Đồ án Mô hình mạng truyền thông công nghiệp (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Mô hình mạng truyền thông công nghiệp (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠ ĐIỆN TỬ MÔ HÌNH MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP GVHD: ThS. NGUYỄN XUÂN QUANG SVTH: LONG PHÚ QUÍ MSSV: 10911047 SVTH: DƯƠNG HOÀNG QUÂN MSSV: 10911045 SVTH: TẠ NGUYỄN THÔNG MSSV: 10911007 S K L 0 0 4 0 3 8 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 1/2016
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH  BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: MÔ HÌNH MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP Giảng viên hƣớng dẫn: THS. NGUYỄN XUÂN QUANG Sinh viên thực hiện: LONG PHÚ QUÍ MSSV: 10911047 Lớp: 109110A Sinh viên thực hiện: DƢƠNG HOÀNG QUÂN MSSV: 10911045 Lớp: 109110A Khoá: 2010 - 2015 Sinh viên thực hiện: TẠ NGUYỄN THÔNG MSSV: 10911007 Lớp: 109110A Tp. Hồ Chí Minh, tháng 1/2016
3. TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập - Tự do – Hạnh phúc Bộ môn Cơ Điện Tử. NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hƣớng dẫn: ThS. Nguyễn Xuân Quang Sinh viên thực hiện: Long Phú Quí MSSV: 10911047 Dƣơng Hoàng Quân MSSV: 10911045 Tạ Nguyễn Thông MSSV: 10911007 1. Tên đề tài MÔ HÌNH MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP 2. Nội dung chính của đồ án: - Tìm hiểu, lựa chọn thiết bị cho mô hình thí nghiệm. - Cung cấp kiến thức lý thuyết cho sinh viên . - Thiết kế bài giảng thực hành. - Viết thuật toán điều khiển và lập trình điều khiển mô hình thí nghiệm . 3. Ngày giao đồ án: 10/9/2015 5. Ngày nộp đồ án: TRƢỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)  Đƣợc phép bảo vệ (GVHD ký, ghi rõ họ tên) i
4. LỜI CAM KẾT - Tên đề tài: Mô hình môn mạng truyền thông công nghiệp. - GVHD: ThS. Nguyễn Xuân Quang - Họ tên sinh viên: Long Phú Quí - MSSV: 10911047 Lớp: 109110A - Địa chỉ sinh viên: 15/55 Cô Bắc, F Cầu Ông Lãnh, Quận 1, TP.Hồ Chí Minh. - Số điện thoại liên lạc: 0909775580 - Email: phuqui.long@gmail.com - Họ tên sinh viên: Dƣơng Hoàng Quân - MSSV:10911045 Lớp: 109110A - Địa chỉ sinh viên: - Số điện thoại liên lạc:01626578085 - Email:anhtuspkt10@gmail.com - Họ tên sinh viên: Tạ Nguyễn Thông - MSSV:10911007 Lớp: 109110A - Địa chỉ sinh viên: - Số điện thoại liên lạc:01626578085 - Email:anhtuspkt10@gmail.com - Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp (ĐATN): - Lời cam kết: “Tôi xin cam đoan khoá luận tốt nghiệp (ĐATN) này là công trình do chính tôi nghiên cứu và thực hiện. Tôi không sao chép từ bất kỳ một bài viết nào đã được công bố mà không trích dẫn nguồn gốc.Nếu có bất kỳ một sự vi phạm nào, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm”. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 12 năm 2015 Ký tên ii
5. TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập - Tự do – Hạnh phúc Bộ môn Cơ Điện Tử PHIẾU CHẤM ĐIỂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tên đề tài: MÔ HÌNH MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP Tên sinh viên: Long Phú Quí MSSV: 10911047 A. ĐÁNH GIÁ TT Mục đánh giá Điểm tối đa Điểm chấm 1. Hình thức và kết cấu ĐATN 20 Đú ng format vớ i đầy đủ cả hình thứ c và nôị dung của cá c muc̣ 5 Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài 10 Tính cấp thiết của đề tài 5 2. Nội dung ĐATN 50 Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa 5 học xã hội Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10 Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình 15 đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế. Khả năng cải tiến và phát triển 15 Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành 5 3. Kỹ năng thuyết trình 30 Thuyết trình hiệu quả, tự tin, trình bày rõ ràng, mạch lạc, truyền cảm 10 hứng cho người nghe,có khả năng làm việc nhóm, Trả lời câu hỏi phản biện với ki ến thức về các vấn đề liên quan, hiểu 15 được ảnh hưởng của các giải pháp của mình Hiểu được trách nhiệm nghề nghiệp và đạo đức nghề nghiệp 3 Tr ang phuc̣ chỉnh tề và nghiêm tú c 2 TỔNG ĐIỂM 100 B. CÁC Ý KIẾN NHẬN XÉT KHÁC(Nếu có) C. KẾT LUẬN (Ghi rõ cần phải bổ sung, chỉnh sửa những mục gì trong ĐATN) Ngày tháng 01 năm 2016 Ngƣời nhận xét (Ký và ghi rõ họ tên) iii
6. TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập - Tự do – Hạnh phúc Bộ môn Cơ Điện Tử PHIẾU CHẤM ĐIỂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tên đề tài: MÔ MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP. Tên sinh viên: Dƣơng Hoàng Quân MSSV: 10911045 A. ĐÁNH GIÁ TT Mục đánh giá Điểm tối đa Điểm chấm 4. Hình thức và kết cấu ĐATN 20 Đú ng format vớ i đầy đủ cả hình thứ c và nôị dung của cá c mục 5 Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài 10 Tính cấp thiết của đề tài 5 5. Nội dung ĐATN 50 Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa 5 học xã hội Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10 Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình 15 đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế. Khả năng cải tiến và phát triển 15 Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành 5 6. Kỹ năng thuyết trình 30 Thuyết trình hiệu quả, tự tin, trình bày rõ ràng, mạch lạc, truyền cảm 10 hứng cho người nghe,có khả năng làm việc nhóm, Trả lời câu hỏi phản biện với ki ến thức về các vấn đề liên quan, hiểu 15 được ảnh hưởng của các giải pháp của mình Hiểu được trách nhiệm nghề nghiệp và đạo đức nghề nghiệp 3 Tr ang phuc̣ chỉnh tề và nghiêm tú c 2 TỔNG ĐIỂM 100 B. CÁC Ý KIẾN NHẬN XÉT KHÁC(Nếu có) C. KẾT LUẬN (Ghi rõ cần phải bổ sung, chỉnh sửa những mục gì trong ĐATN) Ngày tháng 01 năm 2016 Ngƣời nhận xét (Ký và ghi rõ họ tên) iv
7. TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập - Tự do – Hạnh phúc Bộ môn Cơ Điện Tử PHIẾU CHẤM ĐIỂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tên đề tài: MÔ HÌNH MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP. Tên sinh viên: Tạ Nguyễn Thông MSSV: 10911007 A. ĐÁNH GIÁ TT Mục đánh giá Điểm tối đa Điểm chấm 7. Hình thức và kết cấu ĐATN 20 Đú ng format vớ i đầy đủ cả hình thứ c và nôị dung của cá c mục 5 Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài 10 Tính cấp thiết của đề tài 5 8. Nội dung ĐATN 50 Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa 5 học xã hội Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10 Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình 15 đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế. Khả năng cải tiến và phát triển 15 Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành 5 9. Kỹ năng thuyết trình 30 Thuyết trình hiệu quả, tự tin, trình bày rõ ràng, mạch lạc, truyền cảm 10 hứng cho người nghe,có khả năng làm việc nhóm, Trả lời câu hỏi phản biện với ki ến thức về các vấn đề liên quan, hiểu 15 được ảnh hưởng của các giải pháp của mình Hiểu được trách nhiệm nghề nghiệp và đạo đức nghề nghiệp 3 Tr ang phuc̣ chỉnh tề và nghiêm tú c 2 TỔNG ĐIỂM 100 B. CÁC Ý KIẾN NHẬN XÉT KHÁC(Nếu có) C. KẾT LUẬN (Ghi rõ cần phải bổ sung, chỉnh sửa những mục gì trong ĐATN) Ngày tháng 01 năm 2016 Ngƣời nhận xét (Ký và ghi rõ họ tên) v
8. TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập - Tự do – Hạnh phúc Bộ môn Cơ Điện Tử PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên hướng dẫn) Họ và tên sinh viên: Long Phú Quí MSSV: 10911047 Dƣơng Hoàng Quân MSSV: 10911045 Tạ Nguyễn Thông MSSV: 10911007 Tên đề tài: MÔ HÌNH MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP. Ngành đào tạo: Sƣ phạm kỹ thuật Cơ điện tử. Họ và tên GV hƣớng dẫn: ThS.Nguyễn Xuân Quang Ý KIẾN NHẬN XÉT 1. Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên: 2. Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN: 2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: 2.2 Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển) 2.3.Kết quả đạt được: vi
9. 2.4. Những tồn tại (nếu có): 3. Đánh giá: Điểm Điểm đạt TT Mục đánh giá tối đa đƣợc 1. Hình thức và kết cấu ĐATN 30 Đú ng format vớ i đầy đủ cả hình thứ c và nôị dung của cá c muc̣ 10 Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài 10 Tính cấp thiết của đề tài 10 2. Nội dung ĐATN 50 Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa 5 học xã hội Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10 Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình 15 đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế. Khả năng cải tiến và phát triển 15 Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành 5 3. Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài 10 4. Sản phẩm cụ thể của ĐATN 10 Tổng điểm 100 4. Kết luận:  Đƣợc phép bảo vệ  Không đƣợc phép bảo vệ TP.HCM, ngày tháng 01 năm 2016 Giảng viên hƣớng dẫn (Ký, ghi rõ họ tên) vii
10. TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập - Tự do – Hạnh phúc Bộ môn Cơ điện tử PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên phản biện) Họ và tên sinh viên: Long Phú Quí MSSV: 10911047 Dƣơng Hoàng Quân MSSV: 10911045 Tạ Nguyễn Thông MSSV: 10911007 Tên đề tài: MÔ HÌNH MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP Ngành đào tạo: Sƣ phạm kỹ thuật Cơ điện tử. Họ và tên GV phản biện: Ý KIẾN NHẬN XÉT 1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: 2. Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển) 3.Kết quả đạt được: 4. Những thiếu sót và tồn tại của ĐATN: 5. Câu hỏi: viii
11. 6. Đánh giá: Điểm Điểm đạt TT Mục đánh giá tối đa đƣợc 1. Hình thức và kết cấu ĐATN 30 Đú ng format vớ i đầy đủ cả hình thứ c và nôị dung của cá c muc̣ 10 Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài 10 Tính cấp thiết của đề tài 10 2. Nội dung ĐATN 50 Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa 5 học xã hội Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10 Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình 15 đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế. Khả năng cải tiến và phát triển 15 Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành 5 3. Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài 10 4. Sản phẩm cụ thể của ĐATN 10 Tổng điểm 100 7. Kết luận:  Đƣợc phép bảo vệ  Không đƣợc phép bảo vệ TP.HCM, ngày tháng 01 năm 2016 Giảng viên phản biện (Ký, ghi rõ họ tên) ix
12. LỜI CẢM ƠN Chúng em xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với thầy Nguyễn Xuân Quang, giáo viên hƣớng dẫn và giáo viên phản biện là thầy Đồng Sĩ Linh đã định hƣớng, chỉ bảo, dìu dắt chúng em trong quá trình thực hiện đề tài. Nhóm cũng gởi lời cảm ơn đối với thầy cô khoa Cơ khí chế tạo máy, bộ môn Cơ điện tử đã chỉ bảo, định hƣớng cho chúng em trong quá trình học tập và thực hiện đề tài này. Cuối cùng với lòng biết ơn sâu sắc nhất xin dành cho gia đình, bạn bè đã giúp đỡ rất nhiều về vật chất và tinh thần để nhóm hoàn thành tốt đề tài. Sinh viên thực hiện Long Phú Quí Dƣơng Hoàng Quân Tạ Nguyễn Thông x
13. TÓM TẮT ĐỒ ÁN THIẾT KẾ BÀI GIẢNG MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP Đồ án là bài giảng thí nghiệm môn mạng truyền thông công nghiệp. Hiện tại trong thƣ viện bài giảng của bộ môn có ba bài thí nghiệm mạng truyền thông về mạng PROFIBUS và AS-i, hiện vẫn chƣa có bài thực hành về mạng Ethernet. Đặc biệt là các bài vẫn chƣa liên quan đến kỹ thuật truyền dẫn bằng cáp quang, một phƣơng pháp đang sử dụng rất nhiều trong công nghiệp. Nhu cầu giáo dục gắn liền với thực tiễn xã hội là vô cùng cấp thiết. Có 40% doanh nghiệp sử dụng hệ thống mạng Ethenet trong quản lý, đồng bộ các thiết bị điều khiển truyền qua cơ chế giao thức TCP/IP. Bài giảng đƣợc xây dựng sẽ làm phong phú thêm các bài thực tập cho sinh viên, vì sinh viên có thể thiết lập cấu hình kết nối các thiết bị không chỉ ở các lớp thiết bị, lớp vật lý mà còn có thể thực hiện ở lớp giám sát cấp phòng ban qua đƣờng truyền bằng cáp quang Đồ án còn tạo ra sự mới mẻ cho sinh viên khi bài thí nghiệm này không sử dụng hoàn toàn thiết bị của Sienmen, mà là một công ty khác có thiết bị hoạt động tốt và giá thành rẻ hơn. Sau khi sinh viên tốt nghiệp và dấn thân làm việc ở các công ty sẽ giúp ích cho sinh viên về lựa chọn thiết bị khi sử dụng Ngoài ra, nhóm còn thực hiện thêm hai bài dạy bằng Video dựa trên bài thí nghiệm vừa xây dựng. Hiện nay Internet phát triển rất mạnh và các thiết bị di động nhƣ máy tính bảng và điện thoại thông minh rất phổ biến có thể kết nối mạng internet qua 3G và tƣơng lai là 4G, 5G. Vì thế, xây dựng một bài giảng online bằng video là đi kịp với xu thế thời đại thông tin ngày nay. Các bạn sinh viên có thể lên Youtube xem trực tiếp các bƣớc hƣớng dẫn chi tiết bài giảng, cũng nhƣ mô hình mô phỏng động quy trình của các trạm thiết bị. Bài giảng không chỉ giảng dạy cho sinh viên trƣờng Đại học sƣ phạm kỹ thuật TP HCM mà còn là một tài liệu mở cho tất cả mọi ngƣời muốn nghiên cứu, thậm chí là toàn thế giới khi đặt chế độ tạo phụ đề tự động mọi thứ tiếng. Với các ƣu điểm và lợi ích trên càng làm thôi thúc nhóm em hoàn thành tốt đồ án xi
14. ABSTRACT LECTURE EXPERIMENT DESIGN NETWORK COMMUNICATIONS INDUSTRY Development of the experimental lecture courses industrial communication networks. Currently the library's lecture subjects experiment three communication networks PROFIBUS and AS-i network, there are currently no practical on an Ethernet network. Especially the post has yet to related techniques in optical fiber transmission, a method is used a lot in industry. Educational needs associated with social reality is extremely urgent. 40% of enterprises use network management Ethernet, asynchronous transfer of control devices through the mechanism of TCP / IP. The lecture is built will enrich the exercises for students, because students can configure connected devices in the classroom not only equipment, but also the physical layer can be done in class monitor departmental level through optical fiber transmission line Projects also create something new for the students when this experiment is not used entirely Sienmen device, which is another company operating with good and cheaper. After graduates and commitment to work in the company will help students to choose the device you use In addition, the group also conducted two lessons with video based on experiments recently built. Currently developing a strong Internet and mobile devices such as tablets and smartphones so popular can connect via 3G networks and future internet as 4G, 5G. Therefore, building an online lecture video is going up with the trend of today's information age. Students can watch live on Youtube step instructions detailed lectures, as well as simulation models of dynamic processes and equipment stations. Lecture not only teach students the University of technical teachers HCMC but also as a document open to all who want to study, and even the whole world to set the automatic captioning all languages. With these advantages and benefits on impulse makes me complete group projects. xii
15. MỤC LỤC Trang NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i LỜI CAM KẾT ii PHIẾU CHẤM ĐIỂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iii PHIẾU CHẤM ĐIỂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iv PHIẾU CHẤM ĐIỂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP v PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP vi PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP vii PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP viii LỜI CÁM ƠN x TÓM TẮT ĐỒ ÁN xi ABSTRACT xii MỤC LỤC xiii DANH MUC̣ BẢ NG BIỂ U xvi DANH MUC̣ SƠ ĐỒ , HÌNH VẼ xvii CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1 1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1 1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 1 1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 1 1.4 Đối tƣợng nghiên cứu và giới hạn của đề tài 2 1.4.1 Đối tƣợng nghiên cứu 2 1.4.2 Giới hạn của đề tài 2 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu 2 1.6 Phân tích trong và ngoài nƣớc 3 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4 2.1 Giới thiệu về PROFIBUS 4 2.1.1 Kiến trúc giao thức 4 2.1.2 Cấu trúc mạng và kỹ thuật truyền dẫn 5 2.1.3 Truy nhập bus 6 2.1.4 Dịch vụ truyền dữ liệu 6 2.1.5 Cấu trúc bức điện 7 2.4.6 Phƣơng tiện truyền dẫn 8 2.4.7 PROFIBUS DP. 11 2.2 Giới thiệu về Ethernet 16 2.2.1 Kiến trúc giao thức 16 2.2.2 Cấu trúc mạng và kỹ thuật truyền dẫn 16 xiii
16. 2.2.3 Cơ chế giao tiếp 18 2.2.4 Cấu trúc bức điện 18 2.2.5 Truy nhập bus. 19 2.2.6 Hiệu suất đƣờng truyền và tính năng thời gian thực. 19 2.2.7 Mạng LAN 802.3 chuyển mạch. 19 2.2.8 Fast Ethernet. 20 2.2.9 High Speed Ethenet. 21 2.2.10 Industrial Ethenet . 22 CHƢƠNG 3: GIỚI THIỆU THIẾT BỊ 23 3.1 Băng chuyền 23 3.2 Xi lanh trƣợt 23 3.3 Xi lanh khí nén 23 3.4 Xi lanh kẹp 24 3.5 Mâm quay 24 3.6 Máy khoan 24 3.7 Băng trƣợt. 24 3.8 Van 5/2 24 3.9 Cảm biến Quang. 25 3.10 Cảm biến từ . 25 3.11 Cảm biến tiệm cận điện dung. 25 3.12 Cảm biến tiệm cận điện cảm 25 3.13 Công tắc hành trình. 26 3.14 Máy tính công nghiệp. 26 CHƢƠNG 4: GIỚI THIỆU MẠCH ĐIỆN VÀ THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN 27 4.1 Mạch điện I/O 27 4.2 Mạch nút nhấn và đèn báo 28 4.3 Mạch khí nén 29 4.4 Mạch cảm biến 29 4.5 Thuật toán điều khiển 30 CHƢƠNG 5: THIẾT KẾ BÀI GIẢNG MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP 19 BÀI 1: Kết nối S7-400 với ET 200M điều khiển 2 trạm thiết bị trong hệ thống mạng Profibus I. Mục tiêu bài học 31 II. Nguyên lý hoạt động 31 III. Cơ sở lý thuyết 31 IV. Giới thiệu thiết bị 35 a. Phần cơ khí 35 b. Phần điều khiển 37 xiv
17. V. Sơ đồ kết nối 38 a. Kết nối DI/DO 38 b. Bảng giá trị 38 c. Kết nối mạng truyền thông 39 VI. Phần thí nghiệm 40 BÀI 2: Kết nối S7-300 với máy tính công nghiệp trong hệ thống mạng Ethernet truyền dẫn bằng cáp quang I. Mục tiêu bài học 45 II. Nguyên lý hoạt động 45 III. Cơ sở lý thuyết 45 IV. Giới thiệu thiết bị 52 V. Sơ đồ kết nối kết nối mạng truyền thông 54 VI. Phần thí nghiệm 55 BÀI 3: Kết nối truyền thông giữa S7-300 CPU 312 với S7-300 CPU 315 trong hệ thống mạng Ethernet truyền dẫn bằng cáp quang I. Mục tiêu bài học 45 II. Nguyên lý hoạt động 45 III. Cơ sở lý thuyết 45 IV. Giới thiệu thiết bị 52 V. Sơ đồ kết nối kết nối mạng truyền thông 54 a. Kết nối DI/DO 38 b. Bảng giá trị 38 c. Kết nối mạng truyền thông 39 VI. Phần thí nghiệm 55 BÀI 4: BÀI GIẢNG E-LEARNING Kết nối S7-300 với máy tính công nghiệp trong hệ thống mạng Ethernet truyền dẫn bằng cáp quang BÀI 5: BÀI GIẢNG E-LEARNING Kết nối truyền thông giữa S7-300 CPU 312 với S7- 300 CPU 315 trong hệ thống mạng Ethernet truyền dẫn bằng cáp quang TÀI LIỆU THAM KHẢO 23 PHỤ LỤC 25 xv
18. DANH MỤC BẢNG BIỂU Trang Bảng 2.1: Chiều dài tối đa của một đoạn mạng PROFIBUS (cáp STP loại A) 21 Bảng 2.2: Các loại sợi thủy tinh 27 Bảng 2.3: Một số loại cáp truyền Ethernet thông dụng 33 Bảng 2.4: Cấu trúc khung MAC theo IEEE 802.3/Ethernet 34 Bảng 2.5: Một số loại cáp truyền Fast Ethernet thông dụng 37 Bảng 4.1: Thông số kỹ thuật 43 Bảng 5.1: Chiều dài tối đa của một đoạn mạng PROFIBUS (cáp STP loại A) 48 Bảng 5.2: Bảng địa chỉ kết nối và chức năng thiết bị của trạm cấp phôi 56 Bảng 5.3: Bảng địa chỉ kết nối và chức năng thiết bị của trạm gia công 55 Bảng 5.4: Một số loại cáp truyền Ethernet thông dụng 62 Bảng 5.5: Một số loại cáp truyền Fast Ethernet thông dụng 64 Bảng 5.6: Các loại sợi thủy tinh 67 xvi
19. DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ Trang Hình 2.1: Kiến trúc giao thức của PROFIBUS 20 Hình 2.2: Cấu hình Multi-Master trong PROFIBUS 22 Hình 2.3: Các dịch vụ truyền dữ liệu PROFIBUS 23 Hình 2.4: Đôi dây xoắn và tác dụng trung hòa trƣờng điện từ 24 Hình 2.5: Hai kiểu cáp đôi dây xoắn - STP và UTP 25 Hình 2.6: Nguyên tắc phản xạ toàn phần (n1 > n2) 26 Hình 2.7:Nguyên tắc làm việc của cáp quang đƣợc minh họa 30 Hình 2.8: Nguyên tắc trao đổi dữ liệu tuần hoàn Master/Slave 32 Hình 2.9: Giao tiếp trực tiếp giữa các trạm tớ 32 Hình 2.10: Ethernet/IEEE 802.3 trong tập chuẩn IEEE 802 32 Hình 2.11: Ba kiểu mạng Ethernet với cáp đồng trục và đôi dây xoắn 34 Hình 2.12: Sử dụng bộ lặp trong mạng LAN 802.3 chuyển mạch 35 Hình 2.13: Hiệu suất đƣờng truyền Ethernet 10 Mbit/s 36 Hình 2.14: Một cấu hình dự phòng HSE tiêu biểu 37 Hình 4.1: Mạch I/O 43 Hình 4.2: Sơ đồ chân và ký hiệu mạch I/O 43 Hình 4.3: Mặt trƣớc và sau của bảng điều khiển 44 Hình 4.4: Sơ đồ mạch điều khiển đèn và nút nhấn 44 Hình 4.5: Sơ đồ mạch khí nén trạm cấp phôi 45 Hình 4.6: Sơ đồ mạch cảm biến trạm cấp phôi 45 Hình 4.7: Quy trình hoạt động của trạm cấp phôi và trạm gia công 46 Hình 5.1: Cấu hình Multi-Master trong PROFIBUS 49 Hình 5.2: Giao tiếp trực tiếp giữa các trạm tớ 50 Hình 5.3: Trạm cấp phôi 51 Hình 5.4: Trạm gia công 52 Hình 5.5 :Sơ đồ kết nối cảm biến và cơ cấu chấp hành 54 Hình 5.6: Sơ đồ kết nối mạng Profibus 55 Hình 5.7: Ethernet/IEEE 802.3 trong tập chuẩn IEEE 802 61 Hình 5.8: Hiệu suất đƣờng truyền Ethernet 10 Mbit/s 62 Hình 5.9: Nguyên tắc phản xạ toàn phần (n1 > n2) 64 Hình 5.10: Nguyên tắc làm việc của cáp quang đƣợc minh họa trên 64 xvii
20. CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Tính cấp thiết của đề tài Bƣớc vào thiên niên kỷ mới, thế giới đã có những bƣớc tiến nổi bật lĩnh vực truyền dẫn thông tin. Để theo kịp sự phát triển của xã hội, nhà trƣờng luôn nắm bắt nhu cầu của nhà tuyển dụng tại Việt Nam. Với những nguyên nhân đó, bộ môn Cơ Điện tử đã đầu tƣ thiết bị hiện đại ngoài thị trƣờng, và giao cho giáo viên thiết kế các bài giảng thí nghiệm Mạng truyền thông công nghiệp. Bài giảng này sẽ đóng góp thêm sự phong phú trong thƣ viện bài học cũng nhƣ mang lại sự đa dạng trong chất lƣợng bài thí nghiệm đồng thời giúp cho sinh viên có nhiều giờ thực hành hơn góp phần nâng cao chất lƣợng giáo dục, khi tiêu chí của nhà trƣờng là HỌC ĐI ĐÔI VỚI HÀNH Ngoài ra, nhóm còn thực hiện thêm hai bài dạy bằng Video dựa trên bài thí nghiệm vừa xây dựng. Hiện nay Internet phát triển rất mạnh và các thiết bị di động nhƣ máy tính bảng và điện thoại thông minh rất phổ biến có thể kết nối mạng internet qua 3G và tƣơng lai là 4G, 5G. Vì thế, xây dựng một bài giảng online bằng video là đi kịp với xu thế thời đại thông tin ngày nay. Các bạn sinh viên có thể lên Youtube xem trực tiếp các bƣớc hƣớng dẫn chi tiết bài giảng, cũng nhƣ mô hình mô phỏng động quy trình của các trạm thiết bị. Bài giảng không chỉ giảng dạy cho sinh viên trƣờng Đại học sƣ phạm kỹ thuật TP HCM mà còn là một tài liệu mở cho tất cả mọi ngƣời muốn nghiên cứu, thậm chí là toàn thế giới khi đặt chế độ tạo phụ đề tự động mọi thứ tiếng. Với các ƣu điểm và lợi ích trên càng làm thôi thúc nhóm em hoàn thành tốt đồ án 1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - Tạo ra các bài giảng thực hành mạng Ethernet theo cơ chế TCP/IP cho bộ môn Cơ điện tử khoa Cơ khí chế tạo máy. - Tạo ra bài giảng có tính chuyên môn hóa cao, thực tiễn với đời sống công nghiệp góp phần nâng cao kiến thức cho sinh viên - Đóng góp bài học thực hành vào hệ thống mạng internet để mọi ngƣời khắp thế giới nghiên cứu. 1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài - Thiết kế, lựa chọn thiết bị và lắp đặt phần cơ khí hai trạm ccasp phoi và trạm gia công - Lựa chọ thiết bị điều khiển của nhiều hãng nhằm giảm chi phí đầu tƣ nhƣng vẫn đảm bảo chất lƣợng và mục đích sử dụng - Tìm hiểu, nghiên cứu mạng Ethernet và Profibus. - Kết nối các PLC S7 300, S7 400 bằng hệ thống mạng Ethernet và Profibus bằng Module CP 343-3 Lean. - Tìm hiểu lý thuyết truyền dẫn bằng cáp quang. - Thiết kế và kết nối kết hợp mạng Profibus và Ethernet truyền dẫn bằng cáp quang. - Xây dựng lƣu đồ thuật toán điều khiển hai trạm mô hình thiết bị thu nhỏ trong các thiết bị nhà máy, là trạm cấp phôi và trạm gia công `18
21. - Thiết kế, vẽ hai trạm thiết bị bằng phần mềm Solidwork và xuất ra video quy trình hoạt động của hai trạm - Viết chƣơng trình điều khiển bằng phần mềm Simatic Step 7 300 V5.5 bằng ngôn ngữ logic. - Kết nối và giao tiếp giữa hai PLC Master trong hệ thống mạng truyền thông công nghiệp - Thiết kế và vẽ mô hình giám sát bằng phần mềm Win CC cho máy tính công nghiệp, máy tính xách tay và HMI - Thiết kế xây dựng 4 bài giảng thực hành mạng truyền thông công nghiejp cho bộ môn cơ điện tử - Thiết kế xây dựng bài giảng trên internet theo kịp xu thế thời đại công nghệ thông tin 1.4 Đối tƣợng nghiên cứu và giới hạn của đề tài 1.4.1 Đối tƣợng nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu của đề tài là thiết kế bài giảng thực hành mô hình mạng truyền thông. Do mô hình đƣợc đem vào sử dụng thực tế nên nhóm tập trung vào tính toán thiết kế sơ bộ rồi sau đó thiết kế quy trình hoạt động, xây dựng bài giảng thực hành một cách chi tiết và logic nhất để sinh viên có thể hiểu, vận dụng kiến thức đã có để hoàn thành bài thực hành, tránh trƣờng hợp sinh viên chỉ làm theo hƣớng dẫn, không tìm tòi vận dụng đầu óc. Bên cạnh đó máy đƣợc điều khiển bằng hệ thống tự động hóa và chƣơng trình nên nhóm nghiên cứu về các dòng PLC của Siemens có trên thị trƣờng. Đặc biệt là các module truyền thông Ethernet Đối tƣợng cần tìm hiểu: - Tài liệu liên quan đến mạng truyền thông công nghiệp. - Tài liệu liên quan đến sản phẩm của Siemens - Tài liệu liên quan đến nghiệp vụ sƣ phạm. 1.4.2 Giới hạn của đề tài - Các thiết bị đa phần đã qua sử dụng nên không tránh khỏi sai sót và vấn đề trong hoạt động. - Các thiết bị ban đầu lựa chọn để mở rộng mạng truyền thông thêm mạng MODBUS vẫn chƣa đƣợc đầu tƣ. - Diện tích phòng thí nghiệm nhỏ, rất khó khăn khi thiết kế xây dựng thêm nhiều bài thí nghiệm cho sinh viên. 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu Để hoàn thành tốt mục tiêu đề ra của đề tài, nhóm đã sử dụng các phƣơng pháp nghiên cứu là tìm tài liệu, tìm hiểu một số đề tài khoa học liên quan đến cơ khí, điều khiển, nghiên cứu một số trang web, sách Từ đó đƣa ra các phƣơng án thiết kế và lựa chọn thiết bị. Sau khi chế tạo xong mô hình, nhóm tiến hành chạy thử nghiệm để nhận xét, đánh giá kết quả so với mục tiêu đã đề ra. Từ đó xây dựng bài giảng thực hành cho bộ môn 19
22. S K L 0 0 2 1 5 4