MẠNG TRUYỀN THÔNG MODBUS RTU VÀ TCP/IP...

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3

MẠNG TRUYỀN THÔNG MODBUS RTU VÀ TCP/IP TRONG PLC SIEMENS S7-200

GVHD: Th.S VŨ VĂN PHONGSVTH: Phạm Đại Tới MSSV:10102145

Lưu Hoàng Linh MSSV:10102075Nguyễn Huỳnh Trung MSSV:10102155

I. GIỚI THIỆU

II. GIAO THỨC TRUYỀN DỮ LIỆU

III. KẾT LUẬN

NỘI DUNG

I-Giới thiệu

• Trong nền công nghiệp hiện nay ,việc ứng dụng mạng truyền thông công nghiệp trong việc quản lý vận hành và giám sát ngày càng được phổ biến trong các nhà máy, xí nghiệp và các dây chuyền sản xuất,….để đáp ứng nhu cầu đó thì càng ngày càng có nhiều thiết bị chấp hành hay thiết bị điều khiển như PLC,biến tần,….được tích hợp sẵn các giao thức mạng như: Profibus, can, modbus,zigbee,simatic net,…….

MODBUS• Modbus là gì ?- MODBUS là một protocol phổ biến bậc nhất được sử dụng hiện nay cho nhiều mục đích. MODBUS do Modicon (hiện nay thuộc Schneider Electric) phát triển năm 1979, là một phương tiện truyền thông với nhiều thiết bị thông qua một cặp dây xoắn đơn. Ban đầu, nó hoạt động trên RS232, nhưng sau đó nó sử dụng cho cả RS485 để đạt tốc độ cao hơn, khoảng cách dài hơn, và mạng đa điểm (multi-drop). MODBUS đã nhanh chóng trở thành tiêu chuẩn thông dụng trong ngành tự động hóa, và Modicon đã cho ra mắt công chúng như một protocol miễn phí.- Ngày nay, MODBUS-IDA (www.MODBUS.org) , tổ chức sử dụng và cung cấp MODBUS lớn nhất tiếp tục hỗ trợ protocol MODBUS trên toàn cầu.

Protocol là gì ?

• Protocol hay giao thức truyền thông là những quy định trong việc truyền thông tin giữa các thiết bị trong một hệ thống công nghiệp.

• Trong công nghiệp thì các bộ phận trong hệ thống được cấu trúc theo sơ đồ phân cấp như sau :

• Điều cần quan tâm ở đây là việc liên lạc và truyền tín hiệu giữa các thiết bị trong các cấp được thực hiện nhờ các đường dây bus tín hiệu( 4 loại bus: bus thường, bus hệ thống, mạng xí nghiệp,mạng công ty. Để truyền tín hiệu trên các bus thì cần có những tiêu chuẩn để truyền. Tiêu chuẩn này phải đảm bảo cả cấp trên và cấp dưới đều hỗ trợ. Tiêu chuẩn này được gọi là giao thức truyền thông.

• MODBUS là một hệ thống “chủ - tớ”, “chủ” được kết nối với một hay nhiều “tớ”. “Chủ” thường là một PLC, PC, DCS, hay RTU. “Tớ” MODBUS RTU thường là các thiết bị hiện trường, tất cả được kết nối với mạng

trong cấu hình multi-drop .

II-Phân loại

• Ba phiên bản MODBUS phổ biến nhất được sửdụng ngày nay là:

- MODBUS ASCII

- MODBUS RTU

- MODBUS/TCP

• Tất cả thông điệp được gửi dưới cùng mộtformat. Sự khác nhau duy nhất giữa 3 loạiMODBUS là cách thức thông điệp được mãhóa.

MODBUS ASCII

MODBUS ASCII, mọi thông điệp được mã hóa bằng hexadeci-mal, sử dụng đặc tính ASCII 4 bit. Đối với mỗi một byte thông tin, cần có 2 byte truyền thông, gấp đôi so với MODBUS RTU hay MODBUS/TCP.Tuy nhiên, MODBUS ASC II chậm nhất trong số 3 loại protocol, nhưng lại thích hợp khi modem điện thoại hay kết nối sử dụng sóng radio do ASC II sử dụng các tính năng phân định thông điệp. Do tính năng phân định này, mọi rắc rối trong phương tiện truyền dẫn sẽ không làm thiết bị nhận dịch sai thông tin. Điều này quan trọng khi đề cập đến các modem chậm, điện thoại di động, kết nối ồn hay các phương tiện truyền thông khó tính khác.

MODBUS RTU

Đối với MODBUS RTU, dữ liệu được mã hóa theo hệ nhị phân, và chỉ cần một byte truyền thông cho một byte dữ liệu. Đây là thiết bị lí tưởng đối với RS 232 hay mạng RS485 đa điểm, tốc độ từ 1200 đến 115 baud. Tốc độ phổ biến nhất là 9600 đến 19200 baud. MODBUS RTU là protocol công nghiệp được sử dụng rộng rãi nhất, do đó hầu như trong bài viết này chỉ tập trung đề cập đến cơ sở và ứng dụng của nó.

MODBUS/TCP

• MODBUS/TCP đơn giản là MODBUS qua Ethernet. Thay vì sử dụng thiết bị này cho việc kết nối với các thiết bị tớ, do đó các địa chỉ IP được sử dụng.

• Với MODBUS/TCP, dữ liệu MODBUS được tóm lược đơn giản trong một gói TCP/IP. Do đó, bất cứ mạng Ethernet hỗ trợ MODBUS/ IP sẽ ngay lập tức hỗ trợ MODBUS/TCP

TOOL MODBUS CHO MICROWIN S7200

Toolbox_V32-STEP 7-Micro WIN 32 Instruction Library

1. MODBUS RTU

II. CÁC GIAO THỨC TRUYỀN DỮ LIỆU

KẾT NỐI S7-200 QUA MODBUS

MODBUS S7200

Chỉ có một Master trongSố lượng Slave 247

Master và Slave trao đổi thông qua các hàm truyền

Master

mạng

dữ liệu với nhauthông modbus.

MBUSMBUS SlaveMBUS

Control: Khởi tạo modbus tại MS.MSG: Truyền nhận dữ liệu

INT: Khởi tạo modbus tại SLMODBUS SLAVE: Đáp ứng yêu cầu của MS

ĐIA CHỈ MODBUS TRONG S7200

HÀM MODBUS TẠI MASTER

MBUS Control: Khởi tạo modbus tại MS.


Các tham số ngõ vào hàm khởi tạo modbusEN: Cho phép truyền nhận.

thức truyềnPLC

Mode: Chọncho cổng giao

lựa giaotiếp của

thông

+ Mode+ Mode

Baud: Tốc

= 0:Chuẩn PPI=1 : Chuẩn modbusđộ truyền thông

Parity: Kiểm tra chẳm lẻTimeout: Thời gian đợi đáp ứng từ slave.


MBUS MSG: Truyền nhận dữ liệu


Các tham số ngõ vào hàm MBUS MSG:EN: Cho phép hàm hoạt độngFirst: Kích hoạt việc truyền nhận dữ liệu.Slave: Địa chỉ của slave 1 đến 247RW: Ngõ vào điều khiển đọc ghi dữ liệu.

RW = 0: Đọc dữ liệu từ slave về masterRW = 1: Ghi dữ liệu từ master đến slave

Address: Địa chỉ modbus trong Slave.

HÀM MODBUS TẠI SLAVE

Các tham số ngõ vào hàm MBUS MSG:Count: Số lượng bit hay word dữ liệuđược đọc hay ghi.DataPtr: Con trỏ địa chỉ: Chỉ vùng nhớtrong S7 200 tại Master.

V

Done: Ngõđã hoàn tất.Error: Bytera lỗi.

ra báo hiệu việc ghi hay đọc

báo lỗi trong trường hợp xãy

131 BS: ThS. Tạ Văn Phương DIAE


MBUS INTI: Khởi tạo modbus tại SL.


Các tham số ngõ vào hàmEN: Bắt đầu thực hiện Mode: Chọn chế độ truyền Address: Địa chỉ của slave

MBUS INTI

thông( từ 1 đến 247)

Baud: Tốc độ truyền thông: Từ 1200 đến115200.Parity: Bit kiểm tra chẳnDelay: Thời gian chờ đểđến 32767 ms)

lẻ.nhận dữ liệu (0


Các tham số ngõ vào hàm MBUS INTI MaxIQ: Số lượng ngõ vào, ngõ ra cho phép đọc, ghi ( 0 đến 128)MaxAI: Số lượng analog cho phép ghi 032)

Maxhold:Số lượng word tối đa cho phép xuất trong slaveHoldstart: Địa chỉ bắt đầu của vùng nhớtrong slave cho phép master truy xuất.

đến

truy

V


MBUS_SLAVE : PHỤC VỤ YÊU CẦU TỪ MODBUS MATTER

HÀM MBUS SLAVE

MBUS SLAVE: Được sử dụngyêu cầu từ modbus master.

để phục vụ

MBUS SLAVE: Phải được gọi mỗi chu kỳquét của chương trình.Nếu slave đáp ứng các yêu cầu củamasterErrortrường

thì bit Done = 1, ngược lại Done = 0.được sử dụng đểhợp xãy ra lỗi.

báo lỗi trong

MÃ LỖI XÃY RA TRONG MODBUS

TRUYỀN NHẬN DỮ LIỆU MODBUS

CHƯƠNG TRÌNH THAM KHẢO

MASTER

SLAVE

TCP/IP là một hệ thống giao thức - một tập hợp các giao thức hỗ trợ việc lưu truyền trên mạng

Hai giao thức được dùng chủ yếu ở đây là TCP (Transmision control protocol ) và IP (Internet protocol).TCP là một kiểu giao thức kiểu có kết nối(connection-oriented) tức la cần phải có một giaiđoạn thiết lập liên kết giữa một cặp thực thể TCP trước khi chúng ta thực hiện trao đổi dữ liệu.

Còn giao thức IP là một giao thức kiểu không kếtnối (connectionless), nghĩa là không cần phải cógiai đoạn thiết lập liên kết giữa một cặp thực thểnào đó trước khi trao đổi dữ liệu.

2. TCP/IP

CÁC ĐẶC TÍNH QUAN TRỌNG CỦA TCP/IP

Bộ giao thức TCP/IP không bị ràng buộc vào một phần cứng hay hệđiều hành nào.TCP/IP là cách lý tưởng để liên kết các phần cứng vàphần mềm khác nhau,ngay cả khi bạn sử dụng chúng để giao tiếpthông qua internet.

Bộ giao thức TCP/IP độc lập với các phần cứng của mạngmáy tính.Đặc tính này cho phép TCP/IP tích hợp các kiểumạng máy tính khác nhau.Bộ giao thức TCP/IP có thể sửdụng Ethernet,token ring….và hầu như trên các mạng vậtlý truyền tin khác nhau

Bộ giao thức TCP/IP có chế độ đánh địa chỉ chung cho phép cácmáy sử dụng TCP/IP giao tiếp với máy có địa chỉ đúng trên toànmạng,ngay cả đối với mạng máy tính rất lớn như mạng toàn cầu.

Bộ giao thức TCP/IP đã chuẩn hóa các bộ giao thức ở tầng trên hướng đến tính ổn định,dễ sử dụng cho cácdịch vụ trên mạng

CẤU TRÚC CỦA MÔ HÌNH TCP/IP

1.Tầng tiếp cận mạng : bao gồm các giao thứcđể tiếp cận các mạng vật lý.

2.Tầng Internet : xác định gói dữ liệu và quảnlý đường truyền

3.Tầng vận tải : cung cấp các dịch vụ truyền dữliệu đầu-cuối

4.Tầng ứng dụng : bao gồm các ứng dụng vàcác quy trình sử dụng mạng.

Theo các bước sau để thiết lập giao tiếp vớimột mạng Ethernet TCP/IP:

1. Nhấp vào biểu tượng truyền thông trong thanh Navigation hoặc chọn View> Component> Truyền thông menu lệnh.

2. Kích đúp vào biểu tượng Access Point trong Communications Setup window.

3. Chọn thẻ Ethernet cho thiết bị của bạn .

4. Nhấn vào nút Properties trên Set PG / PC hộp thoại của giao diện.

5. Một khi bạn hoàn thành cấu hình của bạn, nhấn OK trên Set PG / PC hộpthoại của giao diện.

6. Truyền thông trong hộp thoại Setup, sử dụng trình duyệt biểu tượngđịa chỉ IP để chọn hoặc nhập địa chỉ IP cho CP243-1 mô-đun Ethernet tương ứng. Các địa chỉ IP duy nhất được kiểm tra là các địa chỉ IP màbạn đã cài đặc cấu hình.

7. Nhấn đúp chuột vào biểu tượng làm mới để cố gắng kết nối đến địa chỉIP đã xác định.

8. Để xác minh rằng các kết nối mới được kích hoạt, kích đúp vào biểutượng PLC trong cửa sổ Communications. Cửa sổ PLC Thông tin xuấthiện và CFG LED trên các mô-đun Ethernet CP243-1 mở ra.

Một khi bạn đã thiết lập một kết nối với các module Ethernet, có thể xem lại các mô-đunđược báo cáo như thế nào. Để truy cập vào thông tin này:

• Nhấn đúp chuột vào biểu tượng trong Communications Setup window OR.• Chọn PLC> Information. PLC Information hộp thoại xuất hiện. Nhấn đúp chuột

vào mục CP243-1 mô-đun Ethernet được liệt kê.

Bạn có thể sử dụng mô-đun Ethernet hộp Information xem lại:

Information mô-đun: Hiển thị kiểu mô-đun, firmware, và CP243-1 mô-đun Ethernet hardware revision.


Lỗi mô-đun: Hiển thị chuỗi mã lỗi và lỗi


CP243-1 State: Hiển thị thông tin trạng thái về các kết nối giữa các thiết bị mô-đunkhác nhau. Hiển thị các loại cấu hình Ethernet được sử dụng trong trường thứ hai. Hiển thị xem Bước 7 - Micro / WIN kết nối với các mô-đun Ethernet được thành lậptrong trường thứ ba. Hiển thị các mô-đun Ethernet được kết nối với một mạng LAN Ethernet trong trường thứ tư.


Giá trị bộ nhớ đặc biệt: Hiển thị Q địa chỉ byte của các mô-đun bộ nhớ và con trỏ V đến địa chỉ dữ liệu khối mà cấu hình mô-đun được lưu trữ.


Địa chỉ: Hiển thị địa chỉ IP, Subnet mask, địa chỉ Gateway, địa chỉ MAC cho các mô-đunEthernet.


Kênh: Hiển thị các kênh kết nối, trạng thái kết nối (cấu hình, không cấu hình, sẵnsàng, không sẵn sàng), Loại kết nối (khách hàng, máy chủ), địa chỉ IP từ xa, giá trịTSAP từ xa,Keep Alive được kích hoạt hay vô hiệu hóa, và Lỗi tình trạng kết nối. Lưuý rằng tất cả các thông tin này sẽ được nhập vào khi bạn sử dụng thuật sĩ Ethernet.

ETHx_CFG (Chương trình con cấu hình Module)

• Bit EN cho phép hoạt động và được duy trì cho đến khi bit Done được tác động, cho biết quá trình đã hoàn thành . Một lệnh CFG được gửi đến Module Ethernet. Sau mỗi lần quét và khi ngõ vàoSTART được tác động và module sẵn sàng . Ngõ vào Start có thểđược cấp xung thông qua một bộ phận phát hiện xung , chỉ chophép một lệnh được gửi đi.

• Bit Done tác động khi các module Ethernet xử lý xong các lệnhvà sẵn sàng để khởi động lại các module CP với các thông tin cấu hình mới. Sau khi khởi động lại , giá trị các thông số ở Done và Error được thiết lập về giá trị mặc định .

• Error chứa các kết quả của quá trình gửi dữ liệu vào module và chỉ tác động khi bit Done đầu tiên đến.

ETHx_CTRL (Chương trình con khởi tạo Module CP243-1)

ETHx_CTRL, chương trình con khởi tạo và thực hiện kiểm tra lỗi cho cácmodule Ethernet. Các chương trình con nên được gọi ở bắt đầu của mỗilần quét và chỉ nên được sử dụng một lần ở mỗi module.

• CP_Ready sẽ tác động khi các module Ethernet sẵn sàng nhận lệnh từ các chươngtrình con khác.

• Ch_Ready được gán cho mỗi kênh để cho biết kênh nào được kết nối. Ví dụ, bit 0 lên ON khi kênh 0 được kết nối.

• Error chứa các trạng thái của các module.

• Chương trình con này ra lệnh cho module Ethernet CP243-1 kiểm tra vùng nhớ V với cấu hình mới cho mỗi lần CPU chuyển sang chế độ RUN. Nếu cấu hình khácnhau hoặc bảo vệ CRC bị vô hiệu hóa, thì các module sẽ được thiết lập lại với cấuhình mới

ETHx_XFR (Truyền dữ liệu cho chương trình con)

• Bit EN cho phép một lệnh vào các mô-đun và nên tiếp tục cho đến khi bit Done được thiết lập, có dấu hiệu kết thúc của quá trình Lệnh XFR được gửi vàoModule Ethernet trong mỗi lần quét khi ngõ vào START có tín hiệu và module sẵn sàng đáp ứng

• Chan_ID là số một trong những kênh máy khách của bạn, bạn cấu hình theotrình wizard. Bạn sử dụng tên biểu tượng bạn chỉ định trong wizard.

• DATA là số một trong những định nghĩa truyền dữ liệu cho các kênh quy địnhbạn đã chọn cấu hình trong trình hướng dẫn. Bạn sử dụng tên biểu tượng bạnchỉ định trong chương trình.

• Hủy bỏ các lệnh module Ethernet để ngăn chặn việc truyền dữ liệu trên kênhquy định. Nó không ảnh hưởng đến việc truyền dữ liệu trên các kênh khác. NếuGiữ chức năng Alive cho kênh quy định bị vô hiệu hóa, bạn sử dụng các tham sốAbort để hủy bỏ yêu cầu truyền dữ liệu sau khi nó đã vượt quá giới hạn thời gianchờ mong đợi của bạn.

MẠNG TRUYỀN THÔNG MODBUS RTU VÀ TCP/IP...

Documents

Transcript of MẠNG TRUYỀN THÔNG MODBUS RTU VÀ TCP/IP...