KẾT NỐI VỚI CÁC THIẾT BỊ ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN TRONG HỆ THỐNG MẠNG

KẾT NỐI VỚI CÁC THIẾT BỊ ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN TRONG HỆ THỐNG MẠNG

Chỉång Kãút näúi cạc thiãút bë âo lỉåìng v âiãưu khiãøn hãû thäúng mảng Ch­¬ng KÕt nèi thiết bị đo lường điều khiển hệ thống mạng 3.1 Tổng quan chung Để đưa giải pháp kết nối thiết bị hệ thống mạng hợp lí thực chất thực toán tích hợp Cần thiết phải xét đến yếu tố sau: Bài toán công nghệ Đây nhiệm vụ quan trọng tích hợp hệ thống, cần thiết phải có hiểu biết sâu sắc để lựa chọn giải pháp phù hợp, chẳng hạn với ứng dụng có thời gian đáp ứng nhanh giải pháp truyền thông phải tương thích ngược lại, cần nắm vững công nghệ trước thực toán tích hợp Các yếu tố kỹ thuật Khi thiết kế hệ thống mạng cần quan tâm đến tính ổn định, khả làm việc lâu dài khả thay thiết bị mạng Vấn đề kinh tế Đây vấn đề quan trọng thiết kế mạng Với yêu cầu kỹ thuật đề đáp ứng nhiều phương án phương án lựa chọn phải phương án việc thoả mÃn yêu cầu công nghệ kỹ thuật phải thoả mÃn yêu cầu kinh tế Chẳng hạn nhà máy Xi măng hệ thống mạng dùng Siemens với điều khiển PLC S7-400 tất Module I/O kết nối với điều khiển lại loại S7-300, nhiên ngạc nhiên, không đồng hoá ?? Câu trả lời vấn đề kinh tế 3.2 Giao diện mạng Giao diện mạng thành phần ghép nối thiết bị với môi trường truyền thông, phần cứng phần mềm có nhiệm vụ quan trọng Một thành phần giao diện mạng thực độc lập tích hợp với thiết bị Card giao diện mạng cho máy tính cá nhân, module xử lí truyền thông PLC hay module giao diện mạng I/O phân tán 3.2.1 Ghép nối PLC (Programable Logic Controller) Để ghép nối PLC mạng sử dụng Module truyền thông riêng trực tiếp CPU có tích hợp sẵn Module giao Nguùn Kim Ạnh & Nguùn Mảnh H - Tỉû âäüng họa - BKÂN 34 Chỉång Kãút näúi cạc thiãút bë âo lỉåìng v âiãưu khiãøn hãû thäúng mảng diện mạng Hình sau trình bày ghép nối PLC m¹ng: Ethernet Bus hƯ thèng PLC PS CPU IM IM IM DI DO AI AO Bus tr­êng H×nh 3.0 Giao diƯn m¹ng cđa PLC 3.2.2 GhÐp nèi PC Giao diện PC thực tương tự PLC, chúng thực theo cách sau: - Card ghÐp nèi qua khe c¾m ISA, PCI - Bé thÝch øng m¹ng (Adapter) qua cỉng song song nối tiếp - Card PCMCIA Card giao diện mạng Trên Card thường có vi xử lí đảm nhiệm chức xử lí giao thức, nhiên phần xử lí toàn có san sẻ với phần mềm Tuy nhiên để đạt độ tin cậy cao trao đổi tin Card giao diện thường thiết kế có dự phòng Bộ thích ứng mạng (Adaptor) qua cổng song song nối tiếp Bộ thích ứng thường sử dụng để chuyển đổi tín hiệu Chẳng hạn giao tiếp với PLC S7-200 thông qua cổng truyền thông RS485 cần cã bé chun ®ỉi RS485/RS232 ®Ĩ ghÐp nèi víi PC Card PCMCIA Đối với máy tính xách tay khả mở rộng qua khe cắm, bên cạnh phương pháp sử dụng thích ứng mạng, ghép nối qua khe cắm PCICIA với kích cỡ tương đối nhỏ Phương pháp thích hợp với máy lập trình (PG) dùng để đặt cấu hình, tham số hoá chuẩn đoán hệ thống 3.3 Ghép nối thiết bị Simatic Các dịch vụ truyền thông Profibus CP Nguùn Kim Ạnh & Nguùn Mảnh H - Tỉû âäüng họa - BKÂN 35 Chỉång Kãút näúi cạc thiãút bë âo lỉåìng v âiãưu khiãøn hóỷ thọỳng maỷng Trong trình trao đổi thông tin dịch vụ truyền thông đóng vai trò quan trọng, Profibus đưa số dịch vụ truyền thông nhằm hỗ trợ thiết bị trao đổi thông tin mạng Hình sau trình bày dịch vụ Profibus CP Hình 3.1 Các dịch vụ truyền thông Profibus CP Khả truyền thông S7 Các thiết bị tham gia mạng Simatic phong phú đa dạng chủng loại, việc kết nối thiết bị đòi hỏi cần có giao diện chung, điều ảnh hưởng đến khả truyền thông Simatic Hình 3.2 Khả truyền thông Simatic S7 Nguùn Kim Ạnh & Nguùn Mảnh H - Tỉû âäüng họa - BKÂN 36 Chỉång Kãút näúi cạc thiãút bë âo lỉåìng v âiãưu khiãøn hãû thọỳng maỷng Truyền thông S7 với Profibus Như đà trình bày phần trước, Profibus hệ thống Bus ứng dụng phổ biến ứng dụng Simatic, thiết bị tham gia mạng PLC-S7-300, S7-400 PC PG Cấu hình truyền thông S7 ứng dụng Profibus trình bày hình 5.3 Hình 3.3 Truyền thông S7 với Profibus Cấu hình cho hoạt động PG Thực chất PG máy tính công nghiệp, vị trí quan trọng lại phần mềm cài đặt Đây phần mềm có quyền như: Step 7- V5.2, WinCC Nói chung giá phần mềm vượt nhiều lần giá phầm cứng Thực tế PG dùng làm công cụ để cài đặt phần mềm, đặt lại cấu hình cho hệ thống tham gia vào tham số hoá chuẩn đoán Cấu hình hoạt động PG trình bày hình 5.4 Hình 3.4 Cấu hình cho hoạt động PG Nguùn Kim Ạnh & Nguùn Mảnh H - Tỉû âäüng họa - BKÂN 37 Chỉång Kãút näúi cạc thiãút bë âo lỉåìng v âiãưu khiãøn hãû thäúng mảng Các đối tác truyền thông kết nối FDL Việc thực giao thức truyền thông Bus trường thực lớp lên kết liệu (FDL) lớp vật lí Việc kết nối đối tác truyền thông kết nối FDL hình 5.5 Hình 3.5 Các đối tác truyền thông kết nối FDL Các trạm Slave Siemens nhà cung cấp khác Profibus-DP Profibus cung cấp dịch vụ cho thiết bị chủ cho thiết bị tớ để trao đổi thông tin mạng, nguyên tắc trạm tớ hÃng khác hoàn toàn trao đổi thông tin tuân thủ quy tắc thủ tục Profibus Hình sau mô tả mạng truyền số liệu thiết bị tớ với thiết bị chủ Hình 3.6 Các Slave Siemens nhà cung cấp khác Profibus-DP Nguyóựn Kim Aẽnh & Nguùn Mảnh H - Tỉû âäüng họa - BKÂN 38 Chỉång Kãút näúi cạc thiãút bë âo lỉåìng v âiãưu khiãøn hãû thäúng mảng CÊu h×nh mạng cho DP Slave cho Simatic S7 Hình 3.7 Cấu hình mạng cho DP Slave cho Simatic S7 Mạng PCS7 PCS7 hệ thống điều khiển trình tiếng Siemens nay, chúng có tính ưu việt chất lượng đo lường điều khiển, khả linh hoạt ứng dụng, tính mở Điểm mấu chốt hệ PCS7 ứng dụng mạng truyền thông sử dụng giao thức công nghiệp, thiÕt bÞ thùc hiƯn giao thøc, xư lÝ giao thøc nối cấu trúc mạng cấu trúc mạng kết hợp thực giao thức loại kết hợp Và tất nhiên có thiết bị để thực việc chuyển đổi giao thức Hình sau ví dụ cÊu h×nh Simatic cđa PCS7 H×nh 3.8 CÊu h×nh Simatic PCS7 Nguùn Kim Ạnh & Nguùn Mảnh H - Tỉû âäüng họa - BKÂN 39 Chỉång Kãút näúi cạc thiãút bë âo lỉåìng v âiãưu khiãøn hãû thäúng mảng a) Tr¹m thiÕt kÕ kü tht PCS7 (ENG) Trạm dùng với nhiều mục đích như: Định nghĩa kết nối hệ thống, thay đổi cấu phân vùng quản lí hệ thống Khả can thiệp hệ PCS7 ENG trình bày hình sau: Hình 3.9 Trạm thiết kế kỹ thuật PCS7 (ENG) Hình sau mô tả kết nối Bus hệ thống PCS7 thiết bị Simatic H×nh 3.10 KÕt nèi Bus hƯ thèng PCS7 Một cấu hình mạng điển hình sử dụng môi trường truyền dẫn cáp quang sử dụng cấu trúc mạng vòng lặp khép kín Trong hệ thống mạng Simatic thường sử dụng cấu hình có dự phòng (Redandancy) nhằm nâng cao độ tin cậy hệ thống Module thực trình chuyển đổi điện /quang quang/điện Simatic OLM (Optical Link Module) Hình 5.11 mô tả kÕt nèi nµy Nguùn Kim Ạnh & Nguùn Mảnh H - Tỉû âäüng họa - BKÂN 40 Chỉång Kãút näúi cạc thiãút bë âo lỉåìng v âiãưu khiãøn hóỷ thọỳng maỷng Hình 3.11 Kết nối vòng lặp khép kín có dự phòng Trong số ứng dụng đòi hỏi độ tin cậy cao việc sử dụng PLC có phòng làm tăng độ tin cậy Hình 5.12 trình bày cấu hình dự phòng PLC Hình 3.12 Cấu hình PLC có dự phòng Ngoài việc kÕt nèi cã dù phßng sư dơng OLM, Simatic cßn đưa giải pháp sử dụng module OSM nhằm nâng cao khả liên kết đối tác truyền thông mạng Cấu hình trình bày hình 5.13 Nguùn Kim Ạnh & Nguùn Mảnh H - Tỉû âäüng họa - BKÂN 41 Chỉång Kãút näúi cạc thiãút bë âo lỉåìng v âiãưu khiãøn hãû thäúng maỷng Hình 3.13 Cấu hình mạch vòng sử dụng OSM Tổng hợp cấu trúc phân tầng, dự phòng trình bày hình 5.14 Hình 3.14 Cấu trúc phân tầng m¹ng Nguùn Kim Ạnh & Nguùn Mảnh H - Tỉû âäüng họa - BKÂN 42 Chỉång Kãút näúi cạc thiãút bë âo lỉåìng v âiãưu khiãøn hãû thäúng maỷng Kết nối thiết bị trường lên thiết bị điều khiển trình bày hình 5.15 Trong thiết bị trường kết nối theo giao thức khác Hình 3.15 Kết nối thiết bị trường lên cấp điều khiển Truyền thông Profibus DP PA trình bày hình sau: Hình 3.16 Truyền thông Profibus-DP PA Nguùn Kim Ạnh & Nguùn Mảnh H - Tỉû âäüng hoïa - BKÂN 43 ... cao trao đ? ?i tin Card giao diện thư? ?ng thiết kế c? ? dự ph? ?ng Bộ th? ?ch ? ?ng m? ?ng (Adaptor) qua c? ? ?ng song song v? ? n? ?i tiÕp Bé th? ?ch ? ?ng thư? ?ng sử d? ?ng để chuyển đ? ?i tín hiệu Ch? ? ?ng hạn giao tiếp v? ? ?i. .. Hình 3. 1 C? ?c d? ?ch v? ?? truyền th? ?ng Profibus CP Khả truyền th? ?ng S7 C? ?c thiết bị tham gia m? ?ng Simatic phong phú đa d? ?ng ch? ? ?ng lo? ?i, vi? ?c kết n? ?i thiết bị đ? ?i h? ?i c? ??n c? ? giao diện chung, ? ?i? ??u ảnh... m? ?ng cho DP Slave cho Simatic S7 M? ?ng PCS7 PCS7 hệ th? ?ng ? ?i? ??u khiển trình ti? ?ng Siemens nay, ch? ?ng c? ? tính ưu việt ch? ??t lư? ?ng ? ?o lư? ?ng ? ?i? ??u khiển, khả linh hoạt ? ?ng d? ?ng, tính mở ? ?i? ??m mấu ch? ??t