Bài giảng thực hành kỹ thuật truyền thông công nghiệp

Mục tiêu -Nhận biết các thiết bị thực trong một hệ thống mạng điều khiển và giám sát -Mối quan hệ vật lý giữa các phần tử -Ghi nhớ cấu tạo, hình dáng ngoài các thiết bị -Hiểu được các mố

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

KHOA CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG HÓA

- -Nhóm tác giả biên soạn

Đỗ Thị Mai - CB Nguyễn Ngọc Ánh Hoàng Thị Thương

BÀI GIẢNG THỰC HÀNH

KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP

(Tài liệu lưu hành nội bộ)

Thái Nguyên, tháng 01 - 2020

1

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

KHOA CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG HÓA

MỤC LỤC

MỤC LỤC 3

BÀI THỰC HÀNH SỐ 1: CÁC THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG MẠNG 6

I Mục tiêu 6

II Cơ sở lý thuyết 6

III Thiết bị thực hành 18

IV Phần mềm sử dụng 18

V Thực hành/thí nghiệm 19

VI Luyện tập thực hành 19

VII Báo cáo thực hành 19

BÀI THỰC HÀNH SỐ 2: GHÉP NỐI PLC S7.300 VỚI PC QUA MPI 20

I Mục tiêu 20

II Cơ sở lý thuyết 20

III Thiết bị thực hành 20

IV Phần mềm sử dụng 20

V Thực hành/thí nghiệm 20

VI Luyện tập thực hành 25

VII Báo cáo thực hành 27

BÀI THỰC HÀNH SỐ 3 : GHÉP NỐI PLC S7.1200 – PC QUA ETHERNET 28

I Mục tiêu 28

II Cơ sở lý thuyết 28

III Thiết bị thực hành 28

IV Phần mềm sử dụng 28

V Thực hành/thí nghiệm 28

VI Luyện tập thực hành 33

VII Báo cáo thực hành 34

BÀI THỰC HÀNH SỐ 4 : GHÉP NỐI PLC S7.1200 – PLC S7.1200 – PC 35

I Mục tiêu 35

II Cơ sở lý thuyết 35

III Thiết bị thực hành 35

IV Phần mềm sử dụng 35

V Thực hành/thí nghiệm 35

3

VI Luyện tập thực hành 41

VII Báo cáo thực hành 41

BÀI THỰC HÀNH SỐ 5 : GHÉP NỐI HMI – PLC S7.1200 – PC 42

I Mục tiêu 42

II Cơ sở lý thuyết 42

III Thiết bị thực hành 42

IV Phần mềm sử dụng 43

V Thực hành/thí nghiệm 43

VI Luyện tập thực hành 51

VII Báo cáo thực hành 52

BÀI THỰC HÀNH SỐ 6 : GHÉP NỐI PLC S7.300 – EM200M (PROFIBUS) 53

I Mục tiêu 53

II Cơ sở lý thuyết 53

III Thiết bị thực hành 53

IV Phần mềm sử dụng 53

V Thực hành/thí nghiệm 53

VI Luyện tập thực hành 61

VII Báo cáo thực hành 63

BÀI THỰC HÀNH 7,8: LẬP TRÌNH HÀM TRUYỀN THÔNG PUT/GET VÀ ỨNG DỤNG TRUYỀN THÔNG GIỮA HAI HAY NHIỀU PLC S7 - 1200 64

I Mục tiêu 64

II Cơ sở lý thuyết 64

III Thiết bị thực hành 67

IV Phần mềm sử dụng 67

V Thực hành/thí nghiệm 67

VI Luyện tập thực hành 72

VII Báo cáo thực hành 73

BÀI THỰC HÀNH SỐ 9: LẬP TRÌNH HÀM TRUYỀN THÔNG TSEND/TRCV VÀ ỨNG DỤNG TRUYỀN THÔNG GIỮA HAI HAY NHIỀU PLC S7 - 1200 .74 I Mục tiêu 74

II Cơ sở lý thuyết 74

III Thiết bị thực hành 76

IV Phần mềm sử dụng 77

V Thực hành/thí nghiệm 77

VI Luyện tập thực hành 84

VII Báo cáo thực hành 85

BÀI THỰC HÀNH SỐ 10: ÔN TẬP + KIỂM TRA THỰC HÀNH 86

I Mục đích 86

II Nội dung, hình thức kiểm tra 86

III Thiết bị thực hành 86

IV Báo cáo kết quả 86

5

BÀI THỰC HÀNH SỐ 1: CÁC THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG MẠNG

I Mục tiêu

-Nhận biết các thiết bị thực trong một hệ thống mạng điều khiển và giám sát

-Mối quan hệ vật lý giữa các phần tử

-Ghi nhớ cấu tạo, hình dáng ngoài các thiết bị

-Hiểu được các mối liên kết vật lý, và logic giữa các thiết bị

-Nhận biết và phân biệt được cấu trúc phân cấp chức năng và hệ thống mạng trong tìnhtrường hợp cụ thể

-Hiểu được nững đặc tính và cơ sở kỹ thuật truyền tin cơ bản đối với từng giao thức mạng cụ thể

II Cơ sở lý thuyết

2.1 Sinh viên nghiên cứu lại toàn bộ lý thuyết đã được giảng dạy trên lớp:

Chương 1 về cơ sở kỹ thuật trong truyền tin công nghiệp, bao gồm nội dung về:

-Cấu trúc hệ thống điều khiển – giám sát

-Sự phân cấp chức năng và hệ thống mạng trong nhà máy, xí nghiệp

-Phân loại, đặc trưng các hệ thống mạng

-Kỹ thuật truyền dẫn, chuẩn truyền dẫn, môi trường truyền dẫn

-Phương pháp truy nhập bus

-Phương pháp mã hóa bit

-Phương pháp bảo toàn dữ liệu

-Các thiết bị liên kết mạng

Nội dung chương 2 về giao thức PROFIBUS, Industrial Ethernet, PROFIBUS

2.2 Giao thức mạng PROFINET/Industrial Ethernet

IE (Industrial Ethernet) - mạng Ethernet công nghiệp là mạng phục vụ cho cấp quản

lý và cấp phân xưởng để thực hiện truyền thông giữa máy tính và các hệ thống tự độnghoá Nó phục vụ cho việc trao đổi một lượng thông tin lớn, truyền thông trên mộtphạm vi rộng Các bộ xử lý truyền thông dùng trong mạng luôn kiểm tra xem đườngdẫn có bị chiếm dụng không Nếu không thì một trạm nào đó trong mạng có thể gửiđiện tín đi, khi xảy ra xung đột trên mạng vì có hai trạm gửi thì ngừng ngay lại và quá

trình gửi điện tín được thực hiện lại sau một thời gian nhất định, thời gian này đượcxác định theo luật toán học ngẫu nhiên.

Xuất phát từ mong muốn có một tiêu chuẩn truyền thông trên một mạng cho các ngànhcông nghiệp, có khả năng chuẩn đoán rộng và các chức năng dịch vụ rộng khắp mạnglưới đã dẫn tới sự gia tăng của việc sử dụng Ethernet công nghiệp Tổ chứcPROFIBUS/PROFINET quốc tế (PI) đã phát triển 1 chuẩn qua các kinh nghiệm thuđược từ nhiều năm phát triển của PROFIBUS để thích hợp với Ethernet công nghiệpcho các yêu cầu chuyên biệt trong công nghiệp, cung cấp một chuẩn truyền thông toàndiện đáp ứng mọi yêu cầu chính là PROFINET

PROFINET một chuẩn công nghiệp toàn diện dựa trên chuẩn Ethernet công nghiệpcho truyền thông mở, độc lập với các nhà cung cấp PROFINET đáp ứng tất cả cácyêu cầu sử dụng Ethernet ở tất cả các cấp độ và trong mọi ứng dụng tự động hóa Điềunày làm cho PROFINET trở nên rất linh hoạt, đáng tin cậy và thiết thực trong môitrường công nghiệp

Như chúng ta biết, Industrial Ethernet (IE) dựa trên chuẩn IEEE 802.3, cho phép ghépnối hệ thống tự động vào mạng văn phòng, cung cấp các dịch vụ IT cho phép chúng tatruy cập dữ liệu sản xuất từ môi trường văn phòng PROFINET là một chuẩn truyềnthông mở dựa trên IEEE 61158 và sử dụng chuẩn IT standard Với PROFINET chúng

ta có thể thực hiện các giải pháp tự động với tính năng cao hơn so với yêu cầu khó củatính năng thời gian thực

Hàng loạt các thiết bị trường từ nhiều nhà cung cấp khác nhau cũng như các thiết bịđiều khiển, thiết bị mạng … ví dụ như thiết bị chuyển mạch – Switch đều có các chứcnăng PROFINET Giao diện này cung cấp trên hầu hết các thiết bị chuyển mạch với 2cổng tích hợp để xây dựng cấu trúc mạng bus hay mạch vòng

Sự tích hợp của hệ thống bus trường hiện tại và sự bảo toàn vốn đầu tư là một phần cốtyếu của PROFINET Mô hình thiết bị chuẩn PROFINET dựa trên mô hìnhPROFIBUS Các bộ điều khiển khác nhau có sẵn như Simatic S7 CPU của Siemens có

cả giao diện Ethernet và PROFIBUS Hệ thống hiện có có thể dễ dàng tích hợp vớimôi trường PROFINET mới Việc chuyển đổi chương trình người dùng không đòi hỏi

nỗ lực lớn, và việc thay thế toàn bộ hệ thống PROFIBUS hiện hữu, xây dựng hệ thốngmới là không cần thiết

7

Một khả năng tích hợp khác nữa là công nghệ proxy – ví dụ, IE/PB Link PN IO củaSimatic Net – hoạt động như một đại diện của các thiết bị PROFIBUS, liên kết nàycũng có sẵn với một giao diện mạng LAN không dây, điều này cũng cung cấp khảnăng cải tiến để tích hợp PROFIBUS với công nghệ không dây vào các giải phápPROFINET.

PROFINET đang sử dụng những tiện ích của công nghệ Ethernet vì vậy nó có thểđược sử dụng cho cấu trúc mạng sao và mạch vòng với các môi trường truyền dẫnkhác nhau cũng như mạng không dây

Hình 1: Ghép nối thiết bị vào IE

- PROFINET có khả năng ghép nối mọi thiết bị tự động hóa vào mọi điểm

- Toàn bộ các ứng dụng tự động hóa được chạy thông qua một đường cáp truyền,thời gian thực và TCP/IP, chuẩn hóa và an toàn Trong trường hợp cần thiết có thể

sử dụng mạng không dây

2.2.1 Đặc tính của PROFINET

a Real time communication:

Băng thông rộng cho phép sử dụng Ethernet trong tất cả các nhiệm vụ tự động hóa,bên cạnh việc truyền thông IO tuần hoàn (truyền số liệu trong 1ms), TCP/IP và giaothức IT có thể được sử dụng cùng một lúc trên cùng một mạng

PROFINET cung cấp thời gian đáp ứng với truyền thông chu kì trong 1ms giữa bộđiều khiển PROFINET IO Controller và các thiết bị PROFINET IO Devices Cơ cầunày hoạt động với với các bộ chuyển mạch tiêu chuẩn Sự truyền thông tuần hoàn dựatrên layer 2 của mô hình OSI/ISO Điều này cho phép thời gian phản ứng nhanh trongcác mạng Ethernet Networks

PROFINET cũng cung cấp một giải pháp cho các tác vụ điều khiển truyền động nhanh

và xác định với hai phương thức truyền thông RT và IRT

Phương pháp truyền RT hỗ trợ hai mức biểu diễn thời gian thực cho các quá trình quantrọng;

PROFINET IRT – Isochrones Realtime, được sử dụng cho các tác vụ tự động hóanhanh với truyền thông tuần hoàn trong 250µs và Jitter < 1µs, cho các quá trình yêucầu độ chính xác cao và giao tiếp đẳng thời, không sử dụng giao thức TCP/IP Trongtrường hợp các thiết bị mạng cần một ASIC để đảm bảo thời gian, ASIC Siemens cungcấp gọi là ERTEC – Bộ điều khiển Ethernet thời gian thực (Enhanced Real-TimeEthernet Controller)

9

- Giao tiếp thống nhất và thời gian phản ứng nhanh

- Giao tiếp đồng thời thời gian thực và cung cấp các dịch vụ IT trên 1 cáp truyền

- Truyền thông không giới hạn TCP/IP

- Giao tiếp thời gian thực có thể mở rộng từ các ứng dụng tính thời gian thực thấp đếncác ứng dụng có tính năng thời gian thực cao (RT - thời gian thực, IRT - giao tiếpđẳng thời)

Chu kỳ truyền thông được phân chia thành 3 dải như trong hình ảnh bên dưới:

RT - giao tiếp thời gian thực

- Sử dụng các thành phần mạng chuẩn, ví du như switch

- Ứng dụng tiêu biểu của tự động hóa sản xuất

- Hiệu suất cao bởi sử dụng thời gian xử lý stack tối ưu

-Thời gian phản ứng trên PROFINET network có thể điều chỉnh được như trong hìnhảnh bên dưới:

IRT – giao tiếp đẳng thời

Hỗ trợ phần cứng cho việc định vị khe thời gian trong việc trao đổi khung dữ liệu

- Truyền thông TCP/IP hoặc broadcast/multicast không ảnh hưởng đến các tính năngthời gian thực của hệ thống

- Hiệu suất cao ngay cả trong trường hợp chuyển mạch tầng (cascaded switches)

- Thời gian truyền dữ liệu chính xác

- Sử dụng kỹ thuật cơ bản cho các ứng dụng đẳng thời

11

Hỗ trợ phần cứng đối với chế độ IRT.

- TCP/IP

+ Cấu hình và tham số hóa thiết bị, hệ thống

+ Dữ liệu chuẩn đoán

+ Thỏa thuận sử dụng các kênh truyền thông

- Real-Time RT

+ Hiệu suất truyền dữ liêu người dùng cao

+ Kích hoạt sự kiện thông báo/báo động

- IRT

+ Trao đổi dữ liệu đồng bộ

+ Hỗ trợ phần cứng qua ERTEC

b Distributed Field Device

- Ghép nối các thiết bị trường phân tán

+ Sử dụng 2-port switch để xây dựng cấu trúc mạng đường thẳng

+ Sử dụng các module I/O hiện có (không cần thay đổi)

+ PLC sử dụng chương trình với các hàm có sẵn

- Các lớp thiết bị PROFINET

+ PROFINET I/O controller: trao đổi tín hiệu vào/ra với các thiết bị trường; Truy cậpđến các tín hiệu I/O thông qua hình ảnh quá trình

+ PROFINET I/O device: định vị các thiết bị trường thông qua I/O controller

+ PROFINET I/O supervisor: HMI và trạm chuẩn đoán

- Cửa sổ cấu hình hiển thị tương tự nhau đối với PROFINET và PROFIBUS

- Cấu trúc thông tin chuẩn đoán trạm, hệ thống

13

-Tích hợp PROFIBUS và PROFINET

c Network installation

- Cấu trúc mạng Industrial Ethernet (đường thẳng, mạch vòng, hình sao)

- Có thể sử dụng cấu trúc mạng không dây với ưu điểm

+ Dễ dàng liên kết với các thiết bị ở địa điểm khó

+ Tối ưu không gian và tính năng mở

+ Giá thành rẻ

d Safety

- Chuẩn truyền thông đầu tiên tuân theo chuẩn an toàn IEC 61508

- PROFIsafe-Profile hỗ trợ truyền thông an toàn dành cho chuẩn truyền thông mởPROFIBUS và PROFINET

- Khi sử dụng PROFIsafe-Profile hệ thống sẽ gặp phải một số lỗi như: lạc địa chỉ,giảm tốc độ, mất dữ liệu với: trình tự của PROFIsafe-telegram; thời gian giám sát; tối

ưu CRC-checking; hay tự động giám sát thông qua địa chỉ duy nhất

-Truyền thông Fail-safe, sự kiện không dây

15

PROFIsafe như một mô tả (profile) ứng dụng độc lập của công nghệ mạng, nó có thểđược sử dụng cho PROFIBUS cũng như đối với các hệ thống PROFINET Các Slots

IO trong thiết bị PROFINET-IO có thể được trộn lẫn giữa tiêu chuẩn và an toàn, điềunày giúp giảm thiểu chi phí cáp và số lượng các module khác nhau Dữ liệu an toàn vàtiêu chuẩn đều có thể truyền thông trên cùng mạng Các chương trình an toàn có thểđược tạo ra với các công cụ kỹ thuật tiêu chuẩn như SIMATIC Step7 của Siemens.Các khách hàng sẽ có những khả năng và tiện ích mới trong việc sử dụng các cấu trúcmạng Ethernet công nghiệp, bao gồm cả mạng không dây trong các ứng dụng củamình Bên cạnh đó, công nghệ an toàn (Safety) cũng có thể sử dụng trên cùng mộtmạng PROFINET cung cấp nhiều dải tốc độ xử lý khác nhau từ rất nhanh, tốc độ caocho đến các tốc độ cho các ứng dụng IT thông thường, tất cả đều trên cùng một mạng

2.2.2 Cấu trúc bức điện

- Cấu trúc bức điện tuân theo chuẩn IEEE 802.3

0x0800: IP telegram

0x8892: PROFINET real-time telegram

- Sự phân bổ bức điện nhận được thông qua Frame-ID

Thực hiện truyền thông tuần hoàn (các giá trị quá trình) và truyền thông xung kíchtheo sự kiện (báo động, biến cố)

-Thông tin trạng thái: trạng thái dữ liệu và thiết bị (run,stop, error )

Cấu trúc khung truyền của PROFINET có mang đặc tính của chuẩn Ethernet, ben cạnh

đó có những đặc điểm riêng dành cho giao thức PROFINET

Phần Ethernet bao gồm:

- Preamble: 7 byte

- Sync: 1 byte

- Source MAC: 6 byte

- Destination MAC: 6 byte

- Priority Tagging: 4 byte

- FCS: 4 byte

Phần nhận biết PROFINET:

- Frame ID: 2 byte

- Process data: có thể lên đến trên 1440byte

- Status information: 4 byte

2.2.3. Cáp truyền và thiết bị liên kết mạng

Kỹ thuật truyền dẫn dựa trên cáp đồng tuân thủ chuẩn 8802-3

Cáp truyền:

-Đôi dây xoắn tuân theo IEC 11801/61156

-Version hybrid (truyền dữ liệu + năng lượng)

Connector IP20 (giác cắm):

-RJ45 thiết kế cho môi trường văn phòng

-Có thể lắp ráp trong bus trường

-Có thể lắp ráp trong bus trường

Truyền dẫn với cáp quang dựa trên chuẩn 8802-3

Cáp truyền:

-Cáp quang sợi nhựa (POF – Plastic Optical Fiber/PCF – Polymer Cladded Fiber)-Cáp quang sợi thủy tinh (IEC 60793, 60794)

Connector IP20 (giác cắm):

-SC RJ Push/Pull dành cho POF, PCF và cáp quang sợi thủy tinh

17

-SC Push/Pull, ST connector dành cho cáp quang sợi thủy tinh.

Connector IP65/67

-Tương thích với thiết kế từ IP20

-Thiết kế kéo-đẩy tích hợp SC RJ connector

III Thiết bị thực hành

Nội dung 1: Hệ thống SCADA 3 bậc tự do (SCD 1209)

Nội dung 2:Hệ thống sản xuất linh hoạt (FMS 600)

IV Phần mềm sử dụng

- Phần mềm lập trình PLC S7.300 Step 7 SIMATIC MANAGER

- Phần mềm lập trình PLC S7.1200 Tia Portal

- Phần mềm thiết kế giao diện giám sát WinCC

- Phần mềm thiết kế giao diện HMI (Tia Portal)

V Thực hành/thí nghiệm

Yêu cầu sinh viên làm sáng tỏ một số vấn đề sau:

- Sự tương ứng của các thiết bị trong mô hình phân cấp mạng chức năng của hệ thống điều khiển và giám sát

- Các cấp mạng tương ứng trong hệ thống điều khiển giám sát

- Vai trò cấp trường, cấp điều khiển, cấp điều khiển giám sát

+ Ghép nối thiết bị

+ Trao đổi thông tin

- Liệt kê các thiết bị trong hệ thống điều khiển giám sát của 2 Module trên phòng thực hành

- Mối liên kết vật lý và logic giữa các thiết bị

- Quan sát hình dáng, cấu tạo ngoài thiết bị

- Nêu rõ vai trò của từng thiết bị

- Nêu hoạt động của từng thiết bị nói riêng, và hòa trong hoạt động hệ thống nói chung

- Hệ thống Bus trường, Bus hệ thống, Bus điều khiển được sử dụng

- Làm sáng tỏ cấu trúc hệ thống điều khiển phân tán

VI Luyện tập thực hành

Đọc, tìm hiểu, học lại kiến thức liên quan chuẩn bị viết báo cáo thực hành và trả bài

VII Báo cáo thực hành

Viết báo cáo thực hành liên quan đến 2 nội dung trọng tâm bài thực hành:

Nội dung 1: Giao thức mạng truyền thông công nghiệp PROFIBUS

1.1 Liệt kê các thiết bị sử dụng trong mô hình hệ SCD-1209

1.2 Vẽ mô hình phân cấp chức năng hệ SCD-1209

1.3 Vẽ mô hình phân cấp mạng hệ SCD-1209

1.4 Thiết bị liên kết mạng sử dụng trong hệ SCD-1209

1.5 Những đặc điểm cơ bản của giao thức mạng sử dụng trong hệ SCD-1209

Nội dung 2: Giao thức mạng truyền thông công nghiệp PROFINET

2.1 Liệt kê các thiết bị sử dụng trong mô hình hệ FMS 600

2.2 Vẽ mô hình phân cấp chức năng hệ FMS 600

2.3 Vẽ mô hình phân cấp mạng hệ FMS 600

2.4 Thiết bị liên kết mạng sử dụng trong hệ FMS 600

2.5 Những đặc điểm cơ bản của giao thức mạng sử dụng trong hệ FMS 600

19

BÀI THỰC HÀNH SỐ 2: GHÉP NỐI PLC S7.300 VỚI PC QUA MPI

I Mục tiêu

- Nhận dạng được cáp MPI

- Biết cách đấu nối PC- PLC S7.300

- Biết cách cấu hình phần cứng và cấu hình mạng PLC S7.300

- Biết cách download / upload cấu hình, chương trình giữa PLC S7.300 với PC

- Hiểu được vai trò của việc ghép nối PC - PLC

II Cơ sở lý thuyết

- Mạng Multi Point Interface

- Giao tiếp trong ghép nối điểm – đa điểm, đa điểm

- Nguyên tắc trong ghép nối và trao đổi dữ liệu mạng Simatic

- Nguyên tắc trong download / upload cấu hình, chương trình giữa PLC S7.300 với PC

- Cấu hình mạng: địa chỉ MPI của PLC, tốc độ truyền thông

- Lập trình bài toán đơn giản

- Download chương trình

-Test chương trình

Các bước thực hiện:

Bước 1: Ghép nối phần cứng PLC S7.300 – PC qua MPI

Bước 2: Mở phần mềm Simatic Step 7 Manager, tạo project mới

Được 1 Project có cấu hình ban đầu như hình ảnh bên dưới:

21

Bước 3: Thực hiện cấu hình phần cứng

-Thay đổi loại CPU S7.300 nếu cần thiết

Ở đây trong quá trình tạo Project mới không thể lựa chọn được loại CPU phù hợp vớiyêu cầu phần cứng thực tế, vì vậy nên ta cần thay đổi lại CPU như cấu hình bên dưới:

- Thay đổi địa chỉ vào/ra của I/O nếu cần:

Được cấu hình như hình ảnh sau:

Bước 4: Download cấu hình phần cứng xuống PLC

-Chọn PLC cần download cấu hình phần cứng

23

-Update CPU

-Download phần cứng

Bước 5: Lập trình

Bước 6: Download chương trình

Bước 7: Chạy chương trình

VI Luyện tập thực hành

Bài 1: Lập trình và lắp ráp mạch điện điều khiển máy trộn hoá chất

+ Chế độ auto: Chuyển công tắc chế độ sang auto, khi nhấn và nút RUN (ban đầu

thùng rỗng tiếp điểm của các biến trở mở ) –PLC ra lệnh cấp điện cho P1 bơm liệu 1vào bình Khi liệu 1 đầy lên vị trí ls1 ( tiếp điểm ls1 đóng lại ) – P1 vẫn tiếp tục bơm

25

Khi liệu 1 đầy lên đến vị trí ls2 – PLC ra lệnh dừng P1 đồng thời ra lệnh khởi động P2

và SM thực hiện khuấy Khi liệu 2 được P2 bơm đầy đến vị trí ls3 –PLC ra lệnh dừngP2 và SM vẫn tiếp tục khuấy Sau 1 phút PLC ra lệnh dừng SM đồng thời ra lệnh mở

V bắt đầu quá trình xả Khi liệu xả ra ngoài thì lần lượt tiếp điểm của các cảm biến ls3,ls2, ls1 mở ra Khi ls 1 mở ra thì PLC ra lệnh đóng van V đồng thời ra lệnh đóng bơmP1 quá trình lặp lại như trên

+ Chế độ man: Khi chuyển công tắc chuyển chế độ sang vị trí man thì P1, P2, SM, V

được điều khiển bởi các nút nhấn trên bảng điều khiển Khi nhấn vào nút STOP thìtoàn bộ hệ thống dừng

Sơ đồ mô tả công nghệ được mô tả như trong hình vẽ dưới:

SM

B t P2 ật P1 B t SM ật P1 B t V ật P1

Bài 2: Kiểm soát chỗ cho garage ngầm

Một garage có 30 chỗ đậu xe, ở ngõ vào có hai đèn báo Đèn đỏ báo hiệu Garage đãhết chỗ, đèn xanh báo hiệu Garage còn chỗ trống Đường vào và đường ra chỉ chophép 01 xe chạy Cảm biến CB1 và CB2 được đặt gần nhau để nhận biết xe vào/ra,yêu cầu lập trình khi cảm biến CB1 báo trước và cảm biến CB2 báo sau thì tính là xe

đi vào, khi cảm biến CB2 báo trước và cảm biến CB1báo sau thì tính là xe đi ra

Bắt đầu

Xe - 1 M1.2=1

Bài 3: Nhấn nút Start băng tải chạy Khi CB2 phát hiện có vật thì đưa tiếp sp vào băng

chuyền Khi CB3 đếm đủ 10 sp thì băng tải dừng Xi lanh đi ra để đẩy thùng sản phẩm.Khi xi lanh đi về (chạm công tắc hành trình) thì băng tải tiếp tục chạy

Đèn xanh báo hiệu hệ thống chạy Đèn vàng báo hiệu hệ thống dừng

VII Báo cáo thực hành

1 Mục đích thực hành

2 Bảng ngõ vào, ngõ ra

3 Sơ đồ đấu nối thiết bị thực hành với PLC

4 Chương trình điều khiển

5 Nhận xét và kết luận

29

BÀI THỰC HÀNH SỐ 3: GHÉP NỐI PLC S7.1200 – PC QUA ETHERNET

I Mục tiêu

- Nhận dạng được cáp đôi dây xoắn

- Biết cách đấu nối PC- PLC S7.1200

- Biết cách cấu hình phần cứng và cấu hình mạng PLC S7.1200

- Biết cách download / upload cấu hình, chương trình giữa PLC S7.1200 với PC

- Hiểu được vai trò của việc ghép nối PC - PLC

II Cơ sở lý thuyết

- Giao thức Ethernet công nghiệp

- Giao tiếp trong ghép nối điểm – đa điểm, đa điểm

- Nguyên tắc trong ghép nối và trao đổi dữ liệu qua giao thức mạng Ethernet côngnghiệp

- Nguyên tắc trong download / upload cấu hình, chương trình giữa PLC S7.1200 vớiPC

Cài đặt địa chỉ IP cho máy tính

Để máy tính có thể giao tiếp với PLC S7-1200, tiến hành cài đặt địa chỉ IP theo cácbước sau:

Bước 1: Start/Control Pannel/ Network connection/ Local Area Connection/ Properties

Bước 2: Chọn giao thức truyền thông giao tiếp với PLC S7-1200

Internet Protocol Version 4/ Properties

Bước 3: Cài đặt địa chỉ IP cho máy tính

Chọn User the following IP address/ Nhập IP address dạng 192.168.0.x/ Subnetmask: 255.255.255.0/OK/ Close

31

Các bước ghép nối truyền thông PLC S7-1200 với thiết bị lập trình PC

Bước 1: Kết nối phần cứng

- Lắp đặt CPU

- Cắm cáp Ethernet vào cổng PROFINET

- Cắm đầu còn lại của cáp Ethernet vào PC

Bước 2: Tạo Project

Bước 3: Add new device

Bước 4: Cấu hình mạng

- Double click vào chân cổng mạng LAN

- Trong Properties/ General / Ethernet addressess/ chọn Add new subnet

Bước 5: Nhận diện thiết bị ghép nối vào mạng qua biểu tượng

Bước 6: Show thiết bị

Kết quả cho thấy thông qua giao thức “Realtek PLCe GBE Controller”, đã nhậndiện được thiết bị điều khiển PLC có tên “plc_1” và địa chỉ I là: 192.168.0.11

Bước 7: Gán địa chỉ IP cho CPU S7.1200

Gán địa chỉ IP offline (ngoại tuyến)

Trong Properties/ General / Ethernet addressess/gán địa chỉ IP của PLC tương ứngvới địa chỉ của PLC đã nhận diện được

Bước 8: Go online qua biểu tượng

33

Lựa chọn đặc điểm giao thức kết nối như hình ảnh dưới:

Thông tin về PLC đã cấu hình

Chọn show “accessible device”:

Hiển thị cửa sổ “Check before loading”:

Lựa chọn “Stop all” như hình ảnh dưới và nhấp “Load”

Sau khi download xong, nhấp “Start all” và “Finish”

Kết quả

VI Luyện tập thực hành

Bài 1: Lập trình điều điều khiển cho hệ thống các đèn theo yêu cầu sau:

Ấn nút S1 đèn 1 sáng, ấn nút S2 đèn 2 sáng, ấn nút s3 đèn 3 sáng Ấn nút S4 các đèntắt và sau 5s đèn sáng lại lần lượt từ đèn 1, đèn 2, đèn 3 như cách ấn trên Nếu thay đổithứ tự ấn các nút làm cho 3 đèn sáng lần lượt, thì khi ấn nút S4 các đèn đều tắt và sau5s các đèn sáng lại lần lượt như cách ấn vừa thay đổi đó

35

M2.0=1

Đ S

B t D1 ật P1 Tăt đèn, chạy T

Bài 2: Lập trình điều điều khiển cho hệ thống sấy khô nho theo yêu cầu sau:

Ấn nút START băng tải 1 hoạt động đưa nho vào bồn rửa, khi nho vào bồn đạt đến ¾bồn thì cảm biến 1 tác động, làm cho băng tải ngừng hoạt động Đồng thời cho phépđộng cơ bơm hoạt động để bơm nước vào bồn, khi nước phủ đầy nho thì cảm biến 2tác động, cho dừng động cơ bơm và mở van xả nước dưới đáy bồn Sau thời gianchỉnh định 10s, van xả nho mở và khởi động băng tải 2 đưa nho vào lò sấy Khi nhođưa vào đầy thì cảm biến 3 tác động, làm băng tải 2 ngừng hoạt động, van xả nho đónglại, đồng thời cho phép lò sấy hoạt động Khi đạt độ ẩm đỉnh định trước thì cảm biến 4tác động, làm ngừng sấy, đồng thời mở van lò sấy và khởi động hệ thống làm lạnh.Khi nho vào đầy bồn trộn thì cảm biến 5 tác động, làm cho hệ thống làm lạnh ngừnghoạt động và đóng van lò sấy vào, đồng thời mở van bồn hương liệu, làm hương liệurót vào bồn trộn và khởi động động cơ trộn Sau thời gian 20s thì ngừng trộn, đóng vanbồn hương liệu, mở van bồn trộn và khởi động máy đóng gói và động cơ băng tai 3

Hệ thống có thể dừng bất cứ lúc nào nếu có sự cố hoặc ấn nút STOP

Bài 3: Lập trình điều khiển cho hệ thống đóng gói 4 sản phẩm sau: Yêu cầu mỗi thùng

hàng đều có 1 sản phẩm riêng biệt Nhấn nút START băng tải 1 chạy đưa sản phẩm 1vào thùng hàng khi cảm biến S1 báo có sản phẩm thì băng tải 1 dừng, đồng thời băngtải 2 chạy đưa sản phẩm thứ 2 vào thùng hàng, khi cảm biển S2 báo có sản phẩm thìbằng tải 2 dừng, đồng thời băng tải 3 chạy đưa sản phẩm thứ 3 vào thùng hàng, khicảm biến S3 báo có sản phẩm thì băng tải 3 dừng hoạt động, đồng thời băng tải 4 chạyđưa sản phẩm thứ 4 vào thùng hàng, khi cảm biến S4 báo có sản phẩm thì băng tải 4dừng hoạt động Và thùng hàng được đóng lại trong vào 10s thì hệ thống lại chạy lạichu trình trên để đóng gói thùng hàng tiếp theo Lưu ý: Sản phẩm 1 phải được đưa vàothùng hàng trước nếu không thì các băng tải của các sản phẩm tiếp theo ko thể chạy.Khi hệ thống chạy mà tác động vào cảm biến đã báo có sản phẩm rồi thì băng tải củacảm biến đó không được phép chạy

VII Báo cáo thực hành

1 Mục đích thực hành

2 Bảng ngõ vào, ngõ ra

3 Sơ đồ đấu nối thiết bị thực hành với PLC

4 Chương trình điều khiển

5 Nhận xét và kết luận

BÀI THỰC HÀNH SỐ 4: GHÉP NỐI PLC S7.1200 – PLC S7.1200 – PC

I Mục tiêu

- Nhận dạng được cáp truyền trong giao thức mạng Ethernet

- Biết cách đấu nối PC với 2 hay nhiều PLC S7.1200

- Biết cách cấu hình phần cứng và cấu hình mạng PLC S7.1200

- Biết cách download / upload cấu hình, chương trình giữa PLC S7.1200 với PC

- Hiểu được vai trò của việc ghép nối PC với nhiều PLC

II Cơ sở lý thuyết

- Giao thức Ethernet công nghiệp

- Giao tiếp trong ghép nối điểm – đa điểm, đa điểm

- Cấu hình mạng PLC, PC

- Lập trình bài toán đơn giản

- Download chương trình xuống từng PLC riêng rẽ

-Test chương trình

Các bước thực hiện:

Bước 1: Ghép nối phần cứng các thiết bị trong mạng

Sử dụng 3 dây mạng LAN 1 dây đấu nối PC với switch, 1 dây đấu nối PLC1 vớiswitch, 1 dây đấu nối PLC2 với switch

Bước 2: Cài đặt địa chỉ IP cho máy tính như hướng dẫn trong bài thực hành trước Bước 3: Mở phần mềm Tia Portal, tạo project mới, chèn 2 PLC S7.1200 có cấu hình

như thực tế

Bước 4: cấu hình mạng cho PLC 1 theo các đặc tính sau

Bước 5: Tìm kiếm sự hiện diện của PLC1