Bài tập lớn hệ thu thập dữ liệu Đại Học Công Nghiệp Hà Nội( word+Code+Mô phỏng)

70 19 0
  • Loading ...
1/70 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 15/04/2018, 17:59

1.1Mạng truyền thông công nghiệp21.1.1 Khái niệm21.1.2 Vai trò mạng truyền thông công nghiệp21.2Cấu trúc chung của các hệ thống điều khiển công nghiệp41.2.2 Cấu trúc mạch vòng (tích cực)71.2.3 Cấu trúc hình sao91.2.4 Cấu trúc cây101.3Mạng PROFIBUSDP111.3.1 Kiến trúc giao thức121.3.2 Cấu trúc mạng và kỹ thuật truyền dẫn141.3.3 Truy nhập bus171.3.4 Dịch vụ truyền dữ liệu181.3.5 Cấu trúc bức điện201.3.6 PROFIBUSDP23Chương 2: Tìm hiểu về WinCC và PLCS7300312.1. Tìm hiểu về Win CC312.1.1.Giới thiệu về phần mềm WinCC312.1.2.Các ứng dụng của WinCC312.2.Giới thiệu về PLC S7 300322.2.1. Giới thiệu322.2.2. Các module của PLC S7300332.2.3.Các mode hoạt động362.2.4. Các kiểu dữ liệu382.2.5. Cấu trúc bộ nhớ382.2.6. Chu kỳ quét của PLC S7 300412.2.7. Các khối OB đặc biệt42Chương 3: Lập trình và thiết kế giao diện người máy giữa PLC S7300 và WinCC443.1. Lập trình thực thi bài toán443.3.1. Khai báo địa chỉ vào ra443.3.2. Chương trình điều khiển bằng ngôn ngữ LADDER S7300443.2. Thiết kế giao diện trên WinCC và PLC553.2.1.Trình tự tạo một Project mới553.2.2. Định nghĩa các Tag643.2.3. Tạo giao diện người dùng trên Graphics Designer653.2.4. Kết quả mô phỏng hệ thống giám sát trộn phối liệu67 Hệ thu thập điều khiển truyền số liệu Mục Lục [Type text] Page Hệ thu thập điều khiển truyền số liệu Chương 1: Tổng quan về hệ thu thập dữ liệu điều khiển và truyền số liệu 1.1 Mạng truyền thông công nghiệp 1.1.1 Khái niệm Mạng truyền thông công nghiệp hay mạng công nghiệp (MCN) khái niệm chung hệ thống mạng truyền thông số, truyền bit nối tiếp, sử dụng để ghép nối thiết bị công nghiệp Các hệ thống truyền thông công nghiệp phổ biến cho phép liên kết mạng nhiều mức khác nhau, từ cảm biến, cấu chấp hành cấp trường máy tính điều khiển, thiết bị quan sát, máy tính điều khiển giám sát máy tính cấp điều hành xí nghiệp, quản lý cơng ty 1.1.2 Vai trò mạng truyền thơng cơng nghiệp • Đơn giản hóa cấu trúc liên kết giữa các thiết bị cơng nghiệp: Một số • lượng lớn thiết bị thuộc chủng loại khác ghép nối với Tiết kiệm dây nối và công thiết kế, lắp đặt hệ thống: Nhờ cấu trúc đơn giản, việc thiết kế hệ thống trở nên dễ dàng nhiều Một số lượng lớn cáp truyền thay đường nhất, giảm chi phí đáng kể • cho ngun vật liệu công lắp đặt Nâng cao độ tin cậy và độ xác thơng tin: Khi dùng phương pháp truyền tín hiệu tương tự cổ điển, tác động nhiễu dễ làm thay đổi nội dung thông tin mà thiết bị khơng có cách nhận biết Nhờ kỹ thuật truyền thông số, thông tin truyền khó bị sai lệch hơn, mà thiết bị nối mạng còn có thêm khả tự phát lỗi chẩn đốn lỗi có Hơn nữa, việc bỏ qua nhiều lần chuyển đổi qua lại tương tự- • số số-tương tự nâng cao độ xác thơng tin Nâng cao độ linh hoạt, tính mở hệ thớng: Một hệ thống mạng chuẩn hóa quốc tế tạo điều kiện cho việc sử dụng thiết bị nhiều hãng khác Việc thay thiết bị, nâng cấp mở rộng phạm vi chức hệ thống dễ dàng nhiều Khả tương tác thành phần (phần cứng phần mềm) nâng cao nhờ giao diện chuẩn [Type text] Page Hệ thu thập điều khiển truyền số liệu • Đơn giản hóa/tiện lợi hóa việc tham sớ hóa, chẩn đoán, định vị lỗi, cố các thiết bị : Với đường truyền nhất, khơng thiết bị trao đổi liệu q trình, mà còn gửi cho liệu tham số, liệu trạng thái, liệu cảnh báo liệu chẩn đốn Các thiết bị tích hợp khả tự chẩn đốn, trạm mạng có khả cảnh giới lẫn Việc cấu hình hệ thống, lập trình, tham số hóa, chỉnh định thiết bị đưa vào vận hành thực từ xa qua • trạm kỹ thuật trung tâm Điều khiển thực hiện từ xa: Sử dụng mạng truyền thông công nghiệp cho phép áp dụng kiến trúc điều khiển điều khiển phân tán, điều khiển phân tán với thiết bị trường, điều khiển giám sát chẩn đốn lỗi từ xa qua Internet, tích hợp thông tin hệ thống điều khiển giám sát với thông tin điều hành sản xuất quản lý công ty 1.1.3 Đặc trưng mạng truyền thông cơng nghiệp  Mục đích phân cấp chức năng: • Mỗi cấp có đặc thù khác khơng phụ thuộc vào lĩnh vực cụ •  thể Với ngành cơng nghiệp, lĩnh vực ứng dụng mơ hình tương tự với cấp số nhiều • Đơi cấp khơng phân định rõ ràng • Càng cấp quan trọng nhiều thông tin trao đổi xử lý • Tiện cho thiết kế hệ thống Một số khái niệm: [Type text] Page Hệ thu thập điều khiển truyền số liệu • Bus trường, bus thiết bị: Hệ thống bus nối tiếp, sử dụng kỹ thuật truyền tin số để kết nối thiết bị thuộc cấp điều khiển (PC, PLC) với • với thiết bị cấp chấp hành, hay thiết bị trường Bus hệ thống, bus điều khiển: Là hệ thống mạng công nghiệp dùng để kết nối máy tính điều khiển máy tính cấp điều • khiển giám sát với Mạng xí nghiệp: mạng LAN bình thường, có chức kết nối máy tính văn phòng thuộc cấp điều hành sản xuất với cấp điều khiển • giám sát Mạng cơng ty: kết nối máy tính văn phòng xí nghiệp, cung cấp dịch vụ trao đổi thông tin nội với khách hàng thư viện điện tử, thư điện tử, hội thảo từ xa qua điện thoại, hình ảnh, cung cấp dịch vụ truy cập Internet thương mại điện tử, v.v Cấu trúc chung các hệ thống điều khiển công nghiệp 1.2 Cấu trúc mạng liên quan tới tổ chức phương thức phối hợp hoạt động thành phần hệ thống mạng Cấu trúc mạng ảnh hưởng tới nhiều tính kỹ thuật, có độ tin cậy hệ thống Có thể phân biệt dạng cấu trúc bus, mạch vòng (tích cực) hình Một số cấu trúc phức tạp hơn, ví dụ cấu trúc cây, xây dựng sở phối hợp ba cấu trúc 1.2.1 Cấu trúc bus Trong cấu trúc đơn giản này, tất thành viên mạng nối trực tiếp với đường dẫn chung Đặc điểm cấu trúc bus việc sử dụng chung đường dẫn cho tất trạm, tiết kiệm cáp dẫn cơng lắp đặt Có thể phân biệt ba kiểu cấu hình cấu trúc bus: daisychain trunk-line/dropline mạch vòng khơng tích cực (Hình 2.1) Hai cấu hình đầu xếp vào kiểu cấu trúc đường thẳng, hai đầu đường truyền khơng khép kín Với daisy-chain, trạm nối mạng trực tiếp giao lộ hai đoạn dây dẫn, không qua đoạn dây nối phụ Ngược lại, cấu hình trunk-line/drop-line, trạm nối qua đường nhánh (drop-line) để đến [Type text] Page Hệ thu thập điều khiển truyền số liệu đường trục (trunk-line) Còn mạch vòng khơng tích cực thực chất khác với trunk-line/drop-line chỗ đường truyền khép kín Bên cạnh việc tiết kiệm dây dẫn tính đơn giản, dễ thực ưu điểm cấu trúc bus, nhờ mà cấu trúc phổ biến hệ thống mạng truyền thông công nghiệp Trường hợp trạm không làm việc (do hỏng hóc, cắt nguồn, ) khơng ảnh hưởng tới phần mạng còn lại Một số hệ thống còn cho việc tách trạm khỏi mạng thay trạm hệ thống hoạt động bình thường Tuy nhiên việc dùng chung đường dẫn đòi hỏi phương pháp phân chia thời gian sử dụng thích hợp để tránh xung đột tín hiệu - gọi phương pháp truy nhập môi trường hay truy nhập bus Nguyên tắc truyền thông thực sau: thời điểm định có thành viên mạng gửi tín hiệu, còn thành viên khác có quyền nhận Ngồi việc cần phải kiểm sốt truy nhập mơi trường, cấu trúc bus có nhược điểm sau: • Một tín hiệu gửi tới tất trạm theo trình tự khơng kiểm sốt được, phải thực phương pháp gán địa (logic) theo kiểu thủ công cho trạm Trong thực tế, công việc gán địa gây khơng khó khăn • Tất trạm có khả phát phải luôn “nghe” đường dẫn để phát thơng tin có phải gửi cho hay khơng, nên phải thiết kế cho đủ tải với số trạm tối đa Đây lý phải hạn chế số trạm đoạn mạng Khi cần mở rộng mạng, phải dùng thêm lặp [Type text] Page Hệ thu thập điều khiển truyền số liệu Hình 2.1 Các cấu trúc dạng bus • Chiều dài dây dẫn thường tương đối dài, cấu trúc đường thẳng xảy tượng phản xạ đầu dây làm giảm chất lượng tín hiệu Để khắc phục vấn đề người ta chặn hai đầu dây hai trở đầu cuối Việc sử dụng trở đầu cuối làm tăng tải hệ thống • Trường hợp đường dẫn bị đứt, ngắn mạch phần kết nối bus trạm bị hỏng dẫn đến ngừng hoạt động hệ thống Việc định vị lỗi gặp nhiều khó khăn • Cấu trúc đường thẳng, liên kết đa điểm gây khó khăn việc áp dụng cơng nghệ truyền tín hiệu sử dụng cáp quang Một số ví dụ mạng cơng nghiệp tiêu biểu có cấu trúc bus PROFIBUS, CAN, WorldFIP, Foundation Fieldbus, LonWorks, AS-i Ethernet [Type text] Page Hệ thu thập điều khiển truyền số liệu 1.2.2 Cấu trúc mạch vòng (tích cực) Cấu trúc mạch vòng thiết kế cho thành viên mạng nối từ điểm đến điểm cách mạch vòng khép kín Mỗi thành viên tham gia tích cực vào việc kiểm sốt dòng tín hiệu Khác với cấu trúc đường thẳng, tín hiệu truyền theo chiều qui định Mỗi trạm nhận liệu từ trạm đứng trước chuyển tiếp sang trạm lân cận đứng sau Quá trình lặp lại tới liệu quay trở trạm gửi, hủy bỏ Ưu điểm mạng cấu trúc theo kiểu nút đồng thời khuếch đại, thiết kế mạng theo kiểu cấu trúc vòng thực với khoảng cách số trạm lớn Mỗi trạm có khả vừa nhận vừa phát tín hiệu lúc Bởi thành viên ngăn cách mạch vòng làm hai phần, tín hiệu truyền theo chiều, nên biện pháp tránh xung đột tín hiệu thực đơn giản Hình 2.2 Cấu trúc mạch vòng Trên Hình 2.2 có hai kiểu mạch vòng minh hoạ: • Với kiểu mạch vòng khơng có điều khiển trung tâm, trạm bình đẳng quyền nhận phát tín hiệu Như việc kiểm soát đường dẫn trạm tự phân chia • Với kiểu có điều khiển trung tâm, trạm chủ đảm nhiệm vai trò kiểm soát việc truy nhập đường dẫn [Type text] Page Hệ thu thập điều khiển truyền số liệu Cấu trúc mạch vòng thực chất dựa sở liên kết điểm-điểm, thích hợp cho việc sử dụng phương tiện truyền tín hiệu đại cáp quang, tia hồng ngoại, v.v Việc gán địa cho thành viên mạng trạm chủ thực cách hoàn toàn tự động, vào thứ tự sẵp xếp vật lý trạm mạch vòng Một ưu điểm cấu trúc mạch vòng khả xác định vị trí xảy cố, ví dụ đứt dây hay trạm ngừng làm việc Tuy nhiên, hoạt động bình thường mạng còn trường hợp tiếp tục với đường dây dự phòng FDDI Hình 2.3 mơ tả cách giải trường hợp cố đường dây (a) cố trạm (b) Trong trường hợp thứ nhất, trạm lân cận với điểm xảy cố tự phát lỗi đường dây tự động chuyển mạch sang đường dây phụ, vòng qua vị trí bị lỗi (bypass) Đường cong in nét đậm biểu diễn mạch kín sau dùng biện pháp by-pass Trong trường hợp thứ hai, trạm bị hỏng, hai trạm lân cận tự đấu tắt, chuyển sang cấu hình giống daisy-chain Một kỹ thuật khác áp dụng xử lý cố trạm dùng chuyển mạch by-pass tự động, minh họa Hình 2.4 Mỗi trạm thiết bị đấu với mạch vòng nhờ chuyển mạch Trong trường hợp cố xảy ra, chuyển mạch tự động phát ngắn mạch, bỏ qua thiết bị nối mạng qua Cấu trúc mạch vòng sử dụng số hệ thống có độ tin cậy cao INTERBUS, Token-Ring (IBM) đặc biệt FDDI.\ [Type text] Page Hệ thu thập điều khiển truyền số liệu Hình 2.3 Xử lý cố mạch vòng đúp Hình 2.4 Sử dụng chuyển mạch by-pass mạch vòng 1.2.3 Cấu trúc hình Cấu trúc hình cấu trúc mạng có trạm trung tâm quan trọng tất nút khác, nút điều khiển hoạt động truyền thơng tồn mạng Các thành viên khác kết nối gián tiếp với qua trạm trung tâm Tương tự cấu trúc mạch vòng, nhận thấy kiểu liên kết mặt vật lý điểm-điểm Tuy nhiên, liên kết mặt logic nhiều điểm Nếu trạm trung tâm đóng vai trò tích cực, đảm đương nhiệm vụ kiểm sốt tồn việc truyền thơng mạng, còn không chuyển mạch Một nhược điểm cấu trúc hình cố trạm trung tâm làm tê liệt tồn hoạt động truyền thơng mạng Vì vậy, trạm trung tâm thường phải có độ tin cậy cao Người ta phân biệt hai loại trạm trung tâm: trạm tích cực trạm thụ động Một trạm thụ động có vai trò trung chuyển thơng tin, trạm tích cực kiểm sốt toàn hoạt động giao tiếp mạng Một nhược điểm cấu trúc hình tốn dây dẫn, khoảng trung bình trạm nhỏ khoảng cách từ chúng tới trạm trung tâm [Type text] Page Hệ thu thập điều khiển truyền số liệu Đương nhiên, hệ thống viễn thông tránh khỏi phải dùng cấu trúc Đối với mạng truyền thông công nghiệp, cấu trúc hình tìm thấy phạm vi nhỏ, ví dụ chia, thường dùng vào mục đích mở rộng cấu trúc khác Lưu ý rằng, nhiều trường hợp mạng cấu trúc hình mặt vật lý lại có cấu trúc logic hệ bus, trạm tự liên lạc khơng có tồn trạm trung tâm Chính hệ thống mạng Ethernet cơng nghiệp ngày sử dụng phổ biến cấu trúc kết hợp với kỹ thuật chuyển mạch phương pháp truyền dẫn tốc độ cao Hình 2.5 Cấu trúc hình 1.2.4 Cấu trúc Cấu trúc thực chất cấu trúc Một mạng có cấu trúc liên kết nhiều mạng có cấu trúc đường thẳng, mạch vòng hình Hình 2.6 minh họa Đặc trưng cấu trúc phân cấp đường dẫn Để chia từ đường trục đường nhánh, dùng nối tích cực (active coupler), muốn tăng số trạm phạm vi mạng đồng dùng lặp (repeater) Trong trường hợp mạng hoàn toàn khác loại phải dùng tới liên kết mạng khác bridge, router gateway Một số hệ thống cho phép xây dựng cấu trúc cho mạng đồng LonWorks, DeviceNet AS-i [Type text] Page 10 Hệ thu thập điều khiển truyền số liệu 3.2 Thiết kế giao diện WinCC và PLC 3.2.1.Trình tự tạo Project 3.2.1.1 Khởi động WinCC: Nhấn nút Start→Simatic→WinCC→Windows Control Center Nhóm 18- Điện 7- K9- HAUI Page 56 Hệ thu thập điều khiển truyền số liệu 3.3.1.2.Tạo Project Đặt tên cho Project 3.3.1.3.Cài đặt driver kết nối Click chuột vào Tag Management → Add new Driver Nhóm 18- Điện 7- K9- HAUI Page 57 Hệ thu thập điều khiển truyền số liệu Chọn Driver để kết nối PLC từ hộp thoại sau: Tạo External Tag Nhóm 18- Điện 7- K9- HAUI Page 58 Hệ thu thập điều khiển truyền số liệu Gõ tên nhấn vào OK từ hộp thoại New Connection Properties Chọn New Tag từ Connection vừa tạo Nhóm 18- Điện 7- K9- HAUI Page 59 Hệ thu thập điều khiển truyền số liệu Gõ tên Tags chọn kiểu liệu cho Tags Click chuột vào nút Select để gán địa cho Tags Nhóm 18- Điện 7- K9- HAUI Page 60 Hệ thu thập điều khiển truyền số liệu Có thể chọn Limit Scaling để tạo Scale(Tỷ lệ) cho Tag Analog Nhóm 18- Điện 7- K9- HAUI Page 61 Hệ thu thập điều khiển truyền số liệu Ta làm tương tự cho kiểu biến Interal Tags 3.3.1.4.Tạo giao diện Click chuột phải vào Graphics Designer → Chọn New Nhóm 18- Điện 7- K9- HAUI Page 62 Hệ thu thập điều khiển truyền số liệu Có thể đổi tên cho Picture cách nhấp chuột phải chọn Rename Các cộng cụ Graphics Designer Nhóm 18- Điện 7- K9- HAUI Page 63 Hệ thu thập điều khiển truyền số liệu Để lấy hình ảnh có sẵn vào menu View, chọn Library Tạo nút nhấn (Button) Nhóm 18- Điện 7- K9- HAUI Page 64 Hệ thu thập điều khiển truyền số liệu Chọn Button mục Windows Object bên Object Palette, kéo qua đặt vị trí mong muốn hình soạn thảo Tương tự ta thiết lập thuộc tính cần thiết cho dự án 3.2.2 Định nghĩa các Tag Nhóm 18- Điện 7- K9- HAUI Page 65 Hệ thu thập điều khiển truyền số liệu Chú ý: Muốn Win CC kết nối với SIMATiC PLC S7-300 mục “Connection Parameter-MPI” ta phải điền mục Slot_number Ví dụ: 3.2.3 Tạo giao diện người dùng Graphics Designer 3.2.3.1 Bảng điều khiển Nhóm 18- Điện 7- K9- HAUI Page 66 Hệ thu thập điều khiển truyền số liệu 3.2.3.2 Mô mức nguyên liệu 3.2.3.2 Giao diện hệ thống giám sát Nhóm 18- Điện 7- K9- HAUI Page 67 Hệ thu thập điều khiển truyền số liệu 3.2.4 Kết mô hệ thớng giám sát trộn phới liệu Nhóm 18- Điện 7- K9- HAUI Page 68 Hệ thu thập điều khiển truyền số liệu Nhóm 18- Điện 7- K9- HAUI Page 69 Hệ thu thập điều khiển truyền số liệu Tởng kết: Nhóm mơ hệ thống trộn liệu tự động phần mềm WinCC kết hợp với SIMATIC S7-300, nhiên q trình thực nhóm chúng em còn nhiều thiếu xót mong thầy bổ sung ý kiến để nhóm chúng em ải thiện thiếu xót Nhóm 18 chúng em xin trân thành cảm ơn thầy giáo Bùi Văn Huy nhiệt tình giúp đỡ hướng dẫn nhóm chúng em trình thực đề tài! The End Nhóm 18- Điện 7- K9- HAUI Page 70 ... kế hệ thống Một số khái niệm: [Type text] Page Hệ thu thập điều khiển truyền số liệu • Bus trường, bus thiết bị: Hệ thống bus nối tiếp, sử dụng kỹ thu t truyền tin số để kết nối thiết bị thu c... khơng tuần hồn định địa qua số thứ tự khe cắm số tập liệu thu c khe cắm Mỗi khe cắm cho phép truy nhập tối đa 256 tập liệu [Type text] Page 29 Hệ thu thập điều khiển truyền số liệu Các hàm chẩn... phụ thu c vào tốc độ truyền lựa chọn Quan hệ tốc độ truyền chiều dài tối đa đoạn mạng tóm tắt bảng 3.1 • Số lượng tối đa trạm đoạn mạng 32 Có thể dùng tối đa lặp [Type text] Page 14 Hệ thu thập
- Xem thêm -

Xem thêm: Bài tập lớn hệ thu thập dữ liệu Đại Học Công Nghiệp Hà Nội( word+Code+Mô phỏng), Bài tập lớn hệ thu thập dữ liệu Đại Học Công Nghiệp Hà Nội( word+Code+Mô phỏng), 2 Cấu trúc chung của các hệ thống điều khiển công nghiệp, Chương 2: Tìm hiểu về WinCC và PLCS7-300, Chương 3: Lập trình và thiết kế giao diện người máy giữa PLC S7-300 và WinCC

Từ khóa liên quan

Mục lục

Xem thêm

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn

Nhận lời giải ngay chưa đến 10 phút Đăng bài tập ngay