BTL_Hệ thu thập dữ liệu_ĐHCNHN

Bộ môn Đo lường và điều khiển Môn Hệ thu thập dữ liệu Mục lục CHƯƠNG 1 Cơ sở lý thuyết 2 1 1) Phân tích công nghệ 2 1 2) Giới thiệu chung về PLC S7 300 2 1 2 1) Cấu trúc chung của một PLC 2 1 2 2) Cấu trúc và chức năng của PLC S7 300 3 1 2 3) Module CPU 3 1 2 4) Module mở rộng 4 1 3) Tìm hiểu về HMI 5 1 3 1) Giới thiệu về HMI 5 1 3 2) Các thiết bị HMI truyền thống 6 Chương 2 Thiết kế hệ thống 10 2 1 Lựa chọn thiết bị 10 2 2 Xây dựng sơ đồ khối 14 2 3 Mạch lực, bảng định địa chỉ và sơ đồ đấu dây,.

Bộ môn: Đo lường điều khiển Môn: Hệ thu thập liệu Mục lục Nhóm – ĐH – Điện – K8 Bộ môn: Đo lường điều khiển 1.1) Môn: Hệ thu thập liệu CHƯƠNG 1: Cơ sở lý thuyết Phân tích cơng nghệ - Ban đầu ta ấn nút “Start” để bắt đầu trình, van van mở xả nhiên liệu xuống Silo2 Silo3 (Silo2 Silo3 có nhiệm vụ đong nhiên liệu), đèn LED báo tín hiệu nhiên liệu đong đầy Silo, lúc van van đóng lại khơng cho nhiên liệu xả xuống Sau van van mở xả nhiên liệu xuống Silo1 Silo1 có nhiệm vụ nơi trộn nhiên liệu lại với cho chúng hòa quyện với nhau, sau nhiên liệu trộn xong xả vào xe tải thông qua van 5, sau nhiên liệu đưa hết vào xe van đóng lại Quy trình lặp lặp lại suốt trình trộn nhiên liệu 1.2) Giới thiệu chung PLC S7-300 1.2.1) Cấu trúc chung PLC PLC thiết bị điều khiển logic khả trình (Program Logic Control), loại thiết bị cho phép thực linh hoạt thuật toán điều khiển số thơng qua ngơn ngữ lập trình, thay cho việc phải thể thuật tốn mạch số Cũng thiết bị lập trình khác, hệ thống lập trình PLC bao gồm phần: Khối xử lý trung tâm (CPU:Central Processing Unit) hệ thống giao tiếp vào/ra (I/0) sơ đồ khối: INPUT PROCESSING UNIT OUTPUT Hình 1.1: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển lập trình Khối điều khiển trung tâm CPU gồm phần: xử lí, hệ thống nhớ hệ thống nguồn cung cấp Nhóm – ĐH – Điện – K8 Bộ môn: Đo lường điều khiển Môn: Hệ thu thập liệu Processor Memory Power supply Hình 1.2: Sơ đồ khối tổng quát CPU 1.2.2) Cấu trúc chức PLC S7-300 Các khối chức năng: • • • • • Khối tín hiệu (SM:singnal module) - Khối ngõ vào digital: 24VDC, 120/230VDC - Khối ngõ digital: 24VDC - Khối ngõ vào analog: Áp, dòng, điện trở, thermocouple Khối giao tiếp (IM): Khối IM360/IM365 dùng để nối nhiều cấu hình Chúng điều khiển nhiều ghi hệ thống Khối giả lập (DM): Khối giả lập DM370 dự phòng khối tín hiệu chưa định Khối chức (FM): thể chức đặc biệt sau: - Đếm - Định vị - Điều khiển hồi tiếp Xử lí liên lạc (CP): - Nối điểm-điểm - Mạng PROFIBUS - Ethernet công nghiệp 1.2.3) Module CPU Module CPU loại module có chứa vi xử lý, hệ điều hành, nhớ, thời gian, đếm, cổng truyền thơng (RS485)… có vài cổng vào số Các cổng vào số có module CPU gọi cổng vào/ra onboard Nhóm – ĐH – Điện – K8 Bộ môn: Đo lường điều khiển Môn: Hệ thu thập liệu PLC S7-300 có nhiều loại module CPU khác Chúng đặt tên theo vi xử lý có module CPU312, module CPU314, module CPU315… Những module sử dụng loại vi xử lý, khác cổng ra/vào onboard khối hàm đặc biệt tích hợp sẵn thư viện hệ điều hành phục vụ việc sử dụng cổng vào/ra onboard phân biệt với tên gọi băng thêm cụm ngữ IFM (Intergrated Function Module) Ví dụ Module CPU312 IFM, Module CPU314 IFM… Ngồi cịn có loại module CPU với cổng truyền thơng, cổng truyền thơng thứ hai có chức phục vụ việc nối mạng phân tán Các loại module phân biệt với loại module khác cụm từ DP (Distributed Port) module CPU315-DP 1.2.4) Module mở rộng Các module mở rộng chia thành loại chính: 1.2.4.1) PS (Power Supply): Module nguồn ni Có loại: 2A,5A,10A 1.2.4.2) SM (Signal Module): Module mở rộng cổng tín hiệu vào/ra, bao gồm: a) DI (Digital input) b) DO (Digital Output) c) DI/DO (Digital Input/ Digital Output) d) AI (Analog Input) e) AO (Analog Output) f) AI/AO (Analog Input/ Analog Output) 1.2.4.3) IM (Interface Module): Module ghép nối, nối module mở rộng lại với thành khối quản lý chung module CPU Thông thường module mở rộng gắn liền với đỡ gọi rack Trên rack gán nhiều module mở rộng (không kể module CPU, module nguồn ni) Một module CPU S7-300 làm việc trực tiếp với nhiều racks racks phải nối với module IM 1.2.4.4) FM (Function Module): Module có chức điều khiển riêng Ví dụ module PID, module điều khiển động bước… 1.2.4.5) CP (communication module): Module phục vụ truyền thông mạng PLC với PLC với máy tính Nhóm – ĐH – Điện – K8 Bộ môn: Đo lường điều khiển Môn: Hệ thu thập liệu 1.2.5) Ngôn ngữ lập trình PLC S7-300 có ngơn ngữ lập trình sau: • Ngơn ngữ “liệt kê lệnh”, kí hiệu STL (Statement List) Đây dạng ngơn ngữ lập trình thơng thường máy tính Một chương trình ghép nhiều câu lệnh theo thuật toán định, lệnh chiếm hàng có cấu trúc chung “tên lệnh” + “ tốn hạng” • Ngơn ngữ “hình thang”, kí hiệu LAD (Ladder logic) Đây dạng ngơn ngữ đồ họa thích hợp với người quen thiết kế mạch điều khiển logic • Ngơn ngữ “hình khối”, kí hiệu FBD (Function Block Diagram) Đây dạng ngôn ngữ đồ họa thích hợp với người quen thiết kế mạch điều khiển số Để thuận tiện việc lập trình chúng em chọn ngơn ngữ LAD để lập trình 1.3) Tìm hiểu HMI 1.3.1) Giới thiệu HMI HMI từ viết tắt Human-Machine-Interface, nghĩa thiết bị giao tiếp người điều hành máy móc thiết bị Nói cách xác, cách mà người “giao tiếp” với máy móc qua hình giao diện HMI HMI ? Nhóm – ĐH – Điện – K8 Bộ môn: Đo lường điều khiển Môn: Hệ thu thập liệu 1.3.2) Các thiết bị HMI truyền thống: 1.3.2.1)HMI truyền thống bao gồm: • Thiết bị nhập thông tin: công tắc chuyển mạch, nút bấm… • Thiết bị xuất thơng tin: đèn báo, cịi, đồng hồ đo, tự ghi dùng giấy 1.3.2.2) Nhược điểm HMI truyền thống: • Thơng tin khơng đầy đủ • Thơng tin khơng xác • Khả lưu trữ thơng tin hạn chế • Độ tin cậy ổn định thấp • Đối với hệ thống rộng phức tạp: độ phức tạp cao khó mở rộng 1.3.3) Các thiết bị HMI đại: Do phát phát triển Công nghệ thông tin Công nghệ Vi điện tử, HMI ngày sử dụng thiết bị tính tốn mạnh mẽ 1.3.3.1) HMI đại chia làm loại chính: • HMI PC Windows/MAC: SCADA,Citect… • HMI nhúng: HMI chuyên dụng, hệ điều hành Windows CE 6.0 • Ngồi a cịn có số loại HMI biến thể khác MobileHMI dùng Palm, PoketPC 1.3.3.2) Các ưu điểm HMI đại: • Tính đầy đủ kịp thời xác thơng tin • Tính mềm dẻo, dễ thay đổi bổ xung thơng tin cần thiết • Tính đơn giản hệ thống, dễ mở rộng, dễ vận hành sửa chữa • Tính “Mở”: có khả kết nối mạnh, kết nối nhiều loại thiết bị nhiều loại giao thức • Khả lưu trữ cao 1.3.3.3).Vị trí HMI hệ thống tự động hố đại: HMI ln có hệ SCADA đại, vị trí HMI cấp điều khiển, giám sát: Nhóm – ĐH – Điện – K8 Bộ môn: Đo lường điều khiển Môn: Hệ thu thập liệu HMI Scada System 1.3.3.4) Các thành phần HMI: + Phần cứng: • Màn hình: • Các phím bấm • Chíps: CPU, • Bộ nhớ chương trình: ROM,RAM, EPROM/Flash, … + Phần mềm: • Các đối tượng (Object) • Các hàm lệnh • Phần mềm phát triển: • Các cơng cụ xây dựng HMI • Các cơng cụ kết nối, nạp chương trình gỡ rối • Các cơng cụ mơ + Truyền thơng: • Các cổng truyền thơng: RS232, RS485, Ethernet, USB • Các giao thức truyền thông: Mobus, CANbus, PPI, MPI, Profielbus 1.3.3.5) Các thơng số đặc trưng HMI: • Kích thước hình: định thơng tin cần hiển thị lúc HMI Nhóm – ĐH – Điện – K8 Bộ môn: Đo lường điều khiển Môn: Hệ thu thập liệu Dung lượng nhớ chương trình, nhớ liệu, Flash liệu: định số lượng tối đa biến số, số lượng Screen dung lượng lưu trữ thông tin như: history data, Recipe, hình ảnh, backup… • Số lượng phím phím cảm ứng hình: khả mở rộng thao tác vận hành • Chuẩn truyền thơng, giao thức hỗ trợ • Số lượng đối tượng, hàm lệnh mà HMI hỗ trợ • Các cổng mở rộng: Printer, USB, CF card, SD card… 1.3.3.6) Quy trình xây dựng hệ thống HMI: a Lựa chọn phần cứng: • Lựa chọn kích thước hình: sở số lượng thông số/thông tin cảm biến hiển thị đồng thời nhu cầu đồ thị, đồ họa(lưu trình cơng nghệ…) • Lựa chọn số phím cứng, số phím cảm ứng tối đa sử dụng lúc • Lựa chọn cổng mở rộng có nhu cầu in ấn, đọc mã vạch, kết nối thiết bị ngoại vi khác • Lựa chọn dung lượng nhớ: theo số lượng thông số cần thu thập số liệu, lưu trữ liệu, số lượng trang hình cần hiển thị b Xây dựng giao diện: • Cấu hình phần cứng: chọn phần cứng ( Model), thiết bị kết nối ( PLC ), chuẩn giao thức… • Xây dựng trang hình screen • Gán biến số (tag) cho đối tượng • Sử dụng đối tượng đặc biệt • Viết chương trình script (tùy chọn) • Mơ gỡ rối chương trình • Nạp thiết bị xuống HMI • WinCC chương trình ứng dụng cho mạng HMI, Scada lĩnh vực dân dụng công nghiệp WinCC (Windows Control Center) phần mềm hãng Siemens dùng để giám sát, điều khiển thu thập liệu q trình sản xuất Nói rỏ hơn, WinCC chương trình dùng để thiết kế giao diện Người Máy – HMI (Human Machine Interface) hệ thống Scada (Supervisory Control And Data Acquisition), với chức thu thập số liệu, giám sát điều khiển q trình sản xuất Với WinCC, người dùng trao đổi liệu với PLC nhiều hãng khác như: Siemens, Mitsubishi, Allen braddly, Omron, thông qua cổng COM với chuẩn RS232 PC chuẩn RS485 PLC Với WinCC, ta tận dụng nhiều giải pháp khác cho để giải công việc, từ thiết kế cho hệ thống có quy mơ nhỏ đến quy mô lớn, hệ thống thực sản xuất – MES (Manufacturing Excution System) WinCC mơ hình ảnh kiện xảy Nhóm – ĐH – Điện – K8 Bộ môn: Đo lường điều khiển Môn: Hệ thu thập liệu trình điều khiển dạng chuổi kiện Để đáp ứng yêu cầu công nghệ ngày phát triển, WinCC cung cấp nhiều hàm chức cho mục đích hiển thị, thơng báo, ghi báo cáo, xử lý thông tin đo lường, tham số công thức, chương trình thiết kế giao diện Người Máy – HMI tin dùng Khi sử dụng WinCC để thiết kế giao diện Người Máy – HMI mạng Scada, WinCC sử dụng chức phổ biến sau: Giao diện WinCC - www.plclati.com Graphics Designer: Thực dể dàng chức mô hoạt động qua đối tượng đồ họa chương trình WinCC, Windows, I/O, thuộc tính hoạt động (Dynamic) Alarm Logging: Thực việc hiển thị thông báo hay cảnh báo hệ thống vận hành Nhận thông tin từ trình, hiển thị, hồi đáp lưu trữ chúng Alarm Logging giúp ta phát nguyên nhân lỗi Tag Logging: Thu thập, lưu trữ xuất nhiều dạng khác từ trình thực thi Chương 2: Thiết kế hệ thống 2.1 Lựa chọn thiết bị  PC điều khiển  Chọn loại – PLC 314-C2-DP Siemens Nhóm – ĐH – Điện – K8 Bộ môn: Đo lường điều khiển Môn: Hệ thu thập liệu Đầu vào số tích hợp sẵn: 24 DI Đầu số tích hợp sẵn:16 DO Đầu vào tương tự tích hợp sẵn: AI, Pt100 Đầu tương tự tích hợp sẵn: AO Bộ đếm tốc độ cao: x 60 KHz DP INTERFACE, Nguồn cung cấp: 24 VDC Working memory: 96 Kbyte Phụ kiện yêu cầu: - FRONT CONNECTOR ( X 40PIN) - Thẻ nhớ  bình cấp nhiên liệu : • • silo silo loại hình phễu tích bình trộn nhiên liệu silo loại hình phễu tích  Thiết bị trộn- Có loại máy trộn dùng chủ yếu nay: • Máy trộn cưỡng hoạt động chu kỳ + Cấu tạo: thùng trộn có dạng trụ đứng, động điện bố trí phía thùng trộn liên kết với trục trộn qua họp giảm tốc Các cánh trộn bố trí phía trục trộn quay Nhóm – ĐH – Điện – K8 10 Bộ môn: Đo lường điều khiển Môn: Hệ thu thập liệu 2.2 Xây dựng sơ đồ khối 2.3 Mạch lực, bảng định địa sơ đồ đấu dây, thực tốn điều khiển 2.3.1 Mạch lực: Nhóm – ĐH – Điện – K8 13 Bộ môn: Đo lường điều khiển Môn: Hệ thu thập liệu 2.3.2 Bảng định địa 2.3.3 Sơ đồ đấu dây S7-300 Nhóm – ĐH – Điện – K8 14 Bộ môn: Đo lường điều khiển Môn: Hệ thu thập liệu 2.4 Giao thức truyền thông hệ thống Mỗi hệ thu thập liệu điều khiển co mục đích chung để phục vụ cho trình giám sát, điều khiển đánh giá Các liệu thu thập nhiều, xác lựa chọn thiết kế, hiệu chỉnh thiết bị dễ dàng tối ưu bào toán kinh tế Để đảm bảo vấn đề hệ thu thập liệu cần phải có giao tiếp truyền thơng qua lại máy tính với máy tính, máy tính với thiết bị hay thiết bị với Để nhìn tổng quát hệ thu thập điều khiển ta phân tích đặc trưng hệ thống mạng truyền thông công nghiệp, ta dựa vào mơ hình phân cấp quen thuộc mạng cơng ty sau: Dựa vào mơ hình phân cấp chức ta thấy rằng, cấp chức mang tính chất địi hỏi phải có u cầu cao độ nhanh nhạy, thời gian phản ứng Một chức cấp thực nhờ chức cấp dưới, không đồi hỏi độ nhanh nhạy cần lượng thông tin trao đổi xử lý lại lớn nhiều Việc thực trao đổi thơng tin thiết bị với hệ thống Bus trường, bus thiết bị nói lên việc sử dụng kỹ thuật truyền tin để kết nối thiết bị thuộc cấp điều khiển với nhau, thiết bị thuộc cấp chấp hành (các thiết bị trường ) Các thiết bị dừng hệ thống sau: Nhóm – ĐH – Điện – K8 15 Bộ môn: Đo lường điều khiển - Môn: Hệ thu thập liệu Bộ điều khiển logic PLC: điều khiển toàn hệ thống Các nút ấn Start Stop để khởi động dừng hệ thống Các van xả V1,V2 S1, S2 cảm biến báo trạng thái silo Động khuấy Tất thiết bị hệ thống thuộc cấp trường ( cấu chấp hành) mơ hình phân cấp chức hệ thống mạng công nghiệp Tại đây, chức cấp chấp hành đo lường, truyền động chuyển đổi tín hiệu trường hợp cần thiết Các thiết bị có khả nối mạng vào/ra phân tán (distributed I/O), thiết bị đo lường (sensor,transducer, transmitter) cấu chấp hành (actuator, valve) có tích hợp khả xử lý truyền thông Do nhiệm vụ bus trường chuyển liệu trình lên cấp điều khiển để xử lý chuyển định điều khiển xuống cấu chấp hành, u cầu tínhnăng thời gian thực đặt lên hàng đầu Để đảm bảo thời gian phản ứng nhanh chóng, với thời gian ngắn hệ thống điều khiển, chấp hành cần kết nối với với điều khiển PLC chuẩn giao thức truyền thông mạng định Bộ điều khiển logic PlC S7-300 sản phẩm hãng Siemen nên chế tạo để kết nối với nhiều giao thức truyền thông khác như: PROFIBUS, Modbus, DeviceNet, Asi, CAN, IE ( Industrial Ethernet)  Profibus tiêu chuẩn mạng trường mở, quốc tế theo chuẩn mạng trường châu Âu EN 50170 EN 50254 Trong sản xuất, ứng dụng tự động hóa q trình cơng nghiệp tự động hóa tịa nhà, mạng trường nối tiếp (serial fieldbus) hoạt động hệ thống truyền thông, trao đổi thơng tin hệ thống tự động hóa thiết bị trường phân tán Chuẩn cho phép thiết bị nhiều nhà cung cấp khác giao tiếp với mà không cần điều chỉnh giao diện đặc biệt PROFIBUS sử dụng phương tiện truyền tin xoắn đôi RS485 chuẩn công nghiệp ứng dụng sản xuất IEC 1158-2 điều khiển q trình Profibus sử dụng Ethernet/TCP-IP Nhóm – ĐH – Điện – K8 16 Bộ môn: Đo lường điều khiển Môn: Hệ thu thập liệu Ví dụ kết nối Profibus S7-300  Modbus Modbus giao thức hãng Modicon phát triển Theo mơ hình ISO/OSI Modbus thực chất chuẩn giao thức dịch vụ thuộc lớp ứng dụng, thực chế vận chuyển cấp thấp TCP/IP, MAP (Manufactoring Message Protocol), qua đường truyền nối tiếp RS232 Modbus định nghĩa tập hợp rộng dịch vụ phục vụ trao đổi liệu trình, liệu điều khiển chẩn đoán Tất điều khiển Modicon sử dụng Modbus ngôn ngữ chung Modbus mơ tả q trình giao tiếp điều khiển với thiết bị khác thông qua chế yêu cầu/đáp ứng  CAN viết tắt Controller Area Network tạm dịch Mạng Điều Khiển Vùng Mạng CAN đời gần đáp ứng nhiều vấn đề cho hệ thống điện xe, với truyền tải kiện dây dẫn, tốc độ truyền tải cao, độ sai số thấp, độ tin cậy cao Các hệ thống điện nối với mạng CAN dây  DeviceNet hệ thống bus hãng Allen-Bradley phát triển dựa sở CAN, dùng để nối mạng cho thiết bị đơn giản cấp chấp hành Sau này, chuẩn DeviceNet chuyển sang dạng mở quản lý hiệp hội ODVA (Open DeviceNet Vendor Asscociation) thảo chuẩn hóa IEC 62026-3  Hệ thống AS-I Nhóm – ĐH – Điện – K8 17 Bộ môn: Đo lường điều khiển Môn: Hệ thu thập liệu (Actuator Sensor Interface) hệ thống kết nối cho cấp thấp hệ thống tự động hóa Các cấu chấp hành cảm biến nối với trạm hệ thống tự động qua bus giao tiếp AS (AS-I bus) AS-I kết phát triển hợp tác 11 hãng sản xuất thiết bị cảm biến cấu chấp hành có tên tuổi cơng nghiệp, có SIEMENS AG, Festo KG, Peppert & Fuchs GmbH  Ethernet công nghiệp IE (Industrial Ethernet) mạng Ethernet công nghiệp mạng phục vụ cho cấp quản lý cấp phân xưởng để thực truyền thơng máy tính hệ thống tự động hố Mạng Ethernet cơng nghiệp sử dụng thủ tục truyền thông ISO TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) Theo phương pháp thâm nhập đường dẫn chọn (CSMA/CD – Carrier Sense Multiple Access with Collision Detecion) thành viên mạng Ethernet cơng nghiệp bình đẳng với Ngồi ra, điều khiển cịn sử dụng giao thức truyền thơng mạng sau: MPI, PPI, IE… Hệ thống phân phối xả liệu hệ thống thuộc phân cấp cuối mơ hình phân cấp chức năng, chúng có nhiệm vụ thực tín hiệu điều khiển từ cấp truyền xuống cho Việc truyền tín hiệu, thơng tin Nhóm – ĐH – Điện – K8 18 Bộ môn: Đo lường điều khiển Môn: Hệ thu thập liệu thiết bị điều khiển- giám sát cấp với thiết bị cấp chấp hành cần phải thực với thời gian nhanh chóng, xác Như vậy, cần có kết nối chặt chẽ xử lí truyền thơng tin nhanh chóng, nên nhóm chọn giao thức truyền thơng hệ thống Profibus vì: Hệ thống ProFiBus hệ thống Bus trường chuẩn mở rộng dùng để nối thiết bị trường với thiết bị điều khiển giám sát ProfiBus thiết bị nhiều chủ, cho phép thiết bị điều khiển tự động, trạm kỹ thuật hiển thị trình phụ kiện phân tán làm việc đường truyền chung Bus ProfiBus thực chức ứng dụng hoạt động theo chu kỳ, có độ tin cậy cao có khả đáp ứng cao tính thời gian thực Sau tìm hiểu rõ giao thức truyền thơng Profinet:  Mạng PROFIBUS PROFIBUS - Process Field Bus Đây chuẩn truyền thông SIEMENS phát triển từ năm 1987 DIN 19245 PROFIBUS thiết lập theo phương pháp hệ truyền thông mở, không phụ thuộc vào nhà chế tạo (Open Communication Network) phục vụ cho cấp phân xưởng cấp trường Mạng PROFIBUS tuân theo chuẩn EN 50170 cho phép kết nối điều khiển PLC, thiết bị vào/ra phân tán, lập trình PC/PG, cấu chấp hành, thiết bị hãng khác Mong muốn có tiêu chuẩn truyềnthơng mạng cho ngành cơng nghiệp, có khả chuẩn đoán rộng chức dịch vụ rộng khắp mạng lưới dẫn tới gia tăng việc sử dụng Ethernet công nghiệp Tổ chức PROFIBUS/PROFINET quốc tế (PI)cung cấp chuẩn truyền thơng tồn diện thông qua Ethernet công nghiệp để đáp ứng yêu cầu, câu trả lời làPROFINET.PI phát triển chuẩn qua kinh nghiệm thu từ nhiềunăm phát triển Profibus để thích hợp với Ethernet cơng nghiệp cho yêu cầu chuyên biệt công nghiệp Kết Profinet, chuẩn cơng nghiệp tồn diện dựa chuẩn Ethernet công nghiệp cho truyền thông mở, độc lập với nhà cung cấp PROFINET đáp ứng tất yêu cầu sử dụng Ethernet tất cấp độ ứng dụng tự động hóa Điều làm cho PROFINET trở nên linh hoạt, đáng tin cậy thiết thực môi trường cơng nghiệp Nhóm – ĐH – Điện – K8 19 Bộ môn: Đo lường điều khiển Môn: Hệ thu thập liệu Đối với hệ thống này, chúng em sử dụng chuẩn giao thức PROFIBUS - mạng trường dựa chuẩn Ethernet Công nghiệp hệ thống mạng Profibus Giao thức PROFIBUS –DP cho phép sử dụng cấu hình trạm chủ (Monomaster) nhiều trạm chủ (Multimaster) với số trạm tối đa đoạn mạng 126 trạm Trong cấu hình nhiều chủ, tất trạm chủ đọc liệu đầu vào/ra trạm tớ trạm chủ quyền ghi liệu đầu Các quy định cho cấu hình hệ thống bao gồm số lượng trạm, gán địa cho I/O phân tán, đồng liệu I/O, dạng thơng báo chuẩn đốn thơng số Bus sử dụng Sự tích hợp hệ thống mạng trường bảo toàn vốn đầu tư phần cốt yếu Profinet Mơ hình thiết bị chuẩn Profinet dựa mơ hình Profibus, nghĩa mô đun I/O thiết bị ngoại vi chủ yếu sử dụng Các điều khiển khác có sẵn Simatic S7 CPU Siemens có giao diện Ethernet Profibus Hệ thống có dễ dàng tích hợp với mơi trường Profinet Việc chuyển đổi chương trình người dùng khơng địi hỏi nỗ lực lớn, việc thay toàn hệ thống Profibus hữu, xây dựng hệ thống không cần thiết Một khả tích hợp khắc cơng nghệ proxy – ví dụ, IE/PB Link PN IO Simatic Net – hoạt động đại diện thiết bị Profibus, liên kết có sẵn với giao diện mạng LAN không dây, điều cung cấp khả cải tiến để tích hợp PROFIBUS với công nghệ không dây vào giải pháp PROFINET Do hệ thống sử dụng hệ thống có nhiều Master, chẳng hạn thiết bị cấu hình, thiết bị chuẩn đoán số hệ thống (subsystem) phụ thuộc lẫn Bus Cấu trúc điều khiển thiết kế theo kiểu tập trung với đầu vào/ra phân tán: Nhóm – ĐH – Điện – K8 20 Bộ môn: Đo lường điều khiển Môn: Hệ thu thập liệu Sử dụng cấu trúc kiểu tập trung đầu vào/ra phân tán mang lại ưu điểm sau: - Tiết kiệm dây dẫn, cơng dây, nối dây Giảm kích thước hộp điều khiển Tăng độ linh hoạt hệ thống Thiết kế, bảo trì dễ dang nhờ cấu trúc đơn giản Khả chuẩn đoán tốt Tăng độ tin cậy cho toàn hệ thống Mạng Profibus – DP sử dụng chuẩn truyền RS-485, chuẩn truyền công nghiệp, tín hiệu truyền điện áp vi sai dây AB, có khả chống nhiễu cao cho phép liệu xa với khoảng cách lớn, khoảng cách hai trạm tối đa 50m neeys sử dụng lặp tín hiệu (Repeater) cho phép khoảng cách lên đến 1000m Nhóm – ĐH – Điện – K8 21 Bộ môn: Đo lường điều khiển Mơn: Hệ thu thập liệu Ngồi ra, điều khiển PLC lắp cổng truyền dẫn RS-485, ưu điểm cổng truyền dẫn có khả truyền tốc độ cao, sản xuất phát triển nhằm phù hợp với mơi trường địi hỏi an tồn cháy nổ Tìm hiểu cổng truyền dẫn RS-485: Vấn đề giao tiếp PC thiết bị điều khiển quan trọng ứng dụng điều khiển, đo lường Ghép nối qua cổng nối tiếp RS-485 kỹ thuật sử dụng rộng rãi để ghép nối thiết bị ngoại vi với máy tính Các máy tính hay điều khiển tích hợp thường có cổng nối chuẩn RS-485 gọi cổng Com Chúng dùng ghép nối cho chuột, modem, thiết bị đo lường Trên main máy tính có loại chân lại 25 chân tùy vào chủng loại máy hệ máy khác Đặc tính truyền dẫn giao thức bao gồm: + Tốc độ truyền thông từ 9,6 kbit/s đến 12 Mbit/s + Cáp truyền sử dụng cáp đôi dây xoắn có bảo vệ (STP) + Khoảng cách truyền lớn + Chiều dài tối đa đoạn mạng từ 100 đến 1200m, phụ thuộc tốc độ + + truyền Phương pháp mã hóa bit NRZ Số lượng tối đa trạm đoạn Sau cách kết nối giao thức truyền thông Profibus theo chuẩn Ethernet cho PLC S7- 300 máy tính: - Tạo Project mới: Nhóm – ĐH – Điện – K8 22 Bộ môn: Đo lường điều khiển Môn: Hệ thu thập liệu Trong phần trạm PLC S7-300 ta kích đúp vào Hardware để cài đặt cấu hình phần cứng cho PLC: Chọn thiết bị phần cứng thư viện cho PLC (ở bên phải hình ): Nhóm – ĐH – Điện – K8 23 Bộ môn: Đo lường điều khiển Môn: Hệ thu thập liệu Chọn mà thiết bị sau đo bảng cài đặt : Kích chuột phải vào dịng chọn Insert Opject để vào tùy chọn, bước đầu đặt loại máy dịng vào cho trạm: Nhóm – ĐH – Điện – K8 24 Bộ môn: Đo lường điều khiển Môn: Hệ thu thập liệu Chọn mã số thiết bị Các thiết bị kéo thả xuống vị trí Slot Địa IP mạng đặt đúng, để tạo Subnet chọn tiếp OK Nhóm – ĐH – Điện – K8 25 Bộ môn: Đo lường điều khiển Môn: Hệ thu thập liệu Tiếp theo cài số đầu vào/ra cho hệ thống: Sau cài đặt xong cấu hình phần cứng đặt đại đầu vào cần nhấn Save Download xong Nhóm – ĐH – Điện – K8 26 Bộ môn: Đo lường điều khiển Môn: Hệ thu thập liệu CHƯƠNG III: KẾT QUẢ ĐỀ TÀI 3.1 Các nội dung đạt - Nắm lý thuyết lập trình PLC hãng simens - Nắm lý thuyết WINCC - Lập trình PLC S7-300của hãng simens - Thiết kế mô phỏng, kết nối PLC WINCC 3.2 Các hạn chế cịn tồn Trong q trình thực làm đồ án hiểu biết hạn chế thời gian ngắn nên đồ án em khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận bảo Thầy, Cô giáo mơn bạn dể em hoạn thiện kiến thức Em hy vọng góp phần nhỏ sức lực vào nghiệp Cơng nghiệp hóa – Hiện đại hóa đất nước Nhóm – ĐH – Điện – K8 27 ... khiển Môn: Hệ thu thập liệu 2.4 Giao thức truyền thông hệ thống Mỗi hệ thu thập liệu điều khiển co mục đích chung để phục vụ cho trình giám sát, điều khiển đánh giá Các liệu thu thập nhiều, xác... Môn: Hệ thu thập liệu 2.2 Xây dựng sơ đồ khối 2.3 Mạch lực, bảng định địa sơ đồ đấu dây, thực tốn điều khiển 2.3.1 Mạch lực: Nhóm – ĐH – Điện – K8 13 Bộ môn: Đo lường điều khiển Môn: Hệ thu thập. .. tế Để đảm bảo vấn đề hệ thu thập liệu cần phải có giao tiếp truyền thơng qua lại máy tính với máy tính, máy tính với thiết bị hay thiết bị với Để nhìn tổng quát hệ thu thập điều khiển ta phân