CHƯƠNG 2: GIẢI PHÁP XÂY DỤNG HỆ SCADA 2.1 TÌM HIỂU HỆ SCADA CHUYÊN DỤNG CỦA CÁC HẢNG
2.1.1. MẠNG CỦA SIEMENS
Mạng công nghiệp (Industral Ethernet - IE)
Mạng công nghiệp thực hiện truyền thông giữa máy tính và các hệ thống tự động hoá. Nó phục vụ cho việc trao đổi một dung lượng thông tin lớn và truyền thông trong khoảng cách lớn. Về phương diện vật lí, mạng BE cũng là một mạng điện. Các cáp trong mạng là cáp đồng trục có tráng cách điện và có bọc, cáp quang.
Phương thức truy nhập đường dẫn là phương pháp CSMA/CD. Mạng BE có những đặc trưng sau:
Mạng DE sử dụng thủ tục truyền thông ISO và TCP/IP.
Theo phương pháp truy nhập đường dẫn đã chọn thì các thành viên trong mạng IE đều bình đẳng với nhau.
IE là một hệ thống truyền thông mở, thông qua gateway có thể liên kết nhiều subnet có cấu trúc khác nhau.
Hình 2.1 Cấu trúc mạng cùa SIEMENS
Ghép nối điểm điểm (Point to Point Interface)
Ghép nối điểm tới điểm còn gọi là PPI, thực hiện truyền thồng nối tiếp. Kiểu ghép nối này có thể ghép nối giữa hai thiết bị tự động hoá với nhau hay ghép nối giữa thiết bị với máy tính hoặc với thiết bị truyền thông khác.
Ghép nối điểm tới điểm không phải là mạng. PPI có những tính chất đặc trưng sau:
Ghép nối hai thiết bị truyền thông một cách trực tiếp hay thông qua driver đặc biệt. Có thể sử dụng các procedure riêng được định nghĩa truyển kiểu ASCII.
Giao diện cảm biến- cơ cấu chấp hành (Actuator - Sensor Interface)
Giao diện cảm biến cơ cấu chấp hành gọi tắt là AS-I, là mạng chỉ có duy nhất một chủ. Phương pháp truy nhập đường truyền là phương pháp Master- Slave, một phương pháp hoàn toàn cho những mạng chỉ có duy nhất một thiết bị làm chủ. AS-I sẽ có cấu trúc thật là đơn giản nếu như các cơ cấu chấp hành và các cảm biến đề là thiết bị số (Digital Input/ Digital Output- DI/DO). Trong mạng chỉ có trạm chủ có quyền điều khiển quá trình trao đổi thông tin. Trạm chủ (Master) gọi tuần tự từng trạm tớ một và đòi hỏi các trạm này gửi dữ liệu lên trạm chủ hoặc nhận dữ liệu từ trạm chủ. Thời gian truy nhập kiểu Master- Slave đã được mặc định theo yêu cầu công nghệ của quá trình sản xuất (đó là khoảng thời gian Master gửi những đòi hỏi đến trạm slave và trạm này đáp ứng lại).
Những tính chất đặc trưng của AS-I:
AS-I là mạng tối ưu cho các thiết bị chấp hành / cảm biến số. Quá trình trao đổi dữ liệu được thực hiện thông qua đường dẫn giữa cơ cấu chấp hành/cảm biến với trạm chủ, đường dẫn đồng thời là đường cung cấp nguồn cho các cảm biến.
AS-I có thể ghép nối với các cơ cấu chấp hành có kích thước 1-8 bit theo tiêu chuẩn H65 và liên kết trực tiếp với quá trình.
Hoạt động của AS-I không cần thiết lập trước Mạng nhiều điểm MPI ( Multipoint Interface).
Mạng nhiều điểm hay còn gọi là mạng MPI được sử dụng cho các mạng thuộc lớp cell và lớp trường với rất ít nhu cầu về mở rộng mạng. Mạng MPI cho phép liên kết các trạm trong mạng tại nhiều điểm và các trạm là những thiết bị tự động hoá của SIMATIC như S7/M7 và C7. Mạng được thiết lập thông qua máy lập trình PG và phục vụ cho việc liên kết một số lượng nhỏ CPU với nhau.
Phương pháp thâm nhập đường dẫn được chọn cho mạng MPI là token passing. Mạng MPI có những tính cơ bản sau:
Các thiết bị trong mạng thuộc SIMATIC S7/M7 và C7, vì vậy chỉ cho phép thiết lập mạng đơn giản.
Mạng được thiết lập với số lượng hạn chế các thành viên và chỉ có khả năng trao đổi một lượng nhỏ thông tin.
Truyền thông thông qua bảng dữ liệu toàn cục gọi tắt là GD (Global Data). Bằng phương pháp này cho phép thiết lập bảng truyền thông giữa các trạm trong mạng, trước khi thực hiện truyền thông.
Có khả năng kết nối nhiều CPU và PG/OP với nhau. Mạng PROFIBUS
Mạng PROFIBUS (Process Field Bus Standard) là một mạng trong hệ truyền thông mở không phụ thuộc vào nhà chế tạo của SIMATIC. Về phương diện vật lí, mạng PROFTBUS là một mạng điện mà các đường dẫn là cáp đồng trục được bọc kín hoặc là cáp quang.
Tính chất của mạng PROFIBUS:
Thông qua mạng PROFIBUS có thể thực hiện đồng thời những hàm chức năng của các dịch vụ truyền thông sau:
FDL, FMS và các hàm chức năng của S7. DP, FDL và các hàm chức năng của S7.
Thời gian truy nhập mạng do phương pháp token quyết định.
PROFIBUS- DP tạo ra khả năng trao đổi dữ liệu giữa các trạm chủ và trạm tớ của các nhà sản xuất khác nhau mà theo DP không cần có giao diện đặc biệt nào.
Đối với SIMATIC S7/M7 tồn tại các giao diện tích hợp PROFIBUS-DP (2 giao diện đối với S7 hoặc một module giao diện cho các M7- CPU) hay: đối với các trạm chỉ có duy nhất một chủ tại giao diện tích hợp có thời gian đáp ứng nhỏ (l-2ms đối với tốc độ truyền 12Mbit/s), giao diện tích hợp rất kinh tế vì có giá thành rẻ và chiếm diện tích ít.
Thời gian đáp ứng nhanh (l-5ms) khi đòi hỏi một trạm tớ DP phục vụ trạm chủ.
PROFIBUS cho phép trao đổi dữ liệu giữa các trạm theo FMS hoặc FDL mà không cần có một thiết bị nào.
Mạng PROFIBUS là một mạng thiết lập theo phương pháp truyền thông mở không phụ thuộc vào nhà chế tạo. Nó được cung cấp theo hai chủng loại: FieldBus PROFIBUS- DP phục vụ cho việc trao đổi một lượng thông tin nhỏ nhưng đòi hỏi tốc độ truyền nhanh và tuần hoàn.
Trao đổi một dữ liệu có dung lượng trung bình giữa các thành viên bình đẳng với nhau trong mạng.
Tuỳ thuộc vào yêu cầu thực tế mà ta có thể sử dụng các chuẩn sau: PROFIBUS- FMS (Filedbus Massage Specification):
PROFIBUS- FMS có tốc độ truyền trung bình với thời gian vòng quét số liệu trong bus (bus cycle time) nhỏ hơn 100 ms. PROFIBUS- FMS đã được đưa vào chuẩn châu Âu EN 50170.
PROFIBUS- DP (Decentralied Periphery): Chuẩn này dựa trên cơ sở chuẩn PROFIBUS- FMS với chức năng mở rộng thêm để thích hợp cho các
bài toán yêu cầu về tốc độ truyền cao, với thời gian vòng quét bus nhỏ hơn 10 ms. Chuẩn này được thiết kế với mục đích cho mạng ghép nối giữa các hệ thống tự động với các thiết bị phân tán (Distributed Peripherals) và được chấp nhận là một phần chuẩn hoá châu Âu EN50170.
PROFIBUS -PA (Process Automation): Chuẩn này được thiết kế đảm bảo việc ghép nối các hệ thống tự động hoá và điều khiển quá trình vối các thiết bị trường (Field Devices) và đang được phát triển dùng để thay thế kỹ thuật hiện nay sử dụng dòng truyền 4-40mA. PROFIBUS -PA chỉ sừ dụng một đôi dây dẫn duy nhất để truyền tải mọi thông tin cũng như cấp nguồn choniọi thiết bị trong trường. Công nghệ này tiết kiệm chi phí cho đi dây trong mồi trường công nghiệp hoá dầu... Chuẩn này dựa theo chuẩn quốc tế IEC 1 1158-2.
• Phương thức truyền thông trong mại Profibus:
a. Token Bus cho các ,trạm chủ b. Master Slave cho các trạm tớ • Các đối tác truyền thông:
a. Truyền thông giữa DPM1 và DP- Slave:
DPMI (DP Master class 1 ) là trạm điều khiển trung tâm như PLC, PC được quyền trao đổi thông tin với các trạm Slave. Việc truyền dữ liệu giữa DPMI và DP -Slave và chúng sẽ nhận được hoàn tất một cách tự động bởi I I DPMI bản thân nó xử lý số liệu theo chu kỳ có thứ tự. Trong suốt quá trình t trên đường truyền bus để có gửi dữ liệu lên các DPMI và các DP -slave có thể xác định hoặc huỷ bỏ trong một chu kỳ quét. Sự tác động tương hỗ lẫn nhau của chúng có cấu trúc tham số và cấu hình pha. Trong cấu trúc tham số và cấu; trúc hình pha của mỗi DP - Slave được so sánh và đối chiếu với cấu hình thực và cấu hình dữ liệu nhận được từ DPMI. Khi có cấu hình xác định việc phân loại thiết bị và định dạng độ dài thông tin đúng thì dẫn tới các đầu vào/ra là chính xác.
b. Truyền dữ liệu giữa DPMI và các thiết bị cấu hình: Sự có mặt thêm g các chức năng Master - Master, Profibus - DP cho phép chức năng Master -Master. Sự làm việc sẽ xảy ra giữa DPMI và chương trình phần mềm cài trong í ỵ thiết bị cấu hình (DPM2: là các trạm chỉ có quyền giám sát hoặc đặt cấu hình hệ thống như máy lập trình có nhiệm vụ đọc và ghi các đầu ra). Chức năng Master - Master sẽ cho phép dữ liệu truyền giữa DPMI tới các DP - slave được lựa chọn.