.23 CPU 315-2PN/DP

Một phần của tài liệu ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu, xây dựng mạng truyền thông công nghiệp cho hệ PLC Siemens tại bộ môn (Trang 75)

Bảng 3.22 Giao diện điều khiển và đèn báo của CPU 315-2PN/DP

1 Chỉ trạng thái và báo lỗi 2 Khe cắm thẻ nhớ SIMATIC 3 Chọn chế độ

4 Địa chỉ MAC và mã vạch 2D 5 Giao diện X1 (MPI/DP) 6 Nguồn cung cấp điện

7 Giao diện X2 (PN) với 2 công tắc 8 Cổng PROFINET 2

Trạng thái cổng PROFINET 2 được báo hiệu bằng đèn LED hai màu (xanh / vàng):

• Đèn LED sáng xanh: Liên kết với đối tác đang hoạt động

• Đèn LED chuyển sang màu vàng: lưu lượng dữ liệu hoạt động (RX / TX)

R: Cổng vòng để thiết lập cấu trúc liên kết vòng với dự phòng phương tiện

9 Cổng PROFINET 1

Trạng thái Cổng 1 được báo hiệu bằng đèn LED hai màu (xanh / vàng):

• Đèn LED sáng xanh: Liên kết với đối tác đang hoạt động

• Đèn LED chuyển sang màu vàng: lưu lượng dữ liệu hoạt động (RX / TX)

R: Cổng vòng để thiết lập cấu trúc liên kết vòng với dự phòng phương tiện

63

Bảng 3.23 Thông số kỹ thuật của CPU 315-2PN/DP

Thông số kỹ thuật Nguồn cấp 24 VDC Bộ nhớ làm việc 384 kbyte

Module mở rộng Tối đa 16384 địa chỉ Thời gian xử lý bit 50 ns

Số lượng block 1024 Số lượng timer 256 Số lượng counter 256 Số lượng I/O 16384

Cổng truyền thông 1MPI/DP và 1PN Khe cắm thẻ nhớ 8 Mbyte

Số lượng connection 16 Nhiệt độ hoạt động 0 ~ 600 Cấp bảo vệ IP20

3.2.2 Truyền thông Profinet PLC với PLC

Ta sẽ thực hiện tryền thông Profinet giữa PLC S7-1214C và PLC S7-315 2PN/DP bằng S7 connection, kết nối dựa trên phần cứng cổng Ethernet. Ta sử dụng các lệnh kết nối PUT, GET, khi đó chỉ cần khai báo dữ liệu ở PLC Local. Các bước truyền thơng gồm:

❖ Cấu hình truyền thơng

Thiết lập PLC Local và PLC Partner

Hình 3.25 Thiết lập PLC Local và PLC Partner giữa 2 PLC

❖ Lệnh PUT được dùng để truyền dữ liệu tới PLC Partner. Lệnh thực thi khi có cạnh lên tín hiệu tại tham số REQ:

− Dữ liệu được truyền từ địa chỉ SD_i của PLC Local và đưa vào vùng địa chỉ ADDR_i của PLC Partner.

− Dữ liệu truyền/nhận khai báo với kiểu dữ liệu Pointer.

− Khi lệnh thực hiện xong thì tham số DONE = 1.

− Nếu có lỗi, tham số Error =1, có thể truy xuất thơng tin báo lỗi qua tham số STATUS.

65

Bảng 3.24 Tham số của tập lệnh PUT

Tham số Khai báo Vùng nhớ Miêu tả

REQ In Bool Cho phép lệnh thực thi khi có cạnh lên tín hiệu

ID In Word S7 connection ID (Hex) DONE OUT Bool Lệnh thực thi thành công ERROR OUT Bool Lỗi xảy ra

STATUS OUT Word Mã lỗi thực thi

ADDR_i IN/OUT Any Pointer chỉ định vùng dữ liệu CPU Partner nhận

SD_i IN/OUT Any Pointer chỉ định vùng dữ liệu CPU Local truyền

❖ Lệnh GET

Hình 3.27 Lệnh GET

Lệnh GET được sử dụng để đọc dữ liệu từ PLC Partner (remote). Lệnh thực thi khi có xung cạnh lên tại tham số REQ. Các tham số của lệnh GET được mô tả ở bảng 3.25:

Bảng 3.25 Tham số của tập lệnh GET

Tham số Khai báo Vùng nhớ Miêu tả

REQ In Bool Cho phép lệnh thực thi khi có cạnh lên tín hiệu

ID In Word S7 connection ID (Hex) DONE OUT Bool Lệnh thực thi thành công

ERROR OUT Bool Lỗi xảy ra

STATUS OUT Word Mã lỗi thực thi

ADDR_i IN/OUT Any Pointer chỉ định vùng dữ liệu CPU Partner truyền

SD_i IN/OUT Any Pointer chỉ định vùng dữ liệu CPU Local nhận

3.2.3 Truyền thông Profibus PLC với PLC

Đối với đề tài này, ta sẽ thực hiện truyền thông Profibus giữa S7-315 2PN/DP và S7-414 3DP.

Hình 3.28 PLC S7-400

S7-300 đóng vai trị làm Master:

− Sử dụng vùng nhớ I và Q để nhận và truyền dữ liệu

− Số lượng byte nhận và truyền và địa chỉ bắt đầu được xác định khi khai báo phần cứng

67 S7-400 đóng vai trị làm Slave:

− Số lượng byte nhận và truyền tại Master và Slave giống nhau

− Số lượng byte nhận và truyền và địa chỉ bắt đầu được xác định khi khai báo phần cứng

− Số lượng byte nhận và truyền và địa chỉ bắt đầu được xác định khi khai báo phần cứng

Để thực hiện truyền thông Profibus giữa PLC S7-315 2PN/DP và S7-414 3DP ta thực hiện các bước sau:

❖ Thiết lập cấu hình DP Master và I-Slave

Ở đây ta chọn PLC S7-414 3DP làm I-Slave và S7-315 2DP/PN làm DP Master. Đầu tiên ta thêm các PLC S7-300 và PLC S7-400 vào dự án, sau đó cấu hình phần cứng như thực tế của mỗi con PLC.

Hình 3.29 Địa chỉ và tốc độ truyền của S7-315 2PN/DP

Tiếp theo ta chọn 2 trạm có cùng một tốc độ truyền là 1.5Mbps và phải khác địa chỉ của S7-315 2PN/DP:

Hình 3.30. Chọn S7-315 2PN/DP làm DP Master

Sau khi đã cấu hình xong thì ta thực hiện việc kết nối 2 PLC với nhau. Ta thêm CPU S7-414 3DP vào đường PROFIBUS (1), sau đó bấm couple là hồn thành.

Hình 3.31 Kết nối 2 PLC S7315 2PN/DP và S7-414 3DP với nhau

Để thiết lập địa chỉ giữa 2 PLC với nhau, ta bấm vào configuration rồi thiết lập các địa chỉ cần mong muốn. Cuối cùng, để trao đổi dữ liệu thì ta sử dụng lệnh MOVE để truyền giá trị.

3.2.4 Truyền thông Profibus PLC với Remote I/O

Trong hệ hệ thống tự động hóa cơng nghiệp hiện nay thì việc sử dụng cấu hình với bộ điều khiển PLC trung tâm (CPU) giao tiếp truyền thông với các bộ I/O từ xa là xu thế và tất yếu , bởi vì điều này giúp cho giảm chi phí thiết kế hệ thống như :

69

− Tối ưu chi phí về dây dẫn phải kéo từ thiết bị trường về tủ điều khiển trung tâm, trong khi chỉ cần kéo về các tủ I/O từ xa gần thiết bị trường.

− Dễ dàng hơn trong quá trình bảo trì, bảo dưỡng hệ thống. Nếu kéo hết về tủ trung tâm khi xả ra sự cố thì phải tìm lỗi rất nhiều dây dẫn làm cho việc bảo trì, bảo dưỡng trở nên khó khăn và tốn thời gian.

Đối với đồ án này, chúng ta sẽ thực hiện truyền thông Profibus giữa PLC S7-315 2PN/DP và một bộ Remote I/O cụ thể đó là ET 200S module IM 151HF. Thiết bị S7-315 đóng vai trị là master , module IM 151HF đóng vai trị slave .

Hình 3.32 Module IM 151HF

Hình 3.33 Hệ thống ET200S

Thành phần hệ thống ET200S bao gồm:

− Module giao tiếp IM 151-1 BASIC / IM 151-1 STANDARD / IM 151-1 FO STANDARD / IM 151-1 HIGH FEATURE: Kết nối module ET200S với DP Master và chuẩn bị dữ liệu cho kết nối với các module khác.

− Module nguồn: Giám sát nguồn khi kết nối các module tín hiệu

− Terminal module: kết nối các module nguồn, module tín hiệu, kết nối dây

− Terminating module: module kết thúc ET200S Các bước truyền thông:

❖ Đặt địa chỉ Profibus DP cho module IM-151HF, ta gạt các DIP switch để cài đặt địa chỉ mong muốn.

❖ Khởi tạo lớp mạng DP Master, tốc độ truyền, chế độ hoạt động và địa chỉ cho module Profibus.

Hình 3.34 Khởi tạo lớp mạng DP Master

71 ❖ Ta khai báo module IM-151HF, module PM-E và các module I/O.

Tiếp theo ta kết nối với nhau như hình 3.36.

Hình 3.36 Truyền thơng Profibus với Remote I/O

❖ Cuối cùng ta khai báo địa chỉ DP Slave tương ứng khi ta cài đặt ở phần cứng.

CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ, GHÉP NỐI HỆ THỐNG MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP CHO HỆ PLC SIEMENS

4.1. Giới thiệu cấu trúc tổng quan

Sơ đồ cấu trúc mạng:

Hình 4.1 Sơ đồ cấu trúc hệ plc Siemens

Trong sơ đồ cấu trúc mạng thì:

− S7- 400 có vai trị cao nhất của cấp nhà máy.

− Từ S7- 300 trở xuống là cấp phân xưởng.

73 Trong cấp trường chia ra:

− Bus hệ thống:

S7-1200 là cấp điều khiển, có vai trị đọc các thông tin từ đồng hồ đo xử lý và truyền các tín hiệu đến các biến tần.

S7-300 là cấp điều khiển giám sát, có thể nhận và truyền tất cả thông tin từ S7-1200.

− Bus trường: bao gồm cấp điều khiển và cấp chấp hành

Cấp điều khiển: PLC S7-1200 có vai trị điều khiển, giám sát và đọc các thông tin của các thiết bị trường.

Cấp chấp hành: là các thiết bị trường gồm biến tần V20, biến tần V1000, biến tần G120, đồng hồ đo MT4W.

4.2 Thiết kế mạng cấp phân xưởng

S7-315 2PN/DP trong cấp phân xưởng có vai trị giám tồn bộ máy 1, máy 2 và máy 3. Tiếp nhận các dữ liệu từ PLC S7-1214AC/DC/Rly và S7 1214DC/DC/DC bằng truyền thông Profinet.

Ta dùng khối lệnh GET để nhận dữ liệu truyền từ 2 PLC S7-1200:

Hình 4.3 Lệnh GET nhận dữ liệu của biến tần V20 và biến tần V1000

Hình 4.4 Lệnh GET nhận dữ liệu của biến tần G120

75

Hình 4.5 PLC S7-300 nhận dữ liệu biến tần V20 từ PLC S7-1200AC/DC/Rly

Hình 4.6 PLC S7-300 nhận dữ liệu biến tần V1000 từ PLC S7-1200AC/DC/Rly

Hình 4.7 PLC S7-300 nhận dữ liệu biến tần G120 từ PLC S7-1200DC/DC/DC

4.3 Thiết kế mạng cấp trường

Khu máy 1 bao gồm: − PLC S7-1214DC/DC/DC − Biến tần SINAMICS V20 − HMI KTP 600 ❖ Biến tần SINAMICS G120 Địa chỉ IP: 192.168.0.6

Để chạy được biến tần, ta cần đặt các giá trị vào 2 thanh ghi STW1 và HSW.

Bảng 4.1 Các giá trị của thanh ghi biến tần G120

Thanh ghi Vùng nhớ Mô tả

STW QW64 16#047F : Chạy thuận 16#047E: Chạy ngược

NSOLL_A QW66 Tốc độ đặt động cơ tỉ lệ với 4000H. Tốc độ tối đa là 4000H

NIST_A IW70 Tốc độ thực

❖ S7-1200DC/DC/DC Địa chỉ IP: 192.268.0.5

Chức năng: điều khiển và giám sát biến tần SINAMISC G120.

77

Hình 4.9 Xử lí giá trị đặt tần số của biến tần G120

Hình 4.10 Xử lí giá trị tần số thực của biến tần G120

❖ Màn hình HMI có chức năng điều khiển và giám sát hoạt động của biến tần, các dữ liệu của biến tần và trạng thái của biến tần sẽ được hiển thị trên HMI.

b) Khu máy 2

Khu máy 2 bao gồm:

− PLC 1214AC/DC/Rly

− Biến tần Yaskawa V100

− Biến tần SINAMICS V20

❖ Cấu hình truyền thơng điều khiển biến tần Yaskawa V1000 Địa chỉ Modbus: 3

Bảng 4.2 Giá trị Modbus điều khiển biến tần Yaskawa V1000

Thanh ghi Giá trị đặt Chức năng 0001H 40002 1 : Chạy thuận

0 : Dừng

Điều khiển biến tần chạy và dừng

0002H 40003 Tần số đặt 0-50Hz ( tỉ lệ với 4000H) 0024H 40037 Tần số thực tế 0-50Hz ( tỉ lệ với 4000H)

Bảng 4.3 Thơng số cấu hình để truyền thơng biến tần Yaskawa V1000

Thông số Mô tả Giá trị

H5-01 Địa chỉ trạm điều khiển 3

H5-02 Chọn tốc độ truyền thông Modbus 3 (9.6 Kbps) H5-03 Chọn bit chẵn lẻ 0

H5-04 Chọn phương pháp dừng khi có lỗi truyền

thơng 3

H5-05 Lựa chọn có phát hiện lỗi truyền thơng 1 H5-06 Thời gian chờ gửi tin 5 ms H5-07 Chọn điều khiển RST 1 H5-09 Đặt thời gian yêu cầu đến khi phát hiện lỗi 2.0s ❖ Cấu hình truyền thơng điều khiển biến tần SINAMICS V20

Địa chỉ Modbus: 2

Bảng 4.4 Giá trị Modbus điều khiển biến tần V1000

Thanh ghi Giá trị Ý nghĩa

40100

16#047E Dừng biến tần

16#047F Cho phép đông cơ quay theo chiều thuận 16#0C7F Cho phép đông cơ quay theo chiều nghịch 40101 0-50Hz Tần số đặt tỉ lệ giá trị của 4000H 40111 0-50Hz Tần số đầu ra tỉ lệ giá trị của 4000H

79 ❖ Đồng hồ đo MT4W

Bảng 4.5 Thông số Modbus cho đồng hồ đo MT4W

Thông số Giá trị Chức năng

00210(00D1) 3 Địa chỉ modbus của MT4W là 3 00211(00D2) 3 Chọn tốc độ baudrate 9600 bps Bit chẵn lẻ 0 Giá trị mặc định

Bit Stop 1 Giá trị mặc định Bit Start 1 Giá trị mặc định ❖ S7-1200AC/DC/Rly

Bảng 4.6 Thông số cài đặt S7-1200 AC/DC/Rly

Tốc độ truyền 9.6 kbps

Bit chẵn lẻ 0

Dữ liệu bit 8 bits

Số bit stop 1

Thời gian chờ 20000 ms

S7-1200AC/DC/Rly đóng vai trị làm Master điều khiển, giám sát các thiết bị trường là biến tần SINAMICS V20, biến tần Yaskaw V1000 và đồng hồ đo MT4W.

c) Khu máy 3

Khi đã cấu hình truyền thơng với bộ ET200S xong như ở phần 3.2.4, ta nạp dữ liệu xuống PLC và thực hiện gọi các địa chỉ module I/O từ xa như DI/DO hoặc AI/AO như các module I/O gắn cùng PLC S7-300 trên thanh Rack.

4.4 Thiết kế hệ giám sát với HMI KTP600 /WINCC

Giao diện điều khiển được thiết kế theo yêu cầu của người sử dụng máy, có tính năng điều khiển và giám sát biến tần G120 thông qua Profinet.

Bảng 4.7 Thơng số kỹ thuật màn hình KTP600

Kích thước 5.7inch Thiết kế màn hình STN

Độ phân giải 320x240 pixel

Nguồn cấp 24VDC

Bộ nhớ RAM 1 Mbyte Truyền thông Profinet

Phần mềm cấu hình WINCC BASIC V10.5/ STEP7 BASIC V10.5

81

CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN 5.1 Kết luận

Sau thời gian làm đồ án với nhiệm vụ “Nghiên cứu, xây dựng mạng truyền thông công nghiệp cho hệ PLC Siemens” em đã tìm hiểu và tiếp thu được nhiều kinh nghiệm thực tế trong một bài tốn điều khiển q trình cụ thể. Thơng qua đó, em đã tổng hợp được nhiều kiến thức đã được học trong những năm tại trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội. Các kết quả cụ thể em đã thu được như sau:

− Thiết kế sơ đồ đấu nối các thiết bị trong hệ thống.

− Tìm hiểu các thiết bị chấp hành, vào/ra phân tán cho hệ thống.

− Thiết kế chương trình bộ điều khiển PLC S7-1200 và giao diện hệ thống.

− Chạy hệ thống và chỉnh định các tham số bộ điều khiển trên thực tế.

− Lập trình trên phần mềm Tia Portal và thiết kế giao diện HMI.

Do thời gian thực hiện đồ án có hạn và kiến thức bản thân cịn hạn chế nên đồ án của em chắc chắn khơng thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến từ phía các thầy cơ và các bạn để đồ án của em có thể hồn thiện hơn.

5.2 Hướng phát triển của đồ án trong tương lai

Em xin đề xuất hướng phát triển của đồ án trong tương lai như sau:

− Hoàn thiện hệ thống mạng cấp nhà máy.

83

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Hồng Minh Sơn, Mạng truyền thơng cơng nghiệp, Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật, 2006.

[2] Trần Văn Hiếu, Tự động hóa PLC S7-300 với TIA Portal, Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật, 2019.

[3] Trần Văn Hiếu, Tự động hóa PLC S7-1200 với TIA Portal, Nhà xuất bản Khoa học Kỹ Thuật, 2019.

PHỤ LỤC

Một phần của tài liệu ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu, xây dựng mạng truyền thông công nghiệp cho hệ PLC Siemens tại bộ môn (Trang 75)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(98 trang)