Hệ thống quản lý, giám sát và bảo vệ cho thư viện trong trường học ứng dụng hệ liên kết điều khiển và liên lạc CC-Link

CHƯƠNG 1:

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ VÀ CÁC THIẾT BỊ TRONG
HỆ THỐNG CÔNG NGHỆ

1.1 Giới thiệu chung
Giữa những cơ sở hay phòng ban của một trường đại học, không có cơ sở nào
thiết yếu hơn thư viện đại học. Ngày nay, không có công trình khoa học nào được thực
hiện mà không cần đến sự hỗ trợ của một thư viện.

Hình 1-1 Hình ảnh thư viện
Một thư viện thường quản lý khoảng hàng trăm ngàn đầu sách và tạp chí, phục
vụ cho sinh viên của trường. Vì vậy cần phải có biện pháp quản lý vào bảo mật hợp lý
để tránh khỏi nguy cơ mất mát và hư hỏng xảy ra. Từ lý do đó, nhóm bọn em đã lên ý
tưởng và nghiên cứu thiết kế “Hệ thống quản lý, giám sát và bảo vệ cho thư viện trong
trường học ứng dụng hệ liên kết điều khiển và liên lạc CC-Link”.
1.2 Quy trình hoạt động của hệ thống
Hệ thống sẽ bao gồm 2 phần chính:
-

Phần 1: Cửa ra vào tự động và phát hiện lấy cắp sách trong thư viện.
Phần 2: Giám sát và quản lý các cơ sở vật chất trong thư viện (Đèn, còi báo
động hết giờ làm việc, hệ thống báo cháy).

Trang 1


Hình 1-2 Ảnh minh họa hệ thống cửa ra vào tự động
Muốn vào thư viện thì phải quẹt thẻ và cửa vào sẽ mở. Sau khi vào cửa sẽ có
cảm biến phát hiện là đã vào và lại cửa đóng. Nếu sau 3 phút kể từ lúc quẹt thẻ để mở
cửa mà vẫn chưa có ai vào thì cửa tự động đóng.

Tại cửa ra của thư viện có cảm biến phát hiện có người ra. Khi cảm biến có tín
hiệu báo có người muốn ra thì cảm biến quét từ xem đối tượng có cầm sách trái phép
của thư viện theo trong người hay không. Nếu không lấy thì cửa ra sẽ mở. sau khi ra
khỏi cửa sẽ có cảm biến phát hiện đã ra và cửa đóng lại. Hoặc nếu sau 3 phút từ lúc
cửa ra mở mà người đó vẫn chưa ra thì cửa tự động đóng.Vào lúc 12h trưa và 5h chiều
thì chuông báo hiệu hết giờ làm việc sẽ reo.
Trong thư viện có các hệ thống báo cháy như sau:
 Nếu như có phát hiện khói ở mức 1, tức chưa nguy hiểm lắm thì còi sẽ
kêu ở mức 1(vừa phải).
 Nếu như có phát hiện khói ở mức 2 hoặc ấn nút emergency thì còi sẽ
kêu to hơn, đèn báo cháy sáng, vòi nước phun ra và toàn bộ cửa sẽ mở.
Toàn bộ hệ thống sẽ truyền tín hiệu về 1 trạm chủ và trạm chủ có thể thao tác
bật tắt từ xa các cơ cấu chấp hành nằm trong hệ thống thông qua giao diện HMI.

Trang 2


1.3 Nghiên cứu thiết bị có trong hệ thống công nghệ
Cơ cấu vận hành
Các cơ cấu vận hành được sử dụng trong hệ thống sẽ bao gồm các nút nhấn
như nút nhấn START, STOP để khởi động hoặc dừng hệ thống, các nút nhấn khẩn cấp
khi các thiết bị cảm biến không làm việc,...
Cơ cấu hiển thị
Hiển thị qua giao diện người và máy HMI ( Màn hình GOT GT 2103)

Hình 1-3 Màn hình GT2103
Cảm biến
Các cảm biến sử dụng trong hệ thống bao gồm:
-

Cảm biến báo cháy.
Cảm biến tiệm cận giúp phát hiện người ra vào.
Cảm biến quét từ giúp phát hiện lấy sách trái phép.

-

Cơ cấu chấp hành
Cơ cấu chấp hành trong hệ thống gồm:
Cửa tự động đóng mở
Hệ thống còi báo động (cảnh báo cháy, báo hết giờ làm việc...)
Hệ thống van tự động xả nước khi có cháy.

Hệ thống liên kết điều khiển và liên lạc CC-Link
CC-Link (Hệ liên kết điều khiển và liên lạc) là một hệ thống liên kết dữ liệu có
nhiệm vụ cấu hình cho một hệ thống phân tán bằng phương pháp dẫn dây tối ưu và
tiết kiệm chi phí.

Trang 3


Hình 1-4 Minh họa hệ thống CC-Link
Các thiết bị sử dụng trong các trạm của hệ thống CC-Link:
Trạm chủ (Master) 16CCL-M
Trạm chủ là trạm mà module chủ và cục bộ được gắn kết với đơn vị cơ sở và
giao tiếp với trạm chủ và các trạm cục bộ khác.

Hình 1-5 FX3U-16CCL-M
Khối FX3U-16CCL-M(16CCL) là một khối module chức năng được ghép nối
với FX3G/FX3U/FX3GC/fX3UC tạo thành trạm chủ của hệ thống CC-Link. Các tính
năng chính:

-

16CCL tương thích với CC-Link Ver 2.00 và Ver1.10
Hỗ trợ kết nối với trạm thông minh
Hỗ trợ cài đặt network parameter
Hỗ trợ trạm từ xa...

Trạm thiết bị thông minh (FX3U-64CCL)
Trạm thiết bị thông minh là trạm có thể thực thi truyền thông dữ liệu sử dụng
truyền tức thời. Khối FX3U-64CCL(64CCL) là khối chức năng đặc biệt để kết nối với
FX3G/FX3U/FX3GC/fX3UC đến mạng CC-Link.

Trang 4


Hình 1-6 FX3U 64CCL
Chỉ một module 64CCL có thể kết nối với một PLC. 64CCL tương thích với
CC-Link Ver 2.00 và Ver 1.10.
Mục
CC-Link tương thích
Loại trạm
Số trạm
Khoảng cách truyền
Số lượng trạm chiếm
Mục cài đặt
Format truyền
Thủ thuật điều khiển lỗi
Dây cáp kết nối
Số lượng I/O chiếm

Đặc tính
Ver 2.00/ Ver 1.00
Trạm thiết bị thông minh
1 đến 64
Xem đặc tính hệ CC-Link
1 đến 4 trạm
Số trạm, tốc độ truyền, số lượng trạm
chiếm,...
HDLC
CRC
Dây CCL
8 điểm

Trang 5


CHƯƠNG 2:

CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH KẾT NỐI MẠNG

2.1 Kết nối PLC và Master block
Lưu ý:
 Đảm bảo rằng cắt toàn bộ nguồn cấp trước khi cố gắng lắp đặt. Lỗi có
thể là nguyên nhân gây shock điện hoặc phá hỏng sản phẩm.
Cảnh báo:
 Không sử dụng trong môi trường nhiều bụi, khói, chất ăn mòn(Cl2, H2S,
SO2, hoặc NO2), rung lắc, nhiệt độ cao, mưa hoặc gió
 Không chạm trực tiếp vào bộ phận dẫn điện của sản phẩm
 Lắp đặt vào ray DIN hoặc dùng ốc
 Lắp đặt ở mặt bằng phẳng

 Khi khoan lỗ cho ốc vít hoặc dây thì không để các mảnh vụn rơi vào chỗ
thông gió

Trang 6


 Đảm bảo gắn vỏ mặt trên, được cung cấp dưới dạng phụ kiện, trước khi
bật nguồn hoặc bắt đầu hoạt động sau khi lắp đặt hoặc đi dây
 Kết nối cáp mở rộng an toàn với các đầu nối được chỉ định của nó
Cách lắp đặt:
 Lắp vào thanh ray

 Kết nối với PLC

Trang 7


Trang 8


2.2 Intelligent mô đun
BẮT ĐẦU
Xem mục 2.2.1
Kiểm tra cấu hình hệ thống

Lắp đặt

Kiểm tra các mục sau trước khi bật nguồn sang
ON

-

Xác nhận nguồn cấp vào
module
Kiểm
tra
công
tắc
RUN/STOP đang ở “STOP”

Bật nguồn

Xem mục 2.2.2
Kiểm tra hoạt động của từng station
(Kiểm tra phần cứng)

Tắt nguồn
Xem mục 2.2.3
Kiểm tra kết nối của dây cáp
Xem mục 2.2.4
Vặn các cài đặt của 64CCL
Xem mục 2.2.5
Chạy thử và kiểm tra trạng thái hoạt động
Xem mục 2.2.6

Lập trình

KẾT THÚC

Trang 9

Cấu hình chung

Danh sách các thành phần:

Cấu hình mạng CC-Link:

Trang 10


Kiểm tra phần cứng
Chỉ sử dụng module 64CCL để xác nhận hoạt động của phần cứng bình
thường.
Đảm bảo phải kiểm tra phần cứng trước khi cấu hình hệ thống CC-Link.
Đảm bảo phải kiểm tra phần cứng sử dụng 64CCL khi không kết nối với dây
cáp nào. Kết nối cáp sẽ vô hiệu hóa hoạt động bình thường của quá trình kiểm tra
phần cứng.
Kiểm tra các mục sau trong kiểm tra phần cứng.
Mục kiểm tra phần cứng
Kiểm tra ROM
Kiểm tra RAM
Kiểm tra chức năng Timer
Kiểm tra chức năng Watchdog timer
Các bước kiểm tra phần cứng:
1) Tắt nguồn cấp 64CCL
2) Với tốc độ truyền sử dụng, cài đặt công tắc quay đến các trạng thái kiểm tra
phần cứng “A” đến “E”.

3) Cài đặt số trạm bằng công tắc quay.

4) Bật nguồn 64CCL
5) Xác nhận kết quả kiểm tra bằng LEDs:
- Khi xử lý giao tiếp đầu tiên hoàn thành. Đèn RUN bật.
- Trạng thái bình thường: Chức năng watchdog Timer được kích hoạt, đèn
RUN tắt.
- Trạng thái bất thường: Đèn ERR nhấp nháy để báo lỗi phần cứng.

Trang 11


Kết nối dây CC-Link
Sử dụng cáp chỉ định CC-Link trong hệ thống CC-Link.
Nếu sử dụng cáp khác, hiệu năng của hệ thống CC-Link sẽ không được đảm
bảo.
Sơ đồ nối dây được trình bày ở mục:
Cài đặt bằng công tắc cho 64CCL
a, Cài đặt địa chỉ trạm (Station number)
Cài đặt địa chỉ trạm sử dụng 2 công tắc quay. Công tắc phía trên bên trái chỉ số
hàng chục (x10), công tắc phía trên bên phải chí số hàng đơn vị.
Vặn công tắc đơn vị về 1. Station number = 1.
b, Cài đặt tốc độ truyền, kiểm tra phần cứng. (Mục 2.2.2)
Vặn công tắc về số 2, tốc độ = 2.5Mbps.
c, Số lượng trạm chiếm, cài đặt chu kỳ mở rộng

Trang 12


Kiểm tra trạng thái hoạt động

Trang 13

Lập trình kiểm tra

Trang 14


2.3 Kiểm tra phần cứng xem FX3U-16CCL-M chạy ở chế độ bình thường
Sử dụng chỉ FX3U-16CCL-M, xác nhận rằng phần cứng hoạt động bình
thường
Đảm bảo rằng thực hiển kiểm tra phần cứng trước khi cài cấu hình cho hệ
thống CC-Link
Trang 15


Đảm bảo thực hiện kiểm tra phần cứng FX3U-16CCL-M mà không có sự kết
nối cáp CC-Link
Kết nối cáp CC-Link vô hiệu hóa hoạt động bình thường của kiểm tra phần
cứng.
Kiểm tra các phần sau trong kiểm tra phần cứng

Trình tự sau trình bày thủ tục thực hiện kiểm tra phần cứng:
1)
2)
3)
4)
5)
6)

Tắt nguồn FX3U-16CCL-M

Kết nối điện trở đầu giữa 2 cực [DA]và [DB] trên FX3U-16CCL-M
Cài đặt tốc độ truyền từ “A” cho tới “E” (chế độ test phần cứng)
Cài đặt số của trạm của FX3U-16CCL-M : "× 10: 0" và "× 1: 0"
Bật nguồn PLC và FX3U-16CCL-M
Xác nhận kết quả kiểm tra bằng cách xem các đèn LED trên FX3U16CCL-M
- Khi quá trình xử lý truyền thông ban đầu được hoàn thành một cách
bình thường: Đèn LED RUN bật ON.
- Tình trạng bình thường:
Chức năng watchdog timer được kích hoạt, và đèn LED RUN tắt.
- Tình trạng bất thường:
ERR. LED nhấp nháy để chỉ ra sự bất thường của phần cứng

2.4 Kết nối từng khối với cáp CC-Link
 Cáp chuyên dụng CC-Link ver1.10 và cáp chuyên dụng CC-Link hiệu
suất cao không thể được dùng cùng nhau. Nếu dùng cùng nhau thì dữ
liệu truyền không được bảo đảm
 Cáp có thể kết nối mà không cần quan tâm đến số trạm
 Vỏ của cáp chuyên dụng CC-Link nên được nối với các cực [SLD] và
“[
] hoặc [FG]” trên mỗi khối và cả hai nên nối đất Class D
Chân [SLD] và “[
] hoặc [FG]” đã được kết nối với nhau bên trong
từng khối
 Kết nối điện trở đầu cuối cho cả 2 đầu cuối của hệ thống CC-link. Cần
có điện trở giữa 2 chân [DA] và [DB]
Trang 16


 Trong hệ thống CC-Link thì điện trở phụ thuộc vào loại cáp được sử
dụng

Kiểu cáp
Cáp chuyên dụng CC-Link
Cáp chuyên dụng CC-Link hiệu suất cao
Cáp chuyên dụng CC-Link Ver 1.10

Điện trở đầu cuối
110 1/2W (nâu, nâu và nâu)
130 1/2W (nâu, cam và
nâu)

 Chiều dài cáp CC-Link :
*1 Chiều dài giữa các trạm I/O từ xa hoặc các thiết bị từ xa
*2 Chiều dài giữa trạm master hoặc intelligent với các trạm chức năng
khác
*3 Chiều dài cáp giữa các trạm I/O từ xa hoặc các thiết bị từ xa nằm
trong phạm vi này và nếu thậm chí một vị trí được nối dây, khoảng cách
cáp tối đa tổng thể sẽ như đã nêu ở trên

-

Cáp chuyên dụng CC-Link (điện trở đầu cuối yêu cầu 110 Ω)

Tốc độ truyền
156 kbps
625 kbps
2.5 Mbps

30cm hoặc hơn
30cm->59cm*
60 cm hoặc hơn

30cm->59cm*
60cm->99cm*
1m hoặc hơn

5 Mbps
10 Mbps

-

5 Mbps
10 Mbps

2m hoặc hơn

Chiều dài tối đa
1200 m
600 m
200 m
110 m
150 m
50 m
80 m
100 m

Cáp chuyên dụng CC-Link hiệu suất cao (điện trở đầu cuối yêu cầu
130 Ω)

Tốc độ truyền
156 kbps
625 kbps

2.5 Mbps

Chiều dài giữa các trạm
*1
*2

Chiều dài giữa các trạm
*1
*2
30cm hoặc hơn
30cm->59cm*
60 cm hoặc hơn
70cm->99cm*
1m hoặc hơn

2m hoặc hơn

Chiều dài tối đa
1200 m
600 m
200 m
110 m
150 m
50 m
100 m

Trang 17


-

Tốc độ truyền
156 kbps
625 kbps
2.5 Mbps
5 Mbps
10 Mbps

Cáp chuyên dụng CC-Link Ver 1.10 (điện trở đầu cuối yêu cầu 110
Ω)
Chiều dài giữa các trạm

Chiều dài tối đa

20 cm hoặc hơn

1200 m
900 m
400 m
160m
100m

 Kích thước đầu cốt gắn vào các cực
- Khi 1 dây được kết nối vào 1 cực

-

Khi 2 câu được kết nối vào 1 cực

2.5 Cài đặt switch cho FX3U-16CCL-M

Trang 18


 Đảm bảo là số của trạm master là 00 nên vặn 2 switch thang (x10) và
thang (x1) về 0
 Tốc độ truyền là 2.5 Mbps nên xoay switch B-RATE về 2
2.6 Kiểm tra kết nối giữa các khối (line test )
Line test 1
Kiểm tra xem data link có được thực thi một cách bình thường với tất cả (16)
trạm từ xa và trạm intelligent hay không. Line test 1 không yêu cầu parameter settings
1) Set số của trạm của FX3U-16CCL-M về 00
2) Set tốc độ truyền của FX3U-16CCL-M từ 5 đến 9 ( chế độ line test)
Chú ý: Tốc độ của master và slaver phải giống nhau
3) Tắt nguồn của PLC và FX3U-16CCL-M, sau đó bật nguồn trở lại.
Xấp xỉ 4 giây sau thì line test bắt đầu
4) Xác nhận kết quả của line test bằng LED trên FX3U-16CCL-M
[Khi line test đã hoàn thành]
-

L RUN LED sáng thì giao tiếp là bình thường
Kết quả line test 1 được lưu trong SW00B4 (BFM#6B4H). Tuy
nhiên, kể từ khi line test 1 được thực hiện cho 16 trạm, bỏ qua bit (s)
cho bất kỳ không trạm liên lạc

[Khi line test chưa hoàn thành]
-

ERR. LED nhấp nháy -> Tất cả các trạm lỗi hoặc cáp đứt

Kết quả line test (error codes) đượclưu trong SW00B8(BFM#6B84H)
-

ON LED: không sáng-> Test không thể start( bởi vì phần cứng
không bình thường hoặc nguồn ko có ở các trạm)

Line test 2
Kiểm tra xem data link có được thực thi một cách bình thường với 1 trạm từ xa
hoặc trạm intelligent đặc biệt hay không. Line test 1 không yêu cầu parameter settings
1) Kết nối chỉ khối được kiểm tra tới FX3U-16CCL-M hoặc bật nguồn
chỉ khối được test
2) Set số của trạm của FX3U-16CCL-M đến số trạm (1 đến 16) của
thiết bị được thử nghiệm
3) Set tốc độ truyền của FX3U-16CCL-M từ 5 đến 9 ( chế độ line test)
Chú ý: Tốc độ của master và slaver phải giống nhau
Trang 19


4) Tắt nguồn của PLC và FX3U-16CCL-M, sau đó bật nguồn trở lại. Xấp
xỉ 4 giây sau thì line test bắt đầu
5) Xác nhận kết quả của line test bằng LED trên FX3U-16CCL-M
[Khi line test đã hoàn thành]
-

L RUN LED sáng thì giao tiếp với 1 trạm từ xa hoặc trạm intelligent
đặc biệt là bình thường

[Khi line test chưa hoàn thành]
-

ERR. LED nhấp nháy -> Cáp bị đứt, trạm tương ứng bị lỗi hoặc
kiểm tra truyền text bị sai

Kết quả line test (error codes) được lưu trong SW00B8(BFM#6B84H)
-

ON LED: không sáng-> Test không thể start( bởi vì phần cứng
không bình thường hoặc nguồn ko có ở trạm đặc biệt)

Trang 20


2.7 Viết chương trình
Chương trình cho parameters

Trang 21


Trang 22


Chương trình cho communication

Trang 23


2.8 Start data link
Trong chương trình cho parameters, thì data link tự động start khi PLC run.

Trang 24

2.9 Kết nối GOT GT 2103 PMBLS:
Các thông số cơ bản cần nắm:

Item
Thiết bị hiển thị
Size màn hình
Độ phân giải
Màu hiển thị
Đèn nền
Loại cảm ứng
Kích thước bàn phím cảm
ứng
Dung lượng bộ nhớ người
dùng
Giao tiếp RS422
Điện áp cung cấp đầu vào
Tiêu thụ điện năng

GT 2103 PMBLS
Màn hình monochrome TFT
3.8’’
320x128 dots
Trắng và đen 32 mức
Led 5 màu (trắng, xanh là cây, hồng, cam, đỏ)
Cảm ứng điện trở analog
2x2 dots
Bộ nhớ cho ROM: 3MB
Tốc

độ
truyền
dữ
liệu
1
kênh:
115200/57600/38400/19200/9600/4800 bps
5V (+-5%) từ PLC
0.7 – 1.1W

Tổng quan phần cứng

1,2: Màn hình hiển thị và cảm ứng
9: USB interface: Trao đổi dữ liệu và lưu trữ dữ liệu
Trang 25