Bài giảng mạng truyền thông công nghiệp

Bài giảng chi tiết môn mạng truyền thông công nghiệp.Trong bài giảng này đc soạn rẩ chi tiết nhằm giúp cho mọi người dễ hiểu và thực hành được.............................................................................................................................................

MÔN HỌC MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP GIẢNG VIÊN: VŨ QUỐC TUẤN GIỚI THIỆU MÔN HỌC Mục tiêu môn học  Trang bị kiến thức mạng truyền thông công nghiệp, phương pháp kết nối thành phần mạng, vấn đề tích hợp hệ thống Nội dung môn học  Vấn đề 1: Cơ sở kỹ thuật  Vấn đề 2: Các thành phần hệ thống mạng  Vấn đề 3: Các hệ thống Bus tiêu biểu  Vấn đề 4: Truyền thông VĐK 04/07/16 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP GV: VŨ QUỐC TUẤN GIỚI THIỆU MÔN HỌC Đánh giá kết quả:  Kiểm tra kỳ:  Bài tập:  Thi cuối kỳ: 0,3 0,2 0,5 Tài liệu:  Tài liệu chính: Bài giảng  Tài liệu tham khảo: + Mạng truyền thông công nghiệp + SCADA mạng truyền thông công nghiệp 04/07/16 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP GV: VŨ QUỐC TUẤN GIỚI THIỆU MÔN HỌC Tài liệu tham khảo 04/07/16 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP GV: VŨ QUỐC TUẤN Vấn đề 1: CƠ SỞ KỸ THUẬT NỘI DUNG: NỘI DUNG Các khái niệm NỘI DUNG Chế độ truyền tải NỘI DUNG Cấu trúc mạng NỘI DUNG Kiến trúc giao thức NỘI DUNG Truy cập bus NỘI DUNG Bảo toàn liệu mã hóa bit NỘI DUNG Kỹ thuật truyền dẫn 04/07/16 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP GV: VŨ QUỐC TUẤN NỘI DUNG CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1) Thông tin, liệu, tín hiệu - Thông tin (information) : Là thước đo mức nhận thức, hiểu biết vấn đề, kiện hệ thống - Dữ liệu (Data): Là dạng biểu diễn thông tin - Lượng thông tin: Bit (Binary digit) - Tín hiệu (Signal): Là diễn biến đại lượng vật lý chứa đựng tham số Thông tin/Dữ liệu truyền dẫn + Tín hiệu liên tục, tín hiệu rời rạc, tín hiệu số 04/07/16 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP GV: VŨ QUỐC TUẤN NỘI DUNG CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 04/07/16 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP GV: VŨ QUỐC TUẤN NỘI DUNG CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 3) Mạng truyền thông công nghiệp - Khái niệm: mạng truyền thông công nghiệp (Mạng công nghiệp) khái niệm chung hệ thống truyền thông số, truyền bít nối tiếp, sử dụng để ghép nối thiết bị công nghiệp - Vai trò mạng công nghiệp + Đơn giản hóa cấu trúc liên kết thiết bị công nghiệp + Tiết kiệm dây nối công thiết kế, lắp đặt hệ thống 04/07/16 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP GV: VŨ QUỐC TUẤN NỘI DUNG CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 3) Mạng truyền thông công nghiệp - Vai trò mạng công nghiệp + Nâng cao độ tin cậy độ xác thông tin + Nâng cao độ linh hoạt, tính mở hệ thống + Đơn giản hóa việc tham số hóa, chuẩn đoán, định vị lỗi, cố thiết bị + Mở nhiều chức khả ứng dụng hệ thống 04/07/16 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP GV: VŨ QUỐC TUẤN NỘI DUNG CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 3) Mạng truyền thông công nghiệp - Phân biệt MCN với mạng máy tính mạng viễn thông + Mạng công nghiệp mạng máy tính: + Mạng công nghiệp mạng viễn thông: 04/07/16 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP GV: VŨ QUỐC TUẤN VẤN ĐỀ 4: TRUYỀN THÔNG VỚI VĐK - Tốc độ BAUD chuẩn: 04/07/16 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP GV: VŨ QUỐC TUẤN VẤN ĐỀ 4: TRUYỀN THÔNG VỚI VĐK 4.2 TRUYỀN THÔNG UART VỚI AVR 2) Sử dụng UART Các bước thực hiện: - Cài đặt tốc độ baud (thanh ghi UBRR) - Định dạng khung truyền (UCSRB, UCSRC) - Kích hoạt truyền, nhận, ngắt (UCSRA) Một số hàm truyền, nhận thông dụng: getchar(): nhận ký tự putchar(char a): truyền ký tự printf(“chuỗi ký tự”): truyền chuỗi ký tự 04/07/16 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP GV: VŨ QUỐC TUẤN VẤN ĐỀ 4: TRUYỀN THÔNG VỚI VĐK 4.2 TRUYỀN THÔNG UART VỚI AVR 2) Sử dụng UART Ví dụ 1: Viết chương trình truyền ký tự ASCII sử dụng Atmega32 với yêu cầu: - Định dạng khung truyền: 1bit Start, bit Stop, bit liệu, không sử dụng Parity - Tốc độ Baud: 19200 - Xung nhịp hệ thống 4MHz 04/07/16 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP GV: VŨ QUỐC TUẤN VẤN ĐỀ 4: TRUYỀN THÔNG VỚI VĐK 2) Sử dụng UART Giải: Bước 1: Tốc độ BAUD: UBRRH=0x00; UBRRL=0x0C; 04/07/16 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP GV: VŨ QUỐC TUẤN VẤN ĐỀ 4: TRUYỀN THÔNG VỚI VĐK 2) Sử dụng UART Giải: Bước 2: Khung truyền, chế độ truyền: 0 0 1 UCSRC=0x86; 04/07/16 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP GV: VŨ QUỐC TUẤN VẤN ĐỀ 4: TRUYỀN THÔNG VỚI VĐK 2) Sử dụng UART Giải: Bước 3: Kích hoạt truyền, nhận, ngắt: 0 0 0 UCSRB=0x08; 04/07/16 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP GV: VŨ QUỐC TUẤN VẤN ĐỀ 4: TRUYỀN THÔNG VỚI VĐK BẢNG MÃ ASCII 04/07/16 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP GV: VŨ QUỐC TUẤN VẤN ĐỀ 4: TRUYỀN THÔNG VỚI VĐK 4.2 TRUYỀN THÔNG UART VỚI AVR 2) Sử dụng UART Ví dụ 2: Viết chương trình nhận ký tự ASCII sử dụng Atmega32 với yêu cầu: - Định dạng khung truyền: 1bit Start, bit Stop, bit liệu, không sử dụng Parity - Tốc độ Baud: 19200 - Xung nhịp hệ thống 4MHz 04/07/16 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP GV: VŨ QUỐC TUẤN VẤN ĐỀ 4: TRUYỀN THÔNG VỚI VĐK 4.3 TRUYỀN THÔNG GIỮA CÁC AVR 1) Khái quát chung - AVR hỗ trợ khả giao tiếp UART chế độ “đa xử lí” (Multi-processor) hay Master-Slaves - Cấu trúc mạng gồm Master có nhiều Slaves, đường TxD RxD Slaves nối chung với (nối song song) Các Slaves Master nối với theo kiểu “bắt chéo” - Mỗi Slave mang địa riêng người dùng gán - Các Slaves Master phải cài đặt khung truyền tốc độ Baud 04/07/16 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP GV: VŨ QUỐC TUẤN VẤN ĐỀ 4: TRUYỀN THÔNG VỚI VĐK 4.3 TRUYỀN THÔNG GIỮA CÁC AVR 1) Khái quát chung - Khung truyền chế độ Master-Slaves 5, 6, 7,8 hay bit thông thường ta sử dụng bit Trong đó: bit chứa ghi liệu UDR thông thường bit cao bit TXB8 ghi USCRB (trường hợp phát) hay bit RXB8 ghi UCSRB (trường hợp thu) 04/07/16 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP GV: VŨ QUỐC TUẤN VẤN ĐỀ 4: TRUYỀN THÔNG VỚI VĐK 4.2 TRUYỀN THÔNG GIỮA CÁC AVR 2) Các ghi - Bit MPCM (bit 0) ghi UCSRA nhân tố quan trọng để định chế độ hoạt động Bit chọn chế độ hoạt động đa xử lí (Multi-Processor Choose Mode) - Với MASTER: MPCM = - Với SLAVERS: MPCM = 04/07/16 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP GV: VŨ QUỐC TUẤN VẤN ĐỀ 4: TRUYỀN THÔNG VỚI VĐK 4.3 TRUYỀN THÔNG GIỮA CÁC AVR 2) Nguyên lý hoạt động Start MPCM = RXCIE = Phát địa 04/07/16 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP GV: VŨ QUỐC TUẤN VẤN ĐỀ 4: TRUYỀN THÔNG VỚI VĐK 4.3 TRUYỀN THÔNG GIỮA CÁC AVR 2) Nguyên lý hoạt động RXB8 = N Y Ngắt RXCIE So sánh N Y MPCM = 04/07/16 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP GV: VŨ QUỐC TUẤN VẤN ĐỀ 4: TRUYỀN THÔNG VỚI VĐK 4.3 TRUYỀN THÔNG GIỮA CÁC AVR 2) Nguyên lý hoạt động Kiểm tra địa Y Nhận liệu N MPCM = Stop 04/07/16 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP GV: VŨ QUỐC TUẤN VẤN ĐỀ 4: TRUYỀN THÔNG VỚI VĐK 4.3 TRUYỀN THÔNG GIỮA CÁC AVR 3) Ví dụ: Viết chương trình truyền thông vi điều khiển (1 Master, Slave) 04/07/16 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP GV: VŨ QUỐC TUẤN [...]... BẢN 3) Mạng truyền thông công nghiệp - Mô hình mạng truyền thông công nghiệp 04/07/16 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP GV: VŨ QUỐC TUẤN NỘI DUNG 1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 4) Tính năng thời gian thực - Vai trò: Tính năng thời gian thực là một trong những đặc trưng quan trọng nhất đối với các hệ thống tự động hóa nói chung và các hệ thống truyền thông công nghiệp nói riêng - Đặc điểm: Một hệ thống truyền thông. .. trong mạng công nghiệp 04/07/16 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP GV: VŨ QUỐC TUẤN NỘI DUNG 2 CHẾ ĐỘ TRUYỀN TẢI 3) Truyền một chiều và 2 chiều - Truyền hai chiều: Bộ thu phát (Transceiver) 10100111 Bộ thu phát (Transceiver) Đặc điểm: Thích hợp với cấu trúc mạch vòng, cấu trúc hình sao (kiểu liên kết điểm – điểm) Ví dụ: Internet Ứng dụng: Sử dụng phổ biến trong mạng công nghiệp 04/07/16 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG... 04/07/16 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP GV: VŨ QUỐC TUẤN NỘI DUNG 3 CẤU TRÚC MẠNG 2) Cấu trúc mạch vòng tích cực - Xử lý sự cố: Đấu tắt qua trạm hỏng 04/07/16 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP GV: VŨ QUỐC TUẤN NỘI DUNG 3 CẤU TRÚC MẠNG 3) Cấu trúc hình sao - Đặc điểm: + Là một cấu trúc mạng có 1 trạm trung tâm quan trong hơn tất cả các trạm khác, trạm này sẽ điều khiển toàn bộ hoạt động truyền thông của toàn mạng. .. 04/07/16 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP GV: VŨ QUỐC TUẤN NỘI DUNG 3 CẤU TRÚC MẠNG 4) Cấu trúc hình cây - Đặc điểm: + Không phải là cấu trúc cơ bản + Là sự liên kết của nhiều mạng con với các cấu trúc khác nhau thông qua các bộ liên kết mạng + Đặc trưng là sự phân cấp đường dẫn - Ứng dụng: + LonWorks, DeviceNet, AS-i 04/07/16 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP GV: VŨ QUỐC TUẤN NỘI DUNG 3 CẤU TRÚC MẠNG 4) Cấu... MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP GV: VŨ QUỐC TUẤN NỘI DUNG 3 CẤU TRÚC MẠNG 1) Cấu trúc BUS Mạch vòng không tích cực 04/07/16 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP GV: VŨ QUỐC TUẤN NỘI DUNG 3 CẤU TRÚC MẠNG 1) Cấu trúc BUS - Ưu điểm: + Tiết kiệm dây dẫn, công lắp đặt + Đơn giản, dễ lắp đặt + Một trạm hỏng hóc không gây ảnh hưởng tới phần còn lại + Cho phép thay thế trạm khi các trạm khác vẫn làm việc 04/07/16 MẠNG... TRUYỀN TẢI 1) Truyền bit song song và truyền bit nối tiếp - Truyền bit song song 1 0 1 0 0 1 1 1 + Đặc điểm: + Ứng dụng: Trao đổi giữa các TP bên trong máy tính 04/07/16 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP GV: VŨ QUỐC TUẤN NỘI DUNG 2 CHẾ ĐỘ TRUYỀN TẢI 1) Truyền bit song song và truyền bit nối tiếp - Truyền bit nối tiếp 10100111 + Đặc điểm: + Ứng dụng: Trao đổi giữa máy tính với các thiết bị ĐK 04/07/16 MẠNG... của toàn mạng + Kiểu liên kết: Điểm – điểm + Mạng trung tâm: Tích cực hoặc thụ động 04/07/16 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP GV: VŨ QUỐC TUẤN NỘI DUNG 3 CẤU TRÚC MẠNG 3) Cấu trúc hình sao 04/07/16 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP GV: VŨ QUỐC TUẤN NỘI DUNG 3 CẤU TRÚC MẠNG 3) Cấu trúc hình sao - Ưu điểm: + Số trạm tham gia lớn + Dễ lắp đặt - Nhược điểm: + Sự cố ở mạng trung tâm làm tê liệt hoạt động của toàn... truyền tải thông tin một cách tin cậy và kịp thời với yêu cầu của đối tác truyền thông 04/07/16 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP GV: VŨ QUỐC TUẤN NỘI DUNG 1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 4) Tính năng thời gian thực - Yêu cầu: Để đảm bảo tính năng thời gian thực, một hệ thống BUS phải có những đặc điểm sau: + Độ nhanh nhạy + Tính tiền định + Độ tin cậy, kịp thời + Tính bền vững 04/07/16 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP... ĐK 04/07/16 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP GV: VŨ QUỐC TUẤN NỘI DUNG 2 CHẾ ĐỘ TRUYỀN TẢI 2) Truyền đồng bộ và không đồng bộ - Chỉ liên quan tới phương thức truyền bit nối tiếp - Truyền đồng bộ: Các đối tác truyền thông làm việc theo cùng 1 nhịp tức là với cùng tần số và độ lệch pha cố định Ví dụ: Giao tiếp giữa Mainboard với Keyboard (PS2) - Truyền không đồng bộ: Các đối tác truyền thông không làm việc... 10100111 Bộ thu (Receiver) Ví dụ: Giao tiếp giữa bàn phím, chuột, màn hình với máy tính; hệ thống phát thanh, truyền hình Ứng dụng: Không có vai trò trong mạng công nghiệp 04/07/16 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP GV: VŨ QUỐC TUẤN NỘI DUNG 2 CHẾ ĐỘ TRUYỀN TẢI 3) Truyền một chiều và 2 chiều - Truyền hai chiều: Bộ thu phát (Transceiver) 10100111 Bộ thu phát (Transceiver) Đặc điểm: Thích hợp với cấu trúc ... Cấu trúc khung truyền: 011 111 10 Cờ Địa bit Điều khiển 16 /32 bit Dữ liệu 8 /16 bit Cờ 011 111 10 n bit I-Format N(S) S-Format U-Format 1 04/07 /16 FCS P/F N(R) S P/F N(R) M P/F M MẠNG TRUYỀN THÔNG... (N -1) -PCI (N -1) -SDU Lớp N - 04/07 /16 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP GV: VŨ QUỐC TUẤN NỘI DUNG KIẾN TRÚC GIAO THỨC 2) Giao thức HDLC (High level Data-Link Control) - Cấu trúc khung truyền: 011 111 10... TP bên máy tính 04/07 /16 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP GV: VŨ QUỐC TUẤN NỘI DUNG CHẾ ĐỘ TRUYỀN TẢI 1) Truyền bit song song truyền bit nối tiếp - Truyền bit nối tiếp 10 10 011 1 + Đặc điểm: + Ứng dụng: