Báo cáo Truyền thông dữ liệu giữa các PLC qua chuẩn profinet (Phần 1)

Nội dung text: Báo cáo Truyền thông dữ liệu giữa các PLC qua chuẩn profinet (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG TRUYỀN THÔNG DỮ LIỆU GIỮA CÁC PLC QUA CHUẨNS K C 0 PROFINET0 3 9 5 9 MÃ SỐ: T2013 - 16 S KC 0 0 5 4 6 1 Tp. Hồ Chí Minh, 2013
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƢỜNG TRUYỀN THÔNG DỮ LIỆU GIỮA CÁC PLC QUA CHUẨN PROFINET Mã số: T2013 - 16 Chủ nhiệm đề tài: GV ThS Tạ Văn Phƣơng TP. HCM, Tháng 02 Năm 2014
3. TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƢỜNG TRUYỀN THÔNG DỮ LIỆU GIỮA CÁC PLC QUA CHUẨN PROFINET Mã số: T2013 - 16 Chủ nhiệm đề tài: GV ThS Tạ Văn Phƣơng TP. HCM, Tháng 02 Năm 2014
4. DANH SÁCH CÁC THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI VÀ CÁC ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH 1. CÁC THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI: ThS Tạ Văn Phƣơng Ks Trần Vi Đô 2. CÁC ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH. Khoa Điện Điện Tử.
5. Mục lục Mục lục 1 Danh mục hình ảnh và bảng biểu 2 Mở đầu 5 1. Tổng quan tình hình nghiên cứu: 5 2. Tính cấp thiết: 5 3. Mục tiêu: 5 4. Cách tiếp cận: 5 5. Phương pháp nghiên cứu: 6 6. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: 6 7. Nội dung nghiên cứu: 6 Chương 1: Giới thiệu chuẩn truyền thông Profinet 7 1.1 Tổng quan về truyền thông giữa các PLC Siemen: 7 1.2 Chuẩn truyền thông Profinet: 8 1.3 So sánh chuẩn Profinet và Profibus: 13 1.4 Sự khác nhau giữa Profinet IO và Profibus DP: 14 Chương 2: Giới thiệu PLC S7-300 16 2.1 Tổng quan về PLC: 16 2.2 Cấu trúc và hoạt động: 16 2.3 Cấu trúc PLC S7-300: 19 2.4 Cấu trúc bộ nhớ PLC S7-300: 22 2.5 Lập trình PLC S7-300: 23 2.6 Sử dụng hàm trong thư viện 27 Chương 3: Phần mềm lập trình Step 7 Manager 36 3.1 Giới thiệu phần mềm Simatic Manager: 36 3.2 Khai báo phần cứng S7-300 trên Simatic Manager: 36 Chương 4: Giao giữa 2 trạm PLC S7-300 qua Profinet IO 38 4.1 Cấu hình phần cứng hai trạm PLC S7-300 truyền thông qua Profinet IO: 38 4.2 Hàm truyền và nhận tiêu chuẩn dùng trong Profinet IO: 41 4.3 Chương trình: 43 Chương 5: Kết luận và Kiến nghị 46 Tài liệu tham khảo 47 TRANG - 1
6. Danh mục hình ảnh và bảng biểu TRANG 1. Danh mục hình ảnh: Hình 1.1: Các Supnet trong SemanticNet của hãng Siemen 8 Hình 1.2: Mối quan hệ giữa Profinet, Ethernet công nghiệp và Ethernet 9 Hình 1.3: Profinet – Sự kết hợp giữa Profibus và Ethernet công nghiệp 9 Hình 1.4: Ưu thế của chuẩn Profinet 10 Hình 1.5: So sánh tốc độ truyền giữa chuẩn Profinet và Profibus 13 Hình 2.1 : Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển lập trình 16 Hình 2.2: Sơ đồ khối tổng quát của CPU 17 Hình 2.3: Mạch ngõ vào của PLC 17 Hình 2.4: Mạch ngõ ra của PLC 18 Hình 2.5: Một vòng quét của PLC. 18 Hình 2.6: Cấu trúc module của PLC S7-300. 19 Hình 2.7: Các rack trong PLC S7-300 20 Hình 2.8: Sơ đồ phần cứng PLC S7-300 21 Hình 2.9: Chu kì hoạt động của PLC S7-300 26 Hình 2.10: Thư viện chuẩn PLC S7-300 27 Hình 3.1: Màn hình truy nhập Simatic Manager 36 Hình 3.2: Các khối trong dự án 37 Hình 3.3: Khai báo phần cứng cho một trạm 37 Hình 4.1 Sơ đồ tổng quát mô hình kết nối 38 Hình 4.2: Chèn mạng Profinet vào dự án 39 Hình 4.3: Khai báo mạng Profinet vào trạm đầu tiên 39 Hình 4.4: Khai báo phần cứng cho trạm thứ hai 40 Hình 4.5: Khai báo kết nối mạng bằng NetPro 40 2. Danh mục bảng biểu: Bảng 1.1: So sánh cấu trúc liên kết giữa chuẩn Profinet IO và Profibus DP 14 Bảng 1.2: So sánh tên thiết bị giữa chuẩn Profinet IO và Profibus DP 15 Bảng 1.3: So sánh các hàm cơ bản trong chuẩn Profinet IO và Profibus DP 15 Bảng 3.1: Các thông số chính của một số PLC S7-300 23 Bảng 3.2: Các khối tổ chức PLC S7-300 25 Bảng 4.1 Thông số của hàm truyền 42 Bảng 4.21 Thông số của hàm nhận 43 TRANG - 2
7. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Độc lập - Tự do - Hạnh phúc KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ Tp. HCM, ngày 18 tháng 02 năm 2014 THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 1. Thông tin chung: - Tên đề tài: TRUYỀN THÔNG DỮ LIỆU GIỮA CÁC PLC QUA CHUẨN PROFINET. - Mã số: T2013 – - Chủ nhiệm: GV ThS Tạ Văn Phương - Cơ quan chủ trì: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh - Thời gian thực hiện: tháng 06 năm 2013 đến tháng 12 năm 2013 2. Mục tiêu: Cấu hình ập trình và điều hiển việc tru ền th ng ữ iệu của các P C ua chuẩn Profinet. 3. Tính mới và sáng tạo: - Chuẩn giao tiếp Profinet có nhiều ưu điểm so với chuẩn giao tiếp Profibus. - Cấu hình phần cứng, thiết đặt frame truyền trong chuẩn Profinet. - Nghiên cứu truyền thông giữa các PLC qua chuẩn Profinet. 4. Kết quả nghiên cứu: - Cấu hình phần cứng để giữa 2 PLC S7-300 hoạt động trong mạng Profinet. - Thiết đặt địa chỉ các ngõ vào/ra số và analog, frame truyền và hàm truyền thông trong chuẩn Profinet. - Thực hiện mô phỏng truyền nhận dữ liệu qua lại giữa 2 PLC. 5. Sản phẩm: - Tài liệu hướng dẫn cấu hình ập trình và điều hiển việc tru ền th ng ữ iệu của các P C ua chuẩn Pro in t. - Chương trình thử nghiệm truyền nhận dữ liệu giữa 2 PLC. 6. Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết quả nghiên cứu, khả năng áp dụng - Đề tài nghiên cứu đạt hiệu quả tốt, kết quả được áp dụng thực tế. - Đáp ứng nhu cầu của các nhà máy tự động hoá trong việc tru ền ẫn ữ iệu và điều hiển ch nh ác. Trưởng Đơn vị Chủ nhiệm đề tài (ký, họ và tên, đóng dấu) (ký, họ và tên) TRANG - 3
8. INFORMATION ON RESEARCH RESULTS 1. General information: Project title: RESEARCH ON PLC COMMUNICATION VIA PROFINET PROTOCOL. Code number: T2013 – Coordinator: Ta Van Phuong, Lecturer. Implementing institution: University of Technology Education HCMC Duration: from June 01st to December 30th, 2013. 2. Objective(s): - Configuration two S7-300 station. - Standard functions used in Profinet IO communication. 3. Creativeness and innovativeness: - Advantages of Profinet versus Profibus. - Profinet IO communication between two PLC S7-300 station. 4. Research results: - Configuration two PLC station for Profinet IO communication. - Standard fuctions in Profinet IO communication. 5. Products: - Guide documents for configurationing, conecting and programming PLCs via Profinet protocol. - Programme PLC. 6. Effects, transfer alternatives of reserach results and applicability: - Effect into practice and laboratory PLC models. - Applying for PLC communication system. TRANG - 4
9. Mở đầu 1. Tổng quan tình hình nghiên cứu: - Sử dụng P C điều khiển thiết bị hiện rất phổ biến ở Việt Nam đặc biệt trong các nhà máy sản xuất. - Để thực hiện điều khiển hệ thống, hoặc truyền thông giữa các PLC, có nhiều giao thức truyền nhận hác nhau như Eth rn t Pro in t Pro ibus. - Khoa Điện Điện Tử hiện có nhiều đề tài về nghiên cứu về các chuẩn truyền thông giữa các PLC tu nhiên chưa có đề tài nghiên cứu truyền thông qua chuẩn Profinet. - Truyền thông dữ liệu là rất quan trọng vì khả năng bắt tay giữa nhiều thiết bị trong một hệ thống hoàn chỉnh. - Một số nhà máy sản xuất hiện đại ở Việt Nam đã sử dụng truyền thông qua Eth rn t để tiết kiệm chi phí và tính tiện dụng của nó. 2. Tính cấp thiết: - Một số mô hình truyền thông trong phòng thí nghiệm có yêu cầu phức tạp. - Thiết bị sử dụng trong thực tế các nhà máy đã chu ển dần sang dùng chuẩn giao tiếp tiến bộ hơn. - Nhu cầu nghiên cứu, học tập của sinh viên 3. Mục tiêu: Mục tiêu chính của đề tài là nghiên cứu giao tiếp giữa 2 PLC S7-300 thông qua chuẩn Profinet. So sánh ưu điểm của chuẩn Profinet so với chuẩn truyền thông Profibus. Thử nghiệm kết quả truyền nhận dữ liệu th ng ua chương trình thực tế giữa 2 PLC S7-300. 4. Cách tiếp cận: - Khảo sát thiết bị. - Nghiên cứu sử dụng phần mềm. - Nghiên cứu lý thuyết truyền thông qua Profinet. - Viết chương trình thử nghiệm. TRANG - 5
10. 5. Phương pháp nghiên cứu: Nhóm tác giả nghiên cứu th o phương pháp tìm hiểu về lý thuyết, khảo sát trên thiết bị thực tế sau đó ập trình trên máy tính, mô phỏng việc truyền nhận và xử lý thông tin truyền nhận qua chuẩn Profinet. 6. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: - PLC S7-300 và chuẩn giao tiếp Profinet. - Phần mềm Simatic Manager. - Tìm hiểu về khai báo phần cứng S7-300 để giao tiếp qua Profinet. - Giao tiếp giữa 2 PLC S7-300 qua Profinet. 7. Nội dung nghiên cứu: - Tìm hiểu PLC S7-300. - Tìm hiểu chuẩn truyền thông Profinet. - So sánh chuẩn truyền thông Profinet với chuẩn Pro ibus đã biết. - Chương trình truyền thông điều khiển 2 PLC S7-300 qua Profinet. TRANG - 6
11. Chương 1: Giới thiệu chuẩn truyền thông Profinet Chương nà trình bà hái niệm về chuẩn truyền thông Profinet và nêu các đặc điểm của Profinet, hàm truyền giữa các PLC của hãng Siemen với nhau. So sánh chuẩn Profinet so với chuẩn Profibus. 1.1 Tổng quan về truyền thông giữa các PLC Siemen: Vấn đề giao tiếp giữa các thiết bị chấp hành, giữa PLC với má t nh cũng như giữa các loại PLC với nhau đang được các hãng phát triển rất mạnh. Hãng Si m n đang à những tiên phong trong ĩnh vực này. Simantic Net là mạng truyền thông cho phép kết nối với các bộ điều khiển của Siemen, các máy tính chủ, các trạm làm việc. Theo các yêu cầu về chức năng các ớp trong tổ chức điều hành, quản lý sản xuất thì mạng công nghiệp được chia thành nhiều cấp bao gồm: cấp điều hành quản lý, cấp phân ưởng, cấp trường và cấp cơ cấu chấp hành - cảm biến - đối tượng. Th o phương pháp tổ chức hệ thống như trên Simantic cung cấp các cấp mạng theo yêu cầu hác nhau như:  Industrial Ethernet (IEEE802.3),  Profibus (EN 50170)/MPI,  Giao tiếp AS (EN 50295). Các yêu cầu cho tự động hóa được phân loại theo các cấp như trình bà ở hình 1.1:  Cấp quản lý (Managerment): Ở cấp quản trị, các công việc giám sát được sử lý thì ảnh hưởng đến toàn bộ các công việc. Bao gồm ưu trữ các gí trị, thông số các uá trình cũng như những tối ưu hóa và phân t ch các chức năng ử lý, xuất các kết quả thành báo cáo, in ấn và truyền tải thông tin.  Cấp Cell: Ở cấp này, các chức năng tự động hóa và tối ưu hóa được xử lý tự động. Các P C PC và HMI được nối lại với nhau.  Cấp Field: là cấp kết nới giữa máy móc và PLC, Các thiết bị trường đo ường, báo động và phát các lệnh từ cấp C đến máy móc. Ở cấp nà thường sắp xếp truyền thông phân cấp (nhiều thiết bị truyền thông tới một master). TRANG - 7
12.  Cấp Process: Cấp này chính là cấp của Actuator/Sensor, các master truyền thông cới các Actuator và s nsor được nối vào subn t. Đặc điểm là thời gian đáp ứng nhanh với những dữ liệu bit nhỏ. Hình 1.1: Các Supnet trong SemanticNet của hãng Siemen 1.2 Chuẩn truyền thông Profinet: 1.2.1 Giới thiệu chung: Khái niệm Profinet, Ethernet công nghiệp và Ethernet liên quan với nhau:  Profinet dựa trên Ethernet công nghiệp.  Ethernet công nghiệp dựa trên Ethernet. TRANG - 8
13. Hình 1.2: Mối quan hệ giữa Profinet, Ethernet công nghiệp và Ethernet Profinet là mạng trường dựa trên chuẩn Ethernet Công nghiệp, kết hợp giữa chuẩn truyền thông Profibus và Ethernet công nghiệp. PROFINET đáp ứng tất cả các yêu cầu sử dụng Ethernet ở tất cả các cấp độ và trong mọi ứng dụng tự động hóa. Điều này làm cho PROFINET trở nên rất linh hoạt, đáng tin cậy và thiết thực trong m i trường công nghiệp. Hình 1.3: Profinet – Sự kết hợp giữa Profibus và Ethernet công nghiệp Trên nền tảng Pro in t có hai mảng riêng:  Profinet IO o Giao tiếp từ các thiết bị trường (IO vic ) với bộ điều hiển (IO controller). o Xét về mặt IO giống như Pro ibus DP.  Profinet CBA TRANG - 9
14. o Giao tiếp giữa các thành phần CBA. o Giao tiếp h ng ập trình mà được cấu hình (bằng Too iMap). Đặc điểm của Pro in t:  Chuẩn uốc tế: IEC 61158 IEC 61784.  Giao tiếp t ch hợp th ng ua i bus và Ethernet.  T ch hợp hệ thống i bus hiện có (Pro ibus ASI).  Dùng giao thức TCP/IP.  Giao tiếp thời gian thực.  Điều hiển đồng bộ tốc độ cho các ứng ụng điều hiển chu ển động. Với hơn ba triệu các điểm ắp đặt PROFINET từ âu đã trở thành một t nh năng u n thuộc của tự động hóa sản uất và u hướng của các ứng ụng ỹ thuật. Thế còn ĩnh vực tự động hóa uá trình? Mặc ù vĩnh vực nà phản ứng há thận trọng với c ng nghệ mới người ùng đã bà tỏ sự uan tâm đặc biệt đến PROFINET. Hình 1.4: Ưu thế của chuẩn Profinet Cụ thể PROFONET thu hút sự uan tâm của ngành c ng nghiệp thực phẩm và nước giải hát vì số ượng ớn các u trình thượng nguồn và hạ nguồn. Các ngành c ng nghiệp hóa chất ầu h và ược phẩm cũng bà tỏ sự uan tâm đến c ng nghệ PROFINET. PROFIBUS PA đã được sử ụng rộng rãi ở các nhà má trong các ĩnh vực c ng nghiệp hác nhau. Tu nhiên một hệ thống giao tiếp t ch hợp như PROFINET thực sự cần thiết để ch hoạt t nh năng t ch hợp tập trung các th ng số uá trình của nhà má TRANG - 10
15. với các ứng ụng hạ nguồn ết hợp các uá trình riêng ẻ như điền đầ và đóng gói. Vì ý o nà mà PI (PROFIBUS & PROFINET Int rnationa ) thiết ập một nhóm àm việc bao gồm các c ng t sản uất (ABB Em rson En r ss+Haus r P pp r +Fuchs Siemens, Softing, Stah và Yo ogawa) với nhiệm vụ ban đầu à ác định đặc điểm cụ thể của các các ngành c ng nghiệp uá trình. Ngoài ra cũng à để đáp ứng đề uất của NAMUR (một hiệp hội người sử ụng toàn cầu về c ng nghiệp uá trình). Bên cạnh việc mở rộng chu ỳ sản uất vận hành nhà má iên tục các cơ cấu chấp hành và cảm biến phức hợp một thử thách ch nh à số ượng của các thiết bị ( ên đến 100000 t n hiệu I/O). Hơn thế nữa thời gian sử ụng của c ng nghiệp uá trình thường rất ài. Chúng ta có thể ễ àng tìm thấ các hệ thống điều hiển được sử ụng hai mươi năm và ở các nhà má hác thậm ch còn cũ hơn. Những đặc t nh trên u n à trở ngại trong việc giới thiệu các c ng nghệ mới trong thời gian trước. Mặc ù vậ PROFINET vẫn có triển vọng trong ĩnh vực nà với các ứng ụng iên uan đến uá trình ĩnh vực c ng nghiệp uá trình nhờ vào hả năng inh hoạt của nó. 1.2.2 Thiết lập Profinet trên diện rộng: Để thiết ập PROFINET trên iện rộng cần có những êu cầu đặc biệt phải được thi hành. Nỗ ực nà tập trung vào bốn thành phần chính: Bảo tồn vốn đầu tư Để bảo tồn vốn đầu tư việc t ch hợp iên tục vào hệ thống i bus phải được thực hiện. Nhiều nhà má c ng nghiệp uá trình đã được vận hành trong vài thập ỷ và đã được ắp đặt một ượng ớn các thiết bị mạng các bộ điều hiển và hệ thống giao tiếp. Tiếp tục sử ụng cơ sở ắp đặt nà à mục tiêu hướng đến. àm thế nào để đảm bảo điều nà ? Bằng phương pháp hái niệm pro ba hệ thống tru ền th ng trong một các ngành c ng nghiệp uá trình – PROFIBUS PA, Hart và Foundation Fieldbus – có thể được t ch hợp vào một mạng PROFINET cao cấp hơn. Pro đảm nhận trách nhiệm việc thực thi vật ý và các giao thức và đảm bảo việc trao đổi mọi I/O chẩn đoán và phân phối th ng số ữ iệu cũng như cảnh báo với các thiết bị mạng. Cấu hình trong vận hành Những nhà má hóa chất vận hành iên tục trong hầu hết các trường hợp hả năng sẵn sàng của nhà má u n được đặt ưu tiên hàng đầu. Thật sự h ng thể tưởng tượng được mức độ thiệt hại hi phải ừng một cột trước hi tha đổi th ng số hoặc tha thế một thiết bị. Trong uá trình vận hành Các thiết bị và mạng phải có hả năng cấu hình ại và phải có hả năng thêm vào gỡ bỏ và tha thế các thiết bị hoặc các đơn vị độc ập. Nhờ các t nh năng tự động phát hiện và ò tìm các iểu mạng (topo og ) các thiết bị được phát hiện một cách tự động và định vị ch nh ác. Điều nà cho phép phát triển TRANG - 11
16. các giải pháp tiện ợi tin cậ cho việc tha thế các thiết bị tha đổi các th ng số được bộ điều hiển chỉ định tự động. Mọi điều chỉnh “Cấu hình trong vận hành” (CiR) được thực hiện với PROFINET mà h ng gâ ra bất ỳ sự gián đoạn và hoàn toàn h ng gâ ảnh hưởng đến mạng giao tiếp. Điều nà đảm bảo việc sửa chữa tha đổi hoặc mở rộng nhà má có thể được tiến hành mà h ng cần phải ừng nhà má cũng như vẫn có thể tiến hành các uá trình sản uất. Thời gian đồng bộ hóa và thời gian hệ thống. Trong tự động hóa nhà má điện một giá trị được đặt ra đặc biệt cao à việc th o õi đúng các các t n hiệu uá trình độc ập ịp thời. Điều nà đặc biệt uan trọng hi các hu vực tự động hóa độc ập có vấn đề. Sau nà người vận hành nhà má muốn ch nh ác th ng tin nào được gửi đi và vào thời điểm nào. Sau đó anh còn có thể thực hiện các phân t ch để tìm ra ngu ên nhân thực sự gâ ra ỗi. Độ ch nh ác 1ms rất uan trọng cho mục đ ch này. Điều nà đòi hỏi một thời gian hệ thống để đo ường các giá trị số và tương tự và cảnh báo các giá trị ở mức ch nh ác đến mi i giâ . Một điều iện tiên u ết để thực hiện điều đó à một sự đồng bộ hóa thời gian ch nh ác của các inh iện iên uan: sử ụng đồng hồ tổng thể hệ thống trung tâm (v ụ: GPS hoặc DCF77) một tổng thể đặc biệt được ựa chọn cho mục đ ch tru ền t n hiệu đồng hồ tuần hoàn ở hoảng cách bằng nhau đến mọi điểm tru ền ẫn nên đã đồng bộ hóa chúng. Điều nà đảm bảo các thiết bị I/O có thể cung cấp th ng tin thời gian thực các cảnh báo và các sự iện uan trọng hác với thời gian hệ thống được ựa vào thời gian tiêu chuẩn đã được chuẩn hóa. Bằng cách thu nhận các sự iện tại một thời điểm so sánh một bản m tả và phân t ch chính ác các ỗi có thể ả ra. Bởi vì h ng phải các thiết bị mạng nào cũng có thời gian hệ thống một hệ thống ại có thể được sử ụng. Điều nà đã được đảm bảo. Khả năng mở rộng dự phòng Để tránh các ỗi tự động gâ ra bởi các điều iện như â bị đứt ngắn mạch các hái niệm ự phòng được phát triển cho PROFINET có thể được cấu trúc hác ựa vào ứng ung cụ thể (“mở rộng ự phòng”). Cơ sở của những hái niệm nà à tự động chu ển đường tru ền th ng thường đến đường tru ền ngu ên vẹn hi có ỗi ả ra kèm th o th ng tin trạng thái đường tru ền iên uan đến ngu ên nhân gâ ra gián đoạn. Người ùng có thể u ết định ùng bộ điều hiển ự phòng mạng ự phòng thiết bị ự phòng hoặc thiết bị giao tiếp ự phòng. Hơn nữa thời gian phục hồi của hệ thống giao tiếp phải đủ nhanh để tránh àm áo trộn uá trình. Tất cả các thành phần ự phòng phải có hả năng chẩn đoán để có thể chẩn đoán được các ỗi và tha thế các thành phần bị ỗi. Khái niệm thống nhất TRANG - 12
17. Nhiều người ùng thể hiện mong muốn một hệ thống giao tiếp t ch hợp trở thành cấp độ trường. PROFINET ch hoạt một đường trực tiếp đến các hệ thống MES và ERP trong hi đồng thời tạo điều iện sử ụng các ịch vụ Int rn t có các mục đ ch như bảo trì từ a t ch hợp tru ền th ng h ng â hoặc uản ý mạng th ng minh. PROFINETcó thể nhận ra các cấu trúc mới. Sự phân phối các t n hiệu inh hoạt cho phép các t n hiệu được chỉ định đến các bộ điều hiển trong mạng PROFINET mà h ng cần đi â ại. Điều na hỗ trợ trong tương ai nhà má mở rộng nga cả hi thêm vào các uá trình iên tục. Trong thời gian ài nó cũng giúp cho việc ên ế hoạch các hệ thống tự động hóa ễ àng hơn vì các â chu ền độc ập vẫn có thể được mở rộng. Hiện na so với các cấu trúc ựa vào m hình ớp của im tự tháp tự động hóa u ước bằng phẳng hơn và o đó các cấu trúc đ m ại hiệu uả inh tế cao hơn có thể hình ung ra được đặc biệt à cho các ứng ụng nhỏ hơn. 1.2.3 Triển vọng Profinet: Với việc hoàn thành ứng ụng “PROFINET trong Tự động hóa uá trình” PI (PROFIBUS & PROFINET Int rnationa ) đã tiến một bước đến hái niệm tru ền th ng đồng nhất trong các ngành c ng nghiệp sản uất và uá trình. Các điều iện tiên u ết cho việc nà ch nh à phải thực hiện các êu cầu cụ thể uá trình. Phần còn ại hiện na chỉ à thực hiện một số c ng việc iên uan như m ét các ngu ên tắc bảo mật phối hợp với FDI phát triển các th ng số iểm tra thiết bị và chứng nhận các thiết bị đạt tiêu chuẩn PROFINET. Từ đầu năm 2011 có thế thi hành các sản phẩm PROFINET trong tự động hóa uá trình mở ra một triển vọng hoàn toàn mới cho các ngành c ng nghiệp nà . 1.3 So sánh chuẩn Profinet và Profibus: Công nghệ truyền dữ liệu: tốc độ truyền trong chuẩn Profinet lớn hơn so với chuẩn Profibus. Hình 1.5: So sánh tốc độ truyền giữa chuẩn Profinet và Profibus TRANG - 13
18. Cấu trúc liên kết: trong chuẩn giao tiếp Profinet, nhiều cấu trúc mạng có thể được áp dụng như: cấu trúc đường thẳng, cấu trúc vòng, cấu trúc sao và cấu trúc hình cây. Đặc tính Profinet IO Profibus DP Cấu trúc liên Tiêu chuẩn: cấu trúc sao và cấu trúc Tiêu chuẩn: cấu trúc kết hình cây đường thẳng Hỗ trợ cấu trúc đường thẳng và cấu Hỗ trợ cấu trúc hình cây trúc vòng và cấu trúc vòng Thực hiện trong Chỉ có một nút mạng mỗi cổng Pro ibus DP thường được cấu trúc sao liên kết từ node này tới node kế tiếp. Thực hiện trong Các cổng kết nối với nhau cấu trúc hình cây Thực hiện trong Các thiết bị Pro in t được kết nối với cấu trúc đường nhau dùng chuyển mạch tích hợp thẳng Thực hiện trong Hai đầu trên đường thẳng được liên cấu trúc vòng kết lại để tạo một cấu trúc vòng Bảng 1.1: So sánh cấu trúc liên kết giữa chuẩn Profinet IO và Profibus DP 1.4 Sự khác nhau giữa Profinet IO và Profibus DP: Cấu hình Profinet IO và Profibus DP trong Step 7 Việc cấu hình mạng Profinet IO và Profibus DP trong Step 7 về cơ bản là giống nhau. Bảng sau đâu cho ta thấy sự khác nhau giữa hai mạng. Đặc tính Profinet IO Profibus DP Tên Subnet Ethernet Profibus Tên Subsystem IO system DP master system Tên thiết bị làm master IO controller DP master Tên thiết bị làm slave IO device DP slave Cấu hình phần cứng PROFINET IO PROFIBUS DP Đặt số Số thiết bị Địa chỉ PROFIBUS (tùy vào trạm số mấy) Các thông số hoạt động Được liệt ê trong đặc Được liệt ê trong đặc tính thiết bị của module tính của trạm. TRANG - 14
19. giao tiếp ở slot 0 Các thông số hệ thống không có ở module Bảng 1.2: So sánh tên thiết bị giữa chuẩn Profinet IO và Profibus DP Các hàm cơ bản trong Profinet IO và Profibus DP Bảng sau thể hiện các hàm và hệ thống cần nâng cấp để chuyển đổi từ Profibys DP sang Profinet IO, các hàm tiêu chuẩn mới đối với các CPU tích hợp giao tiếp Profinet: Bảng 1.3: So sánh các hàm cơ bản trong chuẩn Profinet IO và Profibus DP TRANG - 15
20. Chương 2: Giới thiệu PLC S7-300 Chương nà trình bà tổng quan về PLC và cấu trúc phần cứng PLC S7-300. Ngoài ra còn trình bày cách các hàm thư viện và tập lệnh PLC S7-300. 2.1 Tổng quan về PLC: PLC (Programmable Logic Controller) là thiết bị điều khiển logic có khả năng ập trình được, cho phép thực hiện linh hoạt các lệnh điều khiển logic thông qua ngôn ngữ lập trình. Các P C đầu tiên uất hiện vào năm 1968 à hệ thống đơn giản và cồng ềnh người sử ụng gặp nhiều hó hăn trong việc vận hành. Vì vậ các nhà thiết ế đã từng bước cải tiến chúng gọn nhẹ ễ vận hành hơn. Tu nhiên việc ập trình cho hệ thống còn hó hăn o úc nà h ng có các thiết bị ngoại vi hỗ trợ cho c ng việc ập trình. Các PLC hiện na đáp ứng đầ đủ yêu cầu của người sử dụng, từ kích thước gọn nhẹ, kết nối lập trình đơn giản cho đến khả năng điều khiển đa ạng. P C được sử dụng trong nhiều lập trình ứng dụng khác nhau và có những đặc điểm sau:  PLC dễ àng tha tha đổi chương trình điều khiển để thích ứng một yêu cầu mới mà vẫn có thể giữ nguyên thiết kế phần cứng đầu nối â  PLC có thể điều khiển nhiều chức năng hác nhau từ những thao tác đơn giản, lặp lại, liên tục đến những thao tác đòi hỏi chính xác, phức tạp.  Giao tiếp dễ dàng với các thiết bị ngoại vi, các module, các thiết bị phụ trợ  Có khả năng chống nhiễu trong công nghiệp rất cao.  Ngôn ngữ lập trình cho P C đơn giản, dễ hiểu. 2.2 Cấu trúc và hoạt động: 2.2.1 Cấu trúc: P C gồm có hai phần: Khối ử ý trung tâm (CPU: C ntra Proc ssing Unit : CPU) và hệ thống giao tiếp vào/ra (I/0). Hình 2.1 : Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển lập trình TRANG - 16
21. Khối ử ý trung tâm (CPU) gồm ba phần : Bộ ử ý Hệ thống bộ nhớ và Hệ thống nguồn cung cấp. Hình 2.2 m tả 3 thành phần của một CPU. Hình 2.2: Sơ đồ khối tổng quát của CPU Hệ thống giao tiếp vào ra: gồm mạch ngõ vào và mạch ngõ ra.  Ngõ vào: Có các mạch điện chuyển đổi làm cho tín hiệu từ bên ngoài được chuyển đổi thành mức logic 0, hoặc 1 mà vi xử lý nhận biết được. Hình 2.3: Mạch ngõ vào của PLC  Ngõ ra: Ngõ ra PLC có nhiệm vụ nhận và chuyển đổi mức logic 0 hoặc 1 từ vi xử lý thành tín hiệu điều khiển ra ngoài. PLC sử dụng hai giải pháp để xuất tín hiệu đó à ùng R a transistor hoặc Opto. TRANG - 17
22. S K L 0 0 2 1 5 4