Tài liệu Chương 3: Kết nối các thiết bị đo lường và điều khiển trong hệ thống mạng pptx

Chổồng 3. Kóỳt nọỳi caùc thióỳt bở õo lổồỡng vaỡ õióửu khióứn trong hóỷ thọỳng maỷng
Nguyóựn Kim Aẽnh & Nguyóựn Maỷnh Haỡ - Tổỷ õọỹng hoùa - BKN 34

Chương 3
Kết nối các thiết bị đo lường và điều khiển
trong hệ thống mạng
3.1. Tổng quan chung
Để đưa ra giải pháp kết nối các thiết bị trong hệ thống mạng hợp lí thực
chất là thực hiện bài toán tích hợp. Cần thiết phải xét đến các yếu tố sau:
Bài toán công nghệ
Đây là một nhiệm vụ quan trọng trong tích hợp hệ thống, cần thiết phải
có các hiểu biết sâu sắc để lựa chọn các giải pháp phù hợp, chẳng hạn với
một ứng dụng có thời gian đáp ứng nhanh thì giải pháp truyền thông cũng
phải tương thích và ngược lại, do đó cần nắm vững công nghệ trước khi thực
hiện bài toán tích hợp
Các yếu tố kỹ thuật
Khi thiết kế hệ thống mạng cũng cần quan tâm đến tính ổn định, khả
năng làm việc lâu dài cũng như khả năng thay thế của các thiết bị trong
mạng...
Vấn đề kinh tế
Đây là vấn đề cực kỳ quan trọng trong bất cứ thiết kế mạng nào. Với
các yêu cầu kỹ thuật đề ra có thể đáp ứng bằng nhiều phương án nhưng
phương án lựa chọn phải là phương án ngoài việc thoả mãn các yêu cầu và
công nghệ và kỹ thuật thì phải thoả mãn yêu cầu về kinh tế. Chẳng hạn
trong một nhà máy Xi măng nọ hệ thống mạng dùng của Siemens với các
bộ điều khiển PLC S7-400 nhưng tất cả các Module I/O kết nối với các bộ
điều khiển này lại là loại của S7-300, thoạt nhiên chúng ta sẽ rất ngạc
nhiên, tại sao không đồng bộ hoá ??. Câu trả lời đó là vấn đề kinh tế

3.2. Giao diện mạng
Giao diện mạng là một thành phần ghép nối chính của một thiết bị với

môi trường truyền thông, trong đó cả phần cứng và phần mềm đều có nhiệm
vụ quan trọng. Một thành phần giao diện mạng có thể được thực hiện độc
lập hoặc tích hợp với thiết bị. Card giao diện mạng cho máy tính cá nhân,
module xử lí truyền thông trên PLC hay các module giao diện mạng trên
các I/O phân tán.
3.2.1. Ghép nối PLC (Programable Logic Controller)
Để ghép nối các PLC trong mạng có thể sử dụng các Module truyền
thông riêng hoặc trực tiếp trên các CPU có tích hợp sẵn các Module giao
Chổồng 3. Kóỳt nọỳi caùc thióỳt bở õo lổồỡng vaỡ õióửu khióứn trong hóỷ thọỳng maỷng
Nguyóựn Kim Aẽnh & Nguyóựn Maỷnh Haỡ - Tổỷ õọỹng hoùa - BKN 35
diện mạng. Hình sau trình bày về ghép nối của PLC trong mạng:






PS

CPU

IM

IM

IM

DI

DO

AI

AO





3.2.2. Ghép nối PC
Giao diện trên PC cũng được thực hiện tương tự như PLC, chúng được
thực hiện theo các cách sau:
- Card ghép nối qua khe cắm ISA, PCI...
- Bộ thích ứng mạng (Adapter) qua cổng song song và nối tiếp
- Card PCMCIA
Card giao diện mạng
Trên Card thường có bộ vi xử lí đảm nhiệm chức năng xử lí giao thức,
tuy nhiên phần xử lí này có thể là toàn bộ hoặc có san sẻ cùng với phần
mềm. Tuy nhiên để đạt độ tin cậy cao trong các cuộc trao đổi tin các Card
giao diện thường được thiết kế có dự phòng.
Bộ thích ứng mạng (Adaptor) qua cổng song song và nối tiếp
Bộ thích ứng thường được sử dụng để chuyển đổi tín hiệu. Chẳng hạn
khi giao tiếp với PLC S7-200 thông qua cổng truyền thông RS485 thì cần có
bộ chuyển đổi RS485/RS232 để ghép nối với PC
Card PCMCIA
Đối với máy tính xách tay không có khả năng mở rộng qua các khe
cắm, bên cạnh phương pháp sử dụng bộ thích ứng mạng, có thể ghép nối
qua khe cắm PCICIA với kích cỡ tương đối nhỏ. Phương pháp này thích hợp
với các máy lập trình (PG) dùng để đặt cấu hình, tham số hoá và chuẩn
đoán hệ thống

3.3. Ghép nối các thiết bị trong Simatic
1. Các dịch vụ truyền thông trong Profibus CP.
Bus hệ thống
Ethernet
Bus trường
Hình 3.0. Giao diện mạng của PLC
PLC
Chổồng 3. Kóỳt nọỳi caùc thióỳt bở õo lổồỡng vaỡ õióửu khióứn trong hóỷ thọỳng maỷng
Nguyóựn Kim Aẽnh & Nguyóựn Maỷnh Haỡ - Tổỷ õọỹng hoùa - BKN 36
Trong quá trình trao đổi thông tin dịch vụ truyền thông đóng vai trò rất
quan trọng, Profibus đưa ra một số dịch vụ truyền thông nhằm hỗ trợ các
thiết bị trao đổi thông tin trên mạng. Hình sau trình bày về các dịch vụ
trong Profibus CP

Hình 3.1. Các dịch vụ truyền thông của Profibus CP

2. Khả năng truyền thông của S7
Các thiết bị tham gia mạng trong Simatic rất phong phú và đa dạng về
chủng loại, việc kết nối các thiết bị này đòi hỏi cần có các giao diện chung,
điều đó cũng ảnh hưởng đến khả năng truyền thông của Simatic.

Hình 3.2. Khả năng truyền thông của Simatic S7

Chổồng 3. Kóỳt nọỳi caùc thióỳt bở õo lổồỡng vaỡ õióửu khióứn trong hóỷ thọỳng maỷng
Nguyóựn Kim Aẽnh & Nguyóựn Maỷnh Haỡ - Tổỷ õọỹng hoùa - BKN 37
3. Truyền thông S7 với Profibus
Như đã trình bày trên phần trước, Profibus là hệ thống Bus được ứng dụng rất
phổ biến trong các ứng dụng của Simatic, trong đó các thiết bị tham gia trong
mạng có thể là PLC-S7-300, S7-400 cũng như các PC và PG. Cấu hình truyền
thông của S7 trong ứng dụng Profibus được trình bày trên hình 5.3

Hình 3.3. Truyền thông S7 với Profibus
4. Cấu hình cho hoạt động của PG
Thực chất PG là một máy tính công nghiệp, nhưng vị trí quan trọng của nó
lại chính là phần mềm được cài đặt trong đó. Đây là các phần mềm có bản quyền
như: Step 7- V5.2, WinCC ... Nói chung giá của các phần mềm này vượt nhiều
lần giá của phầm cứng. Thực tế PG được dùng làm công cụ để cài đặt phần mềm,
đặt lại cấu hình cho hệ thống cũng như tham gia vào tham số hoá chuẩn đoán...
Cấu hình hoạt động của PG được trình bày trên hình 5.4


Hình 3.4. Cấu hình cho hoạt động của PG
Chổồng 3. Kóỳt nọỳi caùc thióỳt bở õo lổồỡng vaỡ õióửu khióứn trong hóỷ thọỳng maỷng
Nguyóựn Kim Aẽnh & Nguyóựn Maỷnh Haỡ - Tổỷ õọỹng hoùa - BKN 38
5. Các đối tác truyền thông trên kết nối FDL
Việc thực hiện các giao thức truyền thông trong Bus trường chỉ được
thực hiện trên lớp lên kết dữ liệu (FDL) và trên lớp vật lí. Việc kết nối các
đối tác truyền thông trên kết nối FDL được chỉ ra trên hình 5.5

Hình 3.5. Các đối tác truyền thông trên kết nối FDL
6. Các trạm Slave của Siemens và các nhà cung cấp khác trên Profibus-DP
Profibus cung cấp các dịch vụ cho các thiết bị chủ cũng như cho các
thiết bị tớ để trao đổi thông tin trong mạng, về nguyên tắc các trạm tớ của
các hãng khác nhau hoàn toàn có thể trao đổi thông tin nếu tuân thủ các
quy tắc và thủ tục của Profibus. Hình sau mô tả mạng truyền số liệu của các
thiết bị tớ với các thiết bị chủ

Hình 3.6. Các Slave của Siemens và các nhà cung cấp khác trên Profibus-DP