CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN THÔNG GIAO THỨC USS 4 1 Khái quát chung về USS Giao thức USS được xây dựng bởi hãng Siemens là một giao thức truyền thông nối tiếp đơn giản, nó phù hợp với mục đích và điều kiện truyề.
CHUYÊN ĐỀ : TRUYỀN THÔNG GIAO THỨC USS 4.1: Khái quát chung USS: Giao thức USS xây dựng hãng Siemens giao thức truyền thông nối tiếp đơn giản, phù hợp với mục đích điều kiện truyền thông thiết bị điều khiển Giao thức USS cung cấp phương tiện truyền thông nối tiếp cho hệ thống trạm chủ vài trạm tớ Các điều khiển PLC PC sử dụng cách linh hoạt thuận tiện truyền thơng USS Giao thức USS sử dụng cho hệ thống truyền thông kiểu đa điểm (như phần cứng RS485) truyền thông kiểu điểm - điểm (như giao diện EIA RS232) Ưu điểm giao thức USS: + Sử dụng phương pháp truy nhập bus chủ - tớ + Chỉ sử dụng trạm chủ + Sử dụng tối đa 32 trạm đoạn mạng + Giao tiếp đơn giản + Phù hợp hình dáng, dịch vụ mụch đích tự động hố + Dịch vụ cung cấp tích hợp phần mềm máy tính cá nhân Giao diện chuẩn USS: Thơng thường giao diện chuẩn USS có hai đầu vào cấp nguồn hai đường tín hiệu để thiết lập đường liệu đầu cuối Đường tín hiệu truyền liệu tới biến tần, biến tần truyền lệnh tới hãm khí để điều khiển thay đổi thơng số hoạt động theo yêu cầu mong muốn người vận hành Ngồi đầu vào tín hiệu giao diện cịn sử dụng cho chức dừng nhanh tình trạng có cố khẩn cấp Tất cảc thông số sử dụng cho việc lựa chọn phương pháp điều khiển theo chuẩn vào giao diện chuẩn USS phải cài đặt cách đầy đủ biến tần trước đưa hệ thống vào hoạt động Khi hoàn thành việc kết nối biến tần với card truyền thông cài đặt đầy đủ thông số cần thiết cho việc truyền thông với biến tần thông qua giao diện USS ta thu mạng truyền thông đơn giản Khi ta điều khiển giám sát hoạt động biến tần cách dễ dàng thông qua máy tính cá nhân 4.2 Kiến trúc giao thức: Giao thức USS cung cấp phương pháp truyền thông tin nhiều hệ thống bus dựa nguyên tắc chủ - tớ Giao thức USS sử dụng phương pháp truyền tin theo kiểu điểm - điểm, cho phép kết nối trạm chủ với số lượng tối đa 31 trạm tớ đoạn mạng Trạm chủ lựa chọn trạm tớ riêng lẻ thông qua địa điện hay nói cách khác trạm tớ lựa chọn tin thơng qua địa điện mà trạm chủ gửi Giao thức USS không cung cấp phương pháp giao tiếp trạm tớ với Hệ thống bus hoạt động theo chế độ truyền tải chế độ hai chiều gián đoạn, tức thời điểm trạm gửi nhận thông tin mà thực việc cách đồng thời Ở vai trò trạm chủ phân biệt cách rõ ràng vào cấu hình dịch vụ chức điều khiển 4.3 Cấu trúc điện Trong giao thức USS, điện bao gồm 14 byte Bức điện bắt đầu byte khởi đầu STX byte LGE, ADR, N 1, , Nn, cuối byte kết thúc BCC STX LGE ADR N1 N2 Nn BCC + STX: Là byte đánh dấu điểm khởi đầu điện Bằng cách kết hợp với việc kiểm soát khoảng thời gian truyền tin byte STX cho phép ta nhận thấy cách xác điện bắt đầu truyền Giá trị byte STX quy định cách cụ thể thông thường giống điện ứng với loại biến tần + LEG: Là byte có nội dung thể chiều dài điện, thông tin cung cấp giống khác tin Ngồi trạm tớ vào thông tin để kiểm tra xem tin có truyền nhận cách xác hay khơng + ADR: Là byte có nội dung thể địa trạm tớ có thêm số thông tin phụ trợ khác Giao thức USS cho phép địa trạm tớ xác định thay đổi, địa 31 trạm tớ (từ đến 30) sử dụng đoạn mạng phải được mã hoá theo kiểu cho tối ưu + N1, , Nn: Là byte có nội dung thể cơng việc cần thực trạm tớ Nó bao gồm thông số hoạt động, chế độ điều khiển phương pháp vận hành cài đặt trạm tớ Thông tin người vận hành xây dựng lên tuỳ theo nhu cầu sử dụng hệ thống trường hợp cụ thể + BCC: Là byte đánh dấu kết thúc tin Căn vào thông tin trạm chủ khẳng định hồn thành vệc gửi tin, cịn trạm tớ hồn thành việc nhận xong tin Khác với byte khởi đầu STX, byte kết thúc BCC quy định tính tốn cách cụ thể tuỳ thuộc vào thơng tin trước 4.4 Quá trình truyền tin: Trong giao thức USS, trình truyền tin thực cách từ byte khởi đầu đến byte kết thúc Khi từ thơng tin có chiều dài byte (từ kép) trình truyền tin đáp ứng theo mức ưu tiên: byte cao truyền trước, sau byte thấp Dữ liệu truyền đường truyền theo phương pháp truyền bít nối tiếp qua khung UART, việc truyền liệu thực cách truyền byte Mỗi byte liệu trước truyền bổ sung thêm bít đánh dấu khởi đầu (start), kết thúc (stop) bít kiểm tra lỗi chẵn lẻ (parity bít) Việc điều khiển truyền liệu đường bus (gửi nhận) thực trạm chủ Ban đầu trạm chủ gửi tin yêu cầu biến tần hoạt động với giá trị danh định sau nhận tin trả lời từ biến tần để kiểm tra xem trình truyền nhận tin có xác hay khơng Do thiết bị điều khiển card truyền thông đặt vận động với giao thức hoạt động biến tần, để hạn chế xảy rủi ro cho thiết bị kết nối gặp thất bại ta cần lưu ý số điểm sau: + Biến tần cung cấp phương tiện giao diện USS kết nối với card truyền thông đIều khiển thông qua kết nối điện + Việc truyền nhận tin thực cách có chu kỳ, đồng thời có kiểm tra truyền tin thông qua tin trả lời + Ngừng việc truyền tin cho biến tần không nhận tin trả lời xảy lỗi tin trả lời Khi ta cần kiểm tra lại đường truyền, nội dung tin tiến hành gửi lại tin điều kiện cần thoả mãn, hệ thống sẵn sàng 4.5 Cách thức xây dựng tin: Tất tin truyền trạm chủ trạm tớ bao gồm 14 byte Mỗi byte liệu truyền theo khung chuẩn UART bao gồm bít start, bít liệu, bít chẵn lẻ bít stop Trạm chủ gửi điện yêu cầu tới trạm tớ với nội dung: STX LGE ADR PKE IND VAL STW HSW BCC ZSW HIW BCC Trạm tớ gửi điện trả lời trạm chủ với nội dung: STX LGE ADR PKE IND VAL Các byte liệu tin xây dựng sau: + STX có chiều dài byte, thường có giá trị 02 áp dụng cho tất tin sử dụng để biểu thị khởi đầu tin + LGE có chiều dài byte biểu thị số lượng byte (hay gọi chiều dài) điện Đối với biến tần MicroMaster LGE thường có giá trị 12 + ADR có chiều dài byte với nội dung địa trạm tớ Cấu trúc ADR cụ thể sau: Khơng sử dụng Địa Bít mở rộng Cấu trúc ADR Từ bít đến bít sử dụng để mã hoá địa 32 trạm bao gồm trạm chủ 31 trạm tớ đoạn mạng Bít bít truyền thơng mở rộng, bít đặt lên tin tin mở rộng, tin truyền thông thực tất biến tần Các bít khơng sử dụng thường đặt + BCC có chiều dài byte, dùng để kiểm tra đánh dấu kết thúc tin Giá trị BCC xác định tuỳ thuộc vào loại tin tính theo phương pháp cộng dồn khơng nhớ 13 byte trước tin + IND có chiều dài byte, khơng sử dụng biến tần Micro Master nên thường đặt + VAL có chiều dài byte, chứa giá trị cho thông số đặc biệt PKE Giá trị liệu đặt với hệ số 0,1 Thơng thường tham số điều chỉnh theo hệ số 0,1 (ví dụ với giá trị 232 trường VAL 23,2) + PKE có chiều dài byte, sử dụng để cài đặt thông số điều khiển hoạt động cho biến tần PKE cấu trúc cụ thể sau: 15 14 13 Điều khiển 12 11 10 Thông số Cấu trúc PKE Từ bít đến bít 10 sử dụng để mã hoá hàm thơng số cần chuyển đổi biến tần Bít 11 không sử dụng nên thường đặt Từ bít 12 đến bít 15 bít xác định chế độ điều khiển biến tần Ví dụ biến tần Micromaster Vecter bít điều khiển có ý nghĩa sau: 0000 Khơng hoạt động 0001 Đọc thông số 0010 Ghi thông số tới RAM EEPROM 1110 Không thi hành Trong tin trạm tớ gửi trạm chủ bít điều khiển có ý nghĩa sau: 0000 0001 0111 1000 Khơng hoạt động Thông số theo trường VAL Lỗi nhận tin Biến tần điều khiển chỗ Tất giá trị mã hố khác bít điều khiển khơng sử dụng + STW có chiều dài byte, sử dụng để điều khiển chế độ hoạt động biến tần STW cấu trúc sau: 10 11 12 13 14 15 OFF1 OFF2 OFF3 RUN Fast Stop Ramp Hold Ramp Inhibit Fault Acknowledge Jog Right Jog Left Control Valid ON Right ON Left 0 Read Current Cấu trúc STW Đối với biến tần MicroMaster bít 13, 14, 15 khơng sử dụng nên thường đặt OFF1 0: Biến tần hoạt động trạng thái OFF1 1: Cho phép biến tần hoạt động OFF2 0: Biến tần hoạt động trạng thái OFF2 1: Cho phép biến tần hoạt động OFF3 0: Biến tần hoạt động trạng thái OFF3 1: Cho phép biến tần hoạt động RUN 0: Dừng biến tần 1: Cho phép biến tần hoạt động ( Biến tần MicroMaster cịn có phương pháp điều khiển khác On Right ) Fast Stop 0: Dừng nhanh biến tần 1: Cho phép biến tần hoạt động Ramp Hold 0: Bộ phát tốc độ ramp giữ tần số 1: Cho phép biến tần hoạt động với tốc độ ramp thông thường Ramp Inhibit 0: Tốc độ ramp 0.0 Hz 1: Tốc độ ramp thơng thường Fault Acknowledge Khi có chuyển tiếp từ lên hai bít liên tiếp tin xố Jog Right 0: Không sử dụng nút Jog Right 1: Sử dụng nút Jog Right Jog Left 0: Không sử dụng nút Jog Left 1: Sử dụng nút Jog Left Control Valid 0: Khơng sử dụng bít điều khiển 1: Các bít điều khiển xác định On Right 0: Khơng sử dụng nút On Right 1: Có sử dụng nút On Right On Left 0: Không sử dụng nút On Left 1: Có sử dụng nút On Left + ZSW có chiều dài byte, sử dụng để biểu thị trạng thái dòng điện biến tần ZSW cấu trúc sau: 10 11 12 13 14 15 Initialised Ready Running Fault OFF2 Available OFF3 Available Switch On Inhibit Warning Control Mode Frequency at Setpoint Right Left 0 Cấu trúc ZSW Bít không sử dụng thường đặt Bít 13,14,15 khơng sử dụng thường đặt Ý nghĩa trạng thái bít cụ thể sau: Initialised 0: Biểu thị biến tần khởi động 1: Biểu thị biến tần khởi động Ready 0: Biểu thị biến tần chưa sẵn sàng để hoạt động 1: Biểu thị biến tần sẵn sàng để hoạt động Running 0: Không sử dụng đầu biến tần 1: Có sử dụng đầu biến tần Fault 0: Biến tần khơng có lỗi 1: Biến tần có lỗi OFF2 Available 0: Sử dụng trạng thái OFF2 1: Không sử dụng trạng thái OFF2 OFF3 Available 0: Sử dụng trạng thái OFF3 1: Không sử dụng trạng thái OFF3 Switch On Inhibit 0: Không bật công tắc điều kiện hạn chế 1: Bật công tắc điều kiện hạn chế Warning 0: Khơng sử dụng phương pháp cảnh báo 1: Có sử dụng phương pháp cảnh báo (ví dụ báo dòng) Control Mode 0: Điều khiển biến tần chỗ 1: Điều khiển biến tần từ xa Frequency at Setpoint 0: Tần số đầu biến tần thấp so với yêu cầu điểm đặt 1: Tần số đầu biến tần lớn so với yêu cầu điểm đặt Right 0: Không sử dụng nút Right 1: Điều khiển đầu nút Right Left 0: Không sử dụng nút Left 1: Điều khiển đầu nút Left + HSW có chiều dài byte, chứa yêu cầu tần số cho biến tần HSW chia tỉ lệ theo giá trị, giả sử giá trị 16348 (4000H) tương ứng với 100%, giá trị 32767 tương ứng với 200% Trên biến tần MicroMaster thơng số chia tỉ lệ đặt P094 Khi tần số đầu biến tần MicroMaster tính tốn sau: Output frequency = ( HSW*P094) / 16384 + HIW có chiều dài byte, đại diện cho tần số đầu biến tần + Một vài ví dụ tin dược gửi tới biến tần: Khởi động biến tần số với 50% tần số STX LGE ADR PKE IND VAL STW 02 0C 03 0000 0000 0000 0C7F Đặt tần thông số cho hàm 12 biến tần số 15 30 Hz HSW 2000 BCC 5E STX LGE ADR PKE IND 02 0C 0F 200C 0000 Truyền thông tắt tất biến tần VAL 012C STW 0400 HSW 0000 BCC 04 STX 02 VAL 0000 STW 0C7D HSW 0000 BCC 5F LGE 0C ADR 20 PKE 0000 IND 0000