Xem mẫu
- Chæång 3. Kãút näúi caïc thiãút bë âo læåìng vaì âiãöu khiãøn trong hãû thäúng maûng
Ch¬ng 3
KÕt nèi c¸c thiÕt bÞ ®o lêng vµ ®iÒu khiÓn
trong hÖ thèng m¹ng
3.1. Tæng quan chung
§Ó ®a ra gi¶i ph¸p kÕt nèi c¸c thiÕt bÞ trong hÖ thèng m¹ng hîp lÝ thùc
chÊt lµ thùc hiÖn bµi to¸n tÝch hîp. CÇn thiÕt ph¶i xÐt ®Õn c¸c yÕu tè sau:
Bµi to¸n c«ng nghÖ
§©y lµ mét nhiÖm vô quan träng trong tÝch hîp hÖ thèng, cÇn thiÕt ph¶i
cã c¸c hiÓu biÕt s©u s¾c ®Ó lùa chän c¸c gi¶i ph¸p phï hîp, ch¼ng h¹n víi
mét øng dông cã thêi gian ®¸p øng nhanh th× gi¶i ph¸p truyÒn th«ng còng
ph¶i t¬ng thÝch vµ ngîc l¹i, do ®ã cÇn n¾m v÷ng c«ng nghÖ tríc khi thùc
hiÖn bµi to¸n tÝch hîp
C¸c yÕu tè kü thuËt
Khi thiÕt kÕ hÖ thèng m¹ng còng cÇn quan t©m ®Õn tÝnh æn ®Þnh, kh¶
n¨ng lµm viÖc l©u dµi còng nh kh¶ n¨ng thay thÕ cña c¸c thiÕt bÞ trong
m¹ng...
VÊn ®Ò kinh tÕ
§©y lµ vÊn ®Ò cùc kú quan träng trong bÊt cø thiÕt kÕ m¹ng nµo. Víi
c¸c yªu cÇu kü thuËt ®Ò ra cã thÓ ®¸p øng b»ng nhiÒu ph¬ng ¸n nhng
ph¬ng ¸n lùa chän ph¶i lµ ph¬ng ¸n ngoµi viÖc tho¶ m·n c¸c yªu cÇu vµ
c«ng nghÖ vµ kü thuËt th× ph¶i tho¶ m·n yªu cÇu vÒ kinh tÕ. Ch¼ng h¹n
trong mét nhµ m¸y Xi m¨ng nä hÖ thèng m¹ng dïng cña Siemens víi c¸c
bé ®iÒu khiÓn PLC S7-400 nhng tÊt c¶ c¸c Module I/O kÕt nèi víi c¸c bé
®iÒu khiÓn nµy l¹i lµ lo¹i cña S7-300, tho¹t nhiªn chóng ta sÏ rÊt ng¹c
nhiªn, t¹i sao kh«ng ®ång bé ho¸ ??. C©u tr¶ lêi ®ã lµ vÊn ®Ò kinh tÕ
3.2. Giao diÖn m¹ng
Giao diÖn m¹ng lµ mét thµnh phÇn ghÐp nèi chÝnh cña mét thiÕt bÞ víi
m«i trêng truyÒn th«ng, trong ®ã c¶ phÇn cøng vµ phÇn mÒm ®Òu cã nhiÖm
vô quan träng. Mét thµnh phÇn giao diÖn m¹ng cã thÓ ®îc thùc hiÖn ®éc
lËp hoÆc tÝch hîp víi thiÕt bÞ. Card giao diÖn m¹ng cho m¸y tÝnh c¸ nh©n,
module xö lÝ truyÒn th«ng trªn PLC hay c¸c module giao diÖn m¹ng trªn
c¸c I/O ph©n t¸n.
3.2.1. GhÐp nèi PLC (Programable Logic Controller)
§Ó ghÐp nèi c¸c PLC trong m¹ng cã thÓ sö dông c¸c Module truyÒn
th«ng riªng hoÆc trùc tiÕp trªn c¸c CPU cã tÝch hîp s½n c¸c Module giao
Nguyãùn Kim AÏnh & Nguyãùn Maûnh Haì - Tæû âäüng hoïa - BKÂN 34
- Chæång 3. Kãút näúi caïc thiãút bë âo læåìng vaì âiãöu khiãøn trong hãû thäúng maûng
diÖn m¹ng. H×nh sau tr×nh bµy vÒ ghÐp nèi cña PLC trong m¹ng:
Ethernet
Bus hÖ thèng
PLC
PS CPU IM IM IM DI DO AI AO
Bus trêng
H×nh 3.0. Giao diÖn m¹ng cña PLC
3.2.2. GhÐp nèi PC
Giao diÖn trªn PC còng ®îc thùc hiÖn t¬ng tù nh PLC, chóng ®îc
thùc hiÖn theo c¸c c¸ch sau:
- Card ghÐp nèi qua khe c¾m ISA, PCI...
- Bé thÝch øng m¹ng (Adapter) qua cæng song song vµ nèi tiÕp
- Card PCMCIA
Card giao diÖn m¹ng
Trªn Card thêng cã bé vi xö lÝ ®¶m nhiÖm chøc n¨ng xö lÝ giao thøc,
tuy nhiªn phÇn xö lÝ nµy cã thÓ lµ toµn bé hoÆc cã san sÎ cïng víi phÇn
mÒm. Tuy nhiªn ®Ó ®¹t ®é tin cËy cao trong c¸c cuéc trao ®æi tin c¸c Card
giao diÖn thêng ®îc thiÕt kÕ cã dù phßng.
Bé thÝch øng m¹ng (Adaptor) qua cæng song song vµ nèi tiÕp
Bé thÝch øng thêng ®îc sö dông ®Ó chuyÓn ®æi tÝn hiÖu. Ch¼ng h¹n
khi giao tiÕp víi PLC S7-200 th«ng qua cæng truyÒn th«ng RS485 th× cÇn cã
bé chuyÓn ®æi RS485/RS232 ®Ó ghÐp nèi víi PC
Card PCMCIA
§èi víi m¸y tÝnh x¸ch tay kh«ng cã kh¶ n¨ng më réng qua c¸c khe
c¾m, bªn c¹nh ph¬ng ph¸p sö dông bé thÝch øng m¹ng, cã thÓ ghÐp nèi
qua khe c¾m PCICIA víi kÝch cì t¬ng ®èi nhá. Ph¬ng ph¸p nµy thÝch hîp
víi c¸c m¸y lËp tr×nh (PG) dïng ®Ó ®Æt cÊu h×nh, tham sè ho¸ vµ chuÈn
®o¸n hÖ thèng
3.3. GhÐp nèi c¸c thiÕt bÞ trong Simatic
1. C¸c dÞch vô truyÒn th«ng trong Profibus CP.
Nguyãùn Kim AÏnh & Nguyãùn Maûnh Haì - Tæû âäüng hoïa - BKÂN 35
- Chæång 3. Kãút näúi caïc thiãút bë âo læåìng vaì âiãöu khiãøn trong hãû thäúng maûng
Trong qu¸ tr×nh trao ®æi th«ng tin dÞch vô truyÒn th«ng ®ãng vai trß rÊt
quan träng, Profibus ®a ra mét sè dÞch vô truyÒn th«ng nh»m hç trî c¸c
thiÕt bÞ trao ®æi th«ng tin trªn m¹ng. H×nh sau tr×nh bµy vÒ c¸c dÞch vô
trong Profibus CP
H×nh 3.1. C¸c dÞch vô truyÒn th«ng cña Profibus CP
2. Kh¶ n¨ng truyÒn th«ng cña S7
C¸c thiÕt bÞ tham gia m¹ng trong Simatic rÊt phong phó vµ ®a d¹ng vÒ
chñng lo¹i, viÖc kÕt nèi c¸c thiÕt bÞ nµy ®ßi hái cÇn cã c¸c giao diÖn chung,
®iÒu ®ã còng ¶nh hëng ®Õn kh¶ n¨ng truyÒn th«ng cña Simatic.
H×nh 3.2. Kh¶ n¨ng truyÒn th«ng cña Simatic S7
Nguyãùn Kim AÏnh & Nguyãùn Maûnh Haì - Tæû âäüng hoïa - BKÂN 36
- Chæång 3. Kãút näúi caïc thiãút bë âo læåìng vaì âiãöu khiãøn trong hãû thäúng maûng
3. TruyÒn th«ng S7 víi Profibus
Nh ®· tr×nh bµy trªn phÇn tríc, Profibus lµ hÖ thèng Bus ®îc øng dông rÊt
phæ biÕn trong c¸c øng dông cña Simatic, trong ®ã c¸c thiÕt bÞ tham gia trong
m¹ng cã thÓ lµ PLC-S7-300, S7-400 còng nh c¸c PC vµ PG. CÊu h×nh truyÒn
th«ng cña S7 trong øng dông Profibus ®îc tr×nh bµy trªn h×nh 5.3
H×nh 3.3. TruyÒn th«ng S7 víi Profibus
4. CÊu h×nh cho ho¹t ®éng cña PG
Thùc chÊt PG lµ mét m¸y tÝnh c«ng nghiÖp, nhng vÞ trÝ quan träng cña nã
l¹i chÝnh lµ phÇn mÒm ®îc cµi ®Æt trong ®ã. §©y lµ c¸c phÇn mÒm cã b¶n quyÒn
nh: Step 7- V5.2, WinCC ... Nãi chung gi¸ cña c¸c phÇn mÒm nµy vît nhiÒu
lÇn gi¸ cña phÇm cøng. Thùc tÕ PG ®îc dïng lµm c«ng cô ®Ó cµi ®Æt phÇn mÒm,
®Æt l¹i cÊu h×nh cho hÖ thèng còng nh tham gia vµo tham sè ho¸ chuÈn ®o¸n...
CÊu h×nh ho¹t ®éng cña PG ®îc tr×nh bµy trªn h×nh 5.4
H×nh 3.4. CÊu h×nh cho ho¹t ®éng cña PG
Nguyãùn Kim AÏnh & Nguyãùn Maûnh Haì - Tæû âäüng hoïa - BKÂN 37
- Chæång 3. Kãút näúi caïc thiãút bë âo læåìng vaì âiãöu khiãøn trong hãû thäúng maûng
5. C¸c ®èi t¸c truyÒn th«ng trªn kÕt nèi FDL
ViÖc thùc hiÖn c¸c giao thøc truyÒn th«ng trong Bus trêng chØ ®îc
thùc hiÖn trªn líp lªn kÕt d÷ liÖu (FDL) vµ trªn líp vËt lÝ. ViÖc kÕt nèi c¸c
®èi t¸c truyÒn th«ng trªn kÕt nèi FDL ®îc chØ ra trªn h×nh 5.5
H×nh 3.5. C¸c ®èi t¸c truyÒn th«ng trªn kÕt nèi FDL
6. C¸c tr¹m Slave cña Siemens vµ c¸c nhµ cung cÊp kh¸c trªn Profibus-DP
Profibus cung cÊp c¸c dÞch vô cho c¸c thiÕt bÞ chñ còng nh cho c¸c
thiÕt bÞ tí ®Ó trao ®æi th«ng tin trong m¹ng, vÒ nguyªn t¾c c¸c tr¹m tí cña
c¸c h·ng kh¸c nhau hoµn toµn cã thÓ trao ®æi th«ng tin nÕu tu©n thñ c¸c
quy t¾c vµ thñ tôc cña Profibus. H×nh sau m« t¶ m¹ng truyÒn sè liÖu cña c¸c
thiÕt bÞ tí víi c¸c thiÕt bÞ chñ
H×nh 3.6. C¸c Slave cña Siemens vµ c¸c nhµ cung cÊp kh¸c trªn Profibus-DP
Nguyãùn Kim AÏnh & Nguyãùn Maûnh Haì - Tæû âäüng hoïa - BKÂN 38
- Chæång 3. Kãút näúi caïc thiãút bë âo læåìng vaì âiãöu khiãøn trong hãû thäúng maûng
7. CÊu h×nh m¹ng cho c¸c DP Slave cho Simatic S7
H×nh 3.7. CÊu h×nh m¹ng cho c¸c DP Slave cho Simatic S7
8. M¹ng trong PCS7
PCS7 lµ hÖ thèng ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh næi tiÕng cña Siemens hiÖn nay,
chóng cã nh÷ng tÝnh n¨ng u viÖt vÒ chÊt lîng ®o lêng vµ ®iÒu khiÓn, kh¶
n¨ng linh ho¹t trong c¸c øng dông, tÝnh n¨ng më...
§iÓm mÊu chèt cña hÖ PCS7 hiÖn nay lµ øng dông cña m¹ng truyÒn
th«ng sö dông c¸c giao thøc c«ng nghiÖp, trong ®ã c¸c thiÕt bÞ thùc hiÖn
giao thøc, xö lÝ giao thøc cã thÓ ®îc nèi trong cïng mét cÊu tróc m¹ng
hoÆc trong cÊu tróc m¹ng kÕt hîp vµ thùc hiÖn c¸c giao thøc cïng lo¹i hoÆc
kÕt hîp. Vµ tÊt nhiªn sÏ cã c¸c thiÕt bÞ ®Ó thùc hiÖn viÖc chuyÓn ®æi giao
thøc ®ã. H×nh sau vÝ dô vÒ cÊu h×nh Simatic cña PCS7
H×nh 3.8. CÊu h×nh Simatic trong PCS7
Nguyãùn Kim AÏnh & Nguyãùn Maûnh Haì - Tæû âäüng hoïa - BKÂN 39
- Chæång 3. Kãút näúi caïc thiãút bë âo læåìng vaì âiãöu khiãøn trong hãû thäúng maûng
a) Tr¹m thiÕt kÕ kü thuËt trong PCS7 (ENG)
Tr¹m nµy dïng víi nhiÒu môc ®Ých nh: §Þnh nghÜa c¸c kÕt nèi trong
hÖ thèng, thay ®æi cÊu h×nh còng nh ph©n vïng qu¶n lÝ hÖ thèng... Kh¶
n¨ng can thiÖp trong hÖ PCS7 cña ENG ®îc tr×nh bµy trªn h×nh sau:
H×nh 3.9. Tr¹m thiÕt kÕ kü thuËt trong PCS7 (ENG)
H×nh sau m« t¶ kÕt nèi Bus hÖ thèng trong PCS7 gi÷a c¸c thiÕt bÞ Simatic
H×nh 3.10. KÕt nèi Bus hÖ thèng trong PCS7
Mét cÊu h×nh m¹ng ®iÓn h×nh sö dông m«i trêng truyÒn dÉn c¸p
quang lµ sö dông cÊu tróc m¹ng vßng lÆp khÐp kÝn. Trong hÖ thèng m¹ng
cña Simatic thêng sö dông cÊu h×nh cã dù phßng (Redandancy) nh»m
n©ng cao ®é tin cËy cña hÖ thèng. Module thùc hiÖn qu¸ tr×nh chuyÓn ®æi
®iÖn /quang vµ quang/®iÖn trong Simatic lµ OLM (Optical Link Module).
H×nh 5.11 m« t¶ kÕt nèi nµy
Nguyãùn Kim AÏnh & Nguyãùn Maûnh Haì - Tæû âäüng hoïa - BKÂN 40
- Chæång 3. Kãút näúi caïc thiãút bë âo læåìng vaì âiãöu khiãøn trong hãû thäúng maûng
H×nh 3.11. KÕt nèi vßng lÆp khÐp kÝn cã dù phßng
Trong mét sè øng dông ®ßi hái ®é tin cËy cao viÖc sö dông c¸c PLC cã
sù phßng sÏ lµm t¨ng ®é tin cËy. H×nh 5.12 tr×nh bµy vÒ cÊu h×nh dù phßng
cña PLC
H×nh 3.12. CÊu h×nh PLC cã dù phßng
Ngoµi viÖc kÕt nèi cã dù phßng sö dông OLM, Simatic cßn ®a ra gi¶i
ph¸p sö dông module OSM nh»m n©ng cao kh¶ n¨ng liªn kÕt c¸c ®èi t¸c
truyÒn th«ng trong m¹ng. CÊu h×nh nµy ®îc tr×nh bµy trªn h×nh 5.13
Nguyãùn Kim AÏnh & Nguyãùn Maûnh Haì - Tæû âäüng hoïa - BKÂN 41
- Chæång 3. Kãút näúi caïc thiãút bë âo læåìng vaì âiãöu khiãøn trong hãû thäúng maûng
H×nh 3.13. CÊu h×nh m¹ch vßng sö dông OSM
Tæng hîp cÊu tróc ph©n tÇng, dù phßng ®îc tr×nh bµy trªn h×nh 5.14
H×nh 3.14. CÊu tróc ph©n tÇng m¹ng
Nguyãùn Kim AÏnh & Nguyãùn Maûnh Haì - Tæû âäüng hoïa - BKÂN 42
- Chæång 3. Kãút näúi caïc thiãút bë âo læåìng vaì âiãöu khiãøn trong hãû thäúng maûng
KÕt nèi c¸c thiÕt bÞ trêng lªn c¸c thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn ®îc tr×nh bµy trªn
h×nh 5.15. Trong ®ã c¸c thiÕt bÞ trêng cã thÓ ®îc kÕt nèi theo c¸c giao
thøc kh¸c nhau
H×nh 3.15. KÕt nèi c¸c thiÕt bÞ trêng lªn cÊp ®iÒu khiÓn
TruyÒn th«ng trong Profibus gi÷a DP vµ PA ®îc tr×nh bµy trªn h×nh sau:
H×nh 3.16. TruyÒn th«ng gi÷a Profibus-DP vµ PA
Nguyãùn Kim AÏnh & Nguyãùn Maûnh Haì - Tæû âäüng hoïa - BKÂN 43
nguon tai.lieu . vn