Tài liệu thí nghiệm mạng truyền thông công nghiệp

Trư ng ĐHBK Hà N i
Khoa Đi n
B môn Đi u khi n T đ ng

Tài li u hư ng d n thí nghi m:

M NG TRUY N THƠNG CƠNG NGHI P

1. GI I THI U CHUNG
1.1 M c đích
Giúp sinh viên làm quen v i h th ng truy n thơng cơng nghi p, có kh năng phân tích và
tích h p truy n thơng cho m t h th ng t đ ng hóa cơng nghi p hi n đ i. M t s ki n th c
và k năng chính c n đ t đư c:
Kh năng phân tích c u trúc, ch c năng và nguyên lý ho t đ ng c a h th ng
truy n thơng cơng nghi p
Phương pháp c u hình và tích h p truy n thơng cho các thi t b try n thông công
nghi p
Thi t k giao di n ngư i máy và v n hành h th ng qua h th ng truy n thông

1.2 Yêu c u th c hành
Sinh viên trư c khi đ n th c hành ph i đ c và chu n b trư c theo tài li u hư ng
d n th c hành đ trình bày cho cán b hư ng d n th c hành. N u không đ t s
không đư c vào th c hành.
Khi vào th c hành tuy t đ i tuân th theo n i qui c a phòng và s hư ng d n
c a cán b hư ng d n. Sinh viên ph i hoàn toàn ch u trách nhi m n u gây ra sai
h ng, s c do không tuân th n i qui hư ng d n th c hành.
Sinh viên ph i n p báo cáo th c hành cho cán b hư ng d n ch m nh t là m t
tu n k t khi k t thúc t t c các bài th c hành.
Báo cáo có th vi t b ng tay ho c in máy, trình bày rõ ràng s ch s , th hi n
đư c n i dung chính như theo tài li u hư ng d n yêu c u. B n photo s không
đư c ch p nh n.

1.3 Mô t bài th c hành
Bài t p th c hành s giúp minh h a và trang b cho sinh viên ki n th c cơ b n, th c t m t
cách tr c quan v h th ng truy n thông công nghi p hi n đ i đư c xây d ng v i thi t b do
t p đoàn Rockwell Automation tài tr . V i nh ng ki n th c lý thuy t v nguyên lý logic ho t
đ ng m t cách h th ng đư c trang b trên l p, sinh viên có th ti p c n và bư c đ u làm
quen th c hành v i nh ng nhi m v th c t cơ b n thư ng g p trên h th ng th c. Bài th c
hành s đư c chia làm 2 ph n chính:
• Ph n 1: Tìm hi u và làm quen v i h th ng t đ ng hóa Rockwell Automation bao
g m các khái ni m cơ b n, công c phát tri n và minh h a v i các ví d đơn gi n và
các chu n truy n thơng như DeviceNet, ControlNet..
• Ph n 2: Trên cơ s nh ng ki n th c đã đư c h c và làm quen, sinh viên s th c
hành nh ng k năng cơ b n như, c u hình m ng, c u hình d li u và xây d ng tích
h p ng d ng truy n thông công nghi p v i các chu n h tr .
N i dung th c hành s đư c chia thành 2 bu i và s đư c th c hi n trong 90 phút.
1


2. N I DUNG BÀI TH C HÀNH
2.1 BÀI 1: T NG QUAN V H TH NG ĐI U KHI N CƠNG NGHI P
2.1.1 M c đích th c hành
Bài th c hành giúp h c viên làm quen v i mơ hình m ng cơng nghi p nói chung và h th ng
m ng truy n thông công nghi p c a hãng Allen – Bradley nói riêng. Bài thí nghi m, giúp h c
viên bi t cách c u hình và cách s d ng các d ch v c a m t vài m ng truy n thông tiêu
bi u đang đư c s d ng trong th c ti n. T đó h c viên có cơ h i ti p c n tr c quan v mơ
hình h th ng đi u khi n cơng nghi p.

2.1.2 Mơ t h th ng
Hình 1 dư i đây minh h a m t h th ng đi u khi n và giám sát tiêu bi u g m 3 c p:
•

C p trư ng: Các thi t b ch p hành, các thi t b đư c n i m ng v i nhau thông qua
m ng DeviceNet.

•

C p đi u khi n: G m các PLC đư c k t n i v i nhau thông qua m ng ControlNet.

•

C p đi u khi n và giám sát: G m các PC, PanelView; các thi t b này đư c k t n i
v i nhau và k t n i m ng v i c p đi u khi n thơng qua m ng EtherNet.

Hình 1: H th ng đi u khi n công nghi p

2.1.3 Nhi m v thí nghi m
A. Nhi m v chu n b

nhà

•

Tìm hi u c u hình m ng và nguyên t c ho t đ ng c a các h
DeviceNet/ ControlNet/ EtherNet d a trên tài li u tham kh o.

•

Nêu các đ c đi m k thu t cơ b n c a h th ng m ng EtherNet/ ControlNet/
DeviceNet? So sánh các đ c đi m này gi a các h th ng m ng?
2

th ng m ng:


•

Th nào là đ t c u hình m ng? T i sao ph i đ t c u hình m ng? Nêu phương pháp
đ t c u hình cho m t h th ng m ng nói chung và l y ví d m ng EtherNet ho c
DeviceNet/ ControlNet v i các thi t b t i PTN Rockwell Automation .

•

Trình bày cơ ch trao đ i d li u trong m ng EtherNet/ ControlNet/ DeviceNet.

•

Nh n xét v tính năng và ph m vi ng d ng c a EtherNet/ ControlNet/ DeviceNet.

B. Nhi m v t i phòng th c hành
Tìm hi u và tr l i các câu h i sau đây:
•

D a vào mơ hình h th ng đi u khi n công nghi p trên b n hãy xác đ nh t ng thi t b
c th t i m i c p: Model, các module truy n thông, module I/O, các chu n giao ti p,
cable k t n i gi a các thi t b …?

•

Tìm hi u k t n i gi a các PC và PCL; gi a PLC và các thi t b trong t ng c p, và
gi a các c p v i nhau? Tìm hi u cách đ u dây n i m ng gi a các thi t b trong m ng

và gi a các m ng v i nhau.

•

Tìm hi u các ph n m m ph c v cho vi c k t n i, l p trình đi u khi n, đi u khi n và
giám sát trên PC: M c đích s d ng, ch c năng, nhi m v , trong h th ng đi u khi n
công nghi p. Ph n m m RSLinx, RSView32, RSLogix5000, RSLogix Emulate5000,
RSNetWorx, Panel Builder32.

Ph n 1: S

d ng ph n m m RSLinx đ đ t c u hình m ng EtherNet:

Giao di n chính khi kh i đ ng ph n m m RSLinx như hình dư i đây:

Thi t l p giao ti p truy n thông EtherNet/IP v i b đi u khi n (PLC)
Ph n m m RSLinx là ph n m m k t n i gi a b đi u khi n RSLogix và ph n m m
RSLogix 5000. Đ truy n thông v i b đi u khi n, ta ph i c u hình ph n m m RSLinx phù
h p v i lo i c ng truy n thơng hi n có:

3


Đ a ch EtherNet (MAC): đ a ch đư c gán cho m t mô đun trong h th ng:
+ Mô đun này luôn lưu gi đ a ch EtherNet c a nó.
+ Xác đ nh đ a ch EtherNet c a thi t b trên nhãn.
+ D ng c a đ a ch EtherNet: xx:xx:xx:xx:xx:xx
Đ a ch IP: Đ a ch n đ nh cho m t mô đun truy n thông trên m ng Ethernet c th .
BOOTP: C u hình m t thi t b đ yêu c u m t đ a ch IP trên m t m ng EtherNet t máy ch
BOOTP.

BOOTP Server: chương trình ph n m m nh n các yêu c u BOOTP t thi t b EtherNet và
n đ nh đ a ch IP.

K t n i thi t b EtherNet/IP v i máy tính qua cáp Ethernet

Gán đ a ch IP cho b đi u khi n hay mô đun truy n thơng
N u khơng có k t n i n i ti p v i b đi u khi n
1. Kh i đ ng ph n m m Server BOOTP
Start →program→Rockwell software→BOOTP-DHCP Server→BOOTP-DHCP Server
Hay
4


Start→Program→Rockwell software→RSLinx tools→BOOTP-DHCP server

Khi b n đóng ph n m m BOOTP server, b n s đư c nh c save l i nh ng thay đ i.
+ N u b n mu n ghi l i đ a ch IP mà b n n đ nh cho thi t b , hãy save s thay đ i l i.
+ Thi t b s lưu gi đ a ch IP cho dù b n có lưu l i nh ng thay đ i y hay khơng.
N u b n có k t n i n i ti p v i b đi u khi n

Ph n 2: S

d ng ph n m m RSLogix 5000 đ c u hình đ a ch IP cho b đi u khi n

Các bư c th c hi n: Cài đ t b đi u khi n có s d ng đ a ch IP.
-

K t n i b đi u khi n v i máy tính thơng qua cáp RS-232.

-

Kh i đ ng ph n m m RSLogix 5000.

-

Trong m c Controller Organizer, ch n properties

ph n EtherNet port.

5


-

Ch n tab Port Configuration

-

Nh p đ a ch IP

-

n Apply

n OK
Ph n 3: S d ng ph n m m RSNetWorx c u hình m ng DeviceNet khi offline:
- Bư c 5: C u hình máy Scanner
- Bư c 1: Chu n b trư c khi th c hi n
- Bư c 6: Lưu
- Bư c 2: T o m t file cho m ng

- Bư c 7: Báo cáo RSNetWorx
- Bư c 3: Ng t m ng
- Bư c 8: Download c u hình t m ng
- Bư c 4: C u hình t ng thi t b
Th c hi n c th các bư c:
Bư c 1: chu n b trư c khi th c hi n
Gi thi t danh sách các thi t b đ t vào m ng và đ a ch như b ng dư i đây:
-

6


Bư c 2: T o ra m t file cho m ng: Ph n m m RSNetWors s lưu tr thơng tin v c u hình
c a m i thi t b trên 1 file máy tính: - T o m t file c u hình DeviceNet

-

Đ t tên File lưu tr c u hình m ng:

Bư c 3: Ng t k t n i m ng
Đ cài đ t c u hình, s d ng ph n m m RSNetworx đ xây d ng nh ng hình v đ h a v
m ng. Đ th c hi n đi u này, chúng ta hoàn thành các bư c sau cho m i thi t b :

Bư c 4: C u hình cho t ng thi t b :
7


Thơng thư ng, m i thi t b s có nh ng thông s đ th hi n đ c tính cho thi t b đó.

Đ c u hình offline cho thi t b , ta th c hi n 2 bư c:

•
Đ nh rõ đ a ch c a t ng thi t b

•

C u hình thơng s cho thi t b
8


-

Bư c 5: C u hình máy Scanner
M c đích đ truy n thông các thi t b trong m ng. chúng ta cài đ t danh sách quét các thi t
b trong máy Scanner. Sau đó ta đ nh nghĩa vùng nh cho d li u c a t ng thi t b .
Th c hi n
Upload c u hình hi n t i c a máy Scanner

-

Xác đ nh đ c tính c a máy Scanner

9


-

Thi t l p Alignment Option [Alignment Option mà ta l a ch n áp d ng cho c đ u vào và đ u
ra]

-

G n cho m i thi t b [th c hi n b ng tay] m t vùng nh
10


Chú ý: n u ta s d ng Automap on Add thì ta b qua ph n này vì khi đó m i thi t b đã đư c

gán m t vùng nh .
Th c hi n gán đ a ch b ng tay cho thi t b :

-

Download c u hình cho máy Scanner

1. Upload và lưu Netword file
M t khi b n đã c u hình xong h th ng, upload toàn b h th ng và lưu file. S c t tr này
c u hình t ng thi t b trong file offline.

11


2. Th c hi n m t báo cáo NSNetWordx.
N i dung c a bài báo cáo:
- Thi t b trong m ng.
- Đ a ch vùng nh c a m i thi t b trong máy Scanner.
- C u hình mõi thi t b .

12

2.2 BÀI 2: XÂY D NG GIAO DI N GIÁM SÁT THU TH P S

LI U

CHO H TH NG ĐI U KHI N ĐƠN GI N
2.2.1 M c đích thí nghi m
Giúp h c viên tìm hi u các ph n m m, kh năng tích h p và thi t k giao di n đi u
khi n và giám sát trên PC cho m t h th ng đi u khi n đơn gi n, thông qua vi c s d ng
ph n m m RSLogix 5000 và RS Linx.

2.2.2 Nhi m v th c hành
K t n i RSLogix 5000 v i PLC. S d ng ph n m m RSLogix 5000 đ l p trình cho
PLC c a hãng Rockwell, t o k t n i gi a RSLogix 5000 và PLC t i phịng thí nghi m thông
qua c ng Ethernet I/P, s d ng RSLinx đ c u hình k t n i. (Cách k t n i như đã trình bày
bài thí nghi m s 1).
T o m t chương trình trong RSLogix 5000:
Kh i đ ng RSLogix 5000.

Ta ch n “File”-> “New” s hi n ra c a s “New Controller”.

Type: Lo i PLC c n l p trình.
Revision: Phiên b n ph n m m.
Name: Tên c a chương trình. VD: My_Project_1.
Descripton: Mơ t chương trình.
13


Chassis Type: Lo i khung c a PLC.
Slot: V trí c a b đi u khi n trên khung.
Create In: Thư m c ch a chương trình.

!!!Lưu ý khi đ t tên: Trong m t chương trình Logix 5000, có th đ nh nghĩa tên cho các ph n t c a chương trình
như là b đi u khi n, đ a ch d li u (tags), th t c, mô đun vào ra I/O,…Tên ch đư c phép ch a các ch cái, ch
s và g ch dư i, ph i m đ u b ng ch cái hay g ch dư i, t i đa 40 ký t và khơng có các g ch dư i liên t c hay
k ti p nhau,…

Khai báo xong các thông s ta n “OK”, như v y ta đã t o ra m t chương trình
My_Project_1 có đi “.ADC” trong thư m c C:\RSLogix 5000\Project.
C u hình b đi u khi n: vào “Edit” -> “Controller properties” s hi n ra c a s
dư i
đây, lúc d u là các thông tin m c đ nh c a b đi u khi n ta có th thay đ i các thơng tin theo
mong mu n.

General: ch a đ ng các thông tin ban đ u c a b đi u khi n.
Date/Time: c u hình múi gi và tr ng thái th i gian c a b đi u khi n.
Serial Port: C u hình thơng s các c ng n i ti p c a b đi u khi n.
System Protocol: C u hình các th c giao ti p gi a các c ng n i ti p
d ng DF1 point to point, DF1 Master hay DF1 Slave.
File: xem l i các thơng tin c a chương trình .
T o và c u hình module vào ra I/O: Kick chu t ph i vào “I/O Configuration” -> “New
Module” : ta tìm và add các module vào ra c a PLC b t đ u là các module truy n thông , các
module “Digital I/O”, “Analog I/O”, các module khác và các module đ c bi t.
14


Ví d : V i PLC CompactLogix 1769-L32E ta add module truy n thông 1769-SDN/B:
Click vào “communication” -> ch n “1769-SDN/B” n “OK”.

Ta đ t tên cho module ví d : Truy n_thông, phiên b n (Revision) ta ch n là 2,
Slot 1( v trí c a module trong khung , hay v trí c a module trên PLC).
Ch n xong n “OK”.

Ti p t c n “OK”.
Ti p theo ta add các module “Digital
DC Input 1769-IQ32”, “Digital Output
1769-OB32”, “Analog Input 1769IF4” và “Analog Output 1769-OF2”.
L p trình b ng gi n đ thang (Ladder)
Ta vào “Tasks”-> “Main Task”->
“MainPrograme”-> “MainRoutine”
xu t hi n c a s sau:

15


2.2.3 Chu n b th c hành
a/ Ki m tra ho t đ ng c a b chuy n đ i I/P: K t n i các thi t b trong mơ hình theo sơ đ
sau:

Hình 2.1. Sơ đ ki m tra ho t đ ng c a b chuy n đ i I/P
•

Đi u ch nh R1 đ cho áp su t đ t 25 psi trên G1.
16


•

Đ tín hi u ra t b ngu n 38-200 m c nh nh t (4mA) thì áp su t trên G2 là 3 psi
ng v i van khí nén m hồn tồn.

•

Đi u ch nh tín hi u ra t 38-200 lên m c cao nh t (20mA) thì áp su t trên G2 là 15 psi
tương ng v i van khí nén đóng hồn tồn.
b/ Ki m tra ho t đ ng c a c m bi n áp su t

•

K t n i các thi t b theo sơ đ sau:

Hình 2.2. Sơ đ ki m tra ho t đ ng c a c m bi n áp su t
•

M van V2 và V4.

•

Khóa R2 chưa c p khí vào mơ hình. Ta đi u ch nh đ có đư c 4 mA trên đ ng h đo
tương ng là 0 psi trên G5.

•

Sau đó ta m và đi u ch nh R2 đ n khi đư c áp su t 10 psi trên G5, ta đi u ch nh đ
có đư c 20 mA trên đ ng h đo.
17


•

Sau khi ta đi u ch nh xong thì lúc đó tín hi u ph n h i t c m bi n 4÷20 mA s tương
ng v i d i áp su t 0÷10 psi.

2.2.4 Thu th p s li u quá trình đi u khi n áp su t s
RS Logix 5000

d ng ph n m m

a/ Chương trình (vi t dư i d ng gi n đ thang)

Hình 2.3. Chương trình nh n d ng
b/ Ti n hành thu th p s li u
•

K t n i các thi t b theo sơ đ sau:

18


Hình 2.4. Sơ đ thí nghi m
•

Kh i đ ng RSlinx k t n i PC v i PLC dùng đ nh n d ng.

•

Kh i đ ng RS logix 5000 t o chương trình đi u khi n và n p chương trình vào PLC.

•

T o “trend” đ v đ th theo các bư c sau:
Kick vào “trend” ch n “New Trend”.

Đ t tên d án và ch n chu kỳ trích m u.

Ch n bi n c n v đ th .

Ch n màu hi n th bi n c n v .

Ch nh thông s tr c t a đ .

19


Click vào “Apply” -> “OK”. Kick vào “Run” n u mu n v đ th và click vào
“Stop” n u mu n ng ng v .
•

M van V1, V3 và V4.

•

Đi u ch nh R1 và R2 đ cho áp su t 25 psi trên G1 và 10 psi trên G2.

•

Đ van khí nén

•

Sau đó ta tăng d n đ m van khí nén c 10% m t l n, ng v i m i l n thí nghi m ta
thu l y đ th . T m i đ th thu đư c ta tính tốn các tham s và ghi vào b ng sau:

ch đ khóa hồn tồn.

Đ m van(%)

k

T(s)

10
20
…
100
Trung bình
Trình bày k t qu thí nghi m thu đư c:

20


Đ th nh n d ng v i đ m van:
a) 30%
b) 50%
c) 70%

Lưu ý:
Vì van khí nén là van tác đ ng ngư c nên trong q trình thí nghi m ta đã có s
quy đ i như sau: Đ m van = 100% - Đ m van th c.
Vì van khí nén là phi tuy n nên khi ta thí nghi m

các giá tr đ m

van khác

nhau s cho ta các giá tr k và T khác nhau. Chính vì v y, ta s l y giá tr k tb và
Ttb đ thi t k b đi u khi n.

3. Tài li u tham kh o
[1] Lưu H ng Vi t: Bài gi ng M ng truy n thơng cơng nghi p.
[2] Hồng Minh Sơn: "M ng truy n thông công nghi p" NXB Khoa h c k thu t 2005.
[3] Các tài li u tham kh o t trang web: />
21