đề tài Tìm hiểu về PCS7

- Vào/ra phõn tán: ET200M + S7-300 I/O Module - Bus trường: PROFIBUS-DP - Bus hệ thống: Industrial Ethernet, Fast Industrial Ethernet,PROFIBUS DP - Các trạm BATCH/IT: IPC + Phần mềm bổ s

MỤC LỤC

CHƯƠNG I: 3

PCS7 TỔ CHỨC MẠNG VÀ KIẾN TRÚC PHẦN CỨNG…… 3

I GIỚI THIỆU VỀ PCS7………… 3

1 Tổng quan kiến trúc hệ thống ……… …3

2 Các thành phần cơ bản ……… 3

3 Các đặc tớnh của hệ thống ………4

II TRẠM KỸ THUẬT……… 4

III TRẠM VẬN HÀNH 6

1 Hệ thống một trạm vận hành ……….7

2 Hệ thống nhiều người sử dụng ……… 8

IV TRUYỀN THÔNG GIỮA CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG ……….12

1 Hệ thống bus sử dụng trong DCS7 ……… 12

2 Bus hệ thống trong PCS7 ………13

3 Kết nối bus trường trong PCS7 ………20

V PLC ……….26

1 PLC ……… ……… 26

2 Vào ra phõn tán và các thiết bị trường ……… 29

3 Các mô dun vào ra ……….30

4 Các mô đun chức năng ……… 31

CHƯƠNG II: 33

PHẦN MỀM STEP 7 34

I TẠO DỰ ÁN ……… 36

II CẤU HÌNH TRẠM PLC ……….36

III CẤU HÌNH THUỘC TÍNH TRẠM PLC ……….38

IV THAY ĐỔI ĐỊA CHỈ VÀO RA CHO CÁC MÔ ĐUN ……… 40

V LẬP TRÌNH CHO CPU ………41

VI CẤU HÌNH CỦA MỘT TRẠM PC ……….46

CHƯƠNG III: 47

GIỚI THIỆU PHẦN MỀM WINCC 47

I CÁC PHẦN TỬ HỆ THỐNG 48

II TÍCH HỢP WINCC TRONG PCS7 ……… 50

III TÍNH NĂNG MỞ CỦA HỆ THỐNG ……… 51

IV HỆ THỐNG ĐỒ HOẠ ……….54

V HỆ THỐNG THU THẬP VÀ LƯU TRỮ DỮ LIỆU ……… 59

VI GIAO TIẾP HỆ THỐNG ……….62

VII MỘT SỐ LỰA CHỌN KHÁC ………66

CHƯƠNG I

TÌM HIỂU VỀ PCS7-TỔ CHỨC MẠNG VÀ KIẾN

TRÚC PHẦN CỨNG I.Giới thiệu chung về hệ DCS –PCS 7

1.Tổng quan kiến trúc hệ thống

Sơ đồ tổng quan hệ thống điều khiển PCS 7

Mô hình tổng quan của hệ thống điều khiển PCS7

2.Các thành phần cơ bản

- Các trạm điều khiển: SIMATIC S7-400

- Các trạm vận hành: IPC + OS Software (WinCC)

- Trạm kỹ thuật: IPC + OS Engineering (SIMATIC Manager, CFC,SFC, SCL, DOCPRO, )

- Vào/ra phõn tán: ET200M + S7-300 I/O Module

- Bus trường: PROFIBUS-DP

- Bus hệ thống: Industrial Ethernet, Fast Industrial Ethernet,PROFIBUS DP

- Các trạm BATCH/IT: IPC + Phần mềm bổ sung

3.Các đặc tính của hệ thống PCS 7

- Tích hợp các thiết bị tự động hóa thuộc họ Simatic và từ các nhà cungcấp khác

- Kiến trúc nhiều người sử dụng

- Truyền thông thông suốt từ cấp thấp tới cấp cao

- Tích hợp khả năng cấu hình hệ thống và lập trình

- Tích hợp khả năng quản lý dữ liệu: (SAP R/3, Gensym)

- Công cụ lập trình chuẩn hóa

- Khả năng dự phòng, độ tin cậy cao

-

Thích hợp cho các ứng dụng đòi hỏi độ tin cậy cao

- Có thể áp dụng cho các hệ thống qui mô khác nhau (từ 50 tới 18.000điểm vào/ra)

II.Trạm kỹ thuật (Engineering system)

Trạm kỹ thuật (ES) là bộ phận quan trọng nhất của toàn bộ hệ thốngđiều khiển, từ trạm kỹ thuật ta có thể làm mọi công việc kỹ thuật của hệthống ví dụ cấu hình hệ thống, đặt các tham số, lập trình hệ thống từ cấptrường cho tới cấp điều khiển giám sát.

PCS 7 cung cấp 1 hệ thống kỹ thuật trọn vẹn để cấu hình các hệ điềukhiển quá trình Trạm kỹ thuật được thiết kế linh hoạt để có thể sử dụng phùhợp cho mọi loại dự án, từ nhỏ nhất cho tới lớn nhất

Ta chỉ cần sử dụng cùng một công cụ cho tất cả các loại project, từviệc cấu hình hệ thống cho tới việc điều khiển giám sát Điều đó có nghĩa làtoàn bộ hệ thống được tích hợp trọn vẹn về cả phần cứng và phần mềm và cóthể cấu hình một công cụ tổng hợp (PCS7) Về phần cứng tất cả các thiết bịcủa hệ thống ở mọi cấp đều là của SIEMENS, trừ ở cấp trường có thể thaythế bằng một số thiết bị của hóng khỏc nhưng cũng phải theo một số chuẩnnhất định Về phần mềm, tất cả các công cụ phần mềm để lập trình hệ thốngđều được tích hợp trong một hệ thống tổng thể là PCS7, trong đó SIMATICManager được coi là môi trường để kết nối tất cả các thành phần với nhau

Hệ thống điều khiển PCS7

Hệ thống PCS7 còn cho phép chúng ta quản lý toàn bộ các phần tử của hệthống theo cấu trúc dạng cây (giống như cây thư mục của Windows) Nó cúcỏc ưu điểm sau:

- Cho phép cấu hình hệ thống theo dạng cây top-down tuỳ thuộc vàotừng chức năng.

- Các chức năng điều khiển được phân tán tới nhiều người sử dụng, mỗingười sử dụng chỉ quản lý các thành phần thuộc chức năng của mình

- Đối với các hệ thống lớn, có thể nhiều người sử dụng các PC khácnhau có nối mạng với nhau để cùng xây dựng một project

- Các khối chức năng có thể sử dụng nhiều lần bằng các sao chép hoặcchỉnh sửa lại

Các phần tử của trạm kỹ thuật :

Trạm kỹ thuật của PCS 7 trong có phần mềm PCS 7 chứa tất cả cáccông cụ để cấu hình hệ thống từ cấp thấp nhất cho tới cấp cao nhất, kể cảthành phần mạng kết nối giữa chúng Trong trạm kỹ thuật có chứa các phần

tử sau:

- STEP 7 cùng với SIMATIC MANAGER là trung tâm điều hành của

ES

- Kết nối các phần cứng và mạng bằng các công cụ đồ hoạ

- NETPRO: công cụ đồ hoạ dùng để kết nối truyền thông giữa các phầntử

- NCM S7: dùng cho Industrial Ethernet/PROFIBUS để kết nối truyềnthông cho các khối xử lý

- STL, FBD, LAD: Các ngôn ngữ lập trình PLC cơ bản

- SCL ( Structured Control Language) như là PASCAL hoặc các ngônngữ bậc cao hơn để tạo ra các User block

- CFC (Continuous Function Chart) công cụ lập trình PLC bằng đồ hoạ

- SFC (Sequential Function Chart) công cụ lập trình đồ hoạ

- WinCC (Window Control Center) dùng để xây dựng giao diện vậnhành

- DOCPRO: lưu trử và quản lý dữ liệu của Project

- IEA(Import/Export Assistant) dùng để trao đổi dữ liệu hai chiều

- PDM ( Process Device Manager): khối chức năng dùng để quản lý cácthông số, truyền các thông số, chuẩn đoán trong các thiết bị trườngthông minh mà có hỗ trợ PROFIBUS-PA hoặc giao thức HART.

III.Trạm vận hành (Operator System)

Hệ thống PCS 7 hệ thống giao diện vận hành được xây dựng dựa trênphần mềm SIMATIC WinCC (Window Control Center) Hệ thống giao diệnvận hành trong PCS 7 được gọi là các trạm vận hành Cú cỏc loại trạm vậnhành sau:

Hệ thống mở với OS: Cả dữ liệu cấu hình và dữ liệu vận hành đềuđược lưu trữ trong một cơ sở dữ liệu và khi cần sử dụng có thể đọc ra.ODBC và SQL là hai ứng dụng cơ sở dữ liệu có thể chạy song song trongtrạm vận hành, chúng có thể kết nối tới cơ sở dữ liệu quá trình của OS thôngqua DDE Trạm vận hành cũng cho phép sử dụng các hệ thống nhúng (OLECustems Controls-OCX), Các hệ thống này có thể mua được từ các nhà cungcấp khác nhau

Hệ thống vận hành: Hệ thống vận hành của hệ PCS 7 được xây dựngtrên nền máy tính công nghiệp + Windows NT4.0 Với phiên bản 6.0 trở lên

có thể dùng với hệ điều hành Windows 2000 service pack 3 trở lên

Cấu hình hệ thống Online: Với công cụ này cho phép chúng ta có thểthay đổi một số thông số online, mà không cần can thiệp tới quá trình vận

1.Hệ thống một trạm vận hành

Hệ thống một trạm vận hành là một hệ thống chỉ có một kênh màđược kết nối tới BUS hệ thống thông qua giao diện CP Nếu có nhiều hơnkênh vận hành cần hoạt động, thì sẽ có nhiều hệ thống đơn cùng vận hànhmột cách linh hoạt trên BUS hệ thống tại cùng một thời điểm Mỗi trạm vậnhành chỉ làm việc riêng lẻ, nờn cũn có thể gọi là hệ thống đơn

- Giữa OS Server và OS Client

- Giữa OS Server và Trạm kỹ thuật

- Giữa OS Server và Máy chủ

Hiển thị và hoạt động của các Process diễn ra tại OS clients, Trongkhi OS Server chịu trách nhiệm giao tiếp với PLC và vùng quản lý dữ liệu

- Tại một thời điểm OS Server vừa có thể giao tiếp với các PLC ở cấpđiều khiển, trong khi đó vần có thể giao tiếp với cỏc kờnh vận hành ởtầng trên thông qua 2 bus khác nhau.

- Cấu trúc và cách sắp xếp các Clients linh hoạt

- Cấu trúc này có giá thành thấp

- System Bus và terminal bus là riêng rẽ

Hệ thống đa người sử dụng được xây dựng trên mô hình :

xử lý các dữ liệu quá trình Các dữ liệu của Project, các biến quá trìnhđược server phục vụ riêng cho từng client.

Trong hệ PCS 7 1 OS Server có thể phục vụ 16 OS Client OS Servercũng được dự phòng bằng 1 OS Server khác mắc song song

Kiến trúc Client – Server

Multi-Clients là những client cùng kết nối tới một số OS Server.Chúng có thể kết nối tới các Server một cách đồng thời Dữ liệu củaProject, các biến quá trình được cung cấp bởi OS Server cho Multi-Clients Ngược lại OS clients và OS Multi-client cũng cú cỏc dữ liệu cấuhình riêng OS Server cũng có thể dự phòng với cấu trúc Multi-Client

Kiến trúc Server – Multi – Client

Sử dụng hệ thống có giao diện web dùng để giám sát và vận hành hệ

thống thông qua mạng Internet hoặc Intranet

Kết nối các Client qua Internet

• Distributed Systems:

Cấu trúc Multi-client cho phép dữ liệu có thể phân tán ra một sốServer, và cùng được kết nối bởi Multi-client Nó sẽ chia hệ thống thànhcác Section Mỗi section có 1 OS server riêng Ưu điểm của hệ phân tán

là : các section của hệ thống được tách riêng, có hiệu suất cao hơn

Do sự linh hoạt của cấu trúc client-server, PCS7 có thể được sử dụngcho các hệ có số khung làm việc từ nhỏ tới lớn Nhiều trạm vận hành có thểkết nối tới hệ PCS7 PCS7 hỗ trợ có thể kết nối tới 6 server Mỗi server cóthể điều hành 16 client hoặc multiclient Client và Multi-client có thể sửdụng cùng nhau

Ví dụ một ứng dụng: nếu 6 OS Server có cài đặt 10 Multi-client trongmột phòng thiết bị, Mỗi một Server có 6 trạm vận hành (như 1 client) Tổngcộng là có 46 trạm vận hành

IV.Truyền thông giữa các phần tử trong hệ thống

1.Hệ thống BUS sử dụng trong SIMATIC PCS 7

Hệ thống BUS là hệ thống không thể thiếu được với các hệ điều khiểnđặc biệt là điều khiển phân tán Hệ điều khiển quá trình SIMATIC PCS 7 sửdụng mạng truyền thông công nghiệp SIMATIC NET Tất cả các sản phẩmcủa SIMATIC NET đều được phát triển cho công nghiệp và cũng có thể sửdụng trong các mạng thông thường Các phần tử của SIMATIC NET đượcthiết kế để hoạt động trong các môi trường công nghiệp mà trong đó có sựảnh hưởng của: trường nhiễu điện từ, chất độc hại, chịu được áp suất, nơi có

độ ô nhiễm cao

Hệ thống SIMATIC NET cú cỏc loại hệ thống BUS sau:

- Fast Industrial Ethernet

- Industrial Ethernet (SINEC H1)

- Industrial Twisted Pair (ITP): Ưu điểm của việc sử dụng cáp ITP làgiá thành rẻ Kết nối dễ ràng.

- Triaxial/coaxial cable (chỉ sử dụng với Industrial Ethernet): Tốc độtruyền cao hơn đụi dõy xoắn, giá thành cao hơn và việc lắp đặt đấudây phức tạp Cáp đồng trục chỉ sử dụng cho mạng ethernet

- Cáp quang: Ưu điểm là khoảng cách truyền lớn, chống được nhiễu rấttốt, độ an toàn và độ tin cậy cao

2.Bus hệ thống trong PCS 7

Bus hệ thống được coi như là xương sống của hệ điều khiển quá trình bởi vì

nó kết nối tất cả các phần tử của hệ thống ( PLC, ES, OS) và do đó các phần

tử này có thể trao đổi thông tin với nhau SIMATIC PCS 7 sử dụng các loạiBUS hệ thống sau: Bus hệ thống được coi như là xương sống của hệ điềukhiển quá trình bởi vì nó kết nối tất cả các phần tử của hệ thống ( PLC, ES,OS) và do đó các phần tử này có thể trao đổi thông tin với nhau SIMATICPCS 7 sử dụng các loại BUS hệ thống sau:

- Fast Industrial Ethernet

- Số trạm: Từ 2 cho tới vài trăm

- Chiều dài : từ 50m cho tới 150 km

- Khả năng dự phòng

- Khả năng chống nhiễu điên từ

Bus hệ thống trong PCS 7 kết nối ES, OS và PLC.

2.1.Industrial Ethernet

Với các hệ thống đòi hỏi có hiệu suất cao, hệ PCS 7 thường sử dụngbus hệ thống là Industrial Ethernet Industrial Ethernet xây dựng dựa theochuẩn802.3 với đường truyền dữ liệu là 10 Mbps, và có khoảng vài trămtrạm có thể kết nối vào hệ thống bus Và có rất nhiều phần tử có thể cấu hìnhkết nối truyền thông

Các hệ thống có thể kết nối với Industrial Ethernet:

- PLC với modul CP 443-1

- OS Server, OS đơn người sử dụng, trạm kỹ thuật có giao diện vớiIndustrial Ethernet: modul CP 1613

Phương tiện truyền thông:

- Triaxial cable (shielded coaxial cable)

- ITP (Industrial Twisted Pair)

- Fiber-optic cable

OLM (Optical Link Module): OLM có thể dùng để cấu hình Industrial

dùng cáp quang OLM có 3 giao diện với ITP và 2 giao diện với cáp quang.Nếu sử dụng ITP thì có thể kết nối tới 3 terminal hoặc 3 đoạn ITP khác Nếu

sử dụng cáp quang, có thể kết nối tới 2 terminal hoặc mạng cáp quang khác

Redundant Optical Ring: Được xây dựng bằng hệ thống cáp quang có sử

dụng OLM Cấu trúc của mạng này mô tả như trong hình sau:

Mạng dự phòng cáp quang với OLM

Tất cả các OLM trong mạng Industrial Ethernet được kết nối thành mộtvũng kớn Cấu trúc này làm tăng độ tin cậy của hệ thống, chẳng hạn có mộtđoạn cáp bị đứt hoặc có 1 OLM bị hỏng thì hệ thống vẫn có thể hoạt động

Hệ thống này có thể sử dụng tối đa là 11 OLM trong 1 vòng

2.2.Fast Industrial Ethernet

Với các hệ có quy mô vừa trở lên và với hiệu suất rất cao, thì bus hệthống của PCS 7 phải dùng Fast Industrial Ethernet Ethernet tốc độ cao là

sự phát triển của Ethernet thông thường và các đặc điểm chính của Ethernettốc độ cao cũng giống như Ethernet thông thường, với tốc độ truyền lên tới

10 cho tới 100 Mbps Phương thức truy cập đường truyền sử dùngCSMA/CD, có thể sử dụng cáp quang hoặc cỏp đụi dõy xoắn Số trạm kếtnối tới Fast Industrial Ethernet là không giới hạn

- PLC với modul CP 443-1

- OS Server, trạm vận hành đơn người sử dụng, Trạm kỹ thuật vớimodul giao diện với Industrial Ethernet là CP 1613

- Industrial twisted pair (ITP)

- Cáp quang

Với triaxial cable: không dùng được với Fast Ethernet

Cho phép hệ thống có thể chuyển mạch giữa mạng Industrial EthernetITP (Industrial Twisted Pair- tốc độ 10 Mbps) và mạng Fast Ethernet với cápquang (tốc độ truyền 100 Mbps)

Kỹ thuật chuyển mạch này làm đơn giản hoá việc cấu hình mạng và

dễ dàng mở rộng hệ thống Một OSM có 6 giao diện với ITP ( ITP port) và 2giao diện với cáp quang Do vậy chúng ta có thể kết nối với 6 ITP Terminalhoặc 6 mạng ITP với cổng ITP Ta cũng có thể kết nối thông qua cổng kếtnối với cáp quang

Do hệ thống đòi hỏi phải có độ tin cậy cao nên cần phải có hệ thốngmạng dự phòng Chúng ta có thể sử dụng một mang Industrial Ethernet để

dự phòng Có 2 cấu trúc dùng để dự phòng:

- Redundant optical ring: Cũng giống như mạng Industrial Ethernet

- Media redundancy with REDCONNECT

Gói phần mềm : S7- REDCONNECT kết nối PLC dự phòng S7-400Hvới trạm vận hành Do đó cần có 2 bộ xử lý truyền thông (CP 1613) trong

PC của trạm vận hành Theo cách cấu hình này, phần dự phòng truyền thônggiữa trạm vận hành và PLC được thực hiện bằng các kết nối dự phòng.Trong quá trình hoạt động, các kết nối dự phòng được giám sát và khi có sựkiện báo lỗi sẽ tự động chuyển sang hệ dự phòng

Cấu hình dự phòng của PLC

Trong mạng Industrial Ethernet, OSM cho phép cài đặt một mạng dựphòng bằng cáp quang ( Redundant Optical Ring) với tốc độ truyền là 100Mbps Trong vòng này khi 1 đoạn cáp bị đứt hoặc có sự cố ở vị trí nào đó,thì hệ thống có thể tự động kiểm tra và phát hiện đựoc và đưa ra thông báo.Việc truyền tín hiệu vẫn tiếp tục trong những phần vẫn còn kết nối Việc cấuhình lại mạng chỉ mất không đến 0.3 giây

Mạng dự phòng nhiều lớp

- Cỏp đụi dõy xoắn

- Cáp quang: Cáp quang có thể sử dụng với modul OLM trong các cấutrúc bus đường thẳng, vòng, và hình sao

Chúng ta có thể sử dụng PROFIBUS dưới dạng là một mạng dự phòng.Thông thường hay sử dụng Optical Redundant Ring

3.Kết nối Bus trường trong hệ PCS 7

Hiện nay, việc trao đổi dữ liệu giữa PLC và các bộ vào ra phân táncũng như các thiết bị trường thông minh được thực hiện bằng hệ thống bustrường Bus trường sử dụng truyền thông số PCS 7 sử dụng Profibus-DPlàm bus trường tuy nhiên trong các trường hợp đặc biệt ta có thể sử dụngthờm cỏc loại bus trường khác kết nối tới Profibus-DP Các loại bus trườngsau có thể sử dụng làm bus trường của hệ PCS 7

- PROFIBUS-DP

- PROFIBUS-PA

- AS-Interface

- HART

Với PROFIBUS-PA, PCS 7 có thể sử dụng trong các môi trường khắcnghiệt.

Kết nối bus trường trong hệ thống của PCS7

3.1.PROFIBUS DP

Với hệ thống điều khiển PCS 7, chuẩn PROFIBUS-DP được sử dụng

để kết nối các vào ra phân tán Bộ vào ra phân tán ET 200M phân bố cácthiết bị trường được kết nối bằng PROFIBUS DP PROFIBUS-DP cho phépkết nối tới 32 trạm với một đường DP, với tốc độ truyền lên tới 12 Mbps

Cả hai loại giao diện sau đều có thể sử dụng với PROFIBUS-DP:

- Giao diện PROFIBUS-DP được tích hợp trong các CPU 414, CPU

416, CPU 417

- Nếu chúng ta quản lý nhiều đường PROFIBUS-DP từ một PLCS7-400, thì có thể lắp thêm 9 modul CP 443-5 mở rộng

PCS 7 cung cho phép sử dụng tới 10 đường PROFIBUS cho một bộđiều khiển trung tâm.

Tất cả các tài nguyên của SIMATIC NET PROFIBUS đều có thể kếtnối vào bus trường PROFIBUS-DP PROFIBUS-DP có thể sử dụng 2 loạicáp:

- Industrial Twisted Pair (ITP)

- Cáp quang

Chúng ta có thể sử dụng các đường PROFIBUS-DP làm dự phòng nếucần thiết PLC dự phòng S7-417H với modul truyền thông dự phòng CP443-5 được sử dụng để dự phòng PROFIBUS-DP kết nối tới vào ra phântán Ta cũng có thể sử dụng giao diện với DP được tích hợp trong S7-417H

Dự phòng PROFIBUS

3.2.ET 200M trong SIMATIC PCS 7

Bộ vào ra phân tán ET 200M được sử dụng để kết nối với các thiết bịtrường

Trong quá trình hoạt động các thiết bị trường ( ET 200M có lắp các đầuvào ra hoặc bản thân các thiết bị trường) trao đổi dữ liệu thông qua các khốitruyền thông đang chạy trong PLC Trong khi cấu hình kết nối giữa các thiết

bị trường, các khối được sắp xếp trong các biểu đồ CFC/SFC Các khối chứcnăng cần cho truyền thông nằm trong thư viện thiết bị trường của SIMATICPCS 7 (Field Device Blocks) Các thiết bị trường được cấu hình thông quacông cụ phần mềm PDM được tích hợp trong ES

3.3.PROFIBUS-PA

PROFIBUS-PA là sự mở rộng của PROFIBUS-DP, cho phép các ứngdụng có thể thực hiện trong các môi trường nguy hiểm Kỹ thuật truyềnthông với PROFIBUS-PA có trong chuẩn IEC 1158-2 Với PROFIBUS-PA,các Transmitter và Actuator ở những nơi nguy hiểm có thể truyền thông vớiPLC qua một khoảng cách rất lớn Tín hiệu được truyền thông qua mộtđường cáp 2 dây (ITP) Ta có thể kết nối 30 thiết bị trường tới 1 đoạnPROFIBUS-PA ở những môi trường làm việc bình thường hoặc tới 10 thiết

bị trường trong môi trường làm việc nguy hiểm PROFIBUS-PA có tốc độtruyền 31.25kbps

Để có thể truyền thông giữa PROFIBUS-DP và PROFIBUS-PAchúng ta sử dụng bộ kết nối DP/PA, có 2 loại:

- DP/PA coupler: Dùng cho các Project có lượng dữ liệu truyền nhỏ vàthời gian ngắn

- DP/PA link: Dùng cho Project có lượng dữ liệu truyền qua lớn vàtrong thời gian dài

DP/PA coupler được kết nối vào PROFIBUS-DP và nó không có sốtrạm DP/PA Coupler cũng kết nối như các trạm kết nối với PROFIBUS-PA.Mỗi trạm của PA là một DP Slave và nó nhận một địa chỉ của DP trên bus.Tốc độ truyền của PROFIBUS-DP phải phù hợp với tốc độ truyền củaPROFIBUS-PA

DP/PA Link có chứa một modul đầu cuối IM 157 và một hoặc vàiDP/PA Coupler DP/PA Link là một slave trong PROFIBUS-DP và nó đượcđánh địa chỉ trong hệ thống bus Ta có thể kết nối tới 5 bộ DP/PA Couplervào một DP/PA Link DP/PA Link truyền dữ liệu hệ thống tách riêng giữa

DP bus và PA bus và do đó cho phép tốc độ truyền trong PROFIBUS-DP cóthể lên tới 12 Mbps

Ta có thể dự cấu hình một mạng từ PROFIBUS-DP cho tớiPROFIBUS-PA để dự phòng Với hệ thống dự phòng, ta sử dụng mộtDP/PA Link làm dự phòng kết nối với một hệ thống dự phòng PROFIBUS-

DP Master DP/PA Link có chứa 2 modul IM 157 và một hoặc vài DP/PACoupler

Để kết nối các thiết bị với hệ thống PCS 7 thông qua PROFIBUS-PA,Các khối của thư viên PCS 7 Driver có chứa các khối driver cho các đầu vào

số, đầu ra số, vào ra số theo chu kỳ và toàn bộ các thiết bị của SIMENS mà

có khả năng kết nối với PROFIBUS-PA bao gồm:

Giao diện AS Interface trong hệ thống

AS-Interface (AS = actuator/sensor) là một mạng dùng cho các Sensor

và Actuator nhị phân trong tầng thấp nhất của hệ thống AS-Interface đượcdùng ở những nơi mà việc kết nối Fieldbus là không thể thực hiện được hoặckhi việc kết nối là tốn kém So sánh với PROFIBUS thì đặc điểm của AS-interface là: Lượng thông tin truyền là ít, mỗi AS-Interface Slave có thể giaotiếp với 4 bit Mạng AS-Interface có giá thành thấp cũng như lắp đặt bảodưỡng đơn giản

AS-Interface hoạt động theo nguyên tắc Master-Slave các Sensor vàActuator kết nối vào AS-Interface được coi như là 1 slave và được điềukhiển bằng một Master Các phần tử sau có thể hoạt động như là 1 master

- AS-Interface CP 342 master module-2 for ET 200M

- DP/AS interface link để kết nối trực tiếp giữa một đường Interface line tới PROFIBUS-DP Bộ xử lý truyền thông CP 342-2 làmột AS-Interface Master

- AS-i master

- AS-i module

- AS-i cable

- AS-i power supply unit

- Sensors/actuators with an integrated AS-i chip

2 có khe cắm trong bộ vào ra phân tán ET 200M.Cú thể lắp tới 4 modul CP342-2 vào một ET 200M

DP/AS-Interface link kờt nối trực tiếp giữa PROFIBUS-DP tới mạngAS-Interface Theo cách này, ta có thể sử dụng AS-Interface như một mạngcon của PROFIBUS-DP Do đó ta có thể tận dụng được cả ưu điểm củaPROFIBUS-DP và AS-Interface trong cùng một hệ thống BUS DP/AS –Interface Link có độ bảo vệ là IP 66/67 Số Slave tối đa có thể kết nối tớiAS-Interface là 31

V.PLC (Programmable Logic Controller)

1.PLC

Với hệ thống điều khiển SIMATIC PCS 7 thường sử dụng PLC

S7-thông lớn, các chức năng tích hợp trong hệ thống lớn, thực hiện đơn giản,PLC S7-400 là tối ưu cho hệ PCS 7

SIMATIC PCS 7 có cấu trúc dạng modul kết nối các phần tử của

S7-400 Các loại CPU sau có thể sử dụng trong hệ PCS 7:

1.1.Bộ điều khiển trung tâm S7-400

Một bộ điều khiển trung tâm S7-400 có chứa các phần tử sau:

- S7-400 rack với 9/18 khe cắm

- 1 Modul CPU

- Modul nguồn: 24-VDC hoặc 115-VAC/230-VAC

- Bộ nhớ làm việc: 768 Kbytes/1600 Kbytes/3200 Kbytes/4000 Kbytes

- SRAM: 1 Mbyte/2 Mbytes/4 Mbytes

- Thời gian giới hạn sử dụng cho thư viện PCS 7 “PCS 7 DriverBlocks”

Ngoài ra cần 1 modul CP 443 để kết nối bộ điều khiển trung tâm với

hệ thống ( thông thường là Industrial Ethernet) Trong các ứng dụng, nếu cần

sử dụng nhiều đường PROFIBUS kết nối tới các phần tử ở trung tâm, ta cóthể kết nối với 4/10 modul mở rộng CP 443-5 từ trung tâm

Bộ điều khiển S7-400

1.2.Dự phòng bộ điều khiển trung tâm với PLC S7-417 H

Tất cả các phần tử của bộ điều khiển trung tâm đều được lắp 2 bộ để

dự phòng như: CPU, Modul nguồn, kết nối trong Dự phòng S7-417H là dựphòng nóng, S7-417H hoạt động ở chế độ Active, bình thường nó ở chế độStand by Bộ điều khiển này sẽ tự động phản ứng khi phát hiện ra lỗi ở bộđiều khiển trung tâm Ngoài ra S7 417H còn hỗ trợ các dự phòng ở cấp dưới:

- Dự phòng vào ra phân tán

- Dự phòng bus hệ thống

Ta có thể sử dụng các phần tử sau để cấu hình dự phòng SIMATIC PCS 7:

- CP 443-1: Dùng cho dự phòng Bus hệ thông (Ethernet)

- CP 443-5: Dùng cho dự phòng bus trường : PROFIBUS-DP

- 1 CPU 417-H cho một bộ điều khiển trung tâm

- Các modul vào ra của S7-400

2.Vào ra phân tán và các thiết bị trường

Hiện nay, cấu trúc điều khiển phân tán được sử dụng rộng rãi trongcác hệ thống điều khiển quá trình Hệ thống PCS 7 hỗ trợ một cách linh hoạtkhi cấu hình các đầu vào ra phân tán, chúng ta có thể cấu hình trong tủ điệnhoặc cấu hình đầu vào ra phân tán ở xa phòng điều khiển trung tâm

Trong hệ PCS 7, ta có thể kết nối các bộ vào ra phân tán với PLCthông qua các loại bus sau:

bộ điều khiển trung tâm và các thiết bị vào ra phân tán ET 200M

Hình III.33 Kết nối ET200M và S7-400

ET 200M cung cấp 1 chức năng để có thể chèn và xoỏ cỏc modultrong khi hệ thống đang hoạt động, đây là một chức năng lựa chọn Chúng ta

khiển của các phần tử ở trung tâm và cũng không ảnh hưởng tới các modulkhác của hệ thống.

Thiết bị vào ra phân tan ET 200M có chứa các thành phần sau:

- A standard rail : đường nối tín hiệu trên board mạch

3.Các modul vào ra

Chỉ có các modul của SIMATIC S7-300 được sử dụng trong các thiết

bị vào ra phân tán ET 200M Modul tín hiệu của S7-400 được sử dụng trong

bộ điều khiển trung tâm Ta có thể sử dụng các loại modul sau:

- Modul tín hiệu chuẩn của S7-300/S7-400

- Các modul điều khiển quá trình lớp B với tính tăng khả năng chuẩnđoán

- Modul vào ra với độ an toàn cao làm việc trong các môi trườngnguy hiểm

Các modul điều khiển quá trình cú thờm cỏc chức năng như: Khảnăng chuẩn đoán, thông báo lỗi, chuẩn đoán ngắt, các modul giám sát, giữgiá trị cuối cùng hoặc giá trị dự phòng khi CPU hoặc nguồn bị sự cố

• Các modul điều khiển quá trình cho hệ làm việc trong môi trường nguy hiểm:

Các Modul loại này với cỏc kờnh tách riêng rẽ và có thể làm việc với các tínhiệu vào ra tương tự SIMATIC PCS 7 cũng hỗ trợ việc sử dụng các modulcủa giao thức HART trong hệ thông vào ra phân tán Các Modul loạinày với các kênh tách riêng rẽ và có thể làm việc với các tín hiệu vào ratương tự SIMATIC PCS 7 cũng hỗ trợ việc sử dụng các modul của giaothức HART trong hệ thông vào ra phân tán ET 200M

Ta có thể kết nối các thiết bị trường thông minh có hỗ trợ giao thứcHART với hệ PCS 7 bằng các modul vào ra tương tự SM331/SM322 Cácmodul HART được xây dựng trên cơ sở giao thức HART version 5.4

Các modul này có khả năng dự phòng các tín hiệu ra trong các thiết bịchấp hành không có khả năng dự phòng Chúng ta có thể điều hành cácactuator/sensor dự phòng bằng các modul chuẩn

4.Các modul chức năng:

Để tăng khả năng xử lý các tín hiệu vào ra mà các modul tín hiệukhông quản lý hết được, SIMATIC S7-300 yêu cầu các modul chức năng màđược hỗ trợ bởi PCS 7 Ta có thể sử dụng các modul chức năng sau trong ET200M:

- Modul bộ đếm 8 kênh 350-2

- Modul điều khiển vũng kớn 4 kênh FM 355-2 C/S

Hệ thống điều khiển quá trình PCS 7 cho phép tự động hoá cả các quátrình liên tục và không liên tục một cách linh hoạt

Cả quá trình chia thành từng khối nhỏ, các khối được chạy dưới dạngđiều khiển trình tự hoặc điều khiển theo công thức Trạm kỹ thuật sử dụng

công cụ SFC để cấu hình hệ thống điều khiển trình tự Các nhiệm vụ phứctạp mà có trình tự điều khiển thay đổi được quản lý thông qua gói chươngtrình BATCH Flexible Gói này hỗ trợ các ứng dụng điều khiển theo côngthức từ nhỏ cho tới lớn, nhưng hỗ trợ mạnh nhất cho các ứng dụng có quy

mô vừa

BATCH Flexibal có chứa 4 khối thành phần được xây dựng chồng lên nhau:

Đây là khối cơ bản dùng để tạo và quản lý khối.

Các công thức của BATCH flexible được tạo thành từ các hàm về tự động hoá (từ các phần tử đơn cho tới các bộ phận của hệ thống ) bằng nhữngcách sắp xếp khác nhau Các công thức được tạo ra bằng SFC dựa theo tiêu chuẩn IEC 1131-3/EN 61131-3 BATCH flexible cung cấp khả năng chỉ rõ cỏc cõu lệnh cho người vận hành Cỏc cõu lệnh này khi đó được biểu diễn trong khi khối đang chạy Người vận hành có thể quan sát các giá trị hiện thời và đặt các setpoint trong cửa sổ hội thoại

Đây cũng là khối cơ bản, có chứa khối điều khiển hoặc một vài khốisong song, và biểu diễn trình tự các khối

Nhiệm vụ của khối điều khiển là quản lý các khối online, đó là cáctiến trình, hiển thị và điều khiển các khối, mà các khối này đựơc đưa ra đểsản xuất và sự kết hợp các công thức điều khiển của chúng Các khối có chế

độ khởi động tự động theo trình tự quy định ở đầu vào Trong chế độ khởiđộng mà người vận hành điều khiển, các khối có thể được khởi động dongười vận hành Hơn nữa để khởi động hoặc can thiệp tới tiến trình côngthức, ta có thể chọn các chế độ tiến trình sau:

- Nhảy bước tự động (Automatic stepping)

- Nhảy bước có sự xác nhận của người vận hành

- Người vận hành lựa chọn bước tiếp theo cần xử lý

Trong quá trình vận hành các công thức điều khiển và trình tự củachúng cũng được hiển thị giống như khi các đơn vị công thức được tạo ra.Người sử dụng cũng có mọi khả năng để điều khiển bằng tay các công thức (

• Khối quản lý dữ liệu:

Thu thập, lưu trữ, truy cập, export dữ liệu (đây là khối lựa chọn)

Khối quản lý dữ liệu có chức năng tiền xử lý các bản tin và giá trị đođược mà chúng được sưu tập từ trạm vận hành, lưu trữ trong cơ sở dữ liệu,

và đưa ra nếu được yêu cầu Các dữ liệu khối trong BATCH flexible chứatất cả các thông tin cần thiết để tái sản xuất các tiến trình khối, để chạy kiểmtra chất lượng

Kế hoạch của các khối và các công việc chứa trong một danh sách (lựachọn) Các khối thành phần chạy trong trạm vận hành trên nền Windows

NT Ta có thể cài đặt các chức năng xử lý riêng lẻ nhiều lần trong hệ thốngmạng, và chúng làm việc cùng nhau dưới dạng client và có một khối trungtâm là batch server

Chúng ta có thể nhận được các khối từ các công việc sản xuất hoặc cóthể nhập vào trực tiếp Ta có thể xác định các công việc sản xuất từ việc lên

kế hoạch sản xuất và hệ thống điều khiển và chuyển đổi chúng vào khối kếhoạch hoặc ta có thể nhập chúng trực tiếp bằng công cụ soạn thảo ( nếukhông có kế hoạch sản xuất và hệ điều khiển)

Trình tự các tiến trình của các khối đã có kế hoạch được lấy từ trình tựđưa ra các khối và vị trí các đơn vị Ta có thể nhận được một trình tự phùhợp bằng cách sắp xếp chỳng.Kết quả của việc lên kế hoạch được biểu diễntrong form của khối kế hoạch và danh danh vị trớ cỏc đơn vị

Hình 2 : Tạo các đối tượng cho dự án Kích chuột phải vào tên dự án ⇒ chọn Insert new object ⇒ đối tượng

Đối tượng bao gồm :

- Loại trạm :

1 SIMATIC 400 Station : trạm S7 400

2 SIMATIC 300 Station : trạm S7 300

3 SIMATIC H Station : trạm S7 ở dạng Hot Standby(dự phũng núng)

4 SIMATIC PC Station : trạm máy tính

5 Other Station : một dạng khỏc(cú thể là một hệ của một hóng khỏc)

1 S7 Program : chương trình cho các hệ S7

2 M7 Program : chương trình cho hệ M7

3 SIMOTION Drive : chương trình cho hệ điều khiển truyền động

Giả sử , ta có trạm S7 400 và thực hiện kết nối MPI thì chọn SIMATIC 400 Station và MPI (nếu loại mạng này chưa có trong dự án) như trên