Chu yªn ngµ n h §iÖn tö
Nghiªn cøu m¹ng truyÒn th«ng c«ng nghiÖp
1. TÝnh cÊp thiÕt cña ®Ò tµi
1.1 T×nh h×nh thÕ giíi
- HiÖn nay xu thÕ c«ng nghiÖp hãa, hiÖn ®¹i hãa ®ang lµ mòi nhän vµ ®îc ®Æt
u tiªn hµng ®Çu.
- Trong xu thÕ c«ng nghiÖp hãa hiÖn ®¹i hãa Êy, vÊn ®Ò ®Æt ra tr íc tiªn khi
x©y dùng mét gi¶i ph¸p tù ®éng hãa kh«ng cßn lµ nªn hay kh«ng nªn, mµ lµ sù
lùa chän hÖ thèng m¹ng truyÒn th«ng nµo cho phï hîp víi yªu cÇu vµ nhiÖm vô
cña øng dông thùc tÕ.
1.2 HiÖn tr¹ng trong níc
- Níc ta ®ang bíc vµo héi nhËp quèc tÕ vÒ mäi mÆt. Trong ®ã, c«ng nghiÖp hãa
lµ vÊn ®Ò ®îc u tiªn sè mét.
- NÒn c«ng nghiÖp trong níc, mµ ®Æc biÖt lµ vÊn ®Ò truyÒn th«ng trong c«ng
nghiÖp cha ®ång bé
- Cha cã nhiÒu tµi liÖu chuÈn vÒ vÊn ®Ò nµy.
Tr íc t×nh h×nh trong níc vµ thÕ giíi nh vËy ®ßi hái ph¶i cã sù quan t©m nghiªn
cøu vÊn ®Ò M¹ng truyÒn th«ng c«ng nghiÖp mét c¸ch cô thÓ.
2. Néi dung khoa häc cña ®Ò tµi
2.1 C¬ së vÒ m¹ng truyÒn th«ng c«ng nghiÖp
M¹ng truyÒn th«ng c«ng nghiÖp hay m¹ng c«ng nghiÖp (MCN) lµ kh¸i niÖm
chung chØ c¸c hÖ thèng m¹ng truyÒn th«ng sè, truyÒn bit nèi tiÕp, ®îc sö dông ®Ó
ghÐp nèi c¸c thiÕt bÞ c«ng nghiÖp. C¸c hÖ thèng truyÒn th«ng c«ng nghiÖp hiÖn
nay cho phÐp liªn kÕt m¹ng ë nhiÒu møc kh¸c nhau. VÒ c¬ së kÜ thuËt, m¹ng c«ng
nghiÖp vµ c¸c hÖ thèng m¹ng m¸y tÝnh vµ m¹ng viÔn th«ng cã nhiÒu ®iÓm t ¬ng
®ång tuy nhiªn còng cã nh÷ng ®iÓm kh¸c biÖt.
H äc v iÖ n C«ng ng hÖ BC - V T
T u yÓ n t Ë p ®Ò t µ i ng h iªn cøu k hoa häc HS-SV
VËy, m¹ng truyÒn th«ng c«ng nghiÖp cã vai trß quan träng nh thÕ nµo trong
c¸c lÜnh vùc ®o l êng, ®iÒu khiÓn vµ tù ®éng hãa ngµy nay? Sö dông m¹ng truyÒn
th«ng c«ng nghiÖp, ®Æc biÖt lµ bus tr êng ®Ó thay c¸ch nèi ®iÓm - ®iÓm cæ ®iÓn
gi÷a c¸c thiÕt bÞ c«ng nghiÖp mang l¹i hµng lo¹t c¸c lîi Ých sau:
+ §¬n gi¶n hãa cÊu tróc liªn kÕt gi÷a c¸c thiÕt bÞ c«ng nghiÖp.
+ Gi¶m ®¸ng kÓ gi¸ thµnh d©y dÉn vµ c«ng l¾p ®Æt hÖ thèng.
+ N©ng cao ®é tin cËy vµ ®é chÝnh x¸c cña th«ng tin.
+ N©ng cao ®é linh ho¹t, tÝnh n¨ng më cña hÖ thèng.
+ §¬n gi¶n hãa/tiÖn lîi hãa viÖc chuÈn ®o¸n, ®Þnh vÞ lçi cña c¸c thiÕt bÞ.
+ N©ng cao kh¶ n¨ng t ¬ng t¸c gi÷a c¸c thµnh phÇn.
b)
a)
+ Më ra nhiÒu kh¶ n¨ng vµ kh¶ n¨ng øng dông míi cña hÖ thèng.
H ×nh 1 Nèi d©y tr uyÒn thèng (a) vµ nèi m¹ng c«ng
nghi Öp (b) 2.2 KiÕn thøc giao thøc chung
M¹ng c«ng nghiÖp tuy cã nh÷ng ®Æc ®iÓm kh¸c biÖt so víi c¸c hÖ thèng m¹ng
th«ng th êng nhng giao thøc mµ chóng sö dông trong truyÒn th«ng còng cã c¬ së cña
m« h×nh kiÕn tróc OSI vµ TCP/IP. §iÓm kh¸c biÖt trong giao thøc truyÒn th«ng
c«ng nghiÖp ®ã lµ trong mét hÖ thèng chØ sö dông mét sè tÇng nµo ®ã trong m«
h×nh kiÕn tróc OSI tïy theo môc ®Ých vµ yªu cÇu kÜ thuËt cña hÖ thèng ®ã.
2.3 C¸c hÖ thèng m¹ng c«ng nghiÖp tiªu biÓu
H äc v iÖ n C«ng ng hÖ BC - V T
Chu yªn ngµ n h §iÖn tö
HiÖn nay cã rÊt nhiÒu hÖ th«ng m¹ng c«ng nghiÖp ®ang ®îc sö dông. MÆc dï
®Òu ®îc ®a ra nh»m t¨ng hiÖu qu¶ trong truyÒn th«ng c«ng nghiÖp nhng do yªu
cÇu, môc ®Ých kh¸c nhau nªn gi÷a c¸c hÖ thèng còng cã nh÷ng ®iÓm riªng nh»m
phï hîp víi ®iÒu kiÖn thùc tÕ. Mét sè hÖ thèng tiªu biÓu trong truyÒn th«ng c«ng
nghiÖp cã thÓ nãi tíi ®ã lµ:
- Profibus : Bao gåm ba lo¹i t ¬ng thÝch víi nhau lµ Profibus-FMS, Profibus-DP
vµ Profibus-PA. Do nh÷ng yªu cÇu ®Æc tr ng ë cÊp tr êng mµ Profibus-FMS
chØ thùc hiÖn ë c¸c líp 1, líp 2 vµ líp 7, trong khi ®iÒu khiÓn DP vµ PA chØ
chuÈn hãa líp 1 vµ líp 2 trong m« h×nh OSI.
- CAN : §èi chiÕu víi m« h×nh qui chiÕu OSI, CAN ®Þnh nghÜa líp liªn kÕt
d÷ liÖu gåm hai líp con (LLC vµ MAC) còng nh phÇn chÝnh cña líp vËt lÝ.
Mét sè hÖ thèng tiªu biÓu dùa trªn CAN cã thÓ ®a ra lµ CANopen,
DeviceNet, SDS.
- DeviceNet : Ph¸t triÓn dùa trªn c¬ së cña CAN, dïng nèi m¹ng cho c¸c thiÕt
bÞ ®¬n gi¶n ë cÊp chÊp hµnh. Tuy nhiªn DeviceNet cßn bæ xung mét sè chi
tiÕt thùc hiÖn líp vËt lÝ vµ ®a ra mét sè ph¬ng thøc giao tiÕp kiÓu tay ®«i
(peer to peer) hay chñ/tí (master/slave).
- Modbus : C¬ chÕ giao tiÕp ë modbus phô thuéc vµo hÖ thèng truyÒn th«ng
cÊp thÊp. Modbus lµ giao thøc cho líp øng dông, c¸c thiÕt bÞ cã thÓ giao tiÕp
theo c¬ chÕ riªng cña m¹ng ®ã.
- Interbus-S : TËp giao thøc Interbus-S ®îc cÊu tróc thµnh 3 líp t ¬ng øng víi
m« h×nh OSI : líp vËt lÝ, líp liªn kÕt d÷ liÖu vµ líp øng dông. ¦ u thÕ ®Æc
biÖt cña Interbus-S lµ kh¶ n¨ngkÕt m¹ng nhiÒu chñng lo¹i thiÕt bÞ kh¸c
nhau vµ gi¸ thµnh võa ph¶i.
- AS-i : Môc ®Ých sö dông duy nhÊt cña AS-i lµ kÕt nèi c¸c thiÕt bÞ c¶m biÕn
vµ chÊp hµnh sè víi cÊp ®iÒu khiÓn. §Ó n©ng cao hiÖu suÊt vµ vµ ®¬n
gi¶n hãa viÖc thùc hiÖn c¸c vi m¹ch, toµn bé viÖc xö lÝ c¸c giao thøc ®îc gãi
gän chØ trong líp 1 (líp vËt lÝ).
2.4 §Ò xuÊt vÒ chuÈn dïng trong m¹ng c«ng nghiÖp quèc gia
H äc v iÖ n C«ng ng hÖ BC - V T
T u yÓ n t Ë p ®Ò t µ i ng h iªn cøu k hoa häc HS-SV
C¨n cø vµo ®iÒu kiÖn thùc tÕ vÒ khÝ hËu, ®Þa h×nh vµ ®iÒu kiÖn kinh tÕ ë
níc ta, em nhËn thÊy r»ng nÕu ph¶i cã mét chuÈn th«ng nhÊt dïng trong c¸c m¹ng
truyÒn th«ng c«ng nghiÖp ë ViÖt Nam th× ®ã cã thÓ lµ Profibus. Bëi v×, chuÈn
Profibus bao gåm ba lo¹i t ¬ng thÝch víi nhau lµ Profibus-FMS, Profibus-DP, vµ
Profibus-PA cã thÓ t ¬ng thÝch víi mäi hÖ thèng m¹ng truyÒn th«ng c«ng nghiÖp
vµ cã ®é an toµn cao tr íc nh÷ng ®iÒu kiÖn bÊt lîi nhÊt. §iÒu ®ã hoµn toµn phï hîp
víi ®iÒu kiÖn cña ViÖt Nam. MÆt kh¸c hiÖn nay c¸c s¶n phÈm cña Siemens ®ang
®îc sö dông rÊt réng r·i ë níc ta rÊt t ¬ng thÝch víi chuÈn nµy (ChÝnh chuÈn nµy
®· ®îc Trung Quèc - ®Êt níc n»m c¹nh níc ta – chän lµm chuÈn quèc gia vµo n¨m
2000).
2.5 M« h×nh lÝ thuyÕt ¸p dông trong ngµnh Bu chÝnh
Tr×nh tù cña viÖc ph©n chia tù ®éng nh sau:
- Ph©n chia thµnh c¸c thÓ lo¹i gièng nhau nh th, bu phÈm, bu kiÖn....
- Mçi lo¹i ®îc tù ®éng chuyÓn ®Õn khu vùc ph©n chia tiÕp theo cña
m×nh.
- Mçi lo¹i ®îc x¾p xÕp theo thø tù ®Þa chØ cÇn göi ®Õn dùa vµo c¸c
kÜ tù m· ho¸ ®îc ghi t rªn chóng theo mét qui ®Þnh chung.
- Sau khi ph©n chia chóng ®¬c tù ®éng chuyÓn ®Õn vÞ t rÝ cña
m×nh ®Ó chê chuyÓn ph¸t.
Dùa vµo t r×nh tù t rªn ta cã thÓ ®a ra mét m« h×nh nh sau:
Th , bu phÈm
Bé phËn ph©n chia
B¨ng chuyÒn
bu kiÖn...
theo lo¹i
Bé phËn ph©n chia
C¸c lo¹i ®·
theo m·
B¨ng chuyÒn
® î c x ¾ p x Õ p
H×nh 2 M« h×nh cÊp chÊp hµnh t¹i mét trung t©m
H äc v iÖ n C«ng ng hÖ BC - V T
Chu yªn ngµ n h §iÖn tö
Trong ®ã c¸c thiÕt bÞ t rªn h×nh ®îc nèi víi nhau vµ víi cÊp ®iÒu khiÓn
(PLC,PC) b»ng hÖ thèng bus t r êng. C¶ hÖ thèng nèi víi nhau t rong mét m«
h×nh m¹ng nh sau:
Qu¶ n lÝ c«ng ty M ¹ng c«ng ty
Qu¶ n lÝ s¶ n xuÊt
M¹ng xÝ nghiÖp
§iÒu k hiÓn gi¸m s¸t Bus hÖ thèng
§iÒu k hiÓn Bus tr êng
ChÊp hµnh
H ×nh 3 M « h×nh m¹ng tr uyÒn th«ng t¹i mét tr ung
t©m
3. Ph ¬ng ph¸p nghiªn cøu cña ®Ò tµi
M¹ng truyÒn th«ng c«ng nghiÖp lµ mét vÊn ®Ì cßn kh¸ míi mÎ ë n íc ta, chÝnh
v× lÏ ®ã cho nªn nghiªn cøu vÒ vÊn ®Ò nµy sÏ gÆp ph¶i rÊt nhiÒu khã kh¨n trong
viÖc t×m kiÕm tµi liÖu trong níc vµ cµng khã kh¨n h¬n trong vÊn ®Ò nghiªn cøu
thùc tÕ. Do ®ã, ®Ó nghiªn cøu ®Ò tµi nµy em ®· t×m kiÕm c¸c th«ng tin th«ng qua
H äc v iÖ n C«ng ng hÖ BC - V T
T u yÓ n t Ë p ®Ò t µ i ng h iªn cøu k hoa häc HS-SV
nhiÒu nguån tµi liÖu cã liªn quan trùc tiÕp hoÆc gi¸n tiÕp vÊn ®Ò nµy kÕt hîp víi
mét sè kiÕn thøc tham kh¶o thùc tÕ ë ph¹m vi nhá trong n íc. Tµi liÖu ®îc t×m
kiÕm th«ng qua :
+ Tµi liÖu cã liªn quan trªn c¸c t¹p chÝ khoa häc trong níc.
+ Th«ng tin trªn c¸c s¸ch trong níc vµ níc ngoµi cã liªn quan.
+ Trªn c¸c Webside cña c¸c h·ng lín nãi vÒ c¸c s¶n phÈm cña m×nh.
Tõ nh÷ng kiÕn thøc t×m tßi ®îc em sÏ tæng hîp l¹i th«ng qua sù ph©n tÝch vµ
ch¾t läc sao cho bµi viÕt cã tÝnh logic vµ khoa häc cao.
4. Kh¶ n¨ng øng dông thùc tiÔn cña ®Ò tµi
§Ò tµi cã thÓ lµm tµi liÖu nghiªn cøu, tham kh¶o trong häc tËp hay t×m hiÓu -
thªm vÒ m¹ng truyÒn th«ng c«ng nghiÖp.
§Ò tµi cã thÓ ¸p dông trong ngµnh Bu chÝnh nãi riªng vµ cã thÓ ¸p dông cho -
quèc gia vÒ c¸c chuÈn trong lÜnh vùc truyÒn th«ng c«ng nghiÖp.
