Tài liệu Hệ thống thông tin công nghiệp Chương 7 pdf

© 2004, HOÀNG MINH SƠN
Chương 1
Hệ thống
thông tin công nghiệp
2/11/2006
4.6 Kỹ thuật truyền dẫn
2
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
4.6 Kỹ thuật truyền dẫn
© 2005 - HMS
4.6 Kỹ thuật truyền dẫn
1. Phương thức truyền dẫn tín hiệu
2. RS-232
3. RS-485
4. MBP
3
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
4.6 Kỹ thuật truyền dẫn
© 2005 - HMS
1. Phương thức truyền dẫn tín hiệu
 Truyền không ₫ối xứng không ₫ối xứng hay ₫ơn cực
(unbalanced mode, single-ended mode):
—sử dụng ₫iện áp chênh lệch giữa một dây dẫn và ₫ất
—Vídụ: RS-232
D R
V
o
V
i

4

© 2004, HOÀNG MINH SƠN
4.6 Kỹ thuật truyền dẫn
© 2005 - HMS
Ưu nhược ₫iểm của phương thức ₫ơn cực
 Tiết kiệm dây dẫn
 Khả năng kháng nhiễu kém (nhiễu ngoại, nhiễu xuyên
âm - crosstalk, chênh lệch ₫iện áp ₫ất)
 Phải sử dụng mức tín hiệu cao (hậu quả?)
 Tốc ₫ộ truyền kém (tại sao?)
 Khoảng cách truyền ngắn (tại sao?)
5
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
4.6 Kỹ thuật truyền dẫn
© 2005 - HMS
 Phương thức chênh lệch ₫ối xứng (balanced
differential mode):
—sử dụng ₫iện áp chênh lệch giữa hai dây dẫn A và B
(hoặc -và+)
—Vídụ: RS-422, RS-485, MBP (IEC-611582)
D
R
T
A
B
T
V
CM
V
CM
: Common Mode Voltage

6
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
4.6 Kỹ thuật truyền dẫn
© 2005 - HMS
Ưu nhược ₫iểm của phương thức chênh
lệch ₫ối xứng
 Không tiết kiệm dây dẫn lắm
 Khả năng kháng nhiễu tốt
 Có thể sử dụng mức tín hiệu thấp
 Tốc ₫ộ truyền cao
 Khoảng cách truyền lớn
7
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
4.6 Kỹ thuật truyền dẫn
© 2005 - HMS
2. RS-232
 Tên chính thức: EIA/TIA-232, do Electronic Industry
Association và Telecommunication Industry Association cùng
xây dựng
 Tên thường dùng: RS-232 (RS: Recommended Standard)
 Các phiên bản: RS-232c, RS-232f, chuẩn sử dụng cho cổng
COM của máy tính cá nhân thường là RS-232c
 Tương ứng với chuẩn châu Âu là CCITT V.24)
DTE
DTE
MODEM
(DCE)
MODEM
(DCE)
VIỄN THÔNG

ĐƯỜNG RS-232
8
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
4.6 Kỹ thuật truyền dẫn
© 2005 - HMS
Mức tín hiệu
 Phương thức truyền: Đơn cực
+15V
+3V
-3V
0
1
D
R
+25V
-25V
-15V
Ph¹m vi lμm viÖc cho phÐp
Khu vùc
qu¸ ®é
Giao diÖn
RS-232
9
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
4.6 Kỹ thuật truyền dẫn
© 2005 - HMS
Một số ₫ặc ₫iểm cơ bản
 Phương thức truyền dẫn không ₫ối xứng
 Chế ₫ộ truyền hai chiều ₫ồng thời (full duplex)
 Ghép nối ₫iểm-₫iểm

 Tốc ₫ộ truyền thấp (chuẩn: 19.2 kbps)
 Khoảng cách truyền ngắn (thông thường 15-30m)
 Ứng dụng chủ yếu:
—Ghép nối PC-PC, PC-Modem
—Ghép nối PC-PLC
—Ghép nối PC hoặc PLC với các thiết bị ₫o, thiết bị thu
thập dữ liệu,
10
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
4.6 Kỹ thuật truyền dẫn
© 2005 - HMS
Giao diện cơ học
DSR Data Set Ready
RTS Request To Send
CTS Clear To Send
RI Ring Indicator
DCD
RxD
TxD
DTR
GND
DSR
RTS
CTS
RI
DCD Data Carrier Detect
RxD Receive Data
TxD Transmit Data
DTR Data Terminal Ready
GND Ground

DCD
RxD
TxD
DTR
GND
DSR
RTS
CTS
RI
(a) Sơ đồ giắc cắm DB-9
(b) Sơ đồ chiều tín hiệu
11
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
4.6 Kỹ thuật truyền dẫn
© 2005 - HMS
Ví dụ ghép nối

TxD
RxD
RTS
CTS
DTR
DSR
GND
TxD
RxD
RTS
CTS
DTR
DSR

GND
TxD
RxD
RTS
CTS
DTR
DSR
GND
TxD
RxD
RTS
CTS
DTR
DSR
GND
Transmit Data

Receive Data
Request To Send
Clear To Send
Data Terminal Ready
Data Set Ready
Ground
b) ChÕ ®é b¾t tay

a) CÊu h×nh ghÐp nèi tèi thiÓu

12
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
4.6 Kỹ thuật truyền dẫn

© 2005 - HMS
3. RS-485
 Tên chính thức EIA/TIA-485, phiên bản mới nhất là
EIA/TIA-485b
 Truyền chênh lệch ₫ối xứng => các ưu ₫iểm ₫ã nêu
 Là chuẩn ₫ược sử dụng thông dụng nhất trong các hệ
thống truyền thông công nghiệp (Profibus FMS/DP,
Interbus, AS-Interface và các giao thức riêng khác )
13
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
4.6 Kỹ thuật truyền dẫn
© 2005 - HMS
Qui ₫ịnh mức tín hiệu
+5V
+1.5V/+0.2V
-1.5V/-0.2V
0
1
+6V
-6V
-5V
Ph¹m vi lμm viÖc cho phÐp
Khu vùc
qu¸ ®é
14
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
4.6 Kỹ thuật truyền dẫn
© 2005 - HMS
Cấu hình ghép nối hai dây
D

R
R
D
D
R
D
R
R
T
R
T
15
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
4.6 Kỹ thuật truyền dẫn
© 2005 - HMS
Cấu hình ghép nối 4 dây
D R
R
T
R
D
D
R
R
T
R
T
R
T
D

R
Maste
r
Slave
Slave
Slave
16
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
4.6 Kỹ thuật truyền dẫn
© 2005 - HMS
Một số ₫ặc ₫iểm cơ bản
 Phương thức truyền dẫn chênh lệch ₫ối xứng
 Chế ₫ộ truyền chủ yếu là hai chiều gián ₫oạn
 Ghép nối nhiều ₫iểm, số trạm tối ₫a/₫oạn mạng là 32
(tại sao?)
 Tốc ₫ộ truyền cao (có thể tới > 10Mbps)
 Khoảng cách truyền lớn (có thể tới 1200m)
 Có thể dùng tới 3 bộ lặp (4 ₫oạn mạng), trong thực tế
có
thể hơn
 Trở ₫ầu cuối: 100 hoặc 120Ohm
17
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
4.6 Kỹ thuật truyền dẫn
© 2005 - HMS
Quan hệ giữa tốc ₫ộ truyền và khoảng cách
truyền (sử dụng ₫ôi dây xoắn AWG 24)
3
30
300

3000
100 1k

10k 100k 1M

10M
Tèc ®é truyÒn (bit/s)

ChiÒu dμi d©y (m)

1200
12
18
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
4.6 Kỹ thuật truyền dẫn
© 2005 - HMS
Tại sao số trạm là 32?
 Theo qui ₫ịnh chuẩn, một
bộ kích thích tín hiệu phải
₫ảm bảo dòng tổng cộng
60mA vừa ₫ủ ₫ể cung cấp
cho:
— Hai trở ₫ầu cuối mắc song
song tương ứng tải 60Ω
(120Ω tại mỗi ₫ầu) với ₫iện
áp tối thiểu 1,5V => 25mA
— 32 tải ₫ơn vị mắc song
song với dòng 1mA qua mỗi
₫ơn vị tải (trường hợp xấu
nhất) => 32mA.

-7V -3V
12V5
V
-0.8mA
1mA
Khái niệm đơn vị tải
19
© 2004, HOÀNG MINH SƠN
4.6 Kỹ thuật truyền dẫn
© 2005 - HMS
4. MBP (IEC 61158-2)
 MBP (Manchester Coded, Bus-Powered):
— Ứng dụng chủ yếu trọng công nghiệp chế biến
—Khả năng dùng trong môi trường yêu cầu an toàn cháy
nổ
— Mã Manchester, truyền ₫ồng bộ
—Khả năng ₫ồng tải nguồn
—Truyền chênh lệch ₫ối xứng, mức tín hiệu chênh lệch
0,75-1V
—Tốc ₫ộ truyền 31,25kbps (cố ₫ịnh)
—Số trạm tối ₫a 32/₫oạn, 126/toàn mạng, tối ₫a 4 bộ lặp
—Khoảng cách truyền tối ₫a 1900m/₫oạn => 9500m/t
oàn
mạng
—Trở ₫ầu cuối 100Ohm
— Áp dụng trong Foundation Fieldbus, Profibus-PA