NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MODULE CP12427 CỦA SIEMENS TRONG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP BẰNG GPRS

LỜI MỞ ĐẦU
Lịch sử đã trải qua nhiều giai đoạn và từng chứng kiến các cuộc cách mạng
khoa học kỹ thuật. Nó không những giải phóng sức lao động mà còn giúp việc sản
xuất được tiến triển nhanh chóng, số lượng và chất lượng sản phẩm không ngừng được
tăng lên, phục vụ cho đời sống con người.
Xã hội và con người phát triển, tất yếu mọi thứ đều phải phát triển theo, trong
đó nền công nghiệp cũng không ngoài xu thế đó. Một đất nước, một dân tộc muốn
mạnh mẽ phát triển thì ngành công nghiệp không được phép dậm chân tại chỗ. Trong
nền công nghiệp phát triển không ngừng đó thì các máy móc thiết bị ngày càng hiện
đại hơn đòi hỏi các yếu tố hỗ trợ cũng phức tạp hơn, tuy nhiên việc phức tạp đó không
cho phép sự tiêu hao về kinh phí lớn.
Nhu cầu thu thập và xử lý dữ liệu ngày càng tăng trong hầu hết các lĩnh vực của
đời sống cũng như sản xuất như thu thập thông tin các cảm biến trong dự báo cháy nổ,
nhiệt độ và độ ẩm trong nông nghiệp, trong dự báo thời tiết, an ninh giám sát, trong hệ
thống điều khiển giám sát trạm bơm… Chúng ta chủ yếu sử dụng các hệ thống có dây
để truyền thông dữ liệu qua RS232, 485 hay mạng LAN, internet hoặc các hệ thống
không dây như sóng vô tuyến RF, hồng ngoại nhưng nhược điểm là cự ly truyền thông
ngắn mà lại phức tạp.
Mạng di động thế hệ thứ hai GSM ra đời với các dịch vụ tin nhắn ngắn SMS,
thoại, GPRS đã phủ sóng khắp mọi nơi. Nhận thấy khả năng có thể truyền các thông
tin như các thông tin đo lường, thông tin điều khiển, giám sát đi xa với khoảng cách
không giới hạn các nhà sản xuất thiết bị công nghiệp đã cho ra đời các thiết bị
chuyên dụng thu phát GSM với các giao tiếp dữ liệu với PLC, máy tính cho phép
người dùng có thể khai thác thông tin từ SMS, DTMF, GPRS vào những ứng dụng
khác nhau. Một trong thiết bị đó là module truyền thông GPRS CP1242-7 của
Siemens.
Là một kỹ sư muốn hòa nhập vào sự phát triển của xã hội đòi hỏi phải có những
kiến thức cơ bản để làm chủ máy móc thiết bị hiện đại. tôi mạnh dạn làm đề tài
“NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MODULE CP1242-7 CỦA SIEMENS TRONG TRUYỀN THÔNG CÔNG
NGHIỆP BẰNG GPRS”, hy vọng giới thiệu cho độc giả những áp dụng thực tế trong sản
xuất giám sát hệ thống.

Ngoài việc cố gắng nỗ lực của bản thân còn có sự giúp đỡ của các thầy cô và các bạn
để hoàn thành tốt đề tài được giao. Tuy nhiên việc sơ suất và thiếu sót là không thể
tránh khỏi. Mong quý thầy cô và các bạn đóng góp ý kiến để đề tài hoàn chỉnh hơn.
Người thực hiện đề tài
Trần Thị Thu Hằng
CHƯƠNG I
MỞ ĐẦU
1.1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Tự động hóa trong những năm gần đây đã trở nên quen thuộc chứ không còn là
khái niệm chỉ được sử dụng trong những lĩnh vực chuyên môn kỹ thuật đặc thù. Tự
động hóa đã góp mặt trong mọi lĩnh vực từ sản xuất cho đến phục vụ cuộc sống hằng
ngày. Mục tiêu của công nghệ tự động hóa là xây dựng một hệ thống mà trung tâm là
con người, ở đó con người thực hiện việc đặt ra các yêu cầu còn mọi thao tác thực hiện
yêu cầu đó, tùy theo từng lĩnh vực, từng quá trình, được đảm nhận bởi những hệ thống
kỹ thuật đặc trưng. Trong đó, truyền thông trong tự động hóa là một vấn đề vô cùng
quan trọng mà chúng ta không thể bỏ qua và truyền thông không dây lại là vấn đề ta
cần phải lưu tâm trong quá trình hội nhập với nền khoa học nói chung và ngành công
nghiệp nói riêng của thế giới.
Từ lâu, truyền thông công nghiệp, đặc biệt là truyền thông PLC đã là lĩnh vực
được mọi người biết đến và ứng dụng rất nhiều trong hệ thống tự động hóa công
nghiệp tại Việt Nam nói riêng và thế giới nói chung. Truyền thông giữa các PLC hay
truyền thông trong công nghiệp giúp cho các PLC có thể liên kết với nhau thành một
khối thống nhất, truyền - nhận dữ liệu cho nhau để có thể bắt tay thực hiện các nhiệm
vụ và chức năng cụ thể do con người đề ra. Hiện nay, với sự phát triển không ngừng
của khoa học kỹ thuật, ta có rất nhiều phương pháp truyền thông công nghiệp khác
nhau, mỗi phương pháp truyền thông đều có một ưu điểm khác nhau, lực chọn phương
pháp truyền thông sao cho phù hợp với mục đích, yêu cầu của công nghệ mà phải đáp
ứng về yêu cầu kinh tế không phải là nhiệm vụ dễ dàng đối với người kỹ sư. Ta có thể
kể đến các phương pháp truyền thông khác nhau được sử dụng rộng rãi như Profibus,
Profinet, Ethernet …Tuy nhiên, khi đã có các mạng truyền thông trên thì lại nảy sinh

vấn đề mới, đó là vấn đề về khoảng cách. Nếu ta cần điều khiển, truyền thông, thu thập
dữ liệu từ các trạm có khoảng cách xa so với trung tâm điều khiển và vấn đề về việc
kéo dây là việc bất khả thi như các trạm bơm nước, các trạm quan trắc, theo dõi nhiệt
độ, độ ẩm trong lĩnh vực khí tượng thủy văn thì lúc này, mạng truyền thông không dây
sẽ giúp ta giải quyết các vấn đề phát sinh do không thể kéo dây tới mà cụ thể hơn
trong luận văn này , mạng truyền thông không dây mà tôi đề cập là mạng GPRS (dịch
vụ vô tuyến gói tổng hợp: General Packet Radio Service)
Sự lôi cuốn bởi vấn đề mới trong hệ thống tự động hóa, bởi những lợi ích nó mang lại
cho con người, đã khiến tôi bị cuốn hút vào những vấn đề ấy. Chính vì vậy, tôi thực
hiện chọn đề tài: “NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MODULE CP1242-7 CỦA SIEMENS TRONG
TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP BẰNG GPRS”. Khi thiết kế xong đề tài này, ta sẽ đáp ứng
được nhu cầu truyền thông cho công nghiệp, giảm chi phí công trình, giúp đơn giản
hóa các dự án hơn.
1.2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
Mục tiêu chính của đề tài là thiết lập việc truyền thông không dây qua mạng
GPRS giữa PLC S7 – 1200 với trạm trung tâm là máy tính cá nhân. Từ đó, tôi thực
hiện đề tài có thể ứng dụng mạng truyền thông này để chẩn đoán và sửa chữa dữ liệu
của trạm từ xa. Để thực hiện đề tài này, cần tìm hiểu các phần sau:
• Tìm hiểu về phần cứng PLC S7 – 1200 và module CP 1242 – 7.
• Tìm hiểu về phần mềm SIMATIC STEP7 V.13 trên nền TIA Portal,
Telecontrol Server Basic.
• Sử dụng gói dịch vụ TeleService để chuẩn đoán và sửa chữa dữ liệu trạm từ xa
1.3. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI
Trong thực tế, để thành lập việc truyền thông từ xa thông qua mạng không dây
GPRS là cả một công trình, với thời gian và kiến thức hạn hẹp tôi chỉ có thể
thực hiện 1 bộ demo về việc truyền thông giữa 1 trạm trung tâm và 1 trạm từ
xa, trong đó trạm từ xa (Remote Station) là bộ S7 1200, module CP 1242-7 và
nguồn cung cấp, trạm trung tâm (Central Station) là máy tính cá nhân (PC).
Ngoài ra còn một số phần mềm cần thiết cho quá trình làm đồ án. Các thiết bị
được tài trợ bởi SIEMENS Việt Nam.

1.4. Ý NGHĨA KHOA HỌC THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
Việc ứng dụng mạng truyền thông không dây cho các công trình đã giúp cho
các nhà đầu tư có thêm một giải pháp mới, thuận lợi hơn cho mạng truyền thông nói
chung ở Việt Nam. Thực ra việc truyền thông không dây mà cụ thể ở đây là GPRS
không phải là đề tài mới mẻ với các nước phát triển trên thế giới, nhưng đối với nền
công nghiệp của Việt Nam đây thực sự là vấn đề khá thú vị. Ngoài những thuận lợi
trên, việc tính toán kinh tế trong các công trình hiện nay luôn là một vấn đề nhức nhối
đối với các nhà đầu tư, do đó việc truyền thông không dây bằng GPRS sẽ một phần
giúp các nhà đầu tư giải quyết vấn đề trên.
Qua bộ demo, chúng ta sẽ tìm hiểu được cách thiết lập truyền thông và chương
trình để giám sát, điều khiển, quản lý một trạm từ xa, hay một hệ thống, cách sửa lỗi
chương trình trạm từ xa…Thiết lập sự liên kết mạng giữa trạm từ xa và trạm trung
tâm. Đây cũng chính là một nhu cầu thực tiễn mà nhiều nhà đầu tư nên tham khảo để
có thể phát triển công nghệ đồng thời cũng làm giảm chi phí.
1.5. BỐ CỤC ĐỀ TÀI
- Chương I: Mở đầu
- Chương II: Vấn đề truyền thông không dây qua mạng GPRS
- Chương III: Thiết kế ứng dụng hệ thống điều khiển giám sát truyền thông
không dây qua mạng GPRS
CHƯƠNG II
VẤN ĐỀ TRUYỀN THÔNG KHÔNG DÂY QUA
MẠNG GPRS
2.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY GPRS
Hệ thống thông tin di động toàn cầu (tiếng Pháp: Groupe Spécial Mobile tiếng
Anh: Global System for Mobile Communications; viết tắt GSM) là một công nghệ
dùng cho mạng thông tin di động. Dịch vụ GSM được sử dụng bởi hơn 2 tỷ người trên
212 quốc gia và vùng lãnh thổ. Các mạng thông tin di động GSM cho phép có thể
roaming với nhau do đó những máy điện thoại di động GSM của các mạng GSM khác
nhau ở có thể sử dụng được nhiều nơi trên thế giới.
GSM là chuẩn phổ biến nhất cho điện thoại di động (ĐTDĐ) trên thế giới. Khả

năng phú sóng rộng khắp nơi của chuẩn GSM làm cho nó trở nên phổ biến trên thế
giới, cho phép người sử dụng có thể sử dụng ĐTDĐ của họ ở nhiều vùng trên thế giới.
GSM khác với các chuẩn tiền thân của nó về cả tín hiệu và tốc độ, chất lượng cuộc
gọi. Nó được xem như là một hệ thống ĐTDĐ thế hệ thứ hai (second generation, 2G).
GSM là một chuẩn mở, hiện tại nó được phát triển bởi 3rd Generation Partnership
Project (3GPP).
Đứng về phía quan điểm khách hàng, lợi thế chính của GSM là chất lượng cuộc
gọi tốt hơn, giá thành thấp và dịch vụ tin nhắn. Thuận lợi đối với nhà điều hành mạng
là khả năng triển khai thiết bị từ nhiều người cung ứng. GSM cho phép nhà điều hành
mạng có thể kết hợp chuyển vùng với nhau do vậy mà người sử dụng có thể sử dụng
điện thoại của họ ở khắp nơi trên thế giới.
2.1.1. Đặc điểm của công nghệ GSM
- Cho phép gửi, nhận những mẫu tin nhắn văn bản bằng kí tự dài đến 160 kí tự.
- Cho phép chuyển giao và nhận dữ liệu, FAX giữa các mạng GSM với tốc độ
hiện hành lên đến 9.600 bps.
- Tính phủ sóng cao: Công nghệ GSM không chỉ cho phép chuyển giao trong
toàn mạng mà còn chuyển giao giữa các mạng GSM trên toàn cầu mà không có một sự
thay đổi, điều chỉnh nào. Đây là một tính năng nổi bật nhất của công nghệ GSM (dịch
vụ roaming).
- Sử dụng công nghệ phân chia theo thời gian TDM (Time division
multiplexing) để chia ra 8 kênh full rate hay 16 kênh haft rate.
- Công suất phát của máy điện thoại được giới hạn tối đa là 2 watts đối với băng
tần GSM 850/900Mhz và tối đa là 1 watts đối với băng tần GSM 1800/1900Mhz.
- Mạng GSM sử dụng 2 kiểu mã hoá âm thanh để nén tín hiệu âm thanh 3,1khz
đó là mã hoá 6 và 13kbps gọi là Full rate (13kbps) và haft rate (6kbps).
2.1.2. Cấu trúc của mạng GSM
Hình 2.1: Cấu trúc của mạng GSM
Bảng 2.1: Các kí hiệu trong cấu trúc mạng GSM
OSS Phân hệ khai thác và hỗ trợ BTS Trạm vô tuyến gốc
AUC Trung tâm nhận thực MS Trạm di động

HLR Bộ ghi định vị thường trú ISDN Mạng số liên kết đa dịch vụ
MSC Tổng đài di động
PSTN (Public Switched Telephone
Network)
BSS Phân hệ trạm gốc Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng
BSC Bộ điều khiển trạm gốc PSPDN
Mạng chuyển mạch gói công
cộng
OMC
Trung tâm khai thác và bảo
dưỡng
CSPDN (Circuit Switched Public Data
Network)
SS Phân hệ chuyển mạch Mạng số liệu chuyển mạch kênh công cộng
VLR Bộ ghi định vị tạm trú PLMN
Mạng di động mặt đất công
cộng
EIR Thanh ghi nhận dạng thiết bị
2.2. DỊCH VỤ GPRS
Cùng với dịch vụ thoại và dịch vụ tin nhắn ngắn SMS truyền thống được đưa vào
khai thác trên mạng GSM đầu những năm 80, trong thời gian từ đó đến nay, các nhà
khai thác cũng như người sử dụng đều nhận thấy các dịch vụ chuyển mạch kênh hiện
nay trên thực tế không hoàn toàn phù hợp với một số những ứng dụng. Các dịch vụ số
liệu đã ra đời và từng bước đưa ra áp dụng cho hệ thống GSM. Đó là hai dịch vụ:
- Dịch vụ số liệu chuyển mạch kênh tốc độ cao HSCSD.
- Dịch vụ số liệu chuyển mạch gói GPRS.
Dịch vụ HSCSD truyền số liệu vẫn dựa trên nguyên tắc chuyển mạch kênh của hệ
thống GSM hiện nay, chỉ nâng cấp thêm một số phần mềm mới và hoàn toàn không có
thay đổi lớn nào về thiết bị phần cứng.
Dịch vụ GPRS ra đời dựa trên nền mạng GSM nhưng cơ chế truyền trong mạng

dựa trên nguyên tắc chuyển mạch gói, phù hợp với các ứng dụng trong đó lưu lượng
truyền đi dưới dạng burst.
Sau đây ta chỉ nghiên cứu về dịch vụ chuyển mạch gói GPRS.
2.2.1. GPRS là gì?
GPRS (General Packet Radio Service) là một chuẩn dữ liệu gói trong hệ thống
GSM do uỷ ban truyền thông Châu Âu (ETSI) đưa ra. GPRS cung cấp một nguyên tắc
truyền dần các gói tin trong truyền thông vô tuyến giữa các thiết bị di động của GSM
với các mạng chuyển mạch gói khác. GPRS được triển khai trên nền mạng GSM là
mạng chuyển mạch kênh. Chuyển mạch gói cắt dữ liệu thành các gói tin rồi truyền độc
lập đến người sử dụng. GPRS được hình thành theo hai phase và ta sẽ đề cập tới mạng
GPRS phase 2.
• Phase 1 (giai đoạn 1) bao gồm:
- Các dịch vụ điểm - điểm
- Hạ tầng mạng GPRS
- Giao diện vô tuyến
- Quản lý di động
- Bảo mật
- Chất lượng dịch vụ QoS
- Dịch vụ SMS (dịch vụ bản tin ngắn)
- Các nút hỗ trợ GPRS và các mạng backbone GPRS.
• Phase 2 (giai đoạn 2) bao gồm:
- Các dịch vụ điểm - đa điểm
- Các dịch vụ hỗ trợ.
Bằng cách thêm chức năng GPRS vào mạng PLMN, các thuê bao có thể sử dụng
hiệu quả các tài nguyên vô tuyến để truy nhập trực tiếp vào các mạng công cộng dựa
trên giao thức Internet (IP, X.25). Người sử dụng dịch vụ GPRS đăng kí vào một APN
(tên một điểm truy nhập) và được cấp một địa chỉ giao thức tiêu chuẩn (IP, X.25).
Thiết bị di động của GPRS có thể dùng từ một đến 8 kênh trên giao diện không gian
tuỳ thuộc vào kiểu thiết bị MS GPRS, các kênh này được cấp phát động cho MS khi
tiến hành thu phát các gói tin. Trong mạng GPRS, các kênh đường lên và đường xuống

được phục vụ tách riêng nên MS có thể sử dụng được nhiều khe thời gian đồng thời.
Do đó dung lượng đường lên và đường xuống có thể thay đổi khác nhau. Việc ấn định
nguồn kênh trong mạng GPRS linh hoạt tuỳ theo nhu cầu sử dụng và khả năng cho
phép của nguồn kênh. Các gói tin có thể được gửi trên các khoảng thời gian rỗi giữa
hai lần hội thoại. Mạng GPRS cũng hỗ trợ dịch vụ bản tin ngắn SMS và các truy nhập
ngầm định.
Hình 2.2: Mạng GPRS
2.2.2. Các đặc điểm của GPRS
• Tốc độ truyền dữ liệu cao hơn
Tốc độ của GPRS có giới hạn tới 14,4 kbps (sử dụng một khe thời gian) đến 115
kbps (sử dụng tổng hợp các khe thời gian). Tuy nhiên tốc độ cực đại theo lý thuyết có
thể đạt được là 171, 2 kbps khi sử dụng đồng thời 8 khe thời gian cho một thiết bị di
động. Tốc độ này lớn gấp ba lần tốc độ truyền dữ liệu qua các mạng cố định và mười
lần so với các mạng GSM hiện nay. Bằng cách gán chức năng GPRS cho phép thông
tin được truyền nhanh hơn, hiệu quả hơn, cước phí sử dụng dịch vụ GPRS sẽ ít hơn.
Nhưng trung bình tốc độ chỉ khoảng 56 kbps, phụ thuộc vào việc cấp phát tài nguyên
cho từng thuê bao. Tốc độ dữ liệu cao hơn cho phép thuê bao sử dụng thêm nhiều dịch
vụ.
• Luôn luôn kết nối
Không giống như các dịch vụ số liệu chuyển mạch kênh, truy nhập mạng GPRS
không cần thủ tục thiết lập kết nối mạng trước khi gửi và nhận dữ liệu. Đặc tính này
cho phép dữ liệu được gửi và nhận ngay khi có nhu cầu.
Kiến trúc Publich /Subcriber là một mô hình ứng dụng hoàn hảo cho môi trường
GPRS, cho phép các ứng dụng tự động đưa thông tin tới người sử dụng. Ví dụ như ứng
dụng trong thị trường chứng khoán, người sử dụng di động yêu cầu được thông báo
ngay khi nào cổ phiếu lên tới một giá cổ phần xác định. Server sẽ đưa thông tin này tới
người sử dụng mà không cần thiết lập một cuộc gọi chuyển mạch kênh yêu cầu có
thông báo đi.
Giải pháp kết nối liên tục này của GPRS đã làm tăng lợi ích của các ứng dụng và
làm phong phú thêm nhiều nhu cầu của người sử dụng. Tuy nhiên cũng có một vấn đề

khi thực hiện kết nối liên tục là MS không ở trạng thái truyền nhận dữ liệu gói trong
khi server muốn truyền bản tin. Chẳng hạn như một MS đang ở trong trạng thái thoại
mà không ở trạng thái kết nối dữ liệu. Trong trường hợp này, phải có một đường
truyền dữ liệu đan xen. Có thể dịch vụ SMS được sử dụng để thông báo cho người sử
dụng di động biết rằng họ sẽ nhận một bản tin. Khi nhận được thông báo, người sử
dụng sẽ chuyển MS từ trạng thái thoại sang trạng thái dữ liệu để nhận bản tin ứng
dụng.
• Tính trực tiếp
Các phương tiện GPRS kết nối khi thông tin được gửi và nhận trực tiếp. Đối với
mạng Internet, muốn truy nhập cần có một modem kết nối. Nhưng đối với mạng
GPRS, không cần modem kết nối quay số vẫn có thể truy nhập vào các mạng công
cộng và các mạng cơ vụ.
• Đánh địa chỉ IP động
Trong hệ thống GSM, mục tiêu thiết kế để phục vụ thoại di động là chính. Còn đối
với GPRS, mục tiêu chính của nó là tạo ra khả năng truy nhập tới các mạng dữ liệu
tiêu chuẩn (IP, X.25). Các mạng này coi GPRS là chỉ là một thành phần mạng con
thông thường. Do đó mạng GPRS cũng sử dụng một cơ chế đánh địa chỉ giao thức
Internet (IP Addressing). Tuy nhiên các địa chỉ này có hạn do đó giới hạn số lượng
người sử dụng Internet cũng như các mạng không dây thế hệ 3G. Một phương pháp để
giải quyết vấn đề này là cấp phát động các địa chỉ IP cho các thiết bị di động. Như vậy
người sử dụng di động sẽ có một địa chỉ mạng dữ liệu tĩnh hoặc động và lưu lượng dữ
liệu sẽ luôn sử dụng gateway do địa chỉ này chỉ dẫn. Một địa chỉ tĩnh (địa chỉ IP) có
thể dùng tuỳ chọn. Trong trường hợp đó, địa chỉ này được cấp lâu dài cho một thuê
bao. Nó sẽ hướng tới một gateway của mạng chủ, gói dữ liệu sẽ luôn được định tuyến
qua mạng chủ. Một địa chỉ động cấp phát cho người sử dụng chỉ trong thời gian một
kết nối.
• Các dịch vụ được ưu tiên hoá
Khi một thiết bị kết nối tới mạng GPRS, một thông số QoS (chất lượng dịch vụ)
luôn đi kèm kết nối này. Nó chỉ ra khả năng đáp ứng yêu cầu của khách hành về tốc độ
dữ liệu. GPRS có chức năng cho phép làm tăng hoặc giảm phần tài nguyên của mạng

ấn định cho GPRS dựa trên khả năng phân bổ động và được điều hành bởi nhà điều
hành mạng.
GPRS có một số chỉ tiêu về chất lượng dịch vụ QoS. Nó có thể cung cấp cho khàch
hàng các loại QoS khác nhau.
- Mức độ ưu tiên của dịch vụ: cao/ trung bình / thấp.
- Độ trễ
- Độ tin cậy
- Thông lượng: tốc độ bit tối đa và tốc độ bit trung bình.
• Hỗ trợ nhiều ứng dụng
Một đặc điểm quan trọng khi sử dụng GPRS là tăng tốc độ gắn liền với nhiều loại
ứng dụng được hỗ trợ. Tốc độ của mạng chuyển mạch kênh GSM là 9, 6 kbps với thời
gian thiết lập cuộc gọi lớn và độ dài bản tin nhắn bị giới hạn là 160 kí tự, không đáp
ứng được nhiều ứng dụng không dây cần tốc độ cao.
Mạng GPRS dựa trên IP cho phép thuê bao truy nhập tất cả các ứng dụng Internet
như các dịch vụ email, chat qua mạng di động, các dịch vụ hình ảnh động các dịch vụ
cung cấp thông tin (gia cả thị trường chứng khoán, thời tiết, mua vé xem phim, ),
truyền file. GPRS cung cấp chức năng Internet di động bằng cách phối hợp hoạt động
giữa mạng Internet và mạng GPRS.
2.2.3. Một số ứng dụng của GPRS
Chat: cho phép người sử dụng di động sử dụng ngay các nhóm chat Internet hiện
có mà không cần thiết lập một nhóm chat của riêng mình.
Các dịch vụ thông tin về văn bản và đồ họa: nội dung thông tin trong các dịch vụ
này là giá cổ phiếu, kết quả thể thao, bản tin thời tiết, tin tức thời sự, các thông tin về
giao thông, bản đồ và kết quả sổ xố,
Hình ảnh tĩnh: như tranh, ảnh (được scan hoặc từ máy camera số), bưu thiếp,
Chia sẻ tài liệu và cộng tác làm việc từ xa: cho phép mọi người ở những nơi làm
việc khác nhau cùng sử dụng một tài liệu về vấn đề liên quan tới chuyên môn như
ngành y tế, báo chí, phòng chữa cháy,
Audio reports: cho truyền thông quảng bá và phân tách, các clip hình ảnh và âm
thanh chất lượng cao (ví dụ để phục vụ cảnh sát làm bằng chứng), yêu cầu kích thước

file lớn cần có tốc độ truyền cao.
Email tập thể: cho phép các nhân viên có thể truy nhập hệ thống email cục bộ từ
LAN của họ trong một cơ quan.
LAN: cho phép mọi nhân viên ứng dụng bằng máy tính cá nhân trong toàn công ty.
Internet email: hầu hết người sử dụng Internet email không được thông báo có thư
mới trên máy di động. Họ phải quay số định kỳ để check mail. Tuy nhiên bằng cách
kết nối Internet sử dụng cơ chế cảnh báo như SMS hay GPRS, người sử dụng sẽ được
thông báo khi có thư mới.
Xác định vị trí: ứng dụng tích hợp trong hệ thống vệ tinh để xác định vị trí bằng
dịch vụ di động phi thoại.
Truyền file: download dữ liệu qua mạng di động hoặc download các phần mềm ứng
dụng.
2.3. VẤN ĐỀ TRUYỀN THÔNG KHÔNG DÂY QUA MẠNG GPRS
2.3.1 Đặt ra bài toán điển hình
Đặc điểm và chức năng của ứng dụng điển hình sẽ được làm rõ thông qua 1 ví dụ về
trạm phân phối nước sinh hoạt.
Hình 2.3: Cấu trúc mạng truyền thông giữa các trạm
Trong một trạm phân phối nước, nước sinh hoạt sẽ được bơm tới khu dân cư cách xa
vài cây số để cung cấp nước.
Trong trường hợp xảy ra lỗi, nhân viên kỹ thuật cần phải truy cập được từ xa để
• Kiểm tra lỗi dữ liệu của trạm từ xa
• Đổ chương trình hoặc chỉnh sửa các thông số
Việc truy cập vào trạm từ xa diễn ra thông qua Internet và không phụ thuộc vào nhà
cung cấp mạng.
2.3.2 Giải pháp
Trạm từ xa sẽ được truy cập không dây bằng Internet. Điều này được thực hiện bằng
cách sử dụng hệ thống Telecontrol Basic. Trạm từ xa ở trường hợp này sẽ luôn được
kết nối tới Trạm trung tâm
• Truyền tải dữ liệu không dây đến trạm trung tâm bằng GPRS
• Một máy tính cá nhân hoặc máy tính công nghiệp (IPC) được dùng làm Trạm

trung tâm. Máy tính này cũng được kết nối Internet và được cài đặt Telecontrol
Server Basic
• Ngoài ra ta cũng cần có một trạm kỹ thuật:
- Trạm kỹ thuật là 1 máy tính, máy tính công nghiệp hay notebook
- Trạm kỹ thuật cũng phải được kết nối Internet
- Trạm kỹ thuật cũng phải được cài phần mềm STEP7 V13
Hình 2.4: Truyền thông giữa các trạm tới trạm bơm
2.3.3 Tổng quan về giải pháp chung
• Trạm Từ Xa (Remote Control):
- Module CP 1242-7 (2) được gắn với PLC S7 1200 1242C (3)
Một SIM (5) điện thoại có kết nối GPRS và một Anten GPRS ANT 794-4MR (4)
- Nguồn cấp cho các thiết bị trên SIMATIC PM 1207 Power Module (1). Ở bộ
mô hình trong đồ án này, ta sử dụng bộ nguồn của LOGO, cấp điện 24VDC
Hình 2.5: Kết nối PLC với nguồn cung cấp và vị trí lắp SIM
• Trạm Trung Tâm (Control Center):
- Trạm Trung Tâm (Control Center) bao gồm một máy tính công nghiệp
SIMATIC IPC627C (2). Ở đây ta sử dụng máy tính cá nhân. Phần mềm cài cho
máy tính là Telecontrol server Basic (3)
- Thiết bị cấp nguồn gồm là SIMATIC PM1207 Power Module (1). Tuy nhiên ta
không cần sử dụng thiết bị cấp nguồn này, các thiết bị này sử dụng trực tiếp
điện 220VAC thông qua Adapter
- Máy tính của ta phải kết nối tới 1 Router (Modem internet tại nhà) (4) để kết nối
Internet.

Hình 2.6: Cấu trúc trạm trung tâm
• Trạm kỹ thuật (Engineering Station)
Trạm kỹ thuật bao gồm SIMATIC field PG (1) (máy tính công nghiệp của hãng
SIEMENS), tuy nhiên ta vẫn có thể dùng máy tính tính hay laptop bình thường. Ngoài
ra trên máy tính đó, ta phải cài đặt phần mềm STEP7 V13 (2)
Máy tính phải được kết nối với Internet thông qua các phương pháp có thể có do nhà

cung cấp dịch vụ cấp.
Lưu ý: Trạm kỹ thuật và Trạm trung tâm có cài đặt phần mềm STEP7 thì ta nên hiểu
đó là 2 máy tính khác nhau, Trạm kỹ thuật 1 máy và Trạm trung tâm 1 máy. Tuy nhiên
ta vẫn có thể sử dụng 1 máy làm cùng lúc vừa là Trạm trung tâm và vừa là Trạm kỹ
thuật
Hình 2.7: Cấu trúc trạm kỹ thuật
2.3.4 Tổng hợp về phần cứng và phần mềm cần phải sử dụng
• Trạm từ xa (Remote station)
Bảng 2.2: Thiết bị phần cứng của trạm từ xa
Phần cứng
Số
lượng
Kiểu/loại Chú ý
Nguồn SIMATIC S7-
1200, PM 1207
1 6EP1332-1SH71 2.5A
PLC S7-1200, CPU
1214C
1 6ES7214-1AE30-0XB0 DC/DC/DC
Module CP 1242-7 1 6GK7242-7KX30-0XE0 Firmware 1.3
Anten ANT 794-4MR 1 6NH9860-1AA00
Loại thay thế :
ANT794-3M
(6NH9870-
1AA00)
Cáp Ethernet 1 6XV1870-3QH20
Thanh ray 1 6ES5 710-8MA11 35mm
SIM (điện thoại) 1
Do nhà cung cấp mạng
GPRS (Viettel,

Mobilephone,
Vinaphone…)
Bảng 2.3: Phần mềm của trạm từ xa
Phần mềm Số lượng Kiểu/ loại Chú ý
TIA V.13 1
• Trạm trung tâm (Central Station)
Bảng 2.4: Thiết bị phần cứng của trạm trung tâm
Phần cứng Số lượng Kiểu /loại Chú ý
Nguồn SIMATIC
S7-1200, PM 1207
1 6EP1332-1SH71 2.5A
Máy tính cá nhân 1
Router 1
Bảng 2.5: Phần mềm của trạm trung tâm
Phần mềm Số lượng Kiểu / loại Chú ý
Telecontrol Server
Basic
1 6NH9910-0AA20-0AA0
Bảng 2.6: Dịch vụ của nhà mạng
Dịch vụ Số lượng
IP tĩnh 1 Nhà mạng cung cấp
Dịch vụ DynDNS
(Nếu không có IP tĩnh)
1
• Trạm kỹ thuật (Engineering Station)
Bảng 2.7: Thiết bị phần cứng của trạm kỹ thuật
Thiết bị phần cứng Lưu ý
PC
Các sự lựa chọn cho việc truy cập Internet
DSL router Thay thế

UMTS surf stick Thay thế
Analog modem for dial-
up connection
Thay thế, có sẵn trong
SIMATIC Field PG
Bảng 2.8: Phần mềm của trạm kỹ thuật
Phần mềm Lưu ý
STEP7 SIMATIC V13
Bảng 2.9: Dịch vụ của nhà mạng
Mạng Lưu ý
Kết nối Internet với IP
tĩnh hoặc IP động
Do nhà cung cấp
2.3.5 Tổng quan về cơ sở kết nối
Hình 2.8: Các tham số cần khai báo để truyền thông
Trước khi trao đổi dữ liệu giữa trạm trung tâm và trạm từ xa, Module CP 1242-7 cần
phải được cấu hình các thông số và kết nối tới phần mềm Telecontrol Server Basic
Bảng 2.10: Mô tả các kết nối
Mô tả

Module CP 1242-7 sẽ tự động kết nối mạng GMS của nhà cung cấp
dịch vụ bằng mã PIN của SIM.
Module CP 1242-7 sẽ tự động kết nối mạng GPRS nhờ vào APN
address, APN user name và APN user password. Một địa chỉ IP sẽ
được gán vào module CP. Từ đó, module CP có thể truy cấp Internet
thông qua mạng GPRS.
Module CP 1242-7 sẽ gửi yêu cầu kết nối tới Trạm trung tâm
(Central Station).Qua đó, Trạm trung tâm (Central Station) yêu
cầu phải có địa chỉ IP của kết nối Internet. Ngoài ra nếu không có địa
chỉ IP tĩnh, ta cũng có thể sử dụng DNS server name (một dạng của

địa chỉ IP) và host name (một dạng của URL)
Khi yêu cầu kết nối được gửi đến Router ở Trạm trung tâm
(Central Station), yêu cầu đó sẽ được dẫn đến Trạm trung tâm
(Central Station) nhờ vào Port Number
Phần mềm Telecontrol Server Basic kiểm tra yêu cầu kết nối của CP
1242-7 bằng các dữ liệu kết nối trong phần thiết kế. Từ đó, trạm từ xa
sẽ được nhận thấy nhờ vào Project Number, Station Number, Slot
Number Password của Trạm từ xa sẽ được quét. Nếu yêu cầu kết nối
được thực hiện thành công, Telecontrol Server Basic định tuyến để
liên kết với Trạm từ xa theo địa chỉ IP tương ứng của module CP
Chú ý:
• Dự án và số trạm được xác định trong Telecontrol Server Basic và được
chứa ở trạm từ xa.
• Slot Number được xác định nhờ phần cứng của Trạm từ xa (Remote
station) và được chứa trong phần mềm Telecontrol Server Basic
2.3.6 Tổng quan về chế độ TeleService trong việc truyền thông GPRS
Nếu mạng truyền thông GPRS đang hoạt động, các giao thức kết nối của chế độ
TeleService sẽ được chuyển tới cơ sở giao tiếp TCP/IP hiện đang tồn tại giữa Trạm từ
xa và Trạm trung tâm.
Một trạm thứ 3 khác (Trạm kỹ thuật) sẽ hoạt động và TeleService được sử dụng hoàn
toàn độc lập với trạm trung tâm. Truyền thông giữa trạm kỹ thuật và trạm từ xa luôn
được thực hiện thông qua rạm trung tâm.
Hình dưới đây sẽ cho ta thấy một hệ thống hoàn chỉnh với tất cả các thông số được yêu
cầu cho việc truyền thông ở chế độ TeleService giữa Trạm từ xa và Trạm kỹ thuật.
Hình 2.9: Các tham số cần khai báo để truyền thông (tiếp)
Bảng 2.11: Mô tả các kết nối (tiếp)
Mô tả
F Trạm kỹ thuật gửi yêu cầu kết nối tới trạm trung tâm, địa chỉ IP tĩnh của
kết nối Internet được yêu cầu cho việc truy cập vào Trạm trung tâm.
Ngoài ra, nếu không có Địa chỉ IP tĩnh, ta cũng có thể sử dụng DNS

name server hoặc địa chỉ host (host address).
G Khi có yêu cầu kết nối được gửi đến Router (modem), yêu cầu kết nối
đó sẽ được chuyển tiếp đến Trạm trung tâm qua port number.
H Phần mềm Telecontrol Server Basic sẽ kiểm tra yêu cầu kết nối của
Trạm kỹ thuật, một Trạm từ xa được xác định bởi project number,
station number và slot number. Nếu Trạm từ xa truy cập vào
Telecontrol Server Basic và online thì yêu cầu Teleservice từ Trạm kỹ
thuật tới Trạm từ xa sẽ được chuyển tiếp vào giao thức TCP/IP.
I Để bảo vệ việc truy cập bất hợp pháp vào module CP, ta cần phải có
Teleservice User name và TeleService Password.

CHƯƠNG III
THIẾT KẾ ỨNG DỤNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
GIÁM SÁT TRUYỀN THÔNG KHÔNG DÂY QUA
MẠNG GPRS
3.1. Bài toán
Điều khiển mực nước hệ thống xử lý nước thải, giữ cho mực nước ổn định ở một dải
min~max (m). Khi mực nước nhỏ hơn mức min(m) thì bơm P1 on, khi mực nước lớn
hơn mức max(m) thì bơm P3 on và khi mực nước nằm trong khoảng min~max thì 2
bơm P1 và P3 off.
Hình 3.1: Hình minh họa trạm bơm
3.2. Sơ đồ công nghệ
Để điều khiển giám sát mực nước, ta cần một sensor cảm biến mức S, 3 chân của cảm
biến được đấu với nguồn cung cấp, đầu vào AI0, M của cổng module analog mở rộng.
Khi giá trị S thay đổi tương ứng có biến nhớ AIW64 (do người lập trình chọn) thay
đổi. Giá trị này sẽ được kiểm tra theo lưu đồ thuật toán dưới đây để điều khiển đóng
mở bơm P1 và P3.
Đối với mô hình luận văn, sử dụng biến trở 10k với nguồn cấp 5V thay thế cho tín
hiệu thu được từ cảm biến, như hình 3.2.
Hình 3.2: Sơ đồ công nghệ

3.3. Lưu đồ thuật toán
Hình 3.3: Lưu đồ thuật toán
3.4 Chương trình PLC
- Biến đổi từ số int sang số thực
-Chia cho thang 5 (biểu diễn max cột nước 5m)
-Lệnh so sánh dưới mức cho phép (0.5m) để điều khiển bơm cấp P1
-Lệnh so sánh trên mức cho phép (4.5m) để điều khiển bơm thoát P3
-Lệnh so sánh ở trong giới hạn cho phép (0.5~4.5m) hai bơm không hoạt động