BTL Hệ thu thập dữ liệu và truyền số liêu Hệ thống đếm và đóng gói sản phẩm

LỜI MỞ ĐẦU
Trong công cuộc đổi mới và phát triển nền khoa học kỹ thuật ngày càng
được chú trọng, do vậy ngành công nghiệp hoá và hiện đại hoá được quan tâm
hàng đầu. Nhằm giảm sức lao động của con người tăng cao năng suất hiệu quả
kinh tế cao nhờ có những dây chuyền hệ thống tự động ngày càng hoàn thiện, từ
đơn giản đến phức tạp từ tự động hoá từng phần đến toàn bộ dây chuyền nhờ sự
phát triển vượt bậc của các linh kiện điện tử gọn nhẹ và đa năng làm việc ổn định
độ tin cậy lớn đã giúp các nhà thiết kế và chế tạo ra những sản phẩm với chất
lượng cao giá thành hạ. Được sự hỗ trợ phát triển mạnh của công nghệ thông tin
cùng với yêu cầu về tự động bộ thiết bị khả lập trình PLC ra đời đã trở thành một
công cụ hoàn hảo để phục vụ cho hệ thống tự động hoá quá trình sản xuất. Ngoài
ra máy tính cũng được dùng như một thiết bị điều khiển vạn năng, nó được đặt trực
tiếp trên các dây chuyền công nghệ để giám sát và quản lý các quá trình. Để trợ
giúp con người điều khiển một cách tối ưu của quá trình sản xuất với hiệu quả cao.
Trong quá trình học và được sự đồng ý của thầy hướng dẫn nhóm chúng em
được giao nhiệm vụ: "Thiết Kế Hệ Điều Khiển Và Giám Sát Thiết Bị Hệ “Đếm
và đóng gói sản phẩm”
Song do thời gian có hạn và kinh nghiệm chưa có, nên trong bản đồ án của
chúng em còn có nhiều sai sót. Nhưng được sự giúp đỡ của bạn bè trong lớp và đặc
biệt được sự hướng dẫn tận tình của cô giáo Nguyễn Thu Hà đã giúp đỡ và sửa
chữa để chúng em hoàn thiện bộ đồ án tốt nghiệp này.
Em xin chân thành cảm ơn !

1


CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÍ THUYẾT
1.1. Phân tích công nghệ
Phân phối liệu một trong những sản phẩm là quan trọng trong các doanh nghiệp chế
biến, sản xuất hiện nay. Phân phối liệu có tác dụng xác định chính xác các mức khối
lượng nguyên liệu định sẵn cho sản phẩm. Nó sẽ được xác định đồng thời tất cả các loại

nguyên liệu sau đó tập trung lại tại một băng tải hoặc máy trộn nguyên liệu để tạo ra hỗn
hợp nguyên liệu. Sản phẩm đầu ra khi sử dụng hệ thống phân phối liệu sẽ đảm bảo được
chất lượng tiêu chuẩn cao nhất theo đúng tỉ lệ thành phần mong muốn. Hiện hệ thống cân
phối liệu đang được ứng dụng phổ biến trong các nhà máy, doanh nghiệp sản xuất như: xi
măng, nhà máy thức ăn chăn nuôi, phân bón, bột thạch cao, bột trét tường, xi măng
tươi.....Hầu hết các sản phẩm cần được trộn nguyên liệu theo một tỉ lệ nhất định sẽ cần
đến một hệ thống phân phối liệu để làm việc này.
1.2. Tìm hiều PLC-S7-300
1.2.1. Khái quát về PLC sử dụng
 Định nghĩa:
Thiết bị điều khiển logic khả trình PLC (Programmable Logic Controller) là loại
thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông qua các dạng
ngôn ngữ lập trình, thay cho việc phải thể hiện thuật toán đó bằng mạch số, rơ-le.
Ưu điểm:
 Nhỏ gọn
 Dễ thay đổi thuật toán
 Dễ trao đổi thông tin với môi trường xung quang (với PLC khác hoặc với máy
tính)
 Ứng dụng nhiều ngôn ngữ lập trình: Step 7 (LAD/FBD/STL), SCL, GRAPH,
HiGrap
 Các bộ phận của PLC
 Bộ vi xử lí trung tâm (CPU)
 Hệ điều hành
 Bộ nhớ chương trình
 Các cổng vào ra...
2


Hình 1 - Cấu trúc bên trong của PLC S7-300

 Các tín hiệu kết nối với PLC S7-300
 Tín hiệu số: Là các tín hiệu thuộc dạng hàm Boolean, dạng tín hiệu chỉ có 2 trị 0
hoặc 1.
Đối với PLC Siemens:
 Mức 0: Tương ứng với 0V hoặc mạch hở
 Mức 1: Tương ứng với 24V
Ví dụ: Tín hiệu từ nút nhấn, từ các công tắc hành trình,... đều là những tín hiệu số.
Tín hiệu tương tự: Là tín hiệu liên tục từ 0-10V hoặc 4-20mA.



Ví dụ: Tín hiệu đọc từ cảm biến loadcell, cảm biến nhiệt độ, cảm biến áp suất
 Kiểu dữ liệu và phân chia bộ nhớ
 Kiểu BOOL: Có độ dài là 2 và dung lượng một bit có giá trị 0 hoặc 1.
 Kiểu BYTE: gồm 8 bits, được dùng để biểu diễn số nguyên dương trong


khoảng từ 0 đến 255.
Kiểu WORD: gồm 2 bytes, biểu diễn một số nguyên dương từ 0 đến 65535.
3




Kiểu INT: gồm 2 bytes, biểu diễn số nguyên trong khoảng từ -32768 đến



32767.
Kiểu DINT: gồm 4 bytes, biểu diễn số nguyên từ -2147483648 đến



2147483648.
Kiểu S5T (hay S5TIME): khoảng thời gian, được tính theo giờ/phút/giây/mili

giây.
 Kiểu TOD: biểu diễn giá trị thời gian tính theo giờ/phút/giây.
 Kiểu DATE : biểu diễn giá trị thời gian tính theo năm/ tháng/ ngày.
 Kiểu CHAR: biểu diễn một hoặc nhiều kí tự (nhiều nhất là 4 kí tự).
 Cấu trúc bộ nhớ của CPU
Bộ nhớ của S7-300 chia làm 3 vùng chính:


Vùng chứa chương trình ứng dụng
Được chia làm 3 miền:
 OB (Organization Block): Miền chứa chương trình tổ chức.
 FC (Function): Miền chứa chương trình con được tổ chức thành hàm có biến
hình thức để dễ trao đổi dữ liệu với chương trình đã gọi nó.
 FB (Function Block): Miền chứa chương trình con được tổ chức thành hàm có



khả năng trao đổi dữ liệu với bất cứ một khối chương trình nào khác.
Vùng chứa tham số của hệ điều hành và chương trình ứng dụng:
 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 các biến cờ. Chương trình ứng dụng sử dụng vùng nhớ này để lưu trữ
các tham số cần thiết và có thể truy nhập nó theo bit (M), byte (MB), từ (MW)
hoặc từ kép (MD).

 T: Miền nhớ phụ vụ bộ thời gian (Timer) bao gồm việc lưu giữ giá trị thời gian
đặt trước (PV: Preset Value), giá trị đếm thời gian tức thời (CV: Current Value).
 C: Miền nhớ phục vụ bộ đếm (Counter) bao gồm việc lưu giữ giá trị đặt trước,



giá trị đếm tức thời, giá trị logic đầu ra của bộ đếm.
 PI: Miền địa chỉ cổng vào của các Module tương tự.
 PQ: Miền địa chỉ cổng ra của các Module tương tự.
Vùng chứa các khối dữ liệu:
Được chia thành 2 loại:

4


 DI (Data block): Miền chứa các dữ liệu được tổ chức thành khối. Kích thước
và số lượng khối do người sử dụng quy định, phù hợp với từng bài toán điều
khiển.
 L (Local data block): Miền dữ liệu địa phương, được các khối chương trình
OB, FC, FB tổ chức, 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 một số dữ
liệu trong miền nhớ này sẽ bị xóa đi sau khi kết thúc chương trình tương ứng
trong OB, FC, FB.
1.2.2. Các module mở rộng
Được chia thành 5 loại chính sau:








PS: ( Power Supply): Nguồn nuôi Cung cấp nguồn cho CPU và các module
khác.
SM ( Signal Module): Module tín hiệu vào ra, bao gồm:
 DI/DO: Digital Input/ Output
 AI/AO: Analog Input/ Output
IM (Interface Module): Module ghép nối
FM (Function Module): Module điều khiển riêng: điều khiển servo,...
CP (Communication Module): Module truyền thông

Hình 2 - Ghép nỗi Module mở rộng của PLC S7-300

Đối với yêu cầu của hệ thống này, do chỉ sử lý các tín hiệu là tín hiệu số lên em chỉ
cần sử dụng PS, CPU, IM và SM
5


Do đó không cần thêm model mở rộng mà chỉ cần dùng các đầu vào/ra số sẵn có
của PLC.
1.3. Tìm hiểu về HMI ( Phần mềm WinCC của SIEMENS )

Hình 3 - Giao diện của phần mềm WinCC 7.4

WinCC (Windows Control Center) là phần mềm tích hợp giao diện người máy
IHMI (Integrated Human Machine Inteface ) đầu tiên cho phép kết hợp phần mềm điều
khiển với quá trình tự động hóa. Những thành phần dễ sử dụng của Wincc giúp tích hợp
những ứng dụng mới hoặc có sãn mà không gặp bất kì trở ngại nào.
Đặc biệt với WinCC, người sử dụng có thể tạo ra một giao diện điều khiển giúp
quan sát mọi hoạt động của quá trình tự động hóa một cách dễ dàng.

Phần mềm này có thể trao đổi dữ liệu trực tiếp với nhiều lọi PLC của các hãng khác
nhau như Siemens, Mitsubishi, Allen Bradlay,... nhưng đặc biệt nó truyền thông rất tốt
với PLC của hãng Siemems. Nó được cài đặt trên máy tính và giao tiếp với PLC thông
qua cổng COM! hoặc COM2 (chuẩn RS-232) của máy tính. Do đó, cần phải có một bộ
chuyển đổi từ chuẩn RS-232 sang chuẩn RS-485 của PLC.
6


WinCC còn có đặc điểm là đặc tính mở. Nó có thể sử dụng một các dễ dàng với các
phần mềm chuẩn và phần mềm của người sử dụng, tạo nên giao diện người máy đáp ứng
nhu cầu thực tế một cách chính xác. Những nhà cung cấp hệ thống có thể phát triển ứng
dụng của họ thông qua giao diện mở của WinCC như một nền tảng để mở rộng hệ thống.
Ngoài khả năng thích ứng cho việc xây dựng các hệ thống quy mô lớn nhỏ khác
nhau, WinCC còn có thể dễ dàng tích hợp với những ứng dụng có quy mô toàn công ty
như việc tích hợp vớ những hệ thống cấp cao như MES (Manufacturing Excution
System- Hệ thống quản lý việc thực hiện sản xuất) và ERP (Enterprise Resource Planning
). WinCC cũng có thể sử dụng trên cơ sở quy mô toàn cầu nhờ hệ thống trợ giúp của
Siemems có mặt trên khắp thế giới.

7


CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ HỆ THỐNG
2.1. Lựa chọn thiết bị




Cảm biến: Sử dụng cảm biến hồng ngoại để phát hiện sản phẩm
Màn hình Led 7 thanh để hiển thị số lượng sản phẩm và số lượng thùng

Các nút ấn: Ở đây ta chỉ cần lựa chọn nút ấn thường mở sử dụng với điện áp hoạt




động 24V.
Đèn LED: Lựa chọn đèn LED hoạt động trên điện áp 24VDC.
Động Cơ: Có thể sử dụng động cơ 1 chiều điện áp 220V hoặc động cơ xoay chiều
không đồng bộ 3 pha thông qua 1 rơ le trung gian để điều khiển

Qua các thông số trên em lựa chọn
 PLC
Em chọn PLC với CPU314C – 2DN/DP và chỉ cần 1 module mở rộng cho các đầu
vào/ra số. DI16/Do16.

Hình 4 - PLC S7-300 CPU314C – 2DN/DP

8


 Động cơ

Hình 5 - Động cơ điện 3 pha xoay chiều

 Màn hình LED 7 Thanh

Led 7 0.56 4 Số Anot
Hình 6 – Led 7 thanh

9

 Cảm biến hồng ngoại
Cảm biến hồng ngoại

Hình 7 - Cảm biến hồng ngoại

 Rơ le trung gian hỗ trợ điểu khiển động cơ
Rơ le trung gian 24VDC

Hình 8 - Rơ le trung gian 24VDC

 Nút ấn
Nút ấn nhả 24VDC

Hình 9 - Nút ấn nhả 24VDC

2.2. Xây dựng sơ đồ khối
Sơ đồ toàn bộ hệ thống:
10


Khối hiển thị

Khối điều
khiển trung tâm

Khối cảm biến

Khối chấp hành

Hình 10 – Sơ đồ sơ đồ khối toàn hệ thống

11


Lưu đồ thuật toán
Begin

ON=1

C1 =C1+1

Băng tải 2 =1

S

OFF=1
S

Đ
CB2=1

Băng tải 1=0
Băng tải 2=0

Băng tải 1 =1
S

Băng tải 2 =0

END

Đ
Băng tải 1=1

C0=C0+1

S

Đ
C0=Value

Băng tair1 =0
Băng tải 2=1
Đ
Hình 11 - Lưu đồ thuật toán

12


2.3. Mạch lực, bảng địa chỉ và sơ đồ đấu dây, thực hiện bài toán điều khiển

- Bảng định địa chỉ các đầu vào:
STT
1
2
3
4
5

Tên
S1
S2
S3
START
STOP

Địa chỉ
I 0.2
I 0.3
I 0.4
I 0.0
I 0.1

Loại Bit
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL
BOOL

Comment
Cảm biến đếm sản phẩm
Cảm biến phát hiện thùng
Cảm biến đếm số lượng thùng
Khởi động hệ thống
Dừng hệ thống

Bảng 1 - Bảng định địa chỉ các đầu vào PLC

- Bảng định địa chỉ các đầu ra:
STT
1
2
3

Tên
Băng tải1
Băng tai2
Đèn Run

Địa
Loại Bit
chỉ
Q 0.1 BOOL
Q 0.2 BOOL
Q 0.3 BOOL

Comment

Bảng 2 - Bảng định địa chỉ các đầu ra của PLC

13


- Sơ đồ đấy dây:
L

I0.0

Q0.0

STOP

I0.1

Q0.1

S1

I0.2

Q0.2

S2

I0.3

S3

I0.4

START

2
4V

S7 – 300
CPU

314C -2PN/DP

De
n Run
Bă
ng tải1
Bă
ng tải2

-

…

+
2
4V

+

L+

-

M

M

Hình 12 - Sơ đồ đấu dây của PLC

- Chương trình lập trình trên PLC

14


Mô phỏng trên WinCC

15


2.4. Trình bày về giao thức truyền thông trong hệ thống
2.4.1. Phân cấp các thiết bị trong hệ thống và mô hình phân cấp chức năng trong hệ
thống mạng công ty
Có mô hình phân cấp chức năng công ty sản xuất công nghiệp:

Hình 13 - Mô hình phân cấp chức năng công ty sản xuất công nghiệp

Tương ưng với 5 cấp chức năng là 4 cấp của hệ thống truyền thông:

- Cấp quản lý: ( Management Level ) thu thập dữ liệu quá trình, phân tích và
tối ưu quá trình, thực hiện các báo cáo. Thiết bị sử dụng ở mức này là máy

-

tính.
Cấp tế bào: ( Cell Level ) thực hiện các chức năng điều khiển, tự động hoá và

-

tối ưu hoá. Các thiết bị sử dụng là máy tính, PLC, màn hình điều khiển OP.
Cấp trường: ( Field Level ) ghép nối các bộ điều khiển với thiết bị trong dây

-

chuyền sản xuất
Cấp Cảm biến/ Chấp hành: ( Actuator – sensor Level ) ghép cảm biến, chấp
hành với PLC
16


Từ đó em thấy rằng:
+ Các Van điều khiển , động cơ, đèn LED, các cảm biến thuộc vào cấp cảm
biến, chấp hàng ( Actuator sensor Level ).
+ PLC S7-300 thuộc vào cấp trường ( Field Level ) chức năng là điều khiển
+ HMI ( PC có chứa phần mềm WinCC ) thuộc vào cấp trường ( Field
Level ) chức năng là điều khiển giám sát.
2.4.2. Các giao thức truyền thông của PLC S7-300 CPU315 -2DP
Đối với mạng truyền thông công nghiệp của SIMENS thì ta có:

- Mạng Ethernet công nghiệp: tương tự mạng máy tính
- Mạng Profibus/ mạng MPI (Multipoint Interface)
- Mạng ASI
 Mạng Ethernet công nghiệp
Mạng Ethernet công nghiệp phát xuất từ mạng Ethernet, mạng này được đề xuất bởi
IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) năm 1985 gọi là chuẩn IEEE
802.3.Đầu tiên mạng LAN này là sản phẩm kết hợp của ba công ty Xerox, DEC và Intel
năm 1976 (Ether: môi trường truyền sóng ánh sáng theo quan niệm xưa, Net: mạng).
Chuẩn này dùng cáp đồng trục trở kháng 50 Ohm, truyền tin với vận tốc 10 Mb/s
theo kỹ thuật CSMA/CD, thường gọi là chuẩn 10BASE5 (10 có nghĩa 10Mb/s, BASE là
Baseband tín hiệu truyền đi không điều chế, 5 ứng với khoảng cách truyền 500m). Sau
này dùng cáp đồng trục loại nhỏ RG58A/U chuẩn 10BASE2. Các máy tính nối với nhau

theo cấu hình tuyến qua các đoạn cáp có đầu nối BNC đực (đầu nối BNC, Bayonet Neill
Concelman), nối với đầu nối hình T cắm vào card mạng. Hai đầu tuyến có đầu nối
Terminator là điện trở 50 Ohm để tránh phản xạ đầu cuối, khoảng cách tối đa đoạn cáp
là 185m. Các phát triển tiếp theo là Fast Ethernet (802.3u) 100BASE-T (T: cáp dây đôi
xoắn không bọc giáp; còn gọi là UTP : unshielded twisted pair), các máy tính nối với
nhau theo cấu hình sao (hay cây) qua các hub (hay switch) với các đầu nối RJ45. Đầu nối
này có 8 tiếp điểm, nối hai cáp mạng với nhau theo kết nối thẳng hay chéo. Dùng kết nối
thẳng khi nối máy tính với hub, kết nối chéo được dùng khi nối hai máy tính trực tiếp hay
nối hai hub với nhau. Chiều dài cáp nối tối đa từ máy tính đến hub hay hub - hub là
17


100m, tối đa 3 hub được sử dụng. Hiện nay đã phát triển Gigabit Ethernet (802.3z,
802.3ab, 802.3ae) với vận tốc truyền 1GB và 10GB.

Hình 14 - Đầu nối RJ45 cho Ethernet

Chuẩn 10BASE- FL, 100BASE-FL sử dụng khi truyền bằng sợi quang với chiều dài
đến 2000m.
Mạng công nghiệp Ethernet dùng cáp ba lớp triaxial cable để tăng tính chống nhiễu,
thayđầu nối RJ45 bằng đầu nối D 9 chân hay 15 chân với cáp 727.1 gồm 4 cặp dây xoắn.
Các hub gọi chung là thành phần mạch (network component) gồm các module kết
nốiquang OLM (Optical Link module), điện ELM (Electrical Link Module) và OSM
(OpticalSwitch module). Cách thức nối dây mạng cũng theo phương pháp thẳng và chéo.
Máy tính và PLC ghép với nhau trên mạng Ethernet qua card hay module Ethernet
CP(CP: Communication Processor) trao đổi lượng thông tin lớn. Trong công nghiệp
mạng Ethernetthường dùng để kết nối mạng máy tính công ty với mạng PLC ở phân
xưởng.

18

Hình 15 - Kết nối các thiết bị qua mạng truyền thông Ethernet

Kỹ thuật truy cập mạng là CSMA/CD, các trạm đều có quyền ngang nhau, giao thức
truyền tin có thể là ISO hay TCP/IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol).
Lập trình giao tiếp cho các trạm trên mạng thực hiện theo các cách sau:

- Các hàm giao tiếp SFC và SFB, cài sẵn trong phần mềm Step7, thuộc lớp 7
của mô hình ISO.
- Giao diện SEND/ RECEIVE với các hàm FC AG_SEND, AG_RECV
- Phần mềm NCM S7 for industrial Ethernet để cấu hình các module CP
- Các hàm SAPI-S7 ngôn ngữ C cho máy tính.
- Phần mềm SCADA giao diện người -máy (Win CC, Intouch, citech)
 Mạng Profibus
Mạng Profibus được phát triển đầu tiên tại Đức, sau đó áp dụng rộng rãi ở Châu Au
theo chuẩn EN 50170. Đây là mạng ở mức tế bào và mức trường, thông tin truyền trên
cáp hai sợi hay sợi quang, vận tốc truyền thấp hơn so với mạng Ethernet,từ 9.6kb/s đến
12Mb/s theo chuẩn RS485
Kỹ thuật truy cập là truyền thẻ giữa các trạm chủ và truyền thông tin giữa chủ tớ,
mỗi trạm có thể gán là chủ hay tớ . Trên mạng có thể có nhiều trạm chủ.
Trên mạng có máy tính, PLC, panel điều khiển OP… Các PLC hay máy tính trong
mạng phải được trang bị module Profibus- CP.

19


Hình 16 - Kết nối các thiết bị qua truyền thông Profibus

Số trạm trong một đoạn tối đa là 32 với chiều dài 1000m ở vận tốc truyền 93.75kb/s

và100m ở vận tốc truyền 3Mb/s đến 12Mb/s. Nếu dùng bộ lặp lại thì số trạm tối đa trong
mạng là127. Sử dụng cáp quang với bộ ghép OLM (Optical link module) khoảng cách có
thể lên đến 15000m.
Mạng Profibus có các biến thể sau:

- Profibus DP (Distributed periphery, Decentralized periphery): dùng cho tự
-

động hoá sản xuất ở mức trường, liên kết với các tín hiệu quá trình.
Profibus FMS (Field bus Message Specifications): dùng cho tự động hoá

-

tổng quát ở mức tế bào, liên kết với PLC và PC, dùng chung mạng DP.
Profibus PA (Process Automation): áp dụng tự động hoá cần độ an toàn cao,
kết nối trực tiếp cảm biến và chấp hành.

20


Hình 17 - Kết nối Profibus – DP

Hình 18 - Kết nối Profibus DP – PA

Phần mềm cho mạng Profibus bao gồm:

- NCMS7 cho Profibus đặt cấu hình cho CP
- Các hàm tích hợp trên STEP7
- Các hàm C cho PC
 Mạng AS – I

Mạng AS - I (Giao tiếp cảm biến chấp hành Actuator Sensor interface) là cấp mạng
thấp nhất trong hệ thống tự động hoá. Mạng này giúp thay thế bó dây điện nối từ cảm
biến và chấp hành ở dây chuyền sản xuất đến trung tâm điều khiển bằng cáp điện . Cáp
làm hai nhiệm vụ: cung cấp nguồn cho cảm biến và trao đổi thông tin giữa ASI master
21


với Cảm biến - Chấp hành nhị phân. Mạng được bảo trợ bởi hội quốc tế AS có địa chỉ
www.as-interface.com.
Mạng ASI là mạng một chủ nhiều tớ, mỗi tớ có một địa chỉ, chủ sẽ lần lượt truy cập
thông tin từ tớ và chờ đợi trả lời. Thông tin truyền trên đường dây cấp điện theo nguyên
lý điều chế dòng. Cáp mạng nối theo cấu trúc cây với chiều dài lên đến 100m. Nếu chiều
dài lớn hơn nên dùng bộ lặp lại repeater. Một mạng ASI có tối đa 31 thiết bị tớ, mỗi thiết
bị có địa chỉ từ 1 đến 31, ấn định bởi ASI chủ. Mỗi thiết bị tớ nhận 4 bit và truyền 4 bit
dữ liệu, do đó mạng ASI nhận và truyền đến 248 cảm biến/ chấp hành nhị phân ( Chuẩn
V2.1 nối đến 62 trạm tớ). Vận tốc truyền trên tuyến là 167kb/s với thời gian truy cập
khoảng 5ms.
Các thành phần của mạng ASI gồm có:

- AS-i Chủ: điều khiển mạng
- Module AS-I: ghép Cảm biến/ Chấp hành với mạng.
- Cáp AS-I: hai dây tiết diện 1.5mm2vỏ cao su nối vật lý các phần tử trong
-

mạng
Bộ nguồn AS-I: cấp nguồn
Cảm biến/ Chấp hành nhị phân với chip AS-i
Bộ xác định địa chỉ: tạo địa chỉ cho các thiết bị tớ
SCOPE AS-Interface: chương trình giám sát cho máy tính

Hình 19 – Vị trí của mạng AS- Interface

22


Hình 20 - Sơ đồ kết nối các thành phần trong hệ thống AS – I

 Giao diện MPI
Giao diện MPI (Multipoint Interface) dùng để ghép PLC và máy tính với nhau, tích
hợp sẵn trong PLC, là một loại mạng đơn giản với số trạm tối đa là 32, vận tốc truyền
chuẩn 187.5kb/s. Môi trường truyền là cáp hai dây hay sợi quang. Phần mềm tích hợp
trong STEP7

Hình 21 - Hệ thống mạng qua giao diện MPI

23


Bên cạnh đó còn có các giao thức tới từ các công ty bên ngoài:
CAN : Viết tắt của Controller Area Network và được tạm dịch là Mạng Điều Khiển
Vùng. Mạng CAN ra đời gần như đáp ứng nhiều vấn đề cho các hệ thống điện trong xe,
với truyền tải dữ kiện trên 2 dây dẫn, tốc độ truyền tải cao, độ sai số rất thấp, độ tin cậy
cao. Các hệ thống điện đã được nối với nhau bởi mạng CAN 2 dây này.
DiviceNet : là một hệ thống bus được hãng Allen-Bradley phát triển dựa trên cơ sở
của CAN, dùng để nối mạng cho các thiết bị đơn giản ở cấp chấp hành. Sau này, chuẩn
DeviceNet được chuyển sang dạng mở dưới sự quản lý của hiệp hội ODVA (Open
DeviceNet Vendor Asscociation) và được dữ thảo chuẩn hóa IEC 62026-3.
2.4.3. Giao thức sử dụng trong hệ thống
Trong hệ thống này em thấy:
* Nếu chỉ cần việc kết nối giữa PC – PLC – Các thiết bị chấp hành mà không cần

kết nối nhiều các PLC , PC ( HMI ) với nhau thì em sẽ lựa chọn giao thức kết nối là MPI.
MPI (Multipoint Interface) tích hợp sẵn trong PLC và được hỗ trợ kết nối ngay trên
phần mềm Simatic Management. Để kết thồi thì chỉ cần mua 1 bộ chuyển đôi USB qua
Adapter sang MPI. Một phần là do hệ thống đơn giản không yêu cầu nhiều về tốc độ
truyền dữ liệu nên MPI có thể chấp nhận được.
Đối với cơ cấu chấp hành thì do chỉ có 6 đầu vào số là nút ấn và cảm biến nên
chúng ta có thể kết nối trực tiếp vào PLC và thông qua giao thức Profibus – DP để kết nối
module mở rộng với CPU.
* Nhưng nếu mà hệ thống trong bài chỉ là 1 phần nhỏ của cả 1 hệ thống lớn trong
công ty thì em sẽ lựa chọn giao thức Profibus. Đặc biệt là Profibus – DP.
PROFIBUS định nghĩa các đặc tính của một hệ thống bus cho phép kết nối nhiều
thiết bị khác nhau, từ các thiết bị trường cho tới vào/ra phân tán, các thiết bị điều khiển
vào giám sát.
PROFIBUS có 3 loại giao thức chuẩn:

- PROFIBUS – FMS
24


- PROFIBUS – DP
- PROFIBUS – PA
FMS là giao thức nguyên bản của PROFIBUS, được dùng chủ yếu cho việc giao
tiếp giữa các máy tính điều khiển và điều khiển giám sát. Sau đó là sự ra đời của DP vào
năm 1993 – một giao thức đơn giản vào nhanh hơn nhiều so với FMS.
DP được xây dựng tối ưu cho việc kết nối các thiết bị vào/ra phân tán và các thiết bị
trường với các máy tính điều khiển.
PA là kiểu đặc biệt được sử dụng ghép nối trưc tiếp các thiết bị trường trong các lĩnh
vực tự động hóa các quá trình có môi trường dễ cháy nổ, đặc biệt trong công nghiệp chế
biến. Thực chất PROFIBUS – PA chính là sự mở rộng của PROFIBUS – DP xuống cấp
trường cho lĩnh vực công nghiệp chế biến.

PROFIBUS – DP sử dụng chuẩn RS-485 và cáp quang cho phần truyền dẫn tín
hiệu. Trong đó chuẩn RS-485 thông dụng hơn vì nó cú giá thành thấp, dễ đấu nối, tốc độ
truyền cao. RS-485 có cấu trúc dạng Bus, sử dụng cáp đôi xoắn có vỏ bọc chống nhiễu
làm môi trường truyền dẫn

25