Việc giao tiếp giữa phần mềm điều khiển trên máy tính với các PLC, trong trường hợp này máy tính đóng vai trò là Master điều khiển và giám sát hoạt động của 4 PLC Slave, qua đó điều khiển các biến độ dài của dây cáp.
Để có thể thực hiện việc truyền thông giữa máy tính và các PLC, nhóm chúng tôi sử dụng phương thức truyền bằng Ethernet kết nối với 4 PLC thông qua module wifi theo kiểu Master-Slave. Các Slave sẽ được gán cho một ID cố định riêng cho mình, khi quá trình truyền thông diễn ra thì Master sẽ gửi lệnh kèm địa chỉ xuống và các Slave sẽ nhận được lệnh, tuy nhiên Slave nào có đúng địa chỉ thì mới được nhận lệnh. Sau đó là quá trình giao tiếp giữa Master và Slave, giao tiếp xong thì Master chủ động đóng cổng giao tiếp lại và quá trình truyền thông giữa Master – Slave kết thúc.
Khi muốn dữ liệu từ Slave gửi lên Master (Điển hình ở đây là gửi lên giá trị hồi tiếp Encoder của động cơ) thì tại một thời điểm chỉ có truyền thông giữa Master và một Slave duy nhất, thì Master phải chủ động liên kết truyền thông với Slave để mở kết nối. Tiếp đó Master sẽ truy cập vào bộ nhớ của Slave (PLC) để lấy dữ liệu lên thông qua địa chỉ các thanh ghi mà Master gửi xuống Slave.
Hệ điều khiển các dây của Robot Cable gồm 4 PLC Siemen S7-1200 dùng để điều khiển 8 động cơ AC Servo Delta thông qua 4 Driver Delta, mỗi PLC điều khiển 2 Driver và nhận tín hiệu từ cảm biến.
Nhiệm vụ của hệ thống như sau:
Điều khiển vận tốc và vị trí của các trục thông qua điều khiển số xung xuất ra và tần số xung xuất.
Nhận tín hiệu hồi tiếp từ Encoder gửi lên máy tính để theo dõi quá trình điều khiển.
Nhận tín hiệu trả về từ các cảm biến để xác định độ căng của dây cáp và xác định khối lượng tải đầu công tác
Giao tiếp với máy tính qua cổng Ethernet thông qua giao thức profinet, nhằm gửi tín hiệu điều khiển các động cơ thông qua phần mềm được thiết kế trên máy tính.
a. Khái niệm phương thức giao tiếp profinet
Profinet (thường được viết thành là PROFINET, như một từ viết tắt của Process Field Net) là một tiêu chuẩn kỹ thuật công nghiệp để truyền dữ liệu qua Ethernet công nghiệp, được thiết kế để thu thập dữ liệu từ và điều khiển thiết bị trong các hệ thống công nghiệp, với sức mạnh đặc biệt trong việc cung cấp dữ liệu theo hạn chế thời gian chặt chẽ (theo thứ tự 1ms trở xuống). Tiêu chuẩn này được PROFIBUS & PROFINET International (PI), một tổ chức ô có Ưu điểm của truyền thông profinet.
Ưu điểm của truyền thông profinet:
- Hiệu năng: Tự động hóa trong thời gian thực.
- An toàn: truyền thông đảm bảo an toàn.
- Phân tích: Vận hành nhanh chóng và khả năng xử lý sự cố hiệu quả.
- Đầu tư hiệu quả: Tích hợp liền mạch các hệ thống fieldbus trụ sở tại Karlsruhe, Đức duy trì và hỗ trợ.
Chức năng của truyền thông profinet:
- Thiết bị có thể thay thế mà không cần dùng đến công cụ ES.
- Các thông số của từng thiết bị đều được bảo vệ và tách biệt không chịu ảnh hưởng bởi thiết bị khác.
- Tạo ra một sơ đồ top của thiết bị.
- Quản lý thiết bị.
- Truyền tải dữ liệu chính xác theo thời gian.
- Cung cấp hệ thống dự phòng.
- Dễ dàng thay thế thiết bị.
b. Truyền dữ liệu bằng Ethernet
Ethernet là một dạng công nghệ truyền thống dùng để kết nối các mạng LAN cục bộ, cho phép các thiết bị có thể giao tiếp với nhau thông qua một giao thức - một bộ quy tắc hoặc ngôn ngữ mạng chung. Là một lớp giao thức data-link trong tầng TCP/IP, Ethernet cho thấy các thiết bị mạng có thể định dạng và truyền các gói dữ liệu như thế nào, sao cho các thiết bị khác trên cùng phân khúc mạng cục bộ có thể phát hiện, nhận và xử lý các gói dữ liệu đó. Cáp Ethernet là một hệ thống dây vật lý để truyền dữ liệu qua.
So với công nghệ mạng LAN không dây, Ethernet thường ít bị gián đoạn hơn - cho dù là do nhiễu sóng vô tuyến, trở ngại vật lý hay băng thông. Ethernet cũng cung cấp mức độ bảo mật và kiểm soát mạng tốt hơn so với công nghệ không dây (các thiết bị phải được kết nối bằng cáp vật lý - người ngoài sẽ gặp khó khăn khi truy cập dữ liệu mạng hay khi cố gắng điều hướng băng thông cho các thiết bị không được cung cấp.
c. Sơ đồ chân của cổng Ethernet
Như chúng ta đều biết, Ethernet là một công nghệ mạng được sử dụng để kết nối máy tính của bạn với Internet và giao tiếp với các máy tính hoặc thiết bị mạng khác.
Giao diện kết nối được sử dụng cho mạng máy tính và trong viễn thông được gọi là Registered Jack (RJ) và cổng RJ-45 nói riêng được sử dụng cho Ethernet thông qua cáp. Đầu nối RJ-45 là đầu nối kiểu mô-đun 8 chân 8 (8P - 8C).
Công nghệ Ethernet mới nhất được gọi là Gigabit Ethernet và hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu trên 10Gigabits mỗi giây. Ethernet hoặc cổng LAN có đầu nối loại 8P - 8C cùng với cáp RJ-45 male được hiển thị ở hình ảnh bên dưới.
Đầu nối mô-đun 8P - 8C không có khóa thường được gọi là Ethernet RJ-45. Thông thường, các cổng RJ-45 được trang bị hai đèn LED thông báo phát hiện truyền dữ liệu và gói lưu lượng.
Như đã đề cập trước đó, một cổng Ethernet RJ-45 có 8 chân kết nối và hình dưới đây mô tả sơ đồ kết nối trong một cổng RJ-45.
Hình 4.11: Cổng Ethernet máy tính
d. Điều khiển vị trí và vận tốc
Vị trí của động cơ được điều khiển bằng cách cấp đúng số xung vuông cần thiết để trục động cơ đạt được vị trí mong muốn.
Vận tốc của động cơ được điều khiển kết hợp với vị trí, theo đó, với số xung cần cấp, vận tốc cấp xung nhanh hay chậm, hay còn gọi là tần số phát xung nhanh hay chậm sẽ tỉ lệ thuận với vận tốc của trục động cơ.
Khi gửi dữ liệu xuống các PLC, ta cần phải truy cập vào thanh ghi điều khiển vị trí hoặc vận tốc được quy định trên PLC thông qua thư viện được viết trên VS Studio 2017.
CHƯƠNG 5. QUY TRÌNH XỬ LÝ VÀ CẤU TRÚC PHẦN MỀM
Tại các chương trước, báo cáo đã chỉ ra các phương án thiết kế hệ thống cơ khí và điện - điều khiển cho robot song song Cable. Các thiết kế này là tiền đề để tạo nên phần cứng cho robot. Tiếp đến, trong chương này sẽ trình bày phương án thiết kế quỹ đạo và nội suy cho các chuyển động của robot cũng như cấu trúc phần mềm của hệ điều khiển robot song song Cable nhằm cung cấp cái nhìn tổng quát cũng như cụ thể về từng thành phần trong cả hệ thống robot.