4.1.Mã hóa bit
APM (Alternate Pulse Modulation): kết hợp giữa AFP và mã Manchester
Hình 7.6: Sơ đồ mã hóa bit cấu trúc mạng AS- i
4.2.Bảo toàn dữ liệu
Lớp 1 chịu trách nhiệm hoàn toàn trong việc kiểm tra lỗi, dựa vào bit chẵn/lẻ kết hợp với phương pháp mã hóa bit hợp lý.
Trong một chu kỳ bit (6 μs) tín hiệu trên đường truyền được bộthu lấy mẫu 16 lần=> Nhận biết dạng tín hiệu theo mã APM
Mỗi bức điện đều có chiều dài cố định, có bit đầu, bit cuối, ngăn cách bằng một thời gian nghỉ
Kiểm tra bằng một bit chẵn lẻ.
Tỉ lệ lỗi còn lại rất thấp. Vídụ, tỉ lệ bit lỗi là 0.0012 (tức khoảng 200 lỗi/s) thì TMTBF các bức điện trạm chủ lớn hơn 10 năm.
Ví dụ với 31 trạm tớ, trong trường hợp truyền không có lỗi thì trong một chu kỳ bus có 33 bức điện kể cả 2 bức điện thông báo tham số được trao đổi Thời gian chu kỳ bus sẽ là: 33 x 25 bit x 6μs/bit = 4.95 ms
Nếu xuất hiện trung bình một bức điện bị lỗi và phải gửi lại trong mỗi chu kỳ (khoảng 200 lỗi trong một giây),chu kỳ bit sẽ kéo dài: 34 x 25 bit x 6μs/bit = 5.1 ms
Trong trường hợp mười bức điện bịlỗi phải gửi lại trong một chu kỳ, thời gian chu kỳ bus sẽ là: 43 x 25 bit x 6μs/bit = 6.45 ms
5. Xửlý sự cố
5.1.Giới thiệu
Người ta sử dụng kỹ thuật truyền tốc độ cao. Master giám sát điện áp trên cáp và dữ liệu được truyền. Nếu phát hiện có lỗi truyền và hư hỏng trong các slave, nó truyền thông điệp đến PLC.Người sử dụng có thể xử lý với thông điệp này. Việc trao đổi haythêm các slave trong hoạt động bình thường không làm thay đổi ,không làm hư truyền thông với các mạng khác .
Các actuator/sensor thông minh làm tăng thêm các khã năng, thí dụ giám sát, gán tham số, kiểm tra ô nhiễm …
Trong mạng AS-I thường xày ra các lỗi về hệ thống, lỗi nguồn, lỗi kết nối, lỗi cấu hình lỗi địa chỉ…
5.2.Công cụ
Một số thiết bị master và slave được dùng kết nối trong mạng AS-I
Hình 7.8 : Cách nối cáp AS –I vào CP242-2
Trạng thái các đèn báo:
SF (red) :Lỗi hệ thống.
APF (red) :Lỗi nguồn cung cấp.
CER (yellow) :Lỗi cấu hình .
AUP (green) :Đang làm việc.
CM (yellow) :Chế độ cấu hình .
SET Button :Đặt cấu hình chuẩn .
DISPLAY Button :Xem trạng thái các slave trong mạng.
Trạng thái các đèn báo:
ADR (red) :Lỗi địa chỉ
RUN (đỏ) :Master hoạt động
SF (đỏ) :Lỗi hệ thống.
APF (đỏ) :Lỗi nguồn ASI.
CER (vàng):Lỗi cấu hình.
AUP (xanh) :Chế độ tự động.
CM (vàng):Chế độ cấu hình.
Các sensor với kết nối ASI tích hợp sẵn ví dụ của hãng SIEMENS hoặc các nhà sản xuất khác .Sensor thông minh (sensor điện cảm )
Hình 7.10: Hình dạng một sensor thông minh
Hình 7.11: Cấu trúc một sensor thông minh Vùng 1: Đối tượng quá gần hay sensor ngắn mạch.
Vùng 2: Chắc chắn “ON”. Vùng 3: Không chắc chắn.
Vùng 4: Vùng chắc chắn “OFF”. Vùng 5: Đứt dây dẫn cuộn dây sensor. Sn: Khoảng cách đóng mạch định mức. Sr: Khoảng cách đóng mạch thực.
Khả năng bus của sensor: Khả năng bus của sensor có thể được thực hiện với ASI. Điều này giúp cho việc nối dây được đơn giản hơn, vì ở đây không cần đến các module vào/ra trong điều khiển. Các sensor có khả năng nối bus này được kết nối trực tiếp qua cáp ASI.
Các tín hiệu phụ: Một ưu điểm phụ là để bổ sung các tín hiệu đóng mạch nhị phân, các thông tin phụ để chẩn đoán đứt dây hay nhiễu tín hiệu khi truyền tải. Hướng dữ liệu được đưa về là các tham số của cảm biến (ví dụ: độ nhạy, khoảng cách đóng mạch, sự trễ tín hiệu…) trên cùng dây dẫn .
Tích hợp thông minh : Các ASI sensor có khả năng bus hầu hết có một bộ vi xử lý, nhờ đó nó có khả năng chẩn đoán thông minh. Như vậy các đặc tính trễ, tuyến tính … có thể được lập trình sẵn trong sensor. Điều này làm giảm sự điều khiển vượt quá.
CÁC BÀI TẬP MỞ RỘNG, NÂNG CAO VÀ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
Bài 1 : dùng modul CP343-2P AS-I viết chương trình đọc dữ liệu từ vùng slave có địa chỉ PIW20 điều khiển động cơ chạy theo thời gian thực, thứ 7 chủ nhật nghỉ.
Bài 2: Dùng modul CP342-2 AS-I viết chương trình giám sát đọc tín hiệu nhiệt độ khoảng nhiệt độ từ 20 độ C đến 340 độ C từ modul analog và điều khiển quạt gió. Nếu nhiệt độ khoảng 200 độ quạt thổi hơi lạnh sẽ chạy.
Bài 3 : viết chương trình dùng hệ thống AS-I với modul phân tán ET200S viết chương trình điều khiển máy nén khí giám sát hoạt động của máy nén khí trên giao diện SCADA.
Yêu cầu về đánh giá kết quả học tập:
Nội dung:
+ Về kiến thức:
Liệt kê được cấu trúc mạng AS-i
+ Về kỹ năng:
Xác định và xử lý được một số vấn đề đơn giản + Thái độ: Đánh giá phong cách, thái độ học tập
Phương pháp:
+ Về kiến thức: Được đánh giá bằng hình thức kiểm tra viết
+ Về kỹ năng: Đánh giá kỹ năng thực hành Mỗi sinh viên, hoặc mỗi nhóm học viên thực hiện công việc theo yêu cầu của giáo viên.Tiêu chí đánh giá theo các nội dung:
- Độ chính xác của công việc
- Thời gian thực hiện công việc
- Độ chính xác theo yêu cầu kỹ thuật + Thái độ: Tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác.
BÀI 8: MẠNG PROFIBUS
Mã bài: MĐ CĐT 33-08
Giới thiệu:
Profibus là hệ thống Bus truờng hàng đầu thế giới với hơn 20% thị phần với hơn 5 triệu thiết bị lắp đặt trong khoảng 500.000 ứng dụng. Trong bài học này sẽ giới thiệu Các ngăn xếp giao thức Profibus, Mô hình truyền thông Profibus, Mối quan hệ giữa xử lý ứng dụng và truyền thông...
Mục tiêu:
- Liệt kê được cấu trúc mạng Profibus
- Xác định và xử lý một số vấn đề đơn giản
- Chủ động, sáng tạo và an toàn trong quá trình học tập.
Nội dung chính:
1. Giới thiệu
Profibus là hệ thống Bus truờng đuợc pháttriển tại Đức năm 1987 và thành chuẩn EIC 61158 năm 2000.
Với mục đích quảng bá cũng nhu hỗ trợ việc phát triển và ứng dụng các sản phẩm tuơng thích Profibus, một tổ chức nguời sử dụng đã đuợc thành lập mang tên Profibus International với hơn 1000 thành viên.
Ngày nay Profibus là hệ thống Bus truờng hàng đầu thế giới với hơn 20% thị phần với hơn 5 triệu thiết bị lắp đặt trong khoảng 500.000 ứng dụng. Profibus đang đuợc coi là giải pháp chuẩn, tin cậy trong nhiều ứng dụng đặc biệt là trong các ứng dụng có
yêu cầu cao về tính năng thời gian thực.
Hệ thống Bus này đuợc ứng dụng để kết nối các thiết bị truờng với các thiết bị điều khiển giám sát. Đây là hệ thống Bus nhiều chủ (MultiCast) cho phép các thiết bị vào/ra phân tán, các thiết bị đo thông minh, thiết bị điều khiển... nối vào cùng một đuờng
Bus.
Các trạm chủ (thường là các PC, PLC) đuợc quyền kiểm soát truyền thông trên Bus, các trạm tớ (thuờng là các Module vào/ra phân tán, các thiết bị đo thông minh...) không đuợc phép truy nhập Bus, mà chỉ đuợc xác nhận hoặc trả lời các yêu cầu từ trạm chủ.
Profibus gồm 3 loại tương thích với nhau: Profibus - FMS, Profibus - DP và
điều khiển và cấp điều khiển giám sát. Profibuss - DP đượcdùng để kết nối các thiết bị trường với các máy tính điều khiển, còn Profibus - PA được sử dụng trong các lĩnh vực tự động hoá các quá trình có môi trường dễ cháy nổ.
2. Các ngăn xếp giao thức Profibus
Profibus - FMS Profibus - DP Profibus- PA
Lớp 7 Fieldbus Message Specification
Lớp 3 — 6
Lớp 2 Fieldbus Data Link (FDL)
Lớp 1 RS-48S/ Cáp quang IEC 1158-2
Profibus DP và PA chỉ thực hiện lớp 1 và 2 nhằm tối ưu hoá việc trao đổi dữ liệu quá trình giữa cấp điều khiển và cấp chấp hành.
Lớp FMS (với Profibus —FMS) mô tả các đối tượng truyền thông, xử lý và cung cấp các dịch vụ truyền thông.
Lớp liên kết dữ liệu FDL có chức năng kiểm soát truy cập bus, cung cấp dịch vụ cơ bản (cấp thấp) cho việc trao đổi dữ liệu một cách tin cậy.
Lớp vật lý quy định về kỹ thuật truyền dẫn tín hiệu, môi trường truyền dẫn, cấu trúc mạng và các giao diện cơ học. Việc sử dụng giao diện RS485 đã quyết định các đặc tính truyền dẫn. Khoảng cách truyền cực đại là 1200m, nếu sử dụng trạm lặp có thể lên đến 4800m tất nhiên nó còn phụ thuộc vào tốc độ truyền. Nói chung tốc độ truyền thường trong khoảng 9.6 - 500Kb/s và số lượng trạm tối đa là 127, nó sử dụng phương pháp mã hoá NRZ.
Quan hệ giữa tốc độ truyền và chiều dài dây dẫn thể hiện trên bảng sau: Tốc độ (Kb/s) 9.6, 19.2, 45.45,
93.75
187.5 500 1500 3000, 6000, 12000