Tìm hiểu về mạng truyền thông modbus rtu và profibus của hãng siemen ag

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BÁO CÁO ĐỂ TÀI MƠN HỌC Đề tài: TÌM HIỂU VỀ MẠNG TRUYỀN THƠNG MODBUS RTU VÀ PROFIBUS CỦA HÃNG SIEMEN AG Giảng viên hướng dẫn: Thy Tạ Văn Phương Sinh viên thực hiện: Trn Minh Kiệt - 16151039 TP.Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2019 MỤC LỤC I MẠNG TRUYỀN THÔNG MODBUS 1.1 Tổng quan mạng truyền thông Modbus……………………………… ……………….……4 1.2 Đặc điểm mạng truyền thông Modbus………………………………………………………5 1.3 Kết nối thiết bị mạng Modbus ……………………………………………….…… 12 1.4 Thiết lập địa cho thiết bị Master – Slave mạng Modbus …………………….…15 1.5 Các kiểu trao đổi liệu Master Slave mạng Modbus ………………….… …17 1.6 Cấu trúc khung liệu truyền mạng Modbus …………………………………….…19 1.7 Các thiết bị làm Master Slave mạng Modbus………………………………… ……25 1.8 Ứng dụng mạng Modbus điều khiển động cơ… ………………………………….……31 II MẠNG TRUYỀN THÔNG PROFIBUS 2.1 Tổng quan mạng truyền thông Profibus ……………………………………………… …39 2.2 Đặc điểm mạng truyền thông Profibus ……… ……………………………………… …40 2.3 Kết nối thiết bị mạng Profibus ……………………………………………….… …47 2.4 Thiết lập địa cho thiết bị Master – Slave mạng Profibus …………………… 50 2.5 Các kiểu trao đổi liệu Master Slave mạng Profibus …………………… …54 2.6 Cấu trúc khung liệu truyền mạng Profibus.……………………………………… 60 2.7 Các thiết bị làm Master Slave mạng Profibus…………………………………… …62 2.8 Các module tín hiệu sử dụng mạng Profibus………………………………… …68 2.9 Ứng dụng Profibus việc truyền liệu Master Slave………………… …73 LỜI CẢM ƠN Sinh viên thực đề tài xin chân thành cảm ơn: Ban giám hiệu, quý Thầy Cô trường đặc biệt quý Thầy Cô khoa Điện – Điện Tử khoa Đào tạo Chất lượng cao Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, tận tình dẫn, truyền đạt kiến thức tạo điều kiện thuận lợi cho người thực suốt trình học tập vừa qua Đặc biệt Thầy Ts Vũ Văn Phong theo sát chúng em, tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để chúng em thực hoàn thành đề tài Các bạn sinh viên tập thể lớp có giúp đỡ thiết thực, cung cấp tài liệu liên quan, động viên trình thực đề tài Và xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình người thân hỗ trợ tất điều kiện để đề tài hoàn thành tốt đẹp TP Hồ Chí Minh, ngày 14 tháng 12 năm 2019 Sinh viên thực Trần Minh Kiệt I MẠNG TRUYỀN THÔNG MODBUS 1.1 Tổng quan mạng truyền thông Modbus: Modbus (Modicon Bus) chuẩn truyền thông công nghiệp mở thuộc quyền sở hữu Tập đoàn Modicon Sau 2004 chuyển giao cho tập đồn Schneider Electric SE Modbus cung cấp ngơn ngữ môi trường chung cho thiết bị thiết bị để giao tiếp với Ví dụ, Modbus cho phép thiết bị hệ thống đo nhiệt độ độ ẩm kết nối mạng để truyền kết đến máy tính giám sát PLC Mạng Modbus tn thủ theo mơ hình Slave – Master (Chủ - tớ ): bao gồm Master nhiều Slave, trao đổi liệu với thông qua chuẩn đường truyền vật lý thông dụng như: RS485 RS232 nhằm thay cho chuẩn truyền thông cũ Analog: 4-20mA , 0-10V , Digital Hình 1: Tổng quan Modbus https://drive.google.com/open?id=1P0M3ojP4lYgleunzPWIpMrK9ZofPI0kF - trang 4, https://en.wikipedia.org/wiki/Modbus - line đến 1.2 Đặc điểm mạng truyền thông Modbus: 1.2.1 Đặc điểm chung Modbus trở thành chuẩn truyền thông công nghiệp phổ biến nó: ỔN ĐỊNH – ĐƠN GIẢN – DỄ SỬ DỤNG – LINH HOẠT - MIỄN PHÍ BẢN QUYỀN Nghĩa người sử dụng dễ dàng tích hợp chuẩn Modbus vào ứng dụng hay sản phẫm họ mà không bị rào cản nào.Chỉ cần thiết bị chung chuẩn với giao tiếp với mà khơng cần quan tâm thiết bị hãng sản xuất Đây ưu điểm vượt trội so với chuẩn truyền thông khác : Profibus , CanOpen , Manchester Hình 2: Sơ đồ ứng dụng chuẩn Modbus khác Nhiều chuẩn Modbus phát triển ngày dựa tảng Modbus đời đầu - Modbus ASCII (American Standard Code for Information Interchange): phiên lâu đời Modbus dùng cho thiết bị truyền liệu định dạng kiểu ASCII (hay hexadecimal) với thông qua Modbus - Modbus RTU : phiên thông dụng Modbus.Thiết bị truyền tin, liệu định dạng số nhị phân với thông qua lớp vật lý RS232 RS485 - Modbus TCP/IP : phiên Ethernet Modbus, sử dụng đường truyền vật lý Ethernet https://drive.google.com/open?id=1z6Tedx2aRu462j_q38SG36uQaLhHal-B trang 16 1.2.2 Đặc điểm phần cứng Hình Tổng quan cấu trúc kết nối phần cứng mạng Modbus Modbus có cổng giao tiếp Gateway để kết nối hình thức mạng TCP RTU Modbus để hình thành nên hệ sinh thái Modbus hoàn chỉnh - Các thiết bị điều khiển ngang hàng - Master (PLC, HMI) có yêu cầu kết nối từ khoảng cách xa thích hợp Modbus TCP để giao tiếp hiệu - Các thiết bị chấp hành - Slave tập trung gần mạng Modbus RTU điều khiển Master - Mạng Modbus sử dụng RS232 RS485 xương sống.Trước vào chi tiết.Hãy phân tích “Sự khác RS 232 RS 485”: + RS 232 cho phép truyền theo phương thức điểm ( point ) – điểm ( point ) RS 485 truyền theo phương thức đa điểm Tức truyền nhiều tín hiệu khác mạng ( max 32 thiết bị ) + Tốc độ truyền RS232 ( 20 Kbits/s ) nhanh khoảng cách truyền ngắn ( max 15m ) Ngược lại, RS485 ( 10Mbit/s ) truyền xa ( max 1200m ) với tốc độ chậm RS232 - Cài đặt nhận diện thiết bị Modbus Master cho hệ thống Modbus địa - Các thiết bị trở thành đối tượng khách hàng địa với tốc độ baud 19200 baud Cách đơn giản để thay đổi địa Slave sử dụng công tắc xoay thiết bị Ngồi ra, sử dụng chương trình FLOWFIX để thay đổi địa Slave tốc độ truyền qua kết nối RS232 (có thể cần phải khởi động lại thiết bị để áp dụng thay đổi) Địa Slave tốc độ truyền thay đổi cách sử dụng nút nhấn tùy vào có tích hợp thiết bị hay khơng - Kết nối vật lý thiết bị với mạng Modbus - Kiểm tra đường truyền giao tiếp Master thiết bị Slave tham gia - Sẵn sàng Hình Các bước setup phần cứng đặt địa cho thiết bị Master – Slave mạng Modbus https://www.bronkhorst.co.uk/files/downloads/manuals_english/917035manual_modbus_slave_inte rface.pdf - Trang 6/23 http://www.modbus.org/docs/Modbus_Application_Protocol_V1_1a.pdf - Trang 3/51 a) Cấu trúc đường truyền vật lý RS 232 Hình Quy định trạng thái tín hiệu truyền RS 232 Hình Cấu hình gép nối cáp vật lý RS232 với kiểu khơng phản hồi có phản hồi tín hiệu b) Cấu trúc đường truyền vật lý RS 485 Hình Quy định trạng thái tín hiệu truyền RS 485 Hình Cấu hình gép nối cáp vật lý RS 485 với kiểu kết nối dây kết nối dây https://www.lammertbies.nl/comm/cable/rs-232 - https://www.lammertbies.nl/comm/info/rs-232null-modem#part https://support.industry.siemens.com/tf/ww/en/posts/rs485-pin-out-details-of-port-in-cpu226/160925/?page=0&pageSize=10 https://drive.google.com/open?id=11kL9HQjyQUR1kML99GX9DydsCfWTId5p trang 101 – 111 (trang file PDF nhập góc 10 ...MỤC LỤC I MẠNG TRUYỀN THÔNG MODBUS 1.1 Tổng quan mạng truyền thông Modbus? ??…………………………… ……………….……4 1.2 Đặc điểm mạng truyền thông Modbus? ??……………………………………………………5 1.3 Kết nối thiết bị mạng Modbus ……………………………………………….……... làm Master Slave mạng Modbus? ??……………………………… ……25 1.8 Ứng dụng mạng Modbus điều khiển động cơ… ………………………………….……31 II MẠNG TRUYỀN THÔNG PROFIBUS 2.1 Tổng quan mạng truyền thông Profibus ………………………………………………... đời Modbus dùng cho thiết bị truyền liệu định dạng kiểu ASCII (hay hexadecimal) với thông qua Modbus - Modbus RTU : phiên thông dụng Modbus. Thiết bị truyền tin, liệu định dạng số nhị phân với thông