Tài liệu Mạng truyền thông công nghiệp

OPTIMIZE TRADING AND TECHNOLOGY SERVICE COMPANY LIMITED AND RESEARCH CENTRAL AND ELECTRICAL ELECTRONIC ENGINEERING M¹ng truyÒn th«ng c«ng nghiÖp Biên soạn: KS. Lê Thân ThS. Nguyễn Kim Ánh CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU http://optimize.com.vn; email: [email protected] 1 M¹ng truyÒn th«ng c«ng nghiÖp Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông và mạng TTCN Section 2: Mô hình ISO Section 3: Kiến trúc mạng (topology) và môi trường truyền dẫn Section 4: Các thiết bị sử dụng cho cấp liên mạng Section 5: Các phương pháp điều khiển truy nhập môi trường Section 6: Mô hình phân cấp trong mạng TTCN Section 7: ASi Section 8: CANopen CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU http://optimize.com.vn; email: [email protected] 2 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 TỐI ƯU http://optimize.com.vn; email: [email protected] 3 M¹ng truyÒn th«ng c«ng nghiÖp Section 1 Khái niệm cơ bản về truyền thông và mạng TTCN CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU http://optimize.com.vn; email: [email protected] 4 Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông Những khái niệm cơ bản về truyền thông  Truyền thông là khái niệm dùng để chỉ sự trao đổi thông tin giữa các đối tác (communications partner) với nhau. Data Transmission Medium Receiver Medium Receiver Data Transmitter/Receiver Transmission Transmitter/Receiver  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 hiệu là môi trường để chuyển tải thông tin.  Dữ hiệu là phần thông tin có ích. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU http://optimize.com.vn; email: [email protected] 5 Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông Các phương pháp truyền tín hiệu  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 TỐI ƯU http://optimize.com.vn; email: [email protected] 6 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 TỐI ƯU http://optimize.com.vn; email: [email protected] 7 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. 10110101001 101110101001 Các bit trong 1 byte được truyền lần lượt theo thứ tự trước – sau.  Truyền song song (parallel transmission): Các bit trong 1 byte được truyền đồng thời cùng một lúc. Sử dụng cho khoảng cách truyền ngắn. Chất lượng của tín hiệu tỉ lệ nghịch với số kênh truyền. 1 0 1 1 0 1 0 1 CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU http://optimize.com.vn; email: [email protected] 8 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): Dữ 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 TỐI ƯU http://optimize.com.vn; email: [email protected] 9 Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông Kết luận Do nguyên nhân về giá thành và tính bền vững mà trong hầu hết các mạng truyền thông đều sử dụng kiểu truyền dữ liệu dạng số nối tiếp không đồng bộ hai chiều gián đoạn. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU http://optimize.com.vn; email: [email protected] 10 Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông Có bao nhiêu mạng truyền thông trong công nghiệp? Seriplex Echolon ASi us odb M CAN WorldFIP Ethernet ldbus e i F n a tio Found /IP FIPWAY Modbus Serial CC -Lin k FIPIO Pl us ???... ay Modbus TCP/IP elw bu s Un i-T M od S D S pe No CA PROFINET Profibus Interbus Fo LonW un o rk s da tio nF et n DeviceNet a iel r Ethernet Industrial db Int u s LonBus T HAR n CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU http://optimize.com.vn; email: [email protected] 11 Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông Network là gì?  Là một nhóm thiết bị (communication partner) được kết nối cùng với nhau theo một cấu trúc nào đó nhằm mục đích trao đổi hoặc chia sẻ thông tin, tài nguyên cho nhau trong một môi tường truyền dẫn chung. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU http://optimize.com.vn; email: [email protected] 12 Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông Tại sao phải kết nối mạng (network connection)?  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 TỐI ƯU http://optimize.com.vn; email: [email protected] 13 Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông Tại sao phải kết nối mạng (network connection)? CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU http://optimize.com.vn; email: [email protected] 14 Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông Cần có những gì để xây dựng mạng (network)? 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 TỐI ƯU http://optimize.com.vn; email: [email protected] 15 Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông Các kiểu mạng cơ sở  Master/Slave:  Peer to Peer:  Server/Client:  Subnet (mạng con)  Hệ thống truyền thông có dự phòng CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU http://optimize.com.vn; email: [email protected] 16 Các kiểu mạng cơ sở Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông  Master/Slave:  Ví dụ:  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 ngoại vi phân bố hoặc contrller với MCC hoặc cotroller với mạng ASi… CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU http://optimize.com.vn; email: [email protected] 17 Các kiểu mạng cơ sở Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông  Peer to Peer:  Administration được phân bố đều cho các đối tác truyền thông (cùng cấp).  Môi trường truyền thông được chia sẽ cho nhau.  Ví dụ: CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU http://optimize.com.vn; email: [email protected] 18 Các kiểu mạng cơ sở 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: CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU http://optimize.com.vn; email: [email protected] 19 Các kiểu mạng cơ sở Section 1: Khái niệm cơ bản về truyền thông  Subnet (mạng con): Subnet là toàn bộ các thành phần vật lý, chuẩn, giao thức, dịch 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 giữa 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 vụ điều khiển và quản lý hai subnet Profibus DP vừa làm nhiệm vụ của gateway để liên kết ba subnet lại với nhau. CÔNG TY TNHH TM&DVKT TỐI ƯU http://optimize.com.vn; email: [email protected] 20