Chương 2 chuẩn truyền thông trong hệ thống

Chương 2: Chuẩn truyền thơng
trong hệ thống
TS. Võ Huy Hồn
Email:


Chương 2: Chuẩn truyền thơng trong
hệ thống
•

2.1 Các khái niệm cơ bản về cơng nghệ truyền thơng cơng nghiệp

•

2.2 Chuẩn LONWORKS

•

2.3 Chuẩn BACnet


Chương 2: Chuẩn truyền thông trong
hệ thống
2.1 Các vấn đề cơ bản về cơng nghệ truyền thơng trong cơng
nghiệp
•MẠNG CƠNG NGHIỆP SIEMENS
•Siemens chia mức độ tự động hố thành bốn mức :

– Mức quản lý: thu thập dữ liệu quá trình, phân tích và tối ưu q
trình, thực hiện các báo cáo. Thiết bị sử dụng ở mức này là máy
tính.

– Mức tế bào: thực hiện các chức năng điều khiển, tự động hoá và
tối ưu hoá. Các thiết bị sử dụng là máy tính, PLC, màn hình điều
khiển OP.
– Mức trường: ghép nối các bộ điều khiển với thiết bị trong dây
chuyền sản xuất
– Mức Cảm biến/ Chấp hành: ghép cảm biến, chấp hành với PLC


Chương 2: Chuẩn truyền thơng trong
hệ thống
•

Tuỳ theo mức độ quản lý có các loại mạng sau:

– Mạng Ethernet cơng nghiệp: tương tự mạng máy
tính
– Mạng Profibus/ mạng MPI (Multipoint Interface)
– Mạng ASI


Chương 2: Chuẩn truyền thông trong
hệ thống


Chương 2: Chuẩn truyền thơng trong
hệ thống
•

Mạng Ethernet Cơng Nghiệp

•

Mạng Ethernet công nghiệp phát xuất từ mạng Ethernet, mạng này được đề xuất bởi IEEE (Institute of Electrical
and Electronic Engineers) năm 1985 gọi là chuẩn IEEE 802.3. Đầu tiên mạng LAN này là sản phẩm kết hợp của ba
công ty Xerox, DEC và Intel năm 1976 (Ether: môi trường truyền sóng ánh sáng theo quan niệm xưa, Net: mạng).


Chương 2: Chuẩn truyền thơng trong
hệ thống
• Chuẩn này dùng cáp đồng trục trở kháng 50 Ohm,
truyền tin với vận tốc 10 Mb/s theo kỹ thuật CSMA/CD,
thường gọi là chuẩn 10BASE5 (10 có nghĩa 10Mb/s,
BASE là Baseband tín hiệu truyền đi không điều chế, 5
ứng với khoảng cách truyền 500m). Sau này dùng cáp
đồng trục loại nhỏ RG58A/U chuẩn 10BASE2. Các máy
tính nối với nhau theo cấu hình tuyến qua
•
các đoạn cáp có đầu nối BNC đực (đầu nối BNC,
Bayonet Neill Concelman), nối với đầu nối hình T cắm
vào card mạng. Hai đầu tuyến có đầu nối Terminator là
điện trở 50 Ohm để tránh phản xạ đầu cuối, khoảng
cách tối đa đoạn cáp là 185m.


Chương 2: Chuẩn truyền thơng trong
hệ thống
• Các phát triển tiếp theo là Fast Ethernet (802.3u)
100BASE-T (T: cáp dây đôi xoắn khơng bọc giáp; cịn gọi
là UTP : unshielded twisted pair), các máy tính nối với
nhau theo cấu hình sao (hay cây) qua các hub (hay

switch) với các đầu nối RJ45. Đầu nối này có 8 tiếp
điểm, nối hai cáp mạng với nhau theo kết nối thẳng
hay chéo. Dùng kết nối thẳng khi nối máy tính với hub,
kết nối chéo được dùng khi nối hai máy tính trực tiếp
hay nối hai hub với nhau. Chiều dài cáp nối tối đa từ
máy tính đến hub hay hub- hub là 100m, tối đa 3 hub
được sử dụng. Hiện nay đã phát triển Gigabit Ethernet
(802.3z, 802.3ab, 802.3ae) với vận tốc truyền 1GB và
10GB


Chương 2: Chuẩn truyền thơng trong
hệ thống

• Đầu nối RJ45 cho mạng Ethernet


Chương 2: Chuẩn truyền thông trong
hệ thống


Chương 2: Chuẩn truyền thơng trong
hệ thống
•

Chuẩn 10BASE- FL, 100BASE- FL sử dụng khi truyền bằng sợi quang với chiều dài đến 2000m


•

Mạng công nghiệp Ethernet dùng cáp ba lớp triaxial cable để tăng tính chống nhiễu, thay đầu nối RJ45 bằng đầu
nối D 9 chân hay 15 chân với cáp 727.1 gồm 4 cặp dây xoắn

Cáp đồng trục và cáp đôi dây xoắn


•

Các hub gọi chung là thành phần mạch (network component) gồm các module kết nối quang OLM (Optical Link
module), điện ELM (Electrical Link Module) và OSM (Optical Switch module). Cách thức nối dây mạng cũng theo
phương pháp thẳng và chéo


Các phướng pháp nối cáp thẳng và chéo mạng
Ethernet công nghiệp



•

Máy tính và PLC ghép với nhau trên mạng Ethernet qua card hay module Ethernet CP (CP: Communication
Processor) trao đổi lượng thông tin lớn. Trong công nghiệp mạng Ethernet thường dùng để kết nối mạng máy tính
cơng ty với mạng PLC ở phân xưởng



• Kỹ thuật truy cập mạng là CSMA/CD, các trạm đều có quyền
ngang nhau, giao thức truyền tin có thể là ISO hay TCP/IP
(Transmission Control Protocol/ Internet Protocol).
• Lập trình giao tiếp cho các trạm trên mạng thực hiện theo

các cách sau:

– Các hàm giao tiếp SFC và SFB, cài sẵn trong phần mềm Step7,
thuộc lớp 7 của mơ hình ISO.
– Giao diện SEND/ RECEIVE với các hàm FC AG_SEND, AG_RECV
– Phần mềm NCM S7 for industrial Ethernet để cấu hình các
module CP
– Các hàm SAPI-S7 ngơn ngữ C cho máy tính.
– Phần mềm SCADA giao diện người-máy (Win CC, Intouch, citech)


• Mạng Profibus
• Mạng Profibus được phát triển đầu tiên tại Đức, sau
đó áp dụng rộng rãi ở Châu Au theo chuẩn EN 50170.
Đây là mạng ở mức tế bào và mức trường, thông tin
truyền trên cáp hai sợi hay sợi quang, vận tốc truyền
thấp hơn so với mạng Ethernet, từ 9.6kb/s đến
12Mb/s theo chuẩn RS485
•  Kỹ thuật truy cập là truyền thẻ giữa các trạm chủ và
truyền thông tin giữa chủ tớ, mỗi trạm có thể gán là
chủ hay tớ . Trên mạng có thể có nhiều trạm chủ  


Cáp quang và cáp dây đôi cho mạng Profibus



•
•
•

•
•
•
•
•
•
•

Trên mạng có máy tính, PLC, panel điều khiển OP… Các PLC hay máy tính
trong mạng phải được trang bị module Profibus- CP.
S5 95U
:CPU 95U
S5 115/135/155U
: CP 5431, IM 308-B/C
S7-200
:CPU 215 DP (S)
S7-300
:CPU 315-2 DP, CP 342-5, CP 343-5
S7-400
:CPU 413-2 DP, CPU 414-2 DP, CPU 416-2 DP, IM 467, CP
443-5
OP : OP 5, OP 7, OP 15, OP 17; OP 25, OP 35, OP 37
PC :CP 5412 A2 (ISA), CP 5411 (ISA), CP 5511 (PCMCIA), CP 5611 (PCI) 
Số trạm trong một đoạn tối đa là 32 với chiều dài 1000m ở vận tốc truyền
93.75kb/s và 100m ở vận tốc truyền 3Mb/s đến 12Mb/s. Nếu dùng bộ lặp
lại thì số trạm tối đa trong mạng là
Sử dụng cáp quang với bộ ghép OLM (Optical link module) khoảng cách có
thể lên đến 15000m

•

Kết nối sợi quang



•

Mạng Profibus có các biến thể sau:

– Profibus DP (Distributed periphery, Decentralized
periphery): dùng cho tự động hoá sản xuất ở mức
trường, liên kết với các tín hiệu q trình.
– Profibus FMS (Field bus Message Specifications):
dùng cho tự động hoá tổng quát ở mức tế bào,
liên kết với PLC và PC, dùng chung mạng DP.
•

Profibus PA (Process Automation): áp dụng tự động hố cần độ an tồn cao, kết nối trực tiếp cảm biến và chấp
hành