kết nối 2 PLC S71200 bằng mạng Ethernet, kết nối Profibus 3 PLC S7120

Bộ điều khiển logic khả trình (PLC) S71200 mang lại tính linh hoạt và sức mạnh để điều khiển nhiều thiết bị đa dạng hỗ trợ các yêu cầu về điều khiển tự động. Sự kết hợp giữa thiết kế thu gọn, cấu hình linh hoạt và tập lệnh mạnh mẽ đã khiến cho S7 1200 trở thành một giải pháp hoàn hảo dành cho việc điều khiển nhiều ứng dụng đa dạng khác nhau. Kết hợp một bộ vi xử lý, một bộ nguồn tích hợp, các mạch ngõ vào và mạch ngõ ra trong một kết cấu thu gọn, CPU trong S71200 đã tạo ra một PLC mạnh mẽ. Sau khi người dùng tải xuống một chương trình, CPU sẽ chứa mạch logic được yêu cầu để giám sát và điều khiển các thiết bị nằm trong ứng dụng. CPU giám sát các ngõ vào và làm thay đổi ngõ ra theo logic của chương trình người dùng, có thể bao gồm các hoạt động như logic Boolean, việc đếm, định thì, các phép toán phức hợp và việc truyền thông với các thiết bị thông minh khác. Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ việc truy xuất đến cả CPU và chương trình điều khiển: ∙ Mỗi CPU cung cấp một sự bảo vệ bằng mật khẩu cho phép người dùng cấu hình việc truy xuất đến các chức năng của CPU. ∙ Người dùng có thể sử dụng chức năng ―knowhow protection‖ để ẩn mã nằm trong một khối xác định. + CPU cung cấp một cổng PROFINET để giao tiếp qua một mạng PROFINET. Các module truyền thông là có sẵn dành cho việc giao tiếp qua các mạng RS232 hay RS485

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ - -

THIẾT KẾ MÔN HỌC MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP

Lớp : Tự Động Hóa 2 – Khóa 60

Giảng Viên hướng dẫn : Võ Thanh Hà

Sinh viên thực hiện : Nhóm 9

Lưu Tuấn Long 191603723

Nguyễn Hữu Hiệu 191603662

Nguyễn Trung Kiên 191603708

Hồ Xuân Lâm 191604497

Đoàn Mạnh Đông 191603079

Trần Văn Đại 191603614

Hà Nội 2022

Trang 2

LỜI NÓI ĐẦU

Là sinh viên năm 4 trường Đại học Giao thông vận tải , việc học tập nghiên cứu và áp dụng vào những vấn đề thực tế là điều thực sự rất quan trọng và góp phần củng cố lý thuyết đã học , đặc biệt là làm việc với các đồ án môn học , ngày nay với

sự phát triển mạnh mẽ của nền công nghiệp , tại các trung tâm công nghiệp và thương mại phát sinh nhu cầu lớn về xây dựng các nhà cao tầng nhằm tiết kiệm đất đai do dân số trong xã hội ngày càng tăng và nhằm đô thị hóa ở các thành phố lớn Bên cạnh đó dân số của các đô thị ngày càng tăng dẫn đến mật độ dân số ở các thành phố ngày càng tăng cao

Mạng truyền thông công nghiệp là lĩnh vực hết sức quan trọng , nhằm để xử lý kiểm soát thời gian thực và tính toàn vẹn dữ liệu trong môi trường khắc nghiệt trên các cài đặt lớn Các hệ thống truyền thông công nghiệp phố biến hiện nay cho phép liên kết mạng ở nhiều mức khác nhau, từ các cảm biến, cơ cấu chấp hành dưới cấp trường cho đến các máy tính điều khiển, thiết bị quan sát, máy tính điều khiển giám sát và máy tính cấp điều hành xí nghiệp, quản lý công ty

Sau thời gian nghiên cứu học tập môn Mạng truyền thông công nghiệp , nhóm

em được giao đề tài thiết kế môn học với 2 nội dung :

Đề tài 1 : Hãy lập trình kết nối 2 PLC S7-1200 bằng mạng Ethernet

Đề tài 2 : Hãy lập trình kết nối Profibus 3 PLC S7-1200

Được sự hướng dẫn trực tiếp và tận tình của cô Võ Thanh Hà , nhóm em đã hoàn thành đồ án được giao

Trong suốt quá trình học và làm báo cáo , chúng em có nhiều kiến thức chưa đúng vì thế không tránh khỏi những hạn chế nhất định , sự chỉ đạo tận tình của thầy

cô là những kiến thức quý báu cho chúng em vẫn còn đang ngồi trên ghế nhà trường cũng như công việc thực tế sau này Nhóm chúng em mong cô có thể đóng góp cho báo cáo của chúng em được hoàn thiện hơn

Hà Nội , ngày 30 tháng 11 năm 2022

Nhóm sinh viên thực hiện

Nhóm 9

Trang 3

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

MỤC LỤC 2

Bài 1 : Hãy lập trình kết nối 2 PLC S7-1200 bằng mạng Ethernet 3

1 Giới thiệu về PLC S7-1200 3

1.1 Khái niệm và chức năng 3

1.2 Các bảng tín hiệu 7

1.3 Các module tín hiệu 8

1.4 Các module truyền thông 9

1.5 Ứng dụng 9

2.Tổng quan về mạng Ethernet 10

2.1 Khái niệm 10

2.2 Cách thức hoạt động 10

2.3 Cáp Ethernet 11

2.4 Đánh giá 11

3 Chương trình lập trình 12

Bài 2 : Hãy lập trình kết nối Profibus 3 PLC S7-1200 19

1.Giới thiệu về PLC S7-1200 19

1.1 Khái niệm và chức năng 19

1.2 Các bảng tín hiệu 23

1.3 Các module tín hiệu 24

1.4 Các module truyền thông 25

1.5 STEP 7 Basic 25

2 Tổng quan về Profibus 31

2.1 Khái niệm 31

2.2 Đặc Điểm-Phân Loại 31

2.3 Ưu Điểm-Nhược Điểm 33

2.4 Ứng Dụng 34

3 Chương trình lập trình 35

Trang 4

Bài 1 : Hãy lập trình kết nối 2 PLC S7-1200 bằng mạng

Ethernet

1 Giới thiệu về PLC S7-1200.

1.1 Khái niệm và chức năng

Bộ điều khiển logic khả trình (PLC) S7-1200 mang lại tính linh hoạt và sức

mạnh để điều khiển nhiều thiết bị đa dạng hỗ trợ các yêu cầu về điều khiển tự động

Sự kết hợp giữa thiết kế thu gọn, cấu hình linh hoạt và tập lệnh mạnh mẽ đã khiến cho S7-

1200 trở thành một giải pháp hoàn hảo dành cho việc điều khiển nhiều ứng dụng đa dạng khác nhau Kết hợp một bộ vi xử lý, một bộ nguồn tích hợp, các mạch ngõ vào

và mạch ngõ ra trong một kết cấu thu gọn, CPU trong S7-1200 đã tạo ra một PLC mạnh mẽ Sau khi người dùng tải xuống một chương trình, CPU sẽ chứa mạch logic được yêu cầu để giám sát và điều khiển các thiết bị nằm trong ứng dụng CPU giám

sát các ngõ vào và làm thay đổi ngõ ra theo logic của chương trình người dùng, có thể bao gồm các hoạt động như logic Boolean, việc đếm, định thì, các phép toán

phức hợp và việc truyền thông với các thiết bị thông minh khác

Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ việc truy xuất đến cả CPU và chương trình điều khiển:

∙ Mỗi CPU cung cấp một sự bảo vệ bằng mật khẩu cho phép người dùng cấu hình việc truy xuất đến các chức năng của CPU

∙ Người dùng có thể sử dụng chức năng ―know-how protection‖ để ẩn mã nằm trong một khối xác định

+ CPU cung cấp một cổng PROFINET để giao tiếp qua một mạng PROFINET Các

module truyền thông là có sẵn dành cho việc giao tiếp qua các mạng RS232 hay

RS485

Trang 5

① Bộ phận kết nối nguồn

② Các bộ phận kết nối nối dây của người dùng có thể tháo được (phía sau các nắp che)

② Khe cắm thẻ nhớ nằm dưới cửa phía trên

③ Các LED trạng thái dành cho I/O tích hợp

④ Bộ phận kết nối PROFINET (phía trên của CPU

Các kiểu CPU khác nhau cung cấp một sự đa dạng các tính năng và dung lượng giúp cho người dùng tạo ra các giải pháp có hiệu quả cho nhiều ứng dụng khác nhau

Trang 6

Chức năng CPU 1211C CPU 1212C CPU 1214C

∙ 2 ngõ ra

Kích thước ảnh tiến trình 1024 byte ngõ vào (I) và 1024 byte ngõ ra (Q)

Trang 7

∙ 3 tại 80 kHz

4

∙ 3 tại 100 kHz

1 tại 30 kHz

∙ 3 tại 80 kHz

1 tại 20 kHz

6

∙ 3 tại 100 kHz

3 tại 30 kHz

∙ 3 tại 80 kHz

3 tại 20 kHz Các ngõ ra xung 2

Trang 8

8 x DC In / 8 x DC Out

8 x DC In / 8 x Relay Out

16 x DC In 16 x DC Out

16 x Relay Out

16 x DC In / 16 x DC Out

16 x DC In / 16 x Relay

Out Kiểu

Một bảng tín hiệu (SB) cho phép người dùng thêm vào I/O cho CPU Người dùng

có thể thêm một SB với cả I/O kiểu số hay kiểu tương tự SB kết nối vào phía trước của CPU

Trang 9

∙ SB với 4 I/O kiểu số (ngõ vào 2 x DC và ngõ ra 2 x DC)

∙ SB với 1 ngõ ra kiểu tương tự

① Các LED trạng thái trên SB

② Bộ phận kết nối nối dây của người dùng có thể tháo ra

1.3 Các module tín hiệu

Người dùng có thể sử dụng các module tín hiệu để thêm vào CPU các chức năng Các module tín hiệu kết nối vào phía bên phải của CPU

Trang 10

① Các LED trạng thái dành cho I/O của module tín hiệu

② Bộ phận kết nối đường dẫn

③ Bộ phận kết nối nối dây của người dùng có thể tháo ra

1.4 Các module truyền thông

Họ S7-1200 cung cấp các module truyền thông (CM) dành cho các tính năng bổ sung vào hệ thống Có 2 module truyền thông: RS232 và RS485

∙ CPU hỗ trợ tối đa 3 module truyền thông

∙ Mỗi CM kết nối vào phía bên trái của CPU (hay về phía bên trái của một CM khác)

① Các LED trạng thái dành cho module truyền thông

② Bộ phận kết nối truyền thông

1.5 Ứng dụng

Ứng dụng trong công nghiệp và dân dụng như:

– Hệ thống băng tải, cân định lượng

– Điều khiển đèn chiếu sáng thông minh…

Trang 11

– Điều khiển bơm cao áp, bơm ổn định áp suất

- Ethernet là một giao thức mạng cho phép các thiết bị nối mạng gửi và nhận dữ liệu

đến các thiết bị khác trên cùng một mạng Viện Kỹ sư Điện và Điện tử (IEEE) định nghĩa Ethernet là giao thức 802.3 Các hệ thống sử dụng công nghệ Ethernet trong các mạng cục bộ (LAN), nơi các máy tính/ thiết bị được kết nối trong một không gian vật lý chính

―Mạng LAN — trái ngược với mạng WAN (Mạng diện rộng), trải dài một khu vực địa lý lớn hơn — là một mạng máy tính được kết nối trong một khu vực nhỏ, như văn phòng, khuôn viên trường đại học hoặc thậm chí là nhà của bạn.‖

Công nghệ Ethernet chia luồng dữ liệu thành các gói, được gọi là các khung Khung bao gồm thông tin địa chỉ nguồn và đích cũng như các cơ chế được sử dụng để phát hiện lỗi trong khi dữ liệu được truyền và yêu cầu truyền lại khi có lỗi

2.2 Cách thức hoạt động

-Giao thức Ethernet được xác định là hoạt động trên cả Layer 1 - lớp vật lý - và Layer

2 - lớp liên kết dữ liệu - trên mô hình giao thức mạng OSI Ethernet xác định hai đơn

vị truyền: packet và framework Framework không chỉ có nội dung của dữ liệu được truyền mà còn bao gồm:

● Địa chỉ truy cập vật lý (MAC) của cả người gửi và người nhận;

● Gắn thẻ Vlan và thông tin liên quan khác;

● Thông tin sửa lỗi để phát hiện sự cố truyền

Mỗi frame sẽ nằm trong một gói chứa một vài byte thông tin để thiết lập kết nối và đánh dấu vị trí framework bắt đầu

Trang 12

2.3 Cáp Ethernet

Ethernet sẽ không hoạt động nếu không có cáp Đó là một công nghệ có dây! Cáp Ethernet là một loại cáp mạng máy tính đặc biệt để kết nối các thiết bị mạng với mạng Thông thường, bạn sẽ thấy rằng cáp Ethernet được cắm vào bộ định tuyến (router), modem hoặc bộ chuyển mạng (switch) qua cổng ethernet.Cáp Ethernet giống như cáp điện thoại Nếu bạn so sánh chúng cạnh nhau, bạn sẽ nhận thấy những điểm tương đồng của chúng Cáp Ethernet có tám dây, trong khi cáp điện thoại chỉ có bốn Kết quả là, cáp Ethernet lớn hơn Ngoài ra, cáp Ethernet có thể có nhiều màu, trong khi cáp điện thoại thường có màu trắng hoặc xám

-Có hai loại cáp Ethernet chính được sử dụng ngày nay: Loại 5 và Loại 6

Cáp loại 5, hoặc CAT5, có khả năng hỗ trợ tốc độ lên đến 100 megabit / giây Không thể sử dụng những loại cáp này để truyền dữ liệu dài hơn 328 feet

Cáp loại 6, hoặc CAT6, là thế hệ thứ sáu của Ethernet Cáp này có khả năng hỗ trợ tốc độ dữ liệu khoảng 1 gigabit mỗi giây Tuy nhiên, cáp CAT6 chỉ có thể truyền dữ liệu trong khoảng 164 feet

2.4 Đánh giá

Ethernet là một công nghệ mạng kết nối các thiết bị trên mạng cục bộ hoặc mạng diện rộng Ethernet có thể xuất hiện ở nhiều nơi, từ gia đình đến văn phòng công ty đến bệnh viện, nơi có nhiều thiết bị trên cùng một mạng muốn nói chuyện với nhau

Trang 13

Ethernet cung cấp kết nối ổn định và đáng tin cậy, không giống như công nghệ không dây dễ bị nhiễu và có thể không ổn định tùy thuộc vào khoảng cách của bạn với bộ định tuyến Tuy nhiên, để sử dụng ethernet, bạn cần cắm cáp ethernet vào thiết bị của mình Điều này không thực tế trên nhiều thiết bị hiện đại ngày nay chỉ hỗ trợ công nghệ không dây

3 Chương trình lập trình

- Lập trình và hiển thị HMI

Bước 1: Tạo thư mục

Create new project ghi tên thư mục của mình (project name) create

Bước 2: Lấy PLC và HMI

 Lấy 2 PLC:

Add new device controllers simatic s7-1200 CPU CPU 1214C

DC/DC/DC 6ES7 214-1AG40-0XB0 version V4.2.(có thể lấy bất cứ con nào theo ý mình ko bắt buộc phải lấy cụ thể dòng nào)

Lấy tiếp con PLC thứ 2 theo như bên trên

Trang 14

 Lấy HMI:

Add new device HMI SIMATIC Comfort Panel 7’’ Display TP700 Comfort 6AV2 124-0GC01-0AX0 OK (Có thể lấy bất cứ con HMI nào mình muốn miễn có chân ethernet)

Bước 3: Cài đặt cho PLC và HMI

 Nối chân ethernet từ PLC đến HMI trên Network và Connections:

Devices & Networks Network view Nhấn chuột vào chân ethernet trên PLC1 và PLC2 kéo đến chân ethernet trên HMI Làm tương tự với bên Connections

Nếu muốn hiển thị địa chỉ PN/IE_1 trên từng thiết bị, kích chuột vào hình con mắt trên thanh công cụ (Show address labels)

 Cài đặt cho PLC:

Cho phép liên kết bằng liên lạc PUT/GET từ đối tác từ xa: Device view PLC1 (Trên thanh công cụ ngay bên trên con PLC) Kích đúp chuột phải vào PLC Properties Protection & Security Connection mechanisms Tích vào ô vuông

Trang 15

Cho phép sử dụng byte bộ nhớ đồng hồ: Systerm and clock memory Clock memory bits Tích vào ô vuông Address of clock memory byte chọn địa chỉ trong khoảng 0 đến 8191 (100)

Làm tương tự với PLC 2 như hai bước trên

Bước 4: Lập trình cho PLC

 Mở main để lập trình:

PLC 1 (LOCAL) Program blocks Main [OB1]

Tương tự với PLC 2 (PARTNER)

 Cách lấy các lệch trong chương trình:

Lấy lệnh PUT/GET: Instructions Communication S7 communication Nhấn chuột vào lệnh và lôi nó ra dòng lệnh hoặc nhấp đúp vào nó

Trang 16

Lấy lệnh MOVE: Kích chuột trái vào ô vuông

có 2 ? Ghi từ MOVE vào chỗ 2 ?

 Chương trình của PLC 1 (LOCAL):

 Chương trình của PLC 2 (PARTNER):

 Ý nghĩa các câu lệnh:

Lệnh PUT/GET dùng để gửi và nhận thông tin, dữ liệu từ PLC 1 cho PLC 2 Lệnh MOVE giúp giao tiếp giữa HMI và PLC

 Chân địa chỉ của từng câu lệnh:

Gửi dữ liệu (lệnh PUT): Dữ liệu nhập vào HMI của PLC 1 sẽ được lưu vào địa chỉ MW8 qua lệnh MOVE được chuyển sang địa chỉ MW10, dữ liệu ở địa chỉ MW10 vào SD_1 thông qua lệnh PUT chuyển dữ liệu lên chân ADDR_1 ở địa chỉ MW20

Dữ liệu trong địa chỉ MW20 sẽ cài cho chân IN của lệnh MOVE của chương trình PLC 2 sau đó OUT1 ra chân MW22 để xuất ra HMI ở PLC 2

Trang 17

Nhận dữ liệu (lệnh GET): Dữ liệu nhập và HMI của PLC 2 sẽ được lưu vào địa chỉ MW28 qua lệnh MOVE chuyển sang MW30 ADDR_1 trong lệnh GET sẽ lấy dữ liệu trong địa chỉ MW30 thông qua lệnh GET chuyển sang chân RD_1 địa chỉ

MW40

Bước 5: Giao diện HMI

 Màn hình HMI:

 Cách lấy công cụ tạo giao diện HMI:

Ghi chữ: Toolbox Basic objects Chữ A trên màn hình

Lấy khung hình chữ nhật: Toolbox Basic objects Nhấn vào ô hình chữ nhật bên dưới màn hình

Lấy khung nhập số vào ra: Toolbox Elements Kích chuột vào ô vuông có chữ số 0.12

 Cài đặt kích thước, loại chữ, :

Vào phần Properties ngay bên dưới giao diện HMI (nếu không thấy bạn hãy kéo lề dưới của HMI lên)

Trang 18

 Cài đặt địa chỉ vào ra cho I/O Field:

Vào phần Properties ngay bên dưới giao diện HMI General Process Tag

và gắn địa chỉ mà bạn muốn trỏ đến vào

Làm tương tự với 3 I/O field còn lại

Bước 6: Chạy mô phỏng HMI với PLC:

Vào chương trình của PLC 1 , PLC 2 và HMI bật Start simulation (Start search Load Load Thay đổi từ No action sang Start module Finish)

Trang 19

Bước 7: Kết quả

Trang 20

Bài 2 : Hãy lập trình kết nối Profibus 3 PLC S7-1200

1.Giới thiệu về PLC S7-1200