Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
2 Các phương thức truyền thông giữa PLC với máy tính

2 Các phương thức truyền thông giữa PLC với máy tính

Tải bản đầy đủ - 0trang

Bên dưới là:



Hình 2. 4: Sơ đồ kết nối Wiring

Module CM1241 RS232 là module truyền thông theo chuẩn RS232 kết nối thiết bị và

với CPU của S7-1200.



Hình 2. 5: Module CM1241

2.2.2 Truyền thông RS485

Truyền thông RS485 (loại hai dây A- B+) là dạng truyền dữ liệu dựa trên sự sai

lệch điện áp của hai dây. Cụ thể nếu dây A- = 0 và B+=1 thì dữ liệu bằng 1, ngược lại

nếu dây A- = 1 và B+=0 thì dữ liệu bằng 0.

Ưu điểm của chuẩn truyền này là khả năng truyền tín hiệu đi rất xa do ít bị nhiễu.

Nhờ việc so sánh điện áp hai dây A- B+ nên khi bị nhiễu, cả hai đều bị nhiễu như

nhau, độ chênh lệch điện áp khi đó khơng đổi, chính vì vậy mà dữ liệu nhận vẫn chính

xác, khơng bị ảnh hưởng.



8



Chuẩn truyền thơng RS485 có thể truyền đi xa tới 1200m.

Tốc độ truyền có thể lên đến 10Mbps.

Khả năng kết nối modbus lên đến 32 thiết bị.

Điện trở đầu cuối (Terminating Resistor) đơn giản là điện trở được đặt tại hai

điểm tận cùng kết thúc của đường truyền. Giá trị của điện trở đầu cuối lí tưởng là bằng

giá trị trở kháng đặc tính của đường dây xoắn, thường thì vào khoảng 100 – 120Ω.

Điện trở đầu cuối dùng để xác định vị trí thiết bị trong mạng và triệt tiêu nhiễu trên

đường truyền.

Ngoài ra để đảm bảo trạng thái mức cao khi đường truyền rãnh (khơng có dữ

liệu) thì nên phân cực đường truyền bằng hai điện trở 470 ohm như hình ở trên, lúc

này VAB >=200mV sẽ ép đường truyền lên mức cao.

Module CM1241 RS485 là module truyền thơng theo chuẩn RS485 kết nối với

CPU của S7-1200.



Hình 2. 6: Module CM1241



9



Hình 2. 7: Sơ đồ kết nối Wiring

2.2.3. Chuẩn truyền thông Modbus

Modbus là giao thức truyền thông theo kiểu nối tiếp. Nó hỗ trợ cả hai giao thức

truyền thông bao gồm cả RS232, RS485.

Modbus là giao thức phổ biến nhất hiện nay, sử dụng cho nhiều mục đích bởi

giao thức này đơn giản, dễ sử dụng.

Modbus là một mạng với một chủ và nhiều tớ. Chủ có thể là PLC, PC, DCS…

Còn tớ là các thiết bị được kết nối đến như biến tần, bộ điều khiển nhiệt độ, HMI…

Modbus trong một mạng sẽ quét các thiết bị, mỗi thiết bị có một địa chỉ và khơng

trùng với các thiết bị còn lại, thiết bị chủ sẽ gửi dữ liệu yêu cầu tới tất cả các tớ nhưng

chỉ có thiết bị được chỉnh định thơng qua địa chỉ mới trả lời lại.



Hình 2. 8: Các thiết bị kết nối qua Modbus



10



Hiện nay có 3 phiên bản modbus được sử dụng:

Mosdbus ASCII, Modbus RTU, Modbus TCP/IP.Sự khác nhau giữa các phiên bản

modbus này là cách thức thông điệp được mã hóa (format dữ liệu thì như nhau).

Modbus ASCII: chậm nhất trong 3 loại. mã hóa bằng mã hex.Một byte thơng

tin truyền đi có cần hai byte truyền thơng.

Modbus RTU: Dữ liệu được đọc và mã hóa theo hệ nhị phân.Một byte thông

tin truyền đi chỉ cần một byte truyền thơng. Chuẩn này thích hợp với các thiết bị có

truyền thông RS232, RS485 đa điểm.Tốc độ phổ biến từ 9600 baud đến 115200 baud.

Đây là loại được sử dụng phổ biến rộng rãi nhất.Ví dự như khi tiếp xúc thiết bị Delta

thì bạn sẽ thấy Modbus ASCII được sử dụng, còn nếu sử dụng của Siemens thì

Modbus RTU được sử dụng. Nhưng hầu hết các thiết bị đều có hổ trợ cả hai loại chuẩn

này.

Modbus TCP/IP: Là loại modbus thông qua Ethernet, các thiết bị được kết nối

qua mạng với các địa chỉ IP. Dữ liệu truyền đi cũng đơn giản hơn thơng qua gói tin của

TCP/IP.Hai giao thức được dùng chủ yếu ở đây là TCP (Transmision control protocol )

và IP (Internet protocol).Modbus có tới 255 chức năng khác nhau, nhưng bạn chỉ cần

biết một số chức năng 03, 06, 10 …Là các chức năng ghi, đọc các thanh ghi đơn. Cụ

thể bạn xem trong hướng dẫn từng thiết bị. Trong bộ nhớ của Modbus bạn cũng cần

quan tâm đến địa chỉ của thanh ghi: Ví dụ: 40001 đến 40009 là bộ ghi đọc lên thanh

ghi thiết bị (sử dụng phổ biến) bao gồm ghi xuống thiết bị và đọc về từ thiết bị.



Hình 2. 9 Mạng Modbus

11



2.2.4. Profibus

PROFIBUS (Process Field Bus) là một chuẩn cho truyền thông

fieldbus trong kỹ thuật tự động hóa và được phát triển lần đầu vào

năm 1989.

Cụ thể: PROFIBUS là một chuẩn mạng trường dùng để truyền dữ

liệu ở cấp điều khiển với khả năng truyền dữ liệu ở cấp nhỏ và trung

bình. Về mặt vật lý, nó là mạng dùng dây dẫn đồng xoắn có bọc kim

hoặc dùng dây cáp quang hoặc cũng có thể là mạng khơng dây dùng

truyền dẫn bằng hồng ngoại.

Có ba loại PROFIBUS được sử dụng ngày nay, PROFIBUS DP

thường được sử dụng nhất, PROFIBUS PA ít được sử dụng hơn dành

riêng cho ứng dụng.





PROFIBUS



DP (thiết



bị



ngoại



vi



phân



tán-Decentralised



Peripherals) được sử dụng để vận hành các cảm biến và cơ cấu

chấp hành thông qua một bộ điều khiển tập trung trong các

ứng dụng sản xuất tự động hóa (nhà máy).

Là giao diện chuẩn để trao đổi dữ liệu giữa các trạm điều khiển

(dùng PLC, DP master) và các thiết bị hiện trường (DP slave.

Tốc độ tối đa của PROFIBUS DP là 12Mbit/giây.





PROFIBUS PA (Tự động hóa q trình – Process Automation)

được sử dụng để giám sát các thiết bị đo thông qua một hệ

thống điều khiển quá trình trong các ứng dụng tự động hóa q

trình.Số lượng các thiết bị gắn vào một phân khúc PA sẽ bị giới

hạn bởi một số tính năng.

PA có tốc độ truyền tải dữ liệu là 31.25 kbit/s.

PROFIBUS PA được thiết kế để chuyên dùng cho điều khiển quá

trình và cho phép các thiết bị đo và các thiết bị chấp hành có

thể nối ghép với mạng điều khiển chung thậm chí trong điều

kiện mơi trường nguy hiểm. PROFIBUS PA tuân theo tiêu chuẩn

IEC 61158-2 (truyền đồng bộ), nghĩa là cấu hình an tồn và các

thiết bị hiện trường nhận nguồn nuôi thông qua đường mạng.

12



PROFIBUS-PA có thể có cấu trúc hình tuyến, hình cây hay hình

sao. Số trạm trên một nhánh mạng phụ thuộc vào nguồn ni,

dòng tiêu thụ của các trạm, dạng cáp được sử dụng và khoảng

cách của chúng. Tốc độ truyền của PROFIBUS PA là 31.25

kbit/giây. Nó có thể hoạt động với cấu hình có dự phòng bằng

cách nhân đơi đường mạng. Một tuyến PROFIBUS PA có thể nối

với tuyến PROFIBUS DP thông qua bộ chuyển đổi DP/PA link





PROFIBUS FMS (Fieldbus Message Specification): được sử dụng

để trao đổi thông tin giữa các bộ điều khiển (PLC) và các máy

tính ở cấp điều khiển. Một trong những ưu điểm của FMS là dữ

liệu được truyền đi có cấu trúc khơng phụ thuộc vào thiết bị mà

nó phát đi (dạng trung hồ), sau đó nó được chuyển đổi thành

dạng đặc thù của thiết bị tiếp nhận nó. Điều đó có nghĩa là, nó

có thể “nói chuyện” với tất cả thiết bị hiểu được FMS. Trong

chương trình của người sử dụng, ta có thể dùng các ngôn ngữ

tương ứng như STL hay C cho các ứng dụng chạy trên PC.



Ưu điểm của mạng Profibus:





Kết nối được nhiều trạm remote







Tốc độ truyền thông từ 9.6kB – 12MB/s







Khoảng cách truyền rất xa 1200m (RS485)







Kết nối nhiều loại PLC của các hãng khác nhau



Nhược điểm:





Hệ thống Profibus khá phức tạp.







Yêu cầu người thiết kế phải có kiến thức chuẩn, có kinh nghiệm

xử lý sự cố về mạng.



2.2.5. Profinet

PROFINET là chuẩn mở sáng tạo cho Ethernet công nghiệp, phát

triển bởi Siemens và Profibus User Organization (PNO). Với

PROFINET, giải pháp có thể được thực hiện cho nhà máy và tự động

hóa q trình, cho các ứng dụng an tồn, và cho tồn bộ phạm vi

của cơng nghệ truyền động trong điều khiển chuyển động đồng bộ

13



theo thời gian. PROFINET được chuẩn hóa theo chuẩn IEC 61158 và

IEC 61784. Profinet được chứng nhận bởi PNO user organization, đảm

bảo cho khả năng tương thích rộng khắp.

PROFINET dựa trên nền Ethernet và dùng chuẩn TCP/IP và IT

đồng thời bổ sung thêm giao thức đặc biệt và cơ khí hóa để đạt được

hiệu suất thời gian thực tốt nhất. PROFINET cho phép tích hợp hệ

thống Fieldbus như PROFIBUS, DeviceNet, và Interbus, mà không làm

thay đổi thiết bị hiện có.

Lớp thời gian thực

PROFINET đáp ứng hiệu quả với các cấp :

TCP/IP: cho các ứng dụng phi thời gian thực

Real Time (RT): cho việc truyền dữ liệu theo chu kỹ vởi thời gian thực

Isochronous Real Time (IRT): cho các ứng dụng điều khiển và giám

sát

CPU S7-1200 có một cổng PROFINET được tích hợp, hỗ trợ cả tiêu chuẩn

truyền thông Ethernet và dựa trên TCP/IP. Các giao thức ứng dụng sau đây được hỗ trợ

bởi CPU S7-1200:

 Giao thức điều khiển vận chuyển (Transport Control Protocol-TCP).

 ISO trên TCP (RFC 1006).



14



Hình 2. 10: Một số kết nối Profinet thường dùng

2.7.1. Giao tiếp giữa PLC S7-1200 và máy tính

So với các loại CPU khác của PLC thì S7 1200 có hỗ trợ giao tiếp tích hợp

PROFINET ( ETHERNET) để kết nối với các thiết bị lập trình, thiết bị HMI và các bộ

điều khiển SIMATIC khác.



Hình 2. 11: Giao tiếp giữa PLC S7-1200 và máy tính

Một CPU của S7 -1200 có thể giao tiếp với một thiết bị lập trình TIA Portal V13

trên một mạng giúp cho việc điều khiển và thiết lập cấu hình phần cứng, giám sát

chỉnh sửa biến và chuẩn đoán lỗi thuận tiện hơn. Nhưng để giao tiếp thuận lợi phải bảo

đảm các điều kiện sau :



15



- Thành lập kết nối truyền thông phần cứng :

 Lắp đặt CPU.

 Cắm cáp Ethernet vào trong cổng PROFINET.

 Kết nối cáp Ethernet đến thiết bị lập trình.

- Gán các địa chỉ IP (Internet Protocol) :

Sau khi kết nối cáp từ cổng PROFINET của PLC với máy tính ta tiến hành thay

đổi địa chỉ IP mạng Ethernet của máy tính khác với IP của CPU S7 1200.

Để thay đổi được địa chỉ IP này có thể thực hiện theo 2 cách sau :

- Thay đổi trực tiếp trên máy tính :

 Từ biểu tượng CPU click chuột vào biểu tượng



cổng kết nối/chọn



Ethernet Addresse để xem địa chỉ IP của CPU PLC đang sử dụng.



Hình 2. 12: Địa chỉ IP của CPU đang sử dụng

 Sau đó ở máy tính chọn kết nối Ethernet / chuột phải chọn Properties /

chọn networking / chọn (TCP/IPv4) để thay đổi địa chỉ IP ở mục như

hình 3.18 khác với IP của PLC mới có thể kết nối và nạp chương trình từ

máy tính xuống CPU S7 1200.



16



Hình 2. 13: Thay đổi địa chỉ IP của máy tính khi kết nối qua cổng Ethernet.

-



Thay đổi địa chỉ IP trực tuyến :

 Trong hộp thoại “Online & diagnostics” chọn “Functions” và “Assign IP

address” .

 Trong trường “IP address”, nhập vào địa chỉ IP mới.

 Trong “Project tree”, kiểm nghiệm rằng địa chỉ IP mới đã được gán đến

CPU qua “Online access” /
is located> / “Update accessible devices”.



2.3 Tổng quan về các hệ thống điều khiển trong công nghiệp:

Sự phát triển của nền công nghiệp gắn liền với các hệ thống điều khiển. Công

nghệ ngày càng hiện đại đòi hỏi các hệ thống điều khiển phải đáp ứng được các yêu

cầu khắt khe để đảm bảo quá trình sản xuất.

Sự phát triển của các hệ thống điều khiển được tóm tắt như sau:

-



Điều khiển vòng hở (open loop).



-



Điều khiển nửa kín (semi-closed loop).



-



Điều khiển vòng kín (full-closed loop).



Sau đây giới thiệu sơ lược về các nguyên tắc điều khiển. Giả sử như chúng ta

đang có nhu cầu điều khiển một thông số X của đối tượng A.

Trong trường hợp điều khiển vòng hở thì đối tượng A sẽ được điều khiển mà

không cần quan tâm đến thơng số X và thực tế thì thơng số X sẽ được người điều

khiển quan sát và thao tác để điều khiển đối tượng A.

Trong trường hợp điều khiển nửa kín thì hệ thống điều khiển sẽ nhận dạng một

thơng số Y không phải là thông số X nhưng qua nó có thể ước lượng hoặc đại diện cho

X. Như vậy tính “quan sát bằng mắt” được loại bỏ một phần. Tuy nhiên sai số của mơ

hình khá cao do các sai số về cơ và điện. Mơ hình này được áp dụng chủ yếu là lý do



17



về mặt giá thành hoặc đôi khi thông số X không thể đo đạc được. Độ chính xác của nó

thỉ cao hơn điều khiển vòng hở.

Cuối cùng là điều khiển vòng kín, trong trường hợp này đối tượng X được trực

tiếp feedback về hệ thống điều khiển để xử lý.

2.4 Tổng quan về PID

2.4.1 Khái quát về PID

Bộ điều khiển PID là bộ điều khiển theo vòng lặp có hồi tiếp được sử dụng rộng

rãi trong các hệ thống điều khiển tự động. Một bộ điều khiển PID cố gắng hiệu chỉnh

sai lệch giữa tín hiệu ngõ ra và ngõ vào sau đó đưa ra một tín hiệu điều khiển để điều

chỉnh quá trình cho phù hợp.



Hình 2.16: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển vòng kín

Bộ điều khiển PID là một cơ chế điều khiển lặp hồi tiếp được sử dụng rộng rãi

trong hệ thống điều khiển công nghiệp do dễ sử dụng. Một bộ điều khiển PID điều

chỉnh giữa giá trị biến đo được và giá trị mong muốn đạt được bằng cách tính tốn và

xuất ra một "tín hiệu điều chỉnh" nhanh chóng để giữ cho sai lệch ở mức nhỏ nhất có

thể được.

Bộ điều khiển PID gồm 3 thơng số riêng: Tỷ lệ, Tích phân và Vi phân.

Thành phần tỉ lệ (Kp) có tác dụng làm tăng tốc độ đáp ứng của hệ, và làm giảm,

chứ không triệt tiêu sai số xác lập của hệ (steady-state error).

Thành phần tích phân (Ki) có tác dụng triệt tiêu sai số xác lập nhưng có thể làm

giảm tốc độ đáp ứng của hệ.

Thành phần vi phân (Kd) làm tăng độ ổn định hệ thống, giảm độ vọt lố và cải

thiện tốc độ đáp ứng của hệ.



18



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

2 Các phương thức truyền thông giữa PLC với máy tính

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×