ĐỀ CƯƠNG THỰC HÀNH MẠNG TRUYỀN THÔNG

ĐỀ CƯƠNG THỰC HÀNH MẠNG TRUYỀN THÔNG, CÁCH THIẾT LẬP VỀ CÁC MẠNG

Bài 1: Kết nối cáp quang

A Mục tiêu của bài.

-Trình bày được các bước kết nối cáp quang

-Xử lý được một số các sự cố thường gặp khi kết nối cáp quang

-Đảm bảo an toàn, vệ sinh công nghiệp, tiết kiệm nguyên vật liệu

B Nội dung bài học.

I Giới thiệu về cáp quang.

1 Khái niệm về cáp quang:

- Cáp quang là một loại cáp truyền dẫn ánh sáng Cáp quang được cấu thành từ các sợi truyền ánh sáng cơ bản, tới các ánh sáng kỹ thuật

-Cáp quang được sử dụng trong các lĩnh vực ứng dụng đòi hỏi tốc độ truyền tải rấtcao, phạm vi truyền dẫn lớn hoặc trong các môi trường làm việc chịu tác độngmạnh của nhiễu Một sợi cáp quang bao gồm một sợi lõi, môt lớp bọc và một lớp

vỏ bảo vệ Sợi lõi và lớp bọc được làm bằng thủy tinh hoặc chất dẻo trong suốt

2 Kết nối cáp quang:

a Suy giảm kết nối: Lượng công suất quang (optical power) mất trong suốt quá

trình truyền dẫn qua cáp quang, điểm ghép nối Ký hiệu dB

Suy hao phản xạ (Optical Return loss): ánh sáng bị phản xạ tại các điểm ghép nối,đầu nối quang

Suy hao tiếp xúc (Insertion loss): giảm công suất quang ở hai đầu ghép nối Giá trịthông thường từ 0,2dB – 0,5dB

-Để xác định mức độ suy hao trên một liên kết sợi quang, có thể sử dụng thiết bịphát và đo công suất quang (power meter)

b Sự kết nối: Gồm nhiều thành phần kết hợp lại với nhau, chúng có nhiều kiểu như SC/PC, ST/UPC, FC/APC… Nhưng có hai thành phần cần quan tâm, đó là kiểu đầu nối SC, ST, FC…và điểm tiếp xúc PC, UPC, APC.SC (subscriber

connector), ST (straight tip), FC (fiber connector) là các kiểu đầu nối quang có dạng hình vuông, hình tròn…

3.Xử lý kết nối:

- Bên trong đầu nối là ferrule, giúp bảo vệ và giữ thẳng sợi cáp quang Ferrule được làm bằng thủy tinh, kim loại, plastic hoặc gốm (ceramic) – trong đó chất liệu gốm là tốt nhất

Hình 3Đỉnh của ferrule được làm nhẵn (polish) với ba dạng điểm tiếp xúc chính PC(Physical Contact), UPC (Ultra Physical Contact) và APC (Angled PhysicalContact), giúp đảm bảo chỗ ghép nối có ít ánh sáng bị mất hoặc bị phản xạ nhất

II Hàn nối cáp quang.

1 Chuẩn bị dụng cụ, thiết bị và nguyên vật liệu

-Dụng cụ: 01 Máy hàn cáp quang Fujikura FSM-60S, 01 Máy đo OTDR cáp quangYokogawa AQ7275, 01 Bộ đo suy hao quang

-Thiết bị: Đồng hồ vạn năng,kìm, kéo…

- Vật liệu: Khăn giấy đặc , cồn isopropyl

2 Các bước hàn nối cáp quang

Bước 1 - Chuẩn bị sợi quang:

- Tuốt vỏ (Strip): Tuốt vỏ tương ứng với chiều dài như chỉ dẫn trong sổ tay của máy hàn

- Làm sạch (Cleaning): Làm sạch sợi quang bằng khăn giấy đặc biệt và cồn

isopropyl sao cho sợi quang có tiếng kêu “chít chít” khi lau

Bước 2 - Bấm sợi quang để tạo mặt cắt:

- bấm mặt cắt (Cleaving): Đặt sợi quang vào dao cắt, sử dụng thao tác như hướng dẫn trong sổ tay Gióng sợi quang trong vùng cắt để cắt ở vị trí mong muốn ấn dao

cắt nhẹ nhàng Thực hiện chính xác là yếu tố quyết định để có một mối hàn tốt

Bước 3 - Hàn sợi quang:

-Đặt các đầu sợi quang gần các điện cực

-Đóng các kẹp trên từng sợi quang

-Chọn chương trình trên máy hàn

-Bắt đầu quá trình hàn (tự động hay bằng tay)

Bước 4 - Bảo vệ mối hàn:

-Mối hàn nhiệt thường có lực căng từ 0.5 đến 1.5 lbs Một mối hàn tốt sẽ không bị đứt khi thao tác bình thường Tuy nhiên mối hàn sau khi hoàn tất cần được bảo vệ đểchống các lực bẻ cong hay lực kéo

-Dùng ống nhiệt co (Heat-Shrink) và thực hiện các thao tác để bảo vệ mối hàn

-Đặt mối hàn đã được bảo vệ vào trong khay (cassette)

-Đặt khay vào trong hộp (ODF hay UC)

*Các lỗi xảy ra trong quá trình hàn, nguyên nhân và cách khắc phục

Lệch trục lõi Bẩn trên rãnh chữ V

hoặc trên hạt kẹp sợi

Làm sạch rãnh chữ V và hạt kẹpsợi

Lệch góc lõi Bẩn trên rãnh chữ V

hoặc trên hạt kẹp sợi

Làm sạch rãnh chữ V và hạt kẹpsợi

Cong lõi Chất lượng bề mặt vết

cắt sợi kém

Kiểm tra bề mặt cắt sợi, cắt lại

Bài 2: Thiết lập mạng modbus

A Mục tiêu của bài

- Trình bày được cấu trúc mạng Modbus

- Thiết lập được mạng Modbus thông qua phần mềm KEP Server EX

- Xác định và xử lý một số vấn đề đơn giản

- Chủ động, sáng tạo, nghiêm túc trong học tập và sản xuất

B Nội dung bài học

I Giới thiệu về mạng modbus

1.Khái niệm về mạng modbus

- Modbus là một giao thức mạng truyền dữ liệu theo kiểu nối tiếp Nó hỗ trợ cả 2chuẩn truyền RS232 và RS485 Việc truyền dữ liệu được thực hiện theo cơ chế

1 Master/ nhiều Slave

- Giao thức modbus được sử dụng rộng rãi nhờ tính đơn giản, linh hoạt và đáng tincậy của nó Nó có thể truyền dữ liệu rời rạc hoặc tương tự Thế nhưng giao thứcmodbus bị giới hạn bởi cách thức giao tiếp theo chuẩn RS485 Tốc độ truyền củachuẩn này trong khoảng 0.010Mbps đến 0.115Mbps Trong khi ngày nay, các

mạng hỗ trợ tốc độ truyền trong khoảng từ 5Mbps đến 16Mbps, thậm chí đối vớicác mạng Ethernet nó còn cung cấp tốc độ truyền lên đến 100Mbps, 1Gbps

2 WinCC kết nối với PLC S7-200 nhờ vào OPC thông qua giao thức modbus.Đây là phần mềm trao đổi dữ liệu giữa các thiết bị công nghiệp với những ứng dụn

g hoạt động trên nền Window(WinCC, HMI,SCADA…)

Phần mềm cung cấp những phương pháp đã được chuẩn hóa cho phép những ứng dụngtrong công nghiệp trao đổi dữ liệu một cách nhanh chóng và mạnh mẽ Nó đáp ứng đượcnhững yêu cầu về chất lượng kết nối truyền thông trong công nghiệp ( độ

ổn định, tínhchính xác và linh hoạt…)

KepServerEX cho phép chúng ta định nghĩa các tag của nhiều hãng khác nhau và sau đó chúng ta có thể định nghĩa thêm về giao thức truyền về mạng công nghiệp như: Modbus,Profibus

II Thiết lập thông số của mạng modbus

1.Chuẩn bị:

- Máy tính đã cài đặt phần mềm KEP ServerEX, WinCC…

- Tài liệu hướng dẫn sử dụng phần mềm KEP ServerEX,WinCC

2 Quy trình tạo biến trong KEP Server EX :

Bước 1: Cách tạo các Tag trong phần mềm:

- chọn Open Kep.

Bước 2: Tạo các kênh, mỗi kênh bao gồm nhiều tag , đặt tên cho kênh:

- Kích chuột vào add a channel để tạo các kênh.

Bước3: chọn thiết bị:

- chọn thiết bị là kênh kết nối của hãng nào hay của giao thức nào Sau đó

chọn cổng truyền thông và các thông số truyền thông.

Như vậy ta đã hoàn thành xong một kênh truyền theo giao thức đã định nghĩa

(VD:Modbus Serial).

*Các lỗi xảy ra trong quá trình thiết lập, nguyên nhân và cách khắc phục

Phần mềm

KepServerEX không

vào được

Lỗi phần mềm Cài đặt lại phần mềm

Không lưu được một

channel mới

Bị trùng tên channel Thay đổi bằng tên channel

khácKhông chọn được thiết

bị kết nối

Đặt địa chỉ IP chưa đúng Thay đổi lại địa chỉ IP

Bài 3: Mạng AS-i

A Mục tiêu của bài

- Trình bày được cấu trúc mạng AS-i

- Thiết lập được cấu hình cho mạng mạng AS-i

- Xác định và xử lý một số vấn đề đơn giản của mạng AS-i

- Chủ động, sáng tạo, nghiêm túc trong học tập và sản xuất

B Nội dung bài học

I Giới thiệu về mạng AS-i

1 Khái niệm về mạng AS-i

- Kết quả phát triển hợp tác của 11 hãng sản xuất các thiết bị cảm biến và cơ cấuchấp hành của châu Âu (Siemens, Schneider Electric, Moeller, Festo, Bürkert,Pepperl & Fuchs ) đã cho ra đời mạng AS – i Chuyên dùng cho ghép nối bộ điềukhiển trực tiếp với các thiết bị logic (rơ-le đóng cắt, van on/off, cảm biến chuyểnmạch bằng một đường cáp duy nhất, theo chuẩn EN50295, IEC62026-2 Hiệp hộiASI International Association hỗ trợ phát triển và ứng dụng

2 Thành phần của mạng AS-i

-AS-I Master:

S7-300 (CP 342-2 , CP 343-2 ), S7-200 (CP242 - 2 , CP 243-2 , CP 242-8)-AS-I Slave:

Gồm các Module AS-I và cácsensor/actuator có tích hợp các bộ nốiAS-I

-Cáp AS-I

-Nguồn AS-I

-Bộ định địa chỉ

3 Hoạt động của mạng AS-i.

-Mạng AS-I hoạt động theo nguyên tắc Master/Slave, có nghĩa là AS-I Master sẽtrao đổi dữ liệu với AS-I slave thông qua cáp AS-I

Các lệnh gán tham số và dữ liệu xử lý được truyền qua giao tiếp giữa “MasterCPU” và “Master CP”

-Các chương trình người dùng có những hàm thích hợp để gọi và đặt các cơ chếtương ứng để đọc và ghi qua giao tiếp này

-Thông tin được trao đổi với các ASI Slaves thông qua giao tiếp giữa AS-IMaster CP và cáp AS_I Khi đó dữ liệu sẽ truyền giữa Master và Slave

- Máy tính cài đặt các phần mềm STEP 7 MicroWIN

- Rơle, cảm biến các loại…

- Cáp AS-I, power supply…

2 Các bước thực hiện

Bước 1: Kết nối phần cứng

Bước 2: Định địa chỉ slave trên phần mềm STEP 7 MicroWIN

Bước 3: Giao tiếp CP 243-2 với CPU S7-200

3 Quy trình thực hiện

Bước 1:Kết nối phần cứng:

-Kết nối module CP 243-2 vào PLC S7-200

-Kết nối Actuator/sensor vào modul CP 243-2 bằng cáp AS-i

-Kết nối Power supply vào modul cáp AS-i

Sơ đồ kết nối phần cứng trong mạng AS-i

Bước 2: Định địa chỉ slave trên phần mềm STEP 7 MicroWIN -Khởi động máy tính, vào phần mềm STEP 7 MicroWIN

-Vào thanh công cụ Tools chọn giao tiếp qua AS-i.

Bước 3: Giao tiếp CP 243-2 với CPU S7-200.

-Điều này được quyết định trong khi thiết lập phần cứng cho S7-200

Module CP 243-2 chiếm 2 khe Module mở rộng liên tiếp nhau của PLC S7-200 +Module số 8DI/8DO

+Module tương tự 8AI/8AO

Các địa chỉ của các vùng địa chỉ ngõ vào/ra số và tương tự tương ứng với cấu hình của CPU 224 được cho theo bảng sau:

*Cỏc lỗi xảy ra trong quỏ trỡnh thiết lập, nguyờn nhõn và cỏch khắc phục

Khụng vào được phần

mềm STEP 7 MicroWIN

Lỗi phần mềm Cài đặt lại phần mềm

Khụng định được địa

chỉ slave trờn phần mềm

STEP 7

Chưa chọn đỳng thanhcụng cụ hỗ trợ giao tiếpqua AS-I

Chọn lại thanh cụng cụ, vàoTools chọn giao tiếpAS-I

Khụng thiết lập được

phần cứng cho S7-200

Chưa thao tỏc đỳng cỏcbước thiết lập

Thao tỏc lại cỏc bước, đọc lạitài liệu hướng dẫn

Bài 4: Mạng Profibus

A Mục tiờu của bài.

- Trỡnh bày được cấu trỳc mạng Profibus

- Thiết lập được cấu hỡnh cho mạng Profibus

- Xỏc định và xử lý một số vấn đề đơn giản về mạng Profibus

- Chủ động, sỏng tạo, nghiờm tỳc trong học tập và sản xuất, đảm bảo an toàncho người và thiết bị

B Nội dung bài học.

I Giới thiệu về mạng Profibus.

1 Tổng quan về mạng Profibus

-PROFIBUS - (Process Field Bus) Đây là một chuẩn truyền thông đợc SIEMENS

phát triển từ năm 1987 trong DIN 19245 PROFIBUS đợc thiết lập theo phơng pháp

hệ truyền thông mở, không phụ thuộc vào nhà chế tạo (Open Communication Network) phục vụ cho các cấp phân xởng và cấp trờng Mạng PROFIBUS tuân theochuẩn EN 50170 cho phép kết nối các bộ điều khiển PLC, các thiết bị vào/ra phân tán, các bộ lập trình PC/PG, các cơ cấu chấp hành, các thiết bị hãng khác

2 Cỏc loại Profibus

Mạng PROFIBUS đợc cung cấp theo ba chủng loại tơng thích nhau:

-PROFIBUS – DP (Distributed Peripheral) phục vụ cho việc trao đổi thông tin

nhỏ nhng đòi hỏi tốc độ truyền nhanh PROFIBUS – DP đợc xây dựng tối u choviệc kết nối các thiết bị trờng với máy tính điều khiển

-PROFIBUS FMS (Fieldbus Message Specification)

Trao đổi lợng thông tin trung bình giữa các thành viên bình đẳng với nhau trong mạng PROFIBUS – FMS đợc dùng chủ yếu cho việc nối mạng các máy tính điều khiển và giám sát

-PROFIBUS - PA (Process Automation) :§îc thiÕt kÕ riªng cho nh÷ng khu vùc

nguy hiÓm PROFIBUS – PA lµ sù më réng cña PROFIBUS - DP vÒ ph¬ng ph¸p truyÒn dÉn an toµn trong m«i trêng dÔ ch¸y næ theo chuÈn IEC 61158-2

PROFIBUS - PA lµ lo¹i bus trêng thÝch hîp cho c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn ph©n t¸n trong c¸c ngµnh c«ng nghiÖp ho¸ chÊt vµ ho¸ dÇu

3 Hoạt động của mạng Profibus

-Trong cấu hình này, dữ liệu trao đổi giữa master và DP slave

(nghĩa là các DP có cấu hình và chức năng đơn giản) Dữ liệu có thể truyền từcác địa chỉ vào trên DP slave đến DP master và nhận từ DP master để xuất trựctiếp ra đầu ra của DP slave Đại chỉ vào/ra trên các mô đun DP slave được ấnđịnh một cách tự động bởi phần mềm cấu hình Đây là cấu hình tương đối đơngiản bởi vì cấu trúc một chủ liên kết với nhiều tớ thông qua một subnet Profibus

II Cài đặt cấu hình phần cứng cho mạng Profibus

*Tạo sự kết nối giữa hệ thống DP master trên CPU 315-2DP với các compact DPslave với yêu cầu:

-Tạo dự án mới

-Tạo cấu hình cho CPU 315-2DP trên rack trung tâm

1 Chuẩn bị:

-Máy tính

-Trạm chủ: Với PLC Siemens S7-300, CPU-315 2DP Firmware 2.0,

bộ nhớ 128KB; cổng kết nối MPI và DP (DP master or DP slave)

-Trạm tớ: Với các PLC Siemens S7-200 CPU-224, bộ nhớ 8KB; cổng

kết nối PPI; 14 ngõ vào số, 10 ngõ ra số Một trạm sử dụng loại có ngõ ra Relay

Cửa sổ “New Project” xuất hiện, đặt tên và địa chỉ lưu project mới này, chọn

“OK”:

Để thiết lập đối tượng lập trình (S7-300) ta tiến hành như sau:

-Ta tiến hành thiết lặp phần cứng cho SIMATIC

Giao diện thiết lặp phần cứng xuất hiện:

Bây giờ ta tiến hành thiết lặp các thành phần của phần cứng: đầu tiên cần thiết lặp giá đỡ (thanh Rail) cho CPU bằng cách kéo thả thanh Rail vào vùng làm việc.

Ta được:

-Các slot trên thanh Rail

Slot 1: Chứa các khối nguồn

Slot 2: Chứa CPU

Slot 3: Chứa các Module mở rộng về “truyền thông”

Slot 4 trở đi: Chứa các module mở rộng “vào/ra” cho CPU.

-Ta tiến hành thiết lặp cấu hình phần cứng cho CPU: kéo thả cấu hình CPU sử

dụng vào Slot 2, xuất hiện cửa sổ

Properties-PROFIBUS interface, thiết lặp các thông số cho mạng Profibus.

Sau khi thiết lặp xong ta được:

Tiến hành thiết lặp địa chỉ MPI cho CPU:

Chọn địa chỉ MPI cho CPU là 2, tốc độ truyền 187.5 Kbps

Ta được:

b Chèn cấu hình cho các Slave PLC S7-200

Như vậy, cơ bản đã thiết lặp xong phần cứng và hỗ trợ mạng cho CPU Tiếp theo

ta cần thiết lặp phần cứng EM277 (hỗ trợ truyền thông Profibus cho S7-200) Tùy vào

dữ liệu cần truyền thông mà chọn dung lượng In/Out cho phù hợp Kéo thả khốiEM 277(1) vào mạng Profibus

Xuất hiện cửa sổ Properties-PROFIBUS interface EM 277 PROFIBUS DP, chọn địa chỉ cho module EM 277 (1) là 3

Chọn vùng nhớ V phục vụ cho việc truyền nhận.

Xuất hiện Properties DP slave, chọn vùng “I/O Offset in the V-memory”.

Tiếp tục chọn dung lượng dữ liệu I/O cần truyền

Các lỗi xảy ra trong quá trình thiết lập, nguyên nhân và cách khắc phục

Không khởi động

Simatic manager

Phần mềm bị lỗi Cài đặt lại phần mềm

Không lưu project Bị trùng tên project trước

Bài 5: Mạng Industrial Ethernet

A Mục tiêu của bài

- Trình bày được cấu trúc mạng Industrial Ethernet

- Thiết lập được cấu hình cho mạng Industrial Ethernet

- Xác định và xử lý một số vấn đề đơn giản mạng Industrial Ethernet

- Chủ động, sáng tạo, nghiêm túc trong học tập và sản xuất, đảm bảo an toàncho người và thiết bị

B Nội dung bài học

I Giới thiệu về mạng Industrial Ethernet.

1 Tổng quan về mạng Industrial Ethernet

Mạng Ethernet đầu tiên được phát triển vào năm 1970 bởi công ty Xerox là một mạng thử nghiệm, sử dụng dây cáp đồng trục với tốc độ truyền tải dữ liệu 3 Mbps Mạng sử dụng giao thức CSMA/CD

Sự thành công của dự án này đã gây chú ý cho các nhà sản xuất thiết bị điện tử thời

đó Chính vì thế mà năm 1980, ba nhà sản xuất thiết bị điện tử hàng đầu là Digital Equipment Coperation, Intel Corporation và Xerox Corporation đã cùng nhau phát triển phiên bản Ethernet 1.0 với tốc độ truyền tải dữ liệu là 10 Mbps

Năm 1983, chuẩn mạng IEEE 802.3 đã được soạn thảo với nội dung tương tự như chuẩn mạng Ethernet phiên bản 1.0 Đến năm 1985 thì IEEE 802.3 được chuẩn hóa Sau đó nhiều chuẩn mạng cục bộ khác đã được phát triển dựa theo nguyền tắc chia sẻ đường truyền chung của giao thức CSMA/CD

2 Đặc điểm của mạng Industrial Ethernet

-Cho giao tiếp với PLC thông qua mạng (Industrial Ethernet)

-Cho phép PLC lập trình, chuẩn đoán lỗi và cấu hình từ xa

-Cung cấp khả năng giao tiếp qua Email và theo dõi trạng thái PLC qua Web Browser

3 Các loại Industrial Ethernet

-Email