Mạng truyền thông công nghiệp P3

Chia sẻ: Nguyen Hoang | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:10

Thêm vào BST

Báo xấu

211
lượt xem 150
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Kết nối các thiết bị đo lường và điều khiển trong hệ thống mạng

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Mạng truyền thông công nghiệp P3

Chæång 3. Kãút näúi caïc thiãút bë âo læåìng vaì âiãöu khiãøn trong hãû thäúng maûng Ch¬ng 3 KÕt nèi c¸c thiÕt bÞ ®o lêng vµ ®iÒu khiÓn trong hÖ thèng m¹ng 3.1. Tæng quan chung §Ó ®a ra gi¶i ph¸p kÕt nèi c¸c thiÕt bÞ trong hÖ thèng m¹ng hîp lÝ thùc chÊt lµ thùc hiÖn bµi to¸n tÝch hîp. CÇn thiÕt ph¶i xÐt ®Õn c¸c yÕu tè sau: Bµi to¸n c«ng nghÖ §©y lµ mét nhiÖm vô quan träng trong tÝch hîp hÖ thèng, cÇn thiÕt ph¶i cã c¸c hiÓu biÕt s©u s¾c ®Ó lùa chän c¸c gi¶i ph¸p phï hîp, ch¼ng h¹n víi mét øng dông cã thêi gian ®¸p øng nhanh th× gi¶i ph¸p truyÒn th«ng còng ph¶i t¬ng thÝch vµ ngîc l¹i, do ®ã cÇn n¾m v÷ng c«ng nghÖ tríc khi thùc hiÖn bµi to¸n tÝch hîp C¸c yÕu tè kü thuËt Khi thiÕt kÕ hÖ thèng m¹ng còng cÇn quan t©m ®Õn tÝnh æn ®Þnh, kh¶ n¨ng lµm viÖc l©u dµi còng nh kh¶ n¨ng thay thÕ cña c¸c thiÕt bÞ trong m¹ng... VÊn ®Ò kinh tÕ §©y lµ vÊn ®Ò cùc kú quan träng trong bÊt cø thiÕt kÕ m¹ng nµo. Víi c¸c yªu cÇu kü thuËt ®Ò ra cã thÓ ®¸p øng b»ng nhiÒu ph¬ng ¸n nhng ph¬ng ¸n lùa chän ph¶i lµ ph¬ng ¸n ngoµi viÖc tho¶ m·n c¸c yªu cÇu vµ c«ng nghÖ vµ kü thuËt th× ph¶i tho¶ m·n yªu cÇu vÒ kinh tÕ. Ch¼ng h¹n trong mét nhµ m¸y Xi m¨ng nä hÖ thèng m¹ng dïng cña Siemens víi c¸c bé ®iÒu khiÓn PLC S7-400 nhng tÊt c¶ c¸c Module I/O kÕt nèi víi c¸c bé ®iÒu khiÓn nµy l¹i lµ lo¹i cña S7-300, tho¹t nhiªn chóng ta sÏ rÊt ng¹c nhiªn, t¹i sao kh«ng ®ång bé ho¸ ??. C©u tr¶ lêi ®ã lµ vÊn ®Ò kinh tÕ 3.2. Giao diÖn m¹ng Giao diÖn m¹ng lµ mét thµnh phÇn ghÐp nèi chÝnh cña mét thiÕt bÞ víi m«i trêng truyÒn th«ng, trong ®ã c¶ phÇn cøng vµ phÇn mÒm ®Òu cã nhiÖm vô quan träng. Mét thµnh phÇn giao diÖn m¹ng cã thÓ ®îc thùc hiÖn ®éc lËp hoÆc tÝch hîp víi thiÕt bÞ. Card giao diÖn m¹ng cho m¸y tÝnh c¸ nh©n, module xö lÝ truyÒn th«ng trªn PLC hay c¸c module giao diÖn m¹ng trªn c¸c I/O ph©n t¸n. 3.2.1. GhÐp nèi PLC (Programable Logic Controller) §Ó ghÐp nèi c¸c PLC trong m¹ng cã thÓ sö dông c¸c Module truyÒn th«ng riªng hoÆc trùc tiÕp trªn c¸c CPU cã tÝch hîp s½n c¸c Module giao Nguyãùn Kim AÏnh & Nguyãùn Maûnh Haì - Tæû âäüng hoïa - BKÂN 34
Chæång 3. Kãút näúi caïc thiãút bë âo læåìng vaì âiãöu khiãøn trong hãû thäúng maûng diÖn m¹ng. H×nh sau tr×nh bµy vÒ ghÐp nèi cña PLC trong m¹ng: Ethernet Bus hÖ thèng PLC PS CPU IM IM IM DI DO AI AO Bus trêng H×nh 3.0. Giao diÖn m¹ng cña PLC 3.2.2. GhÐp nèi PC Giao diÖn trªn PC còng ®îc thùc hiÖn t¬ng tù nh PLC, chóng ®îc thùc hiÖn theo c¸c c¸ch sau: - Card ghÐp nèi qua khe c¾m ISA, PCI... - Bé thÝch øng m¹ng (Adapter) qua cæng song song vµ nèi tiÕp - Card PCMCIA Card giao diÖn m¹ng Trªn Card thêng cã bé vi xö lÝ ®¶m nhiÖm chøc n¨ng xö lÝ giao thøc, tuy nhiªn phÇn xö lÝ nµy cã thÓ lµ toµn bé hoÆc cã san sÎ cïng víi phÇn mÒm. Tuy nhiªn ®Ó ®¹t ®é tin cËy cao trong c¸c cuéc trao ®æi tin c¸c Card giao diÖn thêng ®îc thiÕt kÕ cã dù phßng. Bé thÝch øng m¹ng (Adaptor) qua cæng song song vµ nèi tiÕp Bé thÝch øng thêng ®îc sö dông ®Ó chuyÓn ®æi tÝn hiÖu. Ch¼ng h¹n khi giao tiÕp víi PLC S7-200 th«ng qua cæng truyÒn th«ng RS485 th× cÇn cã bé chuyÓn ®æi RS485/RS232 ®Ó ghÐp nèi víi PC Card PCMCIA §èi víi m¸y tÝnh x¸ch tay kh«ng cã kh¶ n¨ng më réng qua c¸c khe c¾m, bªn c¹nh ph¬ng ph¸p sö dông bé thÝch øng m¹ng, cã thÓ ghÐp nèi qua khe c¾m PCICIA víi kÝch cì t¬ng ®èi nhá. Ph¬ng ph¸p nµy thÝch hîp víi c¸c m¸y lËp tr×nh (PG) dïng ®Ó ®Æt cÊu h×nh, tham sè ho¸ vµ chuÈn ®o¸n hÖ thèng 3.3. GhÐp nèi c¸c thiÕt bÞ trong Simatic 1. C¸c dÞch vô truyÒn th«ng trong Profibus CP. Nguyãùn Kim AÏnh & Nguyãùn Maûnh Haì - Tæû âäüng hoïa - BKÂN 35
Chæång 3. Kãút näúi caïc thiãút bë âo læåìng vaì âiãöu khiãøn trong hãû thäúng maûng Trong qu¸ tr×nh trao ®æi th«ng tin dÞch vô truyÒn th«ng ®ãng vai trß rÊt quan träng, Profibus ®a ra mét sè dÞch vô truyÒn th«ng nh»m hç trî c¸c thiÕt bÞ trao ®æi th«ng tin trªn m¹ng. H×nh sau tr×nh bµy vÒ c¸c dÞch vô trong Profibus CP H×nh 3.1. C¸c dÞch vô truyÒn th«ng cña Profibus CP 2. Kh¶ n¨ng truyÒn th«ng cña S7 C¸c thiÕt bÞ tham gia m¹ng trong Simatic rÊt phong phó vµ ®a d¹ng vÒ chñng lo¹i, viÖc kÕt nèi c¸c thiÕt bÞ nµy ®ßi hái cÇn cã c¸c giao diÖn chung, ®iÒu ®ã còng ¶nh hëng ®Õn kh¶ n¨ng truyÒn th«ng cña Simatic. H×nh 3.2. Kh¶ n¨ng truyÒn th«ng cña Simatic S7 Nguyãùn Kim AÏnh & Nguyãùn Maûnh Haì - Tæû âäüng hoïa - BKÂN 36
Chæång 3. Kãút näúi caïc thiãút bë âo læåìng vaì âiãöu khiãøn trong hãû thäúng maûng 3. TruyÒn th«ng S7 víi Profibus Nh ®· tr×nh bµy trªn phÇn tríc, Profibus lµ hÖ thèng Bus ®îc øng dông rÊt phæ biÕn trong c¸c øng dông cña Simatic, trong ®ã c¸c thiÕt bÞ tham gia trong m¹ng cã thÓ lµ PLC-S7-300, S7-400 còng nh c¸c PC vµ PG. CÊu h×nh truyÒn th«ng cña S7 trong øng dông Profibus ®îc tr×nh bµy trªn h×nh 5.3 H×nh 3.3. TruyÒn th«ng S7 víi Profibus 4. CÊu h×nh cho ho¹t ®éng cña PG Thùc chÊt PG lµ mét m¸y tÝnh c«ng nghiÖp, nhng vÞ trÝ quan träng cña nã l¹i chÝnh lµ phÇn mÒm ®îc cµi ®Æt trong ®ã. §©y lµ c¸c phÇn mÒm cã b¶n quyÒn nh: Step 7- V5.2, WinCC ... Nãi chung gi¸ cña c¸c phÇn mÒm nµy vît nhiÒu lÇn gi¸ cña phÇm cøng. Thùc tÕ PG ®îc dïng lµm c«ng cô ®Ó cµi ®Æt phÇn mÒm, ®Æt l¹i cÊu h×nh cho hÖ thèng còng nh tham gia vµo tham sè ho¸ chuÈn ®o¸n... CÊu h×nh ho¹t ®éng cña PG ®îc tr×nh bµy trªn h×nh 5.4 H×nh 3.4. CÊu h×nh cho ho¹t ®éng cña PG Nguyãùn Kim AÏnh & Nguyãùn Maûnh Haì - Tæû âäüng hoïa - BKÂN 37
Chæång 3. Kãút näúi caïc thiãút bë âo læåìng vaì âiãöu khiãøn trong hãû thäúng maûng 5. C¸c ®èi t¸c truyÒn th«ng trªn kÕt nèi FDL ViÖc thùc hiÖn c¸c giao thøc truyÒn th«ng trong Bus trêng chØ ®îc thùc hiÖn trªn líp lªn kÕt d÷ liÖu (FDL) vµ trªn líp vËt lÝ. ViÖc kÕt nèi c¸c ®èi t¸c truyÒn th«ng trªn kÕt nèi FDL ®îc chØ ra trªn h×nh 5.5 H×nh 3.5. C¸c ®èi t¸c truyÒn th«ng trªn kÕt nèi FDL 6. C¸c tr¹m Slave cña Siemens vµ c¸c nhµ cung cÊp kh¸c trªn Profibus-DP Profibus cung cÊp c¸c dÞch vô cho c¸c thiÕt bÞ chñ còng nh cho c¸c thiÕt bÞ tí ®Ó trao ®æi th«ng tin trong m¹ng, vÒ nguyªn t¾c c¸c tr¹m tí cña c¸c h·ng kh¸c nhau hoµn toµn cã thÓ trao ®æi th«ng tin nÕu tu©n thñ c¸c quy t¾c vµ thñ tôc cña Profibus. H×nh sau m« t¶ m¹ng truyÒn sè liÖu cña c¸c thiÕt bÞ tí víi c¸c thiÕt bÞ chñ H×nh 3.6. C¸c Slave cña Siemens vµ c¸c nhµ cung cÊp kh¸c trªn Profibus-DP Nguyãùn Kim AÏnh & Nguyãùn Maûnh Haì - Tæû âäüng hoïa - BKÂN 38
Chæång 3. Kãút näúi caïc thiãút bë âo læåìng vaì âiãöu khiãøn trong hãû thäúng maûng 7. CÊu h×nh m¹ng cho c¸c DP Slave cho Simatic S7 H×nh 3.7. CÊu h×nh m¹ng cho c¸c DP Slave cho Simatic S7 8. M¹ng trong PCS7 PCS7 lµ hÖ thèng ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh næi tiÕng cña Siemens hiÖn nay, chóng cã nh÷ng tÝnh n¨ng u viÖt vÒ chÊt lîng ®o lêng vµ ®iÒu khiÓn, kh¶ n¨ng linh ho¹t trong c¸c øng dông, tÝnh n¨ng më... §iÓm mÊu chèt cña hÖ PCS7 hiÖn nay lµ øng dông cña m¹ng truyÒn th«ng sö dông c¸c giao thøc c«ng nghiÖp, trong ®ã c¸c thiÕt bÞ thùc hiÖn giao thøc, xö lÝ giao thøc cã thÓ ®îc nèi trong cïng mét cÊu tróc m¹ng hoÆc trong cÊu tróc m¹ng kÕt hîp vµ thùc hiÖn c¸c giao thøc cïng lo¹i hoÆc kÕt hîp. Vµ tÊt nhiªn sÏ cã c¸c thiÕt bÞ ®Ó thùc hiÖn viÖc chuyÓn ®æi giao thøc ®ã. H×nh sau vÝ dô vÒ cÊu h×nh Simatic cña PCS7 H×nh 3.8. CÊu h×nh Simatic trong PCS7 Nguyãùn Kim AÏnh & Nguyãùn Maûnh Haì - Tæû âäüng hoïa - BKÂN 39
Chæång 3. Kãút näúi caïc thiãút bë âo læåìng vaì âiãöu khiãøn trong hãû thäúng maûng a) Tr¹m thiÕt kÕ kü thuËt trong PCS7 (ENG) Tr¹m nµy dïng víi nhiÒu môc ®Ých nh: §Þnh nghÜa c¸c kÕt nèi trong hÖ thèng, thay ®æi cÊu h×nh còng nh ph©n vïng qu¶n lÝ hÖ thèng... Kh¶ n¨ng can thiÖp trong hÖ PCS7 cña ENG ®îc tr×nh bµy trªn h×nh sau: H×nh 3.9. Tr¹m thiÕt kÕ kü thuËt trong PCS7 (ENG) H×nh sau m« t¶ kÕt nèi Bus hÖ thèng trong PCS7 gi÷a c¸c thiÕt bÞ Simatic H×nh 3.10. KÕt nèi Bus hÖ thèng trong PCS7 Mét cÊu h×nh m¹ng ®iÓn h×nh sö dông m«i trêng truyÒn dÉn c¸p quang lµ sö dông cÊu tróc m¹ng vßng lÆp khÐp kÝn. Trong hÖ thèng m¹ng cña Simatic thêng sö dông cÊu h×nh cã dù phßng (Redandancy) nh»m n©ng cao ®é tin cËy cña hÖ thèng. Module thùc hiÖn qu¸ tr×nh chuyÓn ®æi ®iÖn /quang vµ quang/®iÖn trong Simatic lµ OLM (Optical Link Module). H×nh 5.11 m« t¶ kÕt nèi nµy Nguyãùn Kim AÏnh & Nguyãùn Maûnh Haì - Tæû âäüng hoïa - BKÂN 40
Chæång 3. Kãút näúi caïc thiãút bë âo læåìng vaì âiãöu khiãøn trong hãû thäúng maûng H×nh 3.11. KÕt nèi vßng lÆp khÐp kÝn cã dù phßng Trong mét sè øng dông ®ßi hái ®é tin cËy cao viÖc sö dông c¸c PLC cã sù phßng sÏ lµm t¨ng ®é tin cËy. H×nh 5.12 tr×nh bµy vÒ cÊu h×nh dù phßng cña PLC H×nh 3.12. CÊu h×nh PLC cã dù phßng Ngoµi viÖc kÕt nèi cã dù phßng sö dông OLM, Simatic cßn ®a ra gi¶i ph¸p sö dông module OSM nh»m n©ng cao kh¶ n¨ng liªn kÕt c¸c ®èi t¸c truyÒn th«ng trong m¹ng. CÊu h×nh nµy ®îc tr×nh bµy trªn h×nh 5.13 Nguyãùn Kim AÏnh & Nguyãùn Maûnh Haì - Tæû âäüng hoïa - BKÂN 41
Chæång 3. Kãút näúi caïc thiãút bë âo læåìng vaì âiãöu khiãøn trong hãû thäúng maûng H×nh 3.13. CÊu h×nh m¹ch vßng sö dông OSM Tæng hîp cÊu tróc ph©n tÇng, dù phßng ®îc tr×nh bµy trªn h×nh 5.14 H×nh 3.14. CÊu tróc ph©n tÇng m¹ng Nguyãùn Kim AÏnh & Nguyãùn Maûnh Haì - Tæû âäüng hoïa - BKÂN 42
Chæång 3. Kãút näúi caïc thiãút bë âo læåìng vaì âiãöu khiãøn trong hãû thäúng maûng KÕt nèi c¸c thiÕt bÞ trêng lªn c¸c thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn ®îc tr×nh bµy trªn h×nh 5.15. Trong ®ã c¸c thiÕt bÞ trêng cã thÓ ®îc kÕt nèi theo c¸c giao thøc kh¸c nhau H×nh 3.15. KÕt nèi c¸c thiÕt bÞ trêng lªn cÊp ®iÒu khiÓn TruyÒn th«ng trong Profibus gi÷a DP vµ PA ®îc tr×nh bµy trªn h×nh sau: H×nh 3.16. TruyÒn th«ng gi÷a Profibus-DP vµ PA Nguyãùn Kim AÏnh & Nguyãùn Maûnh Haì - Tæû âäüng hoïa - BKÂN 43