Chổồng 3. Kóỳt nọỳi caùc thióỳt bở õo lổồỡng vaỡ õióửu khióứn trong hóỷ thọỳng maỷng
Nguyóựn Kim Aẽnh & Nguyóựn Maỷnh Haỡ - Tổỷ õọỹng hoùa - BKN 34

Ch"ơng 3
Kết nối các thiết bị đo l"ờng và điều khiển
trong hệ thống mạng
3.1. Tổng quan chung
Để đ a ra giải pháp kết nối các thiết bị trong hệ thống mạng hợp lí thực
chất là thực hiện bài toán tích hợp. Cần thiết phải xét đến các yếu tố sau:
Bài toán công nghệ
Đây là một nhiệm vụ quan trọng trong tích hợp hệ thống, cần thiết phải
có các hiểu biết sâu sắc để lựa chọn các giải pháp phù hợp, chẳng hạn với
một ứng dụng có thời gian đáp ứng nhanh thì giải pháp truyền thông cũng
phải t ơng thích và ng ợc lại, do đó cần nắm vững công nghệ tr ớc khi thực
hiện bài toán tích hợp
Các yếu tố kỹ thuật
Khi thiết kế hệ thống mạng cũng cần quan tâm đến tính ổn định, khả
năng làm việc lâu dài cũng nh khả năng thay thế của các thiết bị trong
mạng
Vấn đề kinh tế
Đây là vấn đề cực kỳ quan trọng trong bất cứ thiết kế mạng nào. Với
các yêu cầu kỹ thuật đề ra có thể đáp ứng bằng nhiều ph ơng án nh ng
ph ơng án lựa chọn phải là ph ơng án ngoài việc thoả mãn các yêu cầu và
công nghệ và kỹ thuật thì phải thoả mãn yêu cầu về kinh tế. Chẳng hạn
trong một nhà máy Xi măng nọ hệ thống mạng dùng của Siemens với các
bộ điều khiển PLC S7-400 nh ng tất cả các Module I/O kết nối với các bộ
điều khiển này lại là loại của S7-300, thoạt nhiên chúng ta sẽ rất ngạc
nhiên, tại sao không đồng bộ hoá ??. Câu trả lời đó là vấn đề kinh tế

3.2. Giao diện mạng
Giao diện mạng là một thành phần ghép nối chính của một thiết bị với


AI

AO 3.2.2. Ghép nối PC
Giao diện trên PC cũng đ ợc thực hiện t ơng tự nh PLC, chúng đ ợc
thực hiện theo các cách sau:
- Card ghép nối qua khe cắm ISA, PCI
- Bộ thích ứng mạng (Adapter) qua cổng song song và nối tiếp
- Card PCMCIA
Card giao diện mạng
Trên Card th ờng có bộ vi xử lí đảm nhiệm chức năng xử lí giao thức,
tuy nhiên phần xử lí này có thể là toàn bộ hoặc có san sẻ cùng với phần
mềm. Tuy nhiên để đạt độ tin cậy cao trong các cuộc trao đổi tin các Card
giao diện th ờng đ ợc thiết kế có dự phòng.
Bộ thích ứng mạng (Adaptor) qua cổng song song và nối tiếp
Bộ thích ứng th ờng đ ợc sử dụng để chuyển đổi tín hiệu. Chẳng hạn
khi giao tiếp với PLC S7-200 thông qua cổng truyền thông RS485 thì cần có
bộ chuyển đổi RS485/RS232 để ghép nối với PC
Card PCMCIA
Đối với máy tính xách tay không có khả năng mở rộng qua các khe
cắm, bên cạnh ph ơng pháp sử dụng bộ thích ứng mạng, có thể ghép nối
qua khe cắm PCICIA với kích cỡ t ơng đối nhỏ. Ph ơng pháp này thích hợp
với các máy lập trình (PG) dùng để đặt cấu hình, tham số hoá và chuẩn
đoán hệ thống

3. Truyền thông S7 với Profibus
Nh đã trình bày trên phần tr ớc, Profibus là hệ thống Bus đ ợc ứng dụng rất
phổ biến trong các ứng dụng của Simatic, trong đó các thiết bị tham gia trong
mạng có thể là PLC-S7-300, S7-400 cũng nh các PC và PG. Cấu hình truyền
thông của S7 trong ứng dụng Profibus đ ợc trình bày trên hình 5.3 Hình 3.3. Truyền thông S7 với Profibus
4. Cấu hình cho hoạt động của PG
Thực chất PG là một máy tính công nghiệp, nh ng vị trí quan trọng của nó
lại chính là phần mềm đ ợc cài đặt trong đó. Đây là các phần mềm có bản quyền
nh : Step 7- V5.2, WinCC Nói chung giá của các phần mềm này v ợt nhiều
lần giá của phầm cứng. Thực tế PG đ ợc dùng làm công cụ để cài đặt phần mềm,
đặt lại cấu hình cho hệ thống cũng nh tham gia vào tham số hoá chuẩn đoán
Cấu hình hoạt động của PG đ ợc trình bày trên hình 5.4 Hình 3.4. Cấu hình cho hoạt động của PG
Chổồng 3. Kóỳt nọỳi caùc thióỳt bở õo lổồỡng vaỡ õióửu khióứn trong hóỷ thọỳng maỷng
Nguyóựn Kim Aẽnh & Nguyóựn Maỷnh Haỡ - Tổỷ õọỹng hoùa - BKN 38
5. Các đối tác truyền thông trên kết nối FDL
Việc thực hiện các giao thức truyền thông trong Bus tr ờng chỉ đ ợc
thực hiện trên lớp lên kết dữ liệu (FDL) và trên lớp vật lí. Việc kết nối các
đối tác truyền thông trên kết nối FDL đ ợc chỉ ra trên hình 5.5

Hình 3.5. Các đối tác truyền thông trên kết nối FDL
6. Các trạm Slave của Siemens và các nhà cung cấp khác trên Profibus-DP
Profibus cung cấp các dịch vụ cho các thiết bị chủ cũng nh cho các
thiết bị tớ để trao đổi thông tin trong mạng, về nguyên tắc các trạm tớ của
các hãng khác nhau hoàn toàn có thể trao đổi thông tin nếu tuân thủ các

năng can thiệp trong hệ PCS7 của ENG đ ợc trình bày trên hình sau: Hình 3.9. Trạm thiết kế kỹ thuật trong PCS7 (ENG)

Hình sau mô tả kết nối Bus hệ thống trong PCS7 giữa các thiết bị Simatic Hình 3.10. Kết nối Bus hệ thống trong PCS7

Một cấu hình mạng điển hình sử dụng môi tr ờng truyền dẫn cáp
quang là sử dụng cấu trúc mạng vòng lặp khép kín. Trong hệ thống mạng
của Simatic th ờng sử dụng cấu hình có dự phòng (Redandancy) nhằm
nâng cao độ tin cậy của hệ thống. Module thực hiện quá trình chuyển đổi
điện /quang và quang/điện trong Simatic là OLM (Optical Link Module).
Hình 5.11 mô tả kết nối này
Chổồng 3. Kóỳt nọỳi caùc thióỳt bở õo lổồỡng vaỡ õióửu khióứn trong hóỷ thọỳng maỷng
Nguyóựn Kim Aẽnh & Nguyóựn Maỷnh Haỡ - Tổỷ õọỹng hoùa - BKN 41

Hình 3.11. Kết nối vòng lặp khép kín có dự phòng

Trong một số ứng dụng đòi hỏi độ tin cậy cao việc sử dụng các PLC có
sự phòng sẽ làm tăng độ tin cậy. Hình 5.12 trình bày về cấu hình dự phòng
của PLC

Hình 3.12. Cấu hình PLC có dự phòng

Ngoài việc kết nối có dự phòng sử dụng OLM, Simatic còn đ a ra giải
pháp sử dụng module OSM nhằm nâng cao khả năng liên kết các đối tác
truyền thông trong mạng. Cấu hình này đ ợc trình bày trên hình 5.13