ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH - - BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỀ TÀI: TRUYỀN THÔNG MODBUS GIỮA PLC S7-200 VÀ BỘ THU THẬP DỮ LIỆU PM2220 SCHNEIDER GVHD: THẦY PHAN NGUYỄN PHỤC QUỐC Họ tên MSSV Nguyễn Hoàng Tuấn 1613898 Lê Thanh Bình 1610231  -Thành phố Hồ Chí Minh, tháng năm 2019 MỤC LỤC SỬ DỤNG THƯ VIỆN MODBUS PROTOCAL I Tổng quan a PROTOCOL gì? b MODBUS gì? Địa Modbus S7-200 Các khối Modbus Master a Khối MBUS_CTRL b Khối MBUS_MSG Các khối Modbus Slave a Khối MBUS_INTI b Khối MBUS_SLAVE II BỘ THU THẬP DỮ LIỆU PM2220 Tổng quan Tính Phần cứng, cách đấu dây III Kết nối Modbus S7-200 với thu thập liệu PM2220 Schneider 10 Modbus RTU RS – 485 10 a Cấu trúc tin Modbus RTU 10 b Chức vai trò 10 Truyền giữ liệu S7-200 PM2220 Schneider thông qua Modbus RS-485 11 a Modbus RS-485 S7-200 11 b Mobbus RS-485 PM2220 Schneider 11 Kết nối phần cứng 12 Cài đặt phần mềm 12 IV a Sử dụng PM2220 Schineider để làm Slave truyền lên S7-200 12 b Sử dụng S7-200 làm Master để đọc liệu từ PM2220 Schineider 13 KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT 20 Kết đạt 20 Nhận xét 20 BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC I SỬ DỤNG THƯ VIỆN MODBUS PROTOCAL Tổng quan a PROTOCOL gì? - Protocol hay giao thức truyền thông quy định việc truyền thông tin thiết bị hệ thống cơng nghiệp b MODBUS gì? - MODBUS Modicon (nay thuộc Schneider Electric) phát triển năm 1979, phương tiện truyền thông với nhiều thiết bị thông qua cặp dây xoắn đơn - MODBUS hệ thống “chủ tớ”, “chủ” kết nối với hay nhiều “tớ” “Chủ” thường PLC, PC, DCS, hay RTU “Tớ” MODBUS RTU thường thiết bị trường, tất kết nối với mạng cấu hình multi-drop - Có phiên Modbus Master Libraries STEP – Micro/Win, sử dụng port khác port port có Modbus Slave sử dụng port Trong đó: • MBUS Control: Khởi tạo Modbus MS • MBUS MSG: Truyền nhận liệu • MBUS Int: Khởi tạo Modbus SL • MBUS SLAVE: Đáp ứng yêu cầu MS Địa Modbus S7-200 - Địa Modbus thường viết dạng kí tự chứa kiểu liệu Modbus Ta có bảng Mapping địa Modbus qua S7-200 sau: BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC - Modbus Address bao gồm bits địa chỉ, bít thứ quy định loại nhớ, bits lại địa nhớ cần đọc hay ghi liệu Các khối Modbus Master a Khối MBUS_CTRL - Được dùng để khởi tạo, giám sát, kiểm tra hay ngưng hoạt động truyền thông Modbus Để sử dụng khối MBUS_MSG khối MBUS_CTRL phải hoạt động đúng, khơng có lỗi phải sử dụng lần scan (kể first scan) - Các tham số ngõ vào khối MBUS_CTRL: • EN: Cho phép truyền nhận • Mode: Chọn lựa giao thức truyền thông cho cổng giao tiếp PLC: Mode =0 chuần PPI, Mode=1 chuẩn Modbus • Baud: Tốc độ truyền thông (1200, 2400, 4800, 9600…) BÁO CÁO ĐỒ ÁN MƠN HỌC • Parity: Kiểm tra chẵn lẻ: =0 khơng có Parity; =1 Parity lẻ, =2 Parity chẵn • Timeout: Thời gian đợi đáp ứng từ Slave (có thể đặt từ 1ms tới 32767ms) - Các lỗi thường gặp: Error Codes Description Khơng có lỗi Chọn Parity khơng hợp lệ Chọn Baud rate không hợp lệ Chọn Timeout không hợp lệ Chọn Mode không hợp lệ b Khối MBUS_MSG - Được dùng để bắt đầu yêu cầu đến Modbus Slave thực trình phản hồi với điều kiện ngõ vào EN First phải bật BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC - Các tham số ngõ vào khối MBUS_MSG: • EN: Cho phép khối hoạt động • First: Kích hoạt việc truyền nhận liệu • Slave: Đại thiết bị Modbus Slave từ đến 247 • RW: Ngõ vào điều khiển đọc ghi liệu: Nếu =0 đọc liệu từ Slave Master, =1 ghi liệu từ Master đến Slave • Addr: Địa Modbus Slave • Count: Số phần tử liệu để đọc ghi request • DataPtr: Con trỏ dịa gián tiếp trỏ đến vùng nhớ V S7-200 (ví dụ: &VB200) - Các lỗi thường gặp: Error Codes Description Khơng có lỗi Lỗi Parity Khơng sử dụng Quá thời gian Timeout Lỗi tham số ngõ vào Modbus Master chưa bật Modbus bận (vì sử dụng nhiều khối MBUS_MSG) Lỗi phản hồi từ thiết bị Slave Lỗi CRC (kết nối dây, nguồn điện…) 101 Slave không hỗ trợ yêu cầu địa BÁO CÁO ĐỒ ÁN MƠN HỌC 102 Slave khơng hỗ trợ địa data 103 Slave không hỗ trợ kiểu liệu data 105, 106 Thời gian phản hồi bị delay 107 Slave từ chối tin nhắn không rõ nguyên nhân 108 Lỗi thiết bị Slave Các khối Modbus Slave a Khối MBUS_INTI - Được dùng để kích hoạt khởi tạo để ngưng hoạt động truyền thông Modbus Để sử dụng khối MBUS_SLAVE khối MBUS_INTI phải hoạt động đúng, khơng có lỗi Khối MBUS_INTI thực thi lần scan ngõ vào EN bật - Các tham số ngõ vào MBUS_INIT • EN: Cho phép khối hoạt động • Mode: Chọn chế độ truyền thông: Nếu =0 đưa port tới Modbus protocol cho phép protocol hoạt động; =1 đưa port tới PPI khơng cho phép protocol • Địa Slave (từ đến 247) • Baud: Tốc độ truyền thơng • Parity: Kiểm tra chẵn lẻ BÁO CÁO ĐỒ ÁN MƠN HỌC • Delay: Thời gian chờ để nhận liệu (có thể đặt từ 0ms tới 32767ms) • MaxIQ: Số lượng ngõ vào, ngõ cho phép đọc/ghi (từ đến 128) • MaxAI: Số lượng Analog cho phép ghi (từ đến 32) • MaxHold: Số lượng word tối đa cho phép truy xuất Slave • HoldStart: Địa bắt đầu vùng nhớ V Salve cho phép Master truy xuất (Ví dụ: &VB0) b Khối MBUS_SLAVE - Được dùng để phục vụ yêu cầu từ Modbus Master phải thực thi lần scan để kiểm tra phản hồi cho yêu cầu Modbus - Khối có tham số ngõ vào EN: cho phép khối hoạt động - Nếu Slave đáp ứng yêu cầu Master bit Done =1, ngược lại =0 - Error dùng để báo lỗi (nếu có) BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC - Các lỗi thường gặp: Error Codes Description Khơng có lỗi Lỗi vùng nhớ Baud rate Parity không hợp lệ Địa Slave không hợp lệ Giá trị tham số Modbus không hợp lệ Lỗi kết nối khối Lỗi nhận Parity Lỗi nhận CRC Lỗi hàm Lỗi địa vùng nhớ 10 Hàm Slave không hoạt động BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC II BỘ THU THẬP DỮ LIỆU PM2220 Tổng quan - Các thiết bị dòng PM2200 máy đo kỹ thuật số cho điện pha công nghiệp, có hình giám sát nút chuyển hướng để dễ dàng thiết lập hiển thị giá trị đo đạc Tính - Thiết bị đo dòng PM2200 hổ trợ nhiều tính năng, số tính tiêu biểu như: • Màn hình LCD hiển thị điều hướng • Tính tốn lượng cân • Đo lường cơng suất thực cơng suất thay • Đọc lượng active, reactive apparent • Đọc giá trị Min/Max tức thời theo dòng thời gian • An ninh mạng: Có thể vơ hiệu hóa cổng RS – 485 thơng qua điều khiển để chống lại truy cập trái phép Tính dùng để chuyển đổi thiết bị RTU trường hợp giới hạn nút hệ thống phần mềm • Hiển thị nhanh: Điện áp trung bình, dòng điện trung bình, cơng suất tích cực, cơng suất phân tán BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC Phần cứng, cách đấu dây - Cấp nguồn: • Nguồn AC 44 – 277 V L – N với sai số 10% • Ta tiến hành cấp nguồn xoay chiều pha L – N vào hai chân tương ứng L+ L- • Lưu ý: Nếu sử dụng máy biến áp phải lấp cầu chì cho cuộn sơ cấp thứ cấp để bảo vệ thiết bị - Đấu dây đo lường: BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC III Kết nối Modbus S7-200 với thu thập liệu PM2220 Schneider Modbus RTU RS – 485 - Giao thức Modbus RTU giao thức mở, sử dụng đường truyền vật lý RS- 232 RS485 mô hình dạng Master-Slave a Cấu trúc tin Modbus RTU - Một tin Modbus RTU bao gồm: byte địa – byte mã hàm – n byte liệu – byte CRC hình b Chức vai trò - Byte địa chỉ: xác định thiết bị mang địa nhận liệu (đối với Slave) liệu nhận từ địa (đối với Master) Địa quy định từ – 254 - Byte mã hàm: quy định từ Master, xác định yêu cầu liệu từ thiết bị Slave Ví dụ mã 01: đọc liệu lưu trữ dạng Bit, 03: đọc liệu tức thời dạng Byte, 05: ghi liệu bits vào Slave, 15: ghi liệu nhiều bit vào Slave … - Byte liệu: xác định liệu trao đổi Master Slave o Đọc liệu: ▪ Master: bytes địa liệu – bytes độ dài liệu ▪ Slave: bytes địa liệu – bytes độ dài liệu – n byte liệu đọc 10 BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC o Ghi liệu: ▪ Master: bytes địa liệu – bytes độ dài liệu – n byte liệu cần ghi ▪ Slave: bytes địa liệu – bytes độ dài liệu - Byte CRC: bytes kiểm tra lỗi hàm truyền cách tính giá trị Byte CRC 16 Bit Truyền giữ liệu S7-200 PM2220 Schneider thông qua Modbus RS485 a Modbus RS-485 S7-200 - Khi dùng S7-200 làm Master để thực Modbus ta dùng Port Port để kết nối với PM2220 Trong sử dụng Port thực Modbus RS-485 với PM2220 Schneider dùng Port kết nối với máy tính để thuận tiện cho q trình quan sát - Cấu trúc Port Port S7-200: - Khi kết nối để truyền liệu RS-485 với PM2220 Schneider ta sử dụng chân số (D+) chân số (D-) để kết nối với hai chân D1+ D0- PM2220 Schneider b Mobbus RS-485 PM2220 Schneider - Thiết bị thu thập liệu PM2220 Schneider có hổ trợ chức truyền liệu RS-485 11 BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC - Để thực truyền liệu thông qua RS-485 ta kết nối hai chân D1+ D0- PM2220 Schneider tương ứng với chân số (D+) chân số (D-) Port S7-200 Kết nối phần cứng D1+ kết nối với chân số D0- kết nối với chân số Port S7-200 Cài đặt phần mềm a Sử dụng PM2220 Schineider để làm Slave truyền lên S7-200 - Trên giao diện hiển thị LCD PM2220 Schineider, mục Summary ấn nút mũi tên phải để chuyển sang mục Maint Tại giao diện Mainternance ta chọn Setup 12 BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC - Thiết bị yêu cầu mật để truy cầu vào giao diện cài đặt, mật mặc định Nhập mật chọn OK Tại giao diện Setup ta chọn Comm - - Tại giao diện Comm Port, ta thiết lập thơng số sau: • Protocol: Modbus • Address: (địa Slave từ đến 255, ko trùng với Master Slave khác) • Baud Rate: 9600 • Parity: No b Sử dụng S7-200 làm Master để đọc liệu từ PM2220 Schineider - Lập trình PLC S7-200 Ladder: Ta lập trình khối Main sau: 13 BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC 14 BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC 15 BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC 16 BÁO CÁO ĐỒ ÁN MƠN HỌC - Giải thích chương trình: • Ta dùng khối MBUS_CTRL_P1 để Setup truyện nhận liệu RS-485 Port1 Các giá trị Baud Parity phải giống với Setup PM2220 • Ta dùng khối MBUS_MSG_P1 để thực việc đọc liệu từ PM2220 Để đọc liệu địa Slave phải giống với địa Slave PM2220 thiết lập RW = (chế độ đọc liệu, RW = ghi liệu) • Để đọc liệu từ PM2220 ta cần phải biết địa lưu nhớ PM2220 Ví dụ: Điện áp trung bình có điện 3036 độ dài bytes Do Addr = 43036 Count = • Ta lưu giá trị được vào nhớ VB Ví dụ &VB100 17 BÁO CÁO ĐỒ ÁN MƠN HỌC • Các Timer T37 T38 có chức tạo chu kì đọc liệu từ PM2220 lên PLC 1s - Lưu ý: trước biên dịch chương trình ta cần phải tạo vùng nhớ 284 bytes cho PLC để thực chức Modbus, ta làm sau: • Trong Project, click chuột phải vào Program Block chọn Library Memory • Cửa sổ Library Memory Allocation xuất hiện, ta chọn Suggest Addrress chọn ok - Sau thiết lập xong ta tiến hành biên dịch chương trình nạp xuống PLC - Để quan sát việc truyền nhận liệu PLC PM2220 ta dùng chức Chart Status Program Status - Kết đọc được: 18 BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC Kết lưu lại Excel: 19 BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC IV KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT Kết đạt - Nhóm tìm hiểu biết cách dụng đọc liệu PM2220 Schneider - Biết cách truyền liệu Modbus RS-485 - Biết lập trình PLC S7-200 - Truyền nhận liệu PLC S7-200 PM2220 Modbus RS-485 Nhận xét - Trong trình làm gặp nhiều khó khăn việc tiềm hiểu truyền liệu Modbus RS-485, nhiên nhóm đạt mục tiêu đề - Nhóm đọc liệu điện áp, dòng điện từ thu thập liệu PM2220, chưa phát triển thêm nhiều đề tài giao 20 ... PLC S7-200 Ladder: Ta lập trình khối Main sau: 13 BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC 14 BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC 15 BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC 16 BÁO CÁO ĐỒ ÁN MƠN HỌC - Giải thích chương trình: • Ta dùng khối MBUS_CTRL_P1... PM2220 ta dùng chức Chart Status Program Status - Kết đọc được: 18 BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC Kết lưu lại Excel: 19 BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC IV KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT Kết đạt - Nhóm tìm hiểu biết cách dụng... động - Nếu Slave đáp ứng yêu cầu Master bit Done =1, ngược lại =0 - Error dùng để báo lỗi (nếu có) BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC - Các lỗi thường gặp: Error Codes Description Khơng có lỗi Lỗi vùng nhớ Baud