Mạng Profibus DP với simatic s7 - 300

Mạng Profibus DP với simatic s7 - 300

Mạng Profibus DP với simatic s7 - 300

1- Khái quát về Mạng Profibus-DP

Mạng Profibus-DP là một hệ thống mạng ghép nối các phần tử nh- máy tính, PLC, các Modul sử dụng chuẩn truyền thông DP, đây là một chuẩn truyền thông quốc tế, tất cả các thiết bị có thể đ-ợc sản xuất ở các hãng khác nhau nh-ng nếu sử dụng chuẩn truyền thông này đều có thể ghép nối vào mạng, chuẩn này có các đặc điểm chính :

 Chỉ có một trạm chủ (Master), các trạm còn lại trong mạng đều là trạm tớ (Slave), trạm chủ sẽ điều khiển truyền dữ liệu trong toàn bộ mạng, các trạm tớ thực hiện truyền dữ liệu theo yêu cầu của trạm chủ

 Có thể truyền dữ liệu với tốc độ cao

 Thực hiện đ-ợc nhiều giao thức truyền thông (Protocol) và có thể thiết lập đ-ợc nhiều lớp mạng

Từ các đặc điểm trên ta thấy mạng này có một nh-ợc điểm lớn là trạm tớ không thể truyền dữ liệu, trao đổi thông tin một cách trực tiếp mà phải thông qua trạm chủ

Tuy nhiên ta cũng có thể xây dựng mạng Frofibus-DP có nhiều trạm chủ bằng ph-ơng thức truy nhập thẻ bài (Token - passing), khi đó một thẻ bài sẽ

đ-ợc đ-a lên mạng và chỉ những phần tử nào trong mạng có thẻ bài mới đ-ợc phép điều khiển mạng, mỗi trạm đ-ợc giữ thẻ bài trong một khoảng thời gian nhất định, hết khoảng thời gian này, thẻ bài sẽ đ-ợc chuyển sang trạm khác và quá trình chuyển này đ-ợc thực hiện theo vòng tròn

Đặc điểm của mạng này là chỉ những trạm chủ mới có quyền nhận thẻ bài và

điều khiển mạng Khi có thẻ bài trạm chủ đó sẽ thực hiện việc truyền dữ liệu với các trạm chủ khác và các trạm tớ

Các trạm tớ (Slave) Các trạm chủ (Master)

Có rất nhiều ph-ơng pháp để thiết lập mạng Profibus - DP trong SIMATIC NET tuy nhiên ở đây chỉ trình bày cách thiết lập mạng Profibus-DP cho các CPU S7 - 300

Cable nối mạng Profibus - DP:

Để ghép nối các thiết bị trong mạng Profibus – DP ta sử dụng cable Profibus, ta có thể sử dụng cable nối do Siemens cung cấp, khi ghép nối cần chú

ý tới công tắc tại đầu nối (hình vẽ)

ở hai trạm hai đầu của mạng các công tắc đ-ợc đặt ở vị trí ON, các trạm còn lại công tắc đặt ở vị trí OFF

Mạng Profibus - DP sử dụng chuẩn truyền RS-485, đây là một chuẩn truyền công nghiệp, tín hiệu truyền là điện áp vi sai trên hai dây (A và B), do đó có khả năng chống nhiễu cao và cho phép truyền dữ liệu với khoảng cách lớn, khoảng cách giữa hai trạm trong tối đa là 50m nếu sử dụng các bộ lặp tín hiệu (Repeater) sẽ cho phép nâng khoảng cách lên tới 1000m

Vỏ bọc nối đất

Công tắc

Dây truyền tín hiệu

1- KÕt nèi m¹ng ph©n t¸n ( PLC vµ c¸c tr¹m vµo ra ph©n t¸n)

Chọn kích vào nút New project/Library

Đặt tên và nhấn OK để kết thúc khi đó xuất hiện cửa sổ chương trình mới

Kích chuột phải vào biểu tượng trong màn hình vừa xuất hiện:

_

Trong phần trạm S7-300 vừa chọn kích đúp vào Hardware để thiết lập

cấu hình phần cứng cho PLC

_

Chọn các thiết bị phần cứng trong thư viện ( bên phải màn hình)_

Chọn đúng mã số của thiết bị Các thiết bị được kéo thả xuống đúng vị trí Slot Địa chỉ Profibus lúc này được mặc định là 2 kế tiếp chọn new /OK để tạo Subnet chọn tiếp OK

Sửa lại địa chỉ DI,DO trên CPU tích hợp thành 0, ta sẽ có cấu hình sau

Kích chuột phải nên đường dây mạng PROFIBUS(1) chọn Insert Object

DCS ET 200M có seri đúng với phần cứng

Đặt lại địa chỉ cho môđun ET 200M ấn OK

Xây dựng cấu hình DCS gắn với ET200M đúng với cấu hình thực tế ta có.

Cuối cùng save and compile và download xuống PLC

3 kết nối Mạng profibus- s7 với plc khác

Phần này sẽ h-ớng dẫn cách tạo lập một mạng Profibus- DP có thể truyền thông theo hai chiều (bidirectional communication) từ các CPU S7-300

Để có thể ghép nối mạng Profibus – DP, các CPU phải có cổng DP, các CPU này sẽ có mác hiệu có chữ DP (ví dụ : CPU 313C- 2DP, CPU 314C-2DP, CPU 315F- 2DP ), khi đó ta sẽ sử dụng trực tiép các cổng này để ghép nối các CPU (trạm ) trong mạng, số l-ợng các các trạm có thể lên tới 126 trạm Sau khi đã ghép nối các CPU, ta sẽ phải thiết lập cấu hình cứng cho các CPU này:

Tạo một Project mới với tên tuỳ ý (ở đây ta sẽ đặt tên là ProDP ), sau đó từ

menu Insert vào Subnet, chọn 2Profibus

Bây giờ ta sẽ đ-a thêm hai trạm vào Project bằng cách tiếp tục vào Insert menu, vào Station, chọn 2S7 300 Station (thực hiện hai lần), sau đó lần l-ợt

đổi tên SIMATIC300(1) thành Master và SIMATIC300(2) thành Slave

Nh- vậy ta sẽ có hai trạm (một trạm chủ và một trạm tớ) trong Project Sau

đây sẽ h-ớng dẫn cách thiết lập cấu hình cứng cho các loại trạm này

3.1 Thiết lập cấu hình cho các trạm tớ (Slave)

Tr-ớc tiên ta thiết lập cấu hình cứng cho trạm Slave bằng cách nháy kép vào tên trạm này và vào phần Hardware để chọn CPU (ở đây chọn CPU 313C-2DP có mã hiệu 6ES7 313-6CE00-0A0B) sẽ xuất hiện màn hình

Muốn thay đổi tốc độ truyền dữ liệu ta nháy chuột vào nút Properties và

lựa chọn tốc độ truyền phù hợp (l-u ý nếu thay đổi tốc độ truyền thì phải thay

đổi ở tất cả các trạm, có nghĩa là các trạm trên mạng phải có cùng một tốc độ),

ở ô Address ta có thể đặt địa chỉ cho trạm này (địa chỉ có thể thay đổi từ

1125) nếu mặc định là 2, sau đó chọn Profibus(1) và OK

Từ cửa sổ hiện hành (cửa sổ HW Config-Slave) ta nháy đúp chuột vào Slot

DP (hình vẽ) để đặt thuộc tính cho trạm, lúc này sẽ xuất hiện cửa sổ

Properties-DP

Trên cửa sổ này có bốn Menu:

 Menu General dùng để đặt tên cho trạm (trong tr-ờng hợp này ta sẽ

đặt tên trạm là DP Slave)

 Menu Operating Mode cho phép ta có thể thay đổi thuộc tính cho

trạm là Trạm chủ (DP Master) hay trạm tớ (DP Slave) bằng cách nháy vào dấu kiểm t-ơng ứng, ở đây ta đang thiết lập cấu hình cứng

cho trạm tớ do đó ta sẽ chọn DP slave

 Menu Configuration cho phép ta xác định các địa chỉ truyền và

nhận dữ liệu của trạm, điều này rất quan trọng và có ý nghĩa khi lập

trình, do đó ta sẽ nói cụ thể về menu này: Tr-ớc tiên vào menu Configuration, sau đó nhấn nút New sẽ xuất hiện cửa sổ

Properties-DP-Configuration-Row1

Trong cửa sổ này đ-ợc chia ra làm ba phần:

 Phần thứ nhất là DP-Partner: Master dùng để xác định các địa

chỉ truyền nhận dữ liệu cho trạm chủ, do ta ch-a thiết lập trạm này nên nửa này ch-a đ-ợc kích hoạt

 Phần thứ hai là Local Slave dùng để xác định các địa chỉ truyền, nhận dữ liệu cho trạm đang thiết lập: ở ô address type nếu muốn

xác lập vùng nhận dữ liệu từ trạm chủ ta chọn Input, còn nếu là vùng truyền dữ liệu đi ta chọn Output, địa chỉ chính xác của vùng

dữ liệu sẽ đ-ợc đặt ở ô Address

 Phần thứ ba cho phép ta xác định chiều dài của vùng dữ liệu

truyền thông (Length), kiểu dữ liệu (Unit)

(Nếu nh- đặt nh- trên ta sẽ có vùng nhận dữ liệu từ trạm Master với địa chỉ

là I40, kích th-ớc là 1 byte)

Sau khi đặt xong ta bấm OK, nh- vậy ta đã đặt đ-ợc địa chỉ cho dòng thứ nhất (Row1), tiếp tục bấm nút New ta sẽ đặt đ-ợc địa chỉ cho vùng nhớ truyền dữ

liệu (hoặc cũng có thể là nhận dữ liệu) ở các dòng tiếp theo

Sau khi đã xác định xong vùng địa chỉ truyền dữ liệu cho trạm ta có thể dịch

và l-u dữ (Save and Compile) cấu hình cứng này và Exit

Khối OB82

Trong CPU S7-300 tất cả các lỗi xảy ra đều đ-ợc l-u giữ trong một khối

OB đặc biệt, đó là OB82, OB này đ-ợc dùng cho mục đích lập trình đặc biệt hoặc chuẩn đoán các lỗi Cơ chế hoạt động của OB này nh- sau: Nếu một lỗi xảy ra sẽ có một hàm ngắt sự kiện và gọi OB82, nếu trong ch-ơng trình không

có OB82, CPU sẽ tự động chuyển sang trạng thái dừng (STOP mode)

Nh- vậy trong ch-ơng trình lập trình (Block) chúng ta phải chèn thêm khối OB82 cho mỗi trạm (và không cần lập trình thực hiện bất cứ một công việc gì

ở trong OB này), bởi vì nếu không có khối OB82 này, khi một CPU có lỗi, nó

tự động chuyển sang trạng thái STOP, dẫn tới lỗi xảy ra ở hàng loạt các CPU tiếp theo (điều này có thể liên hệ nh- một phản ứng dây chuyền) và do đó hệ thống mạng của chúng ta sẽ bị phá huỷ

Để chèn khối OB82 vào ch-ơng trình, ta vào Slave CPU 313C-2DP 

1Organisation Block, đổi tên OB này thành OB82

Nh- vậy ta đã thực hiện xong việc cài đặt cấu hình cho một trạm tớ (Slave), nếu có nhiều trạm tớ ta cũng thực hiện t-ơng tự nh- vậy cho từng trạm

3.2 Thiết lập cấu hình cho các trạm chủ

Tiếp theo ta sẽ cài đặt cấu hình cho trạm Master (trạm chủ), tr-ớc tiên ta cũng vào Hardware để chọn CPU (ở đây cũng sử dụng CPU 313C-2DP mã hiệu 6ES7 313-6CE00-0A0B ), l-u ý là sử dụng Profibus và chọn địa chỉ cho CPU (hình vẽ),

Sau đó nháy chuột vào slot DP để đặt thuộc tính cho trạm

 ở menu General ta đặt tên cho trạm là DP Master

 ở menu Operating Mode ta chọn DP Master

Bây giờ ta đã có một trạm chủ, nhìn trên hình ta sẽ thấy từ cửa sổ Master(Configuration)-ProDP ta sẽ thấy một đ-ờng bus

Nối vào CPU, đây là đ-ờng bus ghép nối trạm chủ với các trạm tớ, bây giờ ta

sẽ thực hiện việc ghép nối thông qua đ-ờng bus này

Bấm chuột vào đ-ờng bus, sau đó ở ô cửa sổ bên cạnh ta chọn PROFIBUS

hình vẽ ta bấm nút Connect và OK

Nh- vậy trạm tớ có địa chỉ là 2 đã đ-ợc ghép nối vào hệ thống, điều đó có nghĩa là trạm chủ sẽ trực tiếp quản lý và truyền thông dữ liệu với trạm tớ này,

và do đó ta phải đặt địa chỉ truyền nhận dữ liệu giữa hai trạm này cho trạm chủ

Kích đúp vào biểu t-ợng trạm tớ trên cửa sổ Master(Configuration)-ProDP,

sau đó vào menu Configuration

ở đây ta thấy có hai dòng xác định chỉ truyền thông giữa trạm chủ và trạm

tớ, đây chính là hai vùng địa chỉ truyền thông của trạm tớ mà ta đã đặt (cột Partner add chính là địa chỉ của trạm chủ vẫn còn thiếu), ta sẽ thay đổi bằng

cách chọn từng dòng và sau đó bấm chuột vào Edit

Trên cửa sổ DP slave Properties-Configuration ta thấy phần DP-Parner:

Master đã đ-ợc kích hoạt ở đây ta đang xác định địa chỉ vùng nhớ truyền dữ

liệu tới trạm tớ do đó ở ô Address type ta chọn Output, sau đó đặt địa chỉ chính xác ở ô Address (ở đây ta đặt là 40)

Nh- vậy khi hoạt động trạm chủ sẽ gửi tất cả dữ liệu ở vùng nhớ Q40 tới vùng nhớ I40 của trạm tớ

T-ơng tự nh- vậy ta tiếp tục đặt địa chỉ cho vùng nhớ nhận dữ liệu của trạm chủ từ trạm tớ này ở dòng thứ hai

Nh- vậy ta đã thực hiện xong việc ghép nối hai trạm cũng nh- việc xác

định địa chỉ truyền thông giữa hai trạm, việc ghép nối nhiều trạm tớ vào trạm chủ cũng đ-ợc thực hiện t-ơng tự

Khi thực hiện ch-ơng trình, ở mỗi vòng quét CPU sẽ thực hiện việc ghi và

đọc dữ liệu giữa trạm chủ với tất cả các trạm tớ (xem thêm phần vòng quét) Bây giờ ta có thể lập trình cho từng trạm Những gì muốn gửi sang trạm khác ta sẽ đ-a vào byte Q40, và những thông tin từ trạm khác muốn xử lý trong ch-ơng trình ta sẽ lấy từ byte I40 , sau đó Download ch-ơng trình xuống

trạm t-ơng ứng (l-u ý trong tất cả ch-ơng trình của các trạm đều phải có

khối OB82)