bài thuyết trình HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CỔNG TỰ ĐỘNG (SỬ DỤNG MẠNG PROFINET)

MẠNG TRUYỀN THƠNG CƠNG NGHIỆP

NHĨM 3
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CỔNG TỰ ĐỘNG
(SỬ DỤNG MẠNG PROFINET)
Người hướng dẫn: TS Trần Đức Anh Minh


THÀNH VIÊN NHĨM
•Nguyễn Văn Long

41801175

•Võ Ngọc Huy

41801141

•Trần Minh Trúc

41801268

•Huỳnh Phi Long

41801171


I

Cơ Sở Lý Thuyết

I. Cơ Sở Lý Thuyết
1. PROFINET
Profinet là gì ?
PROFINET (viết tắt của Process Field Net) là một
tiêu chuẩn kỹ thuật công nghiệp để truyền dữ liệu
qua Ethernet công nghiệp.
Tiêu chuẩn này được PROFIBUS & PROFINET
International (PI), một tổ chức có trụ sở tại
Karlsruhe, Đức duy trì và hỗ trợ.


I. Cơ Sở Lý Thuyết
1.2 Profinet và Profibus có gì khác nhau ?
Đặc điểm

PROFIBUS

PROFINET

Chuẩn truyền
Cáp kết nối

RS 485
2 dây

100 Base-TX, 100 Base-FX
4 dây

Độ dài mạng

1200m / segment

Không giới hạn hệ thống mạng, tuy nhiên giới
hạn
khoảng cách dây với 100 m/ cáp đồng

Tốc độ

9.6 Kbps – 12 Mbps
Half duplex

100 Mbps
Full duplex

Cấu trúc Topology

Line, Tree, Ring

Line, Star, Ring, Tree, Wireless

Dữ liệu truyền/nhận

246 bytes

1440 bytes

Điểm kết nối

Tối đa 127 trạm (station)
Tối đa 32 / segment

Không giới hạn
Tối đa 256 IO-Devices/IO Controller

Địa chỉ

0…126

Theo tên thiết bị nên không giới hạn số lượng


I. Cơ Sở Lý Thuyết
1.3 Mơ Hình Truyền Thơng Profinet

7.Application
Layer

6.Presentation

Layer
5.Session Layer

4.Transport
Layer
3.Network
Layer
2.Data-Link
Layer
1.Physical
Layer

Mơ hình PROFINET
IT
applications

PROFINET applications

HTTP

Standard
TCP/IP data

SNMP

Realtime data

DHCP
TCP/UDP

REALTI

Mơ hình
OSI

IP
Ethernet

RT

I. Cơ Sở Lý Thuyết
Truyền thông trong thời gian thực

Truyền thông I/O qua Profinet IO


I. Cơ Sở Lý Thuyết
1.4 Định Địa Chỉ Cho thiết bị Profinet


I. Cơ Sở Lý Thuyết
1.5 Các chuẩn giao thức truyền thông của Profinet


I. Cơ Sở Lý Thuyết
1.6 Dung lượng dữ liệu của S7 Communication
Tập lệnh

S7-300

S7-400

S7-1200

S7-1500

GET/PUT

160 Bytes

400 Bytes

160 Bytes

880 Bytes

USEND/URCV

160 Bytes

440 Bytes

 

920 Bytes

 

65534 Bytes cho truy
vấn dữ liệu theo Nonoptimized
65535 Bytes cho truy
vấn dữ liệu theo
optimized

BSEND/BRCV

32768/65534
Bytes

65534 Bytes

I. Cơ Sở Lý Thuyết
1.7 Ưu điểm, vai trò và chức năng của truyền thông Profinet
-

Ưu điểm:
Hiệu năng: Tự động hóa trong thời gian thực.
An tồn: truyền thơng đảm bảo an tồn.
Phân tích: Vận hành nhanh chóng và khả năng xử lý sự cố
hiệu quả.
Đầu tư hiệu quả: Tích hợp liền mạch các hệ thống fieldbus.

-

-

-

Vai trò:
Rút ngắn thời gian sản xuất:
+ Rút ngắn chu kỳ sản phẩm
+ Đòi hỏi sản phẩm phức tạp hơn
+ Khối lượng dữ liệu nhiều hơn
Tính linh động:
+ Sản xuất hàng loạt
+ Thị trường biến động
+ Nâng cao năng suất
Nâng cao hiệu quả:
+ Hiệu quả năng lượng

+ Hiệu quả tài nguyên


I. Cơ Sở Lý Thuyết
-

-

Chức năng:
Thiết bị có thể thay thế mà không cần
dùng đến công cụ ES.
Khả năng về mặt kỹ thuật.
Các thông số của từng thiết bị đều được
bảo vệ và tách biệt không chịu ảnh
hưởng bởi thiết bị khác.
Tạo ra một sơ đồ top của thiết bị.
Quản lý thiết bị.
Truyền tải dữ liệu chính xác theo thời
gian.
Cung cấp hệ thống dự phòng.
Dễ dàng thay thế thiết bị.

-

PROFINET chạy chế độ full duplex → giao tiếp
đồng thời theo cả hai hướng.

-

PROFINET hỗ trợ “switched Ethernet”

→ PROFINET hoàn toàn sử dụng tất cả các khả năng ưu
việt do Ethernet và PROFIBUS công nghiệp cung cấp


I. Cơ Sở Lý Thuyết
1.8 Ứng dụng của truyền thông Profinet
Mong muốn có một tiêu chuẩn truyền thơng trên một mạng cho các ngành cơng nghiệp, có khả năng chuẩn đoán
rộng và các chức năng dịch vụ rộng khắp mạng lưới đã dẫn tới sự gia tăng của việc sử dụng Ethernet công nghiệp.


I. Cơ Sở Lý Thuyết
2. ETHERNET
Khái niệm
Ethernet có khái niện như là một phương pháp truy cập mạng máy tính nội bộ (mạng LAN) được sử dụng đầu tiên
và phổ biến nhất. Ethernet hình thành từ khái niệm chuẩn 802.3 của IEE, một tổ chức Quốc tế của nghành Điện và
Điện tử có uy tín chun thiết lập các chuẩn cho máy tính và mạng truyền thơng .


I. Cơ Sở Lý Thuyết
Các loại dây sử dụng trong mạng Ethernet:
-

Mạng Ethernet LAN có thể sử dụng các loại cáp để truyền tín hiệu như: cáp đồng trục, cáp mạng, cáp quang.
Mạng ethernet sử dụng cả 2 cấu trúc tuyến tính và hình sao.

2 chuẩn mạng Ethernet phổ biến

Tốc độ
10/100Mbs

Tốc độ
10/100/1000Mbs

Đây là tốc độ mạng đạt chuẩn Megabit truyền tải ở nhu cầu phổ
thông đa số các kết nối internet mà ta đang sử dụng đều có tốc độ
đạt chuẩn giga này.

Đây là tốc độ mạng đạt chuẩn Gigabit truyền tải dành cho nhu cầu
cao cấp hơn, thương bắt gặp ở các sever quán nét, hoặc các doanh
nghiệp có tính chất cơng việc sử dụng kết nối internet nhiều.


I. Cơ Sở Lý Thuyết
3. DÂY RJ45
RJ-45 (Registered Jack 45) :
Là loại dây cáp kết nối giữa các thiết bị như: Máy
tính, laptop, tivi,... với modem mạng thơng qua cổng
Ethernet để các thiết bị này có thể truy cập Internet.

-

Cấu tạo:
Dây mạng: Là loại dây có 8 sợi lõi cáp và chúng được xoắn
với nhau tạo thành 4 cặp màu sắc khác nhau, lần lượt:
+ Cam / Cam trắng
+ Xanh lá / Xanh lá trắng
+ Xanh dương / Xanh dương trắng
+ Nâu/ Nâu trắng

I. Cơ Sở Lý Thuyết
-

Hạt mạng: Là thiết bị nằm ở hai đầu của dây cáp
RJ45, có khe hình chữ nhật với các khe cắm làm từ
đồng với nhiệm vụ kết nối một đầu dây cáp với máy
tính, laptop,... đầu còn lại kết nối với modem mạng.

Chuẩn mạng RJ45:
Là sự kết hợp giữa dây mạng RJ45 và hạt mạng RJ45 để
tạo nên một bộ dây cáp mạng có khả năng truyền tải giúp
thiết bị được kết nối có thể truy cập Internet.


I. Cơ Sở Lý Thuyết
Ứng dụng của RJ45 trong đời sống:
Các dây cáp RJ45 thường được sử dụng trong kết nối mạng
LAN (mạng máy tính cục bộ), cho phép các máy tính ở gần
nhau có thể kết nối để làm việc và chia sẻ dữ liệu.
Ngồi ra, RJ45 cịn giúp các thiết bị điện tử được sử dụng
riêng lẻ truy cập được Internet thông qua việc kết nối với
modem mạng bằng dây cáp RJ45.


II

Thiết Kế Hệ Thống

II. Thiết Kế Hệ Thống
1. Các Thiết Bị Sử Dụng Trong Hệ Thống
Tên

Hình Ảnh

Số Lượng

Giá Thành Trên 1 Đơn Vị

Nút Nhấn

8

26.000 đ

Cơng tắc hành trình

4

28.000 đ

Motor

2

1.600.000 đ

Cảm Biến Hồng Ngoại

2

340.000 đ

Đèn Báo

8

16.000 đ


II. Thiết Kế Hệ Thống
2. Phân Tích Hệ Thống
Hệ thống cổng tự động gồm 1 trung tâm điều khiển và 2
trạm cổng tự động.
Cụ thể tại từng nơi:

Trung Tâm Điều Khiển.
I/O

Address

REM_START_1

I

%I0.0

REM_START_2

I

%I0.1

REM_STOP_1

I

%I0.2

REM_STOP_2

I

%I0.3

REM_START_1_LAMP

O

%Q0.0

---------------------------------------------

REM_START_2_LAMP

O

%Q0.1

Tổng: 4 Input

REM_STOP_1_LAMP

O

%Q0.2

4 Output

REM_STOP_2_LAMP

O

%Q0.3

Chọn Mở / Tắt hệ thống Cổng trạm 1:



Điều Khiển: 2 Input
Đèn Báo : 2 Output

Chọn Mở / Tắt hệ thống Cổng trạm 2:
Điều Khiển: 2 Input
Đèn Báo: 2 Output

Name

II. Thiết Kế Hệ Thống
Tại Trạm Cổng 1.
I/O

Address

I

%I4.0

LOC1_STOP

I

%I4.1

Công Tắc Hành Trình: 2 Input

LOC1_START_LAMP

O

%Q4.0

Cảm Biến Hồng Ngoại: 1 Input

LOC1_STOP_LAMP

O

%Q4.1

Tín Hiệu Điều Khiển Cửa: 2 Output

LOC1_SENSOR

I

%I4.4

---------------------------------------------

LOC1_OPEN_DOOR

O

%Q0.2

Tổng:

LOC1_CLOSE_DOOR

O

%Q0.3

LOC1_Switch1

I

%I4.3

LOC1_Switch2

I

%I4.4

Chọn Mở / Tắt
Điều Khiển: 2 Input
Đèn Báo: 2 Output

5 Input

4 Output

Name
LOC1_START


II. Thiết Kế Hệ Thống
Tại Trạm Cổng 2.
Chọn Mở / Tắt
Điều Khiển: 2 Input
Đèn Báo: 2 Output

Name
LOC2_START
LOC2_STOP

I/O

Address

I

%I5.0

I

%I5.1

O

%Q5.0

Cơng Tắc Hành Trình: 2 Input

LOC2_START_LAMP

Cảm Biến Hồng Ngoại: 1 Input

LOC2_STOP_LAMP

O

%Q5.1

Tín Hiệu Điều Khiển Cửa: 2 Output

LOC2_SENSOR

I

%I5.4

---------------------------------------------

LOC2_OPEN_DOOR

O

%Q5.2

Tổng:

LOC2_CLOSE_DOOR

O

%Q5.3

LOC2_Switch3

I

%I5.3

LOC2_Switch4

I

%I5.4

5 Input

4 Output


III

Mô Phỏng Hệ Thống


III. Mô Phỏng Hệ Thống
Hệ thống gồm 1 trung tâm điều khiển và 2 trạm Cổng tự động

Trung Tâm
Điều Khiển
Profinet

Trạm
Cổng 1

Trạm Cổng
2