Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
3 Các giao thức và chuẩn truyền thông trong mạng

3 Các giao thức và chuẩn truyền thông trong mạng

Tải bản đầy đủ - 0trang

Hình 2.2 Truyền thơng RS 232



 Chế độ làm việc

Chế độ làm việc của hệ thống RS-232 là hai chiều tồn 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 khơng 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 cơng 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



 Giao diện cơ học

Chuẩn EIA/TIA-232F qui định ba loại giắc cắm RS-232 là DB-9 (chín chân),

DB-25 (25 chân) và ALT-A (26 chân), trong đó hai loại đầu được sử dụng rộng rãi

hơn. Loại DB-9 cũng đã được chuẩn hóa riêng trong EIA/TIA-574. Trên hình 2.3 là sơ

đồ giắc cắm loại 9 chân cũng như chiều các tín hiệu ghép nối giữa một DTE và một

DCE.



 Ý nghĩa của các chân quan trọng được mô tả dưới đây:

 RxD (Receive Data): Đường nhận dữ liệu

 TxD (Transmit Data): Đường gửi dữ liệu

 DTR (Data Terminal Ready): Chân DTR thường ở trạng thái ON khi thiết bị

đầu cuối sẵn sàng thiết lập kênh truyền thông. Qua việc giữ mạch DTR ở trạng thái

ON, thiết bị đầu cuối cho phép DCE của nó ở chế độ “tự trả lời” chấp nhận lời gọi

không yêu cầu. Mạch DTR ở trạng thái OFF chỉ khi thiết bị đầu cuối khơng muốn

DCE của nó chấp nhận lời gọi từ xa (chế độ cục bộ).

 DSR (Data Set Ready, DCE Ready): Cả hai modem chuyển mạch DSR sang

ON khi một đường truyền thông đã được thiết lập giữa hai bên.



Hình 2.3 Sơ đồ giắc cắm loại 9 chân



 DCD (Data Carrier Detect): Chân DCD được sử dụng để kiểm soát truy nhập

đường truyền. Một trạm nhận tín hiệu DCD là OFF sẽ hiểu là trạm đối tác chưa đóng

mạch yêu cầu gửi dữ liệu (chân RTS) và vì thế có thể đoạt quyền kiểm sốt đường

truyền nếu cần thiết. Ngược lại, tín hiệu DCD là ON chỉ thị bên đối tác đã gửi tín hiệu

RTS và giành quyền kiểm soát đường truyền.

 RTS (Request To Send): Đường RTS kiểm soát chiều truyền dữ liệu. Khi một

trạm cần gửi dữ liệu, nó đóng mạch RTS sang ON để báo hiệu với modem của nó.

Thơng tin này cũng được chuyển tiếp tới modem xa.

 CTS (Clear To Send): Khi CTS chuyển sang ON, một trạm được thông báo

rằng modem của nó đã sẵn sang nhận dữ liệu từ trạm và kiểm soát đường điện thoại

cho việc truyền dữ liệu đi xa.

 RI (Ring Indicator): Khi modem nhận được một lời gọi, mạch RI chuyển

ON/OFF một cách tuần tự với chuông điện thoại để báo hiệu cho trạm đầu cuối. Tín

hiệu này chỉ thị rằng một modem xa yêu cầu thiết lập liên kết dial-up.

2.3.2 Giao thức USS và các lệnh trong giao thức (USS Protocol)



27



 Giao thức

USS là giao thức nối tiếp được SIEMENS xây dựng để sử dụng cho việc kết nối

truyền thông giữa PLC S7-200 với các biến tần MicroMaster MM420/MM440 của

hãng.

Cáp truyền thông giữa PLC với biến tần theo chuẩn RS-485.



Hình 2.4 Cáp truyền thông giữa PLC với biến tần theo chuẩn RS-485.



 Các lệnh giao thức

 Lệnh USS-INIT



Lệnh USS_INIT được sử dụng để cho phép thiết lập hoặc không cho phép truyền

thông với các MM. Trước khi bất kỳ một lệnh USS nào khác được sử dụng, lệnh

USS_INIT phải thực hiện trước mà không được xảy ra lỗi nào. Khi lệnh thực hiện

xong và bit Done đươck set lên ngay lập tức trước khi thực hiện lệnh kế tiếp.

Lệnh này được thực hiện ở mỗi vòng quét khi đầu vào EN được tác động.

Thực hiện lệnh USS_INIT chỉ 1 lần cho mỗi sự thay đổi trạng thái truyền thông.

Sử dụng lệnh chuyển đổi dương tạo 1 xung ở đầu vào EN. Khi thay đổi giá trị ban đầu

các tham số sẽ thực hiện 1 lệnh USS_INIT mới.

Giá trị cho đầu vào Mode lựa chọn giao thức truyền thơng. Đầu vào có giá trị 010

sẽ ấn định Port 0 dùng cho giao thức USS và chỉ cho phép làm việc theo giao thức này.

Nếu đầu vào có giá trị 000 sẽ ấn định Port 0 dùng cho giao thức PPI và không cho

phép làm việc theo giao thức USS.



28



Tốc độ truyền được đặt ở các giá trị: 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400,

57600 và 115200(baud).

Đầu vào Active dùng để xác định địa chỉ của Drive. Chỉ hỗ trợ số địa chỉ Drive,

từ 0-30.

Các tham số sử dụng trong lệnh USS_INIT.

Kiểu dưc liệu và toán hạng của đầu vào/ra trong lệnh USS_INIT.

 lệnh USS-CTRL



Lệnh USS_CTRL được sử dụng để điều khiển hoạt động của biến tần. Lệnh này

được đưa vào bộ đếm truyền thông, từ đây, lệnh được gửi tới địa chỉ của biến tần, nếu

địa chỉ đã được xác định ở tham số Active trong lệnh USS_INIT. Chỉ 1 lệnh

USS_CTRL được ấn định cho 1 Drive.

Bit EN phải đươc set lên mới cho phép lệnh USS_CTRL thực hiện. Lệnh này

luôn ở mức cao( mức cho phép).

RUN (RUN/STOP) cho thấy Drive là On hoặc Off. Khi bit RUN ở mức cao, MM

nhận lệnh khởi động ở tốc độ danh định và theo chiều đã chọn trước. Để Drive là việc,

các điều kiện phải theo đúng như sau:

 Địa chỉ Drive phải được lựa chọn từ đầu vào Active trong lệnh USS_INIT.

 Đầu vào OFF2 và OFF3 phải được set ở 0.

 Các đầu ra Fault và Inhibit phải là 0.

Khi đầu vào RUN là OFF, một lệnh được chuyển đến MM để điều khiển giảm

tốc độ động cơ xuống cho đến khi động cơ dừng.



29



 Đầu vào OFF2 được sử dụng để cho phép điều khiển MM dừng với tốc độ

chậm.

 Đầu vào OFF3 được sử dụng để cho phép điều khiển MM dừng với tốc độ

nhanh.

 Bit Resp_R báo nhận phản hồi từ Drive. Tất cả các hoạt động của MM được

thăm dò thơng tin trạng thái. Tại mỗi thời điểm, S7-200 nhận một phản hồi từ Drive,

bit Resp_R được set lên và tất cả giá trị tiếp theo được cập nhật.

 Bit F_ACK( Fault Anowledge) được sử dụng để nhận biết lỗi từ Drive. Các lỗi

của Drive đươc xóa khi F_ACK chuyển từ 0 lên 1.

 Bit Dỉr (Direction) xác định hướng quay mà MM sẽ điều khiển.

 Đầu vào Drive (Drive address) là địa chỉ của MM mà lệnh USS_CTRL điều

khiển tới địa chỉ hợp lệ từ 0 đến 31.

 Đầu vào Type (Dirive type) dùng để lựa chọn kiểu MM. Đối với thế hệ MM3

(hoặc sớm hơn) đầu vào Type được đặt 0; còn với MM4 giá trị đặt là 1.

 Speed_SP (speed setpoint): là tốc độ cần đặt theo tỉ lệ phần trăm. Các giá trị

ân sẽ làm động cơ quay theo chiều ngược lại.

 Phạm vi đặt: -200% ÷ 200%

 Error: là 1 byte lỗi chứ kết quả mới nhất của yêu cầu truyền thông đến Drive.

 Status: là 1 word thể hiện giá trị phản hồi ừ biến tần.

 Speed: là tốc độ động cơ theo tỉ lệ phần trăm. Phạm vi: -200% ÷ 200%.

 D-Dir: cho biết hướng quay.

 Inhibit: cho biết trạng thái của th inhibit bit on the drive (0-not inhibit, 1inhibit). Để xóa bit inhibit này, bit Fault phải trở về OFF, và các đầu vào Run, Off2,

Off3 cũng phải trở về OFF.

 Fault: cho biết tình trạng của bit lỗi (0-khơng có lỗi, 1-lỗi). Drive dẽ hiển thị

mã lỗi. Để xóa bit Fault, cần phải chữa lỗi xảy ra lỗi và set bit F_ACK.

 Lệnh USS_RPM_x



 Có 3 lệnh đặt cho giao thữ USS

 USS_RPM_D: là lệnh đọc một tham số Douple Word.

 USS_RPM_R: là lệnh đọc một tham số thực.



30



 USS_RPM_x: hoàn thành việc thực hiện lệnh khi MM nhận biết cách thực

hiện lệnh, hoặc khi lỗi một trạng thái được thông báo. Vòng qt vẫn tiếp tục thực hiện

trong chương trình chờ sự phản hồi.

Bit EN phải được set để cho phép truyền đi các yêu cầu, và nên giữ lại ở trạng

thái đó cho đến bit Done được set lên – tín hiệu hồn thành q trình.

Đầu vào Drive la địa chỉ của MM mà lệnh USS_RPM_X được chuyển toái địa

chỉ hợp lệ là 0 đến 31

Param là số tham số (là giá trị cần đọc từ MM)

Index là con trỏ chỉ vào giá trị để đọc

Value là giá trị thông số phản hồi

Đầu vào DB_PRT dược cung cấp bởi địa chỉ của bộ đếm 16 byte . trong lệnh

USS_RPM_X bộ đếm này dùng chứa kết quả của lệnh đưa đến từ MM.

 Lệnh USS_WPM_X



 Có 3 lệnh ghi cho giao thức USS:

 USS_WPM_W :là lệnh ghi một tham số WORD

 USS_WPM_D: là lệnh ghi một tham số Double Word

 USS_WPM_R:là lệnh ghi một tham số thực.

Bit EN phải được set để cho phép truyền đi các yêu cầu và nên giữ lại ở trang

thái đó cho đén kho bit Done được set lên – tín hiệu hồn thành q trình. Do đó đầu

vào XMT_REQ nên được kích xung khi nhận được sườn xung lên để truyền một yêu

cầu cho mỗi chuyến tiếp dương của đầu vào EN .

Đầu vào Drive là địa chỉ của MM mà lệnh USS_WPM_X được chuyển tới địa

chi hợp lệ là 0 đến 31.

Param là số tham số.



31



Index là biến chỉ vào giá trị để lọc.

Value là giá trị của thông số cần ghi đến bộ nhớ RAM trong biến tần. Đối với

MM3 cũng có thể ghi giá trị này vào EEPROM, bầng cách cài đặt ở tham số P971.

Đầu vào DB_Ptr được cung cấp bởi địa chỉ của bộ đếm 16 byte .trong lệnh

USS-WPM_X bộ đếm này dùng chứa kết quả của lệnh đưa đến từ MM.

2.3.3 Chuẩn truyềền thông RS-485

Chuẩn PROFIBUS theo IEC 61158 qui định các đặc tính điện học và cơ học của

giao diện RS-485 cũng như môi trường truyền thông, trên cơ sở đó các ứng dụng có

thể lựa chọn các thơng số thích hợp.

 Các đặc điểm chung của RS-485

1. Tốc độ truyền thông từ 9.6 kbit/s đến 12Mbit/s.

2. Cấu trúc đường thẳng kiểu đường trục/đường nhánh (trunk-line/drop-line)

hoặc daisy-chain, trong đó các tốc độ truyền từ 1,5Mbit/s trở lên yêu cầu cấu trúc

daisy-chain.

3. Cáp truyền được sử dụng là đơi dây xoắn có bảo vệ (STP). Hiệp hội PI khuyến

cáo dùng loại cáp A.

4. Trở kết thúc có dạng tin cậy (fail-safe biasing) với các điện trở lần lượt là

3900Ω-220Ω-390Ω.

5. Chiều dài tối đa của một đoạn mạng từ 100 đến 1200m, phụ thuộc vào tốc độ

truyền được lựa chọn. Quan hệ giữa tốc độ truyền và chiều dài tối đa của một mạng

được tóm tắt trong bảng dưới đây.

6. Số lượng tối đa các trạm trong mỗi đoạn mạng là 32. Có thể dùng tối đa 9 bộ

lặp tức 10 đoạn mạng. Tổng số trạm tối đa trong một trạm là 126.

7. Chế độ truyền tải không đồng bộ và hai chiều không đồng thời.

8. Phương pháp mã hóa bit NRZ.

Bảng 2.4 Mã hóa bit NRZ



32



2.4 GIỚI THIỆU CHUNG VỀỀ PLC S7-200 VÀ BIỀẤN TẤỀN MICROMASTER 420 CỦA

HÃNG SIEMENS

2.4.1 PLC S7-200

 Giới thiệu về PLC



Hình 2.5 Sơ đồ khối PLC



Thiết bị điều khiển Logic khả trình PLC (Programmable Logic Control) là loại

thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thuật tốn điều khiển số thơng qua một ngơn

ngữ lập trình, thay cho việc phải thể hiện thuật tốn đó bằng các mạch số. Như vậy với

chương trình điều khiển trong mình. PLC trở thành một bộ điều khiển số nhỏ gọn, dễ

dàng thay đổi thuật toán và đặc biệt dễ dàng trao đổi thông tin với môi trường xung

quanh (Với các PLC khác hoặc với máy tính).

Tồn bộ chương trình được lưu trữ trong bộ nhớ PLC dưới dạng các khối chương

trình con hoặc chương trình ngắt. Trong trường hợp dung lượng nhớ của PLC không

đủ cho việc lưu trữ chương trình thì ta có thể sử dụng thêm bộ nhớ ngoài hỗ trợ cho

việc lưu chương trình và lưu dữ liệu (Catridge).

Để có thể thực hiện được một chương trình điều khiển, tất nhiên PLC phải có

tính năng như một máy tính, nghĩa là phải có một bộ vi xử lý (CPU), một hệ điều

hành, một bộ nhớ để lưu chương trình điều khiển, dữ liệu và tất nhiên là phải có các

cổng vào ra để giao tiếp với các đối tượng điều khiển và để trao đổi thông tin với môi

trường xung quanh. Bên cạnh đó nhằm phục vụ các bài tốn điều khiển số, PLC còn

cần phải có thêm những khối chức năng đặc biệt khác như bộ đếm (Counter), bộ định

thời gian (Timer),… Và những khối hàm chuyên dụng.



33



 Bộ nhớ PLC: Gồm 3 vùng chính.

 Vùng chứa chương trình ứng dụng: Vùng chứa chương trình được chia

thành 3 miền.

 OB1: miền chứa chương trình tổ chức, chứa chương trình chính, các lệnh

trong khối này ln được qt.

 Subroutine (Chương trình con): Miền chứa chương trình con, được tổ chức

thành hàm và có thể biến hình thức để trao đổi dữ liệu, chương trình con này sẽ thực

hiện khi nó được gọi trong chương trình chính.

 Interrup (Chương trình ngắt): Miền chứa chương trình ngắt, được tổ chức

thành hàm và có khả năng trao đổi dữ liệu với bất cứ 1 khối chương trình nào khác.

Chương trình này sẽ được thực hiện khi có sự kiện ngắt xảy ra. Có rất nhiều sự kiện

ngắt như: ngắt thời gian, ngắt xung tốc độ cao …

 Vùng chứa tham số của hệ điều hành: Chia thành 5 miền khác nhau

 I (Process image input): Miền dữ liệu các cổng vào số, trước khi bắt đầu thực

hiện chương trình, PLC sẽ đọc giá trị logic của tất cả các cổng đầu vào và cất giữ

chúng trong vùng nhớ I. Thơng thường chương trình ứng dụng khơng đọc trực tiếp

trạng thái logic của cổng vào số mà chỉ lấy dữ liệu của cổng vào từ bộ đệm I.

 Q (Process Image Output): Miền bộ đệm các dữ liệu cổng ra số. Kết thúc giai

đoạn thực hiện chương trình, PLC sẽ chuyển giá trị logic của bộ đệm Q tới các cổng ra

số. Thơng thường chương trình khơng trực tiếp gán giá trị tới tận cổng ra mà chỉ

chuyển chúng tới bộ đệm Q.

 M (Miền các biến cờ): Chương trình ứng dụng sử dụng những biến này để lưu

giữ các tham số cần thiết và có thể truy nhập nó theo bit (M), byte (MB), từ (MW) hay

từ kép (MD).

 T (Timer): Miền nhớ phục vụ bộ thời gian (Timer) bao gồm việc lưu trữ giá trị

thời gian đặt trước (PV-Preset Value), giá trị đếm thời gian tức thời (CV-Current

Value) cũng như giá trị Logic đầu ra của bộ thời gian.

 C (Counter): Miền nhớ phục vụ bộ đếm bao gồm việc lưu giá trị đặt trước

(PV-Preset Value), giá trị đếm tức thời (CV-Curren Value) và giá trị logic đầu ra của

bộ đệm.

 Vùng chứa các khối dữ liệu: Được chia làm 2 loại:

 DB(Data Block): Miền chứa dữ liệu được tổ chức thành khối. Kích thước cũng

như số lượng khối do người sử dụng quy định, phù hợp với từng bài tốn điều khiển.

Chương trình có thể truy nhập miền này theo từng bit (DBX), byte (DBB), từ (DBW)

hoặc từ kép (DBD).

 L (Local data block): Miền dữ liệu địa phương, được các khối chương trình

OB1, chương trình con, chương trình ngắt tổ chức và sử dụng cho các biến nháp tức

thời và trao đổi dữ liệu của biến hình thức với những khối chương trình gọi nó. Nội

dung của một khối dữ liệu trong miền nhớ này sẽ bị xóa khi kết thúc chương trình



34



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

3 Các giao thức và chuẩn truyền thông trong mạng

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×