Tải bản đầy đủ

Bai 3 khai bao profibus

PTN TIN HỌC CÔNG NGHIỆP

Bài 3: Khai báo Profibus

BM Kỹ thuật ño & THCN
Viện ðiện

Danh sách nhóm sinh viên thí nghiệm
TT

Họ và tên

Lớp

1
2
3
4
5

I. Mục ñích bài thí nghiệm:

- Tìm hiểu về giao thức profibus.
- Biết về khai báo các trạm và các vào/ra cho các trạm ñó.
- Sử dụng phần mềm thực tế là Step7 ñể khai báo Profibus cho PLC S7-300 của
SIEMENS.
II. Kiến thức cơ bản của Profibus:
Profibus là một chuẩn bus trường mở, không phụ thuộc vào nhà cung cấp trong
một phạm vi rộng các ứng dụng trong tự ñộng hoá sản xuất và tự ñộng hoá quá trình.
Sự
không phụ thuộc vào các nhà cung cấp và tính chất mở ñược ñảm bảo bởi tiêu
chuẩn quốc tế EN 50170 và EN 50254. PROFIBUS cho phép giao tiếp giữa các thiết
bị của các hãng sản xuất khác nhau mà không cần sự ñiều chỉnh ñặc biệt nào về giao
diện. PROFIBUS có thể dùng cho cả ứng dụng ñòi hỏi tính năng thời gian với tốc ñộ
cao và các nhiệm vụ truyền thông phức tạp. Qua sự tiếp tục phát triển về kỹ thuật,
PROFIBUS sẽ vẫn là hệ thống giao thức công nghiệp ñược dùng trong tương lai.


Theo chức năng, PROFFIBUS gồm các loại giao thức truyền thông
(Comunication Profiles ): DP và FMS. Tuỳ theo ứng dụng, mà công nghệ truyền
(Physical Profiles) theo chuẩn RS-485, IEC 1158-2 hoặc cáp quang ñược chọn.
Lớp ứng dụng trong PROFIBUS quyết ñịnh việc sử dụng loại giao thức và kỹ
thuật truyền ñược yêu cầu trong các phạm vi ứng dụng tương ứng cho từng loại thiết bị.
Các profile này cũng quyết ñịnh sự không phụ thuộc vào hành vi thiết bị của các nhà
cung cấp.
Các profile truyền thông trong PROFIBUS:
Các giao thức truyền thông quy ñịnh cho người sử dụng cách truyền dữ liệu nối
tiếp thông qua các phương tiện truyền thông trung gian.
DP
DP là giao thức truyền thông ñược sử dụng thường xuyên nhất. Nó ñược dùng
tối ưu cho tốc ñộ, hiệu quả và chi phí kết nối thấp, ñược thiết kế ñặc biệt cho sự giao
tiếp giữa hệ thống ñiều khiển và các ngoại vi phân tán. DP thích hợp ñể thay thế cách
truyền tín hiệu song song kiểu thông thường với ñiện áp 24 V trong tự ñộng hoá sản
xuất cũng như cho tín hiệu tương tự truyền với 4…20 mA hoặc Hart trong ñiều khiển
quá trình.
FMS
FMS là profile giao tiếp ña năng cho tất cả các ñòi hỏi về giao tiếp cấp cao.
FMS ñưa ra nhiều chức năng ứng dụng tinh vi cho sự giao tiếp giữa các thiết bị thông
minh. Tuy nhiên, kết quả của việc phát triển công nghệ của PROFIBUS và sử dụng
TCP/IP ở cấp ñiều khiển là FMS sẽ ñóng vai trò phát triển có ý nghĩa trong tương lai.
Các ñặc tính tuyền thông
Profibus ñịnh nghĩa các ñặc tính kỹ của một hệ thống bus trường nối tiếp với các


bộ ñiều khiển logic khả trình phân tán ñược kết nối mạng , từ cấp trường ñến cấp ñiều
khiển. PROFIBUS là một hệ thống nhiều chủ (Mutil – Master), cho phép các thiết bị


ñiều khiển tự ñộng, các trạm kỹ thuật và hiển thị quá trình cũng như các ngoại vi phân
tán của chúng cùng làm việc trên một bus. Hai loại thiết bị ñược phân biệt là:
* Các thiết bị chủ (Master) quyết ñịnh giao tiếp dữ liệu trên bus. Một trạm chủ
có thể gửi thông tin khi nó giữ quyền truy nhập bus (có token). Các trạm chủ còn gọi là
các trạm tích cực.
* Các thiết bị tớ (Slave) là các thiết bị ngoại vi như thiết bị vào/ra, van, các bộ
kích thích và biến năng ño lường. Chúng không ñược phép truy nhập bus mà chỉ ñược
phép xác nhận hoặc trả lời một thông tin khi trạm chủ yêu cầu. Trạm tớ còn gọi là trạm
thụ ñộng. Một trạm tớ thường phải thực hiện ít dịch vụ hơn, tức xử lí giao thức ñơn
giản hơn so với các trạm chủ, vì vậy giá thành thường thấp hơn nhiều.
Kiến trúc giao thức
Kiến trúc giao thức ñược ñịnh hướng theo mô hình quy chiếu OSI ( Open
System Interconnection ) mô hình ñược chứng nhận theo tiêu chuẩn quốc tế ISO 7498.
Trong mô hình này các lớp ñều ñược ñịnh nghĩa chính xác với các nhiệm vụ cụ thể.
Lớp 1 (physical layer) ñịnh nghĩa các ñặc tính truyền vật lý. Lớp 2 (data link layer)
ñịnh nghĩa các giao thức truy nhập bus. Lớp 7 (application layer) ñịnh nghĩa các chức
năng ứng dụng. Kiến trúc giao thức của PROFIBUS biểu diễn trên hình sau:

DP, ñây là giao thức giao tiếp có hiệu suất cao, sử dụng các lớp 1 và 2 cũng như lớp
giao diện sử dụng. Các lớp từ 3 ñến 7 không ñược sử dụng. Kiến trúc tổ chức hợp lý
này ñảm bảo truyền dữ liệu nhanh và hiệu quả. Lớp ánh xạ ở trên lớp 7 liên kết với lớp
2 (DDLM) cung cấp giao diện sử dụng dể dàng truy nhập vào lớp 2. Các chức năng


ứng dụng có sẵn cho người sử dụng, cũng như hành vi thiết bị và hệ thống của các kiểu
thiết bị DP khác nhau ñược ñịnh rõ trong lớp giao diện sử dụng.
Trong giao thức truyền thông ña chức năng FMS, sự quan trọng ñặc biệt nằm ở
các lớp 1, 2 và 7. Lớp application (7) bao gồm hai lớp con là FMS (Fieldbus Message
Specification) và LLI (Lower Layer Interface). Lớp FMS ñảm nhiệm việc sử lý giao
thức sử dụng và các dịch vụ truyền thông cho các giao tiếp chủ-chủ và chủ-tớ. Lớp LLI
có vai trò trung gian cho FMS kết nối với lớp 2 mà không phụ thuộc vào các thiết bị
riêng biệt.
PROFIBUS DP ñược thiết kế hiệu quả cho việc trao ñổi dữ liệu ở cấp trường.
Những thiết bị ñiều khiển trung tâm, như PLC/PC hay các hệ thống ñiều khiển quá
trình, giao tiếp thông qua một chuỗi kết nối với các thiết bị cấp trường phân tán như
thiết bị vào ra, thiết bị truyền dẫn và các van, cũng như các bộ biến năng ño lường. Dữ
liệu trao ñổi với các thiết bị phân tán chủ yếu là tuần hoàn. Các chức năng truyền thông
ñòi hỏi ở ñây ñược xác ñịnh bởi các chức năng DP cơ bản phù hợp với
EN50-170. Ngoài các chức năng cơ bản, DP cũng ñưa ra các dịch vụ truyền thông
không tuần hoàn mở rộng ñể phục vụ cho việc tham số hoá, vận hành, theo dõi và cảnh
báo của các thiết bị trường thông minh.
Các chức năng cơ bản:
Bộ ñiều khiển trung tâm (trạm chủ) ñọc các thông tin ñầu vào từ các trạm tớ và ghi các
thông tin ñầu ra cho các trạm tớ một cách tuần hoàn. Chu kì bus phải nhỏ hơn thời gian
của chương trình của hệ thống ñiều khiển trung tâm, trong nhiều ứng dụng là 10ms.
Ngoài ñường truyền dữ liệu sử dụng tuần hoàn, DP còn cung cấp các chức năng rất
mạnh cho việc chuẩn ñoán lỗi. Dữ liệu trao ñổi ñược quan sát bởi các chức năng theo
dõi trên cả trạm chủ và trạm tớ. Bảng dưới ñây tóm tắt các chức năng DP cơ bản.
Truy cập bus
• Token passing giữa các trạm chủ và chủ/tớ giữa trạm chủ và các trạm tớ
• Có thể là hệ thống một hay nhiều trạm chủ
• Các trạm chủ và tớ cực ñại là 126 trạm trên một bus
Truyền thông:
• Truyền cùng cấp (peer-to-peer) (truyền dữ liệu người dùng) hay truyền nhiều
ñích (ñiều khiển lệnh)


Truyền dữ liệu người dùng một cách tuần hoàn theo cơ chế chủ/tớ.

Trạng thái vận hành
• Vận hành: truyền tải tuần hoàn của dữ liệu ñầu vào và ñầu ra
• Xoá: các ñầu vào ñọc, các ñầu ra giữ nguyên ở trạng thái an toàn


• Dừng: chuẩn ñoán và tham số hoá, không truyền dữ liệu người dùng
ðồng bộ hoá:
• Các lệnh ñiều khiển cho phép sự ñồng bộ hoá giữa ñầu vào và ñầu ra
• Chế ñộ ñồng bộ: các ñầu ra ñược ñồng bộ hoá
• Chế ñộ freeze: các ñầu vào ñược ñồng bộ hoá.
Các chức năng:
• Truyền dữ liệu người dùng một cách tuần hoàn giữa trạm chủ DP và các trạm tớ
• Kích hoạt ñộng hoặc vô hiệu hoá từng trạm tớ
• Kiểm tra cấu hình của các trạm tớ
• Chức năng chuẩn ñoán rất mạnh, 3 cấp chuẩn ñoán bản tin
• ðồng bộ hoá của các ñầu vào và/hoặc các ñầu ra
• ðánh ñịa chỉ của các trạm tớ qua bus
• Cực ñại 244 bytes các ñầu vào và ra dữ liệu ñối với mỗi trạm tớ
Các chức năng bảo vệ:
• Tất cả các bản tin ñều truyền với khoảng cách Hamming bằng 4
• ðiều khiển cảnh giới watchdog của trạm tớ phát hiện lỗi của trạm chủ
• Bảo vệ truy cập cho I/O của các trạm tớ
• Quan sát truyền thông dữ liệu sử dụng bằng bộ timer quan sát có thể ñiều chỉnh
ñược ở trong trạm chủ
Các kiểu thiết bị:
• DP master Class 2 (DPM2) ví dụ như công cụ lập trình hay chuẩn ñoán
• DP master Class 1 (DPM1) ví dụ như các bộ ñiều khiển khả trình trung tâm
(PLC, PC …)
• DP slave: ví dụ như các thiết bị vào ra số hay tương tự, bộ kích thích, các van..


III. Thiết bị và phần mềm thí nghiệm:
- Máy tính có cài phần mềm STEP7.
IV. Các bước thí nghiệm:
1. Chạy chương trinh STEP 7 : SIMATIC Manager

2. Tạo ra một Project mới ( tên là các chữ cái ñầu của các bạn trong nhóm; ví dụ nhóm
có các tên Hoa, Việt, Thắng tên project là hvt).


3. Add vào Project một tram S7-300:

4. Vào trạm vừa Add và vào Hardwave ñể khai báo phần cứng cho trạm:

Phần cứng trạm gồm 1Rack, Power supply (PS), CPU chọn loại CPU 315-2DP và các
cổng vào ra. Danh sách thiết bị trong cửa sổ bên phải..( có ñủ DI, DO, AI, AO). Ấn
save and compile ñể hoàn thành công việc


5. Cài ñặt cổng DP trên CPU là mạng profibus-DP. Khai báo cổng DP trên CPU là
Master và khai báo ñịa chỉ cho nó ( default=2). Khai báo các thông số khác cho mạng
Profibus-DP.


6. Nhấp chuột vào mạng ñể chuyển sang khai báo mạng:

Add vào mạng ( ít nhất 2 trạm ) ET 200M (IM153-3).Khai báo ñịa chỉ cho trạm.
Nhấp vào trạm ET200M ñể khai báo phần cứng I/O cho trạm.( có ñủ DI, DO, AI,
AO).Ấn save and compile ñể hoàn thành công việc

Lặp lại các bước cho các trạm tiếp theo.


ðiền thông tin của các tram ñã khai báo
Trạm Master ( ñịa chỉ= ..........)
TT

ðịa chỉ DI

ðịa chỉ DO

ðịa chỉ AI

ðịa chỉ AO

ðịa chỉ AI

ðịa chỉ AO

ðịa chỉ AI

ðịa chỉ AO

1
2
3
Trạm Slave 1 ( ñịa chỉ= ..........)
TT

ðịa chỉ DI

ðịa chỉ DO

1
2
3
Trạm Slave 2 ( ñịa chỉ= ..........)
TT

ðịa chỉ DI

ðịa chỉ DO

1
2
3
Thông số của BUS Profibus - DP:
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
Kết luận tự rút ra về bài TN:
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×