Tài liệu C4 6 signal transmission technology

© 2004, HOÀNG MINH SƠN Chương 1 Hệ thống thông tin công nghiệp 4.6 Kỹ thuật truyền dẫn 2/11/2006 4.6 Kỹ thuật truyền dẫn © 2004, HOÀNG MINH SƠN 1. 2. 3. 4. Phương thức truyền dẫn tín hiệu RS-232 RS-485 MBP 4.6 Kỹ thuật truyền dẫn © 2005 - HMS 2 1. Phương thức truyền dẫn tín hiệu ƒ Truyền không ₫ối xứng không ₫ối xứng hay ₫ơn cực (unbalanced mode, single-ended mode): — sử dụng ₫iện áp chênh lệch giữa một dây dẫn và ₫ất — Ví dụ: RS-232 D R © 2004, HOÀNG MINH SƠN Vo 4.6 Kỹ thuật truyền dẫn Vi © 2005 - HMS 3 Ưu nhược ₫iểm của phương thức ₫ơn cực © 2004, HOÀNG MINH SƠN ƒ Tiết kiệm dây dẫn ƒ Khả năng kháng nhiễu kém (nhiễu ngoại, nhiễu xuyên âm - crosstalk, chênh lệch ₫iện áp ₫ất) ƒ Phải sử dụng mức tín hiệu cao (hậu quả?) ƒ Tốc ₫ộ truyền kém (tại sao?) ƒ Khoảng cách truyền ngắn (tại sao?) 4.6 Kỹ thuật truyền dẫn © 2005 - HMS 4 ƒ Phương thức chênh lệch ₫ối xứng (balanced differential mode): — sử dụng ₫iện áp chênh lệch giữa hai dây dẫn A và B (hoặc - và +) — Ví dụ: RS-422, RS-485, MBP (IEC-611582) A D T B T R © 2004, HOÀNG MINH SƠN VCM 4.6 Kỹ thuật truyền dẫn VCM: Common Mode Voltage © 2005 - HMS 5 Ưu nhược ₫iểm của phương thức chênh lệch ₫ối xứng © 2004, HOÀNG MINH SƠN ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ Không tiết kiệm dây dẫn lắm Khả năng kháng nhiễu tốt Có thể sử dụng mức tín hiệu thấp Tốc ₫ộ truyền cao Khoảng cách truyền lớn 4.6 Kỹ thuật truyền dẫn © 2005 - HMS 6 2. RS-232 ƒ Tên chính thức: EIA/TIA-232, do Electronic Industry Association và Telecommunication Industry Association cùng xây dựng ƒ Tên thường dùng: RS-232 (RS: Recommended Standard) ƒ Các phiên bản: RS-232c, RS-232f, chuẩn sử dụng cho cổng COM của máy tính cá nhân thường là RS-232c ƒ Tương ứng với chuẩn châu Âu là CCITT V.24) © 2004, HOÀNG MINH SƠN ĐƯỜNG RS-232 DTE 4.6 Kỹ thuật truyền dẫn MODEM (DCE) MODEM (DCE) DTE VIỄN THÔNG © 2005 - HMS 7 Mức tín hiệu +25V R +15V 0 Giao diÖn RS-232 Khu vùc qu¸ ®é +3V -3V 1 Ph¹m vi lμm viÖc cho phÐp D © 2004, HOÀNG MINH SƠN -15V -25V ƒ Phương thức truyền: Đơn cực 4.6 Kỹ thuật truyền dẫn © 2005 - HMS 8 Một số ₫ặc ₫iểm cơ bản © 2004, HOÀNG MINH SƠN ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ Phương thức truyền dẫn không ₫ối xứng Chế ₫ộ truyền hai chiều ₫ồng thời (full duplex) Ghép nối ₫iểm-₫iểm Tốc ₫ộ truyền thấp (chuẩn: 19.2 kbps) Khoảng cách truyền ngắn (thông thường 15-30m) Ứng dụng chủ yếu: — Ghép nối PC-PC, PC-Modem — Ghép nối PC-PLC — Ghép nối PC hoặc PLC với các thiết bị ₫o, thiết bị thu thập dữ liệu, .... 4.6 Kỹ thuật truyền dẫn © 2005 - HMS 9 Giao diện cơ học (a) Sơ đồ giắc cắm DB-9 DSR RTS CTS RI (b) Sơ đồ chiều tín hiệu DCD RxD TxD DTR GND DSR RTS CTS RI DCD RxD TxD DTR © 2004, HOÀNG MINH SƠN GND 4.6 Kỹ thuật truyền dẫn DSR RTS CTS RI Data Set Ready Request To Send Clear To Send Ring Indicator DCD RxD TxD DTR GND Data Carrier Detect Receive Data Transmit Data Data Terminal Ready Ground © 2005 - HMS 10 Ví dụ ghép nối © 2004, HOÀNG MINH SƠN TxD RxD RTS CTS DTR DSR GND TxD RxD RTS CTS DTR DSR GND a) CÊu h×nh ghÐp nèi tèi thiÓu 4.6 Kỹ thuật truyền dẫn Transmit Data Receive Data Request To Send Clear To Send Data Terminal Ready Data Set Ready Ground TxD RxD RTS CTS DTR DSR GND TxD RxD RTS CTS DTR DSR GND b) ChÕ ®é b¾t tay © 2005 - HMS 11 3. RS-485 © 2004, HOÀNG MINH SƠN ƒ Tên chính thức EIA/TIA-485, phiên bản mới nhất là EIA/TIA-485b ƒ Truyền chênh lệch ₫ối xứng => các ưu ₫iểm ₫ã nêu ƒ Là chuẩn ₫ược sử dụng thông dụng nhất trong các hệ thống truyền thông công nghiệp (Profibus FMS/DP, Interbus, AS-Interface và các giao thức riêng khác...) 4.6 Kỹ thuật truyền dẫn © 2005 - HMS 12 Qui ₫ịnh mức tín hiệu +6V +5V Khu vùc qu¸ ®é +1.5V/+0.2V -1.5V/-0.2V © 2004, HOÀNG MINH SƠN 1 Ph¹m vi lμm viÖc cho phÐp 0 -5V -6V 4.6 Kỹ thuật truyền dẫn © 2005 - HMS 13 Cấu hình ghép nối hai dây D R R R © 2004, HOÀNG MINH SƠN D 4.6 Kỹ thuật truyền dẫn D RT RT R D © 2005 - HMS 14 Cấu hình ghép nối 4 dây Master D R Slave RT RT RT RT © 2004, HOÀNG MINH SƠN Slave 4.6 Kỹ thuật truyền dẫn R D R R D Slave D © 2005 - HMS 15 Một số ₫ặc ₫iểm cơ bản © 2004, HOÀNG MINH SƠN ƒ Phương thức truyền dẫn chênh lệch ₫ối xứng ƒ Chế ₫ộ truyền chủ yếu là hai chiều gián ₫oạn ƒ Ghép nối nhiều ₫iểm, số trạm tối ₫a/₫oạn mạng là 32 (tại sao?) ƒ Tốc ₫ộ truyền cao (có thể tới > 10Mbps) ƒ Khoảng cách truyền lớn (có thể tới 1200m) ƒ Có thể dùng tới 3 bộ lặp (4 ₫oạn mạng), trong thực tế có thể hơn ƒ Trở ₫ầu cuối: 100 hoặc 120Ohm 4.6 Kỹ thuật truyền dẫn © 2005 - HMS 16 ChiÒu dμi d©y (m) Quan hệ giữa tốc ₫ộ truyền và khoảng cách truyền (sử dụng ₫ôi dây xoắn AWG 24) 3000 1200 300 30 12 © 2004, HOÀNG MINH SƠN 3 100 4.6 Kỹ thuật truyền dẫn 1k 10k 100k 1M 10M Tèc ®é truyÒn (bit/s) © 2005 - HMS 17 Tại sao số trạm là 32? © 2004, HOÀNG MINH SƠN ƒ Theo qui ₫ịnh chuẩn, một bộ kích thích tín hiệu phải ₫ảm bảo dòng tổng cộng 60mA vừa ₫ủ ₫ể cung cấp cho: — Hai trở ₫ầu cuối mắc song song tương ứng tải 60Ω (120Ω tại mỗi ₫ầu) với ₫iện áp tối thiểu 1,5V => 25mA — 32 tải ₫ơn vị mắc song song với dòng 1mA qua mỗi ₫ơn vị tải (trường hợp xấu nhất) => 32mA. 4.6 Kỹ thuật truyền dẫn 1mA -7V -3V 5V 12V -0.8mA Khái niệm đơn vị tải © 2005 - HMS 18 4. MBP (IEC 61158-2) © 2004, HOÀNG MINH SƠN ƒ MBP (Manchester Coded, Bus-Powered): — Ứng dụng chủ yếu trọng công nghiệp chế biến — Khả năng dùng trong môi trường yêu cầu an toàn cháy nổ — Mã Manchester, truyền ₫ồng bộ — Khả năng ₫ồng tải nguồn — Truyền chênh lệch ₫ối xứng, mức tín hiệu chênh lệch 0,75-1V — Tốc ₫ộ truyền 31,25kbps (cố ₫ịnh) — Số trạm tối ₫a 32/₫oạn, 126/toàn mạng, tối ₫a 4 bộ lặp — Khoảng cách truyền tối ₫a 1900m/₫oạn => 9500m/toàn mạng — Trở ₫ầu cuối 100Ohm — Áp dụng trong Foundation Fieldbus, Profibus-PA 4.6 Kỹ thuật truyền dẫn © 2005 - HMS 19