Điều khiển và giám sát PLC S7-1200 qua Web Server

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện – điện tử GVHD : Th.S Phan Văn Hiệp

SVTH : Nguyễn Phước Hiền MSSV : 0851030028

LỜI MỞ ĐẦU

Từ khi công nghiệp ra đời, máy móc được đưa vào phục vụ sản xuất, vì vậy con người

đã được giải phóng khỏi lao động chân tay rất nhiều. Bên cạnh đó, sản phẩm làm ra được tăng

lên đáng kể về số lượng và chất lượng được ổn định. Tuy nhiên, cùng với sự phát triển như vũ

bão của khoa học kỹ thuật, tự động hóa trong công nghiệp ra đời, từng bước hình thành và tiến

bộ theo sự phát triển của nền công nghiệp hiện đại. Đây chính là một bước ngoặt lớn thứ hai

trong nền sản xuất hàng hóa của con người. Con người giờ đây thật sự được giải phóng khỏi

lao động chân tay hay những lao động trong các môi trường độc hại, thay vào đó là những cỗ

máy thông minh, làm việc hiệu quả cao.

Sự ra đời PLC (Programable Logic Controller) giúp cho việc lập trình với sự hỗ trợ

của máy tính để quản lý hoạt động các hệ thống trong công nghiệp trở nên đơn giản hơn. Sự

phát triển của PLC đã đem lại nhiều thuận lợi và làm cho các thao tác máy trở nên nhanh,

nhạy, dễ dàng và tin cậy hơn. PLC có khả năng thay thế hoàn toàn cho các phương pháp điều

khiển truyền thông dùng rơle; khả năng điều khiển thiết bị dễ dàng và linh hoạt dựa trên việc

lập trình các lệnh logic cơ bản; khả năng định thời, đếm; giải quyết các vấn đề toán học và

công nghệ; khả năng tạo lập, gởi đi, tiếp nhận những tín hiệu nhằm mục đích kiểm soát sự

kích hoạt hoặc đình chỉ những chức năng của máy hoặc một dây chuyền công nghệ. Bên cạnh

đó PLC còn thích hợp trong môi trường công nghiệp nhờ khả năng chống nhiễu tốt; cấu trúc

dạng modul rất thuận tiện cho việc thiết kế, mở rộng, cải tạo nâng cấp; lập trình dễ dàng; có

những modul chuyên dụng để thực hiện những chức năng đặc biệt hay những modul truyền

thông để kết nối PLC với mạng công nghiệp hoặc mạng internet; có thể thay đổi chương trình

hoặc thay đổi trực tiếp các thông số mà không cần thay đổi lại chương trình.

Mặc dù đã cố gắng rất nhiều nhưng cũng không thể tránh khỏi những hạn chế, thiếu sót.

Chúng em rất mong nhận được sự phê bình và đóng góp ý kiến từ thầy (cô) để đồ án tốt

nghiệp hoàn thiện hơn.

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện – điện tử GVHD : Th.S Phan Văn Hiệp

SVTH : Nguyễn Phước Hiền MSSV : 0851030028

LỜI CẢM ƠN

Đồ án tốt nghiệp là đúc kết quá trình học tập trong những năm tháng tại trường Đại Học

Mở TP.HCM, để đạt được kết quả như hôm nay, ngoài sự phấn đấu bản thân là sự quan tâm

giúp đỡ của quý thầy cô tại trường, đặc biệt là các thầy cô tại khoa Xây Dựng Và Điện. Bên

cạnh đó là sự chia sẽ kinh nghiệm từ các bạn tại lớp CN08B1

Qua đây, em cũng xin gởi lời cảm ơn chân thành đến thầy PHAN VĂN HIỆP người đã

nhiệt tình giúp đỡ em trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp này.

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện – điện tử GVHD : Th.S Phan Văn Hiệp

SVTH : Nguyễn Phước Hiền MSSV : 0851030028

MỤC LỤC

Mục lục

Lời mở đầu

Lời cảm ơn

Chương 1: NGHIÊN CỨU VỀ HỆ THỐNG PLC SIEMENS

1.1. Sơ lược về lịch sử phát triển 1

1.2. Cấu trúc và nghiên cứu hoạt động của một PLC

1.2.1 Cấu trúc

1.2.2 Hoạt động của một PLC

1.2.3 Cổng truyền thông PLC S7-1200

1.2.4.Giới thiệu về mạng Industrial Ethernet (Profinet)

1

1

2

6

8

1.3. Giới thiệu thiết bị lập trình SIMATIC S7-1200

1.3.1 Giới thiệu về PLC S7-1200

1.3.2 Cấu trúc bộ nhớ

1.3.3 Cấu trúc phần cứng S7-1200

10

15

30

Chương 2: PHẦN MỀM LẬP TRÌNH TIA PORTAL V11

2.1. Giới thiệu TIA PORTAL V11 34

2.2. Các tập lệnh PLC S7-1200 44

Chương 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG BỘ MÔ PHỎNG IN/OUT CỦA

PLC

3.1. Lên bảng vẽ bộ mô phỏng I/O của PLC S7-1200

3.2. Một số linh kiện cần thiết

3.3. Hình ảnh mô hình thực tế

Chương 4: ỨNG DỤNG WEBSERVER VỚI PLC S7-1200

4.1. Giới thiệu về ứng dụng webserver với PLC S7-1200

4.2. Standard web pages

4.3. User-Defined web pages

4.3.1. Các bước căn bản để tạo 1 trang User-defined web

4.3.2. Những đặc điểm chính của trang User-defined web

4.3.3. Hiển thị biến trên CPU từ trang web

4.3.4. Viết giá trị biến vào CPU với sự hỗ trợ của trang web

4.3.5. Nối các biến với các phần chữ trong file HTML

4.5.Cơ chế chức năng của ứng dụng

4.5.1. Tính năng chính của chương trình S7

4.5.2. Những tính năng chính của file HTML

4.5. Hướng dẫn sử dụng ứng dụng

89

94

95

97

104

108

111

113

115

116

122

131

KẾT LUẬN

PHỤ LỤC

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện – điện tử GVHD :Th.S Phan Văn Hiệp

SVTH: Nguyễn Phước Hiền MSSV: 0851030028 1

Chương 1: NGHIÊN CỨU VỀ HỆ THỐNG PLC SIEMENS

1.1. Sơ lược về lịch sử phát triển

-Thiết bị điều khiển lập trình đầu tiên (Programmable Controller) đã được những nhà thiết kế

cho ra đời năm 1968 (Công ty General Motor - Mỹ). Tuy nhiên, hệ thống này còn khá đơn

giản và cồng kềnh, người sử dụng gặp nhiều khó khăn trong việc vận hành hệ thống. Vì vậy

các nhà thiết kế từng bước cải tiến hệ thống đơn giản, gọn nhẹ, dễ vận hành, nhưng việc lập

trình cho hệ thống còn khó khăn, do lúc này không có các thiết bị lập trình ngoại vi hổ trợ

cho công việc lập trình.

-Để đơn giản hóa việc lập trình, hệ thống điều khiển lập trình cầm tay (Programmable

Controller Handle) đầu tiên được ra đời vào năm 1969. Điều này đã tạo ra một sự phát triển

thật sự cho kỹ thuật điều khiển lập trình. Trong giai đoạn này các hệ thống điều khiển lập

trình (PLC) chỉ đơn giản nhằm thay thế hệ thống Relay và dây nối trong hệ thống điều khiển

cổ điển. Qua quá trình vận hành, các nhà thiết kế đã từng bước tạo ra được một tiêu chuẩn

mới cho hệ thống, tiêu chuẩn đó là: dạng lập trình dùng giản đồ hình thang (The diagroom

format). Trong những năm đầu thập niên 1970, những hệ thống PLC còn có thêm khả năng

vận hành với những thuật toán hỗ trợ (arithmetic), “vận hành với các dữ liệu cập nhật” (Data

Manipulation). Do sự phát triển của loại màn hình dùng cho máy tính (Cathode Ray Tube:

CRT), nên việc giao tiếp giữa người điều khiển để lập trình cho hệ thống càng trở nên thuận

tiện hơn.

-Sự phát triển của hệ thống phần cứng và phần mềm từ năm 1975cho đến nay đã làm cho hệ

thống PLC phát triển mạnh mẽ hơn với các chức năng mở rộng: hệ thống ngõ vào/ra có thể

tăng lên đến 8.000 cổng vào/ra, dung lượng bộ nhớ chương trình tăng lên hơn 128.000 từ bộ

nhớ (word of memory). Ngoài ra các nhà thiết kế còn tạo ra kỹ thuật kết nối với các hệ thống

PLC riêng lẻ thành một hệ thống PLC chung, tăng khả năng của từng hệ thống riêng lẻ. Tốc

độ xử lý của hệ thống được cải thiện, chu kỳ quét (Scan) nhanh hơn làm cho hệ thống PLC

xử lý tốt với những chức năng phức tạp số lượng cổng ra/vào lớn.

-Trong tương lai hệ thống PLC không chỉ giao tiếp với các hệ thống khác thông qua CIM

(Computer Intergrated Manufacturing) để điều khiển các hệ thống: Robot, Cad/Cam… ngoài

ra các nhà thiết kế còn đang xây dựng các loại PLC với các chức năng điều khiển “thông

minh” (intelligence) còn gọi là các siêu PLC (super PLCS) cho tương lai.

1.2. Cấu trúc và nghiên cứu hoạt động của một PLC

1.2.1 Cấu trúc:

-Một hệ thống điều khiển lập trình cơ bản phải gồm có hai phần: khối xử lý trung tâm (CPU:

Central Processing Unit : CPU) và hệ thống giao tiếp vào/ra (I/0).

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện – điện tử GVHD :Th.S Phan Văn Hiệp

SVTH: Nguyễn Phước Hiền MSSV: 0851030028 2

Hình 1.1-Sơ đồ khối của một hệ thống điều khiển lập trình

Hình 1.2-Sơ đồ khối tổng quát của CPU

1.2.2. Hoạt động của một PLC :

-CPU có 3chế độ hoạt động: chế độ STOP, chế độ STARTUP và chế độ RUN. Các LED

trạng thái trên mặt trước của CPU biểu thị chế độ hiện thời của sự vận hành.

 Trong chế độ STOP, CPU không thực thi chương trình nào, và ta có thể tải xuống

một đề án.

 Trong chế độ STARTUP, các OB khởi động (nếu có) được thực thi một lần. Các sự

kiện ngắt không được xử lý cho đến pha khởi động của chế độ RUN.

 Trong chế độ RUN, chu kỳ quét được thực thi một cách lặp lại. Các sự kiện ngắt có

thể xuất hiện và được thực thi tại bất kỳ điểm nào nằm trong pha chu kỳ chương trình.

-Ta không thể tải xuống một project trong khi đang ở chế độ RUN. CPU hỗ trợ một sự

STARTUP để đi vào chế độ RUN.STARTUP không bao gồm một sự đặt lại bộ nhớ.Tất cả

các hệ thống không có khả năng giữ và dữ liệu người dùng đều được khởi chạy tại một sự

STARTUP.Dữ liệu người dùng có khả năng giữ vẫn được giữ nguyên.

-Một bộ nhớ đặt lại sẽ xóa tất cả các bộ nhớ làm việc, xóa các vùng nhớ có khả năng giữ và

không có khả năng giữ, và sao chép bộ nhớ nạp đến bộ nhớ làm việc. Một sự đặt lại bộ nhớ

không xóa đi bộ đệm chẩn đoán hay các giá trị được lưu vĩnh viễn của địa chỉ IP.

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện – điện tử GVHD :Th.S Phan Văn Hiệp

SVTH: Nguyễn Phước Hiền MSSV: 0851030028 3

-Ta có thể chỉ định chế độ bật nguồn của CPU hoàn thành với phương pháp khởi động lại

bằng cách sử dụng phần mềm lập trình. Biểu tượng cấu hình này xuất hiện trong mục

Device Configuration đối với CPU đang trong khởi động. Khi nguồn được bật, CPU thực

hiện một tuần tự các kiểm tra chẩn đoán bật nguồn và khởi chạy hệ thống.CPU sau đó sẽ đi

vào chế độ bật nguồn tương ứng. Tất nhiên các lỗi được phát hiện sẽ ngăn không cho CPU đi

vào chế độ RUN. CPU hỗ trợ các chế độ bật nguồn sau đây:

 Chế độ STOP

 Chuyển sang chế độ RUN sau khi STARTUP

 Chuyển sang chế độ trước đó sau khi STARTUP

Hình 1.3

-Ta có thể thay đổi chế độ vận hành hiện thời bằng cách sử dụng các lệnh “STOP” hay

“RUN” từ các công cụ trực tuyến của phần mềm lập trình. Ta cũng có thể bao gồm một lệnh

STP trong chương trình để chuyển CPU về chế độ STOP. Điều này cho phép ta dừng sự thực

thi chương trình dựa trên logic lập trình.

-Trong chế độ STOP, CPU 1 xử lý bất kỳ các yêu cầu truyền thông

nào (thích hợp) và 2 thực hiện tự chẩn đoán

Hình 1.4

-Trong chế độ STOP, CPU không thực thi chương trình người dùng, và các cập nhật tự động

của ảnh tiến trình sẽ không xuất hiện.

-Ta có thể tải xuống project chỉ khi CPU ở trong chế độ STOP.

-Trong chế độ RUN, CPU thực hiện các tác vụ được thể hiện như trong hình sau đây:

Hình 1.5

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện – điện tử GVHD :Th.S Phan Văn Hiệp

SVTH: Nguyễn Phước Hiền MSSV: 0851030028 4

STARTUP

A Xóa vùng nhớ I.

B Khởi chạy các ngõ ra cả với giá trị cuối cùng hay giá trị thay thế.

C Thực thi các OB khởi động.

D Sao chép trạng thái của các ngõ vào vật lý đến vùng nhớ I.

E Lưu trữ bất kỳ các sự kiện ngắt nào vào trong thứ tự để xử lý trong chế độ RUN.

F Kích hoạt việc ghi vùng nhớ Q đến các ngõ ra vật lý.

RUN

1 Ghi bộ nhớ Q đến các ngõ ra vật lý.

2 Sao chép trạng thái các ngõ vào vật lý đến vùng nhớ I.

3 Thực thi các OB chu kỳ chương trình.

4 Thực hiện các chẩn đoán tự kiểm tra.

5 Xử lý các ngắt và truyền thông trong suốt bất kỳ phần nào của chu kỳ quét.

Tiến trình khởi động (STARTUP)

-Khi trạng thái hoạt động thay đổi từ STOP sang RUN, CPU xóa đi các ngõ vào ảnh tiến

trình, khởi chạy các ngõ ra ảnh tiến trình và thực thi các OB khởi động. Bất kỳ việc đọc nào

truy xuất đến các ngõ vào ảnh tiến trình bằng các lệnh trong các OB khởi động sẽ đọc giá trị

zero hơn là giá trị ngõ vào vật lý hiện thời. Do vậy, để đọc trạng thái hiện thời của một ngõ

vào vật lý trong suốt chế độ khởi động, ta phải thực hiện một việc đọc tức thời. Các OB khởi

động và bất kỳ các FC và FB nào có liên quan sẽ được thực thi tiếp theo. Nếu có nhiều hơn 1

OB khởi động tồn tại, mỗi OB đó sẽ được thực thi theo thứ tự số hiệu OB, trong đó số hiệu

OB thấp nhất được thực thi đầu tiên.

-Mỗi OB khởi động bao gồm thông tin khởi động giúp ta xác định tính hợp lệ của các dữ liệu

lưu giữ và của đồng hồ giờ trong ngày. Ta có thể lập trình các lệnh bên trong các OB khởi

động để kiểm tra các giá trị khởi động này và để thực hiện thao tác thích hợp. Các vùng khởi

động sau đây được hỗ trợ bởi các OB khởi động:

Ngõ vào Kiểu dữ liệu Miêu tả

LostRetentive Bool Bit này đúng nếu các vùng lưu trữ dữ liệu giữ đã

bị mất.

LostRTC Bool Bit này đúng nếu đồng hồ giờ trong ngày

(Real time Clock) đã bị mất.

CPU còn thực hiện các tác vụ sau đây trong suốt quá trình khởi động:

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện – điện tử GVHD :Th.S Phan Văn Hiệp

SVTH: Nguyễn Phước Hiền MSSV: 0851030028 5

 Các ngắt được sắp thứ tự nhưng không được thực thi trong suốt pha khởi động

 Không có việc giám sát thời gian chu trình nào được thực hiện trong suốt pha khởi

động

 Sự cấu hình làm thay đổi các module HSC, PWM và PtP đều có thể được thực hiện

trong lúc khởi động

 Sự vận hành thực tế của các module HSC, PWM và PtP chỉ xuất hiện trong chế độ

RUN

Sau khi sự thực thi của các OB khởi động đã hoàn thành, CPU đi vào chế độ RUN và thực thi

các tác vụ điều khiển trong một chu kỳ quét liên tiếp.

Việc thực thi chu kỳ quét trong suốt chế độ RUN

-Đối với mỗi chu kỳ quét, CPU ghi các ngõ ra, đọc các ngõ vào, thực thi chương trình người

dùng, cập nhật các module truyền thông, thực hiện các công việc nội dịch (housekeeping) và

đáp ứng đến các sự kiện ngắt của người dùng và các yêu cầu truyền thông. Các yêu cầu

truyền thông được xử lý một cách định kỳ xuyên suốt quá trình quét.

-Các hoạt động này (ngoại trừ các sự kiện ngắt của người dùng) được thực hiện thường xuyên

và theo một trật tự tuần tự. Các sự kiện ngắt của người dùng được kích hoạt sẽ được phục vụ

với mức ưu tiên theo trật tự mà chúng xuất hiện.

-Hệ thống đảm bảo rằng chu kỳ quét sẽ được hoàn tất trong một chu kỳ thời gian được gọi là

thời gian chu trình tối đa, nếu không một sự kiện lỗi thời gian sẽ được sinh ra.

 Mỗi chu kỳ quét bắt đầu bằng việc tìm kiếm các giá trị hiện thời của các ngõ ra kiểu

số hay kiểu tương tự từ ảnh tiến trình và sau đó ghi chúng đến các ngõ ra vật lý của

CPU, các module SB và SM được cấu hình cho việc cập nhật I/O tự động (cấu hình

mặc định). Khi một ngõ ra vật lý được truy xuất bởi một lệnh, cả ảnh tiến trình ngõ ra

và bản thân ngõ ra vật lý đều được cập nhật.

 Chu kỳ quét tiếp tục bằng việc đọc các giá trị hiện thời của các ngõ vào kiểu số hay

kiểu tương tự từ CPU, các module SB, SM được cấu hình cho việc cập nhật I/O tự

động (cấu hình mặc định), và sau đó ghi các giá trị này đến ảnh tiến trình. Khi một

ngõ vào vật lý được truy xuất bởi một lệnh, giá trị của ngõ vào vật lý được truy xuất,

nhưng ảnh tiến trình ngõ vào không được cập nhật.

 Sau khi đọc các ngõ vào, chương trình người dùng được thực thi từ lệnh đầu tiên

cho đến lệnh cuối cùng. Điều này bao gồm tất cả các OB chu kỳ chương trình cộng

với tất cả các FC và FB có liên quan củ chúng. Các OB chu kỳ chương tình được

thực thi theo trật tự của số hiệu OB, trong đó số hiệu OB thấp nhất được thực thi trước

tiên.

-Việc xử lý các truyền thông xuất hiện mộtcách định kỳ trong suốt quá trình quét, có thể ngắt

sự thực thi chương trình người dùng.

-Các kiểm tra tự chẩn đoán bao gồm cả các kiểm tra định kỳ của hệ thống và các kiểm tra

trạng thái module I/O.

-Các ngắt có thể xuất hiện trong suốt bất kỳ phần nào của chu kỳ quét, và được điều khiển

theo sự kiện. Khi một sự kiện xuất hiện, CPU ngắt chu kỳ quét và gọi OB đã được cấu hình

để thực thi sự kiện đó. Sau khi OB hoàn thành việc thực thi sự kiện, CPU khôi phục lại sự

thực thi của chương trình người dùng tại điểm ngắt.

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện – điện tử GVHD :Th.S Phan Văn Hiệp

SVTH: Nguyễn Phước Hiền MSSV: 0851030028 6

Trên đây chỉ là mô tả hoạt động đơn giản của một PLC, với hoạt động này sẽ giúp cho người

thiết kế nắm được nguyên tắc của một PLC. Nhằm cụ thể hóa hoạt động của một PLC, sơ đồ

hoạt động của một PLC là một vòng quét (Scan) như sau:

Hình 1.6- Vòng quét của một PLC

1.2.3 Cổng truyền thông PLC S7-1200:

Cổng truyền thông PROFINET

Hình 1.7

CPU S7-1200 có một cổng PROFINET được tích hợp, hỗ trợ cả tiêu chuẩn truyền thông

Ethernet và dựa trên TCP/IP. Các giao thức ứng dụng sau đây được hỗ trợ bởi CPU S7-1200:

 Giao thức điều khiển vận chuyển (Transport Control Protocol – TCP)

 ISO trên TCP (RFC 1006)

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện – điện tử GVHD :Th.S Phan Văn Hiệp

SVTH: Nguyễn Phước Hiền MSSV: 0851030028 7

CPU S7-1200 có thể giao tiếp với các CPU S7-1200 khác, với thiết bị lập trình STEP 7 Basic,

với các thiết bị HMI, và với các thiết bị không phải của Siemens bằng cách sử dụng các giao

thức truyền thông TCP tiêu chuẩn. Có hai cách để giao tiếp sử dụng PROFINET:

 Kết nối trực tiếp: sử dụng kết nối trực tiếp khi ta đang sử dụng một thiết bị lập trình,

HMI hay một CPU khác được kết nối đến một CPU riêng lẻ.

 Kết nối mạng: sử dụng các truyền thông mạng khi ta đang kết nối với hơn hai thiết bị

(ví dụ các CPU, HMI, các thiết bị lập trình, và các thiết bị không phải của Siemens).

Hình 1.8- Kết nối trực tiếp: thiết bị lập trình được kết nối đến CPU S7-1200.

Hình 1.9- Kết nối trực tiếp: HMI được kết nối đến CPU S7-1200.

Hình 1.10- Kết nối trực tiếp: một CPU S7-1200 kết nối với một CPU S7-

1200

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện – điện tử GVHD :Th.S Phan Văn Hiệp

SVTH: Nguyễn Phước Hiền MSSV: 0851030028 8

Hình 1.11- Kết nối mạng: có nhiều hơn 2 thiết bị được kết nối với nhau,

bằng cách sử dụng một bộ chuyển mạch Ethernet CSM1277 (số 1 như hình vẽ).

-Một bộ chuyển mạch Ethernet là không cần thiết đối với một kết nối trực tiếp giữa một thiết

bị lập trình hay HMI với một CPU. Bộ chuyển mạch Ethernet chỉ được yêu cầu cho một

mạng với nhiều hơn 2 CPU hay các thiết bị HMI. Bộ chuyển mạch Ethernet 4 cổng

CSM1277 của Siemens có thể được dùng để kết nối các CPU và các thiết bị HMI. Cổng

PROFINET trên CPU S7-1200 không chứa một thiết bị chuyển mạch Ethernet.

Số lượng tối đa các kết nối đối với cổng PROFINET

Cổng PROFINET trên CPU hỗ trợ các kết nối truyền thông đồng thời sau đây:

 3 kết nối đối với truyền thông HMI đến CPU.

 1 kết nối đối với truyền thông thiết bị lập trình (PG) đến CPU.

 8 kết nối đối với truyền thông chương trình S7-1200 bằng cách sử dụng các lệnh khối

T (TSEND_C, TRCV_C, TCON, TDISCON, TSEN, TRCV).

 3 kết nối đối với một CPU S7-1200 thụ động giao tiếp với một CPU S7 tích cực.

 CPU S7 tích cực sử dụng các lệnh GET và PUT (S7-300 và S7-400) hay cáclệnh

ETHx_XFER (S7-200).

 Một kết nối truyền thông S7-1200 tích cực chỉ có thể thực hiện với các lệnh khối T.

1.2.4.Giới thiệu về mạng Industrial Ethernet (Profinet) :

-IE (Industrial Ethernet), mạng Ethernet công nghiệp là mạng phục vụ cho cấp quản lý và cấp

phân xưởng để thực hiện truyền thông giữa các máy tính và các hệ thống tự động hóa. Nó

phục vụ cho việc trao đổi một lượng thông tin lớn, truyền thông trên một phạm vi rộng. Các

bộ xử lý truyền thông dùng trong mạng luôn kiểm tra xem đường dẫn có bị chiếm dụng

không. Nếu không thì một trạm nào đó trong mạng có thể gửi điện tín đi, khi xảy ra xung đột

trên mạng vì có hai trạm gửi thì ngừng ngay lại và quá trình gửi điện tín được thực hiện lại

sau một thời gian nhất định, thời gian này được xác định theo luật toán học ngẫu nhiên.

Mạng Ethernet công nghiệp có những tính chất đặc trưng sau:

-Mạng Ethernet công nghiệp sử dụng thủ tục truyền thông ISO và TCP/IP (Transmission

Control Protocol/ Internet Protocol).

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện – điện tử GVHD :Th.S Phan Văn Hiệp

SVTH: Nguyễn Phước Hiền MSSV: 0851030028 9

-Theo phương pháp thâm nhập đường dẫn đã chọn (CSMA/CD- Carrier Sense Multiple

Access with Collision Detecsion) thì các thành viên trong mạng Ethernet công nghiệp đều

bình đẳng với nhau.

-Theo tiêu chuẩn truyền thông ISO và ISO on TCP thì các trạm không phải của Siemens cũng

có khả năng tích hợp vào mạng, nói một cách khác Ethernet công nghiệp là mạng truyền

thông mở.

Các thông số của mạng Ethernet công nghiệp:

-Chuẩn truyền thông : IEEE 802.3.

-Số lượng trạm : Tối đa 1024 trạm.

-Phương pháp thâm nhập đường dẫn : CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with

Collision Detecsion).

Môi trường truyền thông:

-Dây dẫn:

+Cáp đồng.

+Cáp đôi dây xoắn.

-Cáp quang: cáp thủy tinh hoặc chất dẻo.

Kiểu nối : Đường thẳng, cây , hình sao và hình tròn.

Dịch vụ truyền thông : S7- Function ISO- Transport ISO-on-TCP

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện – điện tử GVHD :Th.S Phan Văn Hiệp

SVTH: Nguyễn Phước Hiền MSSV: 0851030028 10

Hình 1.12

1.3.Giới thiệu thiết bị lập trình SIMATIC S7-1200:

1.3.1 Giới thiệu về PLC S7-1200 :

-Bộ điều khiển logic khả trình (PLC) S7-1200 mang lại tính linh hoạt và sức mạnh để điều

khiển nhiều thiết bị đa dạng hỗ trợ các yêu cầu về điều khiển tự động. Sự kết hợp giữa thiết

kế thu gọn, cấu hình linh hoạt và tập lệnh mạnh mẽ đã khiến cho S7-1200 trở thành một

giải pháp hoàn hảo dành cho việc điều khiển nhiều ứng dụng đa dạng khác nhau.

-Kết hợp một bộ vi xử lý, một bộ nguồn tích hợp, các mạch ngõ vào và mạch ngõ ra trong

một kết cấu thu gọn, CPU trong S7-1200 đã tạo ra một PLC mạnh mẽ. Sau khi người dùng

tải xuống một chươngtrình, CPU sẽ chứa mạch logic được yêu cầu để giám sát và điều khiển

các thiết bị nằm trong ứng dụng. CPU giám sát các ngõ vào và làm thay đổi ngõ ra theo logic

của chương trình người dùng, có thể bao gồm các hoạt động như logic Boolean, việc đếm,

định thì, các phép toán phức hợp và việc truyền thông với các thiết bị thông minh khác.

-Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ việc truy xuất đến cả CPU và chương trình điều khiển:

 Mỗi CPU cung cấp một sự bảo vệ bằng mật khẩu cho phép người dùng cấu hình việc

truy xuất đến các chức năng của CPU.

 Người dùng có thể sử dụng chức năng “know-how protection” để ẩn mã nằm trong

một khối xác định.

-CPU cung cấp một cổng PROFINET để giao tiếp qua một mạng PROFINET. Các module

truyền thông là có sẵn dành cho việc giao tiếp qua các mạng RS232 hay RS485.

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện – điện tử GVHD :Th.S Phan Văn Hiệp

SVTH: Nguyễn Phước Hiền MSSV: 0851030028 11

Hình 1.13

1 Bộ phận kết nối nguồn

2 Các bộ phận kết nối dây người dùng có thể tháo được (phía sau các nắp che)

2 Khe cắm thẻ nhớ nằm dưới cửa phía trên

3 Các LED trạng thái dành cho I/O tích hợp

4 Bộ phận kết nối PROFINET (phía trên CPU.

Các kiểu CPU khác nhau cung cấp một sự đa dạng các tính năng và dung lượng giúp

cho người dùng tạo ra các giải pháp có hiệu quả cho nhiều ứng dụng khác nhau.