Báo cáo thực tập tốt nghiệp HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NỒNG ĐỘ CO
2
TẦNG HẦM NHÀ HH2-BẮC HÀ
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN
***
BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
Đề tài: Điều khiển điều khiển nồng độ CO2 trong tầng hầm
(hệ điều khiển kín dùng PID)

Giáo viên hướng dẫn : DƯƠNG ANH TUẤN
Sinh viên thực hiện : HÀ THỊ TUYẾT NHUNG
Lớp : CĐ ĐIỆN 2- K13
1
Lớp: CĐ.Điện 2 – K13
1
Báo cáo thực tập tốt nghiệp HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NỒNG ĐỘ CO
2
TẦNG HẦM NHÀ HH2-BẮC HÀ
MỤC LỤC
NHẬN XÉT NƠI THỰC TẬP
LỜI NÓI ĐẦU
PHẦN I: GIỚI THIỆU CÔNG TY CỔ PHẦN CÔNG NGHỆ AN VIÊN
PHẦN II: NỘI DUNG THỰC TẬP
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUYỀN THÔNG PLC 300
1.1. Một số mạng truyền thông trong công nghiệp dùng cho S7-300
1.1.1. Modbus
1.1.2. Mạng Ethernet công nghiệp
1.1.3. Mạng AS-i
1.2 . Giới thiệu mạng PROFIBUS

NHẬN XÉT NƠI THỰC TẬP
4
Lớp: CĐ.Điện 2 – K13
4
Báo cáo thực tập tốt nghiệp HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NỒNG ĐỘ CO
2
TẦNG HẦM NHÀ HH2-BẮC HÀ
LỜI NÓI ĐẦU
Trong quá trình công nghiệp hoá hiện đại đất nước lĩnh vực khoa học kỹ thuật
đóng vai trò hết sức quan trọng. Trong đó lĩnh vực Điện -Điện Tử đã góp phần rất
đáng kể từ những thiết bị dân dụng đến các dây chuyền công nghệ tự động hóa
nhằm nâng cao năng suất giảm bớt lao động chân tay, vốn đã lạc hậu khi đất nước
ta đã là thành viên của tổ chức thương mại thế giới.
Lĩnh vực tự động hóa đã đi vào hầu hết các nhà máy xí nghiệp thay thế dần
những cổ máy móc lạc hậu, thay thế con người làm việc trong những lĩnh vực nguy
hiểm. Đặc biệt hơn nữa với sự phát triển của công nghệ thông tin đã mang đến
nhiều lợi ích to lớn và thiết thực hơn. Kết hợp với tự động hóa giúp con người điều
khiển và giám sát được các quá trình công nghệ tham gia trực tiếp điều khiển đối
tượng không những trong phạm vi thu nhỏ mà trên cả diện rộng. Góp phần làm
giảm chi phí sản suất, quản lý sản xuất dễ dàng, theo dõi quá trình đơn giản, nâng
cao năng suất lao động, hiệu quả sản xuất .
Với những ứng dụng thiết thực như vậy nên em đã chọn đề tài “Nghiên cứu và
ứng dụng PLC S7-300 kết hợp với biến tần siemen điều khiển điều khiển nồng độ
CO2 trong đường hầm (hệ điều khiển kín dùng PID)”. Đề tài này là cơ hội áp dụng
những kiến thức cơ sở từ trong nhà trường vào mô hình thực tế thu nhỏ.
5
Lớp: CĐ.Điện 2 – K13
5
Báo cáo thực tập tốt nghiệp HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NỒNG ĐỘ CO
2

PHẦN II
NỘI DUNG THỰC TẬP
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUYỀN THÔNG PLC 300
1.1. Một số mạng truyền thông trong công nghiệp dùng cho S7-300
1.1.1. Modbus
Modbus là giao thức do hãng Modicon phát triển. Theo mô hình ISO/OSI thì
Modbus thực chất là một chuẩn giao thức và dịch vụ thuộc lớp ứng dụng, vì vậy có
thể được thực hiện trên các cơ chế vận chuyển cấp thấp như TCP/IP, MAP
(Manufactoring Message Protocol), và ngay cả qua đường truyền nối tiếp RS-
232.
Modbus định nghĩa một tập hợp rộng các dịch vụ phục vụ trao đổi dữ liệu quá
trình, dữ liệu điều khiển và chẩn đoán. Tất cả các bộ điều khiển của Modicon đều
sử dụng Modbus là ngôn ngữ chung. Modbus mô tả quá trình giao tiếp giữa một bộ
điều khiển với các thiết bị khác thông qua cơ chế yêu cầu/đáp ứng. Vì lý do đơn
giản nên Modbus có ảnh hưởng tương đối mạnh đối với các hệ PLC của các nhà
sản xuất. Cụ thể , trong mỗi PLC người ta cũng có thể tìm thấy một tập hợp con các
dịch vụ đã được đưa ra trong Modbus. Đặc biệt trong các hệ thống thu thập dữ liệu
và điều khiển giám sát, Modbus hay được sử dụng trên các đường truyền RS-232
ghép nối giữa các thiết bị dữ liệu đầu cuối (PLC, PC, ) với thiết bị truyền dữ liệu
(Modem).
Cơ chế giao tiếp
Cơ chế giao tiếp ở Modbus phụ thuộc vào hệ thống truyền thông cấp thấp. Cụ
thể, có thể phân chia ra hai loại mạng là Modbus chuẩn và Modbus trên các mạng
7
Lớp: CĐ.Điện 2 – K13
7
Báo cáo thực tập tốt nghiệp HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NỒNG ĐỘ CO
2
TẦNG HẦM NHÀ HH2-BẮC HÀ

2
TẦNG HẦM NHÀ HH2-BẮC HÀ
Một thông báo yêu cầu gồm các phần sau :
- Địa chỉ trạm nhận yêu cầu (0-247), trong đó 0 là địa chỉ gửi đồng loạt.
- Mã hàm gọi chỉ thị hành động trạm tớ cần thực hiện theo yêu cầu. Ví dụ, mã hàm
03 yêu cầu trạm tớ đọc nội dung các thanh ghi lưu giữ và trả lại kết quả.
- Dữ liệu chứa các thông tin bổ sung mà trạm tớ cần cho việc thực hiện hàm được
gọi. Trong trường hợp đọc thanh ghi, dữ liệu này chỉ rõ thanh ghi đầu tiên và số
lượng các thanh ghi cần đọc.
- Thông tin kiểm lỗi giúp trạm tớ kiểm tra nội dung thông báo nhận được. Thông
báo đáp ứng cũng bao gồm các thành phần giống như thông báo yêu cầu. Địa chỉ ở
đây là địa chỉ của chính trạm tớ đã thực hiện yêu cầu và gửi lại đáp ứng. Trong
trường hợp bình thường, mã hàm được giữ nguyên như trong thông báo yêu cầu và
dữ liệu chứa kết quả thực hiện hành động, ví dụ nội dung hoặc trạng thái các thanh
ghi. Nếu xảy ra lỗi, mã hàm quay lại được sửa để chỉ thị đáp ứng là một thông báo
lỗi, còn dữ liệu mô tả chi tiết lỗi đã xảy ra. Phần kiểm lỗi giúp trạm chủ xác định
độ chính xác của nội dung thông báo nhận được.
Chế độ truyền
Khi các thiết bị trong một mạng Modbus chuẩn giao tiếp với chế độ ASCII,
mỗi byte trong thông báo được gửi thành hai ký tự ASCII 7 bit, trong đó mỗi ký tự
biểu diễn một chữ số Hex. Ưu điểm của chế độ truyền này là nó cho phép một
khoảng thời gian trống tối đa một giây giữa hai ký tự mà không gây ra lỗi. Cấu
trúc một ký tự khung gửi đi được thể hiện như sau :
Mỗi ký tự khung bao gồm :
- 1 bit khởi đầu (Start bit)
- 7 bit biểu diễn một chữ số hex của byte cần gửi dưới dạng kí tự ASCII
(0-9 và A-F), trong đó bit thấp nhất được gửi đi trước.
- 1 bit parity chẵn/lẻ, nếu sử dụng parity
- 1 bit kết thúc (Stop bit) nếu sử dụng parity hoặc 2 bit kết thúc nếu không
sử dụng parity.

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 TCP thì các trạm không phải của
SIEMENS cũng có khả năng tích hợp vào mạng, nói một cách khác Ethernet công
10
Lớp: CĐ.Điện 2 – K13
10
Báo cáo thực tập tốt nghiệp HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NỒNG ĐỘ CO
2
TẦNG HẦM NHÀ HH2-BẮC HÀ
nghiệp là mạng truyền thông mở
Các thông số của mạng Ethernet công nghiệp:
Cổng truyền thông : IEEE 802.3
- Số lượng trạm : Max 1024 trạm
- Phương pháp thâm nhập đường dẫn : CSMA /CD (Carrier Sense Multiple Access
with Collision Detection)
Môi trường truyền thông :
Dây dẫn:
- Cáp đồng trục
- Cáp đôi dây xoắn
- Cáp quang : Cáp thuỷ tinh hoặc chất dẻo
- Kiểu nối : Đường thẳng, cây, hình sao và vòng tròn
- Dịch vụ truyền thông : S7-FunctionISO-TransportISO-on-TCP
Hình 1.1. Mô hình mạng ETHERNET
11
Lớp: CĐ.Điện 2 – K13
11
Báo cáo thực tập tốt nghiệp HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NỒNG ĐỘ CO
2

Báo cáo thực tập tốt nghiệp HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NỒNG ĐỘ CO
2
TẦNG HẦM NHÀ HH2-BẮC HÀ
Hình 1.2. Mạng AS-I
1.2 Giới thiệu mạng PROFIBUS
ProfiBus là một hệ thống Bus trường chuẩn mở rộng dùng để nối các thiết bị
trường với các thiết bị điều khiển và giám sát. ProfiBus là một thiết bị nhiều chủ,
nó cho phép các thiết bị điều khiển tự động, các trạm kỹ thuật và hiển thị quá trình
cũng như các phụ kiện phân tán cùng làm việc trên một đường truyền chung là Bus.
ProfiBus thực hiện chức năng ứng dụng hoạt động theo chu kỳ, có độ tin cậy cao
và có khả năng đáp ứng cao về tính năng thời gian thực.
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
13
Lớp: CĐ.Điện 2 – K13
13
Báo cáo thực tập tốt nghiệp HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NỒNG ĐỘ CO
2
TẦNG HẦM NHÀ HH2-BẮC HÀ
- PROFIBUS – FMS (Fieldbus Message Specification) trao đổi lượng thông tin
trung bình giữa các thành viên bình đẳng với nhau trong mạng. PROFIBUS –

với trạm chủ.
1.2.1 Đặc Tính Cơ Bản
Truyền dữ liệu tốc độ cao không phải là điều kiện đủ cho sử dụng thành công
một hệ thống Bus. Để thỏa mãn các yêu cầu của người dùng thì các chức năng như
điều khiển đơn giản, khả năng chuẩn đoán tốt và kỹ thuật truyền chống nhiễu cần
được đáp ứng.
Các chức năng chuẩn đoán mở rộng của DP cho phép tìm ra vị trí lỗi nhanh
chóng, các thông số chuẩn đoán được truyền trên Bus và tập trung tại Master, các
thông số này được chia làm 3 cấp:
- Chuẩn đoán các trạm liên quan.
- Chuẩn đoán các modul liên quan.
- Chuẩn đoán các kênh liên quan.
1.2.2 Cấu Hình Hệ Thống Và Dạng Thiết Bị
DP cho phép sử dụng cấu hình một trạm chủ (Monomaster) hoặc nhiều trạm
chủ (Multimaster) với số trạm tối đa trong một đoạn mạng là 126 trạm. Trong cấu
hình nhiều chủ, tất cả các trạm chủ đều có thể đọc dữ liệu đầu vào/ra của các trạm
tớ nhưng chỉ duy nhất một trạm chủ được quyền ghi dữ liệu đầu ra.
15
Lớp: CĐ.Điện 2 – K13
15
Báo cáo thực tập tốt nghiệp HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NỒNG ĐỘ CO
2
TẦNG HẦM NHÀ HH2-BẮC HÀ
Các quy định cho cấu hình hệ thống bao gồm số lượng trạm, gán địa chỉ cho
các I/O phân tán, đồng nhất dữ liệu I/O, dạng thông báo chuẩn đoán và thông số
Bus sử dụng.
Tùy theo phạm vi chức năng, kiểu dịch vụ thực hiện người ta phân biệt các
dạng dịch vụ sau:
- DP-Master cấp 1 (DPM1), đây là một bộ điều khiển trung tâm trao đổi thông tin
với các trạm phân tán (DP-Slave) theo một chu kỳ thông báo xác định. Các thiết bị

của mạng nhưng cũng có thể là cách sắp xếp logic của các nút mạng, cách tổ chức
17
Lớp: CĐ.Điện 2 – K13
17
Báo cáo thực tập tốt nghiệp HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NỒNG ĐỘ CO
2
TẦNG HẦM NHÀ HH2-BẮC HÀ
logic các mối liên kết giữa các nút mạng.
Có thể phân biệt các dạng cấu trúc cơ bản là Bus, mạch vòng tích cực và hình
sao. Một số cấu trúc phức tạp hơn như cấu trúc cây đều có thể xây dựng trên cơ sở
phối hợp ba cấu trúc cơ sở này.
Trong công nghiệp người ta phân cấu trúc mạng Profibus ra làm nhiều dạng
cấu trúc theo cách sắp xếp các thiết bị trên một Bus, gồm các cấu trúc như sau:
- Cấu trúc Bus.
- Cấu trúc mạch vòng tích cực.
- Cấu trúc hình sao.
- Cấu trúc cây.
a. Cấu Trúc Bus
Trong cấu trúc này, tất cả các thành viên trong mạng đều được nối trực tiếp
với một đường dẫn chung. Đặc điểm cơ bản của cấu trúc Bus là việc sử dụng
chung một đường dẫn làm cho tiết kiệm được giá thành và công lắp đặt. Có ba loại
cấu hình kiểu Bus là Daisy-chain, Trunk-line/Drop-line và mạch vòng không tích
cực.
Với cấu hình dạng Daisy-chain, mỗi trạm được nối trực tiếp với nhau tại giao
điểm của hai đoạn dây dẫn, không qua một đoạn nối phụ nào:
Hình 1.6. Kiểu Daisy-chain.
Còn trong cấu hình Trunk-line/Drop-line mỗi trạm được nối với nhau qua
một đường nhánh (drop-line) để qua đường trục (Trunk-line):
18
Lớp: CĐ.Điện 2 – K13

20
Lớp: CĐ.Điện 2 – K13
20
Báo cáo thực tập tốt nghiệp HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NỒNG ĐỘ CO
2
TẦNG HẦM NHÀ HH2-BẮC HÀ
b. Cấu Trúc Mạch Vòng Tích Cực
Cấu trúc mạch vòng tích cực là cấu trúc mà các trạm trong cùng một mạng
được nối tuần tự từ điểm này đến điểm kia tạo thành một mạch vòng khép kín giữa
các trạm.
Điều đó làm cho mỗi thành viên trong mạng đều tham gia tích cực việc kiểm
soát dòng tín hiệu trên đường truyền. Trong cấu trúc này, mỗi trạm được nhận tín
hiệu truyền từ trạm trước nó và chuyển sang một trạm kế sau nó. Quá trình truyền
tín hiệu theo một chiều cứ tiếp tục cho đến khi tín hiệu được truyền quay về trạm
gửi ban đầu, khi đó tín hiệu sẽ bị hủy bỏ. Cấu trúc mạch vòng tích cực được chia
làm hai dạng:
- Dạng mạch vòng có điều khiển trung tâm, một trạm chủ sẽ kiểm soát việc
truy nhập đường dẫn của mạng :
Hình 1.9. Mạch vòng tích cực có điều khiển trung tâm.
- Dạng mạch vòng không có điều khiển trung tâm, các trạm đều bình đẳng như nhau
trong việc gửi và nhận dữ liệu. Việc kiểm soát đường dẫn do các trạm tự đảm nhận
và phân chia:
Hình 1.10. Mạch vòng tích cực không có điều khiển trung tâm.
21
Lớp: CĐ.Điện 2 – K13
21
Báo cáo thực tập tốt nghiệp HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NỒNG ĐỘ CO
2
TẦNG HẦM NHÀ HH2-BẮC HÀ
Ưu điểm của cấu trúc này là mỗi một nút mạng là một bộ khuếch đại, nên

trạm trung tâm có thể là một trạm chủ tích cực nếu nó kiểm soát toàn bộ truyền
thông của mạng hoặc chỉ là một bộ chuyển mạch thông thường.
Sử dụng cấu trúc hình sao có nhược điểm lớn, đó là khi trạm trung tâm bị sự cố
thì các thiết bị được nối với nó sẽ không hoạt động truyền thông được. Chính vì thế
mà khi sử dụng cấu trúc hình sao thì trạm trung tâm phải có độ tin cậy rất cao.
23
Lớp: CĐ.Điện 2 – K13
23
Báo cáo thực tập tốt nghiệp HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NỒNG ĐỘ CO
2
TẦNG HẦM NHÀ HH2-BẮC HÀ
Hình 1.14. Cấu trúc hình sao
Một nhược điểm nữa của cấu trúc hình sao là tốn dây dẫn nếu khoảng cách các
trạm trong mạng nhỏ hơn khoảng cách từ chúng tới trạm trung tâm. Tuy nhiên, vấn
đề này có thể được khắc phục bằng phương pháp áp dụng kỹ thuật chuyển mạch
trong mạng. Trong nhiều trường hợp một mạng cấu trúc hình sao về mặt vật lý lại
có cấu trúc logic như một hệ Bus bởi các trạm có thể tự do liên lạc như không có sự
tồn tại của trạm trung tâm.
d. Cấu Trúc Cây
Cấu trúc cây không phải là cấu trúc cơ bản mà thực chất là sự liên kết của các
mạng con có cấu trúc Bus, hình sao, mạch vòng,…. Cấu trúc cây là quá trình phân
chia đường trục ra các đường nhánh bằng cách sử dụng các bộ nối tích cực hoặc có
thể tăng số trạm cũng như phạm vi của mạng đồng nhất bằng các bộ lặp. Trường
hợp các mạng con khác loại thì phải dùng các bộ liên kết khác như: Bridge,
Router,
Gateway,…:
24
Lớp: CĐ.Điện 2 – K13
24
Báo cáo thực tập tốt nghiệp HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NỒNG ĐỘ CO