Đồ án thiết kế hệ thống cân định lượng

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐÀU PHÀN 1: Tổng quan về đề tài
Chương 1: Giới thiệu hệ thống cân định lượng
Chương 2: Thiết bị
Chương 3: Giới thiệu PLC S7 300
Chương 4: Tổng quan hệ thống SCADA phần mềm WINCC
PHẦN 2: Mô phỏng và lập trình
Chương 1: Mô phỏng WINCC Chương 2: Lập trình PLC
Page 1
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG
LỜI NÓI ĐÀU
Trong quá trình sản xuất tại các nhà máy, khu công nghiệp tập trung hiện nay khâu định
lượng vô cùng quan trọng. Khâu định lượng giúp xác định chính xác khối lượng nguyên vật
liệu, thành phẩm và bán thành phẩm tronng sản xuất. Các thiết bị định lượng có mặt trong hầu
hết các khâu trong hệ thống, công đoạn sản xuất: cung ứng tồn trữ nguyên vật liệu, cấp liệu
cho từng giai đoạn, cân và đóng gói sản phẩm
Tự động điều khiển giám sát các quá trình sản xuất nói chung và cân định lượng nói riêng là
một trong những ưu tiên hàng đầu của cac doanh nghiệp nhằm nâng cao năng suất hạ giá thành
sản phấm, giảm chi phí hoạt động tăng cường khả năng cạnh tranh trong quá trình hội nhập
hiện nay.
Những ứng dụng và lợi ích của hệ thống cân định lượng là rất lớn vì vậy em đã lựa chọn để
tài “ thiết kế hệ thống cân định lượng”. Thông qua những tìm hiểu của em về hệ thống cân
định lượng còn nhiều thiếu sót mong nhận được sự đánh giá và góp ý của thầy cô.
Em xin trân thành cảm ơn !
Hà nội, ngày tháng năm 2014
Page 2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG
PHẦN 1: TỔNG QUAN VÈ ĐÈ TÀI CHƯƠNG
1: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG
• • • •

1.1 Giới thiệu chung
Cùng với sự phát triến kinh tế, sự mở rộng sản xuất công nghiệp úng dụng của hệ thống cân
định lượng ngày càng lớn. Yêu cầu cho hệ thống ngày càng đòi hỏi độ chình xác cao, sản
lượng lớn. Những ứng dụng của hệ thống cân định lượng là rất nhiều, em đã chon cân định
lượng trong khâu định lượng bán thành phẩm nhà máy sản xuất thức ăn chăn nuôi là hướng
tìm hiểu sâu về đề tài của mình.
1.1.1 Sản xuất thức ăn chăn nuôi
Thức ăn chăn nuôi là một nhân tố quan trọng trong phát triển chăn nuôi. Ở nước ta hiện nay
đã và đang sử dụng thức ăn chăn nuôi hỗn hợp công nghiệp bên cạnh sử dụng thức ăn chăn
nuôi truyền thống. Thức ăn công nghiệp cần sản xuất tại các nhà máy thức ăn chăn nuôi
quy mô lớn với hệ thống tự động hóa trong đó có hệ thống cân tự động trong phối trộn
nguyên liệu thức ăn. Việc áp dụng cân định lượng trong khâu sản xuất giúp giảm lao động ,
nâng cao hiệu quả, giảm chi phí sản xuất hạ giá thành sản phẩm chăn nuôi.
Thức ăn chăn nuôi gồm nhiều thành phần với tỷ lệ khác nhau vì vậy cân định lượng cần đảm
bảo tính chính xác và hiệu quả.
Page 3
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG
1.1.2 SO ĐÒ CÔNG NGHỆ
NGUYỄN LIỆU
PHỤ GUI
NGUYÊN LIỆl'2
PHỊ'GIA 2
TÀICÌNl
TAI CÂN 2
TÀI CÂN 3
TẢI CÂN 4
TẢI CẨN 5
Page 4
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG
CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ

2.1. TỐNG QUAN VÈ THIÉT BỊ CHỈ THỊ KHÓI LƯỢNG:
Thiết bị chỉ thị khối lượng (đầu cân) có nhiều loại, do nhiều hãng sản xuất khác nhau. Tuỳ
mỗi loại và yêu cầu cho từng công việc mà đầu cân có nhiều chức năng khác nhau. Tuy nhiên
các chức năng cơ bản của một đầu cân vẫn là lấy tín hiệu điện áp từ loadcell, biến đối A/D, xử
lý và hiến thị khối lượng cân được ra đèn Led 7 đoạn hoặc màn hình tinh thế lỏng, có thế truyền
dữ liệu về máy tính hoặc ra máy in. Ngoài ra còn có các chức năng như “Auto Zero”, “Tare”,
“Clear”, Đe thực hiện các chức năng như trên với độ chính xác cao, đầu cân phải có một bộ
nguồn chuấn ốn định cấp cho loadcell và A/D. Thông thường A/D sử dụng là loại 16 bits hoặc
cao hơn sẽ cho độ phân giải là lớn hơn một phần 65536 (216) và như vậy độ chính xác sẽ rất
cao. Ngoài bộ vi xử lý đủ mạnh, đầu cân nhất thiết phải có bộ nhớ đế lưu trữ số liệu sau khi cân
chỉnh.
Ngoài ra tuỳ theo yêu cầu của trạm cân mà có thể có thêm thiết bị hiển thị từ xa hay không.
Sau đây giới thiệu hình ảnh một số đầu cân và thiết bị hiển thị từ xa trong thực tế :
Page 5
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG
Hình 2.1: Giới thiệu hình ảnh một số loại đầu cân có trong thực tế
2.1.1. Đặc điểm đầu cân BDI -9301:
- Điều chỉnh hoàn toàn dùng kỹ thuật số làm cho việc chỉnh điểm 0 và định bước cân (span)
trở nên dễ dàng. Không cần phải nạp và xoá trọng lượng đặt một cách liên tục.
- Có 16 hàm chức năng được điều chỉnh thông qua 16 phím nhấn. Có thế sử dụng cho rất
nhiều ứng dụng cân tĩnh cũng như cân động.
- Cho phép khởi động lại các giá trị mặc định tạo bởi nhà sản xuất khi có sự cố đối với hoạt
động bình thường.
- Chức năng kiểm tra hệ thống sẽ kiểm tra từng bộ phận của hệ thống để bảo đảm hoạt
động đúng.
- Hai chương trình chứa các giá trị như: Final Weight (SETPOINT), Upper Limit (HI),
Lower Limit (LO), Preliminary Weight (PRELIM) và tầm bù rơi tự do (FreeFall) có thể được
lun trữ.
2.1.2. Giải thích cách chỉnh cân:
- Chỉnh độ phân giải: Khối lượng hiến thị lên màn hình thì dựa vào độ phân giải này. Đây

là khoảng thay đối nhỏ nhất mà thiết bị có thế nhận biết được. Ví dụ nếu đặt độ phân giải nhỏ
nhất là 1 thì thiết bị sẽ hiển thị cách nhau 1 đơn vị như là 101, 102, 103 Neu độ phân giải nhỏ
nhất là 2 thì sẽ hiến thị 100, 102, 104 Có thế lựa chọn độ phân giải này là 1,2, 5, 10, 20 hay
50 và được giới hạn theo khối lượng tối đa được cho trong catalogue của BDI-9301.
- Chỉnh Zero: Đây là cách chỉnh khi trên bàn không có vật cần cân. Thực hiện việc này là
để BDI-9301 biết được một giá trị cơ sở để so sánh với khối lượng thêm vào. Có thể phải chỉnh
Zero theo một chương trình thường xuyên để tránh ảnh hưởng của việc thay đổi theo nhiệt độ
hay các ảnh hưởng khác.
- Khối lượng tối đa: Đây là cách chỉnh khối lượng lớn nhất mà người sử dụng muốn cân.
Điều này phụ thuộc vào tải trọng của loadcell hay là những giới hạn khác mà người dùng đặt.
Độ phân giải sẽ phụ thuộc vào khối lượng lớn nhất này.
Page 6
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG
- Cân chỉnh bước cân (Span Calibration): Với việc chỉnh Zero nhằm mục đích đặt giá trị
ban đầu là không, cân chỉnh bước cân là xác định điểm giới hạn mà có thể cân được (khối lượng
lớn nhất). Điều này là để cho BDI-9301 biết hai đầu mút mà có thể cân được chính xác. BDI-
9301 sẽ tính toán giá trị cân được nếu khối lượng cần cân nằm trong hai giới hạn này. Tuy
nhiên, trong thực tế có thể dùng các khối lượng chuẩn để cân chỉnh cho việc này mà không nhất
thiết phải dùng khối lượng tối đa (nhưng khối lượng chuẩn càng gần giới hạn lớn nhất thì cho
kết quả càng chính xác).
- Sở dĩ cần cân chỉnh Zero là để A/D đọc giá trị sai lệch điện áp ban đầu khi không có vật gì
ở trên bàn cân. Chỉnh bước cân là cho A/D biết được giá trị điện áp ứng với một khối lượng
chuấn đặt lên bàn cân. Từ đó, bộ xử lý sẽ lấy hiệu số hai giá trị điện áp này và chia khối lượng
chuẩn để ra một hệ số tương ứng cho mỗi đơn vị cân và lưu các giá trị này vào bộ nhớ. Khi có
khối lượng cần cân, bộ xử lý sẽ đọc giá trị điện áp và trù’ đi điện áp ở trạng thái Zero rối chia
cho hệ số đã lưu trước đó sẽ ra được khối lượng cần cân.
Ngoài ra, khi cần chỉnh cho đầu cân nếu điện áp ngõ ra loadcell quá lớn lúc chỉnh Zero thì thêm một điện trở
giữa EXC+ và SIG- của Loadcell như hình 2.2a. Hoặc ngược lại nếu tín hiệu ra của Loađcell quá nhỏ (lệch âm) khi
cân chỉnh Zero thì trong trường họp này phải mắc thêm một điện trở phụ giữa EXC+ và SIG+ như trong hình 2.2b.
Các điện trở mắc thêm này phải có giá trị điện trở lớn (thường là từ 50KQ đến 500KQ); có chất lượng cao và

có hệ số nhiệt thấp. Các lỗi khi cân chỉnh trên đây và một số lỗi khác sẽ được báo lên màn hình và cách xử lý đã
được hướng dẫn trong “Operation Manual” của BDI-9301.
Sig-
Sig-
a)
b)
Hình 2.2: Sơ đồ chỉnh điện áp đầu cân ngõ ra loadcell
Page 7
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG
2.2. GIỚI THIỆU VÈ LOADCELL
2.2.1. Lý thuyết về loadcell:
Cảm biến lực dùng trong việc đo khối lượng được sử dụng phổ biến là loadcell. Đây là một
kiểu cảm biến lực biến dạng. Lực chưa biết tác động vào một bộ phận đàn hồi, lượng di động
của bộ phận đàn hồi biến đổi thành tín hiệu điện tỉ lệ với lực chưa biết. Sau đây là giới thiệu về
loại cảm biến này.
Bộ phận chính của loadcell là những tấm điện trở mỏng loại dán. Tấm điện trở là một
phương tiện để biến đổi một biến dạng nhỏ thành sự thay đổi tương ứng trong điện trở. Một
mạch đo dùng các miếng biến dạng sẽ cho phép thu được một tín hiệu điện tỉ lệ với mức độ thay
đổi của điện trở. Mạch thông dụng nhất sử dụng trong loadcell là cầu Wheatstone.
- Nguyên lý:
Cầu Wheatstone là mạch được chọn dùng nhiều nhất cho việc đo những biến thiên điện trở
nhỏ (tối đa là 10%), chang hạn như việc dùng các miếng đo biến dạng. Phần lớn các thiết bị đo
đạc có sẵn trên thị trường đều không ít thì nhiều dùng phiên bản của cầu Wheatstone đã được
sàng lọc. Như vậy, việc tìm hiểu nguyên lý cơ bản của loại mạch này là một điều cần thiết.
Page 8
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG
Cho một mạch gồm bốn điện trở giống nhau Rl, R2, R3, R4 tạo thành cầu Wheatstone như
trên hình trên. Đối với cầu Wheatstone này, bỏ qua những số hạng bậc cao, hiệu thế đầu ra Em
thông qua thiết bị đo với trở kháng Zm sẽ là:
Em =

V
4(1+—)
Zm
Artl
AR2 A.R3
+
AR4
R\ R2 R3 R4
] (V)
Với: - G là biến đổi đơn vị của mỗi điện trở Ri
- R là điện trở danh nghĩa ban đầu của các điện trở Rl, R2, R3, R4 (thường là 120 ohms,
nhưng có thể là 350 ohms dành cho các bộ cảm biến).
- V là hiệu thế nguồn.
Điện thế nguồn có thể thuộc loại liên tục với điều kiện là dùng một nguồn năng lượng
cung cấp thật ổn định. Các thiết bị trên thị trường đôi khi lại dùng nguồn cung cấp xoay chiều.
Trong trường hợp đó phải tính đến việc sửa đổi mạch cơ bản để có thể giải điều chế thành phần
xoay chiều của tín hiệu.
Trong phần lớn các trường họp, Zm rất lớn so với R (ví dụ như Volt kế số, bộ khuếch đại
với phần nối trục tiếp) nên biếu thức trên có thế viết lại là:
4 R\ AR2 AR3
R2 R3
AR
4
RA
] (V)
Phương trình trên cho thấy là sự biến đối đơn vị điện trở của hai điện trở đối mặt nhau, ví
dụ là RI và R3, sẽ là cộng lại với nhau trong khi tác động của hai điện trở kề bên nhau, ví dụ là
RI và R2, lại là trừ khử nhau. Đặc tính này của cầu Wheatstone thường được dùng để bảo đảm
tính ổn định nhiệt của các mạch miếng đo và cũng để dùng cho các thiết kế đặc biệt.
2.2.2. Một số Loadcell thực tế:

Có nhiều loại loadcell do các hãng sản xuất khác nhau như KUBOTA (của Nhật), Global
Weighing (Hàn Quốc), Transducer Techniques. Inc, Tedea - Huntleigh Mỗi loại loadcell được
chế tạo cho một yêu cầu riêng biệt theo tải trọng chịu đựng, chịu lực kéo hay nén. Tùy hãng sản
xuất mà các đầu dây ra của loadcell có màu sắc khác nhau.
Các màu sắc này đều được cho trong bảng thông số kỹ thuật khi mua từng loại loadcell.
Trong thực tế còn có loại loadcell sử dụng kỹ thuật 6 dây cho ra 6 đầu dây. Sơ đồ nối dây
của loại loadcell này có thể có hai dạng như sau:
CZI-|— +ve Input
(GreenỊ
'— +ve Sense
(Blue)
Wiring Schematic Diagram
(lovv cost version)
+ve Input
(GreenỊ
+veSense
CH-Ive Inpui (Black)
' -ve Sense
(Brown)
■veOutput (White)
+ve Output
(Red)
-ve Inpul
ỊBIack)
■ve Sense
(BrovvnỊ
Page 9
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG
a. Dạng nối dâyl
b.Dạng nối dây 2

Hình 2.4: Các dạng nôi dây của loadcell
Như vậy, thực chất loadcell cho ra 6 dây nhưng bản chất vẫn là 4 dây vì ở cả hai cách nối ta tìm hiếu ở trên
thì các dây +velnput (Exc+) và +veSense (Sense+) là nối tắt, các dây -velnput (Exc-) và - veSense (Sense-) là nối
tắt.
CÓ nhiều kiếu hình dạng loadcell cho nhũng ứng dụng khác nhau. Do đó cách kết nối
loadcell vào hệ thống cũng khác nhau trong từng trường hợp.
Thông số kỹ thuật của từng loại loadcell được cho trong catalogue của mỗi loadcell và
thường có các thông số như: tải trọng danh định, điện áp ra danh định (giá trị này có thể là từ 2
miliVolt/Volt đến 3 miliVolt/Volt hoặc hơn tuỳ loại loadcell), tầm nhiệt độ hoạt động, điện áp
cung cấp, điện trở ngõ ra, mức độ chịu được quá tải (Với giá trị điện áp ra danh định là
2miliVolt/Volt thì với nguồn cung cấp là 10 Volt thì điện áp ra sẽ là 20 miliVolt ứng với khối
lượng tối đa).
Tuỳ ứng dụng cụ thể mà cách chọn loại loadcell có thông số và hình dạng khác nhau. Hình
dạng loadcell có thể đặt cho nhà sản xuất theo yêu cầu ứng dụng riêng. Sau đây là hình dạng
của một số loại loadcell có trong thực tế.
Page 10
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG
CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU PLC S7-300
3.1. TÓNG QUAN VỀ THIẾT BỊ KHẢ TRÌNH PLC:
3.1.1. Giới thiệu chung:
PLC là viết tắt của Programmable Logic Control là thiết bị điều khiển Logic lập trình hay
khả trình được, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiến logic thông qua một ngôn
ngữ lập trình.
Trong lĩnh vực tự động điều khiển, bộ điều khiển PLC là thiết bị có khả năng lập trình
được sử dụng rộng rãi. Kỹ thuật PLC được sử dụng từ những năm 60 cà được sử dụng chủ yếu
đế điều khiến và tụ’ động hoá quá trình công nghệ hoặc các quá trình sản xuất trong công
nghiệp. Đặc trưng của PLC là sử dụng vi mạch để xử lý thông tin, nó cũng giống như con vi xử
lý xong việc lập trình và tốc độ thuận tiện hơn, xử lí nhanh hơn và dễ dàng thay đối công nghệ,
cải tạo dựa trên chương trình và phần mở rộng.
Các nối ghép logic cần thiết trong quá trình điều khiển xử lí bằng phần mềm do người

dùng lập nên và cài vào. Cùng với lí do này nên chúng ta giải quyết các bài toán tự động hoá
một cách dễ dàng, khác nhau nhưng cùng chung một bộ điều khiển và chỉ thay đổi phần mềm
tức là các phương trình khác nhau.
Các ưu thế của PLC trong tự động hoá:
- Thời gian lắp đặt công trình ngắn
- Dễ dàng thay đối nhưng không tốn kém về mặt chính
- Có thế tính toán chính xác giá thành
- Cần ít thời gian làm quen
- Do phần mềm linh hoạt nên khi muốn mở rộng và cải tạo công nghệ thì dễ dàng
- ứng dụng điều khiển trong phạm vi rộng
- Dễ bảo trì, các chỉ thị vào ra giúp xử lý sự cố dễ dàng và nhanh hơn
Page 11
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG
- Độ tin cậy cao, chuẩn hoá được phần cứng điều khiển
- Thích ứng với môi trường khắc nghiệt: nhiệt độ, độ ẩm, điện áp dao động, tiếng ồn.
Đứng đầu về các hệ PLC hiện nay phải kể đến các công ty AltanBrellay của Mỹ, công ty
Mitsubishi, Omron của Nhật, Siemens của Đức, ABB của Thuỵ Sĩ, Schnider của Pháp
Cấu trúc chung của một hệ thống PLC được thể hiện trên sơ đồ hình 3.1.
Mạch giao tiếp
Mạch cách ly
Mạch cách ly
Kênh ngõ vào
òỏ _________Q
Kênh ngõ ra
Hình 3.1: Sơ đồ cấu trúc bên trong PLC
Page 12
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG
3.1.2. Bộ nguồn:
Bộ nguồn cung cấp điện cho PLC hoạt động, việc chọn bộ nguồn dựa trên dòng tiêu
thụ của điện áp một chiều (5 VDC hoặc 24 VDC). Dòng tiêu thụ của các phân tủ’ PLC

phải nhỏ hơn dòng điện cấp của bộ nguồn để không bị quá tải.
3.1.3. CPU:
Thành phần cơ bản của PLC là khối vi xử lý CPU. Sản phẩm của mỗi hãng có đặc
trưng cho tính linh hoạt, tốc độ xử lý khác nhau, về hình thức bên ngoài, các hệ CPU của
cùng một hãng có thể được phân biệt nhờ các đầu vào, ra và nguồn cung cấp.
Tốc độ xử lí của CPU là tốc độ xử lý từng bước lệnh của chương trình. PLC đòi hỏi
CPU phải có tốc độ xử lý nhanh để có thể mô phỏng các hiện tượng logic vật lý xảy ra
nhanh trong thế giới thực, CPU có tần số nhịp càng cao thì xử lí càng cao. Tuy nhiên tốc
độ cũng bị ảnh hưởng bởi cách lập trình cho PLC.
3.1.3.1. Module CPU
Module CPU là loại module có
bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, các
thời gian, bộ đếm, cổng truyền thông
(RS485) và có thể còn có một vài
vào ra số. Các cổng vào ra số có trên
module CPU được gọi là cống vào ra
onboard.
PLC S7 300 có nhiêu loại
Hình
3
2; Modu
|
e cpu
module CPU khác nhau. Chúng được đặt tên theo
bộ vi xử lý có trong nó như module CPU312,
module CPU314, module CPU315
Những module cùng sử dụng 1 loại bộ vi xử lý, nhưng khác nhau về cổng vào/ra onboard
cũng như các khối hàm đặc biệt được tích hợp sẵn trong thư viện của hệ điều hành phục vụ việc
sử dụng các cổng vào/ra onboard này sẽ được phân biệt với nhau trong tên gọi bằng thêm cụm
chữ IFM (Intergrated Function Module). Ví dụ như Module CPU312 IFM, Module CPƯ314

IFM
Ngoài ra còn có các loại module CPU với 2 cống truyền thông, trong đó cống truyền thông
thứ hai có chức năng chính là phục vụ việc nối mạng phân tán. Các loại module này phân biệt
với các loại module khác bằng cụm tù' DP (Distributed Port) như là module CPU315-DP.
3.1.3.2. Module mở rộng:
Page 13
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG
Thiết bị điều khiển khả trình SIMATIC S7-300 được thiết kế theo kiểu module. Các
module này sử dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau. Việc xây dựng PLC theo cấu trúc module
rất thuận tiện cho việc thiết kế các hệ thống gọn nhẹ và dễ dàng cho việc mở rộng hệ thống. Số
các modul được sử dụng nhiều hay ít tuỳ theo từng ứng dụng nhưng tối thiểu bao giờ cũng phải
có một module chính là module CPU, các module còn lại là những module truyền và nhận tín
hiệu với đối tượng điều khiển bên ngoài như động cơ, các đèn báo, các rơle, các van từ. Chúng
được gọi chung là các module mở rộng.
Các module mở rộng chia thành 5 loại chính:
3.1.3.2.1. Module nguồn nuôi (PS - Power supply):
Có 3 loại: 2A, 5A, 10A.
3.1.3.2.2. Module xử lý vào/ra tín hiệu số (SM - Sỉgnal module):
Module mở rộng cổng tín hiệu vào/ra, bao gồm:
- DI (Digital input): Module mở rộng các cổng vào số. số các cổng vào số mở rộng có thế
là 8, 16, 32 tuỳ tùng loại module.
- DO (Digital output): Module mở rộng các cổng ra số. số các cổng ra số mở rộng có thể là
8, 16, 32 tuỳ từng loại module.
- DI/DO (Digital input/Digital output): Module mở rộng các cổng vào/ra số số các cổng
vào/ra số mở rộng có thể là 8 vào/8ra hoặc 16 vào/16 ra tuỳ từng loại module.
- AI (Analog input): Modulee mở rộng các cổng vào tương tự. số các cổng vào tương tự có
thể là 2, 4, 8 tuỳ từng loại module.
- AO (Analog output): Modulee mở rộng các cống ra tương tự. số các cống ra tương tự có
thể là 2, 4 tuỳ từng loại module.
- AI/AO (Analog input/Analog output): Modulee mở rộng các cổng vào/ra tương tự. Số

các cổng vào/ra tương tự có thể là 4 vào/2 ra hay 4 vào/4 ra tuỳ tùng loại module.
Các CPU của S7 300 chỉ xử lý được các tín hiệu số, vì vậy các tín hiệu analog đều phải
được chuyển đổi thành tín hiệu số. Cũng như các module số, người sử dụng cũng có thể thiết lập
các thông số cho các module analog.
3.1.3.2.3. Module ghép nối (IM - Interíace module):
Module ghép nối nối các module mở rộng lại với nhau thành một khối và được quản lý
chung bởi 1 module CPU. Thông thường các module mở rộng được gắn liền với nhau trên một
thanh đỡ gọi là rack. Trên mỗi rack có nhiều nhất là 8 module mở rộng (không kể module CPU,
module nguồn nuôi). Một module CPU S7-300 có thể làm việc trực tiếp với nhiều nhất 4 rack
và các rack này phải được nối với nhau bằng module IM.
Page 14
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG
Các module ghép nối (IM) cho phép thiết lập hệ thống S7_300 theo nhiều cấu hình
S7-300 cung cấp 3 loại module ghép nối
sau:
- IM 360: Là module ghép nối có
mở rộng thêm một tầng chứa 8 module
đó với khoảng cách tối đa là 10 m lấy
nguồn tù’ CPU.
- IM 361: Là module ghép nối có
mở rộng thêm ba tầng, với một tầng
chứa 8 module với khoảng cách tối đa là
m đòi hỏi cung cấp một nguồn 24 VDC
mỗi tầng.
- IM 365: Là module ghép nối có thể mở rộng thêm một tầng chứa 8 module trên
Hình 3.3: Module ghép nối
đó với khoảng cách tối đa là lm lấy nguồn từ CPU.
3.1.3.2.4. Module chức năng (FM - Functỉon module):
Module có chức năng điều khiển riêng. Ví dụ như module PID, module điều khiển
động cơ bước

3.1.3.2.5. Module truyền thông (CP - Comiminication module):
Module phục vụ truyền thông trong mạng giữa các PLC với nhau hoặc giữa PLC với máy
tính.
Page 15
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG
PS CPU ĨM
SM: SM: SM: SM:
FM CP
ừ
DI DO AI AO
I I 1 4 1 1 4 I 1
Hình 3.4: Mô hình kết nối của SIMATIC S7-300
3.1.4. Bộ nhớ:
Dung lương bộ nhớ nói lên khả năng nhớ của PLC đo bằng đơn vịKbytenhưng
cũng có thể là số tối đa dòng lệnh có khi được viết chương trình.
- Bộ nhớ của S7 -300:
Bộ nhớ được chia làm ba vùng:
+ Vùng chương trình: là miền nhớ để lưu giữ các lệnh chương trình. Vùng này thuộc kiểu
non-volatile đọc ghi được. Vùng nhớ chương trình được chia thành 3 miền:
• OB (Organisation block): Miền chứa chương trình tố chức
• FC (Function): Miền chứa chương trình con được tố chức thành hàm có biến hình
thức để trao đổi dữ liệu với chương trình đã gọi nó.
• FB (Function block): Miền chưa chương trình con được tổ chức thành hàm và có khả
năng trao đổi dữ liệu với bất cứ một khối chương trình nào khác. Các dữ liệu này phải được xây
dựng thành một khối dữ liệu riêng (gọi là DB).
Page 16
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG
+ Vùng chứa tham số của hệ điều hành và chương trình ứng dụng, được phân chia thành 7
miền khác nhau:
• I (Process image input): Miền bộ đệm các dữ liệu cổng vào số

• Q (Process image output): Miền bộ đệm các dữ liệu cổng ra số
• M: Miền biến cờ
• T: Miền nhớ phục vụ bộ thời gian (timer)
• C: Miền nhớ phục vụ bộ đếm (counter)
• PI: Miền địa chỉ cổng vào của các module tương tự (I/O External input)
• PQ: Miền địa chỉ cổng ra cho các module tương tự (I/O External output)
+ Vùng dữ liệu: là miền đế sử dụng đế cất giữ các khối dữ liệu của chương trình bao gồm
kết quả của các phép tính, hằng số được định nghĩa trong chương trình bộ đệm truyền thông.
Một phần của bộ nhớ này thuộc kiểu đọc ghi được.
Vùng dữ liệu chia thành 2 loại:
• DB (Data block): Miền chứa các dữ liệu đượctổ chức thànhkhối. Kích thước
cũng như khối lượng do người sử dụng quy định, phù hợp vớitừng bài toán điều khiển.
Chương trình có thể truy nhập miền này theo từng bit (DBX), byte (DBB), từ (DBW), hoặc từ
kép (DBD).
• L (Local data block): Miền dữ liệu địa phương, được các khối chương trình OB, FC, FB
tổ chức và sử dụng cho các biến nháp tức thời và trao đổi dữ liệu của biến hình thức với những
khối chương trình đã gọi nó. Nội dung của dữ liệu trong miền nhớ này sẽ bị xoá khi kết thúc
chương trình tương ứng trong khối OB, FC, FB.
-Tổ chức bộ nhớ CPU: là cách phân chia bộ nhớ cho các vùng nhớ khác nhau, cấu trúc bộ nhớ
CPU của PLC S7-300 bao gồm:
+ Vùng nhớ chứa các thanh ghi
+ Vùng system memory
+ Vùng Load memory
+ Vùng Work memory
Kích thước các vùng nhớ này phụ thuộc vào chủng loại của từng module CPU.
Load memory: là vùng nhớ chứa chương trình ứng dụng (do người sử dụng viết) bao gồm tất cả
các khổi chương trình ứng dụng OB, FC, FB, các khối chương trình trong thư viện hệ thống
được sử dụng (SFC, SFB) và các khối dữ liệu DB.
Page 17
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG

System memory: Là vùng nhớ chứa các bộ đệm vào/ra số (Q, I), các biến cờ (M), thanh ghi T-
Word, PV, T-bit của Timer, thanh ghi C-Word, PV, C-bit của Counter.
Work memory: Là vùng nhớ chứa các khối DB đang được mở, khối chương trình (OB, FC,
FB, SFC hoặc SFB) đang được CPU thực hiện và phần bộ nhớ cấp phát cho những tham số hình
thức để các khối chương trình này trao đổi tham trị với hệ điều hành và với các khối chương
trình khác (Local Block). Tại một thời điếm nhất định vùng Work memory chỉ chứa một khối
chương trình. Sau khi khối chương trình đó được thực hiện xong thì hệ điều hành sẽ xoá nó
khỏi Work memory và nạp vào đó khối chương trình kế tiếp đến lược thực hiện.
Accumulator
ACCU1
ACCU2
Address register
AR1
AR2
Data block

register DB
(share)
DI (instance)
Status word
Status
Systerm memory
Bô đêm ra số
Q
Bô đêm vào sô
I
Vùng nhớ cờ M
Timer T
Couter
c

Work memory
• Logic
block
• Data block
Load memory
• User program (EEPROM)
Hình 3.5: Phân chia các vùng ô nhớ trong CPU
Page 18
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG
3.1.5. Vòng quét chương trình:
PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp. Mỗi vòng lặp được gọi là vòng quét (scan).
Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn chuyến dữ liệu từ các cống vào số tới vùng bộ đệm
ảo I, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình. Trong từng vòng quét chương trình được
thực hiện từ lệnh đầu tiên đến lệnh kết thúc của khối OB1 (Block End). Sau giai đoạn thực hiện
chương trình là giai đoạn chuyến các nội dung của bộ đệm ảo Q tới các cổng ra số. Vòng quét
được kết thúc bằng giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm tra lỗi.
Thời gian cần thiết để PLC thực hiện được một vòng quét gọi là thời gian vòng quét (Scan
time). Thời gian vòng quét không cố định, không phải vòng quét nào cũng thực hiện trong một
khoảng thời gian như nhau. Mà tuỳ thuộc vào số lệnh trong chương trình được thực hiện, vào
khối lượng dữ liệu được truyền thông trong vòng quét đó.
Truyền thông

và kiểm tra nội
bộ
Chuyển dừ liệu từ
cong vào Q
VÒNG
QUÉT
sChuyển dữ

liệu từ cổng
vào tới I
Thực hiện
chương
trình
Hình 3.6: Vòng quét chương trình
Page 19
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG
Như vậy, việc đọc dữ liệu tù’ đối tượng để xử lý, tính toán và việc gửi tín hiệu điều khiển
tới đối tượng có một khoảng thời gian trễ đúng bằng thời gian vòng quét. Nói cách khác, thời
gian vòng quét quyết định tính thời gian thực của chương trình điều khiển trong PLC. Thời gian
vòng quét càng ngắn, tính thời gian thực của chương trình càng cao.
Chương trình xử lí ngắt có thế xâm nhập vào bất kì giai đoạn nào của chu trình vòng quét.
Vì thế, thời gian vòng quét sẽ càng lớn khi càng có nhiều tín hiệu ngắt xuất hiện trong vòng
quét. Do đó, để nâng cao tính thời gian thực cho chương trình điều khiển, tuyệt đối không nên
viết chương trình xử lý ngắt quá dài hoặc quá lạm dụng việc sử dụng chế độ ngắt trong chương
trình điều khiến.
Tại thời điếm thực hiện lệnh vào/ra, thường lệnh không làm việc trực tiếp với cống vào/ra
mà chỉ thông qua bộ đệm ảo. Việc truyền thông gữa bộ đệm ảo với ngoại vi trong các giai đoạn
1 và 3 do hệ điều hành CPU quản lý. Ở một số module CPU, khi gặp lệnh vào/ra ngay lập tức hệ
thống sẽ cho dừng mọi công việc khác, ngay cả chương trình xử lý ngắt, để thực hiện lệnh trực
tiếp với cổng vào/ra.
3.1.6. Trao đổi dữ liệu giữa CPU và các module mở rộng:
Trong trạm PLC luôn có sự trao đổi dữ liệu giữa CPU với các module mở rộng thông qua
bus nội bộ. Ngay tại đầu vòng quét, các dữ liệu tại cổng vào của các module số (DI) sẽ được
CPU chuyển tới bộ đệm vào số (process image input table-I). Cuối mỗi vòng quét, nội dung của
bộ đệm ra (process image output table-Q) lại được CPU chuyển tới cổng ra của các module ra
số (DO). Việc thay đổi nội dung hai bộ đệm này được thực hiện bởi chương trình ứng dụng.
Neu trong chương trình ứng dụng có nhiều lệnh đọc cổng vào số thì cho dù giá trị logic thực có
của các cổng vào này có thể bị thay đổi trong quá trình thực hiện vòng quét, chương trình sẽ vẫn

luôn đọc được cùng một giá trị từ I và giá trị đó chính là giá trị của cổng vào có tại thời điểm
đầu vòng quét. Cũng như vậy, nếu chương trình ứng dụng nhiều lần thay đổi giá trị cho một
cổng ra số thì do nó chỉ thay đối nội dung bit nhớ tương ứng trong Q nên chỉ có giá trị thay đổi
cuối cùng mới thực sự đưa tới cổng ra vật lý của module DO.
Khác hẳn với việc đọc/ghi cổng số, việc truy nhập cổng vào/ra tương tự lại được CPU thực
hiện trực tiếp với module mở rộng (AI/AO). Như vậy mỗi lệnh đọc giá trị từ địa chỉ thuộc vùng
PI (peripheral input) sẽ thu được một giá trị đúng bằng giá trị thực có ở cổng tại thời điểm thực
hiện lệnh.
Tương tự khi thực hiện lệnh gửi một giá trị (số nguyên 16 bits) tới địa chỉ của vùng PQ
(peripheral output), giá trị đó sẽ đươc gửi ngay tới cổng ra tương tự của module.
Page 20
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG
Peripheral input PI
(64K)
Peripheral output
PQ (64K)
Process
image input
table (I)
/
V|
nA
Process
imag
Đọc/g
hi
gián
127
Chương trình
-Đọc trực tiếj ứng dụng

-
r
'Ns
(user program'
Ghi trực tiếp
256
767
-N
Module
DO
Module
AO
Tuy nhiên miền địa chỉ PI và PQ lại được cung cấp nhiều hơn là số các cổng vào/ra tương tự
có thể có của một trạm. Điều này tạo khả năng kết nối các cổng vào/ra số với nhũng địa chỉ dôi
ra đó trong PI/PQ giúp chương trình ứng dụng có thế truy nhập trực
Page 21
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG
tiếp các module DI/DO mở rộng để có được giá trị tức thời tại cổng mà không cần thông qua bộ
đệm I và Q.
3.1.7. Cấu trúc chương trình:
- Lập trình tuyến tính:
Kĩ thuật lập trình tuyến tính là phương pháp lập trình mà toàn bộ chương trình ứng dụng sẽ
chỉ nằm trong một khối OB1. Kĩ thuật này có ưu điểm là gọn, rất phù hợp với nhũng bài toán
điều khiến đơn giản, ít nhiệm vụ.
Vòng quét
Lệnh 1
Lệnh 2
Lệnh cuối cùng
OB1
Hình 3.8: Lập trình tuyến tính.

- Lập trình có cấu trúc:
Chương trình được chia thành những phần nhỏ với từng nhiệm vụ riêng và các phần này
nằm trong những khối chương trình khác nhau. Loại hình cấu trúc này phù hợp với nhũng bài
toán điều khiến nhiều nhiệm vụ và phức tạp. PLC S7-300 có 4 loại khối cơ bản:
+ Loại khối OB (Oganization block): Khối tổ chức và quản lý chương trình điều khiển. Có
nhiều loại khối OB với những chức năng khác nhau, chúng được phân biệt với nhau bằng một
số nguyên đi sau nhóm kí tự OB, ví dụ OB1, OB35, OB4Ơ, OB 8O, Trong khi khối OB1 được
thực hiện đều đặn ở từng vòng quét trong giai đoạn thực hiện chương trình (giai đoạn 2) thì các
khối OB khác chỉ được thực hiện khi xuất hiện tín hiệu báo
Page 22
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG
ngắt tương úng, nói cách khác chương trình viết trong khối OB này chính là chương trình xử lý
tín hiệu ngắt (event).
+ Loại khối FC (Program bỉock): Khối chương trình với những chức năng riêng giống như
một chương trình con hoặc một thủ tục (chương trình con có biến hình thức). Một chương trình
ứng dụng có thể có nhiều khối FC và các khối FC này được phân biệt với nhau bằng một số
nguyên sau nhóm ký tự' FC, chang hạn như FC1, FC2,
+ Loại khối FB (Function block): Là loại khối FC đặc biệt có khả năng trao đổi một lượng
dữ liệu lớn với các khối chương trình khác. Các dữ liệu này phải được tố chức thành khối dữ
liệu riêng có tên gọi là Data block. Một chương trình ứng dụng có thể có nhiều khối FB và các
khối FB này được phân biệt với nhau bằng một số nguyên sau nhóm ký tự FB, chẳng hạn như
FB1, FB2,
+ Loại khối DB {Data bỉock): Khối chứa các dữ liệu cần thiết để thực hiện chương trình.
Các tham số của khối do người dùng tự đặt. Một chương trình ứng dụng có thể có nhiều khối
DB và các khối DB này được phân biệt với nhau bằng một số nguyên sau nhóm ký tự DB,
chẳng hạn như DB 1, DB 2,
Chương trình trong các khối được liên kết với nhau bằng các lệnh gọi khối, chuyển khối.
Xem những phần chương trình trong các khối như là chương trình con thì S7-300 cho phép gọi
chương trình con lồng nhau, tức là từ chương trình con này gọi đến một chương trình con khác
và từ chương trình con này lại gọi tới chương trình con thứ 3 số các lệnh gọi lồng nhau phụ

thuộc vào tùng chủng loại module CPU mà ta sử dụng. Ví dụ như đối với module CPU314 thì
số lệnh gọi lồng nhau nhiều nhất có thế cho phép là 8. Nếu số lần gọi lồng nhau vượt quá con số
giới hạn cho phép, PLC sẽ chuyển sang chế độ STOP và đặt cờ báo lỗi.
Số các lệnh gọi lon^nhau nhiều nhất
cho phép tuỳ từng loại module CPU
( >
Hệ
điều
hành OB1
FC1
FC3
FB5
rc/
FB9
Page 23
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hình 3.9: Lập trình có cấu trúc
HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG
Page 24
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG
3.1.8. Bộ thời gian (Timer):
Bộ thời gian là bộ tạo thời gian trễ X mong muốn giữa tín hiệu logic đầu vào u(t) và tín
hiệu logic đầu ra y(t).
S7-300 có 5 loại Timer khác nhau. Thời gian trễ T mong muốn được khai báo với Timer
bằng 1 giá trị 16 bits trong đó 2 bits cao nhất không sử dụng, 2 bits cao kế tiếp là độ phân giải
của Timer, 12 bits thấp là 1 số nguyên BCD trong khoảng O-ỉ-999 được gọi là PV (Preset
Value).
Thời gian trễ T chính là tích:
T = Độ phân giải X PV
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

Không sử dụng
Giá trị PV dưới dạng mã BCD
0< PV <999
Độ phân giải
Ị-Iình
lOms
^ờờrírl
1
!
trướ

c cai
ls
lOs
lình giá trị thời gian trễ đặt
khai báo với timer
Thời gian có thể được khai báo dưới dạng bằng kiểu S5T
- Ví dụ: S5T#3s
Trong đồ án sử dụng loại Timer SD là loại Timer trễ theo sườn lên không có nhớ (On Delay
Timer): Ngõ ra lên mức 1 khi ngõ vào EN=1 và giá trị cv (Current Value) = 0.
3.1.9. Bộ đếm (Counter):
Counter là bộ đếm có chức năng đếm sườn xung của tín hiệu đầu vào. Có tối đa 256 Counter
được kí hiệu tù’ C0-Ỉ-C255. Có 2 loại:
- Bộ đếm tiến:
Page 25
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG
Đem số sườn lên của tín hiệu logic đầu và tác là đếm số lần thay đổi trạng thái từ 0 lên 1 của
tín hiệu, số sườn xung đếm được ghi vào thanh ghi 2 byte của bộ đếm. Nội dung của thanh ghi
này gọi là giá trị đếm tức thời luôn so sánh với giá trị đặt trước của bộ đếm. nếu giá trị đếm tức
thời bằng hoạc lớn hơn Giá trị đặt trước thì bộ đếm dặt giá trị logic bằng 1 và một bit đặc biệt

của nó, còn nhỏ hơn thì đặt giá trị logic 0.
Bộ đếm tiến đều có chân nối với tín hiệu điều khiển để đặt lại chế độ ban đầu. Bộ đếm được
Reset khi tín hiệu xoá này có giá trị logic 1. Khi bộ đếm được Reset thì thanh ghi và Bit đều có
giá trị logic 0.
- Bộ đếm tiến lùi:
Bộ đếm tiến khi gặp sườn lên của xung vào cổng tiến, đếm lùi khi gặp sườn lên của xung
vào cổng lùi. Bộ đếm cũng có Reset như bộ đếm tiến. Nó có giá trị tức thời lớn hơn hoặc bằng
giá trị đặt trước khi thanh ghi 2 byte có giá trị logic 1 ngược lại có giá trị 0.
Ví dụ:
co
.0
1
s CUD CU Q
1
10.1- CD cv -MU4
10.2- s CV_BCD -MW6
MU2 - PV
10.3- R
Hình 3.11: Bộ đếm tiến lùi
- CƯ: tín hiệu dếm lên (BOOL)
- CD: tín hiệu đếm (BOOL)
- S: tín hiệu đặt (BOOL), khi có sườn lên thì giá trị đặt được nạp cho cv
- PV: giá trị đặt (WORD)
- R : tín hiệu xoá (BOOL), khi có sườn lên thì giá trị cv được xoá về 0.
- Q: ngõ ra
- V: giá trị hiện tại của bộ đếm dạng Integer
- CV BCD: giá trị hiện tại của bộ đếm dạng BCD
3.1.10. Truyền thông vói thiết bị khác:
Page 26
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG

3.1.10.1. Giói thiệu chung:
Truyền thông là phần khá phức tạp trong việc làm chủ PLC. PLC họ S7 sử dụng cống truyền
thông nối tiếp RS485 với phích cắm 9 chân đế phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình
(PC) hoặc với các trạm PLC khác. Ghép nối với PC qua cổng RS232 cần có cáp nối PC/PPI với
bộ chuyển đổi RS232/RS485.
Truyền thông là một quá trình trao đổi thông tin giữa hai chủ thể với nhau. Đối tác này có
thể điều khiển đối tác kia, hoặc quan sát trạng thái của đối tác. Các đối tác truyền thông người
hoặc hệ thống kĩ thuật là các thiết bị phần cứng (đối tác vật lý) hoặc các chương trình phần mềm
(đối tác logic).
Đe thực hiện tín hiệu truyền thông ta cần các tín hiệu thích hợp có thể là tín hiệu tương tự
hay tín hiệu số. Sự phân biệt giữa các thông tin và tín hiệu số dẫn tới sự phân biệt xử lý tín hiệu
và xử lý thông tin giữa truyền tín hiệu với truyền thông. Có thế sử dụng dạng tín hiệu khác nhau
để truyền tải một nguồn thông tin, cũng như một tín hiệu có mang nhiều nguồn thông tin khác
nhau.
Trong các hệ thống truyền thông công nghiệp hiện đại ta chỉ quan tâm tới truyền tín hiệu số,
hay nói cách khác là truyền dữ liệu. Các chuấn giao tiếp hệ thống này là các chuẩn giao tiếp số.
Mã
hoá,
giải mã
ZV“
Hệ thống truyền
dẫn tín hiệu
Mã
hoá,
giải mã
ZV“
\7
Đối tác truyền thông Đối tác truyền thông
Hình 3.12: Nguyên tắc cơ bản của truyền thông
3.1.10.2. Các phưong thức truyền thông:

- Điểm đối điểm: Point-to-Point Interíace (PPI) (Đối với S7-200)
-Đađiểm: Multi Point Interface (MPI) (Đối với S7-300)
- PROFIBUS (Process Field Bus)
- Ethernet
Page 27
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG
- ASI (Actuator Sensor Interíace)
- Internet
3.1.10.2.1. Phương thức PPI:
PPI là phương thức chủ tớ. Các thiết bị chủ (CPU, thiết bị lập trình, ) gửi yêu cầu đến các
trạm và các trạm trả lời. Các trạm không bao giờ tự' gửi thôngtin lên mạng mà
chỉ chờ nhận các yêu cầu của các thiết bị chủ để trả lời.
3.1.10.2.2. Phương thửc MPI:
MPI có thể là phương thức chủ/tớ hay chủ/chủ. Cách thức hoạt động phụ thuộc vào loại
thiết bị. Nếu thiết bị đích là CPU S7-300 thì MPI tự động trở thành chủ/chủ vì các CPU S7-300
là các thiết bị chủ trong mạng. Nếu thiết bị đích làCPUS7-200 thì MPI lại
là chủ/tớ vì các CPU S7-200 lúc đó được coi như là trạm.
Khi hai thiết bị trong mạng kết nối nhau bằng phương thức MPI, chúng tạo nên một liên
kết riêng, không thiết bị chủ khác nào có thế can thiệp vào liên kết này. Thiết bị chủ trong hai
thiết bị kết nối thường giữ mối liên kết đó trong một khoảng thời gian ngắn hoặc huỷ liên kết vô
thời hạn (giải phóng đường truyền).
Mạng MPI có giá thành thấp, được ứng dụng với số lượng đối tác truyền
thông ít (tối đa 32 trạm), lượng dữ liệu nhỏ.
1. Phương thức truy cập
MPI sử dụng phương thức truy cập Token-Passing. Token là một bức điện
ngắn không mang dữ liệu, có cấu trúc đặc biệt với các bức điện mang thông tin
nguồn, được dùng tương tự như một chìa khoá. Một trạm được quyền truy cập
bus và gửi thông tin đi chỉ trong thời gian nó được giữ Token.
2. Môi trường truyền dẫn
MPI sử dụng cáp hai dây. Chiều dài tối đa của cáp cho một đoạn bus là 50m.

Sử dụng bộ lặp RS-485 làm tăng chiều dài tối đa lên đến 1 lOOm. Tốc độ truyền
thường là 187.5 Kbit/s.
3.1.10.2.3. Phương thức PROFIBUS:
Page 28
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG
Phương thức PROFIBUS được thiết kế cho việc truyền tốc độ cao với các thiết bị phân
phối vào ra, thường cũng được gọi là các đầu vào/ra từ xa. Mạng PROFIBUS thường bao gồm
một thiết bị chủ và nhiều trạm vào/ra. Thiết bị chủ được đặt cấu hình để nhận biết loại cũng như
địa chỉ của các trạm nối vào nó.Sau đó nó tự kiểm tra các trạm theo cấu hình được đặt. Thiết bị
chủ ghi vào các trạm và đọc dữ liệu từ đó một cách liên tục. Nói chung, mỗi thiết bị chủ thường
làm chủ thiết bị của mình, các thiết bị chủ khác trên mạng (nếu có) chỉ có thể truy cập rất hạn
chế vào các trạm không phải của chúng.
3.1.10.2.4. Mạng AS-I:
AS-I (Actuator Sensor Interface) là kết quả phát triển của 11 hãng sản xuất
các thiết bị cảm biến và cơ cấu chấp hành có tên tuổi trong công nghiệp, trong đó
Siemens AG, Festo KG, Pepperl & Fuchs GmbH). Mục đích duy nhất của AS-I là
kết nối các thiết bị cảm biến và cơ cấu chấp hành số với cấp điều khiển. Từ một
thực tế là 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 hết phải đáp ứng được
yêu cầu về giá thành thấp cũng như lắp đặt, vận hành và bảo dưỡng đơn giản. Vì
thế các tính năng kỹ thuật được đặt ra:
- Khả năng đồng tải nguồn, tức dữ liệu và dòng nuôi cho toàn bộ cảm biến và một phần
lớn các cơ cấu chấp hành phải được truyền tải trên cùng một cáp hai dây.
- Phương pháp truyền tải 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, đon giản và giá cả họ^-àýo
AS-lnterface
powersupply

BD
S
AS-lnterface module AS-lnterface module
Actuator / sensor AS-lnterface
distributor
."ÍT.
AS-lnterface bus