Đang tải... (xem toàn văn)
LẬP TRÌNH VÀ CHẠY THỰC TẾ TRÊN PLC S7-200, S7-300, VÀ PLC ROCKWELL CÁC MẠNG AS-I, PROFIBUS-DB, ETHERNET, DEVICENET, CONTROL NET,...
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BỘ MƠN ĐIỀU KHIỂN - TỰ ĐỘNG ĐỒ ÁN MƠN HỌC 2 NGÀNH: CƠNG NGHỆ ĐIỆN TỰ ĐỘNG Đề Tài: MẠNG TRUYỀN THƠNG CƠNG NGHIỆP GVHD: TS. TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN SVTH : LÊ ĐỨC TỒN 10118074 TP. HỒ CHÍ MINH – 01 / 01 / 2014 Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Khoa Điện – Điện Tử Bộ Môn ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc Ngày tháng năm 2014 PHIẾU CHẤM ĐỒ ÁN MÔN HỌC 2 (Dành cho người hướng dẫn) 1. Họ tên sinh viên: MSSV: 2. Tên đề tài: 3. Người hướng dẫn : 4. Những ưu điểm của Đồ án : 5. Những thiếu sót của Đồ án: 6. Đánh giá Điểm ( Số và chư õ): CHỮ KÝ và HỌ TÊN . NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MƠN HỌC 1. Tên đồ án: MẠNG TRUYỀN THƠNG CƠNG NGHIỆP 2. Nội dung báo cáo: Nộp báo cáo đồ án mơn học 2 đúng thời hạn. Trình bày nội dung bản báo cáo, và trả lời vấn đáp của giáo viên hướng dẫn. 3. Giáo viên hướng dẫn: TS. TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN 4. Ngày hồn thành nhiệm vụ: 02/01/2014 LỜI CẢM ƠN Em xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy Cô trong khoa Điện- Điện Tử, đã giảng dạy và truyền đạt kiến thức nền tảng cho em. Để có đủ kiến thức để thực hiện đồ án này. Mặc dù đã có nhiều cố gắng và nỗ lực thực hiện, nhưng trong quá trình thực hiện đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót…Rất mong nhận được sự góp ý, chỉ dẫn của thầy và các bạn. Người thực hiện đồ án LÊ ĐỨC TOÀN Phần A: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI MỤC LỤC Phần A GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI Chương 1 Giới thiệu tổng quát về đề tài Tốc độ phát triển nhanh chóng của công nghệ vi điện tử, kỹ thuật truyền thông và công nghệ phần mềm trong những năm gần đây đã tạo sự chuyển biến cơ bản trong hướng đi cho các giải pháp tự động hóa công nghiệp. Xu hướng phân tán, mềm hóa và chuẩn hóa là ba trong nhiều điểm đặc trưng cho sự thay đổi này. Sự ứng dụng rộng rãi các hệ thông mạng truyền thông công nghiệp,đặc biệt các hệ thống bus trường, là một ví dụ tiêu biểu. Mạng truyền thông công nghiệp cũng như công nghệ bus trường không phải là một lĩnh vực hoàn toàn mới, mà thực chất là các công nghệ được kế thừa, chắt lọc và phát triển từ kỹ thuật truyền thông nói chung cho phù hợp với các yêu cầu trong công nghiệp. Về công nghệ bus trường, từ hơn một thập kỷ nay, công nghệ bus trường, đã trở nên không thể thiếu trong các hệ thống và giám sát hiện đại. Vì mạng truyền thông công nghiệp là một mảng lớn bao gồm rất nhiều hệ thống bus từ cấp thấp đến cấp cao, và cũng rất đa dạng do nhiều hãng tạo ra. Nên với giới hạn một đồ án môn học em chỉ tìm hiểu về một phần mạng truyền thông của Siemens thông qua hai loại mạng ở 2 cấp khác nhau đó là cấp trường và cấp cơ cấu chấp hành là PROFIBUS và AS-I được thiết lập và điều khiển bằng PLC S7-300 Hình 1.1: Mạng truyền thông công nghiệp siemens Trang 4 Phần A: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Mục tiêu Hoàn thành báo cáo và biết cách thiết lập kết nối trao đổi dữ liệu giữa hai PLC S7_300 bằng mạng PROFIBUS và từ PLC S7-300 điều khiển được các cơ cấu chấp hành bằng mạng AS-I thông qua một module mạng CP343- 2. 1.2 Các phương án thực hiện - Tìm tài liệu về mạng truyền thông công nghiệp, lập trình plc - Đọc datasheet của PLC S7-300, và datasheet của module mạng CP343-2 - Tham khảo cách kết nối do người khác đã làm - Tự thiết lập cài đặt các thông số của phần cứng, và viết chương trình - Đổ chương trình đã viết xuống PLC thật Trang 5 Phần B: NỘI DUNG Phần B NỘI DUNG Chương 1 GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-300, MODULE MẠNG AS-I CP343-2 1.1 Giới thiệu sơ lược về PLC S7-300 Hình 1.2: PLC S7-300 PLC S7 300 là bộ thiết bị khả trình cỡ trung bình do hãng Siemens sản xuất với kích thước nhỏ gọn. Bộ nhớ: • Bộ nhớ làm việc 64 KB. • Vùng nhớ chương trình 96KB. • Card nhớ mở rộng lên đến 4 MB. • Tốc độ truyền 0.3 ms cho 1000 lệnh. • Bit nhớ 2048 MB: Thiết lập có thể được nhớ là MB0 ÷ MB255, bộ nhớ bit được mặc định trước là MB0 ÷ MB15. • Gồm có 64 Counter (bộ đếm) : Thiết lập có thể được nhớ là C0 ÷ C63, Counter được mặc định trước là C0 ÷ C7. • Timer từ T0 ÷ T127 không có timer nào được mặc định trước. • Vùng nhớ dữ liệu gồm có 8 DBs (khối dữ liệu) chứa 4096 byte dữ liệu. • Dữ liệu nội bộ 1536 byte, mỗi cấp ưu tiên là 256 byte. • Ngõ vào digital input và ngõ ra digital output là 1024 ngõ. • Ngõ vào analog input và ngõ ra analog output là 1024 ngõ. • Địa chỉ ngõ vào là I0.0 ÷ I 127.7. • Địa chỉ ngõ ra là Q0.0 ÷ Q 127.7 Trang 6 Phần B: NỘI DUNG Hình 1.3 Cấu trúc phần cứng của PLC S7-300 Các module trong PLC S7-300 là: - Module nguồn (power supply) - Module xử lí trung tâm CPU (central processing unit) - Module truyền thông IM (interface module) - Module tín hiệu SM (signal module) - Module chức năng (function module) - Module truyền thông CP (communication module) Mở rộng rack cho PLC S7-300 Hình 1.4 Hình 1.4: sơ đồ mở rộng rack cho PLC S7-300 Trang 7 Phần B: NỘI DUNG Vùng nhớ của PLC S7-300 I : Miền bộ đệm các cổng ngõ vào số Q : Miền bộ đệm các cổng ngõ ra số M : Miền các cờ T (Timer): Miền nhớ phục vụ bộ thời gian C (counter): Miền nhớ phục vụ bộ đếm PI : Miền địa chỉ của các module vào tương tự PQ: Miền địa chỉ của các module ra tương tự 1.2 Giới thiệu module truyền thông mạng AS-I CP343-2 Module CP343-2 dùng để truyền thông mạng AS-I giữa PLC S7-300 và các cơ cấu chấp hành, cảm biến có gắn card AS-I. Hình 1.5: module CP343-2 và mạng truyền thông siemens Module CP343-2 có thể được vận hành trong các hệ thống tự động hóa (AS hoặc PLC) của các dòng S7-300 và trong hệ thống ET 200M. Nó cho phép kết nối mạng AS-I với các bộ điều khiển lập trình được liệt kê ở trên. Bằng cách sử dụng CP 343-2, ta có thể đưa dữ liệu vào và truy xuất ngõ ra trên những AS-I slave từ PLC. CP343-2 chiếm 16 byte inputs và 16 byte outputs trong vùng analog của bộ điều khiển mà qua đó ta có thể đọc và xuất các dữ liệu các Slave. Các thông số kỹ thuật của module CP 343-2: - Chu kỳ quét : 5 ms cho 31 Slave - Thứ tự địa chỉ : 16 byte vào và 16 byte ra trong vùng analog - Nguồn cung cấp : 5 VDC - Nguồn cung cấp cho cáp : Tùy thuộc vào loại AS-I - Dòng tiêu thụ tối đa của Master : 200 mA - Nhiệt độ vận hành : 0 – 60 độ C - Kích thước : (W – H – D ) 40 x 125 x115 Trang 8 Phần B: NỘI DUNG - Trọng lượng : 200g Hình 1.6: Sử dụng Module CP 343-2 master Trang 9 Phần B: NỘI DUNG Trong hình 1.6 ta có một PLC S7-300 có chức năng điều khiển dữ liệu trong mạng ASI. Một module truyền thông mạng CP343-2 có chức năng trao đổi dữ liệu qua lại giữa PLC S7-300 và các cơ cấu chấp hành, cảm biến. Một bộ nguồn (ASI power supply unit) để cung cấp nguồn cho cả mạng và cũng là nguồn nuôi cho các cảm biến, và cơ cấu chấp hành. Một module thụ động nó có chức năng chia mạng ra nhiều nhánh để gắn các cảm biến hoặc cơ cấu chấp hành đã có sẵn card AS-I Một module tích cực có chức năng cũng giống như module thụ động nhưng gắn vào nó là các cơ cấu chấp hành hoặc cảm biến mà không cần chúng phải có card AS-I. Một bộ cáp chia nhánh mạng AS-I (Branch of the asi cable): dùng để chia ra mạng thành nhiều nhánh khác nhau. Trang 10 [...]... không nên, mà là lựa chọn hệ thống mạng truyền thông nào cho phù hợp với yêu cầu và nhiệm vụ thực tế Để sử dụng mạng truyền thông công nghiệp một cách có hiệu quả thì điều đầu tiên là phải hiểu rõ chúng hoạt động như thế nào, đó cũng là lý do của đồ án này 1.2 Hướng phát triển Hiện nay hầu hết chúng ta đều sử dụng các sản phẩm tự động hóa phục vụ truyền thông công nghiệp là của nước ngoài nên phụ thuộc... VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Kết luận Mạng truyền thông công nghiệp là một phần tối quan trọng trong việc tự động hóa quá trình sản xuất, nó cực kỳ cần thiết khi một nhà máy có quy mô lớn Mạng truyền thông công nghiệp có các ưu điểm như - Nâng cao độ tin cậy và độ chính xác của thông tin - Nâng cao độ linh hoạt, tính năng mở của hệ thống - Đơn giản hóa/tiện lợi hóa việc chuẩn đoán, định vị lỗi của các thiết... hóa phục vụ truyền thông công nghiệp là của nước ngoài nên phụ thuộc vào họ rất nhiều cả về kinh tế lẫn kỹ thuật Vì vậy việc nghiên cứu mạng truyền thông trong công nghiệp sẽ là bước tiền đề dù là rất dài cho việc tự sản xuất và làm chủ công nghệ mạng truyền thông công nghiệp của nước nhà Trang 36 ... S7-300 CHO GIAO TIẾP MẠNG PROFIBUS VÀ MẠNG AS-I Ta sử dụng chương trình step7 v5.5 có thể dùng cho win7 64bit 3.1 GIAO TIẾP MẠNG PROFIBUS GIỮA 2 PLC S7 300 Hình 2.6: Giao tiếp 2 PLC S7 300 qua PROFIBUS Trang 21 Phần B: NỘI DUNG Hình 2.7: Trao đổi dữ liệu giữa 2 PLC S7 300 trong mạng PROFIBUS S7-300 (Master) - Sử dụng vùng nhớ I và Q để nhận và truyền dữ liệu - Số lượng byte nhận và truyền và địa chỉ bắt... thuộc vào phương pháp truyền dẫn ở lớp vật lí 2.1.3 Cấu trúc mạng và kỹ thuật truyền dẫn - Truyền dẫn với RS-485 Truyền dẫn với RS-485IS Truyền dẫn với cáp quang Truyền dẫn với MBP 2.1.4 PROFIBUS-DP PROFIBUS-DP được phát triển nhằm đáp ứng các yêu cầu cao về tính năng thời gian trong trao đổi dữ liệu dưới cấp trường, ví dụ giữa thiết bị điều khiển khả trình hoặc máy tính cá nhân công nghiệp với các thiết... có truyền thông profibus-dp nên phải chọn loại có hỗ trợ, là các loại cpu phần tên cuối có chữ dp ví dụ như CPU 313C2DP Trang 24 Phần B: NỘI DUNG Tại trạm S7-300 (1) sau khi chọn loại CPU 313-2 DP thì sẽ có hộp thoại thông báo tạo mạng PROFIBUS Chọn New Oke Khai báo mạng Profibus và đặt tên mạng Trang 25 Phần B: NỘI DUNG Ta double click vào khối DP trong PLC để chọn chế độ làm việc ở đây ta chọn PLC. .. đặt ra là: - - Khả năng đồng tải nguồn, tức dữ liệu và dòng nuôi cho toàn bộ các cảm biến và một phần lớn các cơ cấu chấp hành phải được truyền tải trên cùng một cáp hai dây Phương pháp truyền phải thật bền vững trong môi trường công nghiệp nhưng không đòi hỏi cao về chất lượng đường truyền Cho phép thực hiện cấu trúc mạng đường thẳng cũng như hình cây Các thành phần giao diện mạng có thể thực hiện với... thiết bị trường phân tán như I/O Các thiết bị đo, truyền động và van Việc trao đổi dữ liệu ở đây chủ yếu được thực hiện tuần hoàn theo cơ chế chủ/tớ Các dịch vụ truyền thông cần thiết được định nghĩa qua các chức năng DP cơ sở theo chuẩn EN 50 170 Bên cạnh dó, DP còn hỗ trợ các dịch vụ truyền thông không tuần hoàn, phục vụ tham số hóa, vận hành và chuẩn đoán các thiết bị trường thông minh Trang 15 Phần... qua mạng profibus Trang 22 Phần B: NỘI DUNG Ta tiến hành kết nối cáp PROFIBUS giữa PLC S7-300 qua cổng DP trên PLC S7300 Bước 2: Khai báo phần cứng Khai báo 2 trạm S7-300 có phần cứng theo đúng cấu hình thực tế Hình 2.8: Tạo trạm PLC S7-300 Trang 23 Phần B: NỘI DUNG Ta tạo ra hai trạm PLC S7-300 như hình 2.9 Hình 2.9: Tạo 2 trạm PLC s7-300 Double click vào hardware để thiết lập cấu hình cho trạm PLC. .. byte đọc về và 16 byte xuất đi Save lại và dowload phần cứng xuống PLC S7-300 Trang 34 Phần B: NỘI DUNG Bước 3: viết chương trình cho PLC S7-300 điều khiển slave Đặt một led ở ngõ ra số 1 ở slave thứ 1, đặt 1 công tắc ở ngõ vào thứ nhất tại slave số 31 Chương trình có tác dụng khi bật công tắc ở slave số 31 thì led ở slave số 1 sáng Vì công tắc ở slave 31 nên thuộc vùng nhớ PIB271, rồi ta move về một . giám sát hiện đại. Vì mạng truyền thông công nghiệp là một mảng lớn bao gồm rất nhiều hệ thống bus từ cấp thấp đến cấp cao, và cũng rất đa dạng do nhiều hãng tạo ra. Nên với giới hạn một đồ. chuẩn, đáng tin cậy cho nhiều phạm vi ứng dụng khác nhau, đặc biệt là các ứng dụng có yêu cầu cao về tinh năng thời gian. 2.1.2 kiến trúc giao thức PROFIBUS chỉ thực hiện các lớp 1, lớp 2 và. dùng các bộ chuyển đổi (DP/PA-Link, DP/PA-Coupler) có sẵn trên thị trường. Lớp ứng dụng của FMS bao gồm hai lớp con là FMS (Fieldbus Message Specification) và LLI (Lower Layer Interface), trong