Giáo trình Mạch truyền thông công nghiệp

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠNG NGHỆ HÀ TĨNH GIÁO TRÌNH MẠNG TRUYỀN THƠNG CƠNG NGHIỆP Hà Tĩnh, năm 2020 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Tốc độ phát triển nhanh chóng cơng nghệ điện tử, kỹ thuật truyền thông công nghệ phần mềm năm gần tạo chuyển biến hướng cho giải pháp tự động hóa cơng nghiệp Xu hướng phân tán, phần mềm chuyển hóa ba nhiều đặc trưng cho thay đổi với việc ứng dụng rộng rãi mạng truyền thông công nghiệp nhà máy sản xuất giúp giảm giá thành giải pháp nâng cao chất lượng hệ thống qua gián tiếp giảm giá thành nâng cao chất lượng sản phẩm Hiện tài liệu giảng dạy mạng truyền thơng thơng cơng nghiệp có nhiều nhiên giáo trình viết cịn chung chung, mang nặng tính lý thuyết chủ yếu dành cho đối tượng sinh viên đại học Quyển giáo trình đời với mục tiêu giúp cho đối tượng học sinh, sinh viên học nghề tiếp cận dễ dàng với kiến thức tương đối trừu tượng mạng truyền thông công nghiệp Tài liệu chia làm bài, giới thiệu kiến thức số mạng truyền thông công nghiệp thường sử dụng nhà máy Mỗi ngồi phần lý thuyết cịn bổ sung thêm ví dụ minh họa tập thực tế giúp cho học sinh sinh viên nắm rõ nội dung cần truyền tải Tuy vậy, cố gắng việc biên soạn tài liệu khơng thể khơng tránh khỏi sai sót Rất mong góp ý chân thành quý đọc giả để giúp tài liệu ngày hoàn thiện Mọi ý kiến góp ý xin gửi địa email dosinguyenbkdn@gmail.com Xin chân thành cảm ơn Tham gia biên soạn Hà Tĩnh, ngày 20 tháng 05 năm 2020 Đỗ Sĩ Ngun - Chủ biên CHƯƠNG TRÌNH MƠ ĐUN Tên mô đun: Truyền thông công nghiệp Mã mô đun: MĐ29 Thời gian thực mô đun: 75giờ; (Lý thuyết: 21 giờ; Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, tập: 51 giờ; Kiểm tra: giờ) I Vị trí, tính chất mơ đun: - Vị trí: Mơ đun Truyền thông công nghiệp thực sau sinh viên học xong tất môn học mô đun sở chuyên môn nghề liên quan như: PLC bản, PLC nâng cao - Tính chất: Là mô đun phần chuyên môn nghề II Mục tiêu mơ đun: - Về kiến thức:  Trình bày khái niệm truyền thơng;  Trình bày kiểu truyền liệu sử dụng truyền thơng cơng nghiệp;  Trình bày kiểu mạng sở sử dụng truyền thông công nghiệp;  Trình bày chức thiết bị mở rộng mạng truyền thơng;  Trình bày đặc trưng mạng truyền thông Modbus;  Trình bày đặc trưng mạng truyền thơng Profibus DP;  Trình bày đặc trưng mạng truyền thông Profinet - Về kỹ năng:  Cấu hình lập trình mạng truyền thơng modbus TCP/IP;  Cấu hình lập trình mạng truyền thơng Profibus DP;  Cấu hình lập trình mạng truyền thông Profinet; - Năng lực tự chủ trách nhiệm:  Đảm bảo an toàn cho người thiết bị, tuân thủ quy trình trình thực hành III Nội dung mô đun: Nội dung tổng quát phân phối thời gian: Số TT Tên mô đun Bài 1: Tổng quan mạng truyền thông công nghiệp Các khái niệm truyền thông Thời gian(giờ) Thực hành, Tổng Lý thí nghiệm, Kiểm số thuyết thảo luận, tra tập 4 24 17 20 14 23 16 Kỹ thuật phương tiện truyền dẫn Các kiểu mạng sở Thành phần cấu trúc mạng truyền thông công nghiệp Bài : Thiết kế lập trình mạng truyền thông Modbus Tổng quan mạng truyền thông Modbus Cấu trúc giao thức Modbus Phân loại Modbus Các mã chức truyền thông Modbus Thực hành truyền thông Modbus TCP/IP 5.1 Tập lệnh truyền thông Modbus TCP 5.2 Thực hành truyền thông Modbus TCP hai PLC Bài 3: Thiết kế lập trình mạng truyền thơng Profibus Tổng quan mạng truyền thông Profibus Giao thức truyền cấu trúc mạng mạng Profibus Đặc trưng mạng Profibus DP Thực hành truyền thông Profibus DP 4.1 Tập lệnh truyền thông Profibus DP 4.2 Thực hành truyền thông Profibus DP PLC với biến tần Bài 4: Thiết kế lập trình mạng truyền thơng Profinet Tổng quan mạng truyền thông Profinet Giao thức truyền cấu trúc mạng mạng Profinet Tập lệnh truyền thông Profinet 4 Thực hành truyền thông Profinet 4.1 Truyền thông hai PLC 4.2 Truyền thông PLC với biến tần Cộng 75 21 51 BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP I Mục tiêu bài: - Trình bày khái niệm truyền thơng; Trình bày kiểu truyền liệu sử dụng truyền thơng cơng nghiệp; Trình bày kiểu mạng sở sử dụng truyền thông công nghiệp; Trình bày chức thiết bị mở rộng mạng truyền thơng; Đảm bảo an tồn cho người thiết bị, tuân thủ quy trình trình thực hành II Nội dung Các khái niệm truyền thông 1.1 Khái niệm mạng truyền thông công nghiệp Mạng truyền thông công nghiệp khái niệm chung hệ thống mạng truyền thông số, truyền bit nối tiếp, sử dụng để ghép nối thiết bị công nghiệp Các hệ thống truyền thông công nghiệp phổ biến cho phép liên kết mạng nhiều mức khác nhau, từ cảm biến, cấu chấp hành cấp trường máy tính điều khiển, thiết bị quan sát, máy tính điều khiển giám sát máy tính cấp điều hành xí nghiệp, quản lý cơng ty Hình 1.1: Khái niệm truyền thơng 1.2 Vai trị mạng truyền thông công nghiệp Sử dụng mạng truyền thơng cơng nghiệp mang lại hàng loạt lợi ích sau:  Đơn giản hóa cấu trúc liên kết thiết bị công nghiệp: Một số lượng lớn thiết bị thuộc chủng loại khác ghép nối với thông qua đường truyền nhất;  Tiết kiệm dây nối công thiết kế, lắp đặt hệ thống: Nhờ cấu trúc đơn giản, việc thiết kế hệ thống trở nên dễ dàng nhiều Một số lượng lớn cáp truyền thay đường nhất, giảm chi phí đáng kể cho nguyên vật liệu công lắp đặt;  Nâng cao độ tin cậy độ xác thơng tin: Khi dùng phương pháp truyền tín hiệu tương tự cổ điển, tác động nhiễu dễ làm thay đổi nội dung thơng tin mà thiết bị khơng có cách nhận biết Nhờ kỹ thuật truyền thông số, khơng thơng tin truyền khó bị sai lệch hơn, mà thiết bị nối mạng cịn có thêm khả tự phát lỗi chẩn đoán lỗi có Hơn nữa, việc bỏ qua nhiều lần chuyển đổi qua lại tương tự-số số-tương tự nâng cao độ xác thơng tin;  Nâng cao độ linh hoạt, tính mở hệ thống: Một hệ thống mạng chuẩn hóa quốc tế tạo điều kiện cho việc sử dụng thiết bị nhiều hãng khác Việc thay thiết bị, nâng cấp mở rộng phạm vi chức hệ thống dễ dàng nhiều Khả tương tác thành phần (phần cứng phần mềm) nâng cao nhờ giao diện chuẩn;  Đơn giản hóa/tiện lợi hóa việc tham số hóa, chẩn đốn, định vị lỗi, cố thiết bị : Với đường truyền nhất, khơng thiết bị trao đổi liệu q trình, mà cịn gửi cho liệu tham số, liệu trạng thái, liệu cảnh báo liệu chẩn đốn Các thiết bị tích hợp khả tự chẩn đốn, trạm mạng có khả cảnh giới lẫn Việc cấu hình hệ thống, lập trình, tham số hóa, chỉnh định thiết bị đưa vào vận hành thực từ xa qua trạm kỹ thuật trung tâm;  Mở nhiều chức khả ứng dụng hệ thống: Sử dụng mạng truyền thông công nghiệp cho phép áp dụng kiến trúc điều khiển điều khiển phân tán, điều khiển phân tán với thiết bị trường, điều khiển giám sát chẩn đốn lỗi từ xa qua Internet, tích hợp thơng tin hệ thống điều khiển giám sát với thông tin điều hành sản xuất quản lý công ty 1.3 Thơng tin, liệu tín hiệu 1.3.1 Thông tin Thông tin khái niệm sở quan trọng khoa học kỹ thuật, giống vật chất lượng Các đầu vào đầu hệ thống kỹ thuật vật chất, lượng thông tin Vật chất, lượng, thông tin HỆ THỐNG KỸ THUẬT Vật chất, lượng, thông tin Hình 1.2: Vai trị thơng tin hệ thống kỹ thuật Một hệ thống xử lý thông tin hệ thống truyền thông hệ thống kỹ thuật quan tâm tới đầu vào đầu thông tin Tuy nhiên, đa số hệ thống kỹ thuật khác thường có đầu vào đầu hỗn hợp (vật chất, lượng thông tin) Thông tin thước đo mức nhận thức, hiểu biết vấn đề, kiện hệ thống Ví dụ, thơng tin cho biết cách xác hay tương đối nhiệt độ trời hay mực nước bể chứa Thông tin giúp phân biệt mặt vấn đề, trạng thái vật Nói cách khác, thơng tin loại trừ tính bất định Trong vật chất lượng tảng vật lý hố học, thơng tin chủ thể tin học công nghệ thông tin 1.3.2 Dữ liệu Thông tin đại lượng trừu tượng, cần biểu diễn hình thức khác Khả biểu diễn thông tin đa dạng, ví dụ qua chữ viết, hình ảnh, cử chỉ, v.v Dạng biểu diễn thông tin phụ thuộc vào mục đích, tính chất ứng dụng Đặc biệt, thơng tin mơ tả, hay nói cách khác “số lượng hố” liệu để lưu trữ xử lý máy tính Trong trường hợp đó, ta nói thơng tin số hố sử dụng hệ đếm nhị phân, hay mã hóa nhị phân Nói ngữ cảnh cấu trúc điện, liệu phần thơng tin hữu ích biểu diễn dãy bit {1,0} 1.3.3 Tín hiệu Việc trao đổi thông tin (giữa người người, người máy) hay liệu (giữa máy máy) thực nhờ tín hiệu Có thể định nghĩa, tín hiệu diễn biến đại lượng vật lý chứa đựng tham số thông tin/dữ liệu truyền dẫn Theo quan điểm tốn học tín hiệu coi hàm thời gian Trong lĩnh vực kỹ thuật, loại tín hiệu thường dùng điện, quang, khí nén, thủy lực âm Các tham số sau thường dùng trực tiếp, gián tiếp hay kết hợp để biểu thị nội dung thông tin:  Biên độ (điện áp, dòng, )  Tần số, nhịp xung, độ rộng xung, sườn xung  Pha, vị trí xung Khơng phân biệt tính chất vật lý tín hiệu (điện, quang, khí nén, ), ta phân loại tín hiệu dựa theo tập hợp giá trị tham số thông tin dựa theo diễn biến thời gian thành dạng sau:  Tương tự: Tham số thơng tin có giá trị khoảng đó;  Rời rạc: Tham số thơng tin có số giá trị (rời rạc) định;  Liên tục: Tín hiệu có ý nghĩa thời điểm khoảng thời gian quan tâm Nói theo ngơn ngữ tốn học, tín hiệu liên tục hàm liên tục biến thời gian khoảng xác định;  Gián đoạn: Tín hiệu có ý nghĩa thời điểm định y y t t Tín hiệu tương tự liên tục Tín hiệu tương tự gián đoạn y y t t Tín hiệu rời rạc liên tục Tín hiệu rời rạc, gián đoạn Hình 1.3: Các dạng tín hiệu thường gặp Khi giá trị tham số thơng tin tín hiệu biểu diễn mã nhị phân, dạng tín hiệu đặc biệt gọi tín hiệu số Nói cách khác, tín hiệu số dùng để truyền tải thơng tin liệu hóa Với tín hiệu số, ta cần phân biệt hai trạng thái tín hiệu ứng với bit 1, hạn chế cách hiệu sai lệch thông tin tác động nhiễu Kỹ thuật phương tiện truyền dẫn 2.1 Chế độ truyền tải Chế độ truyền tải hiểu phương thức bit liệu chuyển đối tác truyền thơng Nhìn nhận từ góc độ khác ta phân biệt chế độ truyền tải sau:  Truyền bit song song truyền bit nối tiếp  Truyền đồng không đồng  Truyền chiều hay đơn công (simplex), hai chiều toàn phần, hai chiều đồng thời hay song công (duplex, full-duplex) hai chiều gián đoạn hay bán song công (half-duplex)  Truyền tải dải sở, truyền tải dải mang truyền tải dải rộng 2.1.1 Truyền bit song song truyền bit nối tiếp Phương pháp truyền bit song song dùng phổ biến bus nội máy tính bus địa chỉ, bus liệu bus điều khiển Tốc độ truyền tải phụ thuộc vào số kênh dẫn, độ rộng bus song song, ví dụ bit, 16 bit, 32 bit hay 64 bit Kiểu truyền cho tốc độ cao bị giới hạn phạm vi truyền tín hiệu Hình 1.4: Truyền bit song song (a) truyền bit nối tiếp (b) Với phương pháp truyền bit nối tiếp, bit chuyển cách qua đường truyền Tuy tốc độ bit bị hạn chế, cách thực lại đơn giản, độ tin cậy liệu cao Tất mạng truyền thông công nghiệp sử dụng phương pháp truyền 2.2.2 Truyền đồng không đồng Sự phân biệt chế độ truyền đồng không đồng liên quan tới phương thức truyền bit nối tiếp Vấn đề đặt việc đồng hóa bên gửi bên nhận liệu, tức vấn đề làm để bên nhận biết tín hiệu đường truyền mang liệu gửi không Trong chế độ truyền đồng bộ, đối tác truyền thông làm việc theo nhịp, tức với tần số độ lệch pha cố định Có thể qui định trạm có vai trị tạo nhịp dùng đường dây riêng mang nhịp đồng cho trạm khác Biện pháp kinh tế dùng phương pháp mã hóa bit thích hợp để bên nhận tái tạo nhịp đồng từ tín hiệu mang liệu Nếu phương pháp mã hóa bit khơng cho phép vậy, dùng kỹ thuật đóng gói liệu bổ sung dãy bit mang thơng tin đồng hóa vào phần đầu gói liệu Lưu ý rằng, bên gửi bên nhận cần hoạt động đồng trao đổi liệu 10 tốc độ truyền không 19.2 Kbis/s Đường dây ứng dụng truyền số liệu DTE DCE Nhược điểm loại dây chịu tác động nhiễu xuyên âm, ngồi cấu trúc hở khiến nhạy cảm với nhiễu gây nguồn xạ, lí khiến cho mơi trường truyền dẫn hạn chế tốc độ chiều dài dây dẫn 2.2.2 Cáp đôi dây xoắn Đây môi trường truyền dẫn có tính lịch sử truyền số liệu mơi trường truyền dẫn dùng phổ biến Nó phát minh thời với điện thoại, giá tương đối rẻ tiền Cáp dây đơi xoắn loại trừ nhiễu tốt Trong cáp có nhiều cặp dây xoắn vào Một đôi dây xoắn bao gồm hai sợi dây quấn cách li ôm vào cấu trúc mà trường điện từ hai dây trung hồ lẫn nhau, mặt khác dây tín hiệu dây đất xoắn vào giúp cho tín hiệu giao thoa hai dây thu nhận, không làm ảnh hưởng lên tín hiệu vi sai Chính mà nhiễu môi trường xung quanh nhiễu xuyên âm giảm thiểu đáng kể Hình 1.6 Cấu tạo cáp đôi dây xoắn 2.2.3 Cáp đồng trục Hạn chế cáp xoắn đơi gây hiệu ứng bề mặt Khi tốc độ bit (cũng tần số) tín hiệu truyền dẫn tăng lên luồng chảy dòng điện dây bề mặt, sử dụng tiết diện sẵn có, dẫn đến tăng điện trở dây tín hiệu cao tần, làm tăng suy hao Ngồi ra, tần số cao, suất tín hiệu bị mát nhiều hiệu ứng xạ Vì vậy, với ứng dụng đòi hỏi tốc độ bit cao Mbps, cần phải có thiết bị điện tử thu điều khiển tinh vi sử dụng môi trường truyền dẫn khác Cáp đồng trục làm giảm tối thiểu hai hiệu ứng Cáp có chất dẫn điện trục bao quanh trục chất dẫn điện Khoảng hai lớp chất dẫn điện thường làm đầy chất cách điện rắn cấu trúc tổ ong 2.2.4 Sợi quang Đây môi trường truyền dẫn xử dụng rộng rãi công nghiệp ưu điểm sau:  Dung lượng truyền lớn  Tính bảo mật tín hiệu truyền cao  Trọng lượng nhẹ (đặc biệt thích hợp với kỹ thuật hàng không)  Khả chống nhiễu tốt 13  Tốc độ truyền cao (có thể lên đến hàng trăm Mb/s)  Khơng bị ăn mịn mơi trường oxi hố 2.2.5 Vệ tinh Ngồi mơi trường hữu tuyến, số liệu cịn truyền cách dùng sóng vơ tuyến qua khơng gian hệ thống vệ tinh Số liệu điều chế chùm sóng cực ngắn hình nón, phát từ mặt đất lên vệ tinh Chùm tia thu truyền đến đích định cách dùng antenna định hướng chuyển tiếp Một vệ tinh đơn có nhiều chuyển tiếp vậy, tiếp nhận dải tần số riêng Một kênh vệ tinh điển hình có băng thơng lớn (500MHz) cung cấp hàng trăm kênh số liệu tốc độ cao cách dùng kỹ thuật ghép kênh 2.2.6 Sóng cực ngắn mặt đất (viba) Đường truyền sóng cực ngắn sử dụng rộng rãi việc xây dựng môi trường hữu tuyến không thực tế, q đắt, ví dụ qua sơng hồ, sa mạc Vì sóng cực ngắn truyền qua khơng khí nên bị gián đoạn vật cản người va điều kiện thời tiết có hại Cũng vệ tinh, chùm tia sóng cực ngắn truyền qua khơng gian nên khơng hiệu Truyền dẫn sóng cực ngắn cho phép khoảng cách đến 50km 2.2.7 Sóng vơ tuyến tần thấp Sóng vơ tuyến tần thấp sử dụng nơi có liên kết cố định qua khoảng cách vừa phải cách dùng máy phát thu mặt đất Ví dụ, dùng để kết nối máy tính thành phố với máy phát xa Máy vô tuyến (gọi trạm gốc) đặt điểm cố định, cung cấp liên kết vơ tuyến máy tính trạm trung tâm Các kiểu mạng sở 3.1 Mạng chủ tớ (Master/Slave) Đặc trưng mạng Master/Slave có Master nhiều Slave Tất hoạt động mạng phải thơng qua Master Hình 1.7: Mạng chủ tớ Master/Slave 3.2 Mạng ngang hàng (Peer to peer) Mạng ngang hàng (tiếng Anh: peer-to-peer network), gọi mạng đồng đẳng, mạng máy tính hoạt động mạng chủ yếu dựa vào khả tính tốn băng thơng máy tham gia không tập trung vào số nhỏ máy chủ trung tâm mạng thông thường Một mạng đồng đẳng nghĩa khơng có khái niệm máy chủ máy khách, nói cách khác, tất máy tham gia bình đẳng 14 gọi peer, nút mạng đóng vai trị đồng thời máy khách máy chủ máy khác mạng Hình 1.8: Mạng ngang hàng (Peer to peer) 3.4 Mạng Server/Client Mơ hình client-server mơ hình tiếng mạng máy tính, áp dụng rộng rãi mơ hình trang web có Ý tưởng mơ hình máy (đóng vài trị máy khách) gửi u cầu (request) để máy chủ (đóng vai trị người cung ứng dịch vụ), máy chủ xử lý trả kết cho máy khách Hình 1.9: Mạng Server/Client BÀI 4: THIẾT KẾ VÀ LẬP TRÌNH MẠNG TRUYỀN THƠNG PROFINET I Mục tiêu bài: - Trình bày đặc trưng mạng truyền thơng Profibus; 15 - Cấu hình lập trình mạng truyền thông Profibus DP; - Đảm bảo an toàn cho người thiết bị, tuân thủ quy trình trình thực hành II Nội dung Tổng quan mạng truyền thông Profinet 1.1 Lịch sử đời ưu điểm mạng truyền thông Profinet Từ năm 2010 nay, công nghệ truyền thơng Profinet trở nên phổ biến, dần thay cho công nghệ truyền thông Profibus phân cấp hệ thống tự dộng hóa cấp điều khiển PLC cấp giám sát hệ thống HMI/SCADA PROFINET chuẩn giao thức mở cho Ethernet công nghiêp (IE) phát triển bới hiệp hội PROFIBUS PROFIBIUS quốc tế PROFINET mang đặc điểm, tính cảu PROFIBUS giao tiếp I/O tốc độ cao, an toàn liệu, chức chuẩn đốn lỗi…và tính ETHERNET tốc độ truyền cao tốc độ 100 Mpbs nhanh qua cáp đồng trục, cáp quang, truyền khơng dây cho cấu trúc mạng linh hoạt Bởi PROFINET có nhũng đặc điểm như:  Hỗ trợ chức truyền thông thời gian thực  Tích hợp thiết bị trường (field) vào cho hệ thống mạng  Hỗ trợ điều khiển phân tán với nhiều nhà sản xuát thiết bị  Điều khiển truyền động đồng  Quản trị chuẩn đoán mạng đơn giản với dịch vụ hỗ trợ công nghệ thông tin  Bảo mật mạng để chống lại truy cập thao tác trái phép đường mạng Hình 4.1: Vị trí mạng Profinet cơng nghiệp 1.2 Các cấu hình truyền thơng Profinet Profinet hỗ trợ hai định dạng truyền thơng là:  Profinet I/O: Phục vụ cho việc tích hợp I/O phân tán  Profinet CBA: phục vụ cho ứng dụng theo mơ đun hóa, cho phép giao tiếp máy máy 1.2.1 Profinet I/O Profinet IO cho phép mô đun I/O phân tán Ethernet giao tiếp trực tiếp với điều khiển (PLC, PC, SCADA ) Profinet mang đặc điểm Profibus thiết bị kết nối cấu trúc mạng thống Do đó, dễ dàng thơng tin liệu nhà máy sản xuất 16 Hình 4.2: Mô tả Profinet I/O Profinet IO định trao đổi liệu giũa điều khiển IO (IO Controller) với thiết bị I/O phân tán, cài đặt tham số chuẩn đốn thơng tin gửi cho điều khiển Profinet IO thiết kế để trao đổi liệu nhanh với thời gian đáp ứng vài mi li giây Các thiết bị định nghĩa Profinet IO là:  IO controller điều khiển PLC IO controller thực việc nhận liệu đầu vào cung cấp liệu đầu cho thiết bị IO device cáu hình mạng  IO device: thiết bị I/O phân tán kết nối tới điều khiển IO controller thông qua đường truyền mạng IO device thực việc cung cấp liệu đầu vào nhận liệu đầu từ IO controller  IO Supervisor: Là thiết bị lập trình, máy tính, HMI để thực việc chạy thử chuẩn đoán 1.2.2 Profinet CBA Profinet CBA cho phép người dùng có nhìn tổng qt việc tự động hóa nhà máy Profinet CBA thực việc mô đun hóa nhà máy thành phần riêng biệt, hoạt động độc lập kết hợp lại thành hệ thống hoàn chỉnh cần, đáp ứng cho việc xây dựng nhà máy theo giai đoạn Nói cách đơn giản Profinet CBA bao gồm nhiều hệ thống tự động hóa riêng lẻ có tín hiệu vào/ra, điều khiển riêng biệt để thực tác vụ tự động hóa cụ thể đó, cần ghép nối lại thành hệ thống hoàn chỉnh cho nhà máy Hình 4.3: Mơ tả profinet CBA 1.3 Các cấu hình ứng dụng Profinet  Cấu hình ứng dụng với PROFIsafe Hình 4.4: Ứng dụng với PROFIsafe  Cấu hình ứng dụng với PROFIdrive Hình 4.5: Ứng dụng với PROFIdrive 17  Cấu hình ứng dụng với PROFIenergy Hình 4.6: Ứng dụng với PROFIenergy Giao thức truyền cấu trúc mạng mạng Profinet Profinet hỗ trợ nhiều giao thức truyền khác nhau, nhiên có hai giao thức truyền liệu phổ biến TCP/IP UDP Hình 4.7: Mạng Profinet theo mơ hình OSI Profinet linh hoạt thiết lập cấu trúc hệ thống mạng, nhiên cấu trúc mạng thường thiết lập với kiểu thông dụng như:  Star network: Hình 4.8: Cấu trúc mạng Star network  Tree network: Hình 4.9: Cấu trúc mạng Tree network  Line network: Hình 4.10: Cấu trúc mạng Line network  Ring network: Hình 4.11: Cấu trúc mạng Ring network Tập lệnh truyền thông Profinet 3.1 Lệnh TSEND_C TRCV_C 3.1.1 Lệnh truyền liệu TSEND_C Lệnh truyền liệu TSEND_C thiết lập truyền thông từ Local đến Partner theo tiêu chuẩn TCP hay ISO – on – TCP Lệnh thực việc gửi liệu ngắt kết 18 nối Sau thiết lập cài đặt, lệnh tự động trì kết nối truyền liệu với partner Khai Kiểu Tham số Vùng nhớ Mô tả báo liệu I, Q M, D, Bắt đầu truyền liệu có REQ Input Bool L, T, C or xung cạnh lên constant Điều khiển kết nối truyền thông:  0: Ngắt kết nối CONT Input Bool I, Q M, D, L  1: Thiết lập trì trạng thái kết nối Dung lượng liệu I, Q M, D, truyền tối đa LEN Input UDint L or 0: Tham số DATA constant định nghĩa độ dài truyền dữa liệu Con trỏ miêu tả cấu trúc kết nối: CONNECT In/Out Variant D  TCON_IP_V4  TCON_Configured Vùng liệu định dạng kiểu DATA In/Out Variant I, Q, M, D,L trỏ Cho phép khởi động lại lệnh COM_RST In/Out Bool I, Q, M,D, L DONE Out Bool I, Q, M, D, L  0: Chưa gửi xong liệu trình gửi  1: Dữ liệu gửi, mà không xảy lỗi, trạng thái hiển thị chu kỳ BUSY Out Bool I, Q, M, D, L  0: Lệnh chưa thực thi hoàn thành  1: Lệnh thực thi thực công việc ERROR Out Bool I, Q, M, D, L  0: Khơng có lỗi  1: Lỗi xảy 19 STATUS Out Word I, Q, M, D, L Báo mã lỗi truyền thông 3.1.2 Lệnh nhận liệu TRCV_C Lệnh nhận liệu TRCV_C thiết lập truyền thông từ Local đến Partner theo tiêu chuẩn TCP hay ISO – on – TCP Lệnh thực việc nhận liệu ngắt kết nối Sau thiết lập cài đặt, lệnh tự động trì kết nối truyền liệu với partner Khai Kiểu Tham số Vùng nhớ Mô tả báo liệu I, Q, M, D, L, Nhận liệu mức logic EN_R Input Bool T, C or constant CONT LEN Input Input Bool I, Q, M, D, L UDInt I, Q M, D, L or constant D CONNECT In/Out VARIANT DATA In/Out VARIANT I, Q, M, D,L COM_RST In/Out DONE Output Bool Bool I, Q, M, D, L I, Q, M, D, L 20 Điều khiển kết nối truyền thông:  0: Ngắt kết nối  1: Thiết lập trì trạng thái kết nối Dung lượng liệu truyền tối đa 0: Tham số DATA định nghĩa độ dài truyền dữa liệu Con trỏ miêu tả cấu trúc kết nối:  TCON_IP_V4  TCON_Configured Vùng nhậndữ liệu định dạng kiểu trỏ Cho phép khởi động lại lệnh  0: Chưa nhận liệu trình nhận  1: Đã nhận liệu mà ko xảy lỗi, trạng thái hiển thị chu kỳ BUSY Output Bool I, Q, M, D, L  0: Lệnh chưa thực thi hoàn thành  1: Lệnh thực thi thực công việc ERROR Output Bool I, Q, M, D, L  0: Khơng có lỗi  1: Lỗi xảy STATUS Output Word I, Q, M, D, L Báo mã lỗi truyền thông RCVD_LEN Output UDInt I, Q, M, D, L Tổng số lượng liệu nhận 3.2 Lệnh TCON, TDISCON, TSEND TRCV 3.2.1 Lệnh kết nối TCON Lệnh TCON dùng để thiết lập kết nối truyền thông từ CPU đến partner Khai Kiểu Tham số Vùng nhớ Mô tả báo liệu I, Q M, D, Bắt đầu truyền liệu REQ Input Bool L, T, C or có xung cạnh lên constant I, Q M, D, Tham số để gán kết nối CONN_ L, T, C or Tầm giá trị từ W#16#0001 ID Input OUC constant đến W#16#0FFF CONNECT DONE BUSY In/Out Output Output D Con trỏ miêu tả cấu trúc kết nối:  TCON_IP_V4  TCON_Configured I, Q, M, D, L  0: Chưa hồn thành q trình thực thi  1: Cơng việc hồn thành I, Q, M, D, L  0: Lệnh chưa thực thi hoàn thành  1: Lệnh thực thi thực công việc VARIANT Bool Bool 21 ERROR Output Bool I, Q, M, D, L  0: Khơng có lỗi  1: Lỗi xảy STATUS Output Word I, Q, M, D, L Báo mã lỗi truyền thông 3.2.2 Lệnh ngắt kết nối TDISCON Lệnh TDISCON dùng để ngắt kết nối truyền thông từ CPU đến partner Khai Kiểu Tham số Vùng nhớ Mô tả báo liệu I, Q M, D, Bắt đầu truyền liệu L, T, C or REQ Input Bool có xung cạnh lên constant I, Q M, D, Tham số để gán kết nối CONN_ ID Input L, T, C or Tầm giá trị từ W#16#0001 OUC constant đến W#16#0FFF  0: Chưa hoàn thành I, Q, M, trình thực thi DONE Output Bool D, L  1: Cơng việc hồn thành  0: Lệnh chưa thực thi hoàn thành I, Q, M, D, BUSY Output Bool  1: Lệnh thực thi L thực công việc ERROR Output Bool I, Q, M, D, L STATUS Output Word I, Q, M, D, L  0: Khơng có lỗi  1: Lỗi xảy Báo mã lỗi truyền thông 3.2.3 Lệnh truyền liệu TSEND Lệnh TSEND dùng để truyền liệu sau thiết lập kết nối thiết bị Khai Kiểu Tham số Vùng nhớ Mô tả báo liệu I, Q, M, D, Bắt đầu truyền liệu L REQ Input Bool có xung cạnh lên constant 22 ID LEN DATA DONE Input Input CONN_ OUC I, Q, M, D, Tham số để gán kết nối L Tầm giá trị từ W#16#0001 constant đến W#16#0FFF UDInt I, Q, M, D, Số lượng byte tối đa L truyền Với S7-1200 8192 constant với S7-1500 65536 In/Out VARIANT Output Bool I, Q, M, D, L Con trỏ vùng nhớ chứa liệu cần truyền I, Q, M, D, L  0: Chưa hoàn thành q trình thực thi  1: Cơng việc hoàn thành BUSY Output Bool I, Q, M, D, L  0: Lệnh chưa thực thi hồn thành  1: Lệnh thực thi khơng thể thực công việc ERROR Output Bool I, Q, M, D, L  0: Khơng có lỗi  1: Lỗi xảy STATUS Output Word I, Q, M, D, L Báo mã lỗi truyền thông 3.2.4 Lệnh nhận liệu TRCV Lệnh TRCV dùng để nhận liệu sau thiết lập kết nối thiết bị Tham số EN_R ID LEN Khai báo Kiểu liệu Input Bool Input CONN_ OUC Input UDInt Vùng nhớ I, Q, M, D, L constant I, Q, M, D, L constant Mô tả Cho phép nhận liệu Tham số để gán kết nối Tầm giá trị từ W#16#0001 đến W#16#0FFF I, Q, M, D, Số lượng byte tối đa L truyền Với S7-1200 8192 constant với S7-1500 65536 23 I, Q, M, D, Con trỏ vùng nhớ chứa L liệu nhận  0: Chưa hoàn thành trình thực thi I, Q, M, D, L  1: Cơng việc hồn thành  0: Lệnh chưa thực thi hoàn thành I, Q, M, D, L  1: Lệnh thực thi thực công việc DATA In/Out VARIANT NDR Output Bool BUSY Output Bool ERROR Output Bool I, Q, M, D, L STATUS Output Word I, Q, M, D, L Báo mã lỗi truyền thông RCVD_LEN Output UDInt I, Q, M, D, L  0: Khơng có lỗi  1: Lỗi xảy Tổng số byte liệu nhận 3.3 Lệnh truyền thông S7 Communication 3.3.1 Lệnh nhận liệu GET Lệnh GET dùng để đọc liệu từ CPU khác mạng Profinet Các tham số lệnh sau: Khai Kiểu Tham số Vùng nhớ Mô tả báo liệu I, Q, M, D, Cho phép đọc liệu có REQ Input Bool L cạnh xung lên constant I, Q, M, D, Tham số địa để định ID Input Word L kết nối với CPU partner constant NDR Output Bool  0: Chưa hoàn thành trình thực thi I, Q, M, D, L  1: Cơng việc hồn thành ERROR Output Bool I, Q, M, D, L 24  0: Khơng có lỗi  1: Lỗi xảy I, Q, M, D, L Báo mã lỗi truyền thông STATUS Output Word ADDR_1/2/3/4 In/Out Remote I, Q, M, D Con trỏ địa vùng nhớ để đọc liệu CPU partner RD_1/2/3/4 In/Out Remote I, Q, M, D Con trỏ địa vùng nhớ để nhận liệu CPU local 3.3.2 Lệnh truyền liệu PUT Lệnh PUT dùng để gửi liệu từ CPU đến CPU khác mạng Profinet Các tham số lệnh sau: Khai Kiểu Tham số Vùng nhớ Mô tả liệu báo I, Q, M, D, Cho phép đọc liệu có REQ Input Bool L cạnh xung lên constant I, Q, M, D, Tham số địa để định L ID Input Word kết nối với CPU partner constant  0: Chưa hoàn thành trình thực thi DONE Output Bool I, Q, M, D, L  1: Cơng việc hồn thành  0: Khơng có lỗi  1: Lỗi xảy ERROR Output Bool I, Q, M, D, L STATUS Output Word I, Q, M, D, L Báo mã lỗi truyền thông ADDR_1/2/3/4 In/Out Remote SD_1/2/3/4 In/Out Variant Con trỏ địa vùng nhớ I, Q, M, D nhận liệu CPU partner Con trỏ địa vùng nhớ để I, Q, M, D, L truyền liệu CPU local Thực hành truyền thông Profinet 4.1 Truyền thông hai PLC 4.1.1 Yêu cầu công nghệ 25 Thực hành truyền nhận liệu hai PLC S7-1200/1500 theo chuẩn truyền thơng Profinet 4.1.2 u cầu phần cứng CPU có địa IP 192.168.0.1 PLC Master CPU có địa IP 192.168.0.2 PLC Slave 4.1.3 Các bước viết chương trình: Với việc sử dụng lệnh PUT/GET để thực hành truyền thông cần lập trình CPU Local mà khơng cần phải lập trình PLC Partner Bước 1: Khởi tạo Project với tên PROFINET  tạo lựa chọn cấu hình cho hai CPU Bước 2: Cấu hình để hai CPU truyền thơng lệnh PUT/GET: Bước 3: Cấu hình kết nối connection hai CPU:  Tần số điều khiển 25 Hz:  Tần số điều khiển 50 Hz: 26 Bước 14: Gọi hàm FC1 khai báo tham số: 27 ... niệm truyền thông 1.1 Khái niệm mạng truyền thông công nghiệp Mạng truyền thông công nghiệp khái niệm chung hệ thống mạng truyền thông số, truyền bit nối tiếp, sử dụng để ghép nối thiết bị công nghiệp. .. dụng truyền thông công nghiệp; Trình bày kiểu mạng sở sử dụng truyền thơng cơng nghiệp; Trình bày chức thiết bị mở rộng mạng truyền thông; Đảm bảo an toàn cho người thiết bị, tuân thủ quy trình trình... Truyền thông hai PLC 4.2 Truyền thông PLC với biến tần Cộng 75 21 51 BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP I Mục tiêu bài: - Trình bày khái niệm truyền thơng; Trình bày kiểu truyền