Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG 2: MẠNG TRUYỀN THÔNG PROFINET

CHƯƠNG 2: MẠNG TRUYỀN THÔNG PROFINET

Tải bản đầy đủ - 0trang

PROFINET là tiêu chuẩn mở cho Ethernet công nghiệp và đáp ứng

mọi u cầu cho cơng nghệ tự động hóa; tự động hóa sản xuất, tự động hóa

quy trình hay truyền động (có hoặc khơng có chức năng an tồn safety).

PROFINET là công nghệ tiêu chuẩn trong ngành công nghiệp ô tô, được sử

dụng trong ngành chế tạo và được chứng minh những ưu điểm trong ngành

công nghệ thực phẩm, hang hải và đường sắt… Và bây giờ với công nghệ mới

PROFIenergy sẽ cải thiện sự cân bằng năng lượng trong các quy trình sản

xuất.

PROFINET được tiêu chuẩn hóa với IEC 61158 vada IEC 61784,

Việc phát triển của PROFINET cung cấp cho người dùng một cái nhìn dài hạn

về việc thực hiện các yêu cầu dành cho tự động hóa.

Đối với các nhà máy và nhà chế tạo máy, việc sử dụng PROFINET

giảm thiểu chi phí lắp đặt, thiết kế và commissioning. Đối với các nhà đầu tư,

PROFINET cung cấp giải pháp dễ dàng mở rộng nhà máy, hiệu năng cao

trong sản xuất và chi phí bảo dưỡng hệ thống thấp…

2.1.1. Giới thiệu chung

PROFINET là chuẩn giao thức mở cho Ethernet công nghiệp (IE)

được phát triển bởi hiệp hội PROFIBUS & PROFINET quốc tế.

PROFINET mang những đặc điểm tính năng của PROFIBUS như:

giao tiếp I/O tốc độ cao, an toàn dữ liệu, chức năng chuẩn đoán lỗi…

Và những đặc điểm tính năng của ETHERNET như: tốc độ truyền

cao ở tốc độ 100 Mbps hoặc nhanh hơn thông qua cáp đồng hoặc cáp quang,

có thể truyền khơng dây (wireless) và cho cấu trúc mạng linh hoạt. Bởi vậy,

PROFINET có những đặc điểm như:









Hỗ trợ chức năng truyền thơng thời gian thực.

Tích hợp các thiết bị thường (field) vào hệ thống mạng.

Hỗ trợ các thiết bị điều khiển phân tán với nhiều nhà sản xuất thiết









bị.

Điều khiển truyền động đồng bộ.

Quản trị chuẩn đoán mạng đơn giản với các dịch vụ hỗ trợ của công







nghệ thông tin (IT Services)

Bảo mật mạng chống để chống lại những truy cập và thao tác trái

phép trên đường mạng.



SVTH:Nguyễn Đại Ca



GVHD: Th.S Gì Văn Đấy



10







Truyền thơng an tồn với chức năng PROFIsafe.



Hình 2.2 Tổng quan về PROFINET

2.1.2. Các cấu hình truyền thơng của PROFINET

Profinet hỗ trợ hai định dạng truyền thông để đáp ứng các yêu cầu về

các loại ứng dụng khác nhau đó là:







Profinet IO: phục vụ cho việc tích hợp các chân I/O phân tán.

Profinet CBA: phục vụ cho các ứng dụng theo mô đun hóa, cho

phép giao tiếp giữa máy – máy. Cho phép người dùng tạo các giải

pháp tự động hóa phân tán dựa trên các thành phần có sẵn và thực

hiện giải pháp tự động hóa từng phần.



a) Profinet IO

Profinet IO cho phép các mô đun I/O phân tán trên Ethernet giao tiếp

trực tiếp với các bộ điều khiển (PLC, PC, SCADA…). Profinet mang các đặc

điểm của PROFIBUS cho nên các thiết bị được kết nối trong cấu trúc mạng

thống nhất. Do đó, dễ dàng thống nhất thơng tin và dữ liệu của toàn bộ nhà

máy sản xuất.



SVTH:Nguyễn Đại Ca



GVHD: Th.S Gì Văn Đấy



11



Hình 2.3. Truyền thơng Profinet IO và Proxy PN/BP

Profinet IO chỉ định việc trao đổi dữ liệu giữa các bộ điều khiển IO (IO

controller) với các thiết bị I/O phân tán, cũng như cài đặt các tham số và

chuẩn đốn thơng tin gửi cho bộ điều khiển. Profinet IO được thiết kế trao đổi

dữ liệu nhanh với thời gian đáp ứng chỉ vài mili giây (ms), dựa trên mơ hình

provider và consumer. Các thiết bị được định nghĩ trong Profinet IO là:





IO controller: là các bộ điều khiển PLC. IO controller thực hiện







việc nhận dữ liệu đầu vào và cung cấp dữ liệu đầu ra cho các thiết

bị IO device được cấu hình trong mạng.

IO device: là các thiết bị I/O phân tán được kết nối tới bộ điều







khiển IO controller thông qua Profinêtt. IO device thực hiện việc

cung cấp dữ liệu đầu vào và nhận dữ liệu đầu ra từ các bộ IO

controller.

IO Supervisor: là các thiết bị lập trình (PD), máy tính PC, HMI để

thực hiện commissioning hoặc chuẩn đốn.



Trong một mạng Profinet IO thì có ít nhất một IO controller và có một

hoặc nhiều IO device. Ngoài ra, các thiết bị trường trong segment của

PROFIBUS có thể được tích hợp vào hệ thống Profinet IO bằng cách sử dụng

bộ Proxy PB/PB.

Để thiết lập giao tiếp giữa các bộ điều khiển với các thiết bị IO phải

thiết lập đường dẫn truyền thông. Đường dẫn truyền thông được thiết lập bởi

IO controller trong quá trình khởi động hệ thống dựa trên dữ liệu cấu hình

nhận được từ hệ thống thiết kết.

SVTH:Nguyễn Đại Ca



GVHD: Th.S Gì Văn Đấy



12



Mỗi dữ liệu trao đổi được nhúng vào một AR (Application Relation).

Trong AR, các CR (Communication Relation) mô tả dữ liệu truyền thông một

cách rõ rang. Kết quả là tất cả dữ liệu cho thiết bị được mơ hình hóa, bao gồm

các tham số truyền thông được tải xuống IO Device. Một IO Device có thể có

nhiều AR được thiết lập từ các IO controller khác nhau. Ví dụ như shared

device.



Hình 2.4. Mối liên hệ giữa CR và AR

Các kênh truyền thơng cho trao đổi dưx liêụ theo chu kỳ vơí IO data

CR, trao đổi dữ liệu không theo chu kỳ với record data CR, và cảnh báo với

alarm CR được thiết lập đồng thời.

Có thể sử dụng nhiều bộ IO controller trong hệ thống Profinet. Các bộ

điều khiển IO controller có thể cùng truy cập dữ liệu vào IO device nhưng

phải được chỉ định khi khai báo cấu hình (chế độ shared device, shared input).



Hình 2.5. Một thiết bị trường có thể truy cập bởi nhiều IO

Controller



SVTH:Nguyễn Đại Ca



GVHD: Th.S Gì Văn Đấy



13



b) Profinet CBA

Profinet CBA cho phép người dùng có cái nhìn tổng quan hơn về việc

tự động hóa trong nhà máy. Profinet CBA thực hiện việc mô đun hóa nhà máy

thành từng phần riêng, hoạt động độc lập và có thể kết hợp trở lại thành một

hệ thống hoàn chỉnh khi cần, đáp ứng cho việc xây dựng nhà máy theo từng

giai đoạn.



Hình 2.6 Mơ đun hóa với Profinet CBA

Nói một cách đơn giản hơn, Profinet CBA bao gồm nhiều hệ thống tự

động hóa riêng lẻ có thể có các tín hiệu vào/ra, bộ điều khiển riêng biệt để

thực hiện một tác vụ tự động hóa cụ thể nào đó, và khi cần ghép nối lại thành

hệ thống hồn chỉnh cho tồn nhà máy có thể tthực hiện qua truyền thông

Profinet với tốc độ lên tới 10ms.



SVTH:Nguyễn Đại Ca



GVHD: Th.S Gì Văn Đấy



14



2.1.3. Giao thức truyền và cấu trúc mạng của PROFINET

Profinet có thể hỗ trợ nhiều giao thức truyền khác nhau, tuy nhiên có

hia giao thức truyền dữ liệu phổ biến là TCP/IP và UDP.



Hình 2.7 PROFINET theo mơ hình OSI

Profinet rất linh hoạt khi thiết lập cấu trúc hệ thống mạng. Tuy nhiên,

cấu trúc mạng thường thiết lập với 4 kiểu thông dụng như: Line, Tree, Star,

Ring.



Hình 2.8. Các kiểu cấu trúc mạng Profinet

2.1.4. So sánh giữa PROFIBUS và PROFINET

Để hiểu hơn những ưu điểm của mạng truyền thông PROFINET so với

PROFFIBUS chúng ta cùng tham khảo bảng 7.1 sau đây :



SVTH:Nguyễn Đại Ca



GVHD: Th.S Gì Văn Đấy



15



Bảng 2.1 . So sánh đặc điểm của PROFIBUS và PROFINET.

Đặc điểm



PROFIBUS



PROFINET



Tổ chứ quản lý



PI



Câu hình ứng dụng



Giống nhau



Tập tin cấu hình



GSD



GSDNL



Lớp vật lý



RS – 485



Ethernet



Tốc độ



12 Mbps



100 Mbps hoặc 1 Gbps



Gói tin



224 byte



1440 byte theo chu kỳ



Địa chỉ



126



Khơng giới hạn



Phương thức truyền



Master / Slaver



Provide / Consumer



Kết nối không dây



Có thể *



IEEE 802.11 , 15.1



Truyền động motion



32 trục ( axe )



>150 trục (axe)



DPV0,DPV1,DPV2



PROFINET RT, ARP,

DCP ,SNMP, LLDP ,

TCP/IP , HTTP ,MRP



Giao thức Protocol

Các dịch vụ IT



-



Thời gian thực











Cấu trúc mạng



Linear



Linear ,star ,tree và ring



Dự phòng mạng

(Redundancy )



Tùy theo chỉ định của

nhà sản xuất



Đơn giản và chuẩn hóa



Chuẩn đốn mạng











Cảnh báo Alarm



DPV1



Hỗ trợ với mức ưu tiên



Thiết bị mạng



Repeater , Hub , OLM



Switch



Termination



Switch ( nút gạn )



Tích hợp sẵn sàng RJ45



Cáp truyền



Cáp xoắn đôi 2 dây



Cáp xoắn đôi 4 dây



SVTH:Nguyễn Đại Ca



Tích hợp trong thiết bị



GVHD: Th.S Gì Văn Đấy



16



2.2. TẬP LỆNH TRUYỀN THÔNG CỦA PROFINET

PROFINET được sử dụng để trao đổi dữ liệu thơng qua chương trình

người dùng với các thiết bị khác (hay còn gọi là partner) thơng qua Ethernet:





PROFINET có thể kết nối với bao nhiêu thiết bị khác tùy thuộc vào













từng loại thiết bị khác nhau, người thiết kế phải kiểm tra kỹ các đặc

tả kỹ thuật này để có thể đưa ra giải pháp phù hợp. Ví dụ , PLC S71200 với CPU V4.x có thể hỗ trợ lên tới 16 IO device với 256 submodule, có thể kết nối lên tới 16 thiết bị PROFINET khác (PLC).

Transport Control Protocol (TCP).

ISO on TCP (RFC 1006).

User Datagram Protocol (UDP).

S7 Communication: được phát triển dựa theo giao thức TCP nhưng

dành riêng cho các thiết bị của Siemens có hỗ trợ Ethernet hay

PROFINET.



2.2.1. Truyền thơng với chế độ AD HOC

Giao thức TCP và ISO – on – TCP nhận gói dữ liệu theo độ dài chỉ định

của người dùng từ 1 Byte đến 8192 Byte. Tuy nhiên , lệnh truyền thông

TRCV_C và TRCV cho phép người dùng sử dụng chế độ truyeefn thơng “AD

HOC” để nhận gói dữ liệu với một đọ dài biến đổi (variable length) từ 1 Byte

đến 1472 Byte.

Để cấu hình lệnh TRCV_C và TRCV cho chế độ “AD HOC” cần phải

nhập giá trị cho tham số đầu vào cho lệnh ADHOC.

2.2.2. Tuyền thông với TCP và ISO-on-TCP

TCP là chuẩn giao thức được miêu tả bởi RFC 793: Transmission

Control Protocol. Mục đích cơ bản của TCP là cung cấp độ tin cậy, an toàn

trong kết nối truyền thông giữa local và partner. Giao thức này có những đặc

điểm như sau:







Giao thức truyền thơng hiệu quả vì gắn liền với phần cứng.

Dữ liệu truyền thơng cho các ứng dụng đòi hỏi dữ liệu trung bình









và lớn (len tới 8192 Byte).

Routing-capable, sử dụng với chế đọ WAN.

Có thể áp dụng cho các dữ liệu có độ dài thay đổi.



SVTH:Nguyễn Đại Ca



GVHD: Th.S Gì Văn Đấy



17







Lâp trình hiệu quả với việc quản lí dữ liệu theo giao thức truyền

nhận dữ liệu.



Sử dụng các giao thức TSAP, TCP cho phép nhiều kết nối tới một điạ

chỉ IP (lên tới 64K dữ liệu). Với RFC 1006, TSAP cho phép xác định những

điểm đến kết nối cuối đến một địa chỉ IP

Để làm rõ hơn bạn đọc có thể tham khảo thông tin các tập lệnh truyền

thông mà giao thức của PROFINET hôc trợ theo các bảng dưới đây:

Bảng 2.2. Giao thức và các chế độ truyền nhận dữ liệu

Giao thức



Ví dụ ứng dụng



TCP



Truyền thông CPU- CPU theo

các khung truyền



ISO on TCP



Truyền thơng CPU-CPU theo

kiểu tách từng gói tin khi

truyền và gộp các gói tin khi

nhân



UDP



Truyền thơng CPU-CPU với

chương trình người dùng



S7



Truyền thông CPU-CPU



Communication



Thực hiện việc truyền nhận dữ

liệu tới 1 CPU



PROFINET RT



Truyền thông kết nối CPU với

Profinet I/O



SVTH:Nguyễn Đại Ca



Vùng nhận dữ liệu

Chế độ AD HOC Mode

Độ dài dữ liệu theo chỉ

định của người dùng

Chế độ AD HOC Mode

Protocol-Controlled



User datagram protocol



Độ dài dữ liệu theo chỉ

định của người dung.

Độ dài dữ liệu theo chỉ

định của người dùng



GVHD: Th.S Gì Văn Đấy



18



Bảng 2.3. Giao thức và lệnh truyền thông

Giao thức



Lệnh truyền thông

Chế độ AD HOC Mode: TRCV_C và TRCV



TCP



Độ dài dữ liệu theo chỉ định của người dùng :

TSEND_C , TRCV_C,

TCON,TDISCON,TSEND,và TRCV

Chế độ AD HOC Mode: TRCV_C và TRCV.



ISO on TCP



Protocol-Controlled:

TSEND_C,TRCV_C,TCON,TDISCON,TSEND

và TRCV



UDP



TUSEND và TURCY



S7 Communication



GET và PUT



PROFINET RT



Được tích hợp sẵn



2.2.3. Lệnh TSEND_C và TRCV_C

Lệnh TSEND_C và TRCV_C thực hiện nhiệm vụ truyền nhận dữ liệu

thông qua Ethernet.











TSEND_C là kết hợp của TCON, TDISCON và TSEND.

TRCV_C là kết hợp của TCON, TDISCON và TRCV.

Dữ liệu truyền nhận từ 1 Byte và lên tới 8192 Byte.

Lệnh TSEND_C và TRCV_C không hỗ trợ dữ liệu Boolean.



a) Lệnh truyền dữ liệu TSEND_C

Lệnh TSEND_C thiết lập kết nối truyền thông từ Local đến Partner

theo tiêu chuẩn TCP hay ISO-on-TCP. Lệnh thực hiện việc gửi dữ liệu và có

thể ngắt kết nối. Sau khi được thiết lập và cài đặt , lệnh sẽ tự động duy trì kết

nối và truyền dữ liệu với CPU.

SVTH:Nguyễn Đại Ca



GVHD: Th.S Gì Văn Đấy



19



Bảng 2.4. Tham số của tập lệnh TSEND_C

Tham số



Khai báo



Kiểu dữ liệu



Miêu tả



REQ



IN



Bool



Truyền dữ liệu khi có xung cạnh lên.

0= Ngắt kết nối.



CONT



IN



Bool



1= Thiết lập và duy trì trạng thái kết

nối.

Dung lượng truyền tối đa



LEN



IN



0= Tham số DATA định nghĩa độ dài

dữ liệu truyền.



UInt



65535= Chế độ AD HOC : độ dài dữ

liệu thay đổi theo người dùng.

Pointer để miêu tả cấu trúc kết nối.

CONNEC

T



IN/OUT



TCON_Para

m



TCON_IP_v4

TCON_Configured

Tham khảo phần help của TIA Potal.



DATA



IN/OUT



Variant



COM_RST



IN/OUT



Bool



Cho phép khởi động lại lệnh.



DONE



OUT



Bool



Lệnh được thực thi thành công



BUSY



OUT



Bool



ERROR



OUT



Bool



STATUS



OUT



Word



SVTH:Nguyễn Đại Ca



Vùng dữ liệu định dạng kiểu Pointer.



0= Lệnh chưa thực thi hoặc đã hoàn

thành.

1= Lệnh đạng thực thi và không thể

thực hiện công việc mới.

0= Không có lỗi.

1= Lỗi xảy ra.

Trạng thái báo lỗi.



GVHD: Th.S Gì Văn Đấy



20



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG 2: MẠNG TRUYỀN THÔNG PROFINET

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×