Mạng truyền thông ROCK WELL

1.3 Mô t ả bài th ự c hành Bài tập thực hành sẽ giúp minh họa và trang bị cho sinh viên kiến thức cơ bản, thực tế một cách trực quan về hệ thống truyền thông công nghiệp hiện đại được x

Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm:

MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP

Khi vào thực hành tuyệt đối tuân thủ theo nội qui của phòng và sự hướng dẫn của cán bộ hướng dẫn Sinh viên phải hoàn toàn chịu trách nhiệm nếu gây ra sai hỏng, sự cố do không tuân thủ nội qui hướng dẫn thực hành

Sinh viên phải nộp báo cáo thực hành cho cán bộ hướng dẫn chậm nhất là một tuần kể từ khi kết thúc tất cả các bài thực hành

Báo cáo có thể viết bằng tay hoặc in máy, trình bày rõ ràng sạch sẽ, thể hiện được nội dung chính như theo tài liệu hướng dẫn yêu cầu Bản photo sẽ không được chấp nhận

1.3 Mô t ả bài th ự c hành

Bài tập thực hành sẽ giúp minh họa và trang bị cho sinh viên kiến thức cơ bản, thực tế một cách trực quan về hệ thống truyền thông công nghiệp hiện đại được xây dựng với thiết bị do tập đoàn Rockwell Automation tài trợ Với những kiến thức lý thuyết về nguyên lý logic hoạt động một cách hệ thống được trang bị trên lớp, sinh viên có thể tiếp cận và bước đầu làm quen thực hành với những nhiệm vụ thực tế cơ bản thường gặp trên hệ thống thực Bài thực hành sẽ được chia làm 2 phần chính:

• Phầ n 1: Tìm hiểu và làm quen với hệ thống tự động hóa Rockwell Automation bao gồm các khái niệm cơ bản, công cụ phát triển và minh họa với các ví dụ đơn giản và các chuẩn truyền thông như DeviceNet, ControlNet

• Phầ n 2: Trên cơ sở những kiến thức đã được học và làm quen, sinh viên sẽ thực hành những kỹ năng cơ bản như, cấu hình mạng, cấu hình dữ liệu và xây dựng tích hợp ứng dụng truyền thông công nghiệp với các chuẩn hỗ trợ

Trường ĐHBK Hà Nội

Khoa Điện

Bộ môn Điều khiển Tự động

2.1.2 Mô t ả h ệ th ố ng

Hình 1 dưới đây minh họa một hệ thống điều khiển và giám sát tiêu biểu gồm 3 cấp:

• Cấp trường: Các thiết bị chấp hành, các thiết bị được nối mạng với nhau thông qua mạng DeviceNet

• Cấp điều khiển: Gồm các PLC được kết nối với nhau thông qua mạng ControlNet

• Cấp điều khiển và giám sát: Gồm các PC, PanelView; các thiết bị này được kết nối với nhau và kết nối mạng với cấp điều khiển thông qua mạng EtherNet

2.1.3 Nhi ệ m v ụ thí nghi ệ m

A Nhi ệ m v ụ chu ẩ n b ị ở nhà

• Tìm hiểu cấu hình mạng và nguyên tắc hoạt động của các hệ thống mạng:

DeviceNet/ ControlNet/ EtherNet dựa trên tài liệu tham khảo

• Nêu các đặc điểm kỹ thuật cơ bản của hệ thống mạng EtherNet/ ControlNet/

Hình 1: H ệ th ố ng đ i ề u khi ể n công nghi ệ p

• Thế nào là đặt cấu hình mạng? Tại sao phải đặt cấu hình mạng? Nêu phương pháp đặt cấu hình cho một hệ thống mạng nói chung và lấy ví dụ mạng EtherNet hoặc

DeviceNet/ ControlNet với các thiết bị tại PTN Rockwell Automation

• Trình bày cơ chế trao đổi dữ liệu trong mạng EtherNet/ ControlNet/ DeviceNet

• Nhận xét về tính năng và phạm vi ứng dụng của EtherNet/ ControlNet/ DeviceNet

B Nhi ệ m v ụ t ạ i phòng th ự c hành

Tìm hiểu và trả lời các câu hỏi sau đây:

• Dựa vào mô hình hệ thống điều khiển công nghiệp trên bạn hãy xác định từng thiết bị

cụ thể tại mỗi cấp: Model, các module truyền thông, module I/O, các chuẩn giao tiếp, cable kết nối giữa các thiết bị …?

• Tìm hiểu kết nối giữa các PC và PCL; giữa PLC và các thiết bị trong từng cấp, và giữa các cấp với nhau? Tìm hiểu cách đấu dây nối mạng giữa các thiết bị trong mạng

và giữa các mạng với nhau

• Tìm hiểu các phần mềm phục vụ cho việc kết nối, lập trình điều khiển, điều khiển và giám sát trên PC: Mục đích sử dụng, chức năng, nhiệm vụ, trong hệ thống điều khiển công nghiệp Phần mềm RSLinx, RSView32, RSLogix5000, RSLogix Emulate5000, RSNetWorx, Panel Builder32

Ph ầ n 1: S ử d ụ ng ph ầ n m ề m RSLinx để đặ t c ấ u hình m ạ ng EtherNet:

Giao diện chính khi khởi động phần mềm RSLinx như hình dưới đây:

Thi ế t l ậ p giao ti ế p truy ề n thông EtherNet/IP v ớ i b ộ đ i ề u khi ể n (PLC)

Phần mềm RSLinx là phần mềm kết nối giữa bộ điều khiển RSLogix và phần mềm RSLogix 5000 Để truyền thông với bộ điều khiển, ta phải cấu hình phần mềm RSLinx phù hợp với loại cổng truyền thông hiện có:

Đị a ch ỉ EtherNet (MAC): địa chỉ được gán cho một mô đun trong hệ thống:

+ Mô đun này luôn lưu giữ địa chỉ EtherNet của nó

+ Xác định địa chỉ EtherNet của thiết bị trên nhãn

+ Dạng của địa chỉ EtherNet: xx:xx:xx:xx:xx:xx

Đị a ch ỉ IP: Địa chỉ ấn định cho một mô đun truyền thông trên mạng Ethernet cụ thể

BOOTP: Cấu hình một thiết bị để yêu cầu một địa chỉ IP trên một mạng EtherNet từ máy chủ BOOTP

BOOTP Server: chương trình phần mềm nhận các yêu cầu BOOTP từ thiết bị EtherNet và

ấn định địa chỉ IP

K ế t n ố i thi ế t b ị EtherNet/IP v ớ i máy tính qua cáp Ethernet

Gán đị a ch ỉ IP cho b ộ đ i ề u khi ể n hay mô đ un truy ề n thông

N ế u không có k ế t n ố i n ố i ti ế p v ớ i b ộ đ i ề u khi ể n

1 Khởi động phần mềm Server BOOTP

Start →program→Rockwell software→BOOTP-DHCP Server→BOOTP-DHCP Server

Hay

Start→Program→Rockwell software→RSLinx tools→BOOTP-DHCP server

Khi bạn đóng phần mềm BOOTP server, bạn sẽ được nhắc save lại những thay đổi

+ Nếu bạn muốn ghi lại địa chỉ IP mà bạn ấn định cho thiết bị, hãy save sự thay đổi lại + Thiết bị sẽ lưu giữ địa chỉ IP cho dù bạn có lưu lại những thay đổi ấy hay không

N ế u b ạ n có k ế t n ố i n ố i ti ế p v ớ i b ộ đ i ề u khi ể n

Ph ầ n 2: S ử d ụ ng ph ầ n m ề m RSLogix 5000 để c ấ u hình đị a ch ỉ IP cho b ộ đ i ề u khi ể n

Các bước thực hiện: Cài đặt bộ điều khiển có sử dụng địa chỉ IP

- Kết nối bộ điều khiển với máy tính thông qua cáp RS-232

- Khởi động phần mềm RSLogix 5000

- Trong mục Controller Organizer, chọn properties ở phần EtherNet port

- Chọn tab Port Configuration

- Nhập địa chỉ IP

- Ấn Apply

- Ấn OK

Ph ầ n 3: S ử d ụ ng ph ầ n m ề m RSNetWorx c ấ u hình m ạ ng DeviceNet khi offline:

- Bước 1: Chu ẩ n b ị tr ướ c khi th ự c hi ệ n

- Bước 2: T ạ o m ộ t file cho m ạ ng

- Bước 3: Ng ắ t m ạ ng

- Bước 4: C ấ u hình t ừ ng thi ế t b ị

Th ự c hi ệ n c ụ th ể các b ướ c:

B ướ c 1: chuẩn bị trước khi thực hiện

Giả thiết danh sách các thiết bị đặt vào mạng và địa chỉ như bảng dưới đây:

- Bước 5: C ấ u hình máy Scanner

- Bước 6: L ư u

- Bước 7: Báo cáo RSNetWorx

- Bước 8: Download c ấ u hình t ừ m ạ ng

B ướ c 2: Tạo ra một file cho mạng: Phần mềm RSNetWors sẽ lưu trữ thông tin về cấu hình của mỗi thiết bị trên 1 file ở máy tính: - Tạo một file cấu hình DeviceNet

- Đặt tên File lưu trữ cấu hình mạng:

Thông thường, mỗi thiết bị sẽ có những thông số để thể hiện đặc tính cho thiết bị đó

Để cấu hình offline cho thiết bị, ta thực hiện 2 bước:

• Định rõ địa chỉ của từng thiết bị

• Cấu hình thông số cho thiết bị

B ướ c 5: Cấu hình máy Scanner

Mục đích để truyền thông các thiết bị trong mạng chúng ta cài đặt danh sách quét các thiết

bị trong máy Scanner Sau đó ta định nghĩa vùng nhớ cho dữ liệu của từng thiết bị

Th ự c hi ệ n

- Upload cấu hình hiện tại của máy Scanner

- Xác định đặc tính của máy Scanner

- Thiết lập Alignment Option [Alignment Option mà ta lựa chọn áp dụng cho cả đầu vào và đầu ra]

- Gắn cho mỗi thiết bị [thực hiện bằng tay] một vùng nhớ

Chú ý: nếu ta sử dụng Automap on Add thì ta bỏ qua phần này vì khi đó mỗi thiết bị đã được

gán một vùng nhớ

Thực hiện gán địa chỉ bằng tay cho thiết bị:

- Download cấu hình cho máy Scanner

1 Upload và lưu Netword file

Một khi bạn đã cấu hình xong hệ thống, upload toàn bộ hệ thống và lưu file Sự cất trữ này cấu hình từng thiết bị trong file offline

2 Thực hiện một báo cáo NSNetWordx

Nội dung của bài báo cáo:

- Thiết bị trong mạng

- Địa chỉ vùng nhớ của mỗi thiết bị trong máy Scanner

- Cấu hình mõi thiết bị

2.2 BÀI 2: XÂY D Ự NG GIAO DI Ệ N GIÁM SÁT THU TH Ậ P S Ố LI Ệ U

CHO H Ệ TH Ố NG Đ I Ề U KHI Ể N ĐƠ N GI Ả N

2.2.1 M ụ c đ ích thí nghi ệ m

Giúp học viên tìm hiểu các phần mềm, khả năng tích hợp và thiết kế giao diện điều khiển và giám sát trên PC cho một hệ thống điều khiển đơn giản, thông qua việc sử dụng phần mềm RSLogix 5000 và RS Linx

2.2.2 Nhi ệ m v ụ th ự c hành

Kết nối RSLogix 5000 với PLC Sử dụng phần mềm RSLogix 5000 để lập trình cho PLC của hãng Rockwell, tạo kết nối giữa RSLogix 5000 và PLC tại phòng thí nghiệm thông qua cổng Ethernet I/P, sử dụng RSLinx để cấu hình kết nối (Cách kết n ố i nh ư đ ã trình bày ở bài thí nghi ệ m s ố 1)

Tạo một chương trình trong RSLogix 5000:

 Khởi động RSLogix 5000

 Ta chọn “File”-> “New” sẽ hiện ra cửa sổ “New Controller”

Type: Loại PLC cần lập trình

Revision: Phiên bản phần mềm

Name: Tên của chương trình VD: My_Project_1

Descripton: Mô tả chương trình

Chassis Type: Loại khung của PLC

Slot: Vị trí của bộ điều khiển trên khung

Create In: Thư mục chứa chương trình

!!!L ư u ý khi đặ t tên: Trong m ộ t ch ươ ng trình Logix 5000, có th ể đị nh ngh ĩ a tên cho các ph ầ n t ử c ủ a ch ươ ng trình

nh ư là b ộ đ i ề u khi ể n, đị a ch ỉ d ữ li ệ u (tags), th ủ t ụ c, mô đ un vào ra I/O,…Tên ch ỉ đượ c phép ch ứ a các ch ữ cái, ch ữ

s ố và g ạ ch d ướ i, ph ả i m ở đầ u b ằ ng ch ữ cái hay g ạ ch d ướ i, t ố i đ a 40 ký t ự và không có các g ạ ch d ướ i liên t ụ c hay

General: chứa đựng các thông tin ban đầu của bộ điều khiển

Date/Time: cấu hình múi giờ và trạng thái thời gian của bộ điều khiển

Serial Port: Cấu hình thông số các cổng nối tiếp của bộ điều khiển

System Protocol: Cấu hình các thức giao tiếp giữa các cổng nối tiếp ở dạng DF1 point to point, DF1 Master hay DF1 Slave

File: xem lại các thông tin của chương trình Tạo và cấu hình module vào ra I/O: Kick chuột phải vào “I/O Configuration” -> “New Module” : ta tìm và add các module vào ra của PLC bắt đầu là các module truyền thông , các module “Digital I/O”, “Analog I/O”, các module khác và các module đặc biệt

Ví dụ: Với PLC CompactLogix 1769-L32E ta add module truyền thông 1769-SDN/B:

 Click vào “communication” -> chọn “1769-SDN/B” ấn “OK”

 Ta đặt tên cho module ví dụ: Truyền_thông, phiên bản (Revision) ta chọn là 2, Slot 1( vị trí của module trong khung , hay vị trí của module trên PLC)

 Chọn xong ấn “OK”

 Tiếp tục ấn “OK”

 Tiếp theo ta add các module “Digital

DC Input 1769-IQ32”, “Digital Output

OB32”, “Analog Input

1769-IF4” và “Analog Output 1769-OF2”

Lập trình bằng giản đồ thang (Ladder)

 Ta vào “Tasks”-> “Main Task”->

“MainPrograme”-> “MainRoutine”

xuất hiện cửa sổ sau:

2.2.3 Chu ẩ n b ị th ự c hành

a/ Ki ể m tra ho ạ t độ ng c ủ a b ộ chuy ể n đổ i I/P: Kết nối các thiết bị trong mô hình theo sơ đồ sau:

Hình 2.1 Sơ đồ kiểm tra hoạt động của bộ chuyển đổi I/P

• Điều chỉnh R1 để cho áp suất đạt 25 psi trên G1

• Để tín hiệu ra từ bộ nguồn 38-200 ở mức nhỏ nhất (4mA) thì áp suất trên G2 là 3 psi ứng với van khí nén mở hoàn toàn

• Điều chỉnh tín hiệu ra từ 38-200 lên mức cao nhất (20mA) thì áp suất trên G2 là 15 psi tương ứng với van khí nén đóng hoàn toàn

b/ Ki ể m tra ho ạ t độ ng c ủ a c ả m bi ế n áp su ấ t

• Kết nối các thiết bị theo sơ đồ sau:

Hình 2.2 Sơ đồ kiểm tra hoạt động của cảm biến áp suất

• Mở van V2 và V4

• Khóa R2 chưa cấp khí vào mô hình Ta điều chỉnh để có được 4 mA trên đồng hồ đo tương ứng là 0 psi trên G5

• Sau đó ta mở và điều chỉnh R2 đến khi được áp suất 10 psi trên G5, ta điều chỉnh để

có được 20 mA trên đồng hồ đo

• Sau khi ta điều chỉnh xong thì lúc đó tín hiệu phản hồi từ cảm biến 4÷20 mA sẽ tương ứng với dải áp suất 0÷10 psi

2.2.4 Thu th ậ p s ố li ệ u quá trình đ i ề u khi ể n áp su ấ t s ử d ụ ng ph ầ n m ề m

Hình 2.4 Sơ đồ thí nghiệm

• Khởi động RSlinx kết nối PC với PLC dùng để nhận dạng

• Khởi động RS logix 5000 tạo chương trình điều khiển và nạp chương trình vào PLC

• Tạo “trend” để vẽ đồ thị theo các bước sau:

 Kick vào “trend” chọn “New Trend”

 Đặt tên dự án và chọn chu kỳ trích mẫu

 Chọn biến cần vẽ đồ thị

 Chọn màu hiển thị biến cần vẽ

 Chỉnh thông số trục tọa độ

 Click vào “Apply” -> “OK” Kick vào “Run” nếu muốn vẽ đồ thị và click vào

“Stop” nếu muốn ngừng vẽ

• Mở van V1, V3 và V4

• Điều chỉnh R1 và R2 để cho áp suất 25 psi trên G1 và 10 psi trên G2

• Để van khí nén ở chế độ khóa hoàn toàn

• Sau đó ta tăng dần độ mở van khí nén cứ 10% một lần, ứng với mỗi lần thí nghiệm ta thu lấy đồ thị Từ mỗi đồ thị thu được ta tính toán các tham số và ghi vào bảng sau:

Trình bày kết quả thí nghiệm thu được:

[1] L ư u H ồ ng Vi ệ t: Bài giảng Mạng truyền thông công nghiệp

[2] Hoàng Minh S ơ n: "Mạng truyền thông công nghiệp" NXB Khoa học kỹ thuật 2005 [3] Các tài liệu tham khảo từ trang web: http://www.rockwellautomation.com/

Đồ thị nhận dạng với độ mở van:

a) 30%

b) 50%

c) 70%