GIẢI PHÁP MẠNG VÀ HỆ THỐNG CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG NHÀ MÁY XI MĂNG CỦA HÃNG ROCKWELL

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN HỌC TKMH MẠNG TRUYỀN THƠNG CƠNG NGHIỆP CHUN NGÀNH: TỰ ĐỘNG HĨA Đề tài: GIẢI PHÁP MẠNG VÀ HỆ THỐNG CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG NHÀ MÁY XI MĂNG CỦA HÃNG ROCKWELL TPHCM– 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI .1 TKMH MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP .1 CHƯƠNG QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÔNG NGHỆ XI MĂNG CHƯƠNG GIẢI PHÁP TRUYỀN THÔNG Giải pháp mạng truyển thông hãng Rockwell: Giải pháp lựa chọn .5 DeviceNet Ethenet .8 CHƯƠNG THIẾT BỊ CẦN DÙNG PHÙ HỢP Nguồn Ghép nối PLC hệ thống 11 Phát triển PLC kênh SSI Allen-Bradley .12 Cảm biến lực ( loadcell) : 12 Cảm biến tốc độ (encoder): 13 CHƯƠNG CÁC TÍNH NĂNG HỖ TRỢ CỦA THIẾT BỊ .14 Biến tần Allen-Bradley 14 Các card mở rộng controlNet 14 HART .15 Chức mở rộng 16 CHƯƠNG CẤU HÌNH CHO HỆ THỐNG .17 Sử dụng phần mền RSLinx để đặt cấu hình mạng EtherNet 18 Sử dụng phần mềm RSLogix 5000 để cấu hình địa IP cho điều khiển 21 Sử dụng phần mềm RSNetWorx cấu hình mạng DeviceNet offline: 21 CHƯƠNG PHÂN TÍCH ƯA NHƯỢC ĐIỂM CỦA GIẢI PHÁP 29 Mạng Device Net .29 Mạng Control Net 30 Mạng EtherNet 31 CHƯƠNG 1: QUY TRÌNH SẢN XUẤT CƠNG NGHỆ XI MĂNG Cơng nghệ lị quay Phương pháp khơ Chu trình kín hở Nguyên liệu để sản xuất xi măng - Đá vôi - Clinke - Salat - Xỉ - Các chất phụ gia Sơ đồ khối quy trình sản xuất xi măng Hình Sơ đồ khối CHƯƠNG : GIẢI PHÁP TRUYỀN THÔNG Giải pháp mạng truyển thông hãng Rockwell: Rockwell đưa đầy đủ giải pháp cho mạng truyển thông cho lĩnh vực tự động hóa, mơ hình thể giải pháp hãng: CẤP GIÁM SÁT QUẢN LÝ Giám sát nhà máy qua mạng nội Giám sát từ xa qua mạng internet INTERNET ROUTER ROUTER CẤP ĐIỀU KHIỂN Trạm làm việc điều khiển- giám sát Trạm làm việc điều khiển- giám sát SWITCH CẤP TRƯỜNG THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN CƠ CẤU CHẤP HÀNH THIET BI ĐO Sơ Đồ Mô Tả Hệ Thống SCADA Cho Nhà Máy Hình Mơ hình giải pháp Các cấp hệt thống mạng phương pháp truyền thông:  Cấp quản lý (Management leave): truyển thông theo chuẩn Enthernet  Cấp giám sát (Operations leave): truyền thông theo chuẩn ControlNet  Cấp điều khiển (Control leave): chuẩn DeviceNet  Cấp chấp hành (Field leave): chuẩn Profibus DP, Profibus PA, AS-interface, Hart Nhìn chung hãng Rockwell đưa đầy đủ, tích hợp nhiều sản phẩm để hỗ trợ cho nhu cầu khách hàng từ thiết bị cấp quản lý đến cấp trường, phần mềm phần cứng Giải pháp lựa chọn Dựa giải pháp mà hãng đưa ra, ta chọn giải pháp để xây dựng giải pháp mạng truyền thông cho nhà máy xi măng:  Cấp chấp hành: Truyền thông theo chuẩn DeviceNet  Các thiết bị: Motor, đèn cảnh báo, Alarm, Sensors, biến tần, encoder, loadcell  Cấp điều khiển: truyền thông theo chuẩn ControlNet  Các thiết bị : PLC module truyền thông  Cấp giám sát: Truyển thông theo chuẩn EtheNet  Các thiết bị: Máy tính giám sát, modul truyền thơng, phần mềm: RSLogix 5000, RSLogix Emulate Hình Kết nối mạng DeviceNet Hình Cấu trúc sơ lược hệ thống mạng Hình Master/slave DeviceNet  Dùng cấp chấp hành,là hệ thống hãng Allen-Bradley phát triển dựa cấu trúc mạng CAN  Cấu hình T121,ghép nối theo giao diện Devicenet  Chuẩn giao thức sử dụng lớp ứng dụng lớp vật lý  Cấu trúc điện : mã cước 11bit  Giao thức kiểu tay đôi chủ tớ  Cấu trúc mạng đường trục,đường nhánh chiều dài đường nhánh nhỏ 6m  Có tốc độ truyền tương ứng với chiều dài trạm: 125kb/s =500m 250kb/s=250m 500kb/s=100m  Số trạm tối đa 64  Phương pháp truy nhập bus:DeviceNet sử dụng phương thức truy nhập bus CSMA/CA với phân xử bit Trong phân xử thực việc thay bit dựa vào trường thông tin khung truyền Nếu nút muốn truyền, phải chờ truyền dẫn tồn đường truyền Sau truyền kết thúc, phải chờ thêm khoảng thời gian lần thời gian bit (khung tải) truyền ControlNet:  ControlNet chuẩn mạng công nghiệp chung,được thiết kế với đáp ứng thời gian thực,với yêu cầu khối lượng đầu vào lớn mạng công nghiệp từ bắt đầu  Phương thức truy xuất đường truyền TDMA  Tốc độ BUS Mbit/s  Sử dụng lớp theo mơ hình OSI:  vật lý  liên kết liệu  lớp mạng  lớp vận chuyển  Một số loại kiến trúc mạng mở với ControlNet:  ControlNet mạng đơn cho điều khiển I/O,tín hiệu bắt tay người điều khiển điện thông tin  ControlNet mạng xương sống cho điều khiển I/O,tín hiệu bắt tay người điều khiển điện thông tin với cầu nối tới DeviceNet  Sử dụng giao thức công nghiệp chung Common Industrial Protocol (CIP) để liên kết chức I/O giao thức Peer-to- Peer mạng.giống giao thức lớp ứng dụng sử dụng cho mạng Device net Ethernet CIP cung cấp lớp ứng dụng độc lập với lớp vật lý CIP cho phép điều khiển I/O thông tin điện.Controlnet cho phép lên tới 99 điểm nút( chiều dài cáp 20km).dùng cáp Coax tối đa 48 nút chiều dài đoạn mạng 250m  Là cầu nối tới devicenet Ethenet  Kiến trúc giao thức Sử dụng lớp mơ hình OSI lớp vật lý liên kết liệu lớp liên kết liệu chia thành hai lớp LLC MAC  Cấu trúc mạng kỹ thuật truyền dẫn: Mặt logic EtherNet có cấu trúc bus Cấu trúc mạng vật lý đường thẳng hình thùy theo phương tiện truyền dẫn  Một số cáp tốc độ truyền thông dụng Tên hiệu Loại cáp Chiều dài doạn Số trạm/đoạn tối đa 10BASE5 Cáp đồng trục dầy 500m 100 10BASE2 Cáp đồng trục mỏng 100m 30 10BASE-T Đôi xoắn 200m 1024 10BASE-F Cáp quang 2000m 1024  Cấu trúc điện IEEE 802.3/Ethernet quy dịnh lớp MAC lớp vật lý nên cấu trúc điện khung MAC Mở đầu SFD Địa Địa Độ dài Dữ liệu PAD FCS (7byte) (1byte) đích nguồn (2byte) 464byte (2/6 (2/6 1500B byte) byte)  Kết nối PC điều khiển chuyển động Ethernet bên cáp Ethernet loại (xem Hình trên) Để thêm trục điều khiển, cần dùng hub switch cho Ethernet CHƯƠNG 3: THIẾT BỊ CẦN DÙNG PHÙ HỢP Các phần tử dùng cho hệ thống cân định lượng + Máy tính + Biến tần + Contactor + PLC + Động không đồng ba pha + Cảm biến : Encoder + Bộ phận đo lường :Loadcell Nguồn Hình POWERFLEX 4M DRIVER Hình Đầu nối biến tần Hình 10 CHƯƠNG : CẤU HÌNH CHO HỆ THỐNG Hình 16 Cấu hình mạng hệ thống Hệ thống mạng truyền thông nhà máy xi măng bao gồm: - Nhà máy gồm line sản xuất môi line sản xuất bao gồm trạm master trạm slave + mục đích : tăng cường cơng xuất nhà máy + cần co hệ thống máy chủ quản lý line - Trong trạm chủ line cần có hệ thống máy chủ giám sát điều khiển trạm slave Cấp độ quản lý Control Level ( production control ) Trạm slave - Điều khiển thiết bị đóng cắt hệ thống điện, motor băng tải liệu, máy ghiền , quạt gió, hút bụi… - Hệ thống đèn cảnh báo alarm - Hệ thống sensor analog (4-20mA) - Hệ thống sensor giám sát tốc độ máy ghiền( xung tốc độ cao) Trạm slave 2: hệ thống điều khiển cân động - Biến tần để motor quay băng tải 17 - Encoder để đưa tốc độ băng tải ( thể tốc độ băng tải, só sánh tính tốn kết với loadcell tính trọng lượng thật vật băng tải ) - Loadcell để cân khối lượng băng tải Trạm slave 3: cung cấp nguyên liệu phôi Trạm slave 4: trạm cân nguyên liệu Trạm slave 5: nguyên liệu vào trộn nguyên liệu Sử dụng phần mền RSLinx để đặt cấu hình mạng EtherNet Giao diện khởi động phần mền RSLinx hình đây: Thiết lập giao tiếp truyền thông EtherNet/IP với điều khiển PLC Phần mền RSLinx phần mền kết nối điều khiển RSlogix với phần mền RSLogix 5000 Để truyền thơng với điều khiển, ta phải cấu hình phần mền RSLinx phù hợp với loại cổng truyền thông có Địa EtherNet (MAC): địa gán cho mô đun hệ thống  Mô đun ln lưu trữ địa EtherNet  Xác định địa EtherNet thiết bị nhãn 18  Dạng địa EtherNet : xx:xx:xx:xx:xx:xx Địa IP: địa ấn định cho mô đun truyền thông mạng EtherNet cụ thể BOOTP : cấu hình thiết bị để yêu cầu địa IP mạng EtherNet từ máy chủ BOOTP BOOTP server : chương trình phần mền nhận yêu cầu BOOTP từ thiết bj EtherNet ấn định địa IP Kết nối thiết bị EtherNet/IP với máy tính qua cáp EtherNet Gán địa IP cho điều khiển hay mơ đun truyền thơng Nếu khơng có kết nối nối tiếp với điều khiển Khởi động phần mền server BOOTP Start →program→Rockwell software→BOOTP-DHCP Server→BOOTPDHCP Server Hay Start→Program→Rockwell software→RSLinx tools→BOOTP-DHCP server 19 Khi bạn đóng phần mền BOOTP server bạn nhắc save lại thay đổi:  Nếu bạn muốn ghi lại địa IP mà bạn ấn định cho thiết bị, save thay đổi lại  Thiết bị lưu địa IP cho dù bạn có lưu thay đổi hay khơng Nếu bạn có kết nối nối vơi điều khiển 20 Sử dụng phần mềm RSLogix 5000 để cấu hình địa IP cho điều khiển Các bước thực hiện: Cài đặt điều khiển có sử dụng địa IP  Kết nối điều khiển với máy tính thơng qua cáp RS-232  Khởi động phần mềm RSLogix 5000  Trong mục Controller Organizer, chọn properties phần EtherNet port - Chọn tab port configurtion Nhận địa IP Ấn apply Ấn oke Sử dụng phần mềm RSNetWorx cấu hình mạng DeviceNet offline: - Bước 1: Chuẩn bị trước thực - Bước 2: Tạo file cho mạng - Bước 3: Ngắt mạng - Bước 4: Cấu hình thiết bị - Bước 5: Cấu hình máy Scanner - Bước 6: Lưu - Bước 7: Báo cáo RSNetWorx - Bước 8: Download cấu hình từ mạng Thực cụ thể bước: Bước 1: chuẩn bị trước thực Giả thiết danh sách thiết bị đặt vào mạng địa bảng đây: device address Input size Input menory output size output menory Of device In scanner Of device In scanner ( bytes) (DINTs) ( bytes) (DINTs) Scanner n/a n/a n/a n/a Panel wiev 128 32 128 32 21 Terminal I/O adapter W/ modules Drive Photoeye Computer interface 62 63 total 2 2 n/a n/a n/a n/a 43 2 41 Bước 2: Tạo file cho mạng: Phần mềm RSNetWors lưu trữ thông tin cấu hình thiết bị file máy tính: - Tạo file cấu hình DeviceNet Bước 3: Ngắt kết nối mạng Để cài đặt cấu hình, sử dụng phần mềm RSNetworx để xây dựng hình vẽ đồ họa mạng Để thực điều này, hoàn thành bước sau cho thiết bị: 22 Bước 4: Cấu hình cho thiết bị: Thơng thường, thiết bị có thơng số để thể đặc tính cho thiết bị Để cấu hình offline cho thiết bị, ta thực bước: • Định rõ địa thiết bị 23 • Cấu hình thơng số cho thiết bị Bước 5: Cấu hình máy Scanner 24 Mục đích để truyền thông thiết bị mạng cài đặt danh sách quét thiết bị máy Scanner Sau ta định nghĩa vùng nhớ cho liệu thiết bị Thực : - Upload cấu hình máy Scanner - Xác định đặc tính máy Scanner - Thiết lập Alignment Option [Alignment Option mà ta lựa chọn áp dụng cho đầu vào đầu ra] 25 ... trợ hệ thống I/O modun Rockwell sử dụng giao thức DeviceNet - Ngồi hỗ trợ hệ thống siemens,schneider Hình 15 ảnh x20 16 CHƯƠNG : CẤU HÌNH CHO HỆ THỐNG Hình 16 Cấu hình mạng hệ thống Hệ thống mạng. .. xuất xi măng - Đá vôi - Clinke - Salat - Xỉ - Các chất phụ gia Sơ đồ khối quy trình sản xuất xi măng Hình Sơ đồ khối CHƯƠNG : GIẢI PHÁP TRUYỀN THƠNG Giải pháp mạng truyển thơng hãng Rockwell: Rockwell. .. ĐIỂM CỦA GIẢI PHÁP 29 Mạng Device Net .29 Mạng Control Net 30 Mạng EtherNet 31 CHƯƠNG 1: QUY TRÌNH SẢN XUẤT CƠNG NGHỆ XI MĂNG Cơng nghệ lị quay Phương pháp