PLC và công nghệ SCADA

Hệ thống SCADA cho phép liên lạc với các phương tiện điều khiển và cung cấp dữ liệu cần thiết cho các quá trình điều khiển ở những nơi xa, khi khoảng cách này tăng thì càng khó truy nhập

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

CHƯƠNG I

HỆ THỐNG SCADA

I.1 – Lịch Sử Phát triển I.2

V - Chức Năng Và Nhiệm Vụ Của Một Hệ Thống SCADA I.6

VIII – Phương Pháp Xây Dựng Một Hệ Thống SCADA I.8

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

I - Giới Thiệu Về SCADA :

I.1 – Lịch Sử Phát triển :

Sự phát triển của hệ thống SCADA đi đôi với sự phát triển của đo lường và điều khiển xa từ vào nửa đầu thế kỉ XX

Các công ty xe lửa đã sử dụng thiếp bị đo lường từ xa Họ đã sử dụng telemetry để có thông tin về vị trí xe lửa và trạng thái chuyển mạch Khi công nghệ vô tuyến phát triển thì không cần kéo hàng trăm km mét dây nữa Những phát triển trong hiệu chỉnh lỗi và nén dữ liệu cho phép nhiều thông tin được truyền bằng vô tuyến Và nhiều nhà máy khác như : tự động , khí đốt , điện và nước bắt đầu sử dụng các hệ thống đo lường xa để giám sát các quá trình ở các địa điểm xa

Truyền thông vô tuyến hai chiều trở nên thông dụng vào những năm 60 Lúc đó xuất hiện tính toán với máy tính lớn Các terminal đã sử dụng các mainframe để thực hiện tất cả các tính toán và lưu trữ dữ liệu Phương pháp này đã thay đổi trong những năm đầu thập niên 80 với sự phát triển của máy vi tính

Kỹ nguyên máy vi tính cho phép các quá trình được phân bố ở các địa điểm

xa , không phụ thuộc vào máy tính lớn ở trung tâm Vào cuối thập niên 80 kỹ nghệ bắt đầu chuyển sang kỹ nguyên các hệ thống phân bố (distributed systems area) Đặc trưng của kỹ nguyên này tích hợp WAN (Wide Area Neawork ) và LAN (Local Area Neawork ) , các tiêu chuẩn mở , mô hình thông qua quan hệ và các ứng dụng được điều khiển bằng biểu tượng Trong những năm 90 có thêm kỹ nguyên tính toán mới , các chuyên gia MIS ( Management Information System ) gọi thời kì này là kỹ nguyên song song (đồng thời ) Các PLC lúc này có khả năng giám sát và điều khiển cục bộ

Những User của SCADA cũng bắt đầu thay đổi Các công ty sản xuất dầu khí và khí đốt chuyển sang điều khiển phân bố Tuy nhiên, Các công ty điện lực vẫn duy trì quan điểm điều khiển tập trung

I.2 – SCADA là gì ?

SCADA ( Supervisory Control And Data Acquisition = Điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu ) là một hệï thống cho phép người điều hành giám sát và điều khiển các quá trình mà chúng được phân bố ở các nơi xa

Hệ thống SCADA cho phép liên lạc với các phương tiện điều khiển và cung cấp dữ liệu cần thiết cho các quá trình điều khiển ở những nơi xa, khi khoảng cách này tăng thì càng khó truy nhập hơn , SCADA trở thành lựa chọn tốt hơn cho người điều hành để điều chỉnh và quan sát

II- Các Hệ Thống SCADA

Các hệ thống SCADA có thể được gọi bằng các tên khác nhau trong các tình huống và các kỹ nghệ khác nhau ví dụ như : DAC ( Data Acquisition And Control

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

= thu thập dữ liệu và điều khiển ), DCS ( Distributed Control Systems = các hệ thống điều khiển phân bố ) ,

Có nhiều loại hệ thống SCADA khác nhau , nhưng trên cơ bản chúng được chia thành bốn nhóm với những tính năng sau :

- SCADA mờ (Blin) : là hệ thống thu nhận và xử lí dữ liệu thu được bằng hình ảnh hoặc đồ thị Do không có bộ phận giám sát nên hệ thống rất đơn giản và giá thành thấp (Hình bên )

Cấu trúc hệ thống SCADA đơn giản

- Hệ thống SCADA xử lí đồ hoạ thông tin thời gian thực (run time ) : là hệ thống giám sát và thu thập dữ liệu có khả năng mô phỏng tiến trình hoạt động của hệ thống sản xuất của hệ thống nhờ các tập tin cấu hình của máy đã được khai báo trước đó Tập tin cấu hình sẽ ghi lại khả năng hoạt động của hệ thống các giới hạn không gian hoạt động , giới hạn về khả năng , công suất làm việc của máy Nhờ biết trước khả năng hoạt động của hệ thống sản xuất mà khi có tín hiệu vượt quá tải hay có vấn đề đột ngột phát sinh , hệ thống sẽ thông báo cho người giám sát biết trước để họ can thiệp vào hoặc khi tín hiệu vượt quá mức cho phép hệ thống sẽ cho các thiếp bị ngưng hoạt động

- Hệ thống SCADA độc lập : Là hệ thống giám sát và thu thập dữ liệu với một bộ xử lí , thông thường hệ thống SCADA này chỉ điều khiển một hoặc hai thiếp bị Do khả năng điều khiển ít thiếp bị nên hệ thống sản xuất chỉ đáp ứng được cho việc sản xuất chi tiết , không tạo nên được dây chuyền sản xuất lớn

- Hệ thống SCADA mạng : là hệ thống giám sát và thu thập dữ liệu với nhiều bộ vi xử lí có nhiều bộ phận giám sát được kết nối với nhau thông qua mạng Hệ thống này cho phép điều khiển được nhiều thiếp bị tạo nên một dây chuyền sản xuất tự động theo yêu cầu của khách hàng từ nơi bán hàng hay từ phòng thiết kế (hình bên )

Dữ liệu Phân tích Dữ liệu Hệ thống so sánh Sản phẩm Quản lí dữ liệu

Tín hiệu phản hồi

Máy và thiếp bị chấp hành

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

Hệ thống SCADA mạng

Do được nối mạng nên chúng ta có thể điều khiển từ xa các thiếp bị công tác mà điều kiện nguy hiểm (như nơi làm việc trong môi trường phóng xạ , nơi có điện trường mạnh…) không cho phép con người đến gần

III – Yêu Cầu Của Một Hệ Thống SCADA

Một hệ thống SCADA đòi hỏi phải có đầy đủ các thành phần sau đây :

- Cơ sở hạ tầng truyền thông công nghiệp

Tiếp thị Quản lý Thiết kế Giám sát sản phẩm Quản lí sản xuất

Điềukhiển Tiếp thị Cảnh Báo

Giao diện điều khiển

Tín hiệu phản hồi

Máy và thiếp bị chấp hành

Dư liệu Phân tích Dữ liệu Hệ thống so sánh Sản phẩm Quản lý dữ liêu

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

- Phần mềm kết nối với các nguồn dữ liệu hay còn gọi là Driver

- Cơ sở dữ liệu quá trình ( Proccess Database )

- Chức năng hổ trợ trao đổi tin tức (Messaging ), và xử lí sự cố và cảnh báo (Alarm )

- Hổ trợ lập báo cáo ( Reporting )

IV – Các Thành Phần Của Hệ Thống SCADA

Hệ thống SCADA có bốn phần tử chính : Người điều hành (Operator) , truyền thông liên lạc,đơn vị thiếp bị đầu cuối chính MTU (Master Terminal Unit ) và đơn

vị thiếp bị đầu cuối ở xa RTU (Remote Terminal Unit )

+ Người điều hành thực hiện điều khiển thông qua các thông tin được mô tả trong đơn vị hiển thị hình ảnh VDU (Video Display Unit ) Phần thâm nhập của hệ thống thường xuất phát từ ngừơi điều hành thông qua bàn phím của MTU Thông tin từ các các nơi xa được MTU giám sát và hiển thị các thông tin này cho người điều hành

+ Truyền thông liên lạc :các hệ thống SCADA có khả năng liên lạc bằng cách sử dụng nhiều loại môi trường như : sợi quang , quay số kết nối điện thoại , hoặc vô tuyến Gần đây một số tiện ích đã cài đặt ISDN (Integrated Service Digital Network )

+ MTU ( Master Terminal Unit ) :Là trung tâm của hệ thống là MTU Nhiệm vụ của MTU là khởi động tất cả các công việc : truyền thông liên lạc , thu thập dữ liệu , lưu trữ thông tin , gởi thông tin đến các hêï thống khác và giao tiếp với người điều hành MTU khởi động ảo tất cả các truyền thông bằng cách lập trình nó Hầu hết các truyền thông được thực hiện bởi MTU MTU cũng liên lạc với các

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

+ RTU ( Remote Terminal Unit ) :RTU Thu thập thông tin từ các thiếp bị nhập như các vale , máy bơm, cảnh báo (alarm ) đồng hồ đo ( meter ) , Chủ yếu dữ liệu dạng analog ( số thực ) , digital (on / off) , hoặc dữ liệu xung ( ví dụ như đếm số vòng quay của các motor ) Nhiều RTU giữ thông tin thu thập được trong bộ nhớ và đợi yêu cầu từ MTU để truyền dữ liệu Các RTU hiện đại hơn các máy vi tính và cá PLC vì nó có thể thực hiện điều khiển trực tiếp các địa điểm ở xa mà không cần định hướng của MTU

V - Chức Năng Và Nhiệm Vụ Của Một Hệ Thống SCADA :

SCADA thường được dùng để chỉ các hệ thống máy tính được thiết kế để thực hiện các chức năng chính sau :

Điều khiển giám sát : là khả năng theo dõi và điều khiển liệu dữ thời gian

thực để thay đổi các giá trị then chốt trực tiếp từ máy tính Việc điều khiển giám sát chủ yếu là do máy tính , con người chỉ đóng vai trò phụ ; chuyên theo dõi những biến cố lớn nguy hiểm đến hệ thống Những trục trặc nhỏ thường xuyên xảy ra sẽ được máy tính sửa chữa theo chương trình được cài sẵn

- Thu thập dữ liệu : là khả năng thu nhận dữ liệu từ các thiếp bị hoặc cảm biến

/chuyển đổi năng lượng , xử lí và thực hiện các phép toán trên dữ liệu thu thập được Sau đó hiển thị dữ liệu thu thâïp được và dữ liệu đã được tính toán

Hình minh hoạ các chức năng của SCADA và MMI :

- Điều khiển : là khả năng tự động hoá áp dụng các giải thuật nhằm điều chỉnh

các giá trị quá trình và từ đó duy trì các giá trị này trong các giới hạn đã đặt trước Ta có thể sử dụng máy tính để điều khiển toàn bộ quá trình hoặc một phần của quá trình

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

- Cảnh báo : là khả năng ghi nhận được các sự kiện ngoại lệ và báo ngay các sự

kiện này Cảnh báo được tạo ra theo các giới hạn đặt trước

- Lập báo cáo : là khả năng lập các bảng báo cáo về quá trình hoạt động của hệ

thốn

VI – Nguyên Lý Hoạt Động Của Hệ Thống SCADA

• Thu thập dữ liệu : Hệ thống SCADA lấy tín hiệu từ các cơ cấu cảm biến được gắn trên các thiếp bị hoặc trên các dây chuyền sản xuất gởi về cho máy tính

• Điều khiển giám sát : Máy tính xử lí , kiểm tra hoạt động của hệ thống , các yêu cầu kỹ thật đã được cài sẵn trong bộ nhớ Đồng thời máy tính sẽ hiển thị lại những thông tin kỹ thật của hệ thống trên màn hình cho phép tự động giám sát và điều khiển hệ thống và phát ra tín hiệu đến các thiếp

bị tạo nên vòng kín Việc điều khiển giám sát ở đây bao hàm hai ý nghĩa :

- Con người theo dõi và điều khiền

- Máy tính theo dõi và điều khiền

So với máy tính , tốc độ xử lí và tính toán của con người rất chậm và dễ nhầm lẫn Những sai sót nhỏ mà con người thường xuyên gặp phải sẽ được máy tính giám sát và xử lí theo chương trình được cài đặt sẳn Đối với những sự cố lớn máy tính sẽ báo cho người theo dõi biết và dừng hoạt động của hệ thống để chờ quyết định của người điều hành

VII – Các Đặc Tính Của Hệ Thống SCADA Hiện Đại

VII.1 – Kiến trúc hệ thống

Hiện nay các hệ thống SCADA thế hệ mới được xây dựng theo kiến trúc phân bố trong đó công suất của máy chủ được phân bố trên một số các bộ xử lí được nối kết với nhau bằng mạng cục bộ (LAN ) Trong đó mỗi bộ vi xử lí có một trách nhiệm nhất định như : thu thập và xử lí, xây dựng hiển thị , tạo báo cáo, và một số bộ xứ lí để dự phòng

Nhờ vào các công nghệ diện rộng (WAN ) hệ thống SCADA có thể được phân bố trên một miền địa lí rộng lớn

Hệ thống được thiết kế theo hệ thống mở và cơ cấu Cilent- Server

VII.2 – Giao tiếp người máy

SCADA trang bị các VDU ( Visual Display Unit = đơn vị hiển thị ) đầy đủ đồ hoạ có kèm mouse , trackpall , joystick và bàn phím Các nút điều khiển nối cứng được thay thế bằng các " icon" trên màn hình được tác động bằng mouse hay bàn phím Các phương tiện này giúp cho người điều hành :

+ Nhanh chóng hoán đổi giữa các hiển thị + Nhanh chóng xem được chi tiết các thông tin giới hạn + Tạo và sữa đổi các thông tin trực thiếp trên hệ thống + Có những hiệu ứng đặc biệt để tăng tính phân biệt rõ dữ liệu

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

Với các VDU hoạt động trong môi trường Windows hay X -windows điều hành viên có thể :

+ Xem trên cùng một VDU nhiều mảng thông tin mà thường trãi ra trên nhiều hiển thị

+Trên cùng màn hình , truy cập được các dữ liệu nằm rải rác theo địa lí hoặc các dữ liệu thuộc các cơ sở dữ liệu khác nhau

Do đó những phương tiện MMI hiện đại cho phép các điều hành viên truy cập số lượng thông tin lớn dễ hơn và nhanh hơn

VII.3 – Đơn vị đo lường từ xa

Các RTU không còn là những thiếp bị thụ động nữa mà mục đích chính của nó là thu thập dữ liệu và lưu dữ liệu vùng Nhiều mức xử lí dữ liệu và điều khiển được thực hiện bởi các RTU

Nhiều loại thiếp bị có thể được nối vào các RTU như : PLC , máy tính đo lưu lượng , thiếp bị lấy chẩn và đo bồn chứa

Các RTU có thể được sắp xếp theo kiến trúc phân bố hoặc phân cấp Dữ liệu của các RTU được xử lí tại trạm chủ

VII.4 – Cơ sở dữ liệu

Dữ liệu được lưu trữ không chỉ là dữ liệu đo đạt từ xa , được tính toán , mà còn có các thông số báo về các sự kiện và các cảnh báo Do bản chất của hệ thống SCADA nên cơ sở dữ liệu cũng được phân bố

Vấn đề bảo mật thì có nhiều cấp truy cập sử dụng : điều hành viên , giám sát viên ,huấn luyện , kỹ sư

Cơ sở dữ liệu cũng liên hệ với hệ thông tin quản trị MIS (managemant Information System ) và hệ thông tin địa lí GIS(Geographic Information System )

VII.5 – Truyền thông

Truyền thông LAN/WAN giữa các máy tính dựa trên một số chuẩn công nghiệp phù hợp với mô hình OSI (Open System Iterconnection )

Hiện nay đã có các công nghệ như : Fast Ethernet , FDDL Frame Relay , ATM, Trong tương lai , người ta có khuynh hướng chuyển sang ATM

VIII – Phương Pháp Xây Dựng Một Hệ Thống SCADA

Có hai phương pháp để xây dưng một hệ hống SCADA

- Phương pháp thứ nhất : sử dụng một ngôn ngữ lập trình phổ thông như Visual

C++,Visual Basic , Jbuilder , Delphi ,….Đối với cách này , người ta phải lập trình từ đầu , giống như việc phát triển các ứng dụng thông thường Ngoài việc phải lập trình kết nối qua các cổng truyền thông , thì công việc lập trình đồ họa cũng gặp rất nhiều khó khăn

Thứ nhất , phương pháp này đòi hỏi mức kiến thức lập trình khá cao ở người lập trình

Thứ hai , việc lập trình các biểu tượng , ký hiệu thường dùng trong kỹ thuật đòi hỏi phải mất nhiều công sức

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

Để giải quyết các vấn đề này ta có thể sử dụng các thư viện phần mềm dưới dạng thư viện lớp hay thư viện thành phần có sẵn Đặc biệt việc sử dụng các thư viện thành phần như ActiveX-Controls hay JavaBaen nâng cao hiệu quả lập trình một cách đáng kể Tuy nhiên trong bất cứ trường hợp nào , việc phải biên dịch lại toàn bộ ứng dụng là điều không thể tránh khỏi

Do những hạn chế trên đây , phương pháp lập trình này chỉ nên sử dụng trong các ứng dụng qui mô nhỏ và ít có yêu cầu phải thay đổi

- Phương pháp thứ hai là sử dụng một công cụ phần mềm chuyên dụng như :

IFIX ,Wincc, Citect… , gọi tắt là phần mềm SCADA Các phần mềm này có chưá các thư viện thành phần cho việc xây dựng giao diện người-máy cũng như các phần mềm kết nối các thiếp bị thông thường Nhiều công cụ định nghĩa một ngôn ngữ riêng ( thường gọi là Script ) phục vụ cho các mục đích này Tuy nhiên độ phức tạp của chúng cũng rất khác nhau

Gần đây , xu hướng đơn giản hóa việc tạo dựng một ứng dụng SCADA thể hiện ở việc kết hợp các phương pháp lập trình hiển thị với sử dụng một ngôn ngữ Script thông dung như Visual Basic for Application (VBA ) và VBScript , tương tự như việc soạn thảo một văn bản Một số công cụ còn đi xa hơn nữa , cho phép ta sử dụng các biểu tượng , ký hiệu đồ họa vừa để xây dựng giao diện người máy vừa để biểu diễn sự liên quan logic giữa các thành phần của một chương trình ứng dụng dưới dạng biểu đồ khối chứ năng quen thuộc , không cần tới một dòng lệnh , kể cả script

IX- Hướng Phát triển Của SCADA

Điều khiển giám sát hay SCADA không còn là những khái niệm mớ mẽ , nhưng những tiến bộ trong công nghêï để thực hiện thì luôn luôn đổi mới Bên cạnh các xu hướng mới như việc sử dụng các thiếp bị cảm biến và cơ cấu chấp hành thông minh , mạng truyền thông công nghiệp và mềm hóa các giải pháp điều khiển , thì các hệ SCADA sẽ chiếm vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực ứng dụng khác nhau

Tầm nhìn cho một công ty trong tương lai với một hệ thần kinh số (DSN) tích hợp toàn bộ hệ thống điều khiển tự động điều khiển giám sát với các hệ thống điều hành sản xuất và quản lý công ty , có thể sẽ rất nhanh chóng trở thành hiện thực Đó cũng chính là phương hướng chiến lược cho các công ty trên con đường phát triển ở thời đại kinh tế trí tuệ và xã hội thông tin trong thế kỉ XXI

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

+ Một Poll Record có thể là một giá trị dữ liệu hai một dãy các giá trị dữ liệu

+ Các Poll Record dùng chung cho tất cả các loại dữ liệu giống nhau -Điều khiển vào ra đươcï dùng để giám sát và điề khiển các Driver vào ra

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

III.3.1.3-Driver Image Table (DIT )

Là vùng nhớ trong SCADA sever , là nơi mà các Driver vào ra lưu trữ poll record

-Các Driver vào ra cập nhập poll record trong DIT :

+Mỗi poll record có một tốc độ cho việc cập nhật đựợc xử lí

+Tốc độ cập nhật gọi là poll time

III.3.2 - Cơ Sở Dữ Liệu Quá Trình

III.3.2.1 - Scan Alarm Control (SAC )

-Chức năng của SAC :

+Lấy dữ liệu từ Driver Image Table

+Chuyển dữ liệu đến Pocess Database

+ Báo động nếu có bất kì dữ liệu nào vượt quá dãy xác định của người dùng

-Tốc độ đọc của SAC từ DIT gọi là scan time

-SAC có thể được kiểm tra bởi Mission Control

III.3.2.2- Pocess Database

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

-Quá trình tạo nên các thẻ ( còn gọi là các khối ) được thực hiện và lưu trữ

ở đây

-Một thẻ là một đơn vị lệnh được chỉ định thực hiện một chức năng xử lí

-Chức năng của thẻ bao gồm :

+So sánh các giá trị quá trình để báo động khi các giá trị này vượt quá giới hạn mà người dùng định nghĩa

+Thực hiện tính toán tuỳ thuộc vào việc xác định giá trị quá trình

+Viết giá trị vào phần cứng quá trình

-Các thẻ nối tiếp có thể kết hợp với nhau trong một chuổi Các chuổi này có thể thực hiện việc giám sát hoặc điều khiển vòng lặp

Cấu trúc cơ bản của Process Database III.3.3 - Grapphical Displays :

Điều hành hiển thị :

- Các giá trị trong PDB có thể được hiển thị đồ họa

-Intellution WorkSpace ở mode Run cung cấp HMI ( Human Machine Interface ) Đôi khi tham khảo như là MMI (Man Machine Interface) Điều này được thực hiện thông qua chế độ hiển thị đồ họa

-Các đối tượng đồ họa được dùng để hiển thị giá trị quá trình như : đồ thị ,dữ liệu ký tự và số , đồ họa chuyển động

-Các đối tượng đồ họa có thể hiển thị là :

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

+Thông tin về báo động

+Thông tin về cơ sở dữ liệu

+ Xác định thông tin về một thẻ

Cấu trúc cơ bản của Graphical Displays

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

CHƯƠNG III :

MẠNG PLC

VI – Cơ chế truy xuất dữ liệu từ máy tính III.4

XII – Khuôn dạng dữ liệu cơ bản của thủ tục truyền thông III.7

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

I – Giới thiệu về truyền thông

Ngày nay ,sự liên lạc giữa các máy tính trở nên rất quan trọng vì nó giúp cho việc tích hợp các thành phần riêng lẻ như : máy vi tính , máy tính mini , mainframe PLC,… thành một hệ thống sản xuất hoàn chỉnh Việc điều khiển các hệ thống chế tạo , sản xuất đều phụ thuộc vào các hệ thống truyền thông , từ những kết nối đơn giản giữa máy tính này đến máy tính khác qua cổng nối tiếp cho đến mạng cục bộ (LAN – Local Area Nework ) và mạng diện rộng (WAN -Wide Area Nework )

II –Các yêu cầu truyền thông

Truyền thông trên PLC đáp ứng được các yêu cầu sau

- Hiển thị dữ liệu động , thông báo và thông tin khác thông qua máy in hay màn hình

- Thu nhận và cập nhật dữ liệu vào tập tin trên máy vi tính ( hay máy tính mini, mainframe ) để phân tích quá trình hoạt động và quản lí thông tin trên phần mềm được cung cấp bởi nhà sản xuất PLC

- Nhập dữ liệu và tham số vào chương trình PLC từ người điều khiển thông qua các thiếp bị nhập liệu hay từ các bộ điều khiển giám sát , PLC hay máy vi tính

- Thay đổi chương trình điều khiển : Nạp vào (Downloading ) hay lấy ra (Uloading ) từ bộ điều khiển giám sát

- Thay đổi cưỡng bức các trạng thái ngõ ra và xem trạng thái ngõ vào từ các thiếp bị ở xa ( I/O Link )

- Nối kết PLC vào hệ thống gồm nhiều loại PLC và máy vi tính

III – Cổng truyền thông

* Tham số truyền thông

Có ba yếu tố phải xem xét trong truyền thông nối tiếp như sau :

- Tốc độ truyền : Là số bit truyền trong mỗi giây và độ rộng của mỗi bit này , đơn vị là bps ( bit per second )

- Mức logic : Qui định việc biểu diễn mức 1 và 0 và thứ tự truyền của chúng

- Phương pháp đồng bộ dữ liệu : Cho phép thiếp bị nhận hiểu được dữ liệu truyền đến nó

Tóm lại , tham số truyền thông gồm : bít start , số bít dữ liệu , tốc độ truyền ,

bít stop , bít parity phải được xác định trước khi mở cổng nối tiếp

• Cổng RS232 và RS422/423

Truyền thông thường được thực hiện thông qua cổng nối tiếp Việc truyền dữ liệu nối tiếp giữa hai thiếp bị thường dùng chuẩn RS232 và sau đó là chuẩn RS422/423 Đây là các chuẩn do EIA ( Electronic Industry Asociation ) đưa ra

Truyền thông RS232C được dùng để truyền thông cho khoảng cách ngắn giữa máy

vi tính và thiếp bị ngại vi như : máy in hay màn hình Chuẩn RS232C ( “C” chỉ chuẩn hiện đang sử dụng ) qui đinh các chỉ tiêu về nối kết vật lý , mạch điện , mối

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

được dùng phổ biến trong truyền thông RS232 và được sử dụng trên đa số PLC máy vi tính và các thiếp bị ngoại vi

• V24 do CCITT đưa ra cũng là chẩn RS232 được dùng phổ biến ở châu Aâu Tuy nhiên V24 chỉ qui định các thủ tục trong trao đổi thông tin V28 xác định thêm thông số lượng các chân và điện áp của tín hiệu Nói chung RS232và RS422 có thể được xem là tương đương với nhau về điện áp của tín hiệu gởi và nhận và về khả năng của tốc độ truyền

Truyền thông hai chiều với khoảng cách lớn thường sử dụng khi nối kết các thiếp bị có bộ vi xử lí hoặc máy tính và thường dùng RS422 hoặc một dạng truyền thông phổ biến khác như nguồn dòng kín 20mA

• Nguồn dòng kín 20mA

Khi khoảng cách truyền thông xa thì nguồn dòng kính 20mA thích hợp hơn RS232 Chuẩn này được dùng trong nhiều hệ thống công nghiệp vì khả năng chống nhiễu cao Một mạch thực hiện đóng mở nguồn dòng 20mA để xuất đi dữ liệu nối tiếp Giao tiếp này cần một đường truyền hai dây để gởi và nhận tín hiệu và có thể cần thực hiện cách li quang giữa máy truyền và máy nhận Tuy nhiên chuẩn này lại không tương thích hoàn toàn với RS232 nên phải có mạch giao tiếp trung gian để thực hiện việc chuyển đổi khi truyền thông giữa hai máy

Sự bất tiện của mạch truyền thông này là không có sự chuẩn hóa về mạch điện không có đường tín hiệu điều khiển ( handshake ) như ở RS232

• RS422/423

Với truyền thông dùng RS232 thì không truyền xa được Do đó chuẩn

RS422 được phát triễn để cải thiện các chỉ tiêu kỹ thuật chuẩn này khắc phục các thiếu sót của RS232 và kết hợp các ưu điểm của nguồn dòng kín Như vậy khoảng cách truyền và tốc độ truyền sẽ lớn hơn chuẩn RS232

Hầu hết các PLC có chức năng truyền thông đều có cổng RS232/V24 thường có thêm cổng RS422 được lấy từ đường RS232 Cổng RS232 được dùng nối kết với khoảng cách gần như VDU, máy in hay máy vi tính đặt gần đó Cổng RS422 hay nguồn dòng kín được dùng để nối kết với khoảng cách xa hơn , thường là giữa nhiều PLC trong hệ thống phân bố

Chuẩn giao tiếp Khoảng cách truyền (m) Tốc độ tối đa (bps)

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

Bảng so sánh tốc độ truyền và khoảng cách truyền thông của các chuẩn

IV – Điều khiển tín hiệu truyền thông

Khi truyền thông giữa các máy vi tính , máy tính lớn hay PLC, ta phải xem xét đến việc điều khiển dòng thông tin : chiều dữ liệu truyền thông , truyền thông một chiều hai chiều

Truyền thông một chiều là một thiếp bị gởi và thiếp bị còn lại nhận , ví dụ như PLC gửi dữ liệu đến máy in Trong trường hợp này máy in không cần biết thông tin về PLC , có nghĩa là PLC luôn là máy truyền dữ liệu và máy in luôn là máy nhận dữ liệu

Khi truyền thông giữa máy vi tính và PLC thì cần phải truyền thông hai chiều Chúng ta có hai loại truyền thông hai chiều :

+ Half – duplex : Một thiếp bị truyền rồi sau đó đến thiếp bị khác

+ Full – duplex : cả hai thiếp bị truyền thông đồng thời

V – PLC và hệ thống mạng

Sự gia tăng tự động hoá trong sản xuất công nghiệp nhằm nâng cao năng xuất và chất lượng Hệ thống mạng cho phép nối kết mọi hoạt động điều khiển trong một nhà máy lớn gồm máy vi tính , máy tính mini , máy CNC , PLC, …

Đa số các PLC (trừ các PLC loại nhỏ ) đều có thể trao đổi dữ liệu với nhau và với các thiếp bị khác , thông thường khả năng truyền thông được thiết kế sẵn trong PLC Để thực hiện truyền thông phải có các Moldun chuyên dùng Các Modul này thực hiện chuyển đổi giữa các chuẩn giao tiếp và cổng truyền thông

Hầu hết các nhà máy đều có các hệ thống mạng riêng phục vụ cho việc nối mạng PLC của hãng đó

Hãng sản xuất Hệ thống mạng riêng Mitsubishi Electrics MELSECNET

General Electric GE Net Factory LAN

Ví dụ về các hệ thống mạng riêng

VI – Cơ chế truy xuất dữ liệu từ máy tính

Máy tính gởi dữ liệu đến PLC