SINH VIấN: VU QUANG PHễ GVHD: TR N C CHUYấ N Bộ công thơng Trờng đại học kinh tế kỹ thuật công nghiệp Khoa điện - điện tử BO CO THC TP GII TCH MNG Giáo viên hớng dẫn : Trần Đức Chuyển Sinh viên thực hiện : VU QUANG PHễ Lớp : Iấ N 1A_ND NM : 2010 VU QUANG PHễ Iấ N 1A_ND 1 SINH VIÊN: VU ̃ QUANG PHÔ ́ GVHD: TRÂ ̀ N ĐƯ ́ C CHUYÊ ̉ N nhËn xÐt cña gi¸o viªn híng dÉn ………………………………………………………. …………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ………………………………………………………. …………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ………………………………………………………. …………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ………………………………………………………. …………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ………………………………………………………. …………………… ……………………………………………………………………………… …………………………………………………………. …………………. ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… NAM ĐI ̣ NH,Nga ̀ y……/…… / 2010 Gia ́ o viên hươ ́ ng dẫn VU ̃ QUANG PHÔ ́ ĐIÊ ̣ N 1A_ND 2 SINH VIÊN: VU ̃ QUANG PHÔ ́ GVHD: TRÂ ̀ N ĐƯ ́ C CHUYÊ ̉ N PHẦN I GIỚI THIỆU VỀ MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP PROFIBUS VÀ MẠNG ETHERNET A – mạng truyền thông công nghiệp I - khái niệm Mạng truyền thông công nghiệp là khái niệm chung để chỉ các hệ thống truyền thông số ,truyền bít nối tiếp dùng ghép nối các thiết bị dùng trong công nghiệp . Các hệ thống truyền thông công ngiệp hiện nay cho phép liên kết mạng ở nhiều mức khác nhau ,từ các cơ quan chấp hành ,cảm biến đến cấp điều khiển giám sát,cấp điều hành xí nghiệp và quản lý công ty. 1)ƯU điểm của mạng công nghiệp: .Đơn giản hóa cấu trúc liên kết giũa các thiết bị công nghiệp .Giảm đáng kể giá thành dây nối và công lắp đặt hệ thống .Nâng cao độ tin cậy và độ chính xác của thông tin nhờ truyền thông số. .Nâng cao độ linh hoạt,tính năng mở của hệ thống .Đơn giản hóa ,tiện lợi hóa việc chuẩn đoán ,định vị lỗi,sự cố của các thiết bị VU ̃ QUANG PHÔ ́ ĐIÊ ̣ N 1A_ND 3 SINH VIÊN: VU ̃ QUANG PHÔ ́ GVHD: TRÂ ̀ N ĐƯ ́ C CHUYÊ ̉ N *Cấp chấp hành : -Các chức năng chính của cấp chấp hành là đo lường ,dẫn động và chuyển đổi tín hiệu trong trường hợp cần thiết -Các thiết bị chính trong cấp này là sensor và cơ cấu chấp hành,chúng có thể được nối mạng trực tiếp hoặc thông qua đường bus để nối với cấp trên là cấp điều khiển -Hệ thống đường bus dùng để kết nối các thiết bị ở cấp chấp hành với cấp điều khiển gọi là bus trường -Các sensor và cơ cấu chấp hành được nối trên đường bus có thể là các thiết bị thông minh hoặc cũng có thể là các thiết bị thông thường có thể sử dụng thêm các bộ chuyển đổi giao thức tương thích -Điển hình của bus trường là :Profibus-DP:Profibus-PA:Foundation Fielbus;Divecenet *Cấp điều khiển : -Nhiện vụ chính của cấp điều khiển là nhận thông tin từ các bộ cảm biến,xử lý các thông tin theo thuật toán nhất định và truyền đạt kết quả xuống các chấp hành VU ̃ QUANG PHÔ ́ ĐIÊ ̣ N 1A_ND 4 SINH VIÊN: VU ̃ QUANG PHÔ ́ GVHD: TRÂ ̀ N ĐƯ ́ C CHUYÊ ̉ N -Do đặc điểm nổi bật của cấp chấp hành là xử lý thông tin,nên khái niện cấp xử lý cũng hay được xử dụng -Cấp điều khiển và cấp chấp hành cũng hay được gọi chung là cấp trường chính vì các bộ điều khiển ,cảm biến và chấp hành được cài đăth rực tiếp tại hiện trường ,gần kề với hệ thống kỹ thuật *Cấp điều hành : -Điều hành quá trình là điều khiển và vận hành một quá trình kỹ thuật.khi đa số các chức năng như đo lường điều khiển ,điều chỉnh b,bảo trì hệ thống được các cấp cơ sở thực hiện thì nhiện vụ của cấp điều hành quá trình là hỗ trợ người sử dụng trong việc cài đặt ứng dụng,thao tác,theo dõi,giám sát vạn hành và xử lý các tình huống bất thường -Ngoài ra trong một số trường hợp ,cấp này còn thực hiện các bài toán cao cấp như điều khiển phối hợp ,điều khiển khởi động/dừng và điều khiển theo công thức.khác với các cấp dưới ,việc thực hiện các chức năng ở cấp điều hành quá trình thương không đòi hỏi phương tiện,thiết bị phần cứng đặc biệt có giao dienj mạng ngoài các máy tính điều hành VU ̃ QUANG PHÔ ́ ĐIÊ ̣ N 1A_ND 5 SINH VIÊN: VU ̃ QUANG PHÔ ́ GVHD: TRÂ ̀ N ĐƯ ́ C CHUYÊ ̉ N *Bus hệ thống, bus quá trình 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 (system bus) hay bus quá trình (process bus). Bus quá trình 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 phía trên. Thông tin không những được trao đổi theo chiều dọc, mà còn theo chiều ngang. Các trạm thao tác và các trạm chủ cũng trao đổi dữ liệu qua bus hệ thống. Ngoài ra các máy in báo cáo và dữ liệu lưu trữ cũng được kết nối qua mạng này. Sự phân biệt giữa các 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 VU ̃ QUANG PHÔ ́ ĐIÊ ̣ N 1A_ND 6 SINH VIÊN: VU ̃ QUANG PHÔ ́ GVHD: TRÂ ̀ N ĐƯ ́ C CHUYÊ ̉ N thiết bị được ghép nối. Trong một số giải pháp, một kiểu bus duy nhất được dùng cho cả hai cấp này. Đối với bus hệ thống, tuỳ theo lĩnh vực ứng dụng mà đòi hỏi về tính năng thời gian thực có được đặt ra một cách ngặt nghèo hay không. Thời gian phản ứng tiêu biểu nằm trong khoảng một vài trăm ms, 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. Do các yêu cầu về tốc độ truyền thông và khả năng kết nối dễ dàng nhiều loại máy tính, kiểu bus hệ thống thông dụng nhất làEthernet cũng như Industrial Ethernet. Ngoài ra còn sử dụng PROFIBUS-FMS, Modbus Plus và Fieldbus Foundation’s High Speed Ethernet. * 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 với cấp điều khiển giám sát. Thông tin được đưa lên trên bao gồm trạng thái làm việc của các 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 quá 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, ví dụ: hỗ trợ kiểu làm việc theo nhóm, cộng tác trong dự án, sử dụng chung các tài nguyên nối mạng (máy in, máy chủ .). 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 với số lượng lớn tới hàng MBytes. Hai loại mạng được dùng 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 trao đổi thông tin nội bộ và với khách hàng như thư viện điện tử e- library, thư điện tử email, hội thảo từ xa qua điện thoại, hình ảnh, cung cấp dịch vụ truy cập Internet và thương mại điện tử e-commerce, . Hình thức tổ chức ghép nối mạng, cũng như các công nghệ được áp dụng rất đa dạng, tuỳ thuộc vào đầu tư của công ty. Trong nhiều trường hợp, mạng công ty và mạng xí nghiệp được thực hiện bằng một hệ thống mạng duy nhất về mặt vật lý, nhưng chia thành nhiều phạm vi và nhóm mạng làm việc riêng biệt. VU ̃ QUANG PHÔ ́ ĐIÊ ̣ N 1A_ND 7 SINH VIÊN: VU ̃ QUANG PHÔ ́ GVHD: TRÂ ̀ N ĐƯ ́ C CHUYÊ ̉ N Mạng công ty có vai trò như một đường cao tốc trong hệ thống hạ tầng cơ sở truyền thông của một công ty, vì vậy đòi hỏi về tốc độ truyền thông và độ an toàn, tin cậy đặc biệt cao. Ví dụ một số công nghệ tiên tiến được áp dụng ở cấp mạng này trong hiện tại và tương lai như là Fast Ethernet, FDDI, ATM. *Mạng truyền thông công nghiệp của SIEMENS B - Các chuẩn kết nối . 1 - Chuẩn truyền dẫn RS 232. - Tên chính thức: EIA/ TIA-232, do Electronic Industrial Association và Telecommunication Industry Association cùng xây dựng - Tên thừơng dùng: RS-232 (RS: Recommended Standard) - Các phiên bản: RS-232c, RS-232f, chuẩn sử dụng cho cổng COM của máy tính cá nhân thường là RS-232c - Tương ứng với chuẩn châu Âu là CCITT V.24) VU ̃ QUANG PHÔ ́ ĐIÊ ̣ N 1A_ND 8 SINH VIÊN: VU ̃ QUANG PHÔ ́ GVHD: TRÂ ̀ N ĐƯ ́ C CHUYÊ ̉ N Mức tín hiệu : Phương thức truyền : Đơn cực. Đặc tính điện học : - Phương thức truyền dẫn không đối xứng - Chế độ truyền hai chiều đồng thờii (full duplex) - Ghép nối điểm-điểm - Tốc độ truyền thấp (chuẫn: 19.2 kbps) - Khoảng cách truyền ngắn (thông thường 15-30m). - Mức điện áp được sử dụng giao động trong khoảng từ -15V tới 15V. Khoảng từ 3V – 15V ứng với giá trị logic 0, khoảng -15V đến - 3V ứng với giá trị logic 1. VU ̃ QUANG PHÔ ́ ĐIÊ ̣ N 1A_ND 9 SINH VIÊN: VU ̃ QUANG PHÔ ́ GVHD: TRÂ ̀ N ĐƯ ́ C CHUYÊ ̉ N Giao diện cơ học : Tên chân Ý nghĩa DSR Cả hai môdem chuyển mạch DSR sang ON khi một đường truyền đã được thiết lập giữa hai bên ( Data Set Ready) RTS Khi chuyển sang ON, một trạm được thông báo rằng Modem của nó đã sẵn sàng nhận dữ liệu từ trạm và kiểm soát đường điện thoại cho việc truyền dữ liệu đi xa.(Request To Sent) CTS Sẵn sàng để gửi (Clear To Send) RI Khi modenm nhận được một lời gọi , mạch RI chuyển ON/OFF một cách tuần tự với chuông điện thoại để báo hiệu cho trạm đầu cuối.Tín hiệu này chỉ thị rằng một modem xa yeu cầu thiết lập kết nối Dial – up (Ring Indicator) DCD Dùng để kiểm soát truy nhập dường truyền (Data Carrier Detect) RxD Đường nhận dữ liệu (Receive Data) TxD Đường gửi dữ liệu ( Transmit Data) DTR Thường ở trạng thái ON, thiết bị đầu cuối cho phép DCE của nó ở chế độ ‘tụ trả lời ‘ chấp nhận lời gọi không yêu cầu.Mạch DTR ở trạng thái OFF chỉ khi thiết bị đầu cuối không muốn DCE của nó chấp nhận lời gọi từ xa (chế độ cục bộ). GND Nối đất ( Ground) 2 - Truyền dẫn RS 422. RS-422, sử dụng tín hiệu điện áp chênh lệch đối xứng giữa hai dây dẫn A và B, như vây giảm được nhiễu và cho phép tăng chiều dài dây dẫn một cách đáng kể. RS-422 thích hợp cho phạm vi truyền dẫn tới 1200 mét mà không cần bộ lặp. Điện áp chênh lệch dương ứng với trạng thái logic 0 và âm ứng với trạng thái logic 1. VU ̃ QUANG PHÔ ́ ĐIÊ ̣ N 1A_ND 10 [...]... 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)... c ) Đặc điểm Profibus DP - Truyền thông DP là liên tục và tuần hoàn - Dữ liệu truyền được xác định trong cấu hình (tối ưu hóa trao đổi dữ liệu) - Duy nhất một Master có thể xuất ngõ ra (an toàn) - Dữ liệu được đọc bằng việc điều khiển và Master cấp 2 - Báo hiệu bằng tín hiệu - Hệ thống fieldbus nhanh nhất (lên đến 12Mb) - Dữ liệu lên đến 244 byte vào/244 byte ra mỗi trạm ♣Điểm chung của FMS và DP ́... với mạng Profibus DP (xem hình ảnh thiết bị và ví dụ ứng dụng trong hình dưới) ́ VŨ QUANG PHÔ 33 ĐIỆN 1A_ND ̀ ́ GVHD: TRÂN ĐƯC CHUYỂN ́ SINH VIÊN: VŨ QUANG PHÔ D - MANG ETHERNET Ethernet là mạng cục bộ do các công ty Xerox, Intel và Digital equipment xây dựng và phát triển Ethernet là mạng thông dụng nhất đối với các mạng nhỏ hiện nay Ethernet LAN được xây dựng theo chuẩn 7 lớp trong cấu trúc mạng. .. theo chuẩn 7 lớp trong cấu trúc mạng của ISO, mạng truyền số liệu Ethernet cho phép đưa vào mạng các loại máy tính khác nhau kể cả máy tính mini Ethernet có các đặc tính kỹ thuật chủ yếu sau đây: o o o Có cấu trúc dạng tuyến phân đoạn, đường truyền dùng cáp đồng trục, tín hiệu truyền trên mạng được mã hoá theo kiểu đồng bộ (Manchester), tốc độ truyền dữ liệu là 10 Mb/s Chiều dài tối đa của một đoạn... S7-300), các thiết bị vào/ra từ xa (ví dụ ET200) Các thiết bị kể trên được kết nối với nhau qua mạng Profibus Vậy chúng ta hã xem, để kết nối như trên, chúng ta cần những thiết bị gì + Máy tính: cũng giống như kết nối máy tính trong mạng LAN, để kết nối máy tính với mạng Profibus, chúng ta cần các cạc (card) mạng theo tiêu chuẩn Profibus Nếu máy tính của chúng ta là loại máy để bàn với giao diện theo... ghép thẳng vào mạng này mà không cần các thiết bị phụ trợ nào khác ́ VŨ QUANG PHÔ 27 ĐIỆN 1A_ND ̀ ́ GVHD: TRÂN ĐƯC CHUYỂN ́ SINH VIÊN: VŨ QUANG PHÔ + PLC: đối với các hệ PLC dùng các CPU có sẵn giao diện mạng như CPU 315-2DP, CPU 313C-2DP và tất cả các S7-400 CPU thì có thể ghép nối thẳng vào mạng Trong trường hợp các CPU S7-300 không có sẵn giao diện Profibus, chúng cần được ghép với mạng thông qua... trong thiết bị) dùng để ghép nối với mạng Profibus Loại ACB có tên gọi là SENTRON VL cũng có thể dễ dàng ghép nối với mạng Profibus thông qua mô đun COM10 lắp đặt rời ́ VŨ QUANG PHÔ 28 ĐIỆN 1A_ND ̀ ́ GVHD: TRÂN ĐƯC CHUYỂN ́ SINH VIÊN: VŨ QUANG PHÔ + Các thiết bị khác: với các thiết bị của các nhà sản xuất khác, nếu muốn ghép với mạng Profibus có thể áp dụng giải pháp dùng ASIC (Application Spesific... tử quan trọng dùng trong mạng Profibus Đầu nối (bus conector): hình ảnh dưới là ví dụ một loại đầu nối cáp Profibus và cách nối cáp vào với đầu nối cáp khi nằm ở giữa mạng và khi nằm ở đầu cuối của mạng ́ VŨ QUANG PHÔ 29 ĐIỆN 1A_ND ̀ ́ GVHD: TRÂN ĐƯC CHUYỂN ́ SINH VIÊN: VŨ QUANG PHÔ Bộ kết nối đầu cuối (Bus Terminal): dùng để kết nối một nút Profibus có giao diện RS485 với mạng Profibus với tốc độ... nối mạng PROFIBUS DP với PROFIBUS PA (xem hình ảnh và ví dụ ứng dụng trong hình dưới) Qua ví dụ trên ta thấy, các thiết bị hiện trường với có thể dễ dàng kết nối với nhau dùng chuẩn mạng PROFIBUS PA và kết nối với mạng PROFIBUS DP nhờ DP/PA Couplers ́ VŨ QUANG PHÔ 32 ĐIỆN 1A_ND ̀ ́ GVHD: TRÂN ĐƯC CHUYỂN ́ SINH VIÊN: VŨ QUANG PHÔ DP/AS-Interface Link 65: dùng để ghép nối các thiết bị có giao diện mạng. .. Profibus cung cấp bốn dịch vụ trao đổi số liệu SDN ( Send Data with No Acknowledge) được dùng cho việc gửi đồng loạt tới tất cả các thiết bị trong mạng (broadcast) hay gửi tới một nhóm thiết bị (Multicast) SDA (Send Data with Acknowledge) và SRD ( Send and Request Data with Reply) là các dịch vụ trao đổi dữ liệu có xác nhận, trong đó SRD bên nhận phải gửi dữ liệu trả lời CSRD ( Cyclic Send and Request . các trạm chủ cũng trao đổi dữ liệu qua bus hệ thống. Ngoài ra các máy in báo cáo và dữ liệu lưu trữ cũng được kết nối qua mạng này. Sự phân biệt giữa các. N PHẦN I GIỚI THIỆU VỀ MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP PROFIBUS VÀ MẠNG ETHERNET A – mạng truyền thông công nghiệp I - khái niệm Mạng truyền thông công nghiệp