Nghiên cứu thiết kế mạng truyền thông PLC với biến tần qua Profidrive ứng dụng cho hệ truyền động

Tài liệu LATN bản Full. Các bạn cần thêm đề tài gì thì vào Profile để xem thêm. Cảm ơn các bạn đã mua tài liệu chúc các bạn qua đồ án. Mình hiểu tầm quan trọng của đồ án đối với các bạn nên mình đăng tải những tài liệu này. Mong các bạn ủng hộ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KINH TẾ - KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP Độc lập - Tự - Hạnh phúc KHOA ĐIỆN BẢNG THEO DÕI TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Họ tên SV: Nguyễn Đại Ca MSSV: 1900100 có Lớp: ABC - XYZ Họ tên CBHD: ………………… Đơn vị: Khoa Điện Tên đề tài LVTN: Nghiên cứu thiết kế mạng truyền thông PLC với biến tần qua Profidrive ứng dụng cho hệ truyền động phòng thí nghiệm PLC Khối lượng Tuần lễ Ngày CBGD ký Đã thực Tiếp tục thực 25/3 - 1/4 Tổng quan PLC S7 1200 Tổng quang PLC S7 1200( file word ) 1/4 - 8/4 Tổng quan PLC S7 1500 Tổng quang PLC S7 1500( file word ) 8/4 - 15/4 Tìm hiểu truyền thơng Profinet Tổng qua mạng 15/4 - 22/4 truyền thông profinet i Tìm hiểu truyền thơng Profinet ( file word ) Tổng qua mạng truyền thông profinet Kiểm tra kỳ Tổng qua mạng 22/4 - 29/4 truyền thông profinet vàthiết bị Tổng qua mạng truyền thông profinet vàthiết bị Đánh giá khối lượng hoàn thành: …… % Đề nghị tiếp tục / không tiếp tục thực LVTN:……………………………… 29/4 -6/5 Tổng qua mạng truyền thông profinet vàthiết bị Tổng qua mạng truyền thông profinet vàthiết bị 6/5 - 13/5 Truyền thông với biến tần vàgiao thức PROFIDRIVE Truyền thông với biến tần vàgiao thức PROFIDRIVE 13/5 - 20/5 Lập trình vàmơ HMI Lập trình vàmơ HMI 20/5 - 27/5 Nạp code, test thử mơhình Chạy mơhình 27/5 - 3/6 Hồn thiện luận văn tốt nghiệp vàbảo vệ Hoàn thiện bảo vệ 10 Ngày tháng năm 2019 Khoa (Bộ môn) xác nhận ii PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ LUẬN VĂN Thông tin sinh viên Họ vàtên: Tel: MSSV: Email: Thông tin đề tài Đề tài: “Nghiên cứu thiết kế mạng truyền thông PLC với biến tần qua Profidrive ứng dụng cho hệ truyền động phòng thínghiệm PLC ” Luận văn thực : Khoa Điện - Điện tử, Trường Đại Học Kinh Tế Kỹ Thuật Công Nghiệp Các nhiệm vụ cụ đề tài  Chương 1: Tổng quan PLC  Chương 2: Mạng truyền thông PROFINET  Chương 3: Truyền thông biến tần giao thức PROFIDRIVE thiết bị  Chương 4: Lập trình điều khiển giám sát HMI  Chương 5: Kết luận HàNội, ngày… tháng… năm 2019 SV thực luận văn iii NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Giáo viên hướng dẫn xác nhận mức độ hoàn thành cho phép bảo vệ: ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………….… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… HàNội, ngày… tháng… năm 2019 Giáo viên hướng dẫn iv LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan:    Những nội dung báo cáo em thực hướng dẫn trực tiếp thầy Gì Văn Đấy Mọi tham khảo dùng báo cáo trí ch dẫn rõràng tên tác giả, tên cơng trình, thời gian, địa điểm công bố Các số liệu báo cáo trung thực có nguồn gốc rõ ràng Nếu sai em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm v LỜI CẢM ƠN Để luận văn đạt kế tốt đẹp, em nhận hỗ trợ, giúp đỡ nhiều quan, tổ chức, cánhân Với tì nh cảm sâu sắc, chân thành, cho phép em bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tất cá nhân quan tạo điều kiện giúp đỡ em quátrình học tập vànghiên cứu đề tài Nhóm em lựa chọn đề tài “Nghiên cứu thiết kế mạng truyền thông PLC với biến tần qua Profidrive ứng dụng cho hệ truyền động phòng thínghiệm PLC ” Trong quátrì nh thực đề tài này, em xin gửi lời cảm ơn trân thành đến Thầy Gì Văn Đấy, Khoa Điện- Điện tử, trường ĐH Kinh tế - Kỹ thuật Công nghiệp, hướng dẫn tận tì nh vàchỉ dẫn bước, cung cấp tài liệu nghiên cứu quý báu, hướng dẫn nghiên cứu để chúng em cóthể thực yêu cầu đề tài Trong quátrình thực đề tài, dựa theo kết đạt ban đầu, dù cố gắng nhiên khơng tránh khỏi thiếu sót vàhạn chế định Vìvậy, em mong nhận góp ý, bổ sung thầy để đề tài tối ưu hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! vi Mục lục LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PLC 1.1 KHÁI QUÁT BỘ LẬP TRÌNH PLC S7 1200 1.2 KHÁI QUÁT BỘ LẬP TRÌNH PLC S7 1500 CHƯƠNG 2: MẠNG TRUYỀN THÔNG PROFINET 2.1 TỔNG QUAN MẠNG TRUYỀN THÔNG PROFINET 2.1.1 Giới thiệu chung 10 2.1.2 Các cấu hình truyền thơng PROFINET 11 2.1.3 Giao thức truyền vàcấu trúc mạng PROFINET 15 2.1.4 So sánh PROFIBUS vàPROFINET .15 2.2 TẬP LỆNH TRUYỀN THÔNG CỦA PROFINET .17 2.2.1 Truyền thông với chế độ AD HOC 17 2.2.2 Tuyền thông với TCP vàISO-on-TCP 17 2.2.3 Lệnh TSEND_C vàTRCV_C 19 2.2.4 Lệnh TCON, TDISCON TSEND vàTRCV 22 2.2.5 Lệnh truyền thông S7 Communication 24 CHƯƠNG 3: TRUYỀN THÔNG BIẾN TẦN VỚI GIAO THỨC PROFIDRIVE VÀ THIẾT BỊ 27 3.1.TỔNG QUAN VỀ PROFIDRIVER 27 3.2 THIẾT KẾ MẠNG TRUYỀN THÔNG PLC VỚI BIẾN TẦN QUA PROFIDRIVE .29 3.2.1 Đặc tả cấu trúc gói tin AK1 29 3.2.3 Truyền thông biến tần với PLC qua Profinet 32 3.3 CÁC THIẾT BỊ CĨ TRONG MƠ HÌNH 34 CHƯƠNG 4: LẬP TRÌNH VÀ ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT TRÊN HMI 38 4.1.TẠO VÀ CẤU HÌNH NEW PROJECT 错误!未定义书签。 4.2.TRUYỀN THÔNG PROFINET 错误!未定义书签。 4.2.1 Chương trình PLC HMI 错误!未定义书签。 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 38 5.1 KẾT LUẬN 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 vii viii Danh mục hình ảnh Hình 1.1.PLC S7-1200 Hình 2.1 PROFINET đáp ứng yêu cầu cho công nghệ tự động hóa Hình 2.2 Tổng quan PROFINET 11 Hình 2.3 Truyền thơng Profinet IO vàProxy PN/BP 12 Hình 2.4 Mối liên hệ CR vàAR 13 Hình 2.5 Một thiết bị trường cóthể truy cập nhiều IO Controller 13 Hình 2.6 Mơ đun hóa với Profinet CBA 14 Hình 2.7 PROFINET theo mơhình OSI 15 Hình 2.8 Các kiểu cấu trúc mạng Profinet 15 Hình 3.1: Mơhì nh PROFIDRIVE 28 Hình 3.5 PLC S7 1200 CPU 1214 DC/DC/DC 34 Hình 3.3: Cảm biến quang 36 Hình 3.6: Hì nh ảnh máy nén khí 36 ix Danh mục bảng Bảng 1.1 Thông tin CPU 1211C/1212C Bảng 1.2 Thông tin CPU 1214C/1215C Bảng 2.1 So sánh đặc điểm PROFIBUS vàPROFINET 16 Bảng 2.2 Giao thức vàcác chế độ truyền nhận liệu 18 Bảng 2.3 Giao thức vàlệnh truyền thông 19 Bảng 2.4 Tham số tập lệnh TSEND_C 20 Bảng 2.5 Tham số lập trì nh TRCV_C 21 Bảng 2.6 Tham số tập lệnh TCON/TDISCON 22 Bảng 2.7 Tham số tập lệnh TSEND 23 Bảng 2.8 Tham số tập lệnh TRCV_C 24 Bảng 2.9 Tham số tập lệnh GET 25 Bảng 2.10 Tham số tập lệnh PUT 26 Bảng 3.1 Cấu trúc telegram 1, speed control 30 Bảng 3.2 Ý nghĩa bit Word điều khiển (STW1) G120 31 x b) Lệnh truyền liệu PUT Người dùng cóthể sử dụng lệnh PT để gửi/truyền liệu tới CPU khác Lệnh thực co xung cạnh lên ngõ vào điều khiển REQ: o o o Dữ liệu nhận từ địa ADDR_i Partner đưa vào vùng địa RD_i Local thông qua Pointer Khi lệnh thực xong thìtham số DONE lên Nếu lệnh thực lỗi thìtham số Error lên mức vàtrạng thái báo lỗi truy xuất thông qua tham số Status Bảng 2.10 Tham số tập lệnh PUT Tham số Khai báo Kiểu liệu REQ IN Bool Truyền liệu cóxung cạnh lên ID IN Word Tham số địa để định kết nối với CPU Partner DONE OUT Bool Lệnh thực thi thành công ERROR OUT Bool STATUS OUT Word ADDR_i IN/OUT Variant Pointer thực định vùng liệu CPU Partner để nhận SD_i IN/OUT Variant Pointer thực định vùng liệu CPU Local để truyền SVTH:Nguyễn Đại Ca GVHD: Th.S Gì Văn Đấy Miêu tả 0= Khơng cólỗi 1= Lỗi xảy Trạng thái báo lỗi 26 CHƯƠNG 3: TRUYỀN THÔNG BIẾN TẦN VỚI GIAO THỨC PROFIDRIVE VÀ THIẾT BỊ Lĩnh vực truyền thông cơng nghiệp ngày phát triển động thìtự động hóa phát triển theo Ban đầu, tự động háo tập trung hoàn toàn vào hoạt động sản xuất, nólàmột phần hệ thống nhàmáy vànócung cấp thêm dịch vụ bảo trì , kho bãi, tối ưu hóa tài nguyên,… đồng thời cung cấp liệu cho hệ thống MES ERP Điều động lực xu hướng để nhà sản xuất thiết bị tiếp tục phát triển công nghệ cho fieldbus (thiết bị trường) chuyển đổi từ hệ thống điiều khiển tập trung sang hệ thống điiều khiển phân tán với việc sử dụng thiết bị phân tán thông minh Hệ thống truyền thong dựa Ethernet cung cấp lien kết công nghệ tự động hóa với cơng nghệ thơng tin, cho phép truyền thơng toàn hệ thống từ cấp trường đến cấp quản lýdoanh nghiệp Do đó, hệ thống truyền thơng cơng nghiệp phải có khả đáp ứng yêu cầu cho hệ thống tích hợp tồn diện Profibus Profinet đại diện cho giải pháp kết hợp vàtích hợp đầy đủ với mức độ định hướng ứng dụng cao Với giao thức chuẩn, truyền thơng Profibus vàProfinet cótrong tất thành phần hệ thống từ máy móc , quy trình sản xuất đến truyền thơng vàcác ứng dụng điều khiển truyền động drive/motion 3.1.TỔNG QUAN VỀ PROFIDRIVE PROFIDRIVE làcấu hì nh chuẩn để thực truyeefnt hơng truyền động drivers với hệ thống PROFIBUS PROFINET Việc sử dụng “cấu hì nh ứng dụng” mở (application profiles) kỹ thuật triedand-tested việc sử dụng hệ thống truyền thông để kết nố truyền động drivers vàbộ điều khiển từ nhàsản xuất khác tích hợp lại thành hệ thống cách đơn giản Cấu hì nh PROFIDRIVE mơtả nhàsản xuất thiết bị hiệp hội PI (PROFIBUS vàPROFINET International) Vàtổ chức có trách nhiệm việc liên tục cập nhật vàcải tiến ứng dụng truyền thơng PROFIDRIVE Cấu hì nh PROFIDRIVE thiết lập vào năm 1991 tập trung Profibus DP, mở rộng chức vào năm 2002 với Profibus DP-V2 SVTH:Nguyễn Đại Ca GVHD: Th.S Gì Văn Đấy 27 phiên V3.1 Tương tự, PROFIDRIVE tích hợp vào Profinet năm 2005 phiên V4.1 Để đáp ứng nhiều ứng dụng tự động hóa cơng nghệp cho driver, PROFIDRIVE định nghĩa lớp ứng dụng cụ thể Các lớp ứng dụng thực độc lập, cho phép tối ưu hóa giao diện cho ứng dụng theo ngành công nghiệp cụ thể Tùy thuộc vào lớp ứng dụng màthông tin liệu trao đổi driver vàbộ điều khiển PLC phân phối cụ thể… PROFIDRIVE tiêu chuẩn hóa PI với IEC 61800-7 nhiều tổ chức quốc tế khác khuyến khích sử dụng PROFIDRIVE tiêu chuẩn hóa PI với IEC 61800-7 nhiều tổ chức quốc tế khác khuyến khích sử dụng Môtả kỹ thuật tiêu chuẩn PRODRIVE bao gồm: + Định nghĩa mơ hình sở - Base model + Định nghĩa mơ hình tham số - Parameter model + Định nghĩa mơhì nh ứng dụng – Application model + Tích hợp vào Profibus DP + Tích hợp vào Profinet IO Hình 3.1: Mơ hình PROFIdrive Phần cấu hì nh PROFIDRIVE mơ tả chức độc lập với hệ thống truyền thông để đảm bảo rawngfmootj ứng dụng hoạt động với Profinet IO màkhơng có thay đổi Bởi vậy, cơng nghệ SVTH:Nguyễn Đại Ca GVHD: Th.S Gì Văn Đấy 28 truyền động cóthể liên kết cách quán khơng thay đổi tới ứng dụng tự động hóa 3.2 THIẾT KẾ MẠNG TRUYỀN THÔNG PLC VỚI BIẾN TẦN QUA PROFIDRIVE Cấu hình PROFIDRIVE định nghĩa lớp ứng dụng (Application classes – AK) để đáp ứng toàn tầm ứng dụng Drive Tuy nhiên , phần ứng dụng minh họa thìtác giả sử dụng mức với ứng dụng AK1 để cài đặt thơng số vàchính yếu (vídụ: cài đặt tốc độ, lệnh chạy/ dừng biến tần ) để điều khiển biến tần Profibus Profinet IO Để cho bạn đọc thấy việc sử dụng PROFIDRIVE khơng cónghĩa làchỉ tí ch hợp PLC Siemens với biến tần Siemens thìtác giả trình bày kiến thức chung phổ thơng việc đưa luật , nguyên tắc điều khiển chung sử dụng PROFIDRIVE 3.2.1 Đặc tả cấu trúc gói tin AK1 Cấu trúc gói tin liệu người dùng gọi đối tượng tham số liệu trình PPO (Parameter Process data Object) chia thành hai vùng riêng biệt sau: PPO = PKW + PZD + PKW – Parameter area: để đọc ghi giátrị thông số biến tần : lỗi biến tần, thông tin trạng thái, tốc độ cài đặt lớn nhỏ cho biến tần chạy, điện áp hoạt động, dòng điện danh định… + PZD – Process data area: vùng liệu trình để thực lệnh cho biến tần chạy hay dừng, cài đặt tốc độ chạy, hoạt động thông tin trạng thái vàgiátrị thực thi biến tần Mỗi loại biến tần khác thìhỗ trợ đối tượng liệu PPO, điều tùy thuộc vào khả đáp ứng vàhỗ trợ biến tần Nếu sử dụng biến tần Siemens thìcác PPO biết tới tương ứng PROFIdrive telegram hay Siemens telegram Các PPO khác với mức độ hỗ trợ PWK, có số lượng PZD khác Tuy nhiên tất hỗ trợ chức điều khiển tốc độ - chức biến tần Siemens tương ứng với telegram 1, speed control Vàtrong SVTH:Nguyễn Đại Ca GVHD: Th.S Gì Văn Đấy 29 phần ứng dụng thìtác giả tạm dừng mức độ với việc điều khiển tốc độ biến tần với telegram Bảng 3.1 Cấu trúc telegram 1, speed control PZD PZD STW1 NSOLL_A (HSW) Word chứa bít điều khiển Word cài đặt tốc độ ZSW1 Word trạng thái thông tin phản hồi NIST_A (HIW) Word chứa tốc độ thực thi a) Ý nghĩa bit word điều khiển (STW1) Word điều khiển gồm 16 bit đáp ứng cho cấu hì nh PROFIdrive vàcác môtả điều khiển cụ thể theo nhàsản xuất  Bit 0…11: đáp ứng cho cấu hì nh PROFIdrive  Bit 12…15: mô tả điều khiển cụ thể theo nhàsản xuất SVTH:Nguyễn Đại Ca GVHD: Th.S Gì Văn Đấy 30 Bảng 3.2 Ý nghĩa bit Word điều khiển (STW1) G120 Bit = OFF1 → = ON = OFF2 = No OFF2 = Quick stop (OFF3) = no quick stop Tắt biến tần vàgiảm tốc theo REG, ngắt phát xung tần số f