Nghiên cứu thiết kế mạng truyền thông PLC với biến tần qua Profidrive ứng dụng cho hệ truyền động

TRƯỜNG ĐẠI HỌC

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KINH TẾ - KỸ THUẬT CÔNG
NGHIỆP

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

KHOA ĐIỆN

BẢNG THEO DÕI TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Họ tên SV: Nguyễn Đại Ca
MSSV: 1900100 có
Lớp: ABC - XYZ
Họ tên CBHD: …………………..Đơn vị: Khoa Điện
Tên đề tài LVTN: Nghiên cứu thiết kế mạng truyền thông PLC với
biến tần qua Profidrive ứng dụng cho hệ truyền động trong phòng thí
nghiệm PLC

Khối lượng

Tuần
lễ

Ngày

1

2

3

4

CBGD ký

Đã thực hiện

Tiếp tục thực hiện

25/3 - 1/4

Tổng quan về PLC
S7 1200

Tổng quang về PLC
S7 1200( file word )

1/4 - 8/4

Tổng quan về PLC
S7 1500

Tổng quang về PLC
S7 1500( file word )

8/4 - 15/4

Tìm hiểu truyền

thông Profinet

Tổng qua về mạng
15/4 - 22/4
truyền thông profinet

i

Tìm hiểu truyền
thông Profinet
( file word )
Tổng qua về mạng
truyền thông
profinet


5

Kiểm
tra
giữa
kỳ

Tổng qua về mạng
22/4 - 29/4 truyền thông profinet
vàthiết bị

Tổng qua về mạng
truyền thông
profinet vàthiết bị

Đánh giá khối lượng hoàn thành: ……... %.
Đề nghị được tiếp tục / không tiếp tục thực hiện
LVTN:……………………………….

29/4 -6/5

Tổng qua về mạng
truyền thông profinet
vàthiết bị

Tổng qua về mạng
truyền thông
profinet vàthiết bị

7

6/5 - 13/5

Truyền thông với
biến tần vàgiao thức
PROFIDRIVE

Truyền thông với
biến tần vàgiao
thức PROFIDRIVE

8

13/5 - 20/5

Lập trình vàmô
phỏng trên HMI

Lập trình vàmô
phỏng trên HMI

9

20/5 - 27/5

Nạp code, test thử
môhình

Chạy môhình

27/5 - 3/6

Hoàn thiện quyển
luận văn tốt nghiệp
vàbảo vệ

Hoàn thiện quyển và
bảo vệ

6

10

Ngày...... tháng....... năm 2019

Khoa (Bộ môn) xác nhận

ii


PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ LUẬN VĂN
1. Thông tin sinh viên
Họ vàtên:
Tel:

MSSV:
Email:

2. Thông tin đề tài
Đề tài: “Nghiên cứu thiết kế mạng truyền thông PLC với biến tần qua
Profidrive ứng dụng cho hệ truyền động trong phòng thínghiệm PLC ”
Luận văn được thực hiện tại : Khoa Điện - Điện tử, Trường Đại Học
Kinh Tế Kỹ Thuật Công Nghiệp.
3. Các nhiệm vụ cụ thế của đề tài
 Chương 1: Tổng quan về PLC.
 Chương 2: Mạng truyền thông PROFINET.
 Chương 3: Truyền thông biến tần và giao thức PROFIDRIVE và
thiết bị
 Chương 4: Lập trình và điều khiển giám sát trên HMI
 Chương 5: Kết luận

HàNội, ngày…. tháng…. năm 2019
SV thực hiện luận văn

iii

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
Giáo viên hướng dẫn xác nhận về mức độ hoàn thành và cho phép được bảo
vệ:
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………….…..
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………

HàNội, ngày….. tháng….. năm 2019
Giáo viên hướng dẫn

iv


LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan:




Những nội dung trong báo cáo này là do em thực hiện dưới sự
hướng dẫn trực tiếp của thầy Gì Văn Đấy
Mọi tham khảo dùng trong báo cáo này đều được trí
ch dẫn rõràng

tên tác giả, tên công trình, thời gian, địa điểm công bố.
Các số liệu trong báo cáo là trung thực và có nguồn gốc rõ ràng.
Nếu sai em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

v


LỜI CẢM ƠN
Để luận văn đạt kế quả tốt đẹp, em đã nhận được sự hỗ trợ, giúp đỡ
của nhiều cơ quan, tổ chức, cánhân. Với tì
nh cảm sâu sắc, chân thành, cho
phép em được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tất cả các cá nhân và cơ quan đã
tạo điều kiện giúp đỡ em trong quátrình học tập vànghiên cứu đề tài.
Nhóm em đã lựa chọn đề tài. “Nghiên cứu thiết kế mạng truyền
thông PLC với biến tần qua Profidrive ứng dụng cho hệ truyền động
trong phòng thínghiệm PLC ”
Trong quátrì
nh thực hiện đề tài này, em xin gửi lời cảm ơn trân thành
đến Thầy Gì Văn Đấy, Khoa Điện- Điện tử, trường ĐH Kinh tế - Kỹ thuật
Công nghiệp, đã hướng dẫn tận tì
nh vàchỉ dẫn các bước, cung cấp những tài
liệu nghiên cứu quý báu, hướng dẫn nghiên cứu để chúng em cóthể thực hiện
được yêu cầu của đề tài.
Trong quátrình thực hiện đề tài, dựa theo những kết quả đã đạt được
ban đầu, dù đã rất cố gắng tuy nhiên không tránh khỏi những thiếu sót vàhạn
chế nhất định. Vìvậy, em rất mong nhận được sự góp ý, bổ sung của các thầy
cô để đề tài được tối ưu và hoàn thiện hơn
Em xin chân thành cảm ơn!

vi

Mục lục
LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PLC .............................................................. 2
1.1. KHÁI QUÁT BỘ LẬP TRÌNH PLC S7 1200 ..............................................2
1.2. KHÁI QUÁT BỘ LẬP TRÌNH PLC S7 1500. ................................................6

CHƯƠNG 2: MẠNG TRUYỀN THÔNG PROFINET ................................... 9
2.1. TỔNG QUAN MẠNG TRUYỀN THÔNG PROFINET ................................9
2.1.1. Giới thiệu chung ......................................................................................10
2.1.2. Các cấu hình truyền thông của PROFINET ............................................11
2.1.3. Giao thức truyền vàcấu trúc mạng của PROFINET ..............................15
2.1.4. So sánh giữa PROFIBUS vàPROFINET ...............................................15
2.2. TẬP LỆNH TRUYỀN THÔNG CỦA PROFINET .......................................17
2.2.1. Truyền thông với chế độ AD HOC .........................................................17
2.2.2. Tuyền thông với TCP vàISO-on-TCP....................................................17
2.2.3. Lệnh TSEND_C vàTRCV_C .................................................................19
2.2.4. Lệnh TCON, TDISCON TSEND vàTRCV ...........................................22
2.2.5. Lệnh truyền thông S7 Communication ...................................................24

CHƯƠNG 3: TRUYỀN THÔNG BIẾN TẦN VỚI GIAO THỨC
PROFIDRIVE VÀ THIẾT BỊ ......................................................................... 27
3.1.TỔNG QUAN VỀ PROFIDRIVER. ..............................................................27
3.2. THIẾT KẾ MẠNG TRUYỀN THÔNG PLC VỚI BIẾN TẦN QUA
PROFIDRIVE .......................................................................................................29
3.2.1. Đặc tả cấu trúc gói tin trong AK1 ...........................................................29
3.2.3. Truyền thông biến tần với PLC qua Profinet ..........................................32
3.3. CÁC THIẾT BỊ CÓ TRONG MÔ HÌNH ......................................................34

CHƯƠNG 4: LẬP TRÌNH VÀ ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT TRÊN HMI ...... 38
4.1.TẠO VÀ CẤU HÌNH 1 NEW PROJECT ........................ 错误!未定义书签。
4.2.TRUYỀN THÔNG PROFINET ....................................... 错误!未定义书签。
4.2.1. Chương trình PLC và HMI ....................................... 错误!未定义书签。

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN .............................................................................. 38
5.1. KẾT LUẬN ....................................................................................................39

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 40

vii


viii


Danh mục hình ảnh
Hình 1.1.PLC S7-1200 ...................................................................................... 2
Hình 2.1 PROFINET đáp ứng mọi yêu cầu cho công nghệ tự động hóa ......... 9
Hình 2.2 Tổng quan về PROFINET ............................................................... 11
Hình 2.3. Truyền thông Profinet IO vàProxy PN/BP .................................... 12
Hình 2.4. Mối liên hệ giữa CR vàAR ............................................................ 13
Hình 2.5. Một thiết bị trường cóthể truy cập bởi nhiều IO Controller .......... 13
Hình 2.6 Mô đun hóa với Profinet CBA ......................................................... 14
Hình 2.7 PROFINET theo môhình OSI ......................................................... 15
Hình 2.8. Các kiểu cấu trúc mạng Profinet ..................................................... 15
Hình 3.1: Môhì
nh PROFIDRIVE .................................................................. 28
Hình 3.5. PLC S7 1200 CPU 1214 DC/DC/DC ............................................. 34
Hình 3.3: Cảm biến quang .............................................................................. 36

Hình 3.6: Hì
nh ảnh máy nén khí..................................................................... 36

ix


Danh mục bảng
Bảng 1.1. Thông tin về CPU 1211C/1212C ..................................................... 3
Bảng 1.2. Thông tin về CPU 1214C/1215C ..................................................... 4
Bảng 2.1 . So sánh đặc điểm của PROFIBUS vàPROFINET. ...................... 16
Bảng 2.2. Giao thức vàcác chế độ truyền nhận dữ liệu ................................. 18
Bảng 2.3. Giao thức vàlệnh truyền thông ...................................................... 19
Bảng 2.4. Tham số của tập lệnh TSEND_C ................................................... 20
Bảng 2.5. Tham số của lập trì
nh TRCV_C ..................................................... 21
Bảng 2.6. Tham số của tập lệnh TCON/TDISCON ....................................... 22
Bảng 2.7. Tham số của tập lệnh TSEND ........................................................ 23
Bảng 2.8. Tham số của tập lệnh TRCV_C...................................................... 24
Bảng 2.9. Tham số của tập lệnh GET ............................................................. 25
Bảng 2.10. Tham số của tập lệnh PUT. .......................................................... 26
Bảng 3.1. Cấu trúc của telegram 1, speed control .......................................... 30
Bảng 3.2. Ý nghĩa các bit trong Word điều khiển (STW1) của G120 ............ 31

x


LỜI MỞ ĐẦU
Đất nước ta đang trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa, yêu cầu
ứng dụng tự động hoángày càng cao vào trong đời sống sinh hoạt, sản xuất .
Điều khiển tự động không còn mới mẻ trên thế giới nó đã trở thành một

ngành khoa học kỹ thuật chuyên nghiên cứu vàứng dụng trong nhiều lĩnh vực
không chỉ trong nông nghiệp, công nghiệp, sinh hoạt mà còn được ứng dụng
trong nhiều lĩnh vực khoa học kỹ thuật khác.
PLC ngày càng cónhiều ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực công nghiệp
nhờ vào các tính năng ưu việc mà nó có được: PLC cókhả năng thay thế hoàn
toàn các phương pháp điều khiển trước đây,khả năng điều khiển thiết bị dễ
dàng vàlinh hoạt dựa vào việc lập trì
nh trên các lệnh logic cơ bản; khả năng
định thời, đếm, giải quyết các vấn đề toán học vàcông nghệ, khả năng tạo lập,
gửi đi, tiếp nhận những tí
n hiệu nhằm mục đích kiểm soát sự kích hoạt, đình
chỉ những chức năng của máy hoặc một dây chuyền công nghiệp,…

SVTH:Nguyễn Đại Ca
GVHD: Th.S Gì Văn Đấy

1


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PLC
1.1.

KHÁI QUÁT BỘ LẬP TRÌNH PLC S7 1200

Bộ điều khiển PLC S7 – 1200 được sử dụng với sự linh hoạt vàkhả
năng mở rộng phù hợp đối với hệ thống tự động hóa nhỏ vàvừa tương ứng
với người dùng cần. Thiết kế nhỏ gọn, cấu hình linh động, hỗ trợ mạnh mẽ về
tập lệnh đã làm cho PLC S7-1200 trở thành một giải pháp hoàn hảo trong việc
điều khiển, chọn lựa phùhợp đối với nhiều ứng dụng khác nhau.
CPU của S7 – 1200 được kết hợp với một vi xử lý, một bộ nguồn tí

ch
hợp, các tín hiệu đầu vào/ra, thiết kế theo nền tảng Profinet, các bộ đếm/phát
xung tốc độ cao tích hợp trên thân, điều khiển vị trí(motion control), vàngõ
vào Analog đã làm cho PLC S7 – 1200 trở thành bộ điều khiển nhỏ gọn
nhưng mạnh mẽ. Sau khi download chương trình xuống CPU vẫn lưu giữ
những logic cần thiết để theo dõi vàkiểm soát các thiết bị/thông tin trong ứng
dụng của người lập trình. CPU giám sát ngõvào vànhững thay đổi của ngõra
theo logic trong chương trình người dùng cóthể bao gồm các phép toán logic
của đại số Boolean, những bộ đếm, bộ định thì, các phép toán phức tạp,
những giao tiếp truyền thông với những thiết bị thông minh khác.
PLC S7 – 1200 được tích hợp sẵn 1 cổng Profinet để truyền thông
mạng Profinet. Ngoài ra, PLC S7 – 1200 cóthể truyền thông Profibus, RS485
hoặc RS232 thông qua các module mở rộng.

Hình 1.1.PLC S7-1200
Hiện nay, PLC S7-1200 có nhiều dòng CPU khác nhau như: CPU
1211C, CPU 1212C, CPU 1214C, CPU 1215C, CPU 1217C và đồng thời cho
người dùng cónhiều sự lựa chọn với các nguồn điện áp AC/DC, tín hiệu đầu
vào/ra Relay/DC…
SVTH:Nguyễn Đại Ca
GVHD: Th.S Gì Văn Đấy

2


Tuy nhiên, tùy ứng dụng và chương trình mà người dùng lựa chọn CPU
cho phù hợp với cấu hì
nh hệ thống và giá thành để làm cho hệ thống tốt
nhưng kinh tế thấp.
Bảng 1.1. Thông tin về CPU 1211C/1212C

Đặc điểm
Work
Bộ nhớ chương trình

CPU 1211C

CPU 1212C

50 KB

50 KB

Load

1 MB

Retentive

10 Kb

Digital

6DI/4DO

8DI/6DO

I/O tí
ch hợp
Analog

2AI

Input

1024 Byte

Output

1024 Byte

Process image
Vùng nhớ M

4096 Byte

Module mở rộng

-

2

SB, BB, CB

1

Module mở rộng CM

3

Bộ đếm tốc độ cao

HSC

Tổng cộng

Lên tới 6

1 MHz

-

100/180 KHz

I0.0 ÷I0.5

30/120 KHz

Bộ phát xung
PTO/PWM(2)

Thẻ nhớ
SVTH:Nguyễn Đại Ca
GVHD: Th.S Gì Văn Đấy

-

I0.6÷I0.7

Tổng cộng

Lên tới 4

1 MHz

-

100 KHz

Q0.0÷Q0.3

20 KHz

Q0.4÷Q0.5
Hỗ trợ

3


Lưu trữ thời gian thực: 20 ngày/nhỏ nhất 12 ngày tại 40°C
Tích hợp cổng Profinet

1

Tốc độ xử lýphép toán số thực

2.3𝜇𝑠/lệnh

Tốc độ xử lýphép toán Boolean

0.08𝜇𝑠/lệnh

Bảng 1.2. Thông tin về CPU 1214C/1215C
Đặc điểm
Work
Bộ nhớ chương trình

CPU1214C

CPU 1215C

100 KB

100 KB

Load

4 MB

Retentive

10 KB

Digital

14 DI/10 DO

I/O tí
ch hợp
Analog

2 AI

2AI/2AO

Input

1024 Byte

Output

1024 Byte

Process image
Vùng nhớ M

8196 Byte

Module mở rộng

8

SB, BB, CB

1

Module truyền thông CM

3

Bộ đếm tốc độ cao
HSC

Bộ phát xung

SVTH:Nguyễn Đại Ca
GVHD: Th.S Gì Văn Đấy

Tổng cộng

Lên tới 6

1 MHz

-

100/180 KHz

I0.0÷I0.5

30/120 KHz

I0.6÷I1.5

Tổng cộng

Lên tới 4

4


PTO/PWM(2)

1 MHz

-

100 KHz

Q0.0÷Q0.3

20 kHz

Q0.4÷Q1.1

Thẻ nhớ

Hỗ trợ

Lưu trữ thời gian thực: 20 ngày/nhỏ nhất 12 ngày tại 40°C
Tích hợp cổng Profinet

1

Tốc độ xử lýphép toán số thực

2.3𝜇𝑠/lệnh

Toán số xử lýphép toán boolean

0.08𝜇𝑠/lệnh

SVTH:Nguyễn Đại Ca
GVHD: Th.S Gì Văn Đấy

5


1.2. KHÁI QUÁT BỘ LẬP TRÌNH PLC S7 1500.

Hình 1.2. PLC S7 1500
Bộ Lập Trì
nh S7-1500 làbộ điều khiển thế hệ mới của TIA vàlà1 cột
mốc quan trọng trong tự động hóa. SIMATIC DP S7-1500 với nhiều tí
nh
năng cải tiến cho sự tối ưu hóa hoạt động, dễ dàng sử dụng trong hoạt động.
Bộ Lập Trì
nh PLC Siemens CPU S7-1500 cókhả năng quản lý lên đến
32 module mở rộng, có tính năng websever vàcho phép chẩn đoán lỗi online.
Tích hợp truyền thông profibus, profinet
 Có các loại module mở rộng cơ bản như: Các module vào/ra số.
Các Module vào/ra tương tự
 Có các module công nghệ như: Module điều khiển vị trí, Module
điều khiển cân, Module điều khiển nhiệt độ …
 Có các module truyền thông: Truyền thông profinet, Truyền thông
profibus, Truyền thông modbus…
 Mạnh mẽ hơn:
 Hiệu suất của hệ thống cao do thời gian đáp ứng ngắn vàchất lượng
điều khiển cao nhất.
 Tích hợp công nghệ điều khiển vị trí
 Tích hợp chức năng bảo mật cao nhất.
 Hiệu quả hơn:

 Cải tiến thiết kế, dễ dàng trong việc sử dụng cũng như kiểm tra hệ
thống.
SVTH:Nguyễn Đại Ca
GVHD: Th.S Gì Văn Đấy

6


 Tích hợp chuẩn đoán lỗi hệ thống, tự động hiển thị trên màn hì
nh.
 TIA Portal giúp cho việc lập trì
nh hiệu quả vàgiảm giáthành sản
phẩm.
 Tính năng mới:
 Bus kết nối module tốc độ cao giúp xử lýtín hiệu nhanh hơn.
 3 cổng truyền thông Ethernet với 2 IP
 Vẽ đồ thị (Trace): giúp việc chuẩn đoán các ứng dụng Motion và
biến tần chính xác.
 Chức năng điều khiển trục vàtốc độ được tích hợp
 Chức năng điều khiển PID (version 2.0)
 Nhiều cấp bảo mật cho chương trình.
 Màn hì
nh hiển thị các trạng thái của CPU và module cũng như
chuẩn đoán lỗi.

SVTH:Nguyễn Đại Ca
GVHD: Th.S Gì Văn Đấy

7

Bảng1.3.Tính năng của modun PLC S7 1500 CPU 1511C-1PN
CPU 1511C-1 PN

CPU 1512C-1 PN

Tích hợp đầu vào / đầu ra
tương tự

5 đầu vào / 2
đầu ra

5 đầu vào /
2 đầu ra

Đầu vào / đầu ra kỹ thuật
số tích hợp

16 đầu vào / 16
đầu ra

32 đầu vào
/ 32 đầu ra

Quầy tốc độ cao

6

6

Máy đo tần số

6 (tối đa 100
kHz)

6 (tối đa
100 kHz)

Đo thời gian

6 kênh

6 kênh

Tối đa 4 (lên
đến 100 kHz)

Tối đa 4
(lên đến
100 kHz)

Đầu ra tàu xung (đầu ra
PTO)

Tối đa 4 (lên
đến 100 kHz)

Tối đa 4
(lên đến
100 kHz)

Tần số đầu ra

Lên đến 100
kHz

Lên đến
100 kHz

Điều chế độ rộng xung
(đầu ra PWM)

SVTH:Nguyễn Đại Ca
GVHD: Th.S Gì Văn Đấy

8


CHƯƠNG 2: MẠNG TRUYỀN THÔNG PROFINET
2.1. TỔNG QUAN MẠNG TRUYỀN THÔNG PROFINET
Chu kỳ đổi mới không ngừng của các sản phẩm đòi hỏi hệ thống
máy móc thay đổi vàhiện đại hóa hơn, cho nên đã làm cho kỹ thuật tự động
hóa ngày càng phát triển liên tục. Việc sử dụng công nghệ fieldbus trong hệ
thống tự động hóa cho các hệ thống điều khiển tập trung hay phân tán là
nhũng bước đột phát trong những giai đoạn trước đây từ 25 – 30 năm trước,
vàPROFIBUS làhệ thống truyền thông cho fieldbus chiếm thị phần lớn nhất
trên thế giới.
Với công nghệ tự động hóa ngày nay, Ethernet vàcông nghệ thông
tin (IT) ngày càng có nhiều tiến bộ trong việc xây dựng các chuẩn giao thức
như TCP/IP và XML. Việc tích hợp công nghệ thông tin vào tự động hóa đã

mở ra các giao tiếp truyền thông tốt hơn trong việc lựa chọn giao tiếp giữa hệ
thống tự động hóa, mở rộng khả năng cấu hình vàchuẩn đoán hệ thống tốt
hơn, và mở rộng các chức năng dịch vụ mạng toàn cầu… và những chức năng
được tích hợp trở thành phần không thể thiếu của PROFINET ngay từ đầu.

Hình 2.1 PROFINET đáp ứng mọi yêu cầu cho công nghệ tự động
hóa
SVTH:Nguyễn Đại Ca
GVHD: Th.S Gì Văn Đấy

9


PROFINET làtiêu chuẩn mở cho Ethernet công nghiệp và đáp ứng
mọi yêu cầu cho công nghệ tự động hóa; tự động hóa sản xuất, tự động hóa
quy trình hay truyền động (có hoặc không có chức năng an toàn safety).
PROFINET làcông nghệ tiêu chuẩn trong ngành công nghiệp ô tô, được sử
dụng trong ngành chế tạo và được chứng minh những ưu điểm trong ngành
công nghệ thực phẩm, hang hải và đường sắt… Và bây giờ với công nghệ mới
PROFIenergy sẽ cải thiện sự cân bằng năng lượng trong các quy trình sản
xuất.
PROFINET được tiêu chuẩn hóa với IEC 61158 vada IEC 61784,
Việc phát triển của PROFINET cung cấp cho người dùng một cái nhìn dài
hạn về việc thực hiện các yêu cầu dành cho tự động hóa.
Đối với các nhàmáy vànhàchế tạo máy, việc sử dụng PROFINET
giảm thiểu chi phílắp đặt, thiết kế và commissioning. Đối với các nhà đầu tư,
PROFINET cung cấp giải pháp dễ dàng mở rộng nhà máy, hiệu năng cao
trong sản xuất vàchi phíbảo dưỡng hệ thống thấp…
2.1.1. Giới thiệu chung
PROFINET là chuẩn giao thức mở cho Ethernet công nghiệp (IE)

được phát triển bởi hiệp hội PROFIBUS & PROFINET quốc tế.
PROFINET mang những đặc điểm tính năng của PROFIBUS như:
giao tiếp I/O tốc độ cao, an toàn dữ liệu, chức năng chuẩn đoán lỗi…
Và những đặc điểm tính năng của ETHERNET như: tốc độ truyền
cao ở tốc độ 100 Mbps hoặc nhanh hơn thông qua cáp đồng hoặc cáp quang,
có thể truyền không dây (wireless) vàcho cấu trúc mạng linh hoạt. Bởi vậy,
PROFINET cónhững đặc điểm như:







Hỗ trợ chức năng truyền thông thời gian thực.
Tích hợp các thiết bị thường (field) vào hệ thống mạng.
Hỗ trợ các thiết bị điều khiển phân tán với nhiều nhàsản xuất thiết
bị.
Điều khiển truyền động đồng bộ.
Quản trị chuẩn đoán mạng đơn giản với các dịch vụ hỗ trợ của công
nghệ thông tin (IT Services)
Bảo mật mạng chống để chống lại những truy cập vàthao tác trái
phép trên đường mạng.

SVTH:Nguyễn Đại Ca
GVHD: Th.S Gì Văn Đấy

10



Truyền thông an toàn với chức năng PROFIsafe.

Hình 2.2 Tổng quan về PROFINET
2.1.2. Các cấu hình truyền thông của PROFINET
Profinet hỗ trợ hai định dạng truyền thông để đáp ứng các yêu cầu về
các loại ứng dụng khác nhau đó là:



Profinet IO: phục vụ cho việc tích hợp các chân I/O phân tán.
Profinet CBA: phục vụ cho các ứng dụng theo mô đun hóa, cho
phép giao tiếp giữa máy – máy. Cho phép người dùng tạo các giải
pháp tự động hóa phân tán dựa trên các thành phần có sẵn vàthực
hiện giải pháp tự động hóa từng phần.

a) Profinet IO
Profinet IO cho phép các mô đun I/O phân tán trên Ethernet giao tiếp
trực tiếp với các bộ điều khiển (PLC, PC, SCADA…). Profinet mang các đặc
điểm của PROFIBUS cho nên các thiết bị được kết nối trong cấu trúc mạng
thống nhất. Do đó, dễ dàng thống nhất thông tin vàdữ liệu của toàn bộ nhà
máy sản xuất.

SVTH:Nguyễn Đại Ca
GVHD: Th.S Gì Văn Đấy

11

Hình 2.3. Truyền thông Profinet IO và Proxy PN/BP
Profinet IO chỉ định việc trao đổi dữ liệu giữa các bộ điều khiển IO (IO
controller) với các thiết bị I/O phân tán, cũng như cài đặt các tham số và
chuẩn đoán thông tin gửi cho bộ điều khiển. Profinet IO được thiết kế trao đổi
dữ liệu nhanh với thời gian đáp ứng chỉ vài mili giây (ms), dựa trên môhì
nh
provider vàconsumer. Các thiết bị được định nghĩ trong Profinet IO là:






IO controller: là các bộ điều khiển PLC. IO controller thực hiện
việc nhận dữ liệu đầu vào vàcung cấp dữ liệu đầu ra cho các thiết
bị IO device được cấu hình trong mạng.
IO device: là các thiết bị I/O phân tán được kết nối tới bộ điều
khiển IO controller thông qua Profinêtt. IO device thực hiện việc
cung cấp dữ liệu đầu vào và nhận dữ liệu đầu ra từ các bộ IO
controller.
IO Supervisor: làcác thiết bị lập trình (PD), máy tính PC, HMI để
thực hiện commissioning hoặc chuẩn đoán.

Trong một mạng Profinet IO thìcóít nhất một IO controller vàcómột
hoặc nhiều IO device. Ngoài ra, các thiết bị trường trong segment của
PROFIBUS cóthể được tích hợp vào hệ thống Profinet IO bằng cách sử dụng
bộ Proxy PB/PB.
Để thiết lập giao tiếp giữa các bộ điều khiển với các thiết bị IO phải
thiết lập đường dẫn truyền thông. Đường dẫn truyền thông được thiết lập bởi
IO controller trong quá trình khởi động hệ thống dựa trên dữ liệu cấu hì

nh
nhận được từ hệ thống thiết kết.
SVTH:Nguyễn Đại Ca
GVHD: Th.S Gì Văn Đấy

12


Mỗi dữ liệu trao đổi được nhúng vào một AR (Application Relation).
Trong AR, các CR (Communication Relation) môtả dữ liệu truyền thông một
cách rõrang. Kết quả làtất cả dữ liệu cho thiết bị được môhình hóa, bao gồm
các tham số truyền thông được tải xuống IO Device. Một IO Device cóthể có
nhiều AR được thiết lập từ các IO controller khác nhau. Vídụ như shared
device.

Hình 2.4. Mối liên hệ giữa CR và AR
Các kênh truyền thông cho trao đổi dưx liêụ theo chu kỳ vơí IO data
CR, trao đổi dữ liệu không theo chu kỳ với record data CR, vàcảnh báo với
alarm CR được thiết lập đồng thời.
Cóthể sử dụng nhiều bộ IO controller trong hệ thống Profinet. Các bộ
điều khiển IO controller có thể cùng truy cập dữ liệu vào IO device nhưng
phải được chỉ định khi khai báo cấu hì
nh (chế độ shared device, shared input).

Hình 2.5. Một thiết bị trường có thể truy cập bởi nhiều IO
Controller

SVTH:Nguyễn Đại Ca
GVHD: Th.S Gì Văn Đấy

13


b) Profinet CBA
Profinet CBA cho phép người dùng có cái nhìn tổng quan hơn về việc
tự động hóa trong nhàmáy. Profinet CBA thực hiện việc mô đun hóa nhà máy
thành từng phần riêng, hoạt động độc lập vàcó thể kết hợp trở lại thành một
hệ thống hoàn chỉnh khi cần, đáp ứng cho việc xây dựng nhàmáy theo từng
giai đoạn.

Hình 2.6 Mô đun hóa với Profinet CBA
Nói một cách đơn giản hơn, Profinet CBA bao gồm nhiều hệ thống tự
động hóa riêng lẻ có thể có các tí
n hiệu vào/ra, bộ điều khiển riêng biệt để
thực hiện một tác vụ tự động hóa cụ thể nào đó, và khi cần ghép nối lại thành
hệ thống hoàn chỉnh cho toàn nhà máy có thể tthực hiện qua truyền thông
Profinet với tốc độ lên tới 10ms.

SVTH:Nguyễn Đại Ca
GVHD: Th.S Gì Văn Đấy

14


2.1.3. Giao thức truyền và cấu trúc mạng của PROFINET
Profinet có thể hỗ trợ nhiều giao thức truyền khác nhau, tuy nhiên có
hia giao thức truyền dữ liệu phổ biến làTCP/IP vàUDP.

Hình 2.7 PROFINET theo mô hình OSI
Profinet rất linh hoạt khi thiết lập cấu trúc hệ thống mạng. Tuy nhiên,

cấu trúc mạng thường thiết lập với 4 kiểu thông dụng như: Line, Tree, Star,
Ring.

Hình 2.8. Các kiểu cấu trúc mạng Profinet
2.1.4. So sánh giữa PROFIBUS và PROFINET
Để hiểu hơn những ưu điểm của mạng truyền thông PROFINET so với
PROFFIBUS chúng ta cùng tham khảo bảng 7.1 sau đây :

SVTH:Nguyễn Đại Ca
GVHD: Th.S Gì Văn Đấy

15