Báo cáo mạng truyền thông sử dụng giải pháp ormon

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG LỚP TĐ05 BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: GIẢI PHÁP CỦA HÃNG OMRON GVHD : Thầy TRẦN HOÀNG DŨNG SVBC : LÂM QUANG TƯỜNG VÕ HOÀNG VIỆT HOÀNG MINH THÀNH VÕ NGỌC DUY Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. MỤC LỤC A. Giới thiệu về hãng Omron B. Tìm hiểu mạng PLC Omron trong cơng nghiệp I. Vai trò ứng dụng mạng PLC trong công nghiệp II. Mạng PLC Omron trong công nghiệp III. Gi ới thiệu về Modbus và Ethernet 1. Modbus 2. Ethernet 3. AS-I C. Sơ đồ tổng quan hệ thống D. Các thiết bị sử dụng 1. PLC CP1H 2. Biến tần 3G3JX-A2001 3. Cảm biến áp suất E8MS/E8M 4. Encoder E6A2-CS3E 5. Động cơ 6. Loadcell E. Thiết lập cấu hình hệ thống 1. Kết nối PLC MASTER với PC 2. Kết nối PLC MASTER với các PLC SLAVER 3. Trạm tớ 1 4. Trạm tớ 2,3,4,5 F. Lập trình và giám sát hệ thống Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. NỘI DUNG BÁO CÁO A.GIỚI THIỆU VỀ HÃNG OMRON: OMRON được thành lập tại Nhật bản năm 1933, hiện tại có trên 25000 nhân viên và doanh số bán hàng trên 5 tỷ USD mỗi năm. OMRON được coi là một trong những hãng điện tử hàng đầu thế giới về công nghệ tự động hoá. Các thiết bị tự động của OMRON có chất lượng cao, được sản xuất với công nghệ mới nhất và rất đa dạng: từ công tắc đơn giản, rơ le các loại, bộ định giờ, bộ đếm, cảm biến, kiểm soát nhiệt độ, cho tới các thiết bị điều khiển chương trình hiện đại. Tất cả có gần 20.000 mặt hàng khác nhau, liên tục được cải tiến Ðầu năm 1996, Công ty Omron Electronics Pte.Ltd. đã mở văn phòng đại diện tại Hà nội và sau đó tại thành phố Hồ Chí Minh. Hiện tại Omron đã có mạng lưới bán hàng gồm nhà phân phối và các đại lý. Ngoài bán hàng, Omron và hệ thống phân phối cũng cung cấp các dịch vụ khác như tư vấn, thiết kế hệ thống, lắp đặt, hướng dẫn sử dụng, bảo trì, sửa chữa, tổ chức các khoá đào tạo về thiết bị tự động cho khách hang. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. B. TÌM HIỂU MẠNG PLC OMRON TRONG CÔNG NGHIỆP: I.Vai trò ứng dụng mạng PLC trong công nghiệp: § PLC đóng vai trò trung tâm trong điều khiển, dễ dàng lập trình, ứng dụng trong phạm vi rộng, giá thành thấp và dễ dàng trong bảo trì sửa chữa, độ chính xác cao trong môi trường công nghiệp. § Theo dõi được tình hình cụ thể quá trình sản xuất mà người vận hành không cần trực tiếp trong khu vực sản xuất. § Mạng PLC thu nhận dữ liệu trên tất cả các dây chuyền sản xuất mà không làm chậm lại quá trình sản xuất, rồi phân tích quá trình sản xuất, chẩn đoán, giám sát sự cố và độ tin cậy trong hoạt động của các thiết bò, quản lý nguyên liệu và lưu vào hệ thống. § Chi phí thời gian cho việc ngừng quá trình sản xuất để phát hiện và sửa chữa sự cố thì cao hơn chi phí cho sự lắp đặt những hệ thống cảnh báo, theo dõi, giám sát mà mạng PLC có thể đáp ứng. II.Mạng PLC Omron trong công nghiệp: Tuỳ theo yêu cầu công nghệ mà mạng PLC Omron trong công nghiệp có các cấp khác nhau nhưng thường được chia làm 3 cấp cơ bản sau: 1.Cấp quản lý thông tin,dữ liệu: Ở cấp này sẽ lưu trữ các giá trò, thông số của quá trình sản xuất cũng như tối ưu hóa và phân tích các chứa năng để xử lý, xuất các kết quả thành báo cáo, in ấn và truyền tải thông tin. Ví dụ cấp này như mạng Ethernet. 2.Cấp điều khiển, giám sát: Ở cấp này, các chứa năng tự động hóa và tối ưu hóa được xử lý tự động. Thông tin sẽ được trao đổi với nhau phục vụ cho hoạt động, tạo thành một khối thống nhất.Tiêu biểu cho cấp này là mạng Controller linhk và Profibus… 3.Cấp thực thi: Là cấp kết nối giữa các máy móc và các PLC, các thiết bò trường đo lường, sensors,tay máy, biến tần…Thực hiện ở cấp này có mạng DeviceNet, Compobus/S… Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. (Mô hình một mạng công nghiệp) III. GIỚI THIỆU VỀ MODBUS, ETHERNET VA AS-I 1. MODBUS: MODBUS là một protocol phổ biến bậc nhất được sử dụng hiện nay cho nhiều mục đích. MODBUS đơn giản, rẻ, phổ biến và dễ sử dụng. Được phát minh từ thế kỉ trước (gần 30 năm trước), các nhà cung cấp thiết bị đo và thiết bị tự động hóa trong công nghiệp tiếp tục hỗ trợ MODBUS trong các sản phẩm thế hệ mới. Mặc dù các bộ phân tích, lưu lượng kế, hay PLC đời mới có giao diện kết nối không dây, Ethernet hay fieldbus, MODBUS vẫn là protocol mà các nhà cung cấp lựa chọn cho các thiết bị thế hệ cũ và mới. Một ưu điểm khác của MODBUS là nó có thể chạy hầu như trên tất cả các phương tiện truyền thông, trong đó có cổng kết nối dây xoắn, không dây, sợi quang, Ethernet, modem điện thoại, điện thoại di động và vi sóng. Có nghĩa là, kết nối MODBUS có thể được thiết lập trong nhà máy thế hệ mới hay hiện tại khá dễ dàng. Thực ra, nâng cao ứng dụng cho MODBUS là cung cấp truyền thông số trong nhà máy đời cũ, sử dụng kết nối dây xoắn hiện nay. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. MODBUS là một hệ thống “chủ - tớ”, “chủ” được kết nối với một hay nhiều “tớ”. “Chủ” thường là một PLC, PC, DCS, hay RTU. “Tớ” MODBUS RTU thường là các thiết bị hiện trường, tất cả được kết nối với mạng trong cấu hình multi-drop (hình1). Khi một chủ MODBUS RTU muốn có thông tin từ thiết bị, chủ sẽ gửi một thông điệp về dữ liệu cần, tóm tắt dò lỗi tới địa chỉ thiết bị. Mọi thiết bị khác trên mạng sẽ nhận thông điệp này nhưng chỉ có thiết bị nào được chỉ định mới có phản ứng. Hình 1: Một mạng MODBUS RTU có một chủ, như PLC, PC, DCS và 247 thiết bị tớ được kết nối trong cấu hình multi-drop. Các thiết bị trên mạng MODBUS không thể tạo ra kết nối; chúng chỉ có thể phản ứng. Nói cách khác, chúng “lên tiếng” chỉ khi được “nói tới”. Một số nhà sản xuất đang phát triển các thiết bị lai ghép hoạt động như các tớ MODBUS, tuy nhiên chúng cũng có “khả năng viết”, do đó làm cho chúng trở thành các thiết bị chủ ảo. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Ba phiên bản MODBUS phổ biến nhất được sử dụng ngày nay là: - MODBUS ASCII - MODBUS RTU - MODBUS/TCP Tất cả thông điệp được gửi dưới cùng một format. Sự khác nhau duy nhất giữa 3 loại MODBUS là cách thức thông điệp được mã hóa. Với MODBUS ASCII, mọi thông điệp được mã hóa bằng hexadeci-mal, sử dụng đặc tính ASCII 4 bit. Đối với mỗi một byte thông tin, cần có 2 byte truyền thông, gấp đôi so với MODBUS RTU hay MODBUS/TCP. Tuy nhiên, MODBUS ASC II chậm nhất trong số 3 loại protocol, nhưng lại thích hợp khi modem điện thoại hay kết nối sử dụng sóng radio do ASC II sử dụng các tính năng phân định thông điệp. Do tính năng phân định này, mọi rắc rối trong phương tiện truyền dẫn sẽ không làm thiết bị nhận dịch sai thông tin. Điều này quan trọng khi đề cập đến các modem chậm, điện thoại di động, kết nối ồn hay các phương tiện truyền thông khó tính khác. Đối với MODBUS RTU, dữ liệu được mã hóa theo hệ nhị phân, và chỉ cần một byte truyền thông cho một byte dữ liệu. Đây là thiết bị lí tưởng đối với RS 232 hay mạng RS485 đa điểm, tốc độ từ 1200 đến 115 baud. Tốc độ phổ biến nhất là 9600 đến 19200 baud. MODBUS RTU là protocol công nghiệp được sử dụng rộng rãi nhất, do đó hầu như trong bài viết này chỉ tập trung đề cập đến cơ sở và ứng dụng của nó. 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 địa chỉ IP được sử dụng. Với MODBUS/TCP, dữ liệu MODBUS được tóm lược đơn giản trong một gói TCP/IP. Do đó, bất cứ mạng Ethernet hỗ trợ MODBUS/ IP sẽ ngay lập tức hỗ trợ MODBUS/TCP. Phiên bản MODBUS này sẽ được đề cập chi tiết trong bài viết lần sau với tiêu đề “MODBUS qua Ethernet”. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Nguyên tắc hoạt động của MODBUS RTU Để kết nối với thiết bị tớ, chủ sẽ gửi một thông điệp có: - Địa chỉ thiết bị - Mã chức năng - Dữ liệu - Kiểm tra lỗi Địa chỉ thiết bị là một con số từ 0 đến 247. Thông điệp được gửi tới địa chỉ 0 (truyền thông điệp) có thể dược tất cả các tớ chấp nhận, nhưng các con số từ 1-247 là các địa chỉ của các thiết bị cụ thể. Với ngoại lệ của việc truyền thông điệp, một thiết bị tớ luôn phản ứng với một thông điệp MODBUS do đó chủ sẽ biết rằng thông điệp đã được nhận. Yêu cầu Mã chức năng 01 Đọc cuộn cảm 02 Đọc đầu ra rời rạc 03 Đọc bộ ghi phần 04 Đọc bô ghi đầu vào 05 Viết cuộn cảm đơn 06 Viết bộ ghi đơn 07 Đọc trạng thái ngoại lệ 08 Chẩn đoán . . xx 255 mã chức năng, phụ thuộc vào thiết bị Hình 1: Các mã chức năng Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Mã chức năng xác định yêu cầu thiết bị tớ thực hiện hoạt động như đọc dữ liệu, chấp nhận dữ liệu, thông báo trạng thái vv.(hình 2) Mã chức năng là từ 1 — 255. Một số mã chức năng còn có các mã chức năng phụ. Dữ liệu xác định địa chỉ trong bộ nhớ thiết bị hay chứa các giá trị dữ liệu được viết trong bộ nhớ thiết bị, hay chứa các thông tin cần thiết khác mang chức năng như yêu cầu. Kiểm tra lỗi là một giá trị bằng số 16 bit biểu diễn kiểm tra dự phòng tuần hoàn (CRC). CRC được thiết bị chủ tạo ra và thiết bị tiếp nhận kiểm tra. Nếu giá trị CRC không thỏa mãn, thiết bị đòi hỏi truyền lại thông điệp này. Khi thiết bị tớ thực hiện các chức năng theo yêu cầu, nó sẽ gửi thông điệp cho chủ. Thông điệp chứa địa chỉ của tớ và mã chức năng, dữ liệu theo yêu cầu, và một giá trị kiểm tra lỗi. Bản đồ bộ nhớ MOSBOUS Mỗi thiết bị MODBUS có bộ nhớ chứa dữ liệu quá trình. Thông số kỹ thuật của MODBUS chỉ ra cách dữ liệu được gọi ra như thế nào, loại dữ liệu nào có thể được gọi ra. Tuy nhiên, không đặt ra giới hạn về cách thức và vị trí mà nhà cung cấp đặt dữ liệu trong bộ nhớ. Dưới đây là ví dụ về cách thức mà nhà cung cấp đặt các loại dữ liệu biến thiên quá trình hợp lí. Các đầu vào và cuộn cảm rời rạc có giá trị 1 bit, mỗi một thiết bị lại có một địa chỉ cụ thể. Các đầu vào analog (bộ ghi đầu vào) được lưu trong bộ ghi 16 bit. Bằng cách sử dụng 2 bộ ghi này, MODBUS có thể hỗ trợ format điểm floating (nổi) IEEE 32 bit. Bộ ghi Holding cũng sử dụng các bộ ghi bên trong 16 bit hỗ trợ điểm floating. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Địa chỉ Loại Tên 1 - 9999 Đọc hoặc viết Cuộn cảm 10001 - 19999 Chỉ đọc Đầu vào rời rạc 30001 - 39999 Chỉ đọc Bộ ghi đầu vào 40001 - 49999 Đọc hoặc viết Bộ ghi Holding Hình 2: Hướng dẫn xử dụng của hầu hết các thiết bị tương thích MODBUS như bộ truyền nhiệt TMZ của Moore Industries, công bố địa chỉ của các chỉ số biến thiên quan trọng trong bộ nhớ MODBUS. Địa chỉ TMZ tuân theo các thông số kỹ thuật của MODBUS. Dữ liệu trong bộ nhớ được xác định trong thông số kỹ thuật MODBUS. Giả sử rằng nhà cung cấp tuân theo tiêu chuẩn kỹ thuật MODBUS (không phải tất cả), mọi dữ liệu có thể được truy cập dễ dàng bởi chủ, thiết bị tuân theo các thông số kỹ thuật. trong nhiều trường hợp, nhà cung cấp thiết bị công bố vị trí của bộ nhớ, tao điều kiện cho nhân viên lập trình dễ dàng để kết nối với thiết bị tớ. Đọc và viết dữ liệu MODBUS có tới 255 mã chức năng, nhưng 1 (cuộn cảm đọc), 2 (đầu vào rời rạc đọc), 3 (bộ ghi Holding đọc), và 4 (bộ ghi đầu vào đọc) là các chức năng đọc được sử dụng phổ biến nhất để thu thập dữ liệu từ các thiết bị tớ. Thí dụ, để đọc 3 từ 16 bit dữ liệu analog từ bản đồ bộ nhớ của thiết bị 5, chủ sẽ gửi một yêu cầu như sau: 5 04 2 3 CRC Trong đó, 5 là địa chỉ thiết bị, 4 đọc bộ ghi đầu vào, 2 là địa chỉ khởi đầu (địa chỉ 30,002). 3 có nghĩa là để đọc 3 giá trị dữ liệu kề nhau xuất phát từ đại chỉ 30,002, và CRC là giá trị kiểm tra lỗi thông điệp này. Thiết bị tớ, ngoài việc nhận dữ liệu này, sẽ gửi lại một trả lời như sau: 5 04 aa bb cc CRC Tại vị trí 5 là địa chỉ của thiết bị, 04 là yêu cầu đọc lặp, aa, bb, cc là 3 giá trị 16 bit, CRC là giá trị kiểm tra lỗi thông điệp. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. [...]... vi l p v t lí, AS-i đưa ra m t phương pháp mã hoá bit hoàn toàn m i đ thích h p v i đư ng truy n hai dây đ ng t i ngu n và không d a vào chu n truy n d n RS-485 thông d ng Ch c năng đi u khi n truy nh p bus và b o toàn d li u cũng đư c th c hi n l p 1 AS-i ch s d ng phương pháp ch /t thu n tuý đ đi u khi n truy nh p bus Ch c năng b o toàn d li u d a vào phương pháp bit ch n l k t h p v i mã hoá bit... truy n thông USB và 2 c ng truy n thông n i ti p cho phép k t n i ModBus và Serial PLC links Có th n i t i 7 modul m r ng c a CPM1A và 2 modul special I/O/CPU Bus c a PLC h CJ1 Thư vi n Function Block h tr l p trình k t n i PLC v i đi u khi n nhi t đ , bi n t n d dàng Ch th s 2 giá tr LED cho phép phát hi n l i nhanh chóng tùy theo yêu c u c a ngư i v n hành Truy n thông n i ti p Kh năng truy n thông. .. m ch th c hi n trao đ i v i m i tr m t m t l n theo phương pháp h i tu n t Tr m ch g i m t b c đi n có chi u dài 14 bit, trong đó có ch a 5 bit đ a ch tr m t và 5 bit thông tin (d li u đ u ra ho c mã g i hàm) ch đ i tr m t này tr l i trong m t kho ng th i gian đ nh nghĩa trư c B c đi n tr l i c a tr m t có chi u dài 7 bit, trong đó có 4 bit thông tin Vì kho ng cách truy n d n tương đ i nh trong khi... AS-i qui đ nh hai lo i cáp d n đi n thông thư ng (cáp tròn) và cáp AS-i đ c bi t (cáp d t) Trong khi cáp tròn d ki m và giá thành th p thì cáp d t có ưu đi m là d l p đ t Đư ng kính lõi dây ph i là 1.5 mm đ đáp ng yêu c u cung c p dòng m t chi u t i thi u 2A b C u trúc khung b c đi n C u trúc b c đi n c a AS-i đư c xây d ng trên nguyên t c đơn gi n , gi m thi u các thông tin b tr đ tăng hi u xu t đư... a chúng đư c minh ho như trên hình v Gi a l i g i c a tr m ch và tr l i c a tr m t c n m t kho ng th i gian ngh dài 3-8 th i gian bit Bit đi u khi n trong ph n đ u l i g i c a tr m ch kí hi u lo i thông báo d li u, tham s , đ a ch ho c l nh g i Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only C SƠ Đ T NG QUAN H TH NG Generated by Foxit PDF Creator ©... Pepperl & Fuchs AS-i dùng đ k t n i các thi t b c m bi n, cơ c u ch p hành v i c p đi u khi n Th m nh c a AS-i là s đơn gi n trong thi t k , l p đ t và b o dư ng cũng như gia thành th p, nh m t phương pháp truy n thông đ c bi t cũng như m t k thu t đi n cơ m i Ki n trúc giao th c AS-i Ki n trúc giao th c AS-i ph n ánh đ c đi m c a các ho t đ ng giao ti p gi a m t b đi u khi n v i các thi t b c m bi n và cơ... chóng tùy theo yêu c u c a ngư i v n hành Truy n thông n i ti p Kh năng truy n thông n i ti p c a CP1H gi đây tr nên linh ho t hơn bao gi h t v i c ng USB k t n i máy tính không c n driver, 2 c ng truy n thông h tr c RS232C và RS-485 (tùy option board c m thêm) Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only Kh năng m r ng linh ho t v i các module m r ng... n g n thêm b chuy n đ i CJ Unit Adapter), bao g m các lo i như: module vào/ra tuy n tính, module đi u khi n ngi t đ , module m ng Ethernet, DeviceNet, ControllerLink, Compobus/S master, module truy n thông n i ti p SCU Đi u này cho phép PLC CP1H giao ti p v i các lo i m ng công nghi p c p cao khi c n thi t PLC CP1H có th k t n i đ ng th i 7 module I/O m r ng c a PLC CPM và 2 module đ c bi t c a PLC... Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only Các PLC master và PLC slave đư c n i vào MODBUS theo sơ đ sau 3 Tr m t 1 T t c 25 đ ng cơ , h th ng đèn c nh báo và c m bi n đươc n i vào bus AS-I nh b chuy n đ i modbus sang AS-I nh đó mà PLC có th đi u khi n đư c.Ngu n c a AS-I s cung c p cho đ ng cơ ho t đ ng Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software... Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only Khi S7 ch đ 485 thì bi n t n đư c n i vào modbus nh c ng Communications conector Sau đó đ ng cơ s đư c n i v i bi n t n Loadcell đư c n i v i modbus thông qua b chuy n đ i Các encoder cũng đư c n i vào modbus Như v y toàn b thi t b đã đư c l p đ t F.L P TRÌNH VÀ GIÁM SÁT H TH NG S d ng ph n m m CX- PROGRAMMER Cách s d ng xem trong tài li u đính kèm . cấp cao khi cần thiết. PLC CP1H có thể kết nối đồng thời 7 module I/O mở rộng của PLC CPM và 2 module đặc biệt của PLC CJ1 để tạo nên một cấu hình thật sự mạnh mẽ với đầy đủ chức năng cao. trình, ứng dụng trong phạm vi rộng, giá thành thấp và dễ dàng trong bảo trì sửa chữa, độ chính xác cao trong môi trường công nghiệp. § Theo dõi được tình hình cụ thể quá trình sản xuất mà người. thống. § Chi phí thời gian cho việc ngừng quá trình sản xuất để phát hiện và sửa chữa sự cố thì cao hơn chi phí cho sự lắp đặt những hệ thống cảnh báo, theo dõi, giám sát mà mạng PLC có thể đáp