m hç trî çc thiÕtbÞ trao ®æi th«ng tin trªn m¹ng. H×nh sau tr×nh bµy vÒçc dÞch vô trong Profibus CP

CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU http://optimize.com.vn; email: [email protected] 135Çc dÞch vô truyÒn th«ng cña Profibus CP


2. Kh¶ n¨ng truyÒn th«ng cña S7

Çc thiÕt bÞ tham gia m¹ng trong Simatic rÊtphong phó vµ ®a d¹ng vÒ chñng lo¹i, viÖc kÕt nèi çcthiÕt bÞ nµy ®ßi hái cÇn cã çc giao diÖn chung, ®iÒu ®ã còng ¶nh hëng ®Õn kh¶ n¨ng truyÒn th«ng cña Simatic.

137Kh¶ n¨ng truyÒn th«ng cña Simatic S7


3. TruyÒn th«ng S7 víi Profibus:

Nh ®· tr×nh bµy trªn phÇn tríc, Profibus lµ hÖ thèngBus ®îc øng dông rÊt phæ biÕn trong çc øng dông cñaSimatic, trong ®ã çc thiÕt bÞ tham gia trong m¹ng cã thÓlµ PLC-S7-300, S7-400 còng nh çc PC vµ PG. CÊu h×nhtruyÒn th«ng cña S7 trong øng dông Profibus ®îc tr×nhbµy trªn h×nh 5.3

CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU http://optimize.com.vn; email: [email protected] 139TruyÒn th«ng S7 víi Profibus


4. CÊu h×nh cho ho¹t ®éng cña PG:

Thùc chÊt PG lµ mét m¸y tÝnh c«ng nghiÖp, nhng vÞ trÝ quan träng cña nã l¹i chÝnh lµ phÇn mÒm®îc cµi ®Æt trong ®ã. §©y lµ çc phÇn mÒm cã b¶nquyÒn nh: Step 7- V5.2, WinCC ... Nãi chung gi¸ cñaçc phÇn mÒm nµy vît nhiÒu lÇn gi¸ cña phÇm cøng. Thùc tÕ PG ®îc dïng lµm c«ng cô ®Ó cµi ®Æt phÇnmÒm, ®Æt l¹i cÊu h×nh cho hÖ thèng còng nh tham giavµo tham sè ho¸ chuÈn ®o¸n... CÊu h×nh ho¹t ®éng cñaPG ®îc tr×nh bµy trªn h×nh 5.4

141CÊu h×nh cho ho¹t ®éng cña PG


5. Çc ®èi t¸c truyÒn th«ng trªn kÕt nèi FDL:

ViÖc thùc hiÖn çc giao thøc truyÒn th«ng trongBus trêng chØ ®îc thùc hiÖn trªn líp lªn kÕt d÷ liÖu(FDL) vµ trªn líp vËt lÝ. ViÖc kÕt nèi çc ®èi t¸c truyÒnth«ng trªn kÕt nèi FDL ®îc chØ ra trªn h×nh 5.5

143Çc ®èi t¸c truyÒn th«ng trªn kÕt nèi FDL


6. Çc tr¹m Slave cña Siemens vµ çc nhµ cungcÊp kh¸c trªn Profibus-DP:

Profibus cung cÊp çc dÞch vô cho çc thiÕt bÞ chñcòng nh cho çc thiÕt bÞ tí ®Ó trao ®æi th«ng tin trongm¹ng, vÒ nguyªn t¾c çc tr¹m tí cña çc h·ng kh¸cnhau hoµn toµn cã thÓ trao ®æi th«ng tin nÕu tu©n thñçc quy t¾c vµ thñ tôc cña Profibus. H×nh sau m« t¶m¹ng truyÒn sè liÖu cña çc thiÕt bÞ tí víi çc thiÕt bÞchñ


Çc Slave cña Siemens vµ çc nhµ cung cÊp kh¸c trªn Profibus-DP


7. CÊu h×nh m¹ng cho çc DP Slave cho Simatic S7:

CÊu h×nh m¹ng cho çc DP Slave cho Simatic S7


8. M¹ng trong PCS7:

PCS7 lµ hÖ thèng ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh næi tiÕngcña Siemens hiÖn nay, chóng cã nh÷ng tÝnh n¨ng u viÖtvÒ chÊt lîng ®o lêng vµ ®iÒu khiÓn, kh¶ n¨ng linh ho¹t trong çc øng dông, tÝnh n¨ng më...

§iÓm mÊu chèt cña hÖ PCS7 hiÖn nay lµ øng dôngcña m¹ng truyÒn th«ng sö dông çc giao thøc c«ngnghiÖp, trong ®ã çc thiÕt bÞ thùc hiÖn giao thøc, xö lÝgiao thøc cã thÓ ®îc nèi trong cïng mét cÊu tróc m¹ng hoÆc trong cÊu tróc m¹ng kÕt hîp vµ thùc hiÖn çc giaothøc cïng lo¹i hoÆc kÕt hîp. Vµ tÊt nhiªn sÏ cã çc thiÕtbÞ ®Ó thùc hiÖn viÖc chuyÓn ®æi giao thøc ®ã. H×nh sau vÝdô vÒ cÊu h×nh Simatic cña PCS7

148

CÊu h×nh Simatic trong PCS7

149

* Tr¹m thiÕt kÕ kü thuËt trong PCS7 (ENG)Tr¹m nµy dïng víi nhiÒu môc ®Ých nh: §Þnh

nghÜa çc kÕt nèi trong hÖ thèng, thay ®æi cÊu h×nh còngnh ph©n vïng qu¶n lÝ hÖ thèng... Kh¶ n¨ng can thiÖptrong hÖ PCS7 cña ENG ®îc tr×nh bµy trªn h×nh sau:

Tr¹m thiÕt kÕ kü thuËt trong PCS7 (ENG)


H×nh sau m« t¶ kÕt nèi Bus hÖ thèng trong PCS7 gi÷a çc thiÕt bÞ Simatic

KÕt nèi Bus hÖ thèng trong PCS7


Mét cÊu h×nh m¹ng ®iÓn h×nh sö dông m«i trêngtruyÒn dÉn çp quang lµ sö dông cÊu tróc m¹ng vßng lÆpkhÐp kÝn. Trong hÖ thèng m¹ng cña Simatic thêng södông cÊu h×nh cã dù phßng (Redandancy) nh»m n©ng cao®é tin cËy cña hÖ thèng. Module thùc hiÖn qu¸ tr×nhchuyÓn ®æi ®iÖn /quang vµ quang/®iÖn trong Simatic lµOLM (Optical Link Module). H×nh 5.11 m« t¶ kÕt nèinµy

152

KÕt nèi vßng lÆp khÐp kÝn cã dù phßng

153

Trong mét sè øng dông ®ßi hái ®é tin cËy cao viÖcsö dông çc PLC cã sù phßng sÏ lµm t¨ng ®é tin cËy. H×nh5.12 tr×nh bµy vÒ cÊu h×nh dù phßng cña PLC

CÊu h×nh PLC cã dù phßng


Ngoµi viÖc kÕt nèi cã dù phßng sö dông OLM, Simatic cßn ®a ra gi¶i ph¸p sö dông module OSM nh»mn©ng cao kh¶ n¨ng liªn kÕt çc ®èi t¸c truyÒn th«ng trongm¹ng. CÊu h×nh nµy ®îc tr×nh bµy trªn h×nh 5.13

CÊu h×nh m¹ch vßng sö dông OSM

155

Tæng hîpcÊu tróc ph©ntÇng, dù phßng®îc tr×nh bµytrªn h×nh 5.14

CÊu tróc ph©n tÇng m¹ng


KÕt nèi çc thiÕt bÞ trêng lªn çc thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn®îc tr×nh bµy trªn h×nh 5.15. Trong ®ã çc thiÕt bÞtrêng cã thÓ ®îc kÕt nèi theo çc giao thøc kh¸c nhau

KÕt nèi çc thiÕt bÞ trêng lªn cÊp ®iÒu khiÓn


TruyÒn th«ng trong Profibus gi÷a DP vµ PA ®îctr×nh bµy trªn h×nh sau:

TruyÒn th«ng gi÷a Profibus-DP vµ PA


III. §äc hiÓu b¶n vÏ m¹ch ®iÒu khiÓn PLC cñaSiemens:

Xem phô lôc.

Documents

Mang Truyen Thong Cong Nghiep