LUẬN văn cơ điện tử KHẢO sát MODULE ỨNG DỤNG hệ THỐNG SCADA (cần THƠ)

Việc ứng dụng tự động hóa không chỉ đơn thuần là thiết kế và chế tạo các máy móc có thể hoạt động một cách tự đông riêng lẻ mà các máy này còn phải được kết nối mạng với nhau và hoạt độn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

KHẢO SÁT MODULE ỨNG DỤNG

HỆ THỐNG SCADA

(CẦN THƠ)

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN

Nguyễn Hữu Sáng (MSSV: 1063899) Ngành: Cơ Điện Tử - K32

Tháng 12/2010

Lời Cảm Ơn

Lời đầu tiên chúng em chân thành cám ơn thầy Nguyễn Hoàng Dũng đã trực tiếp hướng dẫn, cung cấp tài liệu, thiết bị và tạo mọi điều kiện để em hoàn thành tốt luận văn này

Chúng em xin gởi lời cám ơn đến tất cả các thầy cô của bộ môn Tự Động Hóa, cũng như các thầy cô khoa Công nghệ thời gian qua đã truyền đạt và trang bị cho chúng em những kiến thức chuẩn bị cho luận văn tốt nghiệp

Cảm ơn bạn bè cùng lớp đã giúp đỡ, cảm ơn gia đình là chỗ dựa tinh thần để chúng em hoàn thành tốt luận văn này

Tuy chúng em đã cố gắng nhiều để hoàn thành luận nhưng chắc chắn sẽ không tránh khỏi sai sót Do đó chúng em rất mong nhận được những đóng góp quý báu từ thầy cô và bạn đọc

Sinh viên thực hiện:

Huỳnh Phước Sang Nguyễn Hữu Sáng

Lời Mở Đầu

Ngày nay việc ứng dụng tự động hóa trong sản xuất và đời sống không còn

là điều xa vời đối với đời sống con người và việc ứng dụng tự động hóa không chỉ đơn thuần là giải phóng sức lao động của con người mà nó còn tạo đòn bẩy để thúc đẩy nền kinh tế tri thức của mọi quốc gia, Việt Nam cũng không thể nằm ngoài xu thế đó

Việc ứng dụng tự động hóa không chỉ đơn thuần là thiết kế và chế tạo các máy móc có thể hoạt động một cách tự đông riêng lẻ mà các máy này còn phải được kết nối mạng với nhau và hoạt động nhip nhàn theo phân cấp chủ-tớ và theo hệ thống mạng từ cấp cao đến cấp thấp Hệ thống tự động còn phải đươc giám sát một cách chặt chẻ của con người thông qua hệ thống SCADA với giao diện hoàn toàn thân thiên với con người.Với tầm quan trọng của SCADA trong sản xuất tự đông nên chúng em quyết định thực hiện đề tài “KHẢO SÁT MODULE ỨNG DỤNG

HỆ THỐNG SCADA” Nhằm tạo ra những nền tản đầu tiên cho các nghiên cứu ứng dụng SCADA

Trong thực tế sản xuất thì việc lắp đặt, cấu hình và lập trình cho một hệ thống SCADA đòi hỏi tốn khá nhiều thời gian do đó với thời gian hạn hẹp để thực hiện đề tài chúng em chỉ đi sâu vào nghiên cứu cách thức cấu hình, qui tắc truyền

dữ liệu của các trạm trong hệ thông SCADA và phương pháp thiết lập một mạng SCADA thân thiện với người giám sát

Với việc nghiên cứu ứng dụng các module SCADA của hãng Siemem chúng

em mong rằng có thể đóng góp một phần nào đó để các hệ thống này đươc ứng dụng rộng rãi trong nền công nghiệp của nước ta

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN:

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN:

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 1

LỜI NÓI ĐẦU 2

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 3

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN 4

MỤC LỤC 5

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CỦA ĐỀ TÀI 7

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG 7

1.1.1 Lý do 7

1.1.2 Các thành phần 7

1.2 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 8

1.2.1 Mục tiêu 8

1.2.2 Phương pháp thực hiện 8

CHƯƠNG 2 LÝ THUYẾT CHUNG 9

2.1 TỔNG QUAN VỀ PLC 9

2.1.1 Đặc điểm bộ điều khiển PLC 9

2.1.2 Các khái niệm cơ bản về PLC 10

2.1.2.1 PLC hay PC 11

2.1.2.2 So sánh với hệ thống điều khiển khác 11

2.1.3 Cấu trúc phần cứng của PLC 12

2.1.3.1 Đơn vị xử lý trung tâm CPU 12

2.1.3.2 Bộ nhớ 13

2.1.3.3 Khối vào/ra 13

2.1.3.4 Thiết bị lập trình 13

2.1.3.5 Rơle 13

2.1.3.6 Modul quản lý việc phối ghép 13

2.1.3.7 Thanh ghi 14

2.1.3.8 Bộ đếm (Counter): kí hiệu là C 14

2.1.3.9 Bộ định thời (timer) 14

2.1.4 Giới thiệu một số nhóm PLC phổ biến hiện nay trên thế giới 15

2.2 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP SIMATIC NET 16

2.2.1 Mạng PPI 16

2.2.2 Mạng MPI 17

2.2.3 Mạng AS-I 18

2.2.4 Mạng PROFIBUS 19

2.2.5 Mạng ETHERNET công nghiệp 20

2.3 TỔNG QUAN VỀ MẠNG AS-I 22

2.3.1 Tổng quan về mạng AS-I 22

2.3.1.1 Các thành phần của mạng AS-I 22

2.3.1.2 Đặc tính hệ của mạng AS-I 23

2.3.2 Các bước lập trình mạng AS-I 24

2.3.2.1 Xác định và thiết lập địa chỉ cho các Slave 24

2.4 TỔNG QUAN VỀ MẠNG PROFIBUS 45

2.4.1 Chức Năng Của Profibus-DP 45

2.4.1.1 Đặc Tính Cơ Bản 45

2.4.1.2 Cấu Hình Hệ Thống Và Dạng Thiết Bị 45

2.4.2 Đặc Tính Của Hệ Thống 49

2.4.2.1 Truyền Dữ Liệu Theo Chu Kỳ Giữa DPM1 Và Slave 50

2.4.2.2 Ý nghĩa của các đèn báo LED “BUSF” và “SF DP” 50

2.4.3 Các Chức Năng DP Mở Rộng 51

2.4.3.1 Đặt Địa Chỉ Bằng Slot Và Index 51

2.4.3.2 Truyền Dữ Liệu Không Chu Kỳ Giữa DPM1 Và Slave 52

2.4.3.3 Nguyên Tắc Gán Địa Chỉ 52

2.4.4 Profibus-Master trong Simatic S7 52

2.4.4.1 Khái Quát 52

2.4.4.2 Các DP-Slave Có Sẵn 53

2.4.4.3 Điện Trở Đầu Cuối Của Profibus-DP 53

CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG CÁC MODULE VÀO HỆ THỐNG SCADA 55

3.1 ỨNG DỤNG CỦA MẠNG AS-I 56

3.2 ỨNG DỤNG CỦA MẠNG PROFIBUS-DP 60

3.2.1 Cấu hình 60

3.2.1.1 Cấu hình cứng và lập trình cho Slave (CPU314C-2 DP) 60

3.2.1.2 Cấu hình cứng và lập trình cho Master (CPU414-2 DP) 65

3.2.2 Wincc Giao Tiếp Profibus 70

3.3 ỨNG DỤNG CỦA MẠNG ETHERNET 77

3.3.1 Giao Tiếp OPC Kepware với CP443-1 77

3.3.2 Wincc Giao Tiếp OPC Kepware 81

3.4 ỨNG DỤNG CỦA MÀN HÌNH HMI 86

3.4.1 Giới thiệu KTP600 PN 86

3.4.2 Giới thiệu về WinCC Flexible 88

3.4.3 Wincc Flexible Với KTP600 89

3.4.4 Cấu Hình Phần Cứng 92

3.5 ỨNG DUNG MODULE EM 231 95

3.5.1 Tổng Quan 95

3.5.2 Những Khái Niệm Cơ Bản Về Modul EM231 Và EM231 95

3.5.3 Ứng Dụng Đo Nhiệt Độ Của Modul EM231 Và EM232 98

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ MỞ RỘNG ĐỀ TÀI 100

4.1 KẾT LUẬN 100

4.1.1 kết quả thực hiện 100

4.1.2 Hạn chế của đề tài 100

4.2 MỞ RỘNG ĐỀ TÀI 100

TÀI LIỆU THAM KHẢO 101

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG

1.1.1 Lý do

Với sự phát triển của khoa học kĩ thuật ngày nay thì việc áp dụng hệ thống

SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) vào sản xuất là điều tất yếu,

để lựa chọn một hệ thống phù hợp cũng như nhà sản xuất là vô cùng khó khăn Ta

cần xem xét nhiều yếu tố về mặt công nghệ cũng như giá thành và khả năng ứng

dụng vào sản xuất Sau thời gian tìm hiểu chúng em chọn hệ thống SCADA của

hãng Siemem làm mục tiêu nghiên cứu đầu tiên bởi những ưu điểm sau:

+ Được ứng dụng rộng rãi trong nước ta hiện nay

+ Có nhiều loại phù hợp cho tất cả các mạng: AS-I (Logo, S7-200…),

Trong hệ thống điều khiển giám sát, các cảm biến và cơ cấu chấp hành đóng

vai trò là giao diện giữa thiết bị điều khiển với quá trình kỹ thuật Còn hệ thống điều

khiển giám sát đóng vai trò là giao diện giữa người và máy Các thiết bị và các bộ

phận của hệ thống được ghép nối với nhau theo kiểu điểm- điểm (Point to Point)

hoặc qua mạng truyền thông Tín hiệu thu được từ cảm biến có thể là tín hiệu nhị

phân, tín hiệu số hoặc tương tự Khi xử lý trong máy tính, chúng phải được chuyển

đổi cho phù hợp với các chuẩn giao diện vào/ra của máy tính

- Các thành phần chính của hệ thống SCADA bao gồm:

+ Giao diện quá trình: bao gồm các cảm biến, thiết bị đo, thiết bị chuyển đổi

và các cơ cấu chấp hành

+ Thiết bị điều khiển tự động: gồm các bộ điều khiển chuyên dụng PID

(Proportional Intergal Devirative) các bộ điều khiển khả trình PLC (Programmable

Logic Controller), các thiết bị điều chỉnh số đơn lẻ CDC (Compact Digital

Controller) và máy tính PC với các phần mềm điều khiển tương ứng

+ Hệ thống điều khiển giám sát: gồm các phần mềm và giao diện người- máy

HMI (Human machine Interface), các trạm kỹ thuật, trạm vận hành, giám sát và

điều khiển cao cấp

+ Hệ thống truyền thông: ghép nối điểm- điểm, bus cảm biến/chấp hành, bus

trường, bus hệ thống

+ Hệ thống bảo vệ, cơ chế thực hiện chức năng an toàn

1.2 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

1.2.1 Mục tiêu:

- Tìm hiểu các thiết bị cũng như Module của hãng Siemens

- Kết nối và vận hành mạng AS-i, Profibus, Ethernet

- Điều khiển và giám sát thông qua phần mềm Wincc 6.0 và màn hình HMI

1.2.2 Phương pháp thực hiện

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyếtcủa các module cũng như các phần mềm tương ứng cho hệ thống mạng

- Tìm kiếm tài liệu liên quan đến việc kết nối và cấu hình mạng trên Internet

- Tham khảo các tài liệu về PLC và các module do hãng Siemem cung cấp

- Đấu nối thiết bị tạo thành hệ thống mạng ứng dụng đo nhiệt độ, điều khiển đèn giao thông, tự động bơm chất lỏng

- Lập trình điều khiển từng mạng riêng biệt: AS-I, profibus, Ethernet…

- Lập trình điều khiển toàn bộ hệ thống

- Kết nối với thiết bị bên ngoài (cơ cấu chấp hành)

- Điều khiển giám sát toàn hệ thống thông qua giao diện WinCC, màn hình

TP (Touch Panel)

CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT CHUNG

2.1 TỔNG QUAN VỀ PLC (Programmable Logic Controller)

2.1.1 Đặc điểm bộ điều khiển PLC

Sự ra đời của bộ điều khiển PLC:

- Năm 1642, Pascal đã phát minh ra máy tính cơ khí dùng bánh răng.Đến năm 1834 Babbage đã hoàn thiện máy tính cơ khí "vi sai" có khả năng tính toán với

độ chính xác tới 6 con số thập phân

- Năm 1808, Joseph M.Jaquard đã dùng các lỗ trên tấm bìa thẻ kim loại mỏng, sắp xếp chúng trên máy dệt theo nhiều chiều khác nhau để điều khiển máy dệt tự động thực hiện các mẫu hàng phức tạp

- Trước năm 1904, Hoa Kỳ và Đức đã sử dụng mạch rơle để triển khai chiếc máy tính điện tử đầu tiên trên thế giới

- Năm 1943, Mauhly và Ackert chế tạo "cái máy tính" đầu tiên gọi là "máy tính và tích phân số điện tử" viết tắt là ENIAC Máy có:

• 18.000 đèn điện tử chân không

• 500.000 mối hàn thủ công

• Chiếm diện tích 1613 ft2

• Công suất tiêu thụ điện 174 kW

• 6000 nút bấm

• Khoảng vài trăm phích cắm

Chiếc máy tính này phức tạp đến nỗi chỉ mới thao tác được vài phút lỗi và hư hỏng đã xuất hiện Việc sửa chữa lắp đặt lại đèn điện tử để chạy lại phải mất đến cả tuần

Chỉ tới khi áp dụng kỹ thuật bán dẫn vào năm 1948, đưa vào sản xuất công nghiệp vào năm 1956 thì những máy tính điện tử lập trình lại mới được sản xuất và thương mại hoá

Sự phát triển của máy tính cũng kèm theo kỹ thuật điều khiển tự động

• Mạch tích hợp điện tử - IC - năm 1959

• Mạch tích hợp gam rộng - LSI - năm 1965

• Bộ vi xử lý - năm 1974

• Dữ liệu chương trình - điều khiển

• Kỹ thuật lưu giữ

Những phát minh này đã đánh dấu một bước rất quan trọng và quyết định trong việc phát triển ồ ạt kỹ thuật máy tính và các ứng dụng của nó như PLC, CNC, lúc này khái niệm điều khiển bằng cơ khí và bằng điện tử mới được phân biệt.Đến cuối thập kỷ 20, người ta dùng nhiều chỉ tiêu để phân biệt các loại kỹ thuật điều khiển, bởi vì trong thực tế sản xuất đòi hỏi điều khiển tổng thể những hệ thống máy tính chứ không điều khiển đơn lẻ từng máy

→ Sự phát triển của PLC đã đem lại nhiều thuận lợi và làm cho nó các thao tác máy trở nên nhanh, nhạy, dễ dàng và tin cậy hơn Nó có khả năng thay thế hoàn

trình trên các lệnh logic cơ bản; khả năng định thời, đếm; giải quyết các vấn đề toán học và công nghệ; khả năng tạo lập, gởi đi, tiếp nhận những tín hiệu nhằm mục đích kiểm soát sự kích hoạt hoặc đình chỉ những chức năng của máy hoặc một dây chuyền công nghệ

Như vậy những đặc điểm làm cho PLC có tính năng ưu việt và thích hợp trong môi trường công nghiệp:

• Khả năng lập trình được, lập trình dễ dàng cũng là đặc điểm quan trọng để xếp hạng một hệ thống điều khiển tự động

• Yêu cầu của người lập trình không cần giỏi về kiến thức điện tử mà chỉ cần nắm vững công nghệ sản xuất và biết chọn thiết bị thích hợp là có thể lập trình được

• Thuộc vào hệ sản xuất linh hoạt do tính thay đổi được chương trình hoặc thay đổi trực tiếp các thông số mà không cần thay đổi lại chương trình

2.1.2 Các khái niệm cơ bản về PLC:

Các thành phần của một PLC thường có các modul phần cứng sau:

+ Modul nguồn

+ Modul đơn vị xử lý trung tâm

+ Modul bộ nhớ chương trình và dữ liệu

+ Modul đầu vào

+ Modul đầu ra

+ Modul phối ghép (để hỗ trợ cho vấn đề truyền thông nội bộ)

+ Modul chức năng (để hỗ trợ cho vấn đề truyền thông mạng)

Hình 2.1.1 Mô hình tổng quát của PLC

2.1.2.1 PLC hay PC:

Để thực hiện một chương trình điều khiển số thì yêu cầu PLC phải có tính năng như một máy tính (PC)

• CPU (đơn vị xử lý trung tâm)

• Bộ nhớ chính (RAM, EEPROM, EPROM ), bộ nhớ mở rộng

• Hệ điều hành

• Port vào/ra (giao tiếp trực tiếp với thiết bị điều khiển)

• Port truyền thông (trao đổi thông tin với môi trường xung quanh)

• Các khối chức năng đặc biệt như: T, C, các khối chuyên dụng khác

2.1.2.2 So sánh với hệ thống điều khiển khác:

Hình 2.1.2 Những đặt trưng lập trình của các loại điều khiển

PLC có ưu điểm vượt trội so với các hệ thống điều khiển cổ điển như rơle, mạch tổ hợp điện tử, IC số

• Thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông qua ngôn ngữ lập trình

• Bộ điều khiển số nhỏ gọn

• Dễ dàng trao đổi thông tin với môi trường xung quanh như: TD (text display),OP (operation), PC, PG hay mạng truyền thông công nghiệp, kể cả mạng

2.1.3 Cấu trúc phần cứng của PLC:

2.1.3.1 Đơn vị xử lý trung tâm CPU (Central Procesing Unit):

Thường trong mỗi PLC có một đơn vị xử lý trung tâm, ngoài ra còn có một

số loại lớn có tới hai đơn vị xử lý trung tâm dùng để thực hiện những chức năng điều khiển phức tạp và quan trọng gọi là hot standby hay redundant

a) Đơn vị xử lý "một -bit": Thích hợp cho những ứng dụng nhỏ, chỉ đơn thuần là

logic ON/OFF, thời gian xử lý dài, nhưng kết cấu đơn giản nên giá thành hạ vẫn được thị trường chấp nhận

- Bộ xử lý liên kết các tín hiệu (dữ liệu) đơn lẻ (theo một quy định nào đó –

do thuật toán điều khiển) → rút ra kết quả là các lệnh cho đầu ra

- Sự thao tác tuần tự của chương trình đi qua một chu trình đầy đủ rồi sau đó lại bắt đầu lại từ đầu → thời gian đó gọi là "thời gian quét"

- Đo thời gian mà bộ xử lý xử lý 1 Kbyte chương trình để làm chỉ tiêu đánh giá giữa các PLC

==> Như vậy bộ vi xử lý quyết định khả năng và chức năng của PLC

Hình 2.1.3 So sánh bộ xử lý 1 bit và bộ xử lý từ ngữ

2.1.3.2 Bộ nhớ:

Bao gồm cả RAM, ROM, EEPROM

Một nguồn điện dự phòng là cần thiết cho RAM để duy trì dữ liệu ngay cả khi mất nguồn điện chính

Bộ nhớ được thiết kế thành dạng modul để cho phép dễ dàng thích nghi với các chức năng điều khiển với các kích cỡ khác nhau Muốn rộng bộ nhớ chỉ cần cắm thẻ nhớ vào rãnh cắm chờ sẵn trên modul CPU

2.1.3.3 Khối vào/ra:

Hoạt động xử lý tín hiệu bên trong PLC: 5VDC, 15VDC (điện áp cho họ TTL & CMOS) Trong khi đó tín hiệu điều khiển bên ngoài có thể lớn hơn khoảng 24VDV đến 240VDC hay 110VAC đến 220VAC với dòng lớn

Khối giao tiếp vào ra có vai trò giao tiếp giữa mạch vi điện tử của PLC với mạch công suất bên ngoài.Thực hiện chuyển mức điện áp tín hiệu và cách ly bằng mạch cách ly quang (Opto-isolator) trên các khối vào ra Cho phép tín hiệu nhỏ đi qua và ghim các tín hiệu có mức cao xuống mức tín hiệu chuẩn Tác dụng chống nhiễu tốt khi chuyển công tắc bảo vệ quá áp từ nguồn cung cấp điện lên đến điện áp 1500V

• Ngõ vào: nhận trực tiếp tín hiệu từ cảm biến

• Ngõ ra: là các transistor, rơle hay triac vật lý

2.1.3.4 Thiết bị lập trình:

Có 2 loại thiết bị có thể lập trình được đó là

• Các thiết bị chuyên dụng đối với từng nhóm PLC của hãng tương ứng

• Máy tính có cài đặt phần mềm là công cụ lý tưởng nhất

2.1.3.5 Rơle:

Rơle là bộ nhớ 1 bít, có tác dụng như rơle phụ trợ vật lý như trong mạch điều khiển dùng rơle truyền thống gọi là các rơ le logic Theo thuật ngữ máy tính thì rơle còn được gọi là cờ, kí hiệu là M Có rất nhiều loại rơle chúng ta sẽ khảo sát kỹ hơn đối với loại các PLC của hãng

2.1.3.7 Thanh ghi (Register):

Là bộ nhớ 16 bit hay 32 bit để lưu trữ tạm thời khi PLC thực hiện quá trình tính toán

- Thanh ghi chốt (Latch register) duy trì nội dung cho đến khi nó được chồng lên bằng nội dung mới

- Thanh ghi chuyên dùng (Special register)

- Thanh ghi tập tin hay thanh ghi bộ nhớ chương trình (Program memory registers)

- Thanh ghi điều chỉnh giá trị được từ biến trở bên ngoài (External adjusting register)

- Thanh ghi chỉ mục (Index register)

2.1.3.8 Bộ đếm (Counter): kí hiệu là C

a) Phân loại theo tín hiệu đầu vào:

- Bộ đếm lên

- Bộ đếm xuống

- Bộ đếm lên - xuống, bộ đếm này có cờ chuyên dụng chọn chiều đếm

- Bộ đếm pha phụ thuộc vào sự lệch pha giữa hai tín hiệu xung kích

- Bộ đếm tốc độ cao (high speed counter), xung kích có tần số cao khoảng vài kHz đến vài chục kHz

b) Phân loại theo kích thước của thanh ghi và chức năng của bộ đếm:

Bộ đếm 16 bit: thường là bộ đếm chuẩn, có giá trị đếm trong khoảng

2.1.4 Giới thiệu một số nhóm PLC phổ biến hiện nay trên thế giới:

2.2 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP SIMATIC NET

SIMATIC NET là mạng truyền thông cho phép kết nối với các bộ điều khiển của SIEMENS, các máy tính chủ, các trạm làm việc SIMATIC NET bao gồm các mạng truyền thông, các thiết bị truyền dữ liệu, các phương pháp truyền thông dữ liệu, các giao thức và dịch vụ truyền dữ liệu giữa các thiết bị, các module cho phép kết nối mạng LAN (CP – Communication Processor hoặc IM – Interface Module)

Với hệ thống SIMATIC NET, SIEMENS cung cấp hệ thống truyền thông mở cho nhiều cấp khác nhau của các quá trình tự động hoá trong môi trường công nghiệp Hệ truyền thông SIMATIC NET dựa trên nhiều tiêu chuẩn quốc tế ISO/OSI (International Standardization Organisation / Open System Interconnection) Cơ sở của các hệ thống truyền thông này là các mạng cục bộ (LANs), có thể thực hiện theo nhiều cách khác nhau: điện học, quang học, không dây hoặc kết hợp cả ba cách trên

Theo các yêu cầu về chức năng các lớp trong tổ chức điều hành, quản lý sản xuất thì mạng công nghiệp được chia thành nhiều cấp bao gồm: cấp điều hành quản

lý, cấp phân xưởng, cấp trường và cấp cơ cấu chấp hành – cảm biến - đối tượng Theo phương pháp tổ chức hệ thống như trên SIMATIC cung cấp các loại sub-net như:

PPI có những tính chất đặc trưng sau đây:

- Ghép nối giữa hai thiết bị truyền thông một cách trực tiếp hay thông qua driver đặc biệt

- Có thể sử dụng các thủ tục riêng được định nghĩa truyền kiểu ASCII

Thông số kỹ thuật của PPI

Hình 2.2.1

2.2.2 Mạng MPI

MPI (Multi Point Interface) là một subnet của SIMATIC Mạng MPI được sử dụng cho cấp trường hay cấp phân xưởng với yêu cầu về khoảng cách giữa các trạm không lớn Mạng chỉ cho phép liên kết với một số thiết bị của SIMATIC như S7/M7

và C7 Thiết lập mạng MPI phục vụ cho mục đích ghép nối một số lượng hạn chế các trạm (không quá 32 trạm) và dung lượng truyền thông nhỏ với tốc độ truyền tối

đa là 187,5 Kbps Phương pháp thâm nhập đường dẫn được chọn cho mạng MPI là Token Passing

Mạng MPI có những đặc điểm cơ bản sau:

- Các thiết bị trong mạng thuộc SIMATIC S7/M7 và C7 vì vậy cho phép thiết lập mạng đơn giản

- Mạng được thiết lập với số lượng hạn chế các thành viên và chỉ có khả năng trao đổi một dung lượng thông tin nhỏ

- Truyền thông thông qua bảng dữ liệu toàn cục gọi tắt là GD (Global Data) Bằng phương pháp này cho phép thiết lập bảng truyền thông giữa các trạm trong mạng trước khi thực hiện truyền thông

- Có khả năng liên kết nhiều CPU và PG/OP với nhau

Các thông số kỹ thuật của mạng MPI:

Chuẩn SIEMENS

Số trạm cho phép Max 32

Phương pháp thâm nhập đường dẫn Token Passing

Tốc độ truyền thông Max 187,5 Kbit/s

Môi trường truyền dẫn Đôi dây kép có bọc kim chống nhiễu, cáp quang (thuỷ tinh hoặc chất dẻo)

Chiều dài lớn nhất của mạng 50 m, với Repeater 1100 m,với cáp quang qua OLM>100 km

Cấu trúc mạng (Topology) Đường thẳng, cây, hình sao và vòng tròn

Dịch vụ truyền thông Các hàm chức năng của S7Bảng dữ liệu truyền thông toàn cục (GD)

Hình 2.2.2

2.2.3 Mạng AS-i

AS-i (Actuator Sensor Interface) giao diện cảm biến cơ cấu chấp hành, mạng chỉ có một chủ duy nhất Phương pháp thâm nhập đường dẫn là phương pháp Master – Slave, một phương pháp hoàn toàn tối ưu cho những mạng chỉ có duy nhất một thiết bị là chủ AS-i sẽ có cấu trúc thật là đơn giản nếu như các cơ cấu chấp hành và các cảm biến đều là các thiết bị kiểu số (Digital Input/Digital Output – DI/DO), khi thiết bị kiểu analog phải sử dụng các bộ chuyển đổi tín hiệu chuẩn của SIEMENS Trong mạng chỉ có trạm chủ có quyền điều khiển quá trình trao đổi thông tin Trạm chủ (Master) gọi tuần tự từng trạm tớ (Slave) tới một và đòi hỏi các trạm này gửi dữ liệu lên trên trạm chủ hoặc nhận dữ liệu từ trạm chủ

Những tính chất đặc trưng của AS-i:

- AS-i là mạng tối ưu cho các thiết bị chấp hành và cảm biến số Quá trình trao đổi dữ liệu được thực hiện thông qua đường dẫn từ cơ cấu chấp hành/cảm biến với trạm chủ, đường dẫn này đồng thời là đường cung cấp nguồn cho các cảm biến

- AS-i có thể ghép nối với các cơ cấu chấp hành có kích thước 1 bit đến 8 bit theo tiêu chuẩn IP 65 và liên kết trực tiếp với quá trình

- Hoạt động của AS-i không cần thiết lập cấu hình trước

Các thông số kỹ thuật của AS-i:

Chuẩn : AS-i theo chuẩn IEC TG 178

Số lượng trạm cho phép: 1 Master và max 31 Slave

Phương pháp thâm nhập đường dẫn : Master – Slave

Tốc độ truyền: 167 Kbit/s

Môi trường truyền thông: Dây dẫn thẳng không bọc

Khoảng cách giữa các thiết bị trong mạng : 300 m với Repeater

Kiểu nối : Đường thẳng, cây, sao

Dịch vụ truyền thông : AS-i Function

Hình 2.2.3

2.2.4 Mạng Ethernet công nghiệp

IE (Industrial Ethernet) mạng Ethernet công nghiệp là mạng phục vụ cho cấp quản lý và cấp phân xưởng để thực hiện truyền thông giữa máy tính và các hệ thống

tự động hoá Nó phục vụ cho việc trao đổi một lượng thông tin lớn, truyền thông trên một phạm vi rộng Các bộ xử lý truyền thông dùng trong mạng luôn kiểm tra xem đường dẫn có bị chiếm dụng không Nếu không thì một trạm nào đó trong mạng có thể gửi điện tín đi, khi xảy ra xung đột trên mạng vì có hai trạm gửi thì ngừng ngay lại và quá trình gửi điện tín được thực hiện lại sau một thời gian nhất định, thời gian này được xác định theo luật toán học ngẫu nhiên

Mạng Ethernet công nghiệp có những tính chất đặc trưng sau:

- Mạng Ethernet công nghiệp sử dụng thủ tục truyền thông ISO và TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol)

- Theo phương pháp thâm nhập đường dẫn đã chọn (CSMA/CD – Carrier Sense Multiple Access with Collision Detecion) thì các thành viên trong mạng Ethernet công nghiệp đều bình đẳng với nhau

- Theo tiêu chuẩn truyền thông ISO và ISO on TCP thì các trạm không phải của SIEMENS cũng có khả năng tích hợp vào mạng, nói một cách khác Ethernet công nghiệp là mạng truyền thông mở

Các thông số của mạng Ethernet công nghiệp:

Chuẩn truyền thông : IEEE 802.3

Kiểu nối: Đường thẳng, cây, hình sao và vòng tròn

Dịch vụ truyền thông: S7-FunctionISO-TransportISO-on-TCP

Hình 2.2.4

2.2.5 Mạng PROFIBUS

PROFIBUS - Process Field Bus Đây là một chuẩn truyền thông được

SIEMENS phát triển từ năm 1987 trong DIN 19245 PROFIBUS được thiết lập theo phương pháp hệ truyền thông mở, không phụ thuộc vào nhà chế tạo (Open Communication Network) phục vụ cho các cấp phân xưởng và cấp trường Mạng PROFIBUS tuân theo chuẩn EN 50170 cho phép kết nối các bộ điều khiển PLC, các thiết bị vào/ra phân tán, các bộ lập trình PC/PG, các cơ cấu chấp hành, các thiết bị hãng khác

Mạng PROFIBUS được cung cấp theo ba chủng loại tương thích nhau:

PROFIBUS – DP (Distributed Peripheral) phục vụ cho việc trao đổi thông

tin nhỏ nhưng đòi hỏi tốc độ truyền nhanh PROFIBUS – DP được xây dựng tối ưu cho việc kết nối các thiết bị trường với máy tính điều khiển PROFIBUS – DP phát triển nhằm đáp ứng yêu cầu cao về tính năng thời gian trong trao đổi dữ liệu, giữa cấp điều khiển cũng như các bộ PLC hoặc các máy tính công nghiệp với các ngoại

vi phân tán ở cấp trường như các thiết bị đo, truyền động và van Việc trao đổi chủ yếu được thực hiện tuần hoàn theo cơ chế Master/Slave Với số trạm tối đa trong một mạng là 126, PROFIBUS – DP cho phép sử dụng cấu hình một trạm chủ (Mono Master) hoặc nhiều trạm chủ (Multi Master) Một đặc trưng nữa của PROFIBUS – DP là tốc độ truyền cao, có thể lên tới 12 Mbit/s

PROFIBUS – FMS (Fieldbus Message Specification) trao đổi lượng thông

tin trung bình giữa các thành viên bình đẳng với nhau trong mạng PROFIBUS – FMS được dùng chủ yếu cho việc nối mạng các máy tính điều khiển và giám sát Mạng này chỉ thực hiện ở các lớp 1, 2, 7 theo mô hình quy chiếu OSI Do đặc điểm của các ứng dụng trên cấp điều khiển và điều khiển giám sát, dữ liệu chủ yếu được trao đổi với tính chất không định kỳ

PROFIBUS – PA (Process Automation) được thiết kế riêng cho những khu

vực nguy hiểm PROFIBUS – PA là sự mở rộng của PROFIBUS – DP về phương pháp truyền dẫn an toàn trong môi trường dễ cháy nổ theo chuẩn IEC 61158-2 PROFIBUS – PA là loại bus trường thích hợp cho các hệ thống điều khiển phân tán trong các ngành công nghiệp hoá chất và hoá dầu Thiết bị chuyển đổi (DP/PA-Link) được sử dụng để tích hợp đường mạng PA với mạng PROFIBUS DP Điều này đảm bảo cho toàn bộ thông tin có thể được truyền liên tục trên hệ thống mạng PROFIBUS bao gồm cả DP và PA

Hình 2.2.5

2.3 TỔNG QUAN VỀ MẠNG AS-I (CẢM BIẾN VÀ CHẤP HÀNH)

2.3.1 Tổng quan về mạng AS-I

AS-i (Actuator and Sensor interface ) là cấp thấp nhất trong mạng truyền thông công nghiệp Nó là cấp trực tiếp nhận và đáp ứng thông tin với quá trình sản xuất thông qua cơ chế truyền nhận các bit nhị phân từ cảm biến (sensor) và phần tử chấp hành (actuator) Trạm chủ của hệ thống tự động có khả năng kết nối với hàng trăm cảm biến và thiết bị chấp hành

Hình 2.3.1

2.3.1.1 Các thành phần của mạng AS-i

Mạng AS-i bao gồm các thành phần sau :

 AS-i master (đối với s7-200 là CP243, S7-300 là CP343)

 AS-i modul (CM AS-Interface sử dụng cho logo)

 Bộ nguồn AS-i

 Cảm biến /chấp hành với cáp AS-I được tích hợp

 Bộ xét địa chỉ Slave (AS-Interface Slave Accessories)

 Phần mềm lập trình ứng dụng

AS-i master làm nhiệm vụ kiểm soát toàn bộ hoạt động của mạng Nó lần lượt gởi yêu cầu và chấp nhận đáp ứng từ các module AS-i về xử lý theo tuần tự trong một chu kỳ

AS- I module – là thành phần slave của mạng , gồm hai loại : loại tích cực (active) với chíp AS-I đươc tich hợp sẳn ;sử dụng chip này có thể kết nối tối đa với

4 cảm biến và thiết bị chấp hành Loại thụ động (passive) có chức năng như bộ phân

bố tín hiệu nhằm cung cấp kết nối đến 4 cảm biến và 4 thiết bị chấp hành có chíp AS-I tích hợp

Cáp AS-I đươc thiết kế như cáp 2 dây không bọc giáp, vừa là đường cung cấp tính hiệu vừa cung cấp nguồn cho toàn bộ các cảm biến và thiết bị chấp hành trên mạng

Bộ nguồn AS-i cung cấp năng lượng điện cho các trạm AS-i được nối qua cáp AS-i

Với các loại chấp hành cần công suất cao thì có thể kết nối thêm bộ nguồn cấp

Các cảm biến /chấp hành với chip AS-i tích hợp sẳn có thể kết nối trực tiếp vào mạng và hoạt động như các slave chứa 4 bit thông tin

2.3.1.2 Đặc tính hệ của mạng AS-i

* Kỷ thuật truy cập mạng lan master-slave

AS-I là một hệ thống một master, điều này có nghĩa là chỉ có một AS-i master mới có quyền truy cập mạng và quản lý dữ liệu kỷ thuật này được gọi là gọi vòng kết nối thông tin với các slave một cách tuần tự

* Gán địa chỉ

Địa chỉ trạm trên mạng chính là địa chỉ của slave đó trên hệ thống

* Đặc tính vật lý

Một số đặc tính vật lý quan trọng của mạng:

- Cáp 2 dây dùng cho dữ liệu và nguồn Tiết diện cáp 2x1.5mm2 là loại thường được

sử dụng Việc bọc giáp hoặc xoắn cáp là không cần thiết do khoản cách ngắn và lượng trao đổi dữ liệu ít Công suất truyền và hoạt động phụ thuộc vào bộ nguồn được sử dụng (nên dùng cáp chuyên dùng để chống dòng ngược)

- Mạng dùng cấu trúc cây với tổng chiều dài đến 100m Trên cấu trúc này bất kỳ điểm nào trên dây cũng có thể được sử dụng như đầu nhánh mới

- Tích hợp trưc tiếp

- Nhiều chức năng theo yêu cầu

* Đặc tính trao đổi dữ liệu

- Chu kỳ trao đổi dữ liệu tối đa 5ms AS-i quản lý tối đa 5ms AS-i sử dụng cấu trúc bức điện không đổi, đơn giản làm frame truyền nên master thực hiện trao đổi

dữ liệu với tất cả các master trong vòng tối đa 5ms

- Quản lý tối đa 31 slave Slave là các kênh nhập và xuất của hệ thống AS-i.Chúng chỉ được tích cực khi được kích hoạt bởi master và đáp ứng lại yêu cầu đó Mỗi slave được nhận dạng bởi địa chỉ trạm của nó (từ 0-31)

- Mạng AS-I quản lý tối đa 284 đầu vào và đầu ra nhị phân Bởi vì mỗi slave nhận

2.3.2 Các bước lập trình mạng AS-i:

Lập trình mạng AS-i gồm các bước chính sau:

- Xác định và thiết lập địa chỉ cho các Slave

- Xác định vùng nhớ vào ra cho các AS-i slave từ AS-I master

- Cấu hình cho mang

- Lập trình cho mạng theo yêu cầu đặt ra

2.3.2.1 Xác định và thiết lập địa chỉ cho các Slave:

Đối với một slave nếu chưa được cấu hình có địa chỉ mặc định là 0 Hệ thống

sẽ báo lỗi khi slave có địa chỉ 0 được kết nối vào mạng Để đặt địa chỉ cho slave Siemens cung cấp bộ xét địa chỉ slave (AS-Interface Slave Accessories) Cho phép thiết lập địa chỉ mới cho slave và xác định địa chỉ hiện có của slave Đối với slave

đã được thiết lập địa chỉ thì có thể thay đổi địa chỉ trực tiếp bằng Step7 Microwin Địa chỉ của mỗi slave được khi thiết lập được lưu ở EFROM nên việc thay đổi địa chỉ cho slave phải hạn chế

Đối với Step7 Microwin việc thay đổi địa chỉ cho slave thực hiện dể dàng

Sau khi đã kết nối slave với master (CP243):

Hình 2.3.2 PLC LOGO kết nối với mạng thông qua AS-I CM

 Cho CPU S7 200 về trang thái Stop, và kết nối CPU S7 200 với PC

 Mở Step7-Microwin

Hình 2.3.3 kết nối CPU với PC

 Mở AS-i wizard

Hình 2.3.4

 Chọn "Change AS-i slave address"

Hình 2.3.5

* Chọn địa chỉ cần đổi (trong ví dụ này là địa chỉ 3), xác định địa chỉ mới (trong ví dụ này là địa chỉ 1 Lập lại các bước đã nêu trên cho tất cả các slave cần đổi

Hình 2.3.6

Có thể kiểm tra địa chỉ vừa mới thay đổi từ modul AS-i master

- Ấn nút DISPLAY led sẽ sáng ở địa chỉ slave tương ứng

Hình 2.3.7

Led cột 2 và cột 4 sáng và led nhóm 2 sáng xác định được địa chỉ slave 6,8 đang kết nối trong mạng

2.3.2.2 Xác định vùng nhớ vào ra cho các AS-i slave từ AS-I master

Việc định địa chỉ ra /vào của các AS-i master phụ thuộc chặc chẻ vào cách

bố trí và lắp đặt AS-i master và loại CPU đang sử dụng, trong bài viết này là s7 200 CPU 224

Mỗi modul AS-i master (CP243) được coi là modul mở rộng liên tiếp (nếu

có sử dụng modul mở rộng đặt trước nó ) Thông thường thì modul CP243 được đặt liền kề CPU s7 200 Để thuận tiện trong việc truyền dữ liệu điều khiển giữa master

và slave

Mỗi modul AS-i có 8 modul số 8DI/8DO Tám bit ngõ vào là bye trạng thái của CP243 Tám bit ngõ ra là byte điều khiển của CP243; các byte này đóng vai trò quan trọng trong việc cấu hình cho mạng sẽ được trình bày ở phần sau

Ví dụ:

Ở hình 1* modul CP243 được lắp liền kề CPU 224 nên địa chỉ vùng nhớ vào/ra và 2 byte trạng thái và điều khiển được xác định như sau

Hình 2.3.8 Đối với hình 2*, có lắp modul mở rộng 4IO/4DO lắp liền kề CPU 224 nên địa chỉ vùng nhớ vào/ra và 2 byte trạng thái và điều khiển được xác định như sau :

Q2.0 Q2.1 Q2.2 Q2.3

I3.0 I3.1 I3.2 I3.3 I3.4 I3.5 I3.6 I3.7

Q3.0 Q3.1 Q3.2 Q3.3 Q3.4 Q3.5 Q3.6 Q3.7

AIW0 AIW2 AIW4 AIW6 AIW8 AIW10 AIW12 AIW14

AQW0 AQW2 AQW4 AQW6 AQW8 AQW10 AQW012 AQW14

Hình 2.3.9

Trong trường hợp có modul analog được lắp liền kề CPU 224 (CP243 được lắp liền kề modul analog) thì địa chỉ của các ngõ vào ra tương tự của CP243-2 cũng sẽ có chỉ số nối tiếp giống như trường hợp có lắp modul số nêu trên

Xác định địa chỉ của modul số, modul analog (8DI/8D0,8AIW/8AQW) của CP243 có ý nghĩa rất quan trọng nếu xác định sai thì việc truyền dữ liệu sẽ gặp khó khăn

Đối với AS-i slave cũng vậy viêc xác định địa chỉ ra/vào cũng tương tự như AS-I master Mỗi modul CM AS-i có 4 ngõ ra /vào có địa chỉ là Ix và Qx; x là địa chỉ của bit phụ thuộc vào vi trí lắp đặt modul và loại LOGO đang sử dụng

* Nguyên tắc truyền dữ liệu giữa AS-I master và AS-I slave

Quá trình truyền nhận dữ liệu từ master đến các slave đều thông qua modul analog 8AIW/8AQW

CP243-2 ấn định mỗi 4 bit cho mỗi slave, 4 bit đầu của byte thứ (bit 0->bit 3) của AIW0 được mặc định nhận dữ liệu từ 4 bit ngõ ra của modul CM AS-i slave

Bit 4-7 của byte thứ nhất không sử dụng, 4 bit 0-3 của byte 2 (AIW0) nhận

dữ liệu từ 4 ngõ ra của slave, bit 4 -7 của của byte 2 (AIW0) nhận dữ liệu từ ngõ ra của slave

Tương tự cho các slave khác đươc thể hiện hình bên dưới :

Hình 2.3.10

Bank 0 là bank cho phép trao đổi dữ liệu (sẽ được giai thích rõ ở phần sau)

m là địa chỉ bắt đầu của modul tương tự (cách xác định nêu ở phần trên)

Tương tự 4 bit 0-3 byte thứ nhất của word AQW0 được ấn định truyền dữ liệu cho 4 bit ngõ vào Ix của AS-i slave, 4 bit 0-7 không được sử dụng, 4 bit 4-7của byte thứ 2 được ấn định cho ngõ vào của slave 2,4 bit 0-3 của byte 2 dành cho slave 3.Các slave còn lại được ấn định cho các word còn lại

Hình 2.3.11

n là địa chỉ bắt đầu của modul tương tự (cách xác định nêu ở phần trên)

Ví dụ: Truyền một lệnh cho ngõ vào thứ nhất của slave 5 ON, và đọc trang

thái của ngõ ra thứ hai của slave 7 từ modul AS-I master

Để set cho ngõ vào thứ nhất của slave 5 lênh ON thì phải xác định được slave 5 được ấn định thuộc byte thứ mấy trong modul ngõ ra analog của AS-i master Căn cứ vào bảng hình trên ta thấy slave 5 thuộc byte m + 2 tức thuộc byte thứ nhất của AQW2 bit từ 0-3 (xét trong trường hợp modul AS-i master lắp liền kề CPU) và để ngõ vào thứ nhất lên ON thì phải set bit 0 của byte thứ nhất AQW2 lên

ON

Tương tự để xem trạng thái ngõ ra thứ 2 slave 7 xem bảng ở hình trên ta thấy slave 7 thuộc n+3; byte thứ 2 của AIW2 bit 0-3 (xét trường hợp modul AS-i master lắp liền kề CPU) để xem trạng thái ngõ ra thứ 2 của slave 7 thì phải đọc trạng thái bit 1 của byte thứ hai AIW2

2.3.2.3 Cấu hình cho mang

Để cấu hình cho mạng AS-i cần nắm rõ ý nghĩa hoạt động cho thanh ghi số đặc biệt là byte điều khiển (8DO) và byte trạng thái (8DI) và thanh ghi tương tự

a Ý nghĩa của thanh ghi số

Mô đun số của CP 242-2 gồm có 4 thanh ghi

· thanh ghi định dạng 8 bit

· thanh ghi lỗi 8 bit

· thanh ghi 8 bit đầu vào 8DI ( trạng thái của CP 242-2)

· thanh ghi 8 bit đầu ra 8DO ( byte điều khiển của CP 242-2)

Thanh ghi lỗi:

Mô tả của bit:

APF =1 Nguồn AS-I sự cố Đèn APF sáng lên

CER = 1 Lỗi cấu hình ( chỉ trong chế độ bảo vệ) Đèn CER sáng Chỉ thị sự khác nhau giữa cấu hình slave phát hiện trên cáp AS-I và cấu hình mong muốn hình trên CP 242-2

Trạng thái của bit 2 và 1 của thanh ghi này được hiển thị bằng đèn led trên CP243

Ví dụ: Thanh ghi lỗi đầu vào trong mô đun số của CP 242-2 tác động bởi giá

trị bit SM 9.0 và SM 9.2 trong vùng SM (đặc biệt bộ nhớ của S7-200) Khi xảy ra lỗi, bit SM 9.0 và hoặc bit SM 9.2 là mức cao

Thanh ghi trạng thái:

Thanh ghi này có ý nhĩa rất quan trọng quá trình trao đổi dữ liệu chỉ có thể thực hiện khi bit 1 (CP_Ready) lên ON

Mô tả bit :

RESPONSE Bit đáp ứng cho giao tiếp lệnh

CP_READY = 1 CP 242-2 sẵn sàng cho sự hoạt động

MODE =1 CP 242-2 trong chế độ cấu hình

MODE = 0 CP 242-2 trong chế độ bảo vệ

Thanh ghi điều khiển:

Trong quá trình cấu hình thanh ghi này điều khiển quá trình trao đổi dữ liệu

từ chế độ RUN sang STOP

PLC_RUN =1 Báo cho CP 243-2 biết rằng CPU S7-200 đang ở chế độ RUN

CP 243-2 gửi nội dung ngõ ra của thanh ghi 0 đến tất cả các AS-I slave Chương trình sử dụng phải đặt bit này lên “1” trong suốt quá trình khởi động

Không được đặt bit PLC_RUN mãi ở mức “1” với S7-200 hoạt động các chức năng của hệ thống chẳng hạn như : “cấu hình CPU/ cài đặt ngõ ra” hoặc “tác động các ngõ ra

COMMAND Bit công việc cho giao diện lệnh AS-I

BS3_BS0 Những bit chọn trang dùng cho sự thay đổi trang (Bank) trong mođun tương tự

b Ý nghĩa của dữ liệu trong Mođun tương tự:

Mođun tương tự của CP 242-2 bao gồm các phần sau:

* Thanh ghi nhận biết 8 bit

* Thanh ghi lỗi 8 bit

* 8 đầu vào tương tự dạng words 8AI

* 8 đầu ra tương tự dạng words 8A0

Thanh ghi nhận biết:

Thanh ghi nhận biết có thể đọc qua vùng nhớ đặc biệt của CPU S7-200 và đưa ra giá trị

cố định chứa trong SMB10=1H Điều này báo hiệu sự tồn tại của mođun tương tự xuất nhập 8AI/8AO

Thanh ghi lỗi:

Thanh ghi lỗi có cấu trúc như sau:

Thanh ghi này báo hiệu những lỗi CP 242-2 đến chương trình người sử dụng

Thanh ghi lỗi của mô dun số và tương tự cung cấp cho người sử dụng các thông tin về bước lỗi của CP 242-2

vệ) Led “CER” tắt CER

vệ) Điều này cho thấy sự khác biệt giữa cấu hình của slave được phát hiện trên cáp AS-I với cấu hình mong đợi trên CP 243-2

Led “CER” sang

Led “APF” tắt

APF

Điều này cho thấy điện áp được cung cấp trên cáp AS-I quá thấp

c Truy cập vào các Words của ngõ vào và ngõ ra tương tự (chọn trang)

Chọn trang (bank) được thực hiện bằng việc thay đổi trạng thái bit từ BS3 đến BS0 trong byte điều khiển của CP 242-2

S7-200 CPU CP 242-2

Hình 2.3.15

Sự phân định 8 ngõ vào tương tự dạng word trong cấu trúc của CP 242-2

* Trang 0 – Các đầu vào của Slave:

Sử dụng những ngõ vào dạng word này, bạn có thể truy nhập những bit ngõ vào của AS-i slaves

Cấu trúc này được mô tả trong phần trên “Cách PLC lập địa chỉ các Slave trên cápAS-i”

* Trang 1 –Những chuẩn đoán:

Trang này cho biết danh sách đặc trưng của AS-I slaves Danh sách đặc trưng chứa những sự khác nhau giữa cấu hình thực tế và cấu hình mong muốn

Bằng cách cài đặt 1 bit, những điều sau có thể được biết:

> Những slaves bị thiếu

> Những slave ngoài vùng (không có trong cấu hình)

> Những slave không đúng mã IO/ID

Danh sách đặc trưng được cập nhật trong cả hai chế độ cấu hình và được bảo

vệ

Những byte và bit của danh sách đặc trưng được trình bày trong bảng sau (M: bắt

Hình 2.3.16

* Trang 2 đến trang 5 – Hồi đáp dữ liệu:

Những trang này chứa những phản hồi dữ liệu của các câu lệnh gọi Những cấu trúc của dữ liệu đã được dùng và sự mã hóa được mô tả trong trang 5 Số thứ tự của những trang được dùng phụ thuộc vào sự phân chia câu lệnh

* Trang 6 đến 15:

Những khu vực này được dành riêng cho sự mở rộng về sau và không thể được sử dụng

e Vùng ngõ ra tương tự:

* Trang 0 – Các ngõ ra của slave:

Sử dụng vùng ngõ ra tương tự này, bạn có thể truy cập những bit ngõ vào của AS-I slaves Cấu trúc này được mô tả trong phần trên

* Trang 1 –Vùng dành riêng:

Vùng này được dành riêng cho sự mở rộng sau này và không thể được sử dụng

* Trang 2 đến trang 5 –Lệnh dữ liệu:

Sử dụng vùng này, bạn lưu trữ những lệnh gọi trên CP 242-2 Những cấu trúc của dữ liệu và những mã sử dụng được mô tả trongtrang 5 Số thứ tự của trang dùng phụ thuộc vào sự phân chia câu lệnh

* Trang 6 đến 15:

Những vùng này được dành riêng cho sự mở rộng sau này và không thể được

sử dụng

Hình 2.3.17

Ví dụ:

CP242-2 cắm vào ngay bên cạnh CPU của S7-200 Nếu một lỗi cấu hình

AS-I xuất hiện trong chế độ bảo vệ, CP242-2 sẽ set các bit SM 9.0 và SM11.0 lên “1” (cả hai bit cung cấp cho người dùng với thông tin AS-I lỗi cấu hình)

Để thu được thông tin chi tiết hơn (Slave nào đã hỏng) bạn có thể đọc danh sách lỗi qua trang 1 của vùng đầu vào tương tự (Xem mục trên)

2.3.2.4 Lập trình cho mạng theo yêu cầu đặt ra

a Chương trình của AS-i master:

Reset 4 bit Q2.0, Q2.1, Q2.2, Q2.4 Bank 0 được sử dụng, chỉ có Bank này mới cho phép truy xuất và truyền dữ liệu đến các slave