Tiểu luận mạng truyền thông công nghiệp

Tiểu luận Mạng truyền thông công nghiệp
Câu 6: Tại sao nhồi bit 0 vào 5 bit 1
* Phương pháp nhồi bit
- Thông tin nguồn I= 0001111111001111101000
- Thông tin gửi đi D= 000111110110011111001000
- Thông tin nhận:
+ D'= 000111110110011111001000, thì thông tin nguồn I sẽ được phục hồi bằng
cách bỏ đi bit 0 đứng sau 5 bit 1.
+ D'= 001111110110011111001000, qua mẫu bit đặc biệt bên nhận sẽ phát hiện
ra lỗi.
* Ưu điểm của phương pháp nhồi bit
- Nhồi bit (bit stuffing) là một trong các phương pháp bảo toàn dữ liệu, được sử
dụng với mục đích chính là tạo một dãy bit thuận lợi cho việc đóng gói dữ liệu và
mã hóa bit.
- Các bức điện thường dùng một dãy bit đặc biệt làm cờ hiệu khởi đầu và kết thúc,
do vậy đòi hỏi phần còn lại không được phép xuất hiện mẫu bit này.
- Ngoài ra, trong quá trình mã hóa bit người ta cũng cố gắng triệt tiêu dòng một
chiều bằng cách loại bỏ các chuỗi dài bit 1 liên tục.
Vì vậy, người ta tìm cách nhồi thêm bit 0 vào dãy 5 bit 1 nguyên bản để tránh xuất
hiện một chuỗi bit 1 liên tục cũng như tránh trùng lặp với một số mẫu bit đặc biệt.
Đồng thời cách làm này chính là tạo điều kiện cho bên nhận dễ phát hiện lỗi hơn.
Tiểu luận Mạng truyền thông công nghiệp
Câu 5: Lấy ví dụ về phương pháp parity 1 chiều và phân tích ưu nhược của
phương pháp này.
Một trong phương pháp bảo toàn dữ liệu là kiểm tra chẵn lẽ 1 chiều nằm trong
phương phương pháp kiểm tra chẵn lẽ.
- Đây là phương pháp thông dụng nhất để dò tìm các lỗi trong truyền không đồng
bộ và đồng bộ hướng ký tự.
- Với phương pháp này, máy phát sẽ thêm vào mỗi ký tự truyền đi một bit kiểm tra
parity- được tính toán khi truyền.
- Khi tiếp nhận thông tin, máy thu sẽ thực hiện các thao tác tính toán tương tự trên

các ký tự thu được và so sánh kết quả với bit parity thu được. Nếu chúng bằng nhau
thì không có lỗi xảy ra, nếu không bằng nhau thì có lỗi xảy ra.
* Ví dụ: Ta cần truyền một xâu: TTTH-TDH-K26
- Trạm gửi sẽ gửi đi từ "TTTH-TDH-K26" bằng mã ASCII thì 12 kí tự trên
được mã hóa như sau:
"T"(84) = 101 0100
"H"(72) = 100 1000
"D"(68) = 100 0100
"K"(75) = 100 1011
"2"(50) = 011 0010
"6"(54) = 011 0110
"-"(45) = 010 1101
Tiểu luận Mạng truyền thông công nghiệp
- Chuỗi bit thưc tế được gửi đi như sau:
101 01001 101 01001 101 01001 100 10000 010 11010 101 01001 100
01000 100 10000 010 11010 100 10110 011 00101 011 01100
- Giả thiết dữ liệu nhận được là:
101 01001 101 01001 101 01001 100 10000 010 11010 101 01001 100
01000 100 10000 010 11010 100 10110 011 00101 011 01100
Bên nhận sẽ đếm số bit 1 trong các byte dữ liệu là 4, 4, 4, 2, 4, 4, 2, 2, 4, 4, 4, tất cả
đều là số chẵn, do đó dữ liệu được chấp nhận, tự động loại bỏ bit cuối của các byte,
thu được dữ liệu nguồn:
101 0100 101 0100 101 0100 100 1000 010 1101 101 0100 100 0100 100
1000 010 1101 100 1011 011 0010 011 0110
* Ưu điểm của phương pháp chẵn lẻ
- Ưu điểm:
+ Đơn giản
+ Dễ thực hiện
+ Hiệu quả
- Nhược điểm:

+ Khi xảy ra lỗi 1 hoặc 3 bit trong 1 byte thì phát hiện ra, nhưng 2 bit thì không
phát hiện ra, do đó số bit lỗi chắc chắn phát hiện được ở đây chỉ là 1, vậy khoảng
cách Hamming của phương pháp chẵn lẻ một chiều luôn là 2. HD=2 thể hiện khả
năng phát hiện lỗi thấp, vì vậy phương pháp này ít được dùng độc lập mà phải kết
hợp ới các phương pháp khác.
Câu 1: Tìm hiểu về tín hiệu Morse
* Morse:
Là phương pháp truyền tin bằng âm thanh phổ biến trên toàn thế giới từ năm
1844 do ông Samuel Morse phát minh. Tín hiệu Morse gồm 2 âm thanh “tích” và
“te”, “tích” thì có âm thanh dài, “te” thì có âm thanh ngắn. Những tín hiệu này
được xếp lại với nhau tạo thành các mẫu tự tượng trưng cho các chữ trong bộ mẫu
tự Anphabet .
Tiểu luận Mạng truyền thông công nghiệp
* Phương tiện để phát tín hiệu Morse:
Có nhiều phương tiện dùng để phát tín hiệu Morse. Ví dụ: Còi, kèn, tù và,
khói, lửa, cờ…Tóm lại, dùng bằng phương tiện nào cũng được miễn sao thể hiện
được tín hiệu dài và ngắn của hệ thống Morse.
* Cách viết và ghi nhận lại tín hiệu Morse:
Có thể dùng bất cứ ký hiệu nào để viết và ghi nhận lại âm thanh “tích”, “te”
của Morse, nghĩa là thể hiện được 1 âm dài và một âm ngắn.
Ví dụ: Tiếng “te” = – ; hoặc =  ; hoặc = 
Tiếng “tích” = . ; hoặc =  ; hoặc = 
Bảng Morse theo mẫu tự anphabet và số:
A . -
B - . . .
C - . - .
D - . .
E .
F . . - .
G - - .

H . . . .
I . .
J . - - -
K - . -
L . - . .
M - -
N - .
O - - -
P . - - .
Q - - . -
R . - .
S . . .
T -
U . . -
V . . . -
W . - -
X - . . -
Y - . - -
Z - - . .
CH - - - -
0 - - - - -
1 . - - - -
2 . . - - -
3 . . . - -
4 . . . . -
5 . . . . .
6 - . . . .
7 - - . . .
8 - - - . .
9 - - - - .

* Tín hiệu thường dùng trong sinh hoạt tập thể (bảng dấu chuyển):
a. Cho người phát tin:
NỘI DUNG TÍN HIỆU NỘI DUNG TÍN HIỆU
Chú ý T Tôi xin ngưng XX
Bắt đầu NW hay 3 A Cấp cứu SOS
Hết bản tin AR Khẩn DD
Sai, phát lại HH hay 8 chữ E Xin đợi AS
b. Cho người nhận tin:
Tiểu luận Mạng truyền thông công nghiệp
NỘI DUNG TÍN HIỆU NỘI DUNG TÍN HIỆU
Sẵn sàng nhận K Xin nhắc lại IMI
Đã hiểu E Đã hiểu bản tin VE
Đợi một chút AS Xin đánh chậm
lại
VL
Xin nhắc lại toàn
bộ điện tín QT
Những nội dung
đã nhận không có
nghĩa
OS
Xin nhắc lại mỗi
dấu
QR Phát lại từ FM
c. Dấu chấm câu:
- Chấm : AAA - Phẩy : MIM
- Gạch đầu dòng : THT - Dấu hỏi : IMI
- Dấu hai chấm : OS - Gạch dưới : UNT
- Gạch phân số : DN - Mở, đóng ngoặc đơn : KK
* Những yêu cầu đối với người truyền và nhận tin bằng Morse:

a. Đối với người phát tin:
Người phát tin có thể truyền tín hiệu Morse bằng các âm thanh của các
phương tiện khác nhau (Ví dụ: còi, kèn, trống, tùvà…).
- Nếu sử dụng còi để truyền tin thì phải thổi rõ ràng, đúng nhịp độ, trường độ.
Thổi hơi dài “âm tè”, thổi hơi ngắn “âm tích” . Mỗi cụm âm của từ phải thổi
dứt khoát.
- Thuộc bảng tín hiệu Morse và bảng dấu chuyển.
- Nên chọn nơi đầu gió và chọn vị trí thích hợp nhất để phát tin.
- Trước khi phát tin chính thức, cần sử dụng đúng trình tự bảng chuyển dấu
(phát tín hiệu chú ý “ T”; AAA hoặc NW; CT (có tin truyền) sau đó đợi bên
nhận tin phát tín hiệu K , lúc đó mới bắt đầu phát tín hiệu đi.
- Hết bản tin phải phát tín hiệu AR để báo cho người nhận biết.
Tiểu luận Mạng truyền thông công nghiệp
b. Đối với người nhận tin:
- Thuộc bảng tín hiệu Morse và bảng chuyển dấu.
- Chọn vị trí thích hợp để nghe rõ nhất.
- Phải để định tin cho chính xác (giữa hai cụm âm từ nên phẩy hoặc gạch sổ
xuống).
- Nên ghi rõ bằng chữ, tránh viết bằng âm hiệu
- Trong lúc nhận tin cần tập trung, không lập lại tín hiệu Morse.

Câu 2: Tìm hiểu về mạng sử dụng đường truyền 4-20mA?
Chúng ta có các tiêu chuẩn phổ biến nhất trên thế giới là 0-5V, 0-10V,1-5V, 2-10V,
1-5mA, 0-20mA, 4-20mA và 10-50mA. Bốn loại đầu tiên là tín hiệu điện áp DC
mà sử dụng khá rõ ràng. Loại 0-5V là đặc biệt phổ biến cho các ứng dụng với các
loại vi xử lý như 5V là nguồn cấp cho các thiết bị này. Tuy nhiên nó có nhược điểm
là không phân biệt được trạng thái ở 0V hay mất tín hiệu. Một loại tín hiệu khác là
1-5Vthì chúng ta có thể phân biệt được trạng thái mất tín hiệu với trạng thái nhỏ
nhất. Lợi thế của tín hiệu áp là sự đơn giản, dễ hiểu. Tín hiệu sử dụng 2 dây, một là
cực dương, một là cực âm. Nhược điểm chủ yếu của các tín hiệu áp là mất độ chính

xác gây ra bởi trở kháng đầu vào của thiết bị đo và nhiễu điện từ do dây cáp đặt gần
đó và thiết bị phát sóng. Để khắc phục vấn đề của 2 loại tín hiệu trên người ta sử
dụng tín hiệu dòng 4-20mA. Đối với tín hiệu dòng điện có thể truyền được đi xa,
không bị phụ thuộc vào trở kháng đường dây. Một ưu điểm khác của tín hiệu dòng
là loại trừ được tạp âm. Ngoài ra khi sử dụng tín hiệu này, ta có thể biết đâu là lúc
có sự cố mất tín hiệu (0mA).
Giao thức truyền thông HART đang ngày càng được áp dụng rộng rãi trong các
ngành công nghiệp như là giao thức truyền thông chuẩn cho các thiết bị số sử dụng
tín hiệu tương tự dạng dòng 4-20mA. Trên thị trường hiện nay xuất hiện ngày càng
nhiều các thiết bị chuyển đổi đo lường sử dụng giao thức này. Mà nguyên nhân
chính là tính năng cho phép giao thiếp truyền thông hai chiều giữa người sử dụng
và các thiết bị cảm biến sẽ góp phẩn cải thiện đáng kể hệ thống quản lý thông tin về
quá trình công nghệ trong nhà máy. Đồng thời giảm chi phí lắp đặt, chạy thử, vận
hành và bảo dưỡng thiết bị, qua đó tăng tính cạnh tranh cho các nhà sản xuất sử
dụng các thiết bị này. Trong rất nhiều năm trước đây, tín hiệu chuẩn dùng cho các
thiết bị đo lường trong các nhà máy tự động hóa là tín hiệu tương tự dạng dòng
điện 4-20mA. Trong đó 4mA tương ứng với giới hạn đo dưới của thiết bị, và 20mA
tương ứng với giới hạn đo trên của thiết bị. Giả sử đối với một thiết bị cảm biến đo
áp suất có giải đo từ 0-100 Psi, khi tín hiệu ra là 4mA sẽ có nghĩa là áp suất đặt vào
Tiểu luận Mạng truyền thông công nghiệp
thiết bị là bằng 0, còn khi tín hiệu dòng ra là 20mA thì có nghĩa là áp suất đặt vào
bộ phận cảm biến của thiết bị chuyển đổi đo lường là bằng 100 psi, và tương tự,
một dòng điện 12mA ở đầu ra thiết bị là tương ứng với áp suất 50Psi ở đầu vào. Do
có tính chống nhiễu cao và không bị biến đổi khi truyền trên một khoảng cách dài
so với tín hiệu đo lường dạng áp: 0-5VDC, 0-10 VDC, nên tín hiệu dòng 4-20mA
đã được chấp nhận và sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Giao thức HART cho
phép giữ lại tính ưu việt của tín hiệu dòng 4-20mA, đồng thời cho phép khả năng
giao tiếp tín hiệu số hai chiều mà không làm ảnh hưởng đến các tính năng đo lường
của tín hiệu 4-20mA. Khác với các công nghệ truyền tín hiệu số khác, thiết bị sử
dụng giao thức HART vẫn có thể được sử dụng tương thích với các hệ thống sử

dụng tín hiệu 4-20mA truyền thống, và do đó cung cấp cho người sử dụng một giải
pháp duy nhất để giải quyết vấn đề tương thích giữa hệ thống cũ và công nghệ mới.
Vì những lý do đó, HART đang được biết đến và sự nâng cấp số hóa việc truyền
thông sử dụng tín hiệu 4-20mA.
Việc ra đời và ứng dụng giao thức HART là công nghệ rất quan trọng cho cả các
nhà sản xuất và người sử dụng, và là bước tiến dài trong cuộc cách mạng trong đổi
mới công nghệ điều khiển quá trình, thông qua việc nâng cao khả năng của các
thiết bị đo lường và điều khiển. Nó giúp cho các thiết bị trở nên “thông minh” hơn.
Đồng thời mang lại cho tín hiệu 4-20mA một vai trò mới. Ngoài việc tiếp tục cho
phép thiết bị thực hiện chức năng đo lường với tín hiệu dòng 4-20mA, HART cho
phép thiết bị có khả năng giao tiếp và xử lý các thông tin liên quan tới biến đo
lường, thông số thiết bị, cấu hình thiết bị, căn chỉnh và tự động dò tìm và báo lỗi.
Từ đó cung cấp cho hệ thống điều khiển trung tâm thêm các thông tin và công cụ
để quản lý hệ thống. Hiện nay đã có một số lượng lớn các thiết bị của các nhà sản
xuất thiết bị danh tiếng sử dụng công nghệ này và chắc chắn con số đó sẽ ngày một
nhiều hơn. Vì ngoài các tính năng ưu việt của công nghệ mới, HART cho phép
người ta giữ lại và tiếp tục giao tiếp được với các thiết bị hiện hữu trong hệ thống.
Ngoài ra, các thiết bị sử dụng HART cũng đã chứng minh được tính ưu việt trong
thực tế qua sự tiện lợi, đơn giản trong lắp đặt, vận hành và bảo dưỡng, góp phần cải
thiện đáng kề hiệu quả của hệ thống và tạo điều kiện tuân thủ theo các tiêu chuẩn
quốc tế như: ISO 9000, OSHA, EPA, DOT Đồng thời góp phần vào giảm chi phí
giá thành và nâng cao năng suất lao động. Hiện nay có khoảng 4 triệu thiết bị đã và
đang được lắp đặt trên thê giới.
Vậy, thế nào là giao thức HART? HART – Highway Addressable Remote
Transducer – Tạm dịch là thiết bị chuyển đổi từ xa tốc độ cao theo địa chỉ. Giao
thức HART sử dụng tiêu chuẩn Bell 202 Frequency Shift Keying (FSK) để thực
hiện việc số hóa tín hiệu dựa trên nền tín hiệu 4-20mA. Điều này cho phép khả
năng giao tiếp hai chiều để truyền tải/tiếp nhận thêm được các thông tin đến/từ thiết
bị cảm biến thông minh. Giao tiếp HART sử dụng tốc độ truyền thông 1200bps nên
không làm ảnh hưởng đến tín hiệu 4-20mA được truyền trên cùng một đường dây

và cho phép hai hay nhiều hơn các liệu số được trao đổi giữa hệ thống điều
Tiểu luận Mạng truyền thông công nghiệp
khiển/hiển thị trung tâm với thiết bị cảm biến. Vì tín hiệu số FSK là liên tục về pha
và không gây nhiễu cho tín hiệu 4-20mA. HART là giao thức truyền thống dạng
chủ/tớ (Master/Slaver), có nghĩa là thiết bị tại hiện trường (slaver) chỉ có thể giao
tiếp với Master. HART có thể được sử dụng trong các chế độ truyền thông khác
nhau để truyền tải thông tin từ/tới các cảm biến thông minh và hệ thống điều
khiển/giám sát trung tâm. HART cung cấp tới hai Master (sơ cấp và thứ cấp). Điều
đó cho phép Master thứ cấp như thiết bị giao tiếp căn chỉnh bên ngoài có thể được
sử dụng để giám sát/cấu hình lại Slaver-thiết bị cảm biến mà không làm ảnh hưởng
tới Master sơ cấp - Hệ thống điều khiển/giám sát trung tâm. Ứng dụng thường gặp
nhất của HART là chế độ giao tiếp Master/slaver đồng thời với việc truyền tải tín
hiệu 4-20 mA. Giao thức HART cho phép tất cả những giao tiếp tín hiệu số với
thiết bị hiện trường như điểm-tới-điểm hoặc mắc nối tiếp – multidrop. Dù cũng có
thể nâng cấp lên một tốc độ truyền thông cao hơn, nhưng thông thường thì chế độ
truyền thông điểm-tới-điểm được áp dụng rộng rãi hơn. HART Command Set được
tổ chức thành 3 nhóm và cung cấp khả năng truy cập đọc/viết các thông tin từ/vào
các thiết bị cảm biến: Universal Command phải được thực hiện bởi các thiết bị
dùng HART và cung cấp khả năng giao tiếp giữa các thiết bị của các hãng khác
nhau sử dụng công nghệ này. Universal Command cung cấp khả năng truy cập các
thông tin chung hữu dụng cho vận hành thiết bị như: tên nhà sản xuất, tên thiết bị,
số hiệu, mô tả, dải đo, biến đo. Commond Practice Command cung cấp các chức
năng có thể thực hiện bởi một số thiết bị nhưng không phải là tất cả. Device
Specific Command cung cấp các lệnh đặc biệt cho mỗi thiết bị cụ thể. Sự tích hợp
của HART là rất chặt chẽ vì trạng thái thông tin được gộp trong mỗi bản tin và việc
kiểm tra lõi truyền thông được thực hiện tại mỗi giao tiếp. Mỗi bản tin có thể
truyền tải được thông tin liên quan tới 4 biến quá trình và mỗi thiết bị có thể xử lý
được 256 biến quá trình. Device Description Language (DDL) – ngôn ngữ mô tả
thiết bị, một cải tiến của công nghệ HART trong thời gian gần đây đã làm tăng
thêm tính linh hoạt trong ứng dụng của thiết bị. DDL cung cấp cho thiết bị (slaver)

khả năng cho phép cập nhật mô tả thiết bị đó với tất cả các thông tin đặc tính liên
quan và do đó có thể giao tiếp với bất kỳ Master nào có sử dụng cùng ngôn ngữ.
Điều này giúp cho các thiết bị căn chỉnh cầm tay (hand-held) có thể giao tiếp với
rất nhiều các thiết bị của các hãng khác nhau, cứ miễn là có sử dụng cùng ngôn ngữ
DDL. Các lợi ích HART mang lại? Sự đơn giản của giao thức HART đã tạo điều
kiện thuận lợi cho cả nhà sản xuất và người sử dụng trong việc có được các kinh
nghiệm và lợi ích của khả năng giao tiếp hai chiều của các thiết bị cảm biến thông
minh sử dụng công nghệ này. Khả năng xử lý nhanh và nhiều dữ liệu, hiệu quả với
khả năng truyền xa, tự dò tìm và báo lỗi thiết bị, giảm chi phi giá thành, khả năng
lắp mạng nối tiếp, linh hoạt trong việc thay đổi cấu hình và thông số cài đặt, xử lý
tín hiệu số chính xác là những ưu việt có được ở các thiết bị sử dụng công nghệ
HART. Ngoài ra sự tương thích với tín hiệu 4-20 mA sẽ khiến cho các nhà đầu tư
dễ dàng hơn trong việc nâng cấp hệ thống mà vẫn bảo vệ được các khoản đầu tư
Tiểu luận Mạng truyền thông công nghiệp
trước đó vào hệ thống hiện hữu và vẫn có được sự ưu việt của công nghệ truyền
thông số. Ưu điểm của giao tiếp sử dụng công nghệ HART đã được chứng minh
qua thực tế sử dụng ở chi phí cho việc lắp đặt, chạy thử, vận hành và bảo dưỡng.
Các thiết bị sử dụng công nghệ HART hiện đang được sử dụng rỗng rãi ở trong các
ứng dụng khác nhau. Từ xử lý hóa chất/dầu khí, hệ thống phân phối khí, dầu và các
trạm điều khiển giám sát từ xa. Tính ưu việt đã thể hiển ở việc thu thập dữ liệu,
điều khiển giám sát và bảo dưỡng.
Câu 3: Điều chế tần số và điều chế biên độ là gì? Làm sao để phân biệt được việc
nhấc ống nghe điện thoại bàn hay chưa?
* Điều chế tín hiệu:
- Điều chế tần số:
Thay đổi tần số sóng mang theo tín hiệu cần truyền, trong khi biên độ của sóng
mang cao tần không thay đổi.
- Điều chế biên độ:
Điều chế biên độ của sóng mang theo tín hiệu cần truyền mà tần số sóng mang vẫn
giữ nguyên.

* Phân biệt ống nghe điện thoại bàn đã nhấc hay chưa
Đường dây điện thoại gồm 2 dây Tip và Ring, đường Ring luôn có điện áp là -48V
đối với Tip(Tip được nối đất) do nguồn tổng đài cung cấp.
Khi nhấc ống nghe lên, đóng tiếp điểm chuyển mạch tạo nên một dòng điện 20mA
DC chạy trong vòng thuê bao, hiệu điện thế DC rơi trên đường dây giữa Ring và
Tip giảm, đó là tín hiệu báo Tổng đài biết có sự thay đổi trạng thái nhấc máy hay
Tiểu luận Mạng truyền thông công nghiệp
gác máy để xử lý.
Câu 4: Để đo chiều cao một xô nước người ta sử dụng cảm biến áp suất 0-0.1bar,
4-20mA. Hãy sử dụng các tính toán cần thiết để đo chiều cao xô nước. Cho phép
sử dụng đồng hồ vạn năng ( đo tín hiệu đầu ra của cảm biến), giả sử đồng hồ báo
15mA.
Bài giải:
* Đổi đơn vị áp suất từ bar sang Pa:
4
0.1 ar 10b Pa=
Tín hiệu dòng4-20mA (min và max) ứng với output là 0-
4
10
Pa
Ta suy ra ứng với giá trị min 4mA ở đầu ra của đồng hồ vạn năng ta có 0 Pa ở cảm
biến áp suất, và giá trị max 20mA ứng với
4
10
Pa.
* Xây dựng mối quan hệ dòng và áp:
Từ 2 điểm min và max ta dựng đường tuyến tính mối quan hệ giữa áp suất và dòng
điện:
y=ax+b trong đó y là áp suất, x là dòng điện và a, b là các tham số.
x=0.004, y=0

x=0.02, y=
4
10
Thay vào ta tìm được
7
4
10
16
10
4
a
b
=
= −
ta có mới quan hệ giữa áp và dòng như sau:
7 4
10 10
16 4
y x= −
* Tính áp tương ứng khi đồng hồ chỉ dòng I=15mA
Khi đồng hồ chỉ x=15mA=0.015A thì áp suất tương ứng là:
7 4
4
10 10 11
4 0.015 10
16 4 16
y = − =
(Pa)
* Mối quan hệ giữa chiều cao và áp suất:
p dh=

trong đó, p là áp suất, h là chiều cao cột nước và d là trọng lượng riêng của nước.
d được tính bằng khối lượng riêng nhân với gia tốc trọng trường
2
10 /g m s=
,
Tiểu luận Mạng truyền thông công nghiệp
3
1000 /D kg m=
d=gD=10.000
4
4
11
10
11
16
10 16
p
h m
d
= = =
Vậy, ứng với dòng ra ở cảm biến I=15mA thì chiều cao cột nước là 11/16m.
Câu 7: Vai trò từng lớp OSI
OSI là mô hình qlui chiếu nhằm trợ xây dựng các hệ thống truyền thông có khả
năng tương tác, được chia thành 7 lớp, tương ứng với mỗi lớp dịch vụ là một lớp
giao thức.
* Lớp ứng dụng - Application layer
Là lớp trên cùng có vai trò cung cấp các dịch vụ cao cấp (trên cơ sở các giao
thức cao cấp) cho người sử dụng và các chương trình ứng dụng, đồng thời được
thực hiện bằng phần mềm. Ví dụ như có thể sắp xếp các dịch vụ và giao thức theo
chuẩn MMS, cũng như các dẫn xuất của nó sử dụng trong một số hệ thống bus

trường thuộc lớp ứng dụng.
* Lớp biểu diễn dữ liệu - Presentation layer
Trong một mạng truyền thông máy tính, các trạm máy tính có thể có kiến trúc
khác nhau, sử dụng các hệ điều hành khác nhau và vì vậy biểu diễn dữ liệu của
chúng cũng có thể rất khác nhau. Do vậy chức năng của lớp Biểu diễn dữ liệu là
chuyển đổi các dạng biểu diễn dữ liệu khác nhau về cú pháp thành một dạng chuẩn,
nhằm tạo điều kiện cho các đối tác truyền thông có thể hiểu được nhau mặc dù
chúng sử dụng các kiểu dữ liệu khác nhau, nói cách khác nó giải phóng sự phụ
thuộc của lớp Ứng dụng vào các phương pháp biểu diễn dữ liệu khác nhau.
* Lớp kiểm soát nối - Session layer
Lớp kiểm soát nối có chức năng kiểm soát mối liên kết truyền thông giữa các
chương trình ứng dụng như việc tạo lập, quản lý và kết thúc các đường nối giữa các
ứng dụng đối tác. Ngoài ra, nó còn có nhiệm vụ đồng bộ hóa các quá trình tính toán
này đối với việc sử dụng chung một giao diện mạng.
* Lớp vận chuyển - Transport layer
Chức năng của lớp vận chuyển là cung cấp các dịch vụ cho việc thực hiện vận
chuyển dữ liệu giữa các chương trình ứng dụng một cách tin cậy, bao gồm cả khắc
phục lỗi và điều khiển lưu thông:
- Quản lý về tên hình thức cho các trạm sử dụng
- Định vị các đối tác truyền thông qua tên hình thức và/hoặc địa chỉ
- Xử lý và kiểm soát dòng thông tin, trong đó có cả việc lập lại quan hệ liên kết
và thực hiện các thủ tục gửi lại dữ liệu khi cần thiết
Tiểu luận Mạng truyền thông công nghiệp
- Dồn kênh các nguồn dữ liệu khác nhau
- Đồng bộ hóa giữa các trạm đối tác.
* Lớp mạng - Network layer
Lớp mạng có trách nhiệm tìm đường đi tối ưu cho việc vận chuyển dữ liệu, giải
phóng sự phụ thuộc của các lớp bên trên vào phương thức chuyển giao dữ liệu và
công nghệ chuyển mạch dùng để kết nối các hệ thống khác nhau.
* Lớp liên kết dữ liệu - Data link layer

Có chức năng truyền dẫn dữ liệu một các tin cậy qua mối liên kết vật lý, trong
đó bao gồm việc điều khiển việc truy nhập môi trường truyền dẫn và bảo toàn dữ
liệu. Cũng giống như lớp vận chuyển, ở một số hệ thống, lớp liên kết dữ liệu có thể
đảm nhiệm thêm các chức năng khác như kiểm soát lưu thông và đồng bộ hóa việc
chuyển giao các khung dữ liệu.
* Lớp vật lý:
Lớp này đảm nhiệm toàn bộ công việc truyền dẫn dữ liệu bằng phương tiện vật
lý
- Các chi tiết về cấu trúc mạng: bus, cây, hình sao,
- Kỹ thuật truyền dẫn: RS485, MBP, cáp quang,
- Phương pháp mã hóa bit; NRZ, Manchester, FSK,
- Chế độ truyền tải: dải rộng, mang, cơ sở,
- Các tốc độ truyền cho phép
- Giao diện cơ học: phích, giắc cắm,
Câu 8: Phân loại bus trường
Bus trường, tên tiếng Anh là Profibus (Process Field Bus) có 3 loại giao thức Profibus-
FMS, Profibus-DP và Profibus-PA
* Profibus-FMS:
Là giao thức nguyên bản của Profibus, được dùng chủ yếu cho việc giao tiếp giữa các
máy tính điều khiển và giám sát.
- Giao tiếp hướng đối tượng:
Cho phép thực hiện các hoạt động giao tiếp hướng đối tượng theo cơ chế Client/Server,
tức là quan điểm thống nhất trong giao tiếp dữ liệu, không phụ thuộc vào các đặc
điểm của nhà sản xuất thiết bị hay lĩnh vực ứng dụng cụ thể.
Giá trị đo của cảm biến hay trạng thái logic của một van đóng/mở có thể đại diện qua
các đối tượng giao tiếp tương ứng, các thành viên trong mạng giao tiếp qua các đối
tượng này.
Việc truy cập thường được sử dụng là chỉ số đối tượng - định địa chỉ
Các phần tử có thể truy nhập được từ một trạm trong mạng, đại diện cho các đối tượng
thực hay các biến quá trình.

- Thiết bị trường ảo:
Tiểu luận Mạng truyền thông công nghiệp
Là một mô hình trừu tượng, mô tả các dữ liệu, cấu trúc dữ liệu và đặc tính của một thiết
bị tự động hóa dưới góc độ của một đối tác giao tiếp.
Một đối tượng trường ảo chứa tất cả các đối tượng giao tiếp và danh mục mô tả các đối
tượng mà các đối tác giao tiếp có thể truy nhập qua các dịch vụ.
Một thiết bị thực có thể chứa nhiều thiết bi trường ảo, trong đó địa chỉ của mỗi đối
tượng ảo được xác định qua điểm đầu và cuối giao tiếp của nó.
- Mô tả đối tượng:
Mỗi đối tượng giao tiếp được mô tả thông qua các thuộc tính
Mỗi thiết bị tham gia mạng được đặt một danh mục đối tượng OD, trong tất cả các đối
tượng do nhà sản xuất thiết bị định nghĩa bổ sung mà có thể truy nhập được từ các
trạm khác cần được mô tả.
Các đối tượng giao tiếp FMS được định nghĩa thuộc một trong các kiểu dữ liệu: biến,
danh sách biến, sự kiện và gọi chương trình.
- Quan hệ giao tiếp:
Bên cạnh việc trao dổi broadcast và muticast, việc trao đổi luôn được thực hiện giữa hai
đối tác truyền thông dưới hình thức có nối theo cơ chế Client/Server. Một client là
một chương trình ứng dụng gửi yêu cầu để truy nhập các đối tượng, còn một server
chính là chương trình cung cấp các dịch vụ truyền thông thông qua các đối tượng.
Mỗi thành viên trong mạng có thể đồng thời có nhiều quan hệ giao tiếp với cùng một
thành viên khác, hoặc với các thành viên khác, mỗi quan hệ giao tiếp được mô tả
bởi một số thông số trong một communication reference, bao gồm địa chỉ trạm đối
tác, điểm truy nhập dịch vụ, các loại dịch vụ được hỗ trợ và chiều dài các bộ nhớ
đệm.
- Dịch vụ truyền thông
+ Dịch vụ ứng dụng
. Truy nhập dữ liệu
. Đối tượng chương trình
. Quản lý miền nhớ

. Hỗ trợ xử lý sự kiện
+ Dịch vụ quản lý
. Hỗ trợ thiết bị ảo
. Quản lý danh mục các đối tượng
. Quản lý ngữ cảnh
* Profibus - DP
- DP được phát triển nhằm đáp ứng yêu cầu cao về tính năng thời gian trong trao đổi
dữ liệu dưới cấp trường.
- Profile
Trạm chủ DP cấp 1: Các thiết bị kiểu này trao đổi dữ liệu với các trạm tớ theo một
chu trình được qui định, như bộ điều khiển trung tâm.
.Trạm chủ DP cấp 2: là các máy lập trình, công cụ cấu hình và vận hành, chẩn đoán
hệ thống bus.
Tiểu luận Mạng truyền thông công nghiệp
. Trạm tớ DP: đó là các thiết bị vào ra, các thiết bị trường truyền động, cảm biến,
van
- Đặc tính vận hành hệ thống:
. STOP: không truyền dữ liệu sử dụng giữa trạm chủ và trạm tớ, chỉ có thể chẩn đoán và
tham số hóa.
. CLEAR: Trạm chủ đọc thông tin đầu vào từ các trạm tớ và giữ đầu ra ở giá trị an toàn.
. OPERATE: Trạm chủ ở chế độ trao đổi dữ liệu đầu vào và đầu ra tuần hoàn với các
trạm tớ và thường xuyên gửi thông tin trạng thái của nó tới các trạm tớ sử dụng
lệnh gửi đồng loạt vào các khoảng thời gian đặt trước.
- Trao đổi dữ liệu tuần hoàn:
Trước khi trao đổi dữ liệu, trạm chủ chuyển thông tin cấu hình và các tham số đã đặt
xuống các trạm tớ, mỗi trạm tớ sẽ kiểm tra các thông tin về kiểu thiết bị, khuôn
dạng và chiều dài dữ liệu, số lượng các đầu vào/ra. Chỉ khi thông tin cấu hình đúng
với cấu hình thực của thiết bị và các tham số hợp lệ thì nó mới bắt đầu thực hiện
trao đổi dữ liệu tuần hoàn với trạm chủ.
- Đồng bộ hóa dữ liệu vào/ra:

Thiết bị chủ có thể đồng bộ hóa việc đọc các đầu vào cũng như đặt các đầu ra qua các
bức điện gửi đồng loạt, có thể gửi đồng loạt lệnh điều khiển để đặt chế độ đồng bộ
cho một nhóm trạm tớ:
. Lệnh SYNC: đưa một nhóm trạm tớ về chế độ đồng bộ hóa đầu ra: tất cả đầu ra các
trạm tớ trong nhóm được giữ nguyên trạng thái hiện tại cho tới khi nhận được lệnh
SYNC tiếp theo.
. Lệnh UNSYNC: đưa các trạm tớ về chế độ bình thường
. Lệnh FREEZE: đưa một nhóm các tạm tớ về chế độ đồng bộ hóa đầu vào, các trạm tớ
trong nhóm được chỉ định không được phép cập nhật vùng nhớ đệm dữ liệu đầu
vào, cho tới khi đồng loạt nhận được lệnh FREEZE tiếp theo.
- Tham số hóa và chẩn đoán hệ thống:
Để thực hiện truyền nạp các bộ tham số hoặc đọc các tập dữ liệu tương đối lớn, DP
cung cấp các dịch vụ không tuần hoàn là DDLM_READ & DDLM_WRITE. Trong
mỗi chu kì bus, trạm chủ chi cho phép thực hiện được một dịch vụ, do vậy không
ảnh hưởng tới tốc độ trao đổi dữ liệu.
Các hàm chuẩn đoán của DP cho phép định vị lỗi một cách nhanh chóng, các thông tin
chẩn đoán được truyền qua bus và thu thập tại trạm chủ:
. Chẩn đoán trạm: các thông báo liên quan tới trạng thái hoạt động chung của cả trạm
như tình trạng quá nhiệt và sụt áp.
. Chẩn đoán module: các thông báo này chỉ thị lỗi nằm ở một khoảng vào/ra nào đó của
một module.
. Chẩn đoán kênh: trường hợp này, nguyên nhân của lỗi nằm ở bit vào/ra riêng biệt.
. Thông báo, cảnh báo và báo động liên quan đến các biến quá trình; trạng thái cập nhật
dữ liệu và các sự kiện tháo/lắp module thiết bị.
Tiểu luận Mạng truyền thông công nghiệp
- Giao tiếp trực tiếp giữa các trạm tớ:
Nhằm tăng thời gian giao tiếp, phiên bản mới DP-V2 đã bổ sung một cơ chế trao đổi dữ
liệu theo kiểu chào hàng/đặt hàng giữa các trạm tớ. Khi một trạm tớ như cảm biến
chứa dữ liệu gửi đi cho tất cả các trạm tớ ví dụ như một van điều khiển và biến tần
mà không cần đi qua trạm chủ.

- Chế độ đẳng thời:
Thực hiện cơ chế giao tiếp chủ/tớ kết hợp TDMA, nhờ một thông báo điều khiển toàn
cục gửi đồng loạt, toàn bộ cac trạm trong mạng được đồng bộ hóa thời gian với độ
chính xác tới
s
µ
.Việc giao tiếp được thực hiện theo một lịch trình đặt trước
không phụ thuộc vào tải tức thời trên bus.
* PA - Process Automation
- Thích hợp cho các hệ thống điều khiển trong ngành công nghiệp chế biến, đặc
biệt trong hóa chất và hóa dầu.
Sử dụng cáp đôi dây xoắn, 31.25kbit/s, kỹ thuật truyền dẫn MBP theo IEC 1158-2
- Kiến trúc giao thức: Lớp 1, 2
Ghép nối với DP qua DP/PA Link, mỗi thiết bị trường PA được coi như là một DP-
Slave.
- Giao diện bus an toàn riêng:
Một đoạn mạng chỉ được phép có một nguồn nuôi tích cực
Mỗi trạm tiêu thụ một dòng cơ sở cố định >10mA ở chế độ xác lập
Mỗi trạm được coi như là tải tiêu thụ dòng thụ động điện cảm và điện dung nội bỏ
qua được.
Mỗi trạm khi phát tín hiệu không được phép nạp thêm nguồn vào đường bus.
- Profile:
Profile cấp A: qui định đặc tính và chức năng cho thiết bị đơn giản như cảm biến
nhiệt, áp, và cơ cấu truyền động. Các giá trị/tham số có thể truy nhập là giá trị và
trạng thái biến quá trình, đơn vị đo,
- Profile cấp B: qui định đặc tính và chức năng cho các thiết bị có chức năng phức hợp,
bao hàm khả năng gán địa chỉ tự động, đồng bộ hóa thời gian,
- Các khối:
PA sử dụng mô hình khối để mô tả các chức năng và tham số thiết bị.
. Khối vật lý: chứa thông tin chung như tên thiết bị, nhà sản xuất, chủng loại, số

serial
. Khối biến đổi: chứa các tham số cần thiết cho các việc ghép nối một thiết bị
trường với quá trình kỹ thuật.
. Khối chức năng: có trách nhiệm thực hiện chức năng vào/ra
Câu 9: Truyền tải dải cơ sở, dải mang và dải rộng là gì? Tại sao một thuê bao có thể
giao tiếp được với nhiều thuê bao khác?
* Truyền tải dải cơ sở:
- Một tín hiệu mang một nguồn thông tin có thể biểu diễn bằng tổng nhiều dao động
Tiểu luận Mạng truyền thông công nghiệp
có tần số khác nhau nằm trong một phạm vi hẹp được gọi là dải tần cơ sở hay dải
hẹp.
- Tín hiệu được truyền đi cũng chính là tín hiệu được tạo ra sau khi mã hóa bit, nên có
tần số cố định hoặc nằm trong một khoảng hẹp nào đó, tùy vào phương pháp mã
hóa bit.
- Tần số tín hiệu thường nhỏ hơn hoặc bằng tần số nhịp bus.
- Đường truyền chỉ có thể mang một kênh thông tin duy nhất, mọi thành viên trong
mạng phải phân chia thời gian sử dụng đường truyền.
* Truyền tải dải mang
- Trong một số trường hợp, dải tần cơ sở không tương thích tron môi trường làm việc,
như tín hiệu có các tần số này có thể bức xạ nhiễu ảnh hưởng tới hoạt động của các
thiết bị điện tử khác, hoặc ngược lại bị các thiết bị khác gây nhiễu.
- Để khác phục người ta sử dụng một tín hiệu khác gọi là tín hiệu mang, có tần số nằm
trong một dải thích hợp gọi là dải mang, dải tần này thường lớn hơn nhiều so với
tần số nhịp.
- Dữ liệu cần truyền tải sẽ dùng để điều chế tần số, biên độ hoặc pha của tín hiệu mang,
bên nhận sẽ thực hiện quá trình giải điều chế để hồi phục thông tin nguồn
* Truyền tải dải rộng
- Một tín hiệu có thể chứa đựng nhiều nguồn thông tin khác nhau bằng cách sử dụng kết
hợp nhiều thông số thông tin. Một tín hiệu phức tạp có thể là tổng hợp bằng
phương pháp xếp chồng từ nhiều tín hiệu thành phần có tần số khác nhau mang các

nguồn thông tin khác nhau.
- Sau khi nhiều nguồn thông tin khác nhau đã được mã hóa bit, mỗi tín hiệu được tạo ra
sẽ dùng để điều biến một tín hiệu khác, thường có tần số lớn hơn nhiều, gọi là tín
hiệu mang.
- Các tín hiệu đã được điều biến có tần số khác nhau, nên có thể pha trộn, xếp chồng
thành một tín hiệu duy nhất có phổ trải rộng. Tín hiệu này cuối cùng cũng lại được
điều biến một tín hiệu mang khác, tín hiệu thu được từ khâu này mới được truyền
đi.