1. Giới thiệu
Profibus (Process Field Bus) là một chuẩn truyền thông công nghiệp dạng fieldbus được phát triển từ năm 1989 bởi BMBF (Bộ Nghiên cứu và Công nghệ Liên bang Đức) và nhanh chóng trở thành tiêu chuẩn phổ biến trong tự động hóa công nghiệp.
Trong số các biến thể, Profibus DP (Decentralized Peripherals) là loại được sử dụng rộng rãi nhất cho việc kết nối các thiết bị trường như I/O phân tán, cảm biến, cơ cấu chấp hành, động cơ và biến tần. Profibus DP hỗ trợ cả tín hiệu tương tự lẫn số, với tốc độ truyền từ 9,6 kbps đến 12 Mbps, chiều dài cáp từ 100 – 1200m tùy theo tốc độ truyền.
Trong hướng dẫn này, Nam Phương Việt sẽ thực hiện cấu hình cấu hình truyền thông Profibus Yaskawa A1000 và PLC S7-300:
-
PLC Siemens S7-300 CPU 314C-2DP (có sẵn cổng Profibus DP).
-
Biến tần Yaskawa A1000 tích hợp card giao tiếp SI-P3.
-
Công cụ cấu hình chính: TIA Portal V15.
Mục tiêu là xây dựng kết nối truyền thông ổn định để PLC có thể điều khiển biến tần A1000 qua mạng Profibus.
2. Cấu hình hệ thống
Phần cứng cần chuẩn bị
Để thực hiện, cần chuẩn bị đầy đủ các thiết bị sau:
- Bộ điều khiển PLC Siemens S7-300
CPU 314C-2DP (tích hợp sẵn cổng Profibus DP).
- Biến tần Yaskawa A1000
Kèm theo card giao tiếp SI-P3 (Profibus Option Card).
- Cáp truyền thông Profibus
Dùng để kết nối trực tiếp từ PLC đến card SI-P3 trên biến tần A1000.
Loại cáp: Profibus DP chuẩn, có đầu nối DB9 hoặc dạng terminal block tùy thiết bị.
- Cáp MPI/USB cho PLC
Sử dụng cáp MPI hoặc USB-to-MPI để kết nối máy tính với PLC Siemens.
- Cáp USB cho biến tần
Cáp USB chuẩn A-B (đầu thường dùng cho máy in), để kết nối biến tần với máy tính khi cấu hình bằng phần mềm DriveWizard Industrial.
- Máy tính cài đặt sẵn phần mềm
TIA Portal V15 để cấu hình PLC và mạng Profibus.
DriveWizard Industrial để thiết lập tham số biến tần.
Phần mềm cần chuẩn bị
- File GSD của Yaskawa A1000
Tên file: YASK0ACF.gsd.
Vai trò: định nghĩa thông số truyền thông của biến tần (địa chỉ, tốc độ baud, I/O data, telegram) để TIA Portal nhận diện thiết bị.
Nguồn tải: yaskawa.com
- Phần mềm TIA Portal V15
Dùng để cấu hình PLC Siemens S7-300.
- Các bước chính:
Tích hợp file GSD.
Cấu hình mạng Profibus.
Gán địa chỉ Profibus cho biến tần.
Cấu hình telegram trao đổi dữ liệu.
- Phần mềm DriveWizard Industrial (Yaskawa)
Dùng để cài đặt và hiệu chỉnh tham số biến tần A1000.
Hỗ trợ kiểm tra tình trạng truyền thông, cấu hình card SI-P3, địa chỉ node Profibus và các thông số truyền dữ liệu.
3. Thiết lập hệ thống cấu hình truyền thông Profibus Yaskawa A1000 và PLC S7-300
3.1 Mô hình hóa hệ thống
3.2 Cài đặt phần mềm
- Phần mềm TIA Portal V15 đã cài sẵn
- Cài file gsd vào TIA Portal
- Bấm chọn Install để cài đặt và đợi cài đặt thành công như hình bên dưới
- Phần mềm Yaskawa DriveWizard Industrial.
3.3 Cấu hình trên TIA Portal
- Lựa chọn PLC CPU 314C-2DP và cấu hình thông số PROFIBUS như trong hình
- Trong mục Network view => Other field devices => PROFIBUS DP => Drives => Yaskawa Electric => SI-P3 PROFIBUS DP INTERFACE CARD kích chọn ta được Slave 1.
- Kích đúp chuột trái vào Slave 1 kết quả sẽ được hình như sau:
Trong mục Head module: Kéo chọn PPO Type 1 vào mục Slave 1.
- Viết chương trình để truyền lệnh chạy và tần số điều khiển biến tần
- Lưu ý: Địa chỉ PROFIBUS nằm trong mục như hình bên dưới
- Lưu và biên dịch project, kiểm tra lỗi. Chương trình không lỗi => Nạp chương trình xuống PLC.
3.4 Cấu hình biến tần trên Yaskawa DriveWizard Industrial
- Cài đặt thông số biến tần chạy mạng từ option card ở nhóm thông số b1
- Cài địa chỉ và kiểu dữ liệu truyền thông ở nhóm thông số F6
- Lưu lại và nạp xuống biến tần
4. Kết quả đạt được
Online trên TIA: Thực hiện ghi lệnh chạy và tần số xuống biến tần:
Ghi xuống tần số 35,67 Hz
= > Kết quả thực tế thu được: Biến tần chạy ở 35,67 Hz.
Qua hướng dẫn trên, chúng ta có thể thấy việc cấu hình truyền thông Profibus Yaskawa A1000 và PLC S7-300 không quá phức tạp nếu thực hiện đúng quy trình: chuẩn bị đầy đủ phần cứng – phần mềm, cài đặt file GSD, cấu hình mạng trên TIA Portal, và thiết lập tham số truyền thông trên biến tần.
Việc kết nối thành công giúp PLC có thể điều khiển và giám sát biến tần một cách tin cậy, linh hoạt và hiệu quả, đồng thời tối ưu hóa hiệu suất vận hành cho hệ thống sản xuất. Đây cũng là nền tảng quan trọng để các doanh nghiệp triển khai các giải pháp tự động hóa hiện đại, tiết kiệm năng lượng và nâng cao năng suất.
