Chương 1: Giới thiệu chuẩn truyền thông Profinet Chương nà trình bà hái niệm về chuẩn truyền thông Profinet và nêu các đặc điểm của Profinet, hàm truyền giữa các PLC của hãng Siemen với nhau. So sánh chuẩn Profinet so với chuẩn Profibus.1 Tổng quan về truyền thông giữa các PLC Siemen: Vấn đề giao tiếp giữa các thiết bị chấp hành, giữa PLC với má t nh cũng như giữa các loại PLC với nhau đang được các hãng phát triển rất mạnh. Hãng Si m n đang à những tiên phong trong ĩnh vực này. Simantic Net là mạng truyền thông cho phép kết nối với các bộ điều khiển của Siemen, các máy tính chủ, các trạm làm việc.
Theo các yêu cầu về chức năng các ớp trong tổ chức điều hành, quản lý sản xuất thì mạng công nghiệp được chia thành nhiều cấp bao gồm: cấp điều hành quản lý, cấp phân ưởng, cấp trường và cấp cơ cấu chấp hành - cảm biến - đối tượng. Th o phương pháp tổ chức hệ thống như trên Simantic cung cấp các cấp mạng theo yêu cầu hác nhau như: Industrial Ethernet (IEEE802. Các yêu cầu cho tự động hóa được phân loại theo các cấp như trình bà ở hình 1.1: Cấp quản lý (Managerment): Ở cấp quản trị, các công việc giám sát được sử lý thì ảnh hưởng đến toàn bộ các công việc. Bao gồm ưu trữ các gí trị, thông số các uá trình cũng như những tối ưu hóa và phân t ch các chức năng ử lý, xuất các kết quả thành báo cáo, in ấn và truyền tải thông tin.
Cấp Cell: Ở cấp này, các chức năng tự động hóa và tối ưu hóa được xử lý tự động. Các P C PC và HMI được nối lại với nhau. Cấp Field: là cấp kết nới giữa máy móc và PLC, Các thiết bị trường đo ường, báo động và phát các lệnh từ cấp C đến máy móc. Ở cấp nà thường sắp xếp truyền thông phân cấp (nhiều thiết bị truyền thông tới một master).
TRANG - 7 Luan van Cấp Process: Cấp này chính là cấp của Actuator/Sensor, các master truyền thông cới các Actuator và s nsor được nối vào subn t. Đặc điểm là thời gian đáp ứng nhanh với những dữ liệu bit nhỏ.1: Các Supnet trong SemanticNet của hãng Siemen 1.2 Chuẩn truyền thông Profinet: 1.1 Giới thiệu chung: Khái niệm Profinet, Ethernet công nghiệp và Ethernet liên quan với nhau: Profinet dựa trên Ethernet công nghiệp. Ethernet công nghiệp dựa trên Ethernet. TRANG - 8 Luan van Hình 1.2: Mối quan hệ giữa Profinet, Ethernet công nghiệp và Ethernet Profinet là mạng trường dựa trên chuẩn Ethernet Công nghiệp, kết hợp giữa chuẩn truyền thông Profibus và Ethernet công nghiệp.
PROFINET đáp ứng tất cả các yêu cầu sử dụng Ethernet ở tất cả các cấp độ và trong mọi ứng dụng tự động hóa. Điều này làm cho PROFINET trở nên rất linh hoạt, đáng tin cậy và thiết thực trong m i trường công nghiệp.3: Profinet – Sự kết hợp giữa Profibus và Ethernet công nghiệp Trên nền tảng Pro in t có hai mảng riêng: Profinet IO o Giao tiếp từ các thiết bị trường (IO vic ) với bộ điều hiển (IO controller). o Xét về mặt IO giống như Pro ibus DP. Profinet CBA TRANG - 9 Luan van o Giao tiếp giữa các thành phần CBA.
o Giao tiếp h ng ập trình mà được cấu hình (bằng Too iMap). Đặc điểm của Pro in t: Chuẩn uốc tế: IEC 61158 IEC 61784. Giao tiếp t ch hợp th ng ua i bus và Ethernet. T ch hợp hệ thống i bus hiện có (Pro ibus ASI).
Dùng giao thức TCP/IP. Giao tiếp thời gian thực. Điều hiển đồng bộ tốc độ cho các ứng ụng điều hiển chu ển động. Với hơn ba triệu các điểm ắp đặt PROFINET từ âu đã trở thành một t nh năng u n thuộc của tự động hóa sản uất và u hướng của các ứng ụng ỹ thuật.
Thế còn ĩnh vực tự động hóa uá trình? Mặc ù vĩnh vực nà phản ứng há thận trọng với c ng nghệ mới người ùng đã bà tỏ sự uan tâm đặc biệt đến PROFINET.4: Ưu thế của chuẩn Profinet Cụ thể PROFONET thu hút sự uan tâm của ngành c ng nghiệp thực phẩm và nước giải hát vì số ượng ớn các u trình thượng nguồn và hạ nguồn. Các ngành c ng nghiệp hóa chất ầu h và ược phẩm cũng bà tỏ sự uan tâm đến c ng nghệ PROFINET. PROFIBUS PA đã được sử ụng rộng rãi ở các nhà má trong các ĩnh vực c ng nghiệp hác nhau. Tu nhiên một hệ thống giao tiếp t ch hợp như PROFINET thực sự cần thiết để ch hoạt t nh năng t ch hợp tập trung các th ng số uá trình của nhà má TRANG - 10 Luan van với các ứng ụng hạ nguồn ết hợp các uá trình riêng ẻ như điền đầ và đóng gói.
Vì ý o nà mà PI (PROFIBUS & PROFINET Int rnationa ) thiết ập một nhóm àm việc bao gồm các c ng t sản uất (ABB Em rson En r ss+Haus r P pp r +Fuchs Siemens, Softing, Stah và Yo ogawa) với nhiệm vụ ban đầu à ác định đặc điểm cụ thể của các các ngành c ng nghiệp uá trình. Ngoài ra cũng à để đáp ứng đề uất của NAMUR (một hiệp hội người sử ụng toàn cầu về c ng nghiệp uá trình). Bên cạnh việc mở rộng chu ỳ sản uất vận hành nhà má iên tục các cơ cấu chấp hành và cảm biến phức hợp một thử thách ch nh à số ượng của các thiết bị ( ên đến 100000 t n hiệu I/O). Hơn thế nữa thời gian sử ụng của c ng nghiệp uá trình thường rất ài.
Chúng ta có thể ễ àng tìm thấ các hệ thống điều hiển được sử ụng hai mươi năm và ở các nhà má hác thậm ch còn cũ hơn. Những đặc t nh trên u n à trở ngại trong việc giới thiệu các c ng nghệ mới trong thời gian trước. Mặc ù vậ PROFINET vẫn có triển vọng trong ĩnh vực nà với các ứng ụng iên uan đến uá trình ĩnh vực c ng nghiệp uá trình nhờ vào hả năng inh hoạt của nó.2 Thiết lập Profinet trên diện rộng: Để thiết ập PROFINET trên iện rộng cần có những êu cầu đặc biệt phải được thi hành. Nỗ ực nà tập trung vào bốn thành phần chính: Bảo tồn vốn đầu tư Để bảo tồn vốn đầu tư việc t ch hợp iên tục vào hệ thống i bus phải được thực hiện.
Nhiều nhà má c ng nghiệp uá trình đã được vận hành trong vài thập ỷ và đã được ắp đặt một ượng ớn các thiết bị mạng các bộ điều hiển và hệ thống giao tiếp. Tiếp tục sử ụng cơ sở ắp đặt nà à mục tiêu hướng đến. àm thế nào để đảm bảo điều nà ? Bằng phương pháp hái niệm pro ba hệ thống tru ền th ng trong một các ngành c ng nghiệp uá trình – PROFIBUS PA, Hart và Foundation Fieldbus – có thể được t ch hợp vào một mạng PROFINET cao cấp hơn. Pro đảm nhận trách nhiệm việc thực thi vật ý và các giao thức và đảm bảo việc trao đổi mọi I/O chẩn đoán và phân phối th ng số ữ iệu cũng như cảnh báo với các thiết bị mạng.
Cấu hình trong vận hành Những nhà má hóa chất vận hành iên tục trong hầu hết các trường hợp hả năng sẵn sàng của nhà má u n được đặt ưu tiên hàng đầu. Thật sự h ng thể tưởng tượng được mức độ thiệt hại hi phải ừng một cột trước hi tha đổi th ng số hoặc tha thế một thiết bị. Trong uá trình vận hành Các thiết bị và mạng phải có hả năng cấu hình ại và phải có hả năng thêm vào gỡ bỏ và tha thế các thiết bị hoặc các đơn vị độc ập. Nhờ các t nh năng tự động phát hiện và ò tìm các iểu mạng (topo og ) các thiết bị được phát hiện một cách tự động và định vị ch nh ác.
Điều nà cho phép phát triển TRANG - 11 Luan van các giải pháp tiện ợi tin cậ cho việc tha thế các thiết bị tha đổi các th ng số được bộ điều hiển chỉ định tự động. Mọi điều chỉnh “Cấu hình trong vận hành” (CiR) được thực hiện với PROFINET mà h ng gâ ra bất ỳ sự gián đoạn và hoàn toàn h ng gâ ảnh hưởng đến mạng giao tiếp. Điều nà đảm bảo việc sửa chữa tha đổi hoặc mở rộng nhà má có thể được tiến hành mà h ng cần phải ừng nhà má cũng như vẫn có thể tiến hành các uá trình sản uất. Thời gian đồng bộ hóa và thời gian hệ thống.
Trong tự động hóa nhà má điện một giá trị được đặt ra đặc biệt cao à việc th o õi đúng các các t n hiệu uá trình độc ập ịp thời. Điều nà đặc biệt uan trọng hi các hu vực tự động hóa độc ập có vấn đề. Sau nà người vận hành nhà má muốn ch nh ác th ng tin nào được gửi đi và vào thời điểm nào. Sau đó anh còn có thể thực hiện các phân t ch để tìm ra ngu ên nhân thực sự gâ ra ỗi.
Độ ch nh ác 1ms rất uan trọng cho mục đ ch này. Điều nà đòi hỏi một thời gian hệ thống để đo ường các giá trị số và tương tự và cảnh báo các giá trị ở mức ch nh ác đến mi i giâ. Một điều iện tiên u ết để thực hiện điều đó à một sự đồng bộ hóa thời gian ch nh ác của các inh iện iên uan: sử ụng đồng hồ tổng thể hệ thống trung tâm (v ụ: GPS hoặc DCF77) một tổng thể đặc biệt được ựa chọn cho mục đ ch tru ền t n hiệu đồng hồ tuần hoàn ở hoảng cách bằng nhau đến mọi điểm tru ền ẫn nên đã đồng bộ hóa chúng. Điều nà đảm bảo các thiết bị I/O có thể cung cấp th ng tin thời gian thực các cảnh báo và các sự iện uan trọng hác với thời gian hệ thống được ựa vào thời gian tiêu chuẩn đã được chuẩn hóa.
Bằng cách thu nhận các sự iện tại một thời điểm so sánh một bản m tả và phân t ch chính ác các ỗi có thể ả ra. Bởi vì h ng phải các thiết bị mạng nào cũng có thời gian hệ thống một hệ thống ại có thể được sử ụng. Điều nà đã được đảm bảo. Khả năng mở rộng dự phòng Để tránh các ỗi tự động gâ ra bởi các điều iện như â bị đứt ngắn mạch các hái niệm ự phòng được phát triển cho PROFINET có thể được cấu trúc hác ựa vào ứng ung cụ thể (“mở rộng ự phòng”).