Mang truyen thong cong nghiep

Chương I Mạng máy tính
• Khái niệm mạng máy tính
• Phân loại mạng máy tính
Edit and upload by 1
lythanhthuan@gmail.com

Mạng máy tính
ü Mạng máy tính là mạng bao gồm ít nhất hai máy
tính kết nối với nhau thông qua đường truyền vật
lí cho phép chúng chia xẻ dữ liệu và tài nguyên .

Dịch vụ mạng
ü DÞch vô tËp tin
ü DÞch vô in
ü DÞch vô th«ng ®iÖp
ü DÞch vô th- môc
ü DÞch vô øng dông
ü DÞch vô c¬ së d ữ liÖu

Phân loại mạng
• Theo mô hình mạng
• Theo qui mô mạng
• Theo cấu trúc liên kết của mạng

Phân loại theo mô hình mạng
• Loại mạng bình đẳng
• Loại mạng theo mô hình khách chủ Client/Server
• Loại mạng hỗn hợp

Mô hình mạng bình đẳng

Clients
Server
Mô hình mạng khách chủ Client/Server

Phân loại theo qui mô mạng
• Mạng cục bộ LAN( Local Area Network)
• Mạng đô thị MAN(Metropolitan Area Network)
• Mạng diện rộng WAN(Wide Area Network)

Phân loại theo Topology
• Mạng bus
• Mạng hình sao
• Mạch vòng
• Mạng hình lưới

Trunk
Mạng bus

Mạng hình sao

Mạng hình vòng

Mạng hình lưới

Chương 2 Mạng truyền thông
công nghiệp
• Khái niệm mạng truyền thông công nghiệp
• Phân loại và đặc trưng của hệ thống mạng truyền
thông công nghiệp

Mạng truyền thông công nghiệp
ü M ạng truy ền thông công nghiệp là khái niệm chung để
chỉ các hệ thống truyền thông số, truyền bit nối tiếp dùng
để ghép nối các thiết bị dùng trong công nghiệp.
ü Các hệ thống truyền thông công nghiệp hiện nay cho
phép liên kết mạng ở nhiều mức khác nhau, từ các cơ cấu
chấp hành, cảm biến đến cấp điều khiển giám sát, cấp điều
hành xí nghiệp và quản lí công ty.

Ưu điểm của mạng công nghiệp
ü Đ¬n gi ản hãa cÊu tróc liªn kÕt gi ữa c¸c thiÕt bÞ
c«ng nghiÖp
ü Gi ảm ®¸ng kÓ gi¸ thµnh d©y nèi vµ c«ng l¾p ®Æt
hÖ thèng
ü N©ng cao ®é tin cËy vµ ®é chÝnh x¸c cña th«ng tin
nhê truyÒn th«ng sè
ü N©ng cao ®é linh ho¹t, tÝnh n ăng më cña hÖ thèng

Ø Đ¬n gi ản hãa, tiÖn lîi hãa viÖc chÈn ®o¸n, ®Þnh vÞ lçi,
sù cè cña çc thiÕt bÞ
Ø N©ng cao kh ả n ăng t-¬ng t¸c gi ữa çc thµnh phÇn
(phÇn cøng vµ phÇn mÒm) nhê çc giao diÖn chuÈn
Ø Më ra nhiÒu chøc n ăng vµ kh ả n ăng øng dông míi
cña hÖ thèng, vÝ dô çc øng dông ®iÒu khiÓn ph©n t¸n,
®iÒu khiÓn gi¸m s¸t hoÆc chÈn ®o¸n lçi tõ xa qua Internet.

Mô hình phân cấp chức năng
của một nhà máy công nghiệp

Chương 3 Cơ sở kĩ thuật của
mạng truyền thông công nghiệp
• Các khái niệm cơ bản
• Chế độ truyền tải
• Cấu trúc mạng (Topology)
• Kiến trúc giao thức
• Truy nhập bus
• Bảo toàn dữ liệu

• Mã hoá bit
• Các chuẩn truyền dẫn
• Các thiết bị liên kết mạng

Truyền thông, truyền dữ liệu và
truyền tín hiệu
ü Truyền thông
ü Đối tác truyền thông
ü Giao thức truyền thông
ü Đường truyền vật lí
ü Tốc độ truyền dữ liệu
ü Dải thông đường truyền
ü Mã hoá/giải mã

Tính năng thời gian thực
ü Độ nhanh nhạy
ü Tính tiền định
ü Độ tin cậy, kịp thời
ü Tính bền vững

Chế độ truyền tải
ü Truyền song song hay nối tiếp
ü Truyền đồng bộ hay không đồng bộ
ü Truyền một chiều (simplex), hai chiều gián
đoạn (half-duplex), hai chiều toàn phần

1
0
1
0
0
1
1
0
Truyền bit song song
10010110
Truyền bit nối tiếp

10110010
Bé ph¸t Bé thu
Simplex
10110010
Bé thu ph¸t Bé thu ph¸t
Half-Duplex
10110010
Bé thu ph¸t Bé thu ph¸t
10110010
Full-Duplex

Cấu trúc mạng Topology
ü Các kiểu liên kết mạng
ü Cấu trúc bus
ü Cấu trúc mạch vòng tích cực
ü Cấu trúc hình sao
ü Cấu trúc cây

Liên kết
ü Liên kết điểm- điểm (point to point)
ü Liên kết điểm- nhiều điểm (multi-drop)
ü Liên kết nhiều điểm (multi point)

Cấu trúc bus
ü Kiểu daisy-chain
ü Kiểu trunk-line/drop line
ü Kiểu mạch vòng không tích cực

Kiểu daisy-chain
trunk-line
drop-line
Kiểu trunk-line/drop line

Cấu trúc mạch vòng không tích cực

Cấu trúc mạch vòng
Mạch vòng không có điều khiển trung tâm

Master
Mạch vòng có điều khiển trung tâm

Master
Station
HUB
Station Station Station
Cấu trúc hình sao

Station Master
R
R
Master
Station
Station
G
Master
Station
Station Station Station
Cấu trúc hình cây
Edit and upload by
Station
34

Kiến trúc giao thức
ü Giao thức cấp cao
ü Giao thức cấp thấp

Giao thức cấp cao
ü FTP (File Transfer Protocol)
ü HTTP (Hypertext Transfer Protocol)
ü MMS (Manufactoring Message Specification)

Giao thức cấp thấp
ü TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet
Protocol)
ü HART (Highway Adressable Remote Transducer)
ü HLDC (High Level Data-Link Control)
ü UART

Kiến trúc giao thức OSI
7 Application øng dông 7
6 Presentation Tr×nh diÖn 6
5 Session Phiªn 5
4 Transport Giao vËn 4
3 Network M¹ng 3
2 Data Link Liªn kÕt d÷ liÖu 2
1 Physical VËt lÝ 1
Mô hình qui chiếu OSI

Kiến trúc giao thức TCP/IP
OSI TCP/IP
Líp øng dông
Líp biÓu diÔn d÷ liÖu
Líp kiÓm so¸t lçi
Líp vËn chuyÓn
Líp øng dông
TELNET FTP
SNMP SMTP
DNS
Líp vËn chuyÓn
TCP UDP
Líp m¹ng Líp Internet
ICMP IP ARP RARP
Líp liªn kÕt d÷ liÖu Líp truy nhËp m¹ng
Líp vËt lÝ Líp vËt lÝ
So sánh TCP/IP và OSI

Truy nhập bus
Phương pháp
truy nhập bus
Truy nhập Truy nhập
tiền định ngẫu nhiên
Kiểm soát tập trung Kiểm soát phân tán Nhận biết xung đột Tránh xung đột
Master/Slave Token Passing CSMA/CD CSMA/CA
TDMA

Bảo toàn dữ liệu
ü Parity bit 1 chiều và 2 chiều
ü CRC (Cyclic Redundancy Check
ü Nhồi bit (Bit stuffing)

Mã hoá bit
ü NRZ, RZ (Non-Return To Zero, Return To Zero)
ü Mã Manchester
ü AFP (Alternate Flanks Pulse)
ü FSK (Frequency Shift Keying)

NRZ và RZ
0 1 1 0 1 0 1 0 1
NRZ : 1 ứng với mức tín hiệu cao, 0 ứng với mức tín hiệu
thấp trong suốt chu kì T
0 1 1 0 1 0 0 1
RZ : 1 ứng với mức tín hiệu cao trong nửa chu kì bit T, 0
ứng với mức tín hiệu thấp trong nửa chu kì bit T

0 1 1 0 1 0 0 1
Mã Manchester II : 1 ứng với sườn xuống của xung, 0 ứng
với sườn lên của xung ở giữa chu kì T
0 1 1 0 1 0 0 1
AFP : Thay đổi giữa 0 và 1 được đánh dấu bằng một xung
xoay chiều

Các chuẩn truyền dẫn
ü RS-232
ü RS-422
ü RS-485

Phương trức truyền dẫn
D R
R D
D R
Truyền dẫn không đối xứng (3 kênh 4 dây dẫn)

A
D T B T R
A’
R T B’ T D
A”
D T B” T R
Truyền dẫn chênh lệch đối xứng

RS-232
ü Phương thức truyền dẫn không đối xứng
ü Mức logic 1 (-15V đến -3V) ; logic 0 (3V đến 15V)
ü Tốc độ truyền tối đa 19.2kBd (chiều dài cho phép của
dây dẫn là 30-50m)
ü Chế độ làm việc là hai chiều toàn phần (full-duplex)

TxD TxD Transmit Data TxD TxD
RxD RxD Receive Data RxD RxD
RTS RTS Ready To Send RTS RTS
CTS CTS Clear To Send CTS CTS
DTR DTR Data Terminal Ready DTR DTR
DSR DSR Data Set Ready DSR DSR
GND GND Ground GND GND
a) CÊu h×nh ghÐp tèi thiÓu a) ChÕ ®é b¾t tay
Một số ví dụ ghép nối với RS-232

RS-422
ü Phương thức truyền dẫn chênh lệch đối xứng
ü Phạm vi truyền dẫn 1200m
ü Chế độ truyền dẫn có thể là simplex. half-duplex
hoặc full-duplex
ü Dùng để thay thế cho RS-232 ở khoảng cách
truyền thông lớn và tốc độ cao hơn

RS-485
ü Phương thức truyền dẫn chênh lệch đối xứng
ü Cho phép nối mạng 32 tải đơn vị
ü Tốc độ truyền lên đến 10Mbit/s
ü Cự li truyền 1200m
ü Truyền thông đa điểm chỉ sử dụng một đường
bus chung duy nhất

Thiết bị liên kết mạng
ü Repeater
ü Bridge
ü Router
ü Gateway

7 7
6 6
5 5
4 4
3 3
2 2
1 1
Repeater
VD: Profibus VD: Profibus
segment 1 segment 2
1
Bộ lặp ( Repeater)

7
6
5
4
3
2
1
Bridge
LLC
MAC MAC
1 1
VD : Token Bus VD : Ethernet
Bridge trong mô hình OSI
Edit and upload by
7
6
5
4
3
2
1
54

7
6
5
4
3
2
1
Router
3
2 2
1 1
VD : Token Ring VD : X.25
Router trong mô hình OSI
Edit and upload by
7
6
5
4
3
2
1
55

Các hệ thống bus tiêu biểu

Mô hình hệ thống Centum CS3000

Mạng truyền thông công nghiệp của Siemens
E 63

Industrial Ethernet

Card giao diện mạng kiểu PCI

Ethernet
ü 10 BASE-T : Tốc độ 10Mbps trên đường cáp
xoắn đôi
ü Fast Ethernet : Tốc độ gấp 10 lần 10BASE-T
ü Gigabit Ethernet : Mở rộng giao thức Ethernet hơn
nữa, tốc độ tăng gấp 10 lần Fast Ethernet ( 1000Mbps
hay 1 Gbps)
ü 10 Gigabit Ethernet : Một phiên bản tốc độ cao hơn
nữa của Ethernet. Tốc độ dữ liệu 10Gbps tạo băng
thông lớn trong các mạng diện rộng và mạng thành phố

Các thành phần hệ thống mạng
ü Data Terminal Equipment (DTE)
ü Data Communication Equipment (DCE)

Kiến trúc mạng
Liên kết điểm- điểm
trunk-line/drop-line Cấu trúc hình sao

PROFIBUS
ü PROFIBUS-FMS (Fieldbus Message Specification)
ü PROFIBUS-DP (Decentralized Peripheral)
ü PROFIBUS-PA (Process Automation)

Cấu trúc mạng và kĩ thuật
truyền dẫn
• Truyền dẫn với RS-485
• Truyền dẫn với cáp quang
• Truyền dẫn theo chuẩn IEC1158-2

Truyền dẫn với RS-485
ü Cấu trúc mạng kiểu trunk-line/drop line
ü Cáp dẫn được sử dụng là đôi dây xoắn có bảo vệ
ü Tốc độ truyền 9.6kBit/s đến 12MBit/s
ü Chiều dài dây dẫn tối đa trong một đoạn mạng từ
1000 đến 1200m

ü Số lượng tối đa các trạm trong một đoạn mạng là 32
ü Chế độ truyền tải không đồng bộ và hai chiều đồng thời
ü Phương pháp mã hoá bit là NRZ

Truy nhập bus
ü Master/Slave
ü Token Passing
ü Kết hợp 2 phương pháp

Vßng Token logic gi÷a c¸c c¸c thiÕt bÞ Master
Master Master Master
PROFIBUS
Slave Slave Slave Slave

Card giao diện kết nối PC với hệ thống PROFIBUS
(12Mbps)

AS-i (Actuator Sensor Interface)
ü Cấu trúc mạng kiểu đường thẳng (daisy chain hay
trunk-line/drop line) hoặc cấu trúc kiểu hình cây.
ü AS-i hoạt động theo cơ chế giao tiếp chủ tớ. Trong
một chu kì bus, trạm chủ thực hiện trao đổi với mỗi
trạm tớ theo phương pháp hỏi tuần tự.
ü Chiều dài tổng cộng cáp truyền tối đa là 100m ( tốc
độ truyền 167kBps), với các khoảng cách lớn hơn dùng
bộ lặp.
ü Số trạm tối đa trong một đoạn mạng là 31 ứng với
124 thiết bị (mỗi trạm tối đa 4 thiết bị).

AS-i ( Actuator Sensor Interface)
PLC víi giao diÖn
AS-i
PS CPU
Sensor/Actuator
PS CPU
Vµo/ra ph©n t¸n
Sensor/Actuator
Edit and upload by
PS CPU
Sensor/Actuator
82

AS-I Master
(PC, PLC, CNC..)
Nguån DC
AS-I Slave Bé chia
Bé nèi
tÝch cùc
S/A S/A S/A S/A S/A S/A S/A S/A S/A S/A
Cảm biến cơ cấu chấp hành Cảm biến cơ cấu chấp hành
thông thường là AS-i
Nguyên tắc ghép nối thiết bị trong một hệ AS-i

Mạng Device Net
ü Giao tiếp kiểu tay đôi (peer to peer) hoặc
chủ/tớ (Master/Slave).
ü Cấu trúc mạng kiểu trunk-line/drop line với chiều
dài đoạn nhánh hạn chế dưới 6m.
ü Ba tốc độ được qui định 125 kBit/s, 250 kBit/s và
500 kBit/s ứng với chiều dài tối đa của đường trục
là 500m, 250m, 100m.
ü Mỗi mạng Device Net cho phép ghép nối tối đa
64 trạm

Mạng Device Net

Kết nối mạng Device Net và kiến trúc Allen Bradley
E 92

Interbus-S
ü Cấu trúc mạng dạng mạch vòng
ü Truy nhập bus kết hợp Master/Salve và TDMA.
ü Truyền dẫn theo chuẩn RS-485 với cáp dẫn
đôi dây xoắn.
ü Tốc độ truyền 500kBit/s với khoảng cách tối
đa giữa hai thiết bị là 400m.
ü Phương pháp mã hoá bit là NRZ. Riêng với Interbus-
loop (dùng trong môi trường dễ cháy nổ) dùng phương
pháp mã hoá Manchester.

Interbus-S
E

Cấu trúc khung truyền dữ liệu
E

Mang truyen thong cong nghiep

Recomendados

Recomendados

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

La actualidad más candente (19)

Destacado

Destacado (20)

Similar a Mang truyen thong cong nghiep

Similar a Mang truyen thong cong nghiep (20)

Último

Último (20)

Mang truyen thong cong nghiep