Đang tải... (xem toàn văn)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH VIỆN KĨ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ TÀI LIỆU THÍ NGHIỆM TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP TẠ HÙNG CƯỜNG ( 1 )Nghệ An, 2021 MỤC LỤC BÀI 1 CHUẨN GIAO TIẾP TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP 3 BÀI 2 TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP MPI 13 BÀI 3 TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP PROFIBUS 28 BÀI 4 TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP ETHERNET 31 BÀI 5 TRUYỀN THÔNG GIÁM SÁT TRÊN WINCC VÀ S7 300 33 ( 10 ) BÀI 1 CHUẨN GIAO TIẾP TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP I MỤC ĐÍCH Bài thực hành nhằm cung cấp cho sinh viên các kiến thức về các chuẩn gi.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH VIỆN KĨ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ - - TÀI LIỆU THÍ NGHIỆM TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP TẠ HÙNG CƯỜNG Nghệ An, 2021 MỤC LỤC BÀI CHUẨN GIAO TIẾP TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP BÀI TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP MPI 13 BÀI TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP PROFIBUS 28 BÀI TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP ETHERNET 31 BÀI TRUYỀN THÔNG GIÁM SÁT TRÊN WINCC VÀ S7 300 33 BÀI CHUẨN GIAO TIẾP TRUYỀN THƠNG CƠNG NGHIỆP I MỤC ĐÍCH Bài thực hành nhằm cung cấp cho sinh viên kiến thức chuẩn giao tiếp truyền thông công nghiệp, chuẩn kết nôi thiết bị công nghiệp II CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Chuẩn giao tiếp truyền thông công nghiệp 2.1.1 Chuẩn RS 232 RS-232 (tương ứng với chuẩn châu Âu CCITT V.24) lúc đầu xây dựng phục vụ chủ yếu việc ghép nối điểm-điểm hai thiết bị đầu cuối ( DTE, Data Terminal Equipment), ví dụ hai máy tính (PC, PLC, v.v ), máy tính máy in, thiết bị đầu cuối và thiết bị truyền liệu (DCE, Data Communication Equipment), ví dụ máy tính Modem Hình 1.1: Giao tiếp hai máy tính thơng qua Modem RS-232 Mặc dù tính hạn chế, RS-232 chuẩn tín hiệu có từ lâu nhất, sử dụng rộng rãi Ngày nay, máy tính cá nhân có vài cổng RS- 232 (cổng COM), sử dụng tự để nối với thiết bị ngoại vi với máy tính khác Nhiều thiết bị cơng nghiệp tích hợp cổng RS-232 phục vụ lập trình tham số hóa * Đặc điểm: RS 232 sử dụng phương thức truyền không đối xứng, tức sử dụng tín hiệu điện áp chênh lệch dây dẫn đất Mức điện áp sử dụng dao động khoảng từ -15V tới 15V Khoảng từ 3V đến 15V ứng với giá trị logic 0, khoảng từ - 15V đến - 3V ứng với giá trị logic Tốc độ truyền dẫn tối đa phụ thuộc vào chiều dài dây dẫn Đa số hệ thống hỗ trợ tới tốc độ 19.2kBd (chiều dài cho phép 30-50m) Hình 1.2: Quy định trạng thái logic tín hiệu RS 232 * Chế độ làm việc: Chế độ làm việc hệ thống RS-232 hai chiều toàn phần (full-duplex), tức hai thiết bị tham gia thu phát tín hiệu lúc Như vậy, việc thực truyền thông cần tối thiểu dây dẫn - hai dây tín hiệu nối chéo đầu thu phát hai trạm dây đất 2.1.2 Chuẩn RS 422 * Đặc điểm: RS-422 sử dụng tín hiệu điện áp chênh lệch đối xứng hai dây dẫn A B, nhờ giảm nhiễu cho phép tăng chiều dài dây dẫn cách đáng kể RS 422 thích hợp cho phạm vi truyền dẫn tới 1200 mét mà không cần lặp Điện áp chênh lệch dương ứng với trạng thái logic âm ứng với trạng thái logic Điện áp chênh lệch đầu vào bên nhận xuống tới 200mV * Chế độ làm việc: Trong cấu hình ghép nối tối thiểu cho RS-422 cần đôi dây dùng truyền dẫn tín hiệu (A B) Trong cấu hình dùng phương pháp truyền chiều (simplex) hai chiều gián đoạn (half-duplex), tức thời điểm có tín hiệu truyền Để thực truyền hai chiều toàn phần (full-duplex) ta cần hai đơi dây RS-422 có khả ghép nối điểm-điểm, điểm-nhiều điểm mạng đơn giản - cụ thể trạm phát 10 trạm nhận tín hiệu Tuy vậy, thực tế RS-422 thường dùng để ghép nối điểm-điểm với mục đích thay RS-232 cho khoảng cách truyền thông lớn tốc độ cao Trong hai trường hợp sử dụng cấu hình hai dây hay bốn dây, việc sử dụng thêm dây đất (C) đóng vai trị khác quan trọng, khơng giúp cho việc xác định giá trị logic tương ứng với mức tín hiệu Trên khoảng cách vài trăm đến hàng ngàn mét, mức điện áp đất khác Điều cần thiết giữ mức điện áp chế độ chung VCM cho trạm tham gia giới hạn qui định, không liệu truyền bị cổng kết nối bị phá hỏng Ngưỡng giới hạn qui định cho VCM RS-422 ±7V 2.1.3 Chuẩn RS 485 RS-485 chuẩn EIA đưa mà có khả truyền thông đa điểm thực dùng đường dẫn chung nhất, gọi bus Chính mà dùng làm chuẩn cho lớp vật lý đa số hệ thống bus thời * Đặc điểm: RS-485 sử dụng tín hiệu điện áp chênh lệch đối xứng hai dây dẫn A B Ngưỡng giới hạn qui định cho VCM RS-485 nới rộng khoảng - 7V đến 12V, trở kháng đầu vào cho phép lớn gấp ba lần so với RS-422 Khoảng cách tối đa trạm đầu trạm cuối đoạn mạng 1200m, không phụ thuộc vào số trạm tham gia Tốc độ truyền dẫn tối đa lên tới 10Mbit/s, số hệ thống gần có khả làm việc với tốc độ 12Mbit/s Hình 1.3: Quy định trạng thái logic tín hiệu RS 485 * Chế độ làm việc: Cấu hình phổ biến sử dụng hai dây dẫn cho việc truyền tín hiệu Trong trường hợp này, hệ thống làm việc với chế độ hai chiều gián đoạn (halfduplex) trạm nhận quyền bình đẳng việc truy nhập đường dẫn Chú ý đường dẫn kết thúc hai trở hai đầu không phép đường dây 2.1.4 Chuẩn MBP (IEC 1158-2) MBP (Manchester Coded, Bus-Powered) kỹ thuật truyền dẫn đưa chuẩn IEC 1158-2 cũ nhằm vào ứng dụng điều khiển q trình cơng nghiệp chế biến lọc dầu, hóa chất, nơi có yêu cầu nghiêm ngặt an toàn cháy nổ nguồn cung cấp cho thiết bị trường MBP sử dụng mã Manchester, cho phép đồng tải nguồn đường bus, chế độ truyền đồng tốc độ truyền 31,25kbit/s Về mặt tín hiệu, thực chất MBP sử dụng phương thức truyền dẫn chênh lệch đối xứng, với cáp đôi dây xoắn trở đầu cuối 100Ω Mức điện áp tối đa qui định nằm khoảng 0,75-1V Trong phạm vi dải tần tín hiệu, trạm phải có trở kháng lớn để việc chia nguồn không ảnh hưởng tới chất lượng truyền tải liệu 2.1.5 Các chuẩn giao tiếp Hiện có hai chuẩn T568A (chuẩn A) T568B (chuẩn B) Theo lý thuyết muốn nối thiết bị với (ví dụ máy tính - máy tính, switch - switch ) bấm chuẩn chéo, cịn nối thiết bị khác loại bấm chuẩn thẳng Chuẩn A: Trắng xanh - Xanh - Trắng cam - Xanh dương - Trắng xanh dương - Cam - Trắng nâu - Nâu Còn gọi chuẩn thẳng, để nối hai thiết bị khác loại với máy tính - switch, switch - router Chuẩn B: Trắng cam - Cam - Trắng xanh - Xanh dương - Trắng xanh dương - Xanh - Trắng nâu - Nâu Còn gọi chuẩn chéo, dùng để kết nối hai thiết bị loại với Khi cần kết nối hai máy tính dây cáp mạng dùng chuẩn Hình 1.4: Cấu trúc chuẩn T568A Hình 1.5: Cấu trúc chuẩn T568B 2.2 Chuẩn RJ45 Hình 1.6: RJ45 RJ45 tên gọi tắt loại dây cáp cấu tạo dây nhỏ chia làm cặp với màu sắc khác cịn có tên gọi khác dây cáp mạng Mỗi đầu dây mạng sử dụng để kết nối với thiết bị Modem, Hub, Switch cần phải có đầu bấm để kết nối, loại đầu bấm gọi hạt mạng RJ45 Hình 1.7: Thứ tự xếp hạt mạng 2.3 Các chuẩn bấm thơng dụng Hình 1.8: Chuẩn bấm thẳng Hình 1.9: Chuẩn bấm chéo III THIẾT BỊ THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM VÀ VẬT TƯ TIÊU HAO 3.1 Thiết bị TT TÊN THIẾT BỊ Kềm bấm mạng Thiết bị kiểm tra mạng Máy tính phần mền chuyên dụng cho truyền thông công nghiệp Swicth cổng SỐ LƯỢNG 5 ĐƠN VỊ TÍNH Cái Cái 15 Bộ Cái SỐ LƯỢNG 25 25 ĐƠN VỊ TÍNH Mét Cái GHI CHÚ 3.2 Vật tư tiêu hao TT TÊN THIẾT BỊ Dây mạng cat6 e Đầu RJ45 GHI CHÚ IV NỘI DUNG TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 4.1 Các chuẩn truyền thơng Sinh viên tìm hiểu đặc điểm, chế độ làm việc chuẩn truyền thông công nghiệp: - RS 232 - RS 422 - RS 485 - MBP (IEC 1158 – 2) 4.2 Kết nối theo chuẩn truyền thông Ethernet 4.2.1 Bấm cáp mạng chuẩn chéo Bước 1: Dùng kìm kéo cắt vỏ đầu cáp cắt dài thêm chút tý xếp màu cho dễ khoảng cm Bước 2: Gỡ đầu xoắn xếp theo thứ tự: Màu trắng xếp trước - Cam - Xanh da trời Xanh - Nâu Bước 3: Đổi chỗ màu trắng xanh màu trắng xanh da trời cho Lưu ý bước bạn khơng cần đổi vị trí cho dễ dây mạng kết nối theo chuẩn thẳng, (xem phía dưới) Bước 4: Xếp dây lại sát dùng kìm cắt cho Bước 5: Tiến hành đút dây vào đầu cáp thật sâu để đầu dây chạm lõi đồng Bước 6: Sau nhét vào kìm bấm thật mạnh đứt khốt Bước 7: Quan sát xem dây đồng dây đồng đâu RJ 45 khít chưa Bước 8: Cuối cắm đâu vừa làm xong vào máy tính Cịn đầu tiến hành làm tương tự Giao diện Graphics Desiger xuất hình Sau cơng cụ nhấp vào biểu tượng Grid On/Off để tắt lưới giao diện làm việc Tạo hình ảnh cho file START.Pdl Nhấp đúp vào file START.Pdl cửa sổ giao diện thiết kế mở Tiến hành lấy hình ảnh từ thư viện hình Hình ảnh file START.Pdl gồm: Bể nước, động cơ, đèn báo, ống dẫn, nút nhấn cảm biến Đầu tiên, lấy bồn aeration basin từ thư viện, cách nhấp chọn biểu tượng Library công cụ, hộp thoại Library xuất Nhấp đúp Siemens HMI Symbol Library 1.4.1 Properties >water & wastewater>aeration basin Nhấp giữ chuột đưa giao diện thiết kế Hiển thị hình ảnh thư viện: Tương tự, nhấp mục Siemens HMI Symbol Library 1.4.1 Properties >Pumps>horizontal pump1 Nhấp giữ chuột đưa horizontal pump1 giao diện thiết kế Lấy cảm biến từ mục Siemens HMI Symbol Library 1.4.1 Properties >Sensors>microwave level sensor nhấp giữ chuột đưa hình Thiết lập nút nhấn Trên bảng Object Paletle mở rộng Windows Objects > chọn Button Di chuyển trỏ đến vị trí thích hợp hình thiết kế , kéo vẽ nút nhấn với kích thước phù hợp Tiếp theo hộp thoại Button Configuration xuất hiện, nhập tên nút start Trong khung Font, nhấp vào mục Font color chọn phông chữ màu sắc Các mục khác giữ mặc định Để lấy đèn báo hiệu ta chọn rectangle thư viện Tương tự, lấy nút stop, van ống dẫn Lấy nút nhấn từ bảng đối tượng Object Palette > Windows Objects > Button, đèn báo khung soạn thảo lấy từ Standard Objects, đưa giao diện thiết kế, vẽ hình theo kích cỡ mong muốn Giao diện thiết kế sau: Tạo thuộc tính cho hình ảnh Tạo thuộc tínhcho nút start: Trong WinCC, Nhấp phải start, từ menu xổ xuống chọn Properties Trở lại hộp thoại Object Properties xuất hiện, tab Events, nhấp Button chọn Mouse Trong khung Action nhấp đúp chuột trái chọn Press left + Trong khung Action nhấp đúp chuột trái chọn Release left Tạo thuộc tính màu sắc cho nút Start: Nháy chuột phải vào đối tượng chon Properties/Properties/Effect chọn Global Shadow Global Color Scheme NO Sau chọn Colors/Nháy chuột phải vao ký hiệu bóng đèn khung Background Colors/Dynamic Dialog Chọn tag thay đổi màu sắc: Thay đổi màu sắc TRUE: Nếu Tag DBRunning (lên mức 1) nút ấn chuyển màu Chọn thời gian tác động: Nháy chuột phải vài 2s sau chọn 250ms Upon change Tạo thuộc tính cho nút Stop Tương tự nút Start Thay đổi màu sắc: Thay đổi màu sắc FALSE Nếu Tag DBRunning sai (xuống mức 0) chuyển màu Tạo thuộc tính cho động 1: Trong WinCC, động để thể hoạt động cách hình Vì vậy, ta chọn thêm phía động khối rectangle Để đổi màu sắc kích thước cho đối tượng: Nháy đúp chuột vào đối tượng Đặt thuộc tính cho động cách nhấp phải, chọn Properties hình Hộp thoại ObjectProperties xuất Nhấp chọn thuộc tính ForeColor, nháy chuột phải vào biểu tượng bóng đèn chọn Dynamic nhấp phải chọn Tag hình Chọn Tag DCBom ->Tích vào Boolean sau chọn màu cho TRUE cách nháy đúp chuột vào ô vuông màu sau TRUE Chọn thời gian tác động Sau xuất hộp thoại nháy chuột phải vài 2s chọn 250ms Trên hộp thoại ObjectProperties, thay đổi tốc độ mặc định thuộc tính, t i cột curent nhấp phải 2s chọn “Uponchange” Tạo thuộc tínhcho đèn báo hiệu hệ thống hoạt động Thực bước tương tự trên, gán biến DBRunning Tương tự ta tạo thuộc tính cho nút nhấn đèn báo hiệu mức cao mức thấp Lưu kết quả, nạp chương trình xuống Step xuống PLC-Sim -> Run -> Nhấn vào biểu tượng tam giác Graphics Designer để tiến hành mô Kết nối PLC S7 300 với WinCC Lưu ý: Không nạp xuống PLC-Sim trước nạp cho PLC S7 300 thật Phải tạo riêng biệt cho PLC-Sim PLC S7 300 thật Thực tạo chương trình WinCC phần thực cài đặt sau trước xây dựng Graphics Designer Vào Tag Management nháy chuột phải vào MPI chọn System parameters Xuất hộp thoại chọn Unit/PC Adapter USB A2.MPI.1/OK Tiến hành tạo hình ảnh thuộc tính tương tự phần Chú ý: Để kết nối nạp chương trình cho PLC S7 300 Simatic manager ->Options ->Set PG/PC Interface Cửa sổ Set PG/PC Interface chọn PC Adapter USB A2.MPI1.1 Tạo thuộc tính cho nút ấn, bơm đèn báo phần Lưu kết quả, nạp chương trình Step xuống PLC S7 300 nhấn Run Graphics Designerđể tiến hành mô V TÀI LIỆU THAM KHẢO Hồng Minh Sơn, Mạng truyền thơng công nghiệp, Nhà xuất Khoa học Kĩ thuật Hà Nội, 2007; Lê Ngọc Bích, Phạm Quang Huy, Scada-Mạng truyền thơng cơng nghiệp, NXB Dân trí, 2010 Nguyễn Thúc Hải, Mạng máy tính hệ thống mở, NXB Giáo dục,1999 Phạm Thượng Hàn, Nguyễn Văn Hòa, Nguyễn Trọng Quế, Nguyễn Thị Vấn, Kỹ thuật đo lường đại lượng vật lý I II, NXB Giáo dục, 2003 ... chéo III THIẾT BỊ TH? ??C HÀNH TH? ? NGHIỆM VÀ VẬT TƯ TIÊU HAO 3.1 Thiết bị TT TÊN THIẾT BỊ Kềm bấm mạng Thiết bị kiểm tra mạng Máy tính phần mền chuyên dụng cho truyền th? ?ng công nghiệp Swicth cổng... truyền th? ?ng công nghiệp MPI giao tiếp truyền th? ?ng PC với PLC, PLC với PLC th? ?ng qua MPI II CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu mạng truyền th? ?ng MPI Truyền th? ?ng MPI (Multipoint Interface) giao th? ??c... truyền th? ?ng Profibus Profibus – Process Field Bus – chuẩn truyền thong Siemens phát triển từ năm 1987 theo chuẩn DIN 19245 Profibus thiết lập theo phương pháp hệ truyền th? ?ng mở, không phụ thuộc
