Đưa vào vận hành và giám sát hệ thống biến tần qua mạng profibus dp

1.2 Mục đích và nhiệm vụ của luận văn ❖ Nghiên cứu về mạng PROFIBUS DP ❖ Nghiên cứu chuẩn PROFIdrive, một profile của PROFIBUS DP cho riêng các hệ truyền động ❖ Tìm hiểu về biến tần

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS HOÀNG MINH SƠN

Hà Nội - 2005

Ch-ơng 1 Đặt vấn đề 3

1.2 Mục đích và nhiệm vụ của luận văn 6 1.3 Xây dựng cấu hình hệ thống nghiên cứu 7

Ch-ơng 2 Giới thiệu về profibus và profidrive 9

2.1.1.1 Phạm vi ứng dụng và -u điểm của mạng PROFIBUS 10

2.3.3 Từ điều khiển và từ trạng thái trong PROFIdrive 32

2.3.4 L-u đồ trạng thái hoạt động thông qua từ điều khiển và từ

trạng thái

35

Ch-ơng 3 Cấu trúc và các Hàm DP của ứng dụng dp 37

3.1 Cấu trúc của ứng dụng DP chạy trong môi tr-ờng Windows 37

3.2 Mô tả một số hàm DP trong th- viện SOFTNET DP 44

4.1 CP 5611 với SOFTNET DP 52

4.2 PLC SIMATIC S7-300 CPU 315-2DP 54 4.3 Biến tần ACS 800 và module PROFIBUS DP RPBA-01 của

hãng ABB

62

4.3.2 Giới thiệu một số ứng dụng sử dụng biến tần ACS 800 63 4.3.3 Các thông số của biến tần phục vụ cho truyền thông

PROFIBUS DP

64

Ch-ơng 5 Kết quả và giới thiệu một số cấu hình thực tế 69

5.2 Giới thiệu một số cấu hình thực tế 71

5.2.1 Hệ thống điều khiển tự động cho dây chuyền cán nóng liên tục 71

5.2.2 Hệ thống điều khiển giám sát tổng kho tồn trữ và đóng bình

Gas

75

Ch-ơng 1 Đặt vấn đề 3

1.2 Mục đích và nhiệm vụ của luận văn 6 1.3 Xây dựng cấu hình hệ thống nghiên cứu 7

Ch-ơng 2 Giới thiệu về profibus và profidrive 9

2.1.1.1 Phạm vi ứng dụng và -u điểm của mạng PROFIBUS 10

2.3.3 Từ điều khiển và từ trạng thái trong PROFIdrive 32

2.3.4 L-u đồ trạng thái hoạt động thông qua từ điều khiển và từ

trạng thái

35

Ch-ơng 3 Cấu trúc và các Hàm DP của ứng dụng dp 37

3.1 Cấu trúc của ứng dụng DP chạy trong môi tr-ờng Windows 37

3.2 Mô tả một số hàm DP trong th- viện SOFTNET DP 44

4.1 CP 5611 với SOFTNET DP 52

4.2 PLC SIMATIC S7-300 CPU 315-2DP 54 4.3 Biến tần ACS 800 và module PROFIBUS DP RPBA-01 của

hãng ABB

62

4.3.2 Giới thiệu một số ứng dụng sử dụng biến tần ACS 800 63 4.3.3 Các thông số của biến tần phục vụ cho truyền thông

PROFIBUS DP

64

Ch-ơng 5 Kết quả và giới thiệu một số cấu hình thực tế 69

5.2 Giới thiệu một số cấu hình thực tế 71

5.2.1 Hệ thống điều khiển tự động cho dây chuyền cán nóng liên tục 71

5.2.2 Hệ thống điều khiển giám sát tổng kho tồn trữ và đóng bình

Gas

75

tự động hóa sử dụng truyền thông số giúp cho việc xử lý thông tin trở nên chính xác, nhanh chóng và kịp thời, tối -u hóa đ-ợc các quá trình sản xuất

Vấn đề đặt ra tr-ớc tiên khi xây dựng một giải pháp tự động hóa không còn là nên hay không nên, mà là lựa chọn hệ thống mạng truyền thông và các thiết bị tr-ờng nào cho phù hợp với yêu cầu và nhiệm vụ của ứng dụng thực tế Ví dụ, giải pháp bus tr-ờng nào có thể thỏa mãn về yêu cầu cấu trúc hệ thống và tính năng thời gian thực của ứng dụng Tiếp theo là bài toán đặt cấu hình, tham số và đ-a hệ thống

đi vào vận hành Với lý do đó, bài toán đ-ợc đặt ra là nghiên cứu mạng PROFIBUS

DP và chuẩn PROFIdrive, nhằm xây dựng một hệ thống mạng hoàn thiện, có khả năng đ-a các thiết bị tr-ờng nói chung và biến tần nói riêng vào vận hành một cách nhanh chóng trong các ứng dụng công nghiệp

Với các hệ thống truyền thống sử dụng cấu trúc điều khiển tập trung

(Centralized Control System), một máy tính duy nhất đ-ợc dùng để điều khiển các

quá trình con Các bộ cảm biến, cơ cấu chấp hành đ-ợc nối trực tiếp điểm điểm với máy tính trung tâm qua các cổng vào/ra của nó Toàn bộ chức năng xử lý thông tin tập trung trong một thiết bị điều khiển duy nhất

Ngày nay cấu trúc điều khiển tập trung nh- thế này th-ờng chỉ đ-ợc áp dụng với những hệ thống nhỏ với các máy móc vận hành đơn giản bởi giá thành thấp Tuy nhiên cấu trúc này còn nhiều hạn chế nh-:

- Công việc nối dây phức tạp, số l-ợng cáp lớn

đoạn, các phân đoạn này lại có liên hệ t-ơng tác với nhau, vì vậy quá trình điều

Máy tính điều khiển

I/O

Quá trình 1 Quá trình 2

Chấp hành

Cảm biến

Cảm biến

Chấp hành

Hình 1.1: Điều khiển tập trung với vào/ra tập trung

khiển tổng hợp cần có sự điều khiển phối hợp giữa các máy tính điều khiển Việc phân bố trí tuệ và chức năng theo cả chiều rộng lẫn chiều sâu, kết hợp với việc sử dụng mạng truyền thông, đồng thời bên trong hệ thống sử dụng các thiết bị vào/ra tại chỗ làm tăng độ tin cậy, tính năng mở và độ linh hoạt của hệ thống

Một hệ điều khiển phân tán th-ờng bao gồm:

- Trung tâm điều hành quá trình

- Trung tâm điều khiển là các máy tính điều khiển, máy tính công nghiệp, máy tính phối hợp đ-ợc nối với nhau và nối với trung tâm điều hành qua các bus

- Các bộ điều khiển tại chỗ nh- thiết bị vào/ra, cơ cấu chấp hành, cảm biến

đ-ợc nối với trung tâm điều khiển qua bus tr-ờng (Fieldbus)

Ưu điểm của điều khiển phân tán:

Trung tâm điều hành quá trình

Máy tính

điều khiển

Máy tính công ngiệp

Máy tính phối hợp

Cảm biến

Cơ cấu chấp hành I/O

Cảm biến

Cơ cấu chấp hành

Bus tr-ờng

Bus hệ thống, bus quá trình

Hình 1.2: Cấu trúc hệ điều khiển phân tán

- Thay cách nối điểm-điểm bằng mạng truyền thông, thời gian lắp đặt nhanh chóng

- Độ tin cậy, tính linh hoạt, và năng suất đ-ợc nâng cao nhờ xử lý phân tán

- Cấu trúc đơn giản dễ dàng chẩn đoán, bảo trì, bảo d-ỡng hệ thống

- Việc sử dụng các giao diện chuẩn quốc tế nâng cao khả năng t-ơng tác giữa các thành phần

- Có thể tích hợp các hệ thống mới và cũ, dễ dàng mở rộng hệ thống và kết nối với hệ thống thông tin ở cấp trên

Ưu thế của cấu trúc điều khiển phân tán không chỉ dừng lại ở độ linh hoạt cao hơn so với điều khiển tập trung Hiệu năng cũng nh- độ tin cậy tổng thể của hệ thống đ-ợc nâng cao nhờ sự phân tán chức năng xuống các cấp d-ới Hệ có cấu trúc

mở thể hiện ở khả năng t-ơng tác và thay thế lẫn nhau của các sản phẩm thuộc các hãng khác nhau Việc mở rộng hệ thống do ng-ời sử dụng xây dựng theo các giải pháp tiêu chuẩn quốc tế

Giải pháp sử dụng các hệ điều khiển phân tán và các thiết bị tr-ờng thông minh

là xu h-ớng chính trong việc xây dựng các hệ thống điều khiển và giám sát hiện đại

1.2 Mục đích và nhiệm vụ của luận văn

❖ Nghiên cứu về mạng PROFIBUS DP

❖ Nghiên cứu chuẩn PROFIdrive, một profile của PROFIBUS DP cho riêng các hệ truyền động

❖ Tìm hiểu về biến tần của ABB

❖ Xây dựng cấu hình hệ thống nghiên cứu thực tế

❖ Xây dựng phần mềm đ-a biến tần vào vận hành (đặt cấu hình, tham số) và giám sát, chẩn đoán hệ thống trên cơ sở thiết bị của Siemens và ABB

❖ Đề xuất ứng dụng thực tế

1.3 Xây dựng cấu hình hệ thống nghiên cứu

1.3.1 Yêu cầu kỹ thuật

Một trong những mục đích của luận văn là tìm hiểu đầy đủ các chức năng và các chế độ vận hành của mạng PROFIBUS DP Với mục đích đó, luận văn xây dựng một cấu hình mạng gồm có hai Master, hoạt động ở chế độ DP Master Class

1 (DP MCL1) và DP Master Class 2 (DP MCL2), và một Slave là bộ biến tần Mạng PROFIBUS DP đ-ợc thiết kế phải thực hiện đ-ợc những nhiệm vụ sau:

- Liên kết các thiết bị ở cấp chấp hành (biến tần) với cấp điều khiển (PC, PLC) thành một mạng

- Cài đặt thông số vận hành, điều khiển hoạt động biến tần, đ-a thông số khởi động, dừng, thay đổi tốc độ và đảo chiều động cơ thông qua mạng

- Giám sát và chẩn đoán hoạt động của hệ thống bằng chế độ DP MCL2

1.3.2 Lựa chọn các thiết bị trong mạng

SIEMENS

MPI PLC S7-300

Operator Station Engineer Station

Hình 1.3: Sơ đồ cấu hình hệ thống

Mạng bao gồm hai trạm chủ (Master), trạm chủ thứ nhất là một hệ PLC

S7-300 hoạt động ở chế độ DP MCL1 và trạm chủ thứ hai là một PC cắm card truyền

thông CP5611 hỗ trợ hoạt động ở chế độ DP MCL2 Trạm tớ (Slave) là biến tần

ACS 800 của hãng ABB Bộ PLC có chức năng điều khiển toàn bộ các trạm tớ hoạt

động theo chu trình công nghệ Còn bộ PC có khả năng cấu hình, cài đặt thông số cho bộ biến tần, đ-a biến tần vào hoạt động Khi hệ thống đã đi vào hoạt động thì

bộ PC thực hiện chức năng giám sát và chẩn đoán toàn bộ hệ thống, giúp nhanh chóng xác định các sự cố của hệ thống Hệ thống bao gồm các thiết bị của các hãng SIEMENS và ABB, một lần nữa cho thấy -u điểm của mạng PROFIBUS DP,

đó là khả năng linh hoạt khi tích hợp hệ thống và khả năng mở rộng hệ thống khi

có nhu cầu mới

1.3.3 Cấu hình hệ thống nghiên cứu

Hệ thống bao gồm một PC cắm card truyền thông CP 5611, một PLC S7-300 của SIEMENS với CPU 315-2DP tích hợp cổng truyền thông DP Trạm tớ là biến tần ACS 800 của hãng ABB (biến tần ACS 800 là loại biến tần có hỗ trợ truyền thông) đ-ợc kết nối vào mạng thông qua module truyền thông RPBA-01 Đ-ờng mạng có cấu trúc dạng bus sử dụng chuẩn truyền dẫn RS 485, môi tr-ờng truyền dẫn là cáp đôi dây xoắn có vỏ bảo vệ (STP)

Ưu điểm của hệ thống là khả năng mở rộng hệ thống với những thiết bị của các hãng khác nhau Số trạm tối đa trên một đ-ờng truyền không dùng bộ lặp là 32 trạm, nếu sử dụng bộ lặp có thể kết nối tới 126 trạm trong mạng

Cấu hình hệ thống đ-ợc mô tả trên Hình 1.3

PROFIBUS là một hệ thống bus tr-ờng đ-ợc phát triển tại Đức từ năm 1987 và

đã đ-ợc chuẩn hóa Từ đầu năm 2000, chuẩn này đã trở thành chuẩn quốc tế IEC

61158

PROFIBUS định nghĩa các đặc tr-ng của một hệ thống bus dùng kết nối các thiết bị tr-ờng với các thiết bị điều khiển và giám sát PROFIBUS là một hệ thống

nhiều chủ (Multi-Master), cho phép các thiết bị điều khiển tự động, các trạm kỹ

thuật và hiển thị quá trình cũng nh- các phụ kiện phân tán cùng làm việc trên cùng mạng bus Hai loại thiết bị đ-ợc phân biệt là:

 Các thiết bị chủ (Master) có khả năng kiểm soát truyền thông trên bus Một

trạm chủ có thể gửi thông tin khi nó giữ quyền truy nhập bus Một trạm chủ còn đ-ợc gọi là trạm tích cực

 Các thiết bị tớ (Slave) là các thiết bị tr-ờng nh- vào/ra phân tán, cảm biến và

cơ cấu chấp hành Chúng không đ-ợc nhận quyền truy nhập bus mà chỉ đ-ợc phép xác nhận hoặc trả lời một thông tin nhận từ trạm chủ khi đ-ợc yêu cầu Một trạm tớ còn đ-ợc gọi là trạm thụ động Một trạm tớ chỉ phải thực hiện ít dịch vụ hơn, tức xử lý giao thức đơn giản hơn so với các trạm chủ, vì vậy giá thành th-ờng thấp hơn nhiều

2.1.1.1 Phạm vi ứng dụng và -u điểm của mạng PROFIBUS

Giao thức mạng PROFIBUS đã đ-ợc tích hợp trong rất nhiều chủng loại thiết bị tr-ờng và ứng dụng thành công trong các hệ thống tự động hóa quá trình

PROFIBUS đã trở thành một chuẩn quốc tế đ-ợc tích hợp trong các thiết bị tr-ờng và các bộ điều khiển của nhiều hãng khác nhau, giúp ng-ời tích hợp hệ thống

có khả năng lựa chọn thiết bị một cách linh hoạt và tạo ra một hệ thống hoàn thiện với nhiều thiết bị của nhiều hãng khác nhau mà vẫn vận hành thông suốt Đây là một

hệ thống mở, trong t-ơng lai có thể mở rộng hệ thống, thêm số đầu vào/ra hoặc số trạm một cách dễ dàng

PROFIBUS đã mở ra yêu cầu về truyền thông tốc độ cao giữa bộ điều khiển PLC và các vào/ra phân tán, đây là kết quả đạt đ-ợc trong phạm vi phát triển rộng của các thiết bị DP Để đáp ứng cho môi tr-ờng tự động hóa, nó đã đ-ợc hoàn thiện với việc mở rộng thêm cho các thiết bị tr-ờng thông minh Truyền thông số giữa bộ

điều khiển và các thiết bị tr-ờng đáp ứng đ-ợc tính thời gian thực, trao đổi các thông tin chẩn đoán hệ thống, thiết lập cấu hình và các thông số

Với các hệ thống sử dụng mạng PROFIBUS giá thành lắp đặt giảm đ-ợc từ 25%

đến 43% tùy thuộc vào từng ứng dụng cụ thể Và đặc biệt giảm đ-ợc công sức trong bảo trì, bảo d-ỡng [5]

2.1.1.2 Yêu cầu sử dụng

Để hoàn thiện chuẩn truyền thông cho tự động hóa quá trình, PROFIBUS phải

đáp ứng một số yêu cầu chặt chẽ của công nghiệp Các yêu cầu đó đ-ợc chia thành

ba nhóm:

- Theo các khái niệm và các tiêu chuẩn, yêu cầu chung là:

+ Chuẩn hóa công nghệ truyền thông

+ Sản phẩm hoàn thiện cả về tính đa dạng của nhà cung cấp và đáp ứng yêu cầu của ng-ời sử dụng

+ Cho phép thực hiện đ-ợc các yêu cầu kỹ thuật, trợ giúp cài đặt, đào tạo kĩ

thuật, dịch vụ bảo d-ỡng

+ Chuẩn hóa giao diện kỹ thuật cho việc cài đặt cấu hình phần cứng và đáp ứng kỹ thuật đối với các môi tr-ờng của các hệ thống khác nhau

- PROFIBUS và các giải pháp của nó phải phù hợp với tín hiệu t-ơng tự trong việc trao đổi tín hiệu giữa hệ thống điều khiển và các thiết bị tr-ờng:

+ Truyền tin chính xác và kịp thời

+ Hoàn thành việc truyền dữ liệu có dự phòng

+ Đảm bảo an toàn và cung cấp năng l-ợng trên đ-ờng tín hiệu

+ Thay thế các thiết bị trực tuyến không ảnh h-ởng đến vận hành hệ thống + Bảo vệ chống nhiễu từ môi tr-ờng

+ Có khả năng mở rộng hệ thống điều khiển đối với các thiết bị tr-ờng của các hãng khác nhau

+ Đáp ứng tính t-ơng tác giữa các thiết bị tr-ờng của nhiều hãng khác nhau

và giữa các thiết bị tr-ờng với hệ thống điều khiển

- Những khả năng của công nghệ:

+ Tích hợp các thiết bị tr-ờng dựa trên cơ sở thông tin về việc triển khai cấu hình hệ thống

+ Tích hợp, cài đặt các tín hiệu vào/ra phân tán, chuyển đổi tín hiệu t-ơng

tự

2.1.1.3 Các loại PROFIBUS

PROFIBUS là một chuẩn bus tr-ờng độc lập cho các ứng dụng trong sản xuất và

tự động hóa quá trình và tòa nhà PROFIBUS đ-ợc diễn giải cố định theo chuẩn DIN

19245 của Đức, chuẩn châu Âu EN 50170, và chuẩn quốc tế IEC 61158 Chuẩn PROFIBUS đã đ-ợc phần lớn các hãng sản xuất thiết bị tự động hóa chấp nhận

Có ba loại PROFIBUS, mỗi loại đ-ợc sử dụng cho những yêu cầu khác nhau, các thiết bị của ba loại PROFIBUS này hoàn toàn có thể kết nối với nhau trong hệ thống mạng PROFIBUS

Ba loại PROFIBUS đó là PROFIBUS FMS, DP, PA Hai loại DP và PA đ-ợc sử dụng nhiều trong tự động hóa quá trình

- PROFIBUS FMS (Fieldbus Message Specification)

Đ-ợc dùng chủ yếu cho việc nối mạng các máy tính điều khiển và giám sát PROFIBUS FMS 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 đ-ợc trao

đổi chủ yếu với tính chất không định kỳ

- PROFIBUS DP (Decentralized Peripherals)

PROFIBUS DP đ-ợc xây dựng tối -u cho việc kết nối các thiết bị tr-ờng với các máy tính điều khiển PROFIBUS DP phát triển nhằm đáp ứng các yêu cầu cao về tính năng thời gian trong trao đổi dữ liệu, giữa cấp điều khiển nh- các bộ điều khiển khả trình PLC hoặc các máy tính công nghiệp với các ngoại vi phân tán ở cấp tr-ờng nh- các thiết bị đo, truyền động và van Việc trao đổi chủ yếu đ-ợc 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 tr-ng nữa của PROFIBUS DP là tốc độ truyền cao, có thể lên tới 12 Mbit/s

- PROFIBUS PA (Process Automation)

PROFIBUS PA là sự mở rộng của PROFIBUS DP về ph-ơng pháp truyền dẫn

an toàn trong môi tr-ờng dễ cháy nổ theo chuẩn IEC 61158-2 PROFIBUS PA là loại bus tr-ờng thích hợp cho các hệ thống điều khiển phân tán trong các ngành công nghiệp chế biến hóa chất và hóa dầu

Thiết bị chuyển đổi (DP/PA-Link) đ-ợc sử dụng để tích hợp đ-ờng mạng PA với mạng PROFIBUS DP Điều này đảm bảo cho toàn bộ thông tin có thể đ-ợc truyền liên tục trên hệ thống mạng PROFIBUS bao gồm cả DP và PA

2.1.2 Kiến trúc giao thức của PROFIBUS

Để phù hợp với các mô hình quốc tế ISO/OSI, giao thức của PROFIBUS đ-ợc mô tả trong 7 lớp cuả mô hình OSI PROFIBUS DP và PROFIBUS PA chỉ thực hiện lớp 1 và lớp 2 nhằm tối -u hóa việc trao đổi dữ liệu quá trình giữa cấp điều khiển với cấp chấp hành Tuy nhiên, DP định nghĩa phía trên lớp 7 một ánh xạ liên kết với lớp

2 gọi là DDLM (Direct Data Link Mapper) cũng nh- một lớp giao diện sử dụng chứa các hàm DP cơ sở và các hàm DP mở rộng Truy nhập trực tiếp từ giao diện sử dụng đến lớp 2 đ-ợc cho phép qua DDLM

Lớp vật lý của PROFIBUS qui định về kỹ thuật truyền dẫn tín hiệu, môi tr-ờng truyền dẫn, cấu trúc mạng, độ dài dây dẫn và các giao diện cơ học Ba kỹ thuật

Hình 2.1: Kiến trúc giao thức của PROFIBUS

truyền dẫn đ-ợc sử dụng ở đây là RS 485 và cáp quang (đối với DP và FMS) cũng nh- IEC 61158-2 (đối với PA)

Lớp liên kết dữ liệu ở PROFIBUS đ-ợc gọi là FDL (Fieldbus Data Link), có

chức năng kiểm soát truy nhập bus, cung cấp các dịch vụ cơ bản (cấp thấp) cho việc trao đổi dữ liệu một cách tin cậy, không phụ thuộc vào ph-ơng pháp truyền dẫn ở lớp vật lý

Chức năng mở rộng của PROFIBUS DP đ-ợc sử dụng để cài đặt thông số và vận hành hệ thống Đặc tính của các thiết bị và sự vận hành của chúng đ-ợc mô tả trong từng profile theo một chuẩn đặc biệt Các chức năng mở rộng này là do tùy chọn theo thiết bị

+ Hỗ trợ cho các thiết bị, các công cụ cấu hình và quản lý mạng

+ Các khối chức năng theo chuẩn IEC 61131-3

- Các hàm mở rộng V2:

+ Truyền thông từ thiết bị đến thiết bị

+ Thời gian và ấn định thời gian

+ Các hàm Up và Download

+ PROFISafe

Tất cả các hàm và PA profile đều đ-ợc sử dụng cho các thiết bị tr-ờng PA và

DP Cả 2 loại này đều có thể đ-ợc hoạt động cùng với các bộ ghép nối trên một hệ thống bus

2.1.3 Truy nhập bus

Hai ph-ơng pháp truy nhập bus có thể đ-ợc áp dụng độc lập hoặc kết hợp là Token-Passing và Master/Slave Nếu áp dụng độc lập, Token-Passing thích hợp với các mạng FMS dùng ghép nối các thiết bị điều khiển và máy tính giám sát đẳng quyền, trong khi Master/Slave thích hợp với việc trao đổi dữ liệu giữa một thiết bị

điều khiển với các thiết bị tr-ờng cấp d-ới sử dụng mạng DP hoặc PA Khi sử dụng kết hợp, nhiều trạm tích cực có thể tham gia giữ Token Một trạm tích cực nhận

đ-ợc Token sẽ đóng vai trò là chủ để kiểm soát việc giao tiếp với các trạm tớ nó quản lý, hoặc có thể tự do giao tiếp với các trạm tích cực khác trong mạng Chính vì nhiều trạm tích cực có thể đóng vai trò là chủ, cấu hình truy nhập bus kết hợp giữa

Token-Passing và Master/Slave còn đ-ợc gọi là nhiều chủ (Multi-Master) Thời gian

vòng lặp tối đa để một trạm tích cực lại nhận đ-ợc Token có thể chỉnh đ-ợc bằng tham số Khoảng thời gian này chính là cơ sở cho việc tính toán chu kỳ thời gian của cả hệ thống

Ph-ơng pháp truy nhập bus Master/Slave, trong đó Master là trạm chủ động gửi tín hiệu lên bus, còn các Slave là những trạm bị động chỉ nhận đ-ợc tín hiệu khi Master gửi đến và chỉ trả lời khi có yêu cầu từ trạm chủ Hệ thống truy nhập bus của Master xác định thời điểm Slave gửi dữ liệu đến Master, chỉ có 1 trạm có thể truyền trong ph-ơng pháp truy nhập Master/Slave Master là trạm có thể truyền thông báo

đến các Slave hay yêu cầu Slave gửi thông báo lại

Mỗi một Slave trong mạng PROFIBUS có thể đ-ợc truyền thông theo chu kỳ với một Master phải nhận một địa chỉ (0-125) Địa chỉ này đ-ợc cài đặt trong quá trình cấu hình hệ thống Việc cấu hình thiết bị trong mạng cũng quyết định tới việc truyền các thông số giữa Master và Slave

2 2 PROFIBUS DP

PRFIBUS DP đ-ợc phát triển nhằm đáp ứng các yêu cầu cao về tính năng thời gian trong trao đổi dữ liệu d-ới cấp tr-ờng, ví dụ giữa thiết bị điều khiển khả trình (PLC) hoặc máy tính công nghiệp với các thiết bị tr-ờng phân tán nh- I/O, các thiết

bị đo, truyền động và van Việc trao đổi dữ liệu ở đây chủ yếu đ-ợc thực hiện tuần hoàn theo cơ chế Master/Slave Các dịch vụ truyền thông cần thiết đ-ợc định nghĩa qua các hàm DP cơ sở theo chuẩn EN 50 170 Các hàm DP cơ sở chủ yếu phục vụ trao đổi dữ liệu tuần hoàn, thời gian thực Bên cạnh đó, các hàm DP mở rộng còn hỗ trợ các dịch vụ truyền thông không tuần hoàn, phục vụ tham số hóa, vận hành và chẩn đoán các thiết bị tr-ờng thông minh

DP còn có cấu hình hỗn hợp để liên kết với các đoạn mạng của PROFIBUS PA

thông qua các thiết bị liên kết (Link device) nh- trong Hình 2.2

2.2.1 Các đặc tính cơ bản của PROFIBUS DP

Có thể nêu ra một số đặc tính cơ bản của PROFIBUS DP nh- sau:

- Dễ lắp đặt trong công nghiệp

- Tốc độ truyền cao và có khả năng truyền tải xa

- Có thể thực hiện các chức năng chẩn đoán cho phép phát hiện lỗi Thông tin chẩn đoán đ-ợc truyền trên bus và trạm chủ sẽ thu thập các thông tin này, những thông tin này đ-ợc chia thành ba mức:

 Chẩn đoán liên kết giữa các trạm (Station-related diagnostics), thông tin

này liên quan đến các trạng thái hoạt động chung của các trạm, ví dụ tình trạng quá nhiệt hoặc sụt áp

 Chẩn đoán liên kết giữa các module (Module-related diagnostics), thông

tin này hiển thị lỗi nằm ở một khoảng vào/ra nào đó của một module

 Chẩn đoán liên kết giữa các kênh (Channel-related diagnostics), tr-ờng

hợp này, nguyên nhân của lỗi nằm ở một bit vào/ra (một kênh vào/ra) riêng biệt

2.2.2 Kỹ thuật truyền dẫn của PROFIBUS DP

Ph-ơng thức truyền của PROFIBUS DP là RS 485 đã đ-ợc sử dụng thành công trong nhiều năm gần đây Ph-ơng thức truyền RS 485 là ph-ơng thức đơn giản, thích ứng với các yêu cầu truyền tốc độ cao trong công nghiệp Một -u điểm nữa của RS 485 là việc lắp đặt, kết nối các đ-ờng cáp đơn giản dễ thực hiện

Để truyền dữ liệu, sử dụng cáp đôi dây xoắn có vỏ bảo vệ Tùy thuộc vào từng

điều kiện, phần vỏ bảo vệ có thể đ-ợc nối ở một hoặc cả hai đầu của đoạn cáp để cân bằng điện thế của hệ thống Cấu trúc bus giúp cho có khả năng đ-a thêm thiết bị vào và mở rộng giới hạn số l-ợng thành viên hoạt động trong hệ thống

Có thể lựa chọn tốc độ truyền giữa 9.6 kBits/s và 12 MBits/s Khi lựa chọn tốc

độ truyền cho đ-ờng DP bạn phải quan tâm đến khoảng cách truyền, từ 500m đến 1000m phải giảm tốc độ truyền hoặc sử dụng các bộ khuếch đại Với ứng dụng ở những nơi có điện tr-ờng mạnh hay với khoảng cách dài phải sử dụng cáp quang Tốc độ truyền t-ơng ứng với khoảng cách truyền đ-ợc minh họa trong hình d-ới

đây

2.2.3 Kiến trúc mạng

Các thiết bị trên mạng PROFIBUS đều đ-ợc kết nối trên một đ-ờng bus theo

chuẩn RS 485 Trên mỗi đoạn mạng (Segment), có tối đa là 32 trạm (Note) Trong tr-ờng hợp số trạm kết nối lớn hơn 32, phải lắp thêm bộ lặp (Repeater) để nối các

đoạn mạng với nhau Số trạm tối đa có thể kết nối là 126 trạm Khi nối các trạm với

nhau phải bảo đảm đ-ờng dữ liệu không bị đảo ng-ợc

Để tránh các tín hiệu phản xạ, tại đầu và cuối mỗi đoạn bus phải đ-ợc gắn các

điện trở đầu cuối (Bus termination resistor) nh- hình sau

Hình 2.3: Tốc độ truyền và chiều dài cáp trên mỗi đoạn mạng

Hình 2.4: Trở đầu cuối

Các trở đầu cuối này phải đ-ợc cung cấp một điện áp nhỏ nhất là 5V Thông th-ờng các trở đầu cuối này đ-ợc tích hợp sẵn trong thiết bị vì vậy nó dễ dàng đ-ợc

đặt vào đầu và cuối đ-ờng bus

Mạng PROFIBUS PA đ-ợc kết nối với PROFIBUS DP qua một thiết bị nối

(Segment Couplers), thiết bị nối sẽ chuyển đặc tính vật lý của truyền thông RS 485

sang đặc tính vật lý MBP (IEC-61158-2) Công nghệ truyền IEC của PROFIBUS PA cho phép tải dòng nguồn tới các thiết bị trong tr-ờng để đảm bảo yêu cầu an toàn trong các ngành công nghiệp hóa chất, xăng dầu Công nghệ này dựa trên nguyên tắc cơ bản sau: "mỗi segment có một nguồn điện riêng, không có nguồn trên bus khi các trạm đang gửi thông tin, các thiết bị vùng đóng vai trò nh- các thiết bị thụ động hao dòng" Ng-ợc lại với PROFIBUS DP, đặc tr-ng vật lý của PROFIBUS PA là cho phép kiến trúc mạng dài với các stub-line nh- cấu trúc hình cây

Cấu trúc hình cây có thể so sánh đ-ợc với kỹ thuật cài đặt truyền thống Tín

hiệu từ các thiết bị tr-ờng đ-ợc đ-a vào stub-line trong các bộ phân phối (Multi

Barriers) và đ-ợc kết nối với cáp PA chính

2.2.4 Kiểu thiết bị

Mỗi một hệ thống PROFIBUS DP đ-ợc xây dựng từ các kiểu thiết bị khác nhau,

đ-ợc chia ra làm ba kiểu thiết bị sau:

- DP MCL1 (DP Master Class 1)

Đây là bộ điều khiển trung tâm thực hiện trao đổi dữ liệu tuần hoàn với các thiết

bị phân tán Thiết bị thuộc DP MCL1 là các bộ điều khiển logic khả trình (PLC) hay

PC Mỗi DP MCL1 có ph-ơng thức truy nhập bus cho phép đọc các dữ liệu đầu vào

từ thiết bị tr-ờng và đ-a các giá trị đầu ra đến các cơ cấu chấp hành

- DP MCL2 (DP Master Class 2)

Các thiết bị của loại này là các thiết bị cấu hình, vận hành và kỹ thuật, ngoài ra

nó còn cung cấp các hàm đặc biệt phục vụ cấu hình hệ thống, chẩn đoán trạng thái

và truyền nạp ch-ơng trình

- DP Slave

Mỗi slave là một thiết bị ngoại vi nh- thiết bị vào/ra, biến tần, van, cảm biến…

có thể đọc các thông tin trong quá trình và các thông tin đó đ-ợc các DP Master xử

lý để can thiệp vào quá trình hoạt động của hệ thống Các Slave chỉ trả lời khi đ-ợc hỏi, chúng thực hiện trao đổi dữ liệu tuần hoàn một cách bị động với trạm chủ đồng thời có thể thông báo về trạng thái chẩn đoán cục bộ

Với số trạm tối đa trong mạng là 126, DP cho phép sử dụng cấu hình một trạm

chủ (Mono-Master) hoặc nhiều trạm chủ (Multi-Master) Việc cấu hình cho hệ

thống sẽ xác định số trạm và gán địa chỉ cho các trạm Trong cấu hình nhiều trạm chủ, tất cả các trạm chủ đều có quyền đọc dữ liệu đầu vào/ra của các trạm tớ tuy nhiên chỉ có một trạm chủ đ-ợc quyền ghi dữ liệu đầu ra

Cấu hình PROFIBUS DP một trạm chủ đ-ợc thực hiện nh- sau:

- Stop: Không truyền dữ liệu giữa trạm chủ và trạm tớ

Hình 1.5: Hệ thống PROFIBUS DP một trạm chủ

- Clear: Trạm chủ đọc thông tin đầu vào từ các trạm tớ và giữ các đầu ra ở giá trị an toàn

- Operate: Trạm chủ ở chế độ trao đổi dữ liệu, trong chu kỳ trao đổi dữ liệu tuần hoàn, đầu vào đ-ợc đọc từ trạm tớ và thông tin đầu ra đ-ợc gửi đến trạm tớ Trạm chủ cũng th-ờng xuyên gửi thông tin trạng thái của nó đến các trạm tớ sử dụng lệnh gửi đồng loạt vào các khoảng thời gian đặt tr-ớc

2.2.6 Truyền thông giữa các trạm trong PROFIBUS DP

- Giữa DP Master với DP Master

Việc truyền dữ liệu giữa các trạm chủ đ-ợc thực hiện theo ph-ơng pháp token passing, quyền điều khiển đ-ờng truyền trên mạng sẽ đ-ợc luân chuyển qua các trạm chủ, mỗi trạm chủ sẽ đ-ợc quyền phát thông tin khi nó giữ token

- Giữa DP Master với DP Slave

Trao đổi dữ liệu tuần hoàn giữa trạm chủ và trạm tớ đ-ợc thực hiện một cách tự

động theo một trình tự quy định sẵn Ng-ời sử dụng sẽ định nghĩa các trạm tớ cho trạm chủ trong quá trình đặt cấu hình cho hệ thống Đồng thời quy định các trạm tớ nào tham gia và không tham gia vào trao đổi dữ liệu tuần hoàn

Việc trao đổi dữ liệu giữa trạm chủ và trạm tớ đ-ợc chia thành ba giai đoạn:

- Đặt thông số

- Cấu hình

- Truyền dữ liệu

Tr-ớc khi trao đổi dữ liệu, trạm chủ truyền thông tin cấu hình và các tham số đã

đặt xuống các trạm tớ, các trạm tớ sẽ kiểm tra các thông tin về kiểu thiết bị, cấu hình

và thông số để đảm bảo việc cấu hình là phù hợp với cấu hình thực của thiết bị Trong quá trình kiểm tra này các thông tin về kiểu thiết bị, định dạng và chiều dài dữ liệu, số l-ợng của các đầu ra, đầu vào cũng phải phù hợp

2.2.7 Trao đổi dữ liệu tuần hoàn

Tr-ớc khi thực hiện trao đổi dữ liệu tuần hoàn, trạm chủ chuyển thông tin cấu hình và các tham số đã đ-ợc đặt xuống các trạm tớ Mỗi trạm tớ sẽ kiểm tra các thông tin về kiểu thiết bị, khung dữ liệu, các đầu vào/ra Chỉ khi nào các thông tin cấu hình này đúng với cấu hình thực của thiết bị và các tham số hợp lệ thì nó mới bắt đầu thực hiện trao đổi dữ liệu tuần hoàn với trạm chủ

Trong mỗi chu kỳ, trạm chủ đọc các thông tin đầu vào lần l-ợt từ các trạm tớ lên bộ nhớ đệm, cũng nh- đ-a các thông tin đầu ra từ bộ nhớ đệm đến lần l-ợt các

trạm tớ theo một trình tự qui định sẵn trong danh sách (polling list) Mỗi trạm tớ cho

phép truyền tối đa 246 Byte dữ liệu đầu vào và 246 Byte dữ liệu đầu ra Nguyên tắc trao đổi dữ liệu tuần hoàn chủ/tớ đ-ợc thực hiện nh- sau:

Hình 2.6: Nguyên tắc trao đổi dữ liệu tuần hoàn Master/Slave

2.2.8 Đồng bộ hóa dữ liệu vào/ra

Trong các giải pháp điều khiển sử dụng bus tr-ờng, một trong những vấn đề cần giải quyết là việc đồng bộ hóa các đầu vào và đầu ra Một thiết bị chủ có thể đồng

bộ hóa việc đọc các đầu vào cũng nh- đặt các đầu ra qua các bức điện gửi đồng loạt

Dữ liệu đầu vào

Dữ liệu đầu vào

Dữ liệu đầu vào

Dữ liệu đầu ra Dữ liệu đầu vào

Slave1

Dữ liệu đầu ra Dữ liệu đầu vào

Một trạm chủ có thể gửi đồng loạt (broadcast, multicast) lệnh điều khiển để đặt chế

độ đồng bộ cho một nhóm trạm tớ nh- sau:

- Lệnh SYNC: Đ-a một nhóm trạm tớ về chế độ đồng bộ hóa đầu ra

Đầu ra của tất cả các trạm tớ trong nhóm đ-ợc giữ nguyên ở trạng thái hiện tại cho đến khi nhận đ-ợc lệnh SYNC tiếp theo Trong thời gian đó, dữ liệu đầu ra

đ-ợc l-u trong vùng nhớ đệm và chỉ đ-ợc đ-a ra sau khi (đồng loạt) nhận đ-ợc lệnh SYNC tiếp theo Lệnh UNSYNC sẽ đ-a các trạm tớ về chế độ bình th-ờng (đ-a đầu ra tức thì)

- Lệnh FREEZE: Đ-a một nhóm các trạm tớ về chế độ đồng bộ hóa đầu vào ở chế độ này, tất cả các trạm tớ trong nhóm đ-ợc chỉ định không đ-ợc phép cập nhật vùng nhớ đệm dữ liệu đầu vào, cho tới khi (đồng loạt) nhận đ-ợc lệnh FREEZE tiếp theo Trong thời gian đó, trạm chủ vẫn có thể đọc giá trị đầu vào (không thay đổi) từ vùng nhớ đệm của các trạm tớ Lệnh UNFREEZE sẽ

đ-a các trạm tớ về chế độ bình th-ờng (đọc đầu vào tức thì)

Quá trình đồng bộ đ-ợc thực hiện nh- sau:

DP Master liên tục đọc các dữ liệu vào của các DP Slave và tiếp nhận trạng thái tín hiệu theo trình tự thời gian Lệnh FREEZE đồng thời đọc các dữ liệu vào từ các

DP Slave phân tán Lệnh này làm cho các DP Slave kết hợp thành một nhóm đóng băng trạng thái tín hiệu vào hiển thị một cách đồng thời (đồng bộ) để cho DP Master

có thể gọi các dữ liệu này một cách chu kỳ Các tín hiệu vào này giữ nguyên giá trị cho tới khi một lệnh FREEZE khác làm cho các DP Slave đọc và lại giữ lại tín hiệu vào, cho tới khi lệnh UNFREEZE đ-ợc gọi để xoá lệnh FREEZE

Cũng nh- vậy đối với các tín hiệu ra DP Master lần l-ợt ghi các dữ liệu ra tớ các DP Slave Lệnh SYNC đ-ợc phân phát ra nhiều DP Slave đồng thời SYNC làm cho các DP Slave kết hợp thành một nhóm phát ra các trạng thái tín hiệu ra đồng thời và giữ các trạng thái này không thay đổi DP Master có thể ghi các trạng thái tín hiệu mới lần l-ợt đến các DP Slave Sau khi truyền, lại dùng lệnh SYNC để bảo đảm

đồng bộ các tín hiệu ra mới Các DP Slave l-u giữ trạng thái của các tín hiệu ra cho tới khi nhận đ-ợc lệnh UNSYNC

Chỉ có thể dùng SYNC và FREEZE nếu DP Master và các DP Slave đều có thể

xử lý chức năng này và đã tạo cấu hình nhóm SYNC/FREEZE bằng cấu hình phần cứng

Có thể tạo tới 8 nhóm SYNC/FREEZE với một hệ thống DP Master Những nhóm này thực hiện hoặc lệnh SYNC hoặc lệnh REEZE hoặc cả hai Tạo cấu hình nhóm SYNC/FREEZE sau khi tạo cấu hình hệ thống DP Master và tất cả các DP Slave phải hiện hữu trong hệ thống DP Master này

2.2.9 Cấu trúc bức điện của PROFIBUS DP

Một bức điện (telegram) trong giao thức thuộc lớp 2 của PROFIBUS DP đ-ợc gọi là khung (frame) Ba loại khung có khoảng cách Hamming là 4 (HD=4) và một

loại khung đặc biệt đánh dấu một token

Khoảng cách Hamming là thông số đặc tr-ng cho một mã dữ liệu, hay nói cách khác chính là khả năng phát hiện lỗi của một ph-ơng pháp bảo toàn dữ liệu HD có giá trị bằng số l-ợng bit lỗi tối thiểu mà không đảm bảo chắc chắn phát hiện đ-ợc trong một bức điện

▪ Khung với chiều dài mang thông tin cố định, không mang dữ liệu

Byte khởi đầu phân biệt

giữa các khung SD1=A2H

Địa chỉ đích 1-127

Byte kiểm soát lỗi, HD =4

Byte kiểm soát khung Byte kết thúc

▪ Khung với chiều dài thông tin khác nhau, với 1- 246 byte dữ liệu

LE: chiều dài thông tin (4-249 byte)

LEr: chiều dài thông tin nhắc lại vì lý do an toàn

PROFIBUS DP sử dụng ph-ơng thức truyền thông không đồng bộ, vì vậy việc

đồng bộ hóa giữa bên gửi và bên nhận phải thực hiện với từng ký tự Mỗi byte trong bức điện từ lớp 2 khi chuyển xuống lớp vật lý sẽ đ-ợc xây dựng thành một ký tự

khung UART dài 11 bit Trong đó có 1 bit khởi đầu (Start bit), 1 bit chẵn lẻ (Parity

bit) và 1 bit kết thúc (Stop bit)

0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 P 1

Việc thực hiện truyền tuân thủ theo các nguyên tắc sau:

- Trạng thái bus rỗi t-ơng ứng mức tín hiệu của bit 1, tức mức tín hiệu thấp

theo ph-ơng pháp mã hóa bit NRZ (0 ứng với mức tín hiệu cao)

Parity bit

- Tr-ớc một khung yêu cầu, cần một thời gian rỗi tối thiểu là 33 bit phục vụ

mục đích đồng bộ hóa giữa bên gửi và bên nhận

- Không cho phép thời gian rỗi giữa các ký tự UART của một khung

- Với mỗi ký tự UART, bên nhận kiểm tra các bit khởi đầu, bit cuối và bit

chẵn lẻ Với mỗi khung, bên nhận kiểm tra các byte SD, DA, SA, FCS, ED, LE/LEr (nếu có) cũng nh- thời gian rỗi tr-ớc mỗi khung yêu cầu Nếu có lỗi, toàn bộ khung phải hủy bỏ

Trong tr-ờng hợp gửi dữ liệu với xác nhận (SDA - Send Data with Acknowledge), bên nhận có thể dùng một ký tự duy nhất SC=E5H để xác nhận Ký

tự duy nhất SC này cũng đ-ợc sử dụng để trả lời yêu cầu dữ liệu (SRD - Send and Request Data with Reply) trong tr-ờng hợp bên đ-ợc yêu cầu không có dữ liệu đáp ứng

2 3 PROFIdrive

PROFIdrive là một profile cho riêng các thiết bị truyền động hỗ trợ giao thức PROFIBUS DP PROFIdrive bao gồm các định nghĩa về cấu trúc các bức điện, cấu

trúc từ điều khiển (control word), từ trạng thái (status word) và các thông số đ-ợc

trao đổi giữa trạm chủ và trạm tớ, trạm tớ ở đây là các bộ điều khiển truyền động

Nó đ-ợc sử dụng để cấu hình, cài đặt các thông số đ-a các bộ điều khiển truyền

động vào vận hành Các từ điều khiển và từ trạng thái đ-ợc trao đổi tuần hoàn giữa

bộ điều khiển (trạm chủ) và các bộ điều khiển truyền động Từ điều khiển đ-ợc gửi

từ trạm chủ tới các bộ điều khiển truyền động thông qua bus tr-ờng Bộ điều khiển truyền động xác nhận chế độ vận hành dựa theo các bit của từ điều khiển và gửi trả lại trạm chủ các thông tin trạng thái trong từ trạng thái Các dữ liệu quá trình

(Process data - PZD), nh- giá trị đặt tốc độ, tốc độ thực tế, dòng, mômen, cũng

đ-ợc trao đổi tuần hoàn giữa trạm chủ và các trạm tớ PRFIdrive đ-ợc dùng trong các ứng dụng điều khiển vị trí và điều khiển vòng kín

2.3.1 Định dạng khung bức điện trong PROFIdrive

PROFIdrive quy định năm loại khung bức điện PPO (Parameter/Process Data

Objects), để giao tiếp với các bộ điều khiển truyền động Việc xác định loại PPO tùy

thuộc vào việc có hoặc không sử dụng đến vùng nhận dạng thông số (Parameter

Identification - PI) và l-ợng dữ liệu quá trình (Process Data - PZD) Mỗi một PPO

gồm có hai vùng đó là vùng nhận dạng thông số và vùng dữ liệu quá trình

Vùng nhận dạng thông số cho phép xác định loại bức điện, còn vùng dữ liệu quá trình đ-ợc sử dụng đọc và ghi dữ liệu xử lý tốc độ cao Dữ liệu đ-ợc định dạng thành từng từ 16 bit

PPO đ-ợc gửi từ trạm chủ đến trạm tớ đ-ợc gọi là PPO yêu cầu, PPO đ-ợc trả

về từ trạm tớ đến trạm chủ gọi là PPO đáp ứng

2.3.1.1 Vùng nhận dạng thông số

Vùng này đ-ợc dùng để xác định loại bức điện, yêu cầu đọc ghi các giá trị thông số, PPO yêu cầu gửi đi phải đ-ợc l-u cho đến khi nhận đ-ợc PPO đáp ứng Nếu nh- ch-a nhận đ-ợc PPO đáp ứng mà trạm chủ lại tiếp tục gửi ngay một PPO yêu cầu mới thì sẽ không có đáp ứng cho yêu cầu cũ đã gửi

Vùng nhận dạng thông số bao gồm tám byte Nhãn yêu cầu (Request Label)

đ-ợc sử dụng bởi trạm chủ khi truyền dữ liệu tới trạm tớ Nhãn đáp ứng (Response

Label) thì đ-ợc sử dụng bởi trạm tớ để xác nhận lại Các chức năng Yêu cầu/Đáp

ứng đ-ợc liệt kê trong bảng sau:

Nhãn yêu cầu (từ trạm chủ đến trạm tớ)

Yêu cầu Chức năng Nhãn đáp ứng

Xác nhận (+) Xác nhận (-)

1 Yêu cầu giá trị thông số 1, 2 7

2 Thay đổi giá trị thông số (từ) 1 7, 8

3 Thay đổi giá trị thông số (từ kép) 2 7, 8

4 Yêu cầu sự diễn tả các thành phần 3 7

5 Thay đổi sự diễn tả các thành phần 3 7, 8

6 Yêu cầu giá trị thông số (mảng) 4, 5 7, 8

7 Thay đổi giá trị thông số (mảng từ) 4 7, 8

8 Thay đổi giá trị thông số (mảng từ kép) 5 7, 8

9 Yêu cầu số của mảng các thành phần 6 7

Nhãn đáp ứng (xác nhận từ trạm tớ đến trạm chủ)

Xác nhận Chức năng

1 = Giá trị thông số không thể đ-ợc thay đổi

2 = Vi phạm giới hạn trên hoặc giới hạn d-ới

18 = Các lỗi khác

101 = Lỗi xác nhận nhà sản xuất

102 = Yêu cầu không đ-ợc hỗ trợ

103 = Yêu cầu không thể đ-ợc hoàn thành bởi lỗi truyền thông

110 = Lỗi trong lúc ghi lên bộ nhớ

111 = Yêu cầu bị bỏ qua bởi time-out

120 = Thông số không đ-ợc đ-a vào vùng PZD (Lỗi kích th-ớc hoặc không tồn tại)

121 = Thông số không đ-ợc đ-a vào vùng PZD

123 = Thông số không đ-ợc đ-a vào vùng PZD

130 = Không thể đ-a số liệu vào từ điều khiển

140 = Không thể thay đổi chế độ, biến tần đang đ-ợc sử dụng

8 Không có thông số đ-ợc thay đổi đúng cho giao diện PKW

PZD 1 để chứa từ điều khiển (Control Word) để khởi động động cơ, biến REF trong

PZD 2 để điều chỉnh tốc độ và đảo chiều quay động cơ

2.3.2 Các loại khung bức điện trong PROFIdrive

Các khung bức điện trong PROFIdrive đ-ợc chia ra làm 5 loại PPO

(Parameter/Process Data Objects) phù hợp với kiểu trao đổi dữ liệu với bộ điều

khiển truyền động Các bức điện phải đ-ợc định dạng theo một loại PPO tr-ớc khi

đ-ợc truyền đi Định dạng cho các PPO này nh- sau:

Hình 2.7: Định dạng khung bức điện trong PROFIdrive

Việc khai báo loại PPO phải phù hợp giữa trạm chủ và trạm tớ thì việc truyền thông mới thực hiện đ-ợc

Ví dụ, việc ghi một thông số biến tần 12.02 CONSTANT SPEED 1:

12.02 x 100 = 1202 = 04B2 Hex

Số thông số là: 04 và Subindex là: B2

Thực hiện theo kiểu PPO 1 đ-ợc định dạng thành một khung bản tin nh- sau:

2.3.3 Từ điều khiển và từ trạng thái trong PROFIdrive

Từ điều khiển (Control Word) là ph-ơng thức chính để điều khiển bộ điều khiển

truyền động thông qua hệ thống PROFIBUS Nó đ-ợc gửi từ trạm chủ đến các bộ

điều khiển truyền động Các bộ điều khiển truyền động sẽ thay đổi tới các trạng thái theo cấu trúc mã bit của từ điều khiển và trả lại thông tin trạng thái đến trạm chủ

bằng từ trạng thái (Status Word)

Từ điều khiển (Control Word) đ-ợc mô tả theo bảng sau:

Bit Tên Giá trị Mô tả/Đến trạng thái

0 ON 1 Sẵn sàng hoạt động

OFF1 0 Dừng theo thời gian giảm tốc

1 OFF2 1 Tiếp tục hoạt động

0 Dừng nhanh (SWITCH ON INHIBIT)

2 OFF3 1 Tiếp tục hoạt động

0 Dừng khẩn cấp, dừng theo chế độ giảm tốc nhanh nhất có thể Chú ý:

0 Dừng tùy theo lựa chọn loại dừng

5 RAMP_HOLD 1 Hoạt động bình th-ờng, có thể gia

0 Đặt đầu vào chung là zero

7 RESET 01 Reset nếu bị lỗi

0 Tiếp tục hoạt động bình th-ờng

Tõ tr¹ng th¸i (Status Word) ®-îc m« t¶ theo b¶ng sau:

Bit Tªn Gi¸ trÞ M« t¶/Tr¹ng th¸i