Đang tải... (xem toàn văn)
Ch¬ng 1: Tæng quan vÒ hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng 1. Kh¸i niÖm HÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng (HTSXT§): Lµ hÖ thèng tù ®éng c¸c qu¸ tr×nh xö lý th«ng tin trong qu¸ tr×nh c«ng nghÖ hoÆc qu¸ tr×nh s¶n xuÊt. Trong hÖ nµy con ngêi lµ mét kh©u quan träng, thêng xuyªn cã sù trao ®æi th«ng tin gi÷a ngêi vµ m¸y. Con ngêi lµm viÖc trong hÖ thèng ®Ó ho¹ch ®Þnh môc tiªu vµ ®a ra c¸c quyÕt ®Þnh ®Ó hÖ ®i ®óng híng Chóng ta cÇn ph©n biÖt gi÷a mét hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng vµ hÖ thèng ®iÒu khiÓn tù ®éng (HT§KT§). HÖ thèng ®iÒu khiÓn tù ®éng lµ hÖ thùc hiÖn c¸c thao t¸c mét c¸ch tù ®éng theo logic ch¬ng tr×nh ®Æt tríc (do con ngêi ®Æt tríc), kh«ng cã sù can thiÖp cña con ngêi, con ngêi chØ ®ãng vai trß khëi ®éng hÖ (trªn thùc tÕ ®ã lµ c¸c bé PID, PLC. MicroProccesor, c¸c m¹ch ®iÒu khiÓn r¬lecont¾ct¬ ...). Nh vËy hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng bao gåm c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn tù ®éng, con ngêi, hÖ thèng kho b•i, nguyªn liÖu... Qu¸ tr×nh trao ®æi th«ng tin gi÷a ngêi vµ m¸y thùc hiÖn theo m« h×nh sau: Ch¬ng 1: Tæng quan vÒ hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng 1. Kh¸i niÖm HÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng (HTSXT§): Lµ hÖ thèng tù ®éng c¸c qu¸ tr×nh xö lý th«ng tin trong qu¸ tr×nh c«ng nghÖ hoÆc qu¸ tr×nh s¶n xuÊt. Trong hÖ nµy con ngêi lµ mét kh©u quan träng, thêng xuyªn cã sù trao ®æi th«ng tin gi÷a ngêi vµ m¸y. Con ngêi lµm viÖc trong hÖ thèng ®Ó ho¹ch ®Þnh môc tiªu vµ ®a ra c¸c quyÕt ®Þnh ®Ó hÖ ®i ®óng híng Chóng ta cÇn ph©n biÖt gi÷a mét hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng vµ hÖ thèng ®iÒu khiÓn tù ®éng (HT§KT§). HÖ thèng ®iÒu khiÓn tù ®éng lµ hÖ thùc hiÖn c¸c thao t¸c mét c¸ch tù ®éng theo logic ch¬ng tr×nh ®Æt tríc (do con ngêi ®Æt tríc), kh«ng cã sù can thiÖp cña con ngêi, con ngêi chØ ®ãng vai trß khëi ®éng hÖ (trªn thùc tÕ ®ã lµ c¸c bé PID, PLC. MicroProccesor, c¸c m¹ch ®iÒu khiÓn r¬lecont¾ct¬ ...). Nh vËy hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng bao gåm c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn tù ®éng, con ngêi, hÖ thèng kho b•i, nguyªn liÖu... Qu¸ tr×nh trao ®æi th«ng tin gi÷a ngêi vµ m¸y thùc hiÖn theo m« h×nh sau: 2. CÊu tróc s¬ bé hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng: Mét hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng ®îc cÊu thµnh tõ mét hay 2. CÊu tróc s¬ bé hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng: Mét hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng ®îc cÊu thµnh tõ mét hay
Ch¬ng 1: Tæng quan vÒ hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng 1. Kh¸i niÖm HÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng (HTSXT§): Lµ hÖ thèng tù ®éng c¸c qu¸ tr×nh xö lý th«ng tin trong qu¸ tr×nh c«ng nghÖ hoÆc qu¸ tr×nh s¶n xuÊt. Trong hÖ nµy con ngêi lµ mét kh©u quan träng, thêng xuyªn cã sù trao ®æi th«ng tin gi÷a ngêi vµ m¸y. Con ngêi lµm viÖc trong hÖ thèng ®Ó ho¹ch ®Þnh môc tiªu vµ ®a ra c¸c quyÕt ®Þnh ®Ó hÖ ®i ®óng híng Chóng ta cÇn ph©n biÖt gi÷a mét hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng vµ hÖ thèng ®iÒu khiÓn tù ®éng (HT§KT§). HÖ thèng ®iÒu khiÓn tù ®éng lµ hÖ thùc hiÖn c¸c thao t¸c mét c¸ch tù ®éng theo logic ch¬ng tr×nh ®Æt tríc (do con ngêi ®Æt tríc), kh«ng cã sù can thiÖp cña con ngêi, con ngêi chØ ®ãng vai trß khëi ®éng hÖ (trªn thùc tÕ ®ã lµ c¸c bé PID, PLC. MicroProccesor, c¸c m¹ch ®iÒu khiÓn r¬le-cont¾ct¬ ...). Nh vËy hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng bao gåm c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn tù ®éng, con ngêi, hÖ thèng kho b·i, nguyªn liÖu... Qu¸ tr×nh trao ®æi th«ng tin gi÷a ngêi vµ m¸y thùc hiÖn theo m« h×nh sau: MT QTCN QTCN H×nh1: Qu¸ tr×nh xö lý th«ng tin th«ng thêng 2. CÊu tróc s¬ bé hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng: H×nh 2: Qu¸ tr×nh xö lý th«ng tin cã tÝch hîp m¸y tÝnh Mét hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng ®îc cÊu thµnh tõ mét hay nhiÒu hÖ con trong ®ã bao gåm c¶ con ngêi. CÊu tróc cña hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng ®îc tr×nh bµy nh h×nh 4. TÊt c¶ c¸c hÖ thèng tù ®éng ho¸ qu¸ tr×nh s¶n xuÊt ®Òu ®îc x©y dùng trªn hai c¬ së: chøc - Cã ngêi phôc vô, thao t¸c,Tæ ®iÒu phèiqu¶n (vËn lý hµnh, ®iÒu VËn phèi)hµnh, ®iÒu phèi - B¶o ®¶m th«ng tin, b¶o ®¶m kü thuËt, b¶o ®¶m ch¬ng tr×nh. Con ngêi Th«ng tin vµo ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn §èi t îng ®iÒu khiÓn Th«ng tin ra §¶m b¶o kü thuËt H×nh 3: S¬ ®å cÊu tróc s¬ bé mét hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng HÖ thèng nµy cã thÓ lµ b»ng tay, b¸n tù ®éng, hoÆc tù ®éng hoµn toµn HÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng sÏ ®îc thùc hiÖn nhê qu¸ tr×nh truyÒn tin. Víi nh÷ng hÖ thèng cµng lín, lîng th«ng tin trao ®æi gi÷a ngêi vµ m¸y cµng nhiÒu, nÕu kh«ng dïng m¸y mãc hç trî, sÏ cÇn mét lùc lîng ®«ng ®¶o nh©n lùc ®Ó ghi nhËn. C¸ch lµm nµy tèn thêi gian vµ còng rÊt dÔ g©y ra nhÇm lÉn. Ngµy nay ngêi ta thêng dïng m¸y tÝnh ®iÖn tö ®Ó ghi nhËn vµ xö lý vµ truyÒn th«ng tin (M¸y tÝnh ®Æt t¹i v¨n phßng ®Ó lËp kÕ ho¹ch, b¸o c¸o, xö lý vµ truyÒn tin th«ng thêng. M¸y tÝnh ®Æt t¹i c¸c ph©n xëng ®Ó truyÒn vµ xö lý th«ng tin, m¸y tÝnh ®Æt t¹i d©y truyÒn ®Ó ®iÒu khiÓn côc bé). Nhê sù hç trî cña m¸y tÝnh vµ c¸c thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn. C¸c hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng hiÖn nay ®· ®îc x©y dùng ë møc ®é tù ®éng hãa rÊt cao, gi¶m nhÑ søc lao ®éng trÝ ãc vµ ch©n tay cña con ngêi. Trªn thùc tÕ, mét hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng thêng rÊt phøc t¹p, ®Ó nghiªn cøu nã, ngêi ta ph¶i ph©n nhá thµnh tõng phÇn ®Ó xem xÐt råi sau ®ã tæng hîp l¹i. Møc ®é tù ®éng ho¸ cña mét hÖ thèng SXT§ thêng ®îc chia thµnh 4 cÊp nh sau: Central Computer Supervision HÖ §K T§H QTSX 4 HÖ §K T§H QTCN 3 HÖ §KT§ 2 Controler: PID, PLC, Micro Processor. C¬ cÊu chÊp hµnh ®iÒu khiÓn 1 Valves, relays, motors, sensors, Actuators Computer Terminal CÊp 1: Lµ cÊp tiÕp xóc gi÷a hÖ thèng ®iÒu khiÓn vµ QTCN, ë cÊp nµy sö dông c¸c c¶m 4: CÊp ®énhËn tù ®éng hãatøc hÖtõthèng s¶n tù ®éng biÕn, c¸c thiÕt bÞ H×nh ®o dïng ®Ó thu c¸c tin QTCN vµxuÊt c¸c c¬ cÊu chÊp hµnh nh r¬le, ®éng c¬, van... dïng ®Ó nhËn th«ng tin ®iÒu khiÓn vµ thùc hiÖn c¸c lÖnh ®iÒu khiÓn CÊp 2: Lµ cÊp ®iÒu khiÓn côc bé, ë ®©y thùc hiÖn viÖc ®iÒu khiÓn tõng m¸y, tõng bé phËn QTCN. C¸c thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn nhËn th«ng tin cña QTCN ë cÊp 1 vµ thùc hiÖn c¸c thao t¸c tù ®éng theo ch¬ng tr×nh cña con ngêi ®· cµi ®Æt s½n. Mét sè th«ng tin vÒ QTCN vµ kÕt qu¶ cña c«ng viÖc ®iÒu khiÓn sÏ ®îc chuyÓn lªn cÊp 3. CÊp nµy thêng ®Æt c¸c bé ®iÒu khiÓn t¬ng tù (P,I,D) vµ c¸c bé ®iÒu khiÓn sè. HiÖn nay sö dông phæ biÕn lµ c¸c bé ®iÒu khiÓn kh¶ tr×nh PLC CÊp 3: Lµ cÊp ®iÒu khiÓn tù ®éng ho¸ qu¸ tr×nh c«ng nghÖ. ë cÊp nµy cã m¸y tÝnh hoÆc c¸c phÇn tö nèi m¹ng ®Ó thu nhËn th«ng tin vÒ QTCN (tõ cÊp 1 göi lªn), xö lý c¸c th«ng tin vµ trao ®æi th«ng tin víi cÊp cao h¬n hoÆc ngêi ®iÒu khiÓn th«ng qua giao diÖn NgêiM¸y CÊp 4: Lµ cÊp tù ®éng ho¸ qu¸ tr×nh s¶n xuÊt, ë cÊp nµy cã m¸y tÝnh trung t©m ®Ó kh«ng nh÷ng xö lý c¸c th«ng tin vÒ qu¸ s¶n xuÊt mµ cßn lµ c¸c th«ng tin vÒ t×nh h×nh cung øng vËt t, nguyªn liÖu, tµi chÝnh, lùc lîng lao ®éng, t×nh h×nh cung cÇu trªn thÞ trêng...M¸y tÝnh trung t©m xö lý mét khèi lîng th«ng tin lín, ®a ra c¸c gi¶i ph¸p tèi u ®Ó ngêi ®iÒu khiÓn lùa chän. Ngêi ®iÒu khiÓn cã thÓ can thiÖp s©u vµo qu¸ tr×nh s¶n xuÊt, thËm chÝ cã thÓ thay ®æi môc tiªu s¶n xuÊt. Còng nh ë cÊp 2, cÊp nµy sö dông giao diÖn Ngêi-M¸y nhng ë møc ®é cao h¬n víi ph¹m vi ®iÒu khiÓn réng h¬n. C¸c hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng hiÖn nay mang l¹i hiÖu qu¶ kinh tÕ râ rÖt: N©ng cao chÊt l îng s¶n phÈm, t¨ng n¨ng suÊt lao ®éng, gi¶m søc lao ®éng cña con ngêi, h¹ gi¸ thµnh s¶n phÈm. C¸c th«ng tin lu«n ®îc xö lý kÞp thêi víi ®é chÝnh x¸c cao. 3. C¸c giai ®o¹n ph¸t triÓn c¬ b¶n cña tù ®éng ho¸ qu¸ tr×nh s¶n xuÊt. C¸c giai ®o¹n C¬ khÝ ho¸ §iÓm ®Æc trng Thay thÕ lao ®éng c¬ b¾p cña con ngêi VÝ dô Thêi ®iÓm xuÊt hiÖn M¸y tiÖn, B¨ng t¶i ~1775 Tù ®éng hãa Thay thÕ c«ng viÖc ®iÒu khiÓn thiÕt bÞ cña NC, CNC... tõng phÇn c«ng nh©n b»ng m¸y 1956~1960 Tù ®éng ho¸ S¶n xuÊt tù ®éng hãa tÝch hîp cã tÝnh ®Õn m«i FMS, ë møc ®é cao trêng cña tõng thµnh phÇn riªng biÖt CAD/CAM 1970-1975 S¶n suÊt tÝch Trªn c¬ së tù ®éng ho¸ víi sù trî gióp cña hÖ Nhµ m¸y tù hîp thèng m¸y tÝnh ®Ó thùc hiÖn c¸c qu¸ tr×nh s¶n ®éng ho¸ xuÊt tÝch hîp hoµn toµn 1985-nay 4. Vai trß vµ chøc n¨ng cña hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng 4.1. Vai trß: - N©ng cao n¨ng suÊt lao ®éng, gi¶m sù mÊt æn ®Þnh vÒ giê giÊc vµ gi¶m gi¸ thµnh. - C¶i thiÖn ®iÒu kiÖn s¶n suÊt, ngêi lao ®éng tr¸nh ®îc nh÷ng n¬i lao ®éng ®éc h¹i, nÆng nhäc, c«ng viÖc cã tÝnh lÆp ®i lÆp l¹i. - Cho phÐp ®¸p øng cêng ®é s¶n suÊt cao,cã thÓ s¶n xuÊt ra c¸c s¶n phÈm víi sè lîng lín. - Cho phÐp thùc hiÖn chuyªn m«n ho¸ vµ ho¸n ®æi s¶n xuÊt. 4.2. Chøc n¨ng: HÖ thèng s¶n xÊt tù ®éng cã c¸c chøc n¨ng sau - Chøc n¨ng th«ng tin: Chøc n¨ng th«ng tin cña HTSXT§ nh»m chän, so¹n th¶o vµ thu nhËn th«ng tin (vÝ dô: ®o lêng c¸c th«ng sè cña qu¸ tr×nh, tÝnh chØ tiªu th«ng sè, c¸c tÝn hiÖu vÒ tr¹ng th¸i cña hÖ thèng…). KiÓm tra ghi c¸c sai sè cña c¸c th«ng sè, tr¹ng th¸i kü thuËt thiÕt bÞ so víi ban ®Çu. Ph©n tÝch ho¹t ®éng b¶o vÖ thiÕt bÞ, ghi nhËn tr¹ng th¸i kh«ng an toµn, th«ng b¸o tríc vÒ kh¶ n¨ng gi¶m chÊt lîng s¶n phÈm, xuÊt hiÖn sù cè. Ghi l¹i qu¸ tr×nh c«ng nghÖ (®å thÞ, ¶nh). - Chøc n¨ng ®iÒu khiÓn: Chøc n¨ng ®iÒu khiÓn cña hÖ thèng SXT§ ®Ó ®¶m b¶o hÖ thèng cã kh¶ n¨ng chèng l¹i c¸c nhiÔu lo¹n trong qu¸ tr×nh SX, chän chÕ ®é ho¹t ®éng tèi u cho c¸c m¸y, tèi u cho toµn bé qu¸ tr×nh - Chøc n¨ng bæ trî: Ngoµi c¸c chøc n¨ng trªn HTSXT§ cßn cã c¸c chøc n¨ng bæ trî ®¶m b¶o an toµn lao ®éng nh b¶o vÖ søc khoÎ ngêi vËn hµnh, b¶o vÖ chèng ch¸y, b¶o vÖ an toµn chung, b¶o vÖ m«i trêng. Møc ®é cña c¸c chøc n¨ng trªn phô thu«c vµo møc ®é ph¸t triÓn cña hÖ thèng SXT§ 5. X©y dùng hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng 5.1. B¶o ®¶m kü thuËt cña hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng B¶o ®¶m kü thuËt cña hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng lµ toµn bé tæ hîp c¸c thiÕt bÞ kü thuËt cÇn thiÕt cho ho¹t ®éng cña hÖ thèng ®¶m b¶o thùc hiÖn ®îc c¸c chøc n¨ng cña hÖ thèng cÇn thiÕt kÕ. Nã ®îc hiÖn thùc ho¸ tõ kü thuËt tÝnh, kü thuËt ®iÒu khiÓn logic vµ kü thuËt ®iÒu chØnh. Víi c¸c thiÕt bÞ nh m¸y tÝnh, thiÕt bÞ c«ng suÊt, bé ®iÒu chØnh, ®iÒu khiÓn logic. Algorith ®iÒu khiÓn hÖ thèng §¶m b¶o to¸n kü thuËt cña hÖ thèng SXT§ cÇn ®¶m b¶o to¸n häc vµ ®¶m b¶o ch¬ng tr×nh: Algorith ®iÒu khiÓn Algorith ®iÒu khiÓn Algorith ®iÒu khiÓn quy tr×nh A quy tr×nh B quy tr×nh C - §¶m b¶o to¸n häc: Tuú theo c«ng nghÖ mµ x¸c ®Þnh ®îc m« h×nh to¸n häc m« t¶ hÖ thèng. Dùa vµo c¸c m« h×nh B1. nµyX¸c ¸p dông cñaThu kü thuËt ®iÒu thËp sè liÖu c¸c A1. X¸c ®Þnh ®Þnh c¸c tÝnh to¸nC1. quychÊt tr×nhlîng ®iÒunµo khiÓn chØnh hÖ thèng ®îcnhiÖm thiÕt kÕ nhiÖm®Ó vô®¶m ®iÒub¶o khiÓn vôtho¶ ®iÒu m·n khiÓnmét sè chØ tiªu ®ã ®· ®Ò ra. (Trªn thùc tÕ, nã ®îc m« t¶ b»ng mét phiÕm hµm J phô thuéc vµo c¸c th«ng sè, cÊu tróc hÖ thèng. PhiÕm hµm nµy ph¶i tho¶ m·n c¸c chØ tiªu tèi C2. Ph©n tÝch sè liÖu c¸c A2. X¸c ®Þnh c¸c thiÕt bÞ B2. X¸c ®Þnh c¸c thiÕt bÞ u: qu¸ tr×nh qu¸ ®é ng¾n nhÊt (thßi gian t), §é qu¸ ®iÒu chØnh nhá nhÊt quy(OS% tr×nh), sö dông trong hÖ thèng sö dông trong hÖ thèng dông Sai lÖch tÜnh nhá nhÊt, N¨ng lîng tiªu thô Ýt nhÊt, gi¸ thµnh rÎ sö nhÊt, cÊutrong tróc hÖ ®¬nthèng gi¶n nhÊt vµ ®é æn ®Þnh cao nhÊt. Thêng ¸p dông nguyªn lý tÝnh to¸n tèi u A3. X©y lý dùng s¬ ®å B3. X©y dùng s¬ ®å C3. HiÓn thÞ sè liÖu trªn (nguyªn pontriagin). hÖ thèng ®iÒu khiÓn hÖ thèng ®iÒu khiÓn mµn h×nh hÖ thèng ®iÒuhîp khiÓn - §¶m b¶o ch¬ng tr×nh: HT SXT§ lu«n cã mét algorith ®iÒu khiÓn, ®ã lµ tËp lÖnh x¸c ®Þnh cÇn thiÕt cho viÖc ®iÒu khiÓn. Algorith ®iÒu khiÓn cã thÓ lµ tæ hîp C4.ph¶i §a ra c¸cb¶o tÝn hiÖu A4.c¸c X©yalgorith dùng ch ¬ng khiÓn conB4. ch¬ng cña ®iÒu cã X©y quandùng hÖ víi nhau, yªu cÇu ®¶m bæ trî ®iÒu khiÓn tr×nh ®iÒu khiÓn tr×nh ®iÒu khiÓn Algorith ®iÒu khiÓn nµy VÝ dô: A5. GhÐp nèi hÖ thèng B5. GhÐp nèi hÖ thèng A6. Biªn so¹n tµi liÖu B6. Biªn so¹n tµi liÖu C«ng nghÖ 1 C«ng nghÖ 2 H×nh 5: VÝ dô vÒ mét Algorith ®iÒu khiÓn hÖ thèng C5. Biªn so¹n tµi liÖu Qu¶n lý, gi¸m s¸t 5.2. CÊu tróc truyÒn tin trong c¸c hÖ thèng SXT§ TruyÒn tin ®ãng vai trß quan träng khi x©y dùng c¸c hÖ thèng SXT§, truyÒn tin ph¶i ®¶m b¶o c¸c yªu cÇu sau: - §¶m b¶o th«ng tin ®Çy ®ñ ®Ó hiÖn thùc tÊt c¶ c¸c môc tiªu ®Æt ra. - C¸c tÝn hiÖu vµ m· ph¶i tu©n theo tiªu chuÈn. - M· th«ng tin ph¶i lµ ®¬n gi¶n nhÊt vµ thÝch hîp víi n¬i s¶n xuÊt. - Cã kh¶ n¨ng trao ®æi th«ng tin víi nhiÒu thiÕt bÞ. - Th«ng tin ph¶i ®¶m b¶o tÝnh b¶o mËt theo yªu cÇu. C¸c cÊu tróc hÖ thèng th«ng tin cã thÓ lµ h×nh tia, tuyÕn tÝnh hoÆc h×nh c©y: Sö dông TT CN3 HT-TT Sö dông TT CN2 CN2 CN3 CN1 HT-TT CN1 H×nh tia TuyÕn tÝnh Sö dông TT CN3 CN1 CN2 CN2 CN3 HT-TT H×nh c©y H×nh 6: C¸c lo¹i cÊu tróc truyÒn tin 5.3. Mét sè m« h×nh x©y dùng thèng s¶n xuÊt tù ®éng hiÖn nay 5.3.1 M« h×nh SCADA SCADA (Supervisory Control And Data Aquisition) nghÜa lµ hÖ thèng ®iÒu khiÓn vµ thu thËp sè liÖu hay cßn gäi lµ hÖ thèng ®iÒu khiÓn gi¸m s¸t. Nã cho phÐp ®iÒu khiÓn, gi¸m s¸t ho¹t ®éng hÖ thèng trong quyÒn h¹n nµo ®ã trªn mµn h×nh vµ ®iÒu khiÓn nhiÒu chøc n¨ng kh¸c nhau bªn ngoµi hoÆc qu¸ tr×nh. HÖ thèng SCADA sÏ bao gåm mét tr¹m chñ cho viÖc thu thËp th«ng tin tõ nh÷ng thiÕt bÞ ®Çu cuèi th«ng qua thñ tôc thu thËp sè liÖu tõ c¸c ph¬ng tiÖn truyÒn th«ng kh¸c nhau. LÊy l¹i th«ng tin vµ kÕt hîp víi c¶nh b¸o ®Ó ngêi ®iÒu khiÓn ®a ra nh÷ng quyÕt ®Þnh chÝnh x¸c hoµn thµnh viÖc ®iÒu khiÓn hÖ thèng vµ qu¸ tr×nh. SCADA lµ mét hÖ kÕt hîp phÇn cøng vµ phÇn mÒm ®Ó tù ®éng ho¸ viÖc qu¶n lý gi¸m s¸t ®iÒu khiÓn mét hay nhiÒu ®èi tîng. SCADA thùc hiÖn mét sè nhiÖm vô chÝnh sau: - Thu thËp th«ng tin vµ gi¸m s¸t tõ xa lªn ®èi tîng. - §iÒu khiÓn, ®iÒu chØnh tù ®éng tõ xa lªn ®èi tîng. - Th«ng tin tõ xa víi c¸c ®èi tîng vµ c¸c cÊp qu¶n lý. C¸c gi¶i ph¸p vÒ mét hÖ SCADA rÊt ®a d¹ng vÒ cÊu tróc (cã nhiÒu biÕn thÓ trong thùc tÕ do yªu cÇu vÒ sù ph©n bè chøc n¨ng ®iÒu khiÓn còng nh sù ph©n bè m¸y tÝnh, thiÕt bÞ). Tuy nhiªn tùu trung l¹i cã cÊu tróc tæng quan nh h.v. A: Actuator S: Sensor M¸y tÝnh §K A S A Qu¸ tr×nh con 1 S Qu¸ tr×nh con 2 A S Qu¸ tr×nh con 3 H×nh 7: M« h×nh SCADA ®¬n gi¶n Mét m¸y tÝnh ®îc dïng ®Ó ®iÒu khiÓn toµn bé c¸c qu¸ tr×nh con. TrÝ tuÖ cña toµn bé hÖ tËp trung t¹i mét ®iÓm. §©y lµ cÊu tróc tù ®éng ho¸ thÝch hîp cho c¸c lo¹i m¸y mãc thiÕt bÞ võa vµ nhá, bëi sù ®¬n gi¶n, ®Ô thùc hiÖn vµ gi¸ thµnh mét lÇn cho m¸y tÝnh ®iÒu khiÓn. Tuy nhiªn cÊu tróc nµy cã c¸c nhîc ®iÓm sau: - C«ng viÖc nèi d©y phøc t¹p, gi¸ thµnh cao. - ViÖc më réng hÖ thèng gÆp khã kh¨n. - §é tin cËy cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn phô thuéc vµo mét thiÕt bÞ duy nhÊt. §Ó n©ng cao ®é tin cËy cho hÖ thèng ngêi ta thêng dïng m¸y tÝnh dù phßng, tuy nhiªn sÏ n©ng cao gi¸ thµnh. Nhîc ®iÓm thø nhÊt vµ mét phÇn nhîc ®iÓm thø hai sÏ ®îc kh¾c phôc b»ng c¸ch dïng mét m¹ng d©y dÉn chung gäi lµ BUS TR¦êNG (field bus) VÝ dô: Mét hÖ thèng ®iÒu khiÓn SCADA c¶i tiÕn trong d©y chuyÒn s¶n suÊt « t« theo gi¶i ph¸p cña Siemens (Mét m¸y tÝnh ®iÒu khiÓn trung t©m víi giao diÖn NgêiM¸y) 5.3.2 M« h×nh DCS H×nh 8: M« SCADAControl cña SIEMENS DCSh×nh (Distributed System) lµ hÖ thèng ®iÒu khiÓn ph©n t¸n, thùc hiÖn ý tëng gi¶i ph¸p tÝch hîp ®iÒu khiÓn khi cã nhiÒu phßng ®iÒu khiÓn hoÆc tõng khu vùc cã nh÷ng khèi ®iÒu khiÓn chÐo nhau. Ph©n t¸n lµ viÖc bè trÝ TrÝ tuÖ vµ chøc n¨ng theo bÒ réng còng nh chiÒu s©u, kÕt hîp m¹ng truyÒn th«ng thay cho ph¬ng ph¸p dïng d©y nèi vµ b¶ng cæ ®iÓn. Bªn c¹nh c¸ch sö dông ph¬ng ph¸p c¸c côm vµo ra t¹i chç vµ c¸c thiÕt bÞ chÊp hµnh th«ng minh, ngêi ta cßn ®a vµo c¸c m¸y ®iÒu khiÓn nhá (C¸c bé ®iÒu chØnh chuyªn dông, vi ®iÒu khiÓn) xuèng c¸c vÞ trÝ gÇn kÒ qu¸ tr×nh kü thuËt (h×nh 9). - Trung t©m ®iÒu hµnh bao gåm: Tr¹m kü thuËt (Engineering Station), tr¹m thao t¸c (Operator Station), vµ tr¹m phôc vô (Sevice Station) - Trung t©m ®iÒu khiÓn bao gåm c¸c m¸y tÝnh ®iÒu khiÓn nh c¸c bé logic kh¶ tr×nh (PLC), m¸y tÝnh c«ng nghiÖp (IPC) vµ c¸c m¸y tÝnh phèi hîpkü ®îc nèi víi nhau vµ nèi Tr¹m vËn hµnh Tr¹m thuËt lªn trung t©m ®iÒu hµnhqu¸ tr×nh qua BUS xö lý. OS ES - Khu vùc gÇn víi khu vùc kü thuËt bao gåm c¸c bé ®iÒu khiÓn t¹i chç nh bé vi ®iÒu khiÓn (Micro Controler), c¸c bé ®iÒu khiÓn thu gän (Compact Controler) vµ c¸c côm vµo ra t¹i chç, c¸c thiÕt bÞ c¶m biÕn chÊp hµnh ®îc nèi lªn trung t©m th«ng qua BUS trêng. Trong thùc tÕ tuú theo tÝnh chÊt BUSøng hÖ dông thèngvµ thÓ lo¹i qu¸ tr×nh kü thuËt mµ cÊu tróc trªn cã thÓ ®îc ®¬n gi¶n ho¸ hoÆc më réng thªm. M¸y tÝnh §K M¸y tÝnh §K M¸y tÝnh phèi hîp BUS trêng M¸y tÝnh §K A S I/O A I/O S A Bé §/K S H×nh 9: M« h×nh DCS B»ng gi¶i ph¸p nµy ®· gi¶i quyÕt vÊn ®Ò nèi d©y nhê m¹ng truyÒn th«ng, ®é tin cËy hÖ n©ng cao, t¹o ra hÖ thèng më 6. M¹ng truyÒn th«ng c«ng nghiÖp Trong nh÷ng thËp kû gÇn ®©y, do tr×nh ®é tù ®éng ho¸ ®· ®îc n©ng cao ®¸ng kÓ, nã lµm thay ®æi h¼n ph¬ng thøc s¶n xuÊt. B»ng viÖc ¸p dông c¸c tiÕn bé cña kü thuËt vi ®iÖn tö vµo c«ng nghÖ truyÒn th«ng. C¸c c«ng nghÖ ®iÒu khiÓn vµ truyÒn th«ng míi ®· lµm thay ®æi ph¹m vi ®iÒu khiÓn vµ gi¸m s¸t kh«ng chØ ë cÊp thao t¸c viªn mµ cßn ë c¸c cÊp ®iÒu hµnh xëng, cÊp qu¶n lý c«ng ty, l·nh ®¹o c«ng ty vµ cÊp qu¶n lý ngµnh. C¸c c«ng ty chuyªn thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o c¸c thiÕt bÞ vµ hÖ thèng tù ®éng ho¸ ®· kh«ng ngõng nghiªn cøu ®Ó ®a ra c¸c s¶n ph¶m ngµy cµng u viÖt. Do ý tëng vµ gi¶i ph¸p c«ng nghÖ kh¸c nhau, do tÝnh c¹nh tranh vµ kh¶ n¨ng ®éc quyÒn vÒ thiÕt bÞ, mµ mçi h·ng ph¸t triÓn cho m×nh 400gi¶i ph¸p PG S7 500 nh÷ng chuÈn riªng. MÆcS7/M7 dï nh÷ng c«ng nghÖ lµ kh¸c nhau nhng ®ÒuPC cã chung mét xu híng lµ tiÖn dông cho ngêi dïng. Do ®ã c¸c thiÕt bÞ nµy ®Òu ®îc ph¸t triÓn trªn c¸c chuÈn ®Ó sao cho cã kh¶ n¨ng ghÐp nèi víi c¸c thiÕt bÞ cña h·ng kh¸c trªn cïng mét hÖ thèng, ®¶m b¶o tÝnh “më” cña hÖ thèng. Industrial Ethernet 6.1. M¹ng truyÒn th«ng cña SIEMENS. M« h×nh m¹ng truyÒn th«ng ®Ó x©y dùng c¸c hÖ thèng SXT§ cña SIEMENS cã cÊu SIMATIC S5 tróc m¹ng nh sau: S7/M7 300 S5/S7 S7/M7 300 S7/M7 400 C7 S7 500 PG PROFIBUS SIMATIC S5/S7 S7 200 OP TD AS-I A S A S LOGO Repeater H×nh 10: CÊu tróc m¹ng truyÒn th«ng cña SIEMENS Cã ba ph¬ng ph¸p nèi m¹ng c¸c thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn trong mét hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng cña SIEMENS, ®ã lµ: Industrial Ethernet, Profibus va AS-Interface H×nh 11: M¹ng truyÒn th«ng SIEMENS 6.2. M¹ng truyÒn th«ng cña OMRON. Còng nh m¹ng truyÒn th«ng cña SIEMENS, m¹ng truyÒn th«ng gi÷a c¸c thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn cña OMRON phô thuéc vµo yªu cÇu ngêi sö dông. Tuy nhiªn chóng ®îc ph©n cÊp ë c¸c cÊp thùc hiÖn xö lý th«ng tin vµ ®iÒu khiÓn. OMRON ®a ra cÊu tróc m¹ng theo hai chiÒu ngang vµ däc nh trªn h×nh vÏ CÊp 4: Ngµnh Host Computer CÊp 3: Nhµ m¸y Ph©n xëng CÊp 2: Tr¹m ®iÒu khiÓn Factory Computer PLC PLC Robot Controller CÊp 0: ThiÕt bÞ I/O ETHERNET Board NBS PLC Area Computer Board NBS PLC SYSMAC NET Station Computer SYSMAC WAY Control Components SYSMAC BUS H×nh 11: CÊu tróc m¹ng truyÒn th«ng OMRON Mechantronic Mechantronic Sensors Components Modules Actuators CÊp 0: Lµ cÊp c¬ b¶n cña c¸c bé phËn thiÕt bÞ nh Sensor, c¬ cÊu chÊp hµnh, Module c¬ khÝ, trùc tiÕp tham gia vµo qu¸ tr×nh s¶n xuÊt CÊp 1: CÊp nµy bao quanh c¸c thiÕt bÞ nh m¸y ®iÒu khiÓn sè, PLC, Robot c«ng nghiÖp, thùc hiÖn chøc n¨ng ®iÒu khiÓn. CÊp 2: §iÒu khiÓn vµ phèi hîp cïng víi c¸c thiÕt bÞ ë møc 1. Thùc hiÖn viÖc thÝch nghi víi c¸c chøc n¨ng ®iÒu khiÓn vµ sù thay ®æi cña c¸c thiÕt bÞ møc 1 CÊp 3: §iÒu khiÓn, gi¸m s¸t c¸c ho¹t ®éng cña c¸c thiÕt bÞ ë møc 2. Qu¶n lý giíi h¹n kh«ng qu¸ mét vïng riªng biÖt cña nhµ m¸y hoÆc mét v¨n phßng. CÊp 4: Hîp nhÊt c¸c ho¹t ®éng ph©n tÇng víi chøc n¨ng chÝnh lµ tÝnh to¸n dù b¸o tr íc vµ ®Æt kÕ ho¹ch. C¸c cÊp nµy ®îc ghÐp nèi hÖ thèng m¹ng: SYSMAC BUS, SYSMAC WAY, SYSMAC NET vµ ETHERNET. 6.2.1. Líp m¹ng SYSMAC BUS. M¹ng nµy ®îc truyÒn theo kiÓu BUS, cã thÓ kÕt nèi víi c¸c thiÕt bÞ thay ®æi nh Sensor, Actuator hay c¸c thiÕt bÞ I/O. Sö dông c¸c thiÕt bÞ CVM1, C200HW (Master), CVseries, C200HC, C200HS (Slave). M¹ng nµy cã c¸c ®Æc ®iÓm sau: - Ph¬ng thøc truyÒn th«ng kiÓu Master-Slave. - KÕt nèi tõ 31-63 nót (phô thuéc tõng thiÕt bÞ sö dông). - Dé dµi m¹ng 100, 500m. - Cã kh¶ n¨ng chuÈn ®o¸n vµ thÓ hiÖn lçi trªn tr¹m chñ. 6.2.2 Líp m¹ng SYSMAC WAY. Cã thÓ thùc hiÖn truyÒn th«ng víi m¸y tÝnh qua cæng truyÒn th«ng nèi tiÕp RS-322, truyÒn th«ng gi÷a c¸c tr¹m chñ trªn m¹ng theo ph¬ng thøc Tokenring. Sö dông c¸c thiÕt bÞ C200H-SLK21-V1, C200H-SLK11. §Æc ®iÓm: - Tèc ®é truyÒn 2Mbps. §êng truyÒn lµ c¸p ®ång trôc hoÆc c¸p quang. - Sè nót tèi ®a lµ 63. - Kho¶ng c¸ch truyÒn: Tæng céng 1km (hoÆc 10km, 800m gi÷a c¸c nót). - §é dµi d÷ liÖu 512 byte. 2.3 Líp m¹ng SYSMAC NET. §©y lµ líp m¹ng liªn kÕt trùc tiÕp c¸c m¸y tÝnh vµ c¸c tr¹m chñ cã ®é tin cËy cao víi kh¶ n¨ng tù ph¶n håi vµ tù chÈn ®o¸n lçi cña c¸c thiÕt bÞ trªn m¹ng. Sö dông c¸c thiÕt bÞ nh CV500/1000/2000, CVM1, C1000H, C2000H... §Æc ®iÓm : - Tèc ®é truyÒn 2Mbps. §êng truyÒn lµ c¸p quang. - Sè nót tèi ®a lµ 126. - Kho¶ng c¸ch truyÒn 1km (hoÆc 3km khi dïng Repeater). - §é dµi d÷ liÖu 2K byte. - Cã kh¶ n¨ng göi vµ nhËn ®Öm c¸c th«ng b¸o (nhËn 15(30Kbyte) vµ göi 1 (2Kbyte) th«ng b¸o). Ch¬ng 2: ThiÕt lËp m¹ng AS-I, PROFIBUS-DP Vµ ETHERNET HÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng lµ hÖ thèng tù ®éng c¸c qu¸ tr×nh xö lý th«ng tin trong qu¸ tr×nh c«ng nghÖ, vÊn ®Ò truyÒn tin ë ®©y rÊt quan träng, trong ch¬ng nµy sÏ giíi thiÖu mét sè lo¹i m¹ng truyÒn tin c«ng nghiÖp ®iÓn h×nh. 1. M¹ng AS-I. AS-I (Actuator Sensor-Interface) lµ m¹ng ghÐp nèi c¸c phÇn tö ë cÊp thÊp nhÊt, dïng ®Ó ghÐp nèi c¸c thiÕt bÞ chÊp hµnh, c¶m biÕn. §©y lµ cÊu tróc më víi m« h×nh m¹ng nhá, gi¸ thµnh h¹, dÔ cµi ®Æt vµ sö dông. M¹ng AS-I cã c¸c tÝnh ®Æc ®iÓm sau: - §ång t¶i nguån vµ d÷ liÖu, tøc lµ nguån nu«i cho c¸c c¶m biÕn, c¬ cÊu chÊp hµnh vµ d÷ liÖu ®Òu ®îc truyÒn chung trªn mét ®êng cable hai d©y. - Cã kh¶ n¨ng truyÒn bÒn v÷ng trong m«i trêng c«ng nghiÖp (®¹t tiªu chuÈn IP 67) nhng kh«ng ®ßi hái cao vÒ chÊt lîng truyÒn. - C¸c bé kÕt nèi ®¬n gi¶n vµ nhá gän. 1.1 Th«ng sè kü thuËt m¹ng AS-I - Lµ hÖ thèng m¹ng chñ-tí (Master-Slave): Tr¹m chñ giao tiÕp víi tr¹m tí theo ph¬ng ph¸p hái tuÇn tù (polling). Tr¹m chñ göi bøc ®iÖn cã chiÒu dµi 14 bit vµ chê ®îi tr¹m tí tr¶ lêi (víi mét kho¶ng thêi gian ®Þnh tríc), tr¹m tí tr¶ lêi víi bøc ®iÖn cã chiÒu dµi 7 bit: CÊu tróc bøc ®iÖn: Lêi gäi tr¹m chñ Nghe … 0 CB A4 A3 A2 A1 A0 I4 I3 I2 I1 I0 P 1 Bit ®Çu §Þa chØ tr¹m tí Bit ®iÒu khiÓn Bit ch½n lÎ Th«ng tin cho tr¹m tí Bit cuèi Tr¹m tí tr¶ lêi 0 S3 S2 S1 S0 P 1 … Th«ng tin tr¶ lêi Bit ®Çu Bit cuèi Bit ch½n lÎ 12: CÊu bøcsö®iÖn - C¸c phÇn tö AS-I slave tÝchH×nh hîp AS-I chip,tróc kh«ng dôngAS-I vi sö lý vµ phÇn mÒm, lµm cho viÖc l¾p ®Æt rÊt dÔ dµng. - Kh¶ n¨ng më réng tèi ®a 31 ®iÓm, 4bit d÷ liÖu, ghÐp nèi ®îc tèi ®a lµ 124 phÇn tö ®Çu vµo vµ 124 phÇn tö ®Çu ra. - Sö dông chuÈn truyÒn RS-485. - Cã thÓ truyÒn d÷ liÖu trªn cable 2 d©y (2x1,5mm2), víi ®iÖn ¸p vi sai lªn tíi 30V. - Cho phÐp bæ xung nguån phô 24. - Chu kú quÐt lín nhÊt lµ 5ms. - Kho¶ng c¸ch truyÒn tèi ®a lµ 100m (nÕu sö dông Repeater sÏ lªn tíi 300m). - M¹ng cã thÓ x©y dùng theo cÊu tróc h×nh sao, tuyÕn tÝnh (daisy-chain, trunk-line/dropline) hoÆc h×nh c©y. 1.2 X©y dùng m¹ng AS-I víi module truyÒn th«ng CP 342-2 Nh ®· biÕt m¹ng AS-I lµ hÖ thèng m¹ng më, rÊt nhiÒu nhµ s¶n xuÊt cung cÊp thiÕt bÞ vµ chóng cã thÓ tÝch hîp vµo cïng mét hÖ th«ng m¹ng. Trong phÇn nµy sÏ híng dÉn thiÕt lËp m¹ng AS-I sö dông module truyÒn th«ng CP342-2 cña Siemens. CÊu tróc m¹ng: H×nh 13: M« h×nh m¹ng AS-I. Trong m« h×nh trªn bao gåm c¸c phÇn tö: - Nguån cung cÊp 30V: Nguån cung cÊp nµy ®îc ghÐp nèi trùc tiÕp vµo ®êng truyÒn d÷ liÖu. - Cable nèi: Lµ cable hai d©y cã vá bäc c¸ch ®iÖn (kh«ng cÇn cã vá bäc chèng nhiÔu) ®Ó nèi tÊt c¶ c¸c phÇn tö trªn m¹ng - PhÇn tö AS-I Master: ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn toµn bé hÖ thèng m¹ng, cho phÐp kÕt nèi hÖ thèng nµy víi hÖ thèng BUS cao h¬n vµ cho phÐp ngêi sö dông cã thÓ truy nhËp vµo c¸c I/O Slave (viÖc nµy cã thÓ thùc hiÖn trong ch¬ng tr×nh cña CPU S7-300 ) - PhÇn tö AS-I Slave: Cã thÓ sö dông nhiÒu phÇn tö AS-I Slave cña c¸c h·ng kh¸c nhau trªn cïng mét m¹ng. Mçi phÇn tö nµy ®îc g¸n mét ®Þa chØ riªng biÖt, cã thÓ dïng thiÕt bÞ chuyªn dông ®Ó ®Æt ®Þa chØ cho c¸c AS-I Slave hoÆc th«ng qua phÇn tö Master (ghÐp nèi trùc tiÕp). - Bé lÆp: Cho phÐp t¨ng kho¶ng c¸ch truyÒn tõ 100m lªn tíi 300m, bé lÆp ®îc ghÐp vµo gi÷a hÖ thèng m¹ng trùc tiÕp trªn c¸c ®êng truyÒn tÝn hiÖu - Nguån phô trî: Cã thÓ sö dông thªm nguån nu«i phô nÕu dßng yªu cÇu cña tÊt c¶ c¸c phÇn tö Slave lín h¬n 2A. Nguån nu«i nµy sÏ ®îc nèi víi c¸c phÇn tö Slave b»ng mét d©y riªng. - ThiÕt bÞ ®Æt ®Þa chØ PSG: Dïng ®Ó g¸n ®¹i chØ cho c¸c tr¹m Slave Cµi ®Æt m¹ng: §Ó l¾p ®Æt hÖ thèng m¹ng AS-I, thùc hiÖn theo nh÷ng bíc sau: - G¸n ®Þa chØ cho tÊt c¶ c¸c tr¹m tí b»ng thiÕt bÞ ®Æt ®Þa chØ PSG KÕt nèi PSG víi tr¹m ASI Slave 1. BËt nguån PSG (START) 2. KÝch ho¹t PSG (ENTER) 3. Chän Master (F3) VD: Tr¹m Slave cã 4. Chän chÕ ®é ho¹t ®Þa chØ lµ 2 ®éng Single operation (F1) 5. Chän New address (F1) 6. KÝch ho¹t AS-I address (ENTER). 7. NhËp ®Þa chØ tr¹m AS-I slave dô30V, lµ 2) - Sö dông cable nèi ®Ó nèi tÊt c¶ c¸c tr¹m AS-I Slave, AS-I Master, Nguån cung(vÝcÊp 8. X¸c nhËn ®Þa chØ Repeater (nÕu cã) t¹o thµnh hÖ thèng m¹ng (ENTER) - NÕu sö dông thªm ngu«n nu«i phô, cÇn sö dông cable nèi kh¸c9.mµu (®Ó dÔ biÖtchÝnh ng- (2x VÒph©n menu ESC)cã mµu vµng) êi ta thêng chän cable nµy cã mµu ®en, trong khi cable truyÒn d÷ liÖu 10. T¾t nguån PSG - KÕt nèi tÊt c¶ c¸c c¶m biÕn vµ c¬ cÊu chÊp hµnh vµo tr¹m AS-I Slave - Nh vËy ®êng truyÒn AS-I ®· s½n sµng, ta cã thÓ cµi ®Æt th«ng sè cho tr¹m chñ - ChuyÓn CPU vÒ tr¹ng th¸i STOP ®Ó cµi ®Æt th«ng sè cho module CP342 - Module CP342 ë tr¹ng th¸i thiÕt lËp (Configuration mode) sÏ nhËn tÊt c¶ c¸c tr¹m tí kÕt nèi víi nã (®Ìn b¸o s¸ng). - §Æt module CP342 ë tr¹ng th¸i ®îc b¶o vÖ b»ng c¸ch nhÊn nót SET trªn module nµy, nã sÏ lu tÊt c¶ ®Þa chØ c¸c tr¹m tí vµ cã thÓ thùc hiÖn truyÒn th«ng. §Ìn LED “CM” s¸ng. - ChuyÓn CPU sang tr¹ng th¸i RUN-P. ViÖc cµi ®Æt m¹ng ®· hoµn thµnh. LËp tr×nh: Sau khi cµi ®Æt xong hÖ thèng m¹ng b¹n cã thÓ lËp tr×nh ®iÒu khiÓn cho toµn hÖ thèng m¹ng võa thiÕt lËp, ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn sÏ phô thuéc vµo qu¸ tr×nh c«ng nghÖ, ë ®©y kh«ng tËp trung vµo híng dÉn lËp tr×nh, do ®ã chØ sö dông mét bµi to¸n lËp tr×nh ®¬n gi¶n nh mét vÝ dô minh ho¹. Bµi tËp: LËp tr×nh ®iÒu khiÓn xi lanh Ðp ho¹t ®éng nh sau: NhÊn nót S1 xi lanh ®i xuèng, nhÊn nót S2 xi lanh trë vÒ vÞ trÝ ban ®Çu (xy lanh Ðp lµ lo¹i t¸c ®éng ®¬n). Më phÇn mÒm lËp tr×nh SIMATIC Manager b»ng c¸ch kÝch ®óp (Double click) vµo biÓu tîng nµy. T¹o mét Project míi: §Æt tªn cho Projcet võa t¹o ra (vÝ dô: ASI_CP342_2) T¹o ra mét tr¹m PLC S7-300 ®Ó lËp tr×nh b»ng c¸ch chän: ->Insert -> Station -> SIMATIC 300-Station Sau ®ã kÝch ®óp chuét vµo biÓu tîng SIMATIC 300 (1) ë cöa sæ bªn ph¶i (hoÆc kÝch chuét vµo dÊu céng bªn c¹nh dßng ch÷ SIMATIC 300 ë cöa sæ bªn tr¸i) ®Ó vµo vµo phÇn thiÕt lËp cÊu h×nh cøng Hardware configuration. Më cöa sæ thiÕt lËp cÊu h×nh cøng b»ng c¸ch kÝch ®óp chuét vµo Hardware Më cöa sæ Hardware catalog b»ng c¸ch kÝch vµo biÓu tîng trªn cöa sæ HW config. Lóc nµy b¹n cã thÓ nh×n thÊy rÊt nhiÒu th môc bao gåm PROFIBUS-DP, SIMATIC 300, SIMATIC 400 vµ SIMATIC PC Based Control trong catalog thiÕt bÞ nµy. TÊt c¶ c¸c thiÕt bÞ thuéc dßng hä S7-300 sÏ n»m trong th môc SIMATIC 300. §a vµo mét thanh rail b»ng c¸ch kÝch ®óp chuét vµo Rail -> SIMATIC 300 -> RACK-300 -> Rail B©y giê rÊt dÔ dµng, b¹n cã thÓ chän tÊt c¶ c¸c thiÕt bÞ b¹n sö dông ®Ó chÌn vµo c¸c vÞ trÝ (slot) t¬ng øng theo quy t¾c thiÕt lËp cÊu h×nh cøng. §Ó ®Æt mét thiÕt bÞ vµo mét vÞ trÝ nµo ®ã, chän slot cÇn ®Æt, sau ®ã kÝch ®óp vµo thiÕt bÞ trªn cöa sæ catalog (hoÆc b¹n cã thÓ bÊm vµ gi÷ chuét ®Ó kÐo thiÕt bÞ tõ cöa sæ catalog sang vÞ trÝ t¬ng øng). H·y t×m vµ ®äc ®óng m· thiÕt bÞ trªn c¸c thiÕt bÞ (b¹n cã thÓ ghi l¹i c¸c m· nµy), chän ®óng c¸c thiÕt bÞ nµy trªn catalog thiÕt bÞ. Tríc tiªn ®Æt vµo slot 1 mét nguån nu«i PS 307-2A -> SIMATIC 300 -> PS-300 -> PS 307 2A B¹n cã thÓ nh×n thÊy m· thiÕt bÞ trong catalog ë bªn díi cöa sæ catalog. §Æt vµo Slot 2 mét CPU 315-2DP. -> SIMATIC 300 -> CPU-300 -> CPU 315-2DP -> 6ES7 315-2AF03-0AB0 -> V1.1 §©y lµ CPU cã tÝch hîp kh¶ n¨ng truyÒn th«ng Profibus-DP, bëi vËy chóng ta cã thÓ thay ®æi ®Þa chØ truyÒn th«ng ë giao diÖn xuÊt hiÖn tiÕp theo Tuy nhiªn ë ®©y chóng ta sÏ kh«ng thùc hiÖn truyÒn th«ng Profibus-DP, chän OK Slot thø 3 bá trèng (v× chóng ta kh«ng sö dông module ghÐp nèi IM ). B¹n cã thÓ chÌn vµo slot thø 4 vµ thø 5 c¸c module vµo/ra sè. -> SIMATIC 300 -> SM-300 -> DI-300 -> SM 321 DI16xDC24V -> SIMATIC 300 -> SM-300 -> DO-300 -> SM 322 DO16xDC24V/0.5A Cuèi cïng ta ®Æt vµo slot thø 6 mét module truyÒn th«ng AS-I CP342. SIMATIC 300 -> CP-300 -> AS-Interface -> CP 342-2 AS-i TÝn hiÖu vµo/ra module CP342 Master ghi/nhËn tõ c¸c Slave sÏ ®îc CPU lu gi÷ trong vïng nhí analog. §Þa chØ cña c¸c vïng nhí analog nµy sÏ ®îc g¸n tù ®éng, b¹n cã thÓ nh×n thÊy c¸c ®Þa chØ nµy trong cöa sæ bªn díi. Chóng ta thÊy ®Þa chØ c¸c tÝn hiÖu vµo tõ AS-I Slave ë ®©y lµ PIW288 ®Õn PIW302 vµ ®Þa chØ tÝn hiÖu ra cña c¸c AS-I Slave lµ PQW288 ®Õn PQW302. Sau khi thiÕt lËp cÊu h×nh cøng cho hÖ thèng hoµn thµnh ta cã thÓ lu gi÷ xuèng PLC. (chó ý: ®Ó cã thÓ download, CPU ph¶i ë tr¹ng th¸i STOP) vµ download Chän OK. C¸c tÝn hiÖu vµo ra tõ c¸c tr¹m AS-I Slave sÏ chiÕm gi÷ 16 byte ®Çu vµo (b¾t ®Çu tõ PIW288) vµ 16 byte ®Çu ra (PQW288) trong vïng nhí c¸c ®Çu vµo ra analog. Gièng nh truy nhËp vµo c¸c ®Çu vµo ra t¬ng tù, chóng ta cã thÓ truy nhËp vµo c¸c vïng nhí nµy theo c¸c kiÓu word vµ double word. VÝ dô: L PIW X //NhËn gi¸ trÞ ®Çu vµo kiÓu word tõ c¸c ®Çu vµo ngo¹i vi X L T T PID X // NhËn gi¸ trÞ ®Çu vµo kiÓu double word tõ c¸c ®Çu vµo ngo¹i vi X PQW X //Göi gi¸ trÞ ®Çu ra kiÓu word ®Õn c¸c ®Çu ra ngo¹i vi X PQD X // Göi gi¸ trÞ ®Çu ra kiÓu double word ®Õn c¸c ®Çu ra ngo¹i vi X. Chóng ta cã thÓ sö dông c¸c c©u lÖnh L (Load-NhËn) vµ T (Transfer-Göi) ®Ó chuyÓn d÷ liÖu tõ c¸c ®Çu vµo ngo¹i vi ®Õn c¸c ®Çu vµo h×nh ¶nh, tõ c¸c ®Çu ra h×nh ¶nh ®Õn c¸c ®Çu ra ngo¹i vi. Trong vÝ dô trªn ®©y, chóng ta sÏ chuyÓn toµn bé d÷ liÖu ®Õn c¸c thanh ghi h×nh ¶nh b¾t ®Çu tõ thanh ghi 64. B¶ng sau ®©y sÏ cho chóng ta biÕt vÞ trÝ c¸c ®Çu vµo/ra trªn c¸c tr¹m AS-I Slave t¬ng øng víi c¸c bit trong vïng nhí ngo¹i vi vµ c¸c thanh ghi h×nh ¶nh. Nót Ên S1 (trªn tr¹m AS-I Slave 3) ®Þa chØ I 65.0 Nót Ên S2 (trªn tr¹m AS-I Slave 3) ®Þa chØ I 65.1 Cuén d©y van ®iÒu khiÓn xi lanh t¸c ®éng ®¬n (Trªn tr¹m AS-I slave 4) ®Þa chØ Q66.4 ViÕt ch¬ng tr×nh: -> SIMATIC Manager -> Blocks KÝch ®óp chuét vµo OB1 ®Ó më cöa sæ so¹n th¶o ch¬ng tr×nh. Tuú chän ng«n ng÷ so¹n th¶o, ë ®©y chän lµ STL. So¹n th¶o ch¬ng tr×nh lÊy d÷ liÖu tõ c¸c ®Çu vµo AS-I Slave ghi vµo thanh ghi h×nh ¶nh (Process-Image Input) b¾t ®Çu tõ byte IB 64, xö lý d÷ liÖu vµ göi tíi c¸c ®Çu ra. 2. M¹ng Profibus-DP M¹ng Profibus-DP (Process Field BUS-Distributed Peripheral) n»m trong hÖ thèng m¹ng Profibus do mét hiÖp héi (bao gåm 13 c«ng ty vµ 5 trêng ®¹i häc cña §øc hîp t¸c) ph¸t triÓn n¨m 1991, nh»m môc ®Ých ph¸t triÓn mét hÖ thèng BUS trêng cho phÐp ghÐp nèi m¹ng c¸c thiÕt bÞ tù ®éng ho¸ ë cÊp trêng lªn cÊp ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh. M¹ng Profibus ®îc chuÈn ho¸ quèc gia DIN19245 vµ trë thµnh chuÈn ch©u ¢u EN50170 vµo n¨m 1996. M¹ng Profibus-DP lµ m« h×nh m¹ng më, cho phÐp kÕt nèi thiÕt bÞ cña c¸c h·ng kh¸c nhau trªn cïng mét m¹ng, cã thÓ t¹o ra mét hÖ thèng m¹ng lín víi gi¸ thµnh h¹ vµ dÔ thùc hiÖn. 2.1 Th«ng sè kü thuËt m¹ng Profibus-DP - Lµ hÖ thèng m¹ng Master/Slave. Tuy nhiªn ta còng cã thÓ x©y dùng m¹ng Frofibus cã nhiÒu tr¹m chñ b»ng ph¬ng thøc truy nhËp thÎ bµi (Token - passing), khi ®ã mét thÎ bµi sÏ ®îc ®a lªn m¹ng vµ chØ nh÷ng phÇn tö nµo trong m¹ng cã thÎ bµi míi ®îc phÐp ®iÒu khiÓn m¹ng, mçi tr¹m ®îc gi÷ thÎ bµi trong mét kho¶ng thêi gian nhÊt ®Þnh, hÕt kho¶ng thêi gian nµy, thÎ bµi sÏ ®îc chuyÓn sang tr¹m kh¸c vµ qu¸ tr×nh chuyÓn nµy ®îc thùc hiÖn theo vßng trßn ` : Vßng logictruy token H×nh 14: KiÓu nhËp Token-passing : Quan hÖ chñ tí §Æc ®iÓm cña m¹ng nµy lµ chØ nh÷ng tr¹m chñ míi cã quyÒn nhËn thÎ bµi vµ ®iÒu khiÓn m¹ng. Khi cã thÎ bµi tr¹m chñ ®ã sÏ thùc hiÖn viÖc truyÒn d÷ liÖu víi c¸c tr¹m chñ kh¸c vµ c¸c tr¹m tí. - Thêi gian mét vßng quÐt vµo kho¶ng 5-10ms. - Cã thÓ thiÕt lËp cÊu h×nh m¹ng tèi ®a 127 ®iÓm vµ d÷ liÖu truyÒn tèi ®a 246 byte. - TruyÒn d÷ liÖu víi c¸c tèc ®é n»m trong d¶i 9,6Kbps-12Mbps - Sö dông chuÈn truyÒn RS-485. Cã thÓ truyÒn tÝn hiÖu sö dông cable quang hoÆc cable xo¾n 2 d©y (0.22mm2) cã vá bäc chèng nhiÔu. Sö dông c¸c trë kÕt thóc ë hai ®Çu cable - ThiÕt lËp vµ më réng m¹ng víi c¸c phÇn tö ngo¹i vi ngay c¶ khi m¹ng ®ang ho¹t ®éng - CÊu tróc m¹ng tuyÕn tÝnh hoÆc h×nh c©y (truck-line/drop-line, daisy-chain). Segment Nót m¹ng (Node) Bé lÆp tÝn hiÖu (Repeater) H×nh 15: CÊu tróc m¹ng Profibus-DP - Sè lîng tr¹m tèi ®a trªn mét segment (®o¹n m¹ng) lµ 32, cã thÓ sö dông thªm c¸c Repeater ®Ó t¨ng sè lîng tr¹m lªn 128 (chó ý Repeater còng ®îc coi lµ mét tr¹m). - Kho¶ng c¸ch truyÒn tèi ®a la 12km víi cable ®iÖn vµ 23,8km víi cable quang, kho¶ng c¸ch truyÒn phô thuéc vµo tèc ®é truyÒn theo b¶ng sau: Tèc ®é truyÒn (Kbaud) 9,6 19,2 93,75 187,5 500 1500 3000 6000 12000 Kho¶ng c¸ch tèi ®a trªn mét segment (m) 1200 1200 1200 1000 400 200 100 100 100 Kho¶ng c¸ch m¹ng 12000 12000 12000 10000 4000 2000 tèi ®a(m) 400 400 400 4 4 4 Sè lîng segment 10 10 10 10 10 10 Tèc ®é truyÒn (Kbaud) 9,6 19,2 93,75 187,5 500 1500 3000 6000 12000 Kho¶ng c¸ch tèi ®a trªn mét segment (m) 1200 1200 1200 1000 400 200 100 100 100 Kho¶ng c¸ch m¹ng 12000 12000 12000 10000 4000 2000 tèi ®a(m) 400 400 400 4 4 4 Sè lîng segment 10 10 10 10 10 10 Cã c¸c c«ng cô phÇn mÒm trî gióp vµ cã kh¶ n¨ng chuÈn ®o¸n lçi. 2.2 ThiÕt lËp m¹ng Profibus-DP Nh ®· biÕt, m¹ng Profibus DP cã thÓ x©y dùng cã nhiÒu tr¹m chñ t¹o thµnh nhiÒu líp víi c¸c chøc n¨ng kh¸c nhau cña tõng líp ®Ó dÔ dµng cho viÖc ®iÒu khiÓn, chÈn ®o¸n lçi còng nh b¶o tr× vµ söa ch÷a m¹ng. 2.2.1 C¸c líp m¹ng Líp DP Master 1: Líp m¹ng nµy bao gåm c¸c phÇn tö ®iÒu khiÓn trung t©m trao ®æi th«ng tin víi c¸c tr¹m ph©n t¸n theo ph¬ng ph¸p hái vßng (polling). C¸c phÇn tö Master trong líp m¹ng nµy cã c¸c chøc n¨ng sau: - Thu thËp c¸c th«ng tin tõ c¸c tr¹m DP Slave. - T¹o chu tr×nh trao ®æi th«ng tin víi c¸c DP Slave. - §Æt th«ng sè vµ thiÕt lËp cÊu h×nh cho c¸c DP Slave. - §iÒu khiÓn c¸c DP Slave víi c¸c c©u lÖnh ®iÒu khiÓn. C¸c chøc n¨ng nµy ®îc ®Æt ®éc lËp dùa trªn giao diÖn ngêi sö dông cña dÞch vô giao diÖn. C¸c thiÕt bÞ ®iÓn h×nh cho líp m¹ng nµy lµ c¸c PLC, CNC, Robot Controler… Líp DP Master 2: §©y lµ líp c¸c thiÕt bÞ lËp tr×nh, thiÕt lËp cÊu h×nh vµ chuÈn ®o¸n. Líp nµy ®îc thiÕt lËp ngay khi cµi ®Æt m¹ng DP. Líp m¹ng nµy cã thÓ giao tiÕp víi DP Master líp 1 vµ DP Slave. Víi DP Master líp 1 cã c¸c chøc n¨ng sau: - NhËp c¸c th«ng tin chuÈn ®o¸n cña c¸c DP Slave víi c¸c DP Master líp 1. - Upload vµ download m¶ng th«ng tin. - §Æt vµ kÝch ho¹t th«ng sè hÖ thèng BUS. - KÝch ho¹t hoÆc hoÆc mét DP Slave. - HiÖu chØnh ho¹t ®éng DP Master líp 1. Víi DP Slave, c¸c DP Master líp 2 cã c¸c chøc n¨ng sau: - §äc th«ng tin cÊu h×nh c¸c DP Slave. - §äc c¸c th«ng tin vµo/ra. - §Æt ®Þa chØ c¸c DP Slave. Líp DP Slave: C¸c tr¹m DP Slave cã thÓ lµ c¸c bé ®iÒu khiÓn, phÇn tö ®o, phÇn tö ®äc m·, c¸c c¬ cÊu chÊp hµnh c¶m biÕn gäi lµ c¸c tr¹m ngo¹i vi. C¸c tr¹m nµy trao ®æi d÷ liÖu víi c¸c tr¹m chñ vøoi ®é dµi d÷ liÖu lín nhÊt 246 byte, ®iÓn h×nh thêng sö dông c¸c thiÕt bÞ cã ®é dµi d÷ liÖu sö dông max 32 byte. 2.2.2 ThiÕt lËp m¹ng Cã thÓ thiÕt lËp m¹ng Profibus-DP tíi ®a 126 tr¹m víi mét hoÆc nhiÒu tr¹m chñ 2.3 ThiÕt lËp m¹ng Profibus DP víi PLC CPU 313C-2DP H×nh 17: M¹ng Profibus-DP nhiÒu tr¹m chñ PhÇn nµy sÏ híng dÉn c¸ch t¹o lËp mét m¹ng Profibus- DP cã thÓ truyÒn th«ng theo hai chiÒu (bidirectional communication) tõ c¸c CPU S7-300 §Ó cã thÓ ghÐp nèi m¹ng Profibus – DP, c¸c CPU ph¶i cã cæng DP, c¸c CPU nµy sÏ cã m¸c hiÖu cã ch÷ DP (vÝ dô : CPU 313C- 2DP, CPU 314C-2DP, CPU 315F- 2DP...), khi ®ã ta sÏ sö dông trùc tiÐp c¸c cæng nµy ®Ó ghÐp nèi c¸c CPU (tr¹m ) trong m¹ng, sè lîng c¸c c¸c tr¹m cã thÓ lªn tíi 126 tr¹m 2.3.1 Cable nèi m¹ng Profibus - DP: §Ó ghÐp nèi c¸c thiÕt bÞ trong m¹ng Profibus – DP ta sö dông cable Profibus, ta cã thÓ sö dông cable nèi do Siemens cung cÊp, khi ghÐp nèi cÇn chó ý tíi c«ng t¾c t¹i ®Çu nèi. C«ng t¾c D©y truyÒn ë hai tr¹m hai ®Çu cña m¹ng c¸c c«ng t¾c ®îc ®Æt ë vÞ trÝ Vá ON,bäc c¸c tr¹m cßn l¹i c«ng tÝn hiÖu nèi ®Êt t¾c ®Æt ë vÞ trÝ OFF M¹ng Profibus - DP sö dông chuÈn truyÒn RS-485, ®©y lµ mét chuÈn truyÒn c«ng nghiÖp, tÝn hiÖu truyÒn lµ ®iÖn ¸p vi sai trªn hai d©y (A vµ B), do ®ã cã kh¶ n¨ng chèng nhiÔu cao vµ cho phÐp truyÒn d÷ liÖu víi kho¶ng c¸ch lín, kho¶ng c¸ch gi÷a hai tr¹m trong tèi ®a lµ 50m nÕu sö dông c¸c bé lÆp tÝn hiÖu (Repeater) sÏ cho phÐp n©ng kho¶ng c¸ch lªn tíi 1000m Tr¹m Tr¹m 1 50m 2 Tèi ®a1000m 50m 2.3.2 ThiÕt lËp cÊu h×nh vµ viÕt ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn Sau khi ®· ghÐp nèi c¸c CPU, ta sÏ ph¶i thiÕt lËp cÊu h×nh cøng cho c¸c CPU nµy: T¹o mét Project míi víi tªn tuú ý (ë ®©y ta sÏ ®Æt tªn lµ ProDP ), sau ®ã tõ menu Insert vµo Subnet, chän 2Profibus B©y giê ta sÏ ®a thªm hai tr¹m vµo Project b»ng c¸ch tiÕp tôc vµo Insert menu , vµo Station, chän 2S7 300 Station (thùc hiÖn hai lÇn), sau ®ã lÇn lît ®æi tªn SIMATIC300(1) thµnh Master vµ SIMATIC300(2) thµnh Slave Nh vËy ta sÏ cã hai tr¹m (mét tr¹m chñ vµ mét tr¹m tí) trong Project. Sau ®©y sÏ híng dÉn c¸ch thiÕt lËp cÊu h×nh cøng cho c¸c lo¹i tr¹m nµy 2.1 ThiÕt lËp cÊu h×nh cho c¸c tr¹m tí (Slave) Tríc tiªn ta thiÕt lËp cÊu h×nh cøng cho tr¹m Slave b»ng c¸ch nh¸y kÐp vµo tªn tr¹m nµy vµ vµo phÇn Hardware ®Ó chän CPU (ë ®©y chän CPU 313C-2DP cã m· hiÖu 6ES7 313-6CE00-0A0B) sÏ xuÊt hiÖn mµn h×nh Muèn thay ®æi tèc ®é truyÒn d÷ liÖu ta nh¸y chuét vµo nót Properties vµ lùa chän tèc ®é truyÒn phï hîp (lu ý nÕu thay ®æi tèc ®é truyÒn th× ph¶i thay ®æi ë tÊt c¶ c¸c tr¹m, cã nghÜa lµ c¸c tr¹m trªn m¹ng ph¶i cã cïng mét tèc ®é), ë « Address ta cã thÓ ®Æt ®Þa chØ cho tr¹m nµy (®Þa chØ cã thÓ thay ®æi tõ 1÷125) nÕu mÆc ®Þnh lµ 2, sau ®ã chän Profibus(1) vµ OK Tõ cöa sæ hiÖn hµnh (cöa sæ HW Config-Slave) ta nh¸y ®óp chuét vµo Slot DP (h×nh vÏ) ®Ó ®Æt thuéc tÝnh cho tr¹m, lóc nµy sÏ xuÊt hiÖn cöa sæ Properties-DP Trªn cöa sæ nµy cã bèn Menu: − Menu General dïng ®Ó ®Æt tªn cho tr¹m (trong trêng hîp nµy ta sÏ ®Æt tªn tr¹m lµ DP Slave) − Menu Operating Mode cho phÐp ta cã thÓ thay ®æi thuéc tÝnh cho tr¹m lµ Tr¹m chñ (DP Master) hay tr¹m tí (DP Slave) b»ng c¸ch nh¸y vµo dÊu kiÓm t¬ng øng, ë ®©y ta ®ang thiÕt lËp cÊu h×nh cøng cho tr¹m tí do ®ã ta sÏ chän DP slave − Menu Configuration cho phÐp ta x¸c ®Þnh c¸c ®Þa chØ truyÒn vµ nhËn d÷ liÖu cña tr¹m, ®iÒu nµy rÊt quan träng vµ cã ý nghÜa khi lËp tr×nh, do ®ã ta sÏ nãi cô thÓ vÒ menu nµy: Tríc tiªn vµo menu Configuration, sau ®ã nhÊn nót New sÏ xuÊt hiÖn cöa sæ Properties-DP-Configuration-Row1 Trong cöa sæ nµy ®îc chia ra lµm ba phÇn: - PhÇn thø nhÊt lµ DP-Partner: Master dïng ®Ó x¸c ®Þnh c¸c ®Þa chØ truyÒn nhËn d÷ liÖu cho tr¹m chñ, do ta cha thiÕt lËp tr¹m nµy nªn nöa nµy cha ®îc kÝch ho¹t - PhÇn thø hai lµ Local Slave dïng ®Ó x¸c ®Þnh c¸c ®Þa chØ truyÒn, nhËn d÷ liÖu cho tr¹m ®ang thiÕt lËp: ë « address type nÕu muèn x¸c lËp vïng nhËn d÷ liÖu tõ tr¹m chñ ta chän Input, cßn nÕu lµ vïng truyÒn d÷ liÖu ®i ta chän Output, ®Þa chØ chÝnh x¸c cña vïng d÷ liÖu sÏ ®îc ®Æt ë « Address. - PhÇn thø ba cho phÐp ta x¸c ®Þnh chiÒu dµi cña vïng d÷ liÖu truyÒn th«ng ( Length), kiÓu d÷ liÖu (Unit) (NÕu nh ®Æt nh trªn ta sÏ cã vïng nhËn d÷ liÖu tõ tr¹m Master víi ®Þa chØ lµ I40, kÝch thíc lµ 1 byte) Sau khi ®Æt xong ta bÊm OK, nh vËy ta ®· ®Æt ®îc ®Þa chØ cho dßng thø nhÊt (Row1), tiÕp tôc bÊm nót New ta sÏ ®Æt ®îc ®Þa chØ cho vïng nhí truyÒn d÷ liÖu (hoÆc còng cã thÓ lµ nhËn d÷ liÖu) ë c¸c dßng tiÕp theo Sau khi ®· x¸c ®Þnh xong vïng ®Þa chØ truyÒn d÷ liÖu cho tr¹m ta cã thÓ dÞch vµ l u d÷ (Save and Compile) cÊu h×nh cøng nµy vµ Exit Khèi OB82 Trong CPU S7-300 tÊt c¶ c¸c lçi x¶y ra ®Òu ®îc lu gi÷ trong mét khèi OB ®Æc biÖt, ®ã lµ OB82, OB nµy ®îc dïng cho môc ®Ých lËp tr×nh ®Æc biÖt hoÆc chuÈn ®o¸n c¸c lçi. C¬ chÕ ho¹t ®éng cña OB nµy nh sau: NÕu mét lçi x¶y ra sÏ cã mét hµm ng¾t sù kiÖn vµ gäi OB82, nÕu trong ch¬ng tr×nh kh«ng cã OB82, CPU sÏ tù ®éng chuyÓn sang tr¹ng th¸i dõng (STOP mode) Nh vËy trong ch¬ng tr×nh lËp tr×nh (Block) chóng ta ph¶i chÌn thªm khèi OB82 cho mçi tr¹m (vµ kh«ng cÇn lËp tr×nh thùc hiÖn bÊt cø mét c«ng viÖc g× ë trong OB nµy), bëi v× nÕu kh«ng cã khèi OB82 nµy, khi mét CPU cã lçi, nã tù ®éng chuyÓn sang tr¹ng th¸i STOP, dÉn tíi lçi x¶y ra ë hµng lo¹t c¸c CPU tiÕp theo (®iÒu nµy cã thÓ liªn hÖ nh mét ph¶n øng d©y chuyÒn) vµ do ®ã hÖ thèng m¹ng cña chóng ta sÏ bÞ ph¸ huû §Ó chÌn khèi OB82 vµo ch¬ng tr×nh, ta vµo Slave →CPU 313C-2DP → S7 Program(1) → Block, sau ®ã vµo menu Insert, vµo S7 block, chän 1Organisation Block, ®æi tªn OB nµy thµnh OB82 Nh vËy ta ®· thùc hiÖn xong viÖc cµi ®Æt cÊu h×nh cho mét tr¹m tí (Slave), nÕu cã nhiÒu tr¹m tí ta còng thùc hiÖn t¬ng tù nh vËy cho tõng tr¹m 2.2 ThiÕt lËp cÊu h×nh cho c¸c tr¹m chñ TiÕp theo ta sÏ cµi ®Æt cÊu h×nh cho tr¹m Master (tr¹m chñ), tríc tiªn ta còng vµo Hardware ®Ó chän CPU (ë ®©y còng sö dông CPU 313C-2DP m· hiÖu 6ES7 3136CE00-0A0B ), lu ý lµ sö dông Profibus vµ chän ®Þa chØ cho CPU (h×nh vÏ), Sau ®ã nh¸y chuét vµo slot DP ®Ó ®Æt thuéc tÝnh cho tr¹m − ë menu General ta ®Æt tªn cho tr¹m lµ DP Master ë menu Operating Mode ta chän DP Master B©y giê ta ®· cã mét tr¹m chñ, nh×n trªn h×nh... ta sÏ thÊy tõ cöa sæ Master(Configuration)-ProDP ta sÏ thÊy mét ®êng bus Nèi vµo CPU, ®©y lµ ®êng bus ghÐp nèi tr¹m chñ víi c¸c tr¹m tí, b©y giê ta sÏ thùc hiÖn viÖc ghÐp nèi th«ng qua ®êng bus nµy BÊm chuét vµo ®êng bus, sau ®ã ë « cöa sæ bªn c¹nh ta chän PROFIBUS DP →Configured Stations→ kÝch ®óp vµo CPU 31x, xuÊt hiÖn cöa sæ nh h×nh vÏ ta bÊm nót Connect vµ OK Nh vËy tr¹m tí cã ®Þa chØ lµ 2 ®· ®îc ghÐp nèi vµo hÖ thèng, ®iÒu ®ã cã nghÜa lµ tr¹m chñ sÏ trùc tiÕp qu¶n lý vµ truyÒn th«ng d÷ liÖu víi tr¹m tí nµy, vµ do ®ã ta ph¶i ®Æt ®Þa chØ truyÒn nhËn d÷ liÖu gi÷a hai tr¹m nµy cho tr¹m chñ. KÝch ®óp vµo biÓu tîng tr¹m tí trªn cöa sæ Master(Configuration)-ProDP, sau ®ã vµo menu Configuration ë ®©y ta thÊy cã hai dßng x¸c ®Þnh chØ truyÒn th«ng gi÷a tr¹m chñ vµ tr¹m tí, ®©y chÝnh lµ hai vïng ®Þa chØ truyÒn th«ng cña tr¹m tí mµ ta ®· ®Æt (cét Partner add chÝnh lµ ®Þa chØ cña tr¹m chñ vÉn cßn thiÕu), ta sÏ thay ®æi b»ng c¸ch chän tõng dßng vµ sau ®ã bÊm chuét vµo Edit... Trªn cöa sæ DP slave Properties-Configuration ta thÊy phÇn DP-Partner: Master ®· ®îc kÝch ho¹t ë ®©y ta ®ang x¸c ®Þnh ®Þa chØ vïng nhí truyÒn d÷ liÖu tíi tr¹m tí do ®ã ë « Address type ta chän Output, sau ®ã ®Æt ®Þa chØ chÝnh x¸c ë « Address (ë ®©y ta ®Æt lµ 40) Nh vËy khi ho¹t ®éng tr¹m chñ sÏ göi tÊt c¶ d÷ liÖu ë vïng nhí Q40 tíi vïng nhí I40 cña tr¹m tí T¬ng tù nh vËy ta tiÕp tôc ®Æt ®Þa chØ cho vïng nhí nhËn d÷ liÖu cña tr¹m chñ tõ tr¹m tí nµy ë dßng thø hai Nh vËy ta ®· thùc hiÖn xong viÖc ghÐp nèi hai tr¹m còng nh viÖc x¸c ®Þnh ®Þa chØ truyÒn th«ng gi÷a hai tr¹m, viÖc ghÐp nèi nhiÒu tr¹m tí vµo tr¹m chñ còng ®îc thùc hiÖn t¬ng tù Khi thùc hiÖn ch¬ng tr×nh, ë mçi vßng quÐt CPU sÏ thùc hiÖn viÖc ghi vµ ®äc d÷ liÖu gi÷a tr¹m chñ víi tÊt c¶ c¸c tr¹m tí (xem thªm phÇn vßng quÐt) B©y giê ta cã thÓ lËp tr×nh cho tõng tr¹m. Nh÷ng g× muèn göi sang tr¹m kh¸c ta sÏ ®a vµo byte Q40, vµ nh÷ng th«ng tin tõ tr¹m kh¸c muèn xö lý trong ch¬ng tr×nh ta sÏ lÊy tõ byte I40 , sau ®ã Download ch¬ng tr×nh xuèng tr¹m t¬ng øng (lu ý trong tÊt c¶ ch¬ng tr×nh cña c¸c tr¹m ®Òu ph¶i cã khèi OB82). 3. M¹ng c«ng nghiÖp Industrial Ethernet (IE) 3.1 Tæng quan vÒ m¹ng Industrial Ethernet M¹ng IE lµ m¹ng phôc vô cho líp qu¶n lý vµ líp trung t©m ®iÒu khiÓn (cell) ®Ó thùc hiÖn dung lîng th«ng tin lín vµ truyÒn th«ng víi kho¶ng c¸ch xa. IE lµ mét hÖ thèng truyÒn th«ng më (c¸c tr¹m l¹ còng cã kh¶ n¨ng tÝch hîp vµo m¹ng th«ng qua gateway ®Ó liªn kÕt c¸c subnet). TÊt c¶ c¸c thµnh viªn trong m¹ng ®Òu b×nh ®¼ng. §Æc ®iÓm cña m¹ng Industrial Ethernet: ChuÈn truyÒn th«ng IEEE 802.3 Sè lîng tr¹m 2 -> nhiÒu h¬n 1000 Ph¬ng ph¸p truy nhËp ®êng dÉn CSMA/CD Tèc ®é truyÒn th«ng 10Mbit/s KÝch thíc gãi d÷ liÖu 64byte÷1518byte Topo m¹ng §êng th¼ng, c©y, h×nh sao, h×nh trßn Kho¶ng c¸ch truyÒn D©y dÉn : 1,5km C¸p quang : 4,5km (IEEE 802.3: Institute of Electrical and Electronics Engineers. ChuÈn truyÒn th«ng cho nhãm Ethernet, gãi d÷ liÖu 11 bit. CSMA/CD: Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection. Thñ tôc truy nhËp vµo m¹ng Ethernet, m« t¶ qu¸ tr×nh göi d÷ liÖu vµ xö lý khi x¶y ra xung ®ét trªn m¹ng). Thñ tôc truy nhËp ®êng dÉn: Trªn m¹ng Ethernet, kh«ng cã phÇn tö Master vµ Slave, mäi phÇn tö ®Òu cã thÓ cã quyÒn truy nhËp vµo ®êng truyÒn (Bus) vµo mäi thêi ®iÓm nµo. Theo giao thøc CSMA/CD, nÕu phÇn tö nµo ®ã trªn m¹ng muèn göi d÷ liÖu, sÏ ph¶i kiÓm tra xem m¹ng cã ë trong qu¸ tr×nh truyÒn th«ng kh«ng, nÕu cã sÏ ph¶i ®îi ®êng truyÒn rçi (carrier sense). Khi nhËn thÊy kh«ng cã d÷ liÖu trªn m¹ng, phÇn tö ®ã b¾t ®Çu göi d÷ liÖu tuy nhiªn ®iÒu nµy cã thÓ sÏ dÉn tíi cã rÊt nhiÒu phÇn tö ®îi vµ göi d÷ liÖu lªn m¹ng (Multiple access). Khi ®ã sÏ dÉn tíi xung ®ét trªn m¹ng, hÖ thèng m¹ng ph¶i ®îc thiÕt kÕ ®Ó nhËn ra sù xung ®ét nµy (Collision Detection). Qu¸ tr×nh truyÒn th«ng tin trªn m¹ng sÏ bÞ ngõng ngay l¹i, d÷ liÖu bÞ xãa vµ qu¸ tr×nh truyÒn tin sÏ ®îc thùc hiÖn l¹i sau mét thêi gian nhÊt ®Þnh, kho¶ng thêi gian nµy ®îc x¸c ®Þnh b»ng thuËt to¸n ngÉu nhiªn). §Þa chØ MAC Mçi phÇn tö ho¹t ®éng trªn m¹ng Ethernet (vÝ dô: m¸y tÝnh cã card m¹ng hoÆc PLC víi module truyÒn th«ng IT) ®Òu ph¶i cã mét ®Þa chØ, ®Þa chØ nµy gäi lµ ®Þa chØ MAC (Media access control). §Þa chØ MAC dïng ®Ó x¸c ®Þnh phÇn tö ®ã trªn hÖ thèng m¹ng. Mét ®Þa chØ MAC ®îc quy ®Þnh bao gåm 6 byte (Hexa), chia thµnh 2 phÇn, phÇn thø nhÊt x¸c ®Þnh nhµ s¶n xuÊt vµ phÇn thø 2 x¸c ®Þnh ®Þa chØ phÇn tö ®ã trªn m¹ng. VÝ dô: X¸c ®®nh phÇn tö trªn m¹ng X¸c ®®nh nhµ s¶n xuÊt CÊu tróc bøc ®iÖn CÊu tróc bøc ®iÖn hay gãi d÷ liÖu ®îc truyÒn trªn m¹ng Ethernet bao gåm: - §ång bé nhÞp (Preamble): Mét gãi d÷ liÖu 7 byte víi c¸c bit 0, 1 lu©n phiªn ®îc göi ®i ®Ó ®ång bé nhÞp víi phÇn tö nhËn. - Gãi më ®Çu khung (Frame start): Byte nµy lµ mét d·y bit 10101011 ®Ó b¸o hiÖu b¾t ®Çu göi d÷ liÖu. - §Þa chØ tr¹m nhËn (Destination address): §©y lµ gãi d÷ liÖu 6 byte m· hãa ®Þa chØ MAC cña tr¹m nhËn - §Þa chØ tr¹m göi (Source address): §©y lµ gãi d÷ liÖu 6 byte m· hãa ®Þa chØ MAC cña tr¹m göi. - ChiÒu dµi gãi d÷ liÖu (Data field width): M« t¶ chiÒu dµi cña gãi d÷ liÖu, tõ 0 ®Õn 1500. - D÷ liÖu (Data): Gãi d÷ liÖu lµ d÷ liÖu thùc tÕ. - D÷ liÖu ®Öm: §Ó thùc hiÖn ®îc giao thøc CCSMA/CD, cÊu tróc bøc ®iÖn ph¶i cã ®é dµi tèi thiÓu 64 byte, nÕu gãi d÷ liÖu qu¸ ng¾n, d÷ liÖu ®Öm sÏ ®îc tù ®éng thªm vµo ®Ó lÊp ®Çy. - KiÓm tra (Check sum): §©y lµ gãi d÷ liÖu mang th«ng tin kiÓm tra theo mét thuËt to¸n. Nõu d÷ liÖu bÞ sai, toµn bé gãi d÷ liÖu bÞ hñy vµ sÏ kh«ng ®îc chuyÓn tiÕp tíi líp tiÕp theo 3.2 ThiÕt bÞ nèi m¹ng Ethernet. §Ó x©y dùng m¹ng Ethernet cÇn c¸c thiÕt bÞ liªn kÕt c¸c phÇn tö trªn m¹ng, sau ®©y sÏ giíi thiÖu c¸c phÇn tö ®ã. Cable Cã kh¸ nhiÒu lo¹i cable dïng ®Ó nèi m¹ng Ethernet: ®ã lµ cable ®ång trôc, cable ®«i d©y xo¾n vµ cable quang. C¸c cable nµy ®Òu ph¶i cã mét ®Çu nèi ®Æc biÖt theo chuÈn RJ45 Repeater vµ Hub Do d÷ liÖu truyÒn trªn ®êng truyÒn bao giê còng bÞ suy gi¶m vµ biÕn d¹ng, bé lÆp (repeater) dïng ®Ó nhËn khuÕch ®¹i vµ phôc håi tÝn hiÖu mang th«ng tin trªn ®êng truyÒn. Hub lµ mét d¹ng bé lÆp tÝn hiÖu nhng cã nhiÒu cæng kÕt nèi. Mét Hub th«ng thêng cßn cung cÊp nhiÒu d¹ng cæng ®Ó cã thÓ kÕt nèi víi nhiÒu lo¹i cable. CÇu nèi Kh¸c víi Hub, cÇu nèi kh«ng chØ sao chÐp tÝn hiÖu vµ khuÕch ®¹i, cÇu nèi cßn cã nhiÖm vô liªn kÕt c¸c ®êng dÉn cho c¸c m¹ng con víi nhau, ®iÒu khiÓn viÖc truy nhËp ®êng dÉn. Router/Gateway Router/Gateway cã nhiÖm vô liªn kÕt hai m¹ng ®éc lËp víi nhau vµ thùc hiÖn viÖc t×m ra ®êng ®i tèi u cho gãi d÷ liÖu. Router nhËn bøc ®iÖn, ph©n tÝch ®Þa chØ n¬i göi, n¬i nhËn nhê mét thuËt to¸n tèi u. 3.2 ThiÕt lËp m¹ng IE cho PLC S7-300 sö dông Modul CP343-1 IT Sau ®©y, chóng ta sÏ thiÕt lËp m¹ng IE cho PLC S7-300 CPU 313C-2DP truyÒn th«ng theo hai chiÒu (Bidirectional Communication), vµ thùc hiÖn mét bµi tËp nhá ®Ó kiÓm tra. Chó ý r»ng ®©y chØ lµ bµi tËp lËp tr×nh rÊt ®¬n gi¶n nh»m môc ®Ých kiÓm tra ho¹t ®éng m¹ng. Bµi tËp: LËp tr×nh 2 PLC truyÒn th«ng nèi m¹ng IE, nÕu nhÊn nót Start cÊp tÝn hiÖu vµo tr¹m PLC thø nhÊt, ®Ìn ®îc ®iÒu khiÓn trªn tr¹m PLC thø hai sÏ s¸ng vµ ngîc l¹i So¹n th¶o mét project míi Më phÇn mÒm SIMATIC Step 7 File -> New -> (NhËp tªn project) -> OK §a vµo Subnet vµ 2 tr¹m Simatic 300. (Click vµo project) -> Insert -> Subnet -> 3 Industrial Ethernet (Click vµo project) -> Insert -> Station -> 2 SIMATIC 300 Station -> (Thay ®æi tªn Distribution) -> (ENTER) (Click vµo project) -> Insert -> Station -> 2 SIMATIC 300 Station -> (Thay ®æi tªn lµ Testing) -> (ENTER) Hardwareconfiguration of the Distribution Station PLC (Click ®óp vµo Distribution Station) -> Hardware (click ®óp) -> + SIMATIC 300 -> + RACK-300 -> Rail (click ®óp) -> - RACK-300 (Click vµo Slot 2) -> + CPU-300 -> + CPU 313C-2 DP -> 6ES7 313-6CE00-0AB0 (click ®óp) -> OK -> - CPU-300 CPU 313C-2 DP (click ®óp) -> Cycle/Clock Memory -> (click vµo Clock Memory -> 100 (NhËp vµo Byte vung nhí M b¹n muèn dïng – vÝ dô 100) Retentive Memory -> (nhËp vµo 0 gièng nh trªn) -> OK ->- CPU-300. (Click vµo Slot 4) -> + CP-300 -> + Industrial Ethernet -> + CP 343-1 IT ->. 6GK7 3431GX11-0XE0 -> (nhËp vµo ®Þa chØ IP , ®Þa chØ Subnet mask vµ ®Þa chØ Router nh trªn) -> OK -> - CP-300 Station -> Save and Compile -> (chê dÞch vµ save ch¬ng tr×nh xong) -> Station -> Exit ThiÕt lËp cÊu h×nh cøng cho PLC tr¹m TESTING. (Click ®óp vµo tr¹m Testing ) -> Hardware (click ®óp) ->+ SIMATIC 300 -> + RACK-300 -> Rail (click ®óp) -> - RACK-300 (Click vµo Slot 2) -> + CPU-300 -> + CPU 313C-2 DP -> 6ES7 313-6CE00-0AB0 (click ®óp) -> OK -> - CPU-300. CPU 313C-2 DP (click ®óp) -> Cycle/Clock Memory -> (click vµo Clock Memory -> 100 (NhËp vµo Byte thuéc vïng nhí M b¹n muèn sö dông lµm Clock Memory – vÝ dô 100) Retentive Memory -> (nhËp 0 gièng nh trªn) -> OK -> - CPU-300 (Click vµo Slot 4) -> + CP-300 -> + Industrial Ethernet -> + CP 343-1 IT -> 6GK7 3431GX11-0XE0 -> (nhËp ®Þa chØ IP, ®Þa chØ Subnet mask vµ ®Þa chØ Router nh trªn) -> OK -> - CP-300 Station -> Save and Compile -> (chê dÞch vµ lu gi÷ xong) -> Station -> Exit ThiÕt lËp kÕt nèi Ethernet víi NetPro + Distribution -> CPU 313C-2 DP -> Connections (click ®óp) Insert -> New Connection (Chän ISO-on-TCP connection trong cöa sæ Type) -> OK (Cöa sæ nµy ®Æc biÖt quan träng ®Ó x¸c ®Þnh th«ng sè cho Block Parameters, ë ®©y b¹n sÏ nh×n thÊy ®Þa chØ b¾t ®Çu W#16#0100, ®©y lµ ®Þa chØ chóng ta sÏ sö dông ®Ó lËp tr×nh truyÒn th«ng sau nµy. H·y viÕt l¹i ®Þa chØ nµy vµ sè liªn kÕt, ë ®©y lµ 1) -> OK Network -> Save and Compile (Click vµo Compile vµ Save everything) -> OK (ë ®©y b¹n sÏ nh×n thÊy th«ng b¸o nÕu cã lçi. H·y ®omngs cöa sæ nµy) -> Network -> Exit ChÌn FC1 vµo Distribution Stations + CPU 313C-2 DP -> + S7-Program (1) -> Blocks -> Insert -> S7 Block -> 3 Function (NhËp vµo tªn function – ë ®©y lµ FC1) -> (chän ng«n ng÷ ®Ó lËp tr×nh ë dßng Created in Language – ë ®©y lµ FBD = Function Block Diagram) -> OK ChÌn FC1 vµo Testing Stations + CPU 313C-2 DP -> + S7-Program (1) -> Blocks -> Insert -> S7 Block -> 3 Function (NhËp vµo tªn function – ë ®©y lµ FC1) -> (chän ng«n ng÷ ®Ó lËp tr×nh ë dßng Created in Language – ë ®©y lµ FBD = Function Block Diagram) -> OK So¹n th¶o hµm SEND/RECEIVE trong OB1 cña Distribution Station (Click vµo Blocks cña Distribution) -> (click ®óp vµo OB1) -> OK (Chän ng«n ng÷ lËp tr×nh cho OB1 lµ STL = Statement List). (So¹n th¶o ch¬ng tr×nh gièng nh trªn) -> File -> Save -> File -> Exit LËp tr×nh cho FC1 cña Distribution Station (Click ®óp vµo FC1 cña Distribution) -> (H·y so¹n th¶o ch¬ng tr×nh gièng nh trªn – Chó ý sö dông b¶ng symbol) -> “L_START“ (bÊm chuét ph¶i) -> Edit Symbol“. (Víi c¸ch nµy b¹n còng cã thÓ nhËp b¶ng symbols trong khi programming) (NhËp tªn, ®Þa chØ, chó thÝch theo nh b¹n muèn) -> OK -> File -> Save -> File -> Exit LËp tr×nh hµm SEND/RECEIVE trong OB1 cho tr¹m Testing Station (Click vµo Blocks cña Testing) -> (click ®óp vµo OB1) -> OK (Chän ng«n ng÷ lËp tr×nh cho OB1 lµ STL = Statement List) (So¹n th¶o ch¬ng tr×nh gièng nh trªn) -> File -> Save -> File -> Exit (Click vµo FC1 vµo Testing) -> (So¹n th¶o ch¬ng tr×nh nh trªn) -> File -> Save -> File -> Exit Download ch¬ng tr×nh xuèng PLC (Click vµo Station Distribution) -> PLC -> Download H·y ch¹y thö ch¬ng tr×nh cña b¹n Ch¬ng 3: §iÒu khiÓn tÝch hîp giao diÖn ngêi-M¸y 1. Tæng quan vÒ giao diÖn ngêi-m¸y HMI Trong c¸c hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng, tuú theo møc ®é tù ®éng ho¸ sÏ cã thÓ cã c¸c phÇn mÒm ®iÒu khiÓn vµ gi¸m s¸t (cßn gäi lµ giao diÖn ngêi-m¸y HMI) ®Ó trî gióp ngêi ®iÒu khiÓn. C¸c phÇn mÒm giao diÖn ngêi-m¸y cã ®Æc ®iÓm: - T¨ng tÝnh t¬ng t¸c trong hÖ thèng ®iÒu khiÓn. - T¹o ra giao diÖn ®å ho¹ cña qu¸ tr×nh. - Sö dông c¸c thiÕt bÞ nh: Mµn h×nh hiÓn thÞ, mµn h×nh c¶m øng, giao diÖn MMI (Man Machine Interface), HMI (Human Machine Interface). - Gióp cho ngêi sö dông dÔ dµng x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè hÖ thèng còng nh cµi ®Æt th«ng sè míi. - Thêng cã c¸c môc ®Ých: HiÓn thÞ lçi, hiÓn thÞ th«ng sè hÖ thèng, cho phÐp ®iÒu khiÓn, hiÖu chØnh hÖ thèng. - Cã c¸c u ®iÓm: DÔ dµng nhËn biÕt c¸c th«ng tin cña qu¸ tr×nh do sö dông c¸c h×nh ¶nh vµ mµu s¾c (vÝ dô: mµu ®á ®Ó b¸o lçi), dÔ dµng ®iÒu khiÓn, c¸c mµn h×nh cã thÓ thay ®æi cho phÐp truy nhËp ë nhiÒu cÊp ®é kh¸c nhau. - §Ó x©y dùng giao diÖn ngêi-m¸y thêng qua c¸c bíc: Sö dông phÇn mÒm lËp tr×nh ®Ó x©y dùng giao diÖn, Download xuèng thiÕt bÞ HMI, KÕt nèi thiÕt bÞ HMI víi PLC, §äc ghi c¸c th«ng tin tõ PLC vµ hiÓn thÞ trªn mµn h×nh Trong ch¬ng nµy sÏ giíi thiÖu mét phÇn mÒm ®Ó thiÕt kÕ HMI ®îc sö dông kh¸ réng r·i cña SIEMENS ®Ó thùc hiÖn nhiÖm vô nµy - WINCC. 2. WINCC 2.1. Giíi thiÖu. Win CC lµ phÇn mÒm IHMI (Intergrated Human Machine Interface) do h·ng SIEMENS ph¸t triÓn, ®©y lµ phÇn mÒm dÔ sö dông, cã kh¶ n¨ng ®iÒu khiÓn trªn ph¹m vi réng, víi giao diÖn Window cho phÐp truy nhËp vµo nhiÒu líp ®iÒu khiÓn. Víi Win CC chóng ta cã thÓ x©y dùng giao ®iÖn ®iÒu khiÓn tõ phßng ®iÒu khiÓn trung t©m ®Õn c¸c m¸y. Cµi ®Æt WinCC rÊt ®¬n gi¶n vµ nhanh chãng, tuy nhiªn ph¶i chó ý m¸y tÝnh cã cÊu h×nh ®Ó m¹nh, chóng ta cã thÓ cµi ®Æt b¶n quyÒn trong qu¸ tr×nh cµi ®Æt hoÆc kÕt thóc cµi ®Æt. NÕu kh«ng cã b¶n quyÒn, WinCC sÏ tù ®éng t¾t sau 1 giê. Khi huû cµi ®Æt tèt nhÊt chän Add/Remove Program trong Control Panel. 2.2 ThiÕt lËp mét Project víi WinCC Sau ®©y sÏ híng dÉn tõng bíc ®Ó x©y dùng mét ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn giao diÖn ngêi m¸y HMI sö dông Win CC. 2.2.1 Bíc 1: Khëi ®éng WinCC. -§Ó khëi ®éng WinCC, Click vµo “Start” trªn thanh c«ng cô Window -> Simatic ->WinCC -> Windows Control Center 2.2.2 Bíc 2: T¹o mét Project míi Sau khi b¹n khëi ®éng WinCC sÏ xuÊt hiÖn hép tho¹i cho phÐp b¹n lùa chän c¸c lo¹i Project: “Single-User Project” (MÆc ®Þnh), “Multi-User Project”, “Multi-Client Project”, vµ më mét Project ®· cã s½n. T¹o Project Quickstart Chän “Single-User Project” vµ bÊm OK. Tõ bµn phÝm, nhËp tªn project lµ “Qckstart” vµ chän ®êng dÉn. Cã thÓ ®æi tªn cña th môc con nÕu b¹n muèn, mÆc ®Þnh tªn th môc nµy sÏ lµ tªn Project. NÕu muèn më mét Project cã s½n, chän “Open” vµ më file cã phÇn më réng “.mcp”. Khi b¹n khëi ®éng, WinCC sÏ tù ®éng më Project ®· kÝch ho¹t ë lÇn sö dông Win CC tríc ®ã. Cöa sæ WinCC Explorer nh h×nh sau: Cöa sæ nµy ®îc chia lµm hai nöa, nöa bªn tr¸i hiÓn thÞ phÇn riªng biÖt trong mét Project, nÕu click chuét vµo dÊu c¸c néi dung trong phÇn nµy sÏ ®îc hiÓn thÞ ë cöa sæ bªn ph¶i. Click chuét vµo biÓu tîng m¸y tÝnh ë cöa sæ nöa phÝa bªn tr¸i, trªn cöa sæ nöa bªn ph¶i, b¹n sÏ nh×n thÊy biÓu tîng mét Server. BÊm chuét ph¶i lªn biÓu tîng nµy vµ chän “Properties” trªn menu th¶ xuèng. Hép tho¹i tiÕp theo sÏ cho phÐp b¹n ®Æt mét sè tÝnh chÊt ®iÒu khiÓn ho¹t ®éng hÖ thèng nh ng«n ng÷ sö dông, phÝm hoÆc tæ hîp phÝm ®Ó huû ho¹t ®éng ®iÒu khiÓn… 2.2.3 Bíc 3: Bæ xung thiÕt bÞ PLC TiÕp theo chóng ta sÏ thiÕt lËp hÖ thèng ®iÒu khiÓn ®Ó cã thÓ giao tiÕp ® îc víi WinCC qua thiÕt bÞ truyÒn th«ng ®· lùa chän. §Ó bæ xung thiÕt bÞ PLC, click chuét ph¶i vµo “Tag Management” ë nöa cöa sæ bªn tr¸i Trªn menu th¶ xuèng chän “Add New Drive”. Click chuét ph¶i vµo ®©y Chän “Add New Drive”. Trªn hép tho¹i Add New Drive. B¹n cã thÓ chän mét trong c¸c thiÕt bÞ s½n cã (vÝ dô: SIMATIC S7 Protocol Suite), sau ®ã chän Open. BiÓu tîng thiÕt bÞ nµy sÏ xuÊt hiÖn bªn díi dßng “Tag Management”. §Ó t¹o mét kÕt nèi míi, click vµo biÓu tîng , c¸c ph¬ng thøc truyÒn th«ng sÏ xuÊt hiÖn. Click chuét ph¶i vµo ph¬ng thøc truyÒn th«ng MPI Trªn menu th¶ xuèng chän “New Connection”. Click chuét ph¶i vµo ®©y Trªn hép tho¹i “Connection Properties” xuÊt hiÖn sau ®ã, nhËp tªn “PLC1” ë dßng tªn. Click OK. 2.2.4. Tag vµ Tag Group Trong WinCC, Tag biÓu diÔn c¸c gi¸ trÞ c¸c th«ng sè thùc cña hÖ thèng (vÝ dô nh møc níc…) hoÆc c¸c gi¸ trÞ ®· ®îc tÝnh to¸n, xö lý trong Win CC. Process Tag (“External Tag”, “Power Tag”) lµ vïng nhí trong PLC hoÆc c¸c thiÕt bÞ cïng lo¹i, VÝ dô, møc níc trong b×nh sÏ ®îc ®o b»ng mét c¶m biÕnvµ lu gi÷ trong vïng nhí PLC, th«ng qua mét ph¬ng thøc truyÒn th«ng nµo ®ã, gia strÞ nµy sÏ ®îc göi tíi WinCC. Internal Tag lµ vïng nhí trong WinCC, cã chøc n¨ng t¬ng tù nh trong PLC, ®Ó tÝnh to¸n vµ xö lý d÷ liÖu trong WinCC. Tag Group dïng ®Ó nhãm c¸c Tag thµnh cÊu tróc, ®Ó dÔ dµng qu¶n lý. C©y th môc cña “Tag Management“ víi “Process Tag“ C©y th môc cña “Tag Management“ víi “Process Tag“ 2.2.4.1 Bíc 4: T¹o Internal Tag NÕu trªn c©y th môc “Tag Managment“ tríc ®ã ®· bÞ ®ãng l¹i, b¹n h·y click ®óp chuét vµo ®ã ®Ó më ra. TiÕp theo, Click chuét ph¶i vµo dßng “Internal Tag”. Trªn menu th¶ xuèng, chän “New Tag” Click chuét ph¶i vµo ®©y Chän “New Tag” Khi hép tho¹i “Tag Properties” xuÊt hiÖn chän tªn Tag lµ “TankLevel” ë dßng chän kiÓu d÷ liÖu chän “Unsigned 16-bit value”. (kiÓu sè nguyªn d¬ng 16 bit) Chän OK. NhËp tªn “Tank Level” Click vµo mòi tªn vµ chän “Unsigned 16-bit value” TÊt c¶ c¸c Internal Tag ®· t¹o ra sÏ ®îc hiÓn thÞ trªn nöa cöa sæ bªn ph¶i trªn WinCC Explorer. B¹n còng cã thÓ Copy vµ Paste c¸c Tag. 2.2.4.2 Bíc 4a: T¹o Tag Gruop Tag group dïng ®Ó tæ chøc c¸c kÕt nèi logic cña PLC, ®Ó t¹o Tag group, click chuét ph¶i vµo ph¬ng thøc truyÒn th«ng PLC b¹n võa t¹o ra (PLC1) Trªn menu th¶ xuèng, chän “New Group”. Click chuét ph¶i vµo ®©y ë hép tho¹i “Properties of Tag Group” xuÊt hiÖn tiÕp theo, h·y nhËp tªn group NhËp vµo tªn Group Chó ý: Kh«ng cÇn t¹o Tag group cho vÝ dô nµy 2.2.4.3: Bíc 4b: T¹o ra Process Tag B¹n ph¶i ch¾c ch¾n ®· cµi ®Æt mét thiÕt bÞ (vÝ dô PLC) vµ kÕt nèi tríc khi t¹o ra Process Tag. §Ó t¹o Process Tag, Click chuét ph¶i vµo biÓu tîng kÕt nèi PLC võa t¹o ra (PLC1). Trªn menu th¶ xuèng , chän “New Tag” Click chuét ph¶i vµo ®©y Chän “New Tag” ë hép tho¹i “Tag Properties”, nhËp tªn b¹n muèn. Chän kiÓu d÷ liÖu. B¹n cã thÓ chän kiÓu chuyÓn ®æi d÷ liÖu b¹n muèn, hoÆc tõ Word sang Double Word., WinCC sÏ thùc hiÖn tÊt c¶ c¸c tÝnh to¸n cÇn thiÕt ®Ó chuyÓn ®æi d÷ liÖu cho b¹n NhËp tªn Tag Chän kiÓu d÷ liÖu Chän kiÓu chuyÓn ®æi d÷ liÖu nÕu cÇn thiÕt Click chuét vµo “Select” nÕu b¹n muèn nhËp vµo ®Þa chØ vïng nhí trªn PLC §Æt ®Þa chØ cho Process Tag trªn PLC Click vµo nót Ên “Select” b¹n sÏ më hép tho¹i “Address Properties”. Chän “Bit Memory”. KiÓm tra ®Æt kiÓu d÷ liÖu Word vµ vïng nhí lµ MW0. Chän “Bit Memory” trªn danh môc c¸c vïng d÷ liÖu KiÓm tra, ®Æt kiÓu d÷ liÖu lµ Word vµ vïng nhí MW0 TuyÕn tÝnh ho¸: B¹n cØ cã thÓ tuyÕn tÝnh ho¸ cho External Tag. Click chuét vµo hép kiÓm “Linear scaling” ®Ó kÝch ho¹t Process Value Range vµ Tag Value Range. NhËp vµo d¶i gi¸ trÞ b¹n muèn tuyÕn tÝnh ho¸ (vÝ dô tõ -20 ®Õn +20 thµnh 0 ®Õn 100). Click chuét vµo ®©y §Æt d¶i gi¸ trÞ 2.2.5 ThiÕt kÕ mµn h×nh ®iÒu khiÓn 2.2.5.1 Bíc 5.1: ThiÕt lËp mµn h×nh ®iÒu khiÓn. PhÇn nµy sÏ híng dÉn b¹n c¸ch thiÕt kÕ mét giao diÖn ®iÒu khiÓn, b¹n hoµn toµn cã thÓ s¸ng t¹o theo ý m×nh. §Ó t¹o ra mµn h×nh ®iÒu khiÓn, më “Graphics Designer” trªn nöa cöa sæ bªn tr¸i trªn WinCC explorer vµ thùc hiÖn theo c¸c bíc sau: T¹o mµn h×nh ®iÒu khiÓn: Click chuét ph¶i vµo biÓu tîng “Graphics Designer” ®Ó më menu th¶ xuèng. Chän “New Picture“ trªn menu th¶ xuèng, mét file giao diÖn ®iÒu khiÓn (Picture Description File-.pdl) sÏ ®îc t¹o ra, cã tªn lµ NewPdl0.pdl, file nµy hiÓn thÞ trªn nöa cöa sæ phÝa bªn ph¶i. Click chuét ph¶i vµo ®©y Chän “New picture” Click chuét ph¶i vµo “Newpdl0.pdl“ Trªn menu th¶ xuèng, chän “Rename Picture”. NhËp tªn “START.pdl” ë hép tho¹i sau ®ã. Thùc hiÖn c¸c bíc nh trªn ®Ó t¹o mét file tiÕp theo cã tªn SAMPLE.pdl. Më cöa sæ thiÕt kÕ giao diÖn: §Ó më cöa sæ thiÕt kÕ giao diÖn, h·y click ®óp chuét lªn file giao diÖn b¹n muèn thiÕt kÕ (START.pdl hoÆc SAMPLE.pdl), b¹n còng cã thÓ click chuét ph¶i vµ chän “Open picture”. 2.2.5.2 Cöa sæ thiÕt kÕ giao diÖn ®iÒu khiÓn Sau khi më cöa sæ thiÕt kÕ giao diÖn, b¹n sÏ nh×n thÊy: Thanh menu Thanh c«ng cô Font ch÷ « mµu VËt thÓ Cöa sæ giao diÖn Phãng to /thu nhá Lo¹i Líp KiÓu bè trÝ B¹n cã thÓ bè trÝ l¹i mµn h×nh cho phï hîp, tuy nhiªn h·y ®Ó mµn nh trªn h×nh vÏ. 2.2.5.3 ThiÕt kÕ giao diÖn ®iÒu khiÓn. Chóng ta sÏ thiÕt kÕ mét giao diÖn ®iÒu khiÓn “Water Supply Atlanta” nh h×nh sau: chóng ta sÏ t×m thÊy ®êng èng, van, b×nh chøa… trong th viÖn h×nh ¶nh. Ch÷ tÜnh Gi¸ trÞ I/O B×nh chøa cã hiÓn thÞ Nót Ên 2.2.5.4 Bíc 5.2 T¹o mét nót Ên Tríc tiªn, chóng ta sÏ t¹o ra mét nót Ên cho phÐp chuyÓn tõ mµn h×nh ®iÒu khiÓn nµy sang mµn h×nh ®iÒu khiÓn kh¸c (vÝ dô tõ START.pdl sang SAMPLE.pdl). Thùc hiÖn theo c¸c bíc sau: Më File “START.pdl”. Trªn Object Palette, chän Window Object -> click ®óp chuét vµo Button. Hép tho¹i Button Configuration xuÊt hiÖn, b¹n h·y nhËp tªn cña nót Ên (ë ®©y chän tªn SAMPLE) t¹i dßng text. §Ó chän giao diÖn b¹n muèn chuyÓn khi nhÊn nót Ên nµy, click chuét vµo biÓu tîng vµ chän ®óng file b¹n cÇn chuyÓn. B¹n cã thÓ thay ®æi kÝch thíc nót Ên b»ng c¸ch nhÊn chuét vµo gãc nót Ên vµ kÐo ®Õn kÝch thíc mong muèn. NhËp tªn nót Ên vµo ®©y Chän file muèn chuyÓn ®Õn Click vµo ®©y ®Ó më cöa sæ file muèn chuyÓn ®Õn Chän OK ®Ó ®ãng cöa sæ Button Configuration vµ lu gi÷ b»ng nót Save. T¹o nót Ên tiÕp theo §Ó t¹o nót Ên chuyÓn ®æi tõ giao diÖn SAMPLE vÒ giao diÖn START, më file SAMPLE vµ thùc hiÖn hoµn toµn t¬ng tù. 2.2.5.5 ThiÕt lËp giao diÖn ®iÒu khiÓn. T¹o b×nh chøa Trªn thanh Menu cña Graphic Designer, Click vµo “View” -> “Library” hoÆc vµo biÓu tîng trªn thanh c«ng cô. Th viÖn c¸c thiÕt bÞ sÏ xuÊt hiÖn víi c¸c th môc chøa c¸c phÇn tö ®Ó cho phÐp b¹n lùa chän. Click ®óp chuét vµo “Global Library”, vµo “Plant Element” ë nöa cöa sæ phÝa bªn ph¶i. Click ®óp chuét vµo th môc “Tank”. NÕu muèn xem th«ng tin tæng quan cña c¸c phÇn tö, h·y click vµo biÓu tîng trªn thanh c«ng cô cña th viÖn thiÕt bÞ (Graphic Designer’s Library) T¹o ®êng èng Tõ “Global Library”, -> “Plant Element” -> “Pipe-Smart Object” vµ chän lo¹i ®êng èng. Tõ “Global Library”, -> “Plant Element” -> “Valve-Smart Object” vµ chän lo¹i van. T¹o nh·n tÜnh Trªn Object palette, h·y chän standard object vµ chän “Static text”. NhËp vµo dßng ch÷ b¹n muèn ®Æt nh·n – ë ®©y lµ “Atlanta Water Supply”. Chän kÝch thíc ph«ng ch÷ phï hîp. 2.2.5.6 HiÓn thÞ møc níc thay ®æi §Ó mét phÇn tö ®éng, chóng ta ph¶i liªn kÕt thuéc tÝnh cña nã víi mét tag. §Ó thay ®æi tÝnh chÊt mét phÇn tö, h·y click chuét ph¶i vµo phÇn tö ®ã. Trªn menu th¶ xuèng chän “Properties”. Click chuét ph¶i vµo b×nh chøa vµ chän “Properties” Trªn cöa sæ properties, b¹n cã thÓ thay ®æi thuéc tÝnh phÇn tö: mÇu s¾c, h×nh d¸ng, gi¸ trÞ cao nhÊt vµ thÊp nhÊt… Click chuét vµo “Tag Assignment” ë nöa cöa sæ bªn tr¸i. Trong project nµy, tag tank level sÏ liªn kÕt víi møc níc cña b×nh. Trong cöa sæ bªn ph¶i, click chuét ph¶i vµobiÓu tîng bãng ®Ìn cña Fill level. Trªn menu th¶ xuèng, chän “Tag”. Click chuét ph¶i vµo biÓu tîng ®Ìn vµ chän “Tag” Trªn cöa sæ hép tho¹i “Tags-Project” xuÊt hiÖn sau ®ã, click vµo tag “TankLevel” vµ chän OK, chóng ta sÏ thÊy ®Ìn chuyÓn mµu xanh. ë cét “Update Cycle” (Current.) trªn dßng “Fill level”, click chuét vµo “2s” Click chuét ph¶i vµo “Current” Trªn menu th¶ xuèng chän 2s [...]... Có khả năng gửi và nhận đệm các thông báo (nhận 15(30Kbyte) và gửi 1 (2Kbyte) thông báo) Chơng 2: Thiết lập mạng AS-I, PROFIBUS-DP Và ETHERNET Hệ thống sản xuất tự động là hệ thống tự động các quá trình xử lý thông tin trong quá trình công nghệ, vấn đề truyền tin ở đây rất quan trọng, trong chơng này sẽ giới thiệu một số loại mạng truyền tin công nghiệp điển hình 1 Mạng AS-I AS-I (Actuator Sensor-Interface)... ta cũng có thể xây dựng mạng Frofibus có nhiều trạm chủ bằng phơng thức truy nhập thẻ bài (Token - passing), khi đó một thẻ bài sẽ đợc đa lên mạng và chỉ những phần tử nào trong mạng có thẻ bài mới đợc phép điều khiển mạng, mỗi trạm đợc giữ thẻ bài trong một khoảng thời gian nhất định, hết khoảng thời gian này, thẻ bài sẽ đợc chuyển sang trạm khác và quá trình chuyển này đợc thực hiện theo vòng tròn... thông OMRON Mechantronic Mechantronic Sensors Components Modules Actuators Cấp 0: Là cấp cơ bản của các bộ phận thiết bị nh Sensor, cơ cấu chấp hành, Module cơ khí, trực tiếp tham gia vào quá trình sản xuất Cấp 1: Cấp này bao quanh các thiết bị nh máy điều khiển số, PLC, Robot công nghiệp, thực hiện chức năng điều khiển Cấp 2: Điều khiển và phối hợp cùng với các thiết bị ở mức 1 Thực hiện việc thích... biến, cơ cấu chấp hành và dữ liệu đều đợc truyền chung trên một đờng cable hai dây - Có khả năng truyền bền vững trong môi trờng công nghiệp (đạt tiêu chuẩn IP 67) nhng không đòi hỏi cao về chất lợng truyền - Các bộ kết nối đơn giản và nhỏ gọn 1.1 Thông số kỹ thuật mạng AS-I - Là hệ thống mạng chủ-tớ (Master-Slave): Trạm chủ giao tiếp với trạm tớ theo phơng pháp hỏi tuần tự (polling) Trạm chủ gửi bức điện... dựng theo cấu trúc hình sao, tuyến tính (daisy-chain, trunk-line/dropline) hoặc hình cây 1.2 Xây dựng mạng AS-I với module truyền thông CP 342-2 Nh đã biết mạng AS-I là hệ thống mạng mở, rất nhiều nhà sản xuất cung cấp thiết bị và chúng có thể tích hợp vào cùng một hệ thông mạng Trong phần này sẽ hớng dẫn thiết lập mạng AS-I sử dụng module truyền thông CP342-2 của Siemens Cấu trúc mạng: Hình 13: Mô hình... điều khiển cho toàn hệ thống mạng vừa thiết lập, chơng trình điều khiển sẽ phụ thuộc vào quá trình công nghệ, ở đây không tập trung vào hớng dẫn lập trình, do đó chỉ sử dụng một bài toán lập trình đơn giản nh một ví dụ minh hoạ Bài tập: Lập trình điều khiển xi lanh ép hoạt động nh sau: Nhấn nút S1 xi lanh đi xuống, nhấn nút S2 xi lanh trở về vị trí ban đầu (xy lanh ép là loại tác động đơn) Mở phần mềm... truyền: Tổng cộng 1km (hoặc 10km, 800m giữa các nút) - Độ dài dữ liệu 512 byte 2.3 Lớp mạng SYSMAC NET Đây là lớp mạng liên kết trực tiếp các máy tính và các trạm chủ có độ tin cậy cao với khả năng tự phản hồi và tự chẩn đoán lỗi của các thiết bị trên mạng Sử dụng các thiết bị nh CV500/1000/2000, CVM1, C1000H, C2000H Đặc điểm : - Tốc độ truyền 2Mbps Đờng truyền là cáp quang - Số nút tối đa là 126 - Khoảng... trình chuyển này đợc thực hiện theo vòng tròn ` : Vòng logictruy token Hình 14: Kiểu nhập Token-passing : Quan hệ chủ tớ Đặc điểm của mạng này là chỉ những trạm chủ mới có quyền nhận thẻ bài và điều khiển mạng Khi có thẻ bài trạm chủ đó sẽ thực hiện việc truyền dữ liệu với các trạm chủ khác và các trạm tớ - Thời gian một vòng quét vào khoảng 5-10ms - Có thể thiết lập cấu hình mạng tối đa 127 điểm và dữ... OK Các tín hiệu vào ra từ các trạm AS-I Slave sẽ chiếm giữ 16 byte đầu vào (bắt đầu từ PIW288) và 16 byte đầu ra (PQW288) trong vùng nhớ các đầu vào ra analog Giống nh truy nhập vào các đầu vào ra tơng tự, chúng ta có thể truy nhập vào các vùng nhớ này theo các kiểu word và double word Ví dụ: L PIW X //Nhận giá trị đầu vào kiểu word từ các đầu vào ngoại vi X L T T PID X // Nhận giá trị đầu vào kiểu double... hệ thống mạng Profibus do một hiệp hội (bao gồm 13 công ty và 5 trờng đại học của Đức hợp tác) phát triển năm 1991, nhằm mục đích phát triển một hệ thống BUS trờng cho phép ghép nối mạng các thiết bị tự động hoá ở cấp trờng lên cấp điều khiển quá trình Mạng Profibus đợc chuẩn hoá quốc gia DIN19245 và trở thành chuẩn châu Âu EN50170 vào năm 1996 Mạng Profibus-DP là mô hình mạng mở, cho phép kết nối ... STOP để cài đặt thông số cho module CP342 - Module CP342 trạng thái thiết lập (Configuration mode) nhận tất trạm tớ kết nối với (đèn báo sáng) - Đặt module CP342 trạng thái đợc bảo vệ cách nhấn... hoạt động - Cấu trúc mạng tuyến tính hình (truck-line/drop-line, daisy-chain) Segment Nút mạng (Node) Bộ lặp tín hiệu (Repeater) Hình 15: Cấu trúc mạng Profibus-DP - Số lợng trạm tối đa segment... Menu General dùng để đặt tên cho trạm (trong trờng hợp ta đặt tên trạm DP Slave) Menu Operating Mode cho phép ta thay đổi thuộc tính cho trạm Trạm chủ (DP Master) hay trạm tớ (DP Slave) cách nháy