Số lượng trục kết nối tối đa 16
Tốc độ truyền dẫn tối đa 4Mbs; 8Mbs
Chế độ điều khiển động cơ Vị trí, tốc độ và mơ men Dịng ở 5.1VDC
Dòng ở 24VDC
760 mA 2.5 mA Công suất tiêu tán 5W
Rộng khe 1
Vị trí module Dựa trên khung đế, bất kỳ khe cắm nào
Khung đế 1756-A4, 1756-A7, 1756-A10, 1756-A13, 1756-A17 Nguồn tiêu chuẩn 1756-PA72/C, 1756-PA75/B, 1756-PB72/C, 1756-
PB75/B, 1756-PC75/B, 1756-PH75/B Nguồn dự phòng 1756-PA75R, 1756-PB75R, 1756-PSCA2 Cáp kết nối Cáp quang lõi nhựa, lõi thủy tinh
35
3.2.1.2 Tổng quan về một số mạng truyền thông của Allen-Bradley
Các mạng truyền thông khác nhau được thiết kế để kết nối các thiết bị hiện trường công nghiệp và các module I/O khác nhau.
Một số ví dụ về mạng truyền thơng cơng nghiệp điển hình của Allen Bradley như Hình 3.9 bao gồm Ethernet, DeviceNet, Modbus, ControlNet.[3]
Hình 3.9 Một số mạng truyền thơng cơng nghiệp điển hình của Allen Bradley Các mạng truyền thông được mô tả dựa trên các giao thức nhất định. Giao thức là tập hợp các quy tắc sử dụng trong giao tiếp giữa hai hay nhiều thiết bị. Dựa trên các giao thức này, các mạng truyền thông được phân thành nhiều cấp độ và nhiều loại khác nhau như Hình 3.10
36
EtherNet/IP:
EtherNet/IP là một công nghệ truyền thông rất phổ biến trong các nhà máy công nghiệp. Mạng Ethernet công nghiệp là mạng phục vụ cho cấp quản lý và cấp phân xưởng để thực hiện truyền thơng giữa máy tính và các hệ thống tự động hố (Hình 3.11). Nó phục vụ cho việc trao đổi một lượng thông tin lớn, truyền thông trên một phạm vi rộng. Các bộ xử lý truyền thông dùng trong mạng ln kiểm tra xem đường dẫn có bị chiếm dụng khơng.
Hình 3.11 Cấu trúc kết nối mạng EtherNet/IP
EtherNet được xây dựng và hồn thiện như là một cơng nghệ đã được chuẩn mực và cung cấp một dải rộng lớn phương tiện, thiết bị truyền tải thông tin chẳng hạn như cáp đồng, cáp sợi quang và công nghệ không dây.
Theo tiêu chuẩn truyền thông ISO và TCP thì Ethernet cơng nghiệp là mạng truyền thông mở. Hỗ trợ dải tốc độ truyền từ 10Mbps, 100Mbps và 1Gbps.Trao đổi dữ liệu thông qua Produce/Consumed tag và Messenger, số lượng trạm tối đa là 1024.
Mạng EtherNet/IP thường sử dụng cáp xoắn, cáp quang, hoặc cáp đồng trục, tùy thuộc vào môi trường hoạt động, người thiết kế hệ thống sử dụng các thiết bị khác nhau cho các ứng dụng công nghiệp.
Mạng EtherNet thường sử dụng cấu trúc hình sao tích cực trong đó nhóm các thiết bị được kết nối điểm-điểm với Switch mạng. Lợi ích của cấu trúc hình sao là nó hỗ trợ các tốc độ 10Mbps và 100Mbps, phần lớn các Switch EtherNet sẽ tự điều chỉnh tốc độ truyền tin. Cấu trúc hình sao cho phép kết nối đơn giản các thiết bị với đường truyền, dễ dàng phát hiện và gỡ bỏ lỗi, và dễ dàng bảo trì.
37
ControlNet:
ControlNet là mạng truyền thông cho phép trao đổi dữ liệu cao hơn những cấu trúc trước như mạng DeviceNet (Hình 3.12). Vì thế, mạng ControlNet là kết nối tiêu biểu cho ControlLogix, PLC-5 và phần cứng giao tiếp, giám sát chuyên sâu trong một mạng điều khiển phân phối. Nó được thiết kế để sử dụng trên cả cấp thiết bị và cấp trường của hệ thống tự động hóa cơng nghiệp.
Hình 3.12 Cấu trúc kết nối mạng ControlNet
Mạng truyền thông ControlNet cho phép dữ liệu truyền với tốc cao giữa các bộ điều khiển và các thiết bị I/O, duy trì chương trình, truyền thơng dự phịng, cho phép liên kết lên tới 99 node và tốc độ truyền lên tới 5 Mbps.
DeviceNet:
DeviceNet là một hệ thống bus được hãng Allen-Bradley phát triển dựa trên cơ sở của Can, dùng nối mạng cho các thiết bị đơn giản ở cấp chấp hành (Hình 3.13). DeviceNet không chỉ đơn thuần là chuẩn giao thức cho lớp ứng dụng của CAN, mà còn bổ sung một số chi tiết thực hiện lớp vật lý và đưa ra các phương thức giao tiếp kiểu tay đôi (Peer to Peer) hoặc chủ tớ (Master/Slave). Cấu trúc mạng là đường trục/đường nhánh, trong đó chiều dài đường nhánh hạn chế dưới 6m. Ba tốc độ truyền được qui định là 125kbit/s, 250kbit/s và 500kbit/s, tương ứng với các chiều dài của đường trục là 500m, 250m, 100m.
Một mạng DeviceNet cho phép ghép nối tối đa 64 trạm. Khác với CAN, mỗi thành viên trong một mạng DeviceNet được đặt một địa chỉ trong khoảng từ 0- 63, được gọi là MAC-ID (Medium Access Control Identifier). Việc bổ sung hay bỏ đi một trạm có thể thực hiện ngay trong khi mạng cịn đóng nguồn.
38
Một mạng DeviceNet hoạt động dựa trên mơ hình nhà sản xuất/người tiêu dùng. Trong các bài tốn điều khiển, mơ hình này cho phép các hình thức giao tiếp như sau:
- Điều khiển theo sự kiện: Một thiết bị chỉ gửi dữ liệu mỗi khi dữ liệu có thay đổi.
- Điều khiển theo thời gian: Một thiết bị có thể gửi dữ liệu một cách tuần hồn theo chu kỳ do người sử dụng đặt.
- Gửi đồng loạt: Thông báo được gửi đồng thời tới tất cả hoặc một nhóm các thiết bị.
- Hỏi tuần tự: Phương pháp cổ điển cho các hệ thống có cấu hình chủ/tớ (một trạm chủ).
Việc đặt cấu hình và tham số cho các thiết bị trong khi đưa vào hoạt động cũng như trong khi vận hành không gây ảnh hưởng đáng kể tới tính năng thời gian của ứng dụng điều khiển. Bên cạnh đó, có thể thực hiện chức năng thu thập dữ liệu một cách định kì hoặc theo nhu cầu, phục vụ các ứng dụng.
Mơ hình nhà sản xuất/người tiêu dùng cho phép sử dụng đường truyền một cách hiệu quả. Nhiều trạm có thể đồng thời sử dụng cùng một dữ liệu gửi từ một nguồn duy nhất. Các trạm cũng có thể đồng bộ hóa một cách đơn giản để đảm bảo tính nhất quán của dữ liệu – một trong cách yêu cầu quan trọng của bài toán điều khiển. Thực tế, các thiết bị có thể giao tiếp với nhau khơng cần có mặt của trạm chủ.
DeviceNet được thiết kế để giao tiếp các thiết bị cấp trường chẳng hạn như cảm biến, contactor, đầu đọc mã vạch, màn hình bảng điều khiển…Nó làm giảm chi phí mạng lưới bằng cách tích hợp tất cả các thiết bị trên cáp bốn dây mang cả dữ liệu và dẫn nguồn điện. Mạng lưới này được phổ biến trong ngành công nghiệp ô tô và bán dẫn.
39
Một vài bước cần chú ý khi sử dụng mạng DeviceNet: Chọn mạng đơn hay nhiều mạng con:
Ta có thể tổ chức thiết bị trong mạng theo mạng đơn (Hình 3.14) hoặc một mạng phân tán nhỏ với các mạng con như Hình 3.15. Khi sử dụng mạng con, ta sẽ đặt tất cả các thiết bị trong một mạng đơn DeviceNet và kết nối với CPU (controller) thông qua module giao tiếp của mạng (scanner).
Hình 3.14 Mạng đơn DeviceNet.
Ưu điểm khi sử dụng kiểu mạng này:
- Giá thành sẽ rẻ hơn khi sử dụng kiểu mạng có nhiều mạng con. - Ta chỉ cần quản lý một mạng duy nhất.
- CPU và scanner được đặt gần nhau.
Nhược điểm khi sử dụng kiểu mạng này:
- Mạng chỉ được sử dụng cho khoảng cách ngắn.
- Nhiều thiết bị trên cùng một mạng sẽ làm giảm hiệu suất của mạng. - Mạng cần nhiều nguồn.
- Mạng đơn chứa tối đa 64 nút mạng.
Khi sử dụng kiểu mạng con cho hệ thống mạng của bạn thì tức là bạn đã kết nối phân tán nhiều mạng con thông qua module giao tiếp mạng (scanner), hoặc để liên kết các thiết bị. Lúc này, ta sử dụng mạng DeviceNet để liên kết các thiết bị thanh từng mạng con riêng biệt. Các mạng con này sẽ kết nối với CPU thông qua module giao tiếp mạng (scanner), nhưng trong kiểu mạng này thì CPU có thể kết nối với các thiết bị khác qua mạng ControlNet hoặc EtherNet/IP. Và thực hiện điều khiển cả các thiết bị trên các mạng đó.
40
Hình 3.15 Mạng con DeviceNet. Ưu điểm:
- Làm tăng tốc độ truyền cho mạng DeviceNet do khoảng cách được giảm ngắn.
- Với việc chia nhỏ các thiết bị trong mạng con hiệu suất tổng thể của mạng được tăng lên.
- Yêu cầu về năng lượng được đơn giản hơn
Nhược điểm :
- Chi phí lắp đặt sẽ cao hơn mạng đơn. - Cần phải quản lý nhiều mạng.
- CPU phải nhận dữ liệu từ nhiều thiết bị liên kết khác nhau.
Chọn module giao tiếp mạng (Scanner): từ việc xác định cấu trúc mạng, ta sẽ chọn module giao tiếp mạng như sau:
- Đối với cấu trúc mạng đơn, ta sẽ chọn các loại module như 1769-SDN, 1756- DNB, 1788-DNBO, 1784-PCIDS.
- Đối với cấu trúc mạng con, ta sẽ chọn các loại module như 1788-EN2DN, 1788-CN2DN.
Ta cũng có thể thực hiện bắt cầu (Hình 3.16) để kết nối giữa các thiết bị ở hai mạng khác nhau, như là thiết bị ở mạng ControlNet và EtherNet/IP có thể giao tiếp với thiết bị ở mạng DeviceNet. Từ đó mà máy tính điều khiển sử dụng mạng EtherNet/IP thì cũng có thể giao tiếp điều khiển các thiết bị trong mạng ControlNet hay DeviceNet.
41
Hình 3.16 Thực hiện bắc cầu giữa hai mạng.
Với việc phân cấp mạng như vậy thì module giao tiếp mạng (scanner) cần phải được chọn kỹ càng để có số lượng đầu vào ra phù hợp với ứng dụng thực tế.