Cĩ 2 cách lập trình với VPP = 12V (AT89C51 xxxx yyww) hay VPP = 5V
(AT89C51 xxxx-5 yyww)
Nguyễn Trường Sanh 88
Hình 65. Sơ đồ giao tiếp cổng song song
2. IC 89c051 giao tiếp &4HC299
Hình 66. IC 89c051 giao tiếp &4HC299
Địa chỉ 12 bít đưa vào port1 và 4 bit thấp đưa vào port2 , code đưa vào port 0. P2.7, P2,8,
Nguyễn Trường Sanh 89
Xĩa tồn bộ : ALE cĩ xung âm tồn bộ 10ms
3. Ghép nối 2 máy tính
Cĩ 2 cách ghép nối : ghép song song và ghép nối tiếp Thơng qua tiện ích Direct Cable Connection
Hình 67 . Tiện ích Direct Cable Connection
Sử dụng cổng ECP
Nguyễn Trường Sanh 90
Hình 69. Truyền dữ liệu máy tính vào ngoại vi. IV. Lập trình điều khiển thiết bị dùng chuẩn Modbus
MODBUS do Modicon (hiện nay thuộc Schneider Electric) phát triển năm 1979, là một phương tiện truyền thơng với nhiều thiết bị thơng qua một cặp dây xoắn đơn. Ban đầu, nĩ hoạt động trên RS232, nhưng sau đĩ nĩ sử dụng cho cả RS485 để đạt tốc độ cao hơn, khoảng cách dài hơn, và mạng đa điểm (multi-drop). MODBUS đã nhanh chĩng trở thành tiêu chuẩn thơng dụng trong ngành tự động hĩa.
MODBUS RTU thường là các thiết bị hiện trường, tất cả được kết nối với mạng trong cấu hình multi-drop Khi một chủ MODBUS RTU muốn cĩ thơng tin từ thiết bị, chủ sẽ gửi một thơng điệp về dữ liệu cần, tĩm tắt dị lỗi tới địa chỉ thiết bị. Mọi thiết bị khác trên mạng sẽ nhận thơng điệp này nhưng chỉ cĩ thiết bị nào được chỉ định mới cĩ phản ứng.
1. MODBUS RTU cĩ một chủ, như PLC, PC, DCS và 247 thiết bị tớ được kết nối trong cấu hình multi-drop. trong cấu hình multi-drop.
Hình 70. Một mạng MODBUS RTU cĩ một chủ, như PLC, PC, DCS và 247 thiết bị tớ
Nguyễn Trường Sanh 91
Các thiết bị trên mạng MODBUS khơng thể tạo ra kết nối; chúng chỉ cĩ thể phản ứng. Ba phiên bản MODBUS phổ biến nhất được sử dụng ngày nay là:
- MODBUS ASCII - MODBUS RTU - MODBUS/TCP
Tất cả thơng điệp được gửi dưới cùng một format. Sự khác nhau duy nhất giữa 3 loại MODBUS là cách thức thơng điệp được mã hĩa.
Với MODBUS ASCII, mọi thơng điệp được mã hĩa bằng hexadeci-mal, sử dụng đặc tính ASCII 4 bit. Đối với mỗi một byte thơng tin, cần cĩ 2 byte truyền thơng, gấp đơi so với
MODBUS RTU hay MODBUS/TCP.
Tuy nhiên, MODBUS ASC II chậm nhất trong số 3 loại protocol, nhưng lại thích hợp khi modem điện thoại hay kết nối sử dụng sĩng radio do ASC II sử dụng các tính năng phân định thơng điệp. Do tính năng phân định này, mọi rắc rối trong phương tiện truyền dẫn sẽ khơng làm thiết bị nhận dịch sai thơng tin. Điều này quan trọng khi đề cập đến các modem chậm, điện thoại di động, kết nối ồn hay các phương tiện truyền thơng khĩ tính
khác.
Đối với MODBUS RTU, dữ liệu được mã hĩa theo hệ nhị phân, và chỉ cần một byte truyền thơng cho một byte dữ liệu. Đây là thiết bị lí tưởng đối với RS 232 hay mạng RS485 đa điểm, tốc độ từ 1200 đến 115 baud. Tốc độ phổ biến nhất là 9600 đến 19200 baud. MODBUS RTU là protocol cơng nghiệp được sử dụng rộng rãi nhất, do đĩ hầu như trong bài viết này chỉ tập trung đề cập đến cơ sở và ứng dụng của nĩ.
MODBUS/TCP đơn giản là MODBUS qua Ethernet. Thay vì sử dụng thiết bị này cho việc kết nối với các thiết bị tớ, do đĩ các địa chỉ IP được sử dụng. Với MODBUS/TCP, dữ liệu MODBUS được tĩm lược đơn giản trong một gĩi TCP/IP. Do đĩ, bất cứ mạng Ethernet hỗ trợ MODBUS/ IP sẽ ngay lập tức hỗ trợ MODBUS/TCP.
Phiên bản MODBUS này sẽ được đề cập chi tiết trong bài viết lần sau với tiêu đề
MODBUS qua Ethernet.
2. Nguyên tắc hoạt độngcủa MODBUS RTU
Để kết nối với thiết bị tớ, chủ sẽ gửi một thơng điệp cĩ: - Địa chỉ thiết bị
- Mã chức năng - Dữ liệu
- Kiểm tra lỗi
Địa chỉ thiết bị là một con số từ 0 đến 247. Thơng điệp được gửi tới địa chỉ 0 (truyền thơng điệp) cĩ thể dược tất cả các tớ chấp nhận, nhưng các con số từ 1-247 là các địa chỉ của các thiết bị cụ thể. Với ngoại lệ của việc truyền thơng điệp, một thiết bị tớ luơn phản ứng với một thơng điệp MODBUS do đĩ chủ sẽ biết rằng thơng điệp đã được nhận.
Yêu cầu Mã chức năng
01 Đọc cuộn cảm
02 Đọc đầu ra rời rạc
Nguyễn Trường Sanh 92
04 Đọc bơ ghi đầu vào
05 Viết cuộn cảm đơn
06 Viết bộ ghi đơn
07 Đọc trạng thái ngoại lệ 08 Chẩn đốn
xx 255 mã chức năng, phụ thuộc vào thiết bị
Mỗi thiết bị MODBUS cĩ bộ nhớ chứa dữ liệu quá trình. Thơng số kỹ thuật của MODBUS chỉ ra cách dữ liệu được gọi ra như thế nào, loại dữ liệu nào cĩ thể được gọi ra. Tuy nhiên, khơng đặt ra giới hạn về cách thức và vị trí mà nhà cung cấp đặt dữ liệu trong bộ nhớ. Dưới đây là ví dụ về cách thức mà nhà cung cấp đặt các loại dữ liệu biến thiên q trình hợp lí. Các đầu vào và cuộn cảm rời rạc cĩ giá trị 1 bit, mỗi một thiết bị lại cĩ một địa chỉ cụ thể. Các đầu vào analog (bộ ghi đầu vào) được lưu trong bộ ghi 16 bit. Bằng cách sử dụng 2 bộ ghi này, MODBUS cĩ thể hỗtrợ format điểm floating (nổi) IEEE 32 bit. Bộ ghi Holding cũng sử dụng các bộ ghi bên trong 16 bit hỗ trợ điểm
floating.
Địa chỉ Loại Tên 1 - 9999 Đọc hoặc viết Cuộn cảm
10001 - 19999 Chỉ đọc Đầu vào rời rạc
30001 - 39999 Chỉ đọc Bộ ghi đầu vào
40001 - 49999 Đọc hoặc viết Bộ ghi Holding
Dữ liệu trong bộ nhớ được xác định trong thơng số kỹ thuật MODBUS. Giả sử rằng nhà cung cấp tuân theo tiêu chuẩn kỹ thuật MODBUS (khơng phải tất cả), mọi dữ liệu cĩ thể được truy cập dễ dàng bởi chủ, thiết bị tuân theo các thơng số kỹ thuật. trong nhiều trường hợp, nhà cung cấp thiết bị cơng bố vị trí của bộ nhớ, tao điều kiện cho nhân viên lập trình dễ dàng để kết nối với thiết bị tớ.
Mỗi thiết bị MODBUS cĩ bộ nhớ chứa dữ liệu quá trình. Thơng số kỹ thuật của MODBUS chỉ ra cách dữ liệu được gọi ra như thế nào, loại dữ liệu nào cĩ thể được gọi
ra.
MODBUS cĩ tới 255 mã chức năng, nhưng 1 (cuộn cảm đọc), 2 (đầu vào rời rạc đọc), 3
(bộ ghi Holding đọc), và 4 (bộ ghi đầu vào đọc) là các chức năng đọc được sử dụng phổ biến nhất để thu thập dữ liệu từ các thiết bị tớ. Thí dụ, để đọc 3 từ 16 bit dữ liệu analog từ bản đồ bộ nhớ của thiết bị 5, chủ sẽ gửi một yêu cầu như sau: 5 04 2 3 CRC
Trong đĩ, 5 là địa chỉ thiết bị, 4 đọc bộ ghi đầu vào, 2 là địa chỉ khởi đầu (địa chỉ 30,002). 3 cĩ nghĩa là để đọc 3 giá trị dữ liệu kề nhau xuất phát từ đại chỉ 30,002, và CRC là giá trị kiểm tra lỗi thơng điệp này. Thiết bị tớ, ngồi việc nhận dữ liệu này, sẽ gửi lại một trả lời như sau: 5 04 aa bb cc CRC
3. Sơ đồ kết nối chuẩn MODBUS
Nguyễn Trường Sanh 93
Hình 71. Sơ đồ kết nối chuẩn MODBUS
Trong hầu hết các nhà máy, các thiết bị đo hiện trường kết nối với hệ thống điều khiển với từng cặp dây xoắn. Khi các cơng cụ đo được kết nối dây với hệ thống I/O phân tán như NCS của Moore Industries (giữa), cĩ nhiều thiết bị sẽ được bổ sung, nhưng chỉ cĩ một cặp dây xoắn đơn cần để truyền tất cả dữ liệu
V. Lập trình điều khiển thiết bị dùng chuẩn Ethernet 1. Hệ thống điều khiển 1. Hệ thống điều khiển
Một hệ thống điều khiển là tập hợp những dụng cụ, thiết bị điện tử, được dùng ở những hệ thống cần đảm bảo tính ổn định, sự chính xác, sự chuyển đổi nhịp nhàng của
một quy trình hoặc một hoạt động sản xuất. Nĩ thực hiện bất cứ yêu cầu nào của dụng cụ, từ cung cấp năng lựơng đến một thiết bị bán dẫn. Với thành quả của sự phát triển nhanh chĩng của cơng nghệ thì việc điều khiển những hệ thống phức tạp sẽ được thực hiện bởi một hệ thống điều khiển tự động hĩa hồn tồn, đĩ là PLC, nĩ được sử dụng kết hợp với máy tính chủ. Ngồi ra, nĩ cịn giao diện để kết nối với các thiết bị khác (như là: bảng
Nguyễn Trường Sanh 94
cho phép chúng phối hợp xử lý, điều khiển những hệ thống lớn. Ngồi ra, nĩ cịn thể hiện sự linh hoạt cao trong việc phân loại các hệ thống điều khiển. Mỗi một bộ phận trong hệ thống điều khiển đĩng một vai trị rất quan trọng.
2. Mạng truyền thơng cơng nghiệp
Mạng truyền thơng cơng nghiệp hay mạng cơng nghiệp là một khái niệm chung chỉ các hệ thống thơng số, truyền bít nối tiếp, được sử dụng để ghép nối các thiết bị cơng nghiệp. Các hệ thống mạng truyền thơng cơng nghiệp phổ biến hiện nay cho phép liên kết mạng
ở nhiều mức khác nhau, từ các cảm biến, thiết bị quan sát, máy tính điều khiển giám sát
và các máy tính cấp điều hành xí nghiệp, quản lý cơng ty. Mạng truyền thơng cơng nghiệp thực chất là một dạng đặc biệt của mạng máy tính, cĩ thể so sánh với mạng máy
tính thơng thường ở các điểm giống nhau và khác nhau như sau:
Trong nhiều trường hợp, mạng máy tính sử dụng trong cơng nghiệp được coi là một phần (ở các cấp điều khiển giám sát, điều hành sản xuất và quản lý cơng ty) trong mơ hình phân cáp của mạng cơng nghiệp. Đối với hệ thống truyền thơng cơng nghiệp, đặc biệt là ở các cấp dưới thì các yêu cầu về tính năng thời gian thực, khả năng thực hiện đơn giản, giá thành hạ lại được đặt ra hàng đầu.
3. Giao thức truyền thơng
Một giao diện mạng bao gồm các thành phần xử lý giao thức truyền thơng (phần cứng và phần mềm) và các thành phần thích ứng cho thiết bị được nối mạng.
- Tầng ứng dụng (Application layer) - Tầng trình diễn (Presentation layer) - Tầng phiên (Session layer)
- Tầng giao vận (Transport Layer) - Tầng mạng (Network Layer)
- Tầng liên kết dữ liệu (Data Link Layer) - Tầng vật lí (Physical Layer)
Giao thức giao tiếp hay cịn gọi là Giao thức truyền thơng, Giao thức liên mạng, Giao thức tương tác, Giao thức trao đổi thơng tin (tiếng Anh là communication protocol) - trong cơng nghệ thơng tin gọi tắt là giao thức (protocol), tuy nhiên, tránh nhầm với giao thức trong các ngành khác - là một tập hợp các quy tắc chuẩn dành cho việc biểu diễn dữ liệu, phát tín hiệu, chứng thực và phát hiện lỗi dữ liệu - những việc cần thiết để gửi thơng tin qua các kênh truyền thơng, nhờ đĩ mà các máy tính (và các thiết bị) cĩ thể kết nối và trao đổi thơng tin với nhau. Các giao thức truyền thơng dành cho truyền thơng tín hiệu số trong mạng máy tính cĩ nhiều tính năng để đảm bảo việc trao đổi dữ liệu một cách đáng tin cậy qua một kênh truyền thơng khơng hồn hảo. Cĩ nhiều giao thức được sử dụng để giao tiếp hoặc truyền đạt thơng tin trên Internet, dưới đây là một số các giao thức tiêu biểu:
TCP (Transmission Control Protocol): thiết lập kết nối giữa các máy tính để truyền dữ liệu. Nĩ chia nhỏ dữ liệu ra thành những gĩi (packet) và đảm bảo việc truyền dữ liệu thành cơng.
- IP (Internet Protocol): định tuyến (router) các gĩi dữ liệu khi chúng được truyền
qua Internet, đảm bảo dữ liệu sẽ đến đúng nơi cần nhận.
- HTTP (HyperText Transfer Protocol): cho phép trao đổi thơng tin (chủ yếu ở
Nguyễn Trường Sanh 95
- FTP (File Transfer Protocol): cho phép trao đổi tập tin qua Internet.
- WAP (Wireless Application Protocol): cho phép trao đổi thơng tin giữa các thiết bị khơng dây, như điện thoại di động.
4. Mạng truyền thơng Ethernet
Mạng Ethernet cơng 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. Nĩ phục vụ cho việc trao
đổi một lượng thơng tin lớn, truyền thơng trên một phạm vi rộng. Khi xảy ra xung đột
trên mạng thì ngừng ngay lại và quá trình gửi điện tín được thực hiện lại sau một thời gian nhất định. Tất cả các trạm trên mạng (network station) chia nhau tổng băng thơng của mạng. Băng thơng này cĩ thể là 10Mbps (megibit per second = megabit/giây), 100Mbps hoặc 1000Mbps. Ngày nay, cơng nghệ mạng Ethernet cĩ thể sử dụng Switch
hay Hub. Ethernet thường được sử dụng nhất là cơng nghệ sử dụng cáp đơi xoắn 10-
Mbps. Cơng nghệ truyền thơng 10-Mbps sử dụng hệ thống cáp xoắn đơi. Tốc độ chuẩn cho hệ thống Ethernet hiện nay là 100-Mbps.
Đặc điểm mạng truyền thơng Ethernet Mạng Ethernet cơng nghiệp sử dụng thủ tục
truyền thơng OIS và TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol). Theo
phương pháp thâm nhập đường dẫn đã chọn CSMA/CD thì các thành phần trong mạng
Ethernet cơng nghiệp đều bình đẳng với nhau. Các thơng số của mạng Ethernet cơng nghiệp:
- Chuẩn truyền thơng: IEEE 802.3.
- Số lượng trạm : Max 1024 trạm Mơi trường truyền thơng : Dây dẫn : Cáp đồng trục, Cáp đơi dây xoắn.
- Cáp quang : Cáp thuỷ tinh hoặc chất dẻo.
- Cáp kết nối Ethernet cĩ cấu trúc bus. Cấu trúc mạng vật lí cĩ thể là đường thẳng hoặc hình sao tùy theo phương tiện truyền dẫn.
Phương thức truyền thơng Các chuẩn Ethernet đều hoạt động ở tầng Data Link
trong mơ hình 7 lớp OSI. Theo chuẩn IEEE 802.3/ Ethernet chỉ quy định lớp MAC và lớp vật lý . Địa chỉ IP (IPv4) cĩ độ dài 32 bit và được tách thành 4 vùng, mỗi vùng (mỗi vùng 1 byte) thường được biểu diễn dưới dạng thập phân và được cách nhau bởi dấu
chấm (.). Ví dụ: 203.162.7.92.
Kết nối truyền thơng TCP/ IP của dịch vụ truyền thơng (Fins/ TCP), và xây dựng các ứng dụng bằng cách sử dụng lệnh SEND (090), RECV (098), và CMND (490). FINS/ TCP là chức năng truyền thơng được hỗ trợ bởi Ethernet Option Board (CP1W-CIF41). Nĩ cung cấp lớp TCP / IP phục hồi tự động từ các lỗi truyền thơng xảy ra trong quá trình
định tuyến đa cấp. Đây là phương thức sử dụng phương pháp chuyển đổi địa chỉ IP cho các địa chỉ IP động trong TCP/IP của dịch vụ truyền thơng FINS. Máy tính sau khi nhận địa chỉ IP cĩ thể gửi lệnh đến PLC và thu nhận tín hiệu phản hồi từ PLC. Nĩ cĩ thể kết
Nguyễn Trường Sanh 96
5. Các bước thiết lập điều khiển
Hình 72a. Lưu đồ các khối lập điều khiển
Hình 72b. Lưu đồ các khối lập điều khiển
Xác định địa chỉ IP trong máy tính và địa chỉ IP trong PLC. Thiết lập địa chỉ IP trong
CX-Programmer nhưng phải phù hợp với IP trong PLC. IP mặc định ban đầu của PLC là 192.168.250.1
Kết nối mạng sử dụng cáp xoắn đơi Ấn khố cần gạt lên/xuống ở cả hai phía của nắp khe cắm Option Board cùng một lúc để tháo nắp và sau đĩ kéo nắp ra ngồi. Kiểm tra cân chỉnh để cho gĩc cắt của Ethernet Option Board phù hợp với khe cắm Option Board, và
Nguyễn Trường Sanh 97
Cài đặt Hub
Kết nối cổng kết nối từ nhà mạng cung cấp đến hup. Từ các ngõ ra của hup kết nối vào máy tính và PLC. Cấu trúc kết nối: RJ45 8-pin Modul kết nối (phù hợp với ISO8877).
Trình duyệt Web
Sau khi kết nối cáp xong ta cĩ thể truy cập Web browser. Thiết lập hệ thống Ethernet Option Board cĩ thể được thiết lập bằng cách sử dụng trình duyệt web từ một máy tính cá nhân hoặc thiết bị khác. Cửa sổ web của Ethernet Option Board được hiển thị bằng cách truy cập vào URL đây từ trình duyệt
Giao diện hiển thị