Download - Scada va hmi

Luaän Vaên Toát Nghieäp GVHD: Nguyeãn Ñöùc Thaønh

Chöông 1 GIÔÙI THIEÄU VEÀ SCADA VAØ HMI I.Khaùi nieäm veà SCADA vaø HMI

Thò tröôøng tieâu thuï haøng hoaù luoân ñoøi hoûi khoâng ngöøng naâng cao chaát löôïng, giaûm giaù thaønh, ñoåi môùi keát caáu, maãu maõ saûn phaåm. Nhu caàu ñoù ñaët ra yeâu caàu tìm kieám moät phöông thöùc saûn xuaát môùi ñeå taïo neân caùc daây chuyeàn saûn xuaát töï ñoäng cho pheùp nhanh choùng thay ñoåi maãu maõ, loaïi saûn phaåm. Daây chuyeàn töï ñoäng “cöùng” goàm nhieàu thieát bò töï ñoäng chuyeân duøng ñoøi hoûi voán ñaàu tö lôùn, nhieàu thôøi gian ñeå thieát keá vaø cheá taïo, trong luùc quy trình coâng ngheä luoân caûi tieán, nhu caàu ñoái vôùi chaát löôïng vaø quy caùch cuûa saûn phaåm luoân thay ñoåi. Bôûi vaäy nhu caàu meàn hoaù hay linh hoaït daây chuyeàn saûn xuaát ngaøy caøng taêng. Caùc daây chuyeàn saûn xuaát coù khaû naêng thay ñoåi nhanh choùng laïi khoâng toán nhieàu coâng suaát ñeå chuyeån sang saûn xuaát saûn phaåm môùi, sang moät quy trình coâng ngheä môùi. Ñeå ñaùp öùng ñöôïc nhu caàu treân, yeâu caàu phaûi coù moät heä thoáng saûn xuaát môùi. Heä thoáng saûn xuaát töï ñoäng linh hoaït hay goïi taét laø heä thoáng saûn xuaát linh hoaït (FMS) aùp duïng thaønh töïu khoa hoïc vaø kyõ thuaät veà tin hoïc, kyõ thuaät ñieàu khieån soá, ñieàu khieån ngöôøi maùy. Ñaët bieät laø moâ hình saûn xuaát töï ñoäng Workcell –teá baøo saûn xuaát töï ñoäng –laø ñôn vò cô baûn coù khaû naêng laøm vieäc ñoäc laäp hoaøn toaøn vôùi caùc boä phaän khaùc trong nhaø maùy, noù ñaûm ñöông vieäc thöïc hieän hoaøn taát moät coâng ñoaïn trong quy trình saûn xuaát. Moät workcell hieän ñaïi coøn coù theå bieán ñoåi chöùc naêng laøm vieäc ñeå phuø hôïp vôùi nhu caàu môùi cuõng nhö keát noái vôùi caùc workcell khaùc ñeå taïo neân daây chuyeàn saûn xuaát linh hoaït. Daây chuyeàn coâng nghieäp duøng ngöôøi maùy ñöôïc ñieàu khieån baèng maùy tính ñieän töû cuøng vôùi caùc thieát bò gia coâng ñieàu khieån soá daïng NC vaø CNC taïo ra khaû naêng deã daøng thay ñoåi quy trình laøm vieäc, söï thuyeân chuyeån coâng vieäc coù theå thöïc hieän chuû yeáu chæ baèng söï thay ñoåi chöông trình cho maùy tính . Caùc thieát bò naøy thay theá daàn caùc maùy töï ñoäng “cöùng” .Heä thoáng saûn xuaát linh hoaït bao goàm nhieàu vaán ñeà phöùc taïp nhö: caáu truùc toå chöùc, quaûn lyù caùc phaàn töû cô baûn trong heä thoáng ñeán vieäc ñaùnh giaù lôïi ích, caùc vaán ñeà xaõ hoäi maø heä thoáng saûn xuaát gaây ra. Heä thoáng ñieàu khieån giaùm saùt vaø thu thaäp döõ lieäu (SCADA) laø moät phöông thöùc tieân tieán ñieàu khieån heä thoáng saûn xuaát töï ñoäng trong coâng nghieäp vaø phöông thöùc ñieàu khieån SCADA coù theå ñöôïc öùng duïng vaøo vieäc giaùm saùt vaø ñieàu khieån teá baøo saûn xuaát workcell. Vaäy ta seõ giôùi thieäu sô löôïc veà heä thoáng SCADA

Heä SCADA ra ñôøi vaøo nhöõng naêm 80 treân cô sôû öùng duïng kyõ thuaät tin hoïc, maïng maùy tính vaø truyeàn thoâng coâng nghieäp

SVTH: Löu Vaên Khoa Trang 1


Gioáng nhö nhieàu töø vieát taét coù tính truyeàn thoáng khaùc, khaùi nieäm SCADA ( Supervisory Control And Acquisition) cuõng ñöôïc hieåu vôùi nhöõng yù nghóa khaùc nhau, tuyø theo lónh vöïc öùng duïng vaø theo thôøi gian. Coù theå, khi noùi tôùi SCADA ngöôøi ta chæ lieân töôûng tôùi moät heä thoáng maïng vaø thieát bò coù nhieäm vuï thuaàn tuyù laø thu thaäp döõ lieäu töø caùc traïm ôû xa vaø truyeàn taûi veà moät khu trung taâm ñeå xöû lyù. Caùc heä thoáng öùng duïng trong coâng nghieäp khai thaùc daàu khí vaø phaân phoái naêng löôïng laø nhöõng ví duï tieâu bieåu. Theo caùch hieåu naøy, vaán ñeà truyeàn thoâng ñöôïc ñaët leân haøng ñaàu. Trong nhieàu tröôøng hôïp, caùc khaùi nieäm SCADA vaø “None-SCADA “ laïi ñöôïc duøng ñeå phaân bieät caùc giaûi phaùp ñieàu khieån giaùm saùt duøng coâng cuï phaàn meàm chuyeân duïng (ví duï FIX, InTouch, WinCC, Lookout,…) hay phaàn meàm phoå thoâng (Acess, Excel, Visual Basic, Delphi, Jbuilder,…). ÔÛ ñaây, coâng ngheä phaàn meàm laø vaán ñeà quan taâm chuû yeáu

Noùi moät caùch toång quaùt, moät heä SCADA khoâng coù gì khaùc laø moät heä thoáng ñieàu khieån giaùm saùt, töùc laø moät heä thoáng hoã trôï con ngöôøi trong vieäc quan saùt vaø ñieàu khieån töø xa, ôû caáp cao hôn heä ñieàu khieån thoâng thöôøng. Ñöông nhieân, ñeå coù theå quan saùt vaø ñieàu khieån töø xa caàn phaûi coù moät heä thoáng truy caäp ( khoâng chæ thu thaäp! ) vaø truyeàn taûi döõ lieäu, cuõng nhö caàn phaûi coù giao dieän ngöôøi -maùy (Human - Machine Interface, HMI). Tuyø theo troïng taâm cuûa nhieäm vuï maø ngöôøi ta coù nhöõng caùch nhìn khaùc nhau. Tuy nhieân moät heä SCADA thöôøng phaûi coù ñuû nhöõng thaønh phaàn sau ñaây : +Giao dieän ngöôøi – maùy (sô ñoà coâng ngheä, ñoà thò, phím thao taùc,…) +Cô sôû haï taàng truyeàn thoâng coâng nghieäp +Phaàn meàm keát noái vôùi caùc nguoàn döõ lieäu (drivers cho caùc PLC, caùc module vaøo/ra , cho caùc heä thoáng bus tröôøng +Cô sôû döõ lieäu quaù trình +Caùc chöùc naêng hoã trôï trao ñoåi tin töùc(Messaging ) vaø xöû lyù söï coá (Alarm). Hoã trôï laäp baùo caùo (Reporting)

Hay noùi moät caùch toång quaùt hôn, heä SCADA bao goàm caùc thaønh phaàn chính nhö sau: +Traïm ñieàu khieån trung taâm (Master Station ): Coù nhieäm vuï thu thaäp, löu tröõ, xöû lyù soá lieäu vaø ñöa ra caùc leänh ñieàu khieån xuoáng caùc traïm cô sôû +Heä thoáng traïm cô sôû (Operation Station ): laø caùc traïm ñöôïc ñaët taïi hieän tröôøng coù nhieäm vuï thu thaäp, xöû lyù soá lieäu trong moät phaïm vi nhaát ñònh vaø göûi caùc soá lieäu veà traïm trung taâm ñoàng thôøi thöïc hieän caùc leänh ñieàu khieån töø traïm trung taâm



+Maïng löôùi truyeàn tin: Ñöôïc xaây döïng treân cô sôû maïng maùy tính vaø truyeàn thoâng coâng nghieäp coù chöùc naêng ñaûm baûo thoâng tin hai chieàu giöõa traïm ñieàu khieån trung taâm vaø caùc traïm cô sôû

Nhö ta thaáy, HMI laø moät thaønh phaàn trong heä SCADA, tuy nhieân khoâng phaûi chæ ôû caáp ñieàu khieån giaùm saùt, maø ngay ôû caùc caáp thaáp hôn ngöôøi ta cuõng caàn giao dieän ngöôøi –maùy phuïc vuï vieäc quan saùt vaø thao taùc vaän haønh cuïc boä. Vì lyù do giaù thaønh, ñaëc tính kyõ thuaät cuõng nhö phaïm vi chöùc naêng, ôû caùc caáp gaàn vôùi quaù trình kyõ thuaät naøy caùc OP (Operator Panel) chuyeân duïng chieám vai troø quan troïng hôn

Söï tieán boä trong coâng ngheä phaàn meàm vaø kyõ thuaät maùy tính PC, ñaëc bieät laø söï chieám lónh thò tröôøng cuûa heä ñieàu haønh Windows NT cuøng vôùi caùc coâng ngheä cuûa Microsoft ñaõ thuùc ñaåy söï phaùt trieån cuûa caùc coâng cuï taïo döïng phaàn meàm SCADA theo moät höôùng môùi, söû duïng PC vaø Windows NT laøm neàn phaùt trieån vaø caøi ñaët. Töø phaïm vi chöùc naêng thuaàn tuyù laø thu thaäp döõ lieäu cho vieäc quan saùt, theo doõi quaù trình, moät heä SCADA ngaøy nay coù theå ñaûm nhieäm vai troø ñieàu khieån cao caáp, ñieàu khieån phoái hôïp. Phöông phaùp ñieàu khieån theo meû, ñieàu khieån theo coâng thöùc (batch control, recipe control) laø nhöõng ví duï tieâu bieåu. Hôn theá nöõa, khaû naêng tích hôïp heä thoáng ñieàu khieån giaùm saùt vôùi caùc öùng duïng khaùc nhau trong moät heä thoáng thoâng tin, caùc phaàn meàm quaûn lyù, toái öu hoaù heä thoáng,..cuûa toaøn coâng ty cuõng trôû neân deã daøng hôn.

Trong giaûi phaùp ñieàu khieån phaân taùn, heä thoáng truyeàn thoâng ôû caáp döôùi (bus tröôøng, bus chaáp haønh – caûm bieán) ñaõ coù saün. Neáu nhö maïng maùy tính cuûa moät coâng ty cuõng ñaõ ñöôïc trang bò (chuû yeáu duøng Ethernet),thì cô sôû haï taàng cho vieäc truyeàn thoâng khoâng coøn laø vaán ñeà lôùn phaûi giaûi quyeát. Chính vì vaäy, troïng taâm cuûa vieäc xaây döïng caùc giaûi phaùp SCADA trong thôøi ñieåm hieän nay laø vaán ñeà löïa choïn coâng cuï phaàn meàm thieát keá giao dieän vaø tích hôïp heä thoáng.

II.Nguyeân taéc hoaït ñoäng cuûa heä thoáng SCADA

Heä thoáng SCADA hoaït ñoäng döïa treân nguyeân taéc laáy tín hieän töø caùc cô caáu caûm bieán ñöôïc gaén treân caùc thieát bò coâng taùc hoaëc treân daây truyeàn saûn xuaát göûi veà cho maùy tính (thöïc hieän phaàn thu nhaän döõ lieäu ) . Maùy tính xöû lyù, kieåm tra traïng thaùi hoaït ñoäng cuûa heä thoáng, caùc yeâu caàu kyõ thuaät cuûa saûn phaåm ñaõ ñöôïc caøi saün trong boä nhôù. Ñoàng thôøi, maùy tính seõ hieån thò laïi nhöõng thoâng tin kyõ thuaät cuûa heä thoáng treân maøn hình, cho pheùp töï ñoäng giaùm saùt vaø ñieàu khieån heä thoáng vaø phaùt ra tín hieäu ñieàu khieån ñeán maùy



coâng taùc taïo neân voøng tín hieäu kín (thöïc hieän chöùc naêng giaùm saùt vaø ñieàu khieån)

Vieäc ñieàu khieån giaùm saùt ôû ñaây bao haøm hai yù nghóa : +Con ngöôøi theo doõi vaø ñieàu khieån +Maùy tính giaùm saùt vaø ñieàu khieån Ñoái vôùi caùc heä thoáng saûn xuaát töï ñoäng tröôùc ñaây, vieäc kieåm tra giaùm

saùt hoaøn toaøn do con ngöôøi ñaûm traùch. So vôùi maùy tính, toác ñoä xöû lyù tính toaùn cuûa con ngöôøi raát chaäm vaø deã nhaàm laãn .Vieäc tính toaùn ñieàu khieån cuûa maùy tính seõ traùnh ñöôïc nhöõng haäu quaû treân. Nhöõng sai soùt nhoû, ñôn giaûn thöôøng xuyeân gaëp phaûi seõ ñöôïc maùy tính giaùm saùt vaø xöû lyù theo chöông trình ñöôïc ñaët saün. Ñoái vôùi nhöõng söï coá lôùn maùy tính seõ baùo cho ngöôøi theo doõi bieát vaø taïm döøng hoaït ñoäng cuûa heä thoáng ñeå chôø quyeát ñònh cuûa ngöôøi ñieàu haønh.

Vì vaäy, beân caïnh khaû naêng hoaït ñoäng toaøn heä thoáng theo moät chöông trình ñònh tröôùc, heä SCADA coøn cho pheùp ngöôøi vaän haønh quan saùt ñöôïc traïng thaùi laøm vieäc cuûa töøng thieát bò taïi caùc traïm cô sôû, ñöa ra caùc caûnh baùo, baùo ñoäng khi heä thoáng coù söï coá vaø thöïc hieän caùc leänh ñieàu khieån can thieäp vaøo hoaït ñoäng cuûa heä thoáng khi coù tình huoáng baát thöôøng hay coù söï coá III.Chöùc naêng vaø nhieäm vuï cô baûn cuûa heä thoáng SCADA: 1.Giaùm saùt vaø phaân tích hoaït ñoäng saûn xuaát:

Ngay khi nhaän bieát ñöôïc nhöõng thoâng tin veà hoaït ñoäng cuûa heä thoáng töø caùc boä phaän caûm bieán göûi veà, maùy tính seõ phaân tích nhöõng tín hieäu ñoù vaø so saùnh vôùi nhöõng tín hieäu chuaån, vôùi nhöõng tín hieäu yeâu caàu töø caùc taäp tin veà caáu hình hoaït ñoäng cuûa heä thoáng saûn xuaát, hay caùc baûng cô sôû döõ lieäu veà saûn phaåm, quy trình saûn xuaát, caùc thoâng soá coâng ngheä cuûa caùc maùy coâng taùc(döõ lieäu tham khaûo). Nhôø caùc boä phaän caûm bieán, caùc thieát bò ño löôøng maø trong quaù trình saûn xuaát luoân thoâng baùo cho ngöôøi giaùm saùt bieát ñöôïc caùc thoâng tin veà tieán trình hoaït ñoäng saûn xuaát, caùc thoâng soá kyõ thuaät ,soá löôïng saûn phaåm...

Vieäc giaùm saùt ôû ñaây bao haøm hai yù nghóa: +Maùy tính giaùm saùt +Con ngöôøi giaùm saùt Vieäc theo doõi giaùm saùt chuû yeáu laø do maùy tính, con ngöôøi chæ ñoùng

vai troø phuï, chuyeân theo doõi nhöõng bieán coá lôùn nguy hieåm ñeán heä thoáng saûn xuaát. Nhöõng truïc traëc nhoû hay nhöõng sai leäch thöôøng xuyeân gaëp phaûi seõ ñöôïc maùy tính söûa chöõa theo chöông trình ñöôïc caøi saün



2.Hoaït ñoäng theo chöông trình ñieàu khieån Ngoaøi caùc chöùc naêng truyeàn thoáng laø so saùnh ñeå ñieàu khieån cô caáu taùc

ñoäng, ta coøn coù theå cho heä thoáng hoaït ñoäng theo moät chöông trình ñaõ laäp töø tröôùc. Nhôø coù boä vi xöû lyù ta coù theå laäp trình cho heä thoáng hoaït ñoäng theo nhöõng chu trình phöùc taïp, maùy tính seõ ñoïc chöông trình vaø xuaát tín hieäu ñieàu khieån cho caùc cô caáu hoaït ñoäng theo chöông trình

Vieäc thay ñoåi chu trình hoaït ñoäng cuûa maùy tính hay thay ñoåi kích thöôùc maãu maõ saûn phaåm chæ laø vieäc thay ñoåi chöông trình. Maãu maõ, kích thöôùc ñöôïc veõ treân maùy tính baèng caùc phaàn meàm chuyeân duïng (Cimatron, Pro Engineer..) roài maùy tính seõ dòch laïi theo maõ maùy ñeå cho caùc maùy ñieàu khieån soá (NC,CNC) hieåu ñöôïc. 3.Kieåm tra vaø ñaûm baûo chaát löôïng

Nhôø caùc thieát bò caûm öùng, caùc thieát bò ño löôøng ñöôïc gaén treân maùy maø ta coù theå ño, kieåm tra saûn phaåm, loaïi boû caùc pheá phaåm ngay töø nguyeân nhaân hoûng, nhôø ñoù maø chaát löôïng saûn xuaát ñöôïc naâng cao vaø giaûm bôùt chi phí saûn xuaát; kòp thôøi phaùt hieän, baùo ñoäng nhöõng bieán coá xaûy ra 4.Quaûn lyù quaù trình saûn xuaát

Caùc thoâng tin veà heä thoáng saûn xuaát ñeàu ñöôïc truyeàn veà cho maùy tính giaùm saùt vaø thoáng keâ, toång keát quaù trình saûn xuaát: soá löôïng saûn phaåm, soá löôïng nguyeân vaät lieäu coøn toàn tröõ, giuùp ngöôøi quaûn lyù ra quyeát ñònh. Ñaët bieät laø khaû naêng lieân keát ñoäng (DDE-Dynamic Data Exchange) cho pheùp caùc thoâng tin treân ñöôïc keát noái, trao ñoåi cô sôû döõ lieäu vôùi caùc heä thoáng SCADA töông töï khaùc treân moät maïng TCP/IP (Transfer Control Protocol/Intenet Protocol)-moät taäp tieâu chuaån (caùc giao thöùc) duøng cho quaù trình phaùt truyeàn vaø söûa loãi ñoái vôùi caùc döõ lieäu, cho pheùp maùy tính ñöôïc gheùp maïng Internet sang maùy tính khaùc). Ñieàu naøy cho pheùp caùc heä thoáng coù theå truy xuaát döõ lieäu cuõng nhö xuaát ra tín hieäu ñieàu khieån laãn nhau.

Heä thoáng SCADA coøn coù khaû naêng lieân keát vôùi caùc heä thoáng thöông maïi coù caáp ñoä cao hôn, cho pheùp ñoïc /vieát theo cô sôû döõ lieäu chuaån ODBC nhö Oracle , Access , Microsoft SQL… IV. Phaân loaïi heä thoáng SCADA

Coù nhieàu loaïi heä thoáng SCADA khaùc nhau nhöng treân cô baûn chuùng ñöôïc chia laøm 4 nhoùm vôùi nhöõng tính naêng cô baûn sau : +SCADA ñoäc laäp/SCADA noái maïng



+SCADA khoâng coù chöùc naêng ñoà hoaï(Blind)/SCADA coù khaû naêng xöû lyù ñoà hoaï thoâng tin thôøi gian thöïc(real time) 1.Heä thoáng SCADA môø (Blind) :

Laø heä thoáng thu nhaän, xöû lyù döõ lieäu thu ñöôïc baèng hình aûnh hoaëc ñoà thò . Do khoâng coù boä phaän giaùm saùt neân heä thoáng raát ñôn giaûn vaø giaù thaønh thaáp 2.Heä thoáng SCADA xöû lyù ñoà hoaï thoâng tin thôøi gian thöïc (run time) :

Laø heä thoáng giaùm saùt vaø thu nhaän döõ lieäu coù khaû naêng moâ phoûng tieán trình hoaït ñoäng cuûa heä thoáng saûn xuaát nhôø caùc taäp tin caáu hình cuûa maùy ñaõ ñöôïc khai baùo tröôùc ñoù. Taäp tin caáu hình seõ ghi laïi khaû naêng hoaït ñoäng cuûa heä thoáng, caùc giôùi haïn khoâng gian hoaït ñoäng, giôùi haïn veà khaû naêng, coâng suaát laøm vieäc cuûa maùy. Nhôø bieát tröôùc khaû naêng hoaït ñoäng cuûa heä thoáng saûn xuaát maø khi coù tín hieäu vöôït quaù taûi hay coù vaán ñeà ñoät ngoät phaùt sinh, heä thoáng seõ baùo cho ngöôøi giaùm saùt bieát tröôùc ñeå hoï can thieäp vaøo hoaëc tín hieäu vöôït quaù möùc cho pheùp heä thoáng seõ laäp töùc cho maùy coâng taùc ngöng hoaït ñoäng 3.Heä thoáng SCADA ñoäc laäp:

Laø heä thoáng giaùm saùt vaø thu nhaän döõ lieäu vôùi moät boä xöû lyù, thoâng thöôøng loaïi heä thoáng SCADA naøy chæ ñieàu khieån moät hoaëc hai maùy coâng cuï hay coøn goïi laø workcell. Do khaû naêng ñieàu khieån ít maùy coâng taùc neân heä thoáng saûn xuaát chæ ñaùp öùng ñöôïc cho vieäc saûn xuaát chi tieát, khoâng taïo neân ñöôïc daây chuyeàn saûn xuaát lôùn 4.Heä thoáng SCADA maïng:

Laø heä thoáng giaùm saùt vaø thu nhaän döõ lieäu vôùi nhieàu boä xöû lyù coù nhieàu boä phaän giaùm saùt ñöôïc keát noái vôùi nhau thoâng qua maïng. Heä thoáng naøy cho pheùp ñieàu khieån phoái hôïp ñöôïc nhieàu maùy coâng taùc hoaëc nhieàu nhoùm workcell taïo neân moät daây chuyeàn saûn xuaát töï ñoäng. Ñoàng thôøi heä thoáng coù theå keát noái tôùi nôi quaûn lyù – nôi ra quyeát ñònh saûn xuaát hay coù theå tröïc tieáp saûn xuaát theo yeâu caàu cuûa khaùch haøng töø nôi baùn haøng hay phoøng thieát keá. Do ñöôïc keát noái maïng neân chuùng ta coù theå ñieàu khieån töø xa caùc thieát bò coâng taùc maø ñieàu kieän nguy hieåm (nhö laøm vieäc ôû nôi coù moâi tröôøng phoùng xa, nôi coù töø tröôøng maïnh …) khoâng cho pheùp con ngöôøi ñeán gaàn V.Tieâu chuaån ñaùnh giaù



Muïc ñích trong vieäc ñaùnh giaù vaø löïa choïn cuûa moät ngöôøi thieát keá heä thoáng khoâng phaûi laø tìm ra giaûi phaùp toát nhaát, maø laø moät giaûi phaùp ñuû thoaû maõn caùc nhu caàu veà maët kyõ thuaät vôùi giaù thaønh hôïp lyù, trong phaïm vi ngaân saùch cho pheùp. Ñeå ñaùnh giaù moät giaûi phaùp SCADA, ta caàn ñaëc bieät chuù yù ñeán nhöõng yeáu toá sau: +Khaû naêng hoã trôï cuûa coâng cuï phaàn meàm ñoái vôùi vieäc thöïc hieän caùc maøn hình giao dieän, chaát löôïng cuûa caùc thaønh phaàn ñoà hoaï coù saün +Khaû naêng truy caäp vaø caùch thöùc keát noái döõ lieäu töø caùc quaù trình kyõ thuaät (tröïc tieáp töø caùc cô caáu chaáp haønh, caûm bieán, caùc module vaøo / ra, qua caùc thieát bò ñieàu khieån khaû trình PLC hay caùc heä thoáng bus tröôøng) +Tính naêng môû roäng cuûa heä thoáng +Khaû naêng hoã trôï xaây döïng caùc chöùc naêng trao ñoåi tin töùc (Messaging), xöû lyù söï kieän vaø söï coá (Event and Alarm), löu tröõ thoâng tin (Archive and History) vaø laäp baùo caùo (Reporting) +Tính naêng thôøi gian, hieäu suaát trao ñoåi thoâng tin +Giaù thaønh heä thoáng phaàn meàm bao goàm coâng cuï phaùt trieån ( Development Tool ), chöông trình chaïy (Runtime Engine), taøi lieäu söû duïng, coâng ñaøo taïo vaø dòch vuï hoã trôï, baûo trì

Sau ñaây, ta seõ ñi saâu baøn luaän caùc vaán ñeà lieân quan ba yeáu toá ñaàu tieân, hay noùi caùch khaùc laø vaán ñeà lieân quan tôùi coâng ngheä phaàn meàm. Ñoù cuõng laø nhöõng khía caïnh laøm noåi baät nhöõng ñaëc tính cuûa caùc giaûi phaùp SCADA theá heä môùi Taïo döïng moät öùng duïng SCADA toái thieåu ñoøi hoûi hai phaàn vieäc chính: xaây döïng maøn hình hieån thò vaø thieát laäp moái quan heä giöõa caùc hình aûnh treân maøn hình vôùi caùc bieán quaù trình. Nhö vaäy, coâng vieäc taïo döïng moät öùng duïng SCADA treân nguyeân taéc seõ phöùc taïp hôn nhieàu so vôùi vieäc laäp trình giao dieän ñoà hoaï trong caùc öùng duïng thoâng thöôøng. Coù hai phöông phaùp ñeå taïo döïng: Phöôùng phaùp thöù nhaát laø söû duïng coâng cuï laäp trình phoå thoâng nhö Visual C++, Visual Basic, Jbuilder, Delphi vaø ngöôøi laäp trình phaûi töï laøm töø ñaàu, gioáng nhö vieäc phaùt trieån caùc öùng duïng thoâng thöôøng. Khoâng keå ñeán vieäc phaûi laäp trình ñeå keát noái döõ lieäu qua caùc coång truyeàn thoâng, thì coâng vieäc laäp trình ñoà hoïa maëc duø coù caùc coâng cuï hoã trôï raát maïnh cuõng gaëp nhieàu khoù khaên. Thöù nhaát laø phöông phaùp naøy ñoøi hoûi möùc kieán thöùc laäp trình khaù cao ôû ngöôøi laäp trình. Thöù hai, vieäc laäp trình caùc bieåu töôïng, kyù hieäu ñoà hoaï thöôøng duøng trong kyõ thuaät (van, ñöôøng oáng, bình nöôùc, ñoàng hoà, nuùm xoay…) ñoøi hoûi nhieàu coâng söùc. Ñeå giaûi quyeát vaán ñeà naøy, ta coù theå söû duïng caùc thö vieän phaàn meàm döôùi daïng thö vieän lôùp(class library) hay



thö vieän thaønh phaàn (component library) coù saün. Ñaëc bieät, vieäc söû duïng caùc thö vieän thaønh phaàn nhö ActiveX –controls hay JavaBeans naâng cao hieäu suaát laäp trình moät caùch ñaùng keå. Tuy nhieân trong baát cöù tröôøng hôïp naøo, vieäc phaûi bieân dòch laïi toaøn boä öùng duïng (töùc laø phaûi söû duïng moät compiler) laø ñieàu khoâng theå traùnh khoûi. Do nhöõng haïn cheá treân ñaây, phöông phaùp laäp trình naøy chæ neân söû duïng trong caùc öùng duïng quy moâ nhoû vaø ít coù yeâu caàu phaûi thay ñoåi.

Phöông phaùp thöù hai laø söû duïng moät coâng cuï phaàn meàm chuyeân duïng (ví duï FIX, InTouch,WinCC,Lookout,…), goïi taét laø phaàn meàm SCADA. Caùc coâng cuï naøy coù chöùa caùc thö vieän thaønh phaàn cho vieäc xaây döïng giao dieän ngöôøi –maùy cuõng nhö phaàn meàm keát noái vôùi caùc thieát bò cung caáp döõ lieäu thoâng duïng. Nhieàu coâng cuï ñònh nghóa moät ngoân ngöõ rieâng (thöôøng goïi laø script) phuïc vuï caùc muïc ñích naøy , tuy nhieân ñoä phöùc taïp cuûa chuùng cuõng raát khaùc nhau. Gaàn nay, xu höôùng ñôn giaûn hoaù vieäc taïo döïng moät öùng duïng SCADA theå hieän ôû söï keát hôïp phöông phaùp laäp trình hieån thò vôùi söû duïng moät ngoân ngöõ script thoâng duïng nhö Visual Basic for Application(VBA) vaø VBScript, töông töï nhö vieäc soaïn thaûo moät vaên baûn. Moät soá coâng cuï coøn ñi xa hôn nöõa, cho pheùp ta söû duïng caùc bieåu töôïng, kyù hieäu ñoà hoaï vöøa ñeå xaây döïng giao dieän ngöôøi – maùy vöøa ñeå bieåu dieãn söï lieân quan logic giöõa caùc thaønh phaàn cuûa moät chöông trình döôùi daïng bieåu ñoà khoái chöùc naêng (FBD) quen thuoäc, khoâng caàn tôùi moät doøng leänh keå caû script. Ngöôøi ta cuõng noùi ñeán khaùi nieäm taïo laäp caáu hình (configuring) thay cho laäp trình ( programming)

Coâng ngheä ñoái töôïng thaønh phaàn vaø tính naêng môû: Hieän nay, coù leõ khoâng moät phaàn meàm SCADA naøo töï nhaän laø tieân

tieán maø khoâng ñöa töø khoùa höôùng ñoái töôïng vaøo danh saùch caùc ñaëc tính öu vieät ñeå quaûng caùo. Maëc duø trong ñaïi ña soá caùc tröôøng hôïp, caùch söû duïng thuaät ngöõ nhö vaäy mang tính chaát laïm duïng, nhöng qua ñoù ít hay nhieàu ta cuõng thaáy taàm quan troïng cuûa coâng ngheä ñoái töôïng. Thöïc chaát caùc thö vieän phaàn saün coù trong nhöõng saûn phaåm thuoäc theá heä môùi thöôøng ñöôïc xaây döïng treân cô sôû moät moâ hình ñoái töôïng, ñaëc bieät phaûi noùi tôùi moâ hình COM cuûa Microsoft. Vieäc söû duïng moät moâ hình ñoái töôïng thaønh phaàn chuaån coâng nghieäp nhö COM mang laïi nhieàu öu theá nhö: +Naâng cao hieäu suaát coâng vieäc thieát keá, xaây döïng giao dieän ngöôøi –maùy baèng caùch söû duïng ActiveX –Controls +Naâng cao khaû naêng töông taùc vaø khaû naêng môû roäng, hay noùi caùch khaùc laø tính naêng môû roäng cuûa heä thoáng



+Thuaän lôïi trong vieäc söû duïng moät chuaån giao dieän quaù trình nhö OPC (OLE for Process Control) ñeå keát noái vôùi caùc thieát bò cung caáp döõ lieäu quaû thaät, haàu heát (neáu khoâng noùi ñeán taát caû ) caùc phaàn meàm SCADA tieân tieán nhaát hieän nay ñieàu hoã trôï COM, cuï theå laø ñeàu coù ba ñaëc ñieåm neâu treân. Neáu tröôùc ñaây ñeå taïo döïng ñöôïc moät maøn hình giao dieän ñoà hoaï, moät ngöôøi laäp trình coù kinh nghieäm caàn trung bình moät vaøi ngaøy, thì nay thôøi gian coù theå giaûm xuoáng tôùi moät vaøi giôø. Söû duïng moät coâng cuï tích hôïp, ta coù theå hoaøn toaøn taäp trung vaøo coâng vieäc chính maø khoâng caàn kieán thöùc chuyeân saâu veà laäp trình. Coâng ngheä ñoái töôïng thaønh phaàn vaø caùc phöông phaùp khoâng laäp trình ñaõ môû ra khaû naêng naøy VI. SCADA leân WEB

Moät pheùp tính cho hoïc sinh phoå thoâng: ñeå caøi ñaët moät öùng duïng SCADA leân 10 traïm maùy tính quan saùt caàn bao nhieâu thôøi gian? Möôøi laàn thôøi gian caøi leân moät maùy !?Khoâng, cuõng chæ baèng moät laàn! Coâng ngheä Web cho pheùp chuùng ta laøm nhö vaäy

Söû duïng Web laøm neàn cho caùc öùng duïng SCADA khoâng chæ mang laïi hieäu quaû veà thôøi gian caøi ñaët phaàn meàm maø tröôùc tieân laø môû khaû naêng môùi cho vieäc tích hôïp heä thoáng töï ñoäng hoaù trong moät heä thoáng thoâng tin thoáng nhaát cuûa coâng ty. Ñieàu khieån giaùm saùt khoâng coøn laø chöùc naêng ñoäc quyeàn cuûa caùc chuyeân vieân kyõ thuaät. Moät giaùm ñoác ñieàu haønh saûn xuaát, hay moät toång giaùm ñoác coâng ty ñeàu coù theå quan saùt vaø tham gia ñieàu haønh quaù trình saûn xuaát töø phoøng laøm vieäc rieâng, chæ qua maøn hình, baøn phím vaø chuoät. Töông töï nhö caùc baùo caùo veà tình hình saûn xuaát cuõng nhö caùc chæ thò khoâng nhaát thieát phaûi ñi theo con ñöôøng giaáy tôø hay truyeàn mieäng, maø tröïc tieáp dieãn ra “on-line”

Ñöa SCADA leân Web cuõng taïo ñieàu kieän thuaän lôïi cho caùc dòch vuï baûo trì heä thoáng töø xa. Caùc nhaø cung caáp giaûi phaùp töï ñoäng hoaù khoâng caàn phaûi tröïc tieáp ñeán cô sôû saûn xuaát, maø coù theå theo doõi toaøn boä dieãn bieán quaù trình kyõ thuaät qua moät trình duyeät nhö Internet Explorer hay Netscape Navigator, treân cô sôû ñoù coù theå chuaån ñoaùn, xaùc ñònh loãi vaø ñöa ra phöông höôùng giaûi quyeát thích hôïp

VII. Nhìn veà töông lai

Ñieàu khieån giaùm saùt hay SCADA khoâng coøn laø nhöõng khaùi nieäm môùi meû, nhöõng tieán boä trong coâng ngheä ñeå thöïc hieän thì luoân luoân ñoåi môùi. Beân caïnh caùc xu höôùng môùi nhö vieäc söû duïng caùc thieát bò caûm bieán vaø cô caáu chaáp haønh thoâng minh, maïng truyeàn thoâng coâng nghieäp vaø meàm hoaù caùc



giaûi phaùp ñieàu khieån, thì caùc heä SCADA seõ chieám vai troø quan troïng trong nhieàu lónh vöïc öùng duïng khaùc nhau.Taàm nhìn cho moät coâng ty trong töông lai vôùi moät heä thaàn kinh soá (DNS), tích hôïp toaøn boä heä thoáng ñieàu khieån töï ñoäng, ñieàu khieån giaùm saùt vôùi caùc heä thoáng ñieàu haønh saûn xuaát vaø quaûn lyù coâng ty, coù theå seõ raát nhanh choùng trôû thaønh hieän thöïc. Ñoù chính laø höôùng chieán löôïc cho caùc coâng ty treân con ñöôøng phaùt trieån ôû thôøi ñaïi kinh teá trí tueä vaø xaõ hoäi thoâng tin trong theá kyû XXI.



Chöông 2 MAÏNG TRUYEÀN THOÂNG COÂNG NGHIEÄP I. Khaùi nieäm 1. Khaùi nieäm veà maïng truyeàn thoâng coâng nghieäp

Söï phoå bieán cuûa caùc giaûi phaùp töï ñoäng hoaù söû duïng heä thoáng truyeàn thoâng soá laø keát quaû toång hôïp cuûa caùc tieán boä trong kyõ thuaät vi ñieän töû, kyõ thuaät maùy tính, kyõ thuaät thoâng tin vaø ñöông nhieân laø cuûa caû kyõ thuaät töï ñoäng hoaù. Maïng truyeàn thoâng coâng nghieäp hay maïng coâng nghieäp ( MCN ) laø moät khaùi nieäm chung chæ caùc heä thoáng maïng truyeàn thoâng soá, truyeàn bit noái tieáp, ñöôïc söû duïng ñeå gheùp noái caùc thieát bò coâng nghieäp. Caùc heä thoáng truyeàn thoâng coâng nghieäp phoå bieán hieän nay cho pheùp lieân keát maïng ôû nhieàu möùc khaùc nhau, töø caùc boä caûm bieán, cô caáu chaáp haønh döôùi caáp tröôøng cho ñeán caùc maùy tính ñieàu khieån, thieát bò quan saùt, maùy tính ñieàu khieån quan saùt vaø caùc maùy tính treân caáp ñieàu haønh xí nghieäp, quaûn lyù coâng ty. Veà cô sôû kyõ thuaät, maïng coâng nghieäp vaø caùc heä thoáng maïng vieãn thoâng coù nhieàu ñieåm töông ñoàng, tuy nhieân cuõng coù nhöõng ñieåm khaùc bieät sau:

• Maïng vieãn thoâng, coù phaïm vi ñòa lyù vaø soá löôïng thaønh vieân tham gia lôùn hôn raát nhieàu, neân caùc yeâu caàu kyõ thuaät (caáu truùc maïng, toác ñoä truyeàn thoâng, tính naêng thôøi gian thöïc,…) raát khaùc, cuõng nhö caùc phöông phaùp truyeàn thoâng ( truyeàn taûi daûi roäng / daûi cô sôû, ñieàu bieán, doàn keânh, chuyeån maïch,…) thöôøng phöùc taïp hôn so vôùi maïng coâng nghieäp.

• Ñoái töôïng cuûa maïng vieãn thoâng bao goàm caû con ngöôøi vaø thieát bò kyõ thuaät, trong ñoù con ngöôøi ñoùng vai troø chuû yeáu. Vì vaäy caùc daïng thoâng tin caàn trao ñoåi bao goàm caû tieáng noùi, hình aûnh, vaên baûn vaø döõ lieäu. Ñoái töôïng cuûa maïng coâng nghieäp thuaàn tuyù laø caùc thieát bò coâng nghieäp, neân daïng thoâng tin ñöôïc quan taâm duy nhaát laø döõ lieäu. Kyõ thuaät truyeàn thoâng ñöôïc duøng trong maïng vieãn thoâng cuõng raát phong phuù, trong khi kyõ thuaät truyeàn döõ lieäu theo cheá ñoä bit noái tieáp laø ñaëc tröng cuûa maïng coâng nghieäp.

Maïng truyeàn thoâng coâng nghieäp thöïc chaát laø moät daïng ñaëc bieät cuûa maïng maùy tính, coù theå ñöôïc so saùnh vôùi maïng maùy tính thoâng thöôøng ôû nhöõng ñieåm gioáng nhau vaø khaùc nhau sau:

• Kyõ thuaät truyeàn thoâng soá hay truyeàn döõ lieäu laø ñaëc tröng chung • Maïng maùy tính söû duïng trong coâng nghieäp ñöôïc coi laø moät phaàn (ôû

caùc caáp ñieàu khieån giaùm saùt, ñieàu haønh saûn xuaát vaø quaûn lyù coâng ty) trong moâ hình phaân caáp cuûa maïng coâng nghieäp.



• Yeâu caàu veà tính naêng thôøi gian thöïc, ñoä tin caäy vaø khaû naêng töông thích trong moâi tröôøng coâng nghieäp cuûa maïng truyeàn thoâng coâng nghieäp cao hôn so vôùi moät maïng maùy tính thoâng thöôøng, trong khi ñoù maïng maùy tính thöôøng ñoøi hoûi cao hôn veà baûo maät cuûa thoâng tin.

• Maïng maùy tính coù phaïm vi traûi roäng raát khaùc nhau, ví duï coù theå nhoû nhö maïng LAN cho moät nhoùm vaøi maùy, hoaëc raát lôùn nhö maïng Internet. Trong nhieàu tröôøng hôïp, maïng maùy tính giaùn tieáp söû duïng dòch vuï truyeàn döõ lieäu cuûa maïng vieãn thoâng. Trong khi ñoù, cho ñeán nay caùc heä thoáng maïng coâng nghieäp thöôøng coù tính chaát ñoäc laäp, phaïm vi hoaït ñoäng töông ñoái heïp.

Vaäy, maïng truyeàn thoâng coâng nghieäp coù vai troø quan troïng nhö theá naøo trong caùc lónh vöïc ño löôøng, ñieàu khieån vaø töï ñoäng hoaù ngaøy nay ? Söû duïng maïng truyeàn thoâng coâng nghieäp, ñaëc bieät laø bus tröôøng ñeå thay theá caùch noái ñieåm-tôùi – ñieåm coå ñieån giöõa caùc thieát bò coâng nghieäp mang laïi haøng loaït nhöõng lôïi ích nhö sau:

• Ñôn giaûn hoaù caáu truùc lieân keát giöõa caùc thieát bò coâng nghieäp • Giaûm ñaùng keå giaù thaønh daây noái vaø coâng laép ñaët heä thoáng • Naâng cao ñoä tin caäy vaø ñoä chính xaùc cuûa thoâng tin nhôø truyeàn thoâng

soá • Naâng cao ñoä linh hoaït, tính naêng môû cuûa heä thoáng • Ñôn giaûn hoùa, tieän lôïi hoaù vieäc chuaån ñoaùn, ñònh vò loãi, söï coá cuûa caùc

thieát bò • Naâng cao khaû naêng töông taùc giöõa caùc thaønh phaàn (phaàn cöùng vaø

phaàn meàm) nhôø caùc phaàn meàm chuaån • Môû ra nhieàu chöùc naêng vaø khaû naêng öùng duïng môùi cuûa heä thoáng, ví

duï nhö caùc öùng duïng ñieàu khieån phaân taùn, ñieàu khieån giaùm saùt hoaëc chuaån ñoaùn loãi töø xa qua Internet.

Trong ñieàu khieån quaù trình, caùc heä thoáng bus tröôøng cuõng ñaõ daàn daàn thay theá caùc maïch doøng töông töï (current loop) 4-20mA. Öu theá cuûa giaûi phaùp duøng maïng coâng nghieäp khoâng nhöõng naèm ôû phöông dieän kyõ thuaät, maø coøn ôû khía caïnh hieäu quaû kinh teá. Chính vì vaäy, öùng duïng cuûa noù roäng raõi trong haàu heát caùc lónh vöïc coâng nghieäp, nhö ñieàu khieån quaù trình, töï ñoäng hoaù xí nghieäp, töï ñoäng hoaù toaø nhaø, ñieàu khieån giao thoâng,v.v… Noùi toùm laïi, söû duïng maïng truyeàn thoâng coâng nghieäp laø khoâng theå thieáu ñöôïc trong vieäc tích hôïp caùc heä thoáng töï ñoäng hoùa hieän ñaïi. 2. Phaân loaïi vaø ñaëc tröng caùc heä thoáng MCN



Ñeå saép xeáp, phaân loaïi vaø phaân tích ñaëc tröng caùc heä thoáng maïng truyeàn thoâng coâng nghieäp, ta döïa vaøo moâ hình phaân caáp quen thuoäc caùc cho coâng, ty xí nghieäp saûn xuaát. Vôùi loaïi moâ hình naøy caùc chöùc naêng ñöôc phaân thaønh nhieàu caáp khaùc nhau, nhö ñöôïc minh hoïa treân hình döôùi

Caøng ôû caáp döôùi thì caùc chöùc naêng caøng mang tính chaát cô baûn hôn vaø ñoøi hoûi yeâu caàu cao hôn veà ñoä nhanh nhaïy, thôøi gian phaûn öùng. Moät chöùc naêng ôû caáp treân ñöôïc thöïc hieän döïa treân caùc chöùc naêng cuûa caáp döôùi, tuy nhieân khoâng ñoøi hoûi thôøi gian phaûn öùng nhanh nhö ôû caáp döôùi, nhöng ngöôïc laïi löôïng thoâng tin caàn trao ñoåi vaø xöû lyù laïi lôùn hôn nhieàu. Coù theå coi ñaây laø moät moâ hình phaân caáp chöùc naêng cho caû heä thoáng töï ñoäng hoaù noùi chung cuõng nhö cho heä thoáng truyeàn thoâng noùi rieâng cuûa moät coâng ty.

Töông öùng vôùi naêm caáp chöùc naêng laø boán caáp cuûa heä thoáng truyeàn thoâng. Töø caáp ñieàu khieån giaùm saùt trôû xuoáng thuaät ngöõ “bus” thöôøng ñöôïc duøng thay cho “maïng”, vôùi lyù do phaàn lôùn caùc heä thoáng maïng phía döôùi ñeàu coù caáu truùc vaät lí hoaëc logic kieåu bus

Nhö ta seõ thaáy, moâ hình phaân caáp chöùc naêng seõ tieän lôïi cho vieäc thieát keá heä thoáng vaø löïa choïn thieát bò. Trong thöïc teá öùng duïng, söï phaân caáp chöùc naêng coù theå hôi khaùc so vôùi trình baøy ôû ñaây, tuyø thuoäc vaøo möùc ñoä töï ñoäng hoaù vaø caáu truùc heä thoáng cuï theå. Trong tröôøng hôïp öùng duïng ñôn giaûn nhö ñieàu khieån trang thieát bò daân duïng (maùy giaët, maùy laïnh, ñieàu hoaø ñoä aåm,…), söï phaân chia nhieàu caáp coù theå hoaøn toaøn khoâng caàn thieát. Ngöôïc laïi, trong töï ñoäng hoaù moät nhaø maùy lôùn hieän ñaïi nhö ñieän nguyeân töû, saûn xuaát xi



maêng, loïc daàu, ta coù theå chia nhoû hôn nöõa caùc caáp chöùc naêng ñeå tieän theo doõi. a. Bus tröôøng, bus thieát bò

Bus tröôøng (fieldbus) thöïc ra laø moät khaùi nieäm chung ñöôïc söû duïng trong caùc ngaønh coâng nghieäp cheá bieán ñeå chæ caùc heä thoáng bus noái tieáp, söû duïng kyõ thuaät truyeàn tin soá ñeå keát noái caùc thieát bò thuoäc caáp ñieàn khieån (PC, PLC) vôùi nhau vaø vôùi caùc thieát bò ôû caáp chaáp haønh, caùc thieát bò tröôøng. Caùc chöùc naêng chính cuûa caáp chaáp haønh laø ño löôøng, daãn ñoäng vaø chuyeån ñoåi tín hieäu trong tröôøng hôïp caàn thieát. Caùc thieát bò coù khaû naêng noái maïng laø caùc boä vaøo / ra phaân taùn (distributed I/O) , caùc thieát bò caûm bieán ( sensor ), hoaêc cô caáu chaáp haønh ( actuator) coù tích hôïp khaû naêng xöû lyù truyeàn thoâng. Moät soá kieåu bus tröôøng chæ thích hôïp noái maïng caùc thieát bò caûm bieán vaø cô caáu chaáp haønh vôùi caùc boä ñieàu khieån , cuõng ñöôïc goïi laø bus chaáp haønh / caûm bieán

Trong coâng nghieäp cheá taïo (töï ñoäng hoaù daây chuyeàn saûn xuaát, gia coâng, laép raùp ) hoaëc ôû moät soá lónh vöïc öùng duïng khaùc nhö töï ñoäng hoaù toaø nhaø, saûn xuaát xe hôi, khaùi nieäm bus thieát bò laïi ñöôïc duøng phoå bieán. Coù theå noùi, bus thieát bò vaø bus tröôøng coù chöùc naêng töông ñöông, nhöng do nhöõng ñaëc tröng rieâng bieät cuûa hai ngaønh coâng nghieäp, neân moät soá tính naêng cuõng raát khaùc nhau. Tuy nhieân, söï khaùc nhau naøy ngaøy caøng trôû neân khoâng roõ reät, khi maø phaïm vi öùng duïng cuûa caû hai loaïi ñeàu ñöôïc môû roäng vaø ñan cheùo sang nhau. Trong thöïc teá, ngöôøi ta cuõng duøng chung moät khaùi nieäm laø bus tröôøng.

Do nhieäm vuï cuûa bus tröôøng laø chuyeån döõ lieäu quaù trình leân caáp ñieàu khieån ñeå xöû lyù vaø chuyeån quyeát ñònh ñieàu khieån xuoáng caùc cô caáu chaáp haønh, vì vaäy yeâu caàu veà tính naêng thôøi gian thöïc ñöôïc ñaët leân haøng ñaàu. Thôøi gian phaûn öùng tieâu bieåu naèm trong phaïm vi töø 0.1 tôùi vaøi mili giaây. Trong khi ñoù, yeâu caàu veà löôïng thoâng tin trong moät böùc ñieän thöôøng chæ haïn cheá trong khoaûng moät vaøi byte, vì vaäy toác ñoä truyeàn thoâng thöôøng chæ caàn ôû phaïm vi Mbit/s hoaëc thaáp hôn. Vieäc trao ñoåi thoâng tin veà caùc bieán quaù trình chuû yeáu mang tính chaát ñònh kyø,tuaàn hoaøn, beân caïnh caùc thoâng tin caûnh baùo coù tính chaát baát thöôøng.

Caùc heä thoáng bus tröôøng ñöôïc söû duïng roäng raõi nhaát hieän nay laø PROFIBUS , ControlNet, Interbus-S , CAN , WorldFIP , P-NET , Modbus vaø gaàn ñaây phaûi keå tôùi Foundation Fieldbus, DeviceNet, AS-I, EIB vaø



Bitbus laø moät vaøi heä thoáng bus caûm bieán / chaáp haønh tieâu bieåu coù theå neâu ra ôû ñaây. b. Bus heä thoáng , Bus quaù trình

Caùc heä thoáng maïng coâng nghieäp ñöôïc duøng ñeå keát noái caùc maùy tính ñieàu khieån vaø caùc maùy tính treân caáp ñieàu khieån giaùm saùt vôùi nhau ñöôïc goïi laø bus heä thoáng (system bus) hay bus quaù trình ( process bus) . Khaùi nieäm sau thöôøng chæ ñöôïc duøng trong lónh vöïc ñieàu khieån quaù trình. Qua bus heä thoáng maø caùc maùy tính ñieàu khieån coù theå phoái hôïp hoaït ñoäng, cung caáp döõ lieäu quaù trình cho caùc traïm kyõ thuaät vaø traïm giaùm saùt (coù theå giaùn tieáp thoâng qua heä thoáng quaûn lyù cô sôû döõ lieäu treân caùc traïm chuû) cuõng nhö nhaän meänh leänh, tham soá ñieàu khieån töø caùc traïm phía treân. Thoâng tin khoâng nhöõng ñöôïc trao ñoåi theo chieàu doïc, maø coøn theo chieàu ngang. Caùc traïm kyõ thuaät, traïm thao taùc vaø caùc traïm chuû cuõng trao ñoåi döõ lieäu qua heä thoáng bus . Ngoaøi ra caùc maùy in baùo caùo vaø döõ lieäu löu tröõ cuõng ñöôïc keát noái qua maïng naøy

Chuù yù, söï phaân bieät giöõa caùc khaùi nieäm bus tröôøng vaø bus heä thoáng khoâng baét buoäc naèm ôû söï khaùc nhau veà kieåu bus ñöôïc söû duïng, maø ôû muïc ñích söû duïng hay noùi caùch khaùc laø ôû caùc thieát bò ñöôïc gheùp noái. Trong moät soá giaûi phaùp, moät kieåu bus duy nhaát ñöôïc duøng cho caû ôû hai caáp naøy

Ñoái vôùi bus heä thoáng, tuyø theo lónh vöïc öùng duïng maø ñoøi hoûi veà tính naêng thôøi gian thöïc coù ñöôïc ñaët ra moät caùch ngaët ngheøo hay khoâng. Thôøi gian phaûn öùng tieâu bieåu naèm trong khoaûng moät vaøi traêm mili giaây, trong khi löu löôïng thoâng tin caàn trao ñoåi lôùn hôn nhieàu so vôùi bus tröôøng. Toác ñoä truyeàn thoâng tieâu bieåu cuûa bus heä thoáng naèm trong phaïm vi töø vaøi traêm kBit / s ñeán vaøi Mbit/s

Do caùc yeâu caàu veà toác ñoä truyeàn thoâng vaø khaû naêng keát noái deã daøng nhieàu loaïi maùy tính, kieåu bus heä thoáng thoâng duïng nhaát laø Ethernet cuõng nhö Industrial Ethernet. Beân caïnh ñoù phaûi noùi ñeán PROFIBUS-FMS, Modbus Plus vaø Fieldbus Foundation’s High Speed Ethernet c. Maïng xí nghieäp

Maïng xí nghieäp thöïc ra laø moät maïng LAN bình thöôøng, coù chöùc naêng keát noái caùc maùy tính vaên phoøng thuoäc caáp ñieàu haønh vôùi caáp ñieàu khieån giaùm saùt. Thoâng tin ñöôïc ñöa leân treân bao goàm traïng thaùi laøm vieäc cuûa caùc quaù trình kyõ thuaät, caùc giaøn maùy cuõng nhö cuûa heä thoáng ñieàu khieån töï ñoäng,



caùc soá lieäu tính toaùn, thoáng keâ veà dieãn bieán quaù trình saûn xuaát vaø chaát löôïng saûn phaåm. Thoâng tin theo chieàu ngöôïc laïi laø caùc thoâng soá thieát keá, coâng thöùc ñieàu khieån vaø meänh leänh ñieàu haønh. Ngoaøi ra, thoâng tin cuõng ñöôïc trao ñoåi maïnh theo chieàu ngang giöõa caùc maùy tính thuoäc caáp ñieàu haønh saûn xuaát, ví duï hoã trôï kieåu laøm vieäc theo nhoùm, coäng taùc trong döï aùn, söû duïng chung caùc taøi nguyeân noái maïng nhö :maùy in , maùy chuû,…

Khaùc vôùi heä thoáng bus caáp döôùi, maïng xí nghieäp khoâng yeâu caàu nghieâm ngaët veà tính naêng thôøi gian thöïc. Vieäc trao ñoåi döõ lieäu thöôøng dieãn ra khoâng ñònh kyø, nhöng coù khi vôùi soá löôïng lôùn tôùi haøng Mbyte. Hai loaïi maïng ñöôïc duøng phoå bieán cho muïc ñích naøy laø Ethernet vaø Token-Ring, treân cô sôû caùc giao thöùc chuaån nhö TCP/IP vaø IPX / SPX. d. Maïng coâng ty

Maïng coâng ty, naèm treân cuøng trong moâ hình phaân caáp heä thoáng truyeàn thoâng cuûa moät coâng ty saûn xuaát coâng nghieäp. Ñaëc tröng cuûa maïng coâng ty gaàn vôùi moät maïng vieãn thoâng hoaëc moät maïng maùy tính dieän roäng nhieàu hôn treân caùc phöông dieän phaïm vi vaø hình thöùc dòch vuï, phöông phaùp truyeàn thoâng vaø caùc yeâu caàu veà kyõ thuaät. Chöùc naêng cuûa maïng coâng ty laø keát noái caùc maùy tính vaên phoøng cuûa caùc xí nghieäp , cung caáp dòch vuï trao ñoåi thoâng tin noäi boä vaø vôùi caùc khaùch haøng nhö thö vieän ñieän töû, thö ñieän töû, hoäi thaûo töø xa qua ñieän thoaïi, hình aûnh, cung caáp dòch vuï truy caäp Internet vaø thöông maïi ñieän töû,v.v… Hình thöùc toå chöùc gheùp noái maïng, cuõng nhö caùc coâng ngheä ñöôïc aùp duïng raát ña daïng, tuyø thuoäc vaøo ñaàu tö cuûa coâng ty. Trong nhieàu tröôøng hôïp, maïng coâng ty vaø maïng xí nghieäp ñöôïc thöïc hieän baèng moät heä thoáng maïng duy nhaát vaø maët vaät lyù nhöng chia thaønh nhieàu phaïm vi vaø nhoùm maïng laøm vieäc rieâng bieät.

Maïng coâng ty coù vai troø nhö moät ñöôøng cao toác trong heä thoáng haï taàng cô sôû truyeàn thoâng cuûa moät coâng ty, vì vaäy ñoøi hoûi veà toác ñoä truyeàn thoâng vaø ñoä an toaøn, tin caäy ñaëc bieät cao. Fast Ethernet, FDDI , ATM laø moät vaøi ví duï coâng ngheä tieân tieán ñöôïc aùp duïng ôû ñaây trong hieän ñaïi vaø töông lai. II. Cô sôû kyõ thuaät 1. Khaùi nieäm veà tính naêng thôøi gian thöïc



Tính naêng thôøi gian thöïc laø moät trong nhöõng ñaëc tröng quan troïng nhaát ñoái vôùi caùc heä thoáng töï ñoäng hoaù noùi chung vaø caùc heä thoáng bus tröôøng noùi rieâng. Söï hoaït ñoäng bình thöôøng cuûa moät heä thoáng kyõ thuaät laøm vieäc trong thôøi gian thöïc khoâng chæ phuï thuoäc vaøo ñoä chính xaùc, ñuùng ñaén cuûa caùc keát quaû ñaàu ra, maø coøn phuï thuoäc vaøo thôøi ñieåm ñöa ra keát quaû. Moät heä thoáng coù tính naêng thôøi gian thöïc khoâng nhaát thieát phaûi coù phaûn öùng thaät nhanh, maø quan troïng hôn laø phaûi coù phaûn öùng kòp thôøi ñoái vôùi caùc yeâu caàu, taùc ñoäng beân ngoaøi. Nhö vaäy, moät heä thoáng truyeàn thoâng coù tính naêng thôøi gian thöïc phaûi coù khaû naêng truyeàn taûi thoâng tin moät caùch tin caäy vaø kòp thôøi vôùi yeâu caàu cuûa caùc ñoái taùc truyeàn thoâng. Tính naêng thôøi gian thöïc cuûa moät heä thoáng ñieàu khieån phaân taùn phuï thuoäc raát nhieàu vaø heä thoáng bus tröôøng ñöôïc duøng

Ñeå ñaûm baûo tính naêng thôøi gian thöïc, moät heä thoáng bus phaûi coù nhöõng ñaëc ñieåm sau ñaây:

• Ñoä nhanh nhaïy: toác ñoä truyeàn thoâng höõu ích phaûi ñuû nhanh ñeå ñaùp öùng nhu caàu trao ñoåi döõ lieäu trong moät giaûi phaùp cuï theå

• Tính tieàn ñònh: Döï ñoaùn tröôùc ñöôïc veà thôøi gian phaûn öùng tieâu bieåu vaø thôøi gian phaûn öùng chaäm nhaát vôùi yeâu caàu cuûa töøng traïm

• Ñoä tin caäy, kòp thôøi: Ñaûm baûo toång thôøi gian caàn cho vieäc vaän chuyeån döõ lieäu moät caùch tin caäy giöõa caùc traïm naèm trong moät khoaûng caùch xaùc ñònh.

• Tính beàn vöõng: Coù khaû naêng xöû lyù söï coá moät caùch thích hôïp ñeå khoâng gaây haïi theâm cho toaøn boä heä thoáng

Roõ raøng, khaû naêng thoaû maõn yeâu caàu veà thôøi gian thöïc phuï thuoäc vaøo baøi toaùn öùng duïng cuï theå. Moät maïng coâng nghieäp coù tính naêng thôøi gian thöïc khoâng coù nghóa laø seõ thích öùng vôùi moïi öùng duïng ñoøi hoûi yeâu caàu veà thôøi gian thöïc. Nhieäm vuï cuûa ngöôøi tích hôïp heä thoáng laø phaûi löïa choïn vaø thieát keá moät giaûi phaùp thích hôïp ñeå thoaû maõn yeâu caàu naøy treân cô sôû phaân tích caùc tính naêng kyõ thuaät lieân quan, döôùi ñieàu kieän raøng buoäc laø giaù thaønh chi phí. 2. Kieán truùc giao thöùc a. Dòch vuï truyeàn thoâng

Moät heä thoáng truyeàn thoâng cung caáp dòch vuï truyeàn thoâng cho caùc thaønh vieân tham gia noái maïng. Caùc dòch vuï ñoù ñöôïc duøng cho vieäc thöïc hieän caùc nhieäm vuï khaùc nhau nhö trao ñoåi döõ lieäu, baùo caùo traïng thaùi, taïo laäp caáu hình vaø tham soá hoaù thieát bò tröôøng, giaùm saùt thieát bò vaø caøi ñaët chöông



trình. Caùc dòch vuï truyeàn thoâng do nhaø cung caáp heä thoáng truyeàn thoâng thöïc hieän baèng phaàn cöùng hoaëc phaàn meàm. Vieäc khai thaùc caùc dòch vuï ñoù töø phía ngöôøi söû duïng phaûi thoâng qua phaàn meàm giao dieän maïng, ñeå taïo laäp caùc chöông trình phaàn meàm öùng duïng, ví duï chöông trình ñieàu khieån, giao dieän ngöôøi -maùy (HMI) vaø ñieàu khieån giaùm saùt (SCADA). Caùc giao dieän maïng naøy coù theå ñöôïc caøi ñaët saün treân caùc coâng cuï phaàn meàm chuyeân duïng (ví duï phaàn meàm laäp trình PLC, phaàn meàm SCADA, phaàn meàm quaûn lyù maïng), hoaëc thoâng qua caùc thö vieän phaàn meàm phoå thoâng khaùc döôùi daïng caùc haøm dòch vuï (ví duï vôùi C/C++, VisualBasic, Delphi, OLE /DDE)

Moãi heä thoáng truyeàn thoâng khaùc nhau coù theå quy ñònh moät chuaån rieâng veà taäp hôïp caùc dòch vuï truyeàn thoâng cuûa mình. Ví duï Profibus ñònh nghóa caùc haøm dòch vuï khaùc so vôùi Interbus-S hay ControlNet. Moät phaàn meàm chuyeân duïng khoâng nhaát thieát phaûi hoã trôï toaøn boä caùc dòch vuï truyeàn thoâng cuûa moät heä thoáng, nhöng cuõng coù theå cuøng moät luùc hoã trôï nhieàu heä thoáng truyeàn thoâng khaùc nhau. Ví duï vôùi moät phaàn meàm SCADA ta coù theå ñoàng thôøi khai thaùc döõ lieäu töø caùc ñaàu ño hay caùc PLC lieân keát vôùi caùc bus tröôøng khaùc nhau, nhöng khoâng caàn tôùi dòch vuï hoã trôï caøi ñaët chöông trình ñieàu khieån cho caùc PLC.

Coù theå phaân loaïi dòch vuï truyeàn thoâng döïa theo caùc caáp khaùc nhau: caùc dòch vuï sô caáp ( ví duï taïo vaø ngaét noái ), dòch vuï caáp thaáp (ví duï trao ñoåi döõ lieäu) vaø caùc dòch vuï cao caáp (taïo laäp caáu hình, baùo caùo traïng thaùi). Moät dòch vuï ôû caáp cao hôn coù theå söû duïng caùc dòch vuï caáp thaáp ñeå thöïc hieän chöùc naêng cuûa noù. Ví duï dòch vuï taïo laäp caáu hình hay baùo caùo traïng thaùi cuoái cuøng cuõng phaûi söû duïng dòch vuï trao ñoåi döõ lieäu ñeå thöïc hieän chöùc naêng cuûa mình. Maëc khaùc, trao ñoåi döõ lieäu thöôøng ñoøi hoûi taïo vaø ngaét noái. Phaân caáp dòch vuï truyeàn thoâng coøn coù yù nghóa laø taïo söï linh hoaït cho phía ngöôøi söû duïng. Tuyø theo nhu caàu veà ñoä tieän lôïi hay hieäu suaát trao ñoåi thoâng tin maø ngöôøi ta coù theå quyeát ñònh söû duïng moät dòch vuï ôû caáp naøo

Vieäc thöïc hieän taát caû caùc dòch vuï ñöôïc döïa treân caùc nguyeân haøm dòch vuï ( service primitive ), goàm coù:

• Yeâu caàu (request) dòch vuï , kyù hieäu laø .req , ví duï connect.req • Chæ thò (indication) nhaän lôøi phuïc vuï, kyù hieäu laø .ind, ví duï

connect.ind • Ñaùp öùng (response ) dòch vuï, kyù hieäu laø .res, ví duï connect.res • Xaùc nhaän (confirmation ) ñaõ nhaän ñöôïc ñaùp öùng, kyù hieäu laø .con, ví

duï connect.con Döïa treân quan heä giöõa beân cung caáp dòch vuï vaø beân yeâu caàu dòch vuï

cuõng coù theå phaân bieät giöõa loaïi dòch vuï coù xaùc nhaän vaø dòch vuï khoâng xaùc



nhaän. Dòch vuï coù xaùc nhaän ñoøi hoûi söû duïng caû boán nguyeân haøm, trong khi dòch vuï khoâng xaùc nhaän boû qua ñaùp öùng vaø xaùc nhaän. Bieåu ñoà tuaàn töï döôùi minh hoaï hai ví duï tieâu bieåu cho hai tröôøng hôïp naøy laø dòch vuï taïo noái (connect ) vaø ngaét noái (disconnect )

a)Dòch vuï coù xaùc nhaän

4:connect.con

3:connect.res

2:connect.ind

1:connect.req

Beân cung Beân caàu

b)Dòch vuï khoâng xaùc nhaän

2:disconnect.ind

1:disconnect.req

Beân cung Beân caàu b. Giao thöùc

Baát cöù söï giao tieáp naøo cuõng caàn moät ngoân ngöõ giao tieáp chung cho caùc ñoái taùc.Trong kyõ thuaät truyeàn thoâng, beân cung caáp dòch vuï cuõng nhö beân söû duïng dòch vuï ñeàu phaûi tuaân theo caùc quy taéc, thuû tuïc cho vieäc giao tieáp, goïi laø giao thöùc. Giao thöùc chính laø cô sôû cho vieäc thöïc hieän vaø söû duïng caùc dòch vuï truyeàn thoâng

Moät quy chuaån giao thöùc bao goàm caùc thaønh phaàn sau: • Cuù phaùp (syntax ): Quy ñònh veà caáu truùc böùc ñieän, goùi döõ lieäu duøng

khi trao ñoåi , trong ñoù coù phaàn thoâng tin höõu ích (döõ lieäu ) vaø caùc thoâng tin boå trôï nhö ñòa chæ, thoâng tin ñieàu khieån, thoâng tin kieåm loãi,…



• Ngöõ nghóa (semantic): Quy ñònh yù nghóa cuûa töøng thaønh phaàn trong moät böùc ñieän, nhö phöông phaùp ñònh ñòa chæ, phöông phaùp baûo toaøn döõ lieäu, thuû tuïc ñieàu khieån doøng thoâng tin, xöû lyù loãi,…

• Ñònh thôøi (timing ): Quy ñònh veà trình töï, thuû tuïc giao tieáp, cheá ñoä truyeàn thoâng (ñoàng boä hay khoâng ñoàng boä), toác ñoä truyeàn thoâng,…

Vieäc thöïc hieän moät dòch vuï truyeàn thoâng treân cô sôû caùc giao thöùc töông öùng ñöôïc goïi laø xöû lyù giao thöùc. Noùi moät caùch khaùc, quaù trình xöû lyù giao thöùc coù theå laø maõ hoaù (xöû lyù giao thöùc beân göûi ) vaø giaûi maõ (xöû lyù giao thöùc beân nhaän). Töông töï nhö caùc dòch vuï truyeàn thoâng, coù theå phaân bieät caùc giao thöùc caáp thaáp vaø giao thöùc cao caáp. Caùc giao thöùc cao caáp laø cô sôû cho caùc dòch vuï cao caáp vaø caùc giao thöùc caáp thaáp laø cô sôû cho caùc dòch vuï caáp thaáp

Giao thöùc cao caáp gaàn vôùi ngöôøi söû duïng, thöôøng ñöôïc thöïc hieän baèng phaàn meàm. Moät soá ví duï veà giao thöùc cao caáp laø FTP (File Transfer Protocol) duøng trong trao ñoåi file töø xa, HTTP (Hypertext Transfer Protocol) duøng ñeå trao ñoåi caùc trang HTML trong caùc öùng duïng Web, MMS (Manufacturing Message Specification ) duøng trong töï ñoäng hoaù coâng nghieäp

Giao thöùc caáp thaáp gaàn vôùi phaàn cöùng, thöôøng thöïc hieän tröïc tieáp bôûi caùc maïch ñieän töû. Moät soá ví duï giao thöùc caáp thaáp quen thuoäc laø TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) ñöôïc duøng phoå bieán trong Inernet , HART (Highway Adressable Remote Transducer ) duøng trong ñieàu khieån quaù trình, HDLC (High Level Data-link Control) laøm cô sôû cho nhieàu giao thöùc khaùc vaø UART duøng trong ña soá caùc giao dieän vaät lyù cuûa caùc heä thoáng bus tröôøng . Hai giao thöùc sau HDLC vaø UART coù vai troø quan troïng trong truyeàn thoâng coâng nghieäp vaø vì vaäy ñöôïc giôùi thieäu sô löôïc döôùi ñaây. * Giao thöùc HDLC

HDLC cho pheùp cheá ñoä truyeàn bit noái tieáp ñoàng boä hoaëc khoâng ñoàng boä. Moät böùc ñieän, hay coøn goïi laø khung (frame) coù caáu truùc nhö sau: 01111110 8/16 bit 8 bit n bit 16/32 bit 01111110 Côø Ñòa chæ Ñieàu khieån Döõ lieäu FCS Côø

Moãi khung ñöôïc khôûi ñaàu vaø keát thuùc baèng moät côø hieäu (flag) vôùi daõy bit 01111110. Daõy bit naøy ñöôïc ñaûm baûo khoâng bao giôø xuaát hieän trong caùc phaàn thoâng tin khaùc qua phöông phaùp nhoài bit (bit stuffing), töùc cöù sau moät daõy 5 bit coù giaù trò 1 (11111) thì moät bit laïi ñöôïc boå sung vaøo



OÂ ñòa chæ tieáp theo chöùa ñòa chæ beân göûi vaø beân nhaän. Tuyø theo caùch gaùn ñòa chæ 4 hoaëc 8 bit (töông öùng vôùi 32 hoaëc 256 ñòa chæ khaùc nhau ), oâ naøy coù chieàu daøi laø 8 hoaëc 16 bit

Trong HDLC coù ba loaïi böùc ñieän , ñöôïc phaân bieät qua oâ thoâng tin ñieàu khieån (8 bit ), ñoù laø:

• Information Frames: khung thoâng tin (I- Format) • Supervisory Frames: khung giaùm saùt vaän chuyeån döõ lieäu (S-Format) • Unnumbered Frames: Khung boå trôï kieåm soaùt caùc moái lieân keát giöõa

caùc traïm (U-Format) Caáu truùc cuûa oâ thoâng tin ñieàu khieån ñöôïc qui ñònh nhö sau:

1 2 3 4 5 6 7 8 I-Format 0 N(S) P/F N(R) S-Format 1 0 S P/F N(R) U-Format 1 1 M P/F M

Trong ñoù, caùc kyù hieäu vieát taét coù yù nghóa nhö sau: • N(S): Soá thöù töï khung ñaõ ñöôïc göûi chia modulo cho 8 • N(R): Soá thöù töï khung chôø nhaän ñöôïc chia modulo cho 8 • P/F: Bit chæ ñònh keát thuùc quaù trình truyeàn • S,M: Caùc bit coù chöùc naêng khaùc OÂ thoâng tin coù ñoä daøi bieán thieân, cuõng coù theå ñeå troáng neáu nhö böùc ñieän

khoâng duøng vaøo muïc ñích vaän chuyeån döõ lieäu. Sau oâ thoâng tin laø ñeán daõy bit kieåm loãi (FCS = Frame Check Sequense), duøng vaøo muïc ñích baûo toaøn döõ lieäu. Toác ñoä truyeàn thoâng tieâu bieåu ñoái vôùi HDLC töø 9,6 kBit/s ñeán 2 Mbit/s. * Giao thöùc UART

UART ( Universal Asynchoronous Receiver/Transmitter) laø moät maïch vi ñieän töû ñöôïc söû duïng raát roâng raõi cho vieäc truyeàn noái bit noái tieáp cuõng nhö chuyeån ñoåi song/ noái tieáp giöõa ñöôøng truyeàn vaø bus maùy tính. UART cho pheùp löïa choïn giöõa cheá ñoä truyeàn moät chieàu, hai chieàu ñoàng boä hoaëc hai chieàu khoâng ñoàng boä. Vieäc truyeàn taûi ñöôïc thöïc hieän theo töøng kyù töï 7 hoaëc 8 bit, ñöôïc boå sung hai bit ñaùnh daáu ñaàu cuoái vaø moät bit kieåm tra loãi chaün leû (parity bit). Ví duï vôùi kyù töï 8 bit ñöôïc minh hoaï döôùi ñaây: Start 0 1 2 3 4 5 6 7 P Stop 0 LSB MSB



Bit khôûi ñaàu ( Start bit ) bao giôø cuõng laø 0 vaø bit keát thuùc (Stop bit )

bao giôø cuõng laø 1. Caùc bit trong moät kyù töï ñöôïc truyeàn theo thöù töï bit thaáp (LSB) tôùi bit cao (MSB). Giaù trò cuûa bit chaün leû P phuï thuoäc vaøo caùch choïn:

• Neáu choïn parity chaün, thì P baèng 0 khi toång soá bit 1 laø chaün • Neáu choïn parity leû, thì P baèng 0 khi toång soá bit 1 laø leû Nhö teân cuûa noù ñaõ theå hieän, cheá ñoä truyeàn khoâng ñoàng boä ñöôïc söû duïng

ôû ñaây, töùc khoâng coù moät tín hieäu rieâng phuïc vuï cho vieäc ñoàng boä hoaù giöõa beân göûi vaø beân nhaän. Döïa vaøo caùc bit ñaàu cuoái vaø toác ñoä truyeàn thoâng ñaõ ñöôïc ñaët tröôùc cho caû hai beân, beân nhaän thoâng tin phaûi töï chænh nhòp laáy maãu cuûa mình ñeå ñoàng boä vôùi beân göûi. c. Moâ hình lôùp Vôùi :

(N)-PCI

(N)-PCI

(N)-PDU

(N-1)-SDU

(N)-PDU

(N)-SDU

(N+1)-PDU

• PDU:Protocol Data Unit-Ñôn vò döõ lieäu giao thöùc • SDU:Service Data Unit-Ñôn vò döõ lieäu dòch vuï • PCI: Protocol Control Information-Thoâng tin ñieàu khieån giao thöùc

Ñeå trao ñoåi döõ lieäu giöõa hai thieát bò, caùc thuû tuïc, giao thöùc caàn thieát coù

theå töông ñoái phöùc taïp. Roõ raøng ñieàu caàn ôû ñaây laø söï coäng taùc cuûa hai ñoái taùc truyeàn thoâng treân moät möùc tröøu töôïng cao. Thay vì phaûi thöïc hieän taát caû caùc böôùc caàn thieát trong moät module duy nhaát, coù theå chia nhoû thaønh caùc



phaàn vieäc coù theå thöïc hieän ñoäc laäp. Trong moâ hình lôùp, caùc phaàn vieäc ñöôïc saép xeáp theo chieàu doïc thaønh töøng lôùp, töông öùng vôùi caùc lôùp dòch vuï vaø caùc lôùp giao thöùc khaùc nhau. Moãi lôùp giaûi quyeát moät nhieäm vuï roõ raøng phuïc vuï vieäc truyeàn thoâng. Moät dòch vuï ôû lôùp treân söû duïng dòch vuï cuûa lôùp döôùi ngay keà noù.

Ñeå thöïc hieän moät dòch vuï truyeàn thoâng, moãi böùc ñieän ñöôïc xöû lyù qua nhieàu lôùp treân cô sôû caùc giao thöùc quy ñònh, goïi laø xöû lyù giao thöùc theo moâ hình lôùp. Moãi lôùp ôû ñaây coù theå thuoäc chöùc naêng cuûa phaàn cöùng hoaëc phaàn meàm. Caøng ôû lôùp cao hôn thì phaàn meàm caøng chieám vai troø quan troïng hôn, trong khi vieäc xöû lyù giao thöùc ôû caùc lôùp döôùi thöôøng ñöôïc caùc vi maïch ñieän töû tröïc tieáp thöïc hieän.

Hình treân minh hoaï nguyeân taéc xöû lyù giao thöùc theo moâ hình lôùp. Ñöùng töø beân göûi thoâng tin, qua moãi lôùp töø treân xuoáng döôùi, moät soá thoâng tin hoã trôï laïi ñöôïc gaén theâm vaøo phaàn döõ lieäu do lôùp treân ñöa xuoáng, goïi laø ñaàu giao thöùc (protocol header). Beân caïnh ñoù, thoâng tin caàn truyeàn ñi coù theå ñöôïc chia thaønh nhieàu böùc ñieän coù ñaùnh soá thöù töï, hoaëc moät böùc ñieän coù theå laø toång hôïp cuûa nhieàu nguoàn thoâng tin khaùc nhau. Ngöôøi ta cuõng duøng caùc khaùi nieäm nhö “ñoùng goùi döõ lieäu “ hoaëc “ taïo khung” ñeå chæ caùc thao taùc naøy.

Moät quaù trình ngöôïc laïi seõ dieãn ra beân nhaän thoâng tin. Caùc phaàn header seõ ñöôïc caùc lôùp töông öùng ñoïc, phaân tích vaø taùch ra tröôùc khi göûi tieáp leân lôùp treân . Caùc böùc ñieän mang moät nguoàn thoâng tin seõ ñöôïc toång hôïp laïi, hoaëc moät böùc ñieän mang nhieàu nguoàn thoâng tin khaùc nhau seõ ñöôïc phaân chia töông öùng. Ñeán lôùp treân cuøng, thoâng tin nguoàn ñöôïc taùi taïo

Vôùi moâ hình phaân lôùp, yù nghóa cuûa giao thöùc moät laàn nöõa theå hieän roõ. Ñöông nhieân, ñeå thöïc hieän truyeàn thoâng caàn coù hai ñoái taùc tham gia, vaäy phaûi toàn taïi cuøng moät taäp hôïp caùc haøm phaân lôùp caû trong hai thieát bò. Quan heä giao tieáp ôû ñaây chính laø quan heä giöõa caùc lôùp töông ñöông cuûa hai traïm. Chæ khi caùc ñoái taùc truyeàn thoâng trong caùc lôùp töông ñöông söû duïng chung moät ngoân ngöõ, töùc chung moät giao thöùc thì môùi coù theå trao ñoåi thoâng tin. Trong tröôøng hôïp khaùc, caàn coù moät phaàn töû trung gian hieåu caû hai giao thöùc, goïi chung laø boä chuyeån ñoåi, coù theå laø bridge hay gateway-tuyø theo lôùp giao thöùc ñang quan taâm. Vaán ñeà maáu choát ôû ñaây ñeå coù theå thöïc hieän ñöôïc vieäc chuyeån ñoåi laø söï thoáng nhaát veà dòch vuï truyeàn thoâng cuûa caùc lôùp töông ñöông trong hai heä thoáng khaùc nhau. Neáu hai heä thoáng laïi quy ñònh caùc chuaån khaùc nhau veà dòch vuï thì vieäc chuyeån ñoåi raát bò haïn cheá vaø nhieàu khi hoaøn toaøn khoâng coù yù nghóa. Ví duï, moät beân ñoøi hoûi caøi ñaët caùc dòch vuï cao caáp nhö caøi ñaët vaø kieåm soaùt chaïy chöông trình töø xa, trong khi beân ñoái taùc chæ cung caáp dòch vuï trao ñoåi döõ lieäu thuaàn tuyù thì vieäc chuyeån ñoåi ôû ñaây



khoâng coù vai troø gì cuõng nhö khoâng theå thöïc hieän ñöôïc. Tuy nhieân, caøng nhieàu dòch vuï ôû caáp thaáp caøng deã coù cô hoäi ñöa ra moät chuaån thoáng nhaát cho caû hai phía. d. Kieán truùc giao thöùc OSI

Treân thöïc teá, khoù coù theå xaây döïng ñöôïc moät moâ hình thoáng nhaát veà chuaån giao thöùc vaø dòch vuï cho taát caû caùc heä thoáng truyeàn thoâng, nhaát laø khi caùc heä thoáng raát ña daïng vaø toàn taïi ñoäc laäp. Chính vì vaäy, naêm 1983 toå chöùc tieâu chuaån hoùa quoác teá ISO ñaõ ñöa ra moät kieán truùc giao thöùc vôùi chuaån ISO 7498, ñöôïc goïi laø moâ hình quy chieáu OSI (Open System Interconnection-Reference Model), nhaèm hoã trôï vieäc xaây döïng caùc heä thoáng truyeàn thoâng coù khaû naêng töông taùc

Löu yù raèng, ISO/OSI hoaøn toaøn khoâng phaûi laø moät chuaån thoáng nhaát veà giao thöùc, cuõng khoâng phaûi laø moät chuaån chi tieát veà dòch vuï truyeàn thoâng. Coù theå thaáy, chuaån naøy khoâng ñöa ra baát kyø moät quy ñònh naøo veà caáu truùc moät böùc ñieän, cuõng nhö khoâng ñònh nghóa baát cöù moät chuaån dòch vuï cuï theå naøo. OSI chæ laø moät moâ hình kieán truùc phaân lôùp vôùi muïc ñích phuïc vuï vieäc saép xeáp vaø ñoái chieáu caùc heä thoáng truyeàn thoâng coù saün, trong ñoù coù caû vieäc so saùnh, ñoái chieáu caùc giao thöùc vaø dòch vuï truyeàn thoâng, cuõng nhö cô sôû cho vieäc phaùt trieån caùc heä thoáng môùi

Theo moâ hình OSI, chöùc naêng hay dòch vuï cuûa moät heä thoáng truyeàn thoâng ñöôïc chia thaønh baûy lôùp, töông öùng vôùi moãi lôùp dòch vuï laø moät lôùp giao thöùc. Caùc lôùp naøy coù theå do phaàn cöùng hoaëc phaàn meàm thöïc hieän, tuy nhieân chuaån hoaù naøy khoâng ñeà caäp tôùi chi tieát moät ñoái taùc truyeàn thoâng phaûi thöïc hieän töøng lôùp ñoùnhö theá naøo. Moät lôùp treân thöïc hieän dòch vuï cuûa mình treân cô sôû söû duïng caùc dòch vuï ôû moät lôùp phía döôùi vaø theo ñuùng giao thöùc quy ñònh töông öùng. Thoâng thöôøng caùc dòch vuï caáp thaáp do phaàn cöùng (caùc vi maïch ñieän töû ) thöïc hieän, trong khi caùc dòch vuï cao caáp do phaàn meàm (heä ñieàu haønh, phaàn meàm ñieàu khieån, phaàn meàm öùng duïng) ñaûm nhieäm

Vieäc phaân lôùp khoâng nhöõng coù yù nghóa trong vieäc moâ taû, ñoái chieáu caùc heä thoáng truyeàn thoâng, maø coøn giuùp ích cho vieäc thieát keá caùc thaønh phaàn giao dieän maïng. Moät lôùp baát kyø trong baûy lôùp coù theå thay ñoåi trong caùch thöïc hieän maø khoâng aûnh höôûng tôùi caùc lôùp khaùc, chöøng naøo noù giöõ nguyeân giao dieän vôùi lôùp treân vaø lôùp döôùi noù. Vì ñaây laø moät moâ hình quy chieáu coù tính chaát duøng ñeå tham khaûo, khoâng phaûi heä thoáng truyeàn thoâng naøo cuõng thöïc hieän ñaày ñuû caû baûy lôùp ñoù. Ví duï, vì lyù do hieäu suaát trao ñoåi thoâng tin vaø giaù thaønh thöïc hieän, ñoái vôùi caùc heä thoáng bus tröôøng thoâng thöôøng chæ thöïc hieän caùc lôùp 1, 2 vaø 7 . Trong caùc tröôøng hôïp naøy, coù theå



moät soá lôùp khoâng thöïc söï caàn thieát hoaëc chöùc naêng cuûa chuùng ñöôïc gheùp vôùi moät lôùp khaùc (ví duï vôùi lôùp öùng duïng)

Moät moâ hình quy chieáu taïo ra cô sôû , nhöng khoâng ñaûm baûo khaû naêng töông taùc giöõa caùc heä thoáng truyeàn thoâng, caùc thieát bò truyeàn thoâng khaùc nhau. Vôùi vieäc ñònh nghóa baûy lôùp, OSI ñöa ra moät moâ hình tröøu töôïng cho caùc quaù trình giao tieáp phaân caáp. Neáu hai heä thoáng thöïc hieän cuøng caùc dòch vuï vaø treân cô sôû moät giao thöùc gioáng nhau ôû moät lôùp, thì coù nghóa laø hai heä thoáng coù khaû naêng töông taùc ôû lôùp ñoù. Moâ hình OSI coù theå coi nhö moät coâng trình khung , hoã trôï vieäc phaùt trieån vaø ñaëc taû caùc chuaån giao thöùc Beân göûi Beân nhaän

Ñöôøng ñi cuûa döõ lieäu

Quan heä giao tieáp logic giöõa caùc lôùp

Data link Lôùp lieân keát döõ lieäu

Physical Lôùp vaät lyù

Network Lôùp maïng

Transport Lôùp vaän chuyeån

Session Lôùp kieåm soaùt noái

Presentation Lôùp bieåu dieãn döõ lieäu

Application Lôùp öùng duïng

Moâi tröôøng truyeàn thoâng

1 7

2 2

3 3

4 4

5

6

7

5

6

7

Caùc chöông trình öùng duïng Caùc chöông trình öùng duïng



Caùc lôùp trong moâ hình quy chieáu OSI vaø quan heä giöõa chuùng vôùi nhau

ñöôïc minh hoaï treân hình treân. Töông öùng vôùi moãi lôùp laø moät (nhoùm) chöùc naêng ñaëc tröng cho caùc dòch vuï vaø giao thöùc. Caàn phaûi nhaán maïnh raèng, baûn thaân moâi tröôøng truyeàn thoâng vaø caùc chöông trình öùng duïng khoâng thuoäc phaïm vi ñeà caäp cuûa chuaån OSI. Nhö vaäy, caùc lôùp ôû ñaây chính laø caùc lôùp chöùc naêng trong caùc thaønh phaàn giao dieän maïng cuûa moät traïm thieát bò, bao goàm caû phaàn cöùng gheùp noái vaø phaàn meàm cô sôû. Caùc muõi teân neùt gaïch ñöùt bieåu thò quan heä logic giöõa caùc ñoái taùc thuoäc caùc lôùp töông öùng, trong khi caùc muõi teân neùt lieàn chæ ñöôøng ñi thöïc cuûa döõ lieäu

Chöùc naêng cuûa caùc lôùp ñöôïc moâ taû sô löôïc döôùi ñaây:

*. Lôùp öùng duïng( application layer )

Lôùp öùng duïng laø lôùp treân cuøng trong moâ hình OSI, coù chöùc naêng cung caáp caùc dòch vuï cao caáp (treân cô sôû caùc giao thöùc cao caáp ) cho ngöôøi söû duïng vaø chöông trình öùng duïng. Ví duï, coù theå saép xeáp caùc dòch vuï vaø giao thöùc theo chuaån MMS cuõng nhö caùc daãn xuaát cuûa noù söû duïng trong moät soá heä thoáng bus tröôøng thuoäc lôùp öùng duïng

Caùc dòch vuï thuoäc lôùp öùng duïng haàu heát ñöôïc thöïc hieän baèng phaàn meàm. Thaønh phaàn phaàn meàm naøy coù theå ñöôïc nhuùng saün trong caùc linh kieän giao dieän maïng, hoaëc döôùi daïng phaàn meàm ñieàu khieån (drivers) coù theå naïp leân khi caàn thieát, vaø moät thö vieän cho ngoân ngöõ laäp trình chuyeân duïng hoaëc ngoân ngöõ laäp trình phoå thoâng. Ñeå coù khaû naêng söû duïng deã daøng trong moät chöông trình öùng duïng ( ví duï ñieàu khieån cô sôû hay ñieàu khieån giaùm saùt ) , nhieàu heä thoáng cung caáp caùc dòch vuï naøy thoâng qua caùc khoái haøm ( function block ) . Ñoái vôùi caùc thieát bò tröôøng thoâng minh , caùc khoái haøm naøy khoâng chæ ñôn thuaàn mang tính chaát cuûa dòch vuï truyeàn thoâng, maø coøn tích hôïp caû moät soá chöùc naêng xöû lyù thoâng tin, thaäm chí caû ñieàu khieån taïi choã. Ñaây cuõng chính laø xu höôùng môùi trong vieäc chuaån hoaù lôùp öùng duïng cho caùc heä thoáng bus tröôøng, höôùng tôùi kieán truùc ñieàu khieån phaân taùn trieät ñeå *. Lôùp bieåu dieãn döõ lieäu ( presentation layer )

Trong moät maïng truyeàn thoâng, ví duï maïng maùy tính, caùc traïm maùy tính coù theå coù kieán truùc khaùc nhau, söû duïng caùc heä ñieàu haønh khaùc nhau vaø vì vaäy caùch bieåu dieãn döõ lieäu cuûa chuùng cuõng coù theå raát khaùc nhau. Söï khaùc nhau trong caùch bieåu dieãn döõ lieäu coù theå laø ñoä daøi khaùc nhau cho moät kieåu



döõ lieäu, hoaëc caùch saép xeáp caùc byte khaùc nhau trong moät kieåu nhieàu byte, hoaëc söû duïng baûng maõ kyù töï khaùc nhau. Ví duï moät soá nguyeân coù kieåu integer coù theå bieåu dieãn baèng 2 byte , 4 byte hoaëc 8 byte, tuyø theo theá heä CPU , heä ñieàu haønh vaø moâ hình laäp trình. Ngay caû moät kieåu nguyeân coù ñoä daøi hai byte cuõng coù hai caùch saép xeáp thöù töï byte giaù trò cao ñöùng tröôùc hay ñöùng sau byte giaù trò thaáp. Moät ví duï khaùc laø söï khaùc nhau trong caùch söû duïng baûng maõ kyù töï trong caùc heä thoáng vaän chuyeån thö ñieän töû, gaây ra khoâng ít raéc roái cho ngöôøi söû duïng thuoäc caùc nöôùc khoâng noùi tieáng Anh. Trong khi ña soá caùc heä thoáng môùi söû duïng 8-bit, thì moät soá heä thoáng cuõ chæ xöû lyù ñöôïc kyù töï 7-bit, vì vaäy moät soá kyù töï ñöôïc maõ hoaù vôùi giaù trò lôùn hôn 127 bò hieåu sai

Chöùc naêng cuûa lôùp bieåu dieãn döõ lieäu laø chuyeån ñoåi caùc daïng bieåu dieãn döõ lieäu khaùc nhau veà cuù phaùp thaønh moät daïng chuaån, nhaèm taïo ñieàu kieän cho caùc ñoái taùc truyeàn thoâng coù theå hieåu ñöôïc maëc duø chuùng söû duïng caùc kieåu döõ lieäu khaùc nhau. Noùi moät caùch khaùc, lôùp bieåu dieãn döõ lieäu giaûi phoùng söï phuï thuoäc cuûa lôùp öùng duïng vaøo caùc phöông phaùp bieåu dieãn döõ lieäu khaùc nhau. Ngoaøi ra lôùp naøy coøn cung caáp moät soá dòch vuï baûo maät döõ lieäu, ví duï qua phöông phaùp söû duïng maõ khoaù

Neáu nhö caùch bieåu dieãn döõ lieäu ñöôïc thoáng nhaát, chuaån hoaù, thì chöùc naêng naøy khoâng nhaát thieát phaûi taùch rieâng thaønh moät nhoùm ñoäc laäp, maø coù theå keát hôïp thöïc hieän treân lôùp öùng duïng ñeå ñôn giaûn hoaù vaø naâng cao hieäu suaát cuûa vieäc xöû lyù giao thöùc. Ñaây chính laø moät ñaëc tröng trong caùc heä thoáng bus tröôøng *. Lôùp kieåm soaùt noái (session layer )

Moät quaù trình truyeàn thoâng, ví duï trao ñoåi döõ lieäu giöõa hai chöông trình öùng duïng thuoäc hai nuùt maïng, thöôøng ñöôïc tieán haønh thaønh nhieàu giai ñoaïn. Cuõng nhö vieäc giao tieáp giöõa hai ngöôøi caàn coù vieäc toå chöùc moái quan heä, giöõa hai ñoái taùc truyeàn thoâng caàn coù söï hoã trôï toå chöùc moái lieân keát . Lôùp kieåm soaùt noái coù chöùc naêng kieåm soaùt noái lieân keát truyeàn thoâng giöõa caùc chöông trình öùng duïng, bao goàm caùc vieäc taïo laäp, quaûn lyù vaø keát thuùc caùc ñöôøng noái giöõa caùc öùng duïng ñoái taùc. Moái lieân keát giöõa caùc chöông trình öùng duïng mang tính chaát logic; thoâng qua moät moái lieân keát vaät lyù (giöõa hai traïm , giöõa hai nuùt maïng ) coù theå toàn taïi song song nhieàu ñöôøng noái logic. Thoâng thöôøng , kieåm soaùt noái thuoäc chöùc naêng cuûa heä ñieàu haønh. Ñeå thöïc hieän caùc ñöôøng noái giöõa hai öùng duïng ñoái taùc, heä ñieàu haønh coù theå taïo caùc quaù trình tính toaùn song song ( caïnh tranh ). Nhö vaäy, nhieäm vuï ñoàng boä hoaù



caùc quaù trình tính toaùn naøy ñoái vôùi vieäc söû duïng chung moät giao dieän maïng cuõng thuoäc chöùc naêng cuûa lôùp kieåm soaùt noái. Chính vì theá, lôùp naøy coøn coù teân laø lôùp ñoàng boä hoaù

Trong caùc heä thoáng bus tröôøng, quan heä noái giöõa caùc chöông trình öùng duïng ñöôïc xaùc ñònh saün ( quan heä tónh ) neân lôùp kieåm soaùt noái khoâng ñoùng vai troø gì ñaùng keå. Ñoái vôùi moät soá heä thoáng khaùc, chöùc naêng cuûa lôùp naøy ñöôïc ñaåy leân keát hôïp vôùi lôùp öùng duïng vì lyù do hieäu suaát xöû lyù truyeàn thoâng. *. Lôùp vaän chuyeån (transport layer )

Baát keå baûn chaát cuûa caùc öùng duïng caàn trao ñoåi döõ lieäu, ñieàu caàn thieát laø döõ lieäu phaûi ñöôïc trao ñoåi moät caùch tin caäy. Khi moät khoái döõ lieäu ñöôïc chuyeån ñi thaønh töøng goùi, caàn phaûi ñaûm baûo taát caû caùc goùi ñeàu ñeán ñích vaø theo ñuùng trình töï chuùng ñöôïc chuyeån ñi. Chöùc naêng cuûa lôùp vaän chuyeån laø cung caáp caùc dòch vuï cho vieäc thöïc hieän vaän chuyeån döõ lieäu giöõa caùc chöông trình öùng duïng moät caùch tin caäy, bao goàm caû traùch nhieäm khaét phuïc loãi vaø ñieàu khieån löu thoâng. Nhôø vaäy maø caùc lôùp treân coù theå thöïc hieän ñöôïc caùc chöùc naêng cao caáp maø khoâng caàn quan taâm tôùi cô cheá vaän chuyeån döõ lieäu cuï theå

Caùc nhieäm vuï cuï theå cuûa lôùp vaän chuyeån bao goàm: • Quaûn lyù veà teân hình thöùc cho caùc traïm söû duïng • Ñònh vò caùc ñoái taùc truyeàn thoâng qua teân hình thöùc hoaëc ñòa chæ • Xöû lyù loãi vaø kieåm soaùt doøng thoâng tin, trong ñoù coù caû vieäc laëp laïi

quan heä lieân keát vaø thöïc hieän caùc thuû tuïc göûi laïi döõ lieäu khi caàn thieát • Doàn keânh caùc nguoàn döõ lieäu khaùc nhau • Ñoàng boä hoaù giöõa caùc traïm ñoái taùc Ñeå thöïc hieän vieäc vaän chuyeån moät caùch hieäu quaû, tin caäy, moät döõ lieäu

caàn chuyeån ñi coù theå ñöôïc chia thaønh nhieàu ñôn vò vaän chuyeån ( data segment unit) coù ñaùnh soá thöù töï kieåm soaùt tröôùc khi boå sung caùc thoâng tin kieåm soaùt löu thoâng

Do caùc ñaëc ñieåm rieâng cuûa maïng truyeàn thoâng coâng nghieäp, moät soá nhieäm vuï cuï theå cuûa lôùp vaän chuyeån trôû neân khoâng caàn thieát, ví duï vieäc doàn keânh hoaëc kieåm soaùt löu thoâng. Moät soá chöùc naêng coøn laïi ñöôïc doàn leân keát hôïp vôùi lôùp öùng duïng ñeå tieän vieäc thöïc hieän vaø taïo ñieàu kieän cho ngöôøi söû duïng töï choïn phöông aùn toái öu hoùa vaø naâng cao hieäu suaát truyeàn thoâng *. Lôùp maïng (network layer )



Moät heä thoáng maïng dieän roäng (ví duï Internet hay maïng vieãn thoâng) laø

söï lieân keát cuûa nhieàu maïng toàn taïi ñoäc laäp. Moãi maïng naøy ñeàu coù moät khoâng gian ñòa chæ vaø coù moät caùch ñaùnh giaù ñòa chæ rieâng bieät , söû duïng coâng ngheä truyeàn thoâng khaùc nhau. Moät böùc ñieän ñi töø ñoái taùc A sang moät ñoái taùc B ôû moät maïng khaùc coù theå qua nhieàu ñöôøng khaùc nhau, thôøi gian, quaõng ñöôøng vaän chuyeån vaø chaát löôïng ñöôøng truyeàn vì theá cuõng khaùc nhau. Lôùp maïng coù traùch nhieäm tìm ñöôøng ñi toái öu (routing) cho vieäc vaän chuyeån döõ lieäu, giaûi phoùng söï phuï thuoäc cuûa caùc lôùp beân treân vaøo phöông thöùc chuyeån giao döõ lieäu vaø coâng ngheä chuyeån maïch duøng ñeå keát noái caùc heä thoáng khaùc nhau. Tieâu chuaån toái öu ôû ñaây hoaøn toaøn döïa treân yeâu caàu cuûa caùc ñoái taùc, ví duï yeâu caàu veà thôøi gian, quaõng ñöôøng, veà giaù thaønh dòch vuï hay yeâu caàu veà chaát löôïng dòch vuï. Vieäc xaây döïng vaø huyû boû caùc quan heä lieân keát giöõa caùc nuùt maïng cuõng thuoäc traùch nhieäm cuûa lôùp maïng.

Coù theå nhaän thaáy, lôùp maïng khoâng coù yù nghóa ñoái vôùi heä thoáng truyeàn thoâng coâng nghieäp, bôûi ñaây khoâng coù nhu caàu trao ñoåi döõ lieäu giöõa hai traïm thuoäc hai maïng khaùc nhau, hoaëc vieäc trao ñoåi ñöôïc thöïc hieän giaùn tieáp thoâng qua chöông trình öùng duïng (khoâng thuoäc lôùp naøo trong moâ hình OSI ). Vieäc thöïc hieän trao ñoåi döõ lieäu thoâng qua chöông trình öùng duïng xuaát phaùt töø lyù do laø ngöôøi söû duïng (laäp trình ) muoán coù söï kieåm soaùt tröïc tieáp tôùi ñöôøng ñi cuûa moät böùc ñieän ñeå ñaûm baûo tính naêng thôøi gian thöïc, chöù khoâng muoán söï phuï thuoäc vaøo thuaät toaùn tìm ñöôøng ñi toái öu cuûa caùc boä router. Cuõng vì vaäy, caùc boä router thoâng duïng trong lieân keát maïng hoaøn toaøn khoâng coù vai troø gì trong caùc heä thoáng bus tröôøng. *. Lôùp lieân keát döõ lieäu (data link layer)

Lôùp lieân keát döõ lieäu coù traùch nhieäm truyeàn daãn döõ lieäu moät caùch tin caäy thoâng qua lieân keát vaät lyù , trong ñoù bao goàm vieäc ñieàu khieån vieäc truy nhaäp moâi tröôøng truyeàn daãn vaø baûo toaøn döõ lieäu. Lôùp lieân keát döõ lieäu cuõng thöôøng ñöôïc chia thaønh hai lôùp con töông öùng vôùi hai chöùc naêng noùi treân: Lôùp ñieàu khieån truy nhaäp moâi tröôøng( medium access control , MAC) vaø lôùp ñieàu khieån lieân keát logic (logical link control LLC). Trong moät heä thoáng, lôùp lieân keát döõ lieäu coù theå ñaûm nhieäm theâm caùc chöùc naêng khaùc nhö kieåm soaùt löu thoâng vaø ñoàng boä hoaù vieäc chuyeån giao caùc khung döõ lieäu.

Ñeå thöïc hieän chöùc naêng baûo toaøn döõ lieäu, thoâng tin nhaän ñöôïc töø lôùp phía treân ñöôïc ñoùng goùi thaønh caùc böùc ñieän coù chieàu daøi hôïp lyù (frame). Caùc khung döõ lieäu naøy chöùa caùc thoâng tin boå sung phuïc vuï muïc ñích kieåm



soaùt loãi, kieåm soaùt löu thoâng vaø ñoàng boä hoaù. Lôùp lieân keát döõ lieäu beân phía nhaän thoâng tin seõ döïa vaøo caùc thoâng tin naøy ñeå xaùc ñònh tính chính xaùc cuûa döõ lieäu, saép xeáp caùc khung laïi theo ñuùng trình töï vaø khoâi phuïc laïi thoâng tin ñeå chuyeån tieáp leân lôùp treân noù *. Lôùp vaät lyù (physical layer )

Lôùp vaät lyù laø lôùp döôùi cuøng trong moâ hình phaân lôùp chöùc naêng truyeàn thoâng cuûa moät traïm thieát bò. Lôùp naøy ñaûm nhieäm toaøn boä coâng vieäc truyeàn daãn döõ lieäu baèng phöông tieän vaät lyù. Caùc quy ñònh ôû ñaây moâ taû giao dieän vaät lyù giöõa moät traïm thieát bò vaø moâi tröôøng truyeàn thoâng:

• Caùc chi tieát veà caáu truùc maïng (bus , caây , hình sao,…) • Chuaån truyeàn daãn (RS-485, IEC 1158-2, truyeàn caùp quang,…) • Phöông phaùp maõ hoaù bit (NRZ, Manchester, FSK,..) • Caùc toác ñoä truyeàn cho pheùp • Giao dieän cô hoïc ( phích caém, giaéc caém,…) Löu yù raèng, lôùp vaät lyù hoaøn toaøn khoâng ñeà caäp tôùi moâi tröôøng truyeàn

thoâng, maø chæ noùi tôùi giao dieän vôùi noù. Coù theå noùi, quy ñònh veà moâi tröôøng truyeàn thoâng naèm ngoaøi phaïm vi cuûa moâ hình OSI

Lôùp vaät lyù caàn ñöôïc chuaån hoaù sao cho moät heä thoáng truyeàn thoâng coù söï löïa choïn giöõa moät vaøi khaû naêng khaùc nhau. Trong caùc heä thoáng bus tröôøng , söï löïa choïn naøy khoâng quaù lôùn, haàu heát döïa treân moät vaøi chuaån vaø kyõ thuaät cô baûn

Tieán trình thöïc hieän giao tieáp theo moâ hình OSI ñöôïc minh hoaï baèng moät ví duï trao ñoåi döõ lieäu giöõa moät maùy tính ñieàu khieån vaø moät thieát bò ño thoâng minh. Nhö theå hieän treân hình sau. Caùc muõi teân neùt gaïch ñöùt bieåu thò quan heä giao tieáp logic giöõa caùc lôùp töông ñöông thuoäc hai traïm. Lôùp vaät lyù thuoäc traïm A ñöôïc noái tröïc tieáp vôùi lôùp vaät lyù thuoäc traïm B qua caùp truyeàn. Trong thöïc teá, caùc chöùc naêng thuoäc lôùp vaät lyù vaø lôùp lieân keát döõ lieäu ñöôïc thöïc hieän haàu heát treân caùc maïch vi ñieän töû cuûa phaàn giao dieän maïng. Ñoái vôùi maùy tính ñieàu khieån hoaëc thieát bò ño thì phaàn giao dieän maïng coù theå tích hôïp trong phaàn xöû lyù trung taâm, hoaëc döôùi daïng moät module rieâng

Khi chöông trình ñieàu khieån ôû traïm A caàn caäp nhaät giaù trò ño, noù seõ söû duïng dòch vuï trao ñoåi döõ lieäu ôû lôùp öùng duïng ñeå göûi moät yeâu caàu tôùi traïm B. Trong thöïc teá, quaù trình naøy coù theå ñöôïc thöïc hieän ñôn giaûn baèng caùch goïi moät haøm trong thö vieän giao tieáp cuûa maïng ñöôïc söû duïng. Quan heä noái giöõa hai traïm ñaõ ñöôïc thieát laäp saün



Maùy tính ñieàu khieån

(Traïm A) Thieát bò ño

(Traïm B)

Caùp truyeàn

Lôùp vaät lyù Lôùp vaät lyù

Lôùp 3-6 Lôùp 3-6

Lôùp lieân keát döõ lieäu Lôùp lieân keát döõ lieäu

Lôùp öùng duïng

CT thu thaäp döõ lieäu


CT ñieàu khieån

Lôùp öùng duïng beân A xöû lyù yeâu caàu cuûa chöông trình ñieàu khieån vaø chuyeån tieáp maõ leänh xuoáng lôùp phía döôùi, lôùp bieåu dieãn döõ lieäu. Lôùp naøy bieåu dieãn maõ leänh thaønh moät daõy bit coù ñoä daøi vaø thöù töï qui öôùc, sau ñoù chuyeån tieáp xuoáng lôùp kieåm soaùt noái. Lôùp kieåm soaùt noái seõ boå sung thoâng tin ñeå phaân bieät yeâu caàu caäp nhaät döõ lieäu xuaát phaùt töø quan heä noái logic naøo, töø quaù trình tính toaùn naøo. Böôùc naøy trôû neân caàn thieát khi trong moät chöông trình öùng duïng coù nhieàu quaù trình tính toaùn caïnh tranh (task ) caàn phaûi söû duïng dòch vuï trao ñoåi döõ lieäu, vaø keát quaû caäp nhaät döõ lieäu phaûi ñöôïc ñöa traû veà ñuùng nôi yeâu caàu.

Ñôn vò döõ lieäu giao thöùc (PDU) töø lôùp kieåm soaùt noái chuyeån xuoáng ñöôïc lôùp vaän chuyeån saép xeáp moät keânh truyeàn taûi vaø ñaûm baûo yeâu caàu seõ ñöôïc chuyeån tôùi beân B moät caùch tin caäy. Söû duïng dòch vuï chuyeån maïch vaø tìm ñöôøng ñi toái öu cuûa lôùp maïng, moät soá thoâng tin seõ ñöôïc boå sung vaøo böùc ñieän caàn truyeàn neáu caàn thieát. Tieáp theo, lôùp lieân keát döõ lieäu gaén theâm caùc thoâng tin baûo toaøn döõ lieäu, söû duïng thuû tuïc truy caäp moâi tröôøng ñeå chuyeån böùc ñieän xuoáng lôùp vaät lyù. Cuoái cuøng, caùc vi maïch ñieän töû döôùi lôùp vaät lyù



(ví duï caùc boä thu phaùt RS-485 ) chuyeån hoaù daõy bit sang moät daïng tín hieäu thích hôïp vôùi ñöôøng truyeàn (maõ hoaù bit ) ñeå göûi sang beân B, vôùi moät toác ñoä truyeàn hay noùi caùch khaùc laø toác ñoä maõ hoaù bit theo quy öôùc

Quaù trình ngöôïc laïi dieãn ra beân B. Qua lôùp vaät lyù, tín hieäu nhaän ñöôïc ñöôïc giaûi maõ vaø daõy bit döõ lieäu ñöôïc khoâi phuïc. Moãi lôùp phía treân seõ phaân tích phaàn thoâng tin boå sung cuûa mình ñeå thöïc hieän caùc chöùc naêng töông öùng. Tröôùc khi chuyeån leân lôùp treân tieáp theo, phaàn thoâng tin naøy ñöôïc taùch ra. Ñöông nhieân, caùc quaù trình naøy ñoøi hoûi hai lôùp ñoái taùc cuûa hai beân phaûi hieåu ñöôïc thoâng tin ñoù coù caáu truùc vaø yù nghóa nhö theá naøo, töùc laø phaûi söû duïng cuøng moät giao thöùc. Cuoái cuøng, chöông trình thu thaäp döõ lieäu beân thieát bò ño nhaän ñöôïc yeâu caàu vaø chuyeån giaù trò ño caäp nhaät trôû laïi traïm A cuõng theo ñuùng trình töï nhö treân e. Kieán truùc giao thöùc TCP /IP

TCP/IP (Transmission Control Protocol /Internet Protocol) laø keát quaû nghieân cöùu vaø phaùt trieån giao thöùc trong maïng chuyeån maïch goùi thöû nghieäm mang teân Arpanet do ARPA (Advanced Research Projects Agency) thuoäc Boä quoác phoøng Hoa kyø taøi trôï. Khaùi nieäm TCP/IP duøng ñeå chæ caû moät boä giao thöùc vaø dòch vuï truyeàn thoâng ñöôïc coâng nhaän thaønh chuaån cho Internet. Cho ñeán nay, TCP/IP ñaõ xaâm nhaäp tôùi raát nhieàu phaïm vi öùng duïng khaùc nhau, trong ñoù coù caùc maïng maùy tính cuïc boä vaø maïng truyeàn thoâng coâng nghieäp. Coù theå noùi, cuøng vôùi xu höôùng baønh tröôùng cuûa maïng Ethernet hieän nay, TCP/IP seõ chieám moät trong nhöõng vai troø quan troïng haøng ñaàu trong coâng ngheä bus tröôøng töông lai

Kieán truùc giao thöùc TCP/IP vaø ñoái chieáu vôùi moâ hình OSI ñöôïc minh hoaï treân hình döôùi. Khaùc vôùi OSI, thöïc ra khoâng coù moät moâ hình giao thöùc naøo ñöôïc coâng boá chính thöùc cho TCP/IP. Tuy nhieân, döïa theo caùc chuaån giao thöùc ñaõ ñöôïc phaùt trieån, ta coù theå saép xeáp caùc chöùc naêng truyeàn thoâng cho TCP/IP thaønh naêm lôùp ñoäc laäp sau:

• Lôùp öùng duïng • Lôùp vaän chuyeån • Lôùp Internet • Lôùp truy caäp maïng • Lôùp vaät lyù Neáu ta taùch rieâng TCP vaø IP thì ñoù laø nhöõng chuaån rieâng veà giao thöùc

truyeàn thoâng, töông ñöông vôùi lôùp vaän chuyeån vaø lôùp maïng trong moâ hình



OSI. Nhöng ngöôøi ta cuõng duøng TCP/IP ñeå chæ moät moâ hình truyeàn thoâng, ra ñôøi tröôùc khi coù chuaån OSI

OSI


Lôùp bieåu dieãn döõ lieäu

Lôùp kieåm soaùt noái

Lôùp vaän chuyeån

Lôùp maïng

Lôùp lieân keát döõ lieäu

Lôùp vaät lyù

TCP/IP

Lôùp öùng duïng TELNET FTP SNMP SMTP DNS

Lôùp vaän chuyeån TCP UDP

Lôùp Internet ICMP IP ARP RARP

Lôùp truy caäp maïng

Lôùp vaät lyù

*. Lôùp öùng duïng

Lôùp öùng duïng thöïc hieän caùc chöùc naêng hoã trôï caàn thieát cho nhieàu öùng duïng khaùc nhau. Vôùi moãi loaïi öùng duïng caàn moät module rieâng bieät , ví duï FTP (File Transfer Protocol ) cho chuyeån giao file, TELNET cho vieäc laøm vôùi traïm chuû töø xa, SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) cho chuyeån thö ñieän töû, SNMP (Simple Network Management Protocol) cho quaûn trò maïng vaø DNS (Domain Name Service) phuïc vuï quaûn lyù vaø tra cöùu danh saùch teân vaø ñòa chæ Internet *. Lôùp vaän chuyeån

Cô cheá baûo ñaûm döõ lieäu ñöôïc vaän chuyeån moät caùch tin caäy hoaøn toaøn khoâng phuï thuoäc vaøo ñaëc tính cuûa caùc öùng duïng söû duïng döõ lieäu. Chính vì theá, cô cheá naøy ñöôïc saép xeáp vaøo moät lôùp ñoäc laäp ñeå taát caû caùc öùng duïng khaùc nhau coù theå söû duïng chung , ñöôïc goïi laø lôùp vaän chuyeån. Coù theå noùi,



TCP laø giao thöùc tieâu bieåu nhaát, phoå bieán nhaát phuïc vuï vieäc thöïc hieän chöùc naêng noùi treân. TCP hoã trôï vieäc trao ñoåi döõ lieäu treân cô sôû dòch vuï coù noái.

Beân caïnh TCP, giao thöùc UDP (User Data Protocol) cuõng ñöôïc söû duïng cho lôùp vaän chuyeån. Khaùc vôùi TCP, UDP cung caáp dòch vuï khoâng coù noái cho vieäc göûi döõ lieäu maø khoâng ñaûm baûo tuyeät ñoái ñeán ñích, khoâng ñaûm baûo trình töï ñeán ñích cuûa caùc goùi döõ lieäu. Tuy nhieân, UDP laïi ñôn giaûn vaø hieäu suaát, chæ ñoøi hoûi moät cô cheá xöû lyù giao thöùc toái thieåu, vì vaäy thöôøng ñöôïc duøng laøm cô sôû thöïc hieän caùc giao thöùc cao caáp theo yeâu caàu rieâng cuûa ngöôøi söû duïng: moät ví duï tieâu bieåu laø giao thöùc SNMP

*. Lôùp Internet

Töông töï nhö lôùp maïng ôû OSI, lôùp Internet coù chöùc naêng chuyeån giao döõ lieäu giöõa nhieàu maïng ñöôïc lieân keát vôùi nhau. Giao thöùc IP ñöôïc söû duïng ôû chính lôùp naøy, nhö caùi teân cuûa noù haøm yù. Giao thöùc IP ñöôïc thöïc hieän khoâng nhöõng ôû caùc thieát bò ñaàu cuoái, maø coøn ôû caùc boä router. Moät router chính laø moät thieát bò xöû lyù giao thöùc duøng ñeå lieân keát hai maïng, coù chöùc naêng chuyeån giao döõ lieäu töø moät maïng naøy sang moät maïng khaùc, trong ñoù coù caû nhieäm vuï tìm ñöông ñi toái öu. *. Lôùp truy nhaäp maïng

Lôùp truy nhaäp maïng lieân quan tôùi vieäc trao ñoåi döõ lieäu giöõa hai traïm thieát bò trong cuøng moät maïng. Caùc chöùc naêng bao goàm vieäc kieåm soaùt truy nhaäp moâi tröôøng truyeàn daãn, kieåm tra loãi vaø löu thoâng döõ lieäu, gioáng nhö lôùp lieân keát döõ lieäu trong moâ hình OSI. *.Lôùp vaät lyù

Gioáng nhö trong moâ hình OSI, lôùp vaät lyù ñeà caäp tôùi giao dieän vaät lyù giöõa moät thieát bò truyeàn döõ lieäu (ví duï maùy tính PC,PLC) vôùi moâi tröôøng truyeàn daãn hay maïng, trong ñoù coù ñaëc tính tín hieäu, cheá ñoä truyeàn, toác ñoä truyeàn vaø caáu truùc cô hoïc caùc phích caém/raéc caém.

So saùnh giöõa TCP/IP vaø OSI laø moät ví duï laøm saùng toû baûn chaát vaø yù nghóa thaät söï cuûa moâ hình qui chieáu OSI. Trong thöïc teá khoâng coù moät giao thöùc naøo ñöôïc goïi laø giao thöùc OSI, cuõng khoâng coù dòch vuï naøo ñöôïc goïi laø dòch vuï OSI. Ta chæ coù theå saép xeáp giao thöùc naøo, dòch vuï naøo thuoäc lôùp naøo hay töông ñöông vôùi lôùp naøo trong moâ hình quy chieáu naøy



3. Chuaån truyeàn daãn Truyeàn döõ lieäu noái tieáp, khoâng ñoàng boä laø phöông phaùp ñöôïc söû duïng chuû yeáu trong caùc heä thoáng maïng truyeàn thoâng coâng nghieäp. Vôùi phöông phaùp naøy, caùc bít ñöôïc truyeàn töø beân göûi tôùi beân nhaän moät caùch tuaàn töï treân cuøng moät ñöôøng truyeàn. Cuõng chính vì khoâng coù moät ñöôøng daây rieâng bieät mang tín hieäu nhòp, neân vieäc ñoàng boä hoaù thuoäc traùch nhieäm do beân göûi vaø beân nhaän thoaû thuaän treân cô sôû moät giao thöùc truyeàn thoâng

*Caùc chuaån truyeàn daãn TIA/EIA EIA ( Electronic Industry Association ) vaø TIA (Telecommunication Industry Association ) laø caùc hieäp hoäi ñaõ xaây döïng vaø phaùt trieån moät soá chuaån giao dieän cho truyeàn thoâng coâng nghieäp, trong ñoù coù caùc chuaån truyeàn thoâng noái tieáp. Theo nghóa truyeàn thoáng, moät chuaån truyeàn daãn noái tieáp tröôùc heát ñöôïc hieåu laø caùc quy ñònh ñöôïc thoáng nhaát veà giao dieän vaät lyù giöõa caùc thieát bò ñaàu cuoái xöû lyù döõ lieäu (Data Terminal Equipment, DTE) vaø caùc thieát bò truyeàn döõ lieäu (Data Communication Equipment, DCE). Moät ví duï tieâu bieåu cuûa giao dieän DTE/DCE laø chuaån RS-232 giöõa maùy tính vaø Modem. Tuy vaäy, phaïm vi söû duïng caùc chuaån truyeàn thoâng noái tieáp khoâng chæ haïn cheá ôû vieäc keát noái giöõa caùc DTE vaø DCE theo nghóa coå ñieån. Caùc chuaån truyeàn noái tieáp ñöôïc ñeà caäp tôùi trong chöông muïc naøy laø caùc chuaån ñöôïc söû duïng roäng raõi nhaát trong truyeàn thoâng coâng nghieäp, ñoù laø TIA/EIA-232, TIA/EIA-422 vaø ñaëc bieät laø TIA/EIA-485. Tröôùc kia, caùc chuaån ñoù ñöôïc ñaët chöõ “RS” ôû ñaàu vôùi nghóa laø “Recommended Standard “. Sau naøy , “RS” ñaõ ñöôïc thoáng nhaát thay theá baèng “TIA/EIA” . Chöõ caùi ôû cuoái moãi teân chuaån kyù hieäu phieân baûn chæng lyù, boå sung. Ví duï TIA/EIA-232E chæ phieân baûn chænh lyù laàn thöù naêm cuûa RS-232, TIA/EIA-485A chæ phieân baûn chænh lyù laàn thöù nhaát cuûa RS-485 Caùc chuaån truyeàn daãn cuûa TIA/EIA ñöôïc chia thaønh ba phaïm truø sau:

• Caùc chuaån giao dieän troïn veïn (Complete Interface Standards), ví duï TIA/EIA-232F, TIA/EIA-530-A vaø TIA/EIA-561, ñöa ra toaøn boä caùc qui ñònh veà maët chöùc naêng, veà maët cô hoïc vaø veà maët ñieän hoïc

• Caùc chuaån rieâng veà ñieän hoïc (Electric Only Standards), ví duï TIA/EIA-232F phaàn 2, TIA/EIA-422-B vaø TIA/EIA-485-A, chæ ñònh nghóa caùc thoâng soá veà maët ñieän hoïc, ñöôïc trích daãn trong caùc chuaån giao dieän troïn veïn



• Caùc chuaån veà chaát löôïng tín hieäu (Signal Quality Standards), ví duï EIA-334-A, EIA-363 vaø EIA-404-A, ñònh nghóa caùc thuaät ngöõ vaø phöông phaùp cho vieäc ñaùnh giaù chaát löôïng tín hieäu

Phaàn trình baøy döôùi ñaây taäp trung vaøo caùc vaán ñeà lieân quan tôùi giao dieän veà maët ñieän hoïc cuûa ba chuaån TIA/EIA-232-F, TIA/EIA-422-B, vaø TIA/EIA-485-A

a. RS-232

RS-232 (töông öùng vôùi chuaån chaâu AÂu laø CCITT V.24) ñöôïc duøng chuû yeáu trong vieäc giao tieáp ñieåm-ñieåm giöõa hai DTE, ví duï giöõa hai maùy tính (PC, PLC, v.v…), giöõa maùy tính vaø maùy in, hoaëc giöõa moät DTE vaø moät DCE, ví duï giöõa maùy tính vaø Modem.

RS-232 söû duïng phöông thöùc truyeàn khoâng ñoái xöùng, töùc laø söû duïng tín hieäu ñieän aùp cheânh leäch giöõa moät daây daãn vaø ñaát. Möùc ñieän aùp ñöôïc söû duïng dao ñoäng trong khoaûng töø –15V tôùi 15V. Khoaûng töø 3V ñeán 15V öùng vôùi giaù trò logic 0, khoaûng töø –15V ñeán –3V öùng vôùi giaù trò logic 1.

Chính vì töø –3V tôùi 3V laø phaïm vi khoâng ñöôïc ñònh nghóa, trong tröôøng hôïp thay ñoåi giaù trò logic töø 0 leân 1 hoaëc töø 1 xuoáng 0 moät tín hieäu phaûi vöôït qua khoaûng quaù ñoä ñoù trong moät thôøi gian ngaén hôïp lyù. Ví duï, tieâu chuaån DIN 66259 phaàn hai quy ñònh ñoä doác toái thieåu cuûa moät tín hieäu phaûi laø 6V/ms hoaëc 3% nhòp xung, tuyø theo giaù trò naøo nhoû hôn. Ñieàu naøy daãn ñeán vieäc phaûi haïn cheá veà ñieän dung cuûa caùc thieát bò tham gia vaø cuûa caû ñöôøng truyeàn

Toác ñoä truyeàn daãn toái ña phuï thuoäc vaøo chieàu daøi daây daãn. Ña soá caùc heä thoáng hieän nay chæ hoã trôï tôùi toác ñoä 19.2kBd (chieàu daøi cho pheùp 30-50m). Gaàn ñaây, söï tieán boä trong vi maïch ñaõ goùp phaàn naâng cao toác ñoä cuûa caùc modem leân nhieàu laàn ngöôõng 19.2kBd. Hieän nay ñaõ coù nhöõng vi maïch thu phaùt ñaït toác ñoä 460kBd vaø hôn nöõa, tuy nhieân toác ñoä truyeàn daãn thöïc teá lôùn hôn 115.2kBd theo chuaån RS-232 trong moät heä thoáng laøm vieäc döïa vaøo ngaét laø moät ñieàu khoù coù theå thöïc hieän

Cheá ñoä laøm vieäc cuûa heä thoáng RS-323 laø hai chieàu toaøn phaàn (full-duplex), töùc laø hai thieát bò tham gia cuõng coù theå thu vaø phaùt tín hieäu cuøng moät luùc. Nhö vaäy, vieäc thöïc hieän truyeàn thoâng caàn toái thieåu 3 daây daãn- trong ñoù coù hai daây tín hieäu noái cheùo caùc ñaàu thu phaùt cuûa hai traïm vaø moät daây ñaát.

Moät öu ñieåm cuûa chuaån RS-232 laø coù theå söû duïng coâng suaát phaùt töông ñoái thaáp, nhôø trôû khaùng ñaàu vaøo haïn cheá trong phaïm vò töø 3-7k Ω



Baûng toùm taét moät soá thoâng soá ñieän hoïc quan troïng cuûa RS-232 Thoâng soá Ñieàu kieän Toái thieåu Toái ña Ñieän aùp ñaàu ra hôû maïch 25V Ñieän aùp ñaàu ra khi coù taûi 3k R 7kΩ Ω ≤ L ≤ 5V 15V Trôû khaùng ñaàu ra khi caét nguoàn -2V ≤ V 2V o ≤ 300 Ω

Doøng ra ngaén maïch 500mA Ñieän dung taûi 2500pF Trôû khaùng ñaàu vaøo 3V V 25V ≤ I ≤ 3k Ω 7k Ω Ngöôõng cho giaù trò logic 0 3V Ngöôõng cho giaù trò logic 1 -3V b. RS-422

Khaùc vôùi RS-232, RS-442 söû duïng tín hieäu ñieän aùp cheânh leäch ñoái xöùng giöõa hai daây daãn A vaø B, nhôø vaäy giaûm ñöôïc nhieãu vaø cho pheùp taêng chieàu daøi daây daãn moät caùch ñaùng keå. RS-422 thích hôïp cho phaïm vi truyeàn daãn tôùi 1200 meùt maø khoâng caàn boä laëp. Ñieän aùp cheânh leäch döông öùng vôùi traïng thaùi logic 0 vaø aâm öùng vôùi traïng thaùi logic 1. Ñieän aùp cheânh leäch ôû ñaàu vaøo beân nhaän coù theå xuoáng tôùi 200mV. Moäi vaøi thoâng soá quan troïng nhaát ñöôïc toùm taét trong baûng sau Thoâng soá Ñieàu kieän Toái

thieåu Toái ña

Ñieän aùp ñaàu ra hôû maïch ± 10V Ñieän aùp ñaàu ra khi coù taûi R T =100 Ω ± 2V Trôû khaùng ñaàu ra 100 Ω

Doøng ra ngaén maïch ± 150mA Thôøi gian quaù ñoä ñaàu ra R T =100 Ω 10%T aÑieän aùp cheá ñoä chung ñaàu raV OC R T =100 Ω ± 3V Ñoä nhaïy caûm ñaàu vaøo -7V V CM 7V ≤ ≤ ± 200mV Ñieän aùp cheá ñoä chungV CM -7V 7V Trôû khaùng ñaàu vaøo 4k Ω

Trong caáu hình gheùp noái toái thieåu cho RS-422 caàn moät ñoâi daây duøng truyeàn daãn tín hieäu (A vaø B). Trong caáu hình naøy chæ coù theå duøng phöông phaùp truyeàn moät chieàu (simplex) hoaëc hai chieàu giaùn ñoaïn (half-duplex), töùc trong moät thôøi ñieåm chæ coù moät tín hieäu duy nhaát ñöôïc truyeàn ñi. Ñeå thöïc hieän truyeàn hai chieàu toaøn phaàn (full-duplex) ta caàn hai ñoâi daây



Trong caû hai tröôøng hôïp söû duïng caáu hình hai daây hay boán daây, vieäc söû duïng theâm moät daây ñaát (C) ñoùng moät vai troø khaùc raát quan troïng, tuy khoâng giuùp gì cho vieäc xaùc ñònh giaù trò logic töông öùng vôùi möùc tín hieäu. Treân moät khoaûng caùch vaøi traêm ñeán haøng ngaøn meùt, möùc ñieän aùp coù theå raát khaùc nhau. Ñieàu caàn thieát ôû ñaây laø giöõ moät böùc ñieän aùp cheá ñoä chung V cho caùc traïm tham gia ôû moät giôùi haïn quy ñònh, neáu khoâng döõ lieäu truyeàn ñi seõ bò maát vaø caùc coång keát noái seõ bò phaù hoûng. Ngöôõng giôùi haïn qui ñònh cho V ñoái vôùi RS-422 laø 7V

CM

CM ±

RS-422 coù khaû naêng gheùp noái ñieåm –ñieåm, hoaëc ñieåm nhieàu ñieåm trong moät maïng ñôn giaûn, cuï theå laø duy nhaát moät traïm ñöôïc phaùt vaø 10 traïm coù theå nhaän tín hieäu. Tuy vaäy, trong thöïc teá RS-422 thöôøng chæ duøng ñeå gheùp noái ñieåm –ñieåm vôùi muïc ñích thay theá RS-232 cho khoaûng caùch truyeàn thoâng lôùn vaø toác ñoä cao hôn c. RS-485 *. Ñaëc tính ñieän hoïc

Veà caùc ñaëc tính ñieän hoïc, RS-485 vaø RS-422 gioáng nhau veà cô baûn. RS-485 cuõng söû duïng tín hieäu ñieän aùp cheânh leäch ñoái xöùng giöõa hai daây daãn A vaø B. Ngöôõng giôùi haïn qui ñònh cho V CM ñoái vôùi RS-485 ñöôïc nôùi roäng ra khoaûng –7V ñeán 12V, cuõng nhö trôû khaùng ñaàu vaøo cho pheùp lôùn gaáp ba laàn so vôùi RS-422. Caùc thoâng soá quan troïng ñöôïc toùm taét trong baûng sau: Thoâng soá Ñieàu kieän Toái thieåu Toái ña Ñieän aùp ñaàu ra hôû maïch ± 1.5V ± 6V Ñieän aùp ñaàu ra khi coù taûi R =54 Ω L ± 1.5V ± 5V Doøng ra ngaén maïch ± 250mA Thôøi gian quaù ñoä ñaàu ra R =54 Ω L

C =54pF L

30%TB

Ñieän aùp cheá ñoä chung ñaàu raVoc R =54 Ω L -1V 3V Ñoä nhaïy caûm ñaàu vaøi 7V V≤ CM ≤ 12V ± 200mV Ñieän aùp cheá ñoä chung VCM -7V 12V Trôû khaùng ñaàu vaøo 12k Ω

Ñaëc tính khaùc nhau cô baûn cuûa RS-485 so vôùi RS-422 laø khaû naêng gheùp noái nhieàu ñieåm, vì theá ñöôïc duøng phoå bieán trong caùc heä thoáng bus tröôøng. Cuï theå, 32 traïm coù theå tham gia gheùp noái, ñöôïc ñònh ñòa chæ vaø giao tieáp ñoàng thôøi trong moät ñoaïn RS-485 maø khoâng caàn boä laëp



Ñeå ñaït ñöôïc ñieàu naøy, trong moät thôøi ñieåm chæ moät traïm ñöôïc pheùp kieåm soaùt ñöôøng daãn vaø phaùt tín hieäu, vì theá moät boä kích thích ñeàu phaûi ñöa veà cheá ñoä trôû khaùng cao moãi khi roãi, taïo ñieàu kieän cho caùc boä kích thich ôû caùc traïm khaùc tham gia. Cheá ñoä naøy ñöôïc goïi laø tri-state. Moät soá vi maïch RS-485 töï ñoäng xöû lyù tình huoáng naøy, trong nhieàu tröôøng hôïp khaùc vieäc ñoù thuoäc veà traùch nhieäm cuûa phaàn meàm ñieàu khieån truyeàn thoâng. Trong maïch cuûa kích thích RS-485 coù moät tín hieäu vaøo “Enable” ñöôïc duøng cho muïc ñích chuyeån boä kích thích veà traïng thaùi phaùt tín hieäu hoaëc tri-state

Maëc duø phaïm vi laøm vieäc toái ña laø töø –6V ñeán 6V (trong tröôøng hôïp hôû maïch), traïng thaùi logic cuûa tín hieäu chæ ñöôïc ñònh nghóa trong khoaûng töø

1.5V ñeán 5V ñoái vôùi ñaàu ra (beân phaùt) vaø töø ± 0.2V ñeán ± 5V ñoái vôùi ñaàu vaøo (beân thu) ± ±

*. Soá traïm tham gia

RS-485 cho pheùp noái maïng 32 taûi ñôn vò (unit load, UL), öùng vôùi 32 boä thu phaùt hoaëc nhieàu hôn, tuyø theo caùch choïn taûi cho moãi thieát bò thaønh vieân. Thoâng thöôøng, moãi boä thu phaûi ñöôïc thieát keá töông ñöông vôùi moät taûi ñôn vò. Gaàn ñaây cuõng coù nhöõng coá gaéng giaûm taûi xuoáng coøn 1/2UL hoaëc ¼ UL, töùc laø taêng trôû khaùng ñaàu vaøo leân hai hoaëc boán laàn, vôùi muïc ñích taêng soá traïm leân 64 hoaëc 128. Tuy nhieân, taêng soá traïm theo caùch naøy seõ gaén vôùi vieäc phaûi giaûm toác ñoä truyeàn thoâng, vì caùc traïm coù trôû khaùng lôùn seõ hoaït ñoäng chaäm hôn

Giôùi haïn 32 taûi ñôn vò xuaát phaùt töø ñaëc tính kyõ thuaät cuûa heä thoáng truyeàn thoâng nhieàu ñieåm. Caùc taûi ñöôïc maéc song song vaø vì theá vieäc taêng taûi seõ laøm suy giaûm tín hieäu vöôït quaù möùc cho pheùp. Theo quy ñònh chuaån, moät boä kích thích tín hieäu phaûi ñaûm baûo doøng toång coäng 60mA vöøa ñuû ñeå cung caáp cho:

• Hai trôû ñaàu ñaàu cuoái maéc song song töông öùng taûi 60 (12 taïi moãi ñaàu) vôùi ñieän aùp toái thieåu 1.5V, taïo doøng töông vôùi 25mA

Ω Ω

• 32 taûi ñôn vò maéc song song vôùi doøng 1mA qua moãi taûi, taïo doøng töông ñöông vôùi 32mA

*. Toác ñoä truyeàn taûi vaø chieàu daøi daây daãn

Cuõng nhö RS-422, RS485 cho pheùp khoaûng caùch toái ña giöõa traïm ñaàu vaø traïm cuoái trong moät ñoaïn maïng laø 1200m, khoâng phuï thuoäc vaøo soá traïm tham gia. Toác ñoä truyeàn daãn toái ña coù theå leân tôùi 10Mbit/s. Tuy nhieân coù söï



trao ñoåi giöõa toác ñoä truyeàn daãn toái ña vaø ñoä daøi daây daãn cho pheùp töùc laø moät maïng daøi 1200m khoâng theå laøm vieäc vôùi toác ñoä 10mBd. Quan heä giöõa chuùng phuï thuoäc nhieàu vaøo chaát löôïng caùp daãn ñöôïc duøng cuõng nhö phuï thuoäc vaøo vieäc ñaùnh giaù chaát löôïng tín hieäu

Toác ñoä truyeàn taûi toái ña cuõng phuï thuoäc vaøo chaát löôïng caùp maïng, cuï theå laø ñoâi daây xoaén kieåu STP coù khaû naêng choáng nhieãu toát hôn loaïi UTP vaø vì theá coù theå truyeàn taûi döõ lieäu vôùi toác ñoä cao hôn. Coù theå söû duïng caùc boä laëp ñeå taêng soá traïm trong moät maïng, cuõng nhö chieàu daøi daây daãn leân nhieàu laàn, ñoàng thôøi ñaûm baûo ñöôïc chaát löôïng tín hieäu. Soá löôïng caùc boä laëp cho pheùp phuï thuoäc nhieàu vaøo heä thoáng truyeàn thoâng cuï theå, ví duï phuï thuoäc vaøo soá ñòa chæ ñaët ñöôïc (128,256,…) *. Caáu hình maïng

D

R

Caáu hình maïng RS-485 hai daây

D

R

Slave

Master

R

R

D

Caáu hình maïng RS-485 boán daây

RD

RSlaveDD

Slave

RS-485 laø chuaån duy nhaát do EIA ñöa ra maø coù khaû naêng truyeàn

thoâng ña ñieåm thöïc söï chæ duøng moät ñöôøng daãn chung duy nhaát, ñöôïc goïi laø bus. Chính vì vaäy maø noù ñöôïc duøng laøm chuaån cho lôùp vaät lyù ôû ña soá caùc heä thoáng bus hieän thôøi



Caáu hình phoå bieán nhaát laø söû duïng hai daây daãn cho vieäc truyeàn tín hieäu. Trong tröôøng hôïp naøy, heä thoáng chæ coù theå laøm vieäc vôùi cheá ñoä hai chieàu giaùn ñoaïn(half-duplex) vaø caùc traïm coù theå nhaän quyeàn bình ñaúng trong vieäc thaâm nhaäp ñöôøng daãn. Chuù yù raèng ñöôøng daãn ñöôïc keát thuùc baèng hai ñieän trôû taïi hai ñaàu chöù khoâng ñöôïc pheùp ôû giöõa ñöôøng daây.

Moät maïng RS-485 cuõng coù theå ñöôïc noái theo kieåu 4- daây. Traïm chuû (Master) ñoùng vai troø ñieàu khieån toaøn boä giao tieáp giöõa caùc traïm keå caû vieäc truy caäp ñöôøng daãn. Caùc traïm tôù (Slave) khoâng theå lieân heä tröïc tieáp maø ñeàu phaûi thoâng qua traïm chuû. Traïm chuû phaùt tín hieäu yeâu caàu vaø caùc traïm tôù coù traùch nhieäm ñaùp öùng. Vaán ñeà kieåm soaùt xaâm nhaäp ñöôøng daãn ôû ñaây chính laø vieäc khoáng cheá caùc traïm tôù khoâng traû lôøi cuøng moät luùc. Vôùi caáu hình naøy, vieäc truyeàn thoâng coù theå thöïc hieän ôû cheá ñoä hai chieàu toaøn phaàn (full-duplex), phuø hôïp vôùi caùc öùng duïng ñoøi hoûi toác ñoä truyeàn taûi thoâng tin cao, tuy nhieân ôû ñaây phaûi traû giaù cho hai ñöôøng daây boå sung *. Caùp noái

RS-485 khoâng phaûi laø moät chuaån troïn veïn maø chæ laø moät chuaån veà ñaëc tính ñieän hoïc, vì vaäy khoâng ñöa ra caùc quy ñònh cho caùp noái cuõng nhö caùc boä noái. Coù theå duøng ñoâi daây xoaén, caùp trôn hoaëc caùc loaïi caùp khaùc, tuy nhieân ñoâi daây xoaén vaãn laø loaïi caùp ñöôïc söû duïng phoå bieán nhaát nhôø ñaëc tính choáng taïp nhieãu vaø xuyeân aâm *. Trôû ñaàu cuoái

Do toác ñoä truyeàn thoâng vaø chieàu daøi daây daãn coù theå khaùc nhau raát nhieàu trong caùc öùng duïng, haàu nhö taát caû caùc bus RS-485 ñeàu yeâu caàu söû duïng trôû ñaàu cuoái taïi hai ñaàu daây. Söû duïng trôû ñaàu cuoái coù taùc duïng choáng caùc hieäu öùng phuï trong truyeàn daãn tín hieäu. Ví duï söï phaûn xaï tín hieäu. Trôû ñaàu cuoái coù theå töø 100 ñeán Ω Ω

Moät sai laàm thöôøng gaây ra taùc haïi nghieâm troïng trong thöïc teá laø duøng trôû ñaàu cuoái taïi moãi traïm. Ñoái vôùi moät maïng bus coù 10 traïm thì trôû khaùng taïo ra do caùc trôû ñaàu cuoái maéc song song seõ laø 10Ω chöù khoâng phaûi laø 50 nhö thoâng thöôøng. Chuù yù raèng taûi cuûa caùc trôû ñaàu cuoái chieám phaàn lôùn trong toaøn maïch, neân trong tröôøng hôïp naøy haäu quaû gaây ra laø doøng qua caùc trôû ñaàu cuoái seõ laán aùt, caùc tín hieäu mang thoâng tin tôùi caùc boä thu seõ suy yeáu maïnh daãn tôùi sai leäch hoaøn toaøn. Moät soá boä noái coù tích hôïp saün trôû ñaàu cuoái,

Ω



coù theå duøng jumper ñeå choïn cheá ñoä thích hôïp tuyø theo vò trí cuûa traïm trong maïng

Trong tröôøng hôïp caùp truyeàn ngaén vaø toác ñoä truyeàn thaáp, ta coù theå khoâng caàn duøng trôû ñaàu cuoái. Tín hieäu phaûn xaï seõ suy giaûm vaø trieät tieâu sau vaøi laàn qua laïi. Toác ñoä truyeàn daãn thaáp coù nghóa laø chu kyø nhòp bus daøi. Neáu tín hieäu phaûn xaï trieät tieâu hoaøn toaøn tröôùc thôøi ñieåm trích maãu ôû nhòp tieáp theo (thöôøng vaøo giöõa chu kyø) thì tín hieäu mang thoâng tin seõ khoâng bò aûnh höôûng

B

AAA

B

A

BB

RC

Caùc phöông phaùp chaën ñaàu cuoái RS-485 /RS-422

Tin caäy

Khoâng chaën Song song

Baûng so saùnh caùc phöông phaùp chaën ñaàu cuoái Phöông phaùp Khoâng chaën Song song RC Tin caäy Toác ñoä Thaáp Cao Trung bình Cao Chaát löôïng tín hieäu

Keùm Toát Haïn cheá Toát

Toån hao nguoàn Thaáp Cao Thaáp Cao Coù nhieàu phöông phaùp ñeå chaën ñaàu cuoái moät ñöôøng daãn RS-485, nhö

ñöôïc minh hoaï ôû hình treân Phöông phaùp ñöôïc duøng phoå bieán nhaát laø chæ duøng moät ñieän trôû thuaàn noái giöõa hai daây A vaø B taïi moãi ñaàu. Phöông phaùp naøy coøn ñöôïc goïi laø chaën song song. Ñieän trôû ñöôïc choïn coù giaù trò töông vôùi trôû khaùng ñaëc tröng (trôû khaùng soùng) cuûa caùp noái. Nhö vaäy seõ khoâng coù tín hieäu phaûn xaï vaø chaát löôïng tín hieäu mang thoâng tin seõ ñöôïc ñaûm baûo. Nhöôïc ñieåm cuûa phöông phaùp naøy laø söï hao toån nguoàn taïi hai ñieän trôû. Phöông phaùp thöù hai ñöôïc goïi laø chaën RC, söû duïng keát hôïp moät tuï C maéc noái tieáp vôùi ñieän trôû R. Maïch RC cho pheùp khaéc phuïc nhöôïc ñieåm cuûa caùch söû duïng moät ñieän trôû thuaàn neâu treân. Trong luùc tín hieäu ôû giai ñoaïn quaù ñoä, tuï C coù taùc duïng ngaén maïch vaø trôû R coù taùc duïng chaën ñaàu cuoái. Khi tuï C



ñaûo chieàu seõ caûn trôû doøng moät chieàu vaø vì theá coù taùc duïng giaûm taûi. Tuy nhieân, hieäu öùng thoâng thaáp (lowpass) cuûa maïch RC khoâng cho pheùp heä thoáng laøm vieäc vôùi toác ñoä cao Moät bieán theå cuûa phöông phaùp chaën song song cuõng ñöôïc söû duïng roäng raõi coù teân laø chaën tin caäy, bôûi noù coù taùc duïng khaùc nöõa laø taïo thieân aùp tin caäy (fail-safe biasing) ñaûm baûo moät doøng toái thieåu cho tröôøng hôïp bus roãi hoaëc coù söï coá *. Noái ñaát

Maëc duø möùc tín hieäu ñöôïc xaùc ñònh baèng ñieän aùp cheânh leäch giöõa hai daây daãn A vaø B khoâng coù lieân quan tôùi ñaát, heä thoáng RS-485 vaãn caàn moät ñöôøng daây noái ñaát ñeå taïo moät ñöôøng thoaùt cho nhieãu cheá ñoä chung vaø caùc doøng khaùc, ví duï doøng ñaàu vaøo boä thu. Moät sai laàm thöôøng gaëp trong thöïc teá laø chæ duøng hai daây ñeå noái hai traïm. Trong tröôøng hôïp nhö vaäy, doøng cheá ñoä chung seõ tìm caùch quay ngöôïc trôû laïi nguoàn phaùt, böùc xaï nhieãu ra moâi tröôøng xung quanh, aûnh höôûng tôùi tính töông thích ñieän töø cuûa heä thoáng. Noái ñaát seõ coù taùc duïng taïo moät ñöôøng thoaùt trôû khaùng nhoû taïi moät vò trí xaùc ñònh, nhôø vaäy giaûm thieåu taùc haïi gaây nhieãu. Hôn theá nöõa, vôùi caáu hình trôû ñaàu cuoái tin caäy, vieäc noái ñaát taïo thieân aùp seõ giöõ moät möùc ñieän aùp toái thieåu giöõa hai daây A vaø B trong tröôøng hôïp keå caû khi bus roãi hoaëc coù söï coá III.Mobus

Modbus laø moät giao thöùc do haõng Modicon (sau naøy thuoäc AEG vaø Schneider Automation) phaùt trieån. Theo moâ hình ISO/OSI thì Modbus thöïc chaát laø moät chuaån giao thöùc vaø dòch vuï thuoäc lôùp öùng duïng, vì vaäy coù theå ñöôïc thöïc hieän treân caùc cô cheá vaän chuyeån caáp thaáp nhö TCP/IP, MAP (Manufactoring Message Protocol), Mobus Plus vaø ngay caû qua ñöôøng truyeàn noái tieáp RS-232. Mobus ñònh nghóa moät taäp hôïp roäng caùc dòch vuï phuïc vuï trao ñoåi döõ lieäu quaù trình, döõ lieäu ñieàu khieån vaø döõ lieäu chaån ñoaùn. Taát caû caùc boä ñieàu khieån cuûa Modicon ñeàu söû duïng Modbus laø ngoân ngöõ chung. Mobus moâ taû quaù trình giao tieáp giöõa moät boä ñieàu khieån vôùi caùc thieát bò khaùc thoâng qua cô cheá yeâu caàu/ ñaùp öùng. Vì lyù do ñôn giaûn neân Modbus coù aûnh höôûng töông ñoái maïnh ñoái vôùi caùc heä PLC cuûa caùc nhaø saûn xuaát khaùc. Cuï theå, trong moãi PLC ngöôøi ta cuõng coù theå tìm thaáy moät taäp con caùc dòch vuï ñaõ ñöa ra trong Modbus. Ñaëc bieät trong caùc heä thoáng thu thaäp döõ lieäu vaø ñieàu khieån giaùm



saùt (SCADA), Modbus hay ñöôïc söû duïng treân caùc ñöôøng truyeàn RS-232 gheùp noái giöõa caùc thieát bò döõ lieäu ñaàu cuoái (PLC, PC, RTU) vôùi thieát bò truyeàn döõ lieäu (Modem) 1. Cô cheá giao tieáp

Cô cheá giao tieáp ôû Mobus phuï thuoäc vaøo heä thoáng truyeàn thoâng caáp thaáp. Cuï theå, coù theå phaân chia ra hai loaïi laø maïng Modbus chuaån vaø Mobus treân caùc maïng khaùc (ví duï TCP/IP, Modbus Plus, MAP) *. Maïng Modbus chuaån

Caùc coång Modbus chuaån treân caùc boä ñieàu khieån cuûa Modicon cuõng nhö moät soá nhaø saûn xuaát khaùc söû duïng giao dieän noái tieáp RS-232. Caùc boä ñieàu khieån naøy coù theå ñöôïc noái maïng tröïc tieáp qua modem. Caùc traïm Modbus giao tieáp vôùi nhau qua cô cheá chuû / tôù (Master/Slave), trong ñoù chæ moät thieát bò chuû coù theå chuû ñoäng göûi yeâu caàu, coøn caùc thieát bò tôù seõ ñaùp öùng baèng döõ lieäu traû laïi hoaëc thöïc hieän moät haønh ñoäng nhaát ñònh theo yeâu caàu. Caùc thieát bò chuû thoâng thöôøng laø caùc maùy tính ñieàu khieån trung taâm vaø caùc thieát bò laäp trình, trong khi caùc thieát bò tôù coù theå laø PLC hoaëc caùc boä ñieàu khieån soá chuyeân duïng khaùc

Moät traïm chuû coù theå göûi thoâng baùo yeâu caàu tôùi rieâng moät traïm tôù nhaát ñònh hoaëc göûi thoâng baùo ñoàng loaït (broadcast) tôùi taát caû caùc traïm tôù. Chæ trong tröôøng hôïp nhaän ñöôïc yeâu caàu rieâng, caùc traïm tôù môùi göûi thoâng baùo ñaùp öùng traû laïi traïm chuû. Trong moät thoâng baùo yeâu caàu coù chöùa ñòa chæ traïm nhaän, maõ haøm dòch vuï beân nhaän caàn thöïc hieän, döõ lieäu ñi keøm vaø thoâng tin kieåm loãi *. Modbus treân caùc traïm khaùc

Vôùi moät soá maïng nhö Modbus Plus vaø MAP söû duïng Modbus laø giao thöùc cho lôùp öùng duïng, caùc thieát bò coù theå giao tieáp theo cô cheá rieâng cuûa maïng ñoù. Ví duï trong giao tieáp tay ñoâi (Peer-to-Peer), moãi boä ñieàu khieån coù theå ñoùng vai troø laø chuû hoaëc tôù trong caùc laàn giao dòch (moät chu kyø yeâu caàu – ñaùp öùng) khaùc nhau. Moät traïm coù theå duøng moät luùc coù quan heä logic vôùi nhieàu ñoái taùc, vì vaäy noù coù theå ñoàng thôøi ñoùng vai troø laø chuû vaø tôù trong caùc giao dòch khaùc nhau



Nhìn nhaän ôû möùc giao tieáp thoâng baùo, giao thöùc Modbus vaãn tuaân theo nguyeân taéc chuû/tôù maëc duø phöông phaùp giao tieáp maïng caáp thaáp coù theå laø tay ñoâi. Khi moät boä ñieàu khieån göûi moät yeâu caàu thoâng baùo thì noù ñoùng vai troø laø chuû vaø chôø ñôïi ñaùp öùng töø moät thieát bò tôù. Ngöôïc laïi, moät boä ñieàu khieån seõ ñoùng vai troø laø tôù neáu noù nhaän ñöôïc thoâng baùo yeâu caàu töø moät traïm khaùc vaø göûi traû laïi ñaùp öùng *. Chu trình yeâu caàu –ñaùp öùng

Giao thöùc Modbus ñònh nghóa khuoân daïng cuûa thoâng baùo yeâu caàu cuõng nhö cuûa thoâng baùo ñaùp öùng, nhö ñöôïc minh hoaï ôû hình döôùi

Thoâng baùo yeâu caàu töø master

Thoâng baùo ñaùp öùng töø slave

Kieåm soaùt loãi

Döõ lieäu

Maõ haøm

Ñòa chæ thieát bò

Kieåm soaùt loãi

Döõ lieäu

Maõ haøm

Ñòa chæ thieát bò

Chu trình yeâu caàu –ñaùp öùng giöõa traïm chuû vaø traïm tôù Modbus

Moät thoâng baùo yeâu caàu bao goàm caùc phaàn sau: • Ñòa chæ traïm nhaän yeâu caàu (0-247), trong ñoù 0 laø ñòa chæ göûi ñoàng loaït. • Maõ haøm goïi chæ thò haønh ñoäng traïm tôù caàn thöïc hieän theo yeâu caàu. Ví

duï, maõ haøm 03 yeâu caàu traïm tôù ñoïc noäi dung caùc thanh ghi löu tröõ vaø traû laïi keát quaû



• Döõ lieäu chöùa caùc thoâng tin boå sung maø traïm tôù caàn cho vieäc thöïc hieän haøm ñöôïc goïi. Trong tröôøng hôïp ñoïc thanh ghi, döõ lieäu naøy chæ roõ thanh ghi ñaàu tieân vaø soá löôïng caùc thanh ghi caàn ñoïc

• Thoâng tin kieåm loãi giuùp traïm tôù kieåm tra ñoä veïn toaøn cuûa noäi dung thoâng baùo nhaän ñöôïc

Thoâng baùo ñaùp öùng cuõng bao goàm caùc thaønh phaàn gioáng nhö thoâng baùo yeâu caàu. Ñòa chæ ôû ñaây laø cuûa chính traïm tôù ñaõ thöïc hieän yeâu caàu vaø göûi laïi ñaùp öùng. Trong tröôøng hôïp bình thöôøng, maõ haøm ñöôïc giöõ nguyeân nhö trong thoâng baùo yeâu caàu vaø döõ lieäu chöùa keát quaû thöïc hieän haønh ñoäng, ví duï noäi dung hoaëc traïng thaùi caùc thanh ghi. Neáu xaûy ra loãi, maõ haøm quay laïi ñöôïc söûa ñeå chæ thò ñaùp öùng laø moät thoâng baùo loãi, coøn döõ lieäu moâ taû chi tieát loãi ñaõ xaûy ra. Phaàn kieåm loãi giuùp traïm chuû xaùc ñònh ñoä chính xaùc cuûa noäi dung thoâng baùo nhaän ñöôïc 2. Cheá ñoä truyeàn

Khi thöïc hieän Modbus treân caùc maïng khaùc nhö Modbus Plus hoaëc MAP, caùc thoâng baùo Modbus ñöôïc ñöa vaøo caùc khung theo giao thöùc vaän chuyeån / lieân keát döõ lieäu cuï theå. Ví duï, moät leänh yeâu caàu ñoïc noäi dung caùc thanh ghi coù theå ñöôïc thöïc hieän giöõa hai boä ñieàu khieån gheùp noái qua Modbus Plus

Ñoái vôùi caùc thieát bò gheùp noái qua maïng Modbus chuaån, coù theå söû duïng moät trong hai cheá ñoä truyeàn laø ASCII hoaëc RTU. Ngöôøi söû duïng löïa choïn cheá ñoä theo yù muoán, cuøng vôùi caùc tham soá truyeàn thoâng qua coång noái tieáp nhö toác ñoä truyeàn, parity chaün / leû, .v.v… Cheá ñoä truyeàn cuõng nhö caùc tham soá phaûi gioáng nhau ñoái vôùi taát caû caùc thaønh vieân cuûa moät traïm Modbus *. Cheá ñoä ASCII

Khi caùc thieát bò trong moät maïng Modbus chuaån giao tieáp vôùi cheá ñoä ASCII (American Standard Code For Information Interchange), moãi byte trong thoâng baùo ñöôïc göûi thaønh hai kyù töï ASCII 7 bit, trong ñoù moãi kyù töï bieåu dieãn moät chöõ soá hex. Öu ñieåm cuûa cheá ñoä truyeàn naøy laø noù cho pheùp moät khoaûng thôøi gian troáng toái ña moät giaây giöõa hai kyù töï maø khoâng gaây ra loãi. Caáu truùc moät kyù töï khung göûi ñi ñöôïc theå hieän nhö sau:

Start 0 1 2 3 4 5 6 P Stop Moãi kyù töï khung bao goàm: • Moät bit khôûi ñaàu (Startbit) • 7 bit bieåu dieãn moät chöõ soá hex cuûa byte caàn göûi döôùi daïng kyù töï

ASCII (0-9 vaø A-F),trong ñoù bit thaáp nhaát ñöôïc göûi ñi tröôùc



• 1 bit parity chaün /leû, neáu söû duïng parity • 1 bit keát thuùc (Stopbit) neáu söû duïng parity hoaëc 2 bit keát thuùc neáu

khoâng söû duïng parity *. Cheá ñoä RTU

Khi caùc thieát bò trong moät maïng Modbus chuaån ñöôïc ñaët ôû cheá ñoä RTU (Remote Terminal Unit), moãi byte trong thoâng baùo ñöôïc göûi thaønh moät kyù töï 8 bit. Öu ñieåm chính cuûa cheá ñoä truyeàn naøy so vôùi cheá ñoä ASCII laø hieäu suaát cao hôn. Tuy nhieân, moãi thoâng baùo phaûi ñöôïc truyeàn thaønh moät doøng lieân tuïc. Caáu truùc moät kyù töï khung göûi ñi ñöôïc theå hieän nhö sau: Start 0 1 2 3 4 5 6 7 P Stop

Moãi kyù töï khung bao goàm: • 1 bit khôûi ñaàu • 8 bit cuûa byte thoâng baùo caàn göûi, trong ñoù bit thaáp nhaát ñöôïc göûi ñi

tröôùc. • 1 bit parity chaün / leû neáu söû duïng parity • bit keát thuùc (Stopbit) neáu söû duïng parity hoaëc 2 bit keát thuùc neáu khoâng

söû duïng parity 3. Caáu truùc böùc ñieän

Moät thoâng baùo Modbus bao goàm nhieàu thaønh phaàn vaø coù chieàu daøi coù theå khaùc nhau. Trong moät maïng Modbus chuaån, neáu moät trong hai cheá ñoä truyeàn (ASCII hoaëc RTU) ñöôïc choïn, moät thoâng baùo seõ ñöôïc ñoùng khung. Moãi khung bao goàm nhieàu kyù töï khung coù caáu truùc nhö ñöôïc moâ taû ôû phaàn treân. Caùc kyù töï naøy seõ ñöôïc truyeàn ñi lieân tuïc thaønh doøng ôû cheá ñoä RTU, hoaëc coù theå giaùn ñoaïn vôùi khoaûng caùch thôøi gian toái ña moät giaây ôû cheá ñoä ASCII. Muïc ñích cuûa vieäc ñoùng khung laø ñeå ñaùnh daáu khôûi ñieåm vaø keát thuùc cuûa moät thoâng baùo, cuõng nhö boå sung thoâng tin kieåm loãi. Tröôøng hôïp thoâng baùo khoâng ñöôïc truyeàn troïn veïn coù theå phaùt hieän ñöôïc vaø baùo loãi

Hai cheá ñoä truyeàn ASCII vaø RTU khoâng nhöõng chæ khaùc nhau ôû caùch maõ hoaù thoâng tin göûi ñi vaø caáu truùc kyù töï khung, maø coøn khaùc nhau ôû caáu truùc moät böùc ñieän göûi ñi-hay noùi caùch khaùc laø caáu truùc khung thoâng baùo, cuõng nhö bieän phaùp kieåm loãi

Trong moät maïng khaùc nhö MAP hay Modbus Plus, giao thöùc maïng chæ quy ñònh rieâng veà caáu truùc khung thoâng baùo. Hình thöùc ñònh ñòa chæ vaø phöông thöùc truyeàn cuõng hoaøn toaøn do giao thöùc maïng cuï theå ñònh nghóa, vì



vaäy phaàn ñòa chæ naèm trong moät thoâng baùo Modbus coù theå trôû neân khoâng caàn thieát trong quaù trình truyeàn daãn. Tuy nhieân, moät ñòa chæ Modbus seõ ñöôïc chuyeån ñoåi thaønh moät ñòa chæ traïm töông öùng cuûa maïng phía döôùi *. Khung ASCII

Trong cheá ñoä ASCII, moät thoâng baùo baét ñaàu vôùi daáu hai chaám (:), töùc laø kyù töï ASCII 3A, vaø keát thuùc baèng hai daáu quay laïi-xuoáng doøng (CRLF), töùc hai kyù töï ASCII 0D vaø 0A. Moãi byte trong thoâng baùo ñöôïc truyeàn ñi baèng hai kyù töï ASCII, vì vaäy caùc kyù töï ñöôïc pheùp xuaát hieän trong caùc phaàn coøn laïi cuûa khung laø 0-9 vaø A-F Khôûi ñaàu Ñòa chæ Maõ haøm Döõ lieäu Maõ LCR Keát thuùc 1kyù töï :

2 kyù töï 2 kyù töï n kyù töï 2 kyù töï 2 kyù töï CR+LF

Khung thoâng baùo Modbus cheá ñoä ASCII Moãi thieát bò tham gia maïng coù traùch nhieäm lieân tuïc theo doõi ñöôøng

truyeàn vaø phaùt hieän söï xuaát hieän cuûa daáu hai chaám. Khi daáu hai chaám nhaän ñöôïc thì hai kyù töï tieáp theo seõ mang ñòa chæ cuûa thieát bò ñöôïc yeâu caàu nhaän thoâng baùo hoaëc thieát bò ñaõ göûi thoâng baùo ñaùp öùng. Khoaûng caùch thôøi gian toái ña cho pheùp giöõa hai kyù töï trong moät thoâng baùo laø moät giaây. Neáu vöôït quaù giaù trò naøy, beân nhaän seõ coi laø loãi

Khung ASCII söû duïng phöông phaùp LRC (Longgitudinal Redundancy Check) ñeå cho vieäc kieåm loãi. *. Khung RTU

Trong cheá ñoä RTU, moät thoâng baùo baét ñaàu vôùi moät khoaûng troáng yeân laëng toái thieåu laø 3,5 thôøi gian kyù töï. Thöïc teá, ngöôøi ta choïn thôøi gian ñoù baèng moät soá nguyeân laàn thôøi gian kyù töï, nhö ñöôïc bieåu dieãn baèng daõy (---) treân hình sau. OÂ ñaàu tieân ñöôïc truyeàn seõ laø 8 bit ñòa chæ, sau ñoù ñeán 8 bit maõ haøm, moät soá byte tuyø yù döõ lieäu vaø cuoái cuøng laø thoâng tin kieåm loãi CRC. Sau khi truyeàn kyù töï cuoái cuûa maõ CRC, khung thoâng baùo cuõng phaûi ñöôïc keát thuùc baèng moät khoaûng troáng yeân laëng toái thieåu laø 3,5 thôøi gian kyù töï, tröôùc khi baét ñaàu moät thoâng baùo môùi. Thöïc chaát, khoaûng troáng keát thuùc cuûa moät thoâng baùo cuõng coù theå chính laø phaàn khôûi ñaàu baét buoäc cuûa thoâng baùo tieáp theo Khôûi ñaàu Ñòa chæ Maõ haøm Döõ lieäu Maõ CRC Keát thuùc (----) 8 bit 8 bit n x 8 bit 16 bit (----)



Khung thoâng baùo Modbus cheá ñoä RTU

Khaùc vôùi cheá ñoä ASCII , toaøn boä khung thoâng baùo RTU phaûi ñöôïc truyeàn thaønh moät doøng lieân tuïc. Neáu moät khoaûng troáng yeâu laëng lôùn hôn 3,5 thôøi gian kyù töï xuaát hieän tröôùc khi truyeàn xong toaøn boä khung, thieát bò nhaän seõ huyû boû thoâng baùo chöa ñaày ñuû ñoù vaø cho raèng byte tieáp theo seõ laø ñòa chæ cuûa moät thoâng baùo môùi *. Ñòa chæ

Phaàn ñòa chæ trong moät khung thoâng baùo bao goàm hai kyù töï (ASCII) hoaëc taùm bit (RTU). Caùc giaù trò ñòa chæ hôïp leä naèm trong khoaûng 0-247, trong ñoù ñòa chæ 0 daønh rieâng cho caùc thoâng baùo göûi ñoàng loaït tôùi taát caû caùc traïm tôù. Neáu Modbus ñöôïc söû duïng treân moät maïng khaùc, coù theå phöông thöùc göûi ñoàng loaït khoâng ñöôïc hoã trôï, hoaëc ñöôïc thay theá baèng moät phöông phaùp khaùc. Ví duï, Modbus Plus söû duïng moät cô sôû döõ lieäu toaøn cuïc, ñöôïc caäp nhaät trong moãi chu kyø quay voøng token

Moät thieát bò chuû söû duïng oâ ñòa chæ ñeå chæ ñònh thieát bò tôù nhaän thoâng baùo yeâu caàu. Sau khi thöïc hieän yeâu caàu, thieát bò tôù ñöa ñòa chæ cuûa mình vaøo khung thoâng baùo ñaùp öùng, nhôø vaäy thieát bò chuû coù theå xaùc ñònh thieát bò tôù naøo ñaõ traû lôøi. Trong moät maïng Modbus chuaån chæ coù moät traïm chuû duy nhaát, vì theá oâ ñòa chæ khoâng caàn thieát phaûi chöùa caû ñòa chæ traïm göûi vaø traïm nhaän *. Maõ haøm

Gioáng nhö ñòa chæ, phaàn maõ haøm trong moät khung thoâng baùo bao goàm hai kyù töï (ASCII) hoaëc 8 bit (RTU). Caùc giaù trò hôïp leä naèm trong khoaûng töø 1-255, trong ñoù caùc maõ haøm trong thoâng baùo yeâu caàu chæ ñöôïc pheùp töø 1-127. Tuy nhieân, haàu heát caùc thieát bò chæ hoã trôï moät phaàn nhoû soá haøm treân vaø moät soá maõ haøm ñöôïc döõ tröõ cho sau naøy. Moät soá haøm tieâu bieåu ñöôïc lieät keâ trong baûng sau

Khi moät thoâng baùo göûi töø thieát bò chuû tôùi moät thieát bò tôù, maõ haøm chæ ñònh haønh ñoäng maø thieát bò tôù caàn thöïc hieän. Khi thieát bò tôù traû lôøi, noù cuõng duøng chính maõ haøm ñoù trong thoâng baùo ñaùp öùng bình thöôøng. Trong tröôøng hôïp xaûy ra loãi, maõ haøm traû laïi seõ laø maõ haøm trong yeâu caàu vôùi bit cao nhaát ñöôïc caøi ñaët baèng 1 vaø phaàn döõ lieäu seõ chöùa thoâng tin chi tieát veà loãi ñaõ xaûy ra



Baûng caùc haøm Modbus ñöôïc caùc boä ñieàu khieån Modicon hoã trôï Maõ Teân haøm 384 484 584 884 M84 984 01 Read Coil Status X X X X X X 02 Read Input Status X X X X X X 03 Read Holding Registers X X X X X X 04 Read Input Registers X X X X X X 05 Force Single Coil X X X X X X 06 Preset Single Registers X X X X X X 07 Read Exception Status X X X X X X 08 Diagnostics X X X X X X 09 Program 484 X 10 Poll 484 X 11 Fetch Comm.Even Ctr. X X X 12 Fetch Comm.Even Log X X X 13 Program Controller X X X 14 Poll Controller X X X 15 Force Multiple Coils X X X X X X 16 Preset Multiple Registers X X X X X X 17 Report Slave ID X X X X X X 18 Program 884/M84 X X 19 Reset Comm.Link X X 20 Read General Reference X X 21 Write General Reference X X 22 Mask Write 4X Register (1) 23 Read/Write 4X Registers (1) 24 Read FIFO Queue (1) Ghi chuù: (1) haøm chæ ñöôïc 984-785 hoã trôï *. Döõ lieäu

Trong moät thoâng baùo yeâu caàu, noäi dung phaàn döõ lieäu noùi leân chi tieát haønh ñoäng maø beân nhaän caàn thöïc hieän. Ví duï trong moät yeâu caàu ñoïc caùc thanh ghi thì phaàn döõ lieäu chöùa thoâng tin veà ñòa chæ thanh ghi ñaàu tieân, soá löôïng caùc thanh ghi caàn ñoïc vaø chieàu daøi thöïc teá cuûa chính phaàn döõ lieäu

Trong tröôøng hôïp bình thöôøng, phaàn döõ lieäu trong thoâng baùo ñaùp öùng seõ chöùa keát quaû cuûa haønh ñoäng ñaõ thöïc hieän, ví duï noäi dung caùc thanh ghi ñaõ ñoïc. Neáu xaûy ra loãi, phaàn döõ lieäu chöùa maõ ngoaïi leä, nhôø ñoù maø thieát bò



chuû xaùc ñònh haønh ñoäng tieáp theo caàn thöïc hieän. Ñoái vôùi moät soá haøm khoâng ñoøi hoûi tham soá, vì vaäy phaàn döõ lieäu coù theå troáng 4. Baûo toaøn döõ lieäu

Maïng Modbus chuaån söû duïng hai bieän phaùp baûo toaøn döõ lieäu ôû hai möùc: kieåm soaùt khung thoâng baùo vaø kieåm soaùt kyù töï khung. Ñoái vôùi hai cheá ñoä truyeàn ASCII hay RTU, coù theå löïa choïn kieåm tra bit chaün/leû cho töøng kyù töï khung. Hôn theá nöõa, caû khung thoâng baùo laïi ñöôïc kieåm soaùt moät laàn nöõa baèng maõ LRC (cheá ñoä ASCII ) hoaëc maõ CRC (cheá ñoä RTU)

Khi ñaët caáu hình cho moät thieát bò chuû, coù theå choïn moät khoaûng thôøi gian timeout maø noù coù theå chôø ñôïi ñaùp öùng töø traïm tôù. Khoaûng thôøi gian naøy caàn phaûi ñuû lôùn ñeå baát cöù thieát bò tôù naøo cuõng coù theå traû lôøi trong ñieàu kieän bình thöôøng. Tröôøng hôïp thieát bò tôù phaùt hieän loãi ôû thoâng baùo yeâu caàu, noù seõ khoâng traû lôøi. Vì theá thieát bò chuû cuõng töï ñoäng nhaän bieát loãi vaø chöông trình chuû seõ coù traùch nhieäm thöïc hieän caùc haønh ñoäng caàn thieát. Löu yù raèng, moät thoâng baùo göûi tôùi ñòa chæ moät traïm khoâng toàn taïi cuõng seõ gaây ra timeout

Caùc maïng khaùc nhö MAP hoaëc Modbus Plus söû duïng bieän phaùp kieåm loãi rieâng cho caû khung (bao goàm caû noäi dung thoâng baùo Modbus), vì vaäy caùc oâ CRC hoaëc LRC khoâng ñöôïc ñöa vaøo trong khung thoâng baùo Modbus nguyeân baûn. Trong tröôøng hôïp xaûy ra loãi truyeàn, giao thöùc maïng cuï theå seõ baùo vôùi thieát bò göûi vaø cho pheùp thöïc hieän göûi laïi. Neáu thoâng baùo ñöôïc göûi tôùi ñích nhöng traïm tôù khoâng theå traû lôøi, loãi timeout cuõng seõ ñöôïc chöông trình chuû phaùt hieän. *. Kieåm soaùt LRC

Trong cheá ñoä ASCII, phaàn thoâng tin kieåm loãi cuûa khung thoâng baùo döïa treân phöông phaùp LRC (Longitudinal Redundancy Check). Daõy bit nguoàn ñöôïc aùp duïng ñeå tính maõ LRC bao goàm phaàn ñòa chæ, maõ haøm vaø phaàn döõ lieäu. Caùc oâ khôûi ñaàu cuõng nhö keát thuùc khung khoâng tham gia vaøo tính toaùn. Maõ LRC ôû ñaây daøi 8 bit (truyeàn hai kyù töï ASCII), ñöôïc tính baèng caùch coäng ñaïi soá toaøn boä caùc byte cuûa daõy bit nguoàn (khoâng ñeå yù tôùi traøn), sau ñoù laáy phaàn buø hai cuûa keát quaû *. Kieåm soaùt CRC



Maõ CRC ñöôïc aùp duïng trong cheá ñoä RTU daøi 16 bit. Ña thöùc phaùt ñöôïc söû duïng G = 1010 0000 0000 0001. Khi ñöa vaøo khung thoâng baùo, byte thaáp cuûa maõ CRC ñöôïc göûi ñi tröôùc, tieáp sau laø byte cao 5. Modbus Plus

Modbus Plus laø moät heä thoáng bus döïa treân giao thöùc Modbus, phuïc vuï noái maïng ôû caáp tröôøng cuõng nhö ôû caáp ñieàu khieån. Moät trong nhöõng öu ñieåm cuûa Modbus Plus laø giaù thaønh thaáp, deã laép ñaët vaø ñöa vaøo vaän haønh Modbus Plus söû duïng ñoâi daây xoaén laø moâi tröôøng truyeàn. Chieàu daøi caùp daãn toái ña laø 500m khoâng caàn boä laëp. Vôùi kyõ thuaät truyeàn daãn RS-485, toác ñoä truyeàn coù theå leân tôùi 1 Mbit/s. Kyõ thuaät ñieàu khieån truy nhaäp moâi tröôøng ôû ñaây laø Token-Passing *. Khung Modbus treân maïng Modbus Plus

Khaùc vôùi maïng Modbus chuaån, caùc thoâng baùo Modbus ñöôïc göûi treân maïng Modbus Plus ñöôïc ñoùng thaønh caùc khung LLC (Logical Link Control). Moãi khung LLC laïi ñöôïc lôùp MAC (Medium Access Control) boå sung caùc thoâng tin nhö ñòa chæ traïm göûi vaø traïm nhaän cuõng nhö soá löôïng byte ñöôïc truyeàn. Tröôùc khi maõ hoaù bit, moät khung MAC laïi ñöôïc ñoùng goùi thaønh moät böùc ñieän HDLC (High-level Data Link Control). Quaù trình xöû lyù giao thöùc vaø caáu truùc caùc khung lieân quan ñöôïc minh hoaï treân hình sau Caùc oâ ôû hình treân coù yù nghóa cuï theå nhö sau:

• Output path (1 byte): ñöôøng daãn ñaàu ra, chæ thò moät keânh logic cuûa traïm chuû, coù vai troø trong vieäc doàn keânh/phaân keânh

• Router counter (1 byte) : soá ñeám caùc router maø khung thoâng baùo ñaõ ñi qua

• Transaction sequence number (1 byte): maõ soá phieân giao dòch (moät phieân giao dòch coù theå bao goàm nhieàu böùc ñieän)

• Routing path (5 byte): maõ soá ñöôøng daãn, chöùa thoâng tin choïn ñöôøng ñi toái öu trong moät heä thoáng lieân maïng

• Destination address (1 byte): ñòa chæ ñích (traïm Modbus Plus) • MAC Function (1 byte): maõ haøm ñieàu khieån truy nhaäp moâi tröôøng • Byte count (2 byte): soá löôïng byte trong phaàn LLC ñöôïc truyeàn • Preamble (1 byte): daõy bit baùo hieäu ñaàu khung • Opening flag (1 byte): côø môû ñaàu khung • Broadcast address(1 byte): ñòa chæ göûi ñoàng loaït



• CRC (2 byte): maõ CRC kieåm loãi • Closing flag (1 byte): côø baùo hieäu keát thuùc khung

Thoâng baùo Modbus

Khung HDLC

Khung MAC

Khung LLC

CRC MAC/LLC field

Broadcast address

Opening flag

preamble Closing flag

LLC field Byte count MAC function

Source address

Dest address

Modbus message Routing path

Trans sequense

Router counter

Output path

Data Function code

Slave address

Khung thoâng baùo Modbus treân Modbus Plus

Ñòa chæ Modbus ñöôïc thieát bò göûi chuyeån ñoåi thaønh maõ ñöôøng daãn (routing path). Phaàn CRC cuûa thoâng baùo Modbus khoâng ñöôïc göûi keøm theo, bôûi vì bieän phaùp baûo toaøn döõ lieäu CRC cuõng seõ ñöôïc thöïc hieän ôû caáp HDLC beân döôùi. Caùc phaàn coøn laïi cuûa thoâng baùo ñöôïc giöõ nguyeân IV.Laäp trình cho coång COM (RS-485) Baûng saép xeáp chaân cuûa coång noái tieáp ôû maùy tính

9 chaân 25 chaân Chöùc naêng 1 8 DCD _ Data Carrier Detect (Loái vaøo)

7 8 9 6

4 5 2 3 1



2 3 4 5 6 7 8 9

3 2 20 7 6 4 5 22

RxD _ Receive Data (Loái vaøo) TxD _ Transmit Data (Loái ra) DTR _ Data Terminal Ready (Loái ra) GND _ Ground (Noái ñaát) DSR _ Data Set Ready (Loái vaøo) RTS _ Request to Send (Loái ra) CTS _ Clear to Send (Loái vaøo) RI _ Ring Indicator (Loái ra)

Vieäc truyeàn döõ lieäu theo kieåu noái tieáp ñöôïc tieáp haønh thoâng qua coång COM. Maëc duø coù 25 ñöôøng daãn ñaõ ñöôïc ñònh nghóa trong tieâu chuaån ñaàu tieân nhöng thöôøng thì chæ coù moät vaøi ñöôøng daãn ñöôïc söû duïng. Ñeán tieâu chuaån RS-232C soá ñöôøng daãn ñöôïc ñònh nghóa laø 9. Döõ lieäu ñöôïc göûi ñi doïc theo ñöôøng truyeàn TxD vaø nhaän baèng ñöôøng truyeàn RxD vôùi ñöôøng trôû veà ñaát chung. Caùc ñöôøng daãn khaùc ñöôïc söû duïng ñeå baét tay vaø coù theå chia ra laøm hai loaïi: loái vaøo vaø loái ra, cuï theå: + Caùc ñöôøng daãn baét tay loái vaøo, bao goàm:

• RI(Ring indicator: baùo chuoâng) • DSR(Data Set Ready: döõ lieäu saün saøng) • CTS(Clear to Send: xoaù ñeå truyeàn) laø loái vaøo baùo hieäu cho bieát laø

thieát bò ôû xa ñang saün saøng nhaän döõ lieäu + Caùc ñöôøng daãn baét tay loái ra, bao goàm:

• RTS(Request to Send: saün saøng ñeå truyeàn ) laø tín hieäu xuaát ra ñeå baùo hieäu laø döõ lieäu ñang saün saøn ñeå truyeàn

• DTR(Data Terminal Ready: ñaàu cuoái döõ lieäu saün saøn) Ñoùng vai troø chuû ñaïo trong ñieàu khieån quaù trình truyeàn thoâng noái tieáp laø

vi maïch 8255. Vi maïch naøy coù theå ñöôïc laép raùp treân baûn maïch chính (Mainboard) cuûa maùy tính PC hoaëc treân moät Card vaøo/ra. Ñeå laäp trình cho coång noái tieáp hoaëc truyeàn thoâng noái tieáp ta phaûi hieåu caùc thanh ghi vaø caùch laäp trình ñeå truy caäp tôùi vi maïch naøy

Caùc coång noái tieáp ñöôïc ñaùnh soá COM1, COM2, COM3, COM4. Baûng sau cho ñòa chæ goác coång COM vaø caùc thoâng tin khaùc Teân Ñòa chæ goác Ngaét Nôi chöùa ñòa chæ COM1 3F8 4 0000:0400 COM2 2F8 3 0000:0402 COM3 3E8 4 0000:0404 COM4 2E8 3 0000:0406



Coång COM ñöôïc ñieàu khieån thoâng qua caùc thanh ghi sau: Ñòa chæ goác

DLAB Ñoïc/vieát Teân Chöùc naêng

0 Vieát THR Transmitter Holding Register Thanh ghi giöõ truyeàn

+0 0 Ñoïc RBR Receiver Buffer Register Thanh ghi ñeäm thu

1 Ñoïc/vieát BRDL Baudrate Divisor Latch Low Caøi soá chia byte thaáp

+1 0 Ñoïc/vieát IER Interrupt Enable Register Thanh ghi cho pheùp ngaét

1 Ñoïc/vieát BRDH Caøi soá chia byte cao +2

X Ñoïc IIR Interrupt Identification Register Thanh ghi nhaän daïng ngaét

X Vieát FCR FIFO Control Register +3 X Ñoïc/vieát LCR Line Control Register

Thanh ghi ñieàu khieån ñöôøng truyeàn

+4 X Ñoïc/vieát MCR Modem Control Register Thanh ghi ñieàu khieån modem

+5 X Ñoïc LSR Line Status Register Thanh ghi traïng thaùi ñöôøng truyeàn

+6 X Ñoïc MSR Line Status Register Thanh ghi traïng thaùi modem

+7 X Ñoïc/vieát Scratch register DLAB (divisor latch access bit) laø bit 7 cuûa LCR. Khi DLAB=1 cho

pheùp ñaët boä chia taàn trong UART ñeå ñöôïc vaän toác baud mong muoán UART duøng tinh theå dao ñoäng 1.8432 MHz chia cho 16 ñöôïc taàn soá 115200Hz. Taàn soá naøy ñöôïc chia bôûi boä ñeám laäp trình ñöôïc 16 bit, soá chia chöùa trong hai thanh ghi ñòa chæ goác +1 (byte cao) vaø goác +0 (byte thaáp) ñöôïc duøng khi DLAB = 1

Neáu muoán vaän toác truyeàn 9600 thì soá chia laø 12 hay 000CH, byte cao laø 00H, byte thaáp laø 0CH

Vaän toác BRDH BRDL 4800 00 18



9600 00 0C 19200 00 06 38400 00 03 57600 00 02 115200 00 01

Khi DLAB =0: vieát vaøo ñòa chæ goác+0 ñeå truyeàn ñi 8 bit noái tieáp, ñoïc ñòa chæ goác +0 nhaän ñöôïc 8 bit döõ lieäu truyeàn ñeán a.Thanh ghi IER cho pheùp ngaét vi xöû lyù khi coù bieán coá treân ñöôøng truyeàn Bit7 Khoâng duøng Bit6 Khoâng duøng Bit5 Cho pheùp mode coâng suaát thaáp(16750) Bit4 Cho pheùp mode nguû (16750) Bit3 Cho pheùp ngaét khi coù loãi modem Bit2 Cho pheùp ngaét khi coù loãi truyeàn, thu Bit1 Cho pheùp ngaét khi THR troáng (ñaõ truyeàn döõ lieäu) Bit0 Cho pheùp ngaét khi RBR ñaày (ñaõ nhaän döõ lieäu) b.Thay ghi nhaän daïng ngaét IIR Bit6:7 Bit6 Bit7 0 0 Khoâng coù FIFO 0 1 Cho pheùp FIFO nhöng khoâng duøng 1 1 Cho pheùp FIFO Bit5 Cho pheùp FIFO 64 byte(16750) Bit4 Khoâng duøng Bit3 0 Khoâng duøng 1 Ngaét heát thôøi gian(16550) Bit2:1 Bit2 Bit1 0 0 Ngaét traïng thaùi modem, xoaù khi ñoïc MSR 0 1 Ngaét THR troáng, xoaù khi vieát vaøo THR 1 0 Ngaét RBR ñaày, xoaù khi ñoïc RBR 1 1 Loãi truyeàn thu Bit0 0 Coù ngaét 1 Khoâng coù ngaét Khi coù ngaét xaûy ra bit0 cuûa IIR möùc 0, loaïi ngaét chæ bôûi bit 1 vaø 2, ngaét loãi truyeàn thu coù öu tieân cao nhaát coøn ngaét do modem öu tieân thaáp nhaát c.Thanh ghi ñieàu khieån ñöôøng truyeàn RCR xaùc ñònh khung truyeàn



Bit7 1 Caøi soá chia DLAB 0 Truy xuaát RBR,THR,TER Bit6 Khi baèng 1 cho pheùp truyeàn tín hieäu

BREAK (ñöôøng daây ôû möùc 0 trong thôøi gian lôùn hôn moät khung)

Bit3:5 Bit5 Bit4 Bit3 X X 0 Khoâng kieåm tra parity 0 0 1 Parity leû 0 1 1 Parity chaün 1 0 1 Bit parity laø 1 1 1 1 Bit parity laø 0 Bit2 0 Moät bit stop 1 Hai bit stop khi soá bit döõ lieäu laø 6, 7, 8.

Khi soá bit döõ lieäu laø 5 thì duøng 1,5 bit stop

Bit0:1 Bit1 Bit0 0 0 5 bit döõ lieäu 0 1 6 bit döõ lieäu 1 0 7 bit döõ lieäu 1 1 8 bit döõ lieäu d.Thanh ghi ñieàu khieån modem MCR Bit7 Khoâng duøng Bit6 Khoâng duøng Bit5 Duøng cho 16750 Bit4 Mode loopback Bit3 Ñieàu khieån ngoõ ra Aux output 2 Bit2 Ñieàu khieån ngoõ ra Aux output 1 Bit1 Cho RTS leân 1 Bit0 Cho DTR leân 1 e.Thanh ghi traïng thaùi ñöôøng daây LSR Bit7 Sai trong FIFO Bit6 Thanh ghi giöõ truyeàn THR troáng vaø thanh ghi dôøi troáng Bit5 THR troáng



Bit4 Ngaét Break, ñöôøng truyeàn ôû logic 0 thôøi gian daøi hôn truyeàn 1 byte

Bit3 Sai khung truyeàn, bit cuoái khoâng phaûi laø bit stop Bit2 Sai parity Bit1 Döõ lieäu tôùi khoâng ñoïc kòp laøm ghi choàng leân RBR Bit0 Baùo coù döõ lieäu ôû RBR f. Thanh ghi traïng thaùi modem MSR Bit7 Möùc 1 khi coù soùng mang CD Bit6 RI Bit5 DSR Bit4 CTS Bit3 Möùc 1 khi CD ñoåi traïng thaùi Bit2 Möùc 1 khi RI ñoåi töø thaáp leân cao Bit1 Möùc 1 khi DSR thay ñoåi traïng thaùi Bit0 Möùc 1 khi CTS thay ñoåi traïng thaùi

V. Caùp chuyeån ñoåi RS-232 sang RS-485.

D1

1N4758

VCC_ARROW

VCC

U2LM555

2

5

3

7

6

4 8

1

TR

CV

Q

DIS

THR

R

VCC

GND

R3470

VCC_ARROW

R2

6k8

J1

CON4

3875

Q1c828

2

3

1

C3 10uF

VCC

C4 10uF

U3

MAX485

1

27

63

4

85

R

REB

ADE

D

VCC

GND

C1 10uF

C50.01uF

VCC_ARROW

C2 10uF

R1100k

C60.01uF

U1

MAX232

13

8

11

10

1

3

4

5

2

6

12

9

14

7

1615

R1IN

R2IN

T1IN

T2IN

C+

C1-

C2+

C2-

V+

V-

R1OUT

R2OUT

T1OUT

T2OUT

VCC

GND

U4

L7805/TO220

1

2

3 VIN

GND

VOUT

VCC

J2

CON3

123

R5

470/0.5

R4

10k

VCC_ARROW

Do tín hieäu truyeàn töø coång COM cuûa maùy tính laø tín hieäu theo chuaån RS 232 maø PLC S7-200 vaø Mach30 laïi truyeàn nhaän tín hieäu theo chuaån RS 485. Do ñoù caàn phaûi coù maïch chuyeån ñoåi tín hieäu töø chuaån RS-232 sang chuaån RS-485. Tuy nhieân treân thò tröôøng laïi khoâng coù IC chuyeån ñoåi tröïc



tieáp töø RS-232 sang RS-485 maø laïi coù IC chuyeån tín hieäu töø RS-232 sang tín hieäu TTL vaø ngöôïc laïi, ñoù laø IC MAX 232 hoaëc IC töông ñöông laø HIN 232 vaø IC chuyeån ñoåi tín hieäu töø TTL sang daïng tín hieäu RS-485 vaø ngöôïc laïi. Ñoù laø IC MAX 485 hoaëc IC töông ñöông laø 5N75176. Do ñoù muoán chuyeån tín hieäu töø RS-232 sang RS-485 caàn phaûi thöïc hieän hai laàn chuyeån ñoåi. Sô ñoà maïch nhö hình veõ treân a.IC MAX 232.

Maïch tích hôïp MAX 232 laø IC chuyeån ñoåi tín hieäu theo chuaån RS 232 sang tín hieäu chuaån TTL, goàm coù hai ñöôøng chuyeån tín hieäu töø RS 232 sang TTL vaø hai ñöôøng chuyeån tín hieäu töø TTL sang RS485. tín hieäu ôû möùc cao (-12V chuaån RS 232) qua IC seõ cho ra möùc cao (+5V chuaån TTL) tín hieäu ôû möùc thaáp (+12V) qua IC seõ cho ra möùc thaáp (0V). töông töï nhö vaäy theo höôùng ngöôïc laïi. Ngoaøi ra ôû caùc chaân 1,2,3,4,5 vaø 6 caàn phaûi noái theâm caùc tuï ñeå IC ñuû khaû naêng taêng gaáp ñoâi ñieän aùp khi chuyeån tín hieäu töø TTL sang RS 232

U2

MAX232

1381110

134526

129147

R1INR2INT1INT2IN

C+C1-C2+C2-V+V-

R1OUTR2OUTT1OUTT2OUT

b. IC MAX 485.

Maïch tích hôïp MAX 485 laø IC chuyeån ñoåi tín hieäu töø chuaån TTL sang chuaån RS 485. Tín hieäu truyeàn hay nhaän phuï thuoäc vaøo ngoõ vaøo cuûa hai chaân RE vaø DE. Khi tín hieäu ôû chaân RE laø möùc thaáp thì IC cho pheùp truyeàn tín hieäu töø RS 485 sang TTL. Khi tín hieäu ôû chaân DE laø möùc cao thì IC cho pheùp truyeàn tín hieäu töø TTL sang RS 485. Tuy nhieân neáu hai chaân RE vaøDE ñeàu cho pheùp truyeàn thì tín hieäu töø TTL sang RS 485 ñöôïc öu tieân hôn.

U3

MAX4851

23

46

7

RO

REDE

DIA

B



c. IC ñònh thôøi LM555.

Sô ñoà chaân vaø sô ñoà nguyeân lyù

R3R

LM555

2

5

3

7

6

4 81

TR

CV

Q

DIS

THR

R

VCC

GND

R1R

+

-comparator

3

26

+

-comparator

3

26

1 2

R

S

Reset

Q

D12

13

4

R2R

3

7

1

2

5

4

8

6

IC LM555 goàm hai maïch so saùnh ñieàu khieån traïng thaùi cuûa F/F laùi

transistor xaû (discharge) vaø taàn ra. Boä so saùnh II ñaët traïng thaùi ban ñaàu cuûa F/F. noù ñöôïc ñieàu khieån baèng tín hieäu ngöôõng (threshold) beân ngoaøi. F/F laïi ñieàu khieån traïng thaùi ngoõ ra. Moät xung ñi xuoáng (<1/3Vcc) ñöa vaøo ngoõ kích khôûi (trigger) ñaët comparator II vaø F/F.

d. Nguyeân lyù hoaït ñoäng caùp chuyeån ñoåi tín hieäu RS232 – RS 485.

Bình thöôøng tín hieäu TXD cuûa RS232 ôû möùc cao (-12V) laøm ngoõ ra Tout cuûa IC MAX 232 ôû möùc cao daãn ñeán chaân trigger cuûa IC 555 ôû möùc +5V laøm ngoõ ra cuûa IC 555 ôû möùc thaáp vaø cho pheùp RE. Luùc naøy tín hieäu coù theå truyeàn töø RS 485 sang RS 232. Khi coù tín hieäu truyeàn TXD cuûa RS 232 thì ngoõ ra IC Max 232 ôû möùc thaáp laøm kích IC 555 vaø ngoõ ra IC naøy ôû möùc cao, laøm cho DE ñöôïc pheùp môû vaø tín hieäu coù theå ñi töø RS 232 sang RS 485.

Vieäc truyeàn noái tieáp phuï thuoäc vaøo toác ñoä truyeàn goïi laø baudrate, laø soá bit döõ lieäu ñöôïc truyeàn ñi trong moät giaây.Vì vaäy IC 555 laøm nhieäm vuï ñònh thôøi cho toác ñoä truyeàn



Chöông 3 PLC A.Giôùi thieäu veà PLC I. Khaùi nieäm veà PLC

PLC (Programmable Logic Controller) laø thieát bò coù theå laäp trình ñöôïc, ñöôïc thieát keá chuyeân duøng trong coâng nghieäp ñeå ñieàu khieån caùc tieán trình xöû lí töø ñôn giaûn ñeán phöùc taïp, tuyø thuoäc vaøo ngöôøi ñieàu khieån maø noù coù theå thöïc hieän moät loaït caùc chöông trình hoaëc söï kieän, söï kieän naøy ñöôïc kích hoaït bôûi caùc taùc nhaân kích thích (hay coøn goïi laø ngoõ vaøo) taùc ñoäng vaøo PLC hoaëc qua caùc boä ñònh thì (Timer) hay caùc söï kieän ñöôïc ñeám qua boä ñeám. Khi moät söï kieän ñöôïc kích hoaït noù seõ baät ON, OFF hoaëc phaùt moät chuoãi xung ra caùc thieát bò beân ngoaøi ñöôïc gaén vaøo ngoõ ra cuûa PLC. Nhö vaäy neáu ta thay ñoåi caùc chöông trình ñöôïc caøi ñaët trong PLC laø ta coù theå thöïc hieän caùc chöùc naêng khaùc nhau, trong caùc moâi tröôøng ñieàu khieån khaùc nhau. Hieän nay PLC ñaõ ñöôïc nhieàu haõng khaùc nhau saûn xuaát nhö: Siemens, Omron, Mitsubishi, Festo, Alan Bradley, Schneider, Hitachi ... vv. Maët khaùc ngoaøi PLC cuõng ñaõ boå sung theâm caùc thieát bò môû roäng khaùc nhö: caùc coång môû roäng AI (Analog Input), DI (Digital Input), caùc thieát bò hieån thò, caùc boä nhôù Cartridge theâm vaøo

II. Ñaëc ñieåm boä ñieàu khieån laäp trình.

Nhu caàu veà moät boä ñieàu khieån deã söû duïng, linh hoaït vaø coù giaù thaønh thaáp ñaõ thuùc ñaåy söï phaùt trieån nhöõng heä thoáng ñieàu khieån laäp trình (programmable-control systems) – heä thoáng söû duïng CPU vaø boä nhôù ñeå ñieàu khieån maùy moùc hay quaù trình hoaït ñoäng. Trong boái caûnh ñoù, boä ñieàu khieån laäp trình (PLC – Programmable Logic Controller) ñöôïc thieát keá nhaèm thay theá phöông phaùp ñieàu khieån truyeàn thoáng duøng rô-le vaø thieát bò rôøi coàng keành, vaø noù taïo ra moät khaû naêng ñieàu khieån thieát bò deã daøng vaø linh hoaït döïa treân vieäc laäp trình treân caùc leänh logic cô baûn. Ngoaøi ra, PLC coøn coù theå thöïc hieän nhöõng taùc vuï khaùc nhö ñònh thì, ñeám, v.v…, laøm taêng khaû naêng ñieàu khieån cho nhöõng hoaït ñoäng phöùc taïp, ngay caû vôùi loaïi PLC nhoû nhaát.

Hoaït ñoäng cuûa PLC laø kieåm tra taát caû caùc traïng thaùi tín hieäu ôû ngoõ vaøo, ñöôïc ñöa veà töø quaù trình ñieàu khieån, thöïc hieän logic ñöôïc laäp trong chöông trình vaø kích ra tín hieäu ñieàu khieån cho thieát bò beân ngoaøi töông öùng.



Vôùi caùc maïch giao tieáp chuaån ôû khoái vaøo vaø khoái ra cuûa PLC cho pheùp noù keát noái tröïc tieáp ñeán nhöõng cô caáu taùc ñoäng (actuators) coù coâng suaát nhoû ôû ngoõ ra vaø nhöõng maïch chuyeån ñoåi tín hieäu (transducers) ôû ngoõ vaøo, maø khoâng caàn coù caùc maïch giao tieáp hay rô-le trung gian. Tuy nhieân, caàn phaûi coù maïch ñieän töû coâng suaát trung gian khi PLC ñieàu khieån nhöõng thieát bò coù coâng suaát lôùn.

Vieäc söû duïng PLC cho pheùp chuùng ta hieäu chænh heä thoáng ñieàu khieån maø khoâng caàn coù söï thay ñoåi naøo veà maët keát noái daây; söï thay ñoåi chæ laø thay ñoåi chöông trình ñieàu khieån trong boä nhôù thoâng qua thieát bò laäp trình chuyeân duøng. Hôn nöõa, chuùng coøn coù öu ñieåm laø thôøi gian laép ñaët vaø ñöa vaøo hoaït ñoäng nhanh hôn so vôùi nhöõng heä thoáng ñieàu khieån truyeàn thoáng maø ñoøi hoûi caàn phaûi thöïc hieän vieäc noái daây phöùc taïp giöõa caùc thieát bò rôøi.

Veà phaàn cöùng, PLC töông töï nhö maùy tính “truyeàn thoáng”, vaø chuùng coù caùc ñaëc ñieåm thích hôïp cho muïc ñích ñieàu khieån trong coâng nghieäp.

• Khaû naêng khaùng nhieãu toát.

• Caáu truùc daïng modul cho pheùp deã daøng thay theá, taêng khaû naêng (noái theâm modul môû roäng vaøo/ra) vaø theâm chöùc naêng (noái theâm modul chuyeân duøng).

• Vieäc keát noái daây vaø möùc ñieän aùp tín hieäu ôû ngoõ vaøo vaø ngoõ ra ñöôïc chuaån hoùa.

• Ngoân ngöõ laäp trình chuyeân duøng – ladder, instruction vaø function chart – deã hieåu vaø deã söû duïng.

• Thay ñoåi chöông trình ñieàu khieån deã daøng.

Nhöõng ñaëc ñieåm treân laøm cho PLC ñöôïc söû duïng nhieàu trong vieäc ñieàu khieån caùc maùy moùc coâng nghieäp vaø trong ñieàu khieån quaù trình (process-control).

*. Khaùi nieäm cô baûn

Boä ñieàu khieån laäp trình laø yù töôûng cuûa moät nhoùm kyõ sö haõng General Motors vaøo naêm 1968, vaø hoï ñaõ ñeà ra caùc chæ tieâu kyõ thuaät nhaèm ñaùp öùng nhöõng yeâu caàu ñieàu khieån trong coâng nghieäp :

• Deã laäp trình vaø thay ñoåi chöông trình ñieàu khieån, söû duïng thích hôïp trong nhaø maùy.

• Caáu truùc daïng modul ñeå deã daøng baûo trì vaø söûa chöõa.



• Tin caäy hôn trong moâi tröôøng saûn xuaát cuûa nhaø maùy coâng nghieäp.

• Duøng linh kieän baùn daãn neân coù kích thöôùc nhoû hôn maïch rô-le chöùc naêng töông ñöông.

• Giaù thaønh caïnh tranh.

Nhöõng chæ tieâu naøy taïo söï quan taâm cuûa caùc kyõ sö thuoäc nhieàu ngaønh nghieân cöùu veà khaû naêng öùng duïng cuûa PLC trong coâng nghieäp. Caùc keát quaû nghieân cöùu ñaõ ñöa ra theâm moät soá yeâu caàu caàn phaûi coù trong chöùc naêng cuûa PLC : taäp leänh töø caùc leänh logic ñôn giaûn ñöôïc hoã trôï theâm caùc leänh veà taùc vuï ñònh thì, taùc vuï ñeám; sau ñoù laø caùc leänh xöû lyù toaùn hoïc, xöû lyù baèng döõ lieäu, xöû lyù xung toác ñoä cao, tính toaùn soá lieäu soá thöïc 32 bit, xöû lyù thôøi gian thöïc, ñoïc maõ vaïch, v.v… Song song ñoù, söï phaùt trieån veà phaàn cöùng cuõng ñaït ñöôïc nhieàu keát quaû : boä nhôù lôùn hôn, soá löôïng ngoõ vaøo/ra nhieàu hôn, nhieàu modul chuyeân duøng hôn. Vaøo naêm 1976, PLC coù khaû naêng ñieàu khieån caùc ngoõ vaøo/ra ôû xa baèng kyõ thuaät truyeàn thoâng, khoaûng 200m.

Söï gia taêng nhöõng öùng duïng PLC trong coâng nghieäp ñaõ thuùc ñaåy caùc nhaø saûn xuaát hoaøn chænh caùc hoï PLC vôùi caùc möùc ñoä khaùc nhau veà khaû naêng, toác ñoä xöû lyù vaø hieäu suaát. Caùc hoï PLC phaùt trieån töø loaïi laøm vieäc ñoäc laäp, chæ vôùi 20 ngoõ vaøo/ra vaø dung löôïng boä nhôù chöông trình 500 böôùc, ñeán caùc PLC coù caáu truùc modul nhaèm deã daøng môû roâng theâm khaû naêng vaø chöùc naêng chuyeân duøng:

• Xöû lyù tín hieäu lieân tuïc (analog).

• Ñieàu khieån ñoäng cô servo, ñoäng cô böôùc.

• Truyeàn thoâng.

• Soá löôïng ngoõ vaøo/ra.

• Boä nhôù môû roäng.

Vôùi caáu truùc daïng modul cho pheùp chuùng ta môû roäng hay naâng caáp moät heä thoáng ñieàu khieån duøng PLC vôùi chi phí vaø coâng suaát ít nhaát.

*. PC hay PLC

Coù moät soá thuaät ngöõ duøng ñeå moâ taû boä ñieàu khieån laäp trình :

• PC Programmable Controller (Anh)

• PLC Programmable Logic Controller (Myõ)

• PBS Programmable Binary Systems (Thuïy Ñieån)



Hai thuaät ngöõ sau ñeàu theå hieän boä ñieàu khieån laäp trình laøm vieäc vôùi tín hieäu nhò phaân. Trong thöïc teá, taát caû boä ñieàu khieån tröø boä ñieàu khieån loaïi nhoû ñeàu coù khaû naêng xöû lyù tín hieäu analog, neân caùc thuaät ngöõ ñoù khoâng noùi leân ñöôïc heát khaû naêng cuûa boä ñieàu khieån laäp trình. Vì lyù do naøy vaø moät soá lyù do khaùc maø thuaät ngöõ Programmable Controller, vieát taét laø PC, theå hieän yù nghóa toång quaùt nhaát veà boä ñieàu khieån laäp trình. Tuy nhieân, ñeå traùnh söï hieåu laàm vôùi thuaät ngöõ maùy vi tính caù nhaân ‘PC’ thì PLC thöôøng ñöôïc duøng thay cho PC.

Baûng so saùnh vôùi caùc heä thoáng ñieàu khieån khaùc, so saùnh ñaëc tính kyõ thuaät giöõa nhöõng heä thoáng ñieàu khieån:

Chæ tieâu so saùnh

Rô-le Maïch soá Maùy tính PLC

Giaù thaønh töøng chöùc naêng

Khaù thaáp Thaáp Cao Thaáp

Kích thöôùc vaät lyù

Lôùn Raát goïn Khaù goïn Raát goïn

Toác ñoä ñieàu khieån

Chaäm Raát nhanh Khaù nhanh Nhanh

Khaû naêng choáng nhieãu

Xuaát saéc Toát Khaù toát Toát

Laép ñaët Maát thôøi gian thieát keá vaø laép ñaët

Maát thôøi gian thieát keá

Maát nhieàu thôøi gian laäp trình

Laäp trình vaø laép ñaët ñôn giaûn

Khaû naêng ñieàu khieån taùc vuï phöùc taïp

Khoâng Coù Coù Coù

Deã thay ñoåi ñieàu khieån

Raát khoù Khoù Khaù ñôn giaûn

Raát ñôn giaûn

Coâng taùc baûo trì

Keùm – Coù raát nhieàu coâng taéc

Keùm – neáu IC ñöôïc haøn

Keùm – coù raát nhieàu maïch ñieän töû chuyeân duøng

Toát – caùc modul ñöôïc tieâu chuaån hoùa



Theo baûng so saùnh, PLC coù nhöõng ñaëc ñieåm veà phaàn cöùng vaø phaàn meàm laøm cho noù trôû thaønh boä ñieàu khieån coâng nghieäp ñöôïc söû duïng roäng raõi.

III.Caáu truùc

Hình minh hoïa sô ñoà caáu truùc beân trong cuûa PLC

Boäñeäm

Maïch choát

Maïch giao tieáp

Boä ñeäm

Boä loïc

Maïch caùch ly

Panel laäp trình(gaén theâm)

Maïchngoõ vaøo

Maïchngoõ vaøo

Bus heä thoáng (vaøo/ra)

Keânh ngoõ ra16 rôle, triac hay transistor

Keânh ngoõ ra 24 ngoõ vaøo

Bus döõ lieäuBoäñeäm

Boä nhôù chöông trình EEPROM

Nguoàn pin

CPUBoä xöû lyù

Clock Boä nhôù heä thoáng ROM

Boä nhôù döõ lieäu RAM

Khoái vaøo ra

Khoái môû roäng

Boä nhôù chöông trìnhEEPROMtuøy choïn

ñeämBoä

Bus ñòa chæ

Bus ñieàu khieån

Moät heä thoáng laäp trình cô baûn phaûi goàm coù hai phaàn: khoái xöû lyù trung

taâm (CPU: Central Processing Unit) vaø heä thoáng giao tieáp vaøo/ra (I/O)

Trong ñoù :

• Thieát bò ñaàu vaøo goàm caùc thieát bò taïo ra tín hieäu ñieàu khieån nhö nuùt nhaán, caûm bieán, coâng taéc haønh trình

• Input, Output caùc coång noái phía ñaàu vaøo ra cuûa PLC hay caùc cuûa caùc Module môû roäng



• Cô caáu chaáp haønh: goàm caùc thieát bò ñöôïc ñieàu khieån nhö: chuoâng, ñeøn, contactor, ñoäng cô, van khí neùn, heater, maùy bôm, LED hieån thò...vv.

Chöông trình ñieàu khieån: ñònh ra quy luaät thay ñoåi tín hieäu Output ñaàu ra theo tín hieäu Input ñaàu vaøo nhö mong muoán. Caùc chöông trình ñieàu khieån ñöôïc taïo ra baèng caùch söû duïng boä laäp trình chuyeân duïng caàm tay(Hand-hold programmer PG) hoaëc chaïy baèng phaàn meàm ñieàu khieån treân maùy vi tính sau ñoù ñöôïc naïp vaøo PLC thoâng qua caùp noái giöõa PLC vôùi maùy tính (hay PG)

Khoái ñieàu khieån trung taâm (CPU: Central Processing Unit) goàm ba phaàn: boä xöû lyù, heä thoáng boä nhôù vaø heä thoáng nguoàn cung caáp.

Power Supply

Memory Processor

Hình : Sô ñoà khoái toång quaùt cuûa CPU

Coù nhieàu loaïi boä nhôù ñeå cho ngöôøi söû duïng löïa choïn theo muïc ñích hay yeâu caàu söû duïng:

ROM (Read Only Memory) boä nhôù chæ ñoïc khoâng xoaù duøng löu tröõ chöông trình coá ñònh, khoâng thay ñoåi thöôøng duøng cho nhaø saûn xuaát PLC

RAM (Random Access Memory) : boä nhôù truy xuaát ngaãu nhieân duøng ñeå löu tröõ döõ lieäu vaø chöông trình cho ngöôøi söû duïng

EPROM: ROM laäp trình coù theå xoaù ñöôïc

EEPROM: Electrically EPROM

IV.Coång truyeàn thoâng.

S7-200 söû duïng coång truyeàn thoâng noái tieáp coù 9 chaân ñeå phuïc vuï cho vieäc gheùp noái vôùi thieát bò laäp trình hoaëc vôùi caùc traïm PLC khaùc. Toác ñoä



truyeàn töï do cuûa PLC laø 300 ñeán 38400 ñöôïc set trong thanh ghi ñaëc bieät SM 30.2 ñeán SM 30.4

0SM30.2

SM30.3

SM30.4

Toác ñoä Baud

0 0 0 38400 (CPU 212=19200) 0 0 1 19200 0 1 0 9600 0 1 1 4800 1 0 0 2400 1 0 1 1200 1 1 0 600 1 1 1 300

Chöùc naêng caùc chaân: Chaân Chöùc naêng 1 vaø 5 Noái mass 3 vaø 8 Truyeàn nhaän döõ lieäu 4 vaø 9 Khoâng söû duïng

6 Noái vôùi nguoàn 5 VDC coù ñieän trôû trong laø 100 Ω 7 Noái vôùi nguoàn 24 VDC doøng toái ña laø 120 mA

V. Öu nhöôïc ñieåm cuûa PLC

Cuøng vôùi söï phaùt trieån cuûa phaàn cöùng vaø phaàn meàm, PLC ngaøy caøng taêng ñöôïc caùc tính naêng cuõng nhö lôïi ích cuûa PLC trong hoaït ñoäng coâng nghieäp. Kích thöôùc cuûa PLC hieän nay ñöôïc thu nhoû laïi ñeå boä nhôù vaø soá löôïng I/O caøng nhieàu hôn, caùc öùng duïng cuûa PLC caøng maïnh hôn giuùp ngöôøi söû duïng giaûi quyeát ñöôïc nhieàu vaán ñeà phöùc taïp trong ñieàu khieån heä thoáng.

Öu ñieåm ñaàu tieân cuûa PLC laø heä thoáng dieàu khieån chæ caàn laép daët moät laàn (ñoái vôùi sô ñoà heä thoáng, caùc ñöôøng noái daây, caùc tín hieäu ôû ngoõ vaøo/ra …), maø khoâng phaûi thay ñoåi keát caáu cuûa heä thoáng sau naøy, giaûm ñöôïc söï toán keùm khi phaûi thay ñoåi laép ñaët khi ñoåi thöù töï ñieàu khieån (ñoái vôùi heä thoáng ñieàu khieån Relay), khaû naêng chuyeån ñoåi heä ñieàu khieån cao hôn (nhö giao tieáp giöõa caùc PLC ñeå truyeàn döõ lieäu ñieàu khieån laãn nhau), heä thoáng ñöôïc ñieàu khieån linh hoaït hôn.



PLC ñöôïc thieát keá ñaëc bieät ñeå hoaït ñoäng trong moâi tröôøng coâng nghieäp. Moät PLC coù theå ñöôïc laép ñaët ôû nhöõng nôi coù ñoä nhieãu ñieän cao (Electrical Noise), vuøng coù töø truôøng maïnh, coù caùc chaán ñoäng cô khí, nhieät ñoä vaøñoä aåm moâi tröôøng cao …

Khoâng nhö caùc heä thoáng cuõ, PLC coù theå deã daøng laép ñaët do chieám moät khoaûng khoâng gian nhoû hôn nhöng ñieàu khieån nhanh, nhieàu hôn caùc heä thoáng khaùc. Ñieàu naøy caøng toû ra thuaän lôïi hôn ñoái vôùi caùc heä thoáng ñieàu khieån lôùn, phöùc taïp, vaø quaù trình laép ñaët heä thoáng PLC ít toán thôøi gian hôn caùc heä thoáng khaùc.

Cuoái cuøng laø ngöôøi söû duïng coù theå nhaän bieát caùc truïc traëc heä thoáng cuûa PLC nhôø giao dieän qua maøn hình maùy tính (moät soá PLC theá heä sau coù khaû naêng nhaän bieát caùc hoûng hoùc cuûa heä thoáng vaø baùo cho ngöôøi söû duïng), ñieàu naøy laøm cho vieäc söûa chöõa thuaän lôïi hôn.

VI. Moät vaøi lónh vöïc tieâu bieåu öùng duïng PLC.

Hieän nay PLC ñaõ ñöôïc öùng duïng thaønh coâng trong nhieàu lónh vöïc saûn xuaát caû trong coâng nghieäp vaø daân duïng. Töø nhöõng öùng duïng ñeå ñieàu khieån caùc heä thoáng ñôn giaûn, chæ coù chöùc naêng ñoùng/môû (ON/OFF) thoâng thöôøng ñeán caùc uùng duïng cho caùc lónh vöïc phöùc taïp, ñoøi hoûi tính chính xaùc cao, öùng duïng caùc thuaät toaùn trong quaù trình saûn xuaát. Caùc lónh vöïc tieâu bieåu öùng duïng PLC hieän nay bao goàm :

-Hoùa hoïc vaø daàu khí : Ñònh aùp suaát (daàu), bôm daàu, ñieàu khieån heä thoáng oáng daãn, caân ñong trong ngaønh hoùa …

-Cheá taïo maùy vaø saûn xuaát : Töï ñoäng hoùa trong cheá taïo maùy, caân ñong, quaù trình laép ñaët maùy, ñieàu khieån nhieät ñoä loø kim loaïi,… -Boät giaáy, giaáy, xöû lyù giaáy : ñieàu khieån maùy baêm, quaù trình uû boät, quaù trình caùn, gia nhieät, …

-Thuûy tinh vaø phim aûnh : quaù trình ñoùng goùi, thöû nghieäm vaät lieäu, caân ñong, caùc khaâu hoaøn taát saûn phaåm, ño caét giaáy, …

-Thöïc phaåm, röôïu bia, thuoác laù : ñeám saûn phaåm, kieåm tra saûn phaåm, kieåm soaùt quaù trình saûn xuaát, bôm (bia, nöôùc traùi caây, …), caân ñong, ñoùng goùi, hoøa troän, …

-Kim loaïi : ñieàu khieån quaù trình caùn, cuoán (theùp), quy trình saûn xuaát, kieåm tra chaát löôïng.



-Naêng löôïng : ñieàu khieån nguyeân lieäu (cho quaù trình ñoát, xöû lyù trong caùc turbin, …), caùc traïm caàn hoaït ñoäng tuaàn töï khai thaùc vaät lieäu moät caùch töï ñoäng (than, goã, daàu moû, …).



B.PLC Siemens S7-200 I.Giôùi thieäu PLC S7-200 laø moät hoï goàm nhieàu loaïi CPU nhö CPU-212, 214, 215, 216, 221, 222, 224, 226. Caùc hoï naøy khaùc nhau ôû dung löôïng boä nhôù, module I/O, taäp leänh, soá coång giao tieáp,… Tuy nhieân veà ñaïi theå laø gioáng nhau. PLC ñöôïc laäp trình thoâng qua maùy tính duøng coång RS-485 vôùi phaàn meàm laäp trình Step7 Microwin ver 2.0 hay 3.x theo kieåu keát noái PPI (point to point interface). Neáu coù card giao tieáp MPI (Multi point interface) coù theå gheùp noái moät PC vôùi nhieàu PLC. Chöông trình PLC-S7 200 ñöôïc thieát keá döôùi daïng chöông trình chính (main, OB), caùc chöông trình con (SBR), caùc chöông trình ngaét (INT)

Chöông trình chính MEND

SBR 0

RET

SBR n RET

INT 0 RETI

INT n RETI

II.Boä nhôù Boä nhôù goàm ba loaïi ROM, EEPROM vaø RAM vaø chia laøm nhieàu vuøng: V, I, Q, AI, AQ, M, SM, T, HC, AC. Caùc oâ nhôù coù theå truy caäp theo bit, byte (B), töø (W), töø keùp (DW). Sau ñaây laø baûng toùm taét veà caùc vuøng nhôù CPU212/214/215



Mieân taû CPU 212 CPU 214 CPU 215 Chöông trình ngöôøi duøng

512W 2kW 4kW

Döõ lieäu ngöôøi duøng

512W 2kW 2.5kW

Ngoõ vaøo I I0.0..I7.7 I0.0..I7.7 I0.0..I7.7 Ngoõ ra Q Q0.0..Q7.7 Q0.0..Q7.7 Q0.0..Q7.7 Ngoõ vaøo analog

AIW0..AIW30 AIW0..AIW30 AIW0..AIW30

Ngoõ ra analog

AQW0..AQW30 AQW0..AQW30 AQW0..AQW30

Boä nhôù thay ñoåi V

VB0..VB0123 VB0..VB4095 VB0..VB5119

Boä nhôù trong M

MB0..MB15 MB0..MB31 MB0..MB31

Boä nhôù ñaët bieät

SMB0..SMB45 SMB0..SMB85 SMB0..SMB194

Timer T0..T63 T0..T127 T0..T255 Counter C0..C63 C0..C127 C0..C255 Ñeám vaän toác cao

HC0 HC0..HC2 HC0..HC2

Thanh ghi ACC

AC0..AC3 AC0..AC3 AC0..AC3

Voøng PID Khoâng coù Khoâng coù 8 voøng Vuøng nhôù AI, AQ chæ truy caäp theo töø (16 bit): AIW0, AQW10 Caùc vuøng nhôù V, I, Q, M, SM coù theå truy caäp theo bit, byte, word hay double word: I0.1, QB2, VW150,… T, C truy caäp theo bit: T1, C15 hay töø AC truy caäp theo byte, word hay double word. HC truy caäp theo double woed. Sau ñaây laø baûng toùm taét veà caùc vuøng nhôù CPU221/222/224



III. Taäp leänh PLC S7-200



VI. Baûng söï kieän ngaét vaø thöù töï öu tieân



V.Vuøng nhôù ñaëc bieät Baûng nhöõng bit nhôù ñaëc bieät



SMB2: byte nhôù naøy chöùa ñöïng kyù töï töø Port0 hay Port1 trong suoát

truyeàn thoâng Freeport.

Baûng byte nhôù ñaëc bieät SMB30

VI. Giôùi thieäu veà SIEMENS SIMATIC S7-200 vôùi boä CPU 226 vaø phaàn meàm Step 7 Micro/Win phieân baûn V3.1



SIMATIC S7-200: Boä CPU 226 cung caáp khaû naêng vöôït troäi cho caùc boä vi ñieàu khieån khaû trình (micro PLC) –phaàm meàm laäp trình môùi laøm ñôn giaûn hoaù vieäc laäp trình

Boä CPU 226 laø thieát bò maïnh nhaát trong hoï S7-200 PLC cuûa SIEMENS Töï ñoäng hoaù vaø Truyeàn ñoäng ñieän (A&D) .Theâm vaøo ñoù, Phaàn meàm Step7 Micro /Win phieân baûn 3.1 ñôn giaûn ñaùng keå vieäc laäp trình vaø caøi ñaët caáu hình cho caùc heä S7-200 vôùi vieäc môû roäng nhieàu chöùc naêng

Ñaët ñieåm cuûa boä CPU 226 bao goàm 24 ñaàu vaøo soá vaø 16 ñaàu ra soá, coù khaû naêng môû roäng tôùi 146 ñaàu vaøo /ra thoâng qua caùc module môû roäng, boä nhôù chöông trình 8 kilo byte, 256 boä nhôù bit 256 boä ñeám (counter), 256 boä ñònh thôøi gian (timer), 6 boä ñeám nhanh taàn soá 30KHz vaø moät boä thôøi gian thöïc ñaõ ñöôïc tích hôïp saün. Khaùc vôùi boä CPU khaùc chæ coù moät coång truyeàn thoâng, vieäc CPU 226 coù theâm moät coång truyeàn thoâng nöõa laøm taêng khaû naêng giao tieáp cuûa hoï S7-200 PLC

Vôùi hoï PLC 22x môùi, coù toác ñoä tính toaùn 0.37 micro giaây cho moät leänh, ngöôøi duøng coù theå thöïc hieän caùc nhieäm vuï töï ñoäng hoaù moät caùch deã daøng vaø ñaùp öùng moät caùch chính xaùc caùc yeâu caàu ñaët ra. Boán boä CPU môùi laø: CPU 221 vôùi 6 ñaàu vaøo vaø 4 ñaàu ra soá , CPU 222 vôùi 8 ñaàu vaøo vaø 6 ñaàu ra soá , CPU 224 vôùi 14 ñaàu vaøo vaø 10 ñaàu ra soá, vaø moät boä CPU maïnh nhaát trong hoï naøy laø CPU 226 .Taát caû caùc CPU naøy ñeàu ñaùp öùng yeâu caàu laøm vieäc trong caùc maùy coù ñoä rung cao vaø khaû naêng choáng nhieãu cao

Vôùi phaàn meàm Step 7 Micro/Win phieân baûn V3.1 , ngöôøi duøng taïo ra caùc chöông trình vaø caáu hình döôùi daïng maø hoï thích : bieåu ñoà hình thang (ladder diagram), danh saùch lieät keâ (statement list), bieåu ñoà caùc khoái chöùc naêng(function block diagram).Moät hoaëc hai döï aùn coù theå soaïn thaûo song song cuøng moät luùc.Vieäc laäp trình ñöôïc ñôn giaûn hoaù moät caùch ñaùng keå nhôø caùc tính naêng “keùo vaø thaû”(drap and drop), caét, daùn nhôø söû duïng baøn phím hay con chuoät .Moät soá chöùc naêng môùi cho pheùp vieäc tìm vaø thay theá töï ñoäng, xem tröôùc baûn in (print preview ), baûng thoâng tin veà caùc bieåu töôïng coù caùc ñòa chæ, caùc bieåu töôïng cuõng nhö caùc ñòa chæ ñöôïc hieån thò cho moãi phaàn töû trong quaù trình laøm vieäc vaø giaùm saùt tình traïng.



C.PLC Siemens S7-300 I.Giôùi thieäu veà PLC S7-300 1.Caùc module cuûa PLC S7-300

Thoâng thöôøng ñeå taêng tính meàm deûo trong öùng duïng thöïc teá maø ôû ñoù phaàn lôùn caùc ñoái töôïng ñieàu khieån coù soá tín hieäu ñaàu vaøo, ñaàu ra cuõng nhö chuûng loaïi tín hieäu vaøo /ra khaùc nhau caùc boä ñieàu khieån PLC ñöôïc thieát keá khoâng bò cöùng hoaù veà caáu hình. Chuùng ñöôïc chia nhoû thaønh caùc module. Soá caùc module ñöôïc söû duïng nhieàu hay ít tuyø theo töøng baøi toaùn, song toái thieåu bao giôø cuõng phaûi coù moät module chính laø module CPU. Caùc module coøn laïi laø nhöõng module nhaän/truyeàn tín hieäu vôùi ñoái töôïng ñieàu khieån, caùc module chöùc naêng chuyeân duïng nhö PID, ñieàu khieån ñoäng cô,… Chuùng ñöôïc goïi chung laø module môû roäng. Taát caû caùc module ñöôïc gaù treân nhöõng thanh ray (rack)

a. Module CPU

Module CPU laø loaïi module coù chöùa boä vi xöû lyù, heä ñieàu haønh, boä nhôù, caùc boä thôøi gian, boä ñeám, coång truyeàn thoâng (RS-485),… vaø coù theå coøn



coù moät vaøi coång vaøo ra soá. Caùc coång vaøo ra soá coù treân module CPU ñöôïc goïi laø coång vaøo ra onboard

Trong hoï PLC S7-300 coù nhieàu loaïi module khaùc nhau. Noùi chung chuùng ñöôïc ñaët teân theo boä vi xöû lyù coù trong noù nhö module CPU312, module CPU314,…

Nhöõng module cuøng söû duïng chung moät loaïi vi xöû lyù, nhöng khaùc nhau veà coång vaøo /ra onboard cuõng nhö caùc khoái haøm ñaëc bieät ñöôïc tích hôïp saün trong thö vieän cuûa heä ñieàu haønh phuïc vuï vieäc söû duïng caùc coång vaøo/ra onboard naøy seõ ñöôïc phaân bieät vôùi nhau trong teân goïi baèng theâm cuïm chöõ caùi IFM (Integrated Function Module). Ví duï module CPU312 IFM, module CPU314 IFM,…

Ngoaøi ra coøn coù caùc loaïi module CPU vôùi hai coång truyeàn thoâng, trong ñoù coång truyeàn thoâng thöù hai coù chöùc naêng chính laø phuïc vuï vieäc noái maïng phaân taùn. Taát nhieân keøm theo coång truyeàn thoâng thöù hai naøy laø nhöõng phaàn meàm tieän duïng thích hôïp cuõng ñaõ ñöôïc caøi saün trong heä ñieàu haønh. Caùc loaïi module CPU naøy ñöôïc phaân bieät vôùi nhöõng module CPU khaùc baèng theâm cuïm töø DP (Distributed Port) trong teân goïi. Ví duï module CPU315-DP b. Module môû roäng

Caùc module môû roäng ñöôïc chia thaønh 5 loaïi chính: +PS(Power supply): Module nguoàn nuoâi. Coù 3 loaïi 2A, 5A vaø 10A +SM (Signal module): Module môû roäng coång tín hieäu vaøo/ra, bao goàm:

• DI(Digital input): Module môû roäng caùc coång vaøo soá. Soá caùc coång vaøo soá môû roäng coù theå laø 8, 16 hoaëc 32 tuyø theo töøng loaïi module

• DO(Digital output): Module môû roäng caùc coång ra soá. Soá caùc coång ra soá môû roäng coù theå laø 8, 16 hoaëc 32 tuyø theo töøng loaïi module

• DI/DO (Digital input/ Digital output): Module môû roäng caùc coång vaøo/ra soá. Soá caùc coång vaøo/ra soá môû roäng coù theå laø 8 vaøo/8 ra, 16 vaøo/16 ra hoaëc 32 vaøo/32 ra tuyø theo töøng loaïi module

• AI (Analog input): module môû roäng caùc coång vaøo töông töï. Veà baûn chaát chuùng chính laø nhöõng boä chuyeån ñoåi töông töï soá 12 bits (AD), töùc laø moãi tín hieäu töông töï ñöôïc chuyeån thaønh moät tín hieäu soá (nguyeân) coù ñoä daøi 12 bits. Soá caùc coång vaøo töông töï coù theå laø 2, 4 hoaëc 8 tuyø töøng loaïi module

• AO (Analog output): module môû roäng caùc coång ra töông töï . Chuùng chính laø nhöõng boä chuyeån ñoåi töông töï (DA). Soá caùc coång ra töông töï coù theå laø 2, 4 hoaëc 8 tuyø töøng loaïi module



• AI/AD (Analog input/ Analog output): module môû roäng caùc coång vaøo/ra töông töï. Soá caùc coång vaøo/ra töông töï coù theå laø 4 vaøo/2 ra , 4 vaøo/4 ra tuyø töøng loaïi module

+IM (Interface module): Module gheùp noái. Ñaây laø loaïi module chuyeân duïng coù nhieäm vuï noái töøng nhoùm caùc module môû roäng laïi vôùi nhau thaønh moät khoái vaø ñöôïc quaûn lyù chung bôûi moät module CPU. Thoâng thöôøng caùc module môû roäng ñöôïc gaù lieàn vôùi nhau treân moät thanh ñôõ goïi laø rack. Treân moãi moät rack chæ coù theå gaù ñöôïc nhieàu nhaát 8 module môû roäng (khoâng keå module CPU, module nguoàn nuoâi). Moät module CPU S7-300 coù theå laøm



vieäc tröïc tieáp ñöôïc vôùi nhieàu nhaát 4 rack vaø caùc rack naøy phaûi ñöôïc noái vôùi nhau baèng module IM +FM (Function module): Module coù chöùc naêng ñieàu khieån rieâng ví duï nhö module ñieàu khieån ñoäng cô böôùc, module ñieàu khieån ñoäng cô servo, module PID, module ñieàu khieån voøng kín +CP(Communication module): module phuïc vuï truyeàn thoâng trong maïng giöõa caùc PLC vôùi nhau hoaëc giöõa PLC vôùi maùy tính 2. Kieåu döõ lieäu vaø phaân chia boä nhôù a. Kieåu döõ lieäu

Moät chöông trình öùng duïng trong S7-300 coù theå söû duïng caùc kieåu döõ lieäu sau: +BOOL: vôùi dung löôïng moät bit vaø coù giaù trò laø 0 hoaëc 1 (ñuùng hoaëc sai). Ñaây laø kieåu döõ lieäu cho bieán hai trò +BYTE: goàm 8 bits, thöôøng ñöôïc duøng ñeå bieåu dieãn moät soá nguyeân döông trong khoaûng töø 0 ñeán 255 hoaëc maõ ASCII cuûa moät kyù töï +WORD: goàm 2 byte, ñeå bieåu dieãn moät soá nguyeân döông töø 0 ñeán 65535 +INT: cuõng coù dung löôïng laø 2 byte, duøng ñeå bieåu dieãn moät soá nguyeân trong khoaûng –32768 ñeán 32767 +DINT: goàm 4 byte, duøng ñeå bieåu dieãn moät soá nguyeân töø –2147483648 ñeán 2147483647 +REAL: goàm 4 byte, duøng ñeå bieåu dieãn moät soá thöïc daáu phaåy ñoäng +S5T (hay S5TIME): khoaûng thôøi gian, ñöôïc tính theo giôø/phuùt/giaây/mili giaây +TOD: bieåu dieãn giaù trò thôøi gian tính theo giôø/phuùt/giaây +DATE: bieåu dieãn giaù trò thôøi gian tính theo naêm/thaùng/ngaøy +CHAR: bieåu dieãn moät hoaëc nhieàu kyù töï ( nhieàu nhaát laø 4 kyù töï ) b. Caáu truùc boä nhôù cuûa CPU

Boä nhôù cuûa S7-300 ñöôïc chia laøm ba vuøng chính +Vuøng chöùa chöông trình öùng duïng. Vuøng nhôù chia laøm 3 mieàn:

• OB (Organisation block): mieàn nhôù chöông trình toå chöùc • FC (function): mieàn nhôù chöông trình con ñöôïc toå chöùc thaønh haøm coù

bieán hình thöùc ñeå trao ñoåi döõ lieäu vôùi chöông trình ñaõ goïi noù



• FB (function block): mieàn chöùa chöông trình con, ñöôïc toå chöùc thaønh haøm vaø coù khaû naêng trao ñoåi döõ lieäu vôùi baát kyø moät khoái chöông trình naøo khaùc. Caùc döõ lieäu naøy phaûi ñöôïc xaây döïng thaønh moät khoái döõ lieäu rieâng (DB-data block)

+Vuøng chöùa tham soá cuûa heä ñieàu haønh vaø chöông trình öùng duïng, ñöôïc phaân chia thaønh 7 mieàn khaùc nhau, bao goàm;

• I (process image input): mieàn boä ñeäm caùc ngoõ vaøo soá. Tröôùc khi baét ñaàu thöïc hieän chöông trình, PLC seõ ñoïc giaù trò logic cuûa taát caû caùc coång vaøo vaø caát giöõ chuùng trong vuøng nhôù I. Thoâng thöôøng chöông trình öùng duïng khoâng ñoïc tröïc tieáp traïng thaùi logic cuûa coång vaøo soá maø chæ laáy döõ lieäu cuûa coång vaøo töø boä ñeäm I

• Q (process image output): Mieàn boä ñeäm caùc döõ lieäu coång ra soá. Keát thuùc giai ñoaïn thöïc hieän chöông trình,PLC seõ chuyeån giaù trò logic cuûa boä ñeäm Q tôùi caùc coång ra soá. Thoâng thöôøng chöông trình khoâng tröïc tieáp gaùn giaù trò tôùi taän coång ra maø chæ chuyeån chuùng vaøo boä ñeäm Q

• M: mieàn nhôù caùc bieán côø. Chöông trình öùng duïng söû duïng vuøng nhôù naøy ñeå löu tröõ caùc tham soá caàn thieát vaø coù theå truy caäp noù theo bit (M), byte (MB), töø (MW), hay töø keùp (MD)

• Mieàn nhôù phuïc vuï boä thôøi gian (Timer): bao goàm vieäc löu tröõ giaù trò thôøi gian ñaët tröôùc (PV-Preset value), giaù trò ñeám thôøi gian töùc thôøi (CV-Current value) cuõng nhö giaù trò logic ñaàu ra cuûa boä thôøi gian

• C: mieàn nhôù phuïcvuï boä ñeám (Counter) ): bao goàm vieäc löu tröõ giaù trò ñaët tröôùc (PV-Preset value), giaù trò ñeám thôøi gian töùc thôøi (CV-Current value) cuõng nhö giaù trò logic ñaàu ra cuûa boä ñeám

• PI; mieàn ñòa chæ coång vaøo cuûa caùc module töông töï (I/O External input). Caùc giaù trò töông töï taïi coång vaøo cuûa module töông töï seõ ñöôïc module ñoïc vaø chuyeån töï ñoäng theo nhöõng ñòa chæ. Chöông trình öùng duïng coù theå truy caäp mieàn nhôù PI theo töøng byte (PIB), töøng töø (PIW) hoaëc theo töøng töø keùp (PID)

• PQ: Mieàn ñòa chæ coång ra cho caùc module töông töï I/O External output). Caùc giaù trò theo nhöõng ñòa chæ naøy seõ ñöôïc module töông töï chuyeån tôùi caùc coång ra töông töï. Chöông trình öùng duïng coù theå truy caäp mieàn nhôù PQ theo töøng byte (PQB), töøng töø (PQW) hoaëc theo töøng töø keùp (PQD)

+Vuøng chöùa caùc khoái döõ lieäu, ñöôïc chia thaønh 2 loaïi: • DB (data block): mieàn chöùa caùc döõ lieäu ñöôïc toå chöùc thaønh khoái. Kích

thöôùc cuõng nhö soá löôïng khoái do ngöôøi söû duïng quy ñònh, phuø hôïp vôùi



töøng baøi toaùn ñieàu khieån. Chöông trình coù theå truy caäp mieàn naøy theo töøng bit (DBX), byte (DBB), hoaëc töø keùp (DBD)

• L (Local data block): Mieàn döõ lieäu ñòa phöông, ñöôïc caùc khoái chöông trình OB, FC, FB toå chöùc vaø söû duïng cho caùc bieán nhaùp töùc thôøi vaø trao ñoåi döõ lieäu cuûa bieán hình thöùc vôùi nhöõng khoái chöông trình ñaõ goïi noù. Noäi dung cuûa moät soá döõ lieäu trong mieàn nhôù naøy seõ bò xoùa khi keát thuùc chöông trình töông öùng trong OB, FC, FB. Mieàn naøy coù theå ñöôïc truy caäp töø chöông trình theo bit (L), byte (LB), töø (LW), hoaëc töø keùp (LD)

3. Voøng queùt chöông trình

PLC thöïc hieän chöông trình theo chu trình laëp. Moãi voøng laëp ñöôïc goïi laø voøng queùt (scan). Moãi voøng queùt ñöôïc baét ñaàu baèng giai ñoaïn chuyeån döõ lieäu töø caùc coång vaøo soá tôùi vuøng boä ñeäm aûo I, tieáp theo laø giai thöïc hieän chöông trình. Trong töøng voøng queùt, chöông trình ñöôïc thöïc hieän töø leänh ñaàu tieân ñeán leänh keát thuùc cuûa khoái OB1 (Block end). Sau giai ñoaïn thöïc hieän chöông trình laø giai ñoaïn chuyeån caùc noäi dung cuûa boä ñeäm aûo Q tôùi caùc coång ra soá. Voøng queùt ñöôïc keát thuùc baèng giai ñoaïn truyeàn thoâng noäi boä vaø kieåm tra loãi

Thôøi gian caàn thieát ñeå PLC thöïc hieän ñöôïc moät voøng queùt goïi laø thôøi gian voøng queùt ( Scan time. Thôøi gian voøng queùt khoâng coá ñònh, töùc laø khoâng phaûi voøng queùt naøo ñöôïc thöïc hieän laâu, coù voøng queùt ñöôïc thöïc hieän nhanh tuyø thuoäc vaøo soá leänh trong chöông trình ñöôïc thöïc hieän, vaøo khoái döõ lieäu ñöôïc truyeàn thoâng… trong voøng queùt ñoù

Nhö vaäy giöõa vieäc ñoïc döõ lieäu töø ñoái töôïng ñeå xöû lyù, tính toaùn vaø vieäc göûi tín hieäu ñieàu khieån tôùi ñoái töôïng coù moät khoaûng thôøi gian treã ñuùng baèng thôøi gian voøng queùt. Noùi caùch khaùc, thôøi gian voøng queùt quyeát ñònh tính thôøi gian thöïc cuûa chöông trình ñieàu khieån trong PLC. Thôøi gian voøng queùt caøng ngaén, tính thôøi gian thöïc cuûa chöông trình caøng cao

Neáu söû duïng caùc khoái chöông trình ñaëc bieät coù cheá ñoä ngaét, ví duï nhö khoái OB40, OB80,… Chöông trình cuûa caùc khoái ñoù seõ ñöôïc thöïc hieän trong voøng queùt khi xuaát hieän tín hieäu baùo ngaét cuøng chuûng loaïi. Caùc khoái chöông trình naøy coù theå ñöôïc thöïc hieän taïi moïi ñieåm trong voøng queùt chöù khoâng bò goø eùp laø phaûi ôû trong giai ñoaïn thöïc hieän chöông trình. Chaúng haïn neáu moät tín hieäu baùo ngaét xuaát hieän khi PLC ñang ôû giai ñoaïn truyeàn thoâng vaø kieåm tra noäi boä, PLC seõ taïm döøng coâng vieäc truyeàn thoâng, kieåm tra, ñeå thöïc hieän khoái chöông trình töông öùng vôùi khoái tín hieäu baùo ngaét ñoù. Vôùi



hình thöùc xöû lyù tín hieäu ngaét nhö vaäy, thôøi gian voøng queùt seõ caøng lôùn khi caøng coù nhieàu tín hieäu ngaét xuaát hieän trong voøng queùt. Do ñoù, ñeå naâng cao tính thôøi gian thöïc cho chöông trình ñieàu khieån tuyeät ñoái khoâng neân vieát chöông trình xöû lyù ngaét quaù daøi hoaëc quaù laïm duïng vieäc söû duïng cheá ñoä ngaét trong chöông trình ñieàu khieån

Taïi thôøi ñieåm thöïc hieän leänh vaøo/ra, thoâng thöôøng leänh khoâng laøm vieäc tröïc tieáp vôùi coång vaøo/ra maø chæ thoâng qua boä ñeåm aûo cuûa coång trong vuøng nhôù tham soá. Vieäc truyeàn thoâng giöõa boä ñeäm aûo vôùi ngoaïi vi trong caùc giai ñoaïn 1 vaø 3 do heä ñieàu haønh CPU quaûn lyù. ÔÛ moät soá module CPU, khi gaëp leänh vaøo/ra ngay laäp töùc, heä thoáng seõ cho döøng moïi coâng vieäc khaùc, ngay caû chöông trình xöû lyù ngaét, ñeå thöïc hieän leänh tröïc tieáp vôùi coång vaøo/ra 4. Caáu truùc chöông trình

Chöông trình cho S7-300 ñöôïc löu trong boä nhôù cuûa PLC ôû vuøng daønh rieâng cho chöông trình vaø coù theå ñöôïc laäp vôùi hai daïng caáu truùc khaùc nhau: +Laäp trình tuyeán tính:

Toaøn boä chöông trình ñieàu khieån naèm trong moät khoái trong boä nhôù. Loaïi hình caáu truùc tuyeán tính naøy phuø hôïp vôùi nhöõng baøi toaùn töï ñoäng nhoû, khoâng phöùc taïp. Khoái ñöôïc choïn phaûi laø khoái OB1, laø khoái maø PLC luoân queùt vaø thöïc hieän caùc leänh trong noù thöôøng xuyeân, töø leänh ñaàu tieân ñeán leänh cuoái cuøng vaø quay laïi leänh ñaàu tieân +Laäp trình coù caáu truùc

Chöông trình ñöôïc chia thaønh nhöõng phaàn nhoû vôùi töøng nhieäm vuï rieâng vaø caùc phaàn naøy naèm trong nhöõng khoái chöông trình khaùc nhau. Loaïi hình caáu truùc naøy phuø hôïp vôùi nhöõng baøi toaùn ñieàu khieån nhieàu nhieäm vuï vaø phöùc taïp.PLC S7-300 coù 4 loaïi khoái cô baûn:

• Loaïi khoái OB (Organization block): Khoái toå chöùc vaø quaûn lyù chöông trình ñieàu khieån. Coù nhieàu loaïi khoái OB vôùi nhöõng chöùc naêng khaùc nhau, chuùng ñöôïc phaân bieät vôùi nhau baèng moät soá nguyeân ñi sau nhoùm kyù töï OB, ví duï nhö OB1, OB35, OB80,…

• Loaïi khoái FC (program block): khoái chöông trình vôùi nhöõng chöùc naêng rieâng gioáng nhö moät chöông trình con hoaëc moät haøm ( chöông trình con coù bieán hình thöùc). Moät chöông trình öùng duïng coù theå coù



nhieàu khoái FC vaø caùc khoái FC naøy ñöôïc phaân bieät vôùi nhau baèng moät soá nguyeân sau nhoùm kyù töï FC. Chaúng haïn nhö FC1, FC2,…

• Loaïi khoái FB (function block): laø loaïi khoái FC ñaëc bieät coù khaû naêng trao ñoåi moät löôïng döõ lieäu lôùn vôùi caùc khoái chöông trình khaùc. Caùc döõ lieäu naøy phaûi ñöôïc toå chöùc thaønh khoái döõ lieäu rieâng coù teân laø Data block. Moät chöông trình öùng duïng coù theå coù nhieàu khoái FB vaø caùc khoái FB naøy ñöôïc phaân bieät vôùi nhau baèng moät soá nguyeân sau nhoùm kyù töï FB. Chaúng haïn nhö FB1, FB2,…

• Loaïi khoái DB (data block): khoái chöùa caùc döõ lieäu caàn thieát ñeå thöïc hieän chöông trình. Caùc tham soá cuûa khoái do ngöôøi duøng töï ñaët. Moät chöông trình öùng duïng coù theå coù nhieàu khoái DB vaø caùc khoái DB naøy ñöôïc phaân bieät vôùi nhau baèng moät soá nguyeân sau nhoùm kyù töï DB. Ví duï DB1, DB2,…

Chöông trình trong caùc khoái ñöôïc lieân keát vôùi nhau baèng caùc leänh goïi khoái, chuyeån khoái. Xem nhöõng phaàn chöông trình trong caùc khoái nhö laø caùc chöông trình con thì S7-300 cho pheùp goïi chöông trình con loàng nhau, töùc laø töø chöông trình con naøy goïi moät chöông trình con khaùc vaø töø chöông trình con laïi goïi tôùi moät chöông trình con thöù 3,…Soá caùc leänh goïi loàng nhau phuï thuoäc vaøo töøng chuûng loaïi module CPU maø ta söû duïng. Ví duï nhö ñoái vôùi module CPU314 thì soá leänh goïi chöông trình con loàng nhau nhieàu nhaát coù theå cho pheùp laø 8 II. Ngoân ngöõ laäp trình

PLC S7-300 coù ba loaïi ngoân ngöõ laäp trình cô baûn laø: • Ngoân ngöõ lieät keâ leänh STL (statement list). Ñaây laø daïng ngoân ngöõ laäp

trình thoâng thöôøng cuûa maùy tính. Moät chöông trình ñöôïc gheùp bôûi nhieàu caâu leänh theo moät thuaät toaùn nhaát ñònh, moãi leänh chieám moät haøng vaø ñeàu coù caáu truùc chung “teân leänh”+ “toaùn haïng”

• Ngoân ngöõ “hình thang” LAD (ladder logic). Ñaây laø daïng ngoân ngöõ ñoà hoaï thích hôïp vôùi nhöõng ngöôøi quen thieát keá maïch ñieàu khieån logic

• Ngoân ngöõ “hình khoái” FBD(function block diagram) ñaây cuõng laø kieåu ngoân ngöõ ñoà hoaï daønh cho ngöôøi coù thoùi quen thieát keá maïch ñieàu khieån soá Moät chöông trình vieát treân LAD hoaëc FBD coù theå chuyeån sang ñöôïc

daïng STL, nhöng ngöôïc laïi thì khoâng. Trong STL coù nhieàu leänh khoâng coù trong LAD hay FBD



*. Caáu truùc leänh Caáu truùc cuûa moät leänh STL coù daïng : “teân leänh”+”toaùn haïn”

Ví duï: Leäch ñoïc noäi dung coång vaøo cuûa module analog ñöôïc vieát nhö sau: L PIW304

III. Toå chöùc boä nhôù CPU

• Vuøng nhôù chöùc caùc thanh ghi: ACCU1, ACCU2, AR1, AR2,… • Load memory: laø vuøng nhôù chöùa chöông trình öùng duïng (do ngöôøi söû

duïng vieát ) bao goàm taát caû caùc khoái chöông trình öùng duïng OB, FC, FB, caùc khoái chöông trình trong thö vieän heä thoáng ñöôïc söû duïng (SFC, SFB) vaø caùc khoái döõ lieäu DB. Vuøng nhôù naøy ñöôïc taïo bôûi moät phaàn boä nhôù RAM cuûa CPU vaø EEPROM (neáu coù EEPROM). Khi thöïc hieän ñoäng taùc xoaù boä nhôù (MRES) toaøn boä caùc khoái chöông trình vaø khoái döõ lieäu naèm trong RAM seõ bò xoaù. Cuõng nhö vaäy, khi chöông trình hay khoái döõ lieäu ñöôïc ñoå (down load) töø thieát bò laäp trình (PG, maùy tính) vaøo module CPU, chuùng seõ ñöôïc ghi leân phaàn RAM cuûa vuøng nhôù Load memory

• Work memory: laø vuøng nhôù chöùa caùc khoái DB ñang ñöôïc môû, khoái chöông trình (OB, FC, FB, SFC, hoaëc SFB) ñang ñöôïc CPU thöïc hieän vaø phaàn boä nhôù caáp phaùt cho nhöõng tham soá hình thöùc ñeå caùc khoái chöông trình naøy trao ñoåi tham trò vôùi heä ñieàu haønh vaø vôùi caùc khoái chöông trình khaùc (local block). Taïi moät thôøi ñieåm nhaát ñònh vuøng Work memory chæ chöùa moät khoái chöông trình . Sau khi khoái chöông trình ñoù ñöôïc thöïc hieän xong thì heä ñieàu haønh seõ xoaù khoûi Work memory vaø naïp vaøo ñoù khoái chöông trình keá tieáp ñeán löôït ñöôïc thöïc hieän

• System memory: laø vuøng nhôù chöùa caùc boä ñeäm vaøo/ra soá (Q,I), caùc bieán côø (M), thanh ghi C-Word, PV, T-bit cuûa timer, thanh ghi C-Word, PV, C-bit cuûa Couter. Vieäc truy caäp , söûa loãi döõ lieäu nhöõng oâ nhôù naøy ñöôïc phaân chia hoaëc bôûi heä ñieàu haønh cuûa CPU hoaëc do chöông trình öùng duïng

Coù theå thaáy raèng trong caùc vuøng nhôù ñöôïc trình baøy ôû treân khoâng coù vuøng nhôù naøo ñöôïc duøng laøm boä ñeäm cho caùc coång vaøo/ra töông töï. Noùi caùch khaùc caùc coång vaøo/ra töông töï khoâng coù boä ñeäm vaø nhö vaäy moãi leänh truy nhaäp module töông töï (ñoïc hoaëc göûi giaù trò ) ñeàu coù taùc duïng tröïc tieáp tôùi caùc coång vaät lyù cuûa module



Baûng vuøng ñòa chæ vaø taàm ñòa chæ

Teân goïi Kích thöôùc truy caäp Kích thöôùc toái ña (tuyø thuoäc CPU)

Process input image(I) Boä ñeäm vaøo soá

I IB IW ID

0.0 127.7 ÷0 127 ÷0 ÷ 126 0 ÷ 124

Process output image(Q) Boä ñeäm ra soá

Q QB QW QD

0.0 127.7 ÷0 ÷ 127 0 ÷ 126 0 ÷ 124

Bit memory(M) Vuøng nhôù côø

M MB MW MD

0.0 255.7 ÷0 ÷ 255 0 ÷ 254 0 ÷ 252

Timer(T) T0 ÷ T255 Counter(T) C0 C255 ÷ Data block(DB) Khoái döõ lieäu share

DBX DBB DBW DBD

0.0 65535.7 ÷0 ÷ 65535 0 ÷ 65534 0 ÷ 65532

Data block(DI) Khoái döõ lieäu instance

DIX DIB DIW DID

0.0 65535.7 ÷0 ÷ 65535 0 ÷ 65534 0 ÷ 65532

Local block (L) Mieàn nhôù ñòa phöông cho caùc tham soá hình thöùc

L LB LW LD

0.0 65535.7 ÷0 ÷ 65535 0 ÷ 65534 0 ÷ 65532

Peripheral input(PI) PIB PIW PID

0 ÷ 65535 0 ÷ 65534 0 ÷ 65532

Peripheral output(PQ) PQB PQW PQD

0 ÷ 65535 0 ÷ 65534 0 ÷ 65532



Tröø phaàn boä nhôù EEPROM thuoäc vuøng Load memory vaø moät phaàn RAM töï nuoâi ñaëc bieät ((non-volatile) duøng ñeå löu giöõ tham soá caáu hình traïm PLC nhö ñòa chæ traïm (MPI address), teân caùc module môû roäng, taát caû caùc phaàn boä nhôù coøn laïi ôû cheá ñoä maëc ñònh khoâng coù khaû naêng töï nhôù (non-retentive). Khi maát nguoàn nuoâi hoaëc khi thöïc hieän coâng vieäc xoaù boä nhôù (MRES), toaøn boä noäi dung cuûa phaàn boä nhôù non-retentive seõ bò maát. *. Caùch reset boä nhôù CPU:

• Böôùc 1: chuyeån khoaù sang vò trí STOP • Böôùc 2: chuyeån khoaù sang vò trí MRES vaø giöõ ôû vò trí ñoù cho ñeán khi

ñeøn STOP saùng laàn thöù hai vaø thaû khoaù ra ñeå töï veà vò trí STOP (ñieàu naøy maát 3 giaây)

• Böôùc 3: trong 3 giaây ta phaûi chuyeån khoaù veà laïi vò trí MRES vaø giöõ noù cho ñeán khi ñeøn STOP nhaùy nhanh. Khi CPU ñaõ hoaøn thaønh vieäc reset, ñeøn STOP saùng vaø vaãn giöõ traïng thaùi nhö vaäy. CPU ñaõ reset boä nhôù

IV. Giôùi thieäu veà CPU 314 IFM

Maõ hieäu cuûa CPU 314 IFM: 6ES7 314-5AE03-0AB0 Maët ngoaøi cuûa CPU 314 IFM:



Chöông 4 MACH 30

Caùc thieát bò ño ñieän cuûa haõng DUCATI nhö: SIM 50 (portable energy analyzer), Mach 20 (panel energy analyzer), Mach 30 (panel energy analyzer), Mach Smart(panel energy analyzer),…Döôùi ñaây trình baøy veà Mach 30. I.Giôùi thieäu

Mach 30 laø boä ño höõu duïng ñeán 82 thoâng soá ñöôïc ño (ôû löôùi ñieän trung aùp vaø haï aùp), laø boä ño chaáp haønh kyõ thuaät cao. Vieäc laép ñaët ñeå ño raát deã vaø nhanh choùng.

1.Caùc tính naêng cuûa MACH 30:

• Hai ngoõ vaøo Analog ñeå ño nhöõng giaù trò vaät lyù (nhö: aùnh saùng, nhieät ñoä, aùp suaát, ñoä aåm ) bôûi nhöõng taàm chuyeân duïng

• Boán ngoõ ra ñöôïc ñieàu khieån baèng chöông trình ñeå môû khi moät giaù trò ño vöôït ra khoûi moät ngöôõng ñònh tröôùc. Chuùng ñöôïc söû duïng ñeå baùo ñoäng (alarm), ñieàu khieån coâng taéc taûi

• Maøn hình hieån thò leân ñeán 4 thoâng soá raát deã quan saùt. • Moät ngoõ vaøo ngoaøi ñeå reset giaù trò coâng suaát trung bình vaø max. • Hai ngoõ ra xung töông öùng vôùi naêng löôïng thöïc vaø phaûn khaùng • Truyeàn thoâng noái tieáp qua giao dieän RS485 raát phoå bieán vaø ñôn giaûn,

cho pheùp keát noái thaønh maïng nhieàu thieát bò tuyø vaøo giao thöùc truyeàn thoâng

• Nhöõng thoâng soá ño cho caû hai heä thoáng 3 pha caân baèng vaø khoâng caân baèng



2.Caùc thoâng soá cuûa Mach 30 Caùc thoâng soá nhö ñoä chính xaùc, taàm ño, nguoàn cung caáp:

3. Coâng Suaát Trung Bình

MACH tính toaùn vaø hieån thò coâng suaát trung bình trong khoaûng thôøi gian töø 1 ñeán 60 phuùt. Giaù trò max cuûa taát caû caùc giaù trò coâng suaát trung bình seõ ñöôïc löu laïi vaø hieån thò. 4. Heä soá daïng THDF (Total Harmonic Distortion Factor)

Heä soá naøy seõ ñöôïc hieãn thò vaø cho ngöôøi söû duïng bieát daïng soùng cuûa doøng vaø aùp taûi nhö theá naøo.Ví duï:



• THDF=1 : Daïng soùng hình sin • THDF<1 : Daïng soùng ñöôïc laøm phaúng • THDF>1 : Daïng soùng ñöôïc laøm taêng cöôøng

5. Caùc giaù trò ño ñöôïc hieån thò saün



Baûng caùc giaù trò ño

6.Maïng noái keát caùc thieát bò vaø maùy tính (MACH-NET):

Trong maïng coù theå keát noái ñeán 98 thieát bò khi söû duïng giao thöùc truyeàn thoâng DCT Ducati vaø coù theå keát noái ñeán 247 thieát bò neáu söû duïng chuaån truyeàn thoâng MOD-BUS. Hình sau minh hoïa keát noái giöõa maùy tính vôùi caùc thieát bò ño



7.ÖÙng duïng Mach 30 vaø caùc thieát bò khaùc cuûa Ducati ñöôïc söû duïng roäng raõi trong caùc khu coâng nghieäp, trong khaùch saïn, ngaân haøng, baûo taøng, trung taâm thöông maïi v.v . .Vôùi khaû naêng xöû lí raát nhieàu thoâng soá treân moät giaây vaøvôùi khaû naêng truyeàn thoâng treân maïng, caùc thieát bò naøy thaät söï laø söï löïa choïn toái öu cho vieäc thieát laäp moät heä thoáng SCADA veà ñieän naêng. II.Caùch söû duïng Mach 30 1.Caùc menu vaø caùc phím chöùc naêng Mach 30 coù 3 menu :

• Menu hieån thò caùc thoâng soá ño. • Menu ñaët caáu hình cho Mach 30. • Menu ñaët caùc ngöôõng baùo ñoäng (Alarm Threshold).

a.Menu hieån thò caùc thoâng soá ño:

Trong menu hieån thò caùc thoâng soá ño caùc phím: • Phím [M : Chuyeån vaøo Menu ñaët caáu hình • Phím [* ] : Chuyeån vaøo Menu ñaët ngöôõng • Phím [+ ] vaø phím [ - ] : Löôùt qua töøng trang cuûa maøn hình hieån thò

b. Menu ñaët caáu hình : Trong memu ñaët caáu hình coù caùc phím:

• Phím [M : Quay laïi Menu hieån thò . • Phím [* ] : Cho pheùp löïa choïn thoâng soá naøo caàn hieäu chænh. • Phím [+ ] hay Phím [ - ] : Thay ñoåi caùc thoâng soá.

c. Menu ñaët caùc ngöôõng baùo ñoäng (Alarm Threshold).



Trong menu ñaët caùc ngöôõng baùo ñoäng (Alarm Threshold) coù caùc phím:

• Phím [* : Quay laïi Menu hieån thò . • Phím [M ] : Cho pheùp löïa choïn thoâng soá ñieän naêng naøo caàn ñaët

ngöôõng . • Phím [+ ] hay Phím [ - ] : Thay ñoåi giaù trò caùc thoâng soá.

2.Caùch keát noái nguoàn cung caáp Mach 30 coùtheå hoaït ñoäâng ôû ñieän aùp cung caáp AC 220 V± 10% (45..65Hz) hoaëc AC 110V ± 10% (45..60Hz) tuyø theo caùch keát noái nhö hình veõ sau:

110/120 Vac220/240 Vac

*110 **110 *

3.Caùch keát noái MACH 30 vôùi taûi a.Noái tröïc tieáp vôùi taûi moät pha vaø 3 pha

b.Keát noái giaùn tieáp thoâng qua bieán doøng vaø bieán aùp Khi söû duïng bieán aùp vaø bieán doøng ta phaûi ñaët thoâng soá VT vaø CT töông öùng trong menu thieát laäp caáu hình. Hình sau minh hoïa caùch keát noái



4. Cogeneration

Mach coù khaû naêng xaùc ñònh tính chaát cuûa taûi : laø taûi tieâu thuï(passive load) hay laø maùy phaùt ( generator ). a.Taûi tieâu thuï

Giaù trò cuûa coâng suaát tieâu thuï seõ döông (KW>0) ; hôn nöõa neáu doøng taûi treã pha hôn aùp thì MACH xem taûi söû duïng coù tính caûm (Ohmic Inductive), ngöôïc laïi noù xem taûi coù tính dung (Ohmic Capacitive). Trong tröôøng hôïp taûi coù tính dung, MACH seõ theâm daáu tröø ( - ) vaøo tröôùc thoâng soá COSϕ.

b.Taûi laø maùy phaùt



Giaù trò cuûa coâng suaát phaùt seõ aâm (KW <0) ; hôn nöõa neáu doøng taûi treã pha hôn aùp thì MACH xem taûi söû duïng coù tính caûm (Ohmic Inductive), ngöôïc laïi noù xem taûi coù tính dung (Ohmic Capacitive). Trong tröôøng hôïp taûi coù tính dung, MACH seõ theâm daáu tröø ( - ) vaøo tröôùc thoâng soá COSϕ.

Toång quaùt ta coù sô ñoà sau:

5.Hai ngoõ vaøo Analog (Analog inputs)

Hai tín hieäu Analog 4 –20mA kí hieäu X1, X2. Hai giaù trò ñöôïc set trong taàm –10000 . . . 10000. Tæ leä cuûa pheùp ño ñöôïc moâ taû baèng ñoà thò sau.

4 20 mA

X1 min=-60

X1 max=100

X1 [oC]

Ví duï veà taàm ño nhieät ñoä



Neáu giaù trò cuûa Input nhoû hôn 4mA thì giaù trò nhoû nhaát ( X1 min) ñöôïc hieån thò.

Giaù trò trung bình cuûa X1, X2 ñöôïc tính toaùn trong khoaûng thôøi gian töø 1 ñeán 60 phuùt

Caùc giaù trò naøy coù theå Reset töø Menu hay töø coâng taéc A-B ñöôïc gaén treân MACH. Caùc giaù trò môùi seõ laø X1min vaø X2 min. Baûng sau trình baøy caùc thoâng soá ño ngoõ vaøo vaø taàm giôùi haïn cuûa chuùng Giaù trò ño Dieãn taû Min Max X1, X2 Giaù trò töùc thôøi trong ñôn vò

vaät lyù thích hôïp -10.000 10.000

X1M, X2M Giaù trò trung bình cuûa X1, X2

-10.000 10.000

X1x, X2x Giaù trò ñænh ñoái vôùi X1, X2 trung bình

-10.000 10.000

SX1, SX2 Giaù trò integral cuûa soá ño X1, X2

0 42.949.671,99

6.Boán ngoõ ra cöïc thu hôû 4 ngoõ ra naøy coù theå taïo tín hieäu TTL (Alarm) 0-5V DC hoaëc keát noái

vôùi relay 24 VDC ñieàu khieån taûi AC. Hình sau minh hoïa keát noái moät ngoõ ra cöïc thu hôû vôùi ngoõ vaøo TTL vaø relay ñieän aùp 24 Vdc

Relay

24 Vdc

OUT TTL

1 Kohm

+5Vac

OUT COM 1 2 3

OUT COM 1 2 3



7. Caùc thoâng soá trong Menu ñaët caáu hình

Thoâng soá Taàm Maëc ñònh Average time 1 ÷ 60min 10 C.T.ratio 1 ÷ 1000 1 V.T.ratio 1÷ 400 1 Min . for X1 and X2 (2 ”current loop” input C1,C2)

-10000 ÷ +10000 -40

Max for X1 and X2 (2 “current loop” inputs C1,C2)

-10000 ÷ +10000 100

Iwh (nr. of Wh per pulse on OUT 3)

0...1000 0 (disabled)

IVArh (nr. of Varh per pulse on OUT 4)

0...1000 0 (disabled)

Address 1 ÷ 98 98 Baud rate (bit/s) 2400,4800,9600 9600 Data bits (data) 7, 8 8 Parity (Pty) 0 = none

1 = no parity during transmission, no “check error“ during reception 2 = even 3 = odd

0

Stop bits (stp) 1, 2 1 Reset Reset(resetting the threshold

configuration) MeMax (resetting the average and max. values of the various measurements) Energy (resetting the active and reactive energy) Default (revovering the “default“ configuration values)



III.Giao thöùc truyeàn thoâng cuûa Ducati (Ducati protocol) 1. Giôùi thieäu

Chöông naøy giôùi thieäu veà protocol (thuû tuïc) truyeàn tin Ducati 2. ÖÙng duïng

Protocol naøy saün saøng hoã trôï cho nhöõng thieát bò sau: • Mach 30 • Mach 20 • Mach smart • Smart 96 • RMI

3. Dieãn taû Truyeàn thoâng noái tieáp dieãn ra giöõa thieát bò vaø maùy tính chuû, theo nghi

thöùc chuû/tôù, xem nhö thieát bò laø tôù Truyeàn thoâng ñöôïc hoaøn thaønh thoâng qua giao giao dieän RS-485; söû

duïng protocol cuûa Ducati maø noù coù theå ñònh ñòa chæ tôùi giaù trò toái ña laø 98 thieát bò MACH coäng theâm boä laëp SRD khi caàn thieát

MACH baét ñaàu xaây döïng moät frame (khung) truyeàn sau khi nhaän moät kyù töï <STX>, vaø noù tieáp tuïc cho ñeán khi nhaän moät kyù töï <ETX>. Khi moät frame truyeàn troïn veïn ñöôïc nhaän checksum (kieåm tra loãi truyeàn thoâng) ñöôïc kieåm tra; MACH huyû boû taát caû message (böùc ñieän) maø khoâng ñöôïc göûi bôûi chuû

Neáu message ñöôïc göûi bôûi chuû (host), MACH kieåm tra ñòa chæ ñeán trong frame vaø neáu noù nhaän ra ñòa chæ cuûa chính noù, noù chaáp nhaän giaûi quyeát baát cöù yeâu caàu naøo ñöôïc chöùa trong ñoù

Baát cöù khi naøo moät kyù töï <NAK> nhaän ñöôïc, söï thu nhaän naøo ñang tieán haønh seõ bò ngaét vaø boä ñeäm noái tieáp cuûa thieát bò keát noái seõ bò reset a. Ví duï 1: + Frame truyeàn töø HOST ===>MACH:

<STX>H01<blank><data><blank><checksum><ETX> Frame naøy thoâng baùo yeâu caàu ñöôïc göûi bôûi host tôùi MACH

+ Frame truyeàn töø MACH===>HOST <STX>M01<blank><data><blank><checksum><ETX>

Frame naøy traû lôøi ñöôïc göûi bôûi MACH Nghóa chính cuûa nhöõng nhaõn ñöôïc moâ taû döôùi ñaây:



Nhaõn Giaù trò Noäi dung <STX> ASCII 02 hex Baét ñaàu frame H ASCII 48 hex Frame ñöôïc göûi bôûi host M ASCII 4D hex Frame ñöôïc göûi bôûi MACH 01 ASCII 30 31 hex Ñòa chæ cuûa MACH <blank> ASCII 20 hex Phaân chia header-data <data> … Noäi dung frame <blank> ASCII 20 hex Phaân chia data-checksum <checksum> ASCII xx yy hex Kieåm tra loãi khung <ETX> ASCII 03 hex Keát thuùc frame Ñaët moät thoâng soá daïng hoaëc thöïc thi moät leänh treân MACH thì noù khoâng traû veà moät frame traû lôøi naøo, nhöng chæ traû veà moät kyù töï baùo nhaän b. Ví duï 2: +HOST===>MACH

<STX>H01<blank><command><blank><checksum><ETX> + MACH===>HOST <ACK> hoaëc <NAK> YÙ nghóa cuûa nhöõng nhaõn ñöôïc moâ taû döôùi ñaây: Nhaõn Giaù trò Nghóa <ACK> ASCII 06 hex Leänh ñöôïc chaáp nhaän <NAK> ASCII 15 hex Leänh khoâng ñöôïc chaáp nhaän hoaëc khoâng

ñöôïc thöïc hieän c. Ví duï 3: Maùy tính chuû (host) yeâu caàu tôùi MACH vôùi ñòa chæ 4 laø coâng suaát thöïc töông ñöông 3 pha ñaïi (maõ 19) <0x02>H04<0x20>?19<0x20>2C<0x30> (frame ñöôïc göûi bôûi host) <0x02M04 3040 19<0x03 (frame ñöôïc traû lôøi bôûi Mach) Loãi truyeàn thoâng ñöôïc phaùt hieän baèng caùch söû duïng checksum(toång kieåm tra) ñöôïc ñaët ôû cuoái frame. Checksum ñöôïc khôûi ñaàu vôùi giaù trò hex 55, vaø noù ñöôïc tính toaùn baèng pheùp tính XOR vôùi moïi byte cuûa frame, ngoaïi tröø chính checksum vaø kyù töï keát thuùc <ETX>. Checksum laø moät byte, vaø noù ñöôïc ñònh daïng trong frame nhö laø 2 kyù töï (nöûa cao-nöûa thaáp): ví duï, neáu keát quaû checksum laø 255, chuoãi “FF” seõ ñöôïc theâm vaøo frame



Söû duïng Visual Basic, haøm tính toaùn chechsum ñöôïc vieát nhö sau: Option Explicit ‘ñònh nghóa nhöõng haèng soá Const MACH_STX = 2 Const MACH_ETX = 3 ‘DIEÃN TAÛ ‘ tính toaùn checksum cuûa moät frame ñöôïc xaây döïng ‘ giao thöùc Ducati sau ‘THAM SOÁ ‘ frame frame ñöôïc kieåm tra ‘RETURN ‘ checksum Private Function ChecksumCalc(frame As String) As Integer Dim cksum As Integer, i As Integer ‘kyù töï cksum khôûi ñaàu cksum = &H55 ‘tính toaùn cksum For i = 1 To Len(frame) cksum = cksum Xor Asc(Mid$(frame, i, 1)) Next ChecksumCalc = cksum End Function ‘(chöông trình chính) … ‘ñaët ñòa chæ address = 4 ‘ñaët chuû ñeà cuûa frame (yeâu caàu taàn soá) buffer = “?00” ‘xaây döïng frame frame = Chr$(MACH_STX) & “H” & Format$(address , “00”) & “ “ & buffer & “ “ ‘tính toaùn buffer cksum = ChecksumCalc( frame ) ‘coäng checksum (theâm zero) vaø etx



frame = frame & Right$(“00” & Hex$(cksum) , 2) & Chr$(MACH_ETX) … Moät frame ñöôïc xaây döïng vôùi <STX>, ñòa chæ vaø döõ lieäu; sau ñoù checksum ñöôïc tính toaùn vaø ñöôïc ñaët ôû cuoái cuûa frame, <ETX> ñöôïc theâm vaøo sau cuøng ñeå keát thuùc frame, frame baây giôø saün saøng ñeå ñöôïc göûi ñi 4. Frame yeâu caàu döõ lieäu Maõ YÙ nghóa ------------------------------------------------------------------------------ ?** Yeâu caàu nhöõng thoâng soá chính cuûa heä thoáng ba pha: taàn soá,

coâng suaát thöïc, doøng, aùp, töông ñöông 3 pha Saün saøng hoã trôï cho: Mach 30/20 Mach Smart Smart 96 ------------------------------------------------------------------------------ ?*<a> Yeâu caàu cuûa nhöõng nhoùm ño 3 pha. Nhoùm ñöôïc yeâu caàu ñöôïc

ñònh nghóa bôûi <a> kyù töï coù theå laø moät trong nhöõng kyù töï sau ñaây:

‘A’ Ñieän aùp pha ‘B’ Ñieän aùp daây ‘C’ Doøng daây ‘D’ Coâng suaát thöïc ‘E’ Coâng suaát phaûn khaùng ‘F’ Coâng suaát bieåu kieán ‘G’ Heä soá coâng suaát ‘I’ Naêng löôïng thöïc tieâu thuï ‘J’ Naêng löôïng phaûn khaùng tieâu thuï ‘K’ Naêng löôïng phaùt thöïc ‘L’ Naêng löôïng phaùt phaûn khaùng Ví duï: (Ñeå tieän theo doõi kyù töï <0x20> ñöôïc thay theá bôûi kyù töï ‘_’) <STX>H01_?*A_<checksum><ETX> <STX>M01 220.1 221.5 222.3<checksum><ETX>



Saün saøng hoã trôï cho: Mach 30/20 Mach Smart Smart 96 ------------------------------------------------------------------------------ ?<nn> Yeâu caàu cuûa boä ño <nn> theo baûng sau 00 Taàn soá 01 Ñieän aùp töông ñöông ba pha 02 Ñieän aùp daây (daây 1- daây 2) 03 Ñieän aùp daây (daây 2- daây 3) 04 Ñieän aùp daây (daây 3- daây 1) 05 Ñieän aùp pha 1 06 Ñieän aùp pha 2 07 Ñieän aùp pha 3 08 Doøng töông ñöông ba pha 09 Doøng daây 1 10 Doøng daây 2 11 Doøng daây 3 12 Giaù trò trung bình lôùn nhaát cuûa keânh X1 13 Heä soá coâng suaát töông ñöông ba pha 14 Heä soá coâng suaát daây 1 15 Heä soá coâng suaát daây 2 16 Heä soá coâng suaát daây 3 17 Coâng suaát thöïc töông ñöông ba pha 18 Coâng suaát thöïc trung bình töông ñöông ba pha 19 Coâng suaát thöïc lôùn nhaát töông ñöông ba pha 20 Coâng suaát thöïc daây 1 21 Coâng suaát thöïc daây 2 22 Coâng suaát thöïc daây 3 23 Coâng suaát thöïc trung bình daây 1 24 Coâng suaát thöïc trung bình daây 2 25 Coâng suaát thöïc trung bình daây 3 26 Coâng suaát thöïc lôùn nhaát daây 1 27 Coâng suaát thöïc lôùn nhaát daây 2 28 Coâng suaát thöïc lôùn nhaát daây 3 29 Coâng suaát bieåu kieán töông ñöông ba pha 30 Coâng suaát bieåu kieán trung bình töông ñöông ba pha



31 Coâng suaát bieåu kieán lôùn nhaát töông ñöông ba pha 32 Coâng suaát bieåu kieán daây 1 33 Coâng suaát bieåu kieán daây 2 34 Coâng suaát bieåu kieán daây 3 35 Coâng suaát bieåu kieán trung bình daây 1 36 Coâng suaát bieåu kieán trung bình daây 2 37 Coâng suaát bieåu kieán trung bình daây 3 38 Coâng suaát bieåu kieán lôùn nhaát daây 1 39 Coâng suaát bieåu kieán lôùn nhaát daây 2 40 Coâng suaát bieåu kieán lôùn nhaát daây 3 41 Coâng suaát phaûn khaùng töông ñöông ba pha 42 Coâng suaát phaûn khaùng trung bình töông ñöông ba pha 43 Coâng suaát phaûn khaùng lôùn nhaát töông ñöông ba pha 44 Coâng suaát phaûn khaùng daây 1 45 Coâng suaát phaûn khaùng daây 2 46 Coâng suaát phaûn khaùng daây 3 47 Coâng suaát phaûn khaùng trung bình daây 1 48 Coâng suaát phaûn khaùng trung bình daây 2 49 Coâng suaát phaûn khaùng trung bình daây 3 50 Coâng suaát phaûn khaùng lôùn nhaát daây 1 51 Coâng suaát phaûn khaùng lôùn nhaát daây 2 52 Coâng suaát phaûn khaùng lôùn nhaát daây 3 53 Coâng suaát thöïc trung bình lôùn nhaát ba pha (Mach30 v

2.02, Mach Smart v 1.07) 54 Coâng suaát phaûn khaùng trung bình lôùn nhaát ba pha

(Mach30 v 2.02, Mach Smart v 1.07) 55 Coâng suaát bieåu kieán trung bình lôùn nhaát ba pha (Mach30

v 2.02, Mach Smart v 1.07) 56 Giaù trò trung bình lôùn nhaát cuûa keânh X2 (Mach30 töø v

2.10) 57 Naêng löôïng thöïc tieâu thuï cuûa heä thoáng ba pha 58 Naêng löôïng thöïc tieâu thuï daây 1 59 Naêng löôïng thöïc tieâu thuï daây 2 60 Naêng löôïng thöïc tieâu thuï daây 3 61 Naêng löôïng phaûn khaùng tieâu thuï cuûa heä thoáng ba pha 62 Naêng löôïng phaûn khaùng tieâu thuï daây 1 63 Naêng löôïng phaûn khaùng tieâu thuï daây 2 64 Naêng löôïng phaûn khaùng tieâu thuï daây 3



65 Heä soá daïng aùp (THDF) daây 1 66 Heä soá daïng aùp (THDF) daây 2 67 Heä soá daïng aùp (THDF) daây 3 68 Heä soá daïng doøng (THDF) daây 1 69 Heä soá daïng doøng (THDF) daây 2 70 Heä soá daïng doøng (THDF) daây 3 71 Giaù trò X1 72 Giaù trò X2 73 Soá nhaân X1 74 Soá nhaân X2 75 Tæ soá VT 76 Tæ soá CT 77 Thôøi gian trung bình 78 Giaù trò lôùn nhaát cuûa coâng suaát thöïc trung bình cuûa pha 1 79 Giaù trò lôùn nhaát cuûa coâng suaát thöïc trung bình cuûa pha 2 80 Giaù trò lôùn nhaát cuûa coâng suaát thöïc trung bình cuûa pha 3 81 Giaù trò lôùn nhaát cuûa coâng suaát phaûn khaùng trung bình cuûa

pha 1 82 Giaù trò lôùn nhaát cuûa coâng suaát phaûn khaùng trung bình cuûa

pha 2 83 Giaù trò lôùn nhaát cuûa coâng suaát phaûn khaùng trung bình cuûa

pha 3 84 Giaù trò lôùn nhaát cuûa coâng suaát bieåu kieån trung bình cuûa



pha 3 87 Naêng löôïng phaùt thöïc heä thoáng ba pha phaùt (Mach30 töø v

2.10) 88 Naêng löôïng phaùt thöïc daây 1 (Mach30 töø v 2.10) 89 Naêng löôïng phaùt thöïc daây 2 (Mach30 töø v 2.10) 90 Naêng löôïng phaùt thöïc daây 3 (Mach30 töø v 2.10) 91 Naêng löôïng phaùt phaûn khaùng heä thoáng ba pha phaùt

(Mach30 töø v 2.10) 92 Naêng löôïng phaùt phaûn khaùng daây 1 (Mach30 töø v 2.10) 93 Naêng löôïng phaùt phaûn khaùng daây 2 (Mach30 töø v 2.10) 94 Naêng löôïng phaùt phaûn khaùng daây 3 (Mach30 töø v 2.10)



95 Giaù trò trung bình X1 (Mach30 töø v 2.10) 96 Giaù trò trung bình X2 (Mach30 töø v 2.10) 97 Giaù trò tích phaân X1 98 Giaù trò tích phaân X2 99 Giaù trò nhieät ñoä (chæ coù ôû RMI) Ghi chuù:

• Leänh ?73 vaø ?74 saün saøng hoã trôï cho Mach30 vôùi phieân baûn tröôùc 2.00

• Leänh ?76 ñöôïc xöû lyù khaùc nhau: ñoái vôùi Mach30 vôùi phieân baûn tröôùc 2.00 noù traû veà maõ ñöôïc set vôùi leänh !KA; ñoái vôùi Mach30 vôùi phieân baûn sau 2.00, vaø ñoái vôùi taát caû phieân baûn Mach Smart traû veà tæ soá bieán ñoåi TA

• Leänh töø ?65 tôùi ?74 vaø töø ?78 tôùi ?98 khoâng hoã trôï trong Mach Smart • RMI traû lôøi nhöõng yeâu caàu sau: -00 taàn soá -01 ñieän aùp -08 doøng -13 heä soá coâng suaát -17 coâng suaát thöïc -41 coâng suaát phaûn khaùng -68 heä soá doøng ñænh -99 nhieät ñoä

Ví duï: <STX>H01_?00_<checksum><ETX> (ñoïc taàn soá) <STX>M01 50.0<checksum><ETX> Saün saøng hoã trôï cho: Mach 30/20 Mach Smart Smart 96 RMI ------------------------------------------------------------------------------ ?KV Yeâu caàu heä soá VT Saün saøng hoã trôï cho: Mach 30/20 Mach Smart Smart 96 RMI ------------------------------------------------------------------------------



?? Yeâu caàu traïng thaùi thieát bò Ví duï: <STX>H01_??_<checksum><ETX> <STX>M01 T<checksum><ETX> Chuù yù: T=ba pha; M=moät pha ------------------------------------------------------------------------------ ?KA Yeâu caàu heä soá CT Ví duï: <STX>H01_?KA_<checksum><ETX> <STX>M01 10<checksum><ETX> Chuù yù: Ñoái vôùi Mach30 vôùi phieân baûn tröôùc 2.00, leänh naøy traû veà giaù trò cô baûn cuûa CT(ví duï: neáu coù CT=100/5, noù traû veà 100; ñoái vôùi phieân baûn sau 2.00, vaø treân taát caû phieân baûn Mach Smart, noù seõ traû veà tyû soá CT (ví duï 20 ñoái vôùi TA=100/5) Saün saøng hoã trôï cho: Mach 30/20 Mach Smart Smart 96 RMI ------------------------------------------------------------------------------ ?TM Yeâu caàu thôøi gian trung bình Saün saøng hoã trôï cho: Mach 30/20 Mach Smart Smart 96 ------------------------------------------------------------------------------ ?X1 Yeâu caàu cuûa boä nhaân ñöôïc lieân quan tôùi ngoõ vaøo X1 4-20mA

( Loãi thôøi: chæ duøng ñoái vôùi phieân baûn tröôùc 2.00) Saün saøng hoã trôï cho: Mach30/20 ------------------------------------------------------------------------------ ?X2 Yeâu caàu cuûa boä nhaân ñöôïc lieân quan tôùi ngoõ vaøo X2 4-20mA



( Loãi thôøi: chæ duøng ñoái vôùi phieân baûn tröôùc 2.00) Saün saøng hoã trôï cho: Mach30/20 ------------------------------------------------------------------------------ ?O Yeâu caàu traïng thaùi ngoõ ra. Giaù trò traû veà laø baûng maõ nhò phaân

maø ngoõ ra ñöôïc giöõ hoaït ñoäng, ñöôïc cho ôû baûng sau ñaây:

8 Ngoõ ra out 1 on (Mach32/20) 4 Ngoõ ra out 2 on (Mach32/20) 2 Ngoõ ra out 3 on (Mach32/20) 1 Ngoõ ra out 4 on (Mach32/20) 16 Ngoõ ra out Smart 96 on

Ñoái vôùi Smart 96, haøm naøy saün saøng cho nhöõng phieân baûn töø 1.01 trôû veà sau Saün saøng hoã trôï cho: Mach30/20 Smart 96 ------------------------------------------------------------------------------ ?FW Yeâu caàu phieân baûn vi chöông trình Saün saøng hoã trôï cho: Mach30/20 Mach Smart Smart 96 RMI ------------------------------------------------------------------------------ ?ID Yeâu caàu loaïi boä phaân tích(boä ño) ID Loaïi boä ño 01 Mach20-30A (230/240V) 02 Mach20-30A vôùi ngoõ ra 2 xung 03 Mach20-5A (230/240V) 04 Mach30-30A (230/240V) 05 Mach30-5A töø phieân baûn 2.00 trôû veà sau 06 Mach30-5A vôùi 2 ngoõ ra xung (230/240Vac) 07 Mach30-30A vôùi 2 ngoõ ra xung 08 Khoâng söû duïng 09 MachSmart ba pha-5A



10 MachSmart ba pha-50A 11 MachSmart ba pha DARK 5A 12 MachSmart ba pha DARK 50A 13 MachSmart moät pha 5A 14 MachSmart moät pha 50A 15 Smart 96 16 MachSmart moät pha DARK 5A (230/240Vac) 17 <===> 39 Khoâng söû duïng 40 EP&T energy; MACH 3000 5A 41 <===> 45 EP&T energy, daønh ñeå söû duïng ôû töông lai 46 MachSmart Stila Energy 47 <===> 49 Khoâng söû duïng 50 RMI 3 51 RMI 5 52 RMI 7 53 RMI 12 Ghi chuù raèng Mach 30/20 phieân baûn hôïp nhaát boä ño chuaån vaø boä ño vôùi nhöõng ngoõ ra xung Saün saøng hoã trôï cho: Mach30/20 Mach Smart Smart 96 RMI ------------------------------------------------------------------------------ ?XA Yeâu caàu X1 lôùn nhaát Saün saøng hoã trôï cho: Mach30/20 ------------------------------------------------------------------------------ ?XB Yeâu caàu X1 nhoû nhaát Saün saøng hoã trôï cho: Mach30/20 ------------------------------------------------------------------------------ ?XC Yeâu caàu X2 lôùn nhaát Saün saøng hoã trôï cho: Mach30/20



------------------------------------------------------------------------------ ?XD Yeâu caàu X2 nhoû nhaát Saün saøng hoã trôï cho: Mach30/20 ------------------------------------------------------------------------------ ?ED Yeâu caàu cuûa chæ thò naêng löôïng cho moãi pha. Söû duïng yeâu caàu

naøy ngöôøi söû duïng ñoïc pha naøo laø coâng suaát phaùt hoaëc tieâu thuï (Mach30 töø phieân baûn 2.1 trôû veà tröôùc). Boä ño ñaùp öùng vôùi moät tham soá maø maõ hoaù chæ thò naêng löôïng cho moãi pha nhö xem trong baûng sau:

Maõ traû lôøi Pha L3 Pha L2 Pha L1 Ghi chuù 0 Tieâu thuï Tieâu thuï Tieâu thuï Ngöôøi söû duïng =taûi ba pha 1 Tieâu thuï Tieâu thuï Phaùt Taûi ba pha hoãn hôïp 2 Tieâu thuï Phaùt Tieâu thuï Taûi ba pha hoãn hôïp 3 Tieâu thuï Phaùt Phaùt Taûi ba pha hoãn hôïp 4 Phaùt Tieâu thuï Tieâu thuï Taûi ba pha hoãn hôïp 5 Phaùt Tieâu thuï Phaùt Taûi ba pha hoãn hôïp 6 Phaùt Phaùt Tieâu thuï Taûi ba pha hoãn hôïp 7 Phaùt Phaùt Phaùt Ngöôøi söû duïng=nguoàn phaùt

ba pha Saün saøng hoã trôï cho: Mach30/20 ------------------------------------------------------------------------------ 5. Nhöõng frame leänh Maõ YÙ nghóa ------------------------------------------------------------------------------ !KA<nn> Ñaët heä soá CT (ñoái vôùi phieân baûn tröôùc 2.00) Ví duï : <STX>H01_!KA01_<checksum><ETX>



<ACK> <nn> coù giaù trò ñoái vôùi moät soá giöõa 00 vaø 22 maõ haèng soá amperometric nhö sau:

00 5/5 12 400/5 01 20/5 13 500/5 02 30/5 14 600/5 03 50/5 15 800/5 04 60/5 16 1000/5 05 75/5 17 1200/5 06 80/5 18 1500/5 07 100/5 19 2000/5 08 150/5 20 2500/5 09 200/5 21 3000/5 10 250/5 22 5000/5 11 300/5

Saün saøng hoã trôï cho: Mach30/20 Mach Smart ------------------------------------------------------------------------------ !TA<nnnn> Ñaët heä soá CT trong taàm 1..1000(saün saøng trong Mach 30

phieân baûn 2.02 trôû ñi vaø Mach Smart phieân baûn 1.07 trôû ñi) Ví duï: <STX>H01_!TA50_<checksum><ETX> (ñaët heä soá CT taïi 500=2500/5) <ACK> Saün saøng hoã trôï cho: Mach30/20 Mach Smart Smart 96 RMI ------------------------------------------------------------------------------ !TM<nn> Ñaët thôøi gian trung bình <nn> laø moät giaù trò nguyeân, taàm giaù

trò töø 01 tôùi 60 Saün saøng hoã trôï cho: Mach30/20 Mach Smart Smart 96 ------------------------------------------------------------------------------



!X10<nnnn> Ñaët heä soá nhaân ngoõ vaø X1 (chæ cho Mach 30 phieân baûn tröôùc 2.00) Giaù trò cho pheùp (trong taàm 0.0000….5.0000 ) phaûi ñöôïc nhaân bôûi 10000 tröôùc khi göûi

Ví duï: Truyeàn giaù trò 1.4783: giaù trò naøy ñöôïc nhaân bôûi 10000 chöùa ñöïng 14783 <STX>H01_!X1014783_<checksum><ETX> <ACK> Saün saøng hoã trôï cho: Mach30/20 ------------------------------------------------------------------------------ !AD<nn> Ñaët ñòa chæ boä ño. <nn> laø soá nguyeân, taàm giaù trò töø 01 tôùi 98 Ví duï: <STX>H01_!AD31_<checksum><ETX>(thay ñoåi ñòa chæ cuûa Mach 1tôùi 31) <ACK> Saün saøng hoã trôï cho: Mach30/20 Mach Smart Smart 96 ------------------------------------------------------------------------------ !XA0<nnnn> Ñaët giaù trò ngoõ vaøo X1 cöïc ñaïi; <nnnn> coù taàm töø 09960 tôùi

11000 Ví duï: Truyeàn giaù trò nhieät ñoä 70 C (Celsius): giaù trò offset cuûa 10000 phaûi ñöôïc coäng tôùi giaù trò 70 vaø giaù trò thöïc söï ñöôïc truyeàn laø: 70+10000=10070;

o

<STX>H01_!XA010070_<checksum><ETX> <ACK> Saün saøng hoã trôï cho: Mach30/20 ------------------------------------------------------------------------------



!XB0<nnnn> Ñaët giaù trò ngoõ vaøo X1 cöïc tieåu; <nnnn> coù taàm töø 09960 tôùi 11000

Saün saøng hoã trôï cho: Mach30/20 ------------------------------------------------------------------------------ !XC0<nnnn> Ñaët giaù trò ngoõ vaøo X2 cöïc ñaïi <nnnn> coù taàm töø 09960 tôùi

11000 Saün saøng hoã trôï cho: Mach30/20 ------------------------------------------------------------------------------ !XD0<nnnn> Ñaët giaù trò ngoõ vaøo X2 cöïc tieåu; <nnnn> coù taàm töø 09960 tôùi

11000 Saün saøng hoã trôï cho: Mach30/20 ------------------------------------------------------------------------------ !KV<nnn> Ñaët heä soá VT, <nnn> coù taàm töø 001 tôùi 999. Ví duï: <STX>H01_!KV100_<checksum><ETX> <ACK> Saün saøng hoã trôï cho: Mach30/20 Mach Smart Smart 96 RMI ------------------------------------------------------------------------------ O<x><n> Ñaët traïng thaùi ngoõ ra, <x> phaûi laø S ñeå set moät ngoõ ra, hoaëc laø

R ñeå reset noù; <n> choïn ngoõ ra naøo phaûi ñöôïc set, taàm coù theå laø 1 tôùi 4 cho Mach 30; ñoái vôùi Smart 96 noù chæ coù theå laø 5. Nhöõng giaù trò theàm vaø nguoàn xung coù söï öu tieân treân leänh noái tieáp, nghóa laø noù khoâng cho pheùp reset moät giaù trò ngoõ ra maø ñöôïc chuyeån sang on bôûi vì giaù trò theàm ñaõ bò phaùt ñoäng

Ví duï: <STX>H0_OS1 _<checksum><ETX>



<ACK> Saün saøng hoã trôï cho: Mach30/20 Smart 96 ------------------------------------------------------------------------------ M<x> Cho pheùp hoaëc khoâng cho pheùp ñoät nhaäp vaøo setup Mach töø

baøn phím thieát bò, <x> coù theå laø ‘E’ ñeå cho pheùp hoaëc ‘D’ ñeå khoâng cho pheùp vaøo menu setup.

Saün saøng hoã trôï cho: Mach30/20 Mach Smart Smart 96 ------------------------------------------------------------------------------ *<x> Reset coâng suaát vaø naêng löôïng trung bình /cöïc ñaïi, <x> coù theå

laø ‘E’ ñeå reset giaù trò coâng suaát trung bình vaø cöïc ñaïi, vaø ‘M’ ñeå reset naêng löôïng

Saün saøng hoã trôï cho: Mach30/20 Mach Smart Smart 96 ------------------------------------------------------------------------------



Chöông 5 SIMATIC WINCC CONTROL CENTER A.Giôùi thieäu

I. Control Center trong heä thoáng WinCC Ñònh vò Control Center (Trung taâm Ñieàu khieån) beân trong Heä

thoáng WinCC: Trung taâm ñieàu khieån mieâu taû taàng ñaàu beân trong heä thoáng WinCC

(Windows Control Center).Taát caû caùc moâñun(modules) cuûa toaøn boä heä thoáng WinCC ñöôïc baét ñaàu töø ñaây.

Phaàn sau cung caáp thoâng tin veà nhöõng muïc sau: Functionality Structure Nhöõng editors chuaån

Phaàn sau cuõng cung caáp toùm löôïc nhöõng chuû ñeà quan troïng nhaát cuûa noù WinCC-Giao dieän giöõa Ngöôøi vaø Maùy(Man and Machine) trong

Thieát keá Töï ñoäng (Automation Design) WinCC laø moät heä thoáng trung laäp tính coâng nghieäp vaø kyõ thuaät ñaõ duøng

ñeå ñieàu khieån nhöõng nhieäm vuï heä thoáng ñieàu khieån vaø hieån thò ñoà thò trong töï ñoäng hoùa saûn xuaát vaø quaù trình . Heä thoáng naøy cung caáp nhöõng module haøm thích hôïp vôùi coâng nghieäp veà graphic display (maøn hình ñoà thò), messages (nhöõng thoâng baùo), archives (vaên thö löu tröõ) vaø reports (nhöõng baùo caùo ). Giao dieän trình ñieàu khieån huøng maïnh, tính caäp nhaät hình aûnh ñoà hoïa nhanh choùng vaø nhöõng haøm löu tröõ tin caäy ñaûm baûo moät tính saün saøng cao

Ngoaøi nhöõng haøm heä thoáng, WinCC cung caáp nhöõng giao dieän môû cho nhöõng giaûi phaùp ngöôøi söû duïng ñeà ra .Nhöõng giao dieän naøy laøm cho noù coù theå tích hôïp WinCC vaøo trong nhöõng giaûi phaùp töï ñoäng hoaù phöùc hôïp ,toaøn coâng ty . Söï truy caäp tôùi döõ lieäu löu tröõ ñöôïc tích hôïp baèng caùch duøng nhöõng giao dieän trình ñieàu khieån chuaån nhö ODBC (Open Database Connectivity) vaø SQL (Structure Query Language :ngoân ngöõ truy xuaát döõ lieäu ). Söï loàng vaøo cuûa nhöõng ñoái töôïng (objects) vaø nhöõng taøi lieäu (documents) ñöôïc tích hôïp nhôø vaøo OLE2.0 (Object Linking and Embeding : nhuùng vaø lieân keát ñoái töôïng ) vaø OLE Custom Controls. Nhöõng cô caáu naøy laøm cho WinCC laø moät trong nhöõng ñoái taùc deã am hieåu , deã truyeàn taûi trong moâi tröôøng Windows

WinCC döïa vaøo heä ñieàu haønh 32-bit nhö : MS-Windows 95, MS-Windows 98, hoaëc MS-Windows NT .Caû ba heä ñieàu haønh naøy coù khaû naêng



thöïc thi ña nhieäm ñöôïc öu tieân, ñaûm baûo phaûn öùng nhanh ñeå xöû lí nhöõng söï kieän vaø söï an toaøn, choáng laïi söï maát maùt döõ lieäu beân trong tôùi möùc ñoä cao. MS-WindowsNT cuõng cung caáp nhöõng chöùc naêng (functions) ñöôïc taïo ra cho söï an toaøn vaø nhöõng server nhö cô sôû cho nhöõng hoaït ñoäng server trong moät heä thoáng ña ngöôøi söû duïng trong WinCC .Chính phaàn meàn WinCC laø moät öùng duïng 32-bit ñöôïc phaùt trieån vôùi coâng ngheä phaàn meàn hieän ñaïi, höôùng ñoái töôïng nhaát

1. Functionality Functionality cuûa Control Center coù theå ñöôïc moâ taû nhö sau:

Control Center chöùa ñöïng taát caû caùc haøm chöùc naêng quaûn lí ñieàu khieån cho toaøn boä heä thoáng WinCC .Beân trong WinCC , coù theå ñònh daïng vaø baét ñaàu run-time module

Chuù yù: Neáu muoán soaïn thaûo hoaëc taïo moät project (döï aùn) “run-time module”

phaûi ñöôïc ñaët ôû traïng thaùi khoâng hoaït ñoäng (inactive) . Coù theå tìm hieåu caùch thöùc “run-time module” ôû traïng thaùi hoaït ñoäng baèng caùch choïn muïc ôû menu: “File”-“Action”

Nhieäm vuï cuûa Data Manager: o Data Manager cung caáp bieåu töôïng xöû lí vôùi nhöõng giaù trò

tag .Data manager laø moät thaønh phaàn cuûa Control Center .Taát caû nhöõng hoaït ñoäng cuûa data manager hoaït ñoäng trong neàn Windows

Nhieäm vuï cuûa Control Center : Nhieäm vuï chính cuûa Control Center ñöôïc ñeà caäp nhö sau: • Caáu hình ñaày ñuû • Höôùng daãn lôøi giôùi thieäu tôùi caáu hình (tutorial) • Chæ ñònh tuyø bieán ,goïi , vaø löu tröõ nhöõng project • Quaûn lí veà nhöõng project ,keå caû môû ,löu tröõ ,di chuyeån vaø sao

cheùp • Nhöõng chöùc naêng soaïn thaûo Network-capable cho nhieàu ngöôøi

söû duïng(moâi tröôøng chuû –tôù) treân moät project .Ñieàu naøy coù nghóa laø quaûn lyù döõ lieäu nhaát quaùn khi nhieàu ngöôøi bieân taäp ñang laøm vieäc treân moät döï aùn

• Quaûn lí phieân baûn (thuoäc tính cuûa moãi ñoái töôïng file) • Söï bieåu thò caáu hình döõ lieäu thoâng qua ñoà hoaï nhö baèng ñoà thò • Söï ñieàu khieån vaø caáu hình cuûa söï phaân phoái picture /caáu truùc heä

thoáng ,chaúng haïn baèng caùch duøng chæ thò caây



• Caøi ñaët settings toaøn cuïc , nhö laø : thieát laäp settings ngoân ngöõ ,settings höôùng system/users

• Caáu hình cuûa nhöõng haøm ñònh vò ñaëc bieät veà user (nhöõng thuoäc tính server)

• Söï taïo ra vaø soaïn thaûo cuûa söï chuyeån ñoåi cheùo nhau • Taøi lieäu phaûn hoài (Feedback documentation) • Baùo caùo nhöõng traïng thaùi heä thoáng • Thieát laäp nhöõng thoâng soá heä thoáng khôûi ñaàu ñöôïc ñöa tôùi • Chuyeån ñoåi giöõa run-time vaø configuration (caáu hình) • Kieåu kieåm tra /söï moâ phoûng /giuùp ñôõ thao taùc cho döõ lieäu ñònh

hình ,bao goàm söï thay ñoåi picture , moâ phoûng tag , hieån thò traïng thaùi vaø taïo ra nhöõng thoâng ñieäp (messages)

2. Structure Caáu truùc heä thoáng cuûa Control Center bao goàm :

• Control Center o WinCC Explorer beân trong Control Center

Nhöõng giao dieän ñoà hoaï cho caáu hình döôùi Windows 95 , Windows 98 vaø Windows NT

o Data Manager Cung caáp nhöõng bieåu töôïng xöû lyù vôùi nhöõng giaù trò

tag trong nhöõng caùch döôùi ñaây : • cyclically ( chu kyø) • cyclically coù theå thay ñoåi ñöôïc • ñieàu khieån söï kieän moät thôøi gian

Truyeàn döõ lieäu maø data manager nhaän töø heä thoáng töï ñoäng trong nhöõng caùch sau:

• Bôûi vieäc nhaän • Bôûi vieäc yeâu caàu

o Nhöõng module chöùc naêng Heä thoáng ñoà hoaï (Graphics Designer)

• Hieån thò vaø keát noái qui trình baèng ñoà hoaï Hoaït ñoäng soaïn thaûo(Global Designet)

• Taïo moät project thöïc thi tôùi nhöõng yeâu caàu ñaëc bieät

Heä thoáng thoâng ñieäp (Alarm Logging) • Xuaát ra nhöõng message vaø nhöõng

acknowledgment (thoâng baùo ñaõ nhaän ñöôïc hay ñaùp öùng)



Löu tröõ vaø xöû lyù nhöõng giaù trò ño ñöôïc (Tag Logging)

• Xöû lyù nhöõng giaù trò ño vaø löu tröõ trong thôøi gian daøi

• Xöû lyù döõ lieäu höôùng ngöôøi duøng vaø löu tröõ trong thôøi gian daøi

Heä thoáng baùo caùo (Report Designer) • Nhöõng traïng thaùi baùo caùo heä thoáng

Control Center coù khaû naêng giuùp cho ta ñònh höôùng thoâng qua nhöõng öùng duïng WinCC vaø döõ lieäu cuûa hoï vôùi chæ moät ít thao taùc .Control Center töông töï trong caùch nhìn vaø thao taùc thoâng qua Explorer trong Windows 95 , Windows 98 vaø Windows NT

• Nhöõng thaønh phaàn (component) cuûa Control Center Control Center bao goàm nhöõng thaønh phaàn chính sau ñaây:

o Thanh Menu(Menu Bar) o Thanh coâng cuï (Toolbar) o Cöûa soå döï aùn (project Window)

3. Summary (toùm löôïc ) Nhöõng thuaät ngöõ döôùi ñaây coù yù nghóa ñaëc bieät beân trong Control Center • Multi-User System (Client-Server) • Menu Bar • Toolbar • Project Window • Feedback Documentation

o Project Navigation Window Project Components

• Computer • Tag Management

o Communication Drivers Channel Unit Connections

o Process Tags and Internal Tags o Tag Groups

• Data Types • Editor

o Alarm Logging o User Administrator o Text Library



o Report Designer o Global Scripts o Tag Logging o Graphics Designer

• Data Windows Pop-Up Menus Terms/Abbreviations

4. Client-Server Functionality (Multi-user system Heä thoáng ña ngöôøi söû duïng)

• Söï moâ taû chung cuûa moâi tröôøng WinCC Client-Server: Nhôø vaøo tính naêng tích hôïp client-server trong WinCC , ña ngöôøi söû duïng coù theå truy caäp cuøng cô sôû döõ lieäu cuûa moät project (döï aùn) cuøng moät luùc

• Nhöõng giôùi haïn lyù thuyeát vaø thöïc haønh trong thöïc hieän Client/Server: - Veà lyù thuyeát ,do giôùi haïn phaàn meàn kyõ thuaät , WinCC coù theå

chöùa ñöïng tôùi 64 nodes (63 WinCC clients vaø 1 WinCC server) - Tuy nhieân ,thöïc söï ,kieåu vaø söï thi haønh cuûa quaù trình truyeàn

thoâng ñöôïc choïn cho WinCC server laø coù yù nghóa raát lôùn cho soá löôïng thöïc hieän keát noái cuûa nhöõng WinCC client.Heä thoáng coù theå thi haønh tôùi 16 WinCC clients

• Söï moâ taû chung cuûa söï caøi ñaët WinCC Client-Server: Baûn quyeàn WinCC multi-user phaûi ñöôïc caøi ñaët treân moãi maùy tính (bao goàm taát caû client vaø server) .Theâm vaøo ñoù ,theo loâgic ,ñeå taïo ra moät ñöôøng daãn project treân server maø taûi treân taát caû caùc döï aùn projects .Ñöôøng daãn naøy(chaúng haïn nhö :”<DR>:\Projects”)khoâng caàn ôû treân ñöôøng daãn chöông trình WinCC (söï ngaên caùch veà döõ lieäu vaø nhöõng chöông trình ) .Theo kinh nghieäm chæ ra raèng ,toát hôn löu tröõ döõ lieäu project treân moät oå ñóa cöùng rieâng bieät

Chuù yù: phaûi thieát laäp nhöõng authorizations(baûn quyeàn) cho pheùp vaø ñöôïc ñoøi hoûi veà ñöôøng daãn project môùi ñöôïc taïo ra cho nhöõng user caàn laøm vieäc vôùi nhöõng döï aùn WinCC

Treân WinCC server ,ñöôøng daãn “aplib” ôû trong ñöôøng daãn caøi ñaët WinCC noùi chung ñöôïc cho pheùp vôùi teân “SCRIPTFCT”.Khoâng theå thay ñoåi leänh cho pheùp hoaëc teân cho pheùp ñaõ ñònh saün .Taát caû caùc global script töø chöông trình thöïc thi ñöôïc taûi treân ñöôøng daãn “aplib”



Ngay sau khi caøi ñaët WinCC treân server , khôûi ñoäng Control Center (MCP.EXE) .Trong thôøi gian procedure baét ñaàu .Hôïp thoaïi “Control Center “ ñöôïc môû moät caùch töï ñoäng (chæ duy nhaát laàn ñaàu khôûi ñoäng WinCC).

Choïn muïc “Multi-User System" trong hoäp thoaïi vaø nhaán nuùt “OK” .Trong hoäp thoaïi “Create New Project" maø ñaõ xuaát hieän sau ñoù , ñaët nôi löu tröõ project . Trong hoäp thoaïi "Project Path” kích hoaït ñöôøng daãn “<DR>:\Projects” maø ta ñaõ taûi xuoáng . Nhaäp vaøo teân project môùi trong hoäp "Project Name" .Vieäc nhaäp trong hoäp "Project Name"ñöôïc caäp nhaät sao cheùp cuøng moät luùc beân trong hoäp "New Subfolder" .Ñeå keát thuùc kích nuùt “Create” ñeå WinCC taïo moät ñöôøng daãn môùi vôùi taát caû caùc döõ lieäu project ñöôïc ñoøi hoûi döôùi ñöôøng daãn maø ta choïn .

Ghi chuù : muoán thay ñoåi loaïi project cuûa moät project saün coù ,söû duïng “Project Properties” ("General Information" tab).



Sau khi döõ lieäu project ñaõ ñöôïc taïo ra . Control Center môû ra vôùi taäp tin project môùi . Ta coù theå boå sung theâm vaøo trong taäp tin project naøy theo nhöõng yeâu caàu ñaëc bieät cuûa chính mình

5. Feedback Documentation Ñoái vôùi Control Center ,coâng vieäc in aán ñöôïc ñònh saün beân trong

Report Designer cho Feedback Documentation .Moïi connections, tag vaø computers ñöôïc ñònh hình ñöôïc in nhôø vaøo print job naøy hoaëc hieån thò treân maøn hình

• Nhöõng döõ lieäu project sau ñaây ñöôïc xuaát ra nhôø vaøo Feedback Documentation:

o Computer Teân computer Loaïi computer

• Server hoaëc Client o Tag management

Teân tag Kieåu döõ lieäu (kieåu döõ lieäu user) Connection (teân cuûa keát noái logical) Channel (communication driver) Channel unit (channel unit cuûa communication driver

ñöôïc söû duïng) o Connections

Connections (teân cuûa keát noái logical) Unit (channel unit cuûa communication driver ñöôïc söû

duïng) Parameters ( nhöõng tham soá hieän taïi cuûa channel unit)

Laøm nhö theá naøo… … Vieäc in Feedback Documentation trong Control Center :

Söû duïng leänh menu :”File”- "Print Feedback Doc..." ñeå in nhöõng thieát laäp project hieän taïi

Hoaëc: 1) Kích ñoâi nuùt traùi chuoät trong “project navigation window” treân

coâng cuï project “Edit” ñeå xem taát caû veà nhöõng muïc ñöôïc caøi ñaët 2) Kích treân muïc “Report Designer” 3) Kích treân muïc “Print Job” ñeå xem taát caû caùc print job heä thoáng saün

coù trong project data window 4) Kích phaûi chuoät treân muïc @Documentation Control Center



5) Trong menu ñoäng maø ñaõ xuaát hieän , choïn muïc “Print the print job” ñeå baét ñaàu coâng vieäc in aán heä thoáng cho feedback documentation cuûa Control Center

…Xem Feedback Documentation trong Control Center treân maøn hình Söû duïng leänh menu: “File”-“ Preview Feedback Doc” ñeå xem nhöõng thieát ñaët project hieän taïi treân maøn hình tröïc tieáp Hoaëc: 1) Kích ñoâi chuoät trong “project navigation window” treân thaønh phaàn

project “Editor” ñeå xem taát caû caùc muïc ñöôïc caøi ñaët 2) Kích treân muïc “Report Designer” 3) Kích treân “Print Job” ñeå xem taát caû print jobs heä thoáng saün coù

trong project data window 4) Kích phaûi chuoät treân muïc @Documentation Control Center 5) Trong pop-up menu maø ñaõ xuaát hieän ,choïn leänh “Print Preview”

ñeå hieån thò print job heä thoáng cho feedback documentation cuûa Control Center treân maøn hình

6. Nhöõng thuaät ngöõ / nhöõng chöõ vieát taét API Application Programming Interface C Higher programming language that was developed as

a system development language (for example, for the UNIX operating system) and also as a universal programming language

CEDST Central European Daylight Saving Time CET Central European Time CP5412 A2 PC plug in for connecting a PLC to the system bus DCF77 Time signal transmitter in Frankfurt/Mainflingen,

Germany. Provides the exact official time of the Federal Republic of Germany with a maximum deviation of 1 s in 1 million years.

DDE Dynamic Data Exchange DLL Dynamic Link Library DR Drive letter of a storage medium (for example, "C" or

"D" for a hard disk) DST Daylight Saving Time GPS Global Positioning System - Satellite system which

determines precise position on the earth. Individual GPS satellites circle the earth at an approximate



height of 20,000 km on different paths. Each satellite contains a very precise atomic clock (precision of a minimum of 1 x 10-12). The data transmitted by the satellites are used to calculate the time.

LAN Local Area Network MFC Microsoft Foundation Classes MMI Man-Machine Interface ODBC Open Database Connectivity ODK WinCC Open Developers Kit (optional description of

the programming interface) OLE Object Linking and Embedding OLX OLE Custom Controls OMS Object Management System OS Operator Station PDU Protocol Data Unit PLC Programmable Logic Controller PMC Process Monitoring Control RS232 Serial interface RT Run Time RTC Real-Time Clock (battery backed CMOS clock chip in

the PC) SQL Structured Query Language, Data manipulation

language for relational databases ST Standard Time Thread A thread is a sub-function of a program that handles a

very specific task. TIS Test and Startup UTC International time scale (Universal Time Coordinated) Wizard Auxiliary program for handling complex tasks

(Assistant) 7. Pop-Up Menus Pop-up menus laø menu quan troïng nhaát vaø laø phöông tieän höõu duïng trong

Control Center. Ta nhaän ñöôïc nhöõng menu naøy cho moãi object ñöôïc choïn trong cöûa soå project. Ta chæ caàn kít phaûi chuoät ñeå môû pop-up menus



Ví duï, ta nhaän ñöôïc cuûa soå sau khi choïn muïc thaønh phaàn “Computers” vaø kít nuùt phaûi chuoät. Muïc menu “Find…” vaø Properties” ñöôïc ñöa ra ñoái vôùi moïi object. Nhöõng muïc menu khaùc thì tuyø thuoäc vaøo object naøo ñöôïc choïn

Trong ví duï naøy, pop-up menu ñoái vôùi thaønh phaàn project “Computer” ñöôïc môû II. Project

1. Thoâng tin chung veà nhöõng project • Caáu truùc cuûa moät project trong Control Centrol

Moät project bao goàm nhieàu component maø tröïc tieáp phuï thuoäc laãn nhau .Ta coù theå tìm thaáy nhöõng component rieâng bieät cuûa moät project trong project navigation window

Thieát laäp /xem nhöõng thuoäc tính project: Neáu muoán xem hoaëc thieát laäp nhöõng thuoäc tính , ta phaûi choïn projec

hieän taïi trong project navigation window . Sau ñoù phaûi môû pop-up menu töông öùng vaø choïn muïc menu “Properties…” hoaëc söû duïng nuùt trong Toolbar



pop-up menu cuûa project hieän taïi ñöôïc hieån thò trong data window

2. Project Properties Caùch thöùc thieát laäp Project Properties:

1) Trong project navigation window , kích nuùt phaûi chuoät treân teân project maø ta coù theå nhaän bieát ñöôïc thoâng qua phaàn môû roäng taäp tin *.MCP .Trong pop-up menu xuaát hieän sau ñoù , kích chuoät treân muïc menu “Properties…”.Moät hoäp thoaïi xuaát hieän sau ñaây:

Hoaëc : Söû duïng nuùt trong Toolbar 2) Ta coù theå choïn moät trong ba tabs trong hoäp thoaïi “Project

properties” Nhöõng tab rieâng bieät ñöôïc chæ ra sau ñaây:

Tab Dieãn taû General Information Döõ lieäu project chung. Update Cycles Thieát laäp khoaûng thôøi gian

maø project lieân keát ñeå caäp nhaät xöû lyù döõ lieäu.

Hot Keys Aán ñònh phím taét cho hoaït ñoäng trong heä thoáng WinCC.

Caùch thöùc thieát laäp "General Information" Tab:



Trong "General Information" ,kích treân box maø ta muoán thieát laäp . Coù theå thieát laäp nhöõng box ñöôïc neâu ra trong baûng döôùi ñaây: Teân box Dieãn taû Type Loaïi project hieän taïi ñöôïc hieån thò trong box naøy.Ta

coù theå aán ñònh moät project nhö laø moät "Single-User System" hoaëc "Multi-User System".Söû duïng box naøy cuõng coù theå thay ñoåi loaïi project

Creator Teân cuûa ngöôøi taïo neân project ñöôïc nhaäp vaøo trong box naøy töông öùng tôùi teân user maø ngöôøi taïo neân project döôùi moâi tröôøng Windows 95,Windows 98,hoaëc Windows NT ñaõ söû duïng ñeå hoaø nhaäp vaøo heä thoáng

Creator Date Ngaøy maø project ñöôïc taïo ñöôïc ghi vaøo trong box naøy .Ngaøy naøy töông öùng tôùi ngaøy heä thoáng treân computer laø ngaøy project ñöôïc taïo ra

Changed By Teân cuûa ngöôøi thieát laäp(editor) project ñöôïc ghi vaøo trong box naøy

Last Change Ngaøy cuûa söï thay ñoåi cuoái cuøng tôùi project ñöôïc ghi vaøo trong box naøy .Ngaøy naøy töông öùng tôùi ngaøy heä thoáng treân computer maø project ñöôïc soaïn thaûo.

Version Soá cuaû phieân baûn project hieän taïi ñöôïc ghi vaøo trong box naøy

GUID Soá ID(identification)cuûa project ñöôïc ghi vaøo trong box naøy .Soá môùi ñöôïc taïo ra cho moãi project .ID naøy raát caàn thieát cho ñieàu haønh cô sôû döõ lieäu

Comment Ta coù theå ghi chuù tôùi project hieän taïi trong box naøy



B.Caùch laäp trình WinCC I.Khaùi nieäm

Nhìn chung WinCC cung caáp cho chuùng ta ba giaûi phaùp ñeå thieát laäp caáu hình:

• Söû duïng nhöõng coâng cuï chuaån cuûa WinCC • Söû duïng nhöõng öùng duïng Windows coù saün vôùi WinCC thoâng qua

DDE, OLE, ODBC, vaø ActiveX • Söû duïng Visual C++ hoaëc Visual basic ñeå töï phaùt trieån caùc öùng duïng

nhuùng vaøo WinCC WinCC laø heä thoáng HMI (giao dieän ngöôøi-maùy) cho nhöõng caáu hình hieäu

quaû thöïc thi nhaát. Maëc khaùc noù laø neàn taûng cho heä thoáng môû voâ taän. Tính naêng module vaø linh hoaït cuûa WinCC ñöa cho chuùng ta nhöõng khaû naêng môùi hoaøn toaøn cho nhöõng thieát keá vaø thi haønh nhieäm vuï, thao taùc moät caùch töï ñoäng.

1.Caáu truùc module cuûa WinCC

WinCC cung caáp caùc module heä thoáng cho vieäc taïo giao dieän ñoà hoaï, ghi nhaän thoâng ñieäp, thu nhaän vaø löu tröõ döõ lieäu xöû lyù(process data) cuõng nhö tích hôïp caùc thuû tuïc öùng duïng do ngöôøi ñònh nghóa. Chuùng cuõng coù theå tích hôïp caùc module cuûa chính mình

2.Giao dieän cuûa WinCC a.Tính môû cuûa WinCC



WinCC hoaøn toaøn môû tôùi baát kyø phuï kieän ñeå môû roäng (add-on) naøo cuûa ngöôøi söû duïng (user). Tính môû roäng naøy ñöôïc hoaøn toaøn thoâng qua caáu truùc cuûa WinCC vaø giao dieän laäp trình maïnh. Hình sau minh hoaï nhöõng khaû naêng keát noái nhieàu öùng duïng

b.Tích hôïp nhöõng öùng duïng beân ngoaøi vaøo trong WinCC WinCC cho ta nhöõng löïa choïn ñeå tích hôïp caùc öùng duïng vaø module khaùc vaøo trong giao dieän ñieàu khieån xöû lyù quaù trình

c.Söï baûo trì löu tröõ döõ lieäu Trong bieåu ñoà sau, WinCC taïo ra toaøn boä phaàn ôû giöõa. Sô ñoà cho thaáy heä cô sôû döõ lieäu chuaån Sybase SQL Anywhere phuï thuoäc vaøo WinCC. Heä cô sôû döõ lieäu naøy ñöôïc söû duïng ñeå löu tröõ döõ lieäu caáu hình huôùng lieät keâ danh saùch (nhö danh saùch tag, baûng thoâng ñieäp), cuõng nhö döõ lieäu söû lyù töùc



thôøi (nhö: nhöõng thoâng ñieäp, giaù trò ño, baûn ghi döõ lieäu ngöôøi duøng. Heä cô sôû döõ lieäu coù tính server. WinCC coù theå truy caäp tôùi cô sôû döõ lieäu thoâng qua ODBE hoaëc giao dieän laäp trình môû (C-API) nhö client

Nhöõng chöông trình khaùc, taát nhieân, cuõng laøm töông töï. Ñieàu naøy cho baûn bieåu Windows hoaëc moät heä cô sôû döõ lieäu Windows tröïc tieáp truy caäp vaøo cô sôû döõ lieäu WinCC baát chaáp öùng duïng naøo ñang ñöôïc thöïc thi hay treân traïm ñöôïc noái maïng. Vôùi söï trôï giuùp cuûa database query language SQL vaø coâng cuï keát noái thích hôïp (nhö: caàu noái ODBC), nhöõng client khaùc (nhö: UNIX based databases nhö Oracle, Informix, Ingres) coù theå truy caäp tôùi cô sôû döõ lieäu cuûa WinCC. Ñieàu naøy cuõng laøm truy caäp qua laïi cuûa chuùng. Khoâng gì phaûi ñöùng trong caùch tích hôïp cuûa WinCC vaøo trong xöû lyù hoaëc trong coâng ty dieän roäng II. Caùch laäp trình Tröôùc khi thieát laäp caáu hình, baïn neân chæ roõ caùc phaàn sau:

• Chæ roõ teân cuûa project WinCC • Chæ roõ teân cuûa nhöõng tag • Chæ roõ teân cuûa giao dieän thieát keá • Chæ roõ quy luaät taïo nhöõng script vaø action • Chæ roõ quy luaät taïo caáu hình • Chæ roõ kieåu vaø phöông thöùc vaên kieän cuûa project

1.Khaùi nieäm veà tag cuûa WinCC



Tag laø nhöõng thaønh phaàn trung taâm cuûa caùc giaù trò xöû lyù quaù trình truy xuaát thoâng tin. Trong project cuûa WinCC, moãi tag nhaän moät teân vaø döõ lieäu duy nhaát. Keát noái logic ñöôïc aán ñònh vaøo trong tag cuûa WinCC. Keát noái naøy quyeát ñònh keânh naøo aán ñònh ñeán giaù trò xöû lyù tôùi nhöõng tag söû duïng. Tag ñöôïc löu tröõ trong cô sôû döõ lieäu project-wide. Khi maùy chaïy WinCC baét ñaàu, taát caû nhöõng tag thuoäc project ñöôïc taûi leân vaø caáu truùc run-time ñöôïc set-up Trong data manager coù hai loaïi tag:

• Internal tag: laø tag khoâng coù ñòa chæ trong heä thoáng PLC cung caáp vaø do ñoù ñöôïc cung caáp bôûi data maganer beân trong WinCC. Internal tag duøng ñeå löu tröõ nhöõng thoâng tin chung nhö ngaøy, thôøi gian,…

• External tag: laø tag aán ñònh tôùi keát noái logic vaø ñòa chæ trong layer cuûa PLC. Trong cuûa nhöõng tag naøy coù moät daïng ñaët bieät cuûa tag ñöôïc bieát nhö “Raw Data Tags”

2.Driver cuûa WinCC Driver laø nhöõng giao dieän giöõa PLC vaø WinCC Phaàn naøy laáy ví duï veà caùch thöùc taïo keát noái vôùi PLC(SIMATIC S7 300 söû duïng CPU 314IFM ñòa chæ 2 treân maïng MPI). Tröôùc heát kích phaûi chuoät vaøo “Tag management” trong cöûa soå Control Center vaø choïn “Add New Driver…”, khi ñoù choïn keânh “SIMATIC S7 Protocol Suite.CHN” töø hoäp thoaïi. Sau ñoù kích chuoät phaûi vaøo “MPI” trong cöûa soå Control Center vaø choïn “New Driver Connect…”. Trong hoäp thoaïi “Connection Ppoperities” choïn tab “Connection” vaø thieát laäp caùc thoâng soá:

• Station Connect: 2 • Segment-ID: 0 • Rack Number: 0 • Slot Number: 2 Kích chuoät phaûi treân “NewConnection” (teân cuûa keát noái maø ta ñaõ thieát

laäp maëc ñònh vaø choïn “New Tag…”. Töø ñoù ta thieát laäp teân cuûa tag, kieåu döõ lieäu maø noù chöùa ñöïng vaø ñòa chæ cuûa noù töông öùng vôùi ñòa chæ cuûa nhöõng vuøng nhôù cuûa PLC ví duï: ta choïn kieåu döõ lieäu Binary vaø ñòa chæ Q124.0. Khi cho WinCC vaø PLC run-time, giaù trò cuûa bit Q124.0 luoân luoân ñöôïc caäp nhaät trong tag vöøa taïo. Vì vaäy chöông trình coù theå laáy giaù trò bit nhôù ñoù thoâng qua tag ñeå xöû lyù 3.Taïo Picture Trong cöûa soå Control Center, vaøo menu “Editors” choïn “Graphics Designer” keá tieáp choïn “Open”. Cöûa soå “Graphics Designer” ñöôïc môû ra töø



ñoù ta coù theå thieát laäp caáu hình nhö cöûa soå “form” cuûa Visual basic hay Borland Delphi. Nhöng ôû ñaây ta laäp trình nhö trong ngoân ngöõ C++. ÔÛ ñaây, ñoái vôùi ngöôøi ñaõ töøng hoïc Visual C++ thì vieäc laäp trình khoâng maáy khoù khaên ñoái vôùi WinCC. Ví duï: ñeå taïo thoâng ñieäp khi ta nhaán nuùt button ta thöïc hieän nhö sau:

• Choïn “Button” trong “Windows Objects” ôû trong khung “Object Palette”

• Choïn C-Action nhö hình veõ:

• Vieát maõ trong cöûa soå “Edit action” nhö sau:

#include "apdefap.h" void OnClick(char* lpszPictureName, char* lpszObjectName, char* lpszPropertyName) MessageBox(NULL,"Instruction Text","My Instruction Box",MB_YESNO|MB_ICONQUESTION|MB_SETFOREGROUND); 4.Caùch taïo thö vieän lieân keát ñoäng Vì trong luaän vaên ta caàn söû duïng haøm outport/input laøm neàn taûng ñeå giao tieáp vôùi Mach 30 vaø PLC S7 200 cuûa SIEMENTS neân ta caàn taïo thö vieän lieân keát ñoäng Ta coù theå duøng ngoân ngöõ laäp trình Visual C++, Borland Delphi,… ñeå taïo thö vieän lieân keát ñoäng ñeå duøng trong WinCC a.Taïo thö vieän lieân keát ñoäng trong Visual C++:

• Tröôùc heát ta taïo thö muïc khdll • Sau ñoù taïo taäp tin khdll.cpp vôùi maõ sau:



#include "stdafx.h" BOOL APIENTRY DllMain( HANDLE hModule, DWORD ul_reason_for_call, LPVOID lpReserved ) return TRUE; int _declspec(dllexport) _stdcall khinp(unsigned short x) return ( _inp(x)); unsigned short _declspec(dllexport) _stdcall khinpw(unsigned short x) return ( _inpw(x)); unsigned long _declspec(dllexport) _stdcall khinpd(unsigned short x) return ( _inpd(x)); int _declspec(dllexport) _stdcall khoutp(unsigned short x , int y) return ( _outp(x, y)); unsigned short _declspec(dllexport) _stdcall khoutpw(unsigned short x , unsigned short y) return ( _outpw(x, y)); unsigned long _declspec(dllexport) _stdcall khoutpd(unsigned short x , unsigned long y) return ( _outpd(x, y));



• Taïo taäp tin khdll.def vôùi maõ sau:

LIBRARY khdll DESCRIPTION "My C DLL" EXPORTS khinp @1 khinpw @2 khinpd @3 khoutp @4 khoutpw @5 khoutpd @6

• Taïo taäp tin AtdSfx.cpp vôùi maõ sau: #include "stdafx.h"

• Taïo taäp tin AtdSfx.h vôùi maõ sau: #if !defined(AFX_STDAFX_H__8E9D9E43_7D6C_11D2_A69E_C26542114731__INCLUDED_) #define AFX_STDAFX_H__8E9D9E43_7D6C_11D2_A69E_C26542114731__INCLUDED_ #if _MSC_VER > 1000 #pragma once #endif #define WIN32_LEAN_AND_MEAN #include <windows.h> #include <conio.h> #endif

• Cuoái cuøng ta nhaán F7 ñeå chöông trình Visual C++ taïo ra taäp tin khdll.dll

b. Taïo thö vieän lieân keát ñoäng duøng Borland Delphi • Tröôùc heát trong Delphi choïn menu File-New-DLL • Sau ñoù taïo taäp tin dphidll.dpr vôùi maõ sau:



library dphidll; Important note about DLL memory management: ShareMem must be the first unit in your library's USES clause AND your project's (select Project-View Source) USES clause if your DLL exports any procedures or functions that pass strings as parameters or function results. This applies to all strings passed to and from your DLL--even those that are nested in records and classes. ShareMem is the interface unit to the BORLNDMM.DLL shared memory manager, which must be deployed along with your DLL. To avoid using BORLNDMM.DLL, pass string information using PChar or ShortString parameters. uses Windows, Messages, SysUtils, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs; $R *.RES procedure doevents ; stdcall;export; begin application.ProcessMessages ; end; exports doevents index 1 name 'doevents'; begin end.

• Cuoái cuøng choïn menu Project-Build dphidll ñeå Delphi taïo ra taäp tin lieân keát ñoäng dphidll.dll

5. Söû duïng taäp tin lieân keát ñoäng

Söû duïng taäp tin lieân keát ñoäng ñeå vieát chuông trình ñoïc döõ lieäu ño laø taàn soá töø Mach 30 thoâng qua coång COM1, ñöôïc löu tröõ trong tag coù teân laø “h”. Töø ñoù ta coù theå söû duïng tag naøy ñeå cho hieån thò treân maøn hình, veõ ñoà thò, laäp ngöôõng baùo ñoäng (alarm) thoâng qua thoâng ñieäp hieån thò treân maøn hình WinCC, hoaëc thoâng qua loa cuûa maùy tính,…vaø löu tröõ giaù trò taàn soá ñoù



trong cô sôû döõ lieäu maø ta coù theå truy xuaát giaù trò naøy thoâng qua heä cô sôû döõ lieäu ISQL hoaëc thoâng qua Excel,Access,... Chöông trình nhö sau: #pragma code("khdll.dll") //Khai baùo goïi haøm trong thö vieän DLL, taäp tin WORD khinp(WORD x);// kh.dll ñöôïc löu trong thö muïc heä thoáng cuûa WORD khoutp(WORD x,WORD y);//Windows: System, Windows, #pragma code() //System32. #pragma code("dphidll.dll") void doevents(void); #pragma code() #define PORT1 0x3F8 // ñòa chæ coång COM1 unsigned short i=0,j=0,l,fcs,t; // khai baùo bieán char truyen[25]; char nhan[25]; char ta[25]; char tam,tam1; char thu[25]; strcpy(truyen,"\x02H01 ?00 "); // löu frame truyeàn vaøo bieán truyen SetTagChar("a",truyen); // löu frame truyeàn vaøo tag coù teân: a l=strlen(truyen); // chieàu daøi frame truyeàn fcs=0x55; // giaù trò khôûi ñaàu checksum for(j=0;j<l;j++) // tính giaù trò checksum fcs ^=(truyen[j]); t=fcs; t=((t&0xF0)>>4); //laáy 4 bit cao vaø chuyeån sang maõ ASCII truyen[j]=((t<=9)?(t+48):(t+55));//ñöôïc giaù trò byte cao cuûa checksum fcs=fcs & 0x0F; //laáy 4 bit thaáp truyen[j+1]=((fcs<=9)?(fcs+48):(fcs+55));//chuyeån sang maõ ASCII truyen[j+2]=('\x03'); // ‘\x03’kyù töï keát thuùc frame truyeàn <ETX> truyen[j+3]=('\r'); truyen[j+4]=('\n'); truyen[j+5]=('\0'); // kyù töï keát thuùc chuoãi khoutp(PORT1+3,0x83);// set DLAB on khoutp(PORT1,0x0C); //ñaët toác ñoä baud 9600 Bps, BRDL: 0x0C khoutp(PORT1+1,0x00);//BRDH: 0x00 khoutp(PORT1+3,0x03);//8 Bits, No Parity, 1 Stop Bit doevents();//traû quyeàn ñieàu khieån veà cho heä thoáng i=0;



do doevents(); do tam=(khinp(PORT1+5))&0x40;//thanh ghi döõ truyeàn vaø thanh ghi dôøi troáng doevents(); while(tam !=0x40); khoutp(PORT1,truyen[i]); while((truyen[i++])!=0x03); j=0; do do tam1=(khinp(PORT1+5))&0x01;//baùo coù döõ lieäu ôû RBR while(tam1 != 0x01); nhan[j]=khinp(PORT1); while(((nhan[j++])!=0x03)&&(j < 23)); nhan[j]='\0';//gaùn kyù töï keát thuùc chuoãi: ‘\0’ SetTagByte("i",j); //gaùn giaù trò j vaøo tag “i” if (j==21) kieåm tra coù nhaän ñöôïc ñuû 21 kyù töï hay khoâng SetTagChar("b",nhan); SetTagByte("f",nhan[0]); strcpy(thu,strstr(nhan,"\x02"));//tìm söï xuaát hieän ñaàu tieân chuoãi SetTagChar("c",thu); SetTagChar("d",strtok(thu,"\x02 \x03"));//chia thaønh nhöõng chuoãi con SetTagChar("e",strtok(NULL,"\x02 \x03")); SetTagDouble("h",GetTagDouble("e"));


Download - Scada va hmi

Top Related