Giáo trình mạng truyền thông công nghiệp (nghề điện tử công nghiệp trình độ cao đẳng)

KHÁI QUÁT VỀ MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP

Thực hành

2 Bài 2: Các thành phần tiêu biểu trong 4 2 2 hệ thống mạng

1 Các hệ thống mạng tiêu biểu 0.5 0.5

7 Chương trình sử dụng EM277 – S7-

200 kết nối với S7-300 qua profibus 2 2

1 Giới thiệu chung về vị trí của mạng

3 Các thành phần của mạng AS-I 0.5 0.5

7 Giao tiếp giữa S7-200 và CP 243-2 2 2

1 Bài 1: Khái quát về mạng truyền thông công nghiệp 4 2 2

BÀI 1: KHÁI QUÁT VỀ MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP

Bài viết này cung cấp cái nhìn tổng quan về vấn đề điều khiển trong công nghiệp, nhằm giúp sinh viên mở rộng hiểu biết về các phương pháp điều khiển công nghiệp tiên tiến, dự báo sẽ trở thành xu hướng trong tương lai gần tại Việt Nam.

- Hiểu các vấn đề cơ bản trong mạng truyền thông.

- Phân biệt được các mạng trong công nghiệp, các ứng dụng và tầm quang trọng của hệ mở.

- Chủ động, sáng tạo an toàn cẩn thận trong quá trình học tập.

Mạng truyền thông công nghiệp là hệ thống truyền bít nối tiếp, kết nối các thiết bị công nghiệp Các hệ thống này cho phép liên kết mạng ở nhiều cấp độ khác nhau, từ cảm biến và thiết bị quan sát đến máy tính điều khiển giám sát và máy tính cấp điều hành doanh nghiệp, góp phần nâng cao hiệu quả quản lý và vận hành trong ngành công nghiệp.

Về cơ sở kỹ thuật, mạng công nghiệp và các hệ thống mạng viễn thông có nhiều đểm tương đồng tuy nhiên cũng có các điểm khác biệt sau:

Mạng viễn thông có quy mô địa lý rộng lớn và số lượng người tham gia đông đảo, dẫn đến các yêu cầu kỹ thuật như cấu trúc mạng, tốc độ truyền thông và tính năng thời gian thực trở nên phức tạp hơn Bên cạnh đó, các phương pháp truyền thông như truyền tải dải rộng, dải cơ sở, điều biến, dồn kênh và chuyển mạch cũng đòi hỏi sự tinh vi hơn so với mạng truyền thông công nghiệp.

Mạng viễn thông phục vụ cho cả con người và thiết bị kỹ thuật, trong đó con người là yếu tố chính Do đó, thông tin cần trao đổi trong mạng viễn thông bao gồm tiếng nói, hình ảnh, văn bản và dữ liệu.

Mạng công nghiệp thuần túy chủ yếu tập trung vào việc truyền tải dữ liệu giữa các thiết bị công nghiệp Trong khi đó, kỹ thuật truyền thông trong mạng viễn thông rất đa dạng, thì mạng công nghiệp lại đặc trưng bởi phương thức truyền dữ liệu theo chế độ bit nối tiếp.

Mạng truyền thông công nghiệp là một loại mạng máy tính đặc biệt, có những điểm tương đồng và khác biệt so với mạng máy tính thông thường.

+ Kỹ thuật truyền thông số hay truyền dữ liệu là đặc trưng chung.

Mạng máy tính trong công nghiệp đóng vai trò quan trọng trong các cấp điều khiển giám sát, điều hành sản xuất và quản lý công ty, là một phần thiết yếu trong mô hình phân cáp của mạng công nghiệp.

Mạng truyền thông công nghiệp yêu cầu tính năng thời gian thực, độ tin cậy và khả năng tương thích cao hơn so với mạng máy tính thông thường, trong khi mạng máy tính lại chú trọng nhiều hơn đến độ bảo mật Phạm vi của mạng máy tính rất đa dạng, từ mạng LAN cho một nhóm nhỏ máy tính đến mạng Internet rộng lớn Nhiều trường hợp, mạng máy tính còn sử dụng dịch vụ truyền dữ liệu từ mạng viễn thông Ngược lại, các hệ thống mạng công nghiệp thường có tính chất độc lập và phạm vi hoạt động tương đối hẹp.

Một bộ điều khiển cần được kết nối với cảm biến và cơ cấu chấp hành, đồng thời các bộ điều khiển trong hệ thống điều khiển phân tán cũng cần trao đổi thông tin để phối hợp trong quá trình sản xuất Ở cấp độ cao hơn, các trạm vận hành trong trung tâm điều khiển cần giao tiếp với bộ điều khiển để giám sát toàn bộ quá trình sản xuất và hệ thống điều khiển Việc sử dụng mạng truyền thông trong công nghiệp mang lại lợi ích là đơn giản hóa cấu trúc liên kết giữa các thiết bị, cho phép nhiều thiết bị khác nhau kết nối qua một đường truyền duy nhất.

Việc tiết kiệm dây nối và giảm công thiết kế, lắp đặt hệ thống trở nên khả thi nhờ vào cấu trúc đơn giản Điều này giúp dễ dàng hơn trong việc thiết kế hệ thống, đồng thời thay thế một số lượng lớn cáp truyền bằng một đường duy nhất, từ đó giảm đáng kể chi phí nguyên vật liệu và công lắp đặt.

Kỹ thuật truyền thông số nâng cao độ tin cậy và chính xác của thông tin bằng cách giảm thiểu tác động của nhiễu, điều này giúp thông tin truyền đi ít bị sai lệch hơn Các thiết bị mạng không chỉ có khả năng tự phát hiện lỗi mà còn có thể chẩn đoán lỗi khi cần thiết Hơn nữa, việc giảm thiểu các lần chuyển đổi giữa tín hiệu tương tự và số cũng góp phần tăng cường độ chính xác của thông tin.

Nâng cao độ linh hoạt và tính năng mở của hệ thống mạng chuẩn hóa quốc tế cho phép sử dụng thiết bị từ nhiều hãng khác nhau, dễ dàng thay thế, nâng cấp và mở rộng chức năng Khả năng tương tác giữa các thành phần được cải thiện nhờ giao diện chuẩn Hệ thống cũng đơn giản hóa việc tham số hóa, chẩn đoán và định vị lỗi thiết bị với một đường truyền duy nhất, cho phép các thiết bị trao đổi dữ liệu quá trình, dữ liệu tham số, trạng thái, cảnh báo và chẩn đoán Các thiết bị tích hợp khả năng tự chẩn đoán và có thể cảnh giới lẫn nhau, trong khi việc cấu hình, lập trình và đưa vào vận hành có thể thực hiện từ xa qua trạm kỹ thuật trung tâm.

Hệ thống mở ra nhiều chức năng và khả năng ứng dụng mới nhờ vào việc sử dụng mạng truyền thông công nghiệp Điều này cho phép áp dụng các kiến trúc điều khiển tiên tiến như điều khiển phân tán, giám sát và chẩn đoán lỗi từ xa qua Internet Bên cạnh đó, hệ thống còn tích hợp thông tin điều khiển và giám sát với thông tin điều hành sản xuất và quản lý công ty, nâng cao hiệu quả hoạt động.

3 Phân loại các cấp tự động hóa Để phân loại và phân tích đặc trưng của các hệ thống mạng truyền thông công nghiệp, ta dựa vào mô hình phân cấp quen thuộc cho các công ty, xí nghiệp sản xuất.

Mô hình này thể hiện nhiều phân cấp khác nhau theo từng chức năng:

Hình 1.1: Tháp mạng truyền thông công nghiệp

Các chức năng ở cấp dưới thường mang tính chất cơ bản và yêu cầu độ nhanh nhạy cao hơn về thời gian phản ứng Ngược lại, chức năng ở cấp trên, mặc dù không cần thời gian phản ứng nhanh, lại đòi hỏi xử lý một lượng thông tin lớn hơn từ các chức năng cấp dưới.

CÁC THÀNH PHẦN TIÊU BIỂU TRONG HỆ THỐNG MẠNG

Thực hành

Bài viết này tổng quan về vấn đề điều khiển trong công nghiệp, nhằm mang đến cho sinh viên cái nhìn mới mẻ về các phương thức điều khiển công nghiệp trong tương lai gần tại Việt Nam.

Mạng truyền thông công nghiệp là hệ thống kết nối các thiết bị công nghiệp thông qua việc truyền bít nối tiếp Các hệ thống này cho phép liên kết mạng ở nhiều mức độ khác nhau, từ cảm biến và thiết bị quan sát đến máy tính điều khiển giám sát và máy tính cấp điều hành xí nghiệp, quản lý công ty.

Mạng viễn thông có quy mô lớn hơn nhiều so với mạng truyền thông công nghiệp, dẫn đến các yêu cầu kỹ thuật như cấu trúc mạng, tốc độ truyền thông và tính năng thời gian thực phức tạp hơn Ngoài ra, các phương pháp truyền thông như truyền tải dải rộng, dải cơ sở, điều biến, dồn kênh và chuyển mạch cũng đòi hỏi sự tinh vi hơn trong việc triển khai và quản lý.

Mạng viễn thông phục vụ cả con người và thiết bị kỹ thuật, trong đó con người đóng vai trò chủ yếu Do đó, thông tin cần trao đổi bao gồm tiếng nói, hình ảnh, văn bản và dữ liệu.

Mạng công nghiệp thuần túy chủ yếu liên quan đến các thiết bị công nghiệp, với dữ liệu là thông tin quan trọng nhất Trong khi đó, kỹ thuật truyền thông trong mạng viễn thông rất đa dạng, thì truyền dữ liệu theo chế độ bit nối tiếp lại là đặc trưng nổi bật của mạng công nghiệp.

Mạng máy tính trong công nghiệp đóng vai trò quan trọng trong mô hình phân cáp của mạng công nghiệp, đặc biệt ở các cấp điều khiển giám sát, điều hành sản xuất và quản lý công ty.

Mạng truyền thông công nghiệp yêu cầu tính năng thời gian thực, độ tin cậy và khả năng tương thích cao hơn so với mạng máy tính thông thường, trong khi mạng máy tính lại đòi hỏi mức độ bảo mật cao hơn Phạm vi của mạng máy tính rất đa dạng, từ mạng LAN nhỏ cho một nhóm máy tính đến mạng Internet rộng lớn Nhiều trường hợp, mạng máy tính còn sử dụng dịch vụ truyền dữ liệu từ mạng viễn thông Ngược lại, các hệ thống mạng công nghiệp thường có tính chất độc lập và phạm vi hoạt động tương đối hẹp.

Một bộ điều khiển cần được kết nối với cảm biến và cơ cấu chấp hành, trong khi các bộ điều khiển trong hệ thống điều khiển phân tán cũng cần trao đổi thông tin để phối hợp điều khiển toàn bộ quá trình sản xuất Ở cấp cao hơn, các trạm vận hành trong trung tâm điều khiển cần giao tiếp với các bộ điều khiển để theo dõi và giám sát quá trình sản xuất và hệ thống điều khiển Việc sử dụng mạng truyền thông trong công nghiệp mang lại lợi ích là đơn giản hóa cấu trúc liên kết giữa các thiết bị, cho phép nhiều thiết bị thuộc các chủng loại khác nhau kết nối qua một đường truyền duy nhất.

Việc tiết kiệm dây nối và giảm chi phí thiết kế, lắp đặt hệ thống trở nên khả thi nhờ vào cấu trúc đơn giản Điều này giúp việc thiết kế hệ thống dễ dàng hơn và cho phép thay thế một số lượng lớn cáp truyền bằng một đường duy nhất, từ đó giảm đáng kể chi phí nguyên vật liệu và công lắp đặt.

Kỹ thuật truyền thông số nâng cao độ tin cậy và chính xác của thông tin bằng cách giảm thiểu tác động của nhiễu, điều mà phương pháp truyền tín hiệu tương tự cổ điển dễ gặp phải Các thiết bị mạng không chỉ khó bị sai lệch mà còn có khả năng tự phát hiện và chẩn đoán lỗi Hơn nữa, việc giảm thiểu các lần chuyển đổi giữa tín hiệu tương tự và số cũng góp phần nâng cao độ chính xác của thông tin.

Nâng cao độ linh hoạt và tính năng mở của hệ thống mạng chuẩn hóa quốc tế cho phép sử dụng thiết bị từ nhiều hãng khác nhau, dễ dàng thay thế, nâng cấp và mở rộng chức năng Khả năng tương tác giữa các thành phần được cải thiện nhờ giao diện chuẩn Hệ thống cũng đơn giản hóa việc tham số hóa, chẩn đoán và định vị lỗi thiết bị với một đường truyền duy nhất, cho phép trao đổi dữ liệu quá trình, dữ liệu tham số, trạng thái, cảnh báo và chẩn đoán Các thiết bị tích hợp khả năng tự chẩn đoán và có thể cảnh báo lẫn nhau, trong khi cấu hình, lập trình và đưa vào vận hành có thể thực hiện từ xa qua trạm kỹ thuật trung tâm.

Hệ thống mở ra nhiều chức năng và khả năng ứng dụng mới thông qua việc sử dụng mạng truyền thông công nghiệp Điều này cho phép áp dụng các kiến trúc điều khiển hiện đại như điều khiển phân tán và giám sát từ xa Ngoài ra, hệ thống còn hỗ trợ chuẩn đoán lỗi qua Internet, tích hợp thông tin điều khiển và giám sát với thông tin điều hành sản xuất và quản lý công ty.

Ở các cấp dưới, các chức năng thường mang tính chất cơ bản hơn và yêu cầu độ nhạy bén cùng thời gian phản ứng cao Ngược lại, chức năng ở cấp trên mặc dù không cần phản ứng nhanh, nhưng lại phải xử lý và trao đổi một lượng thông tin lớn hơn đáng kể.

MẠNG PROFIBUS

Công nghệ Profibus

Bài viết này cung cấp cái nhìn tổng quan về vấn đề điều khiển trong công nghiệp, nhằm giúp sinh viên mở rộng hiểu biết về các phương pháp điều khiển công nghiệp hiện đại, dự báo xu hướng phát triển trong tương lai gần tại Việt Nam.

Mạng truyền thông công nghiệp, hay còn gọi là mạng công nghiệp, là hệ thống kết nối các thiết bị công nghiệp thông qua việc truyền dữ liệu nối tiếp Các hệ thống này hiện nay rất phổ biến, cho phép liên kết nhiều loại thiết bị từ cảm biến, thiết bị giám sát, đến máy tính điều khiển và máy tính quản lý cấp cao trong doanh nghiệp.

Mạng viễn thông có quy mô lớn hơn nhiều so với mạng truyền thông công nghiệp, dẫn đến các yêu cầu kỹ thuật phức tạp hơn, bao gồm cấu trúc mạng, tốc độ truyền thông và tính năng thời gian thực Ngoài ra, các phương pháp truyền thông như truyền tải dải rộng, dải cơ sở, điều biến, dồn kênh và chuyển mạch cũng đòi hỏi sự tinh vi hơn trong thiết kế và triển khai.

Mạng viễn thông phục vụ cho cả con người và thiết bị kỹ thuật, trong đó con người là đối tượng chính Do đó, các dạng thông tin cần trao đổi bao gồm tiếng nói, hình ảnh, văn bản và dữ liệu.

Mạng công nghiệp thuần túy chủ yếu tập trung vào việc truyền tải dữ liệu giữa các thiết bị công nghiệp Trong khi mạng viễn thông sử dụng nhiều kỹ thuật truyền thông đa dạng, mạng công nghiệp đặc trưng bởi phương pháp truyền dữ liệu theo chế độ bit nối tiếp.

Mạng máy tính trong công nghiệp đóng vai trò quan trọng trong việc giám sát, điều hành sản xuất và quản lý công ty, được xem như một phần thiết yếu trong mô hình phân cáp của mạng công nghiệp.

Mạng truyền thông công nghiệp yêu cầu tính năng thời gian thực, độ tin cậy và khả năng tương thích cao hơn so với mạng máy tính thông thường, trong khi mạng máy tính lại chú trọng hơn đến độ bảo mật Phạm vi của mạng máy tính rất đa dạng, từ mạng LAN nhỏ cho một nhóm máy tính đến mạng Internet lớn Nhiều trường hợp, mạng máy tính sử dụng dịch vụ truyền dữ liệu từ mạng viễn thông Ngược lại, các hệ thống mạng công nghiệp thường có tính chất độc lập và phạm vi hoạt động tương đối hẹp.

Một bộ điều khiển cần được kết nối với các cảm biến và cơ cấu chấp hành, đồng thời các bộ điều khiển trong hệ thống điều khiển phân tán cần trao đổi thông tin để phối hợp quản lý quá trình sản xuất Ở cấp cao hơn, các trạm vận hành trong trung tâm điều khiển cũng cần giao tiếp với các bộ điều khiển để giám sát toàn bộ hệ thống Việc sử dụng mạng truyền thông trong công nghiệp mang lại lợi ích lớn, bao gồm việc đơn giản hóa cấu trúc liên kết giữa các thiết bị, cho phép kết nối nhiều thiết bị khác nhau thông qua một đường truyền duy nhất.

Việc tiết kiệm dây nối và công thiết kế cho hệ thống nhờ vào cấu trúc đơn giản giúp quá trình thiết kế trở nên dễ dàng hơn Số lượng cáp truyền lớn được thay thế bằng một đường duy nhất, từ đó giảm đáng kể chi phí nguyên vật liệu và công lắp đặt.

Kỹ thuật truyền thông số nâng cao độ tin cậy và độ chính xác của thông tin bằng cách giảm thiểu tác động của nhiễu, điều này giúp thông tin truyền đi ít bị sai lệch Các thiết bị mạng có khả năng tự phát hiện và chẩn đoán lỗi, từ đó cải thiện chất lượng truyền tải Hơn nữa, việc giảm thiểu các chuyển đổi giữa tín hiệu tương tự và số cũng góp phần nâng cao độ chính xác của thông tin.

Nâng cao độ linh hoạt và tính năng mở của hệ thống mạng chuẩn hóa quốc tế cho phép sử dụng thiết bị từ nhiều hãng khác nhau, dễ dàng thay thế, nâng cấp và mở rộng chức năng Khả năng tương tác giữa các thành phần được cải thiện nhờ giao diện chuẩn Hệ thống cũng đơn giản hóa việc tham số hóa, chuẩn đoán và định vị lỗi thiết bị, với khả năng trao đổi dữ liệu quá trình, dữ liệu tham số, trạng thái, cảnh báo và chuẩn đoán qua một đường truyền duy nhất Các thiết bị có thể tích hợp khả năng tự chuẩn đoán và cảnh báo lẫn nhau, trong khi việc cấu hình, lập trình và đưa vào vận hành có thể thực hiện từ xa qua trạm kỹ thuật trung tâm.

Hệ thống mở ra nhiều chức năng và khả năng ứng dụng mới nhờ vào việc sử dụng mạng truyền thông công nghiệp Điều này cho phép triển khai các kiến trúc điều khiển hiện đại như điều khiển phân tán, giám sát và chẩn đoán lỗi từ xa qua Internet Đồng thời, nó cũng tích hợp thông tin từ hệ thống điều khiển và giám sát với thông tin quản lý sản xuất và công ty, nâng cao hiệu quả hoạt động.

Ở các cấp dưới, các chức năng thường mang tính chất cơ bản và yêu cầu độ nhạy bén cao hơn về thời gian phản ứng Trong khi đó, chức năng ở cấp trên dựa vào các chức năng cấp dưới, không cần thời gian phản ứng nhanh nhưng lại yêu cầu xử lý và trao đổi lượng thông tin lớn hơn.

Mạng PROFIBUS-DP

Bài viết này tổng quan về vấn đề điều khiển trong công nghiệp, nhằm mang đến cho sinh viên cái nhìn mới mẻ về các phương thức điều khiển công nghiệp trong tương lai gần tại Việt Nam.

Mạng truyền thông công nghiệp là hệ thống kết nối các thiết bị công nghiệp thông qua việc truyền dữ liệu nối tiếp Các hệ thống này cho phép kết nối nhiều thiết bị khác nhau, bao gồm cảm biến, thiết bị giám sát, máy tính điều khiển và các máy tính cấp quản lý, tạo thành một mạng lưới tích hợp để nâng cao hiệu quả hoạt động trong ngành công nghiệp.

Mạng viễn thông có quy mô rộng lớn với số lượng thành viên tham gia đông đảo, do đó yêu cầu kỹ thuật như cấu trúc mạng, tốc độ truyền thông và tính năng thời gian thực trở nên phức tạp hơn Các phương pháp truyền thông như truyền tải dải rộng, dải cơ sở, điều biến, dồn kênh và chuyển mạch cũng đòi hỏi kỹ thuật cao hơn so với mạng truyền thông công nghiệp.

Mạng viễn thông phục vụ cho cả con người và thiết bị kỹ thuật, trong đó con người đóng vai trò chủ yếu Do đó, các loại thông tin cần được trao đổi bao gồm tiếng nói, hình ảnh, văn bản và dữ liệu.

Mạng công nghiệp thuần túy chủ yếu bao gồm các thiết bị công nghiệp, do đó, thông tin quan trọng nhất là dữ liệu Kỹ thuật truyền thông trong mạng viễn thông rất đa dạng, trong khi kỹ thuật truyền dữ liệu theo chế độ bit nối tiếp lại là đặc trưng nổi bật của mạng công nghiệp.

Mạng truyền thông công nghiệp là một loại mạng máy tính đặc biệt, có thể so sánh với mạng máy tính thông thường về cả điểm tương đồng và khác biệt.

Mạng máy tính trong công nghiệp đóng vai trò quan trọng trong việc giám sát, điều hành sản xuất và quản lý công ty, là một phần thiết yếu trong mô hình phân cáp của mạng công nghiệp.

Mạng truyền thông công nghiệp yêu cầu tính năng thời gian thực, độ tin cậy và khả năng tương thích cao hơn so với mạng máy tính thông thường, trong khi mạng máy tính lại chú trọng hơn đến độ bảo mật Phạm vi của mạng máy tính rất đa dạng, từ mạng LAN cho một nhóm máy tính nhỏ đến mạng Internet rộng lớn Thường thì, mạng máy tính gián tiếp sử dụng dịch vụ truyền dữ liệu từ mạng viễn thông, trong khi các hệ thống mạng công nghiệp lại có tính chất độc lập và phạm vi hoạt động tương đối hẹp.

Một bộ điều khiển cần được kết nối với các cảm biến và cơ cấu chấp hành để thực hiện điều khiển hiệu quả Trong hệ thống điều khiển phân tán, các bộ điều khiển cũng cần trao đổi thông tin để phối hợp trong quá trình sản xuất Ở cấp độ cao hơn, các trạm vận hành tại trung tâm điều khiển cần giao tiếp với các bộ điều khiển để giám sát toàn bộ hệ thống Việc sử dụng mạng truyền thông trong công nghiệp mang lại lợi ích lớn, bao gồm việc đơn giản hóa cấu trúc liên kết giữa các thiết bị công nghiệp, cho phép kết nối nhiều thiết bị khác nhau qua một đường truyền duy nhất.

Cấu trúc đơn giản giúp tiết kiệm dây nối và giảm công thiết kế, lắp đặt hệ thống Việc này cho phép thay thế một lượng lớn cáp truyền bằng một đường duy nhất, từ đó giảm đáng kể chi phí nguyên vật liệu và công lắp đặt.

Kỹ thuật truyền thông số nâng cao độ tin cậy và chính xác của thông tin, giúp giảm thiểu tác động của nhiễu mà các phương pháp truyền tín hiệu tương tự cổ điển dễ gặp phải Các thiết bị mạng không chỉ khó bị sai lệch thông tin mà còn có khả năng tự phát hiện và chuẩn đoán lỗi Hơn nữa, việc giảm thiểu chuyển đổi giữa tín hiệu tương tự và số cũng góp phần nâng cao độ chính xác của thông tin truyền tải.

Nâng cao độ linh hoạt và tính năng mở của hệ thống mạng chuẩn hóa quốc tế cho phép sử dụng thiết bị từ nhiều hãng khác nhau, giúp việc thay thế, nâng cấp và mở rộng chức năng trở nên dễ dàng hơn Khả năng tương tác giữa các thành phần được cải thiện nhờ giao diện chuẩn Đồng thời, việc tham số hóa, chẩn đoán và định vị lỗi thiết bị trở nên đơn giản và tiện lợi hơn Với một đường truyền duy nhất, các thiết bị không chỉ trao đổi dữ liệu quá trình mà còn gửi dữ liệu tham số, trạng thái, cảnh báo và chẩn đoán Các thiết bị có khả năng tự chẩn đoán, và các trạm trong mạng có thể cảnh báo lẫn nhau Hệ thống có thể được cấu hình, lập trình và đưa vào vận hành từ xa qua một trạm kỹ thuật trung tâm.

Hệ thống mở ra nhiều chức năng và khả năng ứng dụng mới, sử dụng mạng truyền thông công nghiệp để áp dụng các kiến trúc điều khiển hiện đại như điều khiển phân tán và giám sát từ xa Điều này cho phép chẩn đoán lỗi qua Internet và tích hợp thông tin giữa hệ thống điều khiển, giám sát với thông tin sản xuất và quản lý công ty.

Ở các cấp dưới, các chức năng thường mang tính chất cơ bản và yêu cầu độ nhanh nhạy cao hơn về thời gian phản ứng Ngược lại, chức năng ở cấp trên mặc dù không cần thời gian phản ứng nhanh, nhưng lại phải xử lý và trao đổi một khối lượng thông tin lớn hơn nhiều.

Chương trình sử dụng EM277 – S7-200 kết nối với S7-300 qua profibus

Thực hành

Bài viết này cung cấp cái nhìn tổng quan về vấn đề điều khiển trong công nghiệp, nhằm giúp sinh viên mở rộng hiểu biết về các phương pháp điều khiển hiện đại, dự đoán xu hướng phát triển trong tương lai gần tại Việt Nam.

Mạng truyền thông công nghiệp, hay còn gọi là mạng công nghiệp, là hệ thống kết nối các thiết bị công nghiệp thông qua việc truyền dữ liệu nối tiếp Các hệ thống này hiện nay phổ biến và cho phép liên kết ở nhiều cấp độ khác nhau, từ cảm biến và thiết bị giám sát đến máy tính điều khiển và các hệ thống quản lý doanh nghiệp.

Mạng viễn thông có quy mô lớn hơn nhiều so với mạng truyền thông công nghiệp, với phạm vi địa lý rộng và số lượng thành viên tham gia đông đảo Do đó, các yêu cầu kỹ thuật như cấu trúc mạng, tốc độ truyền thông và tính năng thời gian thực trở nên phức tạp hơn Bên cạnh đó, các phương pháp truyền thông như truyền tải dải rộng, dải cơ sở, điều biến, dồn kênh và chuyển mạch cũng đòi hỏi sự tinh vi hơn trong thiết kế và triển khai.

Mạng viễn thông phục vụ cho cả con người và thiết bị kỹ thuật, trong đó con người giữ vai trò chủ yếu Do đó, các loại thông tin cần được trao đổi bao gồm tiếng nói, hình ảnh, văn bản và dữ liệu.

Mạng công nghiệp thuần túy chủ yếu sử dụng các thiết bị công nghiệp, do đó, dữ liệu là thông tin quan trọng nhất Kỹ thuật truyền thông trong mạng viễn thông rất đa dạng, trong khi mạng công nghiệp đặc trưng bởi việc truyền dữ liệu theo chế độ bit nối tiếp.

Mạng truyền thông công nghiệp là một loại mạng máy tính đặc biệt, có nhiều điểm tương đồng và khác biệt so với mạng máy tính thông thường.

Mạng máy tính trong ngành công nghiệp đóng vai trò quan trọng trong các cấp điều khiển giám sát, điều hành sản xuất và quản lý công ty, là một phần không thể thiếu trong mô hình phân cáp của mạng công nghiệp.

Mạng truyền thông công nghiệp yêu cầu tính năng thời gian thực, độ tin cậy và khả năng tương thích cao hơn so với mạng máy tính thông thường, trong khi mạng máy tính lại chú trọng nhiều hơn vào độ bảo mật Phạm vi của mạng máy tính rất đa dạng, từ mạng LAN nhỏ cho một nhóm máy tính đến mạng Internet lớn Thường thì, mạng máy tính gián tiếp sử dụng dịch vụ truyền dữ liệu của mạng viễn thông, trong khi các hệ thống mạng công nghiệp thường có tính độc lập và phạm vi hoạt động tương đối hẹp.

Một bộ điều khiển cần được kết nối với các cảm biến và cơ cấu chấp hành, đồng thời các bộ điều khiển trong hệ thống điều khiển phân tán cũng cần trao đổi thông tin để phối hợp điều khiển quá trình sản xuất Các trạm vận hành trong trung tâm điều khiển cần giao tiếp với các bộ điều khiển để theo dõi và giám sát toàn bộ quá trình sản xuất và hệ thống điều khiển Việc sử dụng mạng truyền thông trong công nghiệp giúp đơn giản hóa cấu trúc liên kết giữa các thiết bị, cho phép nhiều thiết bị khác nhau được kết nối qua một đường truyền duy nhất.

Việc tiết kiệm dây nối và công thiết kế lắp đặt hệ thống được thực hiện nhờ vào cấu trúc đơn giản, giúp cho quá trình thiết kế trở nên dễ dàng hơn Số lượng lớn cáp truyền được thay thế bằng một đường duy nhất, từ đó giảm đáng kể chi phí nguyên vật liệu và công lắp đặt.

Kỹ thuật truyền thông số nâng cao độ tin cậy và độ chính xác của thông tin bằng cách giảm thiểu tác động của nhiễu, điều này giúp thông tin truyền đi ít bị sai lệch Các thiết bị mạng cũng có khả năng tự phát hiện và chẩn đoán lỗi, từ đó cải thiện hiệu suất truyền tải Hơn nữa, việc hạn chế chuyển đổi giữa tín hiệu tương tự và số giúp tăng cường độ chính xác của thông tin.

Nâng cao độ linh hoạt và tính năng mở của hệ thống mạng chuẩn hóa quốc tế cho phép sử dụng thiết bị từ nhiều hãng khác nhau, dễ dàng thay thế, nâng cấp và mở rộng chức năng Khả năng tương tác giữa các thành phần được cải thiện nhờ giao diện chuẩn Hệ thống cũng đơn giản hóa việc tham số hóa, chẩn đoán và định vị lỗi các thiết bị thông qua một đường truyền duy nhất, cho phép trao đổi dữ liệu quá trình, dữ liệu tham số, trạng thái, cảnh báo và chẩn đoán Các thiết bị có khả năng tự chẩn đoán và cảnh báo lẫn nhau, trong khi việc cấu hình, lập trình và đưa vào vận hành có thể thực hiện từ xa qua trạm kỹ thuật trung tâm.

Hệ thống mới mở ra nhiều chức năng và khả năng ứng dụng nhờ vào việc sử dụng mạng truyền thông công nghiệp Điều này cho phép áp dụng các kiến trúc điều khiển hiện đại như điều khiển phân tán, giám sát và chẩn đoán lỗi từ xa qua Internet Bên cạnh đó, hệ thống còn tích hợp thông tin điều khiển và giám sát với thông tin quản lý sản xuất và điều hành công ty.

Ở các cấp dưới, chức năng thường mang tính chất cơ bản và yêu cầu cao về độ nhạy bén và thời gian phản ứng Trong khi đó, chức năng ở cấp trên, mặc dù không cần phản ứng nhanh, lại đòi hỏi xử lý và trao đổi một lượng thông tin lớn hơn rất nhiều.

MẠNG AS-I

Các thành phần của mạng AS-I

Bài viết này tổng quan về vấn đề điều khiển trong công nghiệp, nhằm cung cấp cho sinh viên cái nhìn mới mẻ về các phương thức điều khiển công nghiệp trong tương lai gần tại Việt Nam.

Mạng truyền thông công nghiệp, hay còn gọi là mạng công nghiệp, là hệ thống kết nối thiết bị công nghiệp thông qua việc truyền dữ liệu nối tiếp Hiện nay, các hệ thống này cho phép liên kết mạng ở nhiều cấp độ khác nhau, từ cảm biến và thiết bị giám sát đến máy tính điều khiển và hệ thống quản lý doanh nghiệp.

Mạng viễn thông có quy mô lớn với phạm vi địa lý và số lượng người tham gia đông đảo, dẫn đến các yêu cầu kỹ thuật như cấu trúc mạng, tốc độ truyền thông và tính năng thời gian thực trở nên phức tạp hơn Bên cạnh đó, các phương pháp truyền thông như truyền tải dải rộng, dải cơ sở, điều biến, dồn kênh và chuyển mạch cũng phức tạp hơn so với mạng truyền thông công nghiệp.

Mạng viễn thông bao gồm cả con người và thiết bị kỹ thuật, trong đó con người là yếu tố chủ yếu Do đó, các dạng thông tin cần trao đổi trong mạng này bao gồm tiếng nói, hình ảnh, văn bản và dữ liệu.

Mạng công nghiệp thuần túy chủ yếu tập trung vào dữ liệu từ các thiết bị công nghiệp Trong khi đó, kỹ thuật truyền thông trong mạng viễn thông rất đa dạng, thì mạng công nghiệp lại đặc trưng bởi việc truyền dữ liệu theo chế độ bit nối tiếp.

Mạng truyền thông công nghiệp là một loại mạng máy tính đặc biệt, có thể so sánh với mạng máy tính thông thường về cả điểm tương đồng và khác biệt.

Mạng máy tính trong công nghiệp đóng vai trò quan trọng trong các cấp điều khiển giám sát, điều hành sản xuất và quản lý công ty, góp phần vào mô hình phân cáp của mạng công nghiệp.

Mạng truyền thông công nghiệp yêu cầu tính năng thời gian thực, độ tin cậy và khả năng tương thích cao hơn so với mạng máy tính thông thường, trong khi mạng máy tính lại cần chú trọng đến độ bảo mật Mạng máy tính có thể có quy mô rất khác nhau, từ mạng LAN nhỏ cho một nhóm máy tính đến mạng Internet rộng lớn Nhiều trường hợp, mạng máy tính sử dụng dịch vụ truyền dữ liệu của mạng viễn thông, trong khi hệ thống mạng công nghiệp thường có tính chất độc lập và phạm vi hoạt động tương đối hẹp.

Một bộ điều khiển cần được kết nối với cảm biến và cơ cấu chấp hành để hoạt động hiệu quả Trong hệ thống điều khiển phân tán, các bộ điều khiển cần trao đổi thông tin với nhau nhằm phối hợp điều khiển quá trình sản xuất Ở cấp cao hơn, các trạm vận hành trong trung tâm điều khiển cũng cần kết nối và giao tiếp với bộ điều khiển để giám sát toàn bộ quá trình sản xuất và hệ thống điều khiển Việc sử dụng mạng truyền thông trong công nghiệp mang lại lợi ích lớn, bao gồm việc đơn giản hóa cấu trúc liên kết giữa các thiết bị công nghiệp, cho phép nhiều thiết bị khác nhau được kết nối qua một đường truyền duy nhất.

Việc tiết kiệm dây nối và giảm chi phí thiết kế lắp đặt hệ thống trở nên dễ dàng nhờ vào cấu trúc đơn giản Số lượng cáp truyền được thay thế bằng một đường duy nhất, giúp giảm đáng kể chi phí nguyên vật liệu và công lắp đặt.

Kỹ thuật truyền thông số nâng cao độ tin cậy và độ chính xác của thông tin bằng cách giảm thiểu tác động của nhiễu, điều mà phương pháp truyền tín hiệu tương tự cổ điển dễ gặp phải Các thiết bị mạng có khả năng tự phát hiện và chuẩn đoán lỗi, giúp thông tin truyền đi ít bị sai lệch hơn Hơn nữa, việc giảm thiểu các chuyển đổi giữa tín hiệu tương tự và số cũng góp phần nâng cao độ chính xác của thông tin.

Nâng cao độ linh hoạt và tính năng mở của hệ thống mạng chuẩn hóa quốc tế cho phép sử dụng thiết bị từ nhiều hãng khác nhau, giúp việc thay thế, nâng cấp và mở rộng chức năng dễ dàng hơn Khả năng tương tác giữa các thành phần được cải thiện nhờ giao diện chuẩn Hệ thống cũng đơn giản hóa việc tham số hóa, chẩn đoán và định vị lỗi thiết bị thông qua một đường truyền duy nhất, cho phép các thiết bị trao đổi dữ liệu quá trình, dữ liệu tham số, trạng thái, cảnh báo và chẩn đoán Ngoài ra, thiết bị có thể tự chẩn đoán và các trạm trong mạng có khả năng cảnh giới lẫn nhau, trong khi việc cấu hình, lập trình và đưa vào vận hành có thể thực hiện từ xa qua trạm kỹ thuật trung tâm.

Hệ thống mở ra nhiều chức năng và khả năng ứng dụng mới nhờ vào việc sử dụng mạng truyền thông công nghiệp Điều này cho phép áp dụng các kiến trúc điều khiển hiện đại như điều khiển phân tán, giám sát và chẩn đoán lỗi từ xa qua Internet Ngoài ra, hệ thống còn tích hợp thông tin điều khiển và giám sát với thông tin điều hành sản xuất và quản lý công ty, nâng cao hiệu quả hoạt động.

Ở các cấp dưới, các chức năng thường mang tính cơ bản và yêu cầu cao về độ nhạy bén cũng như thời gian phản ứng Ngược lại, chức năng ở cấp trên không cần phản ứng nhanh nhưng lại yêu cầu xử lý một lượng thông tin lớn hơn từ các chức năng cấp dưới.

Hệ thống AS-I

Bài viết này giới thiệu tổng quan về vấn đề điều khiển trong công nghiệp, nhằm cung cấp cho sinh viên cái nhìn mới mẻ về các phương thức điều khiển công nghiệp trong tương lai gần tại Việt Nam.

Mạng truyền thông công nghiệp là hệ thống kết nối các thiết bị công nghiệp thông qua việc truyền dữ liệu nối tiếp Các hệ thống này cho phép liên kết nhiều thiết bị khác nhau, từ cảm biến và thiết bị quan sát đến máy tính điều khiển giám sát và máy tính cấp điều hành của doanh nghiệp Mạng công nghiệp hiện nay rất phổ biến và đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý và giám sát quy trình sản xuất.

Mạng viễn thông có quy mô lớn với phạm vi địa lý rộng và số lượng thành viên đông đảo, do đó, các yêu cầu kỹ thuật như cấu trúc mạng, tốc độ truyền thông và tính năng thời gian thực trở nên phức tạp hơn Bên cạnh đó, các phương pháp truyền thông như truyền tải dải rộng, dải cơ sở, điều biến, dồn kênh và chuyển mạch cũng đòi hỏi sự tinh vi hơn so với mạng truyền thông công nghiệp.

Mạng viễn thông phục vụ cho cả con người và thiết bị kỹ thuật, trong đó con người đóng vai trò chủ yếu Do đó, thông tin cần trao đổi trong mạng viễn thông bao gồm tiếng nói, hình ảnh, văn bản và dữ liệu.

Mạng công nghiệp thuần túy chủ yếu tập trung vào việc truyền tải dữ liệu từ các thiết bị công nghiệp Trong khi kỹ thuật truyền thông trong mạng viễn thông rất đa dạng, thì mạng công nghiệp lại đặc trưng bởi việc truyền dữ liệu theo chế độ bit nối tiếp.

Mạng truyền thông công nghiệp là một loại mạng máy tính đặc biệt, có thể so sánh với mạng máy tính thông thường qua những điểm tương đồng và khác biệt.

Mạng máy tính trong công nghiệp đóng vai trò quan trọng trong các cấp điều khiển giám sát, điều hành sản xuất và quản lý công ty, được xem như một phần thiết yếu trong mô hình phân cáp của mạng công nghiệp.

Mạng truyền thông công nghiệp yêu cầu tính năng thời gian thực, độ tin cậy và khả năng tương thích cao hơn so với mạng máy tính thông thường, trong khi mạng máy tính thường tập trung vào độ bảo mật Phạm vi của mạng máy tính rất đa dạng, từ mạng LAN nhỏ cho vài máy tính đến mạng Internet lớn Nhiều trường hợp, mạng máy tính sử dụng dịch vụ truyền dữ liệu từ mạng viễn thông, trong khi các hệ thống mạng công nghiệp thường độc lập và có phạm vi hoạt động hẹp hơn.

Một bộ điều khiển cần được kết nối với các cảm biến và cơ cấu chấp hành để thực hiện chức năng điều khiển Trong hệ thống điều khiển phân tán, các bộ điều khiển cần trao đổi thông tin để phối hợp điều khiển toàn bộ quá trình sản xuất Ở cấp cao hơn, các trạm vận hành trong trung tâm điều khiển cũng cần giao tiếp với các bộ điều khiển nhằm theo dõi và giám sát quá trình sản xuất Việc sử dụng mạng truyền thông trong công nghiệp mang lại lợi ích như đơn giản hóa cấu trúc liên kết giữa các thiết bị, cho phép nhiều thiết bị khác nhau kết nối qua một đường truyền duy nhất.

Việc tiết kiệm dây nối và công thiết kế lắp đặt hệ thống trở nên khả thi nhờ vào cấu trúc đơn giản, giúp quá trình thiết kế dễ dàng hơn Số lượng lớn cáp truyền được thay thế bằng một đường duy nhất, dẫn đến việc giảm đáng kể chi phí nguyên vật liệu và công lắp đặt.

Kỹ thuật truyền thông số nâng cao độ tin cậy và độ chính xác của thông tin, giúp giảm thiểu tác động của nhiễu so với phương pháp truyền tín hiệu tương tự cổ điển Các thiết bị mạng có khả năng tự phát hiện và chẩn đoán lỗi, từ đó cải thiện độ chính xác của thông tin truyền đi Việc giảm thiểu chuyển đổi giữa tín hiệu tương tự và số cũng góp phần làm tăng tính chính xác này.

Nâng cao độ linh hoạt và tính năng mở của hệ thống mạng chuẩn hóa quốc tế cho phép sử dụng thiết bị từ nhiều hãng khác nhau, dễ dàng thay thế, nâng cấp và mở rộng chức năng Khả năng tương tác giữa các thành phần được cải thiện nhờ giao diện chuẩn Hệ thống cũng đơn giản hóa việc tham số hóa, chẩn đoán và định vị lỗi thiết bị, với một đường truyền duy nhất cho phép trao đổi dữ liệu quá trình, dữ liệu tham số, trạng thái, cảnh báo và chẩn đoán Các thiết bị có khả năng tự chẩn đoán và các trạm trong mạng có thể giám sát lẫn nhau Việc cấu hình, lập trình và đưa vào vận hành hệ thống có thể thực hiện từ xa qua trạm kỹ thuật trung tâm.

Hệ thống mở ra nhiều chức năng và khả năng ứng dụng mới, nhờ vào việc sử dụng mạng truyền thông công nghiệp Điều này cho phép áp dụng các kiến trúc điều khiển hiện đại như điều khiển phân tán, giám sát và chẩn đoán lỗi từ xa qua Internet Hơn nữa, hệ thống còn tích hợp thông tin điều khiển và giám sát với thông tin điều hành sản xuất và quản lý công ty, nâng cao hiệu quả hoạt động.

Ở cấp độ thấp, các chức năng thường mang tính chất cơ bản và yêu cầu phản ứng nhanh nhạy hơn Trong khi đó, các chức năng ở cấp độ cao không cần thời gian phản ứng nhanh nhưng lại yêu cầu xử lý một lượng thông tin lớn hơn từ các cấp dưới.

AS-I Master Module CP 243-2

Module CP 243-2 cho phép giao tiếp mạng AS-I với PLC S7-200, tạo điều kiện liên kết giữa PLC S7-200 và các thiết bị điều khiển trong mạng AS-I, trong đó PLC hoạt động như một AS-I Master.

Hình dạng thực tế của Module CP 243-2 được minh họa theo hình vẽ:

Hệ thống mạng AS-I kết nối qua Module CP 243-2 được biểu diễn theo hình vẽ:

Hình 4.27: Mạng AS-I dùng Module CP 243-2

Module CP 243-2 được coi là sự thay thế cho hai Module mở rộng, bao gồm một Module 8DI/8DO và một Module 8AI/8AO Đặc điểm của Module CP 243-2 được thiết kế tương đương với một Module mở rộng theo tiêu chuẩn của PLC S7-200.

6.2 Đặc tính kỹ thuật của Module CP 243-2 Được trình bày theo bảng bên dưới:

Bảng 4.2: Đặc tính kỹ thuật của Module CP 243-2 Đặc tính Giải thích

Chu kỳ AS-I 5 ms với 31 Slave

10 ms với 62 Slave dùng ở chế độ địa chỉ mở rộng

Cấu hình của giao diện AS-I Bằng một nút nhấn ở trên mặt trước của panel hoặc là dùng lệnh cấu hình (xem phần mô tả các lệnh AS-I)

Các profile AS-I Master được hỗ trợ

Cáp AS-I Qua khối đầu cuối S7-200

Dòng điện tối đa cho phép tải giữa các đầu cuối từ 1 đến 3 hoặc từ 2 đến 4 là 3A Hệ thống bao gồm một mô-đun 8 vào/8 ra và một mô-đun tương tự cũng 8 vào/8 ra.

Dòng tổng từ nguồn 5 V DC

Nguồn cung cấp từ cáp AS-I

Dòng tổng từ cáp AS-I

5 V DC tối đa 220 mA tuỳ thuộc vào đặc tính kỹ thuật của AS- I tối đa 100 mA

Nhiệt độ vận chuyển và tích trữ Độ ẩm

00 đến 450 C -400 đến +700 C Tối đa 95% ở nhiệt độ +250 C

Loại bảo vệ Dạng Module

IP 20 Module mở rộng S7-200 71x80x62 Sắp xỉ 220 g

Các chế độ của CP 243-2:

Trong chế độ hoạt động chuẩn, các chương trình của người sử dụng có khả năng truy cập dữ liệu từ các Slave thông qua giao tiếp AS-I, cùng với dữ liệu chẩn đoán từ CP 243-2 Lập trình trong chế độ này rất đơn giản, phù hợp cho hầu hết các công việc tự động.

Chế độ mở rộng cho phép người dùng tương tác với giao tiếp lệnh của CP 243-2, cung cấp toàn bộ chức năng trong hệ thống AS-I cho lập trình viên PLC Loại chế độ này phù hợp với profile M1e của AS-I Master.

Hiển thị và điều khiển hoạt động:

Thay đổi trạng thái hiển thị:

Bạn có thể thay đổi chế độ hiển thị trạng thái bằng cách sử dụng nút DISPLAY Mỗi lần nhấn nút này sẽ chuyển sang trạng thái hiển thị tiếp theo.

Trong hệ thống giao tiếp AS-I, các Slave được tổ chức thành nhóm 5 Slave Người dùng có thể chuyển đổi giữa các nhóm Slave bằng cách nhấn nút DISPLAY Nhóm Slave A (tiêu chuẩn) sẽ được hiển thị trước, tiếp theo là nhóm Slave B, với đèn LED “B” sáng lên.

Ta chuyển trở về hiển thị trạng thái như sau:

- Sau khi ta cho hiển thị nhóm cuối cùng (Slave 30B, 31B) bằng cách nhấn nút DISPLAY.

Khi không nhấn nút DISPLAY trong khoảng 8 phút, các LED trên mặt trước của CP 243-2 sẽ hiển thị trạng thái Hai hàng LED bao gồm các ký hiệu CM, AUP, CER, APF, PWR và SF, cho phép người dùng dễ dàng theo dõi tình trạng hoạt động của thiết bị.

LED B chỉ thị các Slave B, nó được bật sáng khi chế độ hiển thị Slave là tích cực và các Slave B được hiển thị.

Đèn LED đầu tiên ở hàng dưới chỉ ra các Slave đã được kết nối, trong khi ba đèn LED còn lại thể hiện trạng thái của các nhóm Slave Ý nghĩa của các đèn LED này phụ thuộc vào trạng thái hiển thị của từng nhóm.

Nếu tất cả các LED của hiển thị nhóm đều tắt, chế độ hiển thị trạng thái sẽ là tích cực Các LED như CM, AUP, CER, APF, PWR và SF sẽ chỉ thị trạng thái hoạt động.

Nếu ít nhất một LED trong nhóm hiển thị sáng, chế độ hiển thị trạng thái sẽ tắt (trừ LED “PWR” vẫn sáng) và chế độ hiển thị Slave sẽ hoạt động Ý nghĩa của các LED được tóm tắt trong bảng dưới đây.

Bảng 4.3: Bảng tóm tắt ý nghĩa các led

LED(màu) Trạng thái Ý nghĩa

CM (vàng) Chế độ cấu hình LED này hiển thị chế độ hoạt động của CP 243-2

Trong chế độ cấu hình, đèn LED sẽ sáng, trong khi ở chế độ bảo vệ, đèn LED sẽ tắt AUP (lục) Autopro cho phép lập trình địa chỉ tự động cho một Slave AS-I trong chế độ bảo vệ Chức năng lập trình này giúp dễ dàng thay thế một Slave bị lỗi trên cáp AS-I.

Lỗi cấu hình LED cho biết rằng cấu hình Slave trên cáp AS-I không khớp với cấu hình mong đợi Nếu không phù hợp, đèn LED sẽ sáng lên.

APF (đỏ) Lỗi nguồn AS-I Chỉ thị rằng điện áp được cung cấp bởi bộ nguồn

AS-I trên cáp AS-I quá thấp hoạt bị hỏng.

PWR (lục) Nguồn Chỉ thị rằng CP 243-2 đang được cấp nguồn

SF (đỏ) Lỗi hệ thống LED này sáng trong các trường hợp sau:

+ CP 243-2 phát hiện lỗi bên trong (ví dụ như lỗi của EEPROM)

CP 243-2 không thể thực hiện chuyển đổi chế độ yêu cầu tại thời điểm hiện tại, đặc biệt khi có một Slave đang tồn tại với địa chỉ 0 và nút cài đặt được nhấn.

Nút cài đặt SET: Được dùng để đặt cấu hình cho CP 243-2.

Gồm 2 chế độ hiển thị trạng thái và hiển thị Slave.

Chế độ hiển thị trạng thái:

Chế độ hiển thị trạng thái được coi là tích cực khi không có đèn LED nào sáng Đây là chế độ mặc định trong trạng thái cơ bản của CP 243-2.

Chế độ hiển thị Slave:

Giao tiếp giữa CP 243-2 và CPU 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.

Hình 4.29: Giao tiếp CP 243-2 với CPU S7-200

Chiếm 8 bit ngõ vào và 8 bit ngõ ra trong vùng địa chỉ ngõ vào và ngõ ra số. CPU S7-200 và CP 243-2 được phối hợp với nhau qua Module số.

Module tương tự có kích thước 16 byte cho cả ngõ vào và ngõ ra trong vùng địa chỉ tương tự Dữ liệu được trao đổi với các AS-I Slave được xử lý thông qua module này.

Cơ cấu chọn bank cho phép định địa chỉ khu vực dữ liệu trong Module lớn hơn so với khu vực định địa chỉ ở CPU S7-200 khi sử dụng Module mở rộng.

7.2 Đặc tính kỹ thuật của CP 234-2

7.3 Giao tiếp giữa CP 243-2 và PLC s7-200 Đề có thể hiểu sự giao tiếp của CP243 và PLC s7-200 cần hiểu rỏ cách định địa chỉ CP 243-2 trong CPU S7-200 Những địa chỉ bắt đầu của các vùng địa chỉ được xác định dựa vào các yếu tố sau:

Loại CPU S7-200 được sử dụng.

Khe của CP 243-2 trong CPU S7-200.

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:

Bảng 4.4: Địa chỉ vào/ra số và tương tự của CP 243-2 theo CPU 224

-Byte trạng thái (thanh ghi ngõ vào 8DI):

Thanh ghi này trình bày trạng thái của CP 243-2 liên quan đến giao diện AS-I Master 8 bit của byte trạng thái được cho trong bảng sau:

Bảng 4.5: Cấu trúc của byte trạng thái

Các bit 0, 1 và 6 được mô tả theo bảng sau:

Bảng 4.7: Mô tả các bit

AS-I-MODE 0 CP 243-2 ở chế độ bảo vệ

1 CP 243-2 ở chế độ cấu hình

CP 243-2 chưa sẳn sàng hoạt động sau khi bật nguồn cung cấp Sự định giá của dữ liệu I/O hoặc các thông tin khác từ CP chưa được cho phép.

1 CP 243-2 sẳn sàng hoạt động

AS-I_RESP 0/1 Bit đáp ứng đối với giao diện lệnh AS- I

Byte điều khiển (thanh ghi ngõ ra 8DO)

Chương trình sử dụng điều khiển việc trao đổi dữ liệu bằng CP 243-2 dùng thanh ghi này Cấu trúc byte điều khiển co theo bảng sau:

Bảng 4.8: Cấu trúc của byte điều khiển

Các bit của byte điều khiển được cho theo bảng sau:

Bảng 4.9: Mô tả các bit của byte điều khiển

BS0 … BS5 0 … 63 (thập phân) Các bit chọn bank trong Module tương tự

AS-I_COM 0/1 Bit công việc cho giao diện lệnh AS-I

Báo cho CP 243-2 biết rằng CPU S7-200 đang ở chế độ stop.

CP 243-2 gửi giá trị “0” đến tất cả các Slave nhị phân, dẫn đến việc giá trị tương tự truyền tới ngõ ra của các Slave bị ngắt CPU S7-200 tự động thiết lập giá trị này.

“0” khi chuyển từ chế độ RUN sang STOP

Báo cho CP 243-2 biết rằng CPU S7-200 đang ở chế độ RUN.

CP 243-2 gửi tín hiệu từ thanh ghi 0 đến tất cả các AS-I Slave Để đảm bảo quá trình khởi động diễn ra suôn sẻ, chương trình sử dụng cần đặt bit này lên “1” trong suốt thời gian khởi động.

Không nên giữ bit PLC_RUN ở mức “1” liên tục khi sử dụng S7-200, vì điều này có thể ảnh hưởng đến hoạt động của các chức năng hệ thống như cấu hình CPU, cài đặt ngõ ra và tác động đến các ngõ ra.

Module tương tự: Ý nghĩa của dữ liệu trong Module tương tự:

Module tương tự của CP 243-2 gồm 4 vùng:

- Thanh ghi nhận dạng, 8 bit.

- Thanh ghi ngõ vào 8AI.

- Thanh ghi ngõ ra 8AO.

Biều đồ xử lý chức năng giữa CPU và Module tương tự của CP 243-2 được biểu diễn theo hình vẽ sau:

Hình 4.30: Biểu đồ xử lý dữ liệu Module tương tự của CP 243-2

Thanh ghi nhận dạng trong Module tương tự: Ý nghĩa:

Thanh ghi định dạng xác định sự hiện diện của Module số 8AI/8AO với giá trị được chỉ định Địa chỉ truy cập thanh ghi nhận dạng phụ thuộc vào khe cắm của CP 243-2.

Thanh ghi định dạng có thể được đọc thông qua vùng nhớ bit đặc biệt của CPU S7-200 Nó cung cấp giá trị cố định là 01H.

Ví dụ: Giả sử CP 243-2 được gắn trực tiếp bên cạnh S7-200 Khi đó nội dung thanh ghi nhận dạng có thể được đọc từ SMB10.

Thanh ghi lỗi trong Module tương tự:

Với thanh ghi này CP 243-2 báo lỗi cho chương trình sử dụng Cấu trúc của thanh ghi lỗi được biểu diễn trên bảng sau:

Bảng 4.8: Cấu trúc của thanh ghi lỗi

Các bit và giá trị của chúng trong thanh ghi lỗi được mô tả theo bảng sau:

CER 0 Cấu hình AS-I đúng (chỉ ở chế độ bảo vệ) Led “CER” tắt

Cấu hình AS-I không chính xác (chỉ ở chế độ bảo vệ) cho thấy sự khác biệt giữa cấu hình của Slave được phát hiện trên cáp AS-I và cấu hình dự kiến trên CP 243-2.

APF 0 Điện áp AS-I đúng Led “APF” tắt.

1 Điện áp AS-I sai. Điều này cho thấy điện áp được cung cấp trên cáp AS-I quá thấp. Led “APF” sáng.

Bit “CER” chỉ thị lỗi cấu hình chỉ ở chế độ bảo vệ Ở chế độ cấu hình thì nó luôn là “0”.

- Dữ liệu ngõ vào nhị phân của các AS-I Slave từ 1 đến 31 hoặc 1A đến 31A.

- Thông qua các từ ngõ vào tương tự này ta có thể truy cập các ngõ vào nhị phân của các Slave tiêu chuẩn hoặc các Slave A.

Dữ liệu ngõ ra nhị phân của các AS-I Slave từ 1 đến 31 hoặc 1A đến 31A cho phép bạn truy cập vào các ngõ ra nhị phân của các Slave tiêu chuẩn và Slave A thông qua các từ ngõ ra tương tự.

7.4 Truy cập dữ liệu của các AS-I Slave

Trước khi có thể truy cập dữ liệu I/O của các AS-I Slave, bắt buộc phải theo những yêu cầu sau đây:

- Không kích hoạt việc lọc ngõ vào tương tự đối với CP 243-2 trong khối dữ liệu hệ thống của của CPU S7-200.

- Đặt bit “PLC_RUN” (bit 7) trong byte điều khiển số lên “1” tại đầu chương trình theo chu kỳ.

- Kế đó việc truy cập đến dữ liệu I/O chỉ được cho phép khi bit “CP_READY” (bit của byte trạng thái số được đặt lên “1”.

Truy cập đến các giá trị nhị phân:

CP 243-2 quy định 4 bit (một nibble) cho vùng dữ liệu vào và ra của mỗi AS-I Slave PLC có khả năng ghi và đọc nibble này, cho phép định địa chỉ cho các Slave 2 hướng.

Nhiệm vụ của ngõ vào AS-I đối với các Slave tiêu chuẩn và các Slave A (Bank 0 trong vùng dữ liệu ngõ vào tương tự của CP) là rất quan trọng Vùng dữ liệu vào của các AS-I Slave được tổ chức theo bảng dưới đây, cung cấp thông tin chi tiết về cách thức hoạt động và tương tác của các thiết bị này trong hệ thống.

Bảng 4.10: Vùng dữ liệu vào của các AS-I Slave

(m: địa chỉ bắt đầu của Module tương tự CP ở hướng ngõ vào).

Nhiệm vụ của ngõ ra AS-I của các Slave tiêu chuẩn và các Slave A (Bank 0 trong vùng dữ liệu ngõ ra tương tự của CP).

Bảng 4.11: Vùng dữ liệu ra của các AS-I Slave

(m: địa chỉ bắt đầu của Module tương tự CP ở hướng ngõ ra)

Trao đổi dữ liệu ở chế độ STOP của CPU S7-22xx.

Khi chế độ STOP được kích hoạt, CPU S7-22xx tự động đặt bit PLC_RUN trong vùng điều khiển số về “0”, dẫn đến việc CP 243-2 xuất ra dữ liệu “0” đến tất cả các Slave nhị phân Đối với các Slave tương tự, CP 243-2 sẽ đặt các nibble được chỉ định đến các Slave ở chiều ngõ vào về “0”, trong khi ở chiều ngõ ra, CP 243-2 không quan tâm đến các nibble được chỉ định này.

Bài thực hành số 1: Một mạng AS-I có cấu trúc như hình dưới, K1 có chu kỳ làm việc như hình 1, K2 có chu kỳ làm việc như hình 4.32

Hình 4.32: Chu kỳ làm việc của hệ thống

Viết chương trình theo yêu cầu: Nhấn Start (I0.0) K1 hoạt động 10 chu kỳ rồi dừng, K2 hoạt động 20 chu kỳ rồi dừng Nhấn Stop (I0.1) dừng ngay lập tức

Bài thực hành số 2: Cho hệ thống mạng ASI như hình 4.33 bên dưới:

Hình 4.33: Hệ thống mạng AS-I

Viết chương trình theo yêu cầu:

Nếu đếm đủ 4 sản phẩm thì báo đèn sáng.

Nếu nhấn rest thì tắt đèn và xóa bộ đếm.

Những trọng tâm cần chú ý trong bài

- Phân biệt AS-I master S7-200 và AS-I master S7-300.

- Các chế độ AS-I Master.

- Nguyên tắt Master/Slave trong AS-I.

Bài tập mở rộng và nâng cao

Câu 1: Trình bày cấu trúc mạng AS-i?

Câu 2: Trình bày các thành phần của mạng AS-I?

Yêu cầu về đánh giá kết quả học tập bài 4

- Về kiến thức: Liệt kê được cấu trúc mạng AS-I.

- Về kỹ năng: Xác định và xử lý được một số vấn đề đơn giản.

Năng lực tự chủ và trách nhiệm trong công việc thể hiện qua tác phong công nghiệp, ý thức tổ chức kỷ luật, khả năng làm việc độc lập và khả năng phối hợp hiệu quả trong nhóm trong suốt quá trình thực tập.

- Về kiến thức: Được đánh giá bằng hình thức kiểm tra viết, trắc nghiệm

- Về kỹ năng: Xác định và xử lý được một số vấn đề đơn giản.

- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Đánh giá phong cách học tập Điều kiện hoàn thành mô đun để được dự thi kết thúc mô đun:

+ Người học tham dự ít nhất 70% thời gian học lý thuyết và đầy đủ các buổi học thực hành.

+ Điểm trung bình chung các điểm kiểm tra đạt từ 5,0 điểm trở lên theo thang điểm 10.

Người học có giấy xác nhận khuyết tật theo quy định sẽ được hiệu trưởng xem xét và quyết định ưu tiên trong việc tạo điều kiện dự thi, với điều kiện người học đó phải đạt yêu cầu về điểm trung bình các bài kiểm tra.

Theo quy định tại khoản 2 Điều 13 Thông tư 09/2017/TT-BLĐTBXH, ngày 13 tháng 3 năm 2017, số lần dự thi kết thúc mô đun được quy định rõ ràng Để được công nhận và cấp chứng nhận đạt mô đun đào tạo, người học cần đáp ứng các điều kiện nhất định.

+ Người học được công nhận và cấp chứng nhận đạt mô đun này khi có điểm trung bình mô đun theo thang điểm 10 đạt từ 4,0 trở lên.

Tiêu đề	Giáo trình mạng truyền thông công nghiệp
Tác giả	Nguyễn Tuấn Khanh
Trường học	Cao đẳng nghề Cần Thơ
Chuyên ngành	Điện tử công nghiệp
Thể loại	Giáo trình
Năm xuất bản	2021
Thành phố	Cần Thơ

Định dạng
Số trang	63
Dung lượng	1,78 MB