Giáo trình Mạng truyền thông công nghiệp (Nghề: Điện tử công nghiệp) - CĐ Công nghiệp và Thương mại

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP VÀ THƯƠNG MẠI

GIÁO TRÌNH
Tên mơ đun: Mạng truyền thơng cơng nghiệp

NGHỀ: ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP
TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP/CAO ĐẲNG NGHỀ
Ban hành kèm theo Quyết định số:

/QĐ-CĐCNPY, ngày

tháng năm 2018

của Hiệu trưởng trường Cao đẳng Công nghiệp và Thương mại

VĩnhPhúc, năm 2018


3

MỤC LỤC
ĐỀ MỤC
TRANG
MỤC LỤC ...................................................................................................... 3
BÀI 1: ............................................................................................................. 9
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN ........................................................................... 9
1.1. Giới thiệu tổng quan ...............................................................................................9
1.2. Các hệ thống và thiết bị điều khiển hiện đại: ...........................................................13
1.2.1. Cấu trúc hệ thống ....................................................................................................13
1.2.2. Chức năng hệ thống ................................................................................................16

1.3. Mơ hình kết nối hệ thống mở: .................................................................................19
1.4. Các thủ tục truyền thông .........................................................................................27
1.4.1. Các thủ tục:.............................................................................................................27
1.4.2. Chức năng...............................................................................................................28
1.5. Các chuẩn truyền thông...........................................................................................28

BÀI 2: ........................................................................................................... 32
NHIỄU VÀ GIẢI PHÁP XỬ LÝ .................................................................. 32
2.1. Giới thiệu:...............................................................................................................32
2.2. Những sự cố thường gặp và cách giải quyết: ...........................................................32
2.2.1. Những sự cố thường gặp .........................................................................................32
2.2.2. Cách giải quyết .......................................................................................................33
2.3. Nhiễu và các giải pháp xử lý: ..................................................................................33
2.3.1. Nguồn gốc của nhiễu điện: ......................................................................................33
2.3.2. Vỏ bọc che chắn: ....................................................................................................33
2.3.3. Tốc độ dẫn của dây cáp: ..........................................................................................34
2.3.4. Yêu cầu nối đất : .....................................................................................................34
2.3.5. Kỹ thuật triệt nhiễu .................................................................................................35

BÀI 3 ............................................................................................................ 40
MẠNG INDUSTRIAL ENTHERNET .......................................................... 40
3.1. Giới thiệu:...............................................................................................................40
3.2. Một số loại tốc độ truyền thông Enthernet: ..............................................................40
3.2.1. Một số loại tốc độ: ..................................................................................................41
3.2.2. Đặc tính kỹ thuật.....................................................................................................42
3.3. Industrial Enthernet:................................................................................................42
3.3.1. Giới thiệu:...............................................................................................................42
3.3.2. Kết nối và dây cáp: .................................................................................................43
3.3.3. Khung truyền thông: ...............................................................................................44
3.3.4. Nhiễu và tiếng ồn: ...................................................................................................45

3.3.5. TCP/IP và Industrial Ethernet: ................................................................................45
3.3.6. Cấu trúc: .................................................................................................................48
3.4. Xử lý sự cố: ............................................................................................................49
3.4.1. Giới thiệu ................................................................................................................49
3.4.2. Các vấn đề và lỗi cơ bản .........................................................................................50
3.4.3. Dụng cụ ..................................................................................................................51
3.4.4. Các vấn đề và giải quyết .........................................................................................52
Kết luận ...........................................................................................................................68

BÀI 4 ............................................................................................................ 70
MẠNG TRUYỀN THÔNGRADIO VÀWIRELESS ..................................... 70


4
4.1. Giới thiệu:...............................................................................................................70
4.2. Thiết bị truyền thông Radio: ...................................................................................70
4.2.1. Sơ đồ cấu trúc truyền thông MDS SD9: ..................................................................70
4.3. Đặc điểm của VHF/UHF:........................................................................................71
4.4. Các modul radio:.....................................................................................................74
4.4.1. Tổng quan các mô đun ............................................................................................74
4.4.2. Thực hành : .............................................................................................................76
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................79


5

CHƯƠNG TRÌNH MƠ ĐUN
Tên mơ đun: MẠNG TRUYỀN THƠNG CƠNG NGHIỆP
Mã mô đun: MĐCC14020050
Thời gian thực hiện mô đun: 75 giờ (Lý thuyết: 15 giờ; Thực hành: 57 giờ; Kiểm

tra: 3 giờ)
Hình 1. Vị trí, tính chất của mơ đun:
- Vị trí: Mơ đun được bố trí học sau các môn học, mô đun cơ sở ngành/ nghề và các
mô đun chun ngành/ nghề.
- Tính chất: Là mơ đun tự chọn trong chương trình đào tạo nghề Điện tử cơng
nghiệp.
Hình 2. Mục tiêu mô đun:
- Về kiến thức.
+
Mô tả được cấu trúc mạng truyền thơng trong cơng nghiệp
+
Trình bày được các chuẩn truyền thơng
+
Trình bày được nguồn gốc nhiễu và các giải pháp xử lý.
+
Chống được nhiễu trong truyền thông
+
Phân tích được các tính năng chính của chuẩn RS232, RS485
Trình bày được các tính năng chính của cáp quang
- Về kỹ năng.
+
Kết nối được các thiết bị dùng cáp quang.
+
Trình bày được cấu trúc mạng Modbus, Mạng AS-i, Mạng Industrial Etherne.
+
Xác định và xử lý được một số vấn đề đơn giản.
- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Chủ động, sáng tạo và an tồn trong q trình
học tập.
+

Hình 3. Nội dung mơ đun:
1. Nội dung tổng qt và phân phối thời gian:
Thời gian

Số Tên các bài trong mơ đun
TT

Tổng
số

Lý
thuyết

Thực
hành,
thí
Kiểm
nghiệm,
tra
thảo
luận,
bài tập


6

1

Bài 1: Giới thiệu tổng quan
1.1. Giới thiệu

2

2

0

0

4

10

1

1.2. Các hệ thống và thiết bị điều khiển
hiện đại
1.3. Mơ hình kết nối hệ thống mở
1.4. Các thủ tục truyền thông
1.5. Các chuẩn truyền thông
2

15
Bài 2: Nhiễu và giải pháp
2.1. Giới thiệu
2.2. Những sự cố thường gặp và cách giải
quyết
2.3. Nhiễu và các giải pháp xử lý

3

30
Bài 3: Mạng Industrial Etherne
3.1. Giới thiệu
3.2. Một số loại tốc độ truyền thông
Ethernet
3.3. Industrial Ethernet
3.4. Xử lý sự cố

4

25

1

4

Bài 4: Truyền thông Radio và wireless

28

5

22

1

75

15

57

3

4.1.
4.2.
4.3.
4.4.

Giới thiệu
Thiết bị truyền thông Radio
Đặc điểm của VHF/UHF
Các modun radio

Tổng cộng

* Ghi chú: Thời gian kiểm tra được tích hợp giữa lý thuyết với thực hành được tính
bằng giờ thực hành.
2. Nội dung chi tiết:
Bài 1: Giới thiệu tổng quan
* Mục tiêu của bài:
- Mô tả được cấu trúc mạng truyền thơng trong cơng nghiệp
- Trình bày được các chuẩn truyền thơng
- Chủ động, sáng tạo và an tồn trong quá trình học tập.
* Nội dung của bài:
1.1. Giới thiệu
1.2. Các hệ thống và thiết bị điều khiển hiện đại
1.2.1.

Cấu trúc hệ thống

Thời gian: 2 giờ


7

1.2.2. Chức năng hệ thống
1.3. Mơ hình kết nối hệ thống mở
1.3.1. Mơ hình hệ thống mở
1.3.2. Chức năng các lớp.
1.4. Các thủ tục truyền thông
1.4.1. Các thủ tục
1.4.2. Chức năng.
1.5. Các chuẩn truyền thông
Bài 2: Nhiễu và giải pháp xử lý

Thời gian: 15 giờ

* Mục tiêu của bài:
- Trình bày được nguồn gốc nhiễu và các giải pháp xử lý.
- Phân tích được các giải pháp chống được nhiễu trong truyền thơng
- Chủ động, sáng tạo và an tồn trong quá trình học tập.
* Nội dung của bài:
2.1. Giới thiệu
2.2. Những sự cố thường gặp và cách giải quyết
2.2.1.
Những sự cố thường gặp
2.2.2.
Cách giải quyết

2.3. Nhiễu và các giải pháp xử lý
2.3.1.
Nguồn gốc của nhiễu điện
2.3.2.
Vỏ bọc che chắn
2.3.3.
2.3.4.
2.3.5.

Tốc độ dẫn của dây cáp
Yêu cầu nối đất
Kỹ thuật triệt nhiễu

Bài 3: Mạng Industrial Ethernet
* Mục tiêu của bài:
- Liệt kê được cấu trúc mạng Industrial Ethernet
- Xác định và xử lý được một số vấn đề đơn giản
- Chủ động, sáng tạo và an tồn trong q trình học tập.
* Nội dung của bài:
3.1. Giới thiệu
3.2. Một số loại tốc độ truyền thông Ethernet
3.2.1.
Một số loại tốc độ
3.2.2. Đặc tính kỹ thuật

Thời gian: 30 giờ


8

3.3. Industrial Ethernet
3.3.1. Giới thiệu
3.3.2. Kết nối và dây cáp
3.3.3. Khung truyền thông
3.3.4. Nhiễu và tiếng ồn
3.3.5. TCP/IP và Industrial Ethernet
3.3.6. Cấu trúc
3.4. Xử lý sự cố
3.4.1.
3.4.2.
3.4.3.
3.4.4.
3.4.5.

Giới thiệu
Các vấn đề và lỗi cơ bản
Dụng cụ
Các vấn đề và giải quyết
Kết luận

Bài 4: Mạng truyền thông Radio và wireless
* Mục tiêu của bài:
- Liệt kê được cấu trúc mạng AS-i
- Xác định và xử lý được một số vấn đề đơn giản
- Chủ động, sáng tạo và an toàn trong quá trình học tập.
* Nội dung của bài:
4.1. Giới thiệu
4.2. Thiết bị truyền thông Radio
4.2.1.
Sơ đồ cấu trúc

4.2.2. Đặc điểm & chức năng các bộ phận
4.3. Đặc điểm của VHF/UHF
4.3.1. Đặc điểm của VHF
4.3.2. Đặc điểm của UHF
4.4. Các modun radio
4.4.1. Tổng quan các mô đun
4.4.2. Chức năng & đặc điểm các môđun

Thời gian: 28 giờ


9

BÀI 1:
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN
* Mục tiêu của bài:
- Hiểu các vấn đề cơ bản trong mạng truyền thông.
- Mô tả được cấu trúc mạng truyền thông trong công nghiệp
- Trình bày được các chuẩn truyền thơng
- Phân biệt được các mạng trong công nghiệp, các ứng dụng và tầm quang
trong của hệ mở.
- Chủ động, sáng tạo an toàn cẩn thận trong q trình học tập.
Nội dung chính :
1.1. Giới thiệu tổng quan
Mạng truyền thơng cơng nghiệp là gì?
Mạng truyền thông công nghiệp hay mạng công nghiệp là một khái niệm
chung chỉ các hệ thống thơng số, truyền bít nối tiếp, được sử dụng để ghép nối
các thiết bị công nghiệp. Các hệ thống mạng truyền thông công nghiệp phổ
biến hiện nay cho phép liên kết mạng ở nhiều mức khác nhau, từ các cảm
biến, thiết bị quan sát, máy tính điều khiển giám sát và các máy tính cấp điều

hành xí nghiệp, quản lý cơng ty.
Tuy nhiên mạng truyền thơng cơng nghiệp khơng hẳn là mạng máy tính và
cũng khơng là mạng viễn thơng. Giữa chúng có một số điểm chung và vài
điểm khác biệt sau:
+ Mạng viễn thơng có phạm vi địa lý và số lượng thành viên tham gia lớn hơn
rất nhiều, nên các yêu cầu kỹ thuật ( cấu trúc mạng, tốc độ truyền thông, tính
năng thời gian thực …) rất khác, cũng như các phương pháp truyền thông(
truyền tải dải rộng) dải cơ sở, điều biến, dồn kênh, chuyển mạch,..) thường
phức tạp hơn nhiều so với mạng truyền thông công nghiệp.
+ Đối tượng của mạng viễn thông bao gồm cả con người và thiết bị kỹ thuật,
trong đó cong người đóng vai trị chủ yếu. Vì vậy các dạng thơng tin cần trao
đổi bao gồm cả tiếng nói, hình ảnh, văn bản và dư liệu. Đối tượng của mạng
công nghiệp thuần túy là các thiết bị công nghiệp nên dạng thông tin quan tâm
duy nhất là dữ liệu.
+Mạng truyền thông công nghiệp thực chất là một dạng đặc biệt của mạng
máy tính, có thể so sánh với mạng máy tính thơng thường ở các điểm giống
nhau và khác nhau như sau:
+ Kỹ thuật truyền thông số hay truyền dữ liệu là đặc trưng chung của 2 lĩnh
vực
+ Trong nhiều trường hợp, mạng máy tính sử dụng trong công nghiệp được
coi là một phần( ở các cấp điều khiển giám sát, điều hành sản xuất và quản lý
cơng ty) trong mơ hình phân cáp của mạng công nghiệp.


10

+ Yêu cầu về tính năng thời gian thực, độ tin cậy và khả năng tương thích
trong mơi trường cơng nghiệp của mạng truyền thông công nghiệp cao hơn so
với một mạng máy tính thơng thường, trong khi đó mạng máy tính thường
yêu cầu cao hơn về độ bảo mật,

+ Mạng máy tính có phạm vi trải rộng rất khác nhau có thể nhỏ như mạng
Lan cho một nóm vài máy tính hoặc lớn như mạng Internet. Trong nhiều
trường hợp mạng máy tính gián tiếp sử dụng dịch vụ truyền dữ liệu của mạng
viễn thơng. Trong khi đó, cho đến nay các hệ thống mạng cơng nghiệp thường
có tính chất độc lập, phạm vi hoạt động tương đối hẹp.
Đối với hệ thống truyền thông công nghiệp, đặc biệt là ở các cấp dưới thì các
u cầu về tính năng thời gian thực, khả năng thực hiện đơn giản, giá thành hạ
lại được đặt ra hàng đầu.
Vai trò của mạng truyền thông công nghiệp:
Một bộ điều khiển cần được ghép nối với các cảm biến và cơ cấu chấp
hành. Giữa các bộ điều khiển trong một hệ thống điều khiển phân tán cũng
cần trao đổi thông tin với nhau để phối hợp thực hiện điều khiển cả quá trình
sản xuất. Ở một cấp cao hơn, các trạm vận hành trong trung tâm điều khiển
cũng cần được ghép nối và giao tiếp với các bộ điều khiển để có thể theo dõi,
giám sát tồn bộ q trình sản xuất và hệ thống điều khiển. Vậy nếu sử dụng
mạng truyền thông trong công nghiệp sẽ có những lợi ích sau:
- Đơn giản hóa cấu trúc liên kết giữa các thiết bị công nghiệp: một số
lượng lớn các thiết bị thuộc các chủng loại khác nhau được ghép nối với nhau
thông qua một đường truyền duy nhất.
- Tiết kiệm dây nối và công thiết kế, lắp đặt hệ thống: nhờ cấu trúc đơn
giản, việc thiết kế hệ thống trở nên dễ dàng hơn nhiều. Một số lượng lớn cáp
truyền được thay thế bằng một đường duy nhất, giảm chi phí đáng kế cho
nguyên vật liệu và công lắp đặt.
- Nâng cao độ tin cậy và độ chính xác của thơng tin: Khi dung phương
pháp truyền tín hiệu tương tự cổ điển, tác động của nhiễu dễ làm thay đổi nội
dung thông tin mà các thiết bị khơng có cách nào nhận biết. Nhờ kỹ thuật
truyền thơng số, khơng những thơng tin truyền đi khó bị sai lệch hơn mà các
thiết bị nối mạng còn có them khả năng tự phát hiện lỗi và chuẩn đốn lỗi nếu
có. Hơn thế nữa, việc bỏ qua nhiều lần chuyển đổi qua lại tương tự số và số
tương tự nâng cao độ chính xác của thơng tin.

- Nâng cao độ linh hoạt, tính năng mở của hệ thống: Một hệ thống mạng
chuẩn hóa quốc tế tạo điều khiện cho việc sử dụng các thiets bị nhiều hang
khác nhau. Việc thay thế thiết bị, nâng cấp và mở rộng phạm vi chức năng
của hệ thống cũng dễ dàng hơn nhiều. Khả năng tương tác giữa các thành
phần được nâng cao nhờ giao diện chuẩn.
- Đơn giản hóa/ tiện lợi hóa việc tham số hóa, chuẩn đốn, định vị lỗi, sự
cố các thiết bị: Với một đường truyền duy nhất, khơng những các thiết bị có
thể trao đổi dữ liệu q trình mà cịn có thể gửi cho nhau các dữ liệu tham số,
dữ liệu trạng thái, dữ liệu cảnh báo và dữ liệu chuẩn đốn. Các thiết bị có thể


11

tích hợp khả năng tự chuẩn đốn, các trạm trong mạng cũng có thể có khả
năng cảnh giới lẫn nhau. Việc cấu hình hệ thống, lập trình, tham số hóa, chỉnh
định thiết bị và đưa vào vận hành có thể thực hiện từ xa qua một trạm kỹ thuật
trung tâm.
- Mở ra nhiều chức năng và khả năng ứng dụng mới của hệ thống: Sử
dụng mạng truyền thông công nghiệp cho phép áp dung các kiến trúc điều
khiển mới như điều khiển phân tán, điều khiển giám sát hoặc chuẩn đốn lỗi
từ xa qua Internet, tích hợp thơng tin của hệ thống điều khiển và giám sát với
thông tin điều hành sản xuất và quản lý công ty.
Phân loại và đặc trưng các hệ thống mạng truyền thông công nghiệp:
Để phân loại và phân tích đặc trưng của các hệ thống mạng truyền thơng
cơng nghiệp, ta dựa vào mơ hình phân cấp quen thuộc cho các cơng ty, xí
nghiệp sản xuất. Mơ hình này thể hiện nhiều phân cấp khác nhau theo từng
chức năng:

Hình 1.1. Tháp mạng truyền thơng cơng nghiệp
Ta nhận thấy càng ở những cấp dưới thì các chức năng càng mang tính chất

cơ bản hơn và địi hỏi yêu cầu cao hơn về độ nhanh nhạy, về thời gian phản
ứng. Một chức năng ở cấp trên được thực hiện dựa trên các chức năng cấp
dưới tuy không địi hỏi thời gian phản ứng nhanh nhưng lượng thơng tin cần
trao đổi và xử lý lớn hơn nhiều.
Tương ứng với năm cấp chức năng là bốn cấp của hệ thống truyền thông.
Từ cấp điều khiển giám sát trở xuống thì thuật ngữ “bus” thường được dùng
thay cho “mạng” với lý do phần lớn hệ thống mạng phía dưới đều có cấu trúc
vật lý hoặc logic kiểu bus.
Mơ hình phân cấp chức năng sẽ rất tiện lợi cho việc thiết kế hệ thống và
lựa chọn thiết bị. Trong thực tế ứng dụng, sự phân cấp chức năng có thể khác


12

một chút so với trình bày ở đây, tùy thuộc vào mức độ tự động hóa và cấu trúc
hệ thống cụ thể.
Bus trường, bus thiết bị:
Bus trường thực ra là một khái niệm chung được dùng trong các ngành
công nghiệp chế biến để chỉ các hệ thống bus nối tiếp, sử dụng kỹ thuật
truyền tin số để kết nối các thiết bị thuộc cấp điều khiển ( PC, PLC) với nhau
và với các thiết bị ở cấp chấp hành hay các thiết bị trường. Các chức năng
chính của cấp chấp hành là đo lường, truyền động và chuyển đổi tín hiệu
trong trường hợp cần thiết. Các thiết bị có khả năng nối mạng là các ngõ
vào/ra phân tán, các thiết bị đo lường hoặc cơ cấu chấp hành có tích hợp khả
năng sử lý truyền thông. Một số kiểu bus trường chỉ thích hợp nối mạng các
thiết bị cảm biến và cơ cấu chấp hành với các bộ điều khiển cũng được gọi là
bus chấp hành/cảm biên.
Do nhiệm vụ của bus trường là chuyển dữ liệu quá trình lên cấp điều
khiển để xử lý và chuyển quyết định điều khiển xuống các cơ cấu chấp hành,
vì vậy yêu cầu về tính năng thời gian thực được đặt lên hàng đầu. Các hệ

thống bus trường được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay là: FROFIBUS, CAN,
Modbus, Internetbus và gần đây phải kể tới: Foundation Fieldbus, AS-i..
Bus hệ thống, bus điều khiển:
Các hệ thống mạng công nghiệp được dùng để kết nối các máy tính điều
khiển và các máy tính trên cấp điều khiển giám sát với nhau được gọi là bus
hệ thống hay bus quá trình. Khái niệm sau thường chỉ được dùng trong lĩnh
vực điều khiển quá trình. Qua bus hệ thống mà các máy tính điều khiển có thể
phối hợp hoạt động, cung cấp dữ liệu quá trình cho các trạm kỹ thuật và trạm
quan sát ( có thể gián tiếp thông qua hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu trên các
trạm chủ) cũng như nhận mệnh lệnh, tham số điều khiển từ các trạm phí trên.
Thơng tin khơng những được trao đổi theo chiều dọc mà cịn theo chiều
ngang. Các trạm kỹ thuật, trạm vận hành và các trạm chủ cũng trao đổi dữ
liệu qua bus hệ thống. Ngoài ra các máy in báo cáo và lưu trữ dữ liệu cũng có
thể được kết nối qua mạng này.
Khái niệm bus trường và bus hệ thống không bắt buộc nằm ở sự khác
nhau về kiểu bus được sử dụng mà ở mục đích sử dụng hay nói cách khác là ở
các thiết bị ghép nối. Trong một số giải pháp, một kiểu bus duy nhất dung cho
cả hai cấp này.
Đối với bus hệ thống, tùy theo lĩnh vực ứng dụng mà địi hỏi về tính
năng thời gian thực có được đặt ra một cách nghiêm ngặt hay khơng. Thời
gian phản ứng tiêu biểu nằm trong khoảng một vài trăm miligiây, trong khi
lưu lượng thông tin cần trao đổi lớn hơn nhiều so với bus trường. Tốc độ
truyền thông tiêu biểu của bus hệ thống nằm trong phạm vi từ vài trăm kbit/s
đến vài Mbit/s.
Khi bus hệ thống được sử dụng chỉ để ghép nối theo chiều ngang giữa
các máy tính điều khiển, người ta thường dung khái niệm bus điều khiển. Vai
trò của bus điều khiển là phục vụ trao đổi dữ liệu thời gian thực giữa các trạm


13

điều khiển trong một hệ thống có cấu trúc phân tán. Bus điều khiển thơng
thường có tốc độ truyền khơng cao, nhưng yêu cầu về tính năng thời gian thực
thường rất khắc khe.
Mạng xí nghiệp:
Mạng xí nghiệp thực ra là một mạng LAN bình thường có chức năng kết
nối các máy tính văn phịng thuộc cấp điều hành sản xuất với cấp điều khiển
giám sát. Thông tin được đưa lên trên bao gồm trạng thái làm việc của quá
trình kỹ thuật, các giàn máy cũng như của hệ thống điều khiển tự động, các số
liệu tính tốn, thống kê về diễn biến qua trình sản xuất và chất lượng sản
phẩm. Thông tin theo chiều ngược lại là các thông số thiết kế, công thức điều
khiển và mệnh lệnh điều hành. Ngồi ra, thơng tin cũng được trao đổi mạnh
theo chiều ngang giữa các máy tính thuộc cấp điều hành sản xuất.
Khác với các hệ thống bus cấp dưới, mạng xí nghiệp khơng u cầu
nghiêm ngặt về tính năng thời gian thực. Việc trao đổi dữ liệu thường diễn ra
không định kỳ, nhưng có khi số lượng lớn tới hang Mbyte. Hai loại mạng
được dung phổ biến cho mục đích này là Ethernet và Token-Ring trên cơ sở
các giao thức chuẩn như TCP/IP và IPX/SPX.
Mạng công ty:
Mạng công ty nằm trên cùng trong mơ hình phân cấp hệ thống truyền
thơng của một công ty sản xuất công nghiệp. Đặc trưng của mạng công ty gần
với một mạng viễn thông hoặc một mạng máy tính diện rộng nhiều hơn trên
các phương diện phạm vi và hình thức dịch vụ, phương pháp truyền thông và
các yêu cầu về kỹ thuật. Chức năng của mạng cơng ty là kết nối các máy tính
văn phịng của các xí nghiệp, cung cấp các dịch vụ kết nối các máy tính văn
phịng với xí nghiệp, cung cấp các dịch vụ trao đổi thông tin nội bộ và với
khách hàng như thư viện điện tử, thư điện tử, hội thảo từ xa qua điện thoại,
hình ảnh, cung cấp các dịch vụ truy cập Internet và thương mại điện tử, v..v..
Hình thức tổ chức ghép nối mạng cũng như các công nghệ được áp dụng rất
đa dạng, tùy thuộc vào đầu tư xí nghiệp được thực hiện bằng một hệ thống

mạng duy nhất về mặt vật lý nhưng chia thành nhiều phạm vi và nhóm mạng
làm việc riêng biệt. Mạng cơng ty địi hỏi về tốc độ truyền thơng và độ an
toàn tin cậy cao.
1.2. Các hệ thống và thiết bị điều khiển hiện đại:
1.2.1.
Cấu trúc hệ thống
Hệ điều khiển phân tán(Distributed Control System, DCS):
DCS là một giải pháp điều khiển và giám sát có cấu trúc phân cấp và
phân tán, được cung cấp trọn gói từ một nhà sản xuất, được sử dụng chủ yếu
trong các ngành công nghiệp chế biến. Trạm điều khiển trong một hệ DCS là
các máy tính chun dụng trong điều khiển q trình, có cấu trúc module, khả
năng xử lý số thực lớn. Tương tự như PLC, các trạm điều khiển DCS cũng
cho phép lập trình và thay đổi chương trình một cách rất linh hoạt bằng các
công cụ phần mềm mạnh. Sản phẩm DCS đầu tiên là hệ TDC2000 do
Honeywell đưa ra vào năm 1975. Từ đó tới nay, các sản phẩm DCS liên tục


14

được phát triển và tiến hoá, nhiều sản phẩm mới ra đời thậm chí khơng cịn
được gắn cái tên DCS .DCS là một giải pháp điều khiển phân tán, tuy nhiên
không phải bất cứ giải pháp điều khiển phân tán nào cũng là DCS. Ta hồn
tồn có thể xây dựng các hệ thống tự động hố có cấu trúc phân tán dựa trên
nền DCS, PLC, IPC… Cũng phải nói rằng, đơi khi cũng khó có sự phân biệt
rạch rịi giữa các loại thiết bị điều khiển nói trên. Ví dụ, một giải pháp DCS
có thể sử dụng PLC (PLC-based DCS) hoặc IPC (PC-based DCS) cho các
trạm điều khiển của nó. Do có sự phát triển mạnh mẽ của cơng nghệ máy tính,
các thiết bị điều khiển ngày càng giống nhau hơn về bản chất. Một khái niệm
được dùng rộng rãi gần đây là hệ điều khiển lai (hybrid control system), trong
đó mỗi trạm điều khiển có thể mang dáng dấp của một DCS kinh điển, một

PLC hoặc một IPC hiện đại. Sự phát triển các giải pháp điều khiển đương
nhiên cũng khơng chỉ dừng ở đó. Xu thế sử dụng bus trường và các thiết bị
trường thơng minh tích hợp chức năng điều khiển cơ sở đã tạo ra các giải
pháp điều khiển hồn tồn mới. Và khi khơng biết phải gọi tên giải pháp đó
chính xác là gì, người ta sẽ dùng các khái niệm chung chung như hệ thống tự
động hố q trình (Process Automation System), hệ thống tự động hố xí
nghiệp (Factory Automation System) hoặc hệ thống tự động hố kỹ thuật số
(Digital Automation System)

Hình 1.2. Hệ thống điều khiển bằng DCS YOKOGAWA
Hệ thống điều khiển quá trình:
SCADA – Supervisory Control And Data Acquisition là một hệ thống
điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu, nói một cách khác là một hệ thống hỗ
trợ con người trong việc giám sát và điều khiển từ xa, ở cấp cao hơn hệ điều


15

khiển tự động thơng thường. Để có thể điều khiển và giám sát từ xa thì hệ
SCADA phải có hệ thống truy cập, truyền tải dữ liệu cũng như hệ giao diện
người – máy (HMI – Human Machine Interface).
Trong hệ thống điều khiển giám sát thì HMI là một thành phần quan trọng
không chỉ ở cấp điều khiển giám sát mà ở các cấp thấp hơn người ta cũng cần
giao diện người – máy để phục vụ cho việc quan sát và thao tác vận hành ở
cấp điều khiển cục bộ. Vì lý do giá thành, đặc điểm kỹ thuật nên các màn hình
vận hành (OP – Operator Panel), màn hình sờ (TP – Touch Panel),

Hình 1.3. Hệ thống điều khiển bằng SCADA
Multi Panel chuyên dụng được sử dụng nhiều và chiếm vai trị quan trọng
hơn.Nếu nhìn nhận SCADA theo quan điểm truyền thống thì nó là một hệ

thống mạng và thiết bị có nhiệm vụ thuần tuý là thu thập dữ liệu từ các trạm ở
xa và truyền tải về khu trung tâm để xử lý. Trong các hệ thống như vậy thì hệ
truyền thơng và phần cứng được đặt lên hàng đầu và cần sự quan tâm nhiều
hơn. Trong những năm gần đây sự tiến bộ vượt bậc của công nghệ truyền


16

thông công nghiệp và công nghệ phần mềm trong công nghiệp đã đem lại
nhiều khả năng và giải pháp mới nên trọng tâm của công việc thiết kế xây
dựng hệ thống SCADA là lựa chọn công cụ phần mềm thiết kế giao diện và
các giải pháp tích hợp hệ thống.
Hệ điều khiển lai (SCADA và DCS) :
Xuất phát từ nhu cầu các ứng dụng công nghiệp và xu hướng làm giảm chi
phí cho các hệ thống điều khiển, gần đây các nhà cung cấp đã cho ra đời hệ
thống điều khiển mới gọi là hệ thống điều khiển lai (Hybrid Control System).
Do ra đời sau, kế thừa nền tảng công nghệ của cả PLC và DCS nên cả
hai hệ lai là sự pha trộn PLC và DCS. Hai hệ lai có khả năng thực hiện được
các q trình liên tục và gián đoạn, có khả năng quản lý được khoảng 10000
ngõ vào/ra.Hệ thống lai có các thiết bị nhỏ hơn các hệ DCS thương phẩm
nhưng tận dụng các ưu điểm thiết kế của hệ DCS thương phẩm.Các hệ lai
cung cấp việc sử dụng công nghệ Bus bao gồm Foundation Fieldbbus, AS-i,
Profibus và Device Net.Các hệ lai thường hỗ trợ các chuẩn mực OPC (OLE
for Process Control), XML và ODBC.Chúng cũng có rất ưu thế trong việc
tích hợp hệ thống lập kế hoạch cho doanh nghiệp các cấp thiết bị như điện
thoại không dây, máy nhắn tin và PDA.
Hầu hết các hệ lai đều được trang bị các chức năng điều khiển theo mẻ
theo khối và điều khiển giám sát. Ngoài ra, các công cụ hỗ trợ phát triển ứng
dụng với nhiều chức năng, giao diện thân thiện, ngôn ngữ lập trình bậc cao đã
được chuẩn hóa giúp cho các kỹ sư xây dựng phát triển một ứng dụng dễ dàng

và nhanh chóng hơn.
Hạn chế của ứng dụng điều khiển lai là do các thiết bị điều khiển nhỏ
dẫn tới lưu lượng truyền thơng lớn và nó sẽ hạn chế số lượng điểm vào ra, đặc
biệt khi hệ thống đòi hỏi chu trình điều khiển nhỏ. Với khả năng mở rộng dữ
liệu hạn chế, các hệ thống lai cũng không đủ phục vụ cho các ứng dụng lớn.
Một số hệ điều khiển lai có thể kể ra như: Delta V (Fisher-rosemount),
Plantcape (Holley well), Micro I/A (Foxboro), Simatic PCS7 (Siemens),
stardom (Yokogawa), Inductrial IT (ABB).
1.2.2.

Chức năng hệ thống


17

Hình 1.4. Hệ thống điều khiển bằng FCS
Hệ điều khiển FCS (Field control system) là hệ đều khiển cao cấp sử dụng các
bus trường xử lý các tín hiệu thơng minh.Khi sử dụng hệ điều khiển FCS có
thể tiết kiệm vật liệu công suất lắp đặt và nâng cao hiệu năng độ tin cậy của
hệ thống nhờ điều khiển tại chổ giảm tải bus.

Hình 1.5. Hệ thống điều khiển bằng FCS
Ngồi ra trong cơng nghiệp cịn có hệ điều khiển giám sát cục bộ, hệ thống
điều khiển giám sát trung tâm phẳng và phân cấp.


18

Hình 1.6. Điều khiển giám sát cục bộ

Hình 1.7. Điều khiển giám sát trung tâm phẳng


19

Hình 1.8. Điều khiển giám sát trung tâm phân cấp
Thiết bị điều khiển khả trình:
Thiết bị khả trình PLC (Programmable Logic Controller) là thiết bị điều khiển
logic có khả năng lập trình được, cho phép thực hiện linh hoạt các lệnh điều
khiển logic thơng qua ngơn ngữ lập trình.Các PLC đầu tiên xuất hiện vào năm
1968, là hệ thống đơn giản và cồng kềnh, người sử dụng gặp nhiều khó khăn
trong việc vận hành.Vì vậy các nhà thiết kế đã từng bước cải tiến chúng gọn
nhẹ, dễ vận hành hơn. Tuy nhiên việc lập trình cho hệ thống cịn khó khăn do
lúc này khơng có các thiết bị ngoại vi hỗ trợ cho cơng việc lập trình.Các PLC
hiện nay đã đáp ứng đầy đủ yêu cầu của người sử dụng, từ kích thước gọn
nhẹ, kết nối lập trình đơn giản, cho đến khả năng điều khiển đa dạng.
1.3. Mơ hình kết nối hệ thống mở:
Mơ hình OSI (Open Systems Interconnection Reference Model, viết ngắn là
OSI Model hoặc OSI Reference Model) - tạm dịch là Mơ hình tham chiếu kết
nối các hệ thống mở - là một thiết kế dựa vào nguyên lý tầng cấp, lý giải một
cách trừu tượng kỹ thuật kết nối truyền thơng giữa các máy vi tính và thiết kế
giao thức mạng giữa chúng. Mơ hình này được phát triển thành một phần
trong kế hoạch Kết nối các hệ thống mở (Open Systems Interconnection) do
ISO và IUT-T khởi xướng. Nó cịn được gọi là Mơ hình bảy tầng của OSI.


20

Mơ hình hệ thống mở:
Mơ hình OSI mơ tả phương thức truyền tin từ các chương trình ứng dụng của

một hệ thống máy tính đến các chương trình ứng dụng của một hệ thống khác
thông qua các phương tiện truyền thông vật lý. Thông tin từ một ứng dụng
trên hệ thống máy tính A sẽ đi xuống các lớp thấp hơn, cuối cùng qua các
thiết bị vật lý đến hệ thống máy tính B. Sau đó ở hệ thống B, thông tin sẽ đi từ
lớp thấp nhất đến cao nhất - chính là ứng dụng của hệ thống máy tính B. Như
vậy mỗi lớp trong hai hệ thống máy tính A, B đều truyền thông với nhau qua
một giao thức (Protocol) nào đó.
Mơ hình OSI gồm có 7 lớp: Lớp ứng dụng, lớp biểu diễn dữ liệu, lớp kiểm
soát nối, lớp vận chuyển, lớp mạng, lớp liên kết dữ liệu và lớp vật lý. Sau đây
là mô tả các lớp trong mơ hình OSI.

Hình 1.9. Mơ hình hệ thống mở
1.3.2. Chức năng các lớp
Tầng 1: Vật lý (Physical)
Tầng vật lý (Physical layer) là tầng dưới cùng của mơ hình OSI là. Nó mơ tả
các đặc trưng vật lý của mạng: Các loại cáp được dùng để nối các thiết bị, các
loại đầu nối được dùng , các dây cáp có thể dài bao nhiêu v.v... Mặt khác các
tầng vật lý cung cấp các đặc trưng điện của các tín hiệu được dùng để khi
chuyển dữ liệu trên cáp từ một máy này đến một máy khác của mạng, kỹ thuật
nối mạch điện, tốc độ cáp truyền dẫn.


21

Tầng vật lý không qui định một ý nghĩa nào cho các tín hiệu đó ngồi các giá
trị nhị phân 0 và 1. Ở các tầng cao hơn của mô hình OSI ý nghĩa của các bit
được truyền ở tầng vật lý sẽ được xác định.
Ví dụ: Tiêu chuẩn Ethernet cho cáp xoắn đôi 10 baseT định rõ các đặc trưng
điện của cáp xoắn đơi, kích thước và dạng của các đầu nối, độ dài tối đa của
cáp…

Khác với các tầng khác, tầng vật lý là khơng có gói tin riêng và do vậy khơng
có phần đầu (header) chứa thơng tin điều khiển, dữ liệu được truyền đi theo
dòng bit. Một giao thức tầng vật lý tồn tại giữa các tầng vật lý để quy định về
phương thức truyền (đồng bộ, phi đồng bộ), tốc độ truyền…
Các giao thức được xây dựng cho tầng vật lý được phân chia thành phân chia
thành hai loại giao thức sử dụng phương thức truyền thông dị bộ
(asynchronous) và phương thức truyền thông đồng bộ (synchronous).
·
Phương thức truyền dị bộ: khơng có một tín hiệu quy định cho sự đồng
bộ giữa các bit giữa máy gửi và máy nhận, trong q trình gửi tín hiệu máy
gửi sử dụng các bit đặc biệt START và STOP được dùng để tách các xâu bit
biểu diễn các ký tự trong dịng dữ liệu cần truyền đi. Nó cho phép một ký tự
được truyền đi bất kỳ lúc nào mà khơng cần quan tâm đến các tín hiệu đồng
bộ trước đó.
·
Phương thức truyền đồng bộ: sử dụng phương thức truyền cần có đồng
bộ giữa máy gửi và máy nhận, nó chèn các ký tự đặc biệt như SYN
(Synchronization), EOT (End Of Transmission) hay đơn giản hơn, một cái
"cờ " (flag) giữa các dữ liệu của máy gửi để báo hiệu cho máy nhận biết được
dữ liệu đang đến hoặc đã đến.
Tầng 2: Liên kết dữ liệu (Data link)
Tầng liên kết dữ liệu (data link layer) là tầng mà ở đó ý nghĩa được gán cho
các bít được truyền trên mạng. Tầng liên kết dữ liệu phải quy định được các
dạng thức, kích thước, địa chỉ máy gửi và nhận của mỗi gói tin được gửi
đi.Nó phải xác định cơ chế truy nhập thông tin trên mạng và phương tiện gửi
mỗi gói tin sao cho nó được đưa đến cho người nhận đã định.
Tầng liên kết dữ liệu có hai phương thức liên kết dựa trên cách kết nối các
máy tính, đó là phương thức "một điểm - một điểm" và phương thức "một
điểm - nhiều điểm".Với phương thức "một điểm - một điểm" các đường
truyền riêng biệt được thiết lâp để nối các cặp máy tính lại với nhau. Phương

thức "một điểm - nhiều điểm " tất cả các máy phân chia chung một đường
truyền vật lý.Các đường truyền kết nối kiểu "một điểm - một điểm" và "một
điểm - nhiều điểm".


22

Hình 1.10.
Các kiểu liên kết dữ liệu
Tầng liên kết dữ liệu cũng cung cấp cách phát hiện và sửa lỗi cơ bản để đảm
bảo cho dữ liệu nhận được giống hồn tồn với dữ liệu gửi đi.Nếu một gói tin
có lỗi không sửa được, tầng liên kết dữ liệu phải chỉ ra được cách thơng báo
cho nơi gửi biết gói tin đó có lỗi để nó gửi lại.
Các giao thức tầng liên kết dữ liệu chia làm 2 loại chính là các giao thức
hướng ký tư và các giao thức hướng bit. Các giao thức hướng ký tự được xây
dựng dựa trên các ký tự đặc biệt của một bộ mã chuẩn nào đó (như ASCII hay
EBCDIC), trong khi đó các giao thức hướng bit lại dùng các cấu trúc nhị phân
(xâu bit) để xây dựng các phần tử của giao thức (đơn vị dữ liệu, các thủ
tục…) và khi nhận, dữ liệu sẽ được tiếp nhận lần lượt từng bit một.
Tầng 3: Mạng (Network)
Tầng mạng (network layer) nhắm đến việc kết nối các mạng với nhau bằng
cách tìm đường (routing) cho các gói tin từ một mạng này đến một mạng
khác.Nó xác định việc chuyển hướng, vạch đường các gói tin trong mạng, các
gói này có thể phải đi qua nhiều chặng trước khi đến được đích cuối cùng.Nó
ln tìm các tuyến truyền thơng khơng tắc nghẽn để đưa các gói tin đến đích.
Tầng mạng cung các các phương tiện để truyền các gói tin qua mạng, thậm
chí qua một mạng của mạng (network of network).Bởi vậy nó cần phải đáp
ứng với nhiều kiểu mạng và nhiều kiểu dịch vụ cung cấp bởi các mạng khác
nhau.hai chức năng chủ yếu của tầng mạng là chọn đường (routing) và chuyển
tiếp (relaying). Tầng mạng là quan trọng nhất khi liên kết hai loại mạng khác

nhau như mạng Ethernet với mạng Token Ring khi đó phải dùng một bộ tìm
đường (quy định bởi tầng mạng) để chuyển các gói tin từ mạng này sang
mạng khác và ngược lại.
Đối với một mạng chuyển mạch gói (packet - switched network) - gồm tập
hợp các nút chuyển mạch gói nối với nhau bởi các liên kết dữ liệu. Các gói dữ
liệu được truyền từ một hệ thống mở tới một hệ thống mở khác trên mạng
phải được chuyển qua một chuỗi các nút.Mỗi nút nhận gói dữ liệu từ một
đường vào (incoming link) rồi chuyển tiếp nó tới một đường ra (outgoing


23

link) hướng đến đích của dữ liệu.Như vậy ở mỗi nút trung gian nó phải thực
hiện các chức năng chọn đường và chuyển tiếp.
Việc chọn đường là sự lựa chọn một con đường để truyền một đơn vị dữ liệu
(một gói tin chẳng hạn) từ trạm nguồn tới trạm đích của nó. Một kỹ thuật
chọn đường phải thực hiện hai chức năng chính sau đây:
·
Quyết định chọn đường tối ưu dựa trên các thơng tin đã có về mạng tại
thời điểm đó thơng qua những tiêu chuẩn tối ưu nhất định.
·
Cập nhật các thông tin về mạng, tức là thông tin dùng cho việc chọn
đường, trên mạng ln có sự thay đổi thường xuyên nên việc cập nhật là việc
cần thiết.

Hình 1.11.
Mơ hình chuyển vận các gói tin trong mạng chuyễn mạch gói
Người ta có hai phương thức đáp ứng cho việc chọn đường là phương thức xử
lý tập trung và xử lý tại chỗ.
·

Phương thức chọn đường xử lý tập trung được đặc trưng bởi sự tồn tại
của một (hoặc vài) trung tâm điều khiển mạng, chúng thực hiện việc lập ra
các bảng đường đi tại từng thời điểm cho các nút và sau đó gửi các bảng chọn
đường tới từng nút dọc theo con đường đã được chọn đó. Thơng tin tổng thể
của mạng cần dùng cho việc chọn đường chỉ cần cập nhập và được cất giữ tại
trung tâm điều khiển mạng.
·
Phương thức chọn đường xử lý tại chỗ được đặc trưng bởi việc chọn
đường được thực hiện tại mỗi nút của mạng. Trong từng thời điểm, mỗi nút


24

phải duy trì các thơng tin của mạng và tự xây dựng bảng chọn đường cho
mình. Như vậy các thơng tin tổng thể của mạng cần dùng cho việc chọn
đường cần cập nhập và được cất giữ tại mỗi nút.
Thông thường các thông tin được đo lường và sử dụng cho việc chọn đường
bao gồm:
·
Trạng thái của đường truyền.
·
Thời gian trễ khi truyền trên mỗi đường dẫn.
·
Mức độ lưu thông trên mỗi đường.
·
Các tài nguyên khả dụng của mạng.
Khi có sự thay đổi trên mạng (ví dụ thay đổi về cấu trúc của mạng do sự cố tại
một vài nút, phục hồi của một nút mạng, nối thêm một nút mới... hoặc thay
đổi về mức độ lưu thông) các thông tin trên cần được cập nhật vào các cơ sở
dữ liệu về trạng thái của mạng.

Hiện nay khi nhu cầu truyền thơng đa phương tiện (tích hợp dữ liệu văn
bản, đồ hoạ, hình ảnh, âm thanh) ngày càng phát triển địi hỏi các cơng nghệ
truyền dẫn tốc độ cao nên việc phát triển các hệ thống chọn đường tốc độ cao
đang rất được quan tâm.
Tầng 4: Vận chuyển (Transport)
Tầng vận chuyển cung cấp các chức năng cần thiết giữa tầng mạng và các
tầng trên.nó là tầng cao nhất có liên quan đến các giao thức trao đổi dữ liệu
giữa các hệ thống mở. Nó cùng các tầng dưới cung cấp cho người sử dụng các
phục vụ vận chuyển.
Tầng vận chuyển (transport layer) là tầng cơ sở mà ở đó một máy tính của
mạng chia sẻ thơng tin với một máy khác.Tầng vận chuyển đồng nhất mỗi
trạm bằng một địa chỉ duy nhất và quản lý sự kết nối giữa các trạm.Tầng vận
chuyển cũng chia các gói tin lớn thành các gói tin nhỏ hơn trước khi gửi đi.
Thơng thường tầng vận chuyển đánh số các gói tin và đảm bảo chúng chuyển
theo đúng thứ tự.
Tầng vận chuyển là tầng cuối cùng chịu trách nhiệm về mức độ an toàn trong
truyền dữ liệu nên giao thức tầng vận chuyển phụ thuộc rất nhiều vào bản chất
của tầng mạng. Người ta chia giao thức tầng mạng thành các loại sau:
·
Mạng loại A: Có tỷ suất lỗi và sự cố có báo hiệu chấp nhận được (tức là
chất lượng chấp nhận được). Các gói tin được giả thiết là khơng bị mất. Tầng
vận chuyển không cần cung cấp các dịch vụ phục hồi hoặc sắp xếp thứ tự lại.
·
Mạng loại B: Có tỷ suất lỗi chấp nhận được nhưng tỷ suất sự cố có báo
hiệu lại khơng chấp nhận được. Tầng giao vận phải có khả năng phục hồi lại
khi xẩy ra sự cố.


25

Mạng loại C: Có tỷ suất lỗi khơng chấp nhận được (không tin cậy) hay là
giao thức không liên kết. Tầng giao vận phải có khả năng phục hồi lại khi xảy
ra lỗi và sắp xếp lại thứ tự các gói tin.
Trên cơ sở loại giao thức tầng mạng chúng ta có 5 lớp giao thức tầng vận
chuyển đó là:
·
Giao thức lớp 0 (Simple Class - lớp đơn giản): cung cấp các khả năng rất
đơn giản để thiết lập liên kết, truyền dữ liệu và hủy bỏ liên kết trên mạng "có
liên kết" loại A. Nó có khả năng phát hiện và báo hiệu các lỗi nhưng khơng có
khả năng phục hồi.
·
Giao thức lớp 1 (Basic Error Recovery Class - Lớp phục hồi lỗi cơ
bản) dùng với các loại mạng B, ở đây các gói tin (TPDU) được đánh số.
Ngồi ra giao thức cịn có khả năng báo nhận cho nơi gửi và truyền dữ liệu
khẩn. So với giao thức lớp 0 giao thức lớp 1 có thêm khả năng phục hồi lỗi.
·
Giao thức lớp 2 (Multiplexing Class - lớp dồn kênh) là một cải tiến của
lớp 0 cho phép dồn một số liên kết chuyển vận vào một liên kết mạng duy
nhất, đồng thời có thể kiểm sốt luồng dữ liệu để tránh tắc nghẽn. Giao thức
lớp 2 không có khả năng phát hiện và phục hồi lỗi. Do vậy nó cần đặt trên
một tầng mạng loại A.
·
Giao thức lớp 3 (Error Recovery and Multiplexing Class - lớp phục hồi
lỗi cơ bản và dồn kênh) là sự mở rộng giao thức lớp 2 với khả năng phát hiện
và phục hồi lỗi, nó cần đặt trên một tầng mạng loại B.
Giao thức lớp 4 (Error Detection and Recovery Class - Lớp phát hiện và
phục hồi lỗi) là lớp có hầu hết các chức năng của các lớp trước và còn bổ sung
thêm một số khả năng khác để kiểm soát việc truyền dữ liệu.
Tầng 5: Giao dịch (Session)
Tầng giao dịch (session layer) thiết lập "các giao dịch" giữa các trạm trên

mạng, nó đặt tên nhất quán cho mọi thành phần muốn đối thoại với nhau và
lập ánh xa giữa các tên với địa chỉ của chúng. Một giao dịch phải được thiết
lập trước khi dữ liệu được truyền trên mạng, tầng giao dịch đảm bảo cho các
giao dịch được thiết lập và duy trì theo đúng qui định.
Tầng giao dịch còn cung cấp cho người sử dụng các chức năng cần thiết để
quản trị các giao dịnh ứng dụng của họ, cụ thể là:
·
Điều phối việc trao đổi dữ liệu giữa các ứng dụng bằng cách thiết lập và
giải phóng (một cách lơgic) các phiên (hay cịn gọi là các hội thoại dialogues)
·
Cung cấp các điểm đồng bộ để kiểm soát việc trao đổi dữ liệu.
·


26

Áp đặt các qui tắc cho các tương tác giữa các ứng dụng của người sử
dụng.
·
Cung cấp cơ chế "lấy lượt" (nắm quyền) trong quá trình trao đổi dữ liệu.
Trong trường hợp mạng là hai chiều luân phiên thì nẩy sinh vấn đề: hai người
sử dụng luân phiên phải "lấy lượt" để truyền dữ liệu. Tầng giao dịch duy trì
tương tác luân phiên bằng cách báo cho mỗi người sử dụng khi đến lượt họ
được truyền dữ liệu. Vấn đề đồng bộ hóa trong tầng giao dịch cũng được thực
hiện như cơ chế kiểm tra/phục hồi, dịch vụ này cho phép người sử dụng xác
định các điểm đồng bộ hóa trong dòng dữ liệu đang chuyển vận và khi cần
thiết có thể khơi phục việc hội thoại bắt đầu từ một trong các điểm đó
Ở một thời điểm chỉ có một người sử dụng đó quyền đặc biệt được gọi các
dịch vụ nhất định của tầng giao dịch, việc phân bổ các quyền này thông qua
trao đổi thẻ bài (token). Ví dụ: Ai có được token sẽ có quyền truyền dữ liệu,

và khi người giữ token trao token cho người khác thi cũng có nghĩa trao
quyền truyền dữ liệu cho người đó.
Tầng giao dịch có các hàm cơ bản sau:
·
Give Token cho phép người sử dụng chuyển một token cho một người sử
dụng khác của một liên kết giao dịch.
·
Please Token cho phép một người sử dụng chưa có token có thể yêu cầu
token đó.
·
Give Control dùng để chuyển tất cả các token từ một người sử dụng sang
một người sử dụng khác.
Tầng 6: Trình bày (Presentation)
Trong giao tiếp giữa các ứng dụng thông qua mạng với cùng một dữ liệu có
thể có nhiều cách biểu diễn khác nhau. Thơng thường dạng biểu diễn dùng
bởi ứng dụng nguồn và dạng biểu diễn dùng bởi ứng dụng đích có thể khác
nhau do các ứng dụng được chạy trên các hệ thống hoàn toàn khác nhau (như
hệ máy Intel và hệ máy Motorola). Tầng trình bày (Presentation layer) phải
chịu trách nhiệm chuyển đổi dữ liệu gửi đi trên mạng từ một loại biểu diễn
này sang một loại khác. Để đạt được điều đó nó cung cấp một dạng biểu diễn
chung dùng để truyền thông và cho phép chuyển đổi từ dạng biểu diễn cục bộ
sang biểu diễn chung và ngược lại.
Tầng trình bày cũng có thể được dùng kĩ thuật mã hóa để xáo trộn các dữ liệu
trước khi được truyền đi và giải mã ở đầu đến để bảo mật.Ngoài ra tầng biểu
diễn cũng có thể dùng các kĩ thuật nén sao cho chỉ cần một ít byte dữ liệu để
thể hiện thơng tin khi nó được truyền ở trên mạng, ở đầu nhận, tầng trình bày
bung trở lại để được dữ liệu ban đầu.
·