intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Giáo trình Mạng truyền thông công nghiệp (Nghề: Điện tử công nghiệp - Trình độ: Cao đẳng) - Trường Cao đẳng nghề Cần Thơ

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:63

Thêm vào BST
Báo xấu
21
lượt xem 9
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình "Mạng truyền thông công nghiệp (Nghề: Điện tử công nghiệp - Trình độ: Cao đẳng)" được biên soạn với mục tiêu giúp sinh viên trình bày được các chuẩn truyền thông; nắm được nguyên lý hoạt động và cấu trúc hoạt động của 2 mạng Profibus và AS-I; mô tả được cấu trúc mạng truyền thông trong công nghiệp;...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Mạng truyền thông công nghiệp (Nghề: Điện tử công nghiệp - Trình độ: Cao đẳng) - Trường Cao đẳng nghề Cần Thơ

  1. GT MTTCN 01-2015.docx ../../../../soft/offic2019/Product%20key%20office%202019.docx TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bảng hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. 1
  2. GT MTTCN 01-2015.docx ../../../../soft/offic2019/Product%20key%20office%202019.docx LỜI GIỚI THIỆU Mạng truyền thông công nghiệp là một trong những mô đun chuyên môn nghề của nghề Điện tử công nghiệp được biên soạn dựa theo chương trình khung đã xây dựng và ban hành năm 2021 của trường Cao đẳng nghề Cần Thơ dành cho nghề Điện tử công nghiệp hệ Cao đẳng. Giáo trình được biên soạn làm tài liệu học tập, giảng dạy nên giáo trình đã được xây dựng ở mức độ đơn giản và dễ hiểu, trong mỗi bài học đều có thí dụ và bài tập thực hành tương ứng để áp dụng và làm sáng tỏ phần lý thuyết. Khi biên soạn, nhóm biên soạn đã dựa trên kinh nghiệm thực tế giảng dạy, tham khảo đồng nghiệp, tham khảo các giáo trình hiện có và cập nhật những kiến thức mới có liên quan để phù hợp với nội dung chương trình đào tạo và phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung được biên soạn gắn với nhu cầu thực tế. Nội dung giáo trình được biên soạn với lượng thời gian đào tạo 45 giờ gồm có: Bài 01: MĐ34-01: Khái quát về mạng truyền thông công nghiệp Bài 02: MĐ34-02: Các thành phần tiêu biểu trong hệ thống mạng Bài 03: MĐ34-03: Mạng Profibus Bài 04: MĐ34-04: Mạng AS-I Trong quá trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu cũng như khoa học và công nghệ phát triển có thể điều chỉnh thời gian và bổ sung những kiên thức mới cho phù hợp. Trong giáo trình, chúng tôi có đề ra nội dung thực hành của từng bài để người học cũng cố và áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ năng. Tuy nhiên, tùy theo điều kiện cơ sở vật chất và trang thiết bị, có thề sử dụng cho phù hợp. Mặc dù đã cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng được mục tiêu đào tạo nhưng không tránh được những khiếm khuyết. Rất mong nhận được đóng góp ý kiến của các thầy, cô giáo, bạn đọc để nhóm biên soạn sẽ hiệu chỉnh hoàn thiện hơn. Cần Thơ, ngày tháng 9 năm 2021 Tham gia biên soạn 1. Chủ biên: Nguyễn Tuấn Khanh 2
  3. GT MTTCN 01-2015.docx ../../../../soft/offic2019/Product%20key%20office%202019.docx MỤC LỤC Trang TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN..........................................................................................1 LỜI GIỚI THIỆU........................................................................................................2 MỤC LỤC.................................................................................................................... 3 GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN.............................................................................................5 BÀI 1: KHÁI QUÁT VỀ MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP.......................7 1. Giới thiệu................................................................................................................... 7 2. Ứng dụng................................................................................................................... 8 3. Phân loại các cấp tự động hóa...................................................................................8 4. Thực hành................................................................................................................ 11 BÀI 2: CÁC THÀNH PHẦN TIÊU BIỂU TRONG HỆ THỐNG MẠNG..................12 1. Các hệ thống mạng tiêu biểu....................................................................................12 1.1. Profibus.................................................................................................................12 1.2. Can........................................................................................................................ 12 1.3. DeviceNet.............................................................................................................. 13 1.4. Modbus.................................................................................................................. 13 2. Ghép các mạng........................................................................................................13 2.1. Repeater................................................................................................................. 13 2.2. Bridge.................................................................................................................... 14 2.3. Router.................................................................................................................... 14 2.4. Gateway................................................................................................................. 15 3. Mạng Simatic........................................................................................................... 15 3.1. Các cấp trong Simatic............................................................................................16 3.2. Các Subnet trong SIMATIC..................................................................................16 4. Mạng PROFIBUS....................................................................................................19 5. Thực hành................................................................................................................ 20 BÀI 3: MẠNG PROFIBUS.........................................................................................21 1. Giới Thiệu...............................................................................................................21 2. Công nghệ Profibus.................................................................................................21 2.1. Giao thức truyền thông..........................................................................................21 2.2. Công nghệ truyền dẫn............................................................................................22 3. Đặc tính của PROFIBUS.........................................................................................24 4. Truyền thông với PROFIBUS -DP..........................................................................25 4.1. Truyền thông với Profibus-DP..............................................................................25 4.2. Truyền thông với PROFIBUS-FMS......................................................................25 5. Mạng PROFIBUS-DP.............................................................................................26 6. Giới thiệu module EM277.......................................................................................26 7. Chương trình sử dụng EM277 – S7-200 kết nối với S7-300 qua profibus...............26 7.1. Các thông số kỹ thuật của EM277.........................................................................27 7.2. Thiết lập địa chỉ và họat động của các đèn báo hiệu..............................................27 7.3. Kết nối S7-200 thông qua EM277 như là một trạm tớ (DP Slave)........................28 7.4. Thiết lập truyền thông...........................................................................................30 7.5. Các vùng bộ nhớ đặc biệt liên quan.......................................................................32 8. Thực hành................................................................................................................ 33 BÀI 4: MẠNG AS-I.....................................................................................................34 3
  4. GT MTTCN 01-2015.docx ../../../../soft/offic2019/Product%20key%20office%202019.docx 1. Giới thiệu chung về vị trí mạng AS-I.......................................................................34 2. Các AS-I MASTER.................................................................................................39 2.1. AS-I Master PLC S7-200......................................................................................39 2.2. AS-I Master PLC S7-300......................................................................................41 3. Các thành phần của mạng AS-I...............................................................................42 3.1. Cáp AS-I................................................................................................................ 42 3.2. AS-I Repeater/Extender.........................................................................................44 3.3. Bộ định địa chỉ......................................................................................................46 4. Chế độ AS-I Master.................................................................................................46 4.1. Nguyên tắc Master/Slave trong AS-I.....................................................................46 4.2. Hoạt động của AS-I Slave.....................................................................................47 5. Hệ thống AS-I.......................................................................................................... 49 5.1. Thiết lập hệ thống AS-I.........................................................................................49 5.2. Hệ thống truyền dữ liệu AS-I................................................................................50 6. AS-I Master Module CP 243-2................................................................................50 6.1. Giới thiệu Module CP 243-2.................................................................................50 6.2. Đặc tính kỹ thuật của Module CP 243-2................................................................52 7. Giao tiếp giữa CP 243-2 và CPU S7-200.................................................................55 7.1. Giới thiệu module CP243-2...................................................................................55 7.2. Đặc tính kỹ thuật của CP 234-2.............................................................................56 7.3. Giao tiếp giữa CP 243-2 và PLC s7-200...............................................................56 7.4. Truy cập dữ liệu của các AS-I Slave.....................................................................59 8. Thực hành................................................................................................................ 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................63 4
  5. GT MTTCN 01-2015.docx ../../../../soft/offic2019/Product%20key%20office%202019.docx GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP Mã mô đun: MĐ 34 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun: - Vị trí: Mô đun được bố trí dạy sau hoặc song song các môn Điều khiển lập trình cỡ nhỏ, Robot Công nghiệp, Lắp đặt vận hành HTCĐT, Điều khiển thủy lực..... - Tính chất: Là môn bắt buộc - Ý nghĩa và vai trò của mô đun: Điện tử là một ngành phát triển rất nhanh có nhiều ứng dụng trong khoa học đời sống xã hội. Mạng truyền thông công nghiệp đã và đang đóng vai trò quang trọng trong khoa học kỹ thuật và công nghệ. 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 toàn bộ quá trình sản xuất và hệ thống điều khiển. Mục tiêu mô đun: - Kiến thức: + Trình bày được các chuẩn truyền thông. + Trình bày được nguyên lý hoạt động và cấu trúc hoạt động của 2 mạng Profibus và AS-I. Mô tả được cấu trúc mạng truyền thông trong công nghiệp - Kỹ năng: + Khai báo được địa chỉ giao tiếp EM277 – S7-200 kết nối với S7-300 qua profibus + Khai báo được địa chỉ giao tiếp giữa S7-200 và CP 243-2 - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Có sáng kiến, tìm tòi, khám phá trong quá trình học tập và công việc. + Có khả năng tự định hướng, chọn lựa phương pháp tiếp cận thích nghi với các bài học. + Có năng lực đánh giá kết quả học tập và nghiên cứu của mình. Tự học tập, tích lũy kiến thức, kinh nghiệm để nâng cao trình độ chuyên môn. III. Nội dung mô đun: 1. Nội dung tổng quát và phân bổ thời gian: Thời gian (giờ) Thực hành, thí Số Tên các bài trong mô đun Tổng Lý nghiệm, Kiểm TT số thuyết thảo luận, tra Chương tập Bài 1: Khái quát về mạng truyền 1 4 2 2 thông công nghiệp 1. Giới thiệu 0.5 0.5 2. Ứng dụng 0.5 0.5 3. Phân loại các cấp tự động hóa 1 1 4. Thực hành 2 2 2 Bài 2: Các thành phần tiêu biểu trong 4 2 2 5
  6. GT MTTCN 01-2015.docx ../../../../soft/offic2019/Product%20key%20office%202019.docx hệ thống mạng 1. Các hệ thống mạng tiêu biểu 0.5 0.5 2. Ghép các mạng 0.5 0.5 3. Mạng Simatic 0.5 0.5 4. Mạng PROFIBUS 0.5 0.5 5. Thực hành 2 2 3 Bài 3: Mạng Profibus 16 5 10 1 1. Giới thiệu 0.5 0.5 2. Công nghệ Profibus 0.5 0.5 3. Đặc tính Profibus 0.5 0.5 4. Truyền thông với Profibus 0.5 0.5 5. Mạng Profibus- DP 0.5 0.5 6. Giới thiệu modun EM 277 0.5 0.5 7. Chương trình sử dụng EM277 – S7- 2 2 200 kết nối với S7-300 qua profibus. 8. Thực hành 10 10 Kiểm tra 1 1 4 Bài 4: Mạng AS-I 21 6 14 1 1. Giới thiệu chung về vị trí của mạng 0.5 0.5 AS-I 2. Các AS-I master 0.5 0.5 3. Các thành phần của mạng AS-I 0.5 0.5 4. Chế độ AS-I 0.5 0.5 5. Hệ thống AS-I 0.5 0.5 6. ASI master mođun CP234-2 0.5 0.5 7. Giao tiếp giữa S7-200 và CP 243-2 2 2 8. Thực hành 15 1 14 Kiểm tra 1 1 Bài 1: Khái quát về mạng truyền 1 4 2 2 thông công nghiệp 1. Giới thiệu 0.5 0.5 Cộng 45 15 28 2 6
  7. GT MTTCN 01-2015.docx ../../../../soft/offic2019/Product%20key%20office%202019.docx BÀI 1: KHÁI QUÁT VỀ MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP Mã bài: MĐ 34-01 Giới thiệu: Trong bài này nêu khái quát vấn đề điều khiển trong công nghiệp, giúp sinh viên có thêm một tầm nhìn mới mẽ về một cách thức điều khiển công nghiệp trong một tương lai gần ở nước ta. Mục tiêu: - Hiểu các vấn đề cơ bản trong mạng truyền thông. - Phân biệt được các mạng trong công nghiệp, các ứng dụng và tầm quang trọng của hệ mở. - Chủ động, sáng tạo an toàn cẩn thận trong quá trình học tập. Nội dung chính: 1. Giới thiệu Mạng truyền thông công nghiệp hay mạng công nghiệp là một khái niệm chung chỉ các hệ thống thông 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 công ty… Về cơ sở kỹ thuật, mạng công nghiệp và các hệ thống mạng viễn thông có nhiều đểm tương đồng tuy nhiên cũng có các điểm khác biệt sau: - Mạng viễn thông 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…), 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 trò chủ yếu. Vì vậy các dạng thông tin cần trao đổi bao gồm cả tiếng nói, hình ảnh, văn bản và dư liệu. - Đối với mạng công nghiệp thuần túy là các thiết bị công nghiệp, nên dạng thông tin quan tâm duy nhất là dữ liệu. Kỹ thuật truyền thông dụng trong mạng viễn thông cũng rất phong phú, trong khi kỹ thuật truyền dữ liệu theo chế độ bit nối tiếp là đặc trưng của mạng công nghiệp -Mạng truyền thông công nghiệp thực chất là một dạng đặc biệt của mạng máy tính, có thể so sánh với mạng máy tính thông thường ở các điểm giống nhau và khác nhau như sau: + Kỹ thuật truyền thông số hay truyền dữ liệu là đặc trưng chung. + 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 công ty) trong mô hình phân cáp của mạng công nghiệp. + Yêu cầu về tính năng thời gian thực, độ tin cậy và khả năng tương thích trong môi trường công nghiệp của mạng truyền thông công nghiệp cao hơn so với một mạng máy tính thông 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 nhóm 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 thông. Trong khi đó, cho đến nay các hệ thống mạng công nghiệp thường có tính chất độc lập, phạm vi hoạt động tương đối hẹp. 7
  8. GT MTTCN 01-2015.docx ../../../../soft/offic2019/Product%20key%20office%202019.docx 2. Ứng dụng 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 toàn bộ quá 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 thông tin: Khi dùng 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 không có cách nào nhận biết. Nhờ kỹ thuật truyền thông số, không những thông tin truyền đi khó bị sai lệch hơn mà các thiết bị nối mạng còn có thêm khả năng tự phát hiện lỗi và chuẩn đoán 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 thông 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 thiết bị nhiều hãng 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 đoán, định vị lỗi, sự cố các thiết bị: Với một đường truyền duy nhất, không những các thiết bị có thể trao đổi dữ liệu quá trình mà còn có thể gửi cho nhau các dữ liệu tham số, dữ liệu trạng thái, dữ liệu cảnh báo và dữ liệu chuẩn đoán. Các thiết bị có thể tích hợp khả năng tự chuẩn đoán, 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 dụng các kiến trúc điều khiển mới như điều khiển phân tán, điều khiển giám sát hoặc chuẩn đoán lỗi từ xa qua Internet, tích hợp thông tin của hệ thống điều khiển và giám sát với thông tin điều hành sản xuất và quản lý công ty. 3. Phân loại các cấp tự động hóa Để phân loại và phân tích đặc trưng của các hệ thống mạng truyền thông công nghiệp, ta dựa vào mô hình phân cấp quen thuộc cho các công ty, xí nghiệp sản xuất. Mô hình này thể hiện nhiều phân cấp khác nhau theo từng chức năng: 8
  9. GT MTTCN 01-2015.docx ../../../../soft/offic2019/Product%20key%20office%202019.docx Hình 1.1: Tháp mạng truyền thông công nghiệp Ta nhận thấy càng ở những cấp dưới thì các chức năng càng mang tính chất cơ bản hơn và đòi 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 đòi hỏi thời gian phản ứng nhanh nhưng lượng thông 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. Mô 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 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 biến. 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: 9
  10. GT MTTCN 01-2015.docx ../../../../soft/offic2019/Product%20key%20office%202019.docx 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. Thông tin không những được trao đổi theo chiều dọc mà còn 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 dùng cho cả hai cấp này. Đối với bus hệ thống, tùy theo lĩnh vực ứng dụng mà đòi hỏi về tính năng thời gian thực có được đặt ra một cách nghiêm ngặt hay không. Thời gian phản ứng tiêu biểu nằm trong khoảng một vài trăm mili giây, 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 dùng khái niệm bus điều khiển. Vai trò của bus điều khiển là phục vụ trao đổi dữ liệu thời gian thực giữa các trạm điều khiển trong một hệ thống có cấu trúc phân tán. Bus điều khiển thông thường có tốc độ truyền không 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 phòng 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 toán, 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. Ngoài ra, thông 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 không yêu 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 mô hình phân cấp hệ thống truyền thông 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 công ty là kết nối các máy tính văn phòng của các xí nghiệp, cung cấp các dịch vụ kết nối các máy tính văn phòng 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 10
  11. GT MTTCN 01-2015.docx ../../../../soft/offic2019/Product%20key%20office%202019.docx về mặt vật lý nhưng chia thành nhiều phạm vi và nhóm mạng làm việc riêng biệt. Mạng công ty đòi hỏi về tốc độ truyền thông và độ an toàn tin cậy cao. 4. Thực hành Phương pháp thực hiện - Sinh viên chia nhóm từ 4 đến 6 sinh viên để thảo luận nhóm - Ghi nhận kết quả thảo luận của nhóm - Cử đại diện báo cáo kết quả thảo luận trước lớp Nội dung thảo luận Câu 1: So sánh các cấp tự động hóa trong nhà máy Câu 2: Trình bày ứng dụng của mạng truyền thông công nghiệp Những trọng tâm cần chú ý trong bài - Khái niệm về mạng truyền thông công nghiệp. - Ứng dụng của mạng truyền thông công nghiệp - Phân loại các cấp tự động hóa trong nhà máy của mạng truyền thông công nghiệp. Bài tập mở rộng và nâng cao - Trình bày sự khác biệt giữa mạng truyền thông công nghiệp và mạng viễn thông. - Nêu các ví dụ về sử dụng các chuẩn truyền thông? chuẩn nào được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay? Yêu cầu về đánh giá kết quả học tập bài 1 Nội dung: - Về kiến thức: Mô tả được cấu trúc mạng truyền thông trong công nghiệp. - Về kỹ năng: Trình bày được các chuẩn truyền thông. - Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Có tác phong công nghiệp, ý thức tổ chức kỷ luật, khả năng làm việc độc lập cũng như phối hợp làm việc nhóm trong quá trình thực tập. Phương pháp: - Về kiến thức: Được đánh giá bằng hình thức kiểm tra viết, trắc nghiệm. - Về kỹ năng: Hệ thống được các cấp tự động hóa trong nhà máy của mạng truyền thông công nghiệp. - Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Đánh giá phong cách học tập 11
  12. GT MTTCN 01-2015.docx ../../../../soft/offic2019/Product%20key%20office%202019.docx BÀI 2: CÁC THÀNH PHẦN TIÊU BIỂU TRONG HỆ THỐNG MẠNG Mã bài: MĐ 34-02 Giới thiệu: Trong bài học này sẽ trình bày khái quát về các thành phần cơ bản của 1 hệ thống mạng PLC trong công nghiệp. Với các mạng cơ bản như Profibus, AS-I,.. Mục tiêu: - Sinh viên nắm được các mạng truyền thông tiêu biểu trong công nghiệp - Hiểu các thiết bị dùng để kết nối mạng. - Chủ động, sáng tạo và an toàn trong quá trình học tập. Nội dung chính: 1. Các hệ thống mạng tiêu biểu 1.1. Profibus PROFIBUS là 1 bus trường được phát triển tại Đức từ năm 1987 và được chuẩn hoá trong DIN 19245. Chuẩn quốc gia này đã trở thành chuẩn châu Âu EN 50170 trong năm 1996 và chuẩn quốc tế IEC 61158 vào đầu năm 2000. Với mục đích quảng bá cũng như hỗ trợ phát triển và sử dụng sản phẩm tương thích PROFIBUS, một hiệp hội người dùng đã được thành lập mang tên PROFIBUS Nutzerorganisation (PNO). PROFIBUS định nghĩa các đặc tính của một hệ thống bus dùng kết nối các thiết bị trường với các thiết bị điều khiển và giám sát. PROFIBUS là một hệ thống nhiều chủ (Multi Master), cho phép các thiết bị điều khiển tự động, các trạm kỹ thuật và hiển thị quá trình cũng như các phụ kiện phân tán cùng làm việc trên cùng mạng bus. Hai loại thiết bị được phân biệt là: Các thiết bị chủ (master) có khả năng kiểm soát truyền thông trên bus. Một trạm chủ có thể gửi thông tin khi nó giữ quyền truy nhập bus. Một trạm chủ còn được gọi là trạm tích cực. Các thiết bị tớ (slave) là các thiết bị trường như vào/ra phân tán, cảm biến và cơ cấu chấp hành. Chúng không được nhận quyền truy cập bus mà chỉ được phép xác nhận hoặc trả lời một thông tin nhận từ trạm chủ khi được yêu cầu. Một trạm tớ được gọi là trạm thụ động. Một trạm tớ chỉ phải thực hiện ít dịch vụ hơn, tức xử lý giao thức đơn giản hơn so với các trạm chủ, vì vậy giá thành thường thấp hơn nhiều. PROFIBUS bao gồm ba loại thương thích với nhau là PROFIBUS – FMS, PROFIBUS – DP, PROFIBUS – PA. Trong khi PROFIBUS – FMS được dùng chủ yếu cho việc nối mạng các máy tính điều khiển và điều khiển giám sát, thì PROFIBUS – DP được xây dựng tối ưu cho việc kết nối các thiết bị trường với các máy tính điều khiển. PROFIBUS – PA là kiểu đặc biệt được sử dụng trong các lĩnh vực tự động hoá các quá trình có môi trường dể cháy nổ, đặc biệt trong công nghiệp chế biến. Nếu không kể tới giá thành thiết bị tương đối cao, thì PROFIBUS là giải pháp chuẩn, đáng tin cậy cho nhiều phạm vi ứng dụng khác nhau, đặc biệt là ứng dụng có yêu cầu cao về tính năng thời gian thực. 1.2. Can CAN (Controller Area Network) xuất phát là một phát triển chung của hai hãng Bosch và Intel phục vụ việc nối mạng trong các phương tiện giao thông cơ giới để thay thế cách nối điểm – điểm cổ điển, sau được chuẩn hoá quốc tế trong ISO 11898. Trong một số chủng loại ôtô cỡ lớn, chiều dài dây dẫn tổng cộng trong cách nối điểm – điểm có thể lên tới vài km, tính riêng khối lượng dây lên tới hàng trăm kg. Chỉ cần quan tâm tới yếu tố này cũng thấy hiệu quả của việc sử dụng một hệ thống bus trường như CAN. Nhờ tốc độ truyền dẫn tương đối cao ở khoảng cách ngắn cũng như ưu thế ở một số 12
  13. GT MTTCN 01-2015.docx ../../../../soft/offic2019/Product%20key%20office%202019.docx đặc tính kỹ thuật khác mà công nghệ này cũng đã tham nhập được vào một số lĩnh vực tự động hoá quá trình công nghiệp. 1.3. DeviceNet DeviceNet là một hệ thống bus được hãng Allen – Bradley phát triển dựa trên cơ sở của CAN, dùng nối mạng cho các thiết bị đơn giản ở cấp chấp hành. Sau này, chuẩn DeviceNet đã được chuyển sang dạng mở dưới sự quản lý của hiệp hội ODVA (Open DeviceNet Vendor Association) và được dự thảo chuẩn hoá IEC 62026 – 3. DeviceNet không chỉ đơn thuần là chuẩn giao thức cho lớp ứng dụng của CAN mà còn bổ sung một số chi tiết thực hiện lớp vật lý và đưa ra các phương thức giao tiếp kiểu tay đôi (peer – to – peer) hoặc chủ / tớ (Master / Slave). Cấu hình mạng là đường trục / đường nhánh, trong đó chiều dài đường nhánh hạn chế dưới 6m, ba tốc độ truyền quy định là 125 Kbps, 250 Kbps, 500 Kbps, tương ứng với các chiều dài tối đa của đường trục là 500m, 250m, 100m. Một mạng DeviceNet cho phép ghép nối tối đa 64 trạm. Khác với CAN, mỗi thành viên trong một mạng DeviceNet được đặt một địa chỉ trong khoảng 0 – 63, được gọi là MAC –ID (Medium Access Control Identifier). Việc bổ sung hay bỏ đi một trạm có thể thực hiện ngay trong khi mạng còn đóng nguồn. 1.4. Modbus Modbus là một giao thức của hãng Modicon phát triển. Theo mô hình ISO/OSI thì Modbus thực chất là một chuẩn giao thức và dịch vụ thuộc lớp ứng dụng, vì vậy có thể được thực hiện trên các cơ chế vận chuyển cấp thấp như TCP/IP, MAP (Manufactoring Message Protocol), Modbus Plus và ngay cả qua đường truyền nối tiếp RS232. Modbus định nghĩa một tập hợp rộng các dịch vụ phục vụ trao đỗi dữ liệu quá trình, dữ liệu điều khiển và dữ liệu chuẩn đoán. Tất cả các bộ điều khiển của Modicon đều sử dụng Modbus là ngôn ngữ chung. Modbus mô tả quá trình giao tiếp giữa một bộ điều khiển với các thiết bị khác thông qua có chế yêu cầu/ đáp ứng. Vì lí do đơn giản nên Modbus có ảnh hưởng tương đối mạnh đối với các hệ PLC của các nhà sản xuất khác. Cụ thể, trong mỗi PLC người ta cũng có thể tìm thấy một tập hợp con các dịch vụ đã đưa ra trong Modbus. Đặc biệt trong các hệ thống thu thập dữ liệu và điều khiển giám sát (SCADA), Modbus hay được sủ dụng trên các đường truyền RS-232 ghép nối giữa các thiết bị dữ liệu đầu cuối (PLC, PC, RTU) với thiết bị truyền dữ liệu (Modem). 2. Ghép các mạng Để đảm bảo thông tin liên tục giữa các subnet khác nhau trong quá trình truyền thông cần có các phần tử ghép đặc biệt. Phụ thuộc vào độ phức tạp của việc ghép và sự khác biệt của các subnet được ghép mà các phần tử ghép mạng được sử dụng có thể là Repeater, Bridge hoặc gateway. 2.1. Repeater Repeater sao chép lại thông tin nhận được qua cáp gửi đến phía phải ghép và khuếch đại nó trong quá trình. Tất cả các lớp của trạm truyền thông không nhìn thấy sự hoạt động của repeater, nghĩa là lớp vật lý của cả hai mạng phải giống nhau. Người ta thường dùng repeater để mở rộng một subnet có sẵn, thí dụ một hệ thống bus sử dụng repeater. 13
  14. GT MTTCN 01-2015.docx ../../../../soft/offic2019/Product%20key%20office%202019.docx Hình 2.1: Hệ thống bus sử dụng repeater 2.2. Bridge Người ta sử dụng các bridge để ghép các subnet có cùng protocol trong lớp Data link (LLC). Môi trường truyền và kỹ thuật truy cập bus (MAC) của các subnet được liên kết có thể khác nhau. Các Bridge thường được sử dụng khi các mạng cục bộ có các cấu trúc (topology) khác nhau được nối kết lại hoặc khi các cấu trúc đặc biệt phải được kết nối với các subnet qua các ứng dụng đặc biệt. Hình 2.2: Hệ thống bus sử dụng bridge 2.3. Router Router được dùng để nối các mạng ISO khác nhau ở các lớp 1 và 2. Router cũng xác định tối ưu đường truyền thông, tối ưu một thông điệp qua một mạng hiện có (routing). Khoảng cách ngắn nhất hoặc trì hoãn truyền nhỏ nhất có thể làm tiêu chuẩn cho con đường tối ưu. Router thực hiện công việc của nó bằng cách thay đổi địa chỉ nguồn và địa chỉ đích ở lớp mạng. Hình 2.3: Hệ thống bus sử dụng router 14
  15. GT MTTCN 01-2015.docx ../../../../soft/offic2019/Product%20key%20office%202019.docx 2.4. Gateway Gateway dùng để nối kết các network có cấu trúc khác nhau, nghĩa là có thể kết nối hai subnet khác nhau bất kỳ. Trong mô hình chuẩn của ISO thì công việc của gateway là chuyển đổi các protocol của các lớp. Gateway cũng cho phép kết nối các mạng chuẩn ISO với không phải ISO. Hình 2.4: Hệ thống bus sử dụng gateway 3. Mạng Simatic SIMATIC NET là mạng truyền thông cho phép kết nối với các bộ điều khiển của SIEMENS, các máy tính chủ, các trạm làm việc. SIMATIC NET bao gồm các mạng truyền thông, các thiết bị truyền dữ liệu, các phương pháp truyền thông dữ liệu, các giao thức và dịch vụ truyền dữ liệu giữa các thiết bị, các module cho phép kết nối mạng LAN (CP – Communication Processor hoặc IM – Interface Module). Với hệ thống SIMATIC NET, SIEMENS cung cấp hệ thống truyền thông mở cho nhiều cấp khác nhau của các quá trình tự động hoá trong môi trường công nghiệp. Hệ truyền thông SIMATIC NET dựa trên nhiều tiêu chuẩn quốc tế ISO/OSI (International Standardization Organisation / Open System Interconnection). Cơ sở của các hệ thống truyền thông này là các mạng cục bộ (LANs), có thể thực hiện theo nhiều cách khác nhau: điện học, quang học, không dây hoặc kết hợp cả ba cách trên. Theo các yêu cầu về chức năng các lớp trong tổ chức điều hành, quản lý sản xuất thì mạng công nghiệp được chia thành nhiều cấp bao gồm: cấp điều hành quản lý, cấp phân xưởng, cấp trường và cấp cơ cấu chấp hành – cảm biến - đối tượng. Theo phương pháp tổ chức hệ thống như trên SIMATIC cung cấp các loại sub-net như: Mạng PPI. Mạng MPI. Mạng AS-i. Mạng PROFIBUS. Mạng ETHERNET công nghiệp. Hình 2.5: Mạng simatic 15
  16. GT MTTCN 01-2015.docx ../../../../soft/offic2019/Product%20key%20office%202019.docx 3.1. Các cấp trong Simatic Các yêu cầu cho tự động hóa được phân loại theo cấp tự động hóa như hình sau: Cấp quản trị mạng (Management Level) Ở cấp quản trị, các công việc giám sát được xử lý thì ảnh hưởng đến toàn bộ các công việc. Chúng bao gồm lưu trữ các giá trị, thông số quá trình cũng như tối ưu hóa và phân tích các chứa năng xử lý, xuất các kết quả thành báo cáo, in ấn và truyền tải thông tin. Cấp Cell Ở cấp này, các chứa năng tự động hóa và tối ưu hóa được xử lý tự động. Cấp này các PLC, PC và HMI được nối kết lại với nhau. Cấp Field Cấp field là cấp nối kết giữa những nơi lắp đặt các máy móc và các PLC. Các thiết bị trường đo lường, báo hiệu và phát các lệnh từ cấp cell đến các máy móc. Ở cấp này thường sắp xếp truyền thông phân cấp, nghĩa là nhiều thiết bị trường truyền thông với một master. Cấp Process: Cấp này chính là cấp của Actuator/Sensor, ở cấp này thì master truyền thông với các actuator và sensor được nối vào subnet. Đặc điểm là thời gian đáp ứng nhanh với số bit dữ liệu nhỏ. 3.2. Các Subnet trong SIMATIC Mạng PPI PPI (Point to Point Interface) thực hiện truyền thông nối tiếp điểm tới điểm. Ghép nối điểm tới điểm có thể là ghép nối giữa hai thiết bị tự động hoá với nhau, hay ghép nối giữa thiết bị với máy tính hoặc với thiết bị truyền thông khác. PPI có những tính chất đặc trưng sau đây: Ghép nối giữa hai thiết bị truyền thông một cách trực tiếp hay thông qua driver đặc biệt. Có thể sử dụng các thủ tục riêng được định nghĩa truyền kiểu ASCII. Thông số kỹ thuật của PPI Số lượng trạm 2 Cổng vật lý RS 232C (V24)20mA (TTY) RS 422/485 Tốc độ truyền 300 bit/s ¸ 76,8 Kbit/s cho cổng RS 232C;300 bit/s ¸ 19,2 Kbit/s cho cổng RS 422/485 Khoảng cách truyền 10 m cho cổng RS 232; 1000 m cho cổng RS422/485 Dịch vụ truyền thông ASCII-Driver3964 (R), RK 512, Printdriver và các loại Driver đặc biệt khác Hình 2.6: Mạng PPI Mạng MPI MPI (Multi Point Interface) là một subnet của SIMATIC. Mạng MPI được sử dụng cho cấp trường hay cấp phân xưởng với yêu cầu về khoảng cách giữa các trạm không lớn. Mạng chỉ cho phép liên kết với một số thiết bị của SIMATIC như S7/M7 và C7. Thiết lập mạng MPI phục vụ cho mục đích ghép nối một số lượng hạn chế các trạm (không quá 32 trạm) và dung lượng truyền thông nhỏ với tốc độ truyền tối đa là 16
  17. GT MTTCN 01-2015.docx ../../../../soft/offic2019/Product%20key%20office%202019.docx 187,5 Kbps. Phương pháp thâm nhập đường dẫn được chọn cho mạng MPI là Token Passing. Mạng MPI có những đặc điểm cơ bản sau: Các thiết bị trong mạng thuộc SIMATIC S7/M7 và C7 vì vậy cho phép thiết lập mạng đơn giản. Mạng được thiết lập với số lượng hạn chế các thành viên và chỉ có khả năng trao đổi một dung lượng thông tin nhỏ. Truyền thông thông qua bảng dữ liệu toàn cục gọi tắt là GD (Global Data). Bằng phương pháp này cho phép thiết lập bảng truyền thông giữa các trạm trong mạng trước khi thực hiện truyền thông. Có khả năng liên kết nhiều CPU và PG/OP với nhau. Các thông số kỹ thuật của mạng MPI: Chuẩn SIEMENS Số trạm cho phép Max 32 Phương pháp thâm nhập đường dẫn Token Passing Tốc độ truyền thông Max 187,5 Kbit/s Môi trường truyền dẫn Đôi dây kép có bọc kim chống nhiễu, cáp quang (thuỷ tinh hoặc chất dẻo) Chiều dài lớn nhất của mạng 50 m, với Repeater 1100 m,với cáp quang qua OLM>100 km Cấu trúc mạng (Topology) Đường thẳng, cây, hình sao và vòng tròn Dịch vụ truyền thông Các hàm chức năng của S7 Bảng dữ liệu truyền thông toàn cục (GD) Hình 2.7: Mạng MPI Mạng AS-I AS-i (Actuator Sensor Interface) giao diện cảm biến cơ cấu chấp hành, mạng chỉ có một chủ duy nhất. Phương pháp thâm nhập đường dẫn là phương pháp Master – Slave, một phương pháp hoàn toàn tối ưu cho những mạng chỉ có duy nhất một thiết bị là chủ. AS-i sẽ có cấu trúc thật là đơn giản nếu như các cơ cấu chấp hành và các cảm biến đều là các thiết bị kiểu số (Digital Input/Digital Output – DI/DO), khi thiết bị kiểu analog phải sử dụng các bộ chuyển đổi tín hiệu chuẩn của SIEMENS. Trong mạng chỉ có trạm chủ có quyền điều khiển quá trình trao đổi thông tin. Trạm chủ (Master) gọi tuần tự từng trạm tớ (Slave) tới một và đòi hỏi các trạm này gửi dữ liệu lên trên trạm chủ hoặc nhận dữ liệu từ trạm chủ. Những tính chất đặc trưng của AS-i: AS-i là mạng tối ưu cho các thiết bị chấp hành và cảm biến số. Quá trình trao đổi dữ liệu được thực hiện thông qua đường dẫn từ cơ cấu chấp hành/cảm biến với trạm chủ, đường dẫn này đồng thời là đường cung cấp nguồn cho các cảm biến. 17
  18. GT MTTCN 01-2015.docx ../../../../soft/offic2019/Product%20key%20office%202019.docx AS-i có thể ghép nối với các cơ cấu chấp hành có kích thước 1 bit đến 8 bit theo tiêu chuẩn IP 65 và liên kết trực tiếp với quá trình. Hoạt động của AS-i không cần thiết lập cấu hình trước. Các thông số kỹ thuật của AS-i: - Chuẩn: AS-i theo chuẩn IEC TG 178. - Số lượng trạm cho phép: 1 Master và max 31 Slave. - Phương pháp thâm nhập đường dẫn: Master – Slave. - Tốc độ truyền: 167 Kbit/s. - Môi trường truyền thông: Dây dẫn thẳng không bọc. - Khoảng cách giữa các thiết bị trong mạng: 300 m với Repeater. - Kiểu nối: Đường thẳng, cây, sao. - Dịch vụ truyền thông: AS-i Function Hình 2.8: Mạng AS-I Mạng Ethernet công nghiệp IE (Industrial Ethernet) mạng Ethernet công nghiệp là mạng phục vụ cho cấp quản lý và cấp phân xưởng để thực hiện truyền thông giữa máy tính và các hệ thống tự động hoá. Nó phục vụ cho việc trao đổi một lượng thông tin lớn, truyền thông trên một phạm vi rộng. Các bộ xử lý truyền thông dùng trong mạng luôn kiểm tra xem đường dẫn có bị chiếm dụng không. Nếu không thì một trạm nào đó trong mạng có thể gửi điện tín đi, khi xảy ra xung đột trên mạng vì có hai trạm gửi thì ngừng ngay lại và quá trình gửi điện tín được thực hiện lại sau một thời gian nhất định, thời gian này được xác định theo luật toán học ngẫu nhiên. Mạng Ethernet công nghiệp có những tính chất đặc trưng sau: Mạng Ethernet công nghiệp sử dụng thủ tục truyền thông ISO và TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol). Theo phương pháp thâm nhập đường dẫn đã chọn (CSMA/CD – Carrier Sense Multiple Access with Collision Detecion) thì các thành viên trong mạng Ethernet công nghiệp đều bình đẳng với nhau. Theo tiêu chuẩn truyền thông ISO và ISO on TCP thì các trạm không phải của SIEMENS cũng có khả năng tích hợp vào mạng, nói một cách khác Ethernet công nghiệp là mạng truyền thông mở. Các thông số của mạng Ethernet công nghiệp: Chuẩn truyền thông: IEEE 802.3 Số lượng trạm: Max 1024 trạm Phương pháp thâm nhập đường dẫn: CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) Môi trường truyền thông: - Dây dẫn: áp đồng và cáp đôi dây xoắn 18
  19. GT MTTCN 01-2015.docx ../../../../soft/offic2019/Product%20key%20office%202019.docx - Cáp quang: Cáp thuỷ tinh hoặc chất dẻo - Kiểu nối: Đường thẳng, cây, hình sao và vòng tròn - Dịch vụ truyền thông: S7-Function ISO-Transport ISO-on-TCP Hình 2.9: Mạng Ethernet 4. Mạng PROFIBUS PROFIBUS - Process Field Bus. Đây là một chuẩn truyền thông được SIEMENS phát triển từ năm 1987 trong DIN 19245. PROFIBUS được thiết lập theo phương pháp hệ truyền thông mở, không phụ thuộc vào nhà chế tạo (Open Communication Network) phục vụ cho các cấp phân xưởng và cấp trường. Mạng PROFIBUS tuân theo chuẩn EN 50170 cho phép kết nối các bộ điều khiển PLC, các thiết bị vào/ra phân tán, các bộ lập trình PC/PG, các cơ cấu chấp hành, các thiết bị hãng khác. Mạng PROFIBUS được cung cấp theo ba chủng loại tương thích nhau: PROFIBUS – DP (Distributed Peripheral) phục vụ cho việc trao đổi thông tin nhỏ nhưng đòi hỏi tốc độ truyền nhanh. PROFIBUS – DP được xây dựng tối ưu cho việc kết nối các thiết bị trường với máy tính điều khiển. PROFIBUS – DP phát triển nhằm đáp ứng yêu cầu cao về tính năng thời gian trong trao đổi dữ liệu, giữa cấp điều khiển cũng như các bộ PLC hoặc các máy tính công nghiệp với các ngoại vi phân tán ở cấp trường như các thiết bị đo, truyền động và van. Việc trao đổi chủ yếu được thực hiện tuần hoàn theo cơ chế Master/Slave. Với số trạm tối đa trong một mạng là 126, PROFIBUS – DP cho phép sử dụng cấu hình một trạm chủ (Mono Master) hoặc nhiều trạm chủ (Multi Master). Một đặc trưng nữa của PROFIBUS – DP là tốc độ truyền cao, có thể lên tới 12 Mbit/s. PROFIBUS – FMS (Fieldbus Message Specification) trao đổi lượng thông tin trung bình giữa các thành viên bình đẳng với nhau trong mạng. PROFIBUS – FMS được dùng chủ yếu cho việc nối mạng các máy tính điều khiển và giám sát. Mạng này chỉ thực hiện ở các lớp 1, 2, 7 theo mô hình quy chiếu OSI. Do đặc điểm của các ứng dụng trên cấp điều khiển và điều khiển giám sát, dữ liệu chủ yếu được trao đổi với tính chất không định kỳ. PROFIBUS – PA (Process Automation) được thiết kế riêng cho những khu vực nguy hiểm. PROFIBUS – PA là sự mở rộng của PROFIBUS – DP về phương pháp truyền dẫn an toàn trong môi trường dễ cháy nổ theo chuẩn IEC 61158-2. PROFIBUS – PA là loại bus trường thích hợp cho các hệ thống điều khiển phân tán trong các ngành công nghiệp hoá chất và hoá dầu. Thiết bị chuyển đổi (DP/PA-Link) được sử dụng để tích hợp đường mạng PA với mạng PROFIBUS DP. Điều này đảm 19
  20. GT MTTCN 01-2015.docx ../../../../soft/offic2019/Product%20key%20office%202019.docx bảo cho toàn bộ thông tin có thể được truyền liên tục trên hệ thống mạng PROFIBUS bao gồm cả DP và PA Hình 2.10: Mạng Profibus 5. Thực hành Phương pháp thực hiện - Sinh viên chia nhóm từ 4 đến 6 sinh viên để thảo luận nhóm - Ghi nhận kết quả thảo luận của nhóm - Cử đại diện báo cáo kết quả thảo luận trước lớp Nội dung thảo luận Câu hỏi 1: Trình bày các hệ thống mạng tiêu biểu. Câu hỏi 2: Trình bày ưu khuyết điểm của các hệ thống mạng. Những trọng tâm cần chú ý trong bài - Lịch sử ra đời của mỗi hệ thống mạng. - Cấu trúc cơ bản của một hệ thống mạng. Bài tập mở rộng và nâng cao - Trình bày sự khác biệt giữa các hệ thống mạng. - Nêu các ví dụ về sử dụng các hệ thống mạng? hệ thống mạng nào được dùng nhiều nhất và rộng rãi nhất hiện nay? Yêu cầu về đánh giá kết quả học tập bài 2 Nội dung: - Về kiến thức: Mô tả được các mạng truyền thông tiêu biểu trong công nghiệp. - Về kỹ năng: Lựa chọn đúng thiết bị đúng kết nối mạng. - Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Có tác phong công nghiệp, ý thức tổ chức kỷ luật, khả năng làm việc độc lập cũng như phối hợp làm việc nhóm trong quá trình thực tập. Phương pháp: - Về kiến thức: Được đánh giá bằng hình thức kiểm tra viết, trắc nghiệm. - Về kỹ năng: Lựa chọn đúng thiết bị đúng kết nối mạng trong mạng truyền thông công nghiệp. - Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Đánh giá phong cách học tập 20
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2428 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
63=>0