Khảo sát, xây dựng hệ SCADA cho hệ thống FMS của trường đại học sư phạm kỹ thuật hưng yên

Các thành phần cơ bản của hệ thống điều khiển giám như hình 1-3: Hình 1-3 Cấu trúc hệ điều khiển giám sát ™ Hệ thống máy tính điều khiển MTĐK: Các thiết bị điều khiển như các bộ điều k

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI -

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn GS.TS Nguyễn Trọng Thuần và các thầy cô giáo bộ môn Tự động hóa xí nghiệp công nghiệp khoa Điện, viện Sau Đại học trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã giúp đỡ em hoàn thành luận văn này

1.1.2 Mô hình phân cấp chức năng 2

1.1.3 Cấu trúc cơ bản của một hệ thống điều khiển giám sát 2

1.1.4.2 Vào/ra phân tán với bus trường 4

1.1.4.3 Vào/ra trực tiếp với bus trường 5

1.1.5 Cấu trúc điều khiển 6

CHƯƠNG 2: Mạng truyền thông công nghiệp điển hình của SIEMENS

2.2 Truyền thông công nghiệp với Industrial Ethernet 14

2.2.1 Khái niệm Industrial Ethernet 14 2.2.2 Industrial Ethernet trong mô hình quy chiếu OSI 14

2.3 Truyền thông công nghiệp với PROFIBUS 27

2.3.1 Khái niệm PROFIBUS 27 2.3.2 PROFIBUS trong mô hình quy chiếu OSI 27

2.3.3.7 Dịch vụ truyền thông với PG/OP 38

CHƯƠNG 3: Xây dựng hệ thống SCADA cho hệ thống FMS

3.2.1.1 Module CPU313C-2DP (6ES7 313-6CE00-0AB0) 48 3.2.1.2 Module CP343-1IT (6GK7 343-1GX11-0XE0) 49

3.2.2 Thiết lập cấu hình phần cứng 55 3.2.2.1 Thiết lập cấu hình phần cứng cho cấp trường 55 3.2.2.2 Thiết lập cấu hình phần cứng cho cấp điều khiển 59

3.2.3.1 Bảng địa chỉ 72 3.2.3.2 Lưu đồ điều khiển 72

4.2.1 Lập trình wincc 87 4.2.2 Kết quả mô phỏng 88 4.3 Tạo cảnh báo gửi tin nhắn SMS đến điện thoại di động 91 4.3.1 Cài đặt dịch vụ imail cho điện thoại di động 91

DANH MỤC HÌNH VẼ

TrangHình 1-1 Các chức năng hệ thống 1Hình 1-2 Mô hình phân cấp chức năng 2

Hình 1-6 Cấu trúc vào/ra trực tiếp với bus trường 5

Hình 1-8 Cấu trúc điều khiển tập trung sử dụng bus trường 7

Hình 2-1 Mô hình hệ thống mở OSI 13Hình 2-2 Industrial Ethernet trong mô hình quy chiếu OSI 14Hình 2-3 Lưu đồ phương pháp truy nhập Bus CSMA/CD 16

Hình 2-6 Kết nối các sản phẩm cho dịch vụ PG/OP communication 25

Hình 3-22 Mô phỏng tay kẹp nâng phôi tại vị trí trên 83

Hình 3-24 Mô phỏng tay máy chuyển phôi tại vị trí trạm sau 84Hình 3-25 Tay máy chuyển phôi tại vị trí trạm sau 84Hình 3-26 Mô phỏng tay kẹp xống tại vị trí nhả phôi 85

Hình 3-28 Mô phỏng tay kẹp lên tại vị trí trên 86

Hình 4-2 Lỗi không đưa được tay máy về trạm sau 89

Hình 4-3 Lỗi không nhả được phôi 90Hình 4-4 Lỗi không đưa tay máy được về trạm trước 90Hình 4-5 Bảng kết quả lỗi 96Hình 4-6 Test mail đã được gửi 96

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Hệ thống FMS khoa Điện - Điện tử Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên được sử dụng để phục vụ cho các môn học chuyên ngành điều khiển & tự động hóa nhưng vẫn còn hạn chế

Do yêu cầu nâng cao chất lượng tự động hóa và quản lý điều hành hệ thống FMS thì mạng SCADA trên nền wincc là một nhu cầu cấp thiết và thực tế cơ sở Đó

là lý do cho việc lựa chọn đề tài “ Khảo sát, xây dựng hệ SCADA cho hệ thống FMS Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên”

2 Lịch sử nghiên cứu

SCADA được ra đời vào những năm 1980 trên cơ sở ứng dụng những kỹ thuật tin học, mạng máy tính và truyền thông công nghiệp Cùng với sự phát triển của công nghiệp, SCADA ngày càng được thiết kế hiện đại, linh hoạt và có tính năng

mở rộng hơn SCADA đã thực sự trở thành một phần không thể thiếu được đối với bất kỳ một ngành công nghiệp tiên tiến nào

3 Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận văn

Mục đích nghiên cứu của luận văn là xây dựng SCADA trên nền WINCC và ứng dụng cho dây chuyền FMS ở từng trạm kỹ thuật

Đối tượng nghiên cứu là hệ SCADA cho dây chuyền FMS

Phạm vi nghiên cứu là mạng truyền thông công nghiệp, điều khiển và tự động hóa

4 Nội dung nghiên cứu

Nghiên cứu tổng quan về mạng SCADA, tìm hiểu cấu trúc phần cứng, phần mềm ,chức năng và nhiệm vụ của hệ SCADA

Nghiên cứu đặc điểm, ứng dụng một vài mạng truyền thông công nghiệp điển hình của Siemens là Ethernet và Profibus

Khảo sát tổng quan hệ thống FMS: tìm hiểu công nghệ, sơ đồ mạch điện, đánh

giá thực trạng quản lý điều hành hệ thống FMS

Nghiên cứu khai thác và sử dụng phần mềm PLC S7-300 và WINCC flexible

2008 của hãng Siemens, làm cơ sở để xây dựng mạng SCADA quản lý hệ thống FMS

Xây dựng hệ thống mạng cấp trường, cấp điều khiển sử dụng mạng truyền thông công nghiệp Profibus DP và Ethernet bằng phần mềm PLC S7-300

Xây dựng một trung tâm điều khiển để quản lý toàn bộ hệ thống FMS bằng máy tính thông qua phần mềm giao diện WINCC

5 Phương pháp nghiên cứu

Từ thực tiễn cơ sở, tác giả phân tích hiện trạng và xây dựng giải pháp thực hiện

để giải quyết vấn đề Sử dụng phần mềm mô phỏng hỗ trợ và đánh giá kết quả đạt được Kiểm nghiệm thực tế và tiến hành hiệu chỉnh nếu cần thiết Đưa ra kết luận về tính đúng đắn, ứng dụng thực tiễn và kiến nghị hướng phát triển đề tài

Chương 1 Tổng quan hệ thống SCADA

1.1 Cấu trúc hệ thống

1.1.1 Các chức năng hệ thống

Ngày nay tự động hóa đang ngày càng chiếm ưu thế trong các dây chuyền sản xuất Tự động hóa đem lại lợi ích to lớn như năng suất lao động tăng vọt và chất lượng sản phẩm tốt hơn, ổn định hơn Để đảm bảo cho một dây chuyền sản xuất hoạt động theo đúng quy trình công nghệ đã đặt sẵn thì vấn đề tìm hiểu các chức năng hệ thống là rất quan trọng Các chức năng hệ thống như hình 1-1:

Hình 1-1 Các chức năng hệ thống

™ Điều khiển cơ sở: Điều chỉnh tự động, điều khiển servo, điều khiển bám,

điều khiển rời rạc, điều khiển trình tự…

™ Điều khiển vận hành giám sát: Giao diện người máy, quản lý dữ liệu quá trình, lập báo cáo tự động…

™ Điều khiển cao cấp: Điều khiển mẻ, điều khiển chất lượng, điều khiển tối

ưu, tối ưu hóa quá trình…

™ An toàn hệ thống: Khóa liên động, cảnh giới, báo động…

1.1.2 Mô hình phân cấp chức năng

Cấu trúc của mô hình phân cấp chức năng gồm có 5 cấp như hình 1-2 Đặc điểm của mô hình phân cấp chức năng như sau:

Hình 1-2 Mô hình phân cấp chức năng

™ Định nghĩa các cấp theo chức năng, không phụ thuộc vào lĩnh vực công nghiệp cụ thể Mỗi cấp có chức năng và đặc thù khác nhau

™ Với mỗi ngành công nghiệp, lĩnh vực ứng dụng có thể có các mô hình tương ứng với số cấp nhiều hoặc ít hơn

™ Ranh giới giữa các cấp không phải bao giờ cũng rõ ràng

™ Càng ở cấp dưới thì các chức năng càng mang tính cơ bản hơn và đòi hỏi yêu cầu cao hơn về độ nhanh nhạy, thời gian phản ứng

™ Càng ở cấp trên quyết định càng quan trọng hơn, lượng thông tin cần trao đổi

và xử lý càng lớn hơn

™ Phân cấp tiện lợi cho công việc thiết kế hệ thống và lựa chọn thiết bị

1.1.3 Cấu trúc cơ bản của một hệ thống điều khiển giám sát

Hệ thống điều khiển giám sát là một thành quan trọng của một hệ thống tự động hóa hiện đại Điều khiển, giám sát hiểu theo nghĩa hẹp là tạo ra giá trị đặt và hiệu

chỉnh các tham số cho các bộ điều khiển tự động phía dưới và theo nghĩa rộng là tất

cả các chức năng điều khiển phía trên điều khiển tự động và có sự giám sát của con người Các thành phần cơ bản của hệ thống điều khiển giám như hình 1-3:

Hình 1-3 Cấu trúc hệ điều khiển giám sát

™ Hệ thống máy tính điều khiển (MTĐK): Các thiết bị điều khiển như các bộ

điều khiển chuyên dụng, các bộ điều khiển khả trình PLC (Programable Logic Controller), thiết bị điều chỉnh số đơn lẻ và máy tính cá nhân cũng như các phần mền điều khiển tương ứng

™ Giao diện quá trình: Giao diện giữa máy tính điều khiển với hệ thống kỹ

thuật thông qua các thiết bị đo lường và truyền động

™ Hệ thống điều khiển giám sát: Các thiết bị và phần mềm giao diện người

máy, các trạm kỹ thuật, các trạm vận hành, giám sát và điều khiển cao cấp

™ Hệ thống truyền thông: Ghép nối điểm - điểm, bus trường, bus hệ thống

™ Hệ thống bảo vệ: Các thiết bị bảo vệ và cơ chế thực hiện chức năng an toàn

1.1.4 Cấu trúc vào/ra

1.1.4.1 Vào/ra tập trung

Các cảm biến S (Sensor) và cơ cấu chấp hành A (Actuator) được nối trực tiếp, điểm - điểm với bộ điều khiển trung tâm qua các cổng vào/ra I/O (Input/Output) của

nó như hình 1-4 Cấu trúc vào/ra tập trung có ưu và nhược điểm sau:

Hình 1-4 Cấu trúc vào/ra tập trung

™ Công việc nối dây phức tạp, chi phí cho cáp dẫn cao: Số lượng lớn các cáp nối, cấu trúc phức tạp, công thiết kế và lắp đặt lớn

™ Kém tin cậy: Phương pháp truyền tín hiệu tương tự giữa các thiết bị trường

và thiết bị điều khiển dễ chụi ảnh hưởng của nhiễu, gây ra sai số mà không

1.1.4.2 Vào/ra phân tán với bus trường

Bộ điều khiển kết nối với các module I/O bằng bus trường, các module I/O được đẩy xuống cấp trường gần kề với S và A như hình 1-5 Cấu trúc vào/ra phân tán với

bus trường có ưu và nhược điểm sau:

Hình 1-5 Cấu trúc vào/ra phân tán

™ Tiết kiệm chi phí dây dẫn và công lắp đặt: Từ bộ điều khiển xuống tới các và/ra phân tán chỉ cần một đường dây duy nhất

™ Cấu trúc đơn giản: Thiết kế và bảo trì hệ thống dễ dàng hơn

™ Tăng độ tin cậy của hệ thống: Truyền kỹ thuật số nên hạn chế lỗi và nếu có lỗi truyền thông cũng dễ dàng phát hiện nhờ các biện pháp bảo toàn dữ liệu của hệ thống bus

™ Tăng độ linh hoạt của hệ thống: Tự do hơn trong lựa chọn các thiết bị I/O và trong thiết kế cấu trúc hệ thống Khả năng mở rộng hệ thống dẽ dàng hơn

™ Vào ra phân tán không nhất thiết phải đặt gần thiết bị hiện trường

1.1.4.3 Vào/ra trực tiếp với bus trường

Sử dụng các cảm biến và cơ cấu chấp hành thông minh có khả năng nối mạng trực tiếp không cần thông qua các module I/O như hình 1-6 Cấu trúc vào/ra trực

tiếp với bus trường có ưu và nhược điểm sau:

Hình 1-6 Cấu trúc vào/ra trực tiếp với bus trường

™ Cấu trúc đơn giản, dễ thiết kế và lắp đặt

™ Giảm chi phí cáp truyền, các khối vào/ra và các phụ kiện khác

™ Giảm kích thước tủ điều khiển

™ Đưa vào vận hành và khả năng chuẩn đoán các thiết bị trường qua mạng một cách dẽ dàng

™ Khả năng tích hợp các chức năng điều khiển tự động xuống các thiết bị trường

1.1.5 Cấu trúc điều khiển

1.1.5.1 Điều khiển song song

Các kênh điều khiển được truyền song song từ đầu đến cuối và làm việc hoàn toàn độc lập như hình 1-7 Cấu trúc điều khiển này có ưu và nhược điểm sau:

Hình 1-7 Cấu trúc điều khiển song song

™ Đây là cấu trúc cổ điển nhất Thường được sử dụng cho các hệ thống có qui

mô vừa và nhỏ, tiêu biểu trong các ngành công nghiệp chế tạo, lắp đặt

™ Các thiết bị điều khiển được đặt tại hiện trường

™ Có thể sử dụng kết hợp cấu trúc vào/ra tập trung hoặc trực tiếp bus trường

™ Các máy tính điều khiển làm việc hoàn toàn độc lập nên độ tin cậy cao

™ Hoàn toàn không có sự phối hợp giữa chúng để cùng chia sẻ giải quyết cùng một nhiệm vụ

™ Một số môi trường công nghiệp không cho phép lắp đặt các thiết bị điều khiển hiện trường

1.1.5.2 Điều khiển tập trung

Một bộ điều khiển được dùng để điều khiển toàn bộ quá trình kỹ thuật Trong công nghiệp, nó thường được đặt ở phòng điều khiển trung tâm như hình 1-8 Cấu trúc điều khiển này có ưu và nhược điểm sau:

Hình 1-8 Cấu trúc điều khiển tập trung sử dụng bus trường

™ Độ tin cậy thấp: Tập chung chức năng điều khiển và xử lý thông tin tại một máy tính duy nhất

™ Độ linh hoạt thấp: Mở rộng cũng như thay đổi một phần trong hệ thống đòi hỏi phải dừng toàn bộ hệ thống

™ Hiệu năng kém: Toàn bộ thông tin đều phải đưa về trung tâm, chậm chễ do thời gian truyền dẫn và xử lý tập chung

™ Chỉ phù hợp với ứng dụng quy mô nhỏ

1.1.5.3 Điều khiển phân tán

Một dây chuyền sản xuất được phân chia thành nhiều phân đoạn, có thể bố trí cách xa nhau Để khắc phục sự phụ thuộc vào một máy tính trung tâm trong cấu trúc điều khiển trung tâm và tăng tính linh hoạt của hệ thống, ta có thể điều khiển mỗi phân đoạn bằng một hay nhiều máy tính cục bộ Các máy tính điều khiển cục

bộ thường được đặt rải rác tại các phòng điều khiển của từng phân đoạn, ở vị trí không xa với quá trình kỹ thuật Các phân đoạn có liên hệ tương tác với nhau, vì vậy để điều khiển quá trình tổng hợp cần có sự điều khiển phối hợp giữa các máy

tính điều khiển Trong nhiều trường hợp, các máy tính điều khiển được nối mạng với nhau và với một hay nhiều máy tính giám sát (MTGS) trung tâm qua bus hệ thống như hình 1-9 Cấu trúc điều khiển này có ưu và nhược điểm sau:

Hình 1-9 Cấu trúc điều khiển phân tán

™ Phân chia chức năng điều khiển xuống các máy tính điều khiển tại các trạm cục bộ (ở vị trí không xa so với quá trình kỹ thuật)

™ Điều khiển phối hợp giữa các máy tính điều khiển có thể diễn ra trực tiếp hoặc thông qua các máy tính giám sát trung tâm

™ Độ linh hoạt cao hẳn so với cấu trúc tập trung

™ Hiệu năng cũng như độ tin cậy tổng thể của hệ thống được nâng cao nhờ sự phân tán chức năng xuống các cấp dưới

™ Mở ra các khả năng ứng dụng mới, tích hợp trọn vẹn trong hệ thống

1.2 Hệ thống SCADA

1.2.1 Khái niệm chung

SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) là hệ thống tự động điều khiển giám sát và thu thập quản lý số liệu Các hệ SCADA được thực hiện trên sự phát triển ứng dụng máy tính, vi điều khiển vào điều khiển và truyền tin, kết hợp với kỹ thuật đo lường và các S thông minh trong công nghiệp

SCADA là một công cụ tự động hóa trong công nghiệp dùng kỹ thuật vi tính PLC- RTU (Remote Terminal Unit) để trợ giúp việc điều hành kỹ thuật ở cấp trực ban của sản xuất công nghiệp từ cấp phân xưởng, xí nghiệp cho tới cấp cao nhất của công ty

Hệ thống SCADA có thể có những thành phần sau:

™ Giao diện người-máy (sơ đồ công nghệ, đồ thị, phím thao tác )

™ Cơ sở hạ tầng truyền thông công nghiệp

™ Phần mềm kết nối với các nguồn dữ liệu (Driver cho các PLC, các modul I/O, các hệ thống Bus trường)

™ Cơ sở dữ liệu quá trình

™ Các công nghệ hổ trợ trao đổi tin tức (Messaging), quản lý sự cố (Alarm), hổ trợ và lập báo cáo (Reporting)

Hệ thống SCADA có thể thực hiện các công việc sau:

™ Giám sát và phân tích hoạt động của hệ thống

™ Quản lý quá trình sản xuất

™ Giám sát lỗi để đảm bảo chất lượng sản xuất của hệ thống

1.2.2 Sơ đồ cấu trúc hệ thống SCADA

Từ 1986 khi các PLC xuất hiện thì lập tức được ứng dụng để chế tạo các hệ thống SCADA Từ đối tượng các S thu thập các tín hiệu đo đưa vào các module I/O để vào PLC, các PLC có nhiệm vụ xử lý sơ bộ thông tin đo sau đó truyền lên máy tính chủ thông qua hệ thống Profibus và từ máy tính chủ thông tin lại được truyền về A như hình 1-10

Để thực hiện nhiệm vụ điều khiển các đối tượng công nghiệp, ở trung tâm bố trí hai máy tính dự phòng cho nhau đều được nối với Profibus Việc truyền thông tin được thực hiện bằng chuẩn RS485, giữa các máy tính là RS232 Hệ thống được thiết kế sao cho từ máy tính chủ người vận hành có thể can thiệp đến bất kỳ điểm nào trên hiện trường

Hình 1-10 Sơ đồ cấu trúc hệ thống SCADA

1.2.3 Chức năng hệ thống SCADA

Hệ SCADA là hệ thống điều khiển tập trung, trong đó chức năng chính là thu thập dữ liệu và giám sát, chỉ thực hiện một phần chức năng điều khiển Thu thập từ xa các số liệu về sản xuất và tổ chức việc lưu trữ trong nhiều loại cơ sở dữ liệu Dùng các cơ sở dữ liệu đó để cung cấp những dịch vụ điều khiển - giám sát sản xuất Chức năng hệ thống SCADA gồm có:

™ Hiện thị báo cáo tổng kết và quá trình sản xuất

™ Điều khiển từ xa quá trình sản xuất

™ Thực hiện các dịch vụ truyền số liệu trong hệ và ra ngoài

™ Khả năng phát triển Driver cho các phần cứng: Thông thường các nhà cung cấp công cụ phát triển hệ SCADA đều đã xây dựng sẵn các Driver cho các PLC thông dụng

Nghĩa là hệ SCADA đảm nhận hầu hết các chức năng cơ bản của một hệ thống thông tin đo lường và điều khiển trong công nghiệp đó là: Chức năng đo lường, hiển thị, lưu giữ số liệu đo; chức năng kiểm tra tự động, giám sát; chức năng nhận dạng phân loại sản phẩm ; chức năng chẩn đoán kỹ thuật; chức năng điều khiển quá trình

Ngoài ra hệ còn có thể truyền số liệu ra ngoài thông qua Ethenet

Về chức năng dự phòng chỉ có các máy chủ được dự phòng còn các PLC, module I/O đều không có dự phòng do đó mà giảm độ tin cậy của hệ thống

1.2.4 Đặc điểm hệ thống SCADA

Hệ thống SCADA cho phép biểu diễn hệ thống thực hiên trên máy tính để quan sát trạng thái hiện thời và ghi lại các thông tin về hoạt động của hệ thống, nhờ đó

mà người vận hành có thể xác định được vị trí xảy ra sự cố Không những thế các

hệ SCADA hiện đại còn có khả năng chẩn đoán sự cố và có cách khắc phục trên

cơ sở các số liệu thu thập được Hệ thống SCADA có một số đặc điểm sau:

Thu thập dữ liệu: Công nghệ SCADA cho phép thu thập dữ liệu từ nhiều

thiết bị khác nhau từ xa và đưa một số lệnh điều khiển cho các thiết bị từ xa đó

Về giao thức: Hệ SCADA là hệ điều khiển giám sát có giao thức truyền

thông mở, Modbus hoặc tự định nghĩa giao thức truyền thông với các PLC

Tính linh hoạt: Hệ SCADA là một hệ thống có độ linh hoạt cao Cho phép

kết nối nhiều server với các bộ điều khiển khác nhau mỗi Data server có thể có một cấu trúc cơ sở dữ liệu khác nhau và có nhiệm vụ giám sát với một số biến nhất định

Khả năng dự phòng: Do nhiệm vụ chính của SCADA không phải là điều

khiển toàn hệ thống mà chỉ tập trung giám sát, nên yêu cầu về khả năng dự phòng là không cao, thông thường chỉ có dự phòng ở cấp trên cùng - máy tính chủ

PC (Personal Computer)

Hiển thị cảnh báo: Hiển thị các giá trị, tín hiệu cảnh báo, báo động đây

chính là tín hiệu về giá trị giới hạn và các trạng thái của thiết bị

Cấu trúc điều khiển: Đặc điểm nổi bật nhất của hệ thống SCADA là hệ

thống tập trung, vì vậy khả năng quản lý hệ thống lớn là rất hạn chế, chỉ phù hợp với các đối tượng vừa và nhỏ trong công nghiệp

1.2.5 Ưu nhược điểm hệ thông SCADA

Từ đặc điểm và chức năng hệ thống SCADA , ta thấy hệ thống SCADA có các

ưu điểm sau:

™ Cấu trúc phần cứng của hệ SCADA đơn giản, giá thành rẻ

™ Các thiết bị phần cứng có thể được cung cấp từ nhiều nhà cung cấp khác nhau

™ Có thể vận hành hệ thống từ máy điều khiển trung tâm

™ Quản lý được hệ thống vừa và nhỏ (nhỏ hơn 100 điểm)

™ Sử dụng các S thông minh trong công nghiệp

Từ đặc điểm và chức năng hệ thống SCADA, ta thấy hệ thống SCADA có các

nhược điểm sau:

™ Hệ SCADA là hệ thống tập trung nên không quản lý được những hệ thống lớn, phức tạp vì quá tải

™ Không có phần mềm chuyên dụng phục vụ cho dự phòng

™ Khả năng cho phép mở rộng các điểm đo và điều khiển là rất khó khăn

™ Tính ổn định của hệ thống không cao

™ Chỉ quản lý được những hệ thống nhỏ (dưới 100 điểm đo)

Hình 2-1 Mô hình hệ thống mở OSI

™ Lớp ứng dụng (Applycation): Truyền file, trao đổi bản tin.

™ Lớp biểu diễn dữ liệu (Presentation): Chuyển đổi cú pháp các dữ liệu được

truyền trên OSI

™ Lớp kiểm soát nối (Session): Tổ chức và đồng bộ dữ liệu trao đổi (cung cấp

quản lý thông tin giữa các ứng dụng, thiết lập, duy trì, đồng bộ hóa, hủy bỏ phiên truyền thông giữa các ứng dụng)

™ Lớp vận chuyển (Transport): Thực hiện việc truyền giữa hai đầu sử dụng,

thực hiện việc phát hiện, sửa lỗi, ghép và tách kênh)

™ Lớp mạng (Network): Tối ưu hóa việc truyền một bản tin từ mạng này sang

mạng khác Chuyển mạch luồng thông tin, kiểm soát luồng dữ liệu, cắt hoặc nối nếu cần

™ Lớp liên kết dữ liệu (Data link): Cung cấp phương tiện để truyền thông tin

qua liên kết vật lý đảm bảo tin cậy (kiểm soát dữ liệu, phát hiện và sửa lỗi)

™ Lớp vật lý (Physical): Đảm bảo toàn bộ công việc truyền dữ liệu bằng

phương tiện vật lý

2.2 Truyền thông công nghiệp với Industrial Ethernet

2.2.1 Khái niệm Industrial Ethernet

Ethernet là kiểu mạng cục bộ LAN (Local Area Network) được sử dụng rộng

rãi nhất hiện nay Thực chất Ethernet chỉ là mạng cấp dưới (lớp vật lý và một phần lớp liên kết dữ liệu) Vì vậy có thể dùng các giao thức khác nhau ở phía trên, trong

đó TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) là tập giao thức được

sử dụng phổ biến nhất

Industrial Ethernet là tên một dòng sản phẩm do một số nhà sản suất đưa ra, là

mạng truyền thông mạnh dựa trên chuẩn quốc tế IEEE 802.3 (Institute of Electrical and Electronics Engineers) và được thiết kế cho các thiết bị công nghiệp

2.2.2 Industrial Ethernet trong mô hình quy chiếu OSI

Industrial Ethernet cung cấp các giao diện sử dụng như hình 2-2:

Hình 2-2 Industrial Ethernet trong mô hình quy chiếu OSI

Các ứng dụng của mạng Ethernet công nghiệp giới hạn trong truyền thông dữ liệu Một số thiết bị và giao thức có sẵn như bảng dưới đây:

A,E S7

communication

Tích hợp và tối ưu các hàm truyền thông của SIMATIC S7/M7 cho phạm vi rộng của các ứng dụng (TCP/IP với RFC

C TCP/IP native Các dịch vụ truyền thông đơn

giản dựa trên TCP/IP cho trao đổi dữ liệu với bất kỳ thiết bị nào sử dụng giao thức TCP/IP

Lớp 1 mô tả các đặc tính kỹ thuật của bus mạng Ethernet như bảng dưới đây:

Số trạm tối đa Không giới hạn, tối đa 1024 trạm trên một đoạn mạng Tốc độ truyền 10Mbps hoặc 100 Mbps

Kích cỡ mạng Mạng điện 1.5km

Mạng điển hình với tốc độ truyền 10 Mbps: 4.5 km Mạng các Switched: theo nguyên tắc không giới hạn Kiến trúc Bus, cây, vòng, sao

Thiết bị chung chuyển Cáp đôi dây xoắn công nghiệp, cáp Triaxial, cáp quang

2.2.2.2 Phương pháp truy nhập bus

Phương pháp truy nhập bus là CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with

Collision Detection) Đặc điểm phương pháp truy nhập như hình 2-3 sau đây:

Hình 2-3 Lưu đồ phương pháp truy nhập Bus CSMA/CD

™ Mỗi trạm đều phải tự nghe đường dẫn (Carrier Sense), nếu đường dẫn rỗi thì mới được truyền tín hiệu

™ Do việc lan truyền tín hiệu cần một thời gian nào đó, nên có khả năng hai trạm cùng phát tín hiệu trên đường dẫn (Multiple Access) Vì vậy trong khi phát thì mỗi trạm vẫn phải nghe đường dẫn để so sánh tín hiệu phát đi với tín hiệu nhận được xem có xung đột hay không (Collision Detection)

™ Trong trường hợp xảy ra xung đột, mỗi trạm đều phải hủy bỏ bức điện của mình chờ một thời gian ngẫu nhiên và thử gửi lại

Hai chế độ truyền được sử dụng là đơn công và song công:

™ Đơn công (Half Duplex): Một nút mạng không thể nhận và gửi dữ liệu trong

cùng một thời gian

™ Song công (Full Duplex): Một nút mạng có thể gửi và nhận dữ liệu trong

cùng một thời gian (đòi hỏi cáp truyền với kênh truyền và nhận dữ liệu riêng)

Khung dữ liệu: Cấu trúc khung truyền như hình 2-4:

Hình 2-4 Khung dữ liệu trong IEEE 802.3

™ PA: Preamble - Phần đầu bức điện là nhóm của các bít 1,0 luân phiên nhau (1010 1010) nhằm báo cho trạm nhận rằng có một khung dữ liệu đang đến

™ SFD: Start Frame Delimiter - Dấu hiệu bắt đầu của một khung dữ liệu, IEEE 802.3 xác định khởi đầu của khung dữ liệu với một byte có hai bít cuối là 2 bít 1 liên tiếp (10101011)

™ DA: Destination Address - Địa chỉ đến có thể của một trạm hoặc nhiều trạm

™ SA: Source Address - Địa chỉ nguồn thì luôn luôn là của một trạm

™ Data : Dữ liệu

™ LEN: Length - Độ dài của LLC (Logical Link Control) và dữ liệu từ 64 byte tới 1500 byte

™ LLC : Lớp trên của MAC (Media Access Control)

™ PAD: Padding - Phần đệm: Khi dữ liệu nhỏ hơn 46 byte, phần đệm được thêm vào để đảm bảo dữ liệu luôn luôn lớn hơn hoặc bằng 64 byte

™ FCS: Frame Check Sequence - CRC32 (Cyclic Redundancy Check) là bảo toàn dữ liệu theo phương pháp mã vòng

2.2.2.3 Giao thức vận chuyển (Lớp 4)

Giao thức ISO cho lớp vận chuyển:

Chuẩn quốc tế (ISO 8073 class 4) định nghĩa các dịch vụ cho truyền dữ liệu qua các kết nối Dịch vụ vận chuyển tương ứng với lớp 4 của mô hình quy chiếu ISO

Với khả năng của các khối dữ liệu “data blocking” (sử dụng dữ liệu có thể chia thành các đoạn trong vài khung dữ liệu tại lớp vận chuyển), các dịch vụ vận chuyển

của lớp ISO transport có thể truyền được một lượng dữ liệu lớn Đồng thời các dịch

vụ này cho phép giao tiếp với các sản phẩm khác cùng nhóm (ví dụ SIMATIC S5 PLC hoặc PC) mà cho phép truyền và nhận dữ liệu đúng theo lớp vận chuyển ISO

Phần mở rộng của giao thức rất cần thiết cho truyền các bức điện RFC 1006 mô

tả sao cho các dịch vụ của "ISO layer 4" có thể sắp xếp trong TCP RFC 1006 là một chuẩn chính thức và được sử dụng bởi nhiều hãng sản xuất

TCP/IP native (không có RFC 1006):

Chuẩn TCP/IP không có phần mở rộng RFC 1006 cho phép nhiều nhóm thiết bị truyền thông tuân theo chuẩn TCP/IP giao tiếp với các bộ điều khiển SIMATIC S7

Từ lớp vận chuyển của TCP/IP cung cấp một dòng dữ liệu không có cấu trúc, các tác vụ của các khối thì được dành cho người sử dụng Cả hai nhóm khi kết nối trên giao thức này phải được cung cấp thông tin về kích cỡ của các gói dữ liệu truyền vì

có thể các gói dữ liệu đúng có thể bị nhảy ra khỏi đường truyền

2.2.3 Các dịch vụ cung cấp cho mạng

SIMATIC tích hợp các chức năng IT (Information Technology) như e-mail và công nghệ Web vào công nghệ thông tin thông qua Ethernet công nghiệp Trong môi trường văn phòng, các trình duyệt Web và e-mail được sử dụng rộng rãi Ethernet được sử dụng như là đường truyền chính, cùng với cáp điện thoại và Internet Các phương tiện và đường truyền truyền thông này cũng có ở các hệ SIMATIC với giao thức TCP/IP Các dịch vụ IT sau đây được hỗ trợ:

™ Truyền thông FTP (File Transfer Protocol) là giao thức truyền File cho việc trao đổi dữ liệu được điều khiển bằng chương trình giữa các máy tính dùng các hệ điều hành khác nhau

™ E-mail với SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)

™ Điều khiển xử lý HTML (Hyper Text Markup Language) - truy nhập trình duyệt Web với HTTP (Hyper Text Transfer Protocol)

Trong trường hợp các modul xử lý truyền thông có các hàm IT, chúng ta có thể

sử dụng các hàm được cung cấp và các trang HTML để hỏi về dữ liệu hệ thống quan trọng trên trình duyệt Web Việc điều khiển xử lý HTML có thể được sử dụng cho truyền thông giữa một trạm máy tính và một S7-300 hoặc S7-400

2.2.3.1 Các dịch vụ FTP

Các hàm FTP cho phép một CP (Communications Processor) cung cấp một phương tiện mạnh cho việc truyền các file trên các thiết bị S7: thiết bị lập trình hoặc máy tính cá nhân và S7-300/400; giữa một vài thiết bị S7-200/300/400; S7 và các máy tính điều khiển hoặc cấp MES CP có thể là một FTP server và một FTP client:

™ FTP server: chức năng này cho phép sử dụng các lệnh FTP để truyền dữ liệu dạng file đi tới hoặc đến từ các khối dữ liệu của một trạm S7 Để truyền dữ liệu với FTP thì phải tạo ra các khối dữ liệu trong CPU của trạm S7 Khi một lệnh FTP được đưa ra, CP sẽ sử dụng một bảng phân định file (file_db.txt) để xác định cách thức mà khối dữ liệu được sử dụng cho truyền file trong trạm S7 được ánh xạ tới các file

™ FTP client: Có thể tạo ra các khối dữ liệu trong CPU của trạm S7 để truyền

dữ liệu với FTP Với việc sử dụng các FC (Function) đặc biệt, chương trình

sử dụng đưa ra yêu cầu FTP, các yêu cầu được thực thi bởi CP Việc truyền tin diễn ra trên các phép nối FTP Các phép nối này là các phép nối TCP đặc biệt mà chúng ta phải cấu hình trong STEP 7/ NetPro Các yêu cầu này bao gồm các tham số đích thêm vào để xác định địa chỉ IP của FTP server, vùng lưu trữ file trong FTP server, và tên file cũng như thông tin truy nhập

Sự tích hợp trong STEP 7:

Để quản lý các yêu cầu FTP giữa trạm S7 đóng vai trò là FTP client và trạm S7 đóng vai trò là FTP server, CP phải thiết lập một phép nối tới S7-CPU Một phép nối FTP được thiết lập bằng cách sử dụng như sau:

™ Cấu hình phép nối trong STEP 7

™ Chương trình FB CP-CONFIG (Function Block) và khối dữ liệu cấu hình Trong một vài trường hợp có thể thiết lập các phép nối truyền thông sử dụng các ứng dụng đặc biệt mà không sử dụng giao diện cấu hình trong STEP 7

2.2.3.2 Các dịch vụ E-mail

Một hệ thống tự động hóa có thể sử dụng chức năng E-mail của CP để gửi các thông báo phụ thuộc thời gian hay quá trình mà bao gồm thông tin xử lý Dịch vụ E-mail cho phép gửi các bản tin liên kết hoặc không liên kết Loại hình phân phát thông tin phụ thuộc vào lượng dữ liệu và tính chất của thiết bị nhận thông tin sau:

™ Module CP làm việc như một E-mail client Nó hỗ trợ dịch vụ SMTP

™ Các e-mail có thể được gửi từ hệ thống tự động, nhưng không được nhận Để gửi e-mail trong chương trình của S7-300/400 thì phải dò giao diện SEND/RECEIVE (FC AG-SEND/AG_LSEND)

E-mail được gửi với dịch vụ SMTP Không thể mã hóa e-mail để làm tăng tính tin cậy của truyền tin

Sự tích hợp trong STEP 7:

Để gửi các e-mail, một phép nối e-mail phải được thiết lập cho mỗi modul CP

Phép nối e-mail sẽ xác định mail server (được sử dụng cho việc phân phát tất cả các

e-mail) được gửi bởi modul CP Một e-mail hoàn thiện bao gồm thông tin về địa chỉ

và tin tức, chúng được tạo ra trong một khối dữ liệu ngẫu nhiên Khi cấu hình CP với HW Config (Hardware) trong trạm sẽ có 2 lựa chọn để thiết lập phép nối e-mail:

™ Sử dụng cấu hình phép nối trong STEP 7

™ Sử dụng chương trình với FB CP_CONFIG và khối dữ liệu cấu hình

SNMP được định nghĩa trong RFC 1065, RFC 1066, và RFC 1067 Sự mở rộng của giao thức này bao gồm các chức năng an toàn cho việc truy nhập đọc/ghi được

mô tả trong RFC 2571 Giao thức quản lý mạng SNMP tận dụng giao thức vận chuyển UDP không dây Các SNMP manager giám sát các nút mạng, và các SNMP agent thu thập các thông tin đặc thù của mạng trong các nút mạng riêng lẻ và đặt chúng vào một dạng được cấu trúc trong MIB (Management Information Base) Các thông tin MIB được dò tuần tự bởi một trạm quản lý Tuy nhiên, các nút mạng cũng

có thể ghi những trạng thái nhất định tới các trạm quản lý mạng Với việc sử dụng SNMP thì không những có thể quản lý các nút mạng mà còn có thể điều hành ra lệnh điều khiển các thiết bị Việc giao tiếp giữa một agent và trạm quản lý mạng được thực thi và đặt một tải nhỏ trong mạng Để tích hợp thêm các thiết bị SNMP

mà có các file trong MIB, có thể sử dụng phần mềm STEP 7 hoặc NCM PC Cấu hình của OPC Server được tích hợp trong ứng dụng cấu hình phần cứng của STEP

7 Các modul S7 đã được cấu hình trong dự án STEP 7 có thể được truyền đi trực tiếp Khác với STEP 7, NCM PC (có trong đĩa SIMATIC NET) cũng có thể được sử dụng để thực hiện cấu hình Với cấu hình trực tuyến nhanh sử dụng ‘Autodiscovery’ trong STEP 7 V5.3 SP3 trở lên, tất cả các thiết bị Ethernet có thể được tìm ra nhờ địa chỉ IP và/hoặc giao thức SNMP và được đưa vào cấu hình SIMATIC NET SNMP OPC server cũng cung cấp khả năng dò tìm các thiết bị PROFINET nhờ sử dụng giao thức DCP

Sự tích hợp trong STEP 7:

SNMP OPC server được cấu hình với STEP7/NCM PC STEP 7/NCM PC được

sử dụng để chỉ cho SNMP OPC server biết các trạm mà nó phải giám sát Ngoài ra, STEP 7/NCM PC còn hỗ trợ lựa chọn profile khi giám sát dữ liệu Profile này mô tả một đối tượng có thể đọc/ghi trong một nút SNMP và là một subnet của một MIB Việc sử dụng SNMP trong SIMATIC NET: Các thiết bị có SNMP của họ SIMATIC NET có thể được giám sát và vận hành với một trình duyệt internet chuẩn thông dụng Với các ứng dụng Ethernet công nghiệp, các chuyển mạch SIMATIC NET cung cấp các thông tin về tải mạng dựa trên SNMP

Các chẩn đoán với SNMP OPC Server trong SIMATIC NET: Phần mềm SNMP OPC server cung cấp các chức năng chẩn đoán và gán tham số cho tất cả các thiết bị SNMP Tất cả các thông tin có thể được tích hợp trong hệ thống tương thích OPC, chẳng hạn như hệ WinCC HMI (Human Machine Interface)

2.2.3.4 Các dịch vụ OPC

OPC cho phép các ứng dụng trên Window truy nhập dữ liệu quá trình, làm cho việc liên kết thiết bị và ứng dụng của các nhà sản xuất khác nhau trở nên dễ dàng OPC cung cấp một giao diện mở Cấu hình client-server dễ sử dụng cung cấp cho việc trao đổi dữ liệu chuẩn giữa các thành phần của một giải pháp tự động hóa, các thiết bị trường, các ứng dụng trên nền PC (như HMI hoặc ứng dụng văn phòng) OPC server cung cấp các giao diện cho việc kết nối các ứng dụng OPC client Việc truy nhập tới các nguồn dữ liệu, chẳng hạn như vùng nhớ trong PLC, được thực hiện bởi các ứng dụng client Do một vài OPC client khác nhau có thể truy nhập vào cùng một OPC server ở cùng một thời điểm nên nguồn dữ liệu giống nhau

có thể được sử dụng cho mỗi ứng dụng sử dụng OPC Với các mạng chỉ sử dụng S7-200, chương trình ứng dụng truy nhập PC cung cấp một OPC server và công cụ cấu hình Các SIMATIC NET OPC server hỗ trợ các dịch vụ truyền thông sau: PROFINET IO; PROFINET CBA; PROFIBUS DP; truyền thông S7 (PROFIBUS

DP hoặc Ethernet công nghiệp); truyền thông tương thích với S5/Open IE

(Industrial Ethernet) sử dụng PROFIBUS DP hoặc Ethernet công nghiệp; SNMP (Ethernet công nghiệp) Siemens cho phép kết nối với OPC như hình 2-5:

Hình 2-5 Các sản phẩm SIMATIC cho kết nối OPC

Sự tích hợp trong STEP 7:

Cùng với cung cấp các OPC server, SIMATIC NET cũng cung cấp các ứng dụng sau đây để cấu hình và kiểm tra phép nối OPC: Advanced PC Configuration (APC); OPC Scout Chúng ta sử dụng các công cụ này để kết nối các sản phẩm SIMATIC S7 tới các ứng dụng sử dụng OPC

2.2.3.5 Các dịch vụ TCP

Dịch vụ TCP/IP tạo điều kiện cho giao tiếp tới các đối tác truyền thông (như máy tính cá nhân hoặc hệ thống không của Siemens) mà hỗ trợ việc gửi và nhận dữ liệu phù hợp với chuẩn RFC 793 và RFC 1323 cho TCP và RFC 791 cho IP

Các khối dữ liệu liền kề (tối đa 8Kbyte) có thể được truyền đi từ một nút mạng Ethernet tới một nút khác Việc nhận dữ liệu được nhận biết bởi đối tác truyền thông

đó Điều này được chỉ thị trong các khối tương ứng Dịch vụ TCP đảm bảo sự truyền dữ liệu và tính toàn vẹn của dữ liệu nhờ có 2 kỹ thuật sau:

™ Lặp lại việc gửi dữ liệu trong trường hợp có lỗi truyền tin

™ Bên nhận dữ liệu kiểm tra sự bảo toàn của dữ liệu được truyền bằng mã dư vòng (CRC) và báo cho biết sự nhận được dữ liệu

Sự tích hợp trong STEP 7:

Các modul CPU của PROFINET IO với giao diện PROFINET được tích hợp sẵn cung cấp các khối chức năng (FB) cho truyền thông TCP/IP: FB63 (TSEND), FB64 (TRCV), FB65 (TCON), UDT65 (TCON_PAR) và FB66 (TDISCON)

Trong SIMATIC S7, các dịch vụ ISO-on-TCP được sử dụng cho truyền thông với các khối AG_SEND/AG_RECV trên Ethernet công nghiệp Các dịch vụ FETCH/WRITE thiết lập một giao diện mà thông qua nó một SIMATIC S5 hoặc một thiết bị không phải của Siemens có thể truy nhập trực tiếp tới bộ nhớ hệ thống của bộ điều khiển SIMATIC S7 Các dịch vụ TCP được thực thi trên PC như là các

hàm C trong khung của giao diện phần mềm

2.2.3.6 Dịch vụ vận chuyển ISO

Dịch vụ vận chuyển ISO cho phép truyền thông với bất kỳ nhóm thiết bị nào hỗ trợ truyền và nhận dữ liệu theo đúng lớp 4 của mô hình quy chiếu ISO Để truyền một lượng lớn dữ liệu, dữ liệu được chia thành các đoạn và được đặt trong các bức điện nhỏ Để sử dụng dịch vụ này ta phải sử dụng một SIMATIC NET CP card Dịch vụ đảm bảo dữ liệu được truyền và tính toàn vẹn của dữ liệu bằng hai cách :

™ Truyền lại dữ liệu trong trường hợp bị lỗi khi truyền

™ Kiểm tra tính toàn vẹn dữ liệu nhận được bằng thuật toán mã vòng (CRC)

Tích hợp trong STEP 7:

Với dịch vụ vận chuyển ISO, họ SIMATIC S7 cung cấp các hàm truyền thông cho gửi và nhận dữ liệu theo nghĩa của một đường liên kết tĩnh, tương ứng với kết

nối ISO Transport được cấu hình bằng STEP 7

Các bộ điều khiển IO được tích hợp giao diện PROFINET cung cấp các function block (FB) tích hợp sẵn cho truyền thông theo lớp vận chuyển ISO: FB63 (TSEND), FB64 (TRCV), FB65 (TCON), UDT65 (TCON_PAR) và FB66 (TDISCON) Trong SIMATIC S7, dịch vụ vận chuyển ISO được sử dụng cho truyền thông bởi các blocks AG_SEND/AG_RECV qua Industrial Ethernet

2.2.3.7 Dịch vụ UDP

UDP cho phép truyền thông với bất kỳ nhóm thiết bị nào (như PC hoặc thiết bị

hãng thứ 3) mà hỗ trợ truyền và nhận dữ liệu theo RFC768

Dùng UDP, chương trình trên mạng máy tính có thể gửi dữ liệu ngắn được gọi là

"datagram" tới máy khác UDP không cung cấp sự tin cậy và thứ tự truyền nhận mà

TCP đã làm; các gói dữ liệu có thể đến không đúng thứ tự hoặc bị mất mà không có thông báo Tuy nhiên UDP nhanh và hiệu quả hơn đối với các yêu cầu kích thước nhỏ và yêu cầu khắt khe về thời gian Do thiếu tính tin cậy, các ứng dụng UDP nói chung phải chấp nhận mất mát, lỗi hoặc trùng dữ liệu Một số ứng dụng như TFTP

có nhu cầu phải thêm những kỹ thuật làm tin cậy cơ bản vào tầng ứng dụng

2.2.6.8 Dịch vụ truyền thông với PG/OP

Dịch vụ truyền thông với PG/OP cho phép các bộ điều khiển S7 giao tiếp với nhiều loại thiết bị HMI hoặc thiết bị lập trình (programming device/PC) Một số loại HMI điển hình: Operator Panel (OP), Touch Panel (TP), Multifunction Panel (MP)

và Text Display (TD) như hình 2-6:

Hình 2-6 Kết nối các sản phẩm cho dịch vụ PG/OP communication

Dịch vụ truyền thông với PG/OP cung cấp những hàm sau:

™ Programming device/PC functions: STEP 7 sử dụng những hàm này cho lập trình truyền thông giữa các trạm S7, nó bao gồm những chức năng sau:

9 Download cấu hình phần cứng

9 Download chương trình sử dụng

9 Hiển thị trực tuyến các trạm S7 cho kiểm tra và chẩn đoán

™ OP functions: Thiết bị HMI và thiết bị lập trình/PC sử dụng những hàm này

để đọc và viết các biến một cách tự động không cần đòi hỏi một chương trình đặc biệt nào trong các chương trình sử dụng của các nhóm truyền thông

2.2.3.9 Dịch vụ truyền thông S7

Các dịch vụ truyền thông S7 cung cấp các cách trao đổi dữ liệu sử dụng các khối

hàm hệ thống và các khối hàm SFB (System Function Block) , FB trong cấu hình S7 connection như hình 2-7:

Hình 2-7 Dịch vụ S7 communication

Tất cả các bộ điều khiển SIMATIC S7 và C7 đều tích hợp các dịch vụ truyền thông S7 cho phép các chương trình sử dụng đọc hoặc ghi dữ liệu Bộ điều khiển S7-400 sử dụng các SFB, S7-300 hoặc C7 sử dụng các FB Dịch vụ này có thể được cung cấp qua các mạng PROFINET, Industrial Ethernet, PROFIBUS, hoặc MPI Các dịch vụ truyền thông S7 có những đặc điểm sau:

™ Trong khi cấu hình hệ thống, phải cấu hình luôn S7 connection

™ Có thể thiết lập vài kết nối cho cùng một thành viên trong mạng truyền thông Số lượng của thành viên truyền thông mà có thể truy nhập được trong

bất cứ thời gian nào thì bị giới hạn bởi số các nguồn kết nối tích hợp trong

các CPU hoặc trong các CP

™ Các dịch vụ truyền thông S7 cho phép truyền một block nhỏ hơn 64 Kbytes

trên một lần gọi của SFB hoặc FB S7-400 truyền lớn nhất 4 biến trên mỗi lần gọi khối hàm S7-300 truyền lớn nhất 1 biến trên mỗi lần gọi khối hàm

Tích hợp trong STEP 7:

Đối với S7-300, S7-400, và C7 thì những khối truyền thông sau được cung cấp

để phục vụ cho truyền thông S7 qua cấu hình S7 connections:

™ BSEND (SFB12 / FB12) và BRCV (SFB13 / FB13)

™ USEND (SFB8 / FB8) và URCV (SFB9 / FB9)

™ GET (SFB14 / FB14) và PUT (SFB15 / FB15)

™ Các khối hàm cảnh báo SFB và SFC (ALARM_R và ALARM_S)

2.3 Truyền thông công nghiệp với PROFIBUS

2.3.1 Khái niệm PROFIBUS

PROFIBUS được sử dụng để kết nối nhiều thiết bị khác nhau như các thiết bị trường cho tới các I/O phân tán, các thiết bị điều khiển và giám sát PROFIBUS được chuẩn hóa theo các chuẩn IEC 61158 (International Electrotechnical Commission) và EN 50170 PROFIBUS định nghĩa 3 loại giao thức là PROFIBUS-FMS, PROFIBUS-DP và PROFIBUS-PA FMS là giao thức nguyên bản của PROFIBUS, được dùng chủ yếu cho việc giao tiếp giữa các máy tính điều khiển và điều khiển giám sát PROFIBUS-DP được xây dựng tối ưu cho việc kết nối các thiết

bị vào/ra phân tán và các thiết bị trường với các máy tính điều khiển đáp ứng thời gian thực PROFIBUS-PA là kiểu đặc biệt được sử dụng để ghép nối trực tiếp các thiết bị trường trong lĩnh vực tự động hóa quá trình có môi trường dễ cháy nổ, an

toàn truyền tin

2.3.2 PROFIBUS trong mô hình quy chiếu OSI

PROFIBUS dựa trên cơ sơ của mô hình quy chiếu ISO/OSI nhưng không thực hiện tất cả các lớp như hình 2-8:

Hình 2-8 PROFIBUS trong mô hình quy chiếu OSI

Một số thiết bị và giao thức có sẵn như bảng dưới đây:

SIMATIC component Integrated interface Module

S7-200 - EM277

CP6613A2, CP5613FO, CP5614A2

CP5613FO Panels (OP, TP, MP) Yes -

2.3.2.1 Lớp 1

Lớp vật lý của PROFIBUS sử dụng đặc tính điện và cơ khí giao diện RS-485 có các đặc điểm sau: