Bài giảng mạng truyền thông công nghiệp ths nguyễn kim ánh

CÔNG TY TNHH TM&DVKT T
Ố
I
Ư
U ;
email:
1
M¹ng truyÒn th«ng
c«ng nghiÖp
OPTIMIZE TRADING AND TECHNOLOGY SERVICE
COMPANY LIMITED
AND
RESEARCH CENTRAL AND ELECTRICAL ELECTRONIC
ENGINEERING
Biên so
ạn:
KS. Lê Thân
ThS. Nguy
ễn Kim Ánh
CÔNG TY TNHH TM&DVKT T
Ố
I
Ư
U ;
email:
2
Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông và mạng TTCN
Section 6: Mô hình phân cấp trong mạng TTCN
Section 2: Mô hình ISO
Section 3: Kiến trúc mạng (topology) và môi trường truyền dẫn
Section 5: Các phương pháp điều khiển truy nhập môi trường

Section 4: Các thiết bị sử dụng cho cấp liên mạng
Section 7: ASi
Section 8: CANopen
M¹ng truyÒn th«ng c«ng nghiÖp
CÔNG TY TNHH TM&DVKT T
Ố
I
Ư
U ;
email:
3
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 T
Ố
I
Ư
U ;
email:
4
M¹ng truyÒn th«ng c«ng nghiÖp
Section 1
Khái ni
ệm cơ bản về truyền thông và
m

ạng TTCN
CÔNG TY TNHH TM&DVKT T
Ố
I
Ư
U ;
email:
5
Những khái niệm cơ bản về truyền thông
Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông
 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 hi
ệu là môi trường để chuyển tải thông tin.
 Dữ hiệu là phần thông tin có ích.
Transmitter/Receiver
Transmission
Receiver
Receiver
Transmitter/Receiver
Data
Data
Medium
Medium
Transmission
 Truyền thông là khái niệm dùng để chỉ sự trao đổi thông tin giữa các đối tác
(communications partner) với nhau.
CÔNG TY TNHH TM&DVKT T
Ố
I

Ư
U ;
email:
6
Các phương pháp truyền tín hiệu
Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông
 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 T
Ố
I
Ư
U ;
email:
7
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 T
Ố
I
Ư
U ;
email:
8
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.
Các bit trong 1 byte
được truyền lần lượt theo thứ tự trước – sau.
1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1
 Truyền song song (parallel transmission):
Các bit trong 1 byte
được truyền đồng thời cùng một lúc.
S
ử dụng cho khoảng cách truyền ngắn.
Ch
ất lượng của tín hiệu tỉ lệ nghịch với số kênh truyền.
1
0
1
1
0
1
0
1
CÔNG TY TNHH TM&DVKT T
Ố
I
Ư
U ;
email:
9
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):
D
ữ 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 T
Ố
I
Ư
U ;
email:
10
Kết luận
Do nguyên nhân về giá thành và tính bền vững mà
trong h
ầu hết các mạng truyền thông đều sử dụng kiểu
truy
ền dữ liệu dạng số nối tiếp không đồng bộ
hai chiều gián đoạn.
Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông
CÔNG TY TNHH TM&DVKT T
Ố
I
Ư
U ;
email:
11
Có bao nhiêu mạng truyền thông trong công nghiệp?

Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông
ASi
Seriplex
S
D
S
Interbus
DeviceNet
LonBus
Profibus
CAN
C
A
N
o
p
e
n
M
o
d
b
u
s
Modbus TCP/IP
M
o
d
b
u

s
P
l
u
s
Echolon
Ethernet Industrial
I
n
t
r
a
n
e
t
WorldFIP
F
o
u
n
d
a
t
i
o
n

F
i
e

l
d
b
u
s
F
o
u
n
d
a
t
i
o
n

F
i
e
l
d
b
u
s
Modbus Serial
C
C
-
L
i

n
k
L
o
n
W
o
r
k
s
H
A
R
T
PROFINET
E
t
h
e
r
n
e
t
/
I
P
FIPIO
U
n
i

-
T
e
l
w
a
y
FIPWAY
???
CÔNG TY TNHH TM&DVKT T
Ố
I
Ư
U ;
email:
12
Network là gì?
Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông
 Là một nhóm thiết bị (communication partner) được kết nối cùng với
nhau theo m
ột cấu trúc nào đó nhằm mục đích trao đổi hoặc chia sẻ thông
tin, tài nguyên cho nhau trong m
ột môi tường truyền dẫn chung.
CÔNG TY TNHH TM&DVKT T
Ố
I
Ư
U ;
email:
13

Tại sao phải kết nối mạng (network connection)?
Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông
 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 T
Ố
I
Ư
U ;
email:
14
Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông
Tại sao phải kết nối mạng (network connection)?
CÔNG TY TNHH TM&DVKT T
Ố
I
Ư
U ;
email:
15

Cần có những gì để xây dựng mạng (network)?
Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông
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 T
Ố
I
Ư
U ;
email:
16
Các kiểu mạng cơ sở
Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông
 Master/Slave:
 Peer to Peer:
 Server/Client:
 Subnet (mạng con)
 Hệ thống truyền thông có dự phòng
CÔNG TY TNHH TM&DVKT T
Ố
I
Ư
U ;
email:

17
Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông
 Master/Slave:
 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 ngo
ại vi phân bố hoặc contrller với MCC
hoặc cotroller với mạng ASi…
 Ví dụ:
Các kiểu mạng cơ sở
CÔNG TY TNHH TM&DVKT T
Ố
I
Ư
U ;
email:
18
Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông
 Peer to Peer:
 Administration được phân bố đều cho các đối tác
truy
ền thông (cùng cấp).
 Môi trường truyền thông được chia sẽ cho nhau.
 Ví dụ:
Các kiểu mạng cơ sở
CÔNG TY TNHH TM&DVKT T
Ố

I
Ư
U ;
email:
19
Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông
 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:
Các kiểu mạng cơ sở
CÔNG TY TNHH TM&DVKT T
Ố
I
Ư
U ;
email:
20
Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông
 Subnet (mạng con): Subnet là toàn bộ các thành phần vật lý, chuẩn, giao thức,
d
ịch 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
gi
ữa 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
v
ụ điều khiển và quản lý hai subnet Profibus DP vừa làm nhiệm vụ của gateway để
liên kết ba subnet lại với nhau.
Các kiểu mạng cơ sở
CÔNG TY TNHH TM&DVKT T
Ố
I
Ư
U ;
email:
21
Hệ thống truyền thông có dự phòng (Redundant Communication System)
Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông
 Là hệ thống có độ dự trữ có thể tăng lên gấp đôi đôi khi có thể gấp ba lần ở tại
m
ột 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
h

ệ 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 kho
ảng thời gian ngắn để thay thế thiết bị.
CÔNG TY TNHH TM&DVKT T
Ố
I
Ư
U ;
email:
22
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
thông trong k
ết nối của CPU S7-
400H của SIEMENS.
 Dự phòng Server, CPU AC800M
và các bus truy
ền thông trong kết nối
của ABB.
CÔNG TY TNHH TM&DVKT T
Ố
I
Ư
U ;
email:
23

Hệ thống truyền thông có dự phòng (Redundant Communication System)
Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông
CÔNG TY TNHH TM&DVKT T
Ố
I
Ư
U ;
email:
24
M¹ng truyÒn th«ng c«ng nghiÖp
Section 2
Mô hình ISO
(Open System Interconnect
Reference model )
CÔNG TY TNHH TM&DVKT T
Ố
I
Ư
U ;
email:
25
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 chu
ẩn 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.