Tiểu luận thiết kế môn học – mạng truyền thông công nghiệp Đề tài thiết kế hệ thống mạng truyền thông công nghiệp cho nhà máy xi măng giải pháp của hãng siemens

Các thiết bị công nghệ tiên tiến với hệ thông thiết bị lập trình PLC, vi xử lý, vi điều khiển, điện khí nén, điện tử đang được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp như các dây chuyền sản

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

PHAN HIEU TAI TP HO CHÍ MINH

KHOA DIEN - DIEN TU

AAA KK AK

TIEU LUAN MON: THIET KE MON HOC - MANG TRUYEN THONG

Thang 1 nam 2023

DANH SÁCH NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN

MỤC LỤC

Chương 2: Nội dung đề tài và yêu cầu s- <.sexsses«

2.1 Nội dung đề tài

2.2 Yêu cầu

Chương 3: Tìm hiểu giải pháp mạng truyền thông Siemens và lựa chọn giải pháp .11

3.1 Tìm hiểu giải pháp c cesecseeSEkeeEEkEEEkEEEkErkeskeekeesreerkee H

3.2 Giải pháp lựa chọn cho đề tài s«-52<£222+222<2xesexesssesseee 18

4.2 Thiết bị Simatic S7-1200H CPU 1214C -.5-:-5sse5s5sesszssssss2 20

DANH MỤC HÏÌNH ẢNH

Hình 13 Mạng Profibus cee eb bees cueeccuueescuuseseussesesescessssessssesssssesssesssssessssessessesesesseseesssesess 16 Hình 14 Thong tin vé giao thie truyén dan Profi-bus DP eects 17

Hình 16 Các thành phần trong mạng PROFINET 19

Hinh 21 CP243 —2 AS-i Master Module duroc kết nối với S7-200 - 22

Hinh 23 Chuyén d6i dit ligu sang Analog cece eect eset ee ceeteeteeteees 23

Hình 34 Module T1505 chuyền đối tín hiệu tốc độ cao từ Eneoder -:s:szszss: 29

Hirh 38 KOU USS UND T aoc 33 Hinh 39 Khối USS_CTRLL S22 2222222221 2112212112212211221221122221 021201212 102 34

Hinh 40 Khéi USS RPM X đọc thông số từ biến In 35 Hình 41 Khối USS _RPM_X ghi thong SO XUONG DIGN CAN ccccesececscssescssssscesessssvsnsesees 36 Hinh 42 Cau hinh CPU 215-2DP với Master ccccsccccscsscssesssssesssessessesessssesessesesvssesesess 38 Hinh 43 Cau hinh Slave (CPU 215-2 DP) voi Master (CPU 315-2 DP), 38

Hình 44 Một số cách giao tiếp giữa S7-200 với S7-300 và S7-200 bằng Proñbus 39

Hình 45 Cầu hình module CP54 L1 vào S7-200 không thê thực hiện - 40

Hình 46 Câu hình các trạm As-master và các các trạm As-I sỈaver 40

Hình 47 Cầu hình hệ thống 1 2c 1 22221 11221251E21221E21221121221 2210121122221 012 022 4 Hình 48 Giao diện Scada của hệ thống - c 1S 1 1211111121 1211101 1112111211111 1 t2 41 Hình 49 Chọn MAC để trộn 52: 2222 122121E212211221211221222122122212212221221 2212222 42 Hinh 50 Chế độ Manual bật các van bằng tay ¿222 2222222222212221221221 222222 42 Hinh 51 Hệ thống ở chế độ Aufo - 22221 2222212 212221221 2212211212 1122222121 221 024 43 Hình 52 Chế đô Auto trang thái l bơm các nguyên liệu vào loadcell 43

Hinh 53 Khi cân đủ số cân thì xả van xa dé bang tai đưa nguyên liêu khô vào bôn 44

Hình 54 Khi xả xong băng tải sẽ quay thêm 5s đề đưa hết nguyên liệu vào bồn 44

Hình 55 Sau khi đưa xong nguyên liệu vào bồn thì bắt đầu trộn khô trong 10s 45

Hình 56 Sau khi trộn khô vào thì bắt đầu xả nước vào bồn đề trộn ướt - 45

Lời nói đầu

Ngày nay, sự phát triển của khoa học kỹ thuật diễn ra nhanh chóng trên toàn thế giới Những thành tựu khoa học kỹ thuật đã được vận dụng trong thực tế để tạo ra hàng loạt những sản phâm mới Một trong những thành tựu khoa học kỹ thuật đang được ứng dụng rộng rãi đó là kỹ thuật điều khiển Tuy mới phát triển trong những năm gan đây

nhưng trên đà hội nhập với thế giới Việt Nam đang nhanh chóng tiếp thu các thành tựu

khoa học kỹ thuật áp dụng các thành tựu khoa học kỹ thuật trong quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước Công nghệ cũ, thiết bị cũ dần được thay thế bằng công nghệ

mới, thiết bị mới Các thiết bị công nghệ tiên tiến với hệ thông thiết bị lập trình PLC, vi

xử lý, vi điều khiển, điện khí nén, điện tử đang được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp như các dây chuyền sản xuất, chế biến thực phẩm, máy điều khiển theo chương trình CNG, các hệ thông đèn giao thông, các hệ thống báo động, hệ thống bãi đỗ xe tự động Trong tiểu luận này nhóm em thực hiện truyền thông và tìm giải pháp mạng truyền thông Siemens với đề tài: “Thiết kế hệ thống mạng truyền thông công nghiệp cho nhà máy xi măng” Quá trình thực hiện tiêu luận giúp nhóm em hiểu rõ hơn về bài học trên lớp, qua đó nhóm em có thể nâng cao vốn hiểu biết của mình về các giải pháp mạng truyền thông công nghiệp hiện nay

Trong quá trình hoàn thành tiểu luận, với trình độ kiến thức chuyên môn chưa nhiều, kinh nghiệm thực tế còn ít và thời gian có hạn nên báo cáo của nhóm em không thé tránh được những thiếu sót Do đó, nhóm em kính mong được sự chỉ bảo thêm của các

thầy và đóng góp của các bạn để nhóm em được hoàn thiện hơn

Nhóm em x1n chân thành cảm ơn

Có 2 dòng Logo chính: tích hợp màn hình hiển thị và không Dòng Logo Siemens

được tích hợp màn hình hiển thị LCD, hiển thị dạng văn bản (phục vụ tính năng lập

trình trực tiếp trên thiết bị)

Có 2 dòng Logo chính: tích hợp màn hình hiển thị và không Dòng Logo Siemens

được tích hợp màn hình hiển thị LCD, hiển thị dạng văn bản (phục vụ tính năng lập

trình trực tiếp trên thiết bị)

Với những tính năng mà Logo Siemens có thê thực hiện thì đi kèm đó là giá thành vô cùng hợp lý

Logo Siemens hỗ trợ mở rộng, nâng cấp tính năng thông qua các module mở rộng với

đa dạng tính năng Đến hiện tại có một số dong Logo Siemens da duoc tich hop Web

Lap trinh Logo qua phan mém bang LOGO! Soft Comfort

“+ Cac dong Logo Siemens:

- Co man hinh hién thi: LOGO! 24CE, LOGO! 12/24RCE, LOGO! 24RCE, LOGO! 230RCE

- _ Không có màn hình hiển thị: LOGO! 24CEO, LOGO! 12/24RCEO, LOGOI 24RCEO, LOGO! 230RCEO

* Ứng dụng

Bộ PLC Logo được bắt gặp trong các tủ điện điều khiển chuyên cho ATS, néu ban

làm việc nhiều với các loại tủ điện Siemens thì không khó đề bắt gặp thiết bị này Ứng dụng điều khiển nhà thông minh Module Logo KNX tích hợp dễ dàng các thiết bị

Smarthome

PLC Siemens S7-200 là dòng sản phẩm kế cận của LOGO Siemens xép 87-200 vao

dòng PLC cỡ nhỏ (Micro PLCs) Tuy nhiên nó cung cấp khả năng đủ cho nhiều loại

ứng dụng điều khiển khác nhau PLC S7-200 hỗ trợ đầy dủ các lệnh như logic, bộ

đêm, bộ định thời, các phép tính toán học phức tạp và các hàm truyền thông

Hinh 2 PLC S57-200 CPU 224 DC/DC/DC

- PLCS$7-200 hé tro nhiéu loai module nhu Digital Input, Digital Output, Analog Input,

Analog Output, AS-i (CP243-2), module diéu khién vi tri (EM253), modem (EM241),

thernet (CP243-1), Ethernet IT (CP243-1 IT), PROFIBUS-DP (EM277)

- Phan mém lap trinh cho PLC $7-200 la Step7-Micro/Win, phién ban moi nhat la V4.0,

các bản cập nhật là SP9 có thể cài trên Window7 Ngoài ra Siemens còn cung cấp thêm gói AddOn cung cấp thư viện mở rộng như các hàm truyền thông với Modbus

Cáp lập trình cho S7-200 sử dụng Micro/Win là cáp PC/PPI USB str dung cong USB,

hoặc PC/PPI RS232 sử dụng cổng COM bình thường Sử dụng cáp này, ta có thể

download/upload chương trình, xem online giá trị các biến, trạng thái chương trình đang chạy dưới Š7-200 Ngôn ngữ lập trình cho PLC 87-200 la LAD/STL/FBD, thong thường nhất là sử dụng LAD

Hiện nay dòng Š7 200 không còn sản xuất nữa, tuy nhiên với lịch sử của mình, S7 200 van la cai tén dang chu y trong ho PLC

Cac dong PLC 87-200 Siemens: CPU 221, CPU 222, CPU 224, CPU224XP va CPU226 Ngoài ra, còn có dòng S7-200 SMART: CPU CR40, CPU CR60, CPU SR20, CPU SR30, CPU SR40, CPU SR60, CPU ST20, CPU ST30, CPU ST40, CPU ST60

rẻ nên S7 1200 có mức độ phố biến cao, được sử dụng rất nhiều trong công nghiệp

SIEMENS

Hinh 3 PLC §7-1200 CPU 1211C DC/DC/DC

Uu diém

- Linh hoạt nhờ khả năng kết nối mạng: Bộ điều khiển cơ bản SIMATIC $7-1200 la

lựa chon lý tưởng khi thực hiện linh hoạt và hiệu quả các tác vụ tự động hóa trong

phạm vi hiệu suất thấp đến trung bình Chúng có một loạt các chức năng công nghệ

và IO tích hợp cũng như thiết kế đặc biệt nhỏ gọn và tiết kiệm không gian.

- - Thiết kế sáng tạo:

+ Nhờ các tùy chọn mở rộng, SIMATIC §7-1200 có thể được điều chỉnh hoàn hảo

cho nhiệm vụ tự động hóa cụ thê

+ Giao diện PROFINET tích hợp đảm bảo rằng các thành phần tự động hóa bố

sung và khung kỹ thuật TIA Portal hoạt động hoàn hảo với nhau

+ Bảng mô-đun giúp đễ dàng mở rộng bộ điều khiển mà không thay đôi kích thước

+ Bảo vệ chồng lại sửa đối trái phép mã hoặc xử lý giá trị đòi hỏi mức độ sẵn sàng

cao hơn trong hoạt động

+ Bảo vệ truy cập ngăn các bên trái phép mở hoặc sao chép các mô-đun bảo vệ thuật toán và quy trình của bạn Các chức năng bảo mật này được tích hợp vào Š7-

1200 và Công thông tin TIA

- _ Công nghệ tích hợp:

+ Các chức năng công nghệ tích hợp để đếm và đo các tác vụ, điều chỉnh và điều

khiển chuyên động làm cho SIMATIC S7-1200 trở thành một hệ thống linh hoạt,

+ Nhờ các bộ điều khiển PID tích hợp, bạn có thé điều chỉnh chính xác và hiệu quả các biến vật lý (như nhiệt độ phòng) thành một giá trị mục tiêu cụ thể

+ Tất cả các CPU đều hỗ trợ chức năng theo dõi Điều này giúp chân đoán tôi ưu hóa chính xác các chương trình người dùng và ứng dụng chuyên động

s* Các dòng PLUC S7-1200 Siemens:

+ Standard CPUs: CPU 1211C, CPU 1212C, CPU 1214C, CPU 1215C, CPU 1217C + SIPLUS standard CPUs: SIPLUS CPU 1211C, SIPLUS CPU 1212C, SIPLUS CPU 1214C, SIPLUS CPU 1215C

+ Fail-safe CPUs: CPU 1212FC, CPU 1214FC, CPU 1215FC

+ SIPLUS fail-safe CPUs: SIPLUS CPU 1214FC, SIPLUS CPU 1215FC

1.4 PLC 87-300 Siemens

Đây dòng PLC cỡ trung, với khả năng tính toán nhanh hơn, quản lý số lượng I/O nhiéu hơn nên phù hợp với các ứng dụng vừa và lớn, thường dùng cho dây chuyèn, hệ thống vừa và lớn

a SIEMENS

Gia thành cao hơn nên PUC Š7-300 chỉ phù hợp với các ứng dụng lớn có chi phi cao hơn.PLC 57-300

PLC Š7-300 là một dòng hoàn toàn khác với 57-200 Nó và Š7-400 được sử dụng chủ

yếu cho các hệ thống SCADA hién nay Š7-300 hỗ trợ các cầu trúc mạng chuẩn của

Siemens gém Ethernet, Profibus-DP, AS-i, Serial/Modbus, cho phép ngudi ding xây dựng các cầu trúc mạng đáp ứng các hệ thống lớn theo nhu cầu đặc biệt là hệ thống phân tán

Về mặt điều khiển nó cũng hỗ trợ tất cả các lệnh đề xử lý các công việc điều khiển như SŠ7-200, tuy nhiên nó xử lý nhanh hơn dòng 57-200

Phần mềm dùng đề cấu hình và lập trình cho S7-300 là Step7 Manager, phiên bản mới nhất là V5.5 Cáp lập trình cho S7-300 thông thường là cáp PCAdapter USB sử dụng giao thức MPI với cổng USB Ngôn ngữ lập trình cho S7-300 có thể là

LAD/STL/FBD/SCL/GRAPH

“* Cac dong PLC S7-300 Siemens:

+ Standard CPUs: CPU 312, CPU 315-2 DP, CPU 314, CPU 315-2 PN/DP, CPU 317-

+ SIPLUS compact CPUs: SIPLUS CPU 312C, SIPLUS CPU 313C, SIPLUS CPU

313C-2 DP, SIPLUS CPU 314C-2 PtP, SIPLUS CPU 314C-2 PN/DP, SIPLUS CPU

LAD/STL/FBD/SCL/GRAPH

PLC S7 1500 được xem dòng PLC cuối của Siemens Tuy co được phát triển sau nhưng S7 1500 được tích hợp trong mình nhiều ưu việt hơn những loại PLUC trước

- PLC 87 1500 co thé lap trình trực tiếp trên màn hình thiết bị hoặc lập trình qua TIA

Portal PLC §7 1500 kế thừa đàn anh S7 1200 khả năng truyền thông tuyệt vời và được tích hợp với MindSphere (Tính đến hiện tại chí có S7 1500 mới làm được)

- §7-1500 có thể hiểu là phiên bản hiện đại hơn của S7 300, với các chức năng mạnh

mẽ, CPU tốc độ cao, khả năng mở rộng I/O lớn, hỗ trợ nhiều tính năng về OPC, Web server, nên PLC §7 1500 có thẻ là lựa chọn thay thế cho S7 300 trong l số trường

hợp cần khai thác các thế mạnh của tính năng mới

“* Cac dong PLC 87-1500 Siemens:

+ Standard CPUs: CPU 1511-1 PN, CPU 1513-1 PN, CPU 1515-2 PN, CPU 1516-3

PN/DP, CPU 1517-3 PN/DP, CPU 1518-4 PN/DP, CPU 1518-4 PN/DP MFP

+ SIPLUS standard CPUs: SIPLUS CPU 1511-1 PN, SIPLUS CPU 1513-1 PN,

SIPLUS CPU 1516-3 PN/DP, SIPLUS CPU 1518-4 PN/DP, SIPLUS CPU 1518-4 PN/DP MFP

+ Fail-safe CPUs: CPU I511F-1 PN, CPU 1513F-1 PN, CPU 1515F-2 PN , CPU 1516F-3 PN/DP , CPU 1517F-3 PN/DP, CPU 1518F-4 PN/DP, CPU 1518-4 PN/DP MFP

+ SIPLUS fail-safe CPUs: SIPLUS CPU I511F-1 PN, SIPLUS CPU 1513F-1 PN, SIPLUS CPU 1515F-2 PN , SIPLUS CPU 1518F-4 PN/DP

+ Compact CPUs: CPU 1511C-1 PN, CPU 1512C-1 PN

+ Technology CPUs: CPU I1511T-1 PN, CPU 1515T-2 PN, CPU 1516T-3 PN/DP, CPU 1517T-3 PN/DP

+ Fail-safe T-CPUs: CPU I511TF-1 PN, CPU 1515TF-2 PN, CPU I516TF-3 PN, CPU 1517TF-3 PN/DP

+ Redundant / high-availability CPUs: CPU 1513R-1 PN, CPU I515R-2 PN, CPU 1517H-3 PN

Phần mềm dùng đề cấu hình và lap trinh cho $7-1500 la TIA Portal.

1.6 PLC S7- 400 Siemens

Được xem là trùm cuối của sự mạnh mẽ, với cấu trúc Hot-Standby cho khả năng dự

phòng nóng CPU chạy song song, khả năng quản lý số lượng I/O rất lớn, tốc độ tính

toán xử lý lệnh cao nên PLC S7-400 phù hợp với các hệ thông DCS điều khiển nhà

máy, dây chuyền lớn và rất lớn

Hinh 6 PLC 87-400 PLC 87-400 la m6t sự mở rộng của PUC Š7-300 với bộ nhớ lớn hon, SỐ lượng I/O lớn

hơn, bộ xử lý mạnh mẽ hơn, cho phép vận hành với các hệ thống lớn hơn nhiều so

với S7-300 S7-400 được thiết kế đề làm việc với một số hệ chuân do Siemens thiết kế

như PCS7, CEMAT, mà S7-300 không có được (chăng hạn các khối tạo message) PLC S7-400

Phần mềm dùng đề lập trình cho S7-400 vẫn là Step7 Manager, các kiểu kết nối và ngôn ngữ lập trình đều giống như S7-300

Các dòng PLC S7-400 Siemens duge biét dén nhu: CPU 412-1, CPU 412-2, CPU

412-2 PN, CPU 414-2, CPU 414-3, CPU 414-3 PN/DP, CPU 416-2, CPU 416-3, CPU

416-3 PN/DP, CPU 417-4, CPU 412-5H, CPU 414-5H, CPU 416-5H, CPU 417-5H, CPU 414F-3 PN/DP, CPU 416F-2, CPU 416F-3 PN/DP

Một số ưu điểm của hai dòng sản phâm S7-300 và S7-400:

+ Cầu tạo chắc chắn, làm được trong nhiều môi trường khắc nghiệt khác nhau + Khả năng mở rộng lớn với nhiều module được phát triển

+ Khả năng truyền thông tuyệt với, được tích hợp nhiều công truyền thông khác nhau nhu: Modbus, Ethernet, Profibus

+ Lap trinh don gian bang Step 7 hoac TIA Portal

Tuy nhiên dòng sản phẩm này có nhược điểm là giá thành cao, thích hợp với những ứng dụng dự án có quy mô lớn và rất lớn

` A A

Chương 2: Nội dung đề tài và yêu cầu

2.1 Nội dung đề tài

- Nhà máy gôm 2 lines san xuât, mối line sản xuât gôm một trạm masfer và 5 tram

slave

- Tram slave 1: diéu khién cac thiét bi dong cat hé thong dién, cac motor bang

chuyên tải liệu, máy nghiền, quạt gió, hút bụi

- - Trạm slave 2: điều khiển một hệ thống cân động Hệ thống này có tác dụng điều khiên khôi lượng liệu đâu vào đúng với công suat cai dat

- lrạm sÏave 3: nguyên liệu vào la xi mang

- ‘Tram slave 4: nguyên liệu là vôi

- Tram slave 5: nguyên liệu vào là salat

- Hệ thống điều khiển cân động cho trạm 2,3,4,5 gồm:

+

+

+

+

Một biến tần để điều khién motor

Một motor của băng tải cân

Một encoder để đưa về tốc độ băng tải

Một loadcell đê cân khối lượng liệu trên băng tải

- Hé théng tram slave l giả sử bao gồm:

Hệ thống đèn báo cáo có 100 input digital, 64 output digital

Hệ thống sensor analog (4 — 20mA) gồm các cảm biến (nhiệt độ, áp suất, độ õn )

Hệ thống sensor giám sát tốc độ máy nghiền (xung tốc độ cao, 4 sensor)

2.2 Yêu cầu S

- _ Dưa ra giải pháp thiết kê hệ thông, từ điêu khiên giám sát đên các trạm

- - Công việc bao gôm:

+

+

Tìm hiểu giải pháp mạng truyền thông

Thống kê các thiết bị phù hợp với hệ thống mạng mình đưa ra và các tính

năng hỗ trợ cần chú ý của các thiết bị đó

Vẽ cấu hình giải pháp của hệ thống

Phân tích những ưu điểm nhược điểm của giải pháp đã chọn lựa

Chương 3: Tìm hiểu giải pháp mạng truyền thông Siemens

Siemens đưa ra khá đầy đủ các giải pháp cho mạng truyền thông cho các lĩnh vực tự

động hóa, đây là một mô hình thê hiện giải pháp của hãng

Các cấp hệ thống mạng và phương pháp truyền thông:

+ Cap quan ly (Management leave): truyền thông theo chuẩn Enthernet + Cấp giám sát (Operations leave): truyền thông theo chuẩn Industrial Ethernet + Cấp điều khiển (Control leave): chuân Proñ-Net

+ Cap chap hanh (Field leave): chuan Profibus DP, Profibus PA, AS-interface,

Hart

Nhin chung hang Siemen dua ra rat day du, va tich hop rat nhiéu cac san pham dé

hỗ trợ cho nhu cầu của khách hàng từ các thiết bị cấp quản lý đến cấp trường, phần mềm và phần cứng

pote la SUA ET SAMI Contest Bere Sư ryprt

by |Wwe2zvier sone tưnaceet nae ch naa Nelo

Management level Cell level

Field level

Actuator- sensor level

Hình 8 Giải pháp mạng truyền thông theo cấp của Siemens

Theo phương pháp tô chức hệ thông như trên SIMATIC cung cấp các loại sub-net như: +

EEBSWBSRS LVS

mr

TE SIMATIC® NET |

PROFIBUS

Hình 9 Sơ đỗ các mạng truyền thông của Siemens

3.1.1 Mạng PPI

— PPI (Point to Point Interface) thực hiện truyền thông nối tiếp điểm tới điểm Ghép

nối điểm tới điểm có thể là ghép nối giữa hai thiết bị tự động hoá với nhau, hay

ghép nối giữa thiết bị với máy tính hoặc với thiết bị truyền thông khác

— PPI co nhiing tinh chat dac trưng sau đây:

+ Ghép nối giữa hai thiết bị truyền thông một cách trực tiếp hay thông qua

driver đặc biệt

+_ Có thể sử dụng các thủ tục riêng được định nghĩa truyền kiểu ASCII

— Thông số kỹ thuật của PPI:

+ Số lượng trạm 2

+_ Công vật lý RS 232C (V24)20mA (TTY)RS 422/485

+ Tốc độ truyền 300 bit⁄s, 76,8 Kbit/s cho céng RS 232C; 300 bit/s 19,2 Kbit/s cho công RS 422/485

+ Khoang cach truyén 10 m cho céng RS 232 ; 1000 m cho céng RS422/485 + Dich vy truyén théng ASCII-Driver3964 (R), RK 512, Printdriver và các loại

Driver dac biét khac

PC/PG

— MPI (Multi Point Interface) la mét subnet của SIMATIC Mạng MPI được sử dụng

cho cấp trường hay cấp phân xưởng với yêu cầu về khoảng cách giữa các trạm không

lớn Mạng chỉ cho phép liên kết với một số thiết bị của SIMATIC như $7/M7 va C7

Thiết lập mạng MPI phục vụ cho mục đích ghép nối một số lượng hạn chế các trạm

(không quá 32 trạm) và dung lượng truyền thông nhỏ với tốc độ truyền tối đa là 187,5

Kbps Phương pháp thâm nhập đường dẫn được chọn cho mang MPI la Token Passing

— Mang MPI co nhiing đặc diém co ban sau:

+ Cac thiét bị trong mạng thuộc SIMATIC S7/M7 và C7 vì vậy cho phép thiết lập

mạng đơn giản

+ Mạng được thiết lập với số lượng hạn chế các thành viên và chỉ có khả năng trao đôi một dung lượng thông tin nhỏ

+ Truyền thông thông qua bảng dữ liệu toàn cục gọi tắt là GD (Global Data) Bằng phương pháp này cho phép thiết lập bảng truyền thông giữa các trạm trong mạng

trước khi thực hiện truyền thông

+ Có khả năng liên kết nhiều CPU và PG/OP với nhau

Các thông số kỹ thuật của mạng MPI:

Phương pháp thâm nhập đường dẫn Token Passing

Tốc độ truyền thông Max 187,5 Kbit⁄s

Môi trường truyền dẫn Đôi đây kép có bọc kim chống nhiễu, cáp quang (thuỷ tỉnh

hoặc chất đẻo)

Chiều dai lén nhat cha mang 50 m, véi Repeater 1100 m,véi cáp quang qua OLM>100 km

Cấu trúc mạng (Topology) Đường thăng, cây, hình sao và vòng tròn

Dịch vụ truyền thông Các hàm chức năng của S7Bảng dữ liệu truyền t.hông toàn cục (GD)

Hinh 11 Mang MPI

3.1.3 Mạng AS-I:

— Mạng AS-I: Giao tiếp cảm biến chấp hành, là cấp mạng thấp nhất trong hệ thống tự động hóa Cáp làm 2 nhiệm vụ: cung cấp nguồn cho cảm biến và trao đôi thông tin giữa ASI master và cảm biến/chấp hành

— Mang AS-I gom một chủ nhiều tớ, mỗi tớ có một địa chỉ, chủ sẽ truy cập thông tin

từ tớ và chờ tớ trả lời

— Những tính chất đặc trưng của AS-1:

+ AS-i là mạng tôi ưu cho các thiết bị chấp hành và cảm biến số Quá trình trao đối

dữ liệu được thực hiện thông qua đường dẫn từ cơ cầu chấp hành/cảm biến với

trạm chủ, đường dẫn này đồng thời là đường cung cấp nguồn cho các cảm biến + AS-i có thê ghép nối với các cơ cầu chấp hành có kích thước | bit đến 8 bit theo

tiêu chuẩn IP 65 và liên kết trực tiếp với quá trình

+ Hoạt động của AS-i¡ không cần thiết lập cầu hình trước

Các thông số kỹ thuật của AS-i:

+ Chuan AS-i theo chuan IEC TG 178

+_ Số lượng trạm cho phép: | Master va max 31 Slave

+ Phương pháp thâm nhập đường dẫn : Master — Slave

Tốc độ truyền: 167 Kbit/s

Môi trường truyền thông: Dây dẫn thăng không bọc

+

+

+ Khoảng cách giữa các thiết bị trong mạng : 300 m với Repeater

+ Kiểu nối : Đường thăng, cây, sao

+ Dịch vụ truyền théng: AS-i Function

3.1.4 Mạng Profibus:

Đây là một chuẩn truyền thông được SIEMENS phát triển từ năm 1987

Mạng PROFIBUS tuân theo chuân EN 50170 cho phép kết nối các bộ điều khiển

PLC, các thiết bị vào/ra phân tán, các bộ lập trình PC/PG, các cơ cầu chấp hành, các

Mạng PROFIBUS được cung cấp theo ba chủng loại tương thích nhau:

+ _PROFIBUS - DP: phục vụ cho việc trao đổi thông tin nhỏ nhưng đòi hỏi tốc độ truyền nhanh, được xây dựng tối ưu cho việc kết nối các thiết bị trường với máy

tính điều khiển PROFIBUS — DP phát triển nhằm đáp ứng yêu cầu cao về tính

năng thời gian trong trao đối dữ liệu Với số trạm tối đa trong một mạng là 126,

tốc độ có thể lên tới 12Mb/s

+ _PROFIBUS - FMS: trao đôi lượng thông tin trung bình giữa các thành viên bình đăng với nhau trong mạng, dùng chủ yếu cho việc nổi mạng các máy tính điều khiển và giám sát Mạng này chỉ thực hiện ở các lớp 1, 2, 7 theo mô hình quy

Hinh 13 Mang Profibus

Graphic memory Graphics memory & to 132 MB SDRAM, some using

dynamic sharing of system RAM

Resolutions/frequencies/colors VGA: 1600x1200 / 32-bit color depth / 85 Hz

DVI-I: 1600 x 1200 / 32-bit color depth / 60 Hz LCD: 1280 x 1024 / 18-bit

USB External: 4x USB 2.0 on the port side

(max 2 can be simultaneously operated as high current)

internal: 2x USB 2.0 (1x high current, tx low current)

Front pane! ports: 1x USB 2.0 high current

1x USB 1.1 high current

~ Data lines A.B

- Control ines RTS AS, RTS_PG

- 5V supply voltage (max 90 mA)

Ground connection

-~DP12 connector cable shield

RS485, potential isolated * Automatically configured

Automatically configured

Ethernet 2x Ethernet port (RJ45), 10/100 Mbit, VIA MAC VT6106S

9-pin Cannon socket Compact Fiash Slot for Compact Flash Card

Status displays on the device

DVD/CD access (to CD drive if installed)

Status LED for post codes (below the

7 segment displays)

3.1.5 Mạng Ethernet công nghiệp:

Mang Ethernet công nghiệp sử dụng thủ tục truyền thông ISO và TCP/P (Transmission Control Protocol / Internet Protocol)

Theo phương pháp thâm nhập đường dẫn đã chọn (CSMA/CD — Carrier Sense Multiple Access with Collision Detecion) thi cac thanh vién trong mang Ethernet công nghiệp đều bình đẳng với nhau

Theo tiêu chuẩn truyền thông ISO và ISO on TCP thì các trạm không phải của SIEMENS cũng có khả năng tích hợp vào mạng, nói một cách khác Ethernet công nghiệp là mạng truyền thông mở

- _ Các thông số của mạng Ethernet công nghiệp:

+ Chuan truyén thong : IEEE 802.3

+ Số luong tram : Max 1024 tram

- Phuong phap tham nhap duong dan: CSMA /CD: Truy nhập ngẫu nhiên, nhận biết

xung đột

s* Môi trường truyền thông:

+ Cáp quang: Cáp thuỷ tỉnh hoặc chất dẻo

+ Day dan:

© (Cap déng truc

¢ Cáp đôi dây xoắn

s* Kiểu nỗi: Đường thẳng, cây, hình sao và vòng tròn

* Dịch vụ truyền thông : S7-FunctionISO- TransportISO-on-TCP

Hinh 15 Mang Ethernet

3.1.6 Mang Profinet:

Profinet (thuong được viết thành làPROFINET, như một từ viết tắt của Process Field Net) là một tiêu chuẩn kỹ thuật công nghiệp dé truyén dữ liệu qua Ethernet công nghiệp, được thiết kế đề thu thập dữ liệu từ và điều khiển thiết bị trong các hệ thông công nghiệp, với sức mạnh đặc biệt trong việc cung cấp dữ liệu theo hạn chê thời gian chặt chẽ (theo thứ tự lms trở xuống)

Ưu điềm của truyền thông profinet

- Hiệu năng: Tự động hóa trong thời gian thực

- An toan: truyền thông đảm báo an toàn

- Phân tích: Vận hành nhanh chóng và khả năng xử lý sự cô hiệu quả

- Đầu tư hiệu quả: Tích hợp liền mạch các hệ thông ñeldbus

Ứng dụng

Bao toan Von dau tw

Hang loat cac thiét bi trường từ nhiều nhà cung cấp khác nhau cũng như các thiết

bị điều khiến, thiết bị mang đều có các chức năng PROFINET Giao diện này cung cấp trên hầu hết các thiết bị chuyển mạch Với 2 công tích hợp để xây dựng cau tric mạng bus hay mạch Vòng

sự tích hợp của hệ thong mạng trường hiện tại và sự bảo toàn vốn đầu tư là một phần cốt yêu của Profinet

Cúc ứng dụng mới với giải pháp mạng LAN không dây công nghiệp

PROFINET đang sử dụng những tiện ích của công nghệ Ethernet vì vậy nó có thê

được sử dụng cho cầu trúc mạng hình sao và mạch vòng với môi trường mạng điện hoặc

quang cũng như cho kết nôi không dây

Với mạng LAN không dây công nghiệp, AGVs hoặc các thiết bị bảo trì và vận

hành di động có thê tích hợp dên dàng vào hệ thông tự động hóa, và ngay cả với công nghệ an toàn

Ethernet trong wng dung thoi gian thực với Profinet

Băng thông rong cho phép sử dụng Ethernet trong tat ca các nhiệm vụ tự động hóa, bên cạnh việc truyền thông IO tuần hoàn IO (truyền số liệu trong Ims), TCP/IP và giao thức IT có thê được sử dụng cùng một lúc trên cùng một mạng

PROFINET cung cấp thời gian đáp ứng với truyền thông chu kì trong Ims giữa

bộ điều khiển PROFINET IO Controller va cac thiét bi PROFINET IO Devices

PROFINET cũng cung cấp một giải pháp cho các tác vụ điều khiển truyền động nhanh

và xác định

Profinet dam bao chic nang an toàn

PROFIsafe như một mô tả ứng dụng độc lập của công nghệ mạng, nó có thể được

sử dụng cho PROFIBUS cũng như đổi với các hệ thông PROFINET Các Slots IO trong

thiết bị PROFINET-IO có thê được trộn lẫn giữa tiêu chuẩn và an toàn, điều này giúp

giảm thiểu chỉ phí cáp và sô lượng các module khác nhau Các khách hàng sẽ có những khả năng và tiện ích mới trong việc sử dụng topo mạng Ethernet công nghiệp, bao gồm

cả mạng không dây trong các ứng dụng của mình Bên cạnh đó, công nghệ an toàn (Safety) cũng có thé sử dụng trên cùng một mạng PROFINET cung cập nhiều dải tốc độ

xử lý khác nhau từ rá nhanh, tốc độ cao cho đến các tốc độ cho các ung dung IT thong

thường, tất ca đều trên một mạng

3.2 Giải pháp lựa chọn cho đề tài

Dựa trên các giải pháp mà hãng đã đưa ra, ta chọn một giải pháp đề xây dựng giải pháp mạng truyền thông cho nhà máy xi măng:

- _ Cấp chấp hành: Truyền thông theo chuẩn ProñBus DP và As-interface

- _ Các thiết bị: Motor, đèn cảnh báo, Alarm, Sensors, biến tần, encoder, loadcell

- _ Cấp điều khiển: truyền thông theo chuẩn Proñ-bus DP và các thiết bị PLC S7, các module truyền thông

- _ Cấp giám sát: Truyền thông theo chuẩn Profi-bus DP

- _ Các thiết bị: Máy tính giám sát, module truyền thông, phần mém WinCC, TIA PORTAL, SIMATIC Manager

Chương 4: Thống kê các thiết bị phù hợp với hệ thống

- _ Gồm 02 máy tính giám sát 02 line

- _ Vì yêu cầu trong nhà máy đòi hỏi các máy tính công nghiệp phải có độ an toàn cao nên không thể dùng các máy tính thông thường Siemen có đưa ra các máy

tính PG/PC khác nhau Thông tin của máy được thể hiện rõ trong tài liệu di kèm

của nhà sản xuất

- Ngoài ra máy tính để thực hiện giám sát được cần cài đặt phần mềm WinCC

hoặc TIA Portal

- Méts6 thong tin vé giao thirc truyén dan Profi-bus DP dé hé tro cho việc chọn

lựa giải pháp mạng đã được liệt kê ở trên