Bài giảng mạng truyền thông công nghiệp

MÔN HỌC
MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP

GIẢNG VIÊN: VŨ QUỐC TUẤN


GIỚI THIỆU MÔN HỌC
1. Mục tiêu môn học
 Trang bị các kiến thức cơ bản về mạng truyền thông
công nghiệp, phương pháp kết nối các thành phần trong
mạng, các vấn đề về tích hợp hệ thống.
2. Nội dung môn học
 Vấn đề 1: Cơ sở kỹ thuật
 Vấn đề 2: Các thành phần hệ thống mạng
 Vấn đề 3: Các hệ thống Bus tiêu biểu
 Vấn đề 4: Truyền thông giữa các VĐK

04/07/16

MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP

GV: VŨ QUỐC TUẤN


GIỚI THIỆU MÔN HỌC
3. Đánh giá kết quả:
 Kiểm tra giữa kỳ:
 Bài tập:
 Thi cuối kỳ:

0,3

0,2
0,5

4. Tài liệu:
 Tài liệu chính: Bài giảng
 Tài liệu tham khảo:
+ Mạng truyền thông công nghiệp
+ SCADA mạng truyền thông trong công nghiệp
04/07/16

MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP

GV: VŨ QUỐC TUẤN


GIỚI THIỆU MÔN HỌC
4. Tài liệu tham khảo

04/07/16

MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP

GV: VŨ QUỐC TUẤN


Vấn đề 1: CƠ SỞ KỸ THUẬT
NỘI DUNG:
NỘI DUNG 1. Các khái niệm cơ bản
NỘI DUNG 2. Chế độ truyền tải
NỘI DUNG 3. Cấu trúc mạng

NỘI DUNG 4. Kiến trúc giao thức
NỘI DUNG 5. Truy cập bus
NỘI DUNG 6. Bảo toàn dữ liệu và mã hóa bit
NỘI DUNG 7. Kỹ thuật truyền dẫn

04/07/16

MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP

GV: VŨ QUỐC TUẤN


NỘI DUNG 1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ
BẢN
1) Thông tin, dữ liệu, tín hiệu
- Thông tin (information) : Là thước đo mức nhận thức,
sự hiểu biết về một vấn đề, một sự kiện hoặc một hệ
thống
- Dữ liệu (Data): Là dạng biểu diễn của thông tin
- Lượng thông tin: Bit (Binary digit)
- Tín hiệu (Signal): Là diễn biến của 1 đại lượng vật lý
chứa đựng tham số Thông tin/Dữ liệu và có thể truyền
dẫn được.
+ Tín hiệu liên tục, tín hiệu rời rạc, tín hiệu số
04/07/16

MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP

GV: VŨ QUỐC TUẤN

NỘI DUNG 1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ
BẢN

04/07/16

MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP

GV: VŨ QUỐC TUẤN


NỘI DUNG 1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ
BẢN
3) Mạng truyền thông công nghiệp
- Khái niệm: mạng truyền thông công nghiệp (Mạng
công nghiệp) là một khái niệm chung chỉ các hệ thống
truyền thông số, truyền bít nối tiếp, được sử dụng để
ghép nối các thiết bị công nghiệp.
- Vai trò của mạng công nghiệp
+ Đơn giản hóa cấu trúc liên kết giữa các thiết bị công
nghiệp
+ Tiết kiệm dây nối và công thiết kế, lắp đặt hệ thống

04/07/16

MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP

GV: VŨ QUỐC TUẤN

NỘI DUNG 1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ
BẢN
3) Mạng truyền thông công nghiệp
- Vai trò của mạng công nghiệp
+ Nâng cao độ tin cậy và độ chính xác của thông tin
+ Nâng cao độ linh hoạt, tính năng mở của hệ thống
+ Đơn giản hóa việc tham số hóa, chuẩn đoán, định vị
lỗi, sự cố của các thiết bị.
+ Mở ra nhiều chức năng và khả năng ứng dụng mới
của hệ thống

04/07/16

MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP

GV: VŨ QUỐC TUẤN


NỘI DUNG 1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ
BẢN
3) Mạng truyền thông công nghiệp
- Phân biệt MCN với mạng máy tính và mạng viễn
thông
+ Mạng công nghiệp và mạng máy tính:
+ Mạng công nghiệp và mạng viễn thông:

04/07/16

MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP

GV: VŨ QUỐC TUẤN


NỘI DUNG 1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ
BẢN
3) Mạng truyền thông công nghiệp
- Mô hình mạng truyền thông công nghiệp

04/07/16

MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP

GV: VŨ QUỐC TUẤN


NỘI DUNG 1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ
BẢN
4) Tính năng thời gian thực
- Vai trò: Tính năng thời gian thực là một trong những
đặc trưng quan trọng nhất đối với các hệ thống tự động
hóa nói chung và các hệ thống truyền thông công
nghiệp nói riêng.
- Đặc điểm: Một hệ thống truyền thông có tính năng
thời gian thực phải có khả năng truyền tải thông tin một
cách tin cậy và kịp thời với yêu cầu của đối tác truyền
thông

04/07/16

MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP

GV: VŨ QUỐC TUẤN


NỘI DUNG 1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ
BẢN
4) Tính năng thời gian thực
- Yêu cầu: Để đảm bảo tính năng thời gian thực, một hệ
thống BUS phải có những đặc điểm sau:
+ Độ nhanh nhạy
+ Tính tiền định
+ Độ tin cậy, kịp thời
+ Tính bền vững

04/07/16

MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP

GV: VŨ QUỐC TUẤN


NỘI DUNG 2. CHẾ ĐỘ TRUYỀN TẢI
1) Truyền bit song song và truyền bit nối tiếp
- Truyền bit song song
1
0
1
0
0
1

1
1

+ Đặc điểm:
+ Ứng dụng: Trao đổi giữa các TP bên trong máy tính
04/07/16

MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP

GV: VŨ QUỐC TUẤN


NỘI DUNG 2. CHẾ ĐỘ TRUYỀN TẢI
1) Truyền bit song song và truyền bit nối tiếp
- Truyền bit nối tiếp

10100111

+ Đặc điểm:
+ Ứng dụng: Trao đổi giữa máy tính với các thiết bị
ĐK

04/07/16

MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP

GV: VŨ QUỐC TUẤN


NỘI DUNG 2. CHẾ ĐỘ TRUYỀN TẢI

2) Truyền đồng bộ và không đồng bộ
- Chỉ liên quan tới phương thức truyền bit nối tiếp
- Truyền đồng bộ: Các đối tác truyền thông làm việc
theo cùng 1 nhịp tức là với cùng tần số và độ lệch pha
cố định.
Ví dụ: Giao tiếp giữa Mainboard với Keyboard (PS2)
- Truyền không đồng bộ: Các đối tác truyền thông
không làm việc với 1 nhịp chung. Dữ liệu truyền được
chia thành từng nhóm (gọi là ký tự ), việc đồng bộ hóa
được thực hiện với từng ký tự.
Ví dụ: Các mạch giao tiếp UART
04/07/16

MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP

GV: VŨ QUỐC TUẤN


NỘI DUNG 2. CHẾ ĐỘ TRUYỀN TẢI
3) Truyền một chiều và 2 chiều
- Một đường truyền dữ liệu có khả năng hoặc làm việc
dưới chế độ truyền 1 chiều hoặc 2 chiều (toàn phần,
gián đoạn)
- Truyền một chiều:
Bộ phát
(Transmitter)

10100111

Bộ thu

(Receiver)

Ví dụ: Giao tiếp giữa bàn phím, chuột, màn hình với
máy tính; hệ thống phát thanh, truyền hình
Ứng dụng: Không có vai trò trong mạng công nghiệp
04/07/16

MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP

GV: VŨ QUỐC TUẤN


NỘI DUNG 2. CHẾ ĐỘ TRUYỀN TẢI
3) Truyền một chiều và 2 chiều
- Truyền hai chiều:
Bộ thu phát
(Transceiver)

10100111

Bộ thu phát
(Transceiver)

Đặc điểm: Thích hợp với cấu trúc BUS (kiểu liên kết
điểm – nhiều điểm, liên kết nhiều điểm)
Ví dụ: Chuẩn RS232, RS442, RS485
Ứng dụng: Sử dụng phổ biến trong mạng công nghiệp

04/07/16

MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP

GV: VŨ QUỐC TUẤN


NỘI DUNG 2. CHẾ ĐỘ TRUYỀN TẢI
3) Truyền một chiều và 2 chiều
- Truyền hai chiều:
Bộ thu phát
(Transceiver)

10100111

Bộ thu phát
(Transceiver)

Đặc điểm: Thích hợp với cấu trúc mạch vòng, cấu trúc
hình sao (kiểu liên kết điểm – điểm)
Ví dụ: Internet
Ứng dụng: Sử dụng phổ biến trong mạng công nghiệp

04/07/16

MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP

GV: VŨ QUỐC TUẤN


NỘI DUNG 3. CẤU TRÚC MẠNG
1) Cấu trúc BUS

- Đặc điểm:
+ Tất cả các thành viên đều được nối trực tiếp với 1
đường dẫn chung.
+ Kiểu liên kết: đa điểm
- Phân loại: Daisy – chain; Trunk – line / Drop – line;
mạch vòng không tích cực

Daisy - chain
04/07/16

MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP

GV: VŨ QUỐC TUẤN


NỘI DUNG 3. CẤU TRÚC MẠNG
1) Cấu trúc BUS
- Phân loại: Daisy – chain; Trunk – line / Drop – line;
mạch vòng không tích cực

Trunk – line / Drop – line
04/07/16

MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP

GV: VŨ QUỐC TUẤN


NỘI DUNG 3. CẤU TRÚC MẠNG
1) Cấu trúc BUS

Mạch vòng không tích cực
04/07/16

MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP

GV: VŨ QUỐC TUẤN


NỘI DUNG 3. CẤU TRÚC MẠNG
1) Cấu trúc BUS
- Ưu điểm:
+ Tiết kiệm dây dẫn, công lắp đặt.
+ Đơn giản, dễ lắp đặt
+ Một trạm hỏng hóc không gây ảnh hưởng tới phần
còn lại.
+ Cho phép thay thế trạm khi các trạm khác vẫn làm
việc

04/07/16

MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP

GV: VŨ QUỐC TUẤN


NỘI DUNG 3. CẤU TRÚC MẠNG
1) Cấu trúc BUS
- Nhược điểm:
+ Một tín hiệu gửi đi có thể tới tất cả các trạm và với

một trình tự không kiểm soát được.
+ Phải hạn chế số trạm trong một đoạn mạng, khi cần
mở rộng mạng phải dùng tới các bộ lặp
+ Chiều dài dây dẫn lớn gây giảm chất lượng tín hiệu
+ Việc xác định vị trí gây lỗi khi gặp sự cố khó khăn
+ Khó khăn trong việc áp dụng công nghệ truyền tín
hiệu mới như cáp quang.
- Ứng dụng: Profibus, CAN, WorldFIP, AS-I,
Ethernet…
04/07/16

MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP

GV: VŨ QUỐC TUẤN


NỘI DUNG 3. CẤU TRÚC MẠNG
2) Cấu trúc mạch vòng tích cực
- Đặc điểm:
+ Các thành viên trong mạng được nối từ điểm này đến
điểm kia một cách tuần tự trong một mạch vòng khép
kín.
+ Tín hiệu được truyền đi theo 1 chiều nhất định
+ Mỗi trạm đều tham gia kiểm soát dòng tín hiệu
+ Kiểu liên kết: Điểm – điểm
- Phân loại: Có điều khiển trung tâm, không có điều
khiển trung tâm
04/07/16

MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP

GV: VŨ QUỐC TUẤN