TRONG THỰC TIỄN
1.Profibus PA profile 3.02
Dễ dàng hơn với Profibus PA Profile 3.02
Việc bắt đầu sử dụng profibus PA Device 3.02 mới đây xác định địa chỉ nội bộ có triển vọng ngắn đòi hỏi công nghệ từ khi đưa vào dung giao thức PA vào năm 1998 Interoperability mô tả khả năng trao đổi một phương sách hoặc thiết bị điều khiển từ 1 nhà cung cấp, với 1 thiết bị được sự cho phép từ 1 nhà cung cấp khác mà không gây tách rời quy trình công nghệ. Về mặt lý thuyết, điều này là có thể từ khi xuất hiện Profibus PA, nhưng nó không được thực hiện thành công hơn. Profibus PA Device Profile 3.02 mới giải quyết được tình trạng này.
Tại sao dùng Fieldbus?
nghệ 4-20 mA chỉ chuyển mẫu thông tin đơn lẻ, sự biến đổi quá trình (PV) giữa các thiết bị và hệ thống, thông tin được truyền tải nhiều hơn trên bus trường. Các mẫu dữ liệu có thể được chuyển đổi bao gồm trạng thái của bộ truyền động cho việc bảo trì được dự đoán trước hay các giá trị được đo chính xác hơn cho kiểm soát quá trình thông minh.
Thông tin này sẽ thực sự cần thiết trong tương lai. Sự phức tạp trong các nhà máy đang gia tăng trong khi số lượng nhân viên đang vận hành chúng đang giảm. Cùng với đó, yêu cầu chất lượng sản phẩm đang dần trở nên nghiêm ngặt hơn, sự biến đổi chất lượng không còn được dung thứ. Các thiết bị analog, mặc dầu không thể phủ nhận sự đơn giản, không thể đáp ứng được những thách thức này. Hơn nữa đòi hỏi khả năng chuẩn đoán của các thiết bị trường thông minh. Tuy nhiên, khi các nhà sản xuất thừa nhận hoàn toàn, vấn đề của sự tích hợp thiết bị trường đã được chứng minh trong những năm gần đây nhưng bus trường chỉ được sử dụng trong công nghiệp quá trình. Việc lắp đặt mới và gói dịch vụ và việc chuyển sang phiên bản thiết bị mới và hệ thống kiểm soát trong suốt niên hạn sử dụng của 1 nhà máy định hướng cho những trường hợp khó quản lý trong giới hạn thay thế bố trí lại thiết bị. Về chi tiết, khả năng của người dùng quản lý vòng đời thiết bị bị hạn chế.
Vì sự tương hợp được đảm bảo
"Sự hỏng thiết bị cũng xảy ra những lúc không thuận lợi như là ban đêm hoặc vào ngày cuối tuần hoặc khi nhân viên không phải là những chuyên gia trong hệ thống tự động" ông John Immelman, Tổng giám đốc hiệp hội Profibus của Australia mô tả. “Tuy nhiên, nên để cho người sử dụng thay thế thiết bị trường mà không cần bất kì kiến thức đặc biệt nào về công nghệ truyền thông số hóa. Nét đặc trưng mới tạo nên sự sống dễ dàng hơn trong những kịch bản này" Immelman đã ca tụng về Profibus PA Profile 3.02 mới được giới thiệu trong năm nay. Ứng dụng đặc trưng xác định rõ nhà cung ứng về thông số thiết bị trung tính và các tính năng cho các loại thiết bị khác nhau . Điều này tạo nền tảng cho việc đảm bảo tính tương thích của các loại (GSD, EDD, DTM) và thiết bị trường. Ví dụ, nó có thể tích hợp các công cụ để tự động phân chia các file đến thiết bị, bằng cách đó, làm đơn giản hóa quy trình kĩ thuật (như là trong suốt quá trình lắp ráp ban đầu của thiết bị trường). Cho đến bây giờ, việc sử dụng của nhà sản xuất với các file đặc biệt nghĩa là người dùng được động viên thay thế thiết bị trường bằng 1 thiết bị đồng nhất khác. Sản phẩm PA Profile 3.02 khắc phục thiếu sót này, thiết bị trường mới này tự động thay thế cho phiên bản thiết bị cũ. Để đạt được điều này, nhiệm vụ của kiểu hình thiết bị
trước đó phải được xác định rõ và thiết bị thay thế đảm nhận các tính năng của nó mà không làm xảy ra sự cố ngắt trong quá trình hoạt động. thiết bị thay thế phải kiểm soát hệ thống như là phiên bản trước đó của nó, thậm chí công nghệ của nó tốt hơn 10 năm. Do đó, tính năng mới có thể được tích hợp bằng cách cập nhật file mô tả. Điều tương tự ứng dụng vào sự tích hợp của 1 EDD hoặc DTM trong khi thay thế thiết bị. Điều này cũng có thể xảy ra trong trường hợp 1 thiết bị mới đảm nhận tính năng của 1 vài phiên bản trước đó (hiệu chỉnh thiết bị) đã được thiết kế nởi nhà sản xuất theo tiêu chuẩn và đã được kiểm tra trong thời gian cấp chứng nhận.
Kiểm tra nghiêm ngặt
Profile đã được nghiên cứu 1 cách cẩn thận trong phòng thử nghiệm của BIS Prozesstechnik ở Frankfurt. Phòng thí nghiệm này cung cấp 1 trong những việc lắp đặt bus trường từ nhiều nhà cung cấp lớn nhất trên thế giới cho phép thiết bị trường hoạt động. Phòng thử nghiệm này cũng là trung tâm kiểm nghiệm công nghệ EMC và bộ truyền động (SIL, CE, TA-Luft), là trung tâm có thẩm quyền của PI (PICC) về PROFIBUS, và là 1 trung tâm kiệt xuất nền tảng Fieldbus .
các nhà kiểm định tập trung vào việc thay thế thiết bị hiện thời – trong trường hợp này là bộ truyền động, trong khi quy trình sản xuất vẫn đang diễn ra.. Việc hiển thị tín hiệu trạng thái là theo chuẩn NE 107 trong trường hợp kiểm soát lỗi.
Tất cả kết quả kiểm định đã rõ ràng: profile đã chứng tỏ nó sẵn sàng cho hoạt động công nghiệp thực sự và làm hài lòng người sử dụng. Khi Immelman khẳng định dứt khoát: "chúng tôi quan tâm đến kết quả của việc kiểm nghiệm thiết thực, và chúng tôi xem PA Profile như là 1 bước quann trọng để đơn giản hóa việc thay thế thiết bị.
Giảm thiểu bảo trì
Mục tiêu chính phía sau sự phát triển của PROFIBUS PA Device Profile 3.02 là tối thiểu hóa công sức của người sử dụng khi làm việc với bản mô tả thiết bị về bus trường. Đồng thời giảm công sức bảo trì trong vòng đời của thiết bị.
Nhà sản xuất mô tả những thuộc tính và tính năng của 1 thiết bị trường trên bus trường trong 1 file (GSD, EDD, FDT/DTM) mà người sử dụng tích hợp trong toàn bộ 1 hệ thống điều khiển (chẳng hạn như hệ thống điều khiển quá trình,hệ thống kĩ thuật…) cùng sử dụng công cụ phần mềm. Do đó, tính năng của thiết bị trường được thực hiện trong hệ thống và tạo thêm thông tin.
hợp cho các thiết bị, file thiết bị, và nền tảng phần mềm là cần thiết. Nó bao gồm những quy định để thiết kế phần mềm cho thiết bị, tự động cập nhật tính năng của phiên bản trước đó trong thương mại, cũng như nhà cung cấp – những quy luật trung lập cho việc thay đổi phần mềm thiết bị và hiệu quả của chúng trong sự tương thích.
Những đặc điểm kỹ thuật sơ lược bao gồm sơ đồ bắt buộc cho thông tin chuẩn đoán rõ ràng của thiết bị trường trên bản tiêu chuẩn (NE107 – tự giám sát và chuẩn đoán thiết bị trường) và truyền dữ liệu thiết bị trường thực sự nhanh hơn, chẳng hạn như truyền thông số dữ liệu trong lúc sắp xếp thiết bị.
Mục đích của giấy chứng nhận là cung cấp cho người dùng sự đảm bảo rằng thiết bị của các nhà sản xuất khác nhau có khả năng hoạt động mà không bị lỗi khi sử dụng chung với nhau. Số lượng các profile lớn nhằm giúp đơn giản hóa việc vận dụng các chức năng thiết bị chuẩn cho người dùng. Nhất là trong sản xuất thực phẩm yêu cầu an toàn cao.
2.Thực hiện việc chuyển đổi giữa PROFIBUS DP và PROFIBUS PA
- Mở rộng bằng module
- Có sẵn phiên bản Ex và phiên bản Non-Ex
* Các ứng dụng
Cầu nối DP/PA và liên kết DP/PA được quản lý bởi hệ thống điều khiển đang được sử dụng và bằng số lượng khung (Số các thiết bị trường cho mỗi PLC hoặc hệ thống tự động hoá)
Cầu nối DP/PA:
- Cầu nối DP/PA được dùng với số lượng khung nhỏ và yêu cầu về thời gian liên hệ thấp
- Khi cầu nối DP/PA tốc độ truyền dữ liệu trên PROFIBUS DP phải được đặt cố định là 45.45 Kbit/s. Số lượng khung được xác định bằng số lượng lớn nhất các slave có thể địa chỉ hoá (các thiết bị trường) hoặc thời gian chu kỳ lớn nhất. Các thiết bị trường được định địa chỉ trực tiếp bằng bộ điều khiển khả trình; cầu nối DP/PA rõ ràng. Không cần thiết lập cấu hình DP/PA. Cầu nối được khuyên dùng khi mở rộng những thiết bị đã có dựa trên SIMATIC S5
Liên kết DP/PA
- Liên kết DP/PA được dùng cho số lượng lớn các khung và yêu cầu thời gian liên hệ
- Mắt nối DP/PA làm việc như một slave trên PROFIBUS DP và như một master trên PROFIBUS PA. Bộ điều khiển khả trình hoặc hệ thống tự động hoá định địa chỉ các thiết bị trường qua liên kết DP/PA theo một kiểu slave mà các mô đun của nó là các thiết bị PA.
- Đặt cấu hình liên kết DP/PA rất dễ dàng nhờ dùng phần mềm lập cấu hình STEP 7 (Từ V4.03 trở lên).
- Liên kết DP/PA có thể hoạt động trên các master PROFIBUS tiêu chuẩn - File GSD cần thiết cho hoạt động trên các master PROFIBUS DP sẵn có trên Internet.
* Chức năng
Cầu nối DP/PA
- Chuyển đổi định dạng dữ liệu từ không đồng bộ (11 bits/ký tự) và chuyển đổi tốc độ
- Cấp nguồn cho các thiết bị trường. - Giới hạn dòng cung cấp
- Trong phiên bản Ex dòng cung cấp được giới hạn tới 110 ma. Với phiên bản Non- Ex dòng cung cấp giới hạn tới 40mA
- Khi kết hợp với PROFIBUS Master S7-400, chức năng CIR (lập trình khi đang chạy) được hỗ trợ. Điều này khiến có thể tích hợp và tháo rời các thiết bị trường trong khi đang hoạt động bình thường.
- Số các slave hoặc các thiết bị trường có thể kết nối bị giới hạn bởi năng lượng tiêu thụ của các thiết bị trường.
Liên kết DP/PA
- Sử dụng liên kết SP/PA cho phép các đường PA cấp dưới với chu kỳ thời gian ngắn được thiết lập
- Việc truyền dữ liệu từ hệ thống điều khiển được thực hiện qua PROFIBUS DP với tốc độ truyền tối đa 12 Mbit/s
- Liên kết DP/PA là cổng nối liền PROFIBUS DP và PROFIBUS PA, nhưng tách riêng tốc độ truyền. Nó làm việc như một slave trên PROFIBUS DP và như một master trên PROFIBUS PA. PLC định địa chỉ các thiết bị trường gián tiếp qua DP/PA link.
- Hệ thống tự động hoá coi liên kết DP/PA như một slave mô đun hoa. Các module phụ riêng biệt của slave này là các thiết bị trường mà có thể được nối tới các đường PA cấp dưới. Khi kết hợp với PROFBUS master S7-400, chức năng CIR (lập cấu hình trong khi chạy) được hỗ trợ. Có khả năng tích hợp và tháo bỏ các thiết bị trong quá trình hoạt động bình thường.
- IM 157 và tối đa 5 cầu nối DP/PA
- Tổng số các thiết bị trường trên một DP/PA link tối đa là 64.
Thông số kỹ thuật
Cầu nối DP/PA
Phiên bản Ex 2 cực đầu cuối loại vặn vít, điện trở đầu cuối được tích hợp cố định, dòng ra tối đa 110mA,
điện áp ra DC 13-14V Phiên bản Non-Ex
4 cực đầu cuối loại vặn vít, điện trở đầu cuối có thể chuyển mạch, dòng ra tối đa 400mA, điện
áp ra DC 19V Nguồn cung cấp DC 24V (màu xanh) Tiêu thụ dòng điện - Phiên bản Ex - Phiên bản non-Ex Tối đa 400 mA Tối đa 750 mA Tổn hao công suất
- Phiên bản Ex - Phiên bản non-Ex Xấp xỉ 7W Xấp xỉ 7W Nhiệt độ hoạt động - Phiên bản Ex - Phiên bản non-Ex 25 tới 600C -25 tới +600C Kích thước (W x H X D)mm 80 x 125 x 130 IM 157 Điện áp cung cấp DC 24 V
Tiêu thụ dòng điện Tối đa 100mA (Liên kết DP/PA)Tối đa 200 mA (Liên kết Y) Tổn hao công suất Xấp xỉ 2W (Liên kết DP/PA)Xấp xỉ 4W (Liên kết Y) Nhiệt độ hoạt động -25 tới +600C
Kích thước (W x H x
D)mm 40 x 125 x 130
Mã hiệu đặt hàng
Cầu nối DP/PA dùng để chuyển đổi phương pháp
truyền từ RS485 tới IEC1158-2
- Phiên bản Ex
6ES7 157-0AD82-0XA0 6ES7 157-0AC81-0XA0
- Phiên bản non-Ex Module giao diện IM 157
dùng cho liên kết DP/PA 6ES7 157-0AA82-0XA0
3.Ví dụ ứng dụng thực tiễn
Lưu lượng kế Coriolis Flowmeters trong profibus PA
Lưu lượng kế Coriolis Flowmeters trong Profibus PA.
Coopers Brewery – nhà nấu rượu lớn thứ 3 ở Australia và là nhà máy bia gia đình lớn nhất được thành lập bởi Thomas
Coopero ở miền bắc Australia vào năm 1862. Khi Coopers Brewery chuyển từ Leabrook đến Regency Park vào năm 2001, công ty đã mở rộng năng suất bằng cách đặt mua một nhà máy bia mới hoàn toàn. Nhà thiết kế cho nhà máy bia quốc tế Briggs của Burton đề xuất liên kết tất cả các điểm đo lường với hệ thống truyền thông Profibus dựa trên sự thành công nổi bật của nó trên các nhà máy bia thế giới. Nhận thấy công nghệ Profibus có hiệu quả trong tương lai cho các công ty, MD Dr Tim Cooper đồng ý và do đó Coopers đã kiếm được profibus PA đầu tiên của Australia cho hệ thống nhà máy bia.
profibus DP (được sử dụng trong phòng điều khiển để liên kết PLC và SCADA), profibus PA (được sử dụng rộng rãi khắp nhà máy cho việc đo lường và kiểm soát mức, nhiệt độ, lưu lượng, áp suất và các van) và bus ASi (cho các I/O số).
Việc làm bia thương mại thành công tùy thuộc vào quản lý chính xác chuỗi quy trình phức hợp cao. Dữ liệu được tích hợp nghiêm ngặt về tỉ trọng, lưu lượng, mức, áp suất, độ PH và nhiệt độ quyết định cho việc kiểm soát quá trình. Theo ông David Medlyn, kỹ sư trưởng kiểm soát quy trình ở Coopers Brewery, từ khi đưa profibus vào, các quản lý quá trình của ông hiện đang đạt được sự hồi tiếp chính xác hơn và ngayn lập tức qua các thông số đo lường và điểm đo tại mọi giai đoạn của quy trình. Việc kiểm soát quá trình tốt hơn cũng làm tăng hiệu quả quy trình phụ bên trong nhà máy bia- như việc thu thập bã rượu đã dùng qua và quá trình CIP.
Kết luận:
- Chúng em đã tìm hiểu và nghiên cứu về profibus pa và trình bày theo cấu trúc của thầy đã nêu ra
- Do kiến thức còn hạn chế cũng như mới tiếp xúc với môn học mới nên bài tập lớn của chúng em còn nhiều thiếu sót.
- Chúng em cũng xin chân thành cảm ơn thầy đã giảng dậy cũng như giúp đỡ chúng em hoàn thành bài tập lớn này