LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH CƠ TIN
NGHIÊN CỨU, XÂY DỰNG HỆ THỐNG MẠNG PLC DIEU KHIEN, QUAN LY GIAM SAT THIẾT
BỊ DÂY CHUYỀN CƠNG NGHỆ
GVHD :Th.S LÊ VĂN TIẾN DŨNG
SVTH : PHẠM THỊ KIỀU OANH
MSSV :99KC057 LOP : 90KC01
Trang 2BỘ GIÁO DỤC và ĐÀO TẠO CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
T::ng ĐHDL Kỹ Thuật Cơng Nghệ Độc Lập -Tự Do - Hạnh Phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Chú ý : Sinh viên phải dán tờ này vào trang thứ nhất của bản thuyết mình)
HỌ VÀ TÊN : Phas Yê kia anh MSSV :
NGANH _ :._ Œ⁄ kh“ Bán kash —- LỚP :
1- Đầu để Đỗ ấn: = bei 1 eit, 4 il aig Hah ty pe Te HAE,
2- Nhiệm vụ (yêu cầu ` về nội dụng va số liệu ban đầu):
2 LLY MA nt 8 , are
; ek gh qa: oo
34, _ 2 44m Ấy k62i2, l3 tá fấy cu: la
are ett ok in 04 lnk Tay Mik per tan P kê 2c ad
eee praca p< 4S: cn cau bite LR oe
3- hay giao nhiém vu Dé dn: 39 [2G ) 202
4 tày hồn thành nhiệm vụ : =7/ Jy 2262
5- He tên cán bộ hướng dẫn : SS Phần hướng dẫn
A van) 20 Da seen AED) Z
NgàyoÈ} tháng 4#+-dãm 2003 ¬ - c—
‘CHU NHIEM KHOA - Tỏi ~ CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHÍNH
{Ký và ghỉ rõ họ tên) (Ký và ghỉ rõ họ tên)
Trang 3BỘ GIÁO DỤC và ĐÀO TẠO CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Trường ĐHDL Kỹ Thuật Cơng Nghệ Độc Lập -Tự Do - Hạnh Phúc
Khoa Cơ Khí Tự Động-Robot oI ak
Tp.HCM, Ngay 2 tháng 43 năm 2003
PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho cán bộ hướng dẫn)
|-Họ và TênSV : _ hap,, TẾ: [Cườ, ơau MSSV
Ngành od Khh~ i in lle rt OP :
2- Dé tai: bahia 2 lg Airy MUA « ong Phe ai pg ay at, ue Dicz- bs
3 Họ tên cán bộ hướng dẫn : Abs Leva: i, pr aa gn ory +^£ 4- Tổng quát về bản thuyết minh :
Số trang — Số chương
Số bảng số liệu Số hình vẽ
Số tài liệu tham khảo ¬ \ — Phần mềm tính tốn - -
Hiện vật (sản phẩm) iin Cady Mary lA cá? 2m
s Tổng quát về các bản về :
- Tổng số bản vế : Bản AI: Bản A2: Khổ khác:
_ Số bản vẽ vẽ tay: Số bản vẽ trên máy tính:
- _ ưu điểm chính của Đỏ Án Tốt Nghiệp :
tibi shank, bed Le BAS, + 4 eee chin
Ca a dip pi 5 duc son
dake _
Trang 4NHAN XET CUA GIAO VIEN PHAN BIEN
Giáo Viên Phẩn Biện :PSG.TS NGUYỄN MONG HUNG ? Sinh Viên Thực Hiện : PHẠM THỊ KIEU OANH
MSSV: 99KC 057 Lép : 99KC
Trang 5
v te Me te he Ýy W W W Ý ate ae oe abe ae eke ae ke abe Ấ eae ee ae ake ae VY Vy Ẳ ÍY VY TY VY VY % og #W ` s 9? ử Lodi cam on te % tic
w Với thời gian gần 5 năm học ở trường Đại Học Kỹ Thuật Cơng Nghệ đã
wo figs
# gần kết thúc, giai đoạn này là một giai đoạn that su quan trọng đối với
cs
w em, là một giai đoạn chuyển tiếp để em cĩ thể tự mình khẳng định
Ÿ x
A
** chinh minh khi khéng con tất cả là nhờ Ba Mẹ, Thầy Cơ
x
ew
s 2 ~ ~ 7s tA ^” A, `
w Con xin được cảm ơn Ba Mẹ đã giành những điều kiện tốt nhất và
An wp 1st 4A " ee oy x x
ý giành những lời động viên cho con trong suốt những năm con đến
#
# trường
# ^
#' Em xin được cảm ơn quý Thầy Cơ đã truyền đạt kiến thức và kinh
Ww
* nghiém cho em trong suốt những năm em theo học, nhất là em xin được
# cảm ơn thầy Lê Văn Tiến Dũng trong thời gian qua đã hướng
ox 3ê đề ác vết cha
⁄ dân tận tình em làm đồ án tốt nghiệp
% Xin cầm ơn bạn bè, những người bạn đã giúp đỡ mình trong những năm
wy w hoc qua we w #t ` w
SV:Pham Thj Kiêu Oanh
Trang 6
TĨM TẮT ĐỀ TÀI
Với đề tài nghiên cứu _ xây dựng hệ thống mạng PLC điều
khiển , giám sát và quản lý thiết bị dây thuyền cơng nghệ
Luận văn cĩ 2 phần gồm 4 chương
PHẦN I: Tổng Quan - Cơ Sở Lý Thuyết
Chương I: Tổng quan về mạng PLC Chương II: Cơ Sở Lý Thuyết
PHẦN II: Thiết Kế Và Thi Cơng Mạng
Chương I: Thiết Kế Hệ Thống Mạng
Chương H: Thi Cơng Mạng
Với thời gian 3 tháng để thực hiện những vấn đề được giải quyết như sau :
e Thiết kế mơ hình mạng Profibus_DP cơ bản với 3 PUC
(1 Master ,hai Slave ) cùng với máy tính được kết nối
e Kiểm tra phẩng cứng của mạng truyền thơng để chắc chắn rằng việc bắt tay các thiết bị trên mạng đã thành
cơng bằng cách tác động Bit
e Viết mã chương trình để chuyển đổi truyền thơng mã
dữ liệu trên mạng , viết mã chương trình cho Master và
2 Slave bằng phần mềm S7_200
eViết chương trình cho? hệ thống dập kẹp khí nén va valse Servo thủy lực
eTạo giao diện giám sát các ngõ vào /ra bằng phan
mềm Protool để thực hiện việc giao tiếp giữa người và
máy
e Nối kết biến giữa giao diện và phần cứng
Trang 7
MỤC LỤC
PHẦN I TỔNG QUAN CƠ SỞ LÝ THUYẾT
CHUONG I GIGI THEU VE MẠNG PLC
MUC DICH THUC HIEN
mì a 3
I 00/02)/9:89:10/002017 200077 — 4
II GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MẠNG PLC . cc-+-.e+ 5
II.1 QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN 6
I2 VAI TRỊ VÀ CHỨC NĂNG MẠNG PLC TRONG CN 7 IL3 GIỚI THIỆU VỀ PROFIBUS ~ DP -: .c 7
CHƯƠNG II CO SO LY THUYET
L GIGI THIBU VE MASTER j cssecssssssessssssssseessesserecssssssssssssisecessssececsssneess 12 L.1 TONG QUAN VE S7 = 300 cececcssessssssesssssetsssseessssseeenseseessseeeen 12
1.2 TRAO DOI DU LIEU GIUA CAC CPU VA CAC MODUL
I0: cm 15
13 CẤU TRÚC CT PLC S7 — 300 -. 52c+ccvvscereesrrrrsre 16
1.4 GIỚI THIỆU VỀ CPU 315 ~ 2DP . -ccc-zz+- 19
II GIỚI THIỆU VỀ SLAVER -2222+2222222221222221112 2E 20
đ co 0/7 8h 20
12 MỘT SỐ ĐẶC TÍNH CỦA CPU 224 -. + 20 L3 MỘT SỐ ĐÈN BÁO HIỆU TRÊN §7 —200 21 II GIỚI THIỆU VỀ EM 277 VÀ CP 5611 -:2cccccvvecserreesret 22
II.1.MOUDULE TRUYỀN THƠNG EM 277
Trang 8IV GIỚI THIỆU PHẨM MỀN PROTOOL . -:¿-c22ccvverrre 24
PHAN II THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MẠNG
CHƯƠNG I THIẾT KẾ HỆ THỐNG MẠNG
I THIẾT KẾ HỆ THỐNG -©2++t222E2C222EEEE21212221 27tr 32 L1 THIẾT KẾ HỆ THỐNG MẠNG -¿+ccxxrzre 32
L2 ĐƯỜNG CÁP TRUYỀN DỮ LIỆU .- -: 33
II ĐỊNH NGHĨA CẤU HÌNH MẠNG 2¿-225+tcc2Szvs2zxrrrrrrrrrer 34 I1 KHAI BÁO VÀ MỞ PROJECT MỚI : 34
I.2 XÂY DỰNG CẤU HÌNH PHẦN CỨNG CHO 1
\ï)e280en 35
IIL KIEN TRA TRUYỀN THƠNG . 222222:+2222Ecvvrrrtrtrrrrrrred 46
IV CÁC GIAO THỨC TRUYỀN THƠNG -. _ 50 V GIAO THUC TRUYEN THƠNG GIỮA MASTER & SLAVER 52
CHƯƠNG II: THỊ CƠNG MẠNG
I QUẢN LÝ DỮ LIỆU TRÊN MẠNG .::22222c2222Sxvrtttrtrrrd 54 1.1 PHAN BO VA CAP PHAT BO NHG TREN MANG 54 1.2 SU LIEN KẾT DỮ LIỆU -¿-©52+cstxrrrrrreere 55
II THỰC HIỆN TRUYỀN THƠNG . c-cccccs 56
II QUAN HỆ TRAO ĐỔI VÀ HIẾN THỊ CÁC NGÕ VÀO/ RA 58
IV LẬP TRÌNH DIEU KHIEN TREN HAI THIẾT BỊ TỚ 60
V XÂY DỰNG GIAO DIỆN GIỮA NGƯỜI VÀ MÁY 65
Trang 9LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP PHẦN I TƠNG QUAN CO SO LY THUYET
Trang 10LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 2
CHƯƠNG IT
GIGI THIEU VE MANG PLC
VA MUC DICH THUC HIEN
Trang 11
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 3
Dẫn nhập:
Bất kể sự việc gì, thời gian là thước đo sự phát triển cũng như chính
thời gian sẽ thẩm định thành cơng hay thất bại, hiệu quả hay khơng hiệu quả,
cĩ ích cho cộng đồng hay khơng
Song chạy đua với thời gian chính là trí tuệ và cơng sức của con
người,vì con người bao giờ cũng giữ vai trị chủ thể Với vai trị chủ thể cho
nên bằng những quyết định, con người sẽ làm cho đời sống xã hội lồi người và thế giới biến đổi theo thời gian
Nhìn lại sự phát triển của xã hội lồi người đã cĩ những bước tiến rất dài, những tiện nghi mà chúng ta đang sử dụng ngày hơm nay, những sản
phẩm phục vụ đời sống con người ngày càng hồn hiện hơn, những tiến bộ đĩ
xuất phát từ chính sự ham hiểu biết, tính sáng tạo mà đạt được
Trải qua nhiều thời gian, với vai trị chủ thể con người đã lao động về trí ĩc thật nghiêm túc và đã tạo ra những thiết bị làm tăng năng suất và chất
lượng sản phẩm đáp ứng được những yêu cầu ngày càng cao của con người,
đĩ là những thiết bị tự động hĩa
Ban đầu chỉ là một cái máy trợ giúp con người cũng đã gọi là tự động
hĩa, sau đĩ máy mĩc được điều khiển bằng cơ khí( bằng cơ cấu cam), và khi
kỹ thuật điện phát triển máy mĩc được điều khiển bằng điện, ngày nay việc
điều khiển bằng khí nén, thủy lực vẫn cịn đĩng vai trị quan trọng nhưng khi
cơng nghệ máy tính phát triển đã tạo ra một cuộc đột phá trong điều khiển,
đĩ là điều khiển bằng thiết bị lập trình PLC (Programable Logic Controller),
cùng với sự phát triển của hệ thống mạng, điều khiển, giám sát và quản lý
bằng mạng PLC đang là một giải pháp hữu hiệu trong quá trình sản xuất
Trang 12LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 4
I MỤC ĐÍCH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI:
Với nhận thức về vai trị quan trọng của tự động hĩa trong nền kinh tế
Việt Nam của tồn xã hội trong những năm gần đây, đã mang lại những
thành cơng bước đầu cho các ngành sản xuất
Một giải pháp tự động hĩa mà các nhà máy sản xuất lớn lựa chọn đĩ là
tự động hĩa với PLC và mạng PLC, để điều khiển, quản lý, giám sát quá
trình sản xuất, như nhà máy sản xuất xi măng Cát Lái, dây chuyền sản xuất nước giải khát Pepsi
Là một sinh viên của ngành Tự Động Hố, em mong muốn được mở rộng sự hiểu biết về một lĩnh vực mới mẻ trong ngành Tự Động Hố ở nước ta nên đã
chon dé tai nay
Để thực hiện dé tài này em xây dựng một mạng PLC chuẩn Profibus của
hãng Siemens để quản lý giám sát các ngõ vào/ ra trên PLC và điều khiển
một vài thiết bị ngoại vì, -
II GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MẠNG PLC
H.1.Quá Trình Hình Thành Và Phát Triển
Từ những yêu cầu trong thực tế của quá trình sẩn xuất, cần cĩ nhiều
sản phẩm chất lượng cao, giá thành thấp để phục vụ cho con người và tăng
tính cạnh tranh, đã xuất hiện những nhà máy sản xuất lớn cĩ nhiều ngõ vào/ra, hệ thống phức tạp, với một PLC khơng thể đáp ứng được việc điều khiển mà chia ra thành nhiều PLC điều khiển, mỗi PLC điều khiển một phần
Trong nhiều nhà máy, việc sản xuất được chia ra theo từng khu vực
từng cơng đoạn khác nhau và được các PLC điều khiển
Việc đặt ra là làm sao cĩ thể kết nối các hệ thống PLC riêng lẻ thành một hệ thống PLC chung để làm tăng khả năng của từng hệ thống riêng lẻ và thực hiện tốt việc quản lý và giám sát hệ thống trong quá trình sản xuất
Dựa trên sự hình thành và phát triển mạng máy tính cục bộ (LAN
_Local Area Network ) vào những năm 1980 mang PLC trong cơng nghiệp
cũng đã hình thành và phát triển để giải quyết các vấn để nêu trên Việc
hình thành hệ thống mạng trong sản xuất cơng nghiệp đã gĩp phần nâng cao
năng suất, chất lượng trong sản xuất cơng nghiệp
Mạng PLC cĩ rất nhiều chuẩn do các nhà sản xuất đưa ra, mỗi hãng
sản xuất đều cĩ một chuẩn, một hệ thống mạng riêng
Trang 13
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 5
Hang san xuat Hệ thống mạng riêng
SIEMENS MPI, PROFIBUS, PPI
MITSUBISHI MELESCENT
ALLEBRADLE DATA HIGHWAY
GENERAL ELECTRIC GE NET FACTORY LAN TEXAS INSTRUMENTS TIWAY
Bang 1: Các hãng sx và hệ thống mạng riêng
Ngày nay trong những nhà máy sản xuất lớn hiện đại, ở nhiều cấp độ
khác nhau, phương thức điều khiển giám sát (SCADA _ Supervisory Control
And Data Acquission) được áp dụng dễ dàng với các phần tử điều khiển chấp hành gồm tồn bộ các bộ phận điều khiển lập trình
II2 Vai Trị, Chức Năng Của Mạng PLC Trong Cơng
Nghiệp:
Trong những năm gần đây bộ điều khiển lập trình PLC được sử dụng
ngày càng rộng rãi trong cơng nghiệp, là giải pháp lý tưởng cho việc tự động
hĩa các quá trình sản xuất
PLC đĩng vai trị trung tâm trong điều khiển, dễ dàng lập trình, cho
phép nhanh chĩng thay đổi chương trình điều khiển, ứng dụng trong phạm vi rộng, chuẩn hĩa được điều khiển, giá thành thấp và dễ đàng trong bảo trì sửa
chữa, độ chính xác cao trong mơi trường cơng nghiỆp
Tuy cĩ nhiều ưu điểm về điều khiển nhưng PLC khơng đáp ứng được
về phương diện quản lý, thơng tin và lưu trữ dữ liệu Vì vậy để đáp ứng những yêu cầu này PLC thực hiện truyền thơng nối mạng ở nhiều cấp độ
khác nhau nhằm đáp ứng yêu cầu vừa điều khiển vừa giám sát hệ thống Hệ thống mạng hỗ trợ những nhà quản lý những người chịu trách
nhiệm sản xuất theo dõi được tình hình cụ thể quá trình sản xuất mà khơng
cần trực tiếp trong khu vực sản xuất
Mang thu nhận đữ liệu trên tất cả các dây chuyền sản xuất mà khơng
làm chậm lại quá trình sản xuất, thu nhận dữ liệu để phân tích q trình sản
xuất, chẩn đốn, giám sát sự cố và độ tin cậy trong hoạt động của các thiết bị, quản lý nguyên liệu và lưu vào hệ thống kế hoạch sản xuất của nhà máy
Mạng làm tăng thêm tính sẵn sàng của các thiết bị nối mạng Mạng
thực thi thời báo phản ứng nhanh với mức cao ổn định tránh những mức thấp hay thay đổi khi thực hiện truyễển thơng Thao tác mạng linh hoạt để diéu
Trang 14
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 6
khiển đảm bảo cho sự sản xuất liên tiếp Tính liên tục khơng gián đoạn và
sẵn sàng đang dân trở thành điều quan trọng và ngày càng tăng
Chỉ phí thời gian cho việc ngừng quá trình sản xuất để phát hiện và sửa chữa sự cố thì cao hơn chỉ phí cho sự lắp đặt những hệ thống cảnh báo, theo dõi, giám sát, kịp thời phát hiện ra những sự cố để sửa chữa và tiếp tục sản
xuất một cách nhanh chĩng và cơng cụ để làm điều này khơng khác hơn là
sử dụng hệ thống mạng truyền thơng mạnh để định vị và chỉ báo lỗi một cách
nhanh chĩng
Cùng với sự phát triển mạng tồn cầu, những nhà quản lý hồn tồn
cĩ thể theo dõi tình hình hoạt động của nhà máy và cĩ thể đưa ra những
quyết định thay đổi trong sản xuất và quyết định sẽ được thực thi nhanh chĩng, dù người quản lý đang ở bất cứ địa điểm nào, ở bất cứ một nước nào, thơng qua việc kết nối mạng của nhà máy với mạng tồn cầu
Sự xuất hiện của hệ thống mạng đã đem lại một cuộc đột phá mạnh
mẽ trong cơng nghiệp và cả trong đời sống, trong khi sự hợp tác tồn cầu
được nhắc đến và những nhu câu của con người ngày càng địi hỏi tốt hơn thì
hệ thống mạng đã đáp ứng được tương đối những yêu cầu này
H.3 Giới Thiệu Về Mạng PROFIBUS - DP
Với hệ thống truyền thơng khơng đồng nhất, dạng mở, Profibus là một
mạng dành cho các cell và các field được dùng trong mơi trường cơng nghiệp Mạng Profibus thích hợp với chuẩn PROFIBUS EN 50170(1996)
11.3.1 Cac ưu điểm của mạng Profibus-DP
Profibus là hệ thống mạng đang dẫn đầu trong thị trường Fieldbus,
được sử dụng rộng rãi vì:
e Chi phí lắp đặt thấp
e Tính bảo mật đữ liệu cao, sử dụng cáp đơi xoắn và cáp quang
e Là hệ thống mạng chuẩn hố và mở, cĩ thể sử dụng các thiết
bị của các nhà sản xuất khác nhau
e Hệ thống cĩ tính linh hoạt cao, cĩ thể đáp ứng được nhiều yêu cầu
11.3.2 Các chức năng mạng Profibus cung cấp thêm: e Kiểm tra và chẩn đốn lỗi
e Cĩ khả năng truy cập đến các ứng dụng của Windows e Cĩ cơ chế mở rộng
s Thời gian thực
e Khả năng lập trình từ xa
11.3.3 Hoạt động của hệ thống mạng PROEIBUS
Trang 15
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 7 Giao thức Profibus —- DP được thiết kế cho truyền thơng tốc độ cao với
các thiết bị xuất nhập từ xa Cĩ nhiều loại thiết bị Profibus sẵn cĩ của nhiều
hãng sản xuất khác nhau Các thiết bị này cũng cĩ nhiều loại, từ các Module
xuất nhập đơn giản đến các bộ điều khiển động cơ và các bộ điều khiển lập
trình
Trên các mạng Profibus thường cĩ một chủ và các thiết bị xuất nhập
tớ, thiết bị chủ được định cấu hình để biết được địa chỉ và loại thiết bị xuất nhập tớ được nối vào mạng Thiết bị chủ khởi động mạng và cho phép các thiết bị tớ trên mạng hiểu được cấu hình Thiết bị chủ liên tục ghi dữ liệu ngõ ra đến các thiết bị tớ và đọc các dữ liệu ngõ vào từ các thiết bị tớ Khi một chủ DP đặt xong cấu hình cho một tớ thì nĩ sẽ quản lý thiết bị tớ đĩ Nếu cĩ một chủ thứ hai trên mạng thì nĩ sẽ bị hạn chế truy xuất đến thiết bị tớ mà bị thiết bị chủ thứ nhất quản lý
Siemens cung cấp một số card giao tiếp mạng cĩ thể gắn vào máy tính
hoặc thiết bị lập trình Simatic Card này cho phép máy tính PC hoặc thiết bị lập trình Simatic họat động như một thiết bị chủ trên mạng Card này cĩ các
thiết bị phần cứng chuyên dụng hỗ trợ máy tính hoặc các thiết bị lập trình
Simatic trong việc quần lý nhiều chủ và đồng thời card này cũng hỗ trợ nhiều giao thức khác với tốc độ truyền khác nhau
Chuẩn Profibus- DP hay chuẩn DP là một giao thức truyền thơng xuất nhập từ xa định bởi tiên chuẩn Châu Âu EN 50170 Các thiết bị chuẩn nay sé
tương thích với nhau mặc dù chúng khơng được sản xuất bởi một hãng DP( Distributed peripheral) các thiết bị xuất nhập từ xa
EN 50170( Profibus): Mơ tả tuyến truy xuất và giao thức truyền dữ liệu trung bình
EN 50170( chuẩn DP): Mơ tả sự trao đổi dữ liệu lặp vịng tốc độ cao giữa các chủ DP và các tớ DP Chuẩn này định nghĩa các thủ tục cho việc đặt cấu hình và gán tham số lặp vịng trao đổi dữ liệu với các chức năng xuất nhập phân bố và liệt kê các mục nhận diện phần cứng được hỗ trợ
Một chủ DP được đặt cấu hình để nhận biết địa chỉ, loại của thiết bị tớ
cũng như bất cứ thơng tin gán tham số nào mà các thiết bị tớ yêu cầu các
thiết bị chủ cũng phải chỉ ra nơi cất dữ liệu đọc từ các thiết bị tớ (ngõ vào) và nơi cất dữ liệu để ghi vào các thiết bị tớ (ngõ ra)
Chủ DP sẽ thiết lập mạng và sau đĩ sẽ khởi động các thiết bị tớ của nĩ Sau đĩ chủ sẽ ghi các thơng tin gán tham số và định cấu hình xuất nhập
cho các thiết bị tớ Sau đĩ chủ đọc các thơng tin kiểm tra nhận diện phân cứng từ các tớ để kiểm tra xem các tớ DP đã nhận đúng và chấp nhận chưa
các tham số và cấu hình xuất nhập Thiết bị chủ bắt đầu trao đổi xuất nhập
Trang 16
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP §
với thiết bị tớ Mỗi lần trao đổi tương đương với một lần đọc các ngõ vào và
ghi các ngõ ra Sự trao đổi dữ liệu diễn ra liên tục Các thiết bị tớ cĩ thể báo cho thiết bị chủ biết nếu khi cĩ một điều kiện ngoại lệ và sau đĩ chủ sẽ đọc
thơng tin kiểm tra phần cứng từ thiết bị tớ
Một khi chủ DP đã ghi các tham số và cấu hình xuất nhập đến các thiết bị tớ DP và các thiết bị tớ DP chấp nhận thì chủ sẽ chiếm quyển điều khiển các thiết bị tớ đĩ Các thiết bị tớ chỉ chấp nhận các yêu cầu ghi từ chủ của
no, các
chủ khác trên mạng cĩ thể đọc được các ngõ vào và ra nhưng khơng ghi được
bất cứ thơng tin gì
11.3.4 Cac dang truyền thơng của Profibus Siemens H3.4.1 Dạng truyền thơng bằng điện:
Sử dụng cáp đơi xoắn, RS 485 tác động trên sự khác nhau về điện áp, vì vậy ít cĩ sự giao thoa về điện áp hay dịng điện Với Profibus, các nút được
nối qua đầu nối cuối hoặc Bus kết nối( 32nút/đoạn)
Những đoạn cắt riêng lẻ được nối qua những bộ chuyển tiếp
Tốc độ truyền dữ liệu từ 9.6Kbit/s đến 1.5Mbit⁄s và tốc độ truyền cịn
cĩ thể tăng thêm lên từ 3.6Mbit/s đến 12Mbit/s trong quá trình ứng dụng mạng Profibus
Chiểu dài cực đại của các đoạn phụ thuộc vào tốc độ truyền
Sơ đơ điện cĩ thể cĩ cấu trúc là dang Bus hay hình cây
Ứng dụng cho những vùng an tồn thì phương pháp truyền được sử
dụng trong Profibus theo chuẩn IEC 61158-2, cho tốc độ truyền là
31,25Kbit/s
Đặc tính của mạng điện:
e Mạng LAN chất lượng cao
e Phương pháp truyển bằng RS 485( chuẩn EIA)
e Phương pháp truyền IEC 61158-2 cho vùng an tồn( Profibus
PA)
e Sự chuyển đổi phương pháp truyền DP từ RS 485 tới IEC
61158-2 được thực hiện qua các thành phần của mạng
e Lắp đặt hệ thống đơn giản
H.3.4.2 Dạng truyền thơng bằng cáp quang: Cáp quang Profibus cĩ các đặc tính:
e Chống lại sự giao thoa điện từ
e Thích hợp cho phạm vi rộng e Cơ lập sự phát điện
SVTH: PHẠM THỊ KIỀU OANH
Trang 17LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 9
e Chất dẫn(dây dẫn) cĩ thể được làm từ chất dẻo PCF hoặc sợi thuỷ tĩnh
Ứng dụng cơ bản của Profibus quang học:
Một mạng cáp quang cĩ cấu trúc dạng Bus, dạng vịng, hoặc hình sao, sử dụng mạng quang hoc để liên kết các Module(OLMs)
Khoảng cách giữa hai OLMs cĩ thể lên tới 15km, tốc độ truyền được điều chỉnh từ 9.6kbit/s đến 12Mbit/s
H.3.4.3 Profibus quang học DP :
Được xây dựng dựa trên cấu trúc hình học Bus
Khoảng cách cực đại giữa hai trạm là 50m, trong trường hợp đặc biệt
cĩ sợi cáp quang thì khoảng cách đĩ lên tới 300m
H.3.4.5 Dạng trộn:
Kết hợp cấu trúc giữa dạng truyền thơng dạng điện và cáp quang
OLMs đĩng vai trị làm sự chuyển tiếp giữa hai trạm truyền thơng Trong truyền thơng cần chú ý đến các trạm và giữa các trạm với nhau trên Bus, khơng cĩ sự khác nhau nào giưã dây dẫn và sợi cáp quang
Các trạm nối vào mạng Profibus cĩ thể lên tới 127 trạm Những ưu thế khi sử dụng truyền thơng bằng cáp quang:
e Sợi quang được làm từ chất dẻo hoặc sợi thủy tinh chống lại sự giao thoa điện từ
e Yêu cầu bổ sung ánh sáng khi làm việc ngồi trời là khơng cần
thiết
e Mức điện áp trên những Modul là riêng lẻ, dựa trên đặc trưng
của chất dẫn
e Cáp quang được sử dụng cho những khoảng cách xa
H.3.4.6 Dạng truyền thơng khơng dây:
Sử dụng modul liên kết hồng ngoại, liên kết một hay nhiều Profibus tớ,
hay ghép các đoạn đã bị cắt mà khơng cần dây
Tốc độ truyền lớn nhất là SMbit/s và phạm vi rộng nhất là 15m
Trang 18
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
CHUONG II ,
CO SO LY THUYET
Trang 19
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 11
Với việc xây dựng hệ thống mạng PLC thực hiện nhiệm vụ quản lý,
điều khiển và giám sát hệ thống, về cơ bản hệ thống mạng được thiết lập với
phần chính của mạng bao gồm:
_ Thiết bị điều khiển chủ (Master): PLC S7-300 _ Thiết bị điều khiển tớ (Slav¢y: PLC S7-200 _ Card giao tiếp CP 5611
_ Module mở rộng EM-277
Máy tính Đ khiện
& giám sát l
Card CP5611
Máy tính Đ khiên Máy tính Đ khiện
& giám sát 2 & giatim satt 3
Trang 20LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 12
I GIỚI THIỆU VỀ MASTER
Thiết Bị Logic S7-300 Của Cơng Ty SIEMENS (Đức)
I.1.Tổng Quan Về S7-300:
PLC S7_300 là thiết bị khả lập trình, nên tồn bộ chương trình điều khiển được lưu trong bộ nhớ của PLC dưới dạng khối chương trình (khối OB, FC ) và được lặp theo chu kỳ của vịng quét (scan) Để thực hiện được một
chương trình điều khiến thì PLC phải cĩ tính năng như một máy tính, nghĩa là
phải cĩ bộ vi xử lý (CPU) một hệ điều hành, bộ nhớ để lưu chương trình điều
khiển, dữ liệu thơng qua các cổng vào/ra để giao tiếp với các đối tượng điều khiển và trao đổi thơng tin với mơi trường xung quanh Bên cạnh đĩ, nhằm
phục vụ bài tốn diéu khiển số, PLC cịn cĩ thêm các khối chức năng đặc biệt khác như bộ đếm (Counter), bộ định thời (Timer) và nhiều khối hàm
Trang 21LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 13
I.1.1 Các Module Của PLC S7_300:
Thơng thường để tăng tính mềm dẻo trong ứng dụng thực tế mà ở đĩ là
các đối tượng điều khiến cĩ số tín hiệu đâu vào/ra cũng như chủng loại tứn hiệu vào/ra khác nhau mà các bộ điều khiển được thiết kế khơng bị cứng hĩa về cấu hình Chúng được chia nhỏ thành các Modul Số các Modul được sử
dụng nhiều hay ít tùy theo từng mục đích sử dụng, song tối thiểu bao giờ cũng
cĩ Modul chính là Module CPU Các Module cịn lại là Module nhận truyền
tin hiệu với các đối tượng điều khiển, các Module cĩ chức năng chuyên dụng khác nhau như PID, điều khiển động cơ .Chúng được gọi là các Module mở
rộng Tất cả các Module được gá trên một thanh ray (Rack)
1.1.1.1Module CPU:
Module CPU là loại Module cĩ chứa bộ vi xử lý, hệ điểu hành, bộ nhớ, các bộ định thời, bộ đếm, cổng truyền thơng (RS485) và cịn
cĩ thể cĩ một vài cổng ra số Các cổng vào ra số cĩ trên Module CPU
được gọi là cổng vào ra onboard
Trong họ PLC S7_300 cĩ nhiều loại Module CPU khác nhau
Được đặt tên theo bộ họ vi xử lý cĩ trong nĩ như Module CPU 312, Module CPU 314, Module CPU 315 Những Module cùng được sử dụng một loại bộ vi xử lý, nhưng khác nhau về cổng vào/ra onboard cũng như các khối hàm đặc biệt được tích hợp sẵn trong thư viện của
hệ điều hành phục vụ cho việc sử dụng các cổng vào/ra onboard này sẽ
được phân biệt với nhau bằng tên gọi thêm cum ti IFM (Intergrated
Function Module).Vi du nhu Module CPU 312IFM, Module CPU 314
IFM
Ngồi ra cịn cĩ các loại Module CPU với hai cổng truyền thơng,
trong đĩ cổng truyền thơng thứ hai cĩ chức năng chính là phục vụ việc
nối mạng phân tán kèm theo cổng truyền thơng thứ hai là những phần mềm chuyên dụng thích hợp cũng đã được cài sẵn trong hệ điều hành
Các loại Module CPU được phân biệt với những Module khác bằng thêm cụm từ DP (Distributed port) trong tên gọi
Vi du nhu module CPU 315_DP
Trang 22
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 14 L.1.1.2Module mở rộng :
Các Module mở rộng được chia thành 5 loại chính :
1.1.1.2.1 PS (Power Supply) :
Module nguồn nuơi, cĩ 3 loại 2A, 5A và 10A
Đặc điểm kỹ thuật :
_ Đầu vào :120/240VAC(2.1A/1.2A)
_ Tần số:50/60 Hz
_ Đầu ra:24 DVC + 3%(5A) _ Cơng suất :23W
_ Nhiệt độ làm việc: -25°C + 75°C
_ Kích thước (DxHxW):80x125xI35mm
_ Trọng lượng:570g
I.1.1.2.2 SM (Singal Module) :
Module mở rộng cổng tín hiệu vào/ra, bao gồm :
DI (Digital Input) : Module mở rộng cĩ cổng vào số Số các
cổng mở rộng cĩ thể là 8, 16 hoặc 32 tuỳ thuộc vào từng loại
Module
DO(Digital Output) : Module mơ rộng cĩ cổng ra số Các số cổng ra số mở rộng cĩ thể là 8, 16 hoặc 32 tuỳ theo từng loại
Module
DI/DO (Digital Input /Digital Output) : Md rng các cổng vào
/ra số cổng vào ra mở rộng cĩ thể là 8 vao/8 ra hodc 16 vao/16 ra tùy thuộc vào từng loại Module
AI (Analog Input ): Mở rộng các cổng vào tương tự.Về bản chất chúng chính là những bộ chuyển đổi tương tự số 12 Bits (AD),
tức là mỗi tín hiệu tương tự được chuyển thành một tín hiệu số cĩ
dộ dài 12 Bits Số cổng vào tương tự cĩ thể là 2,4 hoặc 8 tuỳ theo từng loại Module
AO (Analog Output ): Module mở rộng cĩ cổng ra tương tự
Chúng là những bộ chuyển đổi số tương tự (DA) Số cổng ra cĩ
thể là 2 hoặc 4 tùy theo từng loại Module
AVUAO (Analog Input / Analog Output) : Module mở rộng các
cổng vào / ra tương tự Số cổng vào ra tương tự cĩ thể là 4 vào /
2 ra hoặc 4 vào / 4 ra tùy theo từng loại Module 1.1.1.2.3 IM (Interface Module ) :
Module ghép nối Đây là loại Module chuyên dụng cĩ nhiệm vụ
nối từng nhĩm các Module mở rộng lại với nhau thành một khối và
Trang 23LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 15
được quản lý chung bởi Module CPU Thơng thường các Module mở rộng được gá liễn với nhau trên một thanh đỡ gọi là RACK Trên mỗi
một rack chỉ cĩ thể gá được nhiều nhất là 8 Module mở rộng (khơng kể
Module CPU, Module nguồn nuơi) Một Module CPU S7_300 cĩ thể
làm việc nhiều nhất là 4 rack và các rack này phải được nối với nhau
bằng Module IM
1.1.1.2.4 FM (Function Module ):
Module cĩ chức năng điều khiển riêng, chẳng hạn nhu Module
điều khiến động cơ bước, Module điều khiển động cơ servo, Module
PID, Module điều khiển vịng kính
1.1.1.2.5 CP (Comunication Mudule ) :
Module phục vụ truyền thơng trong mạng giữa các PLC với nhau hoặc giữa PLC với máy tính
I2 Trao Đổi Dữ Liêu Giữa Các CPU Và Các Module Mở Rơng:
Trong một trạm PLC luơn cĩ sự trao đổi dữ liệu giữa các CPU với các Module mở rộng thơng qua bus nội bộ Ngay tại đầu vịng quét, các dữ liệu tại cổng vào của các Module số DI đã được CPU chuyển tới bộ đệm vào số (process image input table_ I) Cuối mỗi vịng quét bộ đệm ra số (process
image input table_ Q) lai dugc CPU chuyển tới cổng ra của các Module ra số
DO Việc này thay đổi nội dung hai bộ đệm này được thực hiện bởi chương trình ứng dụng Điểu này cho thấy trong chương trình ứng dụng cĩ nhiều
lệnh đọc giá trị cổng vào số thì cho dù giá trị logic thực cĩ của cổng vào này cĩ thể thay đổi trong vịng quét, chương trình vẫn luơn đọc được cùng một giá
trị từ I và giá trị đĩ chính là giá trị của cổng vào cĩ tại thời điểm đầu của
vịng quét Cũng như vậy, nếu chương trình ứng dụng nhiều lân thay đổi giá
trị cho một cổng ra số thì nĩ chỉ thay đổi nội dung của bit nhớ tương ứng trong
Q nên chỉ cĩ giá tri ở lần thay đổi Cuối cùng mới thực sự đưa tới cổng ra vật lý của Module DO
Khác với việc đọc/ghi cổng số, việc truy nhập cổng vào ra tương tự lại
được CPU thực hiện trực tiếp với Module mở rộng AI/AO Như vậy mỗi một lệnh đọc giá trị từ địa chỉ thuộc vùng PI (Perpheral Input) sẽ thu giá trị đúng bằng giá trị thực cĩ ở cổng tại thời điểm thực hành lệnh Tương tự tại thời
điểm gởi một giá trị (số nguyên l6 bits ) tới địa chỉ của vùng PQ (Perpheral
Output ), giá trị đĩ sẽ được gởi tới ngay cổng ra của Module tương tự
Sở đĩ cĩ sự khác nhau như vậy là do đặc thù về sự tổ chức bộ nhớ và phân chia địa chỉ của S7_300 Chỉ cĩ các Module vào ra mới cĩ các bộ đệm
Trang 24
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 16
cịn các Module vào/ra tương tự thì khơng, chúng sẽ cấp địa chỉ để truy nhập
(PI va PQ)
Tuy nhiên miền địa chỉ PI và PQ lại được cung cấp nhiễu hơn các cổng
vào ra tương tự cĩ thể cĩ của một trạm Chẳng hạn, thực chất của một cổng
vào ra tương tự chỉ cĩ thể cĩ từ địa chỉ PIB256 đến dia chi PIB767 nhưng
miền địa chỉ của PI và PQ lại từ 0 đến 65535 Điều này tạo ra khả năng kết nối vào/ ra với các địa chỉ trong PI /PQ giúp chương trình ứng dụng cĩ thể truy nhập trực tiếp các Module DI/DO mở rộng để cĩ giá trị tức thời tại cổng mà khơng cần thơng qua bộ đệm I và Q
I3 Cấu Trúc Chương Trình PLC S7 _300:
Chương trình cho Š7_300 được lưu trong bộ nhớ của PLC ở vùng đành
cho
chương trình và cĩ thể được lập trình dưới hai dạng cấu trúc khác nhau :
I.3.1.Lập Trình Tuyến Tính:
Là tồn bộ chương trình điều khiển nằm trong một khối trong bộ nhớ
Loại hình cấu trúc tuyến tính phù hợp với những bài tốn tự động nhỏ, khơng
phức tạp Khối được chọn phải là khối OBI, là khối mà PLC luơn quét và thực hiện các lệnh trong nĩ thường xuyên, từ lệnh đầu tiên cho đến lệnh cuối cùng và quay lại lệnh đầu tiên
Lệnh l1 Lệnh 2 Lệnh 3 OB1 Lệnh cuối cùng |——*‡ Hình 3: Khối lệnh OB 1 I.3.2 Lập Trình Cấu Trúc:
Là chương trình được chia thành những phần nhỏ với từng nhiệm vụ và
các phần này nằm trong những khối chương trình khác nhau Loại cấu hình này phù hợp với những bài tốn điều khiển nhiều nhiệm vụ và phức tạp
PLC §7_300 cĩ 4 loại khối cơ bản :
Trang 25
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 17
I.3.2.1 Loại Khối OB(Organnization Block):
Là khối tổ chức và quản lý chương trình điều khiển Cĩ nhiều
khối OB với những chức năng khác nhau , chúng được phân biệt bằng
những số nguyên đi sau nhĩm ký tự OB
I.3.2.1.1 Khối OB10 (Time of Day Iterrupt ):
Chương trình trong khối OB10 sé được thực hiện khi giá trị thời gian thực nằm trong thời gian đã quy định OB10 cĩ thể gọi một lần,
nhiều lần cách nhau từng phút, từng giờ, từng ngày Khối OB10 được
gọi nhờ chương trình hệ thống SFC28 hoặc trong bảng tham số của
Module CPU nhờ phần mềm STEP 7
1.3.2.1.2 Khối OB20 (Time Delay Interrupt ):
Chương trình trong khối OB20 sẽ được thực hiện sau một khoảng
thời gian trễ đặt trước kể từ khi gọi chương trình hệ thống SFC32 để đặt thời gian trễ
I.3.2.1.3 Khối OB35 (Cyle Interrupt ):
Chương trình trong khối OB35 sẽ được thực hiện một cách đều nhau trong một khoảng thời gian cố định Mặc định, khoảng thời gian
này là 100ms, nhưng ta cũng cĩ thể thay đổi nĩ trong bảng tham số Module CPU của phần mém STEP 7
I.3.2.1.3 Khối OB40 (Hardware Interrupt ):
Chương trình trong khối OB4O xuất hiện khi cĩ tính hiệu báo
ngắt từ ngoại vi đưa vào Module CPU thơng qua các cổng vào ra số
onboard đặt biệt, hoặc thơng qua các Module SM, CP, FM
I.3.2.1.3 Khối OB80 (Cyle Time Fault ):
Chương trình trong khối OB80 sẽ được thực hiện khi thời gian
vịng quét (Scan Time ) vượt quá thời gian thực đã quy định hoặc khi cĩ tín hiệu ngắt gọi một khối OB nào đĩ mà khối OB này chưa kết thúc
lần gọi trước Mặc định thời gian quét là 150ms , nhưng nĩ cũng cĩ thể
thay đổi được thơng qua tham số của Module CPU
1.3.2.1.4 Khéi OB81 (Power supply Fault ):
Module CPU sẽ gọi chương trình trong khối OB8I khi phát hiện
cĩ lỗi về nguồn nuơi
I.3.2.1.5 Khối OB82 (Diagniostic Interrupt):
Chương trình trong khối OB82 được gọi khi CPU phát hiện cĩ sự cố từ các Module mở rộng vào /ra cĩ sự cố Các Module mở rộng này
phải là những Module cĩ khả năng tự kiểm tra
I.3.2.1.6 Khối OB85 (Noi Load Fault ):
Trang 26
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 18
CPU sẽ gọi khối OB85 khi phát hiện thấy chương trình ứng dụng
cĩ sử dụng chế độ ngắt nhưng chương trình xử lý tín hiệu ngắt khơng cĩ trong khối OB tương ứng
1.3.2.1.7 Khéi OB87 (Communication Fault ):
Khối OB 87 sẽ được khi CPU phát hiện thấy lỗi trong truyền
thơng
1.3.2.1.8 Khéi OB100 (Start Up Information ) :
Khối OB sẽ thực hiện một lần khi CPU chuyển sang trạng thái từ
STOP sang RUN
I.3.2.1.9 Khối OB 121 (Synchronous Error ) : Khối OB121 sẽ
được thực hiện khi CPU phát hiện thấy lỗi logic trong chương trình, như
đổi sai kiểu đữ liệu hoặc lỗi truy nhập khối DP, EB, FC khơng cĩ trong bộ nhớ của CPU
L.3.2.1.10 Khối OB122 (Syschronous Error ) : Khối OB122 sẽ
thực hiện khi CPU phát hiện thấy lỗi truy nhập Module trong chương
trình , chẳng hạn như chương trình cĩ lệnh truy nhập Module vào/ ra mở rộng nhưng lại khơng tìm thấy Module này
1.3.2.2 Loại Khối EC (Program Block ) : Là khối chương trình với
những chức năng riêng giống như một chương trình con hoặc một hàm Một
chương trình ứng dụng cĩ thể cĩ nhiễu khối FC và các khối FC này được
phân biệt với nhau bằng một số nguyên sau nhĩm ký tự FC, chẳng hạn như FCI, FC2
L3.2.3 Loại Khối FB (Function Block ) : là loại khối FC đặc biệt cĩ khả năng trao đổi một lượng dữ liệu lớn với các khối chương trình khác Các khối dữ liệu này phải được tổ chức thành một khối dữ liệu riêng cĩ tên gọi là
Data Block Một chương trình ứng dụng cĩ thể cĩ nhiễu khối FB và các khối EB này được phân biệt với nhau bằng mộtsố nguyên sau nhĩm ký tự FB : FBI, FB2, FB3
I.3.2.4 Loại Khối DB (Data Block ) : Là khối chứa dữ liệu cân thiết
để thực hiện chương trình Các tham số của khối do người dùng tự đặt Một
chương trình ứng dụng cĩ nhiều khối DB và các khối này được phân biệt với
nhau bằng một
số nguyên sau ky ty DB: DB1, DB2, DB3
Chương trình trong các khối được liên kết với nhau bằng các lệnh gọi khối,
chuyển khối Xem những phần chương trình trong các khối như là chương
Trang 27LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 19
trình con thì S7_300 cho phép gọi chương trình con lồng vào nhau, tức là chương trình con này gọi một chương trình con khác và chương trình con
được gọi lại gọi tới một chương trình con thứ 3 Số các lệnh gọi lồng nhau phụ thuộc từng chủng loại Module CPU mà ta sử dụng Nếu số lần gọi khối
lồng vào nhau vượt qúa con số giới hạn cho phép thì PLC sẽ tự chuyển sang
chế độ STOP và đặt cờ báo lỗi
L4 Giới Thiệu Về CPU 315 _ 2DP
1.4.1 Tam Dia chi:
_ Q: 0.0 dén 127.7 _ DBX: 0.0 dén 8191.7 _ DIX:0.0 đến 8191.7 _ I:0.0 đến 127.7 _ L:0.0 đến 255.7 _ M:0.0 đến 255.0 _ PQBQ:0 đến 767 _ PIB:0 đến 767 _T: 0 đến 127 _ C:0 đến 63
1.4.2 Cac Đặc Điểm Kỹ Thuật Của CPU 315-2 DP:
_ Vùng nhớ làm việc: 64 KB _ Load memory:
- Tích hợp bén trong:96 KB RAM
- Cĩ thể mở rộng : tối đa 4MB FEPROM(bộ nhớ card)
_ Tốc độ: khoảng 0.3ms trên 1000 lệnh nhị phân _ Cĩ nguồn pin để lưu trữ chương trình
_ Cĩ đồng hồ thời gian thực
_ Thời gian xử lý:
- Các lệnh về bit: 0.3us đến 0.6Us - Các lệnh về word: 1us
- Cac lénh vé double interger:2us
- Cac lénh vé sé thuc:50us
_ Truyén thong:
- Một cổng truyền thơng cho MPI với tốc độ truyển:187.5 Kbps - Một cổng truyền thơng cho PROFIBUS: CPU 315-2 DP cĩ thể
nối mạng với hai chức năng là Master hay slave
Trang 28
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 20
_ DP Master:
- Tốc độ truyền lên tới 12 Mbps -Số Slaver tối đa :64
- Vùng địa chỉ:1 KB I⁄244 byte O cho mỗi Slave _ DP Slave:
- Tốc độ truyền: lên tới 12Mbps
- C6 thé truyén:244 byte I/ 244 byte O
_ Kich thuéc (WxHxD):80x125x130mm
_ Khối lượng: 530g
_ Nguốn cung cấp:24 VDC( chấp nhận từ 20.4V đến 28.8V) _ Cơng suất tiêu thụ:§W
II GIỚI THIỆU VỀ SLAV
Thiét Bi Logic 87-200 Cua Cong“
L1 Tổng Quan Về S7-200
S7-200 là thiết bị logic khả trình loại nhỏ của cơng ty SIEMENS(Đức),
cĩ thành phần cơ bản là khối xử lí (Centrol Processing Unit) CPU 212 hoặc CPU 214.Về hình thức bên ngồi ta cĩ thể nhận biết giữa hai loại CPU này là
số đầu vào và đầu ra và nguồn cung cấp
_ Nguồn nuơi ở bên ngồi PLC dùng để ghi chương trình hoặc nạp
chương trình mới
_ Nguồn pin bên trong PLC cĩ thể được sử dụng để mở rộng thời gian lưu trữ cho các đữ liệu trong bộ nhớ Nguồn pin tự động trổ thành trạng thái tích cực nếu như dung lượng của tụ bị cạn kiệt và nĩ thay thế vào vị trí đĩ để đữ liệu trong bộ nhớ khơng bị mất di
LL2 Một Số Đặc Tính Của CPU 224 y SIEMENS (Đức): peices sy SIMATIG 37:200 Hình 4:CPU 224 _ Cĩ 14 cổng vào logic và 10 cổng ra logic
_ Cĩ 7 modul mở rộng thêm cổng vào và ra, bao gồm cả modul analog
Trang 29LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 21
_ Tổng số cổng logic vào và ra cĩ thể lên tới 64 cổng vào và 64 cổng
ra
_ 2048 từ đơn (word),tức là 4KB thuộc miền bộ nhớ đọc /ghi non-
volatile để lưu chương trình(vùng nhớ cĩ giao điện vớiEEPRON)
_ 2048 từ đơn 4KB kiểu đọc /ghi để lưu dữ liệu ,trong đĩ 512 từ đầu thuộc miễn vùng nhớ non-volatile
_ 128 bộ tạo thời gian trể(Timer) Chia làm 3 loạitheo độ phân giải khac nhau:4 timer Ims, 16 timer 10ms, 108 timer 100ms
_ 128 bộ đếm (Counter)được chia làm 2loại :bộ đếm lên và bộ đếm vừa tiến vừa lùi
_ 688 bit nhớ đặc biệt thơng báo trạng thái hoặc đặt chế độ làm việc
_ Cĩ các chế độ ngắt và xử lí tín hiệu ngắt khác nhau bao gồm ngắt truyền thơng, ngắt theo sườn lên hoặc sườn xuống, ngắt theo thời gian và ngắt của bộ đếm tốc độ caovà ngắt truyền xung
_ 3 bộ đếm tốc độ caovới nhịp 2KHZ và 7KHZ
_ 2bộ phát xung nhanh cho dãy xung kiểu PTO hoặc kiểu PWM
_ 2 bộ diều chỉnh tương tự
_ Bộ nhớ khơng bị mất dữ liệu trong khoảng ttời gian190 giờ khi PLC
bị mất nguồn nuơi
IIL3 Một Số Đèn Báo Hiệu Trên S7-200:
_ Đèn SP(system Fail):màu đỏ,khi PLC hư hỏng nĩ sẽ sáng
_ Đèn RUN(màu xanh):PLC đang ở chế độ làm việc hoặc đã thực hiện chương trình nạp
_ Dén STOP (mau vàng):PLC đang ở chế độ dừng Dừng chương trình
đang thực hiện lại
_ Ix.x(dén xanh):dén xanh ở cổng vào chỉ trạng thái tức thời của cổng Qy y(dén xanh):đèn xanh ở cổng ra chỉ trạng thái tức thời của cổng
IH GIỚI THIỆU VỀ EM 277 VÀ CP 5611
I1 Module Truyền Thơng EM 277 Profibus-DP
Hình 5: Modul EM | 277
SVTH: PHAM TH] KIEU OANH
Trang 30LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 22
Đây là module cho phép các CPU S7_200 cĩ thể nối vào mạng
Profibus_DP như là một Slave Module này tương thích với các CPU cĩ mã
hiệu 6ES7-2xx-xxxx và cao hơn
HI.1.1 Các Đặc Tính Kỹ Thuật: Loại kết nối: RS-485
- Cĩ các đèn hiển thị trạng thái lỗi
- Nguồn cung cấp: 254VDC(20.4V đến 28.8V)
Giao thức truyền thơng:
Profibus-DP( đĩng vai trị slave)
- Chiều dài cáp: 100m đến 1200m tuỳ thuộc vào tốc độ truyền
- Dia chi tram DP: 0 đến 99
- Số trạm trên một phân đoạn: 32, max
- Số trạm trên mạng: 127, khơng quá 99 EM 277
- MPI: số kết nối tối đa là 6 - Cơng suất tiêu thụ: 2.5W - Kích thước: 78x80x62mm
HI.1.2 Sử Dụng EM 277 Để Kết Nối S7-200 Như Là
Một DP Tớ
Š7_ 200 được nối tới mạng Profibus_ DP qua module tớ mở rộng
Profibus_DP EM 277 EM277 được nối tới S7-200 CPU qua thanh dẫn ngõ
vào/ngõ ra tuần tự
Mạng Profibus được nối tới Module Profibus_DP EM 277 qua cổng
truyền thơng DP, cổng này tác dụng tại bất kỳ tốc độ nào tử 9600 baud và 12 Mbaud
Như một thiết bị tớ, EM 277 chấp nhận một số khác nhau về ngõ
vào/ngõ ra, counter, timer, hoặc giá trị tính tốn khác được chuyển tới chủ, trước hết di chuyển tới vùng nhớ trong S7-200 Cũng như vậy, dữ liệu từ chủ cũng được đặt trong vùng nhớ biến bên trong
Để sử dụng Profibus DP EM 277, phải đặt địa chỉ trạm DP phù hợp với địa chỉ trong cấu hình chủ
Những cấu hình được hỗ trợ bởi EM 277 Cấu hình mặc định cho module EM 277, là 2 word vào và 2 word ra
Trang 31
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 23
HI.2 Card Truyền Thơng CP5611:
CP 5611 là card dùng để kết nối chương trình điều khiển và máy tính
đến các mạng như Profibus, MPI với phần mềm SIMATIC S7 Các loại giao tiếp của card trong mạng :
_ Profibus DP master cấp một với SOFTNET - DP
_ Profibus DP master cấp hai khơng cĩ tính năng mở rộng trong việc kết
nối với SOFTNET - DP
_ Profibus DP slave với phần mềm SOFTNET-DP slave
_ Giao tiếp với PG/OP
_ Giao tiếp giữa S7 với SOFTNET-S7
_ Tương thích trong giao tiếp (gởi / nhận dữ liệu dựa trên giao diện FDL) với SOEFTNET-DP hoặc SOETNET - S7
_ Card CP5611 c6 thé ding giao tiép v6i STEP7 , COM PROFIBUS , SOFTNET-S7 , SOFTNET-DP
_ Card CP5611 cĩ 9 chân, các Jack cắm hình đinh ốc nối kết với mạng Profibus CP5611 hoạt động dựa trên những nhĩm phần mềm ứng dụng khác
nhau và nĩ cho phép người sử dụng chương trình điều khiển và máy tính (PC) xử lý chương trình con trong mạng Profibus và mạng MPI Mỗi một card CP chỉ nối với một chương trình điều khiển hoặc máy tính Chẳnghạn như Protocol (mạng giao tiếp Profibus DP, S7 hoặc FDL) cĩ thể dùng cho card CP Chương trình điều khiển của card CP5611 bao gồm tất cả các phạm vi ứng dụng của STEP 7
_ Chương trình giao điện của STEP 7 cĩ thể chạy trên SOFTNET S_7,
Windows 98 , NT 4.0
_ Card CP5611 cĩ thể dùng với mạng Profibus DP master cấp một và
cấp hai với phần mềm SOFTNET_DP/Windows 98, NT 4.0
_ Đồng thời card CP5611 cũng cĩ thé ding cho mang Profibus Slave
dựa trên phần mềm giao dién SOFTNET_DP slave /Windows 98, NT4.0.Với
các chương trình giao điện tiện lợi thì card cĩ thể dùng khi bắt đầu chương trình hoặc giám sát hệ thống mạng Profibus DP Với STEP 7 Micro/Win V2.1
thì phần cứng dựa trên chương trình phần mềm SIMATIC S7_200 ở chế độ tự động khơng cần phải đặt cấu hình Cịn đối với Protocol , Protool/Pro thì
card CP 5611 cĩ thể dùng phần cứng dựa trên cấu hình là cơng cụ cho màn hình SIMATIC hoạt động, xử lý và hiển thị
Trang 32
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 24
Thơng số của CP 5611:
- Tốc độ truyền thơng: 9Kbit đến 12Mbit
- Kết nối mạng Profibus: 9 pin sub-D female
- Nguồn áp +5VDC +/- 5%,
- Dịng phụ thuộc: 0.5 A
- Cơng suất thực: 2W,
- Nhiệt độ hoạt động: - 5° C đến + 400 C
- Dé dm: 95% at + 25°
- Modul kết nối: PCI card
- Kích thước: (HxD)mm: (102x130)mm
- Khối lượng: 100g
IV GIỚI THIỆU PHAN MEM PROTOOL
Phân mềm Protool là phân mềm cĩ nhiễu tiện ích, dễ sử dụng vì
khơng cần kiến thức của bất kỳ ngơn ngữ lập trình nào Việc tạo ra các
giao diện trên màn hình Protool trở nên thật dễ dàng, chỉ cần hiển thị
màn hình Protool và Click chuột chọn trên thanh cơng cụ
Hình 6: Giao diện phần mềm Protool
Màn hình của Protool chứa đựng những hình ảnh của một quá trình Chúng ta cĩ thể cho hiển thị toần bộ các quá trình hoạt động của hệ thống trên màn hình và xác định được tồn bộ các quá trình hoạt động của hệ thống
Trang 33
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 25
IV.1 Những Thành Phần Trong Màn Hình :
Một màn hình cĩ thể cĩ nhiều thành phần động và tĩnh Những thành
phần tĩnh bao gồm những văn bản và đồ thị Những phần tử động là bao gồm
những kết nối được với PLC và hiển thị giá trị trực tiếp lên màn hình từ
những vùng nhớ từ PLC Những nội dung này cĩ thể lập lại từ những ký tự đã
được hiển thị những số hay nhữnh đồ thị Những thành phần động là bao gồm
các ngõ vào bởi sự hoạt động của các phần tử và được truyền đến từ những
vùng nhớ PLC Sự kết nối đến PLC được thiết lập bởi những biến Tag IV.1.2 Man hinh quan ly : Screen
Man hình được tạo ra với sự phân chia và quản lý trong Protool Sự hoạt động của các phần tử luơn được hiển thị khi màn hình quần lý (màn hình chủ ) gọi
Màn hình chủ được mở bằng cách :
Ta cĩ thể nhấp Dưoble click chuột vào Sereen ở phía bên trái cửa sổ của một phần Project thì màn hình mới sẽ được tạo ra
Ta cĩ thể nhấp Dưøbie click chuột vào phía bên phải của cửa sổ của Project của màn hình để soạn thảo
Chúng ta cĩ thể cho mở rộng sự hiện thị ngõ vào hoặc ngõ ra bằng cách
chon View — Zoom từ Menu Khi chúng ta muốn quản lý chỉ tiết hơn thì
chúng ta cĩ thể làm nhiều hơn, đơn giản hơn vì nĩ được mở rộng hơn
Màn hình được lưu trữ dưới những tên mang tính chất đặc trưng, cĩ thể chọn tên bằng cách chon Edit > Properties tii Menu Những tên này được
xác định từ lúc bắt đầu soạn thảo khi quản lý chúng ta cĩ thể chuyển đến một
màn hình khác hay cũng cĩ thể xố nĩ đi Ngồi ra màn hình được ghi số một
cách tự động tăng dần với tên PIC x
Chứa đựng các màn hình dự án
| Hinh7 Man hinh Screen
Trang 34
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 26 IV.1.3 Khởi động Screen :
Screen được trình bày như một dự án, khi bắt đầu nĩ được kéo ra sau
đĩ các phần tử bắt đầu hoạt động và sẽ hiển thị lên trên màn hình Sau đĩ là
chọn từng màn hình và gán thơng số cần thiết bằng cách chọn Eđdữ—>
Properties tit Menu
IV.1.4 Cửa sổ cố định :
Là ở đĩ cửa sổ này nĩ luơn được mở lên trên bởi sự hoạt động của các phần tử trong màn hình Để làm được điều mày ta cĩ thể chon System—>
Properties/Key cũng từ Menu Khi đĩ chúng ta cĩ thể đĩng hoặc mở cửa sổ
cố định hoặc điều chỉnh nĩ cao lên bằng chuột Cần quan tâm đến các biến
(Tag ) bao gồm những gì cần quản lý như: ngõ vào, ngõ ra, thời gian
: 2 KIÊN 8 Scheduler 1 Tags 2] Multiplex Tags i e Biến Tấp Hình § : Cửa sổ cố định
IV.1.5 Chức năng của phím và nút nhấn :
Những phím nhấn cĩ chức năng như một hàm, những phím này cĩ tác dụng định hình cho những màn hình đặc biệt Tương tự như những phím nhấn
thì nút nhất ta muốn sử dụng thì ta cần phải tạo từ thanh cơng cụ Những nút nhấn cũng như phím giúp ta cĩ thể chuyển đến những màn hình kế tiếp hoặc trở về Chúng ta cĩ thể định cấu hình cho từng phím cũng như những nút nhấn Khi xác định được màn hình thì chúng ta cĩ thể chuyển tiếp giữa các màn hình với nhau nhờ những phím hoặc nút nhấn Đồng thời chúng ta cĩ thể
sử dụng những phím cũng như nút nhấn để điều khiển các ngõ vào ra hay
điều khiển quá trình hoạt động của động cơ Mà những phím hay nút nhấn
này đã cĩ sẵn trên màn hình chỉ cần chúng ta đặt những địa chỉ cho chúng
Trang 35
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 27
IV.1.6 Chọn màn hình trong Protool :
Tất cả các loại cấu hình của màn hình đều thích hợp trong tất cả các qui trình điểu khiển cho nên nĩ cĩ thể thực thiện trên tất cả các phân tử trong hệ
thống PLC quản lý Vì vậy chúng ta cần phải chọn những màn hình đã cĩ sẵn
để phục vụ cho mục đích này Khi đĩ chúng ta cĩ thể gán một hàm tới một đầu vào để giải quyết một một cơng cụ hàm hay một nút nhấn nào đĩ và nĩ được xác định trên màn hình Điều này cĩ nghĩa là màn hình được hiển thị
bởi những ngõ ra , một hàm hay một nút nhấn
Với các ngõ vào ra, phím chức năng hay một nút nhấn thì chỉ cĩ thể sử dụng những địa chỉ địa phương trên màn hình chỉ cĩ thể điểu khiển đĩng hoặc mở giữa hai màn hình với nhau
IV.2 Thanh Cơng Cụ Trong Protool :
Màn hình nĩ bao gồm những đối tượng riêng lẻ khác nhau mà chúng ta cĩ thể sử dụng khi đặt cấu hình cho từng màn hình Nghĩa là chúng ta phải
xác định số và kiểu đối tượng cũng như vị trí và kích thước cho cho từng loại
màn hình | © Messages ~@g Recipes -H Archives - EP Reports 8 Scheduler Ga] Tags ft] Multiplex Tags mm nh WORE A ~~ oo Hình 9 : Thanh cơng cụ _ Kiểu Text :
Là kiểu văn bản cĩ thể định hình tĩnh, cĩ thể cĩ nhiều loại định dạng văn _ bản khác nhau Nĩ cĩ thể cho thấy được trong phạm vi rộng của font, văn bản cĩ thể viết thẳng hàng thẳng đứng hay nằm ngang , chúng ta cĩ thể Text bằng cách chọn biểu tượng trên thanh cơng cụ hoặc chọn :
Trang 36
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 28
Insert > Text
_ Ky ty dé hoa ( Character graphics ) :
Khi sử dụng đồ thị đặc tuyến chúng ta cĩ thể soạn thảo những đồ thị ,
những hình ảnh riêng biệt nhau dựa trên biểu tượng của thanh cơng cụ hoặc
cĩ thể chọn :
Insert > charater Graphics
Nếu ching ta stt dung charater Graphics thay thé cho Graphics thi
vùng nhớ cho Project rất lớn
- Graphics : Í với Graphics cĩ thỂ sử dụng những Graphics từ
những chương trình khác trong cấu hình
hodc chon :Insert > Graphics
- Ngé vao/ra:
Với các ngõ input/Output cĩ thể chọn hoặc cho hiển thị giá trị trực tiếp,
khuơn khổ hiển thị cĩ thể là khác nhau, chẳng hạn như số Decimal và
Binary Cĩ những khuơn khổ lớn hơn phải chọn như: colors, flashing Cé
thé chon biéu tượng ngõ vào/ra trên thanh cơng cụ hoặc chon:
Insert > input/Output field
Thay vì giá trị số của biến Tag một Text hoặc một Graphics được hiển thì làm cho nhiều trạng thái cĩ thể hoạt động được thì sự ấn định giữa giá trị của biến Tags và Text hoặc một Graphies được định cấu hình liệt kê
trong text hoặc graphics Chẳng hạn như giữa hai giá trị số 0 va 1 tương tương đương với động cơ ở trạng thái OFF và ON được hiển thị Nếu khơng thì cĩ
thể chọn :
Insert — Text hodc Graphics
— Trend graphics :
Bao gồm sự chọn lựa những hệ thống ngang nhau, như tọa độ trục X và
Y Chúng ta cĩ thể cho hiển thị theo những hướng khác nhau trên đồ thị khuynh hướng Cĩ thể chọn : ïnsert —>Trend graphics
_ Bar graph :
Trang 37
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 29
Bar graph luơn hiển thị giá trị từ những vùng nhớ của PLC, no luén
hiển thị ở mức đầy đủ Chọn biểu tượng bar graph trên thanh cơng cụ hoặc
chọn :
Insert > Bar graph từ Menu
_ Button:
Chúng ta cĩ thể tạo ra những nút nhấn riêng lẻ trên màn hình và khi sử dụng
những nút nhấn này thì cần phải đặt cấu hình và nĩ hoạt động ở trong TP
Khi tạo một nút nhất ta cĩ thể dựa vào biểu tượng trên thanh cơng cụ , hoặc chọn :
Insert +Button từ Menu
_ Set/Reset Bit Button :
Với nút nhấn này được cố định trong chương trình con : set hoặc reset trong
biến Tag Khi tạo nút nhấn này thì ta cĩ thể dựa vào biểu tượng hoặc chọn : Insert > Set/Reset Bit ti¥ Menu
_ Select Screen Button :
Với chức năng của nút nhấn cố định ta cĩ thể chọn những màn hình khác
nhau Cĩ hai phương thức để chon nút nhấn màn hình , ta cĩ thể chọn biểu
tượng trên thanh cong cu hoac Insert > select Screen cing tit Menu
_ Light Indicator :
Với chức năng của nút nhấn cố định Light Indicator chỉ xác định trạng thái Bit : 0 hoặc 1 Khi tạo thì cĩ thể dựa vào biểu tượng hoặc cĩ thể chọn :
Insert > Light Indicator
Trang 38
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 30
PHAN Ul
THIET KE VA THI CONG MANG
SVTH: PHAM THI KIEU OANH
Trang 39LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
: CHUONG I ,
THIET KE HE THONG MANG
Trang 40
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 32
I THIẾT KẾ HỆ THỐNG MẠNG I.1 Thiết Kế Hệ Thống Mạng
Xuất phát từ mục đích thực hiện của để tài, xây dựng mạng Profibus cơ bản
để quản lý giám sát và diểu khiển các ngõ vào ra trên PLC, nên em đã chọn
thiết kế mạng Probibs như hình Mạng Profibus trong đề tài bao gồm:
- 1 Master: PLC §7-300
- 2Slaver: PLC S7-200 - 3PC
- _ Các thiết bị được điều khiển Chúng được kết nối bởi cáp đơi
PC 3 Card CP 5611 Ï Sl 2 Master S = oan 57-300 Slaver 7 57-20ù So Do Khi: nen So Do Thuy Luc
Hình 1: Mơ hình mạng Profibus - DP của đề tài