Mạng truyền thông công nghiệp i

Industrial Communication Networks

MẠNG TRUYỀN THÔNG
CÔNG NGHIỆP
Nguyễn Tấn Đời

EEE

HCMUTE


Nội dung:
z
z
z
z
z
z
z
z
z

Các khái niệm cơ bản
Yêu cầu và phân cấp mạng
Mô hình mạng OSI
Các môi trường truyền
Các phương pháp truy cập mạng
Các khái niệm ở lớp ứng dụng
Các thiết bị kết nối mạng
AS-i
CANopen

Nội dung (tt)
z
z
z
z
z
z
z

DeviceNet
Ethernet
Profibus
Interbus
Modbus
So sánh các loại mạng
PLC thực hiện chức năng truyền thông


Khái niệm cơ bản

Các thành phần sử dụng trong truyền
thông

Data có thể là ánh sáng, âm thanh, hình ảnh,
điện áp, …


Khái niệm cơ bản

Các phương pháp truyền
z

Data có thể được
truyền dạng Analog.
Truyền liên tục.

z

Data có thể được
truyền dạng Digital.
Truyền gián đoạn
(lấy mẫu truyền)


Khái niệm cơ bản

Các phương pháp truyền


Khái niệm cơ bản

Các phương pháp truyền
z

Truyền nối tiếp:

• Đường truyền sử dụng 3 dây dẫn: thu, phát và
•

z

mass.
Các bit được phát liên tiếp nhau.

Truyền song song:

• Các bit được phát cùng lúc.
• Sử dụng cho đường truyền ngắn, các kênh dễ
gây nhiễu với nhau, chất lượng tín hiệu kém.


Khái niệm cơ bản

Phương pháp truyền nối tiếp
z

Truyền nối tiếp đồng bộ:

z

Truyền nối tiếp bất đồng bộ :

• Dữ liệu được phát liên tục.
• Tín hiệu đồng bộ được phát song song với dữ liệu
• Dữ liệu được phát theo kiểu ko đều nhau, dù
•

khoảng thời gian của 2 bit là cố định.

Các bit đồng bộ (Start và Stop) được đặt chung
với dữ liệu.


Khái niệm cơ bản

Mạng truyền thông công nghiệp
z

z

Mạng truyền thông công nghiệp là khái niệm
chung chỉ các hệ thống mạng sử dụng ghép nối
các thiết bị công nghiệp.
Phần lớn các mạng truyền thông sử dụng
phương pháp truyền tín hiệu số nối tiếp bất đồng
bộ bán song công để giảm giá thành và tăng độ
ổn định của đường truyền.
half duplex asynchronous serial digital tranmission


Yêu cầu của mạng

Các yêu cầu và phân cấp mạng

Lượng data
được phát

Yêu cầu về
tốc độ

Yêu cầu của mạng

Các bus và mạng


Yêu cầu của mạng

Các loại mạng
z
z

z
z

z

Ethernet TCP/IP: mạng nội bộ, ở level 2 và level 3
CANopen: mạng theo giao thức truyền và cấu
hình thiết bị cho các hệ thống nhúng trong tự
động hóa.
ASi: mạng kết nối thiết bị
Modbus RS485: mạng giao thức truyền nối tiếp
của Modicon-1979.
Devicenet, Profibus, Interbus: kết nối thiết bị


Mô hình OSI

Mô hình OSI
Open System Interconnection
z
z
z
z

Mô hình mạng cho hệ thống truyền thông mở đối
với mạng kết hợp, không đồng nhất.
Hình thành nên các tiêu chuẩn trong truyền thông
Mô hình gồm 7 lớp, tạo ra một khung chuẩn hóa
trong truyền thông.
Các nhà sản xuất thiết bị tự động, thiết bị dữ liệu
đầu cuối đêu dựa theo mô hình này để chế tạo
thiết bị.


Mô hình OSI

Mô hình OSI
Open System Interconnection


Môi trường vật lý

Môi trường vật lý
z
z
z

Các môi trường truyền thông dụng
Các tiêu chuẩn cho cáp đôi xoắn
Một số Topo mạng khác


Môi trường vật lý

Các môi trường truyền thông dụng
z

Môi trường tạo nên chất lượng truyền:

z

Các môi trường thông dụng:

• Tốc độ
• Khoảng cách
• Miễn nhiễu

• Cáp xoắn
• Cáp đồng trục
• Cáp quang


Môi trường vật lý

Các chuẩn truyền cho cáp xoắn
z

RS232:

z

RS422A:

z

RS485:

• Kết nối điểm-điểm qua đầu nối 9/25 chân
• Khoảng cách <15m, tốc độ <20kbps
• Truyền song công trên bus 4 dây (2 phát/2 thu)
• Miễn nhiễu tốt. Khoảng cách max 1200m,120kbps
• Cùng đặc tính RS422A nhưng sử dụng cáp 2 dây
• Truyền bán song công trên bus 2 dây.


Môi trường vật lý

Các loại Topo mạng


Các phương pháp truy cập mạng

Các phương pháp truy cập mạng
z
z
z

Master – Slave
Token ring
Random access


Các phương pháp truy cập mạng

Master - Slave
z
z
z

Vị trí: tại lớp Link layer trong mô hình OSI
Master là thiết bị xử lý điều khiển trên môi trường
Slave là thiết bị xử lý theo yêu cầu của Master


Các phương pháp truy cập mạng

Token ring
z
z
z

Vị trí: tại lớp Link layer trong mô hình OSI
Các thành viên của RING thu được quá trình xử lý trên mạng
dựa trên xác nhận của TOKEN
TOKEN là nhóm bit được truyền luân phiên trên các địa chỉ
mạng từ nút này qua nút khác

Các phương pháp truy cập mạng

Random access
z
z

Vị trí: tại lớp Link layer trong mô hình OSI
Theo phương pháp Carrier Sense Multiple Access: tập
hợp các luật để giải quyết trên mạng khi có từ 2 thiết bị
cùng xử lý đường truyền (xung đột)

CSMA là loại giao
thức cạnh tranh
Ngay khi có yên lặng,
người nào muốn nói
sẽ nói


Các phương pháp truy cập mạng

CSMA
z

z

CSMA/CD – Collison Detect: Destructive collision

•
•

•
•
•

Nhận biết xung đột
Dừng frame đang phát
Xáo trộn việc phát frame
Chờ thời gian ngẫu nhiên
Phát lại frame

Mạng
Ethernet

CSMA/CA – Collision Avoidance: Non destructive
collision

•
•
•
•

Không loại bỏ xung đột
Dừng truyền thiết bị có độ ưu tiên thấp
Truyền hết frame có độ ưu tiên cao
Phát lại frame có độ ưu tiên thấp

Mạng CAN


Các khái niệm dùng trong cấp ứng dụng

Các khái niệm sử dụng trong cấp
ứng dụng
z
z
z
z

Client –Server
Producer –Consumer
Traffic types
The concept of a profile


Các khái niệm dùng trong cấp ứng dụng

Client – Sever
z
z

Client là thiết bị yêu cầu dịch vụ trên mạng
Sever là thiết bị đáp ứng yêu cầu từ Client