Mạng truyền thông công nghiệp - Lê Thân

158 trang phuongnguyen 2710

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Mạng truyền thông công nghiệp - Lê Thân", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

mang_truyen_thong_cong_nghiep_le_than.pdf

Nội dung text: Mạng truyền thông công nghiệp - Lê Thân

OPTIMIZE TRADING AND TECHNOLOGY SERVICE COMPANY LIMITED AND RESEARCH CENTRAL AND ELECTRICAL ELECTRONIC ENGINEERING M¹ng truyÒn th«ng c«ng nghiÖp Biên soạn: KS. Lê Thân ThS. Nguyễn Kim Ánh CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 1
M¹ng truyÒn th«ng c«ng nghiÖp Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông và mạng TTCN Section 2: Mô hình ISO Section 3: Kiến trúc mạng (topology) và môi trường truyền dẫn Section 4: Các thiết bị sử dụng cho cấp liên mạng Section 5: Các phương pháp điều khiển truy nhập môi trường Section 6: Mô hình phân cấp trong mạng TTCN Section 7: ASi Section 8: CANopen CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 2
M¹ng truyÒn th«ng c«ng nghiÖp Section 9: DiviceNet Section 10: Ethernet – TCP/IP - Modbus Section 11: Profibus-DP Section 12: FIPIO Section 13: Interbus Section 14: Modbus CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 3
M¹ng truyÒn th«ng c«ng nghiÖp Section 1 Khái niệm cơ bản về truyền thông và mạng TTCN CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 4
Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông Những khái niệm cơ bản về truyền thông  Truyền thông là khái niệm dùng để chỉ sự trao đổi thông tin giữa các đối tác (communications partner) với nhau. Data Transmission Medium Receiver Medium Data Receiver Transmission Transmitter/Receiver Transmitter/Receiver . Tín hiệu được tạo ra trên cơ sở của các đại lượng vật lý (ánh sáng, âm thanh, hình ảnh, điện áp, dòng điện, tần số, ). Tín hiệu là môi trường để chuyển tải thông tin. . Dữ hiệu là phần thông tin có ích. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 5
Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông Các phương pháp truyền tín hiệu  Dữ liệu có thể được truyền theo dạng analog: các giá trị đi theo một tiến trình liên tiếp nhau.  Dữ liệu có thể được truyền theo dạng digital: các giá trị đi theo một tiến trình liên tiếp nhau (lấy mẫu). CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 6
Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông Các kiểu truyền  Truyền một chiều (simplex transmission)  Truyền hai chiều gián đoạn (half duplex transmission)  Truyền hai chiều toàn phần (full duplex transmission) CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 7
Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông Các kiểu truyền  Truyền nối tiếp (serial transmission): Kiểu liên kết này thường yêu cầu 3 dây dẫn: send, receive and earth. 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 Các bit trong 1 byte được truyền lần lượt theo thứ tự trước – sau.  Truyền song song (parallel transmission): Các bit trong 1 byte được truyền đồng thời cùng một lúc. Sử dụng cho khoảng cách truyền ngắn. Chất lượng của tín hiệu tỉ lệ nghịch với số kênh truyền. 1 0 1 1 0 1 0 1 CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 8
Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông Kiểu truyền đồng bộ và không đồng bộ trong chế độ nối tiếp  Truyền nối tiếp đồng bộ (synchronous serial transmission): Dữ liệu được truyền một cách liên tục (không có khoảng thời gian gián đoạn). Một tín hiệu đồng bộ được truyền song song với tín hiệu là dữ liệu.  Truyền nối tiếp không đồng bộ (asynchronous serial transmission): Bit đồng bộ là bit START, STOP (nằm ngoài các bit dữ liệu). CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 9
Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông Kết luận Do nguyên nhân về giá thành và tính bền vững mà trong hầu hết các mạng truyền thông đều sử dụng kiểu truyền dữ liệu dạng số nối tiếp không đồng bộ hai chiều gián đoạn. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 10
Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông Có bao nhiêu mạng truyền thông trong công nghiệp? M o Modbus TCP/IP db ??? FIPWAY us P ASi Ethe y lu s rnet/ a s dbu IP o lw M e T Modbus Serial Seriplex CAN WorldFIP i- n U us C Fieldb C- Echolon ation Lin Found k O S I D PROFINET P S Profibus I Interbus F Fo L u C onW nd orks at A t ion N DeviceNet ne F o tra ie p In ld e Ethernet Industrial bu n LonBus s T HAR CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 11
Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông Network là gì?  Là một nhóm thiết bị (communication partner) được kết nối cùng với nhau theo một cấu trúc nào đó nhằm mục đích trao đổi hoặc chia sẻ thông tin, tài nguyên cho nhau trong một môi tường truyền dẫn chung. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 12
Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông Tại sao phải kết nối mạng (network connection)?  Điều khiển mềm dẻo và nhanh chóng dòng chảy của thông tin phục vụ cho: . Truy xuất để hiển thị (bức tranh quá trình), lưu trữ, cảnh báo, chuẩn đoán máy móc từ xa. . Trao đổi lượng lớn thông tin một cách tức thời nâng cao được chất lượng của điều khiển. . Nhanh chóng trong vấn đề phát hiện lỗi cũng như việc khắc phục.  Hệ thống được đồng bộ hóa do tính chất toàn cục (global) của dữ liệu . Giảm chi phí và không gian về lắp đặt (tối thiểu hóa dây nối thông qua các bus ngoại vi phân bố (distributed peripherals)). . Dễ dàng và nhanh chóng trong việc thay đổi về số lượng cũng như chất lượng của sản phẩm do điều khiển tập trung tại CCR. . Giảm thời gian xây dựng hoặc nâng cấp công nghệ. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 13
Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông Tại sao phải kết nối mạng (network connection)? CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 14
Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông Cần có những gì để xây dựng mạng (network)? 1. Lựa chọn giao thức (protocol) mạng. 2. Lựa chọn các Controller phù hợp cho chức năng điều khiển và truyền thông theo protocol đã lựa chọn. 3. Các chủng loại cáp kết nối phù hợp với khoảng cánh và tốc độ truyền thông. 4. Máy tính, máy in, card mạng, tương thích với giao thức. 5. Các thiết bị kết nối liên mạng. 6. Softwares, Driver, thích hợp. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 15
Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông Các kiểu mạng cơ sở  Master/Slave:  Peer to Peer:  Server/Client:  Subnet (mạng con)  Hệ thống truyền thông có dự phòng CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 16
Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông Các kiểu mạng cơ sở  Master/Slave: . Ví dụ: . Administration và tất cả mọi hoạt động thông qua trung tâm (Master). . Hoạt động thông qua nguyên tắc hỏi vòng. . Khái niệm này thường được sử dụng cho các mạng con ở cấp trường, ví dụ việc kết nối giữa controller với các module ngoại vi phân bố hoặc contrller với MCC hoặc cotroller với mạng ASi CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 17
Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông Các kiểu mạng cơ sở  Peer to Peer: . Administration được phân bố đều cho các đối tác truyền thông (cùng cấp). . Môi trường truyền thông được chia sẽ cho nhau. . Ví dụ: CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 18
Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông Các kiểu mạng cơ sở  Server/Client: . Administration được phân bố tại trung tâm (Server). . Quản lý toàn bộ dòng chảy của thông tin trong hệ thống. . Môi trường truyền thông được chia sẽ cho nhau. . Ví dụ: CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 19
Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông Các kiểu mạng cơ sở  Subnet (mạng con): Subnet là toàn bộ các thành phần vật lý, chuẩn, giao thức, dịch vụ đồng nhất để thực hiện một kết nối thống nhất để phục vụ cho việc trao đổi và quản lý dữ liệu. . Các kết nối giữa các trạm nối vào subnet không đi qua gateway. . Một subnet được coi là một môi trường truyền thông. . Ví dụ: có ba subnet (1 subnet MPI, 2 subnet Profibus DP), các S7 400 làm nhiệm vụ điều khiển và quản lý hai subnet Profibus DP vừa làm nhiệm vụ của gateway để liên kết ba subnet lại với nhau. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 20
Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông Hệ thống truyền thông có dự phòng (Redundant Communication System)  Là hệ thống có độ dự trữ có thể tăng lên gấp đôi đôi khi có thể gấp ba lần ở tại một số CPU, nguồn cung cấp cho hệ thống điều khiển hoặc môi trường truyền thông (các bus truyền), dự phòng về I/O.  Các cơ chế giám sát và đồng bộ hóa sẽ được đảm bảo nếu có một thành phần bị lỗi thì sẽ có một thành phần khác thay thế ngay (tùy theo mức độ dự phòng) mà không nhất thiết phải dừng hệ thống để xử lý.  Việc dự phòng này ở các cấp độ khác nhau tùy thuộc vào mức độ quan trọng của hệ thống, thực tế người ta có thể chia ra các cấp độ như sau: . Dự phòng nóng (Host Standby): thời gian chuyển mạch < 10 ms. . Dự phòng ấm: 10 ms < thời gian chuyển mạch < 100 ms. . Dự phòng lạnh (nguội): dự phòng dạng này phải ngừng hệ thống trong khoảng thời gian ngắn để thay thế thiết bị. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 21
Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông Hệ thống truyền thông có dự phòng (Redundant Communication System) . Dự phòng CPU và bus truyền . Dự phòng Server, CPU AC800M thông trong kết nối của CPU S7- và các bus truyền thông trong kết nối 400H của SIEMENS. của ABB. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 22
Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông Hệ thống truyền thông có dự phòng (Redundant Communication System) CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 23
M¹ng truyÒn th«ng c«ng nghiÖp Section 2 Mô hình ISO (Open System Interconnect Reference model ) CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 24
Section 2: Mô hình OSI Ý nghĩa của mô hình OSI là gì?  Sự trao đổi thông tin giữa các thiết bị của các hãng công nghiệp thực hiện theo các chuẩn giao thức, chuẩn truyền dẫn, truy cập môi trường rất khác nhau.  Chính vì lý do đó, vào năm 1984 tổ chức quốc tế ISO (International Standardization Organization) đã thống nhất và đưa ra một mô hình chuẩn 7 lớp, lớp thấp nhất là lớp 1 và cao nhất là lớp 7 để thống nhất giữa các hãng công nghiệp với nhau.  Nhằm mục đích kết nối những thiết bị của các hãng khác nhau lại cùng với nhau trong cùng môi trường truyền dẫn. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 25
Section 2: Mô hình OSI Mô hình OSI Lớp Administration network (khởi động và dừng Application Layer 7 được mạng, xử lý message), cung cấp dịch vụ mạng thiết kế Chuyển đổi kiểu dữ liệu cho phù hợp với thiết Presentation Layer 6 cho xử bị lý dữ liệu Session Layer 5 Quản lý và đồng bộ hóa (một khi bị gián đoạn nó có thể bắt đầu lại tại điểm đó thay vì làm lại từ đầu) Network Transport Layer 4 Thiết lập hay kết thúc một kết nối (reset lại Lớp concept, lỗi, đóng gói và bảo mật dịch vụ) được ex: thiết kế TCP/IP Network Layer 3 Thiết lập hay tạo kết nối cho các tuyến (route) cho Xác nhận, phát hiện sai và sữa sai, quản lý truyền Link Layer 2 Bus truy cập môi trường thông concept Physiscal Medium 1 Kết nối vật lý giữa các thiết bị trong mạng TCP: transmission Control Protocol (Layer 4) IP: Internet Protocol (Layer 3) CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 26
Section 2: Mô hình OSI Mô hình OSI  Sự kết nối giữa các trạm trong mạng phải tương thích với nhau về mô hình (phù hợp về chuẩn giao thức).  Sự kết nối giữa hai trạm được thực hiện theo các lớp cùng tên. Station A Station B Application Layer 7 Application Layer 7 Presentation Layer 6 Presentation Layer 6 Session Layer 5 Session Layer 5 Transport Layer 4 Transport Layer 4 Network Layer 3 Network Layer 3 Link Layer 2 Link Layer 2 Physiscal Medium 1 Physiscal Medium 1 CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 27
Section 2: Mô hình OSI Mô hình OSI  Năm lớp trên cùng thường được thực hiện bằng phần mềm (software)  Hai lớp dưới cùng được thực hiện bằng phần cứng (hardware)  Biểu diễn nguyên lý về dòng chảy của dữ liệu: Station A Station B Application Layer 7 Application Layer 7 Presentation Layer 6 Presentation Layer 6 Session Layer 5 Session Layer 5 Transport Layer 4 Transport Layer 4 Network Layer 3 Network Layer 3 Link Layer 2 Link Layer 2 Physiscal Medium 1 Physiscal Medium 1 CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 28
Section 2: Mô hình OSI Khái niệm về chuẩn giao thức (protocol) CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 29
Section 2: Mô hình OSI Ví dụ về khung truyền liên quan đến mô hình OSI  Khung truyền của Modbus RTU (RTU frame) Byte Yêu cầu đọc dữ liệu từ 1 1 2 2 2 Slave Functio No. of No. of First 2 thanh ghi Word có địa CRC address n code First to be read chỉ là W5 và W6 từ trạm 16 =7 =3 word =5 =5 slave số 7: Application Layer 7 Presentation Layer 6 Session Layer 5 Transport Layer 4 Network Layer 3 Application Layer 7 ASIC: Application-Specific Link Layer 2 ASIC chip 2 Integrated Circuit Physiscal Medium 1 Physiscal Medium 1 CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 30
Bytes  CSMA/CD: Carrier SenseMultipleAccesswith Collision Detection íd Ví hn truy Khung ụ v ề 8 CÔNG TYTNHHTM&DVKT T Preamable truy khung ề c n 6 20 6 2 Destin. Add. ủ EthernetTCP/IPframe a email: optimize@optimize.com.vn Source addr. ề inquan liên n LLC IP Ố 20 I Ư đế U TCP ôhn OSI hình mô n T,HT ST obsetc. FTP, HTTP,SMTPModbus Application layers 46 to1500 eto :M ìhOSI hình Section 2:Mô FCS 4 31
M¹ng truyÒn th«ng c«ng nghiÖp Section 3 Kiến trúc mạng (topology) và môi trường truyền dẫn CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 32
Section 3: Kiến trúc mạng (topology) và môi trường truyền dẫn Tất cả các mạng đều có đặc điểm chung là gì?  Application massage: phụ thuộc vào quá trình đóng gói của phần mềm trên lớp ứng dụng.  Điều khiển truy nhập môi trường: là thục tục nhằm mục đích chia sẽ môi trường vật lý để tránh sự xung đột của dữ liệu và tận dụng tối đa hiệu suất của đường truyền.  Logical topology (kiến trúc logic): chỉ sự liên hệ vật lý giữa các thiết bị trong mạng với nhau.  Môi trường truyền dẫn (Mediums): là đường dẫn vật lý kết nối giữa các thiết bị trong mạng với nhau. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 33
Section 3: Kiến trúc mạng (topology) và môi trường truyền dẫn Các vấn đề cần quan tâm đến nôi trường truyền dẫn  Khi nói đến môi trường truyền dẫn, trước tiên phải đặt vấn đề về: . Tốc độ truyền (speed transmission) . Dung lượng khi truyền (capacity transmission) . Khoảng cách truyền (distance) . Vấn đề giảm thiểu sự tác động của trường điện từ (electromagnetic immunity) CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 34
Section 3: Kiến trúc mạng (topology) và môi trường truyền dẫn Các môi trường truyền dẫn phổ biến  Cáp đôi dây vặn xoắn (Pair of twisted wires) hoặc đôi dây thẳng: Lắp đặt đơn giản, giá thành rẻ.  Cáp đồng trục (Coaxial cable): Điện trở thấp, chống nhiễu tốt do đó thích hợp cho việc truyền ở tốc độ cao; nhược: kho đi dây và nối thông qua các đầu nối đặc chủng.  Cáp quang (Optical fibre): Truyền dẫn tín hiệu bằng ánh sáng do đó không bị ảnh hưởng của nhiễu điện từ trường; sử dụng cho những khu vực môi trường khắc nghiệt.  Truyền không dây (Wireless) CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 35
Section 3: Kiến trúc mạng (topology) và môi trường truyền dẫn Chuẩn truyền dẫn (RS 232; RS 422A; RS 485)  RS232: . Kết nối theo dạng point-to-point, Sử dụng phương thức truyền không đối xứng. . Khoảng cách truyền < 15m, tốc độ < 20Kbps. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 36
Section 3: Kiến trúc mạng (topology) và môi trường truyền dẫn Chuẩn truyền dẫn (RS232; RS422A; RS485) RS422A: . Truyền 2 chiều toàn phần (Full duplex) trên bus 4 dây (2 dây truyền, 2 dây nhận). . Chống nhiễu tốt, do đó khoảng cách truyền tối đa 1200m ở tốc độ 100 Kbps RS485: . Cũng giống như đặc tính của RS422A nhưng truyền theo kiểu 2 chiều gián đoạn (Half duplex ) trên bus 2 dây. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 37
Section 3: Kiến trúc mạng (topology) và môi trường truyền dẫn Kiến trúc mạng (topology)  Point to Point Topology  Star Topology  Bus Topology  Ring Topology  Free Topology  HybridTopology CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 38
Section 3: Kiến trúc mạng (topology) và môi trường truyền dẫn Kiến trúc mạng (topology)  Point to Point Topology: chỉ sự liên kết chỉ 2 thiết bị với nhau. Bus Topology: gồm một đường dây chính, tất cả các thiết bị được nối vào đó, truyền thông dạng Broadcast oriented.  Star Topology: vài thiết bị tham gia kết nối mạng với nhau thông qua một thiết bị trung tâm. Thông thường sử dụng Switch để chuyển kênh. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 39
Section 3: Kiến trúc mạng (topology) và môi trường truyền dẫn Kiến trúc mạng (topology)  Star Topology: Tất cả các unit là được mắc nối nối tiếp nhau tạo thành vòng kín, lúc đó truyền thông phải đi qua các unit rồi mới tới nơi nhận. Nếu một node bị hỏng thì xem như vòng bị hở mạch.  Free Topology: Thông thường trong hệ thống truyền thông chung, việc kết nối là sự kết hợp giữa các kết nối trên. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 40
Section 3: Kiến trúc mạng (topology) và môi trường truyền dẫn Kiến trúc mạng (topology)  Hybrid Topology: Mạng internet. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 41
M¹ng truyÒn th«ng c«ng nghiÖp Section 4 Các thiết bị sử dụng cho cấp liên mạng CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 42
Section 4: Các thiết bị sử dụng cho cấp liên mạng Những thiết bị mở rộng mạng  Repeater and Hub  Router  Bridge  Gateway CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 43
Section 4: Các thiết bị sử dụng cho cấp liên mạng Những thiết bị mở rộng mạng  Repeater and Hub: . Repeater: là một thiết bị ở lớp 1 (Physical Layer) trong mô hình OSI. Repeater có vai trò khuếch đại tín hiệu vật lý ở đầu vào và cung cấp năng lượng cho tín hiệu ở đầu ra để có thể đến được những chặng đường tiếp theo trong mạng. Điện tín, điện thoại, truyền thông tin qua sợi quang và các nhu cầu truyền tín hiệu đi xa đều cần sử dụng Repeater. . Hub: Hub được coi là một Repeater có nhiều cổng. Khi cấu hình mạng là hình sao (Star topology), Hub đóng vai trò là trung tâm của mạng. Với một Hub, khi thông tin vào từ một cổng và sẽ được đưa đến tất cả các cổng khác. Hub có 2 loại là Active Hub và Smart Hub. -Active Hub: là loại Hub được dùng phổ biến, cần được cấp nguồn khi hoạt động, được sử dụng để khuếch đại tín hiệu đến và cho tín hiệu ra những cổng còn lại, đảm bảo mức tín hiệu cần thiết. - Smart Hub (Intelligent Hub): có chức năng tương tự như Active Hub, nhưng có tích hợp thêm chip có khả năng tự động dò lỗi - rất hữu ích trong trường hợp dò tìm và phát hiện lỗi trong mạng. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 44
Section 4: Các thiết bị sử dụng cho cấp liên mạng Những thiết bị mở rộng mạng  Bridge: là thiết bị mạng thuộc lớp 2 của mô hình OSI (Data Link Layer). Bridge được sử dụng để ghép nối 2 mạng để tạo thành một mạng lớn duy nhất. Bridge được sử dụng phổ biến để làm cầu nối giữa hai mạng Ethernet. Bridge quan sát các gói tin (packet) trên mọi mạng. Khi thấy một gói tin từ một máy tính thuộc mạng này chuyển tới một máy tính trên mạng khác, Bridge sẽ sao chép và gửi gói tin này tới mạng đích. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 45
Section 4: Các thiết bị sử dụng cho cấp liên mạng Những thiết bị mở rộng mạng  Router: là thiết bị mạng lớp 3 của mô hình OSI (Network Layer). Router kết nối hai hay nhiều mạng IP với nhau. Các máy tính trên mạng phải “nhận thức” được sự tham gia của một router, nhưng đối với các mạng IP thì một trong những quy tắc của IP là mọi máy tính kết nối mạng đều có thể giao tiếp được với router. . Ưu điểm của Router: Về mặt vật lý, Router có thể kết nối với các loại mạng khác lại với nhau, từ những Ethernet cục bộ tốc độ cao cho đến đường dây điện thoại đường dài có tốc độ chậm. . Nhược điểm của Router: Router chậm hơn Bridge vì chúng đòi hỏi nhiều tính toán hơn để tìm ra cách dẫn đường cho các gói tin, đặc biệt khi các mạng kết nối với nhau không cùng tốc độ. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 46
Section 4: Các thiết bị sử dụng cho cấp liên mạng Những thiết bị mở rộng mạng  Gateway: cho phép nối ghép hai loại giao thức với nhau. Ví dụ: mạng của bạn sử dụng giao thức IP và mạng của ai đó sử dụng giao thức IPX, Novell, DECnet, SNA hoặc một giao thức nào đó thì Gateway sẽ chuyển đổi từ loại giao thức này sang loại khác. Qua Gateway, các máy tính trong các mạng sử dụng các giao thức khác nhau có thể dễ dàng “nói chuyện” được với nhau. Gateway không chỉ phân biệt các giao thức mà còn còn có thể phân biệt ứng dụng như cách bạn chuyển thư điện tử từ mạng này sang mạng khác, chuyển đổi một phiên làm việc từ xa CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 47
Section 4: Các thiết bị sử dụng cho cấp liên mạng Tổng kết o Node o Segment/chanel o Subnet o Network o Domain o System CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 48
M¹ng truyÒn th«ng c«ng nghiÖp Section 5 Các phương pháp điều khiển truy nhập môi trường CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 49
Section 5: Các phương pháp điều khiển truy nhập môi trường  Master/Slave  Token Passing  Random access (CSMA/CD CSMA/CA) Truy cập mạng thuộc DataLink layer CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 50
Section 5: Các phương pháp điều khiển truy nhập môi trường Master/Slave  Cơ chế làm việc trong chế độ này giống như quan hệ giữa thầy và trò trong một lớp học. . Master có quyền truy cập đến tất cả các slave (theo vòng logic). . Slave là trạm bị động, chỉ có thể trao đổi thông tin với trạm Master khi có yêu cầu từ Master (không có khả năng trao đổi thông tin với các trạm khác). EX: Modbus (Schneider), PPI, USS, Profibus-DP (Siemens), ASi CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 51
Section 5: Các phương pháp điều khiển truy nhập môi trường Token Passing  Cơ chế làm việc trong chế độ này giống như một mạng đa Master, trong đó: . Có hai vòng: vòng vật lý (Token ring) và vòng logic (Token ring/Token Bus). . Tại một thời điểm, trạm nào nắm giữ được Token thì trạm đó sẽ có quyền là Master. . Token: là một nhóm bits (frame) mang thông tin điều khiển. Nó được quay vòng trong một subnet tuần tự theo thứ tự của địa chỉ từ trạm này đến trạm khác. . Yêu cầu của các trạm khi tham gia vào subnet định cấu hình Token passing. EX: Modbus plus (Schneider), Profibus-DP (Siemens), CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 52
Section 5: Các phương pháp điều khiển truy nhập môi trường Random access (CSMA/CD CSMA/CA)  CSMA (Carrier Sense Multiple Access) được xác định bởi nguyên tắc đáp ứng giữa các thiết bị trong mạng khi hai thiết bị hoặc nhiều hơn gởi đồng thời dữ liệu lên môi trường truyền thông gọi là xung đột (collision) .Trước khi gởi tin nhắn, mỗi trạm truyền thông phải kiểm tra đường bus có rỗi không. Nếu đường bus rỗi, trạm có thể gởi tin nhắn ngay lập tức. Nếu có hai trạm cùng bắt đầu gởi tin nhắn tại cùng một thời điểm, một sự xung đột xuất hiện. Sự xung đột này được phát hiện bởi cả hai trạm và chúng sẽ dừng việc gởi. Sau một khoảng thời gian chờ đợi được chọn ngẫu nhiên, chúng sẽ cố gắng gởi lại lần nữa. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 53
Section 5: Các phương pháp điều khiển truy nhập môi trường Random access CSMA/CD: Carrier Sense Multiple Access/ Collistion Detect 1. Carrier A Phát hiện sense xung đột, huỷ AA BB CC bỏ bức điện. Chờ một thời 2. Multiple gian và lặp lại access bước 1 AA BB CC C Phát hiện 3. Collision xung đột, huỷ bỏ bức điện. Chờ một thời AA BB CC gian và lặp lại 4. Detection bước 1 Ex: Ethernet CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 54
M¹ng truyÒn th«ng c«ng nghiÖp Section 6 Mô hình phân cấp trong mạng TTCN CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 55
Section 6: Mô hình phân cấp trong mạng TTCN Những đặc điểm của MTTCN  Do đặc thù về công nghệ sản xuất tạo ra nhiều loại mạng truyền thông khác nhau, có thể phân biệt với mạng thông tin quảng đại qua một số khái cạnh sau: . Phạm vi hoạt động . Dung lượng dữ liệu . Tốc độ truyền/nhận  Real-Time . Yêu cầu về độ tin cậy, độ linh hoạt và tính bền vững Chính vì lý do đó mà người ta phân ra thành nhiều cấp, mỗi cấp có những đặc trưng riêng. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 56
Section 6: Mô hình phân cấp trong mạng TTCN Mô hình phân cấp trong TTCN Data Networks Level 3 (Data Bus) Information system Company Internet/Intranet Local Area Networks (LAN) Production Level 2 Ethernet TCP/IP management Workshop FTP- Supervision HTTP Ethernet Industrial, Profibus-FMS, ProfiNet, Level 1 Control system ModbusTCP/IP, FIPWAY, CC-Link, Machines ControlNet, EthernetIP ASi, Modbus, Interbus, DiveceNet, CANbus, Level 0 Profibus-DP, Modbus Plus, FIFO, CANopen, Sensors Components Foundation Fielbus, HART Actuators (Field Bus) CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 57
Section 6: Mô hình phân cấp trong mạng TTCN Biểu đồ thể hiện sự liên quan giữa cấp độ điều khiển so với độ phức tạp của mạng CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 58
Section 6: Mô hình phân cấp trong mạng TTCN Mô hình phân cấp trong TTCN . Data Network . Control Network . Device Bus/ Field Bus . Sensor/Actuator Bus CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 59
Section 6: Mô hình phân cấp trong mạng TTCN Ứng dụng tiêu biểu của các level trong mô hình phân cấp CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 60
Section 6: Mô hình phân cấp trong mạng TTCN Đặc tính tiêu biểu của các level trong mô hình phân cấp CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 61
Section 6: Mô hình phân cấp trong mạng TTCN Đặc tính của các level trong mô hình phân cấp Level Tên mạng Kiểu thông tin CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 62
Section 6: Mô hình phân cấp trong mạng TTCN Hệ thống tự động hóa được kết hợp giữa các level với nhau CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 63
Section 6: Mô hình phân cấp trong mạng TTCN Chiến lược về mạng công nghiệp của hãng SIEMENS . MPI: là một subnet nhỏ, bao gồm một số nút (node) ở cấp trường hoặc cấp phân xưởng. Nó là một giao diện nhiều điểm kết nối trong họ SIMATIC S7/M7 và C7, làm giao diện cho việc thiết lập mạng từ một vài PLC hoặc để trao đổi một khối lượng dữ liệu nhỏ với các PG hoặc máy tính lập trình. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 64
Section 6: Mô hình phân cấp trong mạng TTCN Chiến lược về mạng công nghiệp của hãng SIEMENS . PPI: là tổ chức mạng cho các ứng dụng MicroAutomation, sử dụng để kết nối nhiều S7-200, màn hình TD, OP với nhau. 3 4 2 1 31 CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 65
Section 6: Mô hình phân cấp trong mạng TTCN Chiến lược về mạng công nghiệp của hãng SIEMENS . USS: là giao thức nối tiếp được SIEMENS xây dựng để sử dụng cho việc kết nối truyền thông giữa PLC S7-200 với các Biến tần MicroMaster MM 430/MM440 của hãng. 0 MicroMaster CPU 22X USS protocol 1 2 3 4 5 30 31 CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 66
Section 6: Mô hình phân cấp trong mạng TTCN Chiến lược về mạng công nghiệp của hãng SIEMENS . Ethernet Industrial (TCP/IP): Industrial Ethernet (IE) là một mạng cấp dưới mạnh nhất trong môi trường công nghiệp. - Ưu điểm của mạng là truyền lượng lớn dữ liệu với tốc độ cao. - IE là mạng con dùng để kết nối các máy tính với hệ thống tự động hoá. . Profibus DP/PA FMS: Profibus (Process Fieldbus) là một chuẩn được đề ra để qui định các đặc tính của một hệ thống bus dùng để kết nối các thiết bị trường với các thiết bị điều khiển và giám sát. Theo ứng dụng và môi trường làm việc mà hãng phân thành các loại sau: - Profibus-DP (Decentralized Peripherals): dùng cho việc kết nối với các thiết bị trường với các thiết bị điều khiển (controller). - Profibus-PA (Process Automation): tương tự như Profibus-DP nhưng dùng trong môi trường dễ cháy nổ, nhiễu cao. - Profibus-FMS (Fieldbus Message Specification): dùng cho việc nối mạng các máy tính giám sát điều khiển với các controller. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 67
Chiến lược về mạng công nghiệp của hãng SIEMENS . Bảng các thông số đặc trưng của hệ thống mạng tiêu biểu của SIEMENS CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 68
Section 6: Mô hình phân cấp trong mạng TTCN Mội ví dụ trong kết nối mạng của SIEMENS Level 2 Level 1 Level 0 CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 69
Section 6: Mô hình phân cấp trong mạng TTCN Chiến lược về mạng công nghiệp của hãng Schneider Electric  Những mạng cốt lõi: . Ethernet TCP/IP & Modbus TCP/IP: là tổ chức mạng ở level 2 và level 3 cho hệ thống điều khiển và hệ thống thông tin. . CANopen . ASi (level 0) . Modbus RS 485: một khi Ethernet là không thích hợp cho một số kết nối vật lý và hạn chế về giá thành thì Modbus RS 485 sẽ được thay thế. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 70
Section 6: Mô hình phân cấp trong mạng TTCN Chiến lược về mạng công nghiệp của hãng Schneider Electric  Những mạng kế thừa: . FIPIO; Modbus Plus; Uni-Telway; Seriplex  Những kết nối liên mạng: . DevieNet (Allen-Bradley) . Profibus DP (Siemens) . Interbus (Phoenix) . etc. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 71
Section 2: Mô hình phân cấp trong mạng TTCN Chiến lược về mạng công nghiệp của hãng Allen Bradley CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 72
Section 2: Mô hình phân cấp trong mạng TTCN CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 73
Section 2: Mô hình phân cấp trong mạng TTCN CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 74
Section 2: Mô hình phân cấp trong mạng TTCN CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 75
I. Tæng quan chung: 1. Giíi thiÖu vÒ m¹ng truyÒn th«ng trong c«ng nghiÖp: Do ®Æc thï cña c¸c ngµnh c«ng nghiÖp mµ ®· t¹o ra nhiÒu lo¹i m¹ng truyÒn th«ng kh¸c nhau. MÆt kh¸c m¹ng truyÒn th«ng trong c«ng nghiÖp còng cã nh÷ng ®Æc thï riªng, cã thÓ ph©n biÖt chóng víi m¹ng th«ng tin qu¶ng ®¹i th«ng qua mét sè khÝa c¹nh sau: - Ph¹m vi ho¹t ®éng - Yªu cÇu vÒ ®é tin cËy khi truyÒn CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 76
¦u ®iÓm cña sö dông m¹ng truyÒn th«ng trong c«ng nghiÖp: -Thay thÕ ®•îc hoµn toµn c¸c hÖ thèng truyÒn cò nh•: 0-20mA, 0-10V -Cho phÐp lµm viÖc víi c¸c s¶n phÈm cña nhiÒu nhµ s¶n xuÊt kh¸c nhau. -Lµ hÖ thèng më, ®ång thêi cho phÐp hiÖu chØnh ®iÒu khiÓn tõ phßng ®iÒu khiÓn trung t©m. -HÖ thèng ho¹t ®éng víi ®é tin cËy cao h¬n. -§é mÒm dÎo gÇn nh• kh«ng cã giíi h¹n. -Gi¸ thµnh thÊp. -L•îng th«ng tin truyÒn t¶i lín. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 77
KÕt nèi m¹ng cæ ®iÓn víi mét sè l•îng lín c¸c d©y dÉn tÝn hiÖu. 2. M« h×nh ph©n cÊp trong m¹ng truyÒn th«ng c«ng nghiÖp: CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 78
PC - Personal Computer HIS -Human Interface Station Qu¶n lÝ kinh tÕ FCS - Field Control Station PC PC S - Sensor A - Actuator Fast Ethernet Qu¶n lÝ kü thuËt PC PC PC Ethernet §iÒu khiÓn vµ HIS HIS EWS gi¸m s¸t System bus HiÖn ®iÒu khiÓn FCS FCS FCS FCS Fieldbus HiÖn tr•êng S A S S A M« h×nh ph©n cÊp c¸c hÖ thèng m¹ng trong c«ng nghiÖp 79
§Ó cã c¸i nh×n tæng thÓ vÒ m¹ng truyÒn th«ng trong c«ng nghiÖp, h·y xem m« h×nh ph©n cÊp ®Ó thÊy c¸c ®Æc tr•ng, còng nh• chøc n¨ng nhiÖm vô cña cña tõng cÊp. CÊp hiÖn tr•êng: §©y lµ cÊp n»m t¹i hiÖn tr•êng vµ tÊt nhiªn cÊp nµy n»m s¸t víi d©y chuyÒn s¶n xuÊt nhÊt. C¸c thiÕt bÞ chÝnh trong cÊp nµy lµ sensor vµ c¬ cÊu chÊp hµnh, chóng cã thÓ ®•îc nèi m¹ng trùc tiÕp hoÆc th«ng qua ®•êng Bus ®Ó nèi víi cÊp trªn (cÊp ®iÒu khiÓn). HÖ thèng Bus dïng ®Ó kÕt nèi c¸c thiÕt bÞ ë cÊp hiÖn tr•êng víi cÊp ®iÒu khiÓn gäi lµ Bus tr•êng (fieldbus), trong thùc tÕ hÖ thèng Bus nµy ®ßi hái cÇn cã ®¸p øng thêi gian thùc trong c¸c cuéc trao ®æi th«ng tin, mét ®Æc tr•ng cña c¸c cuéc trao ®æi tin trong cÊp tr•êng lµ c¸c b¶n tin th•êng cã chiÒu dµi kh«ng lín 80
C¸c sensor vµ c¬ cÊu chÊp hµnh ®•îc nèi trªn ®•êng Bus cã thÓ lµ c¸c thiÕt bÞ th«ng minh hoÆc còng cã thÓ lµ c¸c thiÕt bÞ th«ng th•êng cã xö dông thªm c¸c bé chuyÓn ®æi giao thøc t•¬ng thÝch. §iÓn h×nh cña Bus tr•êng lµ: Profibus-DP, Profibus-PA, Canbus, Foundation Fielbus, DeviceNet, InterBus CÊp ®iÒu khiÓn: CÊp nµy bao gåm c¸c tr¹m ®iÒu khiÓn hiÖn tr•êng (FCS), c¸c bé ®iÒu khiÓn logic lËp tr×nh (PLC), c¸c thiÕt bÞ quan s¸t . Chøc n¨ng thu thËp c¸c tÝn hiÖu tõ hiÖn tr•êng, thùc hiÖn ®iÒu khiÓn c¬ së, ®iÒu khiÓn logic, tæng hîp d÷ liÖu CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 81
C¸c thiÕt bÞ ë cÊp nµy ®•îc kÕt nèi víi nhau vµ kÕt nèi víi c¸c thiÕt bÞ ë cÊp trªn (cÊp ®iÒu khiÓn gi¸m s¸t) th«ng qua Bus hÖ thèng, thùc tÕ c¸c b¶n tin trao ®æi trªn Bus hÖ thèng còng ®ßi hái tÝn n¨ng thêi gian thùc cao, mÆt kh¸c ®Æc thï cña c¸c b¶n tin lµ chiÒu dµi lín h¬n nhiÒu so víi c¸c b¶n tin trao ®æi trªn Bus tr•êng §iÓn h×nh cña Bus hÖ thèng lµ: Profibus-FMS, ControlNet, Industrial Ethernet. CÊp ®iÒu khiÓn gi¸m s¸t: C¸c thiÕt bÞ trong cÊp nµy bao gåm c¸c tr¹m giao tiÕp ng•êi m¸y HIS, c¸c tr¹m thiÕt kÕ kü thuËt EWS, vµ c¸c thiÕt bÞ phô trî kh¸c. Chøc n¨ng cña cÊp nµy lµ thùc hiÖn ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh (Process Control), thùc hiÖn c¸c thuËt to¸n ®iÒu khiÓn tèi •u CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 82
ViÖc kÕt nèi c¸c thiÕt bÞ ë cÊp nµy víi c¸c thiÕt bÞ ë cÊp trªn (cÊp qu¶n lÝ kü thuËt) ®•îc thùc hiÖn th«ng qua m¹ng Ethernet, thùc chÊt ®©y lµ mét m¹ng côc bé LAN, víi tÝnh n¨ng trao ®æi th«ng tin kh«ng nhÊt thiÕt trong thêi gian thùc. CÊp qu¶n lÝ kü thuËt vµ cÊp qu¶n lÝ kinh tÕ: Thùc chÊt c¸c cÊp nµy rÊt quan träng ®èi víi c¸c ho¹t ®éng cña c«ng ty, tuy nhiªn yªu cÇu vÒ tèc ®é trao ®æi th«ng tin còng nh• ®ßi hái vÒ thêi gian thùc lµ kh«ng cao, chøc n¨ng cña c¸c cÊp nµy lµ qu¶n lÝ t×nh tr¹ng ho¹t ®éng cña c¸c thiÕt bÞ trong toµn hÖ thèng còng nh• ho¹ch ®Þnh chiÕn l•îc ph¸t triÓn s¶n xuÊt dùa trªn t×nh tr¹ng cña thiÕt bÞ . Mét sè giao thøc dïng trong c¸c hÖ thèng m¹ng nµy lµ Fast Ethernet, TCP/IP CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 83
II. C¬ së thùc hiÖn m¹ng truyÒn th«ng c«ng nghiÖp: 1. M«i tr•êng truyÒn dÉn: 1.1 C¸c ®Æc tÝnh cña m«i tr•êng truyÒn dÉn: M«i tr•êng truyÒn dÉn lµ m«i tr•êng mµ tÝn hiÖu th«ng tin truyÒn qua (thùc chÊt ®ã lµ ®•êng truyÒn). M«i tr•êng truyÒn dÉn cã ¶nh h•ëng lín tíi tèc ®é truyÒn dÉn, chÊt l•îng ®•êng truyÒn 1.2. C¸c lo¹i m«i tr•êng truyÒn dÉn: a) §•êng hai d©y hë. Lµ lo¹i m«i tr•êng truyÒn dÉn ®¬n gi¶n, hai d©y dÉn ®•îc c¸ch li víi nhau b»ng kho¶ng kh«ng. Lo¹i nµy cã thÓ nèi c¸c thiÕt bÞ víi chiÒu dµi kh«ng lín l¾m vµ tèc ®é truyÒn kh«ng qu¸ 19.2 Kbis/s. §•êng d©y nµy ®•îc øng dông trong truyÒn sè liÖu gi÷a c¸c DTE vµ DCE. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 84
Nh•îc ®iÓm cña lo¹i d©y nµy lµ chÞu t¸c ®éng cña nhiÔu xuyªn ©m, ngoµi ra cÊu tróc hë khiÕn nã nh¹y c¶m víi nhiÔu g©y ra bëi c¸c nguån bøc x¹, ®ã còng chÝnh lµ lÝ do khiÕn cho m«i tr•êng truyÒn dÉn nµy h¹n chÕ vÒ tèc ®é vµ chiÒu dµi d©y dÉn. b) C¸p ®«i d©y xo¾n: §©y lµ m«i tr•êng truyÒn dÉn cã tÝnh lÞch sö trong truyÒn sè liÖu vµ hiÖn nµy nã vÉn lµ m«i tr•êng truyÒn dÉn ®•îc dïng rÊt phæ biÕn. Nã ®•îc ph¸t minh cïng thêi víi ®iÖn tho¹i, vµ gi¸ th× t•¬ng ®èi rÎ tiÒn CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 85
C¸p d©y ®«i xo¾n cã thÓ lo¹i trõ tèt h¬n. Trong mét c¸p cã nhiÒu cÆp d©y xo¾n vµo nhau. Mét ®«i d©y xo¾n bao gåm hai sîi d©y ®•îc quÊn c¸ch li «m vµo nhau do cÊu tróc nh• thÕ mµ tr•êng ®iÖn tõ cña hai d©y sÏ trung hoµ lÉn nhau, mÆt kh¸c d©y tÝn hiÖu vµ d©y ®Êt xo¾n vµo nhau gióp cho tÝn hiÖu giao thoa ®•îc c¶ hai d©y thu nhËn, kh«ng lµm ¶nh h•ëng lªn tÝn hiÖu vi sai. ChÝnh v× vËy mµ nhiÔu ra m«i tr•êng xung quanh vµ nhiÔu xuyªn ©m gi¶m thiÓu ®¸ng kÓ. CÊu t¹o cña c¸p ®«i d©y xo¾n CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 86
§•êng d©y xo¾n ®«i thÝch hîp víi thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn ®•êng d©y vµ m¹ch thu riªng, sö dông tèc ®é bit d•íi 1 Mbps cho kho¶ng c¸ch tõ vµi m ®Õn 15Km vµ tèc ®é bit thÊp h¬n cho kho¶ng c¸ch dµi h¬n. §iÓn h×nh cña c¸p ®«i d©y xo¾n lµ viÖc øng dông trong c¸c hÖ thèng truyÒn th«ng sö dông chuÈn RS485 víi tèc ®é truyÒn th«ng th•êng lµ 64Kb/s vµ 96Kb/s Tuy vËy c¸p ®«i d©y xo¾n cã nh•îc ®iÓm lµ chÞu ¶nh h•ëng cña nhiÔu kÝ sinh vµ hiÖn t•îng can nhiÖt (couplage) Cã 2 lo¹i c¸p xo¾n ®«i: C¸p xo¾n ®«i kh«ng bäc kim (UTP – Unshielded Twisted Pair) dïng réng r·i trong m¹ng ®iÖn tho¹i vµ trong nhiÒu øng dông truyÒn sè liÖu; c¸p xo¾n ®«i bäc kim (STP–Shielded Twisted Pair), cã mét mµn ch¾n ®Ó b¶o vÖ gi¶m ¶nh h•ëng cña tÝn hiÖu giao thoa. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 87
c) C¸p ®ång trôc: H¹n chÕ chÝnh cña c¸p xo¾n ®«i g©y ra bëi hiÖu øng bÒ mÆt. Khi tèc ®é bit (còng lµ tÇn sè) cña tÝn hiÖu truyÒn dÉn t¨ng lªn th× luång ch¶y cña dßng ®iÖn trong d©y chØ ë trªn bÒ mÆt, do vËy sö dông Ýt h¬n tiÕt diÖn s½n cã, dÉn ®Õn sù t¨ng ®iÖn trë cña d©y ®èi víi tÝn hiÖu cao tÇn, lµm t¨ng suy hao. Ngoµi ra, ë tÇn sè cao, n¨ng suÊt tÝn hiÖu bÞ mÊt m¸t nhiÒu h¬n do hiÖu øng bøc x¹. V× vËy, víi nh÷ng øng dông ®ßi hái tèc ®é bit cao h¬n 1 Mbps, cÇn ph¶i cã thiÕt bÞ ®iÖn tö thu vµ ®iÒu khiÓn tinh vi h¬n hoÆc sö dông mét m«i tr•êng truyÒn dÉn kh¸c. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 88
C¸p ®ång trôc lµm gi¶m tèi thiÓu hai hiÖu øng trªn. C¸p cã chÊt dÉn ®iÖn ë chÝnh gi÷a trôc vµ bao quanh trôc còng lµ chÊt dÉn ®iÖn. Kho¶ng gi÷a hai líp chÊt dÉn ®iÖn th•êng ®•îc lµm ®Çy bëi chÊt c¸ch ®iÖn r¾n hoÆc cÊu tróc tæ ong. Líp dÉn ®iÖn Líp c¸ch ®iÖn CÊu t¹o cña c¸p ®ång trôc CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 89
ChÊt dÉn ®iÖn ë gi÷a lµ mµn ch¾n h÷u hiÖu víi tÝn hiÖu nhiÔu bªn ngoµi. Sù tæn hao tÝn hiÖu rÊt nhá g©y ra do bøc x¹ ®iÖn tõ vµ hiÖu øng bÒ mÆt. C¸p ®ång trôc cã thÓ sö dông víi nhiÒu kiÓu tÝn hiÖu kh¸c nhau, tèc ®é ®iÓn h×nh lµ 10Mbps. C¸p ®ång trôc ®•îc sö dông réng r·i, chÕ ®é ho¹t ®éng cã thÓ sö dông d¶i c¬ së (BaseBand) hoÆc d¶i réng (BroadBand). Víi BaseBand toµn bé hiÖu suÊt ®•êng truyÒn ®•îc dµnh cho mét kªnh truyÒn th«ng duy nhÊt trong khi ®ã BroadBand th× sö dông cho 2 hoÆc nhiÒu kªnh cïng ph©n chia d¶i th«ng cña ®•êng truyÒn. Chóng ®•îc minh ho¹ trªn h×nh 3.10. BaseBand BroadBand CÔNG TY TNHHMinh TM&DVKT ho¹ TỐ d¶iI ƯU c¬ së vµ d¶i réng email: optimize@optimize.com.vn 90
Ph•¬ng thøc truyÒn d¶i c¬ së cã thÓ truyÒn ®•îc c¶ tÝn hiÖu t•¬ng tù vµ tÝn hiÖu sè. Kho¶ng c¸ch truyÒn ë gi¶i c¬ së tõ 1Km ®Õn 3Km tèc ®é trong gi¶i nµy lµ 1Mb/s ®Õn 10Kb/s Víi gi¶i réng kho¶ng c¸ch tõ 10Km ®Õn 50Km, tèc ®é cã thÓ lªn ®Õn 350Mb/s Víi ®iÒu chÕ d¶i réng c¸p ®ång trôc kh¸ nh¹y c¶m víi nhiÔu tÇn sè thÊp, hÖ sè chèng nhiÔu tõ 50dB ®Õn 60 dB. Trong tr•êng hîp ®iÒu chÕ d¶i réng th× kÐm nh¹y c¶m h¬n, hÖ sè chèng nhiÔu tõ 80dB ®Õn 100dB. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 91
d) Sîi quang: §©y lµ m«i tr•êng truyÒn dÉn ®ang ®•îc xö dông réng r·i trong c«ng nghiÖp bëi c¸c •u ®iÓm sau: -Dung l•îng truyÒn lín -TÝnh b¶o mËt tÝn hiÖu khi truyÒn cao -Träng l•îng nhÑ (®Æc biÖt thÝch hîp víi kü thuËt hµng kh«ng) -Kh¶ n¨ng chèng nhiÔu tèt -Tèc ®é truyÒn cao (cã thÓ lªn ®Õn hµng tr¨m Mb/s) -Kh«ng bÞ ¨n mßn trong c¸c m«i tr•êng oxi ho¸ CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 92
+ CÊu t¹o sîi quang C¸p sîi quang gåm mét sîi thuû tinh ®¬n cho mçi tÝn hiÖu ®•îc truyÒn, n»m trong vá bäc ng¨n ¸nh s¸ng bªn ngoµi. TÝn hiÖu ¸nh s¸ng sinh ra bëi m¸y ph¸t quang. M¸y ph¸t quang thùc hiÖn sù chuyÓn ®æi tõ ®iÖn sang quang. T•¬ng tù, m¸y thu quang thùc hiÖn chøc n¨ng ng•îc l¹i t¹i ®Çu cuèi thu. M¸y ph¸t quang sö dông LED hoÆc ILD, m¸y thu quang sö dông diode quang hoÆc transistor quang ®Ó thùc hiÖn c¸c chuyÓn ®æi. n2 n1 Nguyªn lÝ lµm viÖc cña c¸p quang CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 93
Trong sîi quang ®a mode chiÕt suÊt bËc, vËt liÖu chÕ t¹o vá vµ lâi kh¸c nhau nh•ng chiÕt suÊt lµ ®ång nhÊt. C¸c tia s¸ng do diode ph¸t ra víi gãc nhá h¬n gãc tíi h¹n sÏ ®•îc ph¶n x¹ toµn phÇn t¹i giao diÖn lâi – vá vµ lan truyÒn däc theo lâi b»ng c¸ch ph¶n x¹ nhiÒu lÇn. C¸c tia s¸ng ph¸t ra t¹i diode víi gãc kh¸c nhau sÏ truyÒn ®i víi thêi gian kh¸c nhau, dÉn ®Õn tÝn hiÖu thu cã ®é réng xung lín h¬n tÝn hiÖu vµo, lµm gi¶m tèc ®é bit. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 94
V(Mb/s) 100 C¸p quang 10 C¸p ®ång trôc 1 C¸p ®«i d©y xo¾n 0.1 L(km) 0.1 1 10 100 §å thÞ liªn hÖ gi÷a tèc ®é truyÒn vµ kho¶ng c¸ch truyÒn cña c¸p ®«i d©y xo¾n, c¸p ®ång trôc vµ c¸p quang CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 95
2. Giíi thiÖu m¹ng truyÒn th«ng th«ng dông Profibus (Process Field Bus): Lµ hÖ thèng Bus tr•êng ®•îc ph¸t triÓn t¹i §øc n¨m 1987 vµ thµnh chuÈn EIC 61158 n¨m 2000. Víi môc ®Ých qu¶ng b¸ còng nh• hç trî viÖc ph¸t triÓn vµ øng dông c¸c s¶n phÈm t•¬ng thÝch Profibus, mét tæ chøc ng•êi sö dông ®· ®•îc thµnh lËp mang tªn Profibus International víi h¬n 1000 thµnh viªn. Ngµy nay Profibus lµ hÖ thèng Bus tr•êng hµng ®Çu thÕ giíi víi h¬n 20% thÞ phÇn víi h¬n 5 triÖu thiÕt bÞ l¾p ®Æt trong kho¶ng 500.000 øng dông. Profibus ®ang ®•îc coi lµ gi¶i ph¸p chuÈn, tin cËy trong nhiÒu øng dông ®Æc biÖt lµ trong c¸c øng dông cã yªu cÇu cao vÒ tÝnh n¨ng thêi gian thùc. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 96
HÖ thèng Bus nµy ®•îc øng dông ®Ó kÕt nèi c¸c thiÕt bÞ tr•êng víi c¸c thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn gi¸m s¸t. §©y lµ hÖ thèng Bus nhiÒu chñ (MultiCast) cho phÐp c¸c thiÕt bÞ vµo/ra ph©n t¸n, c¸c thiÕt bÞ ®o th«ng minh, thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn nèi vµo cïng mét ®•êng Bus. C¸c tr¹m chñ (th•êng lµ c¸c PC, PLC) ®•îc quyÒn kiÓm so¸t truyÒn th«ng trªn Bus, c¸c tr¹m tí (th•êng lµ c¸c Module vµo/ra ph©n t¸n, c¸c thiÕt bÞ ®o th«ng minh ) kh«ng ®•îc phÐp truy nhËp Bus, mµ chØ ®•îc x¸c nhËn hoÆc tr¶ lêi c¸c yªu cÇu tõ tr¹m chñ. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 97
Profibus gåm 3 lo¹i t•¬ng thÝch víi nhau: Profibus – FMS, Profibus – DP vµ Profibus – PA. -Profibus – FMS ®•îc dïng chñ yÕu trong viÖc nèi m¹ng c¸c m¸y tÝnh ®iÒu khiÓn vµ cÊp ®iÒu khiÓn gi¸m s¸t. -Profibuss – DP ®•îc dïng ®Ó kÕt nèi c¸c thiÕt bÞ tr•êng víi c¸c m¸y tÝnh ®iÒu khiÓn. -Profibus – PA ®•îc sö dông trong c¸c lÜnh vùc tù ®éng ho¸ c¸c qu¸ tr×nh cã m«i tr•êng dÔ ch¸y næ. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 98
KÕt nèi c¸c thiÕt bÞ ®o l•êng vµ ®iÒu khiÓn trong hÖ thèng m¹ng CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 99
1. KÕt nèi c¸c thiÕt bÞ ®o l•êng theo ph•¬ng ph¸p cæ ®iÓn: CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 100
Víi ph•¬ng ph¸p kÕt nèi cæ ®iÓn, mçi mét thiÕt bÞ ®o l•êng ®iÒu khiÓn ®•îc kÕt nèi víi Module I/O cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn gi¸m s¸t b»ng mét sîi c¸p ®«i. DO vËy sè l•îng c¸p ®i trong m¹ng rÊt lín dÔ g©y mÊt tÝn hiÖu ®ång thêi chi phÝ còng rÊt cao. HÇu hÕt c¸c nhµ m¸y hiÖn ®¹i ngµy nay ®Òu tån t¹i song song hai hÖ thèng kÕt nèi theo ph•¬ng ph¸p cæ ®iÓn vµ theo ph•¬ng ph¸p m¹ng truyÒn th«ng. Trong Nhµ m¸y ph•¬ng ph¸p kÕt nèi nµy vÉn tån t¹i tuy nhiªn rÊt Ýt sö dông, mét sè thiÕt bÞ ®¬n chiÕc hay cã yªu cÇu riªng th× míi sö dông ph•¬ng ph¸p kÕt nèi nµy. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 101
Mét sè thiÕt bÞ kÕt nèi theo ph•¬ng ph¸p nµy nh• hÖ thèng ®o møc c¸c silo (silopilot), tÝn hiÖu b¸o møc c¸c BIN, tÝn hiÖu ®o nång ®é CO cña c¸c ph©n tÝch khÝ ®•a vÒ hÖ thèng FailSafe, tÝn hiÖu ®o ®é rung, ®o nång ®é bôi, tÝn hiÖu cña hÖ thèng c©n b¨ng t¶i, tÝn hiÖu sè tõ c¸c sensor gi¸m s¸t tèc ®é, vÞ trÝ HÇu hÕt c¸c tÝn hiÖu nµy ®•îc kÕt nèi vµo module I/O trong tñ RPC trong c¸c tr¹m ®iÖn. Víi ph•¬ng ph¸p kÕt nèi nµy gióp cho viÖc thay thÕ thiÕt bÞ ®•îc ®¬n gi·n h¬n, kh«ng cÇn ph¶i ®Þnh l¹i ®Þa chØ cho tõng thiÕt bÞ. HÇu hÕt c¸c thiÕt bÞ tr•êng ngµy nay ®Òu ®•îc thiÕt kÕ linh ho¹t, cho phÐp kÕt nèi ®ång thêi theo th•¬ng ph¸p cæ ®iÓn vµ theo ph•¬ng ph¸p m¹ng truyÒn th«ng gióp cho viÖc tÝch hîp hÖ thèng ®•îc ®¬n gi·n h¬n rÊt nhiÒu. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 102
2. Ph•¬ng ph¸p kÕt nèi qua m¹ng truyÒn th«ng: 103
HÇu hÕt c¸c thiÕt bÞ ®o l•êng ®iÒu khiÓn t¹i Nhµ m¸y ®ang sö dông m¹ng Profibus DP vµ Profibus PA. C¸c thiÕt bÞ ®o l•êng nh• nhiÖt ®é, ¸p suÊt, l•u l•îng, ®o møc, van %, van Auma, hÖ thèng c©n ®Þnh l•îng, ph©n tÝch khÝ, biÕn tÇn C¸c thiÕt bÞ trong m¹ng Profibus lµ mét Node m¹ng, do vËy khi l¾p ®Æt thay thÕ ®Òu ph¶i cµi ®Æt mét ®Þa chØ m¹ng t•¬ng øng th× hÖ thèng m¹ng míi nhËn d¹ng vµ lµm viÖc ®•îc. Khi xö lÝ c¸c sù cè trªn hÖ thèng m¹ng nµy cÇn ph¶i l•u ý ®Õn vÊn ®Ò truyÒn th«ng cña m¹ng, viÖc th¸o mét ®o¹n c¸p m¹ng sÏ lµm mÊt truyÒn th«ng toµn bé m¹ng. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 104
GhÐp nèi c¸c thiÕt bÞ trong INDUSTRIAL IT CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 108
§Çu nèi m¹ng BUS: 113
Tñ RPC Vµ C¸C MODULE VµO RA CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 115
1. Giíi thiÖu tñ RPC: Tñ RPC ®•îc ®Æt trong hÇu hÕt 14 tr¹m ®iÖn cña Nhµ m¸y vµ mét sè Ýt c¸c vÞ trÝ kh¸c do ®Æt thï vÞ trÝ l¾p ®Æt vµ ®•êng truyÒn tÝn hiÖu nh• d•íi silo bét liÖu, silo xi m¨ng. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 116
C¸c thiÕt bÞ trong tñ RPC bao gåm nh• nguån cung cÊp 24VDC, module truyÒn th«ng nh• CI854, PLC AC800, c¸c module hä S800 I/O vµo ra, bé chuyÓn ®æi quang ®iÖn ®Ó kÕt nèi truyÒn th«ng, module truyÒn th«ng dù phßng nãng, nguån 24 VDC dù phßng nãng CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 117
CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 118
Module DI ( Digital Input ): §©y lµ module vµo tÝn hiÖu sè 24VDC, th«ng th•êng module vµo sè th•êng cã 8 hoÆc 16 cæng ®Çu vµo. C¸c tÝn hiÖu ®Çu vµo ®•îc kÕt nèi víi c¸c tÝn hiÖu sè vµo nh• c¸c sensor, r¬le Cã c¸c lo¹i module DI nh• DI801, DI802, DI803, DI810, DI811, DI814, DI820, DI821, DI830, DI885, trong Nhµ m¸y chØ sö dông DI810. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 120
Module DI810 bao gåm 16 kªnh ®Çu vµo víi nguån cung cÊp 24VDC, cã hai nh¸nh c¸ch li riªng biÖt víi mçi nh¸nh gåm 8 kªnh nguån dßng cung cÊp. Trªn module cã 3 ®Ìn LED, ®Ìn F (fault) hiÓn thÞ tr¹ng th¸i lçi cña module. §Ìn R (run) mµu xanh thÓ hiÖn module ®ang lµm viÖc tèt, ®Ìn vµng W (warning) c¶nh b¸o lçi. Mçi kªnh cã mét ®Ìn b¸o mµu vµng chØ thÞ tr¹ng th¸i tÝn hiÖu vµo, nÕu cã tÝn hiÖu vµo 24 VDC, ®Ìn sÏ vµng. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 122
Module DO ( Digital Output ): §©y lµ module ®Çu ra tÝn hiÖu sè, th«ng th•êng module vµo sè th•êng cã 8 hoÆc 16 cæng ®Çu ®Çu ra. §iÖn ¸p ®Çu ra thång th•êng cã 3 lo¹i, 24VDC, 250VAC vµ 24 - 250VAC. C¸c tÝn hiÖu ®Çu ra ®•îc kÕt nèi víi c¸c r¬le, c¸c tÝn hiÒu ®Çu vµo sè cña c¸c thiÕt bÞ tr•êng Cã c¸c lo¹i module DO nh• DO801, DO802, DO810, DO814, DO815, DO820, DO821. Trong Nhµ m¸y chØ sö dông DO820. C¸c tÝn hiÖu ®Ìn LED trªn Module DO820 t•¬ng tù nh• DI810. HÇu hÕt c¸c module DO ®Òu cã cÇu chi b¶o vÖ ë ®Çu ra. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 123
Module AI ( Analog Input ): §©y lµ module vµo tÝn hiÖu t•¬ng tù , th«ng th•êng module nµy th•êng cã 8 hoÆc 16 cæng ®Çu vµo. C¸c tÝn hiÖu ®Çu vµo ®•îc kÕt nèi víi c¸c tÝn hiÖu t•¬ng tù 010V, 420mA nh• c¸c sensor, ®Çu ra t•¬ng tù cña c¸c tÝn thiÕt bÞ ®o l•êng, thiÕt bÞ tr•êng Cã c¸c lo¹i module AI nh• AI801, AI810, AI820, AI830, AI835, trong Nhµ m¸y chØ sö dông AI810. Mçi mét module cã tÝnh n¨ng kh¸c nhau, tïy theo yªu cÇu tÝn hiÖu vµo, chän module cho phï hîp, tÝn hiÖu vµo cã thÓ ®iÖn ¸p hay dßng ®iÖn. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 125
Module AI810 cã 8 kªnh ®Çu vµo, sö dông ®•îc c¸c tÝn hiÖu 0 10V, 0 20mA, 4 20mA, 2 10VDC. ë Module nµy kh«ng cã c¸c ®Ìn chØ thÞ ë c¸c kªnh ®Çu vµo. C¸c ®Ìn F, R, W gièng nh• module vµo sè. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 126
Module AO ( Analog Output ): Module AO dïng ®Ó ®Ó tÝn hiÖu t•¬ng tù ®Õn c¸c thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn cã ®Çu vµo t•¬ng tù nh• ®iÒu khiÓn van %, l•u l•îng n•íc, biÕn tÇn CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 128
CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 129
SIMATIC NET CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 130
I. Giíi thiÖu vÒ PLC h·ng Siemens: M¹ng truyÒn th«ng c«ng nghiÖp trong Nhµ m¸y chñ yÕu sö dông hai bé ®iÒu khiÓn cña ABB vµ Siemens. C¸c PLC cña Siemens ®•îc sö dông ë c¸c tr¹m ®iÒu khiÓn côc bé nh• c¸c kho nguyªn vËt liÖu, m¸y ®ãng bao, c¶ng, hÖ thèng b¬m n•íc lµm m¸t ë m¸y nghiÒn xi m¨ng, hÖ thèng cung cÊp n•íc trong toµn bé Nhµ m¸y, hÖ thèng S7F c«ng ®o¹n lß nung, vßi ®èt dÇu, ghi C¸c PLC nµy chñ yÕu sö dông lo¹i S7-300 CPU315-2DP vµ c¸c module truyÒn th«ng, IO. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 131
Hä PCS 7 cña Siemens cã ®Çy ®ñ c¸c tÝnh n¨ng mét hÖ thèng m¹ng ®iÒu khiÓn nh• cña ABB, tuy nhiªn trong Nhµ m¸y c¸c thiÕt bÞ cña Siemens ®•îc sö dông ë cÊp hiÖn tr•êng vµ cÊp ®iÒu khiÓn. §©y lµ s¬ ®å ghÐp nèi PLC cña Siemens, bao gåm Module nguån PS, CPU ®iÒu khiÓn, Module giao tiÕp IM, c¸c module vµo ra sè ( DI, DO ) vµ t•¬ng tù ( AI, AO ). CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 132
II. GhÐp nèi c¸c thiÕt bÞ trong Simatic: 1. C¸c dÞch vô truyÒn th«ng trong Profibus CP. Trong qu¸ tr×nh trao ®æi th«ng tin dÞch vô truyÒn th«ng ®ãng vai trß rÊt quan träng, Profibus ®•a ra mét sè dÞch vô truyÒn th«ng nh»m hç trî c¸c thiÕt bÞ trao ®æi th«ng tin trªn m¹ng. H×nh sau tr×nh bµy vÒ c¸c dÞch vô trong Profibus CP CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 134
CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU C¸c dÞchemail: vô optimize@optimize.com.vn truyÒn th«ng cña Profibus CP 135
2. Kh¶ n¨ng truyÒn th«ng cña S7 C¸c thiÕt bÞ tham gia m¹ng trong Simatic rÊt phong phó vµ ®a d¹ng vÒ chñng lo¹i, viÖc kÕt nèi c¸c thiÕt bÞ nµy ®ßi hái cÇn cã c¸c giao diÖn chung, ®iÒu ®ã còng ¶nh h•ëng ®Õn kh¶ n¨ng truyÒn th«ng cña Simatic. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 136
Kh¶ n¨ng truyÒn th«ng cña Simatic S7 137
3. TruyÒn th«ng S7 víi Profibus: Nh• ®· tr×nh bµy trªn phÇn tr•íc, Profibus lµ hÖ thèng Bus ®•îc øng dông rÊt phæ biÕn trong c¸c øng dông cña Simatic, trong ®ã c¸c thiÕt bÞ tham gia trong m¹ng cã thÓ lµ PLC-S7-300, S7-400 còng nh• c¸c PC vµ PG. CÊu h×nh truyÒn th«ng cña S7 trong øng dông Profibus ®•îc tr×nh bµy trªn h×nh 5.3 CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 138
CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU TruyÒnemail: optimize@optimize.com.vn th«ng S7 víi Profibus 139
4. CÊu h×nh cho ho¹t ®éng cña PG: Thùc chÊt PG lµ mét m¸y tÝnh c«ng nghiÖp, nh•ng vÞ trÝ quan träng cña nã l¹i chÝnh lµ phÇn mÒm ®•îc cµi ®Æt trong ®ã. §©y lµ c¸c phÇn mÒm cã b¶n quyÒn nh•: Step 7- V5.2, WinCC Nãi chung gi¸ cña c¸c phÇn mÒm nµy v•ît nhiÒu lÇn gi¸ cña phÇm cøng. Thùc tÕ PG ®•îc dïng lµm c«ng cô ®Ó cµi ®Æt phÇn mÒm, ®Æt l¹i cÊu h×nh cho hÖ thèng còng nh• tham gia vµo tham sè ho¸ chuÈn ®o¸n CÊu h×nh ho¹t ®éng cña PG ®•îc tr×nh bµy trªn h×nh 5.4 CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 140
CÊu h×nh cho ho¹t ®éng cña PG 141
5. C¸c ®èi t¸c truyÒn th«ng trªn kÕt nèi FDL: ViÖc thùc hiÖn c¸c giao thøc truyÒn th«ng trong Bus tr•êng chØ ®•îc thùc hiÖn trªn líp lªn kÕt d÷ liÖu (FDL) vµ trªn líp vËt lÝ. ViÖc kÕt nèi c¸c ®èi t¸c truyÒn th«ng trªn kÕt nèi FDL ®•îc chØ ra trªn h×nh 5.5 CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 142
C¸c ®èi t¸c truyÒn th«ng trªn kÕt nèi FDL 143
6. C¸c tr¹m Slave cña Siemens vµ c¸c nhµ cung cÊp kh¸c trªn Profibus-DP: Profibus cung cÊp c¸c dÞch vô cho c¸c thiÕt bÞ chñ còng nh• cho c¸c thiÕt bÞ tí ®Ó trao ®æi th«ng tin trong m¹ng, vÒ nguyªn t¾c c¸c tr¹m tí cña c¸c h·ng kh¸c nhau hoµn toµn cã thÓ trao ®æi th«ng tin nÕu tu©n thñ c¸c quy t¾c vµ thñ tôc cña Profibus. H×nh sau m« t¶ m¹ng truyÒn sè liÖu cña c¸c thiÕt bÞ tí víi c¸c thiÕt bÞ chñ CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 144
C¸c Slave cñaCÔNG SiemensTY TNHH TM&DVKT vµ c¸c TỐI nhµƯU cung cÊp kh¸c trªn Profibus-DP email: optimize@optimize.com.vn 145
7. CÊu h×nh m¹ng cho c¸c DP Slave cho Simatic S7: CÊuCÔNG h×nh TY TNHH m¹ng TM&DVKT cho TỐ c¸cI ƯU DP Slave cho Simatic S7 email: optimize@optimize.com.vn 146
8. M¹ng trong PCS7: PCS7 lµ hÖ thèng ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh næi tiÕng cña Siemens hiÖn nay, chóng cã nh÷ng tÝnh n¨ng •u viÖt vÒ chÊt l•îng ®o l•êng vµ ®iÒu khiÓn, kh¶ n¨ng linh ho¹t trong c¸c øng dông, tÝnh n¨ng më §iÓm mÊu chèt cña hÖ PCS7 hiÖn nay lµ øng dông cña m¹ng truyÒn th«ng sö dông c¸c giao thøc c«ng nghiÖp, trong ®ã c¸c thiÕt bÞ thùc hiÖn giao thøc, xö lÝ giao thøc cã thÓ ®•îc nèi trong cïng mét cÊu tróc m¹ng hoÆc trong cÊu tróc m¹ng kÕt hîp vµ thùc hiÖn c¸c giao thøc cïng lo¹i hoÆc kÕt hîp. Vµ tÊt nhiªn sÏ cã c¸c thiÕt bÞ ®Ó thùc hiÖn viÖc chuyÓn ®æi giao thøc ®ã. H×nh sau vÝ dô vÒ cÊu h×nh Simatic cña PCS7 CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 147
CÊu h×nh Simatic trong PCS7 148
* Tr¹m thiÕt kÕ kü thuËt trong PCS7 (ENG) Tr¹m nµy dïng víi nhiÒu môc ®Ých nh•: §Þnh nghÜa c¸c kÕt nèi trong hÖ thèng, thay ®æi cÊu h×nh còng nh• ph©n vïng qu¶n lÝ hÖ thèng Kh¶ n¨ng can thiÖp trong hÖ PCS7 cña ENG ®•îc tr×nh bµy trªn h×nh sau: Tr¹m thiÕt kÕ kü thuËt trong PCS7 (ENG) 149
H×nh sau m« t¶ kÕt nèi Bus hÖ thèng trong PCS7 gi÷a c¸c thiÕt bÞ Simatic KÕt nèi Bus hÖ thèng trong PCS7 CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 150
Mét cÊu h×nh m¹ng ®iÓn h×nh sö dông m«i tr•êng truyÒn dÉn c¸p quang lµ sö dông cÊu tróc m¹ng vßng lÆp khÐp kÝn. Trong hÖ thèng m¹ng cña Simatic th•êng sö dông cÊu h×nh cã dù phßng (Redandancy) nh»m n©ng cao ®é tin cËy cña hÖ thèng. Module thùc hiÖn qu¸ tr×nh chuyÓn ®æi ®iÖn /quang vµ quang/®iÖn trong Simatic lµ OLM (Optical Link Module). H×nh 5.11 m« t¶ kÕt nèi nµy CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 151
KÕt nèi vßng lÆp khÐp kÝn cã dù phßng 152
Trong mét sè øng dông ®ßi hái ®é tin cËy cao viÖc sö dông c¸c PLC cã sù phßng sÏ lµm t¨ng ®é tin cËy. H×nh 5.12 tr×nh bµy vÒ cÊu h×nh dù phßng cña PLC CÊu h×nh PLC cã dù phßng 153
Ngoµi viÖc kÕt nèi cã dù phßng sö dông OLM, Simatic cßn ®•a ra gi¶i ph¸p sö dông module OSM nh»m n©ng cao kh¶ n¨ng liªn kÕt c¸c ®èi t¸c truyÒn th«ng trong m¹ng. CÊu h×nh nµy ®•îc tr×nh bµy trªn h×nh 5.13 CÔNGCÊu TY TNHH h×nh TM&DVKT m¹ch TỐI Ư Uvßng sö dông OSM email: optimize@optimize.com.vn 154
KÕt nèi c¸c thiÕt bÞ tr•êng lªn c¸c thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn ®•îc tr×nh bµy trªn h×nh 5.15. Trong ®ã c¸c thiÕt bÞ tr•êng cã thÓ ®•îc kÕt nèi theo c¸c giao thøc kh¸c nhau KÕtCÔNG nèi TY c¸c TNHH thiÕt TM&DVKT bÞ TỐ tr•êngI ƯU lªn cÊp ®iÒu khiÓn email: optimize@optimize.com.vn 156
TruyÒn th«ng trong Profibus gi÷a DP vµ PA ®•îc tr×nh bµy trªn h×nh sau: TruyÒn th«ng gi÷a Profibus-DP vµ PA CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 157
III. §äc hiÓu b¶n vÏ m¹ch ®iÒu khiÓn PLC cña Siemens: Xem phô lôc. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU email: optimize@optimize.com.vn 158