Điều khiển lập trình PLC - Phần 2 - Chương 6: Thiết kế hệ thống mạng PLC (SIMATIC)

ÑIEÀU KHIEÅN LAÄP TÌNH PLC - MAÏNG PLC Chöông 6 – Thieát keá heä thoáng maïng PLC PHAÀN II HEÄ THOÁNG MAÏNG PLC CHÖÔNG 6 THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG MAÏNG PLC (SIMATIC) Chuû ñeà: ƒ Maïng AS-i ƒ Maïng Profibus ƒ Maïng Industrial Ethernet Muïc ñích: ƒ Naém roõ caáu truùc caùc loaïi maïng PLC ƒ Cô sôû döõ lieäu vaø truyeàn thoâng ƒ Keát noái caùc thaønh phaàn treân maïng 149 ÑIEÀU KHIEÅN LAÄP TÌNH PLC - MAÏNG PLC Chöông 6 – Thieát keá heä thoáng maïng PLC 6.1. MAÏNG ASI 6.1.1. GIAO TIEÁP AS 6.1.1.1. Toång quan Maïng AS-I laø heä thoáng keát noái ôû caáp thaáp nhaát trong heä thoáng töï ñoäng hoùa (hình 6.1), ôû ñaây caùc ñöôøng noái keát thieát bò röôøm raø, ñoà xoä ñöôïc thay theá baèng tuyeán caùp ñôn giaûn goïi laø caùp AS-i. Söû duïng caùp vaø ñieàu khieån AS-I, thì caùc caûm bieán vaø caùc cô caáu chaáp haønh kieåu nhò phaân ñôn giaûn nhaát seõ ñöôïc keát noái tôùi thieát bò ñieàu khieån ôû caáp tröôøng qua caùc module AS-I. Maïng AS ñöôïc phaân bieät baèng nhöõng ñaëc tính chuû yeáu sau: ƒ Giao tieáp AS ñöôïc toái öu ñeå noái keát caùc caûm bieán vaø cô caáu chaáp haønh. Caùp AS ñöôïc söû duïng cho caû hai vieäc : trao ñoåi döõ lieäu giöõa caùc caûm bieán vaø cô caáu vôùi thieát bò ñieàu khieån; cung caáp nguoàn cho caùc caûm bieán. Hình 6.1 – Phaân caáp maïng ƒ Noái keát ñôn giaûn vaø giaù phaûi chaêng: laép ñaët ñôn giaûn, tính linh hoaït cao vôùi noái keát kieåu hình caây. ƒ Thôøi gian ñaùp öùng nhanh: Chuû AS-I chæ caàn toái ña 5 ms cho chu kyø trao ñoåi döõ lieäu leân tôùi 31 traïm. ƒ Caùc traïm treân caùp AS-I coù theå laø caùc caûm bieán, cô caáu chaáp haønh vôùi ñaàu noái hoaëc module AS-I tích hôïp coù theå ñöôïc noái vaøo tôùi 4 sensor/actuator nhò phaân thoâng thöôøng. ƒ Vôùi caùc module AS-I coù theå leân ñeán 124 caûm bieán ñöôïc hoaït ñoäng treâncaùp AS-i. 6.1.1.2. Giao tieáp AS vaø caùc thaønh phaàn heä thoáng AS Caùc thaønh phaàn döôùi seõ taïo thaønh heä thoáng maïng AS ƒ AS-i master ƒ AS-i module ƒ AS-i cable ƒ AS-i power supply unit ƒ Sensors/actuators with an integrated AS-i chip ƒ Addressing unit ƒ SCOPE AS-Interface Sô ñoà sau moâ taû caùc thaønh phaàn ñöôïc noái keát, hình 6.2 150 ÑIEÀU KHIEÅN LAÄP TÌNH PLC - MAÏNG PLC Chöông 6 – Thieát keá heä thoáng maïng PLC Hình 6.2 – Sô ñoà keát noái caùc thaønh phaàn AS-i. 6.1.2. CAÙC AS-I MASTER 6.1.2.1. ASI master cho simatic s7-200 CP 242-2 Module CP 242-2 cho pheùp keát noái chuoãi ASI tôùi boä ñieàu khieån laäp trình S7-200. CP 242-2 coù theå xöû lyù caùc chöùc naêng hoaøn chænh cuûa caùc ñieåm ASI master, hình 6.3. CP 242-8 Module naøy khoâng chæ coù caùc chöùc naêng cuûa CP 242-2 maø coøn coù noái keát tôùi PROFIBUS DP (DP slave). Module naøy cho noái keát S7-200 tôùi PROFIBUS DP vaø ASI cuøng ô moät thôøi ñieåm vôùi giaù caû phaûi chaêng, hình 6.4. 151 ÑIEÀU KHIEÅN LAÄP TÌNH PLC - MAÏNG PLC Chöông 6 – Thieát keá heä thoáng maïng PLC Hình 6.3 – ASI master CP 242-2 Hình 6.4 – ASI master CP 242-8 152 ÑIEÀU KHIEÅN LAÄP TÌNH PLC - MAÏNG PLC Chöông 6 – Thieát keá heä thoáng maïng PLC 6.1.2.2. ASI master cho simatic s7-300 CP 342-2 CP 342-2 laø module ASI master cho caùc boä ñieàu khieån S7- 300 vaø cho heä thoáng phaân phoái I/O ET 200M. CP 342-2 chieám 16 byte input vaø 16 byte output trong vuøng analog cuûa boä ñieàu khieån maø qua ñoù caùc döõ lieäu nhaäp cuûa slave coù theå ñöôïc ñoïc vaø caùc döõ lieäu xuaát cuûa slave coù theå ñöôïc ñaët. Hình 6.5 – ASI master CP 342-2 Khi söû duïng moät FC, ngoaøi trao ñoåi döõ lieäu I/O, noù cuõng coù theå thöïc thi nhöõng thuû tuïc goïi chính trong chöông trình ñieàu khieån. 6.1.2.3. ASI Gateway DP-ASI gateway Ngay khi söû duïng caùc I/O ngoaïi vi phaân boá, söû duïng ASI coù theå coù caùc thuaän lôïi. Noái maïng caùc ngoaïi vi quaù trình treân profibus coù theå ñöôïc môû roäng ñeán caùc sensor/actuator. Caùc thieát bò sau ñaây coù theå söû duïng nhö gateway cho profibus: ƒ DP/ASI Link 20 module (ñöôïc thieát keá baèng coâng ngheä IP 20 ñeå noái keát ASI vôùi Profibus) ƒ CP 242-8 ƒ CP 142-2 trong ET200X ƒ CP 342-2 trong ET200M ƒ AS 300/CPU315-2DP vôùi CP 2433 ƒ DP/AS Link ( link suû duïng coâng ngheä IP 65 ñeå noái keát ASI vôùi Profibus) 6.1.2.4. ASI master cho ET200X CP 142-2 Module CP 142-2 coù theå hoaït ñoäng trong heä thoáng I/O phaân boá ET200X, noù cho pheùp keát noái chuoãi ASI vôùi heä thoáng I/O. Ñaëc ñieåm chính cuûa heä thoáng I/O ET 200X laø xaây döïng thích nghi vôùi caùc kieåu baûo veä IP 65, IP 66 vaø IP 67. 153 ÑIEÀU KHIEÅN LAÄP TÌNH PLC - MAÏNG PLC Chöông 6 – Thieát keá heä thoáng maïng PLC Hình 6.6 – Caáu hình heä thoáng vôùi DP/ASI Link 20 Hình 6.7 – ASI master CP 142-2 154 ÑIEÀU KHIEÅN LAÄP TÌNH PLC - MAÏNG PLC Chöông 6 – Thieát keá heä thoáng maïng PLC 6.1.2.5. ASI master cho PC-AT CP 2413 CP 2413 cho pheùp keát noái giao tieáp ASI tôùi maùy tính. Phaàn cöùng cuûa ASI master ñöôïc thöïc hieän nhö moät card PC. Cho pheùp ñeán 4 ASI master CP coù theå hoaït ñoäng cuøng moät luùc trong moät PC. Ñieàu naøy noùi raèng ASI PC master cuõng thích hôïp cho caùc taùc vuï phuùc taïp. Moät chöông trình hoaït ñoäng vaø moâ phoûng saün saøng cung caáp caùc traïng thaùi hieän haønh cuûa caùc slave treân caùp vaø cho pheùp caùc ñieàu haønh ñôn giaûn caùc slave. Chöông trình naøy cuõng coù theå söû duïng ñeå nhöõng muïc ñích chaån ñoaùn, noù cuõng cho pheùp laäp trình caùc ñòa chæ cuûa caùc slave ASI. Töø ñoù khoâng nhöõng card ASI master coù theå ñöôïc hoaït ñoäng trong PC maø coøn cho PC giao tieáp vôùi Industrial Ethernet vaø Profibus cuøng moät luùc, döõ lieäu cung caáp bôûi ASI slave cuõng coù theå khaû duïng vôùi caùc traïm khaùc trong maïng. Hình 6.8 – Caáu hình heä thoáng vôùi PC-AT vaø CP2413 6.1.3. CAÙC THAØNH PHAÀN KHAÙC CUÛA ASI Nhö ñaõ ñeà caäp ôû ASI ngoaøi caùc ASI master vôùi vai troø laø chuû trong heä thoáng, coøn coù caùc thaønh phaàn khaùc ñöôïc noái keát vaøo ñeå taïo neân moät heä thoáng maïng ASI chuaån. 6.1.3.1. Caùp ASI Caùp ASI ñöôïc tieáp xuùc baèng kyõ thuaät thaåm thaáu. Caùc löôõi tieáp xuùc (contact blade) thaâm nhaäp vaøo aùo nhöïa boïc beân ngoaøi vaø taïo tieáp xuùc vôùi 2 daây daãn. Ñieàu naøy ñaûm baûo 155 ÑIEÀU KHIEÅN LAÄP TÌNH PLC - MAÏNG PLC Chöông 6 – Thieát keá heä thoáng maïng PLC cho ñieän tôû tieáp xuùc thaáp vaø keát noái döõ lieäu tin caäy. Vôùi lieåu keát noái naøy, coù nhöõng module keát noái ñöôïc thieát keá cho kyõ thuaät thaåm thaáu. 6.1.3.2. Repeater/Extender Caùc ASI repeater/Extender ñöôïc thieát keá ñeå duøng cho moâi tröôøng giao tieáp AS. Thieát bò naøy coù nhieäm vuï môû roäng chieàu daøi 100 m toái ña cuûa ASI. Moät ñoaïn moät 100m coù saün coù theå ñöôïc môû roäng theâm toái ña 2 ñoaïn 100m nöõa. Söû duïng Repeater ASI Repeater ñöôïc söû duïng khi caùc slave ñöôïc hoaït ñoäng treân taát caû caùc ñoaïn caùp. Moãi ñoaïn ASI ñöôïc ñoøi hoûi moät ñôn vò nguoàn cung caáp rieâng bieät (tröôùc vaø phía sau cuûa repeater). Repeater coù caùc ñaëc ñieåm sau: ƒ Môû roäng chieàu daøi caùp toái ña laø 300 m. ƒ Caùc slave coù theå ñöôïc söû duïng ôû caû hai beân cuûa ASI. ƒ Nguoàn cung caáp ñoøi hoûi phaûi coù ôû caû hai beân ASI. ƒ Caùch ly ñieän giöõa hai caùp. ƒ Moãi beân giao tieáp AS caàn coù moät nguoàn ñieän rieâng bieät. Hình 6.9 – Söû dung Repeater ƒ Laép ñaët trong daïng ñoùng voû module öùng duïng chuaån. Söû duïng Extender ASI Extender ñöôïc söû duïng trong caùc öùng duïng maø master ñöôïc laép ñaët ôû khoaûng caùch xa hôn vôùi choã laép ñaët ASI. Hình 6.10 – Söû duïng Extender ƒ Caùc master coù theå ñöôïc ñöôïc ñaët caùch xa ñoaïn ASI 100m. ƒ Caùc slave chæ ñöôïc söû duïng ôû beân cuûa extender khoâng coù master ƒ Nguoàn ñieän chæ ñöôïc yeâu caàu cho beân khoâng coù master. ƒ Khoâng caàn caùch ly ñieän giöõa hai caùp. ƒ Chæ thò ñieän aùp ñuùng ƒ Ñöôïc laép ñaët trong daïng ñoùng voû module öùng duïng. Extender ñöôïc gaén treân module keát noái FK-E. 6.1.3.3. Ñôn vò ñònh ñòa chæ 156 ÑIEÀU KHIEÅN LAÄP TÌNH PLC - MAÏNG PLC Chöông 6 – Thieát keá heä thoáng maïng PLC Moãi slave treân ASI ñeàu mang moät ñòa chæ. Ñòa chæ naøy ñöôïc löu tröõ treân caùc slave. Ta coù theå laäp trình ñòa chæ cuûa caùc slave söû duïng ñôn vò ñònh ñòa chæ. 6.1.3.4. SCOPE ASI Phaàn meàm SCOPE ASI laø moät chöông trình giaùm saùt coù khaû naêng ghi laïi vaø ñaùnh giaù trao ñoåi döõ lieäu trong caùc maïng ASI trong suoát quaù trình laép ñaët vaø hoaït ñoäng. Phaàn meàm SCOPE ASI coù theå chaïy trong PC lieân keát vôù CP 2413 döôùi moâi tröôøng Windows. 6.1.4. CHEÁ ÑOÄ MASTER 6.1.4.1. Nguyeân taéc cuûa Master/Slave trong ASI ASI hoaït ñoäng theo nguyeân taéc master/slave. Ñieàu naøy coù nghóa laø ASI master keát hôïp vôùi caùp ASI ñieàu khieån trao ñoåi döõ lieäu vôùi 31 slave qua giao tieáp caùp ASI. Hình 6.11 minh hoïa giao tieáp giöõa hai khoái ASI master vôùi ASI slave qua caùp ASI. Caùc leänh gaùn tham soá vaø döõ lieäu quaù trình ñöôïc truyeàn qua giao tieáp giöõa “master CPU” vaø “master CP”. Caùc chöông trình ngöôøi duøng söû duïng caùc goïi haøm thích hôïp vaø cô cheá khaû duïng ñeå ñoïc vaø ghi qua giao tieáp naøy. Hình 6.11 – Sô ñoà khoái gia tieáp ASI master/slave 6.1.4.2. Truyeàn döõ lieäu 6.1.4.2.1. Caáu truùc thoâng tin – döõ lieäu. Hình 6.12 moâ taû caùc tröôøng vaø danh saùch döõ lieäu cuûa heä thoáng ñaõ ñöôïc ñònh nghóa. Caùc caáu truùc sau ñaây ñöôïc tìm thaáy treân CP: Caùc aûnh döõ lieäu Chuùng chöùa caùc thoâng tin ñöôïc löu tröõ taïm thôøi: ƒ Caùc tham soá thaät laø aûnh cuûa caùc tham soá hieän thôøi treân slave ƒ Döõ lieäu caáu hình thaät: tröôøng naøy chöùa caùc caáu hình I/O vaø maõ ID cuûa taát caû caùc slave ñöôïc noái keát ngay khi döõ lieäu naøy ñöôïc ñoïc töø caùc Hình 6.12 – Sô ñoà caáu truùc ASI master CP vaø ASI slave 157 ÑIEÀU KHIEÅN LAÄP TÌNH PLC - MAÏNG PLC Chöông 6 – Thieát keá heä thoáng maïng PLC slave. ƒ Danh saùch caùc slave ñöôïc phaùt hieän (LDS) ƒ Danh saùch caùc slave bò kích hoaït (LAS) ƒ LAS cho thaáy nhöõng slave naøo ñöôïc kích hoaït bôûi ASI master. Döõ lieäu I/O chæ trao ñoåi ñöôïc vôùi caùc slave bò kích hoaït. Döõ lieäu I/O Döõ lieäu nhaäp vaø xuaát cuûa quaù trình. Döõ lieäu caáu hình Ñaây laø döõ lieäu khoâng boác hôi (non-volatile), khoâng bò thay ñoåi ngay khi coù hö hoûng nguoàn naêng löôïng. ƒ Döõ lieäu caáu hình mong ñôïi, ñaây laø caùc giaù trò so saùnh coù choïn löïa maø cho pheùp döõ lieäu caáu hình cuûa caùc slave ñöôïc phaùt hieän seõ ñöôïc kieåm tra. ƒ Danh saùch döõ lieäu thöôøng tröïc (LPS), danh saùch naøy cho thaáy caùc ASI slave ñöôïc mong ñôïi treân caùp ASI bôûi ASI master. ASI master kieåm tra lieân tuïc xem coù phaûi taát caû caùc traïm chæ ñònh trong coù maët LPS vaø xem coù phaûi döõ lieäu caáu hình cuûa chuùng khôùp vôùi döõ lieäu caáu hình mong muoán. Hình 6.13 – Caùc giai ñoaïn hoaït ñoäng 158 ÑIEÀU KHIEÅN LAÄP TÌNH PLC - MAÏNG PLC Chöông 6 – Thieát keá heä thoáng maïng PLC 6.1.4.2.2. Caùc caáu truùc ASI slave ƒ Döõ lieäu I/O ƒ Caùc tham soá ƒ Döõ lieäu caáu hình Döõ lieäu caáu hình chöùa caáu hình I/O vaø caùc maõ ID cuûa slave ƒ Ñòa chæ Caùc slave coù ñòa chæ “0” khi ñöôïc laép ñaët. Ñeå ñöôïc pheùp trao ñoåi döõ lieäu thì caùc slave phaûi ñöôïc laäp trình vôùi caùc ñòa chæ khaùc nhau vaø khaùc khoâng. Ñòa chæ “0” chæ daønh cho caùc chöùc naêng rieâng bieät. 6.1.4.2.3.Caùc giai ñoaïn hoaït ñoäng Sô ñoà hình 6.13 cho thaáy caùc giai ñoaïn hoaït ñoäng cuûa quaù trình truyeàn döõ lieäu. Chuùng coù 3 giai ñoaïn chính: ƒ Giai ñoaïn khôûi taïo ban ñaàu (Initialization phase) ƒ Giai ñoaïn khôûi ñoäng (Startup Phase) ƒ Giai ñoaïn trao ñoåi döõ lieäu (Data Exchange Phase) ƒ Cheá ñoä khôûi taïo ban ñaàu Giai ñoaïn naøy goïi laø giai ñoaïn offline, thieát laäp traïng thaùi cô baûn cuûa master. Module naøy ñöôïc khôûi taïo trò sau khi chuyeån maïch. ƒ Giai ñoaïn khôûi ñoäng Giai ñoaïn naøy bao goàm: • Giai ñoaïn phaùt hieän Phaùt hieän caùc slave trong giai ñoaïn khôûi ñoäng. • Giai ñoaïn kích hoaït Sau khi phaùt hieän caùc traïm, chuùng ñöôïc kích hoaït do master göûi leänh goïi ñaëc bieät. Khi kích hoaït caùc traïm rieâng, coù söï khaùc bieät giöõa hai cheá ñoä treân ASI master: − Master ôû cheá ñoä caáu hình: Taát caû caùc traïm ñöôïc phaùt hieän ñöôïc kích hoaït. ÔÛ cheá ñoä naøy caùc giaù trò thaät ñöôïc ñoïc vaø löu chuùng cho caáu hình. − Master ôû cheá ñoä ñöôïc baûo veä: Chæ coù caùc traïm töông öùng vôùi caáu hình mong ñôïi ñöôïc löu treân ASI master môùi ñöôïc kích hoaït. Neáu caáu hình thaät ñöôïc tìm thaáy treân ASI slave khaùc vôùi caáu hình mong ñôïi naøy. Master ñöa caùc traïm ñöôïc kích hoaït vaøo danh saùch caùc traïm ñöôïc kích hoaït. ƒ Cheá ñoä bình thöôøng (giai ñoaïn trao ñoåi döõ lieäu) Khi keát thuùc giai ñoaïn khôûi ñoäng, ASI master chuyeån sang cheá ñoä bình thöôøng: − Giai ñoaïn trao ñoåi döõ lieäu: Master göûi döõ lieäu tuaàn hoaøn ra caùc traïm vaø nhaän caùc thoâng ñieäp ghi nhaän. − Giai ñoaïn quaûn lyù: Giai ñoaïn naøy, taát caû caùc coâng vieäc hieän coù cuûa caùc öùng duïng ñieàu khieån ñöôïc xöû lyù vaø göûi ñi. − Giai ñoaïn bao haøm: Giai ñoaïn naøy, caùc slave môùi theâm vaøo ñöôïc ñöa vaøo danh saùch caùc slave ñöôïc phaùt hieän vaø cung caáp cheá ñoä caáu hình vaø chuùng cuõng ñöôïc kích hoaït. Neáu master ôû cheá ñoä baûo 159 ÑIEÀU KHIEÅN LAÄP TÌNH PLC - MAÏNG PLC Chöông 6 – Thieát keá heä thoáng maïng PLC veä thì chæ coù caùc slave ñöôïc löu tröõ trong caáu hình mong ñôïi cuûa ASI master môùi ñöôïc kích hoaït. Vôùi cô cheá naøy caùc slave ñaõ heát phuïc vuï taïm thôøi cuõng ñöôïc bao haøm laàn nöõa. 6.1.4.2.4. Chöùc naêng giao tieáp Ñeå kieåm soaùt hoaït ñoäng cuûa master/slave töø chöông trình ngöôøi duøng, coù nhieàu chöùc naêng khaû duïng ôû giao tieáp ñöôïc minh hoïa hình 6.14. Caùc hoaït ñoäng bao goàm: ƒ Read/Write (ñoïc/ghi) Khi ghi caùc tham soá ñöôïc chuyeån ñeán slave vaø caùc aûnh tham soá treân CP. Khi ñoïc, caùc tham soá ñöôïc chuyeån töø slave hoaëc caùc aûnh tham soá töø CP vaøo CPU. ƒ Read/Write configuration data (ñoïc/ghi döõ lieäu caáu hình) Caùc tham soá ñaët caáu hình hay caùc döõ lieäu caáu hình ñöôïc ñoïc töø boä nhôù khoâng boác hôi cuûa CP. ƒ Configure actual (Ñaët caáu hình thaät) Khi ñoïc caùc tham soá vaø döõ lieäu caáu hình ñöôïc ñoïc vaøo vaø löu tröõ thöôøng xuyeân treân CP. Khi ghi, caùc tham soá vaø döõ lieäu caáu hình ñöôïc löu tröõ thöôøng xuyeân treân CP. ƒ Supply slaves with configured parameters (Cung caáp caùc tham soá ñaët caáu hình cho caùc slave) Caùc tham soá caáu hình ñöôïc chuyeån töø vuøng nhôù khoâng boác hôi cuûa CP ñeán caùc slave. Hình 6.14 – Caùc chöùc naêng giao tieáp 6.2. MAÏNG PROFIBUS 6.2.1. GIÔÙI THIEÄU 6.2.1.1 Profibus laø gì? Profibus laø thuaät ngöõ moâ taû maïng truyeàn thoâng tin soá ñöôïc söû duïng trong coâng nghieäp ñeå thay theá quaù trình truyeàn tín hieäu analog 4-20mA ñang toàn taïi moät thôøi gian daøi qua. Ñaây laø maïng truyeàn thoâng soá, 2 chieàu, multidrop, bus noái tieáp nhaèm ñeå keát noái thieát bò 160 ÑIEÀU KHIEÅN LAÄP TÌNH PLC - MAÏNG PLC Chöông 6 – Thieát keá heä thoáng maïng PLC field caùch ly nhau nhö caùc boä ñieàu khieån, caùc boä chuyeån ñoåi tín hieäu, caùc caûm bieán vaø caùc cô caáu chaáp haønh. Moãi thieát bò field coù khaû naêng tính toaùn ñöôïc caøi ñaët trong noù vaø laøm cho moãi thieát bò thaønh thieát bò thoâng minh. Moäi thieát bò field seõ thöïc haønh nhöõng chöùc naêng ñôn giaûn treân chính noù nhö caùc chöùc naêng chuaån ñoaùn, ñieàu khieån vaø baûo trì nhö cung caáp khaû naêng truyeàn thoâng hai chieàu. Ngoaøi ra noù coøn cho pheùp lieân laïc vôùi caùc thieát bò filed khaùc. Coát loûi laø fieldbus seõ thay theá caùc maïng ñieàu khieån taäp trung thaønh caùc maïng ñieàu khieån phaân taùn. Do ñoù fieldbus coù nhieàu chöùc naêng vaø öu vieät hôn so vôùi vieäc thay theá chuaån analog 4- 20mA. 6.2.1.2. Caùc thuaän lôïi cuûa fieldbus • Giaûm giaù thaønh • Tieát kieäm chi phí ban ñaàu cho döï aùn coâng ngheä • Tieát kieäm trong baûo haønh, baûo trì vaø thay theá • Naâng cao hieäu quaû saûn xuaát, chaát löôïng saûn phaåm • Baûo ñaûm tính an toaøn saûn xuaát vaø veä sinh moâi tröôøng • Quaûn lyù chaët cheõ vaø hieäu quaû. 6.2.1.3. Truyeàn thoâng coâng nghieäp Söï phaùt trieån nhö vuõ baõo cuûa IT ñaõ goùp phaàn thuùc ñaåy phaùt trieån coâng ngheä töï ñoäng hoùa. Noù ñaõ thay ñoåi caùc heä phaân caáp, caùc caáu truùc vaø quaù trình trao ñoåi thoâng tin giöõa caùc caáp trong heä thoáng. Truyeàn thoâng ñaõ taêng theo chieàu ngang ôû caáp field cuõng nhö theo chieàu doïc qua caùc möùc phaân caáp. ÔÛ caáp Actuator/Sensor caùc tín hieäu cuûa caùc sensor vaø actuator nhò phaân ñöôïc truyeàn qua ASI bus. Ñaây laø kyõ thuaät laép ñaët chi phí thaáp, ñôn giaûn, qua ñoù döõ lieäu vaø nguoàn ñieän 24V cho caùc thieát bò cuoái ñöôïc truyeàn qua moâi tröôøng chung. Döõ lieäu ñöôïc truyeàn xoay voøng. ÔÛ caáp field caùc thieát bò ngoaïi vi phaân boá nhö I/O module, caûm bieán ñoù, caùc cô caáu truyeàn ñoäng, caùc slave vaø caùc operation terminal truyeàn thoâng vôùi caùc heä thoáng töï ñoäng qua heä thoáng truyeàn thoâng thôøi gian thöïc. Vieäc truyeàn döõ lieäu quaù trình laø theo voøng tuaàn hoaøn, trong khi ñoù caùc caûnh baùo, tham soá vaø döõ lieäu chaån ñoaùn phaûi ñöôïc truyeàn khoâng ñoàng boä neáu caàn. Profibus laø giaûi phaùp nhaèm thoaû maõn caùc yeâu caàu naøy ñoàng thôøi laø giaûi phaùp thoâng suoát cho saûn xuaát cuõng nhö töï ñoäng hoaù quaù trình. ÔÛ caáp cell, caùc boä ñeàiu khieån laäp trình ñöôïc nhö PLC vaø IPC truyeàn thoâng vôùi nhau. Luoàng thoâng tin caàn nhöõng goùi döõ lieäu lôùn vaø moät soá lôùn caùc chöùc truyeàn thoâng maïnh. Tích hôïp vaøo heä thoáng truyeàn thoâng toaøn coâng ty nhö Intranet vaø Internet qua caùc TCP/IP vaø Ethernet laø caùc yeâu caàu quan troïng. 6.2.1.4. PROFIBUS (PROcess Field Bus) PROFIBUS laø maïng cho caáp cell vaø caáp field trong heä thoáng truyeàn thoâng simatic môû. Noù ñöôïc öùng duïng ñeå truyeàn döõ lieäu töø nhoû ñeán trung bình. Veà maët vaät lyù, PROFIBUS laø maïng ñieän döïa treân caùp 2 daây hoaëc maïng quang döïa treân caùp sôïi quang hoaëc maïng voâ tuyeán vôùi truyeàn hoàng ngoaïi (IR). 6.2.2. COÂNG NGHEÄ PROFIBUS 161 ÑIEÀU KHIEÅN LAÄP TÌNH PLC - MAÏNG PLC Chöông 6 – Thieát keá heä thoáng maïng PLC PROFIBUS laø chuaån fieldbus cho moät giaûi roäng caùc öùng duïng trong saûn xuaát vaø töï ñoäng hoùa quaù trình. PROFIBUS cho pheùp truyeàn thoâng giöõa caùc thieát bò cuûa caùc nhaø saûn xuaát khaùc nhau khoâng caàn theâm baát cöù ñieàu chænh giao tieáp naøo. PROFIBUS coù theå söû duïng cho hai öùng duïng: öùng duïng ñoø hoûi thôøi gian ñaùp öùng vôùi toác ñoä cao vaø nhöõng coâng vieäc truyeàn thoâng phöùc taïp. PROFIBUS cho caùc giao thöùc truyeàn thoâng (Communication Profiles): DP vaø FMS. Tuøy theo öùng duïng cuï theå maø ta coù theå söû duïng caùc coâng ngheä truyeàn daãn sau (Physical Profiles): RS485, IEC 1158-2 hoaëc sôï quang. 6.2.2.1. Giao thöùc truyeàn thoâng Giao thöùc truyeàn thoâng profibus ñöôïc ñònh nghóa laøm sao caùc ngöôøi duøng truyeàn noái tieáp döõ lieäu cuûa chuùng qua moâi tröôøng chung. • DP (Distributed Periphery) DP laø giao thöùc thoâng duïng ñöôïc söû duïng nhieàu nhaát. Noù ñöôïc toái öu veà toác ñoä, hieäu suaát vaø giaù keát noái thaáp vaø ñöôïc thieát keá cho truyeàn thoâng giöõa caùc heä thoáng töï ñoäng vaø ngoaïi vi phaân boá. • FMS (Field Message Specification) Ñaây laø giao thöùc truyeàn thoâng vaïn naêng cho nhieàu chöùc naêng öùng duïng ñeå truyeàn thoâng giöõa caùc thieát bò coù tính thoâng minh. 6.2.2.2. Coâng ngheä truyeàn daãn Do yeâu caàu cuûa bus truyeàn thoâng ñoøi hoûi ñoä tin caäy truyeàn cao, khoaûng caùch xa, toác ñoä truyeàn cao vaø maëc khaùc trong quaù trình töï ñoäng hoùa saûn xuaát coøn theâm caùc yeâu caàu nhö hoaït ñoäng trong vuøng nguy hieåm vaø naêng löôïng treân cuøng ñöôøng truyeàn chung. Hieän taïi coù 3 phöông phaùp truyeàn daãn profibus khaû duïng nhaát: • Truyeàn RS-485 cho caùc öùng duïng trong töï ñoäng hoùa saûn xuaát. • Truyeàn IEC 1158-2 cho öùng duïng töï ñoäng hoùa quaù trình. • Sôïi quang caûi thieän tính nhieãu ñieän vaø nhöõng khoaûng caùch maïng lôùn. 6.2.3. ÑAËC TÍNH CUÛA PROFIBUS PROFIBUS laø cho pheùp noái caùc thieát bò ñieàu khieån theo truyeàn noái tieáp töø caáp cell ñeán caáp field. Trong ñoù coù nhieàu master vaø nhieàu slave, do ñoù coù theå gheùp noái nhieàu heä thoáng töï ñoäng hoùa, heä thoáng kyõ thuaät vaø caùc traïm hieån thò vôùi caùc ngoaïi vi phaân boá cuûa chuùng treân cuøng moät bus. PROFIBUS phaân bieät caùc kieåu thieát bò sau: • Thieát bò master xaùc ñònh trueàyn döõ lieäu treân bus. Moät master coù theå göûi caùc thoâng ñieäp khoâng caàn coù yeâu caàu beân ngoaøi khi noù giöõ quyeàn truy caäp. Caùc master cuõng coù theå goïi laø caùc traïm tích cöïc hoaëc caùc nuùt tích cöïc. • Thieát bò slave laø caùc ngoaïi vi nhö caùc thieát bò I/O, caùc slave, caùc boä truyeàn ñoäng vaø caùc caûm bieán ño löôøng. Chuùng khoâng coù quyeàn truy caäp bus vaø chuùng chæ coù theå baùo cho bieát ñaõ nhaän thoâng ñieäp hoaëc göûi caùc htoâng ñieäp ñeán master khi coù yeâu caàu. 6.2.3.1. Coâng ngheä truyeàn RS-485 Truyeàn daãn RS-485 thöôøng ñöôïc söû duïng raát nhieàu bôûi PROFIBUS. Nhöõng öùng duïng maø trong ñoù laép ñaët khoâng caàn ñaét tieàn, ñôn giaûn vaø truyeàn toác ñoä cao. Toác ñoä truyeàn coù theå töø 9.6 Kbps tôùi 12 Mbps. Moät toác ñoä truyeàn duy nhaát ñöôïc choïn cho taát caû caùc thieát bò treân moät bus khi heä thoáng saün saøng. 162 ÑIEÀU KHIEÅN LAÄP TÌNH PLC - MAÏNG PLC Chöông 6 – Thieát keá heä thoáng maïng PLC Laép ñaët RS-485. Taát caû caùc thieát bò ñöôïc noái vaøo caáu truùc bus. Toái ña 32 traïm (master hay slave)coù theå ñöôïc noái vaøo moät segment 9 (ñoaïn). Bus ñöôïc keát thuùc baèng keát thuùc bus tích töïc (active bus terminator) ôû ñaàu vaø cuoái moãi segment (xem hình 6.15). Ñeå baûo ñaûm hoaït ñoäng khoâng coù loãi thì caû ñaàu keát thuùc bus luoân luoân ñöôïc caáp ñieän. Coång noái maïng Vò trí chuyeån maïch = Off Vò trí chuyeån maïch = On Coåûng noái maïng Coång noái maïng caém vaøo CP5611 cuûa maùy tính 2 Coång noái maïng caém vaøo CP5611 cuûa maùy tính 3 Coång noái maïng caém vaøo CP5611 cuûa maùy tính 1 coù coång laäp t ì h Coång noái maïng caém vaøo EM 277 cuûa tôù 1 Coång noái maïng caém vaøo EM 277 cuûa tôù 2 Caùp truyeàn thoâng maïng profibus Coång noái maïng coù coång laäp trình gaén vaøo CPU 315 Hình 6.15 - Noái keát ñöôøng caùp truyeàn döõ lieäu maïng Trong tröôøng hôïp treân 32 traïm hoaëc ñeå môû roäng maïng ta phaûi duøng ñeán caùc repeater ñeå lieân keát caùc ñoaïn bus laïi vôùi nhau, hình 6.16 moâ taû caùc traïm DTE (data terminal equipment) treân caùc bus noái nhau baèng 2 repeater. Chieàu daøi toái ña cuûa caùp phuï thuoäc vaøo toác ñoä truyeàn: toác ñoä truyeàn caøng cao thì chieàu daøi caùp caùng giaûm nhö baûng 6.1. Hình 6.16 – Caùc ñoaïn bus noái nhau baèng caùc repeater 163 ÑIEÀU KHIEÅN LAÄP TÌNH PLC - MAÏNG PLC Chöông 6 – Thieát keá heä thoáng maïng PLC 6.2.3.2. Coâng ngheä truyeàn IEC 1158-2 Truyeàn ñoàng boä vôùi IEC 1158-2 vôùi toác ñoä truyeàn chính xaùc 31.25Kbps ñöôïc söû duïng trong töï ñoäng hoùa quaù trình. Noù thoûa maõn caùc yeâu caàu quan troïng trong kyõ ngheä hoùa daàu vaø hoùa chaát: an toaøn vaø caáp naêng löôïng qua bus söû duïng chung caùp truyeàn coâng ngheä 2 daây. Nhö vaäy PROFIBUS coù theå ñöôïc söû duïng trong nhöõng vuøng nguy hieåm. KBaud rate Max. Segment length Max. Expansion 9,6 1000m 10,000m 19,2 1000m 10,000m 187.5 1000m 10,000m 500.0 400m 4,000m 1,500.0 200m 2,000m 3,000.0 100m 1,000m 6,000.0 100m 1,000m 12,000.0 100m 1,000m Caùc ñaëc tính cuûa coâng ngheä truyeàn IEC 1158-2: soá traïm noái treân moät ä ñeå taêng caùc traïm treân maïng, caùc lôùp õ lieäu. Baûng 6.1 – Toác ñoä truyeàn - chieàu daøi caùp truyeàn RS-485 6.2.3.3. Truyeàn sôïi Caùp sôïi quan ïng trong caùc moâi tröôøng coù nhieãu ñie ïng toái ña coù toác ñoä truyeàn cao. Coù nhie Caùc thaønh ph link quang sôïi thöøa hoûng. Nhieàu nhaø s quang. 6.2.4.TRUYEÀN TH 6.2.4.1. Truyeàn tho • Keát noái caùc thie • Truyeàn caùc löô do - Truyeàn thoâng - Hoaït ñoäng mo - Giao tieáp vôù hoùa. • Trao ñoåi döõ lieäu S S S S - Master göûi dö - Caùc slave thoâsegment laø 32 traïm, repeater coù theå boå sung ñeán 4 bo baûo veä noå vaø caáp naêng löôïng töø xa qua caùc ñöôøng dö quang g ñöôïc söû duïng trong PROFIBUS cho caùc öùng du än cao, ñeå caùch ly ñieän hoaëc ñeå taêng khoaûng caùch ma àu sôïi quang coù ñaëc tính khaùc nhau nhö sau: aàn quang sôïi PROFIBUS cuûa moät soá nhaø saûn xuaát cho pheùp taïo ra caùc vôùi khaû naêng chuyeån töï ñoäng sang ñöôøng truyeàn vaät lyù khaùc khi coù hö aûn xuaát cuõng cung caáp caùc coupler giöõa caùc link truyeàn RS-485 vaø sôïi OÂNG VÔÙI PROFIBUS âng vôùi PROFIBUS –DP át bò vaøo PLC. ïng döõ lieäu nhoû vaø nhanh, master/slave tuaàn hoaøn. ät master i giao thöùc ñöôïc ñôn giaûn theo 2 khung: Kieåu sôïi quang Tính chaát ôïi thuûy tinh MM Khoaûng caùch trung bình 2-3 km ôïi thuûy tinh SM Khoaûng caùch xa >15 km ôïi toång hôïp Khoaûng caùch ngaén ôïi PCS/HSC Khoaûng caùch ngaén >500m Slave Slave Slave Master õ lieäu ñeán caùc slave. 164 ng baùo vaø traû döõ lieäu veà master. ÑIEÀU KHIEÅN LAÄP TÌNH PLC - MAÏNG PLC Chöông 6 – Thieát keá heä thoáng maïng PLC Caùc heä thoáng moät hay nhieàu master coù theå caøi ñaët baèng PROFIBUS-DP. Ñieàu naøy khieán cho heä thoáng raát meàm deõo. Toái ña caøi vaøo 126 thieát bò (master hay slave) vaøo bus. Caáu hình thieát bò: gaùn caáu hình heä thoáng bao goàm soá caùc traïm, ñòa chæ traïm, phaân phaùt vuøng nhôù cho caùc ñòa chæ I/O, caùc tham soá bus söû duïng vaø caùc thoâng ñieäp chaån ñoaùn. Caùc kieåu thieát bò: Moãi heä thoáng PROFIBUS-DP bao goàm nhieàu loaïi thieát bò caøi ñaët tuøy theo tính naêng hoaït ñoäng. Cô baûn coù 3 loaïi ñöôïc phaân theo coâng vieäc: DP master class1 Ñaây laø boä ñieàu khieån taäp trung duøng ñeå trao ñoåi thoâng tin, döõ lieäu vôùi caùc traïm phaân boá theo moät chu kyø thoâng ñieäp ñònh tröôùc. Chaúng haïn: PLC, CNC, Robot Control DP master class2 Caùc thieát bò kieåu naøy laø thieát bò laäp trình, thieát bò ñaët caáu hình hoaëc chaån ñoaùn. Caùc thieát bò naøy ñöôïc duøng khi khôûi ñoäng heä thoáng ñeå ñaët caáu hình cho heä thoáng DP. DP slaves Moät DP slave laø moät thieát bò I/O maø ñoïc thoâgn tin nhaäp töø quaù trình xuaát döõ lieäu ra quaù trình. Hoaït ñoäng heä thoáng Heä thoáng moät master: chæ coù moät master tích cöïa treân bus. Heä thoáng nhieàu master: coù nhieàu master treân bus nhö coù theâm thieát bò ñaët caáu hình… Ñaëc ñieåm cuûa PROFIBUS-DP Giao tieáp truyeàn thoâng tuaàn hoaøn vaø nhanh vôùi caùc thieát bò tröôøng field Toác ñoä truyeàn döõ lieäu ñeán 12 Mbps Thôøi gian ñaùp öùng nhanh ño ñöôïc vôùi 10 traïm ET200 vaø moãi traïm naøy coù 32 I/O laø 0.35ms. Ñoái vôùi caùc yeâu caàu thôøi gian ñaùp öùng ít chính xaùc thì coù theå thöïc hieän caùc thieát bò DP vaø FMS treân cuøng moät heä thoáng bus. Trao ñoåi döõ lieäu: Nguyeân taéc laøm vieäc cuûa quaù trình trao ñoåi döõ lieäu treân maïng laø thöïc hieän söï aùnh xaï bieán qua vuøng bieán V (variable memory). Söï caáp phaùt caùc vuøng nhôù cuûa ñieàu khieån cho caùc ñieàu khieån phaûi tuaân theo traät töï vuøng nhôù ñeå khi truy xuaát döõ lieäu hoaëc thu nhaän döõ lieäu khoâng sinh ra loãi xung ñoät veà söï tranh chaáp döõ lieäu. Ñoàng thôøi chuùng ta phaûi naém roõ töông taùc caùc I/O cuûa heä thoáng (chæ bao goàm caùc ñieàu khieån tôù) laø bao nhieâu ñeå söû duïng ñaûm baûo ñuû boä nhôù. 6.2.4.2. Truyeàn thoâng vôùi PROFIBUS-FMS Truyeàn thoâng PROFIBUS-FMS • Keát noái caùc PLC vôùi nhau, coù theå keát noái caùc thieát bò field • Chuyeån caùc löôïng döõ lieäu lôùn. • Hoaït ñoäng nhieàu master: göûi chuû quyeàn töø master naøy ñeán master kia. FMS laø ngoân ngöõ cho truyeàn thoâng theo thoâng ñieäp. FMS protocol chuaån hoùa Master Master SlaveSlave Master 165 ÑIEÀU KHIEÅN LAÄP TÌNH PLC - MAÏNG PLC Chöông 6 – Thieát keá heä thoáng maïng PLC khoâng nhöõng yù nghóa cuûa thoâng ñieäp (ngöõ nghóa) maø coøn caùc daïng khuoân döõ lieäu cho caáu truùc cuûa thoâng ñieäp ( cuù phaùp). Caùc öùng duïn lieân quan giöõa 2 coäng söï truyeàn thoâng trong PROFIBUS-FMS laø: • VFD (Virtual Field Device) = thieát bò field aûo. • Truy caäp ñoái töôïng ( ví duï caùc bieán) 6.3. MAÏNG ETHERNET COÂNG NGHIEÄP 6.3.1. Khaùi nieäm Caùc yeâu caàu veà truyeàn thoâng coâng nghieäp khaùc haün raát nhieàu so vôùi caùc truyeàn thoâng vaên phoøng nhö ta thöôøng duøng haèng ngaøy trong coâng vieäc, giaûi trí. Ñieàu naøy thöïc teá aûnh höôïng ñeán taát caû caùc khía caïnh cuûa truyeàn thoâng nhö caùc thaønh phaàn maïng tích cöïc vaø thuï ñoäng, caùc DTE ñöôïc keát noái, tính khaû duïng, caùch thöùc truy caäp, truyeàn thoâng döõ lieäu vaø caùc ñieàu kieän moâi tröôøng… Vôùi caùc heä thoáng saûn xuaát lôùn coù nhieàu line saûn xuaát thì vieäc quan saùt toaøn nhaø maùy, ñieàu haønh vaø giaùm saùt nhaø maùy laø moät vaán ñeà raát quan troïng vaø thieát thöïc trong vieäc naâng cao hieäu quaû saûn xuaát. Xuaát phaùt töø muïc ñích naøy, khaû naêng ñieàu khieån cuûa moãi PLC khoâng coøn laø chuû ñaïo, khoâng ñaùp öùng tính chaát phöùc taïp cuûa quaù trình nöõa maø coøn keå ñeán nhieàu phaàn töû khaùc taïo neân moät heä thoáng truyeàn thoâng hieäu naêng cao. Ngaøy nay caøng coù nhieàu heä thoáng töï ñoäng hoùa phaân boá ñöôïc söû duïng nhieàu vaøo saûn xuaát vaø töï ñoäng hoùa quaù trình nhaèm laøm cho quaù trình ñieàu khieån phöùc taïp ñöôïc chia thaønh caùc coâng vieäc nhoû hôn vôùi möùc ñôn giaûn hôn. Do ñoù caàn coù truyeàn thoâng giöõa caùc heä thoáng phaân boá. Caùc caáu truùc phaân boá naøy cho pheùp caùc vieäc sau: - Khôûi ñoäng ñoàng thôøi vaø ñoäc laäp caùc phaàn rieâng bieät cuûa heä thoáng. - Caùc chöông trình nhoû hôn vaø roõ raøng hôn. - Xöû lyù song song caùc heä thoáng phaân boá, keát quaû laø giaûm thôøi gian ñaùp öùng, taûi nhoû hôn treân caùc ñôn vò xöû lyù rieâng. - Taêng tính khaû duïng cuûa heä thoáng. - Vôùi caùc heä thoáng truyeàn thoâng môû, khoâng ñoàng boä, maïng coâng nghieäp ñöôïc söû duïng cho caáp quaûn lyù vaø caáp caùc phaàn töû. Truyeàn thoâng cuûa maïng coâng nghieäp laø ñieän, quang, hoaëc keát hôïp caû ñieän laãn quang theo yeâu caàu cuïc boä. Maïng coâng nghieäp ñöôïc ñònh nghóa theo chuaån quoác teá IEEE 802.3 • Chuaån Ethernet IEEE802.3 - Chuaån IEEE802.3 laø chuaån döïa treân caùp ñoàng truïc (Triaxial cable) laøm ñöôøng truyeàn. Cô sôû truyeàn thoàng döïa treân kyõ thuaät baùo hieäu giaûi neàn vaø kyõ thuaät truy caäp CSMA/CD. • Baùo hieäu giaûi neàn ( Baseband signaling) Tín hieäu truyeàn ñi khoâng bò ñieàu cheá vaø ôû daïng xung trong moâi tröôøng truyeàn. Moâi tröôøng truyeàn taïo neân moät keânh trueàyn duy nhaát maø dung löôïng cuûa noù ñöôïc chia xeû bôûi caùc DTE ñöôïc noái vaøo keânh. Caùc DTE nhaän döõ lieäu trong moâi tröôøng truyeàn ñoàng thôøi. ÔÛ baát cöù thôøi ñieåm naøo cuõng chæ coù duy nhaát moät DTE ñöôïc truyeàn, neáu coù treân moät DTE khaùc truyeàn thì seõ gaây ra va chaïm treân moâi tröôøng truyeàn vaø daãn ñeán söï hö hoûng döõ lieäu. Do vaäy caàn 166 ÑIEÀU KHIEÅN LAÄP TÌNH PLC - MAÏNG PLC Chöông 6 – Thieát keá heä thoáng maïng PLC coù cô cheá ñieàu phoái trong moâi tröôøng truyeàn döõ lieäu chung naøy. Ñeå giaûi quyeát vaán ñeà naøy IEEE802.3 ñöa ra giaûi phaùp ñoù laø giao thöùc CSMA/CD. • Truy caäp maïng baèng giao thöùc CSMA/CD - Maïng coâng nghieäp truy caäp baèng giao thöùc CSMA/CD. Ñaây laø kyõ thuaät truy caäp phaân boá, nghóa laø moãi DTE noái vaøo maïng ñeàu coù quyeàn truy caäp. - Neáu moät DTE muoán göûi döõ lieäu, ñaàu tieâng noù laéng nghe moâi tröôøng ñeå tìm xem coù DTE naøo ñang truyeàn trong moâi tröôøng luùc ñoù hay khoâng. Neáu khoâng coù DTE naøo ñang truyeàn thì noù baét ñaàu truyeàn döõ lieäu cuûa noù. Neáu noù phaùt hieän moät DTE naøo ñoù ñang söû duïng moâi tröôøng truyeàn thì noù phaûi ñôïi cho ñeán khi moâi tröôøng raûnh roãi. - Taát caû caùc DTE ñeàu laéng nghe döõ lieäu ñang truyeàn. Döïa vaøo thoâng tin ñòa chæ ñích trong döõ lieäu maø DTE ghi nhaän xem noù coù phaûi nhaän döõ lieäu ñoù hay khoâng. Neáu ñoàng thôøi nhieàu DTE truyeàn khi moâi tröôøng raûnh thì seõ xaûy ra va chaïm sau moät thôøi gian truyeàn. Tuy nhieân caùc DTE ñeà coù cô cheá phat hieän va chaïm. Taát caû caùc DTE coù lieân quan ñeán va chaïm thì seõ töï döøng truyeàn döõ lieäu vaø sau moät thôøi gian ngaãn nhieân vôùi moãi DTE thì göûi döõ lieäu laïi. Vieäc naøy ñöôïc laëp laïi cho ñeán khi moät DTE truyeàn döõ lieäu thaønh coâng khoâng coù va chaïm. Caùc DTE khaùc ñôïi cho ñeán khi moâi tröôøng raûnh. • Mieàn va chaïm Khoaûng caùch maø trong ñoù giao thöùc CSMA/CD hoaït ñoäng hoaøn chænh ñeå ñaûm baûo cho kyõ thuaät truy caäp CSMA/CD hoaït ñoäng ñuùng khi vieäc môû roäng maïng Ethernet bò giôùi haïn bôûi thôøi gian truyeàn ñaït cho pheùp toái ña cuûa goùi döõ lieäu. Trong Ehternet 10 Mbps coå ñieån thì khoaûng caùch laø 4520m. • Maïng ñieän (IEEE) Moâi tröôøng truyeàn laø caùp ñoàng truïc vôùi toác ñoä truyeàn trung bình. Chuùng bao goàm caùc ñoaïn caùp rieâng bieät coù chieàu daøi 500m. Maïng naøy coù theå taêng tôùi toác ñoä 100 Mbps trong quaù trình truyeàn neáu söû duïng theâm caùc Repeater. 167 ÑIEÀU KHIEÅN LAÄP TÌNH PLC - MAÏNG PLC Chöông 6 – Thieát keá heä thoáng maïng PLC • Maïng sôïi quang Moâi tröôøng truyeàn laø caùp sôïi quang ña caùch (MMFO) vôùi sôïi thuûy tinh loaïi 62.5/125 µm. Caùc link sôïi quang luoân luoân laø nhöõng link töø ñaàu naøy ñeán ñaàu kia giöõa 2 thaønh phaàn tích cöïc. Ñieàu naøy coù nghóa laø luoân luoân coù link tröïc tieáp töø moät thaønh phaàn maïng ñeán coång cuûa moät thaønh phaàn maïng khaùc. Thaønh phaàn maïng coù nhieäm vuï taùi taïo laïi caùc tín hieäu döõ lieäu thu ñöôïc vaø phaân boá chuùng baèng caùch xuaát döõ lieäu ñoù laàn nöõa qua taát caû caùc coång. Caáu truùc maïng ñöôïc xaùc laäp baèng caùc thaønh phaàn OLM hoaëc caùc boä gheùp hình sao. • Ethernet nhanh (Fast Ethernet) Fast Ethernet coù caùc ñaëc tính chuû yeáu cuûa chuaån Ethernet coå ñieån vôùi toác ñoä döõ lieäu ñöôïc taêng leân 10 laàn: 100 Mbps. • Maïng Switching Switch duøng ñeå taêng dung löôïng truyeàn thoâng vaø môû roäng maïng. Trong caùc nhaø maùy saûn xuaát lôùn vieäc söû duïng maïng Ethernet thöôøng laøm vieäc vôùi löu löôïng döõ lieäu lôùn coù theå ñaït ñeán giôùi haïn cuûa noù. Khi môû roäng maïng thöôøng dung löôïng noù bò giôùi haïn do daõi truyeàn neàn vaø khaû naêng môû roäng bò giôùi haïn do giao thöùc CSMA/CD. Vaäy baèng caùch söû duïng coâng ngheä Switch thì caùc giôùi haïn cuûa maïng ñöôïc môû roäng ñaùng keå. Maïng Switching ñöôïc keát caáu baèng caùc boä caùp thaúng vaø caùc voøng quang tính khaû duïng cao. Khaû naêng môû roäng maïng khoâng giôùi haïn, thöôøng duøng ñeán 150 km. 168 ÑIEÀU KHIEÅN LAÄP TÌNH PLC - MAÏNG PLC Chöông 6 – Thieát keá heä thoáng maïng PLC 6.3.2. Truyeàn thoâng maïng Caùc DTE truyeàn döõ lieäu trong maïng thoâng qua caùc boä xöû lyù truyeàn thoâng Ethernet CP hoaëc caùc IT-CP hoaëc caùc thieát bò laäp trình vaø giaùm saùt (OP/PG). 169 ÑIEÀU KHIEÅN LAÄP TÌNH PLC - MAÏNG PLC Chöông 6 – Thieát keá heä thoáng maïng PLC 6.3.2.1. Truyeàn thoâng OP/PG qua maïng Ethernet 6.3.2.2. Truyeàn thoâng S7 qua maïng Ethernet 170 ÑIEÀU KHIEÅN LAÄP TÌNH PLC - MAÏNG PLC Chöông 6 – Thieát keá heä thoáng maïng PLC 6.3.2.3. Caùc lieân keát truyeàn thoâng döõ lieäu 6.3.2.4. Giao thöùc SEND-RECEIVE treân CPU 6.3.2.5. Laäp chöông trình cho quaù trình truyeàn vaø nhaän döõ lieäu Chöông trình khôûi söï quaù trình truyeàn caùc vuøng döõ lieäu cuûa ngöôøi duøng theo thuû tuïc goïi haøm FC vaø quan saùt quaù trình truyeàn baèng öôùc löôïng maõ traû veà cuûa caùc FC. • Caùc thoâng soá sau ñaây seõ ñöôïc truyeàn khi haøm FC ñöôïc goïi: - Soá lieân keát (ID) - Vò trí vuøng döõ lieäu ngöôøi duøng treân CPU • Goïi haøm FC trong chöông trình CPU 171 ÑIEÀU KHIEÅN LAÄP TÌNH PLC - MAÏNG PLC Chöông 6 – Thieát keá heä thoáng maïng PLC 172 ÑIEÀU KHIEÅN LAÄP TÌNH PLC - MAÏNG PLC Chöông 6 – Thieát keá heä thoáng maïng PLC Taøi lieäu tham khaûo: [1]. “Industrial Communication” Siemens, Germany. [2]. NCM S7 for PROFIBUS Primer SIEMENS AG [3]. NCM S7 for Industrial Ethernet Primer SIEMENS AG [4] SIMATIC NET IT-CP, Manual SIEMENS AG [5] SIMATIC Communication with SIMATIC Manual SIEMENS AG [6] SIMATIC NET Industrial Twisted Pair Networks SIEMENS AG [7] SIMATIC NET Ethernet Manual SIEMENS AG Chuù thích caùc thuaät ngöõ söû duïng trong taøi lieäu. CP Communications processor CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection FC Function TSAP Transport Service Access Point TCP/IP Transport Connection Protocol; IP = Internet Protocol UDP User Datagram Protocol FMS Field (bus) Message Specification FDL Fieldbus Data Link 173