Đồ án Nghiên cứu xây dựng mô hình điều khiển và giám sát tập trung các dây chuyền sản xuất trong công nghiệp mỏ và dầu khí sử dụng các thiết bị điều khiển của các hãng khác nhau

Đồ án tốt nghiệp Trƣờng Đại học Mỏ - Địa Chất

GVHD: ThS. Đào Hiếu Page 1 SVTH: Bùi Hữu Nguyên


LỜI CẢM ƠN!
Từ khi bƣớc những bƣớc chân đầu tiên vào cổng trƣờng đại học, trƣớc sự bỡ ngỡ trong
môi trƣờng học tập mới, em đã đƣợc các thầy cô trong nhà trƣờng, các thầy cô trong bộ
môn Tự Động Hóa xí nghiệp Mỏ và Dầu khí, các thầy cô trong bộ môn Vật Lý đã quan
tâm, giúp đỡ và truyền dạy biết bao nhiêu là kiến thức bổ ích, giúp cho chúng em hoàn
thiện đƣợc bản thân về đạo đức và trình độ chuyên môn. Từ lòng nhiệt huyết với nghề
của mình các thầy, các cô đã trao cho chúng em đƣợc một nguồn động lực quý giá giúp
chúng em hăng say hơn trong học tập và nghiên cứu! Và đến giờ đây khi chúng em chuẩn
bị kết thúc những ngày tháng sinh viên của mình, nhìn lại cả một chặng đƣờng phấn đấu
để nhận đƣợc thành quả chuẩn bị cho hành trang vào cuộc sống của mình, em mới biết
đƣợc công lao dạy dỗ của các thầy, các cô lớn đến chừng nào!
Em xin chân thành cảm ơn Thầy TS. Nguyễn Chí Tình, Thầy TS. Đặng Văn Chí,
Thầy PGS.TS. Nguyễn Đức Khoát, Thầy TS. Khổng Cao Phong, Thầy ThS. Đào
Hiếu, Cô ThS. Phan Thị Mai Phƣơng đã chỉ bảo và giúp đỡ tạo điều kiện rất tận tình
cho em trong quá trình nghiên cứu và học tập trong nhà trƣờng!
Em xin chân thành cảm ơn thầy ThS. Đào Hiếu, các thầy cô trong bộ môn Tự Động
Hóa xí nghiệp Mỏ và Dầu khí đã giúp đỡ em trong quá trình em thực hiện và hoàn
thành đồ án của mình. Do còn là sinh viên ngồi trong ghế nhà trƣờng, kinh nghiệm và các
vấn đề thực tế chúng em chƣa nắm đƣợc nhiều, cho nên đề tài của em còn có nhiều thiếu
sót. Vì vậy em rất mong nhận đƣợc những lời nhận xét quý báu của các thầy cô và các
bạn để em hoàn thiện đƣợc kiến thức của mình tốt hơn!
Con biết ơn bố mẹ rất nhiều! Cảm ơn các anh, các chị, các em cùng những ngƣời bạn
tốt, những ngƣời bạn trong tập thể lớp Tự Động Hóa khóa 53 đã tạo điều kiện, giúp đỡ
tôi trong cuộc sống cũng nhƣ trong học tập đƣợc thuận lợi, giúp tôi vƣợt qua đƣợc những
khó khăn và gặt hái đƣợc nhiều thành công trong quá trình học tập!
Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội ngày 19 tháng 6 năm 2013
Bùi Hữu Nguyên


Đồ án tốt nghiệp Trƣờng Đại học Mỏ - Địa Chất

GVHD: ThS. Đào Hiếu Page 2 SVTH: Bùi Hữu Nguyên


MỤC LỤC

MỤC LỤC 2
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT 4
DANH MỤC HÌNH VẼ 5
Lời mở đầu 7
Chƣơng 1 9
Đặt vấn đề 9
1.1. Thực trạng sản xuất trong nhà máy xí nghiệp hiện nay 9
1.2. Giải pháp khắc phục vấn đề 12
Chƣơng 2 13
Giới thiệu cấu hình mô hình thí nghiệm 13
2.1 . Cấu trúc mô hình mạng 13
2.2 . Các thành phần trong mô hình mạng 14
2.2.1. Thiết bị PLC S7-300 của hãng SIEMEN làm trạm chủ 1(MASTER-1) 14
2.2.2. PLC S7-200 CPU 226 của hãng SIEMEN làm trạm tớ 1(SLAVE-1) 15
2.2.3. PLC S7-200 CPU 224 của hãng SIEMEN làm trạm tớ 2(SLAVE-2) 15
2.2.4. Module truyền thông PROFIBUS-DP-Slave EM277 của hãng SIEMEN 16
2.2.5. CJ1H-H CPU66 của hãng OMRON làm trạm chủ 2(MASTER-2) 17
2.2.6. Module truyền thông PROFIBUS-DP-Master CJ1W-PRM21 của hãng
OMRON 18

2.2.7. Module truyền thông Ethernet CJ1W-ETN21 của hãng OMRON 18
2.2.8. Giới thiệu về cable nối truyền thông PROFIBUS-DP 19
2.2.9. Giới thiệu về Hub wifi dùng trong mạng Internet 20
Chƣơng 3 21
Xây dựng mô hình thực nghiệm mô phỏng hệ điều khiển giám sát tập trung 21
3.1. Mô hình cấu trúc mạng lựa chọn 21
3.2. Thực hiện kết nối các thiết bị thiết lập nên mạng truyền thông 22
Đồ án tốt nghiệp Trƣờng Đại học Mỏ - Địa Chất

GVHD: ThS. Đào Hiếu Page 3 SVTH: Bùi Hữu Nguyên


3.2.1. Kết nối màn hình HMI NB7W-TW00B với PLC S7-300 của hãng SIEMEN
22
3.2.2. Kết nối màn hình HMI NB7W-TW00B với PLC CJ1H-H-CPU66 của
OMRON 26
3.2.3. Kết nối Profibus- DP giữa PLC S7-300 với PLC S7-200 của SIEMEN 29
3.2.4. Kết nối Profibus- DP giữa PLC CJ1H-H CPU66 với PLC S7-200 của
SIEMEN 32
3.2.5. Thiết kế mạng Ethernet giữa các PLC MASTER-1 , MASTER-2 , PC để
giám sát, thu thập và quản lý dữ liệu 35
3.3. Xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống thông gió mỏ hầm lò 38
3.3.1. Nguyên lý hệ thống thông gió, vai trò , các chế độ hoạt động 38
3.3.2. Xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống thông gió mỏ hầm lò 39
3.4. Xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống băng tải 40
3.4.1. Nguyên lý hoạt động của hệ thống băng tải 40
3.4.2. Xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống băng tải 41
3.5. Xây dựng mô hình điều khiển và giám sát tập trung hệ thống thông gió và hệ
thống băng tải 41
3.5.1. Cấu trúc hệ thống điều khiển tập trung 41

3.5.2. Xây dựng chƣơng trình và giao diện điều khiển giám sát tập trung hai cụm hệ
thống thông gió và băng tải 42
KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC 47
TÀI LIỆU THAM KHẢO 48
PHỤ LỤC 49
A. Chƣơng trình điều khiển hệ thống băng tải 49
B. Chƣơng trình điều khiển hệ thống thông gió 50




Đồ án tốt nghiệp Trƣờng Đại học Mỏ - Địa Chất

GVHD: ThS. Đào Hiếu Page 4 SVTH: Bùi Hữu Nguyên


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

STT
SYMBOL
Ý Nghĩa
1
AC
Alternating Current
2
AS-i
Actuator / Sensor interface
3
CAN
Controller Area Network

4
COM
Communications
5
DC
Direct Current
6
DNS
Domain Name System
7
DP
Distributed Periphery
8
EM(EM235)
Extended Memory
9
FMS
Fieldbus Message Specification
10
FTP
File Transfer Protocol
11
GSD
General Station Description
12
HMI
Human Machine Interface
13
LAN
Local Area Network

14
MIMO
Multi Input Multi Output
15
MPI
Multi Point Interface
16
OLE
Object Linking and Embedding
17
OPC
OLE for Process Control
18
OSI
Open Systems Interconnection
19
P&ID
Piping and Instrument Diagram
20
PA
Process Automation
21
PC
Personal Computer
22
PLC
Programmable Logic Controller
23
PROFIBUS
Process Field Bus

24
RAM
Random Access Memory
25
SCADA
Supervisory Control And Data Acquisition
26
SISO
Single Input Single Output
27
TCP/IP
Transmission Control Protocol/ Internet Protocol
28
USB
Universal Serial Bus
29
WinCC
Windows Control Center
30
WxHxD
Width Hight Depth

Đồ án tốt nghiệp Trƣờng Đại học Mỏ - Địa Chất

GVHD: ThS. Đào Hiếu Page 5 SVTH: Bùi Hữu Nguyên


DANH MỤC HÌNH VẼ

Đồ án tốt nghiệp Trƣờng Đại học Mỏ - Địa Chất

GVHD: ThS. Đào Hiếu Page 6 SVTH: Bùi Hữu Nguyên








Đồ án tốt nghiệp Trƣờng Đại học Mỏ - Địa Chất

GVHD: ThS. Đào Hiếu Page 7 SVTH: Bùi Hữu Nguyên


Lời mở đầu
Từ khi công nghệ bán dẫn đƣợc đƣa vào ứng dụng trong đời sống thì hàng loạt các
thành tựu, công nghệ mới đƣợc ra đời và phát triển mạnh mẽ. Chúng đƣợc tạo ra để thay
thế cho sức lao động của con ngƣời, từ những công việc chân tay nặng nhọc cho đến
những công việc yêu cầu tập trung cao của bộ óc của con ngƣời. Các cỗ máy dƣờng nhƣ
đã làm hài lòng đƣợc con ngƣời đã tạo ra chúng, bằng những kết quả đạt đƣợc, các cỗ
máy giúp năng suất lao động tăng nên rất nhiều, hàng trăm, thậm chí hàng nghìn lần.
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các máy công cụ, thì các thiết bị điều khiển chúng
cũng rất phát triển. Từ thủa còn là những hệ thống bánh răng, thẻ đục lỗ, những máy điều
khiển đã dần phát triển khi công nghệ bóng chân không đƣợc phát minh ra, tuy nhiên
chúng còn là những cỗ máy rất là cồng kềnh và có khối lƣợng rất lớn, nhƣ máy tính
ENIAC-1946 phải để trong một phòng lớn. Với sự ra đời của công nghệ chất bán dẫn, các
máy tính điều khiển đã thu nhỏ đƣợc kích thƣớc đáng kể, đồng thời kéo dài đƣợc tuổi thọ,
và linh hoạt hơn trong vấn đề thay đổi chƣơng trình.
Tuy nhiên trong môi trƣờng công nghiệp làm việc bụi bặm, những chiếc máy tính không

đáp ứng đƣợc độ bền và ổn định. Để khắc phục những nhƣợc điểm đó, vào năm 1968
những công ty sản xuất ô tô đã đƣa ra các yêu cầu kĩ thuật đầu tiên cho thiết bị điều khiển
logic khả lập trình hay còn gọi là PLC (Programmer Logic Control). Những PLC đầu tiên
đƣợc ứng dụng trong công nghiệp ô tô vào năm 1969 đã đem lại sự ƣu việt hơn hẳn các
hệ thống điều khiển trên cơ sở rơ le. Các thiết bị này đƣợc lập trình dễ dàng, không chiếm
nhiều không gian trong các xƣởng sản xuất và có độ tin cậy cao hơn các hệ thống rơ le.
Các ứng dụng của PLC đã nhanh chóng rộng mở ra tất cả các ngành công nghiệp sản xuất
khác.
Với sự tiện lợi của thiết bị PLC hầu nhƣ chúng có mặt trong mọi khâu của một nhà máy
phân xƣởng, chúng đảm nhận điều khiển cho một quá trình sản xuất cụ thể, vì vậy việc
quản lý chúng để giám sát sản xuất là một vấn đề rất khó khăn cho chúng ta. Nhất là với
mục tiêu nâng cấp sản xuất đến tự động hóa hoàn toàn, thì việc quản lý các PLC là một
vấn đề quan trọng cần giải quyết hiện nay.
Để khắc phục đƣợc việc khó khăn trong quản lý các thiết bị điều khiển riêng lẻ, các nhà
nghiên cứu đã đƣa ra giải pháp liên kết mạng công nghiệp. Mạng công nghiệp là mạng
truyền dẫn các thiết bị điều khiển, chấp hành với nhau, thông qua việc truyền dữ liệu, chứ
không còn truyền trạng thái nhƣ trƣớc. Nhờ vậy mà việc quản lý, giám sát sản xuất đƣợc
tập trung cao, khả năng tự động hóa sản xuất đƣợc mở ra một hƣớng mới.
Thấy đƣợc tính cấp thiết hiện nay của vấn đề liên kết các thiết bị điều khiển khác hãng
thành hệ thống điều khiển giám sát tập trung, em đã lựa chọn đề tài nghiên cứu khoa học
mang tên
Đồ án tốt nghiệp Trƣờng Đại học Mỏ - Địa Chất

GVHD: ThS. Đào Hiếu Page 8 SVTH: Bùi Hữu Nguyên


“Nghiên cứu xây dựng mô hình điều khiển và giám sát tập trung các dây chuyền sản
xuất trong công nghiệp mỏ và dầu khí sử dụng các thiết bị điều khiển của các hãng
khác nhau”. Với đề tài này thì bài toán đặt ra là tìm các giải pháp công nghiệp có thể
thực hiện kết nối truyền thông giữa các thiết bị điều khiển của các hãng khác nhau và các

thiết bị điều khiển của các hãng khác nhau với một hệ thống điều khiển và giám sát (Máy
tính, HMI,…).



Nhóm sinh viên
Bùi Hữu Nguyên
Lê Công Vĩ
















Đồ án tốt nghiệp Trƣờng Đại học Mỏ - Địa Chất

GVHD: ThS. Đào Hiếu Page 9 SVTH: Bùi Hữu Nguyên


Chƣơng 1

Đặt vấn đề
1.1. Thực trạng sản xuất trong nhà máy xí nghiệp hiện nay
Với sự tiện lợi của thiết bị PLC hầu nhƣ chúng có mặt trong mọi khâu của một nhà máy
phân xƣởng, chúng đảm nhận điều khiển cho một quá trình sản xuất cụ thể, vì vậy việc
quản lý chúng để giám sát sản xuất là một vấn đề rất khó khăn cho chúng ta. Nhất là với
mục tiêu nâng cấp sản xuất đến tự động hóa hoàn toàn, thì việc quản lý các PLC là một
vấn đề quan trọng cần đƣợc giải quyết.
Khái niệm mạng công nghiệp cũng đã xuất hiện từ lâu, và đến giờ chúng không còn
mới mẻ với chúng ta. Tuy nhiên thông thƣờng một mạng truyền thông công nghiệp
thƣờng liên kết quản lý các thiết bị của cùng một hãng sản xuất, do các thiết bị đó cùng
sử dụng một tiêu chuẩn của mạng. Nhƣng thực tế cho thấy, các thiết bị điều khiển và thiết
bị chấp hành lại do nhiều hãng sản xuất khác nhau chế tạo. Do đó nhiều khi để tối ƣu về
mặt kinh tế mà vẫn đảm bảo đƣợc năng suất của nhà máy, các nhà lãnh đạo phân xƣởng
thƣờng lựa chọn các thiết bị của nhiều hãng, nhƣ vậy sẽ rất khó khăn cho việc liên kết các
thiết bị thành một mạng thống nhất trong phân xƣởng, vì các thiết bị khác hãng thƣờng sử
dụng các tiêu chuẩn liên kết mạng khác nhau.
Việc xây dựng các hệ điều khiển, giám sát tập trung không còn là vấn đề xa lạ về lý
thuyết cũng nhƣ trong thực tế tại các nhà máy xí nghiệp công nghiệp hiện nay. Tuy nhiên
các hệ thống đó đều đƣợc lắp đặt một cách đồng bộ, sử dụng các thiết bị điều khiển và
giám sát đồng bộ, thống nhất của cùng một nhà sản xuất nhất định. Trên thực tế có rất
nhiều những phân xƣởng nhà máy xí nghiệp đang hoạt động với các hệ thống điều khiển
không đồng bộ. Do đó dẫn đến sự đứt đoạn trong dây truyền sản xuất làm cho hiệu quả
sản xuất giảm, chi phí sản xuất tăng.
Hiện nay, trong các nhà máy, xí nghiệp, các dây chuyền sản xuất thƣờng bao gồm các
cụm hệ thống tự động riêng lẻ trong đó, thiết bị điều khiển của các cụm này lại thuộc
nhiều hãng khác nhau. Đây đang là một thực trạng khá phổ biến. Điều này khiến cho việc
quản lý sản xuất gặp rất nhiều khó khăn, ảnh hƣởng tới năng suất của dây chuyền, nhà
máy. Do đó việc tìm ra giải pháp kết nối các thiết bị khác hãng sẽ có thể kết nối các cụm
sản xuất lại với nhau tạo nên một hệ thống công nghiệp duy nhất mà không phải thay
mới hoàn toàn hệ thống điều khiển, mang lại sự thuận lợi cho việc quản lý và điều khiển

các dây truyền, từ đó làm tăng năng suất cho nhà máy.
Đồ án tốt nghiệp Trƣờng Đại học Mỏ - Địa Chất

GVHD: ThS. Đào Hiếu Page 10 SVTH: Bùi Hữu Nguyên



Hình 1.1: Tủ điện điều khiển trong hệ thống bơm lọc nƣớc
Ví dụ trong xƣởng sản xuất đóng chai và lon của Công ty đồ uống cao cấp Thái Lan có
bốn dây chuyền tự động, một dây chuyền đóng lon, một dây chuyền đóng hộp và hai dây
chuyền đóng chai. Các dây truyền này đƣợc điều khiển bởi các PLC S7-200 của
SIEMENS, PLC của hãng OMRON và PLC của hãng Mitsubishi. Những dây truyền này
hoạt động độc lập với nhau và cần hai công nhân để vận hành tủ điều khiển đặt ngay tại
các dây truyền đó. Vì vậy tính tự động hóa của nhà máy chƣa cao dây truyền hay xảy ra
sự cố do con ngƣời xử lý lỗi không kịp, giả sử nhƣ khi cụm máy đóng hộp bị lỗi ngƣời
công nhân không kịp dừng máy trong khi đó băng tải đƣa lon từ cụm máy chiết vẫn hoạt
động bình thƣờng lúc đó sẽ dẫn tới ùn tắc lon trên băng tải và kẹt máy chiết. Hoặc ngƣợc
lại khi máy chiết gặp sự cố đóng hỏng lắp chai, nếu công nhân vận hành không để ý hoặc
sử lý không kịp sẽ dẫn đến lỗi sản phẩm và máy đóng hộp không có nguyên liệu để đóng
hộp dẫn đến năng suất dây chuyền giảm.
Đồ án tốt nghiệp Trƣờng Đại học Mỏ - Địa Chất

GVHD: ThS. Đào Hiếu Page 11 SVTH: Bùi Hữu Nguyên



Hình 1.2: Công nhân đứng vận hành máy chiết
Mặt khác vấn đề nữa đó là tình trạng các nhà máy đã xây dựng đi vào sản xuất từ lâu
nhƣng bây giờ muốn thay đổi công nghệ nâng cao tính tự động hóa để tăng năng suất mà
vẫn đảm bảo tận dụng đƣợc từ các dây dây chuyền sản xuất cũ. Nhƣ hình 1.3 có 3 dây

chuyền chiết chai nhƣng mỗi dây chuyền lại có một cụm điều khiển riêng biệt, do đó
trong phân xƣởng việc quản lý các dây truyền này gặp khó khăn về địa lý, và phải cần
nhiều công nhân trực dây truyền hơn.
Đồ án tốt nghiệp Trƣờng Đại học Mỏ - Địa Chất

GVHD: ThS. Đào Hiếu Page 12 SVTH: Bùi Hữu Nguyên



Hình 1.3: Các bộ điều khiển nằm tách biệt ngay trên các máy sản xuất
1.2. Giải pháp khắc phục vấn đề
Với những thực trạng thực tế trong các nhà máy đang gặp phải nhƣ vậy em đã đƣa
ra giải pháp kết nối các thiết bị điều khiển của các dây truyên sản xuất riêng lẻ với
nhau lại tạo thành một cụm hệ thống điều khiển và giám sát tập trung. Thay vì từng
cụm sản xuất riêng lẻ cần nhiều công nhân vận hành và khắc phục sự cố, thì việc đƣa
về điều khiển và giám sát tập trung sẽ tiện lợi hơn, chỉ cần một công nhân giám sát
tại phòng máy là có thể điều hành đƣợc các dây truyền sản xuất.
Do đó từ kết quả của đề tài này sẽ nâng cao đƣợc tính tự động hóa trong nhà máy
giảm bớt nhân công, giảm thiểu chi phí cho việc thay mới hoàn toàn một dây chuyền
cũ đang hoạt động và tăng năng suất trong nhà máy.
Với sự giúp đỡ của các thầy cô và sự hỗ trợ thiết bị của Bộ môn Tự Động Hóa
Trƣờng Đai học Mỏ - Địa Chất chúng em đã xây dựng, thiết kế mô hình thí nghiệm
thể hiện hai bài toán lớn là bài toán về mạng truyền thông và bài toán ứng dụng thực
tế điều khiển hệ thống băng tải và hệ thống thông gió.




Đồ án tốt nghiệp Trƣờng Đại học Mỏ - Địa Chất

GVHD: ThS. Đào Hiếu Page 13 SVTH: Bùi Hữu Nguyên


Chƣơng 2
Giới thiệu cấu hình mô hình thí nghiệm
2.1 . Cấu trúc mô hình mạng
Mô hình thí nghiệm bao gồm hai mạng chủ: Một mạng PROFIBUS-DP do PLC S7-
300 (MASTER-1) của SIEMEN thu thập và quản lý dữ liệu từ S7-200 (SLAVE-1) điều
khiển hệ thống thông gió trong hầm mỏ. Mạng PROFIBUS-DP thứ hai do PLC CJ1H-H
– CPU66 (MASTER-2) của OMRON thu thập và quản lý dữ liệu từ S7-200 (SLAVE-2)
điều khiển hệ thống băng tải.
Cả hai hệ thống mạng chủ trên đƣợc giám sát và quản lý bởi máy tính chủ thông qua
mạng Ethernet. Đồng thời chúng cũng đƣơc điều khiển và giám sát bởi màn hình cảm
ứng HMI.

Hình 2.1: Cấu trúc mô hình mạng




Đồ án tốt nghiệp Trƣờng Đại học Mỏ - Địa Chất

GVHD: ThS. Đào Hiếu Page 14 SVTH: Bùi Hữu Nguyên


2.2 . Các thành phần trong mô hình mạng
2.2.1. Thiết bị PLC S7-300 của hãng SIEMEN làm trạm chủ 1(MASTER-1)
Trong mô hình đã sử dụng một PLC S7-300 CPU 315PN/DP với vai trò nhiệm vụ
là làm trạm chủ số một để quản lý và thu thập dữ liệu để xử lý bài toán hệ thống thông
gió.

Hình 2.2: PLC S7-300 CPU 315-2PN/DP

 Thông số kĩ thuật cơ khí:
Nguồn điện: 20.4 … 28.8 VDC, 0.65 A
Kích thƣớc (WxHxD): 80 x 125 x 130 mm
Trọng lƣợng: 460 g
 CPU
Internal RAM: 256 kb
External Flash: Max. 8 Mb
 Thông số kĩ thuật truyền dẫn mạng Ethernet PROFINET:
Chức năng: PROFINET IO, PROFINET CBA, PG / OP và S7 chức năng.
Bổ sung chức năng: định tuyến, giao thức TCP / UDP / IP, Webserver
Số lƣợng các thiết bị IO: 128
Tổng số I / O: 2048/2048
Baudrate: 100 Mbps
 Thông số kĩ thuật truyền dẫn mạng PROFIBUS DP / MPI RS 485
Chức năng: DP máy chủ, DP nô lệ
Bổ sung chức năng: định tuyến / DP-V1 / SYNC + FREEZE / Isochronous
Số lƣợng nô lệ: 124
I / O mỗi nô lệ: 244/244
Đồ án tốt nghiệp Trƣờng Đại học Mỏ - Địa Chất

GVHD: ThS. Đào Hiếu Page 15 SVTH: Bùi Hữu Nguyên


Tổng số I / O: 2048/2048
Baudrate: 12 Mbps
 Hệ thống đèn báo:
Đèn báo nguồn: +24VDC

Đèn báo trạng thái CPU: Start, Stop.
Đèn báo lỗi truyền thông: BF, BF2, SF.
Đèn báo link Internet, đèn báo RX, TX.
2.2.2. PLC S7-200 CPU 226 của hãng SIEMEN làm trạm tớ 1(SLAVE-1)
Trong mô hình mạng, chúng em sử dụng PLC S7-200 CPU 226 để điều khiển hệ thống
thông gió.

Hình 2.3: S7-200 CPU 226
 Thông số kĩ thuật cơ khí:
Nguồn cấp: 85-270 VAC
Kích thƣớc (WxHxD): 196x80x62
Khối lƣợng: 640 g
 CPU
RAM: 16/14 kB bộ nhớ chƣơng trình , 10 kB bộ nhớ dữ liệu.
I/O: 24 Input / 16 Output Relay.
Module mở rộng: 7
 Thông số kĩ thuật truyền dẫn PPI/FREEPORTS
 Chuẩn giao tiếp RS485
Số cổng truyền nhận dữ liệu: 2
2.2.3. PLC S7-200 CPU 224 của hãng SIEMEN làm trạm tớ 2(SLAVE-2)
PLC S7-200 CPU 224 đƣợc sử dụng để điều khiển hệ thống băng tải trong hệ
thống. Dƣới đây là hình ảnh và một số thông tin kĩ thuật của CPU 224.

Hình 2.4: PLC S7-200 CPU 224
Đồ án tốt nghiệp Trƣờng Đại học Mỏ - Địa Chất

GVHD: ThS. Đào Hiếu Page 16 SVTH: Bùi Hữu Nguyên


 Thông tin kĩ thuật cơ khí:

Nguồn cấp: 220 VAC
Kích thƣớc (WxHxD): 120x80x62
Khối lƣợng:
 CPU
RAM: 12kB bộ nhớ chƣơng trình, 8 kB bộ nhớ dữ liệu
I/O: 14 Input / 10 Output.
Module mở rộng: 7
 Thông số kĩ thuật truyền dẫn PPI/DP
 Chuẩn giao tiếp RS485
Số cổng truyền nhẫn dữ liệu: 1
2.2.4. Module truyền thông PROFIBUS-DP-Slave EM277 của hãng SIEMEN
Để trạm chủ có thể truy cập tới vùng nhớ dữ liệu của trạm tớ là PLC S7-200 thì
chúng ta phải dùng module truyền thông Profibus EM277 để định nghĩa một trạm PLC
thành một trạm tớ, qua module truyền thông Profibus EM277 này thì PLC trạm chủ và
trạm tớ mới có thể giao tiếp truyền dữ liệu cho nhau.
Dƣới đây là hình ảnh module truyền thông Profibus EM277 và một vài thông số kĩ
thuật của nó:

Hình 2.5: Module PROFIBUS-DP-Slave EM277

 Thông số kĩ thuật cơ khí
Nguồn cấp: 24VDC
Kích thƣớc (WxHxD): 100x80x80
Khối lƣợng: 100g
Số lƣợng cổng truyền thông: 1
Loại cổng: COM 9 chân, RS485
File GSD: 1
Đồ án tốt nghiệp Trƣờng Đại học Mỏ - Địa Chất

GVHD: ThS. Đào Hiếu Page 17 SVTH: Bùi Hữu Nguyên

 Thông số truyền dữ liệu
Giao thức: PROFIBUS-DP (Slave), MPI (Slave)
Tốc độ bus: Min (9,6Kbit/s) - ->Max(12Mb/s)
Chiều dài cable
9,6Kbit/s
187,5Kbit/s
500Kbit/s
1-5Mbit/s
3-12Mbit/s
1200m
1000m
400m
200m
100m

2.2.5. CJ1H-H CPU66 của hãng OMRON làm trạm chủ 2(MASTER-2)
PLC CJ1H-H CPU66 đóng vai trò MASTER-2 trong mạng truyền thông công
nghiệp. PLC này thu thập dữ liệu, trạng thái làm việc của hệ thống băng tải từ trạm tớ S7-
200 (SLAVE-2) để điều khiển và đƣa dữ liệu giám sát lên máy tính.


Hình 2.6: PLC CJ1H-H CPU66
 Thông số kĩ thuật cơ khí:
Nguồn cấp: 220VAC
Kích thƣớc (WxHxD): 90x62x65
Khối lƣợng :
 CPU
RAM: 250 k Word

DM: 32 k Word
EM: 32 k Word + 7 bank
I/O: 2560 Input/Output and 40 Units max.
 Truyền thông qua cồng truyền thông RS232C
Số lƣợng cổng truyền thông: 1


Đồ án tốt nghiệp Trƣờng Đại học Mỏ - Địa Chất

GVHD: ThS. Đào Hiếu Page 18 SVTH: Bùi Hữu Nguyên


2.2.6. Module truyền thông PROFIBUS-DP-Master CJ1W-PRM21 của hãng
OMRON
Modunle CJ1W-PRM21 Profibus-DP đƣợc lắp vào PLC CJ1H-H CPU66 để định
địa chỉ PLC thành trạm chủ trong mạng profibus.

Hình 2.7: Module truyền thông PROFIBUS-DP-Master CJ1W-PRM21
 Thông số kĩ thuật cơ khí:
Kích thƣớc (WxHxD): 31x90x65
Khối lƣợng: 100g
 Thông số truyền dẫn trong mạng PROFIBUS.
Định địa trạm: 1 126
Vùng truyền nhận: 7 kWord
Tốc độ truyền: Max 12Mbit/s
Có thể lựa chọn vùng truyền nhận
Sử dụng cáp truyền dẫn là cáp xoắn đôi
Cổng truyền dẫn vật lý: RS232- 9 chân
2.2.7. Module truyền thông Ethernet CJ1W-ETN21 của hãng OMRON
Module CJ1W-ETN21 kết nối với PLC CJ1H-H CPU66 để thiết lập mạng Internet

điều khiển giám sát cả hệ thống trên máy tính. Dƣới đây là hình ảnh và một vài thông số
kĩ thuật của module CJ1W-ETN21.

Hình 2.8: Module Ethernet CJ1W-ETN21
Đồ án tốt nghiệp Trƣờng Đại học Mỏ - Địa Chất

GVHD: ThS. Đào Hiếu Page 19 SVTH: Bùi Hữu Nguyên


 Thông số kĩ thuật cơ khí.
Kích thƣớc ( WxHxD): 31x90x65
Khối lƣợng: 100g
 Thông số truyền dẫn trong mạng Internet.
Định địa chỉ trạm: 255 (Node)
Tốc độ truyền: Max 100Mbit/s
Sử dụng cable truyền: Cable Ethernet
2.2.8. Giới thiệu về cable nối truyền thông PROFIBUS-DP
Để các trạm trong mạng truyền thông công nghiệp có thể trao đổi dữ liệu thông
tin với nhau thì ta phải có cable nối các trạm trong mạng lại với nhau. Cable nối rất quan
trọng, nếu cable nối không đúng tiêu chuẩn sẽ dẫn tới mạng sẽ báo lỗi và ngắt kết nối.
Cable nối đạt tiêu chuẩn còn giúp ngƣời quản lý dễ dàng phát hiện và tự khắc phục đƣợc
lỗi xảy ra trên đƣờng truyền.

Hình 2.9: Cable nối truyền thông PROFIBUS-DP

 Sơ đồ mạch của đầu nối nhƣ sau :

Hình 2.10: Sơ đồ mạch của đầu nối
Đồ án tốt nghiệp Trƣờng Đại học Mỏ - Địa Chất

GVHD: ThS. Đào Hiếu Page 20 SVTH: Bùi Hữu Nguyên





Hình 2.11: Cấu tạo bên trong cable PROFIBUS thực tế
2.2.9. Giới thiệu về Hub wifi dùng trong mạng Internet
Đây là thiết bị tạo mạng Lan, internet sử dụng truyền dẫn Wifi (truyền dẫn không
dây). Nó là bộ kết nối trung gian giúp máy tính và các trạm chủ giao tiếp đƣợc với nhau
qua chuẩn Ethernet.

Hình 2.12 : Hub wifi TCP-Link

Đồ án tốt nghiệp Trƣờng Đại học Mỏ - Địa Chất

GVHD: ThS. Đào Hiếu Page 21 SVTH: Bùi Hữu Nguyên


Chƣơng 3
Xây dựng mô hình thực nghiệm mô phỏng hệ điều khiển giám sát tập trung
3.1. Mô hình cấu trúc mạng lựa chọn

Hình 3.1: Mô hình mạng
Mô hình xây dựng bên trên bao gồm các thiết bị sau:
 Tầng trên cùng là lớp các thiết bị điều khiển, giám sát nhƣ máy tính, màn hình cảm
ứng HMI. Lớp giám sát có chức năng lƣu trữ giữ liệu và đƣa lệnh điều khiển xuống các
thiết bị quản lý từ ngƣời vận hành.
 Tiếp theo là lớp các thiết bị quản lý, đảm nhận nhiệm vụ quản lý thống tin giám sát và
điều khiển từ thiết bị giám sát truyền xuống và nhận tín hiệu từ thiết bị điều khiển đƣa

nên.
 Dƣới cùng là các thiết bị điều khiển đƣợc lắp đặt ngay tại các cụm dây truyền sản
xuất, nhận tín hiệu điều khiển từ thiết bị quản lý trực tiếp sử lý, điều khiển các hệ
thống tạo ra sản phẩm.
 Các máy tính giám sát đƣợc kết nối với các thiết bị quản lý qua mạng Ethernet.
Đồ án tốt nghiệp Trƣờng Đại học Mỏ - Địa Chất

GVHD: ThS. Đào Hiếu Page 22 SVTH: Bùi Hữu Nguyên


 Màn hình HMI của hãng Omron kết nối với PLC quản lý của hãng Siemens qua
mạng MPI, kết nối với PLC của Omron qua chuẩn hotlink.
 Thiết bị quản lý S7-300 của Siemens kết nối với thiết bị điều khiển S7-200 của hãng
Siemens qua mạng Profibus-DP.
 Thiết bị quản lý CJ1H-H của Omron kết nối với thiết bị điều khiển S7-200 của
hãng Siemens qua mạng Profibus-DP.
3.2. Thực hiện kết nối các thiết bị thiết lập nên mạng truyền thông
3.2.1. Kết nối màn hình HMI NB7W-TW00B với PLC S7-300 của hãng SIEMEN
 Màn hình điều khiển và giám sát NB7W-TW00B của hãng OMRON đƣợc kết nối với
PLC S7-300 của SIEMEN qua cổng COM-2 của màn hình với cable MPI của PLC S7-
300 ( PC Adapter Direct).
Hình 3.2: Kết nối HMI với PLC S7-300
Đồ án tốt nghiệp Trƣờng Đại học Mỏ - Địa Chất

GVHD: ThS. Đào Hiếu Page 23 SVTH: Bùi Hữu Nguyên



Hình 3.3: Màn hình HMI NB7W-TW00B
 Thực hiện cài đặt các thông số truyền thông.

Để cài đặt các thông số truyền thông ta click vào biểu tƣợng màn hình NB7W-T00B
trên hình 3.2 sau đó bảng thông số thuộc tính màn hình hiện nên nhƣ hình 3.4.

Trên màn hình ta cài đặt các thông số trên cổng COM-2 nhƣ sau:
Chuẩn giao tiếp vật lý (Type): RS232
Tốc độ truyền dữ liệu ( Baud Rate): 19200 Bit/s
Khung truyền dữ liệu (Data Bit): 8 Bit
Kiểm tra chẵn lẻ ( Parity Check): Odd
Bit Stop: 2
Đồ án tốt nghiệp Trƣờng Đại học Mỏ - Địa Chất

GVHD: ThS. Đào Hiếu Page 24 SVTH: Bùi Hữu Nguyên



Hình 3.4: Cài cặt cổng truyền thông COM2 trên HMI

 Trên phần mềm STEP7 SIMATIC-Manager ta cài đặt PG/PC Interface nhƣ sau:
Để vào cài đặt đƣợc thông số ta chọn OPTIONS sau đó chọn Set PG/PC Interface…
Trong mục Access path chọn main PCAdapter(PROFIBUS) rồi chọn mục Properties
sẽ xuất hiện mục nhƣ hình 3.5 sau đó ta thực hiện cài đặt.

Địa chỉ PLC S7-300: 2
Tốc độ truyền tải (Transmission rate): 187.5 kBit/s
Số địa chỉ trạm (Highest Station address): 31
Cấu hình (Profile): DP
Đồ án tốt nghiệp Trƣờng Đại học Mỏ - Địa Chất

GVHD: ThS. Đào Hiếu Page 25 SVTH: Bùi Hữu Nguyên

Hình 3.5: Cài đặt PG/PC trên STEP7-Manager

Hình 3.6: Cài đặt mạng PROFIBUS cho PLC S7-300