ĐỒ ÁN 2: MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP PLC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
BỘ MƠN ĐIỀU KHIỂN - TỰ ĐỘNG

ĐỒ ÁN MƠN HỌC 2
NGÀNH: CƠNG NGHỆ ĐIỆN TỰ ĐỘNG
Đề Tài:
MẠNG TRUYỀN THƠNG
CƠNG NGHIỆP
GVHD: TS. TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN
SVTH : LÊ ĐỨC TỒN 10118074
TP. HỒ CHÍ MINH – 01 / 01 / 2014
Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật
TP.HCM
Khoa Điện – Điện Tử
Bộ Môn ĐIỀU KHIỂN TỰ
ĐỘNG
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc
Ngày tháng năm 2014
PHIẾU CHẤM ĐỒ ÁN MÔN HỌC 2
(Dành cho người hướng dẫn)
1. Họ tên sinh viên: MSSV:
2. Tên đề tài:
3. Người hướng dẫn :
4. Những ưu điểm của Đồ án :

5. Những thiếu sót của Đồ án:


6. Đánh giá Điểm ( Số và chư õ):
CHỮ KÝ và HỌ TÊN
.
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MƠN HỌC
1. Tên đồ án: MẠNG TRUYỀN THƠNG CƠNG NGHIỆP
2. Nội dung báo cáo:
Nộp báo cáo đồ án mơn học 2 đúng thời hạn.
Trình bày nội dung bản báo cáo, và trả lời vấn đáp của giáo viên hướng
dẫn.
3. Giáo viên hướng dẫn: TS. TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN
4. Ngày hồn thành nhiệm vụ: 02/01/2014
LỜI CẢM ƠN
Em xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy Cô trong khoa Điện-
Điện Tử, đã giảng dạy và truyền đạt kiến thức nền tảng cho em. Để có đủ
kiến thức để thực hiện đồ án này.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng và nỗ lực thực hiện, nhưng trong quá trình thực
hiện đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót…Rất mong nhận được sự
góp ý, chỉ dẫn của thầy và các bạn.
Người thực hiện đồ án
LÊ ĐỨC TOÀN
Phần A: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
MỤC LỤC
Phần A GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
Chương 1 Giới thiệu tổng quát về đề tài

Tốc độ phát triển nhanh chóng của công nghệ vi điện tử, kỹ thuật truyền thông
và công nghệ phần mềm trong những năm gần đây đã tạo sự chuyển biến cơ
bản trong hướng đi cho các giải pháp tự động hóa công nghiệp. Xu hướng
phân tán, mềm hóa và chuẩn hóa là ba trong nhiều điểm đặc trưng cho sự
thay đổi này. Sự ứng dụng rộng rãi các hệ thông mạng truyền thông công
nghiệp,đặc biệt các hệ thống bus trường, là một ví dụ tiêu biểu. Mạng truyền
thông công nghiệp cũng như công nghệ bus trường không phải là một lĩnh
vực hoàn toàn mới, mà thực chất là các công nghệ được kế thừa, chắt lọc và
phát triển từ kỹ thuật truyền thông nói chung cho phù hợp với các yêu cầu
trong công nghiệp. Về công nghệ bus trường, từ hơn một thập kỷ nay, công
nghệ bus trường, đã trở nên không thể thiếu trong các hệ thống và giám sát
hiện đại.
Vì mạng truyền thông công nghiệp là một mảng lớn bao gồm rất nhiều hệ
thống bus từ cấp thấp đến cấp cao, và cũng rất đa dạng do nhiều hãng tạo ra.
Nên với giới hạn một đồ án môn học em chỉ tìm hiểu về một phần mạng
truyền thông của Siemens thông qua hai loại mạng ở 2 cấp khác nhau đó là
cấp trường và cấp cơ cấu chấp hành là PROFIBUS và AS-I được thiết lập và
điều khiển bằng PLC S7-300
Hình 1.1: Mạng truyền thông công nghiệp siemens
Trang 4
Phần A: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
1.1 Mục tiêu
Hoàn thành báo cáo và biết cách thiết lập kết nối trao đổi dữ liệu giữa
hai PLC S7_300 bằng mạng PROFIBUS và từ PLC S7-300 điều khiển được
các cơ cấu chấp hành bằng mạng AS-I thông qua một module mạng CP343-
2.
1.2 Các phương án thực hiện
- Tìm tài liệu về mạng truyền thông công nghiệp, lập trình plc
- Đọc datasheet của PLC S7-300, và datasheet của module mạng CP343-2
- Tham khảo cách kết nối do người khác đã làm

- Tự thiết lập cài đặt các thông số của phần cứng, và viết chương trình
- Đổ chương trình đã viết xuống PLC thật
Trang 5
Phần B: NỘI DUNG
Phần B NỘI DUNG
Chương 1 GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-300, MODULE MẠNG
AS-I CP343-2
1.1 Giới thiệu sơ lược về PLC S7-300

Hình 1.2: PLC S7-300
PLC S7 300 là bộ thiết
bị khả trình cỡ trung
bình do hãng Siemens
sản xuất với kích thước
nhỏ gọn.
Bộ nhớ:
• Bộ nhớ làm việc 64 KB.
• Vùng nhớ chương trình 96KB.
• Card nhớ mở rộng lên đến 4 MB.
• Tốc độ truyền 0.3 ms cho 1000 lệnh.
• Bit nhớ 2048 MB: Thiết lập có thể được nhớ là MB0 ÷ MB255, bộ nhớ
bit được mặc định trước là MB0 ÷ MB15.
• Gồm có 64 Counter (bộ đếm) : Thiết lập có thể được nhớ là C0 ÷ C63,
Counter được mặc định trước là C0 ÷ C7.
• Timer từ T0 ÷ T127 không có timer nào được mặc định trước.
• Vùng nhớ dữ liệu gồm có 8 DBs (khối dữ liệu) chứa 4096 byte dữ liệu.
• Dữ liệu nội bộ 1536 byte, mỗi cấp ưu tiên là 256 byte.
• Ngõ vào digital input và ngõ ra digital output là 1024 ngõ.
• Ngõ vào analog input và ngõ ra analog output là 1024 ngõ.
• Địa chỉ ngõ vào là I0.0 ÷ I 127.7.

• Địa chỉ ngõ ra là Q0.0 ÷ Q 127.7
Trang 6
Phần B: NỘI DUNG
Hình 1.3 Cấu trúc phần cứng của PLC S7-300
Các module trong PLC S7-300 là:
- Module nguồn (power supply)
- Module xử lí trung tâm CPU (central processing unit)
- Module truyền thông IM (interface module)
- Module tín hiệu SM (signal module)
- Module chức năng (function module)
- Module truyền thông CP (communication module)
Mở rộng rack cho PLC S7-300 Hình 1.4
Hình 1.4: sơ
đồ mở rộng
rack cho PLC
S7-300
Trang 7
Phần B: NỘI DUNG
Vùng nhớ của PLC S7-300
I : Miền bộ đệm các cổng ngõ vào số
Q : Miền bộ đệm các cổng ngõ ra số
M : Miền các cờ
T (Timer): Miền nhớ phục vụ bộ thời gian
C (counter): Miền nhớ phục vụ bộ đếm
PI : Miền địa chỉ của các module vào tương tự
PQ: Miền địa chỉ của các module ra tương tự
1.2 Giới thiệu module truyền thông mạng AS-I CP343-2
Module CP343-2 dùng để truyền thông mạng AS-I giữa PLC S7-300 và các
cơ cấu chấp hành, cảm biến có gắn card AS-I.
Hình 1.5: module CP343-2 và mạng truyền thông siemens

Module CP343-2 có thể được vận hành trong các hệ thống tự động hóa (AS
hoặc PLC) của các dòng S7-300 và trong hệ thống ET 200M. Nó cho phép kết
nối mạng AS-I với các bộ điều khiển lập trình được liệt kê ở trên. Bằng cách
sử dụng CP 343-2, ta có thể đưa dữ liệu vào và truy xuất ngõ ra trên những
AS-I slave từ PLC. CP343-2 chiếm 16 byte inputs và 16 byte outputs trong
vùng analog của bộ điều khiển mà qua đó ta có thể đọc và xuất các dữ liệu
các Slave.
Các thông số kỹ thuật của module CP 343-2:
- Chu kỳ quét : 5 ms cho 31 Slave
- Thứ tự địa chỉ : 16 byte vào và 16 byte ra trong vùng analog
- Nguồn cung cấp : 5 VDC
- Nguồn cung cấp cho cáp : Tùy thuộc vào loại AS-I
- Dòng tiêu thụ tối đa của Master : 200 mA
- Nhiệt độ vận hành : 0 – 60 độ C
- Kích thước : (W – H – D ) 40 x 125 x115
Trang 8
Phần B: NỘI DUNG
- Trọng lượng : 200g
Hình 1.6: Sử dụng Module CP 343-2 master
Trang 9
Phần B: NỘI DUNG
Trong hình 1.6 ta có một PLC S7-300 có chức năng điều khiển dữ liệu trong
mạng ASI.
Một module truyền thông mạng CP343-2 có chức năng trao đổi dữ liệu qua lại
giữa PLC S7-300 và các cơ cấu chấp hành, cảm biến.
Một bộ nguồn (ASI power supply unit) để cung cấp nguồn cho cả mạng và
cũng là nguồn nuôi cho các cảm biến, và cơ cấu chấp hành.
Một module thụ động nó có chức năng chia mạng ra nhiều nhánh để gắn các
cảm biến hoặc cơ cấu chấp hành đã có sẵn card AS-I
Một module tích cực có chức năng cũng giống như module thụ động nhưng

gắn vào nó là các cơ cấu chấp hành hoặc cảm biến mà không cần chúng phải
có card AS-I.
Một bộ cáp chia nhánh mạng AS-I (Branch of the asi cable): dùng để chia ra
mạng thành nhiều nhánh khác nhau.
Trang 10
Phần B: NỘI DUNG
Kết nối với module CP343-2
Hình 1.7: Kết nối và các đèn báo trên CP343-2
Trạng thái các đèn báo:
- ADR (đỏ) :Lỗi địa chỉ
- RUN (đỏ) :Master hoạt động
- SF (đỏ) :Lỗi hệ thống.
- APF đỏ) :Lỗi nguồn AS-I.
- CER (vàng) :Lỗi cấu hình.
- AUP (xanh) :Chế độ tự động.
- CM (vàng) :Chế độ cấu hình.
Trang 11
Phần B: NỘI DUNG

Hình 1.8: Trao đổi dữ liệu giữa master và các slave trong mạng AS-I
Hình 1.9: Địa chỉ của các slave
n: địa chỉ bắt đầu của CP343-2
Trang 12
Phần B: NỘI DUNG
Chương 2 GIỚI THIỆU VỀ MẠNG PROFIBUS-DP VÀ MẠNG AS-I
2.1 MẠNG PROFIBUS-DP
2.1.1 Giới thiệu
PROFIBUS (process field bus) là một hệ thống bus trường được phát triển tại
đức từ năm 1987, do 21 công ty và cơ quan nghiên cứu hợp tác. Sau khi đươc
chuẩn hóa quốc gia với DIN 19245, PROFIBUS đã trở thành chuẩn châu âu

EN 50 170 trong năm 1996 và chuẩn quốc tế IEC 61158 vào cuối năm 1999.
Bên cạnh đó, PROFIBUS còn được đưa vào trong chuẩn IEC 61784 – một
chuẩn mở rộng trên cơ sở IEC 61158 cho các hệ thống sản xuất công nghiệp.
vơi sự ra đời của các chuẩn mới IEC 61158 và IEC 61784 cũng như với các
phát triển mới gần đây, PROFIBUS không chỉ dừng lại là một hệ thống truyền
thông, mà còn được coi là một công nghệ tự động hóa.
Với mục đích quảng bá cũng như hỗ trợ việc phát triển và sử dụng các sản
phẩm tương thích PROFIBUS, Một tổ chức người đã được thành lập, mang tên
PROFIBUS NUTZERORGANISATION (PNO). Từ năm 1995, tổ chức này
nằm trong một hiệp hội lớn mang tên PROFIBUS INTERNATIONAL(PI) với
hơn 1000 thành viên trên toàn thế giới.
PROFIBUS định nghĩa các đặc tính của một hệ thống bus cho tới vào/ra phân
tán, các thiết bị điều khiển và giám sát. PROFIBUS được định nghĩa ba loại
giao thức là PROFIBUS-FMS, PROFIBUS-DP và PROFIBUS-PA. FMS là
giao thức nguyên bản của PROFIBUS, được dùng chủ yếu cho việc giao tiếp
giữa các máy tính điều khiển và điều khiển giám sát. Bước tiếp theo là sự ra
đời của DP vào năm 1993 - một giao thức đơn giản và nhanh hơn nhiều so với
FMS. PROFIBUS-DP được xây dựng tối ưu cho việc kết nối các thiết bị vào/ra
phân tán và các thiêt bị trường với máy tính điều khiển. PROFIBUS-FMS và
PROFIBUS-DP lúc đầu được sử dụng phổ biến trong các ngành công nghiệp
chế tạo, lắp ráp. Tuy nhiên gần đây, vai trò của PROFIBUS-FMS ngày càng mờ
nhạt bởi sự canh tranh của các hệ dựa trên nền Ethernet (Ethernet/IP,
PROFINET, High-Speed Ethernet,…). Trong khi đó, phạm vi ứng dụng của
PROFIBUS-DP ngày càng lan rộng sang nhiều lĩnh vực khác. PROFIBUS-PA
là kiểu đặc biệt được sử dụng ghép nối trực tiếp các thiết bị trường trong các
lĩnh vực tự động hóa các quá trình có môi trường dễ cháy nổ, đặc biệt trong
Trang 13
Phần B: NỘI DUNG
công nghiệp chế biến. thực chất, PROFIBUS-PA chính là sự mở rộng của
PROFIBUS-DP xuống cấp trường cho các lĩnh vực công nghiệp chế biến. ngày

nay, PROFIBUS là hệ bus trường hàng đầu thế giới với hơn 20% thị phần và
với hơn 5 triệu thiết bị lắp đặt trong khoảng 500000 ứng dụng. có thể nói,
PROFIBUS là giải pháp chuẩn, đáng tin cậy cho nhiều phạm vi ứng dụng khác
nhau, đặc biệt là các ứng dụng có yêu cầu cao về tinh năng thời gian.
2.1.2 kiến trúc giao thức
PROFIBUS chỉ thực hiện các lớp 1, lớp 2 và lớp 7 theo mô hình qui chiếu
OSI, như minh họa như hình 2.0
Hình 2.0: Các lớp trong mô hình osi được PROFIBUS sử dụng
Tuy nhiên, PROFIBUS –DP và PA bỏ qua cả lớp 7 nhằm tối ưu hóa việc trao
đổi dữ liệu quá trình giữa cấp điều khiển với cơ cấu chấp hành. Một số chức
năng còn thiếu được bổ sung qua lớp giao diện sử dụng nằm trên lớp 7. Bên
cạnh các hàm dịch vụ DP cơ sở và mở rộng được quy định tại lớp giao diện
sử dụng, hiệp hội PI còn đưa ra một số quy định chuyên biệt (profiles) về đặc
tính và chức năng đặc thù của thiết bị cho một số lĩnh vực ứng dụng tiêu biểu.
Các đặc tả này nhằm mục đích tạo khả năng tương tác và thay thế lẫn nhau
của thiết bị từ nhiều nhà sản xuất.
Cả ba giao thức FMS, DP và PA đều có chung lớp liên kết dữ liệu (lớp FDL).
PROFIBUS-PA có cùng giao giao diện sử dụng như DP, tuy nhiên tính năng
của các thiết bị khác nhắm phù hợp với môi trường làm việc dễ cháy nổ. kỹ
thuật truyền dẫn MBP (Manchester coded, Bus Powered) theo IEC 1158-2 cũ
Trang 14
Phần B: NỘI DUNG
được áp dụng ở đây đảm bảo vấn đề an toàn và cung cấp nguồn cho các
thiết bị qua cùng dây dẫn bus. Để tích hợp các đoạn mạng DP và PA có thể
dùng các bộ chuyển đổi (DP/PA-Link, DP/PA-Coupler) có sẵn trên thị trường.
Lớp ứng dụng của FMS bao gồm hai lớp con là FMS (Fieldbus Message
Specification) và LLI (Lower Layer Interface), trong đó FMS chinh là một tập
con của chuẩn MMS, lớp FMS đảm nhiệm việc xử lý giao thức sử dụng và
cung cấp các dịch vụ truyền thông, trong khi LLI có vai trò trung gian cho FMS
kết nối với lớp 2 mà không phụ thuộc vào các thiết bị riêng biệt. lớp LLI còn có

nhiệm vụ thực hiện các chức năng bình thường thuộc các lớp 3-6, ví dụ tạo
và ngắt kết nối, kiểm soát lưu thông. PROFIBUS-FMS và PROFIBUS-DP sử
dụng cùng một kỹ thuật truyền dẫn và phương pháp truy nhập bus, vì vậy có
thể cùng hoạt động trên một đường truyền vật lý duy nhất. Lớp vật lý của
PROFIBUS qui định về kỹ thuật truyền dẫn tín hiệu, môi trường truyền dẫn,
cấu trúc mạng và các giao diện cơ học. Các kỹ thuật truyền dẫn được sử
dụng ở đây là RS-485, RS-485-IS (IS:Intrinsically Safe) được phát triển trên
cơ sở RS-485 để có thể sử dụng trong môi trường đòi hỏi an toàn cháy nổ.
Lớp liên kết dữ liệu ở PROFIBUS được gọi là FDL (Fieldbus Data Link), có
chức năng kiểm soát truy nhập bus, cung cấp các dịch vụ cơ bản cho việc
trao đổi dữ liệu một cách tin cậy, không phụ thuộc vào phương pháp truyền
dẫn ở lớp vật lí.
2.1.3 Cấu trúc mạng và kỹ thuật truyền dẫn
- Truyền dẫn với RS-485.
- Truyền dẫn với RS-485IS.
- Truyền dẫn với cáp quang.
- Truyền dẫn với MBP.
2.1.4 PROFIBUS-DP
PROFIBUS-DP được phát triển nhằm đáp ứng các yêu cầu cao về tính năng
thời gian trong trao đổi dữ liệu dưới cấp trường, ví dụ giữa thiết bị điều khiển
khả trình hoặc máy tính cá nhân công nghiệp với các thiết bị trường phân tán
như I/O. Các thiết bị đo, truyền động và van. Việc trao đổi dữ liệu ở đây chủ
yếu được thực hiện tuần hoàn theo cơ chế chủ/tớ. Các dịch vụ truyền thông
cần thiết được định nghĩa qua các chức năng DP cơ sở theo chuẩn EN 50
170. Bên cạnh dó, DP còn hỗ trợ các dịch vụ truyền thông không tuần hoàn,
phục vụ tham số hóa, vận hành và chuẩn đoán các thiết bị trường thông minh.
Trang 15
Phần B: NỘI DUNG
Đối chiếu với mô hình OSI, PROFIBUS - DP chỉ thực hiện các lớp 1 và 2 vì lý
do hiệu suất xử lý giao thức và tính năng thời gian. Tuy nhiên, DP định nghĩa

phía trên lớp 7 một lớp ánh xạ liên kết với lớp 2 gọi là DDLM (Direct Data Link
Mapper) cũng như một lớp giao diện sử dụng (User Interface Layer) chứa các
hàm DP cơ sở và các hàm DP mở rộng. Trong khi các hàm DP cơ sở chủ yếu
phục vụ trao đổi dữ liệu tuần hoàn, thời gian thực, các hàm DP mở rộng cung
cấp các dịch vụ truyền dữ liệt không định kỳ như tham số thiết bị, chế độ vận
hành và thông tin chuẩn đoán.
2.1.5 MẠNG ASI
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 công 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 cũng như lắp đặt, vận hành và
bảo dưỡng đơn giản. Vì thế, các tính năng kỹ thuật được đặt ra là:
- Khả năng đồng tải nguồn, tức dữ liệu và dòng nuôi cho toàn bộ các cảm biến
và một phần lớn các cơ cấu chấp hành phải được truyền tải trên cùng một cáp
hai dây
- Phương pháp truyền phải thật bền vững trong môi trường công nghiệp nhưng
không đòi hỏi cao về chất lượng đường truyền
- Cho phép thực hiện cấu trúc mạng đường thẳng cũng như hình cây
- Các thành phần giao diện mạng có thể thực hiện với giá cả rất thấp
- Các bộ nối phải nhỏ, gọn, đơn giản và giá cả rất hợp lý
Với các hệ thống bus đã có, các yêu cầu trên chưa được đáp ứng một cách thoả
đáng. Đó chính là động lực cho việc hợp tác phát triển hệ bus mới AS-i. Thế mạnh
của AS-i là sự đơn giản trong thiết kế,lắp đặt và bảo dưỡng cũng như giá thành
thấp, nhờ một phương pháp truyền thông đặc biệt cũng như một kỹ thuật điện cơ
mới.
Hình 2.1 minh hoạ mạng thiết bị cảm biến và cơ cấu chấp hành sử dụng AS-i đối
chiếu với các phương pháp khác. Hình 2.1 (a) là cách nối dây điểm - điểm cổ điển,

trong đó một bộ điều khiển như PLC đóng vai trò là nút trung tâm trong cấu trúc hình
sao. Việc thay thế cách ghép nối cổ điển này bằng một hệ thống bus để có thể thực
hiện theo hai phương pháp sạu:
- Sử dụng bus trường nối PLC với các thiết bị vào/ra phân tán như hình 2.1(b)
- Sử dụng một hệ thống bus như AS-i nối PLC trực tiếp với các cảm biến và cơ
cấu chấp hành hình 2.1(c).
Trang 16
Phần B: NỘI DUNG
-
Hình 2.1: a(nối điểm-điểm cổ điển), b(bus trường với vào\ra phân tán), c(nối
trực tiếp-mạng ASI)
Kiến trúc giao thức:
Kiến trúc giao thức của AS-i phản ánh đặc điểm của các hoạt động giao tiếp giữa
một bộ điều khiển với các thiết bị cảm biến và cơ cấu chấp hành số là hạn chế ở
việc trao đổi dữ liệu thuần tuý và lượng dữ liệu trao đổi rất nhỏ. Để nâng cao hiệu
suất và đơn giản hoá việc thực hiện các vi mạch, toàn bộ việc xử lý giao thức được
gói gọn chỉ trong lớp 1 (lớp vật lý) theo mô hình OSI.
Trong phạm vi lớp vật lý, AS-i đưa ra một phương pháp mã hoá bit hoàn toàn mới
để thích hợp với đường truyền 2 dây đồng tải nguồn và không dựa vào chuẩn truyền
dẫn RS - 485 thông dụng ở các hệ thống bus khác. Bên cạnh quy định về giao diện
vật lý của các thành phần mạng chức năng điều khiển truy nhập bus và bảo toàn dữ
liệu cũng được thực hiện ở lớp 1. Như một số hệ thống bus cấp thấp khác AS-i sử
dụng phương pháp chủ/tớ thuần tuý để điều khiển truy nhập bus. Trong khi đó, chức
năng bảo toàn dữ liệu lại dựa vào phương pháp bit chẵn lẻ kết hợp với cách mã hoá
bit.
Cấu trúc mạng và cáp truyền:
Cấu trúc một mạng AS-i có thể lựa chọn tùy ý theo yêu cầu kỹ thuật cũng như đặc
điểm vị trí và phạm vi đi dây, vì thế việc thiết kế cấu hình và thực hiện dự án trở nên
dễ dàng. Ví dụ, có thể chọn cấu trúc đường thẳng (daisy - chain hoặc trunk -
line/drop- line), hoặc cấu trúc cây như một mạng cung cấp điện bình thường. Các

thành viên tham gia có thể được phân bố đều trên đường truyền, hoặc có thể sắp
xếp theo nhóm và ghép nối qua đường trục hoặc đường nhánh. Không giống như
các hệ thống khác có cấu trúc bus. AS-i không yêu cầu sử dụng trở đầu cuối.
Trong một mạng AS-i có một trạm chủ duy nhất đóng vai trò kiểm soát toàn bộ hoạt
động giao tiếp trong mạng, như được minh hoạ trên hình 2.2. Trạm chủ này có thể là
một máy tính điều khiển như PLC, PC hay CNC, hoặc có thể là một bộ nối bus trong
trường (fiedbus coupler). Trong trường hợp trạm chủ là một bộ nối bus trường, nó
có nhiệm vụ chuyển đổi giao thức giữa một đoạn bus trường (ví dụ PROFIBUS -DP)
với mạng AS-i. Các trạm tớ còn lại có thể là một module tích cực ghép nối với tối đa
4 bộ cảm biến hoặc cơ cấu chấp hành thông thường, hoặc chính là một cảm biến/cơ
cấu thấp có tích hợp giao diện AS-i (trạm tớ) được nối trực tiếp hay qua một bộ chia
với đường truyền.
Trang 17
Phần B: NỘI DUNG
Hình 2.2: Nguyên tắc ghép nối các thành phần trong mạng AS-I

Chiều dài tổng cộng của cáp truyền cho phép tối đa là 100 mét. Với các khoảng
cách lớn hơn, cần sử dụng các bộ lặp (repeater) hoặc bộ mở rộng (extender). Số
trạm tớ tối đa trong một mạng là 31, tương ứng với tối đa 124 thiết bị (mỗi trạm tớ
ghép nối được tối đa 4 thiết bị). Có nghĩa là, thực hiện truyền hai chiều sẽ cho phép
một trạm quản lý tối đa 124 kênh vào số và 124 kênh ra số. Tốc độ truyền được quy
định là 167 kbit/s tương đương với thời gian bit là 6µs.
Về cáp truyền. AS-i quy định hai loại là cáp dẫn điện thông thường (cáp tròn) và cáp
AS-i đặc biệt (cáp dẹt). Trong khi cáp tròn thông thường để kiếm và giá thành thấp,
thì loại cáp dẹt có ưu điểm là dễ lắp đặt. Đường kính lõi dây phả i là 1.5mm để đáp
ứng yêu cầu cung cấp dòng một chiều tối thiểu 2A (24V DC).
Cơ chế giao tiếp:
AS-i hoạt động theo cơ chế giao tiếp chủ - tớ. Trong một chu kỳ bus, trạm chủ thực
hiện trao đổi với mỗi trạm tớ một lần theo phương pháp hỏi tuần tự (polling). Trạm
chủ gửi một bức điện có chiều dài 14 bit, trong đó có chứa 5 bit địa chỉ trạm tớ và 5

bit thông tin (dữ liệu đầu ra hoặc mã gọi hàm) chờ đợi trạm tớ này trả lời nội trong
một khoảng thời gian được định nghĩa trước. Bức điện trả lời của các trạm tớ có
chiều dài 7 bit, trong đó có 4 bit thông tin (dữ liệu đầu vào hoặc kết quả thực hiện
hàm). Vì khoảng cách truyền dẫn tương đối nhỏ, trong khi tốc độ truyền cố định là
167kbit/s nên thời gian một chu kỳ bus phụ thuộc hoàn toàn vào số lượng trạm tớ
ghép nối. Tuy tốc độ truyền không lớn, nhưng thời gian một chu kỳ bus tối đa được
đảm bảo không lớn hơn 5ms (với 31 trạm tớ).
Cơ chế giao tiếp chủ - tớ của AS-i một mặt cho phép thực hiện vi mạch ghép nối cho
các trạm tớ rất đơn giản, dẫn đến giá thành thực hiện thấp, mặt khác tạo ra độ linh
hoạt của hệ thống. Trong trường hợp xảy ra sự cố nhất thời trên bus, trạm chủ có
thể gửi lại riêng từng bức điện mà nó không nhận được trả lời, chứ không cần thiết
phải chờ lặp lại cả một chu trình.
Bên cạnh các bức điện dữ liệu định kỳ, trạm chủ cũng có thể gửi kèm các thông báo
khác mà không gây ảnh hưởng đáng kể tới thời gian chu kỳ bus. Trong tổng cộng 9
loại thông báo có hai loại phục vụ truyền dữ liệu và tham số, hai loại dùng để đặt địa
chỉ trạm tớ, năm loại được sử dụng để nhận dạng và xác định trạng thái các trạm tớ.
Trang 18
Phần B: NỘI DUNG
Cấu trúc bức điện:
Các bức điện của AS-i được xây dựng trên nguyên tắc đơn giản, giảm thiểu các
thông tin bổ trợ để tăng hiệu suất sử dụng đường truyền. Thực tế, tất cả các bức
điện gửi từ trạm chủ (thuật ngữ AS-i: lời gọi) có chiều dài cố định là 14 bit và tất cả
các bức điện đáp ứng từ các trạm tớ (thuật ngữ AS-i:trả lời) đều có chiều dài cố định
là 7 bit.
Cấu trúc của chúng được minh hoạ trên hình 2.3
Hình 2.3: Cấu trúc bức điện trong mạng AS-I
Giữa lời gọi của trạm chủ và trả lời của trạm tớ cần một khoảng thời gian nghỉ dài từ
3 đến 8 thời gian bit. Bit điều khiển trong phần đầu lời gọi của trạm chủ ký hiệu loại
thông báo dữ liệu, tham số, địa chỉ hoặc lệnh gọi. AS-i phân biệt 9 loại lệnh gọi được
minh họa trên hình 2.4

Hình 2.4: Cấu trúc các lệnh gọi từ trạm chủ AS-I
Mã hoá bit:
Trong việc lựa chọn một phương pháp mã hoá cần chú ý một số yếu tố liên quan tới
lĩnh vực ứng dụng cụ thể như khả năng đồng tải nguồn, dải tần tín hiệu mang, thông
tin đồng bộ nhịp (clock) và khả năng phối hợp kiểm lỗi.Trong khi cáp hai dây sử
dụng cho AS- i có đặc tính suy giảm mạnh theo tần số tăng, cũng như độ bức xạ
Trang 19
Phần B: NỘI DUNG
nhiễu trong môi trường công nghiệp cần phải giảm thiểu thì việc hạn chế dải tần của
tín hiệu đóng vai trò đặc biệt quan trọng. Bên cạnh đó, do yêu cầu đơn giản và hiệu
suất của các bức điện , nên khả năng tự đồng bộ nhịp và phối hợp phát hiện lỗi
cũng cần được quan tâm.
Từ các lý do nêu trên, một phương pháp mã hoá bit mới được đưa ra - phương
pháp điều chế xung xoay chiều APM (Alternate Pulse Modulation) APM có thể xem
như sự kết hợp giữa hai phương pháp AFP (Alternate Flanks Pulse) và mã
Manchester. Được minh họa trong hình 2.5
Hình 2.5: Mã hóa đường truyền mạng AS-I sử dụng phương pháp APM
Một dãy bit cần gửi trước hết được biến đổi sang mã Manchester, với mục đích tạo
thông tin đồng bộ nhịp và trung hoà sự xuất hiện của các bit 1 và 0. Dòng điện
tương ứng từ bộ phát nhờ tác dụng của các cuộn cảm trong mạch cách ly dữ liệu sẽ
tạo ra mức tín hiệu điện áp như mong muốn trên đường truyền. Mỗi cạnh lên của
dòng tạo một xung điện áp âm và ngược lại, mỗi cạnh xuống của dòng tạo một xung
điện áp dương trên đường truyền. Về phía bên nhận, các xung âm và dương của tín
hiệu điện áp sẽ được phát hiện. Dựa vào khoảng cách xuất hiện các xung, bộ thu có
thể phân biệt các bit 1 hoặc 0 và tái tạo dãy bit nguồn. Do các xung điện áp được
tạo ra có dạng gần giống xung hình sin, có nghĩa là dải tần của tín hiệu rất hẹp và
tần số của tín hiệu tương đương với tần số nhịp bus, tác động bức xạ nhiễu ra bên
ngoài được giảm thiểu. Bên cạnh đó, mẫu diễn biến đặc biệt của tín hiệu trên đường
truyền một mặt giúp bên nhận có thể tái tạo nhịp và mặt khác có thể phát hiện lỗi
trong một số trường hợp nhất định. Hơn thế nữa, sự thay đổi tuần tự giữa các xung

âm và dương sẽ làm triệt tiêu dòng một chiều ngoài mong muốn, tạo khả năng xếp
chồng dòng nuôi cung cấp cho các thiết bị. Có thể nhận thấy, phương pháp này phối
hợp được các ưu điểm của mã Manchester và AFP, thoả mãn các yêu cầu như đã
bàn trên đây.
Trang 20
Phần B: NỘI DUNG
Chương 3 VIẾT CHƯƠNG TRÌNH CHO S7-300 CHO GIAO TIẾP
MẠNG PROFIBUS VÀ MẠNG AS-I
Ta sử dụng chương trình step7 v5.5 có thể dùng cho win7 64bit
3.1 GIAO TIẾP MẠNG PROFIBUS GIỮA 2 PLC S7 300
Hình 2.6: Giao tiếp 2 PLC S7 300 qua PROFIBUS
Trang 21
Phần B: NỘI DUNG
Hình 2.7: Trao đổi dữ liệu giữa 2 PLC S7 300 trong mạng PROFIBUS
S7-300 (Master).
- Sử dụng vùng nhớ I và Q để nhận và truyền dữ liệu.
- Số lượng byte nhận và truyền và địa chỉ bắt đầu được xác định khi khai báo
phần cứng.
S7-300(Slave).
- Sử dụng vùng nhớ I và Q để nhận và truyền dữ liệu.
- Số lượng byte nhận và truyền và địa chỉ bắt đầu đựợc xác định khi khai báo
phần cứng.
- Số lựợng byte nhận và truyền tại Master và Slave giống nhau.
Các bước thực hiện:
- Kết nối S7-300 và S7-300 qua mạng profibus
- Khai báo phần cứng: Sử dụng phần mềm Simatic Step 7.
- Lập trình cho S7-300(Master)
- Lập trình cho S7-300(Slave).
- Chạy và kiểm tra kết quả.
Bước 1: Kết nối S7-300 và S7-300 qua mạng profibus

Trang 22
Phần B: NỘI DUNG
Ta tiến hành kết nối cáp PROFIBUS giữa PLC S7-300 qua cổng DP trên PLC S7-
300
Bước 2: Khai báo phần cứng
Khai báo 2 trạm S7-300 có phần cứng theo đúng cấu hình thực tế.
Hình 2.8: Tạo trạm PLC S7-300
Trang 23
Phần B: NỘI DUNG
Ta tạo ra hai trạm PLC S7-300 như hình 2.9
Hình 2.9: Tạo 2 trạm PLC s7-300
Double click vào hardware để thiết lập cấu hình cho trạm PLC S7-300 thứ nhất và
cũng tương tự như trạm thứ 2
Click chuột phải  insert object  rail để tạo rail để gắn các module lên
Tại slot số 2 ta chèn loại cpu vào ví dụ này có truyền thông profibus-dp nên phải
chọn loại có hỗ trợ, là các loại cpu phần tên cuối có chữ dp ví dụ như CPU 313C-
2DP
Trang 24
Phần B: NỘI DUNG
Tại trạm S7-300 (1) sau khi chọn loại CPU 313-2 DP thì sẽ có hộp thoại thông báo
tạo mạng PROFIBUS
Chọn New  Oke
Khai báo mạng Profibus và đặt tên mạng
Trang 25