Mục đớch kết nối Profibus – DP là trao đổi dữ liệu. Một trạm chủ ghi dữ liệu ngừ ra đến một trạm tớ. Trạm tớ phản hồi bằng dữ liệu ngừ vào gửi tới trạm chủ.
Trạm chủ chuyển dữ liệu từ một vựng ngừ ra I/O đến vựng đệm ngừ ra của trạm tớ (hộp thư nhận). Trạm chủ đọc dữ liệu từ vựng đệm ngừ vào của trạm tớ (hộp thư đi) và lưu trữ trong một vựng ngừ vào I/O. Vựng đệm ngừ vào và ngừ ra được đặt trong vựng nhớ biến của CPU gọi là vựng nhớ V.
Trong kỹ thuật Profibus – DP thỡ dữ liệu trao đổi được mụ tả luụn tuõn theo một quy tắc hướng về trạm chủ.
- Dữ liệu chuyển từ trạm chủ đến trạm tớ luụn gọi là dữ liệu ngừ ra - Dữ liệu chuyển từ trạm tớ đến trạm chủ luụn gọi là dữ liệu ngừ vào
- Dữ liệu chuyển đến từ trạm chủ luụn được coi là dữ liệu ngừ ra mặc dự đối với trạm tớ thỡ nú là dữ liệu ngừ vào. Tương tự vậy, dữ liệu gửi về trạm chủ luụn là dữ liệu ngừ vào dự đối với trạm tớ thỡ nú lại là dữ liệu ngừ ra.
Trạm chủ xỏc định địa chỉ bắt đầu của bộ đệm ngừ ra ( hộp thư nhận). Trạm chủ gửi Offset của vựng nhớ V của vựng đệm ngừ ra đến trạm tớ như là một phần trong khai bỏo thụng số của trạm tớ. Nếu offset này cú giỏ trị là 0, trạm tớ sẽ đặt bộ vựng đệm ngừ ra tại địa chỉ VB0. Nếu offset cú giỏ trị là 5000 thỡ nú sẽ đặt tại địa chỉ VB5000.
Đồng thời với việc gửi đi địa chỉ ban đầu, trạm chủ cũng xỏc định kớch thước của vựng đệm ngừ ra (hộp thư nhận). Người điều khiển cấu hỡnh trạm chủ để viết một số Byte dữ liệu gửi tới trạm tớ. Trạm chủ gửi thụng tin này đi như là một phần trong định cấu hỡnh của trạm tớ. Trạm tớ sử dụng thụng tin này để xỏc định kớch thước của vựng đệm ngừ ra. Nếu trạm chủ quy định trạm tớ cú 16byte ngừ ra, trạm tớ sẽ xỏc định vựng đệm ngừ ra là 16byte. Vớ dụ, vựng đệm ngừ ra bắt đầu từ địa chỉ VB5000, dữ liệu ngừ ra từ trạm chủ sẽ được ghi vào vựng đệm từ VB5000 đến VB 5015.
Vựng đệm ngừ vào (hộp thư nhận hay dữ liệu phản hồi về trạm chủ) lập tức theo sau vựng đệm ngừ ra. Người điều khiển cũng cấu hỡnh về khối lượng dữ liệu phản hồi về từ trạm tớ. Giỏ trị này được ghi vào trạm tớ như là một phần cấu hỡnh của nú. Trạm tớ sử dụng thụng tin này để ấn định kớch thước của vựng đệm ngừ vào. Tiếp theo vớ dụ trờn, nếu trạm chủ đặt vựng đệm ngừ ra tại địa chỉ VB5000 và ấn định kớch thước là 16Byte thỡ
thước của vựng đệm ngừ vào là 16Byte thỡ nú sẽ đặt trong vựng nhớ từ VB5016 đến VB5031.
Hỡnh 3.3 : Vớ dụ về vựng nhớ V của CPU và vựng nhớ I/O của trạm chủ 3.2.3. Thiết lập địa chỉ mạng DP cho khối EM-277
- Ngắt nguồn cấp cho CPU và khối EM -277
- Thiết lập nỳt xoay trờn mặt trước của khối EM-277 để được địa chỉ mong muốn. Cú hai nỳt chọn là X10 và X1, X10 để thiết lập hàng chục và X1 để thiết lập hàng đơn vị.
- Cấp nguồn lại cho CPU và khối EM-277.
3.2.4. Truyền dữ liệu giữa trạm chủ và khối EM-277
Việc truyền dữ liệu giữa trạm chủ và khối EM-277 được thực hiện theo 3 bước : - Khai bỏo thụng số
Hai bước đầu tiờn thụng thường tiến hành khi hệ thống khởi động và trạm tớ được đưa vào. Bước trao đổi dữ liệu chớnh là chế độ hoạt động bỡnh thường của hệ thống.
Sự khai bỏo thụng số và thụng tin về cấu hỡnh được gửi tới trạm tớ từ cỏc tựy chọn mà ta thực hiện khi thiết lập hệ thống và từ cỏc tệp cơ sở dữ liệu của thiết bị của cỏc trạm tớ (cỏc tệp GSD). Cỏc tệp GSD là cỏc tệp văn bản mụ tả cỏc thuộc tớnh của thiết bị tớ. Cỏc tựy chọn của hệ thống và cỏc thuộc tớnh của trạm tớ được nạo vào trạm chủ sau này được sử dụng để th iết lập cỏc thụng điệp khai bỏo thụng số và cấu hỡnh gửi đến cỏc trạm tớ.
- Khai bỏo thụng số :
Khi trạm chủ chuyển sang trạng thỏi Operate từ trạng thỏi Stop, nú phải dũ hết cỏc thiết bị tớ cú mặt trờn mạng bằng cỏch chuyển cỏc khai bỏo thụng số và cấu hỡnh đến cỏc trạm tớ. Trước tiờn trạm chủ gửi đi một yờu cầu chuẩn đoỏn đến cỏc thiết bị tớ. Trạm chủ sẽ nhận được phản hồi thụng bỏo trạng thỏi của trạm tớ, số ID của trạm tớ và đó cú trạm chủ nào điều khiển trạm tớ đú chưa. Số ID của trạm tớ là một số đặc biệt được ấn định bởi tổ chức những người sử dụng mạng Profibus (Profibus user Organization) đến tất cả cỏc thiết bị chủ tớ. Số ID bốn chữ số của trạm tớ cho phộp trạm chủ kiểm tra xem thiết bị trờn mạng cú đỳng là thiết bị đó được ta xỏc định trong suốt quỏ trỡnh cấu hỡnh trạm chủ. Nếu số ID khụng khớp với cấu hỡnh ta đó quy định hay trạm tớ đó được điều khiển bởi một trạm chủ khỏc, trạm chủ sẽ dừng lại quỏ trỡnh cấu hỡnh trạm tớ và thụng bỏo lỗi.
Nếu như trạm tớ hiện hữu, trạm chủ gửi một thụng điệp khai bỏo thụng số đến trạm tớ. Thụng điệp này bao gồm một số mục đớch cấu hỡnh trạm tớ cho khớp với cỏc thụng số của mạng và cỏc thụng số cấu hỡnh cỏc chức năng xỏc định và cỏc khối bờn trong trạm tớ (khụng bắt buộc).
Khối EM-277 chỉ chấp nhận một thụng số duy nhất khi tham gia vào mạng. Đú chớnh là offset của vựng nhớ V cho vựng đệm ngừ ra. Nếu như giỏ trị này được khai bỏo, khối EM-277 sử dụng offset này truy suất đến vựng đệm ngừ vào và ngừ ra của CPU s7- 200. Nếu như khụng được khai bỏo, khối EM-277 sẽ mặc định vựng nhớ V bắt đầu từ địa chỉ VB0 của CPU s7-200.
- Thiết lập cấu hỡnh :
Sau thụng điệp khai bỏo thụng số, trạm chủ sẽ gửi đến trạm tớ một thụng điệp thiết lập cấu hỡnh. Thụng điệp này chứa đựng cấu hỡnh I/O mà trạm chủ ấn định cho trạm tớ.
thụng điệp cấu hỡnh này là sự kiểm tra xem thiết bị tớ hợp thức cú mặt trờn mạng khụng. Nếu như việc thiết lập cấu hỡnh được chấp nhận, trạm tớ sẽ bị khúa vào địa chỉ của trạm chủ đú cho đến khi trạm chủ “nhả” nú ra hay trạm tớ bị ngắt điện. Chỉ cú chớnh trạm chủ thực hiện việc cấu hỡnh một trạm tớ mới cú thể chuyển sang chế độ trao đổi dữ liệu với trạm tớ đú.
Trong trường hợp khối EM-277, việc thiết lập cấu hỡnh cho khối EM-277 biết rằng bao nhiờu byte ngừ ra và ngừ vào của trạm chủ yờu cầu nú và CPU s7-200 hỗ trợ. Khối EM-277 cú thể hỗ trợ một số cấu hỡnh chuẩn và nhiều cấu hỡnh tựy chọn khỏc nếu như trạm chủ cho phộp chuyển sang chế độ cấu hỡnh khụng chuẩn. Sauk hi nhận thụng điệp thiết lập cấu hỡnh, khối EM - 277 sẽ kiểm ra xem cấu hỡnh cú thể được chấp nhận hay khụng và kiểm tra xem vựng đệm ngừ ra và ngừ vào cú vừa bộ nhớ của CPU s7-200 khụng. Nếu khụng cú vấn đề gỡ thụng điệp thiết lập cấu hỡnh và khai bỏo thụng số, khối EM-277 gỏn vào địa chỉ của trạm chủ mà đó gửi thụng điệp đú.
Tựy chọn I/O mà ta xỏc định cũng đồng thời là tựy chọn toàn vẹn dữ liệu. Tựy chọn toàn vẹn dữ liệu cho cả trạm chủ và trạm tớ biết rằng cú bao nhiờu dữ liệu được truyền giữa mạng và bộ nhớ mà khụng cú sự ngắt quóng. Profibus hỗ trợ ba kiểu toàn vẹn dữ liệu : byte, word và buffer.
• Toàn vẹn byte : đảm bảo rằng những byte được truyền sẽ được truyền toàn bộ. Toàn vẹn byte nờn được sử dụng nếu tất cả byte dữ liệu độc lập.
• Toàn vẹn word : đảm bảo việc truyền cỏc word khụng bị ngắt bởi cỏc quy trỡnh khỏc. Toàn vẹn word nờn được sử dụng khi mà dữ liệu chứa giỏ trị 2byte. Toàn vẹn word buộc trạm chủ và trạm tớ chuyển 2byte mỗi word giữa bộ nhớ và mạng như là một đơn vị mà khụng thể bị ngắt hay bị hiệu chỉnh bởi bất cứ quy trỡnh nào khỏc trong CPU s7-200.
• Toàn vẹn buffer : đảm bảo toàn bộ vựng đệm dữ liệu được truyền như là một đơn vị duy nhất, khụng thể bị ngắt bởi cỏc quy trỡnh khỏc. Toàn vẹn buffer buộc trạm chủ và trạm tớ chuyển toàn bộ vựng đệm của dữ liệu (tất cả cỏc ngừ ra và ngừ vào) giữa bộ nhớ và mạng khụng bị ngắt quóng. Toàn vẹn buffer nờn sử dụng khi truyền giỏ trị double word hay một nhúm cỏc giỏ trị dữ liệu được xem như một đơn vị duy nhất.
Vớ dụ :
Khối EM-277 hỗ trợ cấu hỡnh I/O của : - 8bytes out/ 8byte in
- 4 words out/ 4words in - 8-byte buffer I/O
Tất cả cỏc cấu hỡnh trờn đều truyền 8bytes đến khối EM-277 và 8 bytes ngược lại trạm chủ nhưng mà từng loại toàn vẹn khỏc nhau trong từng cỏch cấu hỡnh.
- Cấu hỡnh 8 - byte out/in cho phộp ta ngắt cỏc quy trỡnh truyền giữa khối EM-277 và vựng nhớ V của CPU s7-200 mọi lỳc.
- Cấu hỡnh 4 - word out/in cho phộp ta chỉ được chen ngang vào giữa 2words trong suốt quỏ trỡnh truyền đảm bảo cho cỏc byte cấu tạo nờn word khụng bị phõn cỏch.
- Cấu hỡnh 8 - byte buffer I/O khiến cho CPU s7-200 vụ hiệu húa ngắt của người sử dụng trong suốt quỏ trỡnh truyền. Những tựy chọn toàn vẹn buffer trong khối EM-277 thỡ được giới hạn để mà thời gian ngắt của người sử dụng đó được vụ hiệu húa khụng làm ảnh hưởng đến hệ thống.
Sau khi nhận một thụng điệp khai bỏo thụng số hay thiết lập cấu hỡnh, khối EM- 277 ghi offset của vựng nhớ V và kớch thước vựng đệm ngừ vào và ngừ ra đến vựng nhớ đặc biệt của CPU s7-200 ngay cả khi cỏc giỏ trị khụng hợp lý đối với CPU s7-200. Đốn DP ERROR trờn bề mặt khối EM-277 sẽ sang đỏ nếu xuất hiện lỗi trong khai bỏo thụng số hoặc thiết lập cấu hỡnh. Nếu như khối EM-277 khụng chuyển sang chế độ trao đổi với trạm chủ, ta cú thể xem vị trớ của cỏc vựng nhớ SM để xỏc định lỗi ở đõu.
- Trao đổi dữ liệu :
Sau khi gửi thụng điệp khai bỏo thụng số và thiết lập cấu hỡnh đến trạm tớ, trạm chủ gửi tiếp một yờu cầu chuẩn đoỏn khỏc tới trạm tớ để xỏc định rằng trạm tớ đó chấp nhận cỏc thụng điệp khai bỏo thụng số và thiết lập cấu hỡnh hay chưa. Nếu như trạm tớ xỏc định rằng đó cú lỗi trong cỏc thụng điệp khai bỏo thụng số và thiết lập cấu hỡnh, trạm chủ sẽ gửi lại cỏc thụng điệp này. Nếu khụng cú lỗi trong cỏc phản hồi chuẩn đoỏn, trạm chủ sẽ bước sang chế độ hoạt động - trao đổi dữ liệu.
Chế độ trao đổi dữ liệu là chế độ hoạt động bỡnh thường trong mạng DP. Ở chế độ này, trạm chủ sẽ ghi ngừ ra đến trạm tớ và trạm tớ truyền lại ngừ vào. Nếu như trạm tớ
tớ sẽ phản hồi với những ngừ vào của nú. Nếu như trạm tớ cú ngừ ra nhưng khụng cú ngừ vào, trạm tớ sẽ phản hồi cho một thụng điệp ngừ ra với một thụng điệp rỗng.
Đốn DX MODE trờn bề mặt khối EM-277 màu xanh khi khối EM-277 đang ở trạng thỏi trao đổi dữ liệu với trạm chủ và sẽ khụng sỏng nếu như khụng ở trạng thỏi trao đổi dữ liệu với trạm chủ. Đốn DP ERROR sẽ đỏ nếu khối EM-277 vừa mới ở trạng thỏi trao đổi dữ liệu và hiện đang khụng ở trạng thỏi đú nữa.
Trạm tớ thiết lập một vựng nhớ bit chuẩn đoỏn để phản hồi nếu nú phỏt hiện ra lỗi. Vựng nhớ này buộc trạm chủ gửi một yờu cầu chuẩn đoỏn đến trạm tớ trước khi truyền dữ liệu đến trạm tớ. Điều này cho phộp trạm chủ phản hồi cỏc lỗi của trạm tớ một cỏch nhanh chúng.
CHƯƠNG 4 :
XÂY DỰNG MẠNG TRUYỀN THễNG PROFIBUS – DP ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG BĂNG TẢI.
4.1. Giới thiệu về cỏc thiết bị tự động húa cú trong đề tài
4.1.1. Giới thiệu về cỏc loại cảm biến trong băng tải vận chuyển than
1. Cảm biến chống lệch băng (Belt limit switch)
Trong khi vận hành tuyến băng cú thể xảy ra sự cố lệch băng làm cho thành băng ma sỏt với khung băng, giỏ đỡ con lăn làm hư hại băng. Vỡ vậy trong cỏc hệ thống băng tải cần phải sử dụng cảm biến chống lệch băng để bảo vệ và xử lý sự cố kịp thời.
Loại cụng tắc chống lệch băng LHPE-10/1-L Belt Misalignment Sensor của hóng matykiewicz cú khả năng đỏp ứng được yờu cầu phũng nổ và hoạt động tin cậy, phự hợp với yờu cầu của hệ thống băng tải vận tải than.
Cấu tạo và nguyờn lý hoạt động cảm biến chống lệch băng:
Cụng tắc chống lệch băng LHPE-10/1-L gồm cú 1 con lăn được lắp trờn thanh gạt, thanh gạt này cú thể quay 1 gúc +250 đến -750 so với vị trớ ở trạnh thỏi bỡnh thường của thanh.
Thanh gạt được nối với một trục bờn trong cú gắn cỏc cơ cấu cam, trờn trục này cú gắn cỏc lũ xo tự trở về. Khi xảy ra lệch băng thanh gạt bị gạt về một bờn nú sẽ tỏc động vào trục, qua cỏc cơ cấu cam sẽ đúng cỏc cặp tiếp điểm thường mở NO đồng thời mở cỏc cặp tiếp điểm thường đúng NC. Tớn hiệu lệch băng sẽ được đưa về thiết bị điều khiển.
Cảm biến chống lệch băng dược lắp đặt ở hai bờn thành băng trong trường hợp băng bị lệch về bất cứ phớa nào.
Hỡnh 4.2: Lắp đặt cảm biến chống lệch băng
2. Cảm biến chống ựn than
Than được vận tải trờn những băng tải nối tiếp nhau trờn cựng tuyến băng nờn trong quỏ trỡnh vận tải cú thể do băng hoạt động khụng ổn định, kớch thước than vận tải khụng đỳng tiờu chuẩn gõy nờn hiện tượng ựn than tại cỏc đầu băng tải gõy sự cố nờu lượng than ựn quỏ lớn.
Cảm biến bảo vệ chống ựn than cú nhiều loại song loại cảm biến dựng cụng tắc MTS 300 cú nguyờn lý hoạt động đơn giản, cú khả năng phũng nổ và điều chỉnh thời gian tỏc động từ 1s 99s sau khi sự cố xảy ra.
Nguồn điện cung cấp: 115VAC± 10% Tớn hiệu cảm biến: +12VDC
a. Cấu tạo cảm biến chống ựn than
Cấu tạo cảm biến chống ựn than gồm 2 phần :
- Cụng tắc MTS 300; là cụng tắc điện cực thủy ngõn gồm cú một bỡnh hỡnh trụ kớn được làm bằng thộp bờn trong cú chứa dung dịch thủy ngõn. Thể tớch thủy ngõn chỉ chiếm một phần khụng gian bờn trong bỡnh, phần cũn lại là khụng khớ. Trong bỡnh cũn mắc cỏc điện cực, chỳng được nối với dõy dẫn đưa ra bờn ngoài. Bỡnh thường cỏc điện cực này cỏch ly về điện với nhau. Khi xảy ra hiện tượng ựn than, than tỏc động vào làm nghiờng bỡnh. Nếu gúc nghiờng này > 150 (gúc nghiờng tỏc động của cụng tăc MTS 300) thỡ cỏc điện cực sẽ cựng tiếp xỳc dung dịch thủy ngõn. Thủy ngõn là kim loại nờn cú khả năng dẫn điện sẽ nối cỏc điện cực với nhau giống như đúng mạch cho cụng tắc.
Hỡnh 4.4: Cụng tắc MTS 300
- Bộ điều khiển SCU-200: là bộ điều khiển đi chung với cụng tắc MTS 300 để bảo vệ ựn than. SCU-200 vú vỏ phũng nổ, bờn trong là cỏc mạch điện từ, rơle để xử lý tớn hiệu nhận được, đưa tớn hiệu đầu ra thớch hợp.
Bộ SCU-200 MTS-300 kết hợp với nhau, kết nối với nguồn và hiệu chỉnh nhờ panel bờn trong SCU-200.
Hỡnh 4.5: Sơ đồ đấu nối của cảm biến chống ựn . Chỳ thớch:
TB1: Bộ phận kết nối với nguồn xoay chiều 115V và nối đất.