QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÔNG NGHỆ XI MĂNG
Chu trình kín và hở
Nguyên liệu để sản xuất xi măng
Sơ đồ khối quy trình sản xuất xi măng
GIẢI PHÁP TRUYỀN THÔNG
Giải pháp mạng truyển thông của hãng Rockwell
Rockwell cung cấp một loạt giải pháp toàn diện cho mạng truyền thông trong lĩnh vực tự động hóa, với mô hình rõ ràng thể hiện các giải pháp của hãng.
CẤP GIÁM SÁT QUẢN LÝ
Giám sát tại nhà máy qua mạng nội bộ
Giám sát từ xa qua mạng internet
Trạm làm việc điều khiển- giám sát
Trạm làm việc điều khiển- giám sát
Sơ Đồ Mô Tả Hệ Thống SCADA Cho Nhà Máy
Hình 2 Mô hình giải pháp Các cấp hệt thống mạng và phương pháp truyền thông:
Cấp quản lý (Management leave): truyển thông theo chuẩn Enthernet
Cấp giám sát (Operations leave): truyền thông theo chuẩn
Cấp điều khiển (Control leave): chuẩn DeviceNet
Cấp chấp hành (Field leave): chuẩn Profibus DP, Profibus PA,
Hãng Rockwell cung cấp giải pháp AS-interface rất toàn diện, với sự tích hợp đa dạng các sản phẩm nhằm đáp ứng nhu cầu của khách hàng từ thiết bị quản lý đến thiết bị tại hiện trường, bao gồm cả phần mềm và phần cứng.
Giải pháp lựa chọn
Dựa trên các giải pháp mà hãng đã đưa ra, ta chọn một giải pháp để xây dựng giải pháp mạng truyền thông cho nhà máy xi măng:
Cấp chấp hành: Truyền thông theo chuẩn DeviceNet
Các thiết bị: Motor, đèn cảnh báo, Alarm, Sensors, biến tần, encoder, loadcell
Cấp điều khiển: truyền thông theo chuẩn ControlNet
Các thiết bị : PLC và các module truyền thông
Cấp giám sát: Truyển thông theo chuẩn EtheNet
Các thiết bị: Máy tính giám sát, và modul truyền thông, phần mềm: RSLogix 5000, RSLogix Emulate
Hình 3 Kết nối mạng DeviceNet
Hình 4 Cấu trúc sơ lược hệ thống mạng
DeviceNet
Dùng ở cấp chấp hành,là một hệ thống được hãng Allen-Bradley phát triển dựa trên cấu trúc của mạng CAN
Cấu hình T121,ghép nối theo giao diện Devicenet
Chuẩn giao thức sử dụng lớp ứng dụng và lớp vật lý
Cấu trúc bức điện : mã căn cước 11bit
Giao thức kiểu tay đôi hoặc chủ tớ
Cấu trúc mạng là đường trục,đường nhánh trong đó chiều dài đường nhánh nhỏ hơn 6m
Có 3 tốc độ truyền tương ứng với chiều dài của trạm:
Phương pháp truy nhập bus của DeviceNet sử dụng cơ chế CSMA/CA với sự phân xử từng bit, trong đó việc phân xử diễn ra bằng cách thay thế từng bit dựa vào trường thông tin đầu tiên trong khung truyền Khi một nút muốn truyền dữ liệu, nó cần chờ cho đến khi việc truyền hiện tại kết thúc Sau đó, nút đó phải đợi thêm một khoảng thời gian tương đương với ba lần thời gian bit (gọi là khung quá tải) trước khi tiến hành truyền.
ControlNet là một tiêu chuẩn mạng công nghiệp chung, được thiết kế để đáp ứng yêu cầu thời gian thực và xử lý khối lượng đầu vào lớn ngay từ đầu.
Phương thức truy xuất đường truyền TDMA
Sử dụng 4 lớp theo mô hình OSI:
Một số loại kiến trúc mạng mở với ControlNet:
ControlNet như là một mạng đơn cho điều khiển I/O,tín hiệu bắt tay giữa người điều khiển và bức điện của thông tin
ControlNet như là mạng xương sống cho điều khiển I/O,tín hiệu bắt tay giữa người điều khiển và bức điện của thông tin với cầu nối tới DeviceNet
Sử dụng giao thức công nghiệp chung Common Industrial Protocol
CIP (Common Industrial Protocol) kết nối chức năng I/O với giao thức Peer-to-Peer trong mạng, tương tự như giao thức lớp ứng dụng được sử dụng cho mạng DeviceNet và Ethernet CIP cung cấp một lớp ứng dụng độc lập với lớp vật lý, cho phép điều khiển I/O và truyền tải thông tin ControlNet hỗ trợ tối đa 99 nút với chiều dài cáp lên tới 20 km; trong khi sử dụng cáp Coax, số lượng nút tối đa là 48 với chiều dài mạng là 250 m.
Là cầu nối tới devicenet
Ethenet
Trong mô hình OSI, hai lớp quan trọng là lớp vật lý và lớp liên kết dữ liệu, trong đó lớp liên kết dữ liệu được chia thành hai lớp con: LLC (Logical Link Control) và MAC (Media Access Control).
Cấu trúc mạng và kỹ thuật truyền dẫn:
Mặt logic EtherNet có cấu trúc bus Cấu trúc mạng vật lý có thể là đường thẳng hoặc hình sao thùy theo phương tiện truyền dẫn
Một số cáp và tốc độ truyền thông dụng
Tên hiệu Loại cáp Chiều dài doạn tối đa
10BASE5 Cáp đồng trục dầy 500m 100
10BASE2 Cáp đồng trục mỏng 100m 30
IEEE 802.3/Ethernet chỉ quy dịnh lớp MAC và lớp vật lý nên cấu trúc bức điện là khung MAC
(1byte) Địa chỉ đích (2/6 byte) Địa chỉ nguồn (2/6 byte) Độ dài (2byte)
Kết nối giữa PC và điều khiển chuyển động Ethernet bên ngoài yêu cầu một cáp Ethernet loại 5 Để mở rộng số lượng trục điều khiển, bạn chỉ cần sử dụng hub hoặc switch Ethernet.
THIẾT BỊ CẦN DÙNG PHÙ HỢP
Nguồn
Hình 7 Đầu nối biến tần
Ghép nối PLC trong hệ thống
Hình 9 Đấu nối trong hệ thống
Hình 11 Kết nối PLC với Module truyền thông 1785-KE
Phát triển PLC 4 kênh SSI của Allen-Bradley
• Mô đun giao diện 7264 SSI dành cho ControlLogix có khả năng cắm trực tiếp vào PLC
NEXUS NX2E4X có khả năng kết nối trực tiếp tới 4 cảm biến SSI, đồng thời hỗ trợ truyền thông qua các giao thức EtherNet IP, DeviceNet, ControlNet và Profibus.
Cảm biến lực ( loadcell)
- Loadcell hoạt động trên nguyên lý cầu điện trở cân bằng Wheatstone
+ Trọng lượng định mức : 200 Kg
Hình 12 Sơ đồ mạch cầu
Cảm biến tốc độ (encoder)
- Encode sử dụng đo tốc độ quay của động cơ
- Đĩa gắn liền với trục quay cần đo tốc độ
- Tín hiệu ra của encoder là tín hiệu số
Hình 13 Cấu tạo bộ phận đo tốc độ quay encoder
CÁC TÍNH NĂNG HỖ TRỢ CỦA THIẾT BỊ
Biến tần của Allen-Bradley
- Giao tiếp RS485 cho nhiều cấu hình
- Chức năng truyền thông với controlNet EtherNet/IP và Profibus
- Chức năng timer và counter
Các card mở rộng của controlNet
ControlNet scanner card, hay còn gọi là thẻ giao tiếp 1784-KTCS, là thiết bị tương thích với chuẩn 16bit ISA hoặc 32bit EISA, cho phép truyền thông trực tiếp với các mạng ControlNet khác.
- Phần mềm ứng dụng: chuẩn giao tiếp ứng dụng (API) của Allen-Bradley là INTERCHANGE,WINtelligent LINX,IOlinx…là những phần mềm từ Rockwell Software
• (Catalog Number 1784-KTC and 1784-KTCX)
• Series A, Revision B and Series B, Revision A
• Sư khác nhau giữa series card A và B
• Series B cards nhỏ hơn và bộ nhó nhỏ hơn A
1784KTC và 1784 KTCX bao gồm WINtelligent LINX 5.0 và
WINtelligent LINX 5.0 bao gồm điều khiển ControlNet và thiết lập cho WINtelligent LINX 5.0 truy nhập những ứng dụng thích hợp cho xử lý
WINtelligent LINX Gateway 5.0 cho chúng ta cầu nối thông tin giữa ControlNet và một vài WINtelligent LINX driver khác như DH+,DH485 và EtherNet
1784-KTC và 1784-KTCX có thể không yêu cầu nhận thông tin ngay và có hai đường giao tiếp như hình vẽ
Hình 14 Cấu hình lắp đặt
HART
To collect data from sensors to control devices such as PLCs, the HART (Highway Addressable Remote Transducer) communication protocol is utilized HART operates on a traditional master/slave architecture, facilitating efficient communication between devices.
Giao thức HART sử dụng tiêu chuẩn Bell 202 Frequency Shift Keying (FSK) để số hóa tín hiệu 4-20mA, cho phép giao tiếp hai chiều giữa thiết bị cảm biến thông minh và hệ thống điều khiển Với tốc độ truyền thông 1200bps, HART không làm ảnh hưởng đến tín hiệu 4-20mA trên cùng một đường dây, đồng thời cho phép trao đổi nhiều dữ liệu số giữa các thiết bị.
Giao thức HART sử dụng tiêu chuẩn Bell 202 Frequency Shift Keying (FSK) để số hóa tín hiệu trên nền tín hiệu 4-20mA, cho phép giao tiếp hai chiều giữa thiết bị cảm biến thông minh và hệ thống điều khiển Với tốc độ truyền thông 1200bps, HART không ảnh hưởng đến tín hiệu 4-20mA và cho phép trao đổi nhiều dữ liệu số giữa các thiết bị.
HART là giao thức truyền thông chủ/tớ (Master/Slave) cho phép thiết bị tại hiện trường (Slave) chỉ giao tiếp với Master Giao thức này hỗ trợ nhiều chế độ truyền thông, giúp truyền tải thông tin giữa cảm biến thông minh và hệ thống điều khiển/giám sát trung tâm HART cho phép sử dụng hai Master (sơ cấp và thứ cấp), cho phép Master thứ cấp, như thiết bị giao tiếp căn chỉnh bên ngoài, giám sát và cấu hình lại Slave mà không ảnh hưởng đến Master sơ cấp - hệ thống điều khiển/giám sát trung tâm.
Ứng dụng thường gặp nhất của HART là chế độ giao tiếp Master/slaver đồng thời với việc truyền tải tín hiệu 4-20 mA
Giao thức HART cho phép tất cả những giao tiếp tín hiệu số với thiết bị hiện trường như điểm-tới-điểm hoặc mắc nối tiếp – multidrop
Chức năng mở rộng
- X20 hỗ trợ hệ thống I/O modun của Rockwell sử dụng giao thức DeviceNet
- Ngoài ra nó có thể hỗ trợ các hệ thống của siemens,schneider
CẤU HÌNH CHO HỆ THỐNG
Sử dụng phần mền RSLinx để đặt cấu hình mạng EtherNet
Giao diện chính khi khởi động phần mền RSLinx như hình dưới đây:
Thiết lập giao tiếp truyền thông EtherNet/IP với bộ điều khiển PLC
Phần mềm RSLinx đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối bộ điều khiển RSLogix với RSLogix 5000 Để thiết lập truyền thông hiệu quả với bộ điều khiển, cần cấu hình RSLinx tương thích với loại cổng truyền thông đang sử dụng Địa chỉ EtherNet (MAC) là địa chỉ được gán cho từng mô-đun trong hệ thống, giúp xác định và quản lý các thiết bị kết nối.
Mô đun này luôn lưu trữ địa chỉ EtherNet của nó
Xác định địa chỉ EtherNet của thiết bị trên nhãn
Dạng của địa chỉ EtherNet : xx:xx:xx:xx:xx:xx Địa chỉ IP: địa chỉ ấn định cho một mô đun truyền thông trên mạng EtherNet cụ thể
BOOTP : cấu hình một thiết bị để yêu cầu một địa chỉ IP trên mạng EtherNet từ máy chủ BOOTP
BOOTP server : chương trình phần mền nhận các yêu cầu BOOTP từ thiết bj EtherNet và ấn định địa chỉ IP
Kết nối thiết bị EtherNet/IP với máy tính qua cáp EtherNet
Gán địa chỉ IP cho bộ điều khiển hay mô đun truyền thông
Nếu không có kết nối nối tiếp với bộ điều khiển
Khởi động phần mền server BOOTP
Start →program→Rockwell software→BOOTP-DHCP Server→BOOTP- DHCP Server
Start→Program→Rockwell software→RSLinx tools→BOOTP-DHCP server
Khi bạn đóng phần mền BOOTP server bạn có thể được nhắc save lại những thay đổi:
Nếu bạn muốn ghi lại thanh địa chỉ IP mà bạn ấn định cho thiết bị, hãy save sự thay đổi lại
Thiết bị sẽ lưu địa chỉ IP cho dù bạn có lưu những thay đổi ấy hay không Nếu bạn có kết nối nối vơi bộ điều khiển.
Sử dụng phần mềm RSLogix 5000 để cấu hình địa chỉ IP cho bộ điều khiển 21 3 Sử dụng phần mềm RSNetWorx cấu hình mạng DeviceNet khi offline
Các bước thực hiện: Cài đặt bộ điều khiển có sử dụng địa chỉ IP
Kết nối bộ điều khiển với máy tính thông qua cáp RS-232
Khởi động phần mềm RSLogix 5000
Trong mục Controller Organizer, chọn properties ở phần EtherNet port
3 Sử dụng phần mềm RSNetWorx cấu hình mạng DeviceNet khi offline:
- Bước 1: Chuẩn bị trước khi thực hiện - Bước 2: Tạo một file cho mạng
- Bước 3: Ngắt mạng - Bước 4: Cấu hình từng thiết bị
- Bước 5: Cấu hình máy Scanner - Bước 6: Lưu
- Bước 7: Báo cáo RSNetWorx - Bước 8: Download cấu hình từ mạng Thực hiện cụ thể các bước:
Bước 1: chuẩn bị trước khi thực hiện
Giả thiết danh sách các thiết bị đặt vào mạng và địa chỉ như bảng dưới đây: device address Input size
In scanner (DINTs) output size
Of device ( bytes) output menory
Bước 2: Sử dụng phần mềm RSNetWorx để tạo và lưu trữ thông tin cấu hình của từng thiết bị trong một file trên máy tính Hãy tạo một file cấu hình cho DeviceNet để quản lý hiệu quả.
Để cài đặt cấu hình mạng, bước đầu tiên là ngắt kết nối mạng Sử dụng phần mềm RSNetworx để tạo các hình vẽ đồ họa cho mạng Thực hiện các bước sau cho từng thiết bị để hoàn thành quá trình này.
Bước 4: Cấu hình cho từng thiết bị:
Mỗi thiết bị đều có những thông số riêng để thể hiện đặc tính của nó Để cấu hình offline cho thiết bị, chúng ta cần thực hiện hai bước cơ bản.
• Định rõ địa chỉ của từng thiết bị
• Cấu hình thông số cho thiết bị
Bước 5: Cấu hình máy Scanner
Mục đích của việc truyền thông các thiết bị trong mạng là để cài đặt danh sách quét cho các thiết bị trong máy Scanner Sau khi cài đặt, chúng ta cần định nghĩa vùng nhớ để lưu trữ dữ liệu của từng thiết bị.
- Upload cấu hình hiện tại của máy Scanner
- Xác định đặc tính của máy Scanner
- Thiết lập Alignment Option [Alignment Option mà ta lựa chọn áp dụng cho cả đầu vào và đầu ra]
- Gắn cho mỗi thiết bị [thực hiện bằng tay] một vùng nhớ
Chú ý: nếu ta sử dụng Automap on Add thì ta bỏ qua phần này vì khi đó mỗi thiết bị đã được gán một vùng nhớ
Thực hiện gán địa chỉ bằng tay cho thiết bị:
Bước 6: Tải lên và lưu tệp Netword Sau khi hoàn tất việc cấu hình hệ thống, hãy tải toàn bộ hệ thống lên và lưu tệp Việc lưu trữ này sẽ cấu hình từng thiết bị trong tệp offline.
Bước 7: Thực hiện một báo cáo NSNetWordx Nội dung của bài báo cáo:
- Địa chỉ vùng nhớ của mỗi thiết bị trong máy Scanner
- Cấu hình mõi thiết bị
Bước 8: Download cấu hình cho máy Scanner
PHÂN TÍCH ƯA NHƯỢC ĐIỂM CỦA GIẢI PHÁP
Mạng Device Net
Mạng DeviceNet của Rockwell Automation được thiết kế dựa trên công nghệ mạng CAN, mang lại tất cả các ưu điểm của mạng này Bên cạnh đó, DeviceNet còn được cải tiến với một số tính năng bổ sung, giúp đáp ứng tốt hơn các yêu cầu sử dụng ngoài môi trường công nghiệp.
Loại cáp sử dụng : Cáp Thin có 4 dây không xoắn
Ưu điểm : Chi phí thấp, dễ lắp đặt
Nhược điểm : Tốc độ truyền chưa cao, cần điện trở đầu cuối
Chức năng : Kết nối PLC với module I/O mở rộng
Hình 18 Mô hình mạng Device Net
Mạng Control Net
Mạng ControlNet do hãng Rockwell Automation thiết kế, là mạng điều khiển thời gian thực cung cấp khả năng truyền tốc độ cao cho các thông số vào ra
Loại cáp sử dụng: Cáp đồng trục RG – 6
Ưu điểm: Hỗ trợ điều khiển theo thời gian thực
Nhược điểm: Cần có điện trở đầu cuối, số node mạng chưa nhiều
Chức năng: Kết nối PLC với module mở rộng
Hình 19 Cáp đồng trục RG-6
Hình 20 Mô hình mạng ControlNet
