Đồ án tốt nghiệp đề tài nghiên cứu về truyền thông modbus lập trình truyền thông modbus rtu giữa plc s7 1200 với biến tần sinamic v20

Nội dụng luận văn Nội dung trình bày gồm 3 chương như sau: Trang 15 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆPVÀ MODBUS TRÊN TIA PORTAL.1.1 Mạng truyền thông công nghiệp là gì?Mạ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT-HUNG

KHOA ĐIỆN, ĐIỆN TỬ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT-HUNG

KHOA ĐIỆN, ĐIỆN TỬ

Hà Nội, tháng 7 năm 2022

TRƯỜNG ĐHCN VIỆT-HUNG

Khoa: ĐIỆN, ĐIỆN TỬ

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN/KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Trần Ngọc Tú Mã số SV: 1800052

Khoá: 42 Lớp: DDT1 Loại hình đào tạo: Chính Quy

Ngành: CNKT điện, điện tử Chuyên ngành: Hệ thống điện

Giảng viên hướng dẫn: Lê Đức Dũng

Ngày giao đề tài: 27/02/2022

Ngày nộp quyển : 28/07/2022

NỘI DUNG ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU VỀ TRUYỀN THÔNG MODBUS LẬP TRÌNH TRUYỀN

THÔNG MODBUS RTU GIỮA PLC S7-1200 VỚI BIẾN TẦN SINAMIC

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan: Đề tài khóa luận tốt nghiệp “Nghiên cứu truyền thôngMobus lập trình truyền thông Modbus RTU giữa PLC S7-1200 và biến tầnSinamic V20” được tiến hành công khai dựa trên sự cố gắng, nỗ lực của bảnthân và được sự hỗ trợ nhiệt tình từ các thầy cô trong khoa Điện – Điện Tửtrường Đại học Công Nghiệp Việt - Hung, dưới sự hướng dẫn của Giảng viên

Lê Đức Dũng

Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là hoàn toàn trung thựckhông sao chép hoặc sử dụng kết quả nghiên cứu của một đề tài tương tự.Nếu phát hiện có sao chép kết quả của đề tài nghiên cứu khác thì em xin chịuhoàn toàn trách nhiệm

TRƯỜNG ĐHCN VIỆT-HUNG

Khoa: Điện, Điện Tử

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

PHIẾU ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Giảng viên:Lê Đức Dũng Bộ môn: Cơ sở điện, điện tử và viễn thông

Khoa: Điện, Điện Tử

Tên đề tài: “Nghiên cứu về truyền thông modbus lập trình truyền thông

modbus Rtu giữa Plc s7-1200 với biến tần Sinamic v20”

Họ và tên sinh viên: Trần Ngọc Tú Mã số SV: 1800052

NỘI DUNG ĐÁNH GIÁ:

ST

THAN G ĐIỂM

ĐIỂM CHẤM

1 Mức độ thời sự của đề tài, mức độ khó của đề

2 Tính ứng dụng của đề tài vào thực tiễn 10

3 Tính đúng đắn và hợp lý của phân tích thiết kế 15

4 Giải pháp và công nghệ thực hiện 5

5 Mức độ hoàn thành công việc của sinh viên 25

6

Tinh thần và thái độ làm việc: chăm chỉ, cần cù,

nghiêm túc và tinh thần chủ động trong công

việc

10

7 Khả năng đọc sách ngoại ngữ tham khảo 5

8 Khả năng tổng hợp kiến thức viết đồ án 10

9 Bố cục và hình thức trình bày đồ án theo quy

10 Thời hạn hoàn thành và nộp đồ án 5

Điểm kết luận qui đổi của giáo viên hướng dẫn: ………(điểm).

Đồng ý cho bảo vệ: Không đồng ý cho bảo vệ:

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN TRƯỜNG ĐHCN VIỆT-HUNG

Khoa: Điện, Điện Tử

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

Giảng viên:……… Bộ môn:………

Khoa:Điện, Điện Tử Tên đề tài: “Nghiên cứu về truyền thông modbus lập trình truyền thông modbus Rtu giữa Plc s7-1200 với biến tần Sinamic v20” Họ và tên sinh viên: Trần Ngọc Tú Mã số SV: 1800052 NỘI DUNG NHẬN XÉT: I Nội dung báo cáo - Bố cục, hình thức trình bày:

- Đảm bảo tính cấp thiết, hiện đại, không trùng lặp:

- Khả năng nêu và giải quyết bài toán:

- Đảm bảo hàm lượng kiến thức nghiên cứu:

Hướng phát triển cao hơn của Đề tài:

II Sản phẩm:

III Ưu nhược điểm

IV Kết luận: Đồ án/Khoá luận:

. Đồng ý cho bảo vệ: Không đồng ý cho bảo vệ: ………, ngày tháng năm 20

GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

(Ký, ghi rõ họ tên)

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 4

LỜI CAM ĐOAN 5

MỤC LỤC 9

DANH MỤC BẢNG BIỂU 11

DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ HÌNH VẼ 12

MỞ ĐẦU 12

1.Tính cấp thiết của đề tài 12

2 Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu 13

3 Phương pháp nghiên cứu 13

4 Nội dụng luận văn 13

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP VÀ MODBUS TRÊN TIA PORTAL 13

1.1 Mạng truyền thông công nghiệp là gì? 13

1.2 Mô hình phân cấp chức năng của hệ thống mạng truyền thông công nghiệp 14

1.2.1 Bus trường, bus thiết bị 15

1.2.2 Bus hệ thống, bus quá trình 16

1.2.3 Mạng xí nghiệp 16

1.2.4 Mạng công ty 17

1.3 Mạng truyền thông Modbus 17

1.3.1 Tổng quan về truyền thông Modbus 17

1.3.2 Các phiên bản truyền thông Modbus 18

1.3.3 Cấu trúc giao thức của Modbus 19

1.3.4 Cấu tạo của Modbus RTU 25

CHƯƠNG 2 LẬP TRÌNH TRUYỀN THÔNG MODBUS RTU GIỮA PLC S7-1200 VỚI BIẾN TẦN SINAMIC V20 27

2.1 Yêu cầu công nghệ bài toán 27

2.2 Lựa chọn thiết bị xây dựng mô hình 28

2.2.2 Khối chấp hành 28

2.2.3 Khái niệm 32

2.2.4 Cấu tạo biến tần Sianmic V20 33

2.2.5 Khối điều khiển 34

2.2.6 Phần mềm Tia Protal V16 41

2.2.7 Danh sách thiết bị sử dụng cho mô hình 43

2.3 Sơ đồ cấu trúc hệ thống (them) 44

2.4 Tổng quan hệ thống 44

2.5 Cài đặt biến tần Sinamic V20 45

2.5.1 Cấu hình thông số động cơ 45

2.5.2 Cấu hình ứng dụng và đặc tính động học 45

2.5.3 Cấu hình thông số truyền thông 46

2.5.4 Thanh ghi Modbus 48

2.6 Thiết kế mạng truyền thông Modbus RTU với PLC s7-1200 49

2.6.1 Tập lệnh truyền thông Modbus RTU 49

2.6.2 Lập trình ứng dụng Modbus trên Tia Portal 53

2.7 Code chương trình thực tế 59

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT CÁC THAM SỐ CỦA BIẾN TẦN SINAMIC V20 78

3.1 Thiết kế giao diện HMI 78

3.2 Chạy chương trình 85

3.3 Kết quả thực nghiệm mô hình 89

TÀI LIỆU THAM KHẢO 91

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Thông số kĩ thuật của biến tần Sinammic V20 33

Bảng 2.2 Thông số kỹ thuật dòng PLC S7 1200 36

Bảng 2.3 Thông số kỹ thuật PLC S7 1200 CPU 1211C DC/DC/DC 38

Bảng 2.4 Bảng thông số kĩ thuật Aptomat 40

Bảng 2.5 Danh sách thiết bị 45

Bảng 2.6 Thiết lập các thông số động cơ 46

Bảng 2.7 Profi ứng dụng 46

Bảng 2.8 Các thông số động học 47

Bảng 2.9 Cấu hình truyền thông 47

Bảng 2.10 Cấu hình chi tiết 48

Bảng 2.11 Địa chỉ thanh ghi Modbus 49

Bảng 2.12 Tham số của Modbus_Comm_Load 50

Bảng 2.13 Tham số của lệnh Modbus_Master 52

Bảng 2 14 Tham số của lệnh Modbus_Slave 53

Bảng 2.15 Mối quan hệ giữa MODE, mã chức năng (Funtion code) 53

DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ HÌNH

Hình 1.1 Mô hình phân cấp chức năng của hệ thống mạng truyền thông công

nghiệp 15

Hình 1.2 Sơ đồ khối Modbus 18

Hình 1.3 Cấu trúc giao thức Modbus 19

Hình 1.4 Sự khác biệt giữa RTU và TCP 24

Hình 1.5 Kết nối Master - Slave 26

Hình 1.6 Dữ liệu truyền trên Modbus 27Y Hình 2.1 Cấu tạo động cơ không đồng bộ 3 pha 29

Hình 2.2 Quá trình tạo Momen của máy điện không đồng bộ 30

Hình 2.3 Rotor quay cùng chiều từ trường tốc độ n < n1 31

Hình 2.4 Rotor quay cùng chiều từ trường tốc độ n > n1 31

Hình 2.5 Đông cơ không đồng bộ ba pha 32

Hình 2.6 PLC S7 1200 35

Hình 2.7 PLC S7 – 1200 CPU 1214C DC/DC/DC 37

Hình 2.8 Modul truyền thông CM1241 RS422/485 39

Hình 2.9 Aptomat 40

Hình 2.10 Bộ nguồn SITOP PSU100L 24V/5AStabilized power supply-6EP1333-1LB00 4 Hình 3.1 Màn hình HMI KTP 700 Basic 42

Hình 3.2 Mạng Sinamics V20 điều khiển bởi PLC S7-1200 44

MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết của đề tài

Trong cuộc sống hiện đại ngày nay, các thiết bị điện và điện tử luôn hiện diện trong tất cả lĩnh vực của đời sống, phục vụ cho mọi lợi ích của con ngườinhằm làm cho cuộc sống ngày càng tiện nghi, tiến bộ Vì vậy, ngành Công nghệ Kỹ thuật điện (Hệ thống điện) luôn là một ngành học quan trọng trong lĩnh vực kỹ thuật

Ngành Hệ thống điện là ngành học nghiên cứu và áp dụng các kiến thức liên quan đến điện, điện từ để giải quyết vấn đề ở các hệ thống điện từ cấp vĩ

mô như truyền tải và phân phối năng lượng tới cấp vi mô như nghiên cứu cải tiến, kiểm định, lắp đặt các thiết bị điện

Tuy là đặc thù như vậy nhưng để công việc của ngành diễn ra trơn truhơn thì không thể không tìm hiểu những công nghê mới sẽ rút ngắn thời gianlàm việc đó là lúc những bit số “0” và “1” lên tiếng và lập trình PLC là 1trong những hành trang cho em và các bạn sinh viên trong ngành không thểthiếu

Sau một khoảng thời gian tìm hiểu thì em đã chọn được đề tài mà em

tâm đắc để bảo vệ trong luận văn này đó là “Nghiên cứu truyền thông Mobus lập trình truyền thông Modbus RTU giữa PLC S7-1200 và biến tần Sinamic V20”

2 Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu

 Mục tiêu nghiên cứu thực hiện trong khóa luận:

 Tìm hiểu về chuẩn truyền thông Modbus RTU

 Nghiên cứu, xây dựng mô hình điều khiển

 Xây dựng mô hình thực nghiệm

 Nội dung nghiên cứu của đề tài:

 Phân tích công nghệ của bài toán

 Tìm hiểu, lựa chọn thiết bị

 Xây dựng mô hình thực nghiệm

 Xây dựng giao diện điều khiển giám sát

 Vận hành mô hình thực nghiệm

Phạm vi nghiên cứu của đề tài là tìm hiểu về cách xây dựng điều khiểnbiến tần dựa trên chuẩn giao tiếp Modbus RTU Đọc các thông số cơ bản củabiến tần đưa ra màn hình HMI.

3 Phương pháp nghiên cứu

 Nghiên cứu lý thuyết

 Phân tích công nghệ bài toán, thiết kế mô hình thực nghiệm

 Lập trình và vận hành mô hình thực nghiệm

4 Nội dụng luận văn

Nội dung trình bày gồm 3 chương như sau:

Chương 1: Tổng quan mạng truyền thông công nghiệp và Modbus trên Tia Portal

Chương 2: Lập trình truyền thông Modbus giữa PLC S7-1200 với biến tần Sinamic V20

Chương 3: Thiết kế giao diện điều khiển giám sát các tham số của của biến tần Sinamic V20

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP

VÀ MODBUS TRÊN TIA PORTAL.

1.1 Mạng truyền thông công nghiệp là gì?

Mạng truyền thông công nghiệp hay mạng công nghiệp là một khái niệm chung chỉ các mạng truyền thông số, truyền bit nối tiếp, được sử dụng để ghép nối các thiết bị công nghiệp Các hệ thống truyền thông công nghiệp phổbiến hiện nay cho phép liên kết mạng ở nhiều mức khác nhau, từ các bộ cảm biến, cơ cấu chấp hành dưới cấp trường cho đến các máy tính điều khiển, thiết bị quan sát, máy tính điều khiển giám sát và các máy tính cấp trên điều hành xí nghiệp quản lý công ty

Trong lĩnh vực đo lường, điều khiển và tự động hóa, việc sử dụng mạng truyền thông công nghiệp (đặc biệt là bus trường) để thay thế cách nối điểm – điểm cổ điển giữa các thiết bị công nghiệp, mang lại những lợi ích sau:

 Đơn giản hóa cấu trúc liên kết giữa các thiết bị công nghiệp

 Giám đáng kể giá thành dây nối và công lắp đặt hệ thống

 Nâng cao độ linh hoạt, tính năng mở của hệ thống

 Tính năng thời gian thực, độ tin cậy và khả năng tương thích trong môi trường công nghiệp cao

 Đơn giản hóa, tiện lợi hóa việc chẩn đoán, định vị lỗi, sự cố của các thiết bị

 Nâng cao khả năng tương tác giữa các thành phần (phần cứng và phần mềm) nhờ các giao diện chuẩn

 Mở ra nhiều chức năng và khả năng ứng dụng mới của hệ thống Ví dụ, các ứng dụng điều khiển phân tán, điều khiển giám sát hoặc chẩn đoán lỗi từ

1.2 Mô hình phân cấp chức năng của hệ thống mạng truyền thông công nghiệp.

Để sắp xếp, phân loại và phân tích đặc trưng các hệ thống mạng truyền thông công nghiệp, ta dựa vào mô hình phân cấp quen thuộc cho công ty, xí nghiệp

sản xuất với loại mô hình này, các chức năng được phân thành nhiều cấp khác nhau.

Hình 1.1 Mô hình phân cấp chức năng của hệ thống mạng truyền thông công nghiệp

Tương ứng với 5 cấp chức năng của mô hình công ty, xí nghiệp là 4 cấp của

hệ thống truyền thông Từ cấp điều khiển giám sát trở xuống, thuật ngữ “bus” thường được dùng thay cho “mạng” với lí do phần lớn các hệ thống mạng phía dưới đều có cấu trúc vật lý hoặc logic kiểu bus

1.2.1 Bus trường, bus thiết bị.

Bus trường (fieldbus) là một khái niệm chung được dùng trong các nghành công nghiệp để chỉ các hệ thống bus nối tiếp, sử dụng kỹ thuật truyền tin số để kết nối các thiết bị thuộc cấp điều khiển (PC, PLC) với nhau và với các thiết bị ở cấp chấp hành, hay các thiết bị trường Các thiết bị có khả năng nối mạng là các bộ vào/ra phân tán, các thiết bị cảm biến hoặc cơ cấu chấp hành có tích hợp khả năng xử lý truyền thông

Bus thiết bị và bus trường có chức năng tương đương, nhưng do ứng dụng trong những ngành công nghiệp khác nhau nên một số tính năng cũng khác nhau Tuy nhiên, sự khác nhau này ngày càng không rõ rệt Trong thực

tế, người ta dùng chung một khái niệm là bus trường

Nhiệm vụ của bus trường là chuyển dữ liệu quá trình lên cấp điều khiển

để xử lý và chuyển quyết định điều khiển xuống các cơ cấu chấp hành Vì

vậy, yêu cầu về tính năng thời gian thực được đặt lên hàng đầu Thời gian phản ứng tiêu biểu nằm trong phạm vi từ 0,1ms tới vài ms Trong khi đó, yêu cầu về lượng thông tin trong một bức điện thường chỉ cần ở phạm vi Mbit/s hoặc thấp hơn Việc trao đổi thông tin về các biến quá trình chủ yếu mang tính chất định kỳ, tuần hoàn, bên cạnh các thông tin cảnh báo có tính chất bất thường.

Các hệ thống bus trường được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay là

PROFIBUS, ControlNet, Internus-S, CAN, WorldFIP, P-NET, Modbus và gầnđây có Foundation Fieldbus, DeviceNet, AS-i, EIB và Bitbus là một vài hệ thống bus cảm biến/chấp hành tiêu biểu

1.2.2 Bus hệ thống, bus quá trình.

Các hệ thống mạng công nghiệp được dùng để kết nối các máy tính điều khiển và các máy tính trên cấp điều khiển giám sát với nhau được gọi là bus hệ thống (System Bus) hay bus quá trình (Process Bus) Qua bus hệ thống

mà các máy tính điều khiển có thể phối hợp hoạt động, cung cấp dữ liệu quá trình cho các trạm kỹ thuật và trạm quan sát cũng như chấp nhận mệnh lệnh, tham số điều khiển từ các trạm phía trên

Đối với bus hệ thống, tùy theo lĩnh vực ứng dụng mà đòi hỏi về tính năng thời gian thực có được đặt ra một cách ngặt nghèo hay không Thời gian phản ứng tiêu biểu nằm trong khoảng một vài trăm ms, trong khi lưu lượng thông tin cần trao đổi lớn hơn nhiều so với bus trường Tốc độ truyền thông tiêu biểu của bus hệ thống nằm trong phạm vi từ vài trăm Kbit/s đến vài Mbit/s

Do các yêu cầu về tốc độ truyền thông và khả năng kết nối dễ dàng nhiều loại máy tính kiểu bus hệ thống thông dụng nhất là Ethernet cũng như Industrial Ethernet Ngoài ra còn sử dụng PROFIBUS-FMS, Modbus Plus và Fieldbus Foundation’s High Speed Ethernet

1.2.3 Mạng xí nghiệp.

Mạng xí nghiệp thực ra là một mạng LAN bình thường, có chức năng kết nối các máy tính văn phòng thuộc cấp điều hành với cấp điều khiển giám sát Thông tin được đưa lên trên bao gồm trạng thái làm việc của các quá trình

kỹ thuật, các giàn máy cũng như của hệ thống điều khiển tự động, các số liệu tính toán, thống kê về diễn biến quá trình sản xuất và chất lượng sản phẩm Thông tin theo chiều ngược lại là các thông số thiết kế, công thức điều khiển

và mệnh lệnh điều hành

Khác với các hệ thống bus cấp dưới, mạng xí nghiệp không yêu cầu nghiêm ngặt về tính năng thời gian thực Việc trao đổi dữ liệu thường diễn ra không định kỳ, nhưng có khi với số lượng lớn tới hàng Mbytes Hai loại mạngđược dùng phổ biến cho mục đích này là Ethernet và Token-Ring, trên cơ sở các giao thức chuẩn như TCP/IP và IPX/SPX.

1.2.4 Mạng công ty.

Mạng công ty nằm trên cùng trong mô hình phân cấp hệ thống mạng truyền thông Đặc trưng của mạng công ty gần với một mạng viễn thông hoặc một mạng máy tính diện rộng nhiều hơn trên các phương diện phạm vi và hình thức dịch vụ, phương pháp truyền thông và các yêu cầu về kỹ thuật

Chức năng của mạng công ty là kết nối các máy tính văn phòng của các xí nghiệp, cung cấp các dịch vụ trao đổi thông tin nội bộ và với khách hàng như thư viện điện tử E-Library, thư điện tử Email, hội thảo từ xa qua điện thoại, hình ảnh, cung cấp các dịch vụ truy cập Internet và thương mại điện tử E-Commerce…

Mạng công ty đòi hỏi về tốc độ truyền thông và độ an toàn, tin cậy đặc biệt cao Một số công nghệ tiên tiến được áp dụng ở cấp mạng này trong hiện tại và tương lai như là Fast Ethernet, FDDI, ATM

1.3 Mạng truyền thông Modbus.

1.3.1 Tổng quan về truyền thông Modbus.

MODBUS là gì?

MODBUS là một chuẩn giao thức truyền thông công nghiệp được phát hành và phát triển bởi MODICON vào năm 1979, và chính thức thuộc về Schneider Electrics vào năm 1996 MODBUS đã nhanh chóng trở thành trở thành tiêu chuẩn truyền thông trong các ngành công nghiệp tự động hóa bởi tính ổn định, dễ dàng, thuận tiện và đặc biệt hơn nữa là MIỄN PHÍ và hiện được duy trì bởi tổ chức “modbus.org”

Modbus là giao thức truyền thông phát triển trên nền tảng truyền thông nối tiếp với RS 232 và RS-485/422 dành cho các thiết bị cấp trường

Modbus là một trong những giao thức truyền thông đầu tiên trong ngành tự động hóa và phổ biến nhất bởi vì đơn gian trong việc sử dụng, dễ dàng lắp đặt

và là một giao thức mở dành cho những nhà sản xuất thiết bị Với việc phát triển Ethernet thì Modbus cùng phát triển Modbus RTU thành Modbus TCP nhằm đáp ứng các yêu cầu mới của tự động hóa

Ưu điểm của Modbus trong môi trường công nghiệp

- Dễ dàng phát triển và bảo trì hệ thống.

- Đơn giản lắp đặt, cấu hình và cho phép trao đổi dữ liệu cả tín hiệu rời

rạc và tương tự

Hình 1.2 Sơ đồ khối Modbus

1.3.2 Các phiên bản truyền thông Modbus

Hiện nay, có 03 chuẩn modbus đang được sử dụng phổ biến trong côngnghiệp - tự động hóa là: Modbus RTU, Modbus ASCII, Modbus TCP

Vậy, 03 chuẩn này có gì giống và khác nhau?

Tất cả thông điệp được gửi dưới cùng một format Sự khác nhau duy nhấtgiữa 3 loại MODBUS là cách thức thông điệp được mã hóa Cụ thể:

 Modbus ASCII:

Mọi thông điệp được mã hóa bằng hexadeci-mal, sử dụng đặc tínhASCII 4 bit Đối với mỗi một byte thông tin, cần có 2 byte truyền thông, gấpđôi so với MODBUS RTU hay MODBUS/TCP Tuy nhiên, MODBUS ASC IIchậm nhất trong số 3 loại protocol, nhưng lại thích hợp khi modem điện thoạihay kết nối sử dụng sóng radio do ASC II sử dụng các tính năng phân địnhthông điệp Do tính năng phân định này, mọi rắc rối trong phương tiện truyềndẫn sẽ không làm thiết bị nhận dịch sai thông tin Điều này quan trọng khi đềcập đến các modem chậm, điện thoại di động, kết nối ồn hay các phương tiệntruyền thông khó tính khác

 Modbus RTU:

Dữ liệu được mã hóa theo hệ nhị phân, và chỉ cần một byte truyềnthông cho một byte dữ liệu Đây là thiết bị lí tưởng đối với RS 232 hay mạngRS485 đa điểm

 Modbus TCP: MODBUS/TCP đơn giản là MODBUS qua Ethernet.Thay vì sử dụng thiết bị này cho việc kết nối với các thiết bị tớ, do đó các địachỉ IP được sử dụng Với MODBUS/TCP, dữ liệu MODBUS được tóm lượcđơn giản trong một gói TCP/IP Do đó, bất cứ mạng Ethernet hỗ trợMODBUS/ IP sẽ ngay lập tức hỗ trợ MODBUS/TCP

1.3.3 Cấu trúc giao thức của Modbus

Modbus master gửi gói tin để đọc hoặc ghi dữ liệu tới Slave và ngượclại Giao thức của Modbus cũng mở rộng phần tùy chỉnh cho gói tin thay đổitheo yêu cầu người sử dụng

Định dạng chung của gói tin của Modbus gọi là ADU (Application data unit)bao gồm địa chỉ của slave, mã chức năng thực hiện, kích thước và kiểm tra lỗitruyền thông

Hình 1.3 Cấu trúc giao thức Modbus

Trong đó:

- ADU là đơn vị dữ liệu ứng dụng với một gói tin của Modbus master

PDU là một đơn vị giao thức với dữ liệu được master

1.3.3.1 Định dạng gói của RTU

Định dạng gói tin của RTU cho phép truyền các byte với đầy đủ toàn

bộ dải giá trị của byte từ 0 – 255 không có ký tự bắt đầu hoặc kết thúc để chỉ

ra việc bắt đầu hoặc kết thúc gói tin Việc báo kết thúc gói tin được báo bởi thời gian trễ tương đương với thời gian truyền 3 byte trên giao thức truyền thông mà không có bất kỳ dữ liệu nào được truyền đi

Device

Address

- Device Address: Địa chỉ của slave chiếm 1 byte với tầm giá trị từ 1 đến 247 Địa chỉ Broadcast hay master là 0

- Funtion Code: Mã chức năng chiếm 1 byte với tầm giá trị từ 1 đến

127 để miêu tả cho các mã chức năng cơ bản hay mở rộng Mã chức năng được gửi từ master tới slave thực hiện các yêu cầu master chỉ định

Data: Kích thước dữ liệu từ 0 đến N byte chứa các thông tin được yêu cầu theo mã chức năng

CRC: Kiểm tra mã lỗi truyền thông chiếm 2 byte với giá trị được tính toán từ các byte của gói tin

Nếu 1 gói tin của Modbus RTU được trình bày với dạng hexa như sau

0Thì mã CRC trả về là 80B8 do byte chứa bit mang trọng số thấp sẽ được truyền đi trước

1.3.3.2 Định dạng gói tin của ASCII.

a) ASCII là gì?

ASCII là viết tắt của “American Standard Code for Information Interchange” Theo cách tương tự, cứ 4 bit có thể được kết hợp và biểu diễn bằng một trong mười sáu ký tự thập lục phân từ 0 đến F, cứ 8 bit (mỗi byte)

có thể được kết hợp và biểu diễn bằng một trong 256 ký tự ASCII, bao gồm các ký tự bàn phím chung Ví dụ: một số giá trị cho các ký tự ASCII là …

decimal

(base10)

binary (base2)

Hex (base16)

ASCII (base256)

- SOP: ký tự “:” bắt đầu một gói tin ASCII.

- Device Address – địa chỉ của slave: Chiếm 2 byte chứa địa chỉ của

slave từ 1 đến 247 được trình bày theo định dạng hexa

- Function Code – Mã chức năng: chiếm 2 byte với tầm giá trị từ 1 đến

127 để miêu tả các mã chức năng cơ bản hay mở rộng được trình bày theo định dạng hexa

- Data – dữ liệu: kích thước dữ liệu từ 0 – N byte chứa các thông tin

được yêu cầu theo mã chức năng Mỗi byte dữ liệu sẽ được trình bày trong 2 byte theo định dạng hexa

- LRC – kiểm tra lỗi truyền thông: Chiếm 2 byte.

- EOP: Kết thúc gói tin với ký tự <CR><LF>.

1.3.3.3 Định dạng gói tin của IP.

Định dạng gói tin của IP như định dạng của RTU nhưng bỏ đi chế độ kiểm tra lỗi CRC vì TCP/IP sẽ đảm bảo rằng các byte của gói tin được truyền chính xác

Ngoài ra TCP/IP là một giao thức không đồng bộ điều này có nghĩa là slave (server) phải thực hiện gửi tín hiệu phản hồi tới địa chỉ của master (client) điều này khác với RTU và ASCII với hai giao thức này thì master không có địa chỉ Vì lý do này mà định dạng gói tin của IP có tiêu đề (header) khác so với định dạng gói tin RTU

Định dạng gói tin của Modbus TCP/IP được thể hiện như sau:

- Length – độ dài dữ liệu: Chiếm 2 byte miêu tả số lượng byte sẽ thực

hiện truyền thông dữ liệu

- Unit ID: chiếm 1 byte, mã ID để xác nhận slave được kết nối vào

mạng Giá trị của Unit ID từ 00 đến FF (đây là địa chỉ của slave)

- Function code và Data có chức năng và nhiệm vụ tương tự như RTU.

a) Sự khác biệt giữa RTU và TCP.

Một tiêu đề 7 byte mới được gọi là MBAP Header (Modbus

Application Header) được thêm vào đầu thư Tiêu đề này có dữ liệu sau:

- Mã định danh (Transaction ID): 2 byte do Client đặt để nhận dạng từng yêu cầu duy nhất Các byte này được lặp lại bởi Server vì các phản hồi của nó có thể không được nhận theo thứ tự như các yêu cầu.

- Định dạng giao thức (Protocol ID): 2 byte do Client đặt, luôn luôn = 00 00

- Độ dài (Length): 2 byte xác định số byte trong thông điệp cần theo dõi

- Định dạng đơn vị (UnitlD): 1 byte được đặt bởi Client và được Server lặp lại

để xác định một Slave từ xa được kết nối trên đường truyền nối tiếp hoặc trên các bus khác

Hình 1.4 Sự khác biệt giữa RTU và TCP

1.3.4 Cấu tạo của Modbus RTU

1.3.4.1 Frame truyền thông Modbus RTU

Thông thường thì một frame truyền thông Modbus RTU bao gồm: 1 byteđịa chỉ -1 byte mã hàm - n byte dữ liệu - 2 byte CRC được mô tả như ở dưới.Byte địa chỉ: dùng để xác định thiết bị mạng địa chỉ được nhận dữ liệu Slavehoặc dữ liệu nhận được từ địa chỉ nào (Master) Địa chỉ này được quy định từ

Master: 2 byte địa chỉ dữ liệu - 2 byte độ dài dữ liệu

Slave: 2 byte địa chỉ dữ liệu - 2 byte độ dài dữ liệu - n byte dữ liệu đọc được Ghi dữ liệu:

Maste: 2 byte địa chỉ dữ liệu - 2 byte độ dài dữ liệu - n byte dữ liệu đọc được.Slave: 2 byte địa chỉ dữ liệu - 2 byte độ dài dữ liệu

Byte CRC: 2 byte kiểm tra lỗi của hàm truyền và cách tính giá trị của byteCRC 16 bit

1.3.4.2 Cách thức hoạt động của Modbus RTU

Modbus RTU hoạt động dựa trên nguyên tắc Master - Slave hay còn gọi là chủ - tớ một Master có thể kết nối được với một hay nhiều Slave

Master thường là PLC, PC, DCS, RTU hay SCADA Slave thường là các thiết

bị cấp trường Nói một cách dễ hiểu nó là một phương pháp được sử dụng để truyền thông tin qua đường dâu nối tiếp giữa các thiết bị điện tử Thiết bị yêu cầu thông tin được gọi là Modbus Master và thiết bị cung cấp thông tin

Modbus Slave Trong mạng Modbus tiêu chuẩn có một Master và tối đa 247 Slave mỗi Slave có một địa chỉ Slave duy nhất từ 1 đến 247 Master cũng có thể ghi thông tin vào các Slave Phương thức truyền của Modbus RTU bằng đường truyền vật lý RS232 hoặc RS485

Cách kết nối Mastar – Slave Modbus RTU

Hình 1.5 Kết nối Master - Slave

Hiểu được bản chất truyền tín hiệu của Modbus RTU giúp kết nối các tínhiệu chuẩn Modbus RTU một cách chính xác nhất Tất cả các tín hiệu chuẩnModbus RTU được mắc song song nhau trên hai dây truyền về Master quachuẩn RS485

1.3.4.3 Dữ liệu truyền trên Modbus

Dữ liệu được lưu trữ trong Slave trong 4 bảng khác nhau với hai bảnglưu trữ On OFF các giá trị Coil và hai thanh ghi lưu trữ Các thanh ghi nàyđều có khả năng đọc và ghi Mỗi thanh ghi có 1 Word = 16 bit = 2 bytes cóđịa chỉ từ 0000 đến 260E Coil được xem như là địa chỉ của thanh ghi: Ví dụ

40001 có địa chỉ dữ liệu là 0000 các giá trị này có thể lệch nhau 1, 10001,

30001, 40001

Hình 1.6 Dữ liệu truyền trên Modbus

1.3.4.4 Ưu nhược điểm của việc sử dụng chuẩn truyền Modbus RTU

a) Ưu điểm của chuẩn truyền Modbus RTU

 Tất cả các tín hiệu truyền trên 2 dây tín hiệu RS485 với khoảng cáchtruyền xa 1200m

 Giảm tối thiểu dây kết nối vào PLC

 Tiết kiệm một lượng lớn Modul mở rộng PLC

 Giảm không gian lắp đặt do bộ chuyển đổi có thiết kế mỏng nhỏ gọn

so với modul mở rộng của PLC

 Độ ổn định và ít nhiễu so với tín hiệu analog 4 – 20 mA

 Các modul độc lập nhau nên quản lý dễ dàng

 Có thể dùng chung các hãng khác nhau có chuẩn truyền ModbusRTU

b) Nhược điểm của việc sử dụng chuẩn truyền Modbus RTU

 Tín hiệu không nhanh bằng việc sử dụng trực tiếp như analog hoặcdigital

 Chỉ phù hợp cho điều kiện có thời gian đáp ứng 1s trở xuống

 Cần PLC hay SCADA có cấu hình mạnh đủ để đọc tất cả các thànhghi khi dùng nhiều bộ chuyển đổi Modbus RTU

CHƯƠNG 2 LẬP TRÌNH TRUYỀN THÔNG MODBUS RTU GIỮA

PLC S7-1200 VỚI BIẾN TẦN SINAMIC V20.

2.1 Yêu cầu bài toán

Bài toán điều khiển giám sát tần số và xuất các thông số cơ bản ra mànhình điều khiển HMI thông qua truyền thông Modbus RTU giữa PLC S7-

1200 và biến tần Seimen Sinamic V20

Chế độ làm việc

 Đặt tần số thông qua màn hình HMI

 Bấm nút SetPoint để ghi tần số vào biến tần

 Bấm nút Start để động cơ hoạt động và đèn Run sáng

 Bấm Reverse để đảo chiều động cơ, đèn Forward sáng

 Nếu chương trình lỗi ta ấn nút Reset Fault

 Đưa các thông số cơ bản ra màn hình HMI

2.2 Lựa chọn thiết bị xây dựng mô hình

Động cơ không đồng bộ ba pha được sử dụng rộng rãi trong sản xuất vàsinh hoạt vì cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ, độ tin cậy cao, vận hành đơn giản,hiệu suất cao gần như không cần bảo trì Dải công suất rất rộng từ vài watlđến 10000hp Các động cơ từ 5hp trở lên hầu hết là ba pha còn động cơ nhỏhơn 1hp thường là động cơ 1 pha

 Cấu tạo động cơ

Giống như các loại máy điện khác động cơ không đồng bộ ba pha gồmcác bộ phận chính sau:

 Phần tĩnh hay còn gọi là Stato

 Phần quay hay còn gọi là Rotor

Hình 2.1 Cấu tạo động cơ không đồng bộ 3 pha

 Phần tĩnh (Stator) gồm có vỏ máy, lõi thép, dây quấn

Vỏ máy có tác dụng cố định lõi thép và dây quấn Thường thì vỏ máyđược làm bằng gang Đối với vỏ máy có công suất lớn (1000kW) thườngdùng thép tấm hàn lại thành vỏ máy cũng có hình dạng khác nha

Lõi thép là phần tử dẫn từ Vì từ trường đi qua lõi thép là từ trường quaylên giảm bớt hao tổn, lõi thép được làm bằng những lá thép kỹ thuật điệnghép lại với nhau Khi đường kính ngoài của lõi thép nhỏ hơn 990mm thìdùng cả tấm thép tròn ép lại Khi đường kính ngoài lớn hơn trị số trên thìdùng những tấm thép hình rẻ quạt ghép lại thành khối tròn

Mỗi lõi thép kỹ thuật điện được phủ sơn cách điện trên bê mặt để giảmhao tổn do dòng điện xoáy gây ra Nếu lõi thép ngắn thì có thể ghép lại thành

1 khối Nếu lõi thép quá dài thì ghép lại thành những tấm ngắn mỗi tấm thépdài từ 6-8cm đặt cách nhau 1cm để thông gió cho tốt Mặt trong có lõi thép có

sẻ rãnh để đặt dây quấn

Dây quấn được đặt ở các rãnh của lõi thép và được cách điện tốt với lõithép Dây quấn phần ứng là phần dây bằng đồng được đặt trong các rãnh phầnứng và làm thành 1 hoặc nhiều vòng kín Dây quấn là bộ phận quan trongnhất của động cơ vì nó trực tiếp tham gia vào quá trình biến đổi năng lượng từđiện năng thành cơ năng Đồng thời về mặt kinh tế thì giá thành của dây quấncũng chiếm tỷ lệ khá cao trong toàn bộ giá thành của máy

 Phần quay (Rotor): gồm 2 bộ phận chính là lõi thép và dây quấnrotor

Lõi thép: Có dạng hình trụ đặc làm bằng các lá thép kỹ thuật điện, dập thành hình đĩa và ép chặt lại, trên mặt có các rãnh để được đặt các thanh dẫn hoặc dây quấn Lõi thép được ghép chặt với trục quay và đặt trên hai ổ đỡ củastato

Dây quấn: Loại dây quấn rotor có dây quấn giống như stator, loại này có

ưu điểm là momen quay lớn nhưng kết cấu phức tạp, giá thành tương đối cao Loại rotor lồng sóc: kết cấu của loại này rất khác với dây quấn của stator

Nó được chế tạo bằng cách đúc nhôm vào các rãnh của rotor, tạo thành các thanh nhôm và được nối ngắn mạch ở 2 đầu và có đúc thêm các cánh quạt để làm mát bên trong khi rotor quay

Phần dây quấn được tạo từ các thanh nhôm và 2 vòng ngắn mạch có hình dạng như 1 cái lồng nên gọi là rotor lồng sóc Các đường rãnh trên rotor thôngthường được dập xiên với trục, nhằm cải thiện đặc tính mở máy và giảm bớt hiện tượng rung chuyển do lực điện từ tác dụng lên rotor không liên tục

 Nguyên lý hoạt động

Khi có dòng điện ba pha chạy trong dây quấn stato thì trong khe hởkhông khí suất hiện từ trường quay với tốc độ n1 = 60f1/p (f1 là tần số lướiđiện; p là số cặp cực tốc độ từ trường quay ) Từ trường này quét qua dâyquấn nhiều pha tự ngắn mạch nên trong dây quấn rotor có dòng diện I2 chạyqua Từ thông do dòng điện này sinh ra hợp với từ thông của stator tạo thành

từ thông tổng ở khe hở Dòng điện trong dây quấn rotor tác dụng với từ thôngkhe hở sinh ra momen Tác dụng đó có quan hệ mật thiết với tốc độ quay ncủa rotor Trong những phạm vi tốc độ khác nhau thì chế độ làm việc của máycũng khác nhau Sau đây ta sẽ nghiên cứu tác dụng của chúng trong ba phạm

 Rotor quay cùng chiều từ trường nhưng tốc độ n < n1 (0 < s <1)Giả thiết về chiều quay của n1 của từ trường khe hở từ thông và của rotor

n Theo quy tắc bàn tay phải xác định được chiều của sức điện động E2 và I2.Theo quy tắc bàn tay trái xác định được lực F và momen M Ta thấy F cùngchiều quay của rotor nghĩa là điện năng đưa tới stator, thông qua từ trường đãbiến đổi thành cơ năng trên trục quay của rotor theo chiều từ trường quay n1,

như vậy động cơ làm việc ở chế độ động cơ điện

Hình 2.3 Rotor quay cùng chiều từ trường tốc độ n < n 1

 Rotor quay cùng chiều từ trường nhưng tốc độ n > n1 (s < 0)

Dùng động cơ sơ cấp quay rotor của máy điện không đồng bộ vượt tốc

độ đồng bộ

n > n1. Lúc đó chiều từ trường quay quét qua dây quấn rotor sẽ ngược lại.Sức điện động và dòng điện trong dây quấn rotor cũng đổi chiều nên chiềunên chiều của M cũng ngược chiều n1, nghĩa là ngược chiều với rotor nên đó

là momen hãm Như vậy máy đã biến cơ năng tác động lên trục của động cơđiện, do động cơ sơ cấp kéo thành điện năng cung cấp cho lưới điện, nghĩa làđộng cơ làm việc ở chế độ máy phát

Hình 2.4 Rotor quay cùng chiều từ trường tốc độ n > n

Vì nguyên nhân nào đó mà rotor của máy điện quay ngược chiều từtrường quay, lúc này chiều của sức điện động và momen giống như ở chế độđộng cơ Vì momen sinh ra ngược chiều quay với rotor nên có tác dụng hãmrotor lại Trong trường hợp này máy vừa lấy điện năng ở lưới điện vào, vừalấy cơ năng từ động cơ sơ cấp Chế độ làm việc này gọi là chế độ hãm điện từ.

 Ứng dụng

 Động cơ điện xoay chiều 3 pha được ứng dụng rất nhiều trong côngnghiệp nhờ sử dụng điện áp ba pha ở tần số 50Hz giúp động cơ hoạtđộng ổn định

 Một số ứng dụng chính của động cơ điện ba pha: Động cơ bơmnước ba pha, động cơ máy phát điện xoay chiều, động cơ motorgiảm tốc, động cơ motor kéo

 Nhưng động cơ sử dụng điện ba pha được ứng dụng trong côngnghiệp rất nhiều

 Máy bơm nước: dùng cho nồi hơi, cấp nước cho đây chuyền sảnxuất, dùng cho tháp tản nhiệt, hệ thống phòng cháy chữa cháy

 Motor giảm tốc: dây chuyền sản xuất sắt thép, sản xuất phân bón,motor máy tời trong xây dựng

 Motor kéo: có tốc độ cao do đó thường dùng cho các loại máy bơmnước

Lựa chọn động cơ cho mô hình

Đề tài ổn định tốc độ động cơ băng tải nhóm sinh viên sử dụng động cơkhông đồng bộ 3 pha roro lồng sóc có mã 5IK60A-TF để thực hiện kéo băngtải hoạt động

Hình 2.5 Đông cơ không đồng bộ ba pha

SINAMICS V20 có dải công suất từ 0.12 kW đến 30 kW (0.16 hp đến 40 hp).SINAMICS V20 thường được sử dụng cho bơm, quạt, băng tải, máy nén khí, các ứng dụng trong các ngành công nghiệp chế biến và công nghiệp sản xuất UNATRO sẽ giúp bạn có một cái nhìn tổng quan về biến tần V20 của

Siemens thông qua những đặc điểm chung sau đây

2.2.3.2 Cấu tạo biến tần Sianmic V20

- Dải công suất rộng: 0.12-22kW với chế độ High Overload (quá tải 150% trong thời gian 60 giây) và 0.37-30kW đối với chế độ Low Overload (quá tải 110% trong thời gian 60 giây)

- Tính năng tiết kiệm năng lượng: chế độ ECO (ECO mode), chế độ ngủ đông(Hibernation mode), chế độ giám sát tiêu thụ năng lượng (Energy

- Tích hợp I/O: 4 ngõ vào số, 2 ngõ ra số, 2 ngõ vào analog và 1 ngõ ra analog

- 7 khung kích thước: FSAA, FSAB, FSA, FSB, FSC, FSD và FSE

- Khả năng bảo vệ: chống xâm thực, ngưng tụ hơi nước cho bo mạch (PCBs), bảo vệ thấp áp, quá áp, quá tải, quá nhiệt, …

- Các mô-đun mở rộng: BOP-2, IOP, điện trở xả (Braking resistor), các bộ lọc(Output reactor, Line filter, Line reactor), …

- Biến tần SINAMICS V20 ≥ 7,5 kW (khung FSD và FSE) tích hợp một đun phanh

mô Biến tần SINAMICS V20 loại FSAA và FSAB (230 V 1 AC) tích hợp bộ lọcEMC loại C1 có thể hoạt động trong các ứng dụng công nghiệp và sử dụng trong các khu dân cư, khu thương mại

Thông số kỹ thuật

Bảng 2.1 Thông số kĩ thuật của biến tần Sinammic V20

- 3P 400VAC: 0.37 ~ 30Kw Dải điện áp - 200V: 200 ~ 240V (±10% )

Phương pháp điều khiển - V/f: (linear V/f, square law V/f,

multi-point V/f)

- Flux current control mode: FCC

- 3P 200 – 400 VAC Khả năng quá tải - Low Overload : 110% trong 60s

- High Overload:150% trong 60s

Cấp bảo vệ IP20

2.2.4 Khối điều khiển

2.2.4.1 Bộ điều khiển lập trình PLC S7 1200

Bộ điều khiển PLC S7 1200 được sử dụng với sự linh hoạt và khả năng

mở rộng phù hợp đối với hệ thống tự động hóa nhỏ và vừa tương ứng với người dùng cần Thiết kế nhỏ gọn, cấu hình linh động, hỗ trợ mạnh mẽ về tập lệnh đã làm cho PLC S7 1200 trở thành một giải pháp hoàn hảo trong việc điều khiển, chọn lựa phù hợp đối với nhiều ứng dụng khác nhau CPU của S7

1200 được kết hợp với một vi xử lý, một bộ nguồn tích hợp, các tín hiệu đầu vào/ra, thiết kế theo nền tảng Profinet các bộ đếm, phát xung tốc độ cao tích hợp trên thân, điều khiển vị trí và ngõ vào Analog đã làm cho PLC S7 1200 trở thành bộ điều khiển nhỏ gọn nhưng mạnh mẽ

Sau khi download chương trình xuống CPU vẫn lưu giữ những logic cần thiết để theo dõi và kiểm soát các thiết bị, thông tin trong ứng dụng của ngườilập trình CPU giám sát ngõ vào và những thay đổi của ngõ ra theo logic trongchương trình người dùng có thể bao gồm các phép toán logic của đại số

Boolean, những bộ đếm bộ định thì, các phép toán phức tạp, những giao tiếp truyền thông với những thiết bị thông minh khác PLC S7 1200 được tích hợpsẵn 1 cổng Profinet để truyền thông mạng Profinet Ngoài ra, PLC S7 1200 cóthể truyền thông Profibus, Modbus

 Truyền thông ASCII: Được sử dụng để giao tiếp với những hệ thốngcủa bên thứ 3 để truyền những giao thức đơn giản như kiểm tra các ký

tự đầu/cuối hoặc kiểm tra các thông số của các khối dữ liệu

 Truyền thông Modbus: Sử dụng truyền thông Modbus RTU

 Modbus Master: Có thể giao thực với PLC S7 là Master

 Modbus Slave: Có thể giao thực với PLC S7 là Slave

 Truyền thông USS Driver: Cho phép kết nối USS với biến tần Cácbiến tần có thể trao đổi dữ liệu theo tiêu chuẩn RS 485, cho phép điềukhiển biến tần cũng cũng như đọc/ghi các thông số

 Truyền thông PtP: Kết nối đa điểm sử dụng truyền thông nối tiếp.Truyền thông đa điểm được ứng dụng trong hệ thống điều khiển tựđộng hóa và những hệ thống tự động hóa khác, điều khiển robot, máyscan, bbọ đọc mã vạch

 Truyền thông Profibus: Theo tiêu chuẩn Profibus DP hỗ trợ DPV1, cóthể sử dụng làm master hoặc slave tùy thuộc vaò ứng dụng và modul sửdụng

 Modul hỗ trợ truyền thông AS-I Master

Hình 2.6 PLC S7 1200

1 Nguồn cấp PS

2 Thẻ nhớ MMS

3 Kết nối với các mô đun mở rộng: modul I/O hoặc kỹ thuật

4 Đèn Led hiển thị I/O trên thân

5 Kết nối Profinet

Hiện nay, PLC S7 1200 có nhiều dòng CPU khác nhau như: CPU 1211C,CPU 1212C, CPU 1214C, CPU 1215C, CPU 1217C và đồng thời cho ngườidùng có nhiều sự lựa chọn với các nguồn điện áp AC/DC, tín hiệu đầu vào/raRelay/DC…

Tuy nhiên, tùy ứng dụng và chương trình mà người dùng lựa chọn CPUcho phù hợp với cấu hình hệ thống và giá thành để làm cho hệ thống tốtnhưng kinh tế thấp

Bảng 2.2 Thông số kỹ thuật dòng PLC S7 1200

Bộ nhớ người

Đặc trưng CPU 1211C CPU 1212C CPU 1214C

- 2 Inputs

- 14 Inputs/10 Outputs

- 2 InputsTốc độ xử lý ảnh 1024 Bytes( Inputs) and 1024 Bytes( Outputs)

Thẻ nhớ Thẻ nhớ Simatic( Tùy chọn)

Thời gian lưu

trữ mất điện 20 ngày/nhỏ nhất 12 ngày tại 40 độ C

PROFINET 1 cổng giao tiếp Ethernet

2.2.4.2 Lựa chọn bộ điều khiển lập trình PLC S7 1200 cho mô hình:

Bộ điều khiển lập trình PLC S7-1200 CPU 1214C được thiết kế theodạng compact CPU được tích hợp sẵn các ngõ I/O Tuy nhiên PLC S7-1200vẫn được trang bị thêm các module I/O để mở rộng khả năng của PLC PLC

S7-1200 với thiết kế nhỏ gọn, đa năng, đơn giản nhưng mang đến độ chínhxác cao trong hệ thống tự động.

Hình 2.7 PLC S7 – 1200 CPU 1214C DC/DC/DC

 CPU 1214C có 3 versions với điện áp nguồn và điện áp điều khiển khácnhau

 Tích hợp nguồn 24 V cho encoder hoặc cảm biến Nguồn dòng 300 mA

sử dụng cho các loại tải khác

 Tích hợp 14 ngõ DI 24 VDC, 10 ngõ DO, 2 ngõ AI 0…10V

 2 nguồn xung với tần số lên đến 100kHz

 Tích hợp giao tiếp Ethernet (TCP/IP native, ISO-on-TCP)

 6 counter với 3 counter 100 kHz và 3 counter 30 kHz

 Board tín hiệu mở rộng tương tự hoặc số được cắm trên CPU

 Tích hợp điều khiển PID, và đồng hồ thời gian thực

 Thông số kỹ thuật PLC S7 1200 CPU 1211C DC/DC/DC

Bảng 2.3 Thông số kỹ thuật PLC S7 1200 CPU 1211C DC/DC/DC

Điện áp đầu vào DI

24 V DCĐiện áp đầu ra DO 24 V DC

2.2.4.3 Modul truyền thông CM1241 RS422/485

Theo yêu cầu bài toán công nghệ sử dụng PLC S7 1200 CPU 1211CDC/DC/DC truyền tín hiệu điều khiển và các tham số làm việc đặt cho biếntần D700 thông qua chuẩn truyền Modbus RTU, PLC S7 1200 CPU 1211CDC/DC/DC chưa tích hợp sẵn cổng truyền thông Modbus, do vậy nhóm sinhviên lựa chọn sử dụng modul mở rộng truyền thông CM1241 RS422/485 đểthực hiện giao thức này

Hình 2.8 Modul truyền thông CM1241 RS422/485

 Thông số kỹ thuật

 Mã 6ES7241-1CH32-0XB0

 SIMATIC S7-1200, Commution modul CM1241, RS422/485, (socket) support Freeport.

Điện áp chịu xung định mức

 Bộ chuyển đổi nguồn

Hình 2.10 Bộ nguồn SITOP PSU100L 24V/5AStabilized power

Ưu điểm và lợi thế nổi bật

-24V/5Acho các ứng dụng công nghiệp với yêu cầu tiêu chuẩn

-Dải điện áp1pha đầu vào rộng với chuyển mạch bằng tay

-Thiết kế mỏng,chiều rộng lắp đặt hẹp-không cần lắp đặt miếng chèn bên