Tài liệu Tiểu luận môn học plc & mạng công nghiệp

H U IE U M TA IL ST .C O M TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI U ST .C O VIỆN CƠ KHÍ TA IL IE U H U TA I ST .C LI E O U M TA I LI EU H U ST .C O TA IL IE U M H ---🙠🕮🙢--- Môn học C O M PLC & Mạng Công nghiệp – ME4501 ST . U : PGS.TS Lê Giang Nam U H Giảng viên hướng dẫn IL IE Nhóm: IE U IE IL Hà Nội 7/2022 TA H U ST .C O M U H U ST EU .C O M TA Sinh viên thực hiện : H U ST .C O M Mã lớp: H U IE U M TA IL ST .C O ST .C O U ST .C O TA IL IE U H Nhóm 2 Hệ thống gia công Grafcet X X X M Nội dung Sơ đồ công nghệ Biểu diễn hệ thống Xác định hàm logic Xây dựng mạch logic Lập trình ladder trên PLC S7-1200 1214 DC/DC/DC Truyền thông giữa PC và PLC M Nhiệm vụ dự án IE U O M IE IL TA H U ST .C O M U H U ST EU .C H U TA ST IL .C IE O M U H U ST . C O M TA IL IE U H U TA I ST .C LI E O U M TA I LI EU H U X H U H TA IL IE U ST .C O M • Lập trình mô phỏng trên automation Gồm :Thiết kế mạch khí nén Thiết kế mạch điện LẬp trình ladder for AB PLC • Lập trình trên PLC s7-1200 1214C DCDCDC • Truyền thông giữa PC và PLC U ST .C O M TA IL IE U M ST .C O Các phần đã làm được : IE U O M IE IL TA H U ST .C O M U H U ST EU .C H U TA ST IL .C IE O M U H U ST . C O M TA IL IE U H U TA I ST .C LI E O U M TA I LI EU H U Do dung phiên bản Automation studio 5.0 nên không hỗ trợ ( hoặc chưa biết sử dụng) phần SFC nên không lập được Grafcet thay vào đó là lập trình ladder for AB PLC trên Automation luôn. H U U ST .C O M TA IL IE U M ST .C O MỤC LỤC Contents 1. Hệ thống gia công .................................................................................................................................... 5 H 2. Biểu diễn hệ thống bằng Grafcet ........................................................................................................... 5 ST .C O TA IL IE U M 3. Xác định hàm logic.................................................................................................................................. 8 4. Xây dựng mạch logic............................................................................................................................... 9 5. Lập trình ladder trên PLC S7-1200 1214 DC/DC/DC ......................................................................... 9 U 5.1. Tìm hiểu về S7-1200 1214 DC/DC/DC (6ES7214-1AG40-0XB0) ................................................... 9 LI EU H 5.2. Lập trình Ladder .............................................................................................................................. 10 6. Truyền thông giữa PC và PLC ............................................................................................................ 11 TA I 6.1 Truyền thông modbus ....................................................................................................................... 11 TA I 6.3.1. Nguyên lý hoạt động của RS232............................................................................................... 17 LI E ST .C O 6.3. RS232............................................................................................................................................... 16 U M 6.2. Truyền thông ethernet ...................................................................................................................... 13 U 6.3.2. Ưu điểm của cáp RS232............................................................................................................ 17 IE U H 6.3.3. Nhược điểm của cáp RS232 ...................................................................................................... 17 6.4. RS485............................................................................................................................................... 18 TA IL 6.4.1. Nguyên lý hoạt động của RS485............................................................................................... 18 M 6.4.2. Ưu điểm .................................................................................................................................... 20 IE U O M IE IL TA H U ST .C O M U H U ST EU .C H U TA ST IL .C IE O M U H U ST . C O 6.4.3. Nhược điểm............................................................................................................................... 20 IE IE U TA IL M O C ST . U U H M O .C IL TA O M .C ST U U H IE IL M O .C Mạch khí nén TA ST H U U IE ST H U EU U LI E M O ST .C TA I U H LI EU TA I H ST .C O H M TA IL IE U U U ST .C O M TA IL H U M IE U ST .C O 1. Hệ thống gia công 2. ladder for AB PLC TA IE IE U TA IL M O C ST . U U H M O .C IL TA O M .C ST U U H IE M O .C IL ST H U U IE ST H U EU U LI E M O ST .C TA I U H LI EU TA I H ST .C O H M TA IL IE U U U ST .C O M H U M IE U TA IL ST .C O TA IE IE U TA IL M O C ST . U U H M O .C IL TA O M .C ST U U H IE M O .C IL ST H U U IE ST H U EU Mạch điện U LI E M O ST .C TA I U H LI EU TA I H ST .C O H M TA IL IE U U U ST .C O M H U M IE U TA IL ST .C O H U IE U M O C 𝑆2+ = 𝑆1 . 𝑂𝑁. 𝐶𝐵. 𝑎0 𝑆2− = 𝑆3 M 𝑆3+ = 𝑎1. 𝑆2 𝑆3− = 𝑆4 M ̅̅̅𝟑 𝑺𝟐 = (𝑶𝑵. 𝑪𝑩. 𝒂𝟎. 𝑺𝟏 + 𝑺𝟐 ). 𝑺 IE IL TA ̅̅̅𝟐 𝑺𝟏 = (𝑺𝟓 . 𝒃𝟎 + 𝑺𝟏 ). 𝑺 ST .C ̅̅̅𝟒 𝑺𝟑 = (𝒂𝟏. 𝑺𝟐 + 𝑺𝟑 ). 𝑺 U U H M IE IL TA H U ST .C O ̅̅̅𝟏 𝑺𝟓 = (𝑺𝟒 . 𝒃𝟏 + 𝑺𝟓 ). 𝑺 U ̅̅̅𝟓 𝑺𝟒 = (𝑺𝟑 . 𝒃𝟎. 𝒂𝟎 + 𝑺𝟒 ). 𝑺 IE EU H U ST .C O 𝑆5− = 𝑆1 U 𝑆5+ = 𝑆4 . 𝑏1 ST . 𝑆4+ = 𝑆3 . 𝑏0. 𝑎0 𝑆4− = 𝑆5 U H 𝑆1+ = 𝑏0. 𝑆5 𝑆1− = 𝑆2 O M TA IL IE U H U TA I ST .C LI E O U M TA I LI EU H U ST .C O TA IL IE U M H U ST .C O M TA IL ST .C O 3. Xác định hàm logic H U U ST .C O M TA IL IE U M ST .C O 4. Xây dựng mạch logic 5. Lập trình ladder trên PLC S7-1200 1214 DC/DC/DC LI E O U M TA I LI EU H U ST .C O TA IL IE U M H 5.1. Tìm hiểu về S7-1200 1214 DC/DC/DC (6ES7214-1AG40-0XB0) Kích thước vật lý(mm): 110x100x75 - Bộ nhớ người dùng: - + Bộ nhớ làm việc: 50KB + Bộ nhớ nạp: 2MB + Bộ nhớ giữ lại: 2KB + I/O tích hợp cục bộ: Kiểu số: 14 đầu vào (I0.0 – I0.7; I1.0 – I1.7); 10 đầu ra (Q0.0 – Q0.7; Q1.0 - Q1.7) - Kiểu tương tự: 2 đầu ra - Kích thước ảnh tiến trình: 1024 byte ngõ vào (I) và 1024 byte ngõ ra (Q) - Bộ nhớ bit (M): 8192 byte - Các module truyền thông: 3 (mở rộng về bên trái) U H U ST . C O M TA IL Thẻ nhớ: thẻ nhớ SIMATIC (tùy chọn) - Thời gian lưu trữ đồng hồ thời gian thực: thông thường là 10 ngày - PROFINET: 1 cổng truyền thông Ethernet - Tốc độ thực thi tính toán thực: 18 μs/lệnh .C O M TA IL IE - IE U IE IL TA H U ST .C O M U H U ST EU H U ST .C O M IE U H U TA I ST .C - TA IE IE U TA IL M O C ST . U U H M O .C IL TA O M .C ST U U H IE M O .C IL ST H U U IE ST H U EU U LI E M O ST .C TA I U H LI EU TA I H ST .C O H M TA IL IE U U U ST .C O M TA IL H U M IE U ST .C O 5.2. Lập trình Ladder H U IE U M O M TA .C ST 6.1 Truyền thông modbus U IE IL TA H U ST .C O M U H U Một hệ thống giao tiếp qua MODBUS TCP/IP có thể bao gồm các loại thiết bị khác nhau như: (1) Thiết bị máy khách và máy chủ MODBUS TCP/IP được kết nối với mạng TCP/IP; (2) Các thiết bị kết nối như cầu nối, bộ định tuyến hoặc cổng để kết nối giữa mạng TCP/IP; (3) mạng con nối tiếp cho phép kết nối các thiết bị đầu cuối, máy khách và máy chủ nối tiếp qua giao thức MODBUS qua cáp RS 485 hay RJ45. IE H U ST IL .C IE O M U H U ST . C O M TA IL IE U H U TA I ST .C LI E O U M TA I LI EU H U ST .C O TA IL IE U M H U ST .C O M TA IL ST .C O EU 6. Truyền thông giữa PC và PLC TA IE IE U TA IL M O C ST . U U H M O .C IL TA O M .C ST U U H IE M O .C IL ST H U U IE ST H U EU U LI E M O ST .C TA I U H LI EU TA I H ST .C O H M TA IL IE U U U ST .C O M H U M IE U TA IL ST .C O H U IE U M TA I Mã định danh giao thức: Nó được sử dụng để ghép nối các thiết bị máy chủ MODBUS và LI E ST .C O U M TA I LI EU H U ST .C O TA IL IE U M H U ST .C O M TA IL ST .C O - U máy tớ trong việc lấy dữ liệu và phản hồi trên đường truyền theo yêu cầu. U H IE O IL phép các thiết bị có thể giao tiếp với nhau thông qua một giao thức - một bộ quy tắc hoặc U H U thể định dạng và truyền các gói dữ liệu như thế nào, sao cho các thiết bị khác trên cùng ST Là một lớp giao thức data-link trong tầng TCP/IP, Ethernet cho thấy các thiết bị mạng có O M phân khúc mạng cục bộ có thể phát hiện, nhận và xử lý các gói dữ liệu đó. Cáp Ethernet IE IL TA H U ST .C là một hệ thống dây vật lý để truyền dữ liệu qua. U - .C ngôn ngữ mạng chung. IE EU Ethernet là một dạng công nghệ truyền thống dùng để kết nối các mạng LAN cục bộ, cho TA - H U ST .C 6.2. Truyền thông ethernet O M M U ST . C O M TA IL IE U H + Xác định giao thức : Nó được sử dụng để ghép kênh trong hệ thống. Giao thức MODBUS được xác định bởi giá trị 11. + Trường chiều dài: Trường độ dài là số byte của các khối dữ liệu cần truyền, bao gồm Mã nhận dạng đơn vị và trường dữ liệu. + Địa chỉ Client: Sử dụng để khai báo các máy tớ (Client) trên đường truyền có nhiều thiết bị + Mã chức năng hay định danh đơn vị: Trường này được sử dụng cho mục đích định tuyến trong hệ thống. Nó thường được sử dụng để liên lạc với MODBUS Server và Client nối tiếp trong mạng MODBUS thông qua các cổng mạng Ethernet TCP-IP hoặc đường nối tiếp MODBUS RTU. Trường này được thiết lập bởi máy khách MODBUS trong yêu cầu đọc và ghi các giá trị trong với sự phản hồi của máy chủ. H U IE U M U ST . C O M TA IL IE U H U TA I ST .C LI E O U M TA I LI EU H U ST .C O TA IL IE U M H U ST .C O M TA IL ST .C O U H IL .C lý - và Layer 2 (Data link layer) - lớp liên kết dữ liệu - trên mô hình giao thức mạng OSI. TA ST Ethernet xác định hai đơn vị truyền: packet và framework. Framework không chỉ có nội M U H dấu vị trí framework bắt đầu. IE O Cáp Ethernet kết nối các thiết bị mạng với các bộ định tuyến hoặc modem phù hợp với U IL TA H U ST .C chúng, các loại cáp khác nhau sẽ hoạt động với các tiêu chuẩn và tốc độ khác nhau IE - .C ST U - + Địa chỉ truy cập vật lý (MAC) của cả người gửi và người nhận. + Thông tin sửa lỗi để phát hiện sự cố truyền Mỗi frame sẽ nằm trong một gói chứa một vài byte thông tin để thiết lập kết nối và đánh O M dung của dữ liệu được truyền mà còn bao gồm: H U EU Giao thức Ethernet được xác định là hoạt động trên cả Layer 1 (Physical layer) - lớp vật IE O M - TA IE IE U TA IL M O C ST . U U H M O .C IL TA O M .C ST U U H IE M O .C IL ST H U U IE ST H U EU U LI E M O ST .C TA I U H LI EU TA I H ST .C O H M TA IL IE U U U ST .C O Một số loại cáp thông dụng hiện nay M TA IL H U M IE U ST .C O - H U U ST .C O - M TA IL IE U M ST .C O 6.3. RS232 O M .C U H M TA IL IE O .C ST H U U máy tính và các thiết bị ngoại vi để cho phép trao đổi dữ liệu nối tiếp giữa chúng. ST RS232 sử dụng cổng DB-9 hay còn gọi là cổng COM. RS232 được sử dụng để kết nối U - IE EU H U TA ST IL .C IE O M U H U ST . C O M TA IL IE U H U TA I ST .C LI E O U M TA I LI EU H U ST .C O TA IL IE U M H RS232 là một chuẩn truyền dữ liệu nối tiếp rất phổ biến trong các thiết bị công nghiệp. H U U ST .C O Được sử dụng với các kết nối point-to-point, tức là chỉ kết nối được một thiết bị Master - M TA IL IE U M ST .C O 6.3.1. Nguyên lý hoạt động của RS232 với một thiết bị Slave. H Sử dụng 3 dây để TX, RX, GND để trao đổi dữ liệu và hoạt động dựa trên điện áp chênh - ST .C O TA IL IE U M lệch giữa TX, RX với GND. Chuẩn vật lý RS232C thường sử dụng loại 9 chân như hình dưới, tuy nhiên về cơ bản các - C O M TA IL IE U H U TA I ST .C LI E O U M TA I LI EU H U bạn chỉ cần sử dụng chân 2 (RXD), chân 3 (TXD) và chân 5 (GND) Có thể tháo lắp nóng - Có thể cấp nguồn cho thiết bị luôn O .C M U H U 6.3.3. Nhược điểm của cáp RS232 - Tốc độ truyền dữ liệu. Dữ liệu có thể được chuyển ở mức khoảng 20 kbyte/s. Đó là khá U IE IL TA H U ST .C O chậm so với những gì mọi người đang sử dụng cho đến nay. IE ST H U EU O M - .C Khả năng chống nhiễu tốt ST - U Tốc độ truyền khá nhanh U H - IE Kết nối giao tiếp đơn giản IL - TA Tương thích nhiều thiết bị M - ST . 6.3.2. Ưu điểm của cáp RS232 - RS232 phổ biến, dễ kiếm và chi phí rẻ H U TA IL IE U M U ST .C O sụt điện áp trở thành một vấn đề với cáp dài hơn thế này. Đây là một lý do khiến RS232 M ST .C O Một vấn đề khác với RS232 là chiều dài tối đa của cáp là khoảng 15 mét. Điện trở dây và - M H không được sử dụng nhiều để kéo đi xa. ST .C O TA IL IE U 6.4. RS485 RS485 là một đường truyền tương tự như RS232. Tuy nhiên, do có một số đặc tính nổi trội hơn RS232 nên giao thức Modbus RTU chủ yếu sử dụng đường truyền RS485 LI EU H U 6.4.1. Nguyên lý hoạt động của RS485 - Được sử dụng với các mạng đa điểm, kết nối được nhiều thiết bị Master và nhiều thiết bị TA I - Slave. Các dây tín hiệu được xoắn lại với nhau nên nếu có nhiễu tác động thì sẽ xảy ra đồng thời U M trên các dây. Đồng thời nó sử dụng hệ thống truyền dẫn cân bằng nên điện áp giữa 2 dây Có 2 chế độ truyền: U - TA I dây nên khả năng chống nhiễu tốt. LI E ST .C O sẽ ngược nhau và mức logic sẽ được xác định dựa trên điện áp chênh lệch giữa các cặp IE U O M IE IL TA H U ST .C O M U H U ST EU .C H U TA ST IL .C IE O M U H U ST . C O M TA IL IE U H + Chế độ truyền half-duplex chỉ một cặp dây đối xứng A-B (chế độ truyền 2 dây) : Đối với cấu hình 2 dây, dữ liệu sẽ được truyền đi theo một hướng, khi đó tín hiệu TX và RX sẽ sử dụng chung một cặp dây duy nhất, điều này giúp người sử dụng tiết kiệm được chi phí cài đặt. H U IE U M O M ST .C H U TA ST IL .C IE O M U H U ST . C O M TA IL IE U H U TA I ST .C LI E O U M TA I LI EU H U ST .C O TA IL IE U M H U ST .C O M TA IL ST .C O U U H M TA IL IE O .C ST H U U IE EU + Chế độ truyền full-duplex cần 2 cặp dây A-B, X-Y (chế độ truyền 4 dây): Khác với nguyên lý hoạt động của sơ đồ 2 dây, dữ liệu sẽ được truyền đi và đến đồng thời từ các nút. Tại đó, 2 dây sẽ đảm nhận nhiệm vụ truyền và 2 dây sẽ đảm nhận nhiệm vụ nhận tín hiệu H U IE U M U H IE U RS485 chuẩn giao tiếp duy nhất có thể kết nối cùng lúc nhiều máy và thu trên cùng một TA IL - TA I ST .C LI E O U M TA I LI EU H U ST .C O TA IL IE U M H U ST .C O M TA IL ST .C O 6.4.2. Ưu điểm - Được sử dụng phổ biến O Có thể kết nối max lên tới 32 thiết bị. Ngoài ra với các đầu vào khác, RS485 có thể kết C - M hệ thống mạng. U Khả năng truyền và nhận tín hiệu riêng biệt nên tín hiệu truyền và nhận nhanh hơn, đỡ bị nhiễu đường truyền. U H M - ST . nối tối đa lên đến 256 thiết bị. IL - Tránh quá nhiều thiết bị đường truyền đáp ứng chậm. .C Các thiết bị cần phải sử dụng chung RS485 thay cho Analog hiện hữu O M TA - IE U IE IL TA H U ST .C O M U H U ST EU H U ST .C IE O 6.4.3. Nhược điểm - Cần phải có đủ kiến thức về truyền thông Mobus RS485 để sử dụng hiệu quả.