GiẢi pháp mạng truyền thông trong nhà máy xi măng với Mitsubishi

Sự cho phép mục đích người sử dụng và OEMs chọn sản phẩm họ cần cho hệ thống tự động của họ.Và chắc chắn rằng sản phẩm đó có thế truyền liên lạc với những thiết bị khác bằng cáp CC link.

GVHD : Thầy Trần Hoàng Dũng SVTH : Bùi Ngọc Dũng

Đỗ Văn Long

Lưu Vĩnh Sấm

Yêu cầu

Đưa ra giải pháp thiết kế hệ thống, từ điều

khiển giám sát đến các trạm Công việc bao gồm :

Tìm hiểu giải pháp mạng truyền thông

Thông kê các thiết bị phù hợp với hệ thống mạng mình đưa ra

Tính năng hỗ trợ cần chú ý của các thiết bị đó

Vẽ cấu hình giải pháp của hệ thống

Phân tích nhưng ưu điểm nhược điểm của giải

pháp đã chọn lựa

Giải pháp mạng truyền thông

CC - Link là gì?

• CC link (control & communication link) là kết quả sáng tạo và phát triển của hãng Mitsubishi ở Nhật nó là một trong những hãng sản xuất thiết bị tự động hóa lớn nhất và là tập đoàn sản xuất lớn nhất thế giới về PLC Trong năm 2000 CC- link được thiết kế như 1 mạng mở vì thế những hãng sản xuất thiết bị tư động độc lập có thể kết hợp CC link tương thích vào trong sản phẩm của họ Sự cho phép mục đích người sử dụng và OEMs chọn sản phẩm họ cần cho hệ thống tự động của họ.Và chắc chắn rằng sản phẩm đó

có thế truyền liên lạc với những thiết bị khác bằng cáp CC link

CC link là một dòng của hệ thống mạng mở cả 2 quá trình điều khiển và cung cấp thông tin ở tốc độ cao và có hiệu quả, các xí nghiệp rộng lớn và quá trình tự động hóa

• Mạng CC-Link: Là loại mạng nối dây 2 sợi kiểu móc

xích tới các mô-đun vào/ra ở phía xa, cho phép một PLC

có thể điều khiển nhiều thiết bị nhưng giảm thiểu lượng dây nối

Các loại mạng CC-Link

• (Industrial Ethernet) Là một chuẩn mới với công suất cao

1Gbps Ethernet công nghiệp sử dụng đường truyền cáp quang

• Mạng chuẩn thiết bị trường với công suất lên tới 10Mbps

• Mạng an toàn mở, sử dụng trong các hệ thống cấu trúc đòi hỏi độ an toàn cao

• Sensor lever network (Giống như chuẩn mạng ASi) phù

hợp với tiêu chuẩn từ Châu Âu

Giải pháp mạng CC-Link Mitsubishi

Hệ thống đường dây

?

Đặc điểm của CC-link

• Tốc độ cao , Công suất truyền tải dữ liệu lớn (10Mbps) có thể cho phép truyền thông dữ liệu bit và word

Tỷ lệ tốc độ truyền và khoảng cách

• Giao tiếp giữa những bộ điều khiển phân tán

– CC-link sử dụng chu kỳ truyền ổn định

cao,cho bởi giao thức N:N giữa các bộ điều khiển ( master station and local station)

• Đa dạng các sản phẩm được cung cấp từ đối tác của nhà sản xuất(hơn 450 loại sản phẩm hỗ trợ từ hơn 400 công ty trên toàn thế giới )

• Thời gian truyền thông mạng cố định

Thời gian truyền thông mạng cố định

Thông tin kỹ thuật

Thông tin kỹ thuật

Hệ thống rẽ nhánh

• CC-Link/LT cung cấp hiệu suất cao và giảm bớt sự nối dây

CC-Link/LT được thiết kế cho sự thi hành trong những cảm biến và những kích thích và giảm I / O các ứng dụng Nó đơn giản hoá và tối giản sự nối dây cho lĩnh vực thiết bị và trong bảng điều khiển Những sai số lắp ráp được loại trừ CC-Link/LT được tính dựa trên công nghệ của CC-Link Nó cung cấp sự mở hoạt động tốc độ cao và chống tiếng ồn tuyệt vời

• Công nghệ Mạng Mở

CC-Link/LT sử dụng giống như công nghệ mạng mở như CC-Link

Bạn có thể làm cho sự lựa chọn linh hoạt của các thiết bị tối ưu từ nhiều nhà cung cấp để cải thiện tính linh hoạt của hệ thống

• Tốc độ đáp ứng cao

CC-Link/LT có thể nhanh chóng cập nhật tất cả các điểm I / O trong số

ít như 1.2ms tại một mạng lưới tốc độ 2.5Mbps

3 tốc độ truyền thông có thể được chọn (2.5Mbps/625kbps/156kbps), cáp theo yêu cầu từ xa cho ứng dụng

• Lập trình Đơn giản

• Không có lệnh đặc biệt hoặc địa chỉ là bắt buộc CC-Link/LT các thiết bị

có thể được xem như là "vị trí" I / O

Không cần sự cài đặt tham số

• Slave trạm không cần thiết phải thiết lập mạng lưới truyền tốc độ Chỉ có Master yêu cầu tốc độ cài đặt

Giảm thiểu không sử dụng địa chỉ I/O

CC-Link/LT làm giảm số lượng không sử dụng các địa chỉ mạng Bằng cách chọn chế độ thích hợp nhất hoặc là 4,8, hoặc số điểm 16 I / O, hiệu quả nhất sử dụng các mạng lưới các địa chỉ có thể đạt được

Communication system

Hệ thống giao tiếp BITR method (Broadcastpolling + Interval Timed Response) Transmission path format T-branch format

Số lượng max các unit kết nối 64 units

Số lượng max các modules kết nối tới

Inter station length(Độ dài trạm liên tiếp) Unlimited

Inter T-branch length(Độ dài nhánh liên

Master station connection position

Vị trí trạm chủ Connected to the end of the main line.

(JIS C 3306 conformance, 0.75mm2×4)

Sơ đồ mạng

Basic communication

function

Chức năng truyền thông cơ bản

Network oriented common memory Mạng theo định hướng chung bộ nhớ (real time communication)

Transient communication (non real time communication) Transmission speed / data link control

Tốc độ truyền/Điều khiển liên kết dữ liệu 1Gbps / based on Ethernet standardNetwork topology

cấu trúc liên kết mạng Loop

High reliability data transmission

(Độ tin cậy truyền dữ liệu) Double loop

Collision avoidance

Tránh xung đột

Token passing Truyền mã thông báo Size of network oriented common memory

Dung lượng bộ nhớ chung Max 256K bytes

Media IEEE 802.3zmultimode optic fiber cable (GI)

Connector IEC 61754-20LC connector

Total stations per network 120 stations

Distance between 2 stations

(multimode optic fiber cable is used) Max 550m

Phân tích yêu cầu nhà máy

• Nhà máy gồm 2 line sản xuất, mỗi line sản xuất gồm một trạm chủ và 5 trạm tớ

»Mục đích: tăng cường công suất nhà máy

»Cần có hệ thống máy chủ quản lý 2 line

 Trong trạm chủ của mỗi line cần có hệ thống

máy chủ giám sát điều khiển 5 trạm tớ.Cấp độ quản lý Control level (production control)

Hệ thống trạm tớ

• Trạm tớ 1 : điều khiển các thiết bị đóng cắt hệ thống điện , các

motor băng chuyền tải liệu, máy nghiền, quạt gió, hút bụi…

• 25 motor liên quan đến quá trình nghiền, tải liệu, quạt gió, hút bụi, cán liệu… ( không có biến tần)

• Hệ thống đèn cảnh báo và alarm có 100 input digital, 64 output digital

• Hệ thống sensor analog ( 4-20mA) gồm 40 cảm biến ( nhiệt độ, áp suất, độ ồn ….)

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

– Giải pháp : Sử dụng mạng CC link & CC-Link /lt Sử dụng cầu liên kết CC link và CC-Link /lt, lắp đặt các trạm IO station để điều khiển đóng cắt các thiết bị thông qua Rơle,Contactor và đầu vào cho các thiết bị cảnh báo và alarm

– Sử dụng các modules Analog lắp đăt trên mạng để nhận tín

hiệu Analog từ các cảm biến nhiệt độ và độ ẩm

• 25 motor liên quan đến quá trình nghiền, tải liệu, quạt gió, hút bụi, cán liệu… ( không có biến tần)

– Sử dụng 25 motor cho các ứng dụng khác nhau, sử dụng

contactor, khởi động từ để đóng mở đảo chiều quay động cơ

• Hệ thống đèn cảnh báo và alarm có 100 input digital, 64 output digital

• Hệ thống sensor analog ( 4-20mA) gồm 40 cảm biến ( nhiệt độ, áp suất, độ ồn ….)

• Hệ thống sensor giám sát tốc độ máy nghiền ( xung tốc

độ cao ) ( 4 sensor)

Trạm tớ 2

• Hệ thống điều khiển cân động gồm :

– Một biến tần để điều khiển motor quay băng tải

• Kết nối biến tần với hệ thống mạng thông qua card giao tiếp của hãng FR-A7NC

– Một motor của băng tải cân

• Motor 3 pha

– Một encoder để đưa về tốc độ băng tải

• Tác dụng: Thể hiện tốc độ hiện tại băng tải,so sánh tính toán với kết quả load cell tính ra trọng lượng thực của vật trên băng tải

– Một loadcell để cân khối lượng liệu trên băng tải

• Loadcell đưa về tín hiệu analog rất dễ sai lệch , mất trên đường truyền do đó cần thêm bộ chuyển đổi Analog modules tích hợp trên đường truyền CC-Link

Modular PLC

Power Supply Modules

Để thiết bị làm việc tốt không gặp các vấn đề.Với dòng tổng tiêu thụ là 2.42A thì nhà sản xuất khuyến cáo nên

chọn bộ nguồn là 6A.

QJ61BT11N Master/Local Module

Đặc điểm

• Cyclic transmission(Phát chu kỳ )

• Expanded cyclic transmission(mở rộng chu kỳ phát)

• Transient transmission(Truyền tức thời)

• Station-to-station cable length

relaxation(Giảm bớt chiều dài cáp mạng)

Remote I/O: AJ65SBTB

High-Speed Counter Modules

• Tầm đếm lớn 0 tới 16777215(24 bit)

• Đầu vào bên ngoài:

5/12/24VDC(2 đến 5 mA)

• Có thể đếm với cạnh lên cạnh xuống chậm mà không xảy ra lỗi

Peripheral Device Connection Module

AJ65BT-G4-S3

Communication Modules for HMI (GOT)

A8GT-J61BT13

PC Interface Boards

CC-Link IE control network module

Repeater Modules

• Ba kiểu của mô đun bộ chuyển tiếp sẵn sàng sử dụng theo mục đích

mong muốn trong mối liên kết CC- link

– Repeater (T-branch) module: AJ65SBT-RPT

Điều này cho phép T- branch tại bất kỳ tốc độ truyền dẫn nào, và cho phép mở rộng cự ly truyền dẫn

– Optical repeater modules: AJ65SBT-RPS, AJ65SBT-RPG

Với những sợi cáp quang, có thể mở rộng việc truyền tải từ xa và phòng ngừa các vấn đề với tiếng ồn trong các đường dẫn truyền

• Ngoài ra, mô-đun này cho phép các T-branch wiring

• Wireless optical repeater modules: 10A,

AJ65BT-RPI-10B

Vô tuyến truyền ánh sáng hồng ngoại cho phép sự di chuyển dữ liệu tới những bộ điều khiển trong những chỗ khó nối dây

• Lên đến 64 của mô-đun I / O từ xa trạm, thiết bị trạm từ xa,vị trí các

trạm, standby master stations , trạm thiết bị thông minh, và repeaters được cho phép trong khoảng một phần “1 Lưu ý rằng số lượng các trạm slave có thể được kiểm soát bởi một trong những trạm chủ cũng giống như cho CC-Liên kết các hệ thống bằng cách sử dụng repeaters

• Bằng việc sử dụng repeater mô-đun có thể giao tiếp với lên đến 10 cấp

độ trạm slave từ một phần có chứa trạm chủ (khi AJ65SBT-RPT được

sử dụng) (Tính đến ba cấp độ là có thể có khi AJ65SBT-RPS được sử dụng, và đến hai cấp độ có thể có khi AJ65SBT-RPG, AJ65BT-RPI-

10A hay AJ65BT-RPI-10B được sử dụng.)

Repeater Module AJ65SBT-RPT CC-Link System Repeater (T-Branch) Module

RS-232 Interface Module

AJ65BT-R2

CC-Link-CC-Link/LTBridge Module

HMI – Giao diện người máy

GOT 1000

Thiết bị cần thiết cho kết nối CC-link

Biến tần FR 700

Card giao tiếp FR-A7NC

Encoder

Load cell

•

http://pia.khe.siemens.com/index- 4404.htm

weighing_technology-shear_beamtype_sb-Sơ đồ cầu wheatstone LOAD CELL

ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT LOAD CELL

Q-• FR Configurator : Dễ dàng cài đặt,giám sát các thông

số cho việc sử dụng biến tần.Hỗ trợ cho các dòng biến tần FR-V500,FR-A500/A700,FR-E500,FR-

F500/F700,FR-S500E.

The RAS (Reliability, Availability, Serviceability)

(Đảm bảo, hiệu quả,tiện lợi)

1.Stand-by master function

2.Slave Station Detaching function

3.Automatic Return function

CC-Link tự động kết nối lại cho trạm tớ khi lỗi đã

Redundant CPU system

CC-Link Redundant System

Với chức năng dự phòng trạm chủ của CC-Link, Standby

master station sẽ tiếp tục truyền thông liên kết dữ liệu nếu trạm chủ gặp sự cố.Hơn nữa khi Standby master station đang hoạt động quản lý

hệ thống, Trạm chủ khi hoạt động được trở lại sẽ đảm nhiệm chức

năng như một Stanby Master Station

Redundant Power Supply System

• Redundant Power Supply System được thiết kế cho tất cả các dòng CPU

• Power supply module có thể được tự động thay thế online khi bộ nguồn chính gặp sự cố

• Các module: Q64RP, Q63RP …

CC-Link IE

Sơ đồ giải pháp mạng Mitsubishi

trong nhà máy Ximang

– CC-Link: Field level

– CC-Link/LT : Sensor level

CC-Link IE (Information managementPlant Level )

MELSECNET/H Controller Level

Link/LT

CC-Alalog Module

Phân tích những ưu,nhược điểm

của giải pháp đã chọn lựa

– Phân cấp rõ ràng dễ dàng trong việc quản lý hệ

thống

– Cho phép các trạm tớ trao đổi trực tiếp với nhau

trong một chu kỳ Bus

• Cấu trúc Bus đơn giản, tiết kiệm dây dẫn và chi phí lắp đặt

• Trường hợp có trạm hỏng hóc sự cố thì không ảnh hưởng tới trạm khác

• Nhược điểm

– Do cấu trúc hệ thống mạng là Bus nên có những nhược điểm của hệ thống bus:

• Xác định vị trí lỗi xảy ra trên đường dây khó khăn

• Phân chia thời gian truy cập,tại một thời điểm chỉ có một một thành viên trong mạng được phép gửi tín hiệu

– …

Giới thiệu phần mềm

• Kết thúc giới thiệu về các phần mềm lập trình thiết kế hệ thống mạng

• Mô phỏng hệ thống,setup các trạm đơn giản

• Thiết kế mô phỏng giao tiếp giữa GOT

1000 và PLC thông qua mạng CC-Link