Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
4 Các hệ thống bus tiêu biểu

4 Các hệ thống bus tiêu biểu

Tải bản đầy đủ - 0trang

1.4.2 CAN

CAN (Controller Area Network) xuất phát là một phát triển chung của hai hãng

Bosch và Intel phục vụ việc nối mạng trong các phương tiện giao thông cơ giới để thay

thế cách nối điểm-điểm cổ điển, sau được chuẩn hóa quốc tế trong ISO 11898.

1.4.3 DEVICENET

DiviceNet là một thệ thống bus được hãng Allen-Bradley phát triển dựa trên cơ

sở của CAN, dùng nối mạng cho các thiết bị đơn giản ở cấp chấp hành. Sau này, chuẩn

DeviceNet đã được chuyển sang dạng mở dưới sự quản lý của hiệp hội ODVA (Open

DeviceNet Vendor Association) và được dự thảo chuẩn hóa IEC 62026-3.

1.4.4 MODBUS

Modbus là một giao thức do hãng Modicon (sau này thuộc AEG và Schneider

Automation) phát triển. Theo mơ hình ISO/OSI thì Modbus thực chất là một chuẩn

giao thức và dịch vụ thuộc lớp ứng dụng, vì vậy có thể được thực hiện trên các cơ chế

vận chuyển cấp thấp như TCP/IP, MAP (Manufacturing Message Protocol), Modbus

Plus và ngay cả qua đường truyền nối tiếp RS-232.

Các chế độ truyền dẫn của Modbus gồm có ASCII, RTU.

1.4.5 INTERBUS

Interbus là một phát triển của hãng Phoenix Contact, nhưng đã nhanh chóng

thành cơng trên cả phương tiện ứng dụng và chuẩn hóa. Ưu thế đặc biệt của

INTERBUS là khả năng kết mạng nhiều chủng loại thiết bị khác nhau và giá thành vừa

phải, trong khi các đặc tích thời gian khơng thua kém các hệ thống khác. INTERBUS

có thể dùng xuyên suốt cho một hệ thống phân tán phức tạp, không phụ thuộc vào mơ

hình phân cấp. Tuy nhiên, trọng tâm ứng dụng của INTERBUS nằm ở cấp chấp hành

trong các hệ thống tự động hóa xí nghiệp, vì vậy được xếp vào phạm trù bus cảm

biến/chấp hành. Đặc biệt, kết hợp với xu hướng điều khiển dùng máy tính cá nhân,

INTERBUS là một giải pháp rất đáng quan tâm.

1.4.6 AS-I

AS-I (Actuator Sensor Interface) là kết quả phát triển hợp tác của 11 hãng sản

xuất các thiết bị cảm biến và cơ cấu chấp hành có tên tuổi trong cơng nghiệp, trong đó

có Siemens AG, Festo KG, Pepperl & Fuchs GmbH. Như tên gọi của nó phần nào diễn

tả, mục đích sử dụng duy nhất của AS-I là kết nối các thiết bị cảm biến và chấp hành

số với cấp điều khiển. Từ một thực tế là hơn 80% cảm biến và cơ cấu chấp hành trong

một hệ thống máy móc làm việc với các biến logic, cho nên việc nối mạng chúng trước

phải đáp ứng được yêu cầu về giá thành thấp cũng như lắp đặt, vận hành và bảo dưỡng

đơn giản.



21



1.4.7 ETHERNET

Ethernet là kiểu mạng cục bộ (LAN) được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay. Thực

chất Ethernet chỉ là mạng cấp dưới (lớp vật lý và một phần lớp liên kết dữ liệu), vì vậy

có thể sử dụng các giao thức khác nhau ở phía trên, trong đó TCP/IP là tập giao thức

được sử dụng phổ biến nhất. Tuy vậy, mỗi nhà cung cấp sản phẩm có thể thực hiện

giao thức riêng hoặc theo một chuẩn quốc tế cho giải pháp của mình trên cơ sở

Ethernet.



 Các hệ thống bus tiêu biểu khác:

Foundation Fieldbus

High Speed Ethernet

Industrial Ethernet



22



CHƯƠNG 2

THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG BÀI TỐN MẠNG TRUYỀN THƠNG CƠNG

NGHIỆP

2.1 ĐẶT BÀI TOÁN

Thiết kế hệ thống điều khiển – giám sát mạng truyền thông công nghiệp sử dụng

PLC S7-200 và biến tần MicroMaster 420 của SIEMENS:

- PLC Master: khởi động, dừng hệ thống. Điều khiển giám sát PLC Slave1, PLC

Slave2 thông qua chuẩn truyền thông Modbus và USS.

- PLC Slave1: Được điều khiển bởi PLC Slave2 và PLC Master thông qua chuẩn

truyền thông Modbus, hoạt động với 2 chế độ auto và manual. Điều khiển biến tần 1

và biến tần 2, điều khiển động cơ hoạt động với các cấp tốc độ khác nhau theo chuẩn

truyền thông USS.

- PLC Slave2: Được điều khiển bởi PLC Slave1 và PLC Master thông qua chuẩn

truyền thông Modbus, hoạt động với 2 chế độ auto và manual. Điều khiển biến tần 3

và biến tần 4, điều khiển động cơ hoạt động tuần tự thông qua chuẩn truyền thơng

USS.

2.2. MẠNG TRUYỀỀN THƠNG MODBUS

2.2.1 Cơ chềấ giao tiềấp

Cơ chế giao tiếp ở Modbus phụ thuộc vào hệ thống truyền thơng cấp thấp. Cụ

thể, có thể phân chia ra hai loại là mạng Modbus chuẩn và Modbus trên các mạng khác

(ví dụ TCP/IP, Modbus Plus, MAP).

 Mạng Modbus chuẩn

Các cổng modbus chuẩn trên các bộ điều khiển của Modicon cũng như một số

nhà sản xuất khác sử dụng giao diện nối tiếp RS-232. Các bộ phận điều khiển này có

thể được nối mạng trực tiếp hoặc qua Modem. Các trạm Modbus giao tiếp với nhau

qua cơ chế chủ/tớ (Master/Slave), trong đó chỉ một thiết bị chủ có thể chủ động gửi

yêu cầu, còn các thiết bị tớ sẽ đáp ứng bằng dữ liệu trả lại hoặc thực hiện một hành

động nhất định theo như yêu cầu. Các thiết bị chủ thơng thường là các máy tính điều

khiển trung tâm và các thiết bị lập trình, trong khi các thiết bị tớ có thể là PLC hoặc

các bộ điều khiển số chuyên dụng khác.

Một trạm chủ có thể gửi thông báo yêu cầu tới riêng một trạm tớ nhất định, hoặc

gửi thông báo đồng loạt (broadcast) tới tất cả các trạm tớ. Chỉ trong trường hợp nhận

được yêu cầu riêng, các trạm tớ mới gửi thông báo đáp ứng trả lại trạm chủ. Trong một

thông báo yêu cầu có chứa địa chỉ trạm nhận, mã hàm dịch vụ bên nhận cần thực hiện,

dữ liệu đi kèm và thông tin kiểm lỗi.



23



 Modbus trên các mạng khác

Với một số mạng như Modbus Plus và MAP sử dụng Modbus là giao thức cho

lớp ứng dụng, các thiết bị có thể giao tiếp theo cơ chế riêng của mạng đó. Ví dụ giao

tiếp tay đôi (Peer to peer), mỗi bộ điều khiển có thể đóng vai trò là chủ hoặc tớ trong

các lần giao dịch (một chu kỳ yêu cầu - đáp ứng) khác nhau. Một trạm có thể cùng một

lúc có quan hệ logic với nhiều đối tác, vì vậy nó có thể đồng thời đóng vai trò là chủ

và tớ trong các giao dịch khác nhau.

Nhìn nhận ở mức giao tiếp thông báo, giao thức Modbus vẫn tuân theo nguyên

tắc chủ/tớ mặc dù phương pháp giao tiếp mạng cấp thấp có thể là tay đơi. Khi một bộ

điều khiển gửi một u cầu thơng báo thì nó sẽ đóng vai trò là chủ và đợi đáp ứng từ

một thiết bị tớ. Ngược lại, một bộ điều khiển sẽ đóng vai trò là tớ nếu nó nhận được

thơng báo u cầu từ một trạm khác và phải gửi trả lại đáp ứng.

 Chu trình u cầu - đáp ứng

Một thơng báo yêu cầu bao gồm các phần sau:

- Địa chỉ trạm nhận yêu cầu (0-247), trong đó 0 là địa chỉ gửi đồng loạt.

- Mã hàm gọi chỉ thị hành động trạm tớ cần thực hiện theo yêu cầu. Ví dụ mã

hàm 03 yêu cầu trạm tớ đọc nội dung các thanh ghi lưu trữ và trả lại kết quả.

- Dữ liệu chứa các thông tin bổ sung mà trạm tớ cần cho việc thực hiện hàm được

gọi. Trong trường hợp đọc thanh ghi, dữ liệu này chỉ rõ thanh ghi đầu tiên và số lượng

các thanh ghi cần đọc.

- Thông tin kiểm lỗi giúp trạm tớ kiểm tra độ vẹn tồn của nội dung thơng báo

nhận được.



Hình 2.1 Chu trình yêu cầu đáp ứng



2.2.2 Chềấ độ truyềền

 Chế độ ASCII

Khi các thiết bị trong một mạng Modbus chuẩn giao tiếp với chế độ ASCII

(American Standard Code for Information Interchange), mỗi byte trong thông báo

được gửi thành hai ký tự ASCII 7 bit, trong đó mỗi ký tự biểu diễn một chữ số hex. Ưu

điểm của chế độ truyền này là nó cho phép một khoảng thời gian trống tối đa một giây



24



giữa hai ký tự mà không gây ra lỗi. Cấu trúc một ký tự khung gửi đi được thể hiện như

sau:

Bảng 2.1 Chế độ ASCII



 Mỗi ký tự khung bao gồm:

- 1 bit khởi đầu (start bit)

- 7 bit biểu diễn một chữ số hex của byte cần gửi dưới dạng ký tự ASCII (0-9 và

A-F), trong đó bit cấp thấp nhất được gửi đi trước.

- 1 bit parity chẵn/lẻ, nếu sử dụng parity

- 1 bit kết thúc (Stopbit) nếu sử dụng parity hoặc 2 bit kết thúc nếu không sử

dụng parity

 Chế độ RTU

Khi các thiết bị trong một mạng Modbus chuẩn được đặt chế độ RTU (Remote

Terminal Unit), mỗi byte trong thông báo được gửi thành một ký tự 8 bit. Ưu điểm

chính của chế độ truyền này so với chế độ ASCII là hiệu suất cao hơn. Tuy nhiên, mỗi

thông báo phải được truyền thành một dòng liên tục. Cấu trúc một ký tự khung gửi đi

được thể hiện như sau:

Bảng 2.2 Chế độ RTU



 Mỗi ký tự khung bao gồm:

- 1 bit khởi đầu (start bit)

- 8 bit của byte thông báo cần gửi, trong đó bit thấp nhất được gửi đi trước

- 1 bit parity chẵn/lẻ nếu sử dụng parity

- 1 bit kết thúc (stop bit) nếu sử dụng parity hoặc 2 bit kết thúc nếu không sử

dụng parity.

2.3 CÁC GIAO THỨC VÀ CHUẨN TRUYỀỀN THƠNG TRONG MẠNG

2.3.1 Chuẩn truyềền thơng RS-232

Như đã nói ở trên RS-232 (tương ứng với chuẩn châu Âu là CCITT V.24) là

chuẩn truyền thông kết nối theo dạng point to point (điểm - điểm) và sử dụng phương

thức truyền hai chiều tồn phần.

Khoảng cách truyền khơng q 15m và tốc độ truyền dưới 20Kb/s.



25



Hình 2.2 Truyền thơng RS 232



 Chế độ làm việc

Chế độ làm việc của hệ thống RS-232 là hai chiều toàn phần, tức là hai thiết bị

tham gia cùng có thể thu và phát tín hiệu cùng một lúc. Như vậy, việc thực hiện truyền

thông cần tối thiểu 3 dây dẫn trong đó hai dây tín hiệu nối chéo các đầu thu phát của

hai trạm và một dây đất.

 Đặc tính điện học

RS-232 sử dụng phương thức truyền không đối xứng, tức là sử dụng tín hiệu điện

áp chênh lệch giữa một dây dẫn và đất. Mức điện áp được sử dụng dao động trong

khoảng từ -15V tới 15V. Khoảng từ 3V đến 15V ứng với giá trị logic 0, khoảng từ

-15V đến -3V ứng với giá trị logic 1.

Tốc độ truyền dẫn tối đa phụ thuộc vào chiều dài dây dẫn. Đa số các hệ thống

hiện nay chỉ hỗ trợ tới tốc độ 19,2kBd (chiều dài cho phép 30-50m). Gần đây, sự tiến

bộ trong vi mạch đã góp phần nâng cao tốc độ của các modem lên nhiều lần so với

ngưỡng 19,2kBd. Hiện nay đã có những mạch thu phát đạt tốc độ 460kBd và hơn nữa,

tuy nhiên tốc độ truyền dẫn thực tế lớn hơn 115.2kBd theo chuẩn RS-232 trong một hệ

thống làm việc dựa vào ngắt là một điều khó có thể thực hiện.

Một ưu điểm của chuẩn RS-232 là có thể sử dụng công suất phát tương đối thấp,

nhờ trở kháng đầu vào hạn chế trong phạm vi từ 3-7kΩ.

Bảng 2.3 Các thông số quan trọng của RS-232



Thông sô

Điện áp đầu ra hở mạnh

Điện áp đầu ra có tải

Trở kháng đầu ra khi cắt nguồn

Dòng ra ngắn mạch

Điện dung tải

Trở kháng đầu vào

Ngưỡng cho giá trị logic 0

Ngưỡng cho giá trị logic 1



Điều kiện



Tối thiểu



3KΩ ≤ R1 ≤ 7KΩ

-2V ≤ V0 ≤ 2V



5v



-3V ≤ V1 ≤ 25V



3KΩ

-3V



26



Tối đa

25v

15v

300Ω

500mA

2500pF

7KΩ

3V



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

4 Các hệ thống bus tiêu biểu

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×