Bài giảng chuẩn Mạng truyền thông Chuong1

Truyền thông công nghiệp là một lĩnh vực quan trọng trong xã hội hiện đại, nơi mà thông tin và hình ảnh được sản xuất và truyền đi để tác động đến ý kiến và hành vi của công chúng. Môn học này không chỉ tập trung vào việc hiểu và áp dụng các phương pháp truyền thông trong môi trường kinh doanh, mà còn đề cập đến các vấn đề liên quan đến việc xây dựng hình ảnh thương hiệu, quảng cáo, truyền thông truyền hình, và các nền tảng truyền thông kỹ thuật số.

Tài Liệu Tham Khảo

Mạng truyền thông công nghiêp, Hoàng Minh Sơn 2004.

Simatic Net - Industrial

Communication Networks Siemens AG.1998

Các tài liệu về Modbus, AS-i, Profibus, Ethernet,

Nội Dung Môn Học

5 Thiết kế mạng truyền thông công nghiệp

T ổ ng quan m ạ ng truy ề n thông công nghi ệ p

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN MẠNG

TRUYỀN THÔNG TRONG

CÔNG NGHIỆP

Nội Dung

1.1 Giới thiệu

Định Nghĩa

Phân biệt mạng truyền thông công nghiệp với mạng thông tin quảng đại

Mỗi nhóm gồm 8-10 sinh viên thực hiện thảo luận và báo cáo trước lớp vấn đề sau:

Tự động hóa là gì?

Thế nào là một hệ thống tự động hóa? Nêu và phân tích một hệ thống tự động hóa thực tế trong công nghiệp.

Định Nghĩa

Mạng truyền thông trong công nghiệp là một khái niệm chung chỉ các mạng truyền thông số, truyền bit nối tiếp, được sử dụng để ghép nối các thiết bị công nghiệp.

Định Nghĩa

Định Nghĩa

Định Nghĩa

Định Nghĩa

Phân Biệt

Do đặc thù của các ngành công nghiệp mà tạo

ra nhiều loại mạng truyền thông khác nhau Mặt khác, mạng truyền thông trong công nghiệp cũng có đặc thù riêng, có thể phân biệt chúng với mạng thông tin quảng đại thông qua một số khía cạnh sau:

Phạm vi hoạt động

Độ tin cậy khi truyền

1.2 Vai trò mạng truyền thông

công nghiệp

Vai trò

Ưu điểm sử dụng mạng truyền thông

Kết Luận

Vai Trò

Ghép nối thiết bị, trao đổi thông tin là một trong những vấn đề cơ bản trong bất kỳ giải pháp tự động hóa nào.

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 cũng cần trao đổi thông tin với nhau để phối hợp thực hiện điều khiển quá trình sản xuất.

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.

Vai Trò

Ngày nay, người ta sử dụng mạng truyền thông công nghiệp để thay thế cách nối điểm - điểm cổ điển giữa các thiết bị công nghiệp.

Ghép nối với nhau thông qua một

đường truyền duy nhất.

Ưu Điểm

Thiết kế hệ thống trở nên dễ dàng hơn:

Một số lượng lớn cáp truyền được thay thế bằng một một đường truyền duy nhất.

Giảm chi phí đáng kể cho nguyên vật liệu và công lắp đặt.

Ngoài ra, việc bỏ qua nhiều lần chuyển đổi qua lại tương tự - số và số - tương tự nâng cao độ chính xác thông tin.

Việc thay thế các thiết bị, nâng cấp và mở rộng chức năng hệ thống cũng dễ dàng hơn.

Nhờ các giao diện chuẩn nên khả năng tương tác giữa các thành phần bao gồm phần cứng và phần mềm được nâng cao.

Ưu Điểm

Việc cấu hình hệ thống , lập trình, tham số hóa, chỉnh định thiết bị đưa vào vận hành có thể thực hiện từ xa

qua một trạm kỹ thuật trung tâm.

Tóm lại, ưu thế của mạng truyền thông

trong công nghiệp không những ở phương diện kỹ thuật mà còn ở khía cạnh hiệu quả kinh tế mà nó mang lại.

Mạng truyền thông công nghiệp được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực công nghiệp như: tự động hóa xí nghiệp, điều khiển giao thông, công nghiệp dầu khí, điện

năng …

1.3 Đặc trưng mạng truyền thông

Mỗi nhóm gồm 8-10 sinh viên thực

hiện thảo luận và báo cáo trước lớp

vấn đề sau:

Nêu và phân tích mô hình phân cấp

của một hệ thống tự động hóa thực tế trong công nghiệp

1.3 Đặc trưng mạng truyền thông

Cấp Hiện Trường

Đặc trưng bus trường

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 bức điện thường có chiều dài không quá lớn, thường khoảng một vài byte, vỳ vậy tốc

độ truyền thông thường được giới hạn trong khoảng Mbit/s trở xuống.

Cấp Hiện Trường

Các cảm biến và cơ cấu chấp hành được nối trên đường bus có thề là các thiết bị thông minh hoặc cũng có thể là các thiết bị thông thường có

sử dụng thêm các bộ chuyển đổi giao thức tương thích.

Các hệ thống bus trường được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay là: PROFIBUS, ControlNet,

Modbus…

Các thiết bị ở cấp này được kết nối với nhau và kết nối với các thiết bị ở cấp trên – cấp điều khiển giám sát thông qua bus

hệ thống

Cấp Điều Khiển

Đặc trưng bus hệ thống

Qua bus hệ thống mà các máy tính điều khiển có thể phối hợp hoạt động, cung cấp dữ liệu cho các trạm quan sát cũng như nhận mệnh lệnh, dữ liệu điều khiển

Cấp Điều Khiển

Đặc trưng bus hệ thống

Thời gian trao đổi thông tin thường vài trăm niligiây trong khí lượng thông tin cần trao đổi trên mỗi bức điện lớn hơn nhiều

so với các bức điện trên bus trường

Tốc độ truyền thông tiêu biểu của hệ thống nằm trong phạm vi từ vài trăm

Kbit/s đến vài Mbit/s

Cấp Điều Khiển

Bus điều khiển

Khi bus hệ thống được dùng để ghép nối theo chiều ngang giữa các máy tính điều khiển , người ta thường dùng khái niệm bus điều khiển

Vai trò bus điều khiển là trao đổi thông tin thời gian thực giữa các trạm điều khiển trong một hệ thống

Cấp Điều Khiển

Một số bus hệ thống điển hình là: Profibus-FMS, ControlNet, Industrial Ethernet, Modbus Plus….

Cấp Điều Khiển Và Giám Sát

Vị trí: nằm cấp thứ 3 của mô hình phân cấp

Thiết bị: Bao gồm các trạm giao tiếp người máy HIS, các trạm thiết kế kỹ thuật EWS và các thiết bị phụ trợ khác.

Chức năng: Thực hiện điều khiển quá trình, thực hiện các thuật toán điều khiển tối ưu …

Cấp Điều Khiển Và Giám Sát

Truyền thông

Việc kết nối các thiết bị ở cấp này với các thiết bị ở cấp trên được thực hiện thông qua mạng Ethernet , thực chất đây là mạng cục

bộ LAN, với tính năng trao đổi thông tin không nhất thiết thời gian thực

Ngoài ra mạng Token-ring cũng được dùng phổ biến ở cấp điều khiển giám sát.

Cấp quản lý kỹ thuật và quản lý

Cấp quản lý kỹ thuật và quản lý

kinh tế Truyền thông:

Yêu cầu về tốc độ trao đổi thông tin cũng như đòi hỏi về thời gian thực là không cao.

Việc kết nối, trao đổi thông tin ở cấp này sử dụng mạng công ty.

Cấp quản lý kỹ thuật và quản lý

kinh tế

Mạng công ty:

Có các đặc trưng gần với mạng máy tính

,mạng viễn thông diện rộng nhiều hơn trên các phương diện:

Phạm vi và hình thức dịch vụ.

Phương pháp truyền thông.

Yêu cầu về kỹ thuật.

Cấp quản lý kỹ thuật và quản lý

kinh tế

Chức năng mạng công ty:

Kết nối các máy tính văn phòng của các xí nghiệp.

Cung cấp các dịch vụ trao đổi thông tin nội bộ

và với các khách hàng như: thư viện điện tử, hội thảo, hình ảnh, dịch vụ truy cập ethernet, thư viện điện tử …

Một số giao thức được dùng trong mạng này

là Fast Ethernet, TCP/IP…

Kết Luận

Mô hình phân cấp có nhiều tiện lợi trong việc lựa chọn thiết bị, thiết kế hệ thống.

Ngược lại, trong tự động hóa các nhà máy, các

xí nghiệp lớn ta có thể chia nhỏ hơn nữa mô hình phân cấp chức năng để dễ dàng quản lý.

Mỗi nhóm gồm 2 sinh viên thực hiện

nhiệm vụ sau:

Đặt 2 câu hỏi trắc nghiệm có 4 lựa chọn Nội dung câu hỏi nằm trong chương 1.