PTN TIN HỌC CÔNG NGHIỆP Bài 3: Khai báo Profibus BM Kỹ thuật ño & THCN Viện ðiện Danh sách nhóm sinh viên thí nghiệm TT Họ tên Lớp I Mục đích thí nghiệm: - Tìm hiểu giao thức profibus - Biết khai báo trạm vào/ra cho trạm - Sử dụng phần mềm thực tế Step7 ñể khai báo Profibus cho PLC S7-300 SIEMENS II Kiến thức Profibus: Profibus chuẩn bus trường mở, không phụ thuộc vào nhà cung cấp phạm vi rộng ứng dụng tự động hố sản xuất tự động hố q trình Sự khơng phụ thuộc vào nhà cung cấp tính chất mở đảm bảo tiêu chuẩn quốc tế EN 50170 EN 50254 PROFIBUS cho phép giao tiếp thiết bị hãng sản xuất khác mà khơng cần điều chỉnh đặc biệt giao diện PROFIBUS dùng cho ứng dụng đòi hỏi tính thời gian với tốc độ cao nhiệm vụ truyền thơng phức tạp Qua tiếp tục phát triển kỹ thuật, PROFIBUS hệ thống giao thức công nghiệp ñược dùng tương lai Theo chức năng, PROFFIBUS gồm loại giao thức truyền thông (Comunication Profiles ): DP FMS Tuỳ theo ứng dụng, mà công nghệ truyền (Physical Profiles) theo chuẩn RS-485, IEC 1158-2 cáp quang ñược chọn Lớp ứng dụng PROFIBUS ñịnh việc sử dụng loại giao thức kỹ thuật truyền ñược yêu cầu phạm vi ứng dụng tương ứng cho loại thiết bị Các profile ñịnh không phụ thuộc vào hành vi thiết bị nhà cung cấp Các profile truyền thông PROFIBUS: Các giao thức truyền thơng quy định cho người sử dụng cách truyền liệu nối tiếp thông qua phương tiện truyền thông trung gian DP DP giao thức truyền thơng sử dụng thường xun Nó dùng tối ưu cho tốc độ, hiệu chi phí kết nối thấp, thiết kế đặc biệt cho giao tiếp hệ thống ñiều khiển ngoại vi phân tán DP thích hợp để thay cách truyền tín hiệu song song kiểu thơng thường với điện áp 24 V tự động hố sản xuất cho tín hiệu tương tự truyền với 4…20 mA Hart điều khiển q trình FMS FMS profile giao tiếp ña cho tất đòi hỏi giao tiếp cấp cao FMS ñưa nhiều chức ứng dụng tinh vi cho giao tiếp thiết bị thông minh Tuy nhiên, kết việc phát triển công nghệ PROFIBUS sử dụng TCP/IP cấp ñiều khiển FMS đóng vai trò phát triển có ý nghĩa tương lai Các đặc tính tuyền thơng Profibus định nghĩa đặc tính kỹ hệ thống bus trường nối tiếp với ñiều khiển logic khả trình phân tán kết nối mạng , từ cấp trường ñến cấp ñiều khiển PROFIBUS hệ thống nhiều chủ (Mutil – Master), cho phép thiết bị ñiều khiển tự ñộng, trạm kỹ thuật hiển thị trình ngoại vi phân tán chúng làm việc bus Hai loại thiết bị ñược phân biệt là: * Các thiết bị chủ (Master) ñịnh giao tiếp liệu bus Một trạm chủ gửi thơng tin giữ quyền truy nhập bus (có token) Các trạm chủ gọi trạm tích cực * Các thiết bị tớ (Slave) thiết bị ngoại vi thiết bị vào/ra, van, kích thích biến đo lường Chúng khơng phép truy nhập bus mà ñược phép xác nhận trả lời thơng tin trạm chủ u cầu Trạm tớ gọi trạm thụ ñộng Một trạm tớ thường phải thực dịch vụ hơn, tức xử lí giao thức đơn giản so với trạm chủ, giá thành thường thấp nhiều Kiến trúc giao thức Kiến trúc giao thức định hướng theo mơ hình quy chiếu OSI ( Open System Interconnection ) mơ hình chứng nhận theo tiêu chuẩn quốc tế ISO 7498 Trong mơ hình lớp định nghĩa xác với nhiệm vụ cụ thể Lớp (physical layer) định nghĩa đặc tính truyền vật lý Lớp (data link layer) ñịnh nghĩa giao thức truy nhập bus Lớp (application layer) ñịnh nghĩa chức ứng dụng Kiến trúc giao thức PROFIBUS biểu diễn hình sau: DP, giao thức giao tiếp có hiệu suất cao, sử dụng lớp lớp giao diện sử dụng Các lớp từ đến khơng sử dụng Kiến trúc tổ chức hợp lý ñảm bảo truyền liệu nhanh hiệu Lớp ánh xạ lớp liên kết với lớp (DDLM) cung cấp giao diện sử dụng dể dàng truy nhập vào lớp Các chức ứng dụng có sẵn cho người sử dụng, hành vi thiết bị hệ thống kiểu thiết bị DP khác ñược ñịnh rõ lớp giao diện sử dụng Trong giao thức truyền thơng đa chức FMS, quan trọng ñặc biệt nằm lớp 1, Lớp application (7) bao gồm hai lớp FMS (Fieldbus Message Specification) LLI (Lower Layer Interface) Lớp FMS ñảm nhiệm việc sử lý giao thức sử dụng dịch vụ truyền thông cho giao tiếp chủ-chủ chủ-tớ Lớp LLI có vai trò trung gian cho FMS kết nối với lớp mà không phụ thuộc vào thiết bị riêng biệt PROFIBUS DP ñược thiết kế hiệu cho việc trao ñổi liệu cấp trường Những thiết bị ñiều khiển trung tâm, PLC/PC hay hệ thống ñiều khiển trình, giao tiếp thơng qua chuỗi kết nối với thiết bị cấp trường phân tán thiết bị vào ra, thiết bị truyền dẫn van, biến ño lường Dữ liệu trao ñổi với thiết bị phân tán chủ yếu tuần hồn Các chức truyền thơng đòi hỏi ñây ñược xác ñịnh chức DP phù hợp với EN50-170 Ngoài chức bản, DP đưa dịch vụ truyền thơng khơng tuần hồn mở rộng để phục vụ cho việc tham số hoá, vận hành, theo dõi cảnh báo thiết bị trường thông minh Các chức bản: Bộ ñiều khiển trung tâm (trạm chủ) ñọc thơng tin đầu vào từ trạm tớ ghi thơng tin đầu cho trạm tớ cách tuần hồn Chu kì bus phải nhỏ thời gian chương trình hệ thống điều khiển trung tâm, nhiều ứng dụng 10ms Ngồi đường truyền liệu sử dụng tuần hồn, DP cung cấp chức mạnh cho việc chuẩn đốn lỗi Dữ liệu trao ñổi ñược quan sát chức theo dõi trạm chủ trạm tớ Bảng tóm tắt chức DP Truy cập bus • Token passing trạm chủ chủ/tớ trạm chủ trạm tớ • Có thể hệ thống hay nhiều trạm chủ • Các trạm chủ tớ cực đại 126 trạm bus Truyền thơng: • Truyền cấp (peer-to-peer) (truyền liệu người dùng) hay truyền nhiều đích (điều khiển lệnh) • Truyền liệu người dùng cách tuần hoàn theo chế chủ/tớ Trạng thái vận hành • Vận hành: truyền tải tuần hồn liệu đầu vào đầu • Xố: ñầu vào ñọc, ñầu giữ nguyên trạng thái an tồn • Dừng: chuẩn đốn tham số hố, khơng truyền liệu người dùng ðồng hố: • Các lệnh điều khiển cho phép đồng hố đầu vào đầu • Chế ñộ ñồng bộ: ñầu ñược ñồng hoá • Chế ñộ freeze: ñầu vào ñược ñồng hố Các chức năng: • Truyền liệu người dùng cách tuần hoàn trạm chủ DP trạm tớ • Kích hoạt động vơ hiệu hố trạm tớ • Kiểm tra cấu hình trạm tớ • Chức chuẩn đốn mạnh, cấp chuẩn đốn tin • ðồng hố đầu vào và/hoặc đầu • ðánh địa trạm tớ qua bus • Cực đại 244 bytes ñầu vào liệu ñối với trạm tớ Các chức bảo vệ: • Tất tin ñều truyền với khoảng cách Hamming • ðiều khiển cảnh giới watchdog trạm tớ phát lỗi trạm chủ • Bảo vệ truy cập cho I/O trạm tớ • Quan sát truyền thông liệu sử dụng timer quan sát điều chỉnh trạm chủ Các kiểu thiết bị: • DP master Class (DPM2) ví dụ cơng cụ lập trình hay chuẩn đốn • DP master Class (DPM1) ví dụ điều khiển khả trình trung tâm (PLC, PC …) • DP slave: ví dụ thiết bị vào số hay tương tự, kích thích, van III Thiết bị phần mềm thí nghiệm: - Máy tính có cài phần mềm STEP7 IV Các bước thí nghiệm: Chạy chương trinh STEP : SIMATIC Manager Tạo Project ( tên chữ đầu bạn nhóm; ví dụ nhóm có tên Hoa, Việt, Thắng tên project hvt) 3 Add vào Project tram S7-300: Vào trạm vừa Add vào Hardwave ñể khai báo phần cứng cho trạm: Phần cứng trạm gồm 1Rack, Power supply (PS), CPU chọn loại CPU 315-2DP cổng vào Danh sách thiết bị cửa sổ bên phải ( có đủ DI, DO, AI, AO) Ấn save and compile để hồn thành cơng việc Cài ñặt cổng DP CPU mạng profibus-DP Khai báo cổng DP CPU Master khai báo ñịa cho ( default=2) Khai báo thơng số khác cho mạng Profibus-DP 6 Nhấp chuột vào mạng ñể chuyển sang khai báo mạng: Add vào mạng ( trạm ) ET 200M (IM153-3).Khai báo ñịa cho trạm Nhấp vào trạm ET200M ñể khai báo phần cứng I/O cho trạm.( có đủ DI, DO, AI, AO).Ấn save and compile để hồn thành cơng việc Lặp lại bước cho trạm ðiền thông tin tram ñã khai báo Trạm Master ( ñịa chỉ= ) TT ðịa DI ðịa DO ðịa AI ðịa AO ðịa AI ðịa AO ðịa AI ðịa AO Trạm Slave ( ñịa chỉ= ) TT ðịa DI ðịa DO Trạm Slave ( ñịa chỉ= ) TT ðịa DI ðịa DO Thông số BUS Profibus - DP: Kết luận tự rút TN: ... đặt cổng DP CPU mạng profibus- DP Khai báo cổng DP CPU Master khai báo địa cho ( default=2) Khai báo thông số khác cho mạng Profibus- DP 6 Nhấp chuột vào mạng ñể chuyển sang khai báo mạng: Add vào... tên project hvt) 3 Add vào Project tram S7 -30 0: Vào trạm vừa Add vào Hardwave ñể khai báo phần cứng cho trạm: Phần cứng trạm gồm 1Rack, Power supply (PS), CPU chọn loại CPU 31 5-2DP cổng vào Danh... mạng ñể chuyển sang khai báo mạng: Add vào mạng ( trạm ) ET 200M (IM1 53- 3) .Khai báo ñịa cho trạm Nhấp vào trạm ET200M để khai báo phần cứng I/O cho trạm.( có ñủ DI, DO, AI, AO).Ấn save and compile