báo cáo thiết kế môn học học phần mạng truyền thông công nghiệp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢIKHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO THIẾT KẾ MÔN HỌC

HỌC PHẦN: MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP

Lớp học phần: Mạng truyền thông công nghiệp-1-1-23(N03)

Sinh viên thực hiện: Ngô Tuấn San

HÀ NỘI – 2023

MỤC LỤC

PHẦN I: ĐIỀU KHIỂN CHO MỘT HỆ THỐNG THÙNG KHUẤY NHIÊN LIỆU 1

Bài toán 1: Viết chương trình điều khiển cho một hệ thống thùng khuấy nhiên liệu có sơ đồ như hình vẽ 1

1.Phân tích sơ đồ công nghệ 1

2.Lưu đồ thuật toán 2

Bài 1: PROFIBUS DP với Master CPU 315-2DP/ Slave ET 200L (Module D3) 23

Bài 2: PROFIBUS DP với Master CPU 315-2DP/ Slave ET 200M (Module 04) 35

Bài 3: BROFIBUS DP với MASTER CPU315-2DP/Slave ET 200S (Module 5) 48

Bài 4: PROFIBUS DP với Master CPU 315-2DP/ Slave CPU 315-2DP 55

(Module 06) 55

Bài 5: PROFIBUS DP với Master CPU 342-5DP/ Slave ET 200L (Module 10) 78

Bài 6: PROFIBUS DP với CPU MASTER 342-5DP/CP MASTER 342-5DP (Module D11) .90PHẦN III: PROFINET 105

Bài 1: PROFIBUS với IO Controller CPU 315F-2 PN/DP và IO Device ET 200S (MODULDE E04) 106

Bài 2: PROFINET với IO Controller CP343-1 Advanced and IO-Device ET 200s (MODULE E05) 119

Bài 3: PROFINET/PROFIBUS DP với liên kết CPU 315F-2 PN/DP/IE/PB và DP Slave ET200S (MODULE E06) 136

PHẦN I: ĐIỀU KHIỂN CHO MỘT HỆ THỐNG THÙNGKHUẤY NHIÊN LIỆU

Bài toán 1: Viết chương trình điều khiển cho một hệ thống thùng khuấy nhiênliệu có sơ đồ như hình vẽ.

Biết rằng:

Khi cảm biến ở thùng báo mức L thì van 1, van 2 đều mở để nạp nhiên liệu vàotrong thùng.

Khi cảm biến báo mức M thì van 1 dừng lại, van 2 vẫn tiếp tục bơm.

Đến khi nhiên liệu đạt mức H thì dừng nốt van 2 và khởi động động cơ cánhkhuấy ĐC để khuấy nhiên liệu trong thùng trong khoảng thời gian là 30s Sau khikhuấy xong 30s thì mở van xả 3 để xả sản phẩm.

1 Phân tích sơ đồ công nghệ.

Theo sơ đồ như hình vẽ trên, ta thấy:

- Biến đầu vào:

 Các cảm biển mức: L1, M1, H1 Các button: START, STOP

- Biến đầu ra:

 Các van: Van 1, Van 2, Van 3 Động cơ: DC1

- Nguyên lý hoạt động:

 Ở các thùng, ta gắn các cảm biến mức theo từng nấc theo ý muốn củanhà sản xuất Khi cảm biến L1 ở thùng 1 có tín hiệu thì van 1, van 2đều được mở để nạp nhiên liệu vào trong thùng.

 2 bơm hoạt động bơm nước vào thùng, khi mức nước dâng lên đếncảm biến M1, M1 có tín hiệu thì van 1 dừng lại, van 2 vẫn duy trì. Đến khi nhiên liệu đạt mức H thì dừng nốt van 2 và khởi động động

cơ cánh khuất DC để khuấy nhiên liệu trong thùng trong khoảngthời gian 30s Sau khi DC1 khuấy được 30s thì dừng động cơ và mởvan xả V3 đưa nhiên liệu

2 Lưu đồ thuật toán

3 Cài đặt phần cứng

a Sử dụng SIMATIC Manager

b Một chương trình sẽ được tạo ra (File => New project).

c Đặt tên dự án là bai1 (=>OK).

d Sau đó chèn trạm SIMATIC 300 (Insert => Station => SIMATIC 300Station)

e Mở cấu hình phần cứng (Hardware).

- Sau khi đúp chuột vào Hardware ta có sửa sổ sau:

f Quan sát phía tay phải màn hình.

Ở đó, bạn sẽ thấy các thư mục được chia thành các mục như: PROFIBUS DP, SIMATIC 300, SIMATIC 400,….( nếu các bạn không thấy xuất hiện cửa số đó thì hãy nhấp chuột và biểu tượng được khoanh đỏ ở hình trên, cửasố Profile Standard sẽ xuất hiện), tất cả các mô-đun dành cho giao diện cấu hình phần cứng đều có sẵn.

Chèn Rail bằng cách nhấn đúp (SIMATIC 300 => RACK-300 => Rail)

Sau khi chèn, bảng cấu hình của Rack 0 sẽ tự động xuất hiện.

g Bây giờ, tất cả các mô-đun có thể được chọn từ danh mục Hardware và lắp

Để chèn, bạn phải click vào tên module tương ứng, giũ và thả chuột và kéo thả module và một dòng trong bảng cấu hình Chúng ta sẽ bắt đầu với

nguồn PS 307 2A (SIMATIC 300 => PS-300 => 307 2A).

h Ở bước tiếp theo, chúng ta thả CPU 315-2DP và vị trí thẻ thứ hai Điều này

cho phép đọc toàn bộ phận và phiên bản của CPU ( SIMATIC 300 => CPU 300 => CPU 315 => 6ES7 315-1AF02-0AB0).

i Trong bước tiếp theo, chúng ta thấy module đầu vào cho 16 Input trên khe

thứ tư Ở đó có số thứ tự của module được đọc ở mặt trước (SIMATIC 300 => SM 300 => DI/DO 300 => SM 323 DI16/DO16x24V/0.5A).

j Bảng cấu hình trước tiên phải được lưu và biên dịch bằng cách nhấp chuộtvào Sau đó cấu hình phần cứng được dùng bằng cú nhấp chuột vàoX.

k Theo thuộc tính của OB1, thay đổi Created in Language thành LAD và

chấp nhận với ‘OK’.

l Với LAD, STL, FBD: Khối chương trình, giờ đây bạn có một trình soạn

thảo mang đến cho bạn khả năng tạo chương trình STEP 7 của bạn Ở đâykhối chức năng OB1 đã được mở với mạng đầu tiên Để tạo hoạt động logicđầu tiên, bạn phải đánh dấu mạng đầu tiên Bây giờ bạn có thể viết chươngtính chia thành các network Mở một network mới bằng cách nhấp vào biểutượng network STEP 7 – programs cần kiểm tra hiện có thể tải xuống

PLC Lưu khối tổ chức với

4 CODE

5.Giả lập Wincc

Bài toán 2: Viết chương trình điều khiển cho một hệ thống thùng khuấynhiên liệu có sơ đồ như hình vẽ.

Biết rằng:

Khi cảm biến ở thùng 1 báo mức L thì van 1, bơm 1, van 2, bơm 2 đều mở đểnạp nhiên liệu vào trong thùng.

Khi cảm biến báo mức M thì van 1, bơm 1 dừng lại.

Đến khi nhiên liệu đạt mức H thì dừng nốt van 2, bơm 2 và khởi động động cơcánh khuấy ĐC1 để khuấy nhiên liệu trong thùng trong khoảng thời gian là 30s Saukhi khuấy xong thì mở van xả 3 đưa nhiên liệu sang thùng 2, khởi động động cơ cánhkhuấy ĐC2.

Thùng 1 nạp nhiên liệu cho thùng 2 cho đến khi nào đạt đến mức H thì dừnglại Nếu thùng 2 chỉ đạt mức M thì yêu cầu thùng 1 phải điền đầy lại và nạp tiếp sangcho thùng 2 đến khi nào thùng 2 đạt đến mức H thì ngừng nạp.

Khi thùng 2 đạt đến mức H thì tổ hợp bơm phun BP và van 4 hoạt động.

1 Phân tích sơ đồ công nghệ.

Theo sơ đồ như hình vẽ trên, ta thấy:

- Biến đầu vào:

 Các cảm biển mức: L1, M1, H1, L2, M2, H2 Các button: START, STOP

- Biến đầu ra:

 Các van: Van 1, Van 2, Van 3, Van 4 Bơm: Bơm 1, Bơm 2, Bơm phun BP

 Động cơ: DC1 cho thùng 1, DC2 cho thùng 2

- Nguyên lý hoạt động:

 Ở các thùng, ta gắn các cảm biến mức theo từng nấc theo ý muốn củanhà sản xuất Khi cảm biến L1 ở thùng 1 có tín hiệu thì van 1, bơm1, van 2 và bơm 2 đều được mở để nạp nhiên liệu vào trong thùng.

 2 bơm hoạt động bơm nước vào thùng, khi mức nước dâng lên đếncảm biến M1, M1 có tín hiệu thì van 1 và bơm 1 dừng lại, bơm 2 vàvan 2 vẫn duy trì.

 Đến khi nhiên liệu đạt mức H thì dừng nốt van 2, bơm 2 và khởiđộng động cơ cánh khuất DC1 để khuấy nhiên liệu trong thùngtrong khoảng thời gian 30s Sau khi DC1 khuấy được 30s thì dừngđộng cơ và mở van xả V3 đưa nhiên liệu sang thùng 2, đồng thờikhởi động động cơ cánh khuấy DC2.

 Thùng 1 nạp nhiên liệu cho thung 2 cho dến khi nào đạt đến mức Hthì dừng lại.

 Nếu thùng 2 chỉ đạt mức M thì yêu cầu thùng 1 phải điền đầy lại vànạp tiếp sang cho thùng 2 đến khi nào thùng 2 đạt mức H2 thì ngừngnạp.

 Khi thùng 2 đạt đến mức H2 thì tổ hợp bơm phun BP và van 4 hoạtđộng.

 Xả hết nước trong thùng 2 thì quá trình bắt đầu lại.

2 Lưu đồ thuật toán

V1 = 1; B1 = 1V2 = 1; B2 = 1

V3 = 0L1 = 1

M1 = 1

V1 = 0; B1 = 0V2 = 1; B2 = 1

V3 = 0

H1 = 1

V1 = 0; B1 = 0V2 = 0; B2 = 0V3 = 0; DC1 = 1

T = 30S

DC1 = 0 V3 = 1; DC2 = 1

H2 = 1

DC2 = 0BP = 1, V4 = 1

L1 = 0

DC2 = 0V4 = 0

3 Cài đặt phần cứng

a Sử dụng SIMATIC Manager

b Một chương trình sẽ được tạo ra (File => New project).

c Đặt tên dự án là bài 2 (=>OK).

d Sau đó chèn trạm SIMATIC 300 (Insert => Station => SIMATIC 300Station)

e Mở cấu hình phần cứng (Hardware).

- Sau khi đúp chuột vào Hardware ta có sửa sổ sau:

f Quan sát phía tay phải màn hình.

Ở đó, bạn sẽ thấy các thư mục được chia thành các mục như: PROFIBUS DP, SIMATIC 300, SIMATIC 400,….( nếu các bạn không thấy xuất hiện cửa số đó thì hãy nhấp chuột và biểu tượng được khoanh đỏ ở hình trên, cửasố Profile Standard sẽ xuất hiện), tất cả các mô-đun dành cho giao diện cấu hình phần cứng đều có sẵn.

Chèn Rail bằng cách nhấn đúp (SIMATIC 300 => RACK-300 => Rail)

Sau khi chèn, bảng cấu hình của Rack 0 sẽ tự động xuất hiện.

g Bây giờ, tất cả các mô-đun có thể được chọn từ danh mục Hardware và lắp vào bảng cấu hình cũng như lắp vào giá đỡ của bạn.

Để chèn, bạn phải click vào tên module tương ứng, giũ và thả chuột và

h Ở bước tiếp theo, chúng ta thả CPU 315-2DP và vị trí thẻ thứ hai Điều này

cho phép đọc toàn bộ phận và phiên bản của CPU ( SIMATIC 300 => CPU 300 => CPU 315 => 6ES7 315-1AF02-0AB0).

i Trong bước tiếp theo, chúng ta thấy module đầu vào cho 16 Input trên khe

thứ tư Ở đó có số thứ tự của module được đọc ở mặt trước (SIMATIC 300 => SM 300 => DI/DO 300 => SM 323 DI16/DO16x24V/0.5A).

j Bảng cấu hình trước tiên phải được lưu và biên dịch bằng cách nhấp chuộtvào Sau đó cấu hình phần cứng được dùng bằng cú nhấp chuột vàoX.

k Theo thuộc tính của OB1, thay đổi Created in Language thành LAD và

chấp nhận với ‘OK’.

l Với LAD, STL, FBD: Khối chương trình, giờ đây bạn có một trình soạn

thảo mang đến cho bạn khả năng tạo chương trình STEP 7 của bạn Ở đâykhối chức năng OB1 đã được mở với mạng đầu tiên Để tạo hoạt động logicđầu tiên, bạn phải đánh dấu mạng đầu tiên Bây giờ bạn có thể viết chươngtính chia thành các network Mở một network mới bằng cách nhấp vào biểutượng network STEP 7 – programs cần kiểm tra hiện có thể tải xuống

PLC Lưu khối tổ chức với

- Thực hiện viết chương trình vào phần trên,4 CODE

- Do chương trình STEP 7 khi chạy giả lập nó không nhận biến I Nên tất cả

các biến đầu vào Input trên thay bằng M1.1 => M1.7.

- Danh sách gán biến:

5 WINCC

PHẦN II: PROFIBUS DP

Bài 1: PROFIBUS DP với Master CPU 315-2DP/ Slave ET 200L (Module D3)

Ví dụ: việc vận hành hệ thống mono master CPU315-2DP và Slave ET 200Lđược mô tả Để kiểm tra cấu hình, một chương trình sẽ được viết trong đó đèn hiển thịH1 được kích hoạt bằng cách kích hoạt đồng thời hai nút S0 và S1.

Danh sách nhiệm vụ;

I0.0 S0 lựa chọn nút 1I0.1 S1lựa chọn nút 2Q0.0 H1đèn trưng bày

Các bước thực hiện:

1 Công cụ trung tâm trong STEP 7 là trình quản lý SIMATIC, được mở ở

đây bằng cách nhận đúp vào biểu tượng (Quản lý SIMATIC).

2 STEP 7 – Các chương trình được quản lý theo dự án Một dự án sẽ được

tạo ra (New project).

4.Đánh dấu dự án của bạn và chèn mạng con PROFIBUS ( ET200LInsert => Subnet => PROFIBUS)

5.Sau đó chèn trạm SIMATIC 300 ( Insert => Station => SIMATIC 300Station)

6 Mở cấu hình phần cứng (Hardware)

- Sau khi đúp chuột vào Hardware ta có cửa sổ sau:

7 Quan sát phía tay phải màn hình.

Ở đó, bạn sẽ thấy các thư mục được chia thành các mục như: PROFIBUS DP, SIMATIC 300, SIMATIC 400,….( nếu các bạn không thấy xuất hiện cửa số đó thì hãy nhấp chuột và biểu tượng được khoanh đỏ ở hình trên, cửa số Profile Standard sẽ xuất hiện), tất cả các mô-đun dành cho giao diện cấu hình phần cứng đều có sẵn.

Chèn Rail bằng cách nhấn đúp (SIMATIC 300 => RACK-300 => Rail)

Sau khi chèn, bảng cấu hình của Rack 0 sẽ tự động xuất hiện.

8 Bây giờ tất cả các mô-đun có thể được chọn từ danh mục Hardware và lắp vào bảng cấu hình cũng như lắp vào giá đỡ của bạn.

Để chèn, bạn phải click vào tên module tương ứng, giũ và thả chuột và kéo thả module và một dòng trong bảng cấu hình Chúng ta sẽ bắt đầu với

nguồn PS 307 2A (SIMATIC 300 => PS-300 => 307 2A).

9 Ở bước tiếp theo, chúng ta thả CPU 315-2DP và vị trí thẻ thứ hai Điều này

cho phép đọc toàn bộ phận và phiên bản của CPU ( SIMATIC 300 => CPU 300 => CPU 315-2DP => 6ES7 315-2AF03-0AB0 => V1.1)

10 Khi nhập CPU, cửa sổ sau sẽ xuất hiện, trong đó bạn gán PROFIBUS địa chỉ tới CPU 315-2DP và phải chọn mạng PROFIBUS đầu tiên Khi muốn thay đổi thông số của mạng PROFIBUS, bạn phải bôi đen thông số đó rồi Click Properties

12 Sau đó, biều đò thanh cho Master System được hiển thị ở bên phảiCPU315-2DP, trong đó bạn có thể sắp xếp PROFIBUS Điều này xảy ra

bằng cách nhấp vào module mong muốn ( ở đây là ET 200L với

16DI/16DO) từ danh mục phần cứng trong đường dẫn PROFIBUS-DP.

Bằng cách kéo thả và nhấp chuột, nó có thể được thả vào hệ thống chính.

( PROFIBUS DP => ET 200L => L-16DI/16DO => 6ES7 0XB0)

133-1BL00-13 Khi nhập Slave, cửa sổ sau sẽ được hiển thị trong khi đó bạn phải chỉ địnhmột địa chỉa PROFIBUS tới Slave Địa chỉ phải giống với địa chỉ bạn đã tạo

ra trong công tắc xoay của ET 200L ( Address 5 => OK).

14 Giờ đây, địa chỉ đầu vào và đầu ra của ET 200L có thể được sửa đổi.

Điều này xảy ra bằng cách nhấp đúp chuột vào module đầu vào và đầu ratương ứng trong ET 200L và dược điều chỉnh trong Address.

Trong mọi trường hợp, những địa chỉ này bắt buộc Việc phân bố địa chỉ tự

động diễn ra theo trình tự tương tự như cách nhập địa chỉ phụ (16 DOUniversal module => Address => OK).

15 Bảng cấu hình trước tiên phải được lưu và biên dịch bằng cách nhấp chuộtvào và sau đó được tải xuống PLC bằng cách nhấn chuột vào .

Công tắc chế độ trên CPU phải ở trạng thái STOP!

16 CPU 315-2DP sau đó được kích hoạt làm module đích cho hoạt động tải

xuống (click OK).

17 Địa chỉ trạm của CPU trong mạng MPI sau đó được chọn Bạn chỉ kết nốivới CPU nên có thể chấp nhận bắng cách click OK.

18 Từ SIMATIC Manager, bạn có thể mở khối OB1 bằng cách nhấn đúp vàochỉnh sửa LAD, STL, FBD: Khối chương trình (OB1).

19 Tùy chọn: Nhập các thuộc tính của OB1 cho tài liệu và chấp nhận bằng click Ok.

20 Với LAD, STL, FBD: Program blocks, giờ đây bạn có thể có một chươngtrình soạn thảo cho phép bạn tạo chương trình STEP 7 của mình ở đâykhối tổ chức OB1 đã được mở với Network1 Để tạo hoạt động logic đầutiên, bạn phải đánh dấu Network1.

Bây giờ bạn có thể viết chương trình STEP 7 đầu tiên của mình Một

chương trình thường có thể được chia thành network Mở một network mớibằng cách nhấp vào biểu tượng network

STEP 7 – programs cần kiểm tra hiện có thể tải xuống PLC Trong bài

trên, OB1 là khối duy nhất Lưu khối tổ chức với và bấm download

Công tắc chế độ của CPU phải ở trạng thái STOP!.

21 Thông qua việc chuyển động công tắc chế độ Run, chương trình sẽ khởiđộng và sau khi nhấp nút vào biểu tượng để giám sát, chương trìnhOB1 có thể được giám sát.

- Như trên ta thấy, khi nút S0 (I0.0) và nút S1 (I0.1) được tác động thì đen

trưng bày H1 (Q0.1) sáng

Bài 2: PROFIBUS DP với Master CPU 315-2DP/ Slave ET 200M (Module 04)

Ví dụ: việc vận hành hệ thống mono master CPU315-2DP và Slave ET 200Lđược mô tả Để kiểm tra cấu hình, một chương trình sẽ được viết trong đó đèn hiển thịH1 được kích hoạt bằng cách kích hoạt đồng thời hai nút S0 và S1.

Danh sách nhiệm vụ;

I0.0 S0 lựa chọn nút 1I0.1 S1lựa chọn nút 2Q0.0 H1đèn trưng bày

Các bước thực hiện:

1 Công cụ trung tâm trong STEP 7 là trình quản lý SIMATIC, được mở ở

đây bằng cách nhận đúp vào biểu tượng (Quản lý SIMATIC).

2.STEP 7 – Các chương trình được quản lý theo dự án Một dự án sẽ được

tạo ra (New project).

3 Đặt tên ET200M cho dự án ( ET 200M => OK)

4.Đánh dấu dự án của bạn và chèn mạng con PROFIBUS ( ET200MInsert => Subnet => PROFIBUS)

5.Sau đó chèn trạm SIMATIC 300 ( Insert => Station => SIMATIC 300Station)

6.Mở cấu hình phần cứng (Hardware)

- Sau khi đúp chuột vào Hardware ta có cửa sổ sau:

7 Quan sát phía tay phải màn hình.

Ở đó, bạn sẽ thấy các thư mục được chia thành các mục như: PROFIBUS DP, SIMATIC 300, SIMATIC 400,….( nếu các bạn không thấy xuất hiện cửa số đó thì hãy nhấp chuột và biểu tượng được khoanh đỏ ở hình trên, cửa số Profile Standard sẽ xuất hiện), tất cả các mô-đun dành cho giao diện cấu hình phần cứng đều có sẵn.

Chèn Rail bằng cách nhấn đúp (SIMATIC 300 => RACK-300 => Rail)

Sau khi chèn, bảng cấu hình của Rack 0 sẽ tự động xuất hiện.