Đồ án Nghiên cứu xây dựng mô hình điều khiển và giám sát tập trung các dây chuyền sản xuất trong công nghiệp mỏ và dầu khí sử dụng các thiết bị điều khiển của các hãng khác nhau

Đề tài thiết lập mạng giám sát trên máy tính qua mạng Ethernet (Wifi) và HMI RS232. Thiết lập mạng quản lý các Slave qua mạng ProfibusDP mở rộng mô hình các thiết bị điều khiển là khác hãng. Cụ thể trong đề tài sử dụng PLC của hãng Siemens và PLC hãng Omron

LỜI CẢM ƠN!

Từ khi bước những bước chân đầu tiên vào cổng trường đại học, trước sự bỡ ngỡ trong môi trường học tập mới, em đã được các thầy cô trong nhà trường, các thầy cô trong bộ môn Tự Động Hóa xí nghiệp Mỏ và Dầu khí, các thầy cô trong bộ môn Vật Lý đã quan tâm, giúp đỡ và truyền dạy biết bao nhiêu là kiến thức bổ ích, giúp cho chúng em hoàn thiện được bản thân về đạo đức và trình độ chuyên môn Từ lòng nhiệt huyết với nghề của mình các thầy, các cô đã trao cho chúng em được một nguồn động lực quý giá giúp chúng em hăng say hơn trong học tập và nghiên cứu! Và đến giờ đây khi chúng em chuẩn

bị kết thúc những ngày tháng sinh viên của mình, nhìn lại cả một chặng đường phấn đấu

để nhận được thành quả chuẩn bị cho hành trang vào cuộc sống của mình, em mới biết được công lao dạy dỗ của các thầy, các cô lớn đến chừng nào!

Em xin chân thành cảm ơn Thầy TS Nguyễn Chí Tình, Thầy TS Đặng Văn Chí, Thầy PGS.TS Nguyễn Đức Khoát, Thầy TS Khổng Cao Phong, Thầy ThS Đào Hiếu, Cô ThS Phan Thị Mai Phương đã chỉ bảo và giúp đỡ tạo điều kiện rất tận tình

cho em trong quá trình nghiên cứu và học tập trong nhà trường!

Em xin chân thành cảm ơn thầy ThS Đào Hiếu, các thầy cô trong bộ môn Tự Động Hóa xí nghiệp Mỏ và Dầu khí đã giúp đỡ em trong quá trình em thực hiện và hoàn

thành đồ án của mình Do còn là sinh viên ngồi trong ghế nhà trường, kinh nghiệm và các vấn đề thực tế chúng em chưa nắm được nhiều, cho nên đề tài của em còn có nhiều thiếu sót Vì vậy em rất mong nhận được những lời nhận xét quý báu của các thầy cô và các bạn để em hoàn thiện được kiến thức của mình tốt hơn!

Con biết ơn bố mẹ rất nhiều! Cảm ơn các anh, các chị, các em cùng những người bạn

tốt, những người bạn trong tập thể lớp Tự Động Hóa khóa 53 đã tạo điều kiện, giúp đỡ

tôi trong cuộc sống cũng như trong học tập được thuận lợi, giúp tôi vượt qua được những

khó khăn và gặt hái được nhiều thành công trong quá trình học tập!

Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội ngày 19 tháng 6 năm 2013 Bùi Hữu Nguyên

MỤC LỤC

MỤC LỤC 2

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT 4

DANH MỤC HÌNH VẼ 5

Lời mở đầu 7

Chương 1 9

Đặt vấn đề 9

1.1 Thực trạng sản xuất trong nhà máy xí nghiệp hiện nay 9

1.2 Giải pháp khắc phục vấn đề 12

Chương 2 13

Giới thiệu cấu hình mô hình thí nghiệm 13

2.1 Cấu trúc mô hình mạng 13

2.2 Các thành phần trong mô hình mạng 14

2.2.1 Thiết bị PLC S7-300 của hãng SIEMEN làm trạm chủ 1(MASTER-1) 14

2.2.2 PLC S7-200 CPU 226 của hãng SIEMEN làm trạm tớ 1(SLAVE-1) 15

2.2.3 PLC S7-200 CPU 224 của hãng SIEMEN làm trạm tớ 2(SLAVE-2) 15

2.2.4 Module truyền thông PROFIBUS-DP-Slave EM277 của hãng SIEMEN 16

2.2.5 CJ1H-H CPU66 của hãng OMRON làm trạm chủ 2(MASTER-2) 17

2.2.6 Module truyền thông PROFIBUS-DP-Master CJ1W-PRM21 của hãng OMRON 18

2.2.7 Module truyền thông Ethernet CJ1W-ETN21 của hãng OMRON 18

2.2.8 Giới thiệu về cable nối truyền thông PROFIBUS-DP 19

2.2.9 Giới thiệu về Hub wifi dùng trong mạng Internet 20

Chương 3 21

Xây dựng mô hình thực nghiệm mô phỏng hệ điều khiển giám sát tập trung 21

3.1 Mô hình cấu trúc mạng lựa chọn 21

3.2 Thực hiện kết nối các thiết bị thiết lập nên mạng truyền thông 22

3.2.1 Kết nối màn hình HMI NB7W-TW00B với PLC S7-300 của hãng SIEMEN

22

3.2.2 Kết nối màn hình HMI NB7W-TW00B với PLC CJ1H-H-CPU66 của

OMRON 26

3.2.3 Kết nối Profibus- DP giữa PLC S7-300 với PLC S7-200 của SIEMEN 29

3.2.4 Kết nối Profibus- DP giữa PLC CJ1H-H CPU66 với PLC S7-200 của SIEMEN 32

3.2.5 Thiết kế mạng Ethernet giữa các PLC MASTER-1 , MASTER-2 , PC để giám sát, thu thập và quản lý dữ liệu 35

3.3 Xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống thông gió mỏ hầm lò 38

3.3.1 Nguyên lý hệ thống thông gió, vai trò , các chế độ hoạt động 38

3.3.2 Xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống thông gió mỏ hầm lò 39

3.4 Xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống băng tải 40

3.4.1 Nguyên lý hoạt động của hệ thống băng tải 40

3.4.2 Xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống băng tải 41

3.5 Xây dựng mô hình điều khiển và giám sát tập trung hệ thống thông gió và hệ thống băng tải 41

3.5.1 Cấu trúc hệ thống điều khiển tập trung 41

3.5.2 Xây dựng chương trình và giao diện điều khiển giám sát tập trung hai cụm hệ thống thông gió và băng tải 42

KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 47

TÀI LIỆU THAM KHẢO 48

PHỤ LỤC 49

A Chương trình điều khiển hệ thống băng tải 49

B Chương trình điều khiển hệ thống thông gió 50

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

19 P&ID Piping and Instrument Diagram

25 SCADA Supervisory Control And Data Acquisition

27 TCP/IP Transmission Control Protocol/ Internet Protocol

DANH MỤC HÌNH VẼ

Lời mở đầu

Từ khi công nghệ bán dẫn được đưa vào ứng dụng trong đời sống thì hàng loạt các thành tựu, công nghệ mới được ra đời và phát triển mạnh mẽ Chúng được tạo ra để thay thế cho sức lao động của con người, từ những công việc chân tay nặng nhọc cho đến những công việc yêu cầu tập trung cao của bộ óc của con người Các cỗ máy dường như

đã làm hài lòng được con người đã tạo ra chúng, bằng những kết quả đạt được, các cỗ máy giúp năng suất lao động tăng nên rất nhiều, hàng trăm, thậm chí hàng nghìn lần Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các máy công cụ, thì các thiết bị điều khiển chúng cũng rất phát triển Từ thủa còn là những hệ thống bánh răng, thẻ đục lỗ, những máy điều khiển đã dần phát triển khi công nghệ bóng chân không được phát minh ra, tuy nhiên chúng còn là những cỗ máy rất là cồng kềnh và có khối lượng rất lớn, như máy tính ENIAC-1946 phải để trong một phòng lớn Với sự ra đời của công nghệ chất bán dẫn, các máy tính điều khiển đã thu nhỏ được kích thước đáng kể, đồng thời kéo dài được tuổi thọ,

và linh hoạt hơn trong vấn đề thay đổi chương trình

Tuy nhiên trong môi trường công nghiệp làm việc bụi bặm, những chiếc máy tính không đáp ứng được độ bền và ổn định Để khắc phục những nhược điểm đó, vào năm 1968 những công ty sản xuất ô tô đã đưa ra các yêu cầu kĩ thuật đầu tiên cho thiết bị điều khiển logic khả lập trình hay còn gọi là PLC (Programmer Logic Control) Những PLC đầu tiên được ứng dụng trong công nghiệp ô tô vào năm 1969 đã đem lại sự ưu việt hơn hẳn các

hệ thống điều khiển trên cơ sở rơ le Các thiết bị này được lập trình dễ dàng, không chiếm nhiều không gian trong các xưởng sản xuất và có độ tin cậy cao hơn các hệ thống rơ le Các ứng dụng của PLC đã nhanh chóng rộng mở ra tất cả các ngành công nghiệp sản xuất khác

Với sự tiện lợi của thiết bị PLC hầu như chúng có mặt trong mọi khâu của một nhà máy phân xưởng, chúng đảm nhận điều khiển cho một quá trình sản xuất cụ thể, vì vậy việc quản lý chúng để giám sát sản xuất là một vấn đề rất khó khăn cho chúng ta Nhất là với mục tiêu nâng cấp sản xuất đến tự động hóa hoàn toàn, thì việc quản lý các PLC là một vấn đề quan trọng cần giải quyết hiện nay

Để khắc phục được việc khó khăn trong quản lý các thiết bị điều khiển riêng lẻ, các nhà nghiên cứu đã đưa ra giải pháp liên kết mạng công nghiệp Mạng công nghiệp là mạng truyền dẫn các thiết bị điều khiển, chấp hành với nhau, thông qua việc truyền dữ liệu, chứ không còn truyền trạng thái như trước Nhờ vậy mà việc quản lý, giám sát sản xuất được tập trung cao, khả năng tự động hóa sản xuất được mở ra một hướng mới

Thấy được tính cấp thiết hiện nay của vấn đề liên kết các thiết bị điều khiển khác hãng thành hệ thống điều khiển giám sát tập trung, em đã lựa chọn đề tài nghiên cứu khoa học mang tên

“Nghiên cứu xây dựng mô hình điều khiển và giám sát tập trung các dây chuyền sản xuất trong công nghiệp mỏ và dầu khí sử dụng các thiết bị điều khiển của các hãng khác nhau” Với đề tài này thì bài toán đặt ra là tìm các giải pháp công nghiệp có thể

thực hiện kết nối truyền thông giữa các thiết bị điều khiển của các hãng khác nhau và các thiết bị điều khiển của các hãng khác nhau với một hệ thống điều khiển và giám sát (Máy tính, HMI,…)

Nhóm sinh viên

Bùi Hữu Nguyên

Lê Công Vĩ

Chương 1 Đặt vấn đề 1.1 Thực trạng sản xuất trong nhà máy xí nghiệp hiện nay

Với sự tiện lợi của thiết bị PLC hầu như chúng có mặt trong mọi khâu của một nhà máy phân xưởng, chúng đảm nhận điều khiển cho một quá trình sản xuất cụ thể, vì vậy việc quản lý chúng để giám sát sản xuất là một vấn đề rất khó khăn cho chúng ta Nhất là với mục tiêu nâng cấp sản xuất đến tự động hóa hoàn toàn, thì việc quản lý các PLC là một vấn đề quan trọng cần được giải quyết

Khái niệm mạng công nghiệp cũng đã xuất hiện từ lâu, và đến giờ chúng không còn mới mẻ với chúng ta Tuy nhiên thông thường một mạng truyền thông công nghiệp thường liên kết quản lý các thiết bị của cùng một hãng sản xuất, do các thiết bị đó cùng

sử dụng một tiêu chuẩn của mạng Nhưng thực tế cho thấy, các thiết bị điều khiển và thiết

bị chấp hành lại do nhiều hãng sản xuất khác nhau chế tạo Do đó nhiều khi để tối ưu về mặt kinh tế mà vẫn đảm bảo được năng suất của nhà máy, các nhà lãnh đạo phân xưởng thường lựa chọn các thiết bị của nhiều hãng, như vậy sẽ rất khó khăn cho việc liên kết các thiết bị thành một mạng thống nhất trong phân xưởng, vì các thiết bị khác hãng thường sử dụng các tiêu chuẩn liên kết mạng khác nhau

Việc xây dựng các hệ điều khiển, giám sát tập trung không còn là vấn đề xa lạ về lý thuyết cũng như trong thực tế tại các nhà máy xí nghiệp công nghiệp hiện nay Tuy nhiên các hệ thống đó đều được lắp đặt một cách đồng bộ, sử dụng các thiết bị điều khiển và giám sát đồng bộ, thống nhất của cùng một nhà sản xuất nhất định Trên thực tế có rất nhiều những phân xưởng nhà máy xí nghiệp đang hoạt động với các hệ thống điều khiển không đồng bộ Do đó dẫn đến sự đứt đoạn trong dây truyền sản xuất làm cho hiệu quả sản xuất giảm, chi phí sản xuất tăng

Hiện nay, trong các nhà máy, xí nghiệp, các dây chuyền sản xuất thường bao gồm các cụm hệ thống tự động riêng lẻ trong đó, thiết bị điều khiển của các cụm này lại thuộc nhiều hãng khác nhau Đây đang là một thực trạng khá phổ biến Điều này khiến cho việc quản lý sản xuất gặp rất nhiều khó khăn, ảnh hưởng tới năng suất của dây chuyền, nhà máy Do đó việc tìm ra giải pháp kết nối các thiết bị khác hãng sẽ có thể kết nối các cụm sản xuất lại với nhau tạo nên một hệ thống công nghiệp duy nhất mà không phải thay mới hoàn toàn hệ thống điều khiển, mang lại sự thuận lợi cho việc quản lý và điều khiển các dây truyền, từ đó làm tăng năng suất cho nhà máy

Hình 1.1: Tủ điện điều khiển trong hệ thống bơm lọc nước

Ví dụ trong xưởng sản xuất đóng chai và lon của Công ty đồ uống cao cấp Thái Lan có bốn dây chuyền tự động, một dây chuyền đóng lon, một dây chuyền đóng hộp và hai dây chuyền đóng chai Các dây truyền này được điều khiển bởi các PLC S7-200 của SIEMENS, PLC của hãng OMRON và PLC của hãng Mitsubishi Những dây truyền này hoạt động độc lập với nhau và cần hai công nhân để vận hành tủ điều khiển đặt ngay tại các dây truyền đó Vì vậy tính tự động hóa của nhà máy chưa cao dây truyền hay xảy ra

sự cố do con người xử lý lỗi không kịp, giả sử như khi cụm máy đóng hộp bị lỗi người công nhân không kịp dừng máy trong khi đó băng tải đưa lon từ cụm máy chiết vẫn hoạt động bình thường lúc đó sẽ dẫn tới ùn tắc lon trên băng tải và kẹt máy chiết Hoặc ngược lại khi máy chiết gặp sự cố đóng hỏng lắp chai, nếu công nhân vận hành không để ý hoặc

sử lý không kịp sẽ dẫn đến lỗi sản phẩm và máy đóng hộp không có nguyên liệu để đóng hộp dẫn đến năng suất dây chuyền giảm

Hình 1.2: Công nhân đứng vận hành máy chiết Mặt khác vấn đề nữa đó là tình trạng các nhà máy đã xây dựng đi vào sản xuất từ lâu nhưng bây giờ muốn thay đổi công nghệ nâng cao tính tự động hóa để tăng năng suất mà vẫn đảm bảo tận dụng được từ các dây dây chuyền sản xuất cũ Như hình 1.3 có 3 dây chuyền chiết chai nhưng mỗi dây chuyền lại có một cụm điều khiển riêng biệt, do đó trong phân xưởng việc quản lý các dây truyền này gặp khó khăn về địa lý, và phải cần nhiều công nhân trực dây truyền hơn

Hình 1.3: Các bộ điều khiển nằm tách biệt ngay trên các máy sản xuất

1.2 Giải pháp khắc phục vấn đề

Với những thực trạng thực tế trong các nhà máy đang gặp phải như vậy em đã đưa

ra giải pháp kết nối các thiết bị điều khiển của các dây truyên sản xuất riêng lẻ với nhau lại tạo thành một cụm hệ thống điều khiển và giám sát tập trung Thay vì từng cụm sản xuất riêng lẻ cần nhiều công nhân vận hành và khắc phục sự cố, thì việc đưa

về điều khiển và giám sát tập trung sẽ tiện lợi hơn, chỉ cần một công nhân giám sát tại phòng máy là có thể điều hành được các dây truyền sản xuất

Do đó từ kết quả của đề tài này sẽ nâng cao được tính tự động hóa trong nhà máy giảm bớt nhân công, giảm thiểu chi phí cho việc thay mới hoàn toàn một dây chuyền

cũ đang hoạt động và tăng năng suất trong nhà máy

Với sự giúp đỡ của các thầy cô và sự hỗ trợ thiết bị của Bộ môn Tự Động Hóa Trường Đai học Mỏ - Địa Chất chúng em đã xây dựng, thiết kế mô hình thí nghiệm thể hiện hai bài toán lớn là bài toán về mạng truyền thông và bài toán ứng dụng thực

tế điều khiển hệ thống băng tải và hệ thống thông gió

Chương 2 Giới thiệu cấu hình mô hình thí nghiệm 2.1 Cấu trúc mô hình mạng

Mô hình thí nghiệm bao gồm hai mạng chủ: Một mạng PROFIBUS-DP do PLC

S7-300 (MASTER-1) của SIEMEN thu thập và quản lý dữ liệu từ S7-200 (SLAVE-1) điều khiển hệ thống thông gió trong hầm mỏ Mạng PROFIBUS-DP thứ hai do PLC CJ1H-H – CPU66 (MASTER-2) của OMRON thu thập và quản lý dữ liệu từ S7-200 (SLAVE-2) điều khiển hệ thống băng tải

Cả hai hệ thống mạng chủ trên được giám sát và quản lý bởi máy tính chủ thông qua mạng Ethernet Đồng thời chúng cũng đươc điều khiển và giám sát bởi màn hình cảm ứng HMI

Hình 2.1: Cấu trúc mô hình mạng

2.2 Các thành phần trong mô hình mạng

2.2.1 Thiết bị PLC S7-300 của hãng SIEMEN làm trạm chủ 1(MASTER-1)

Trong mô hình đã sử dụng một PLC S7-300 CPU 315PN/DP với vai trò nhiệm vụ

là làm trạm chủ số một để quản lý và thu thập dữ liệu để xử lý bài toán hệ thống thông gió

External Flash: Max 8 Mb

 Thông số kĩ thuật truyền dẫn mạng Ethernet PROFINET:

Chức năng: PROFINET IO, PROFINET CBA, PG / OP và S7 chức năng

Bổ sung chức năng: định tuyến, giao thức TCP / UDP / IP, Webserver

Số lƣợng các thiết bị IO: 128

Tổng số I / O: 2048/2048

Baudrate: 100 Mbps

 Thông số kĩ thuật truyền dẫn mạng PROFIBUS DP / MPI RS 485

Chức năng: DP máy chủ, DP nô lệ

Bổ sung chức năng: định tuyến / DP-V1 / SYNC + FREEZE / Isochronous

Số lƣợng nô lệ: 124

I / O mỗi nô lệ: 244/244

Tổng số I / O: 2048/2048

Baudrate: 12 Mbps

 Hệ thống đèn báo:

Đèn báo nguồn: +24VDC

Đèn báo trạng thái CPU: Start, Stop

Đèn báo lỗi truyền thông: BF, BF2, SF

Đèn báo link Internet, đèn báo RX, TX

2.2.2 PLC S7-200 CPU 226 của hãng SIEMEN làm trạm tớ 1(SLAVE-1)

Trong mô hình mạng, chúng em sử dụng PLC S7-200 CPU 226 để điều khiển hệ thống thông gió

RAM: 16/14 kB bộ nhớ chương trình , 10 kB bộ nhớ dữ liệu

I/O: 24 Input / 16 Output Relay

Module mở rộng: 7

 Thông số kĩ thuật truyền dẫn PPI/FREEPORTS

 Chuẩn giao tiếp RS485

Số cổng truyền nhận dữ liệu: 2

2.2.3 PLC S7-200 CPU 224 của hãng SIEMEN làm trạm tớ 2(SLAVE-2)

PLC S7-200 CPU 224 được sử dụng để điều khiển hệ thống băng tải trong hệ thống Dưới đây là hình ảnh và một số thông tin kĩ thuật của CPU 224

Hình 2.4: PLC S7-200 CPU 224

 Thông tin kĩ thuật cơ khí:

Nguồn cấp: 220 VAC

Kích thước (WxHxD): 120x80x62

Khối lượng:

 CPU

RAM: 12kB bộ nhớ chương trình, 8 kB bộ nhớ dữ liệu

I/O: 14 Input / 10 Output

Module mở rộng: 7

 Thông số kĩ thuật truyền dẫn PPI/DP

 Chuẩn giao tiếp RS485

Số cổng truyền nhẫn dữ liệu: 1

2.2.4 Module truyền thông PROFIBUS-DP-Slave EM277 của hãng SIEMEN

Để trạm chủ có thể truy cập tới vùng nhớ dữ liệu của trạm tớ là PLC S7-200 thì chúng ta phải dùng module truyền thông Profibus EM277 để định nghĩa một trạm PLC thành một trạm tớ, qua module truyền thông Profibus EM277 này thì PLC trạm chủ và trạm tớ mới có thể giao tiếp truyền dữ liệu cho nhau

Dưới đây là hình ảnh module truyền thông Profibus EM277 và một vài thông số kĩ thuật của nó:

Hình 2.5: Module PROFIBUS-DP-Slave EM277

 Thông số kĩ thuật cơ khí

 Thông số truyền dữ liệu

Giao thức: PROFIBUS-DP (Slave), MPI (Slave)

Tốc độ bus: Min (9,6Kbit/s) - ->Max(12Mb/s)

Chiều dài cable

9,6Kbit/s 187,5Kbit/s 500Kbit/s 1-5Mbit/s 3-12Mbit/s

2.2.5 CJ1H-H CPU66 của hãng OMRON làm trạm chủ 2(MASTER-2)

PLC CJ1H-H CPU66 đóng vai trò MASTER-2 trong mạng truyền thông công nghiệp PLC này thu thập dữ liệu, trạng thái làm việc của hệ thống băng tải từ trạm tớ S7-

200 (SLAVE-2) để điều khiển và đƣa dữ liệu giám sát lên máy tính

EM: 32 k Word + 7 bank

I/O: 2560 Input/Output and 40 Units max

 Truyền thông qua cồng truyền thông RS232C

Số lƣợng cổng truyền thông: 1

2.2.6 Module truyền thông PROFIBUS-DP-Master CJ1W-PRM21 của hãng

OMRON

Modunle CJ1W-PRM21 Profibus-DP được lắp vào PLC CJ1H-H CPU66 để định địa chỉ PLC thành trạm chủ trong mạng profibus

Hình 2.7: Module truyền thông PROFIBUS-DP-Master CJ1W-PRM21

 Thông số kĩ thuật cơ khí:

2.2.7 Module truyền thông Ethernet CJ1W-ETN21 của hãng OMRON

Module CJ1W-ETN21 kết nối với PLC CJ1H-H CPU66 để thiết lập mạng Internet điều khiển giám sát cả hệ thống trên máy tính Dưới đây là hình ảnh và một vài thông số

kĩ thuật của module CJ1W-ETN21

Hình 2.8: Module Ethernet CJ1W-ETN21

 Thông số kĩ thuật cơ khí

Kích thước ( WxHxD): 31x90x65

Khối lượng: 100g

 Thông số truyền dẫn trong mạng Internet

Định địa chỉ trạm: 255 (Node)

Tốc độ truyền: Max 100Mbit/s

Sử dụng cable truyền: Cable Ethernet

2.2.8 Giới thiệu về cable nối truyền thông PROFIBUS-DP

Để các trạm trong mạng truyền thông công nghiệp có thể trao đổi dữ liệu thông tin với nhau thì ta phải có cable nối các trạm trong mạng lại với nhau Cable nối rất quan trọng, nếu cable nối không đúng tiêu chuẩn sẽ dẫn tới mạng sẽ báo lỗi và ngắt kết nối Cable nối đạt tiêu chuẩn còn giúp người quản lý dễ dàng phát hiện và tự khắc phục được lỗi xảy ra trên đường truyền

Hình 2.9: Cable nối truyền thông PROFIBUS-DP

 Sơ đồ mạch của đầu nối như sau :

Hình 2.10: Sơ đồ mạch của đầu nối

Hình 2.11: Cấu tạo bên trong cable PROFIBUS thực tế

2.2.9 Giới thiệu về Hub wifi dùng trong mạng Internet

Đây là thiết bị tạo mạng Lan, internet sử dụng truyền dẫn Wifi (truyền dẫn không dây) Nó là bộ kết nối trung gian giúp máy tính và các trạm chủ giao tiếp đƣợc với nhau qua chuẩn Ethernet

Hình 2.12 : Hub wifi TCP-Link

Chương 3 Xây dựng mô hình thực nghiệm mô phỏng hệ điều khiển giám sát tập trung 3.1 Mô hình cấu trúc mạng lựa chọn

Hình 3.1: Mô hình mạng

Mô hình xây dựng bên trên bao gồm các thiết bị sau:

 Tầng trên cùng là lớp các thiết bị điều khiển, giám sát như máy tính, màn hình cảm ứng HMI Lớp giám sát có chức năng lưu trữ giữ liệu và đưa lệnh điều khiển xuống các thiết bị quản lý từ người vận hành

 Tiếp theo là lớp các thiết bị quản lý, đảm nhận nhiệm vụ quản lý thống tin giám sát và điều khiển từ thiết bị giám sát truyền xuống và nhận tín hiệu từ thiết bị điều khiển đưa nên

 Dưới cùng là các thiết bị điều khiển được lắp đặt ngay tại các cụm dây truyền sản xuất, nhận tín hiệu điều khiển từ thiết bị quản lý trực tiếp sử lý, điều khiển các hệ thống tạo ra sản phẩm

 Các máy tính giám sát được kết nối với các thiết bị quản lý qua mạng Ethernet

 Màn hình HMI của hãng Omron kết nối với PLC quản lý của hãng Siemens qua mạng MPI, kết nối với PLC của Omron qua chuẩn hotlink

 Thiết bị quản lý S7-300 của Siemens kết nối với thiết bị điều khiển S7-200 của hãng Siemens qua mạng Profibus-DP

 Thiết bị quản lý CJ1H-H của Omron kết nối với thiết bị điều khiển S7-200 của

hãng Siemens qua mạng Profibus-DP

3.2 Thực hiện kết nối các thiết bị thiết lập nên mạng truyền thông

3.2.1 Kết nối màn hình HMI NB7W-TW00B với PLC S7-300 của hãng SIEMEN

 Màn hình điều khiển và giám sát NB7W-TW00B của hãng OMRON đƣợc kết nối với PLC S7-300 của SIEMEN qua cổng COM-2 của màn hình với cable MPI của PLC S7-

300 ( PC Adapter Direct)

Hình 3.2: Kết nối HMI với PLC S7-300

Hình 3.3: Màn hình HMI NB7W-TW00B

 Thực hiện cài đặt các thông số truyền thông

Để cài đặt các thông số truyền thông ta click vào biểu tƣợng màn hình NB7W-T00B trên hình 3.2 sau đó bảng thông số thuộc tính màn hình hiện nên nhƣ hình 3.4

Trên màn hình ta cài đặt các thông số trên cổng COM-2 nhƣ sau:

Chuẩn giao tiếp vật lý (Type): RS232

Tốc độ truyền dữ liệu ( Baud Rate): 19200 Bit/s

Khung truyền dữ liệu (Data Bit): 8 Bit

Kiểm tra chẵn lẻ ( Parity Check): Odd

Bit Stop: 2

Hình 3.4: Cài cặt cổng truyền thông COM2 trên HMI

 Trên phần mềm STEP7 SIMATIC-Manager ta cài đặt PG/PC Interface nhƣ sau:

Để vào cài đặt đƣợc thông số ta chọn OPTIONS sau đó chọn Set PG/PC Interface… Trong mục Access path chọn main PCAdapter(PROFIBUS) rồi chọn mục Properties

sẽ xuất hiện mục nhƣ hình 3.5 sau đó ta thực hiện cài đặt

Địa chỉ PLC S7-300: 2

Tốc độ truyền tải (Transmission rate): 187.5 kBit/s

Số địa chỉ trạm (Highest Station address): 31

Cấu hình (Profile): DP

Hình 3.5: Cài đặt PG/PC trên STEP7-Manager

Hình 3.6: Cài đặt mạng PROFIBUS cho PLC S7-300

 Thiết kế cáp (Cable) nối vật lý giữa HMI NB7W-TW00B và PLC S7-300

Ta thực hiện nối 2SD, 3RD, 9SG trên cổng COM-2 lần lƣợt với 2RX, 3TX, 5GND của

PC Adapter, ngoài ra còn nối tắt chân số 7RTS với chân số 8CTS của PC Addapter Cable nối phải là cáp xoắn đôi, để chống nhiễu đƣợc tốt hơn

Hình 3.7: Sơ đồ cable nối giữa HMI và PLC S7-300

3.2.2 Kết nối màn hình HMI NB7W-TW00B với PLC CJ1H-H-CPU66 của OMRON

Màn hình điều khiển và giám sát NB7W-TW00B của hãng OMRON đƣợc kết nối với PLC CJ1H-H-CPU66 của OMRON qua cổng COM-1 của màn hình với cổng COM của PLC CJ1H-H-CPU66

Hình 3.8: Kết nối HMI với PLC CJ1H-H CPU66