Ngô Nh Khoa và cs T p chí KHOA H C & CÔNG NGH 58(10): 35-40

Size: px

Start display at page:

Download "Ngô Nh Khoa và cs T p chí KHOA H C & CÔNG NGH 58(10): 35-40"

Ernest Golden
5 years ago
Views:

1 XÂY DỰNG PHƯƠNG THỨC TRUYỀN THÔNG TRỰC TIẾP GIỮA PC VÀ PLC ỨNG DỤNG TRONG HỆ ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT TRẠM TRỘN BÊ TÔNG Ngô Như Khoa 1*, Nguyễn Văn Huy 2 1 Đại học Thái Nguyên, 2 Trường Đại học KTCN - Đại học Thái Nguyên TÓM T T T nh ng nghiên c u v các ph ng th c truy n thông c h tr trong các thi t b logic kh trình (PLC) c a Siemens, chúng tôi t p trung phát tri n ph ng th c truy n thông tr c ti p gi a máy tính (PC) và PLC nh m áp d ng trong các h th ng i u khi n giám sát tr m tr n bêtông theo chu k d a trên ngôn ng l p trình b c cao. Các n i dung chính c ng c c p n trong bài báo này là: K thu t truy nh p tr c ti p b nh c a PLC; c u trúc gói d li u t ng ng v i thông tin truy n và các thu t toán truy n thông. Tính úng n và tin c y c a thu t toán c kh ng nh thông qua ph n m m i u khi n giám sát ã c xây d ng và ch y th nghi m trên h th ng th c. Từ khóa:truyền thông với PLC, điều khiển-giám sát PLC, PLCS7-200, điều khiển trạm trộn bê tông 1. GI I THI U Các h th ng tr m tr n bêtông t ng ã c s n xu t và s d ng m c ph bi n trong các l nh v c xây d ng công nghi p và dân d ng h u h t các n c trên th gi i c ng nh trong n c. Nguyên lý chung c a các h th ng này là: dùng b i u khi n Logic kh trình làm thi t b i u khi n trung tâm (cân nh l ng các thành ph n ph i li u, xim ng, n c và ch t ph gia; i u khi n các c a x ph i li u, ho t ng v n chuy n ph i li u, n p ph i li u, tr n và x bêtông); còn nhi m v giám sát h th ng và qu n lý v t t, s n ph m do ph n m m trên máy tính m nhi m. V n nghiên c u thi t k và ch t o tr m tr n bêtông nói riêng và h th ng i u khi n t ng nói chung, ã thu hút c nhi u s quan tâm c a các nhà khoa h c trong n c [2, 3] c ng nh ã c nhi u công ty ho t ng trong l nh v c c khí - t ng hóa trong n c nghiên c u, ch t o và th ng m i hóa [3, 4, 5, 6]. xây d ng ph n m m i u khi n giám sát h th ng theo th i gian th c khi PLC Ngô Như Khoa, Tel: , khoa.ngonhu@gmail.com ang th c thi ch ng trình, c n ph i d a trên vi c truy xu t vào b nh c a PLC t máy tính. Có 2 ph ng pháp truy xu t vào b nh c a PLC t máy tính: Giao tiếp với hệ điều hành của PLC. Ph ng pháp này s d ng các công c ã c d ng s n b i nhà s n xu t, trong m i mã l nh ch rõ thao tác tác ng vào m t ô nh c th trong PLC. Ph ng pháp này n gi n v m t l p trình, vì s d ng các mã l nh thân thi n, ho c thông qua các ch ng trình chuyên d ng giao ti p v i PLC nh WINCC, LABVIEW, OPCServer Ng i s d ng ch c n ch ra v trí mu n thao tác, công vi c còn l i do ph n m m x lý. Nh c i m c a ph ng pháp này là chi phí cao mua b n quy n c a các nhà phát tri n ph n m m giao ti p (giá tham kh o [7], ph n m m WinCC V6.0 RC 128K TAGSR Siemens bán giá 2.400$; WinCC V6.2 giá bán t i USD, vv). Giao tiếp thông qua truyền thông dữ liệu qua cổng truyền thông. Ph ng pháp truy xu t này chi phí th p vì nó s d ng các l nh c a các ngôn ng l p trình thông d ng thao tác d li u và truy n thông gi a PLC và PC. Tuy nhiên ph ng pháp này ph c t p trong vi c l p trình, vì ng i dùng ph i xây d ng

2 m t giao th c truy n thông, ki m soát l i truy n thông. Ph i tr c ti p ki m soát các l nh truy n thông t PLC lên PC và ng c l i. truy n thông t PC xu ng PLC ta có th dùng b t k ngôn ng l p trình nào h tr truy xu t RS-232 nh Visual Basic, Delphi, C++, Hi n t i, các ph n m m i u khi n giám sát tr m tr n trong n c u s d ng ph ng pháp th nh t, t c là c vi t trên n n c a ph n m m b n quy n c a hãng SIEMENS, ch y u là ph n m m WINCC. Do v y, vi c xây d ng c ph ng th c truy n thông v i PLC b ng các ngôn ng l p trình thông d ng, ph c v cho vi c phát tri n các ph n m m giám sát và qu n lý h th ng tr m tr n bêtông là m c tiêu chính c t ra trong nghiên c u này và có th kh ng nh r ng ây là v n có ý ngh a khoa h c và th c ti n. 2. K THU T L P TRÌNH TRUY XU T B NH PLC S7-200 Trường 2.1. Xây dựng cấu trúc gói dữ liệu điều khiển và thông tin giám sát: Các thông tin c n thi t c truy n thông gi a PC và PLC trong quá trình i u khi n giám sát tr m tr n bao g m: (i) PC ph i g i thông tin v ph i li u bêtông c a m tr n cho PLC; (ii) PC g i các s thông tin i u khi n h th ng cho PLC; (iii) PLC g i thông tin c p nh t v tr ng thái toàn h th ng cho PC ph c v công tác giám sát. Nh v y, s c n xây d ng 3 c u trúc gói d li u. C th nh sau: a. Cấu trúc gói tin tham số hoạt động cho PLC (Frame1). Frame1 ch a thông tin ph i li u c a mác bêtông. Khi b t u m i m tr n, PC tính toán ph i li u d a trên mác bêtông yêu c u và toàn b thông tin v ph i li u bêtông, s l n tr n c óng gói vào Frame1 g i xu ng PLC. Frame1 c thi t k có kích th c 20 byte, trong ó 2 Byte u có giá tr 65535, m i t k ti p có m t ý ngh a nh t nh (B ng 1). Bảng 1. C u trúc c a Frame1 - d li u ph i li u truy n t PC n PLC Start Số khối Nước Xi măng Phụ gia TP1 TP2 TP3 TP4 Kích th c 2B 2B 2B 2B 2B 2B 2B 2B 2B 2B Giá tr x x x x x x x x X a ch VW0 VW2 VW4 VW6 VW8 VW10 VW12 VW14 VW16 Bảng 2. C u trúc c a Frame2 - thông tin i u khi n truy n t PC n PLC Trường Start Dự trữ Run Kích th c 2 byte Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 Giá tr x x x x x 1 1 Mã mẻ a ch b. Cấu trúc gói tin điều khiển trạng thái hoạt động của PLC (Frame2). Frame2 ch a thông tin i u khi n t PC cho PLC. Frame2 c thi t k có kích th c 30 byte, trong ó 2 Byte u có giá tr 65534, m i bit c a byte th 3 có m t ý ngh a nh t nh (B ng 2). Khi ng i dùng i u khi n h th ng (ch y/d ng) thông qua ph n m m, thì Frame 2 s c c p nh p và truy n xu ng PLC. VB26 c. Cấu trúc gói tin phục vụ cho mục đích giám sát của PC (Frame3). th c hi n vi c giám sát h th ng, c n có 2 nhóm thông tin c n c giám sát: Một là: D li u cân, chính là thông tin v giá tr cân hi n th i c a h th ng, m c ích là ph n m m có th ki m soát c quá trình cân li u t i t ng m tr n. Hai là: D li u logic, bao g m các u vào/ra logic c a h th ng (b t/t t ng c, công t c hành trình, tr ng thái ho t ng c a các ng c, ).

3 C 2 lo i thông tin này s c óng gói vào Frame3 truy n t PLC n PC m t các th ng xuyên theo th i gian th c. Frame3 c thi t k có kích th c 23 byte, m i t Trường Kích th c Mã mẻ trong 9 t k ti p nhau có m t ý ngh a nh t nh liên quan n thông s tr n, 5 byte cu i ph c v các thông tin v tr ng thái h th ng (B ng 3). Bảng 3. C u trúc c a Frame3 - d li u giám sát g i t PLC n PC Số mẻ còn lại Nước Xi măng Phụ gia TP1 TP2 TP3 TP4 Dự trữ Thông tin đầu ra Thông tin đầu vào 2B 2B 2B 2B 2B 2B 2B 2B 2B 1B 1B 1B 1B 1B Giá tr x x x x x x x x x x x x X a ch S QB1 QB0 IB1 IB Cấu hình và lập trình truyền thông giữa PLC và PC. C ng truy n thông trên PLC-S7 200 theo chu n RS-485 cho phép nhi u thi t b có th cùng k t n i trên nó t o thành m t m ng truy n thông. PLC c ng c k t n i t i máy tính b ng giao ti p này. Tuy nhiên trên PC c ng truy n thông s d ng là chu n RS-232, vì th k t n i c v i PLC (RS-485) c n có m t cable chuy n i là PC/PPI calbe. M i m t c ng RS-485 trên CPU 200 thông th ng h tr 3 giao th c truy n thông [1]: (i) Multiple-master PPI protocol; (ii) Singlemaster PPI protocol và (iii) Freeport. Trong nghiên c u này, chúng tôi s d ng giao th c Freeport th c hi n truy n thông gi a module giao di n c xây d ng trên Bảng 4. Thanh ghi i u khi n ch freeport Visual Basic v i PLC CPU 226. ây là giao th c duy nh t cho phép ng i s d ng t c u hình giao th c truy n (ví d nh t c truy n thông, nh d ng Frame d li u c n truy n, nh d ng byte truy n, ). a. Khởi tạo cho PLC trong mode freeport để giao tiếp với PC [1] Thiết lập chế độ làm việc cho cổng giao tiếp: Có th s d ng 2 c ng Port 0 và Port 1 trên CPU226 ph c v cho truy n thông gi a PLC và PC. Thi t l p ch làm cho 2 c ng này qua 2 byte c u hình SMB30 và SMB130 t ng ng v i m i c ng. M i m t bit trong Byte c u hình cài t m t ch c n ng ho t ng cho c ng. Chi ti t các bít c cho t i b ng 4. Symbol Name SM address Bit format Bit format Port 0 Port 1 MSB LSB P0_Config SMB P1_Config SMB130 p p d b b b m m SMB30.6- SMB30.7 SMB SMB130.7 pp: 0 0 No parity 0 1 Even parity 1 0 No parity 1 1 Odd parity SMB30.5 SMB130.5 d: 0 8 data bits per character 1 7 data bits per character SMB30.4- SMB bbb: ,400 bps

SMB30.2 SMB130.2 0 0 1 19,200 bps 0 1 0 9,600 bps 0 1 1 4,800 bps 1 0 0 2,400 bps 1 0 1 1,200 bps 1 1 0 115,200 bps 1 1 1 57,600 bps P0_Config_0 SMB30.0 SMB30.1 mm: 0 0 PPI/slave mode P1_Config_0 SMB130.

4 SMB30.2 SMB ,200 bps ,600 bps ,800 bps ,400 bps ,200 bps ,200 bps ,600 bps P0_Config_0 SMB30.0 SMB30.1 mm: 0 0 PPI/slave mode P1_Config_0 SMB130.0 SMB Freeport mode 1 0 PPI/master mode 1 1 Reserved Thanh ghi xác nhận trạng thái truyền thông: i u khi n truy n nh n d li u và giám sát các tr ng thái trong khi truy n thông Byte tr ng thái SMB86/SMB186 t ng ng v i m i c ng nh B ng 5. a. Lập trình truyền thông trên PLC PLC c n th ng xuyên truy n gói tin Frame3 có c u trúc nh ã mô t trong ph n trên, lên PC theo yêu c u giám sát quá trình c a tr m tr n. - Cách th c truy n: S d ng l nh XMT - Cách th c nh n: Mã l nh nh n d li u t c ng truy n thông khi có d li u là RCV. Tuy Bảng 5. Thanh ghi tr ng thái Ký hiệu Địa chỉ vật lý Port 0 Port 1 bit format nhiên không th d ng c l nh này, vì khi enable RCV thì l nh này s chi m d ng ng truy n cho t i khi nó nh n xâu truy n. Do ó s không ch ng c th i i m truy n d li u t PC xu ng PLC. Trong nghiên c u này, chúng tôi xu t s d ng m t Byte c bi t trên PLC, c m i khi c ng truy n thông nh n c m t ký t thì nó s chuy n vào byte này và sinh ra m t ng t. Ta s s d ng ng t ng t này nh n d li u t PC g i xu ng mà không h chi m d ng ng truy n. V trí byte là: SMB2 cho port_0 và SMB3 cho port_1 ; s hi u ng t : 8. Byte trạng thái quá trình nhận dữ liệu P0_stat_Rcv SMB P1_stat_Rcv SMB186 n r e 0 0 t c P 7 SMB SMB186.7 n: 1 Cho phép nh n d li u, k t thúc nh n b i l nh Disable 6 SMB86.6 r: 1 D ng quá trình nh n d li u; Có l i trong byte truy n ho c thi u

5 6 SMB186.6 Start/End 5 SMB SMB186.5 e: 1 Báo nh n ký t k t thúc 2 SMB SMB SMB86.1 t: 1 K t thúc nh n d li u do Timeout 1 SMB186.1 c: 1 K t thúc nh n do ã nh n 0 SMB SMB186.0 P: 1 K t thúc nh n do có l i Parity 3. THU T TOÁN TRUY N THÔNG GI A PLC VÀ PC Thu t toán nh n d li u cho PLC t PC c mô t nh Hình 1 4. K T LU N V i m c ích xây d ng ph ng th c truy n thông gi a PC và PLC b ng ngôn ng l p trình thông d ng áp d ng cho v n l p trình i u khi n, giám sát tr m tr n bêtông, chúng tôi ã trình bày cách thi t l p c u hình, xu t ph ng th c l p trình truy n thông gi a PC và PLC h S7-200, ng th i c ng ã xây d ng c u trúc các gói d li u và thu t toán truy n thông t ng ng. T các k t qu này, nhóm nghiên c u ã hoàn thành vi c xây d ng ph n m m i u khi n giám sát tr m tr n bêtông b ng ngôn ng Visual Basic, ph ng th c truy n thông c ng nh ph n m m c phát tri n trong nghiên c u này ã kh c ph c nh ng h n ch v m t b n quy n nh ã c p trong ph n u c a báo cáo. TÀI LI U THAM KH O [1]. SIEMENS. S7-200 Programmable Controller, [2]. Hoàng Vi t H ng. Ứng dụng cơ điện tử trong nghiên cứu, chế tạo trạm trộn bêtông tự động và bơm bêtông của Viện Máy và Dụng cụ công nghiệp IMI. nt&view=article&id=1489:mechatronicsapply&catid=64:magazine&itemid=287 [3]. nally/ /tmnews_view [4]. w.aspx?id=1454 [5]. [6]. VNCDTTHTDH/ plccenter.com/buy/siemens

7 SUMMARY BUILDING MODE OF DIRECT COMMUNICATION BETWEEN PC AND PLC TO APPLY IN CONTROLLER AND MONITOR SYSTEM OF CONCRETE BATCH PLAN Ngo Nhu Khoa 1, Nguyen Van Huy 2 1 Thai Nguyen University, 2 University of Technology, Thai Nguyen University Based on the study in modes of communication are supported by SIEMENS s Programmable Logic Controller (PLC), we focused to develop a mode of direct communication between PC and PLC to apply in controller and monitor systems of concrete batch mixer by using well-known programming language. In this paper, PLC s memory direct access technology, construct of data packets and communication algorithms are major contents was present. In addition, the truth of the communication algorithm are tested by control -monitor software on real system, which was developed based on this algorithm. Keywords: Communication with PLC, PLC control-monitor, PLC S7-200, Concrete plan control. Ngô Như Khoa, Tel: , khoa.ngonhu@gmail.com 7

Google Apps Premier Edition

Google Apps Premier Edition THÔNG TIN LIÊN H www.google.com/a/enterprise Email: apps-enterprise@google.com Nh ng gi i pháp m nh. i m i c a Google. Chi phí th p. i Google Apps Premier Edition, b n có th