Thiết bị đo lưu lượng Coriolis Endress-Hauser

Thiết bị đo lưu lượng Coriolis Endress-Hauser.

Trong các dự án yêu cầu, để đảm bảo yêu cầu xác định được chính xác thể tích nước tinh khiết (qua hệ xử lý RO) bơm vào mỗi tank theo công thức lưu trữ, chúng tôi xử dụng cảm biến Mass Flowmeter Coriolis của Endress Hauser: 80F50-1758. Trong quá trình hoạt động, cảm biến đã chứng minh độ tin cậy và chuẩn xác trong sử dụng.

Hình: cảm biến Mass Flowmeter Coriolis của Endress Hauser được sử dụng tại Pepsico 

Nguyên lý vận hành của cảm biến lưu lượng Coriolit 80F50-1758

Lưu lượng kế Coriolit xác định lưu lượng bằng cách đo trực tiếp khối lượng của chất lỏng dịch chuyển qua cảm biến trên một đơn vị thời gian và khối lượng riêng của chất lỏng đó, nhờ thế mà có thể tính toán được thể tích chất lỏng chảy qua cảm biến trên một đơn vị thời gian

Phương pháp đo của cảm biến lưu lượng Coriolis dựa trên nguyên tắc đo lực Coriolis

Fc = 2 · ∆m (ν · ω)

Fc = Lực Coriolis

∆m = Khối lượng dịch chuyển trên một đơn vị thời gian

ω = vận tốc quay 

ν = Vận tốc thằng (xuyên tâm) trong một hệ quay hoặc giao động

            Độ lớn của lực Coriolis sẽ phụ thuộc vào ∆m ( khối lượng dịch chuyển), ν (vận tốc thẳng). ω (vận tốc quay) là một hằng số được nhờ các bộ phát giao động của cảm biến

Khi có một dòng chất lỏng chảy qua một lưu lượng kế Coriolit, nó sẽ được dẫn qua 2 ống song song, 2 ống này được một thiết bị truyền động tạo ra rung động ngược pha,. Tần số rung động nằm trong giải từ 80 đến 1000 xung/s.Nếu có lưu lượng chất lỏng chảy qua,  lực Coriolis sẽ hình thành tại 2 ống là nguyên nhân tạo nên sự dịch pha trong ống dao động

–         Khi không có lưu lượng (không có lưu lượng, hoặc chất lỏng đứng yên), hai ống dao động như hình (1)

–         Khối lượng của dòng chất lỏng sẽ làm chậm pha dao động tại đầu vào và nhanh pha dao động ở đầu ra thân cảm biến.

Sự lệch pha giữa 2 điểm A, B sẽ tăng lên nếu dòng khối lượng chất lỏng tăng thêm, cảm biến điện động sẽ ghi lại sự lệch pha đó, và nhờ thế ta có thể xác định được khối lượng chất lỏng đi qua cảm biến trên một đơn vị thời gian.

Để tính được thể tích của chất lỏng qua cảm biến trên một đơn vị thời gian, ngoài khối lượng ta phải tính toán được khối lượng riêng của chất lỏng (density) nữa.

Các ống đo được liên tục kích thích tại tần số cộng hưởng. Sử thay đổi của khối lượng riêng dẫn đến sự tự động điều chỉnh tần số đáp ứng của cảm biến để đạt đến cộng hưởng. Bộ vi xử lý dựa vào tần số cộng hưởng này tính toán được khối lượng riêng của chất lỏng chảy qua thâm cảm biến.

Phương pháp đo này ổn định, chính xác cao không bị phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất, độ nhớt hay độ dẫn điện của chất lỏng hay môi trường.

Tích hợp hệ thống tự động hóa tại Pepsico Bắc Ninh

Tích hợp hệ thống tự động hóa tại Pepsico Bắc Ninh.

Công ty PepsiCo đã chính thức khai trương nhà máy của mình tại Khu công nghiệp  VSIP Bắc Ninh vào ngày 15/10/2012. Đây là nhà máy nước giải khát và thực phẩm lớn nhất châu Á trong hệ thống PepsiCo toàn cầu với tổng vốn đầu tư 73 triệu USD. Dự án này là một phần trong cam kết đầu tư 250 triệu USD tại Việt Nam trong vòng ba năm mà PepsiCo toàn cầu đã công bố vào tháng 8/2010.

          Vào tháng 5 năm 2014, do yêu cầu về mở rộng công suất nhà máy để đáp ứng nhu cầu của thị trường, gói thầu thiết kế, lắp đặt và lập trình hệ pha chế mở rộng (Syrup) đã được tiến hành. Công Ty Cổ Phần Và Dịch Vụ Tự Động A2S đã thi công toàn bộ hệ thống điện và lập trình điều khiển của hệ thống mới.

                              Hình: hệ thống pha hương mới trong quá trình xây dựng
Hệ thống điều khiển sử dụng PLC S7- 300: CPU 317-2PN/DP của hãng SIEMENS có nhiệm vụ là như bộ não, trung tâm điều khiển của toàn hệ thống. Các tín hiệu nhiệt độ, áp suất, các tín hiệu bảo vệ được thu thập bởi các module I/O và về PLC hiển thị trên màn hình điều khiển giám sát công nghiệp (HMI – Human Machine Interface) MP377 12” của hãng SIEMENS. Qua  đó người vận hành có thể nhận biết được tình trạng hoạt động của hệ thống và có thể thay đổi các thông số điều khiển cho phù hợp.

                 Hình: Tủ inox (bên trái) điều khiển hệ thống đang trong quá trình lắp đặt
Phần mềm điều khiển được kết nối mạng Ethernet với hệ thống hiện hữu, đảm bảo quá trình làm việc ổn định, tự động hóa toàn diện từ khâu nhập nguyên liệu vào đến khâu bơm đi. Hệ thống pha chế mới được kết nối với hệ thống CIP, đảm bảo quá trình CIP hoàn toàn tự động theo quy trình hiện hành của nhà máy.

                                         Hình: giao diện điều khiển chính của hệ thống

Các đối tượng như thiết bị chấp hành (van, động cơ) có thể hoạt động ở 2 chế độ chính

–         Local: điều khiển trực tiếp bằng nút nhấn trên tủ điều khiển (phòng trường hợp PLC, hoặc màn hình HMI bị sự cố, hỏng)

–         Remote: điều khiển, giám sát trên màn hình HMI, ở chế độ này lại được chia thành 2 chế độ nhỏ:

·        Auto: chạy tự động hoàn toàn theo quy trình tự động, người vận hành ít phải tác động vào hệ thống

·        Manual: chạy riêng lẽ từ đối tượng theo ý muốn chủ định của người vận hành

 

Lượng nước cho mỗi quá trình và mỗi tăng được thể hiện trực quan dễ nhìn, và có thể lưu lại được trong Recipe, phần mềm điều khiển Recipe cung cấp 30 công thức khác nhau cho 30 sản phẩm khác nhau, nhờ đó khi chuyển đổi đơn hàng sản xuất, người vận hành có thể dễ dàng cài đặt , hệ thống có thể đi vào sản xuất sản phẩm khác ngay mà không cần thay đổi đáng kể

                                          Hình: màn hình cài đặt các tham số Recipe

Do yêu cầu đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm, tất cả các thiết bị trong hệ thống đều phải đáp ứng nhưng tiêu chuẩn rất cao về vệ sinh và an toàn thực phẩm. Quá trình thi công, nhân viên lắp đặt cũng phải tuân thủ các yêu cầu nghiêm ngặt về an toàn cũng như hợp vệ sinh. Nhờ thế, công trình sau khi nghiệm thu đạt chất lượng tốt, được đối tác tin tưởng và đánh giá cao.

Chúng tôi hiện là đại lý phân phối chính thức của nhiều hãng thiết bị công nghiệp như Siemens, Endress Houser, IFM, SICK, Danfoss…

            Công ty A2S tự hào là đối tác tin tưởng của khách hàng, các hệ thống do công ty thiết kế luôn được đối tác đánh giá cao, tin cậy, dễ sử dụng, được cập nhật,  nâng cấp liên tục đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của khách hàng và sự phát triển của công nghiệp hiện đại, đúng với triết lý của công ty: We care about the Future.

Van điện từ Festo trong nhà máy công nghiệp

Van điện từ Festo trong nhà máy công nghiệp.

Trong nhà máy công nghiệp,van điện từ được sử dụng nhiều để điều khiển đóng mở van khí nén trên đường ống hoặc chuyển động xylanh trong quá trình công nghệ. Rất nhiều loại van có thể sử dụng như SMC; ASCO, FESTO…Trong các dự án nhà máy bia van FESTO hay được sử dụng vì những đặc điểm kết cấu nhỏ gọn, hoạt động ổn định, độ bền cao. Cấu hình cho bộ van lắp trên đế của Festo như sau:

Trong đó:

Van điện từ có nhiều loại, với loại thông thường có mã dạng:

Với van thường quan tâm đến đặc tính kỹ thuật chính sau:

–   Van dạng rời (VUVG-L) hay  van lắp trên cùng một đế (VUVG-S)

–   Chiều dày van mm (10; 14)

–   Chức năng van: van 3/2 (3 cửa 2 vị trí); 5/2 (5 cửa 2 vị trí) hay dạng van  đặc biệt (3/3). Van 5/2 lưu ý loại van 1 hay 2 cuộn coil; van 3/2  chọn van thường đóng (NC) hay thường mở (NO) cho phù hợp yêu cầu thực tế.

–   Điện áp cấp cuộn coil van: 24VDC; 12VDC hay 5VDC

–   Kiểu kết nối đường ống khi trên van: ren (M5; M7) hay ống khí tự lựa (Q3; Q4; Q6)…

–   Kiểu kết nối và chiều dài cáp điều khiển

 Các phụ kiện đi kèm van có mã hàng theo bảng:

[1]: đế van, chọn theo số lượng van lắp trên đế

[2]; [3]: van điện từ, chọn theo thông số kỹ thuật nêu trên

[4]: đầu bịt vị trí van trống (dự phòng) trên đế van

[5]: tấm đệm trên đế van (dạng option theo từng ứng dụng)

[6]: rack gắn đế van (option)

[7]: tấm kẹp đế van vào rack (option)

[8]: đường xả khí

[9]: cáp điều khiển cấp nguồn cuộn coil

[10]; [11]: đường cấp khí nén

[12]: giảm âm

[13]: nắp chặn nút reset (đóng /mở bằng tay)

[14]: tagname cho vị trí reset 

Hệ thống van đầy đủ cần thêm các phụ kiện khác như bộ lọc khí + điều áp; fitting (đầu nối), dây khí nén.

Mã hàng bộ lọc thông thường: LFR-1/8-D-5M-MINI, tùy kích thước bộ lọc và ứng dụng người sử dụng lựa chọn.

Công ty A2S trải qua nhiều dự án sử dụng van FESTO với chất lượng tốt, đáp ứng yêu cầu điều khiển. Khách hàng có yêu cầu xin vui lòng liên hệ, chúng tôi sẵn sàng cung cấp hoặc tư vấn kỹ thuật đáp ứng yêu cầu khách hàng.

Kết nối hệ water de-ironing và hệ Braumat trong nhà máy bia

Vào mùa thu năm 1999, Berliner Kindl nhà máy bia tại Berlin-Neukölln quyết định xây dựng một nhà máy xử lý nước mới cho de-ironing của nước. Điều này là cần thiết để đảm bảo chất lượng cao của nước uống cần thiết cho quá trình sản xuất bia.

Một yêu cầu của điều khiển của nhà máylà hệ thống được điều khiển sử dụng cần phải có một hệ thống dây điện đơn giản và không tốn kém cùng với khả năng kết nối với Braumat (SISTAR) đã tồn tại trong các nhà máy bia.

Như đã đề cập trước đây, hệ thống dây điện đã được giảm đáng kể. Do đó, quyết định chỉ có thể ủng hộ một hệ thống thông minh wiring/field. AS-interface đã được lựa chọn, hệ thống bus trường cho cấp cơ sở.

Điều khiển và giám sát, cài đặt các parameter của nhà máy nước de-ironing được thực hiện bằng chương trình của Braumat (SISTAR) trong kết nối với một bộ điều khiển trung tâm (SIEMENS plc, S7).

Các trung tâm plc có card DP Profibus thông qua đó tất cả các bộ điều khiển trong nhà máy [urlhttp://a2s.com.vn/vn/news/285-cam-bien-ap-suat-ifm-trong-nha-may-bia]nhà máy bia[/url] được nối mạng Profibus. Mạng Profibus DP (dây màu tím 2 sợi cáp mạng) kết nối giao tiếp kết nối các hệ thống AS-i bằng một chuẩn giao tiếp (có xác nhận của SIEMENS Erlangen).

Giao tiếp chuẩn của hệ thống AS-i chính là trên các AS-i điều khiển của ifm electronic gmbh. Bộ điều khiển thực hiện các nhiệm vụ kiểm soát của hệ thống AS-i và/hoặc khi trong cổng hoạt động trao đổi dữ liệu trực tiếp giữa các AS-i slaves trong cùng mạng với nhau và với các plc trung tâm.

Cáp AS-i có một màu vàng và là cáp phẳng, được đặt từ bộ điều khiển AS-i master cho đến AS-i slaves.

TẬP TIN ĐÍNH KÈM

Hệ thống xử lý nước nấu bia với hệ thống Braumat

Description of AS-Interface : Mô tả hệ thống mạng AS-i

AS-Interface đã có mặt trên thị trường trong khoảng 20 năm. Ban đầu nó được phát triển chỉ cho ngành tự động bởi một công ty (Festo, SIEMENS, ifm electronic, vv) sau mà thành lập Hiệp hội quốc tế AS-Interface (hiệp hội AS-i).

Trong khi đó AS-i đã được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau (process technology, conveyor technology, etc.) Cơ sở quan trọng nhất của sự phát triển là một khả năng tương thích của tất cả các nhà sản xuất và tất cả các sản phẩm AS-i. Một tính năng quan trọng hơn nữa là việc truyền tải dữ liệu và cung cấp điện áp với các cảm biến và cơ cấu chấp hành trong lĩnh vực này thông qua một cáp 2 dây.

Cáp 2 dây có thể là một cáp vòng tiêu chuẩn (ví dụ như NYM 2×1.5 mm ² hoặc NYM-J 3×1.5mm ²) hoặc cáp vàng profiled. Cáp này là cáp AS-i phẳng
được kết nối với các AS-i slaves bằng công nghệ cách ly (tương tự như hệ thống fairy lights) thông qua tiêu chuẩn cáp phẳng phần dưới.

Cáp phẳng AS-i đảm bảo hệ thống dây điện nhanh và bảo vệ ngược cực. Điều này tiết kiệm thời gian và tiền bạc trong khi cài đặt, lắp đặt tại nhà máy, AS-i được điều khiển thông qua một Master, AS-i điều khiển (với 1 hoặc 2 AS-i Master).

Các Master trong mạng AS-i đảm bảo thông tin liên lạc của bộ điều khiển lên đến 31 AS-i slaves (I/O module và AS-i system) cho mỗi AS-i Master đã được cài đặt ở những nơi khác nhau trong toàn bộ nhà máy.

Giải pháp hệ thống AS-i: ví dụ AS-i AirBoxes cho điều khiển van khí nén, công tắc proximity tích hợp AS-i slaves, vv

Ngày nay các thiết bị ngày càng tích hợp theo tiêu chuẩn và AS-i ngày càng kết nối, tích hợp được vào rất nhiều mạng truyền thông trong công nghiệp ví dụ như Profibus DP, Interbus, Modbus, LON, etc.

Minh hoạ :

Bộ master AS-i của ifm

Một thiết bị mạng AS-i của hãng ifm

Các thành phần trong hệ AS-i đới với dự án trên gồm có:

– AC1006 AS-i DP controller with 2 masters
– AC1206 AS-i power supply , 2.8 A
– AC1211 AS-i PowerDecoupler, 24VDC, 300mA
– AC2250 AS-i SmartLine control cabinet module, 4DI
– AC2610 AS-i analog input module
– AC2611 AS-i analog output module
– AC2042 AS-i AirBox, 2×3/2-way valves, 2DI

– IN5225 dual sensor IND, 2DI
– E10320 switching cam, puck
– AC4000 AS-i flat cable, yellow

AS-i-dieu-khien-van-khi-nen

AS-i-ket-noi-proximity

Thiết bị AS-i

Sơ đồ tổng quan của hệ thống AS-i kết nối hệ nước với phần mềm Braumat:

TẬP TIN ĐÍNH KÈM

Liên Hệ :
Mr Nguyễn Trọng Huy
Email : lienhe@a2s.vn
Phone : 0903444912

Tài liệu học WinCC bằng hình ảnh

Gửi các bạn tài liệu training chính thống của Siemens.
Hướng dẫn học wincc bằng hình ảnh rất thiết thực, gần gũi và dễ học.
Chúc các bạn sử dụng hiệu quả!
Exam. pic.:

Link download: http://www.mediafire.com/file/84rpxsuay … aining.pdf

– Service 24/7 –
Tham khảo thêm tại : http://a2s.vn
Công ty CP dịch vụ và ứng dụng tự động A2S
Liên Hệ
Nguyễn Trọng Huy
Email : lienhe@a2s.vn
Phone : 0903444912

Mạng truyền thông công nghiệp Profibus

1. Truyền thông công nghiệp

Công nghệ thông tin đã thúc đẩy công nghệ tự động hoá phát triển. Nó làm thay đổi các cấp, cấu trúc và quá trình trong lĩnh vực tự động hoá và bây giờ có ảnh hưởng đến tất cả các lĩnh vực công nghiệp từ điều khiển quá trình, tự động hóa xí nghiệp, tự động hóa toà nhà đến điều khiển giao thông. Khả năng truyền thông của thiết bị và các đường truyền thông tin trong suốt, liên tục là các thành phần không thể thiếu của khái niệm tự động hoá trong tương lai. Sự truyền thông tăng không chỉ ở chiều ngang của cấp trường mà còn theo cả chiều cao qua tất cả các cấp.Hệ thống truyền thông công nghiệp có nhiều dạng Ethernet, PROFIBUS và ASI là các điều kiện lý tưởng cho việc nối mạng trong tất cả các lĩnh vực của quá trình sản xuất theo mỗi trường hợp ứng dụng và giá cả.
Cấp Actuator/Sensor: trong cấp này tín hiệu nhị phân của Sensor và cơ cấu chấp hành sẽ được truyền qua Bus Sensor/Actuator. Với cấp này kỹ thuật lắp đặt đặc biệt đơn giản và giá thành rẻ. Dữ liệu và điện áp cung cấp 24V cho thiết bị cuối được truyền trong môi trường chung, là tiêu chuẩn quan trọng. Việc truyền dữ liệu thực hiện theo chu kỳ. Asi là một hệ thống Bus thích hợp cho các ứng dụng của lĩnh vực này.

Cấp trường: Trong cấp này các thiết bị ngoại vi như I/O modul, bộ biến đổi đo lường, truyền động, van và các giao diện giao tiếp với hệ thống tự động hoá qua một hệ thống truyền thông thời gian thực hiệu quả. Sự truyền dữ liệu xử lý theo chu kỳ, trong khi đó các cảnh báo, thông số và dữ liệu chuẩn đoán được truyền không chu kỳ trong trường hợp có yêu cầu. PROFIBUS không những đáp ứng cho các yêu cầu này mà còn mang lại các giải pháp cho tự động hoá các quá trình sản xuất cũng như xử lý.

Cấp cell: trong cấp này thực hiện truyền thông giữa các thiết bị điều khiển lập trình với nhau như: PLC và IPC. Dòng thông tin đòi hỏi gói dữ liệu lớn và một số lượng lớn các chức năng truyền thông mạnh. Sự tích hợp các hệ thống truyền thông trong công ty như Intranet và Internet qua TCP/IP và Ethernet là các yêu cầu rất quan trọng.

Cuộc cách mạng công nghệ thông tin trong công nghệ tự động hoá mở ra 1 động lực mới ở tối ưu hoá việc xử lý và đóng một vai trò để sử dụng tốt hơn nguồn tài nguyên. Hệ thống truyền thông công nghiệp đảm nhận một vai trò quan trọng. Trong phần tiếp theo PROFIBUS được mô tả như một liên kết trung tâm cho dòng chảy thông tin trong tự động hoá. Sự mô tả của Asi hãy xem các tài liệu liên quan. Sự tích hợp của PROFIBUS trong mạng truyền thông trong xí nghiệp dựa trên cơ sở TCP/IP được giải thích chi tiết ở chương “kỹ thuật nâng cao”.

2. Công nghệ PROFIBUS

PROFIBUS là một Bus trường chuẩn mở rộng, không phụ thuộc vào nhà sản xuất dùng cho các ứng dụng trong tự động hoá sản xuất và xử lý. Sự độc lập và tính mở rộng được đảm bảo theo tiêu chuẩn quốc tế EN 50170 và EN 50254. PROFIBUS cho phép truyền thông giữa các thiết bị của các nhà sản xuất khác nhau không đòi hỏi giao tiếp đặc biệt. PROFIBUS không những sử dụng cho các ứng dụng nhanh theo chu kỳ mà còn cho các nhiệm vụ tryền thông đặc biệt. Nhờ sự phát triển kỹ thuật liên tục mà PROFIBUS vẫn còn là một hệ thống truyền thông công nghiệp trong tương lai.

PROFIBUS có các phương thức truyền thông được chia theo dạng truyền thông (Communication Profiles): DP và FMS. Tùy thuộc vào ứng dụng có thể sử dụng kỹ thuật truyền RS 485, IEC 1158-2 hoặc cáp quang. Trong tài liệu kỹ thuật nâng cao, tổ chức sử dụng PROFIBUS đang thực thi các khái niệm chung cho tích hợp dựa trên cơ sở TCP/IP.

Dạng ứng dụng (Application profiles): qui định các phương thức và công nghệ truyền tùy chọn cần thiết theo vùng ứng dụng cho các loại thiết bị. Các profiles này cũng qui định các đặc tính thiết bị mở rộng của nhà sản xuất.

2.1 Dạng truyền thông (Communication profiles): 

PROFIBUS communication Profiles qui định các trạm tuyền dữ liệu nối tiếp của nó qua môi trường truyền chung như thế nào.

DP

DP là dạng truyền thông được sử dụng nhiều nhất. Nó tối ưu hoá tốc độ truyền, hiệu quả và chi phí kết nối và được thiết kế đặc biệt cho truyền thông giữa các hệ thống tự động và ngoại vi phân tán. DP, là sự thay thế phù hợp cho truyền tín hiệu song song 24V thông thường trong tự động hoá sản xuất cũng như truyền tín hiệu Analog 4…20mA hoặc Hart trong tự động hoá xử lý.

FMS

Đây là dạng truyền thông đa năng cho các công việc truyền thông theo yêu cầu. FMS mang lại các chức năng truyền thông hiện đại cho truyền thông giữa các thiết bị thông minh (Intelligent Device). Tuy nhiên, do sự phát triển kỹ thuật của PROFIBUS và việc sử dụng TCP/IP ở cấp Cell mà FMS ngày càng chiếm một vai trò ít quan trọng trong tương lai.

2.2 Kỹ thuật truyền

Vùng ứng dụng của hệ thống Bus trường chủ yếu được xác định bằng sự lựa chọn kỹ thuật truyền hiện có. Cũng như các yêu cầu chung dựa trên hệ thống Bus như độ tin cậy, khoảng cách lớn và tốc độ truyền cao. Trong tự động hoá xử lý các yêu cầu khác phải được thoả mãn như hoạt động trong các vùng nguy hiểm, truyền dữ liệu và năng lượng trên cùng một cáp. Bởi vì vẫn chưa thể thoả mãn tất các các yêu cầu bằng một kỹ thuật truyền chung nên hiện vẫn có 3 phương pháp truyền (Physical profiles) cho PROFIBUS là:

* RS 485 dùng cho các ứng dụng vạn năng
* IEC 1158-2 dùng trong tự động hoá quá
trình.
* Cáp quang dùng chống nhiễu và mạng có
khoảng cách truyền lớn.

Trong tài liệu kỹ thuật nâng cao, có khuynh hướng dùng các thành phần của Ethernet thương mại với 10Mbit/s và 100Mbit/s như là cấp vật lý cho PROFIBUS.
Các bộ nối (Coupler) và Link dùng cho việc chuyển đổi giữa các kỹ thuật truyền khác nhau.

2.3 ứng dụng 

PROFIBUS Application Profiles mô tả các tác động qua lại giữa phương thức truyền thông với kỹ thuật truyền được sử dụng. Chúng cũng qui định các đặc tính của thiết bị trường trong suốt quá trình truyền thông qua PROFIBUS. Qui định ứng dụng quan trọng nhất của PROFIBUS là các qui định (Profiles) về PA, trong đó qui định các thông số và khối chức năng của các thiết bị tự động hoá quá trình như các bộ chuyển đổi đo, các van, các bộ định vị. Cao hơn là các bộ điều khiển tốc độ, HMI và các bộ mã hoá (Encoder) qui định các đặc tính thiết bị mở rộng của nhà sản xuất.

3. Các đặc tính cơ bản 

PROFIBUS qui định các đặc tính của một hệ thống Bus trường nối tiếp, với các qui định này các bộ điều khiển lập trình số đặt phân tán có thể nối mạng, từ cấp field tới cấp Cell. PROFIBUS là một hệ thống Multi-Master và cho phép kết hợp nhiều hệ thống tự động hoá, hệ thống công nghệ và hệ thống điều khiển với các thiết bị ngoại vi phân tán của chúng vào trong một Bus. Profibus có hai loại thiết bị sau:

Master xác định việc truyền dữ liệu trên BUS. Một Master được phép gửi thông báo mà không cần yêu cầu từ bên ngoài, khi nó giữ quyền truy cập BUS (giữ TOKEN). Các Master cũng được gọi là các trạm tích cực.

Slave là các thiết bị ngoại vi như các I/O, các van, các bộ truyền động và các bộ biến đổi đo lường. Chúng không có quyền truy cập BUS, có nghĩa là nó được phép nhận các thông báo hoặc gửi các thông báo tới các Master khi có yêu cầu. Slave cũng được gọi là các trạm thụ động. Các slave cần sử dụng ít giao thức BUS, sự trang bị của chúng đơn giản, kinh tế.

3.1 Cấu trúc của giao thức 

PROFIBUS dựa trên các tiêu chuẩn quốc tế công nhận. Cấu trúc của giao thức theo chuẩn OSI (Open System Interconnection), tương xứng với tiêu chuẩn quốc tế ISO 7498. Theo đó mỗi lớp truyền thực hiện một nhiệm vụ nhất định. Lớp 1 (Physical Layer) xác định các đặc điểm truyền vật lý. Lớp 2 (Date Link Layer) xác định phương thức truy cập BUS, Lớp 7 xác định các chức năng ứng dụng. Cấu trúc của giao thức PROFIBUS được mô tả trong hình.

DP là giao thức truyền thông hiệu quả, sử dụng cho lớp 1 và lớp 2 cũng như giao tiếp ứng dụng. Lớp 3 đến lớp 7 là không sử dụng. Qua cấu trúc này đảm bảo việc truyền dữ liệu nhanh và hiệu quả. Bản đồ liên kết dữ liệu trực tiếp (Direct Data Link Mapper, DDLM) cung cấp giao tiếp ứng dụng dễ dàng truy cập đến lớp 2.

Trong giao tiếp ứng dụng xác định các chức năng ứng dụng cho người dùng, cũng như các đặc tính hệ thống, đặc tính thiết bị của các loại DP khác nhau.
FMS là phương thức truyền thông vạn năng, sử dụng cho lớp 1, 2 và 7. Lớp ứng dụng 7 bao gồm Fieldbus Message Specification (FMS) và Lower Layer Interface (LLI). FMS xác định một lượng lớn các dịch vụ truyền thông mạnh cho truyền thông Master – Master, Master – Slave. LLI xác định các dịch vụ FMS trên phương thức truyền dữ liệu của lớp 2.

3.2 Kỹ thuật truyền RS – 485 

Kỹ thuật truyền RS – 485 thường được sử dụng nhất trong PROFIBUS. Nó được sử dụng trong tất cả các lĩnh vực ứng dụng mà yêu cầu tốc độ truyền cao, lắp đặt đơn giản, rẻ tiền. Nó sử dụng cáp đôi dây xoắn.

Kỹ thuật truyền RS – 485 dễ dàng sử dụng. Sự lắp đặt cáp đôi dây xoắn không đòi hỏi kiến thức cao. Cấu trúc BUS cho phép thêm vào hoặc tháo bớt ra các trạm hoặc vận hành hệ thống từng bước. Sự mở rộng sau này không làm ảnh hưởng đến các trạm đang hoạt động.

Tốc độ truyền có thể chọn trong vùng 9,6Kbit/s đế 12Mbit/s. Khi hệ thống hoạt động có thể chọn một tốc độ truyền duy nhất cho tất cả các thiết bị trên BUS.

Hướng dẫn lắp đặt RS – 485

Tất cả các thiết bị được kết nối trong cấu trúc BUS (Line). Trong một phân đoạn BUS có thể kết nối tối đa 32 trạm (Master hoặc Slave)

 

Bus được khống chế bằng việc kích hoạt một bộ điện trở đầu cuối, tại điểm bắt đầu và cuối của một công đoạn (xem hình trang bên). Để đảm bảo sự hoạt động không xảy ra lỗi, cả hai điện trở đầu cuối phải luôn luôn được cấp nguồn. Điện trở đầu cuối thường được tác động trong thiết bị hoặc trong các đầu nối.
Trong trường hợp có hơn 32 trạm hoặc để mở rộng vùng của network, repeater phải được sử dụng để kết nối các phân đoạn riêng lẻ.

Chiều dài cáp tối đa phụ thuộc vào tốc độ truyền, xem bảng 2. Các thông số kỹ thuật của chiều dài cáp trong bảng 2 dựa trên cáp loại A với các thông số sau:

• Trở kháng : 135 đến 165 
• Công suất : < 30pf/m
• Trở kháng vòng : 110 /km
• Wire gauge : 0,64 mm
• Tiết diện : > 0,34 mm2
Không nên sử dụng cáp dạng P. Mạng PROFIBUS dùng kỹ thuật truyền RS 485 thường sử dụng một đầu nối 9 chân, cấp bảo vệ IP 20. Sơ đồ chân và nối dây được cho ở hình 6. Ba dạng kết nối khác có thể thực hiện cho RS 485 có cấp bảo vệ IP 65/67 là:

– Đầu nối M12 dạng tròn theo IEC 947-5-2.
– Đầu nối HAN – BRID theo DESINA.
– Đầu nối Hibrid của Siemens.
Đầu nối HAN -BRID có thể dùng cho truyền dữ liệu qua cáp quang và điện áp nguồn 24 v cho các ngoại vi qua cáp đồng.
Cáp PROFIBUS được nhiều hãng sản xuất. Một ưu điểm đặc biệt là hệ thống được kết nối nhanh, nhờ một cáp đặc biệt và cầu nối đặc biệt làm cho việc nối dây rất đơn giản, nhanh chóng và tin cậy.
Khi kết nối tới trạm hãy đảm bảo rằng các đường dữ liệu không bị đảo ngược. Việc sử dụng đường dây dữ liệu có bọc là hoàn toàn cần thiết để hệ thống có khả năng tránh được những ảnh hưởng của từ trường. Vỏ bọc dây dẫn cần phải được nối vối PE ở cả 2 phía. Ngoài ra đường dây dữ liệu phải đặt cách cáp dẫn điện áp cao. Khi tốc độ truyền >= 1,5 Mbit/s không được sử dụng trong các đường nhánh cụt. Hiện có các đầu nối dạng cắm có khả năng kết nối trực tiếp cáp dữ liệu vào và cáp dữ liệu ra. Qua đó loại trừ sử dụng đường nhánh cụt và đầu nối BUS có thể cắm vào hoặc tháo ra khỏi BUS bất cứ thời gian nào mà không làm ảnh hưởng đế sự truyền dữ liệu.
Khi có vấn đề xảy ra trong mạng PROFIBUS thì hơn 90% các trường hợp là do nối dây và lắp đặt sai. Các vấn đề này có thể giải quyết bằng thiết bị BUS – tester, nó có thể phát hiện nhiều lỗi nối dây điển hình trước khi hoạt động.

Liên Hệ
Nguyễn Trọng Huy
Email : lienhe@a2s.vn
Phone : 0903444912

Sản phẩm Allen Bradley Rockwell Automation trong nhà máy bia

Sản phẩm Allen Bradley Rockwell Automation:

PLC của Allen Bradley lắp trong tủ điện:

PLC của Allen-Bradley

Tủ điện chứa PLC Allen Bradley:

Tủ điện chứa PLC Allen Bradley

Biến tần của Rockwell sử dụng trong hệ thống:

Biến tần của Rockwell sử dụng trong hệ thống

Đây là sản phẩm của Rockwell được tích hợp tại nhà máy bia Hà Nội – Hồng Hà:

Màn hình điều khiển dự phòng tại tủ điện của Allen Bradley

Màn hình điều khiển dự phòng tại tủ điện của Allen Bradley

 

Công ty chúng tôi cung cấp thiết bị và nhận lắp đặt,bảo dưỡng,bảo trì thiết bị này:

Công ty CP dịch vụ và ứng dụng tự động A2S

Liên Hệ
Nguyễn Trọng Huy
Email : lienhe@a2s.vn
Phone : 0903444912

Giải pháp nâng cấp hệ thống CEMAT V3 lên V7

Cemat được Siemens phát triển theo hướng là các thư viện hàm điều khiển và giám sát bao gồm một bộ hoàn chỉnh các hàm điều khiển trong PLC và trên HMI theo các tiêu chuẩn chung của nghành công nghiệp xi măng hoặc theo tiêu chuẩn riêng của các nhà sản xuất xi măng lớn như Holcim, Dyckerhoff, Bushehr, Caima, Alsen, Lafarge ….

Sơ lược về phần mềm Cemat :
Cemat là gói phần mềm giám sát và điều khiển được hãng Siemens phát triển riêng cho ứng dụng trong nghành xi măng từ hơn 35 năm qua.

Cemat được Siemens phát triển theo hướng là các thư viện hàm điều khiển và giám sát bao gồm một bộ hoàn chỉnh các hàm điều khiển trong PLC và trên HMI theo các tiêu chuẩn chung của nghành công nghiệp xi măng hoặc theo tiêu chuẩn riêng của các nhà sản xuất xi măng lớn như Holcim, Dyckerhoff, Bushehr, Caima, Alsen, Lafarge …. Các phiên bản khác nhau của Cemat được tích hợp trong các hệ thống điều khiển tương ứng của Siemens cùng thời kỳ đó. Các phiên bản trước năm 2000 Cemat được tích hợp cùng với hệ điều khiển Simatic S5 và phần mềm giám sát và vận hành Coros LSB/C, từ phiên bản V5 đến nay Cemat được tích hợp trên nền hệ thống DCS của Siemens là PCS7 .
Bài viết này sẽ không giới thiệu chi tiết cấu trúc của của hệ thống điều khiển Cemat, mà chỉ trình bày về các giải pháp nâng cấp từ các hệ thống cemat các phiên bản trước đây lên phiên bản hiện tại dựa trên dự án đã được thực hiện tại trạm nghiền Thủ Đức , công ty Xi măng Hà tiên 1
Các phiên bản Cemat chạy trên nền Coros LSB và Coros LSC :
Như đã trình bày trên đây, các phiên bản Cemat trước năm 2000 từ V1.8 đến V4 được phát triển dựa trên nền tảng phần cứng của hệ điều khiển Simatic S5.
Bảng thống kê phần cứng, phần mềm, và môi trường làm việc của các hệ Cemat từ V1.8 đến V4:

Các phiên bản Cemat chạy trên nền PCS7 :
Các phiên bản từ V5 đến nay được phát triển dựa trên nền hệ thống DCS của Siemens là PCS7
Bảng thống kê phần cứng, phần mềm, và môi trường làm việc của các hệ Cemat từ V5 đến V7:

Các giải pháp nâng cấp hệ thống Cemat :
Cùng với việc giới thiệu và cung cấp dòng PLC Simatic S7 có khả năng xử lý cũng như các chức năng chuyên dụng ngày càng mạnh, đến nay SIEMENS đã ngưng sản xuất CPU, module I/Os và module chức năng của dòng PLC Simatic S5. Mặt khác, các máy OS, ES của hệ Cemat trước đây chạy trên nền dos hoặc các hệ điều hành mà microsoft không còn hỗ trợ. Các yêu tố trên dẫn đến nhiều khó khăn rất lớn cho các kỹ sư nhà máy trong việc bảo trì và khắc phục sự cố. Do đó, sau đây chúng tôi xin trày bày các phương án có thể có để nâng cấp một hệ thống Cemat củ lên hệ thống Cemat phiên bản hiện tại V7.

1) Giải pháp chỉ nâng cấp phần OS, giữ lại phần PLC S5

Theo giải pháp này, chúng ta sẽ chỉ nâng cấp phần mềm giám sát và vận hành trên các máy tính (OS), không nâng cấp phần cứng và phần mềm điều khiển trên PLC S5 (AS).
Giải pháp này có ưu điểm là chi phí nâng cấp hệ thống thấp, thời gian nâng cấp nhanh, thời gian ngừng máy để chuyển đổi hệ thống rất ít …. Phù hợp với các hệ thống có phần cứng PLC S5 còn tốt, còn thiết bị dự phòng, hoặc chi phí đầu từ nâng cấp một lần quá lớn nên phải chia ra nâng cấp thành hai lần, nâng cấp phần OS trước, sau đó nâng cấp phần cứng và phần mềm điều khiển PLC sau.
2) Giải pháp nâng cấp toàn bộ hệ thống AS, ES và OS

Nâng cấp toàn bộ hệ thống, bao gồm nâng cấp PLC S5 thành PLC S7- 400 và nâng cấp ES, OS lên PCS7. Giải pháp này có ưu thế là sau khi nâng cấp thì hệ thống hoạt động ổn định, dễ bảo trì sữa chữa, các hệ ES, OS thân thiện và dễ sử dụng … Tuy nhiên chi phí đầu tư cao hơn, cần thời gian dừng máy để lắp đặt chuyển đổi phần cứng từ PLC S5 lên PLC S7.
Giới thiệu hệ thống Cemat V3 máy nghiền 4 trạm nghiền Thủ Đức – công ty xi măng Hà Tiên 1 :
Hệ thống giám sát và điều khiển máy nghiền số 4, trạm nghiền Thủ Đức, công ty Xi măng Hà Tiên 1, được nhà thầu FCB Cement (Fives Group) xây dựng năm 1998
Cấu hình hệ thống CEMAT V3 máy nghiền 4 – Cty Xi măng Hà Tiên 1, xây dựng năm 1998:

Hệ thống bao gồm :

– 01 Trạm AS : PLC SIMATIC S5 155U và 07 trạm I/Os phân bố qua mạng Profibus

– 01 Trạm ES : Engineering station, phần mềm Cemat V3, Coros LS-B chạy trên nền Flex OS

– 02 Trạm OS : Operating station , phần mềm Cemat V3, Coros LS-B chạy trên nền Flex OS

– Mạng truyền thông AS – OS là SINEC L2

Bộ controller SIMATIC S5 155U máy nghiền 4 – nhà máy Xi măng Hà Tiên 1:

Máy tính vận hành OS, Cemat V3, Coros LS-B chạy trên hệ điều hành Flex OS :

Giải pháp nâng cấp hệ thống Cemat máy nghiền 4 trạm nghiền Thủ Đức – công ty xi măng Hà Tiên 1 :
Giải pháp nâng cấp được công ty Xi măng Hà Tiên 1 lựa chọn là giải pháp nâng cấp thay thế toàn bộ hệ thống điều khiển, từ Cemat V3 lên Cemat V7.
Cấu hình hệ thống CEMAT V7 máy nghiền 4 – Cty Xi măng Hà Tiên 1 sau khi nâng cấp :


Trạm AS : PLC SIMATIC S7-417 sau khi nâng cấp
* Nâng cấp mạng truyền thông SINEC L2 lên mạng ETHERNET.
* Thời gian dừng máy để chuyển đổi hệ thống là 10 tiếng đồng hồ

Máy tính vận hành OS, Cemat V7 + PCS7 chạy trên hệ điều hành Windows XP :


Liên Hệ
Nguyễn Trọng Huy
Email : lienhe@a2s.vn
Phone : 0903444912

Truyền thông với MPI

Truyền thông mạng MPI

Subnets_in_Simatic

Overview
To meet the different communication requirements at cell level (non-time-critical) and field level (time-critical) SIEMENS offers the following subnets.

MPI
The MPI subnet is designed for use at the cell level. MPI is the multipoint interface in SIMATIC® S7, and C7.
The MPI is basically a PG interface, that is, it is designed for the connection of PGs (for startup and testing) and OPs (human-machine interface). The MPI subnet can, however, also be used for networking a small number of CPUs.

Industrial Ethernet 
Industrial Ethernet is the network for the plant management and cell levels in the SIMATIC® open, manufacturer-independent communication system.
Industrial Ethernet is designed for non-time-critical transmission of large quantities of data and uses gateways to provide facilities for connection to remote networks.

PROFIBUS 
PROFIBUS is the network for the cell and field levels in the SIMATIC® open, manufacturer-independent communication system. There are two versions:
• PROFIBUS is for non-time-critical communication between equal, intelligent
nodes at cell level.
• PROFIBUS DP is the fieldbus for time-critical, cyclic data exchange
between intelligent masters and field devices.

Point-to-Point Connection
Point-to-point connections are primarily used for non-time-critical data exchange between two stations or for connecting devices such as OPs, printers, bar code scanners, magnetic stripe ID card readers, etc. to a station.

AS Interface
The Actuator-Sensor-Interface is a subnet for the lowest process level in an automation system. The AS Interface enables binary sensors and actuators to be networked.

Truyền thông trong S7

Global Data

This communication method enables data to be exchanged between CPUs cyclically with the MPI interface without programming. Data is exchanged at the scan cycle checkpoint when the process image is updated. On the S7-400™, data exchange can also be initiated using SFCs. Global data can be inputs, outputs, bit memories, timers, counters and data block areas. Data communication is not programmed, but configured by means of a global data table. None of the connections on the CPU need to be used for global data communication.

Basic Communication

This communication method can be used with all S7-300™/400™ CPUs for transmitting data with the MPI subnet or within a station on its K bus.
System functions (SFCs), such as X_SEND at the Send end and X_RCV at the Receive end, are called in the user program. The maximum amount of user data is 76 bytes. When the system function is called, a connection to the communication partner is established and cleared dynamically. One free connection is required on the CPU.

Extended Communication

You can use this communication method with all S7-400™ CPUs. Up to 64KBytes of data can be transmitted with any subnet (MPI, Profibus, Industrial Ethernet). This transmission is done with system functions (SFBs), which also allow communication with acknowledgement. Data can also be read from or written to an S7-300™ (PUT/GET blocks). You can not only transfer data, but also perform control functions, like Stop or Start, on the communication partner. Configured connections (connection table) are required for communication by this method. These connections are established on a complete restart of the station and usually remain in force. Free connections on the CPU are necessary for this.

Mang MPI

Introduction
Every programming device has an MPI interface. The MPI interface of the CPU enables all intelligent modules in a PLC to be accessed, for example, the function modules of a station.
Each MPI node needs its own MPI address (between 0 and 126, the default settings are PG=0, OP/TD=1, and CPUs=2).
In the S7-300™, the MPI bus is looped through on the K bus on a one-to-one basis. This means that every node on the K bus (FMs and CPs) in the S7-300™ rack is also an MPI node and needs to have its own MPI address.
In the S7-400™, communication frames are converted for the internal K bus
(10.5 Mbps) via the MPI (187.5 Kbps). In an S7-400™ rack, only the CPU has its own MPI address. The other intelligent modules, such as FMs and CPs, do not have a separate MPI number.
Connection Facilities
The main advantage is that several devices can establish a communication link with the CPU at the same time. This means, for example, that a programming device, an HMI device and a link with another PLC can be in operation at the same time.
The MPI interface also makes it possible to create a network in which a network administrator has central access with a PG to all the intelligent modules in the stations connected.
The number of channels for connection to other communication partners that can be used at the same time depends on the type of CPU. For example, the CPU 314 has four connection resources and the CPU 416 has sixty-four.
Features
Main features of the MPI interface:
• RS 485 physics
• Transmission rate 19.2 Kbps or 187.5 Kbps or 1.5 Mbps
• Distances up to 50 m (between 2 neighboring nodes) and with two repeaters,
1100 m and 23.8 km with optical fiber and star coupler.
• Profibus components (cables, connectors)
…

– Service 24/7 –

Liên Hệ
Nguyễn Trọng Huy
Email : lienhe@a2s.vn
Phone : 0903444912

Mạng truyền thông công nghiệp Profibus

1. Truyền thông công nghiệp

Công nghệ thông tin đã thúc đẩy công nghệ tự động hoá phát triển. Nó làm thay đổi các cấp, cấu trúc và quá trình trong lĩnh vực tự động hoá và bây giờ có ảnh hưởng đến tất cả các lĩnh vực công nghiệp từ điều khiển quá trình, tự động hóa xí nghiệp, tự động hóa toà nhà đến điều khiển giao thông. Khả năng truyền thông của thiết bị và các đường truyền thông tin trong suốt, liên tục là các thành phần không thể thiếu của khái niệm tự động hoá trong tương lai. Sự truyền thông tăng không chỉ ở chiều ngang của cấp trường mà còn theo cả chiều cao qua tất cả các cấp.Hệ thống truyền thông công nghiệp có nhiều dạng Ethernet, PROFIBUS và ASI là các điều kiện lý tưởng cho việc nối mạng trong tất cả các lĩnh vực của quá trình sản xuất theo mỗi trường hợp ứng dụng và giá cả.
Cấp Actuator/Sensor: trong cấp này tín hiệu nhị phân của Sensor và cơ cấu chấp hành sẽ được truyền qua Bus Sensor/Actuator. Với cấp này kỹ thuật lắp đặt đặc biệt đơn giản và giá thành rẻ. Dữ liệu và điện áp cung cấp 24V cho thiết bị cuối được truyền trong môi trường chung, là tiêu chuẩn quan trọng. Việc truyền dữ liệu thực hiện theo chu kỳ. Asi là một hệ thống Bus thích hợp cho các ứng dụng của lĩnh vực này.

Cấp trường: Trong cấp này các thiết bị ngoại vi như I/O modul, bộ biến đổi đo lường, truyền động, van và các giao diện giao tiếp với hệ thống tự động hoá qua một hệ thống truyền thông thời gian thực hiệu quả. Sự truyền dữ liệu xử lý theo chu kỳ, trong khi đó các cảnh báo, thông số và dữ liệu chuẩn đoán được truyền không chu kỳ trong trường hợp có yêu cầu. PROFIBUS không những đáp ứng cho các yêu cầu này mà còn mang lại các giải pháp cho tự động hoá các quá trình sản xuất cũng như xử lý.

Cấp cell: trong cấp này thực hiện truyền thông giữa các thiết bị điều khiển lập trình với nhau như: PLC và IPC. Dòng thông tin đòi hỏi gói dữ liệu lớn và một số lượng lớn các chức năng truyền thông mạnh. Sự tích hợp các hệ thống truyền thông trong công ty như Intranet và Internet qua TCP/IP và Ethernet là các yêu cầu rất quan trọng.

Cuộc cách mạng công nghệ thông tin trong công nghệ tự động hoá mở ra 1 động lực mới ở tối ưu hoá việc xử lý và đóng một vai trò để sử dụng tốt hơn nguồn tài nguyên. Hệ thống truyền thông công nghiệp đảm nhận một vai trò quan trọng. Trong phần tiếp theo PROFIBUS được mô tả như một liên kết trung tâm cho dòng chảy thông tin trong tự động hoá. Sự mô tả của Asi hãy xem các tài liệu liên quan. Sự tích hợp của PROFIBUS trong mạng truyền thông trong xí nghiệp dựa trên cơ sở TCP/IP được giải thích chi tiết ở chương “kỹ thuật nâng cao”.

2. Công nghệ PROFIBUS

PROFIBUS là một Bus trường chuẩn mở rộng, không phụ thuộc vào nhà sản xuất dùng cho các ứng dụng trong tự động hoá sản xuất và xử lý. Sự độc lập và tính mở rộng được đảm bảo theo tiêu chuẩn quốc tế EN 50170 và EN 50254. PROFIBUS cho phép truyền thông giữa các thiết bị của các nhà sản xuất khác nhau không đòi hỏi giao tiếp đặc biệt. PROFIBUS không những sử dụng cho các ứng dụng nhanh theo chu kỳ mà còn cho các nhiệm vụ tryền thông đặc biệt. Nhờ sự phát triển kỹ thuật liên tục mà PROFIBUS vẫn còn là một hệ thống truyền thông công nghiệp trong tương lai.

PROFIBUS có các phương thức truyền thông được chia theo dạng truyền thông (Communication Profiles): DP và FMS. Tùy thuộc vào ứng dụng có thể sử dụng kỹ thuật truyền RS 485, IEC 1158-2 hoặc cáp quang. Trong tài liệu kỹ thuật nâng cao, tổ chức sử dụng PROFIBUS đang thực thi các khái niệm chung cho tích hợp dựa trên cơ sở TCP/IP.

Dạng ứng dụng (Application profiles): qui định các phương thức và công nghệ truyền tùy chọn cần thiết theo vùng ứng dụng cho các loại thiết bị. Các profiles này cũng qui định các đặc tính thiết bị mở rộng của nhà sản xuất.

2.1 Dạng truyền thông (Communication profiles): 

PROFIBUS communication Profiles qui định các trạm tuyền dữ liệu nối tiếp của nó qua môi trường truyền chung như thế nào.

DP

DP là dạng truyền thông được sử dụng nhiều nhất. Nó tối ưu hoá tốc độ truyền, hiệu quả và chi phí kết nối và được thiết kế đặc biệt cho truyền thông giữa các hệ thống tự động và ngoại vi phân tán. DP, là sự thay thế phù hợp cho truyền tín hiệu song song 24V thông thường trong tự động hoá sản xuất cũng như truyền tín hiệu Analog 4…20mA hoặc Hart trong tự động hoá xử lý.

FMS

Đây là dạng truyền thông đa năng cho các công việc truyền thông theo yêu cầu. FMS mang lại các chức năng truyền thông hiện đại cho truyền thông giữa các thiết bị thông minh (Intelligent Device). Tuy nhiên, do sự phát triển kỹ thuật của PROFIBUS và việc sử dụng TCP/IP ở cấp Cell mà FMS ngày càng chiếm một vai trò ít quan trọng trong tương lai.

2.2 Kỹ thuật truyền

Vùng ứng dụng của hệ thống Bus trường chủ yếu được xác định bằng sự lựa chọn kỹ thuật truyền hiện có. Cũng như các yêu cầu chung dựa trên hệ thống Bus như độ tin cậy, khoảng cách lớn và tốc độ truyền cao. Trong tự động hoá xử lý các yêu cầu khác phải được thoả mãn như hoạt động trong các vùng nguy hiểm, truyền dữ liệu và năng lượng trên cùng một cáp. Bởi vì vẫn chưa thể thoả mãn tất các các yêu cầu bằng một kỹ thuật truyền chung nên hiện vẫn có 3 phương pháp truyền (Physical profiles) cho PROFIBUS là:

* RS 485 dùng cho các ứng dụng vạn năng
* IEC 1158-2 dùng trong tự động hoá quá
trình.
* Cáp quang dùng chống nhiễu và mạng có
khoảng cách truyền lớn.

Trong tài liệu kỹ thuật nâng cao, có khuynh hướng dùng các thành phần của Ethernet thương mại với 10Mbit/s và 100Mbit/s như là cấp vật lý cho PROFIBUS.
Các bộ nối (Coupler) và Link dùng cho việc chuyển đổi giữa các kỹ thuật truyền khác nhau.

2.3 ứng dụng 

PROFIBUS Application Profiles mô tả các tác động qua lại giữa phương thức truyền thông với kỹ thuật truyền được sử dụng. Chúng cũng qui định các đặc tính của thiết bị trường trong suốt quá trình truyền thông qua PROFIBUS. Qui định ứng dụng quan trọng nhất của PROFIBUS là các qui định (Profiles) về PA, trong đó qui định các thông số và khối chức năng của các thiết bị tự động hoá quá trình như các bộ chuyển đổi đo, các van, các bộ định vị. Cao hơn là các bộ điều khiển tốc độ, HMI và các bộ mã hoá (Encoder) qui định các đặc tính thiết bị mở rộng của nhà sản xuất.

3. Các đặc tính cơ bản 

PROFIBUS qui định các đặc tính của một hệ thống Bus trường nối tiếp, với các qui định này các bộ điều khiển lập trình số đặt phân tán có thể nối mạng, từ cấp field tới cấp Cell. PROFIBUS là một hệ thống Multi-Master và cho phép kết hợp nhiều hệ thống tự động hoá, hệ thống công nghệ và hệ thống điều khiển với các thiết bị ngoại vi phân tán của chúng vào trong một Bus. Profibus có hai loại thiết bị sau:

Master xác định việc truyền dữ liệu trên BUS. Một Master được phép gửi thông báo mà không cần yêu cầu từ bên ngoài, khi nó giữ quyền truy cập BUS (giữ TOKEN). Các Master cũng được gọi là các trạm tích cực.

Slave là các thiết bị ngoại vi như các I/O, các van, các bộ truyền động và các bộ biến đổi đo lường. Chúng không có quyền truy cập BUS, có nghĩa là nó được phép nhận các thông báo hoặc gửi các thông báo tới các Master khi có yêu cầu. Slave cũng được gọi là các trạm thụ động. Các slave cần sử dụng ít giao thức BUS, sự trang bị của chúng đơn giản, kinh tế.

3.1 Cấu trúc của giao thức 

PROFIBUS dựa trên các tiêu chuẩn quốc tế công nhận. Cấu trúc của giao thức theo chuẩn OSI (Open System Interconnection), tương xứng với tiêu chuẩn quốc tế ISO 7498. Theo đó mỗi lớp truyền thực hiện một nhiệm vụ nhất định. Lớp 1 (Physical Layer) xác định các đặc điểm truyền vật lý. Lớp 2 (Date Link Layer) xác định phương thức truy cập BUS, Lớp 7 xác định các chức năng ứng dụng. Cấu trúc của giao thức PROFIBUS được mô tả trong hình.

DP là giao thức truyền thông hiệu quả, sử dụng cho lớp 1 và lớp 2 cũng như giao tiếp ứng dụng. Lớp 3 đến lớp 7 là không sử dụng. Qua cấu trúc này đảm bảo việc truyền dữ liệu nhanh và hiệu quả. Bản đồ liên kết dữ liệu trực tiếp (Direct Data Link Mapper, DDLM) cung cấp giao tiếp ứng dụng dễ dàng truy cập đến lớp 2.

Trong giao tiếp ứng dụng xác định các chức năng ứng dụng cho người dùng, cũng như các đặc tính hệ thống, đặc tính thiết bị của các loại DP khác nhau.
FMS là phương thức truyền thông vạn năng, sử dụng cho lớp 1, 2 và 7. Lớp ứng dụng 7 bao gồm Fieldbus Message Specification (FMS) và Lower Layer Interface (LLI). FMS xác định một lượng lớn các dịch vụ truyền thông mạnh cho truyền thông Master – Master, Master – Slave. LLI xác định các dịch vụ FMS trên phương thức truyền dữ liệu của lớp 2.

3.2 Kỹ thuật truyền RS – 485 

Kỹ thuật truyền RS – 485 thường được sử dụng nhất trong PROFIBUS. Nó được sử dụng trong tất cả các lĩnh vực ứng dụng mà yêu cầu tốc độ truyền cao, lắp đặt đơn giản, rẻ tiền. Nó sử dụng cáp đôi dây xoắn.

Kỹ thuật truyền RS – 485 dễ dàng sử dụng. Sự lắp đặt cáp đôi dây xoắn không đòi hỏi kiến thức cao. Cấu trúc BUS cho phép thêm vào hoặc tháo bớt ra các trạm hoặc vận hành hệ thống từng bước. Sự mở rộng sau này không làm ảnh hưởng đến các trạm đang hoạt động.

Tốc độ truyền có thể chọn trong vùng 9,6Kbit/s đế 12Mbit/s. Khi hệ thống hoạt động có thể chọn một tốc độ truyền duy nhất cho tất cả các thiết bị trên BUS.

Hướng dẫn lắp đặt RS – 485

Tất cả các thiết bị được kết nối trong cấu trúc BUS (Line). Trong một phân đoạn BUS có thể kết nối tối đa 32 trạm (Master hoặc Slave)

Bus được khống chế bằng việc kích hoạt một bộ điện trở đầu cuối, tại điểm bắt đầu và cuối của một công đoạn (xem hình trang bên). Để đảm bảo sự hoạt động không xảy ra lỗi, cả hai điện trở đầu cuối phải luôn luôn được cấp nguồn. Điện trở đầu cuối thường được tác động trong thiết bị hoặc trong các đầu nối.
Trong trường hợp có hơn 32 trạm hoặc để mở rộng vùng của network, repeater phải được sử dụng để kết nối các phân đoạn riêng lẻ.

Chiều dài cáp tối đa phụ thuộc vào tốc độ truyền, xem bảng 2. Các thông số kỹ thuật của chiều dài cáp trong bảng 2 dựa trên cáp loại A với các thông số sau:

• Trở kháng : 135 đến 165 
• Công suất : < 30pf/m
• Trở kháng vòng : 110 /km
• Wire gauge : 0,64 mm
• Tiết diện : > 0,34 mm2
Không nên sử dụng cáp dạng P. Mạng PROFIBUS dùng kỹ thuật truyền RS 485 thường sử dụng một đầu nối 9 chân, cấp bảo vệ IP 20. Sơ đồ chân và nối dây được cho ở hình 6. Ba dạng kết nối khác có thể thực hiện cho RS 485 có cấp bảo vệ IP 65/67 là:

– Đầu nối M12 dạng tròn theo IEC 947-5-2.
– Đầu nối HAN – BRID theo DESINA.
– Đầu nối Hibrid của Siemens.
Đầu nối HAN -BRID có thể dùng cho truyền dữ liệu qua cáp quang và điện áp nguồn 24 v cho các ngoại vi qua cáp đồng.
Cáp PROFIBUS được nhiều hãng sản xuất. Một ưu điểm đặc biệt là hệ thống được kết nối nhanh, nhờ một cáp đặc biệt và cầu nối đặc biệt làm cho việc nối dây rất đơn giản, nhanh chóng và tin cậy.
Khi kết nối tới trạm hãy đảm bảo rằng các đường dữ liệu không bị đảo ngược. Việc sử dụng đường dây dữ liệu có bọc là hoàn toàn cần thiết để hệ thống có khả năng tránh được những ảnh hưởng của từ trường. Vỏ bọc dây dẫn cần phải được nối vối PE ở cả 2 phía. Ngoài ra đường dây dữ liệu phải đặt cách cáp dẫn điện áp cao. Khi tốc độ truyền >= 1,5 Mbit/s không được sử dụng trong các đường nhánh cụt. Hiện có các đầu nối dạng cắm có khả năng kết nối trực tiếp cáp dữ liệu vào và cáp dữ liệu ra. Qua đó loại trừ sử dụng đường nhánh cụt và đầu nối BUS có thể cắm vào hoặc tháo ra khỏi BUS bất cứ thời gian nào mà không làm ảnh hưởng đế sự truyền dữ liệu.
Khi có vấn đề xảy ra trong mạng PROFIBUS thì hơn 90% các trường hợp là do nối dây và lắp đặt sai. Các vấn đề này có thể giải quyết bằng thiết bị BUS – tester, nó có thể phát hiện nhiều lỗi nối dây điển hình trước khi hoạt động.

Liên Hệ
Nguyễn Trọng Huy
Email : lienhe@a2s.vn
Phone : 0903444912