GIÁO TRÌNH hệ THỐNG điều KHIỂN GIÁM sát và THU THẬP dữ LIỆU TRONG hệ THỐNG điện SCADA CHƯƠNG 4 các hệ THỐNG MẠNG cục bộ DÙNG CHO SCADA

Chương 4
CÁC HỆ THỐNG MẠNG CỤC BỘ
DÙNG CHO SCADA
Chương 4 CÁC HỆ THỐNG MẠNG CỤC BỘ DÙNG CHO SCADA
4-1. Giới thiệu.
4-2. Cấu trúc liên kết mạng trong hệ thống SCADA.
4-3. Phương thức truy cập truyền thông.
4-4. Chuẩn IEEE 802.3 Ethernet
4-5. Khung dữ liệu MAC
4-6. Hệ thống mạng Ethernet tốc độ cao.
4-7. Chuẩn 100 Base-T
4-8. Các thành phần liên kết mạng.
4- 9. Giao thức TCP/IP.
4-10. Mạng SCADA và Internet.
Chương 4 CÁC HỆ THỐNG MẠNG CỤC BỘ DÙNG CHO SCADA
4-1. Giới thiệu.

Những mạng nội bộ LANs (Local Area Network)
là những mạng chia sẻ thông tin và tài nguyên.

Để kích hoạt tất cả các nút trên mạng để chia sẻ
thông tin này, chúng phải được kết nối bởi một
số truyền dẫn trung gian.

Phương pháp kết nối được gọi là Topology mạng.
Chương 4 CÁC HỆ THỐNG MẠNG CỤC BỘ DÙNG CHO SCADA
§4.2 CẤU TRÚC LIÊN KẾT MẠNG TRONG HỆ THÔNG


4.2.1. Topology loại kết nối đầy đủ
4.2.2. Topology loại kết nối hình sao

4.2.3. Topology loại kết nối hình vòng
4.2.4. Topology loại kết nối Bus
4.2.5. Topology loại kết nối cây
Chương 4 CÁC HỆ THỐNG MẠNG CỤC BỘ DÙNG CHO SCADA
§4.2 CẤU TRÚC LIÊN KẾT MẠNG TRONG HỆ THÔNG
4.2.1. Topology loại kết nối đầy đủ
A
B
C
D
E
Hình 4.1 Topology loại kết nối đầy đủ
Ưu điểm :
Nhược điểm :
Chương 4 CÁC HỆ THỐNG MẠNG CỤC BỘ DÙNG CHO SCADA
4.2.2. Topology loại kết nối hình sao

Ưu: Nhược điểm của Topology
loại kết nối hình sao ?
Ưu điểm:
Chuẩn đoán và sửa lỗi được tách
biệt dễ dàng.
Rất đơn giản để thêm, bớt các nút
mạng hoặc cải tạo nút mạng.
Một nút mạng bị hỏng sẽ không ảnh
hưởng đến các nút khác.
Sự tập trung thông tin về hub cho
phép kiểm soát dế dàng hơn
Nhược điểm:
Nếu như hub bi hỏng thì toàn bộ

mạng sẽ hỏng, do vậy trạm chủ
đòi hỏi phải có độ tin cậy rất
cao;
Topology hình sao sẽ yêu cầu
khá nhiều cáp.
Chương 4 CÁC HỆ THỐNG MẠNG CỤC BỘ DÙNG CHO SCADA
4.2.3. Topology loại kết nối hình vòng

Ưu điểm:
Tốn ít cáp;
Không cần nối dây trung tâm;
Thông tin có thể được tự động ghi nhận;
Mỗi nút có thể là máy phát tín hiệu;
Dễ xác định vị trí xảy ra sự cố ( trong mạng
thông tin) như đứt dây, mất nguồn.
Nhược điểm:
Bất kỳ nút nào hỏng thì mạng sẽ hỏng.
Chuẩn đoán và sửa lỗi cúng khó vì truyền
thông chỉ theo một chiều.
Khi thêm hoặc bớt nút thì phải dừng hoạt động
của mạng.
Khoảng cách giữa các nút bị giới hạn.
Chương 3 CẤU TRÚC PHẦN MM HỆ THỐNG SCADA
4.2.4. Topology loại kết nối Bus
Daisy – Chain, Trunk – Line/Drop
Mạch vòng không tích cực
Daisy - chain
Hub
Trunk-Line
Drop-line Drop-line Drop-line

Trunk-line/drop-line
Mạch vòng không tích cực
Hình 4.4. Topology loại kết nối Bus
Chương 3 CẤU TRÚC PHẦN MM HỆ THỐNG SCADA
Ưu, nhược điểm của Topology loại kết nối Bus như sau:

Ưu điểm:
- Sử dụng ít dây cáp và nối dây đơn giản;
- Các nút được kết nối bởi trở kháng cao trên một cáp chính, rất dễ dàng
để thêm hoặc bỏ các nút trong bus. Điều này giúp dễ dàng mở rộng mạng;
- Cấu trúc mạng này khá đơn giản và linh hoạt.
Nhược điểm:
- Vấn đề an ninh, các nút đều có thể xem thông tin mặc dù thông tin đó
không gửi cho nút đó. Điều đó dẫn đến tốn thời gian.
- Chuẩn đoán và sửa lỗi gặp khó khăn do lỗi có thể xảy ra ở bất cứ điểm
nào dọc theo Bus.
- Không có sự phản hồi trong việc tin đã được nhận hay chưa.
Chương 3 CẤU TRÚC PHẦN MM HỆ THỐNG SCADA
4.2.5. Topology loại kết nối cây
Bộ nối Bộ lặp Bộ nối sao
Hình 4.5. Topology loại kết nối cây
Topology loại kết nối cây bao gồm các liên kết nói trên, với
phạm vi là xử lý thông tin thực tế trong HTĐ. Nó sẽ thực hiện
được nhiều tác dụng như điều khiển, bảo vệ, phân tích, kiểm
tra, bảo dưỡng trong HTĐ.
Chương 3 CẤU TRÚC PHẦN MM HỆ THỐNG SCADA
§4.3 CHUẨN IEEE 802.3 ETHERNET
Tham khảo tài liệu

§4.5.CÁC THÀNH PHẦN LIÊN KẾT MẠNG
Chương 4 CÁC HỆ THỐNG MẠNG CỤC BỘ DÙNG CHO SCADA
4.5.1.Giới thiệu chung
Khoảng cách của mạng LAN thường bị giới hạn và điều này luôn
dẫn đến một yêu cầu là phải tăng được khoảng cách này. Dưới đây
là một số các thiết bị liên kết để thực hiện việc trên:

Bộ lặp
Cầu
Rounters
Gateways
Hubs
Switches
Chương 4 CÁC HỆ THỐNG MẠNG CỤC BỘ DÙNG CHO SCADA
4.5.2 Bộ lặp Repeater
Hoạt động của bộ lặp đơn giản là một bộ nhận tín hiệu, khuếch đại tín hiệu
và truyền tín hiệu đi. Lý do chính để sử dụng các bộ lặp là muốn mở rộng
mạng lưới. Trên hình 4.14 giới thiệu sơ đồ bộ lặp Repeater.
Vấn đề thời gian trễ xảy ra khi quá nhiều các bộ lặp được sử dụng.
Chương 4 CÁC HỆ THỐNG MẠNG CỤC BỘ DÙNG CHO SCADA
4.5.3 Cầu nối Bridges
Cầu được sử dụng để nối 2 mạng tách biệt để trở thành một mạng logic.
Cầu nối có một nút trong mỗi một mạng. Cầu sẽ lưu giữ định dạng của một
mạng và sẽ kiểm tra địa chỉ nơi đến để xác định nó có truyền qua cầu được
hay không.
Chương 4 CÁC HỆ THỐNG MẠNG CỤC BỘ DÙNG CHO SCADA
4.5.4 Cầu dẫn Router
Router dùng để truyền dữ liệu giữa 2 mạng có cùng giao thức truyền
thông như TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol)
nhưng không nhất thiết phải giống nhau về mặt vật lý.

Chương 4 CÁC HỆ THỐNG MẠNG CỤC BỘ DÙNG CHO SCADA
4.5.5 Cổng nối Gateways
Gateway được thiết kế để kết nối những mạng không giống nhau. Một
gateway có thể sử dụng để giải mã và tái mã hóa cho tất cả 7 lớp của hai
mạng khác nhau. Một gateway có thể kết nối mạng Ethernet với mạng
vòng token. Gateway chuyển đổi từ dạng truyền thông này sang dạng
truyền thông khác, các tín hiệu vật lý khác nhau, các định dạng và tốc độ
giữ liệu khác nhau.
Chương 4 CÁC HỆ THỐNG MẠNG CỤC BỘ DÙNG CHO SCADA
4.5.6 Hubs và Switchs
Hubs được sử dụng với nhiệm vụ phân chia mạng 10Base-T và mạng
vòng token. Chủ yếu là để mở rộng mạng theo kiểu mạng hình sao
Chương 4 CÁC HỆ THỐNG MẠNG CỤC BỘ DÙNG CHO SCADA
§4.6 MẠNG SCADA VÀ INTERNET
4.6.1 Giới thiệu chung
Internet là một mạng khá đơn giản tại đó tất cả các trạm được nối với nhau,
không cần phải quan tâm đến các lớp kết nối vật lý. Về cơ bản, giao thức IP
(Internet Protocol) có khả năng truyền các gói tin tới một mạng khác phức tạp
hơn được kết nối vơi nhau. Phần TCP (Transmission Control Protocol) để đảm
bảo các gói thông tin được gửi từ một điểm này đến một điểm khác và bảo đảm
đến đúng địa chỉ yêu cầu.
Chương 4 CÁC HỆ THỐNG MẠNG CỤC BỘ DÙNG CHO SCADA
4.6.2. Ứng dụng Internet cho mạng SCADA
Với việc bổ xung thêm các modem và các phần mềm. Các tầng của cơ
quan/nhà máy trở thành các nút mạng Internet mà có thể thâm nhập từ bất
kỳ nới nào trên thế giới. Khách hàng và những người tích hợp hệ thống có
thể đăng nhập vào mạng từ xa và có thể làm bất cứ điều gì nếu được phân
quyền. Có thể nhìn vào phiên bản của CPU (Central Processing Unit),
giám sát chương trình đang thực hiện.
Đòi hỏi bảo mật cho hệ thống

Chương 4 CÁC HỆ THỐNG MẠNG CỤC BỘ DÙNG CHO SCADA
4.6.3 Bảo mật hệ thống
Hệ thống SCADA sử dụng công nghệ Internet, tuy nhiên những vấn đề
trong thương mại quốc tế và bảo mật luôn được xem xét cẩn thận. SCADA
là một môi trường tốt và được ứng dụng nhiều nên việc bảo vệ thông tin và
tài nguyên của nó là rất cần thiết.
Trong thực tế, hầu hết nhiều người muốn làm việc từ xa qua Internet, sử
dụng nó để truy cập cơ sở dữ liệu từ xa theo thời gian thực. Từ đó các vấn
đề đặt ra là:
Hệ thống SCADA yêu cầu IP để truy cập trên mạng. Điều này cho phép
bất kỳ ai trên mạng cũng có thể truy nhập vào hê thống SCADA
-Hệ thống SCADA (dựa trên Internet) phải được quản lý. Điều này có
nghĩa những người quản lý hệ thống phải có thông tin rõ ràng về dữ liệu,
phương thức truyền…
-Cuối cùng là hệ thống phải linh hoạt, có khả năng đối phó với những thay
đổi bất thường