Thiết kế và mô phỏng hệ thống đo lường điều khiển sử dụng Wirelesshart IEC 62591 IEE 802154 Thiết kế và mô phỏng hệ thống đo lường điều khiển sử dụng Wirelesshart IEC 62591 IEE 802154 Thiết kế và mô phỏng hệ thống đo lường điều khiển sử dụng Wirelesshart IEC 62591 IEE 802154 luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp
CAO NGỌC KHÁNH BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - CAO NGỌC KHÁNH KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐO LƯỜNG ĐIỀU KHIỂN SỬ DỤNG WIRELESSHART IEC IEEE 802.15.4) LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KHOÁ 2017A Hà Nội - Năm 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI CAO NGỌC KHÁNH THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐO LƯỜNG ĐIỀU KHIỂN SỬ DỤNG WIRELESSHART IEC IEEE 802.15.4) Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển tự động hóa LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS BÙI ĐĂNG THẢNH Hà Nội - Năm 2018 Thiết kế mô truyền thông hệ thống Đo lường điều khiển sử dụng Wir l ss IEC IEEE 802.15.4) LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn tốt nghiệp “Thiết kế mô hệ thống đo lường điều khiển sử dụng ir l ss IEEE 802.15.4)” tự thiết kế hướng dẫn PGS TS Bùi Đăng Thảnh Các số liệu kết hoàn toàn với thực tế Để hoàn thành luận văn sử dụng tài liệu ghi danh mục tài liệu tham khảo không chép hay sử dụng tài liệu khác Nếu phát có chép tơi xin chịu hồn toàn trách nhiệm Hà Nội, ngày 15 tháng 05 năm 2018 Học viên cao học Cao Ngọc Khánh Thiết kế mô truyền thông hệ thống Đo lường điều khiển sử dụng Wir l ss IEC IEEE 802.15.4) LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn PGS TS Bùi Đăng Thảnh, thầy có nhiều hướng dẫn xét đánh giá luận văn này, để luận văn hoàn thành với chất lượng khoa học tiến độ Ngồi ra, tơi xin gửi lời cảm ơn đến TS Pouria Zand cho phép sử dụng thư viện WirelessHART NS-2, cảm ơn chuyên gia Knud Larsen diễn đàn LinuxQuestion chuyên gia WirelessHART Emerson giải đáp cho thắc mắc suốt q trình nghiên cứu Cuối cùng, tơi cảm ơn gia đình, đồng nghiệp tạo điều kiện cho tập trung nghiên cứu gần năm qua Thiết kế mô truyền thông hệ thống Đo lường điều khiển sử dụng Wir l ss IEC IEEE 802.15.4) MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU .10 CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA CÔNG NGHỆ WIRELESSHART 11 1.1 Giới thiệu chung .11 1.2 Kiến trúc hệ thống mạng WirelessHART 13 1.2.1 Công nghệ WirelessHART 13 1.2.2 Kiến trúc mạng WirelessHART 15 1.2.3 Kiến trúc hệ thống đo lường điều khiển có sử dụng WirelessHART .23 1.3 Truyền thông mạng WirelessHART 24 1.3.1 Lớp Vật lý 25 1.3.2 Lớp Liên kết liệu 28 1.3.3 Lớp Mạng 33 1.3.4 Lớp Vận tải 36 1.3.5 Lớp Ứng dụng 37 1.4 Bảo mật mạng WirelessHART 39 1.4.1 Thuật toán CCM* 39 1.4.2 Các loại khóa mạng 39 1.4.3 Bảo vệ liệu 41 1.4.4 Bảo vệ mạng 42 1.5 Các công nghệ không dây khác 42 Thiết kế mô truyền thông hệ thống Đo lường điều khiển sử dụng Wir l ss IEC IEEE 802.15.4) 1.5.1 Zigbee 43 1.5.2 ISA 100.11a .44 CHƯƠNG II: XÂY DỰNG QUY TRÌNH THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐO LƯỜNG ĐIỀU KHIỂN SỬ DỤNG WIRELESSHART 48 2.1 Thiết bị giải pháp công nghệ 48 2.1.1 Emerson Wireless 1420 Gateway 49 2.1.2 Emerson Wireless 775 THUM Adapter .50 2.1.3 Rosemount 3051S Wireless In-Line Pressure Transmitter .51 2.1.4 Rosemount 648 Wireless Temperature Transmitter 52 2.1.5 Fisher 4320 Wireless Position Monitor 52 2.2 Thiết kế hệ thống đo lường điều khiển sử dụng WirelessHART 55 2.2.1 Dự án sử dụng công nghệ WirelessHART 56 2.2.2 Cách tiếp cận mạng có dây truyền thống 56 2.2.3 Cách tiếp cận WirelessHART 57 2.2.4 Lựa chọn công nghệ WirelessHART 58 2.2.5 Triển khai thực 63 2.2.6 Xác lập bảo mật 71 2.2.7 Lắp đặt thiết bị 73 2.2.8 Cài đặt mạng .75 2.2.9 Quy trình kiểm tra kết nối không dây 75 2.2.10 Quy trình kiểm tra tồn mạng khơng dây 77 2.2.11 Phần mềm AMS SNAP-ON 78 CHƯƠNG III: MÔ PHỎNG TRUYỀN THÔNG MẠNG WIRELESSHART BẰNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG NS-2 .80 3.1 Các công cụ mô WirelessHART .80 3.1.1 NS-2 80 3.1.2 NS-3 81 Thiết kế mô truyền thông hệ thống Đo lường điều khiển sử dụng Wir l ss IEC IEEE 802.15.4) 3.1.3 TrueTime 82 3.2 Netwok Simulator .83 3.2.1 Kiến trúc chương trình NS-2 .83 3.2.2 Ngôn ngữ C++ OTcl 85 3.3 Mô mạng WirelessHART cỡ nhỏ 85 KẾT LUẬN 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO 95 PHỤ LỤC 97 Thiết kế mô truyền thông hệ thống Đo lường điều khiển sử dụng Wir l ss IEC IEEE 802.15.4) DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ACK Acknowledgement ACL Access Control List AES Advanced Encryption Standard ARQ Automatic Repeat Request CCA Clear Channel Assessment CCM Counter with CBC-MAC CSMA/CA Carrier Sense Multiple Access DCS Distributed Control System DSSS Direct Sequence Spread Spectrum FEED Front End Engineering Design FFD Full Function Device FHSS Frequency-Hopping Spread Spectrum HART Highway Addressable Remote Transducer IEC International Electrotechnical Commission IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers I/O Input/Output ISA International Society of Automation ISM Industrial Scientific Medical OPC Object Linking and Embedding for Process Control OSI Open Systems Interconnection LR-WPAN Low-rate Wireless Personal Area Networks MAC Medium Access Control Thiết kế mô truyền thông hệ thống Đo lường điều khiển sử dụng Wir l ss IEC IEEE 802.15.4) MIC Message Integrity Code NAM Network Animator NEMA National Electrical Manufacturers Association NS Network Simulator PHY Physical Layer P&ID Piping & Instrument Diagram PID Proportional Integral Derivative PLC Programmable Logic Controller O-QPSK Offset Quadrature Phase Shift Keying OTcl Object Command Tool Command Language RFD Reduced Function Device RSSI Received Signal Strength Indication TDMA Time Division Multiple Access TCP/IP Transmission Control Protocol/Internet Protocol UDP User Datagram Protocol WPAN Wireless Personal Area Networks Thiết kế mô truyền thông hệ thống Đo lường điều khiển sử dụng Wir l ss IEC IEEE 802.15.4) DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1.1: Q trình phát triển giao thức truyền thơng HART 11 Hình 1.1.2: Logo nhận diện giao thức WirelessHART 12 Hình 1.2.1: Topology điển hình mạng WirelessHART 16 Hình 1.2.2: Kiến trúc hệ thống đo lường điều khiển sử dụng kết hợp HART có dây WirelessHART .24 Hình 1.4.1: Bảo mật mạng WirelessHART .40 Hình 1.5.1: Đánh giá ứng dụng công nghệ không dây .44 Hình 1.5.2: Topology mạng ISA 100.11a 45 Hình 1.5.3: Gateway Thiết bị Trường ISA 100.11a hãng Yokogawa 47 Hình 2.1.1 Bộ thiết bị phần mềm WirelessHART hãng Emerson 48 Hình 2.1.2: Sản phẩm Emerson Wireless 1420 Gateway 50 Hình 2.1.3: Emerson Wireless 775 THUM Adapter 51 Hình 2.1.4: Rosemount 3051S Wireless In-Line Pressure Transmitter 51 Hình 2.1.5: Rosemount 648 Wireless Temperature Transmitter 52 Hình 2.1.6: Fisher 4320 Wireless Position Monitor 53 Hình 2.2.1: Chu trình dự án thơng thường 56 Hình 2.2.2: Đánh giá mức ứng dụng công nghệ không dây 59 Hình 2.2.3: So sánh chi phí dự án cơng nghệ có dây khơng dây 61 Hình 2.2.4: Sơ đồ P&ID cho vịng lặp kín HART có dây, Foudation Fieldbus WirelessHART .62 Hình 2.2.5: Ví dụ sơ đồ thiết bị q trình cơng nghệ nhà máy 64 ình 3.3 : hương trình mơ hoạt họa nam Thiết kế mô truyền thông hệ thống Đo lường điều khiển sử dụng Wir l ss IEC IEEE 802.15.4) 89 Thiết kế mô truyền thông hệ thống Đo lường điều khiển sử dụng Wir l ss IEC IEEE 802.15.4) Các nút khởi động chuyển màu trạng thái Khi truyền liệu xuất vòng tròn lan tỏa Start Khai báo tham số @ 0, Bắt đầu mô @ 0, Khởi động Gateway @ 200 – 10000, Khởi động 50 nodes @ 10000-13000, Hình thành liên kết sensor – actuator @ 16000-120000, Quá trình truyền nhận liệu Stop ình 3.3.3: Lưu đồ kịch mô truyền thông Kịch mơ chương trình liệt kê lưu đồ hình 3.3.3 trên: • Tại giây 0, Gateway khởi động • Từ giây 200 đến giây 1000, nút 1-50 khởi động • Từ giây 10000 đến 13000, hình thành liên kết sensor - actuator • Từ giây 16000 đến 120000, trình truyền nhận liệu 90 Thiết kế mô truyền thông hệ thống Đo lường điều khiển sử dụng Wir l ss IEC IEEE 802.15.4) • Kết thúc mơ 120000 giây Trong chương trình mơ phỏng, ta xét tới Mơ hình lượng (EnergyModel) Ở đây, ta sử dụng thông số chip CC2500 hãng Texas Instrument • Năng lượng ban đầu 1000 Joules • Năng lượng truyền tin (Transmit): TxPower = 37.8 mW • Năng lượng nhận tin (Receive): RxPower = 27 mW • Năng lượng tiêu thụ thời gian rỗi (Idle): IdlePower = 2.7 mW • Năng lượng tiêu thụ thời gian ngủ (Sleep): SleepPower = 1.6 uW Sử dụng thêm chương trình Energy.awk khác để trích xuất liệu từ file trace để tính tốn mức lượng cịn lại nút sau q trình mơ Hình 3.3.4: Năng lượng lại nút sau kết thúc mơ Vẽ đồ thị mức lượng cịn lại nút sau q trình mơ cách sử dụng Xgraph: 91 Thiết kế mô truyền thông hệ thống Đo lường điều khiển sử dụng Wir l ss IEC IEEE 802.15.4) Hình 3.3.5: Biểu đồ lượng lại nút xgraph Ngồi ra, sử dụng chương trình khác Packet.awk để tính tốn Tổng số GeneratedPackets ReceivedPackets: Hình 3.3.6: Tổng số pack t truyền nhận q trình mơ 92 Thiết kế mô truyền thông hệ thống Đo lường điều khiển sử dụng Wir l ss IEC IEEE 802.15.4) Nhận xét kết đạt được: • Năng lượng tiêu thụ toàn nút sau q trình mơ dao động khoảng từ 46 đến 325 Joules • Các nút thuộc liên kết sensor – actuator thuộc vịng lặp mở có xu tiêu thụ lượng nhiều nút khác Điều phù hợp với phân loại nêu mục 2.2.4 phải cân nhắc điều kiện điều khiển on/off vấn đề lượng • Do tính chất dự phịng truyền gói tin nên Tổng số ReceivedPackets nhiều GeneratedPackets, nút gửi tin nhắn đến nhiều nút hàng xóm Điều này, chứng tỏ độ ổn định truyền thông mạng đáp ứng tiêu chí từ 99% trở lên 93 Thiết kế mô truyền thông hệ thống Đo lường điều khiển sử dụng Wir l ss IEC IEEE 802.15.4) KẾT LUẬN Học viên tổng hợp lý thuyết WirelessHART, kiến trúc, truyền thông, bảo mật Bổ sung lý thuyết phục vụ giảng dạy nghiên cứu mạng truyền thông công nghiệp trường đại học Việt Nam Ngoài ra, học viên nắm bắt xây dựng phương pháp thiết kế, lựa chọn công nghệ cho hệ thống đo lường điều khiển Điều giống báo cáo đánh giá tiền khả thi để định lựa chọn công nghệ WirelessHART triển khai vào thực tế nhà máy xử lý Việt Nam Cuối cùng, học viên cài đặt, thiết lập chương trình mơ mạng với Gateway 50 nút có 15 cặp sensor – actuator, chạy phần mềm NS-2, hệ điều hành Ubuntu 16.04 LTS Sau đánh giá việc tiêu thụ lượng, đảm bảo độ ổn định truyền thông Thực số cải tiến so với nghiên cứu tác giả giới thực trước Trên sở nghiên cứu trước, học viên phát triển thêm số tính tốn phân tích mức lượng cịn lại nút sau q trình mơ tổng số gói tin suốt q trình truyền nhận Từ nghiên cứu luận văn, công nghệ WirelessHART cơng nghệ tiết kiệm lượng có độ ổn định truyền thông cao Việc triển khai áp dụng công nghệ WirelessHART vào nhà máy chế biến Việt Nam hoàn toàn khả thi Việc triển khai nên tiến hành phần hệ thống đo lường điều khiển, trước hết với nhà máy hóa chất, chế biến dầu khí, lọc hóa dầu bờ địi hỏi mức độ tự động hóa cao 94 Thiết kế mô truyền thông hệ thống Đo lường điều khiển sử dụng Wir l ss IEC IEEE 802.15.4) TÀI LIỆU THAM KHẢO Chen D., Nixon M., Mok A (2010), WirelessHART: Real-Time Mesh Network for Industrial Automation, Springer Costa M.S., Amaral J.L.M (2012), “Analysis of wireless industrial automation standards: ISA-100.11a and WirelessHART”, ISA Emerson Process Management (2016), System Engineering Guidelines IEC 62591 WirelessHARTđáUSA Han S., Zhu X., Chen D., Mok A.K., Nixon M (2011), “Reliable and Realtime Communication in Industrial Wireless Mesh Networks”, IEEE RealTime and Embedded Technology and Applications Symposium 2011, Chicago, USA, pp 3-12 Hassan S.M., Ibrahim R., Bingi K., Tran Duc Chung, Saad N (2016), “Application of Wireless Technology for Control: A WirelessHART Perspective”, IEEE International Symposium on Robotics and Intelligent Sensors 2016, Tokyo, Japan, pp 17-20 Hoàng Minh Sơn (2008), Bài giảng Mạng truyền thông công nghiệp, Đại học Bách khoa Hà Nội IEEE (2006), 802.15.4-2006 Part 15.4: Low-Rate Wireless Personal Area Networks (LR-WPANs), USA Kim A.N., Hekland F., Petersen S., Doyle P (2008), “When HART Goes Wireless: Understanding and Implementing the WirelessHART Standard”, IEEE International Conference - Emerging Technologies and Factory Automation 2008, Hamburg, Germany Lennvall T., Svensson S., Hekland F (2008), “A Comparison of WirelessHART and ZigBee for Industrial Applications”, IEEE International Workshop - Factory Communication Systems 2008, Dresden, Germany 10 Nobre M., Silva I., Guedes L.A (2015) “Performance evaluation of WirelessHART networks using a new network simulator module”, Elsevier, Computers & Electrical Engineering Volume 41, pp 325-341 95 Thiết kế mô truyền thông hệ thống Đo lường điều khiển sử dụng Wir l ss IEC IEEE 802.15.4) 11 Zand P., Dilo A., Havinga P (2012), “Implementation of WirelessHART in NS-2 simulator”, IEEE 17th Conference - Emerging Technologies & Factory Automation 2012, Krakow, Poland 96 Thiết kế mô truyền thông hệ thống Đo lường điều khiển sử dụng Wir l ss IEC IEEE 802.15.4) PHỤ LỤC 97 File: /home/khanh/Desktop/WirelessHART/Energy/WirelessHART.tcl Page of ############################################################################# # WirelessHART communication simulation # # Thesis: Design and simulation the communication of Instrument Control # # system using WirelessHART (IEC 62591, IEEE 802.15.4) # # - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - # # by Cao Ngoc Khanh - Graduated Student # # Hanoi University of Science and Technology # ############################################################################# # =========================================================================== # Define options # =========================================================================== set val(chan) Channel/WirelessChannel ;# Channel Type set val(prop) Propagation/TwoRayGround ;# radio-propagation model set val(netif) Phy/WirelessPhy/802_15_4 set val(mac) Mac/802_15_4 set val(ifq) Queue/DropTail/PriQueue ;# interface queue type set val(ll) LL ;# link layer type set val(ant) Antenna/OmniAntenna ;# antenna model set val(ifqlen) 150 ;# max packet in ifq set val(nn) 51 ;# number of mobilenodes set val(rp) AODV ;# routing protocol set val(energymodel) EnergyModel ;# energy model set val(x) 100 set val(y) 100 set val(tr) set val(nam) set val(traffic) WirelessHART.tr WirelessHART.nam cbr ;# cbr/poisson/ftp # Seed the default RNG #global defaultRNG #$defaultRNG seed # Random number generator #set rng [new RNG] #$rng seed #read command line arguments proc getCmdArgu {argc argv} { global val for {set i 0} {$i < $argc} {incr i} { set arg [lindex $argv $i] if {[string range $arg 0] != "-"} continue set name [string range $arg end] set val($name) [lindex $argv [expr $i+1]] } } getCmdArgu $argc $argv set set set set set set set set set set set set appTime1 appTime2 appTime3 appTime4 appTime5 appTime6 appTime7 appTime8 appTime9 appTime10 appTime11 appTime12 16000.0 16000.1 16000.2 16000.3 16000.4 16000.5 16000.6 16000.7 16000.8 16000.9 16001.0 16001.1 ;# ;# ;# ;# ;# ;# ;# ;# ;# ;# ;# ;# in in in in in in in in in in in in seconds seconds seconds seconds seconds seconds seconds seconds seconds seconds seconds seconds File: /home/khanh/Desktop/WirelessHART/Energy/WirelessHART.tcl set set set set set set set set set set set set set set set set set set appTime13 appTime14 appTime15 appTime16 appTime17 appTime18 appTime19 appTime20 appTime21 appTime22 appTime23 appTime24 appTime25 appTime26 appTime27 appTime28 appTime29 stopTime 16001.2 ;# 16001.3 ;# 16001.4 ;# 16001.5 ;# 16001.6 ;# 16001.7 ;# 16001.8 ;# 16001.9 ;# 16002.0 ;# 16002.1 ;# 16002.2 ;# 16002.3 ;# 16002.4 ;# 16002.5 ;# 16002.6 ;# 16002.7 ;# 16002.8 ;# 120000.0;# in in in in in in in in in in in in in in in in in in Page of seconds seconds seconds seconds seconds seconds seconds seconds seconds seconds seconds seconds seconds seconds seconds seconds seconds seconds # Initialize Global Variables set ns_ [new Simulator] set tracefd [open /$val(tr) w] $ns_ trace-all $tracefd set namtrace [open /$val(nam) w] $ns_ namtrace-all-wireless $namtrace $val(x) $val(y) $ns_ puts-nam-traceall {# nam4wpan #} file for wpan (special handling needed) Mac/802_15_4 wpanCmd verbose on Mac/802_15_4 wpanNam namStatus on before other 'wpanNam' commands can work) #Mac/802_15_4 wpanNam ColFlashClr gold # For model 'TwoRayGround' set dist(5m) 7.69113e-06 set dist(9m) 2.37381e-06 set dist(10m) 1.92278e-06 set dist(11m) 1.58908e-06 set dist(12m) 1.33527e-06 set dist(13m) 1.13774e-06 set dist(14m) 9.81011e-07 set dist(15m) 8.54570e-07 set dist(16m) 7.51087e-07 set dist(20m) 4.80696e-07 set dist(25m) 3.07645e-07 set dist(30m) 2.13643e-07 set dist(35m) 1.56962e-07 set dist(40m) 1.20174e-07 Phy/WirelessPhy set CSThresh_ $dist(15m) Phy/WirelessPhy set RXThresh_ $dist(15m) # set up topography object set topo [new Topography] $topo load_flatgrid $val(x) $val(y) # Create God set god_ [create-god $val(nn)] ;# inform nam that this is a trace ;# default = off (should be turned on ;# default = gold File: /home/khanh/Desktop/WirelessHART/Energy/WirelessHART.tcl Page of set chan_1_ [new $val(chan)] proc UniformErr {} { global ns_ set err [new ErrorModel] $err unit pkt $err set rate_ 0.00 $err set markecn_ true $err ranvar [new RandomVariable/Uniform] $err drop-target [new Agent/Null] return $err } # configure node # $val(rp) $ns_ node-config -adhocRouting $val(rp) \ -llType $val(ll) \ -macType $val(mac) \ -ifqType $val(ifq) \ -ifqLen $val(ifqlen) \ -antType $val(ant) \ -propType $val(prop) \ -phyType $val(netif) \ -topoInstance $topo \ -agentTrace OFF \ -routerTrace OFF \ -macTrace ON \ -IncomingErrProc UniformErr \ -OutgoingErrProc UniformErr \ -movementTrace OFF \ -color black \ -energyModel $val(energymodel) \ -initialEnergy 1000 \ -rxPower 0.027 \ -txPower 0.0378 \ -idlePower 0.0027 \ -sleepPower 0.0000016 \ -channel $chan_1_ for {set i 0} {$i < $val(nn)} {incr i} { set node_($i) [$ns_ node] $node_($i) random-motion } ;# disable random motion source /WirelessHART.scn $ns_ at 2.0 $ns_ at 2.0 $ns_ at 2.0 "$node_(0) sscs startWhartGateway" "$node_(0) NodeLabel Gateway" "$node_(0) NodeClr red" #Start WirelessHART Devices set startTime 0.0 ;# in seconds #for {set i 1} {$i < 10 } {incr i} { for {set i 1} {$i < $val(nn) } {incr i} { $ns_ at [expr $startTime + $i*200.0 + 0.512] "$node_($i) sscs StartWhartDevice"; $ns_ at [expr $startTime + $i*200.0 + 0.512] "$node_($i) NodeLabel $i"; $ns_ at [expr $startTime + $i*200.0 + 0.512] "$node_($i) NodeClr lime"; } $ns_ at 10000.00 "$node_(3) sscs request_Service 1600 1" ;#200 * 10ms File: /home/khanh/Desktop/WirelessHART/Energy/WirelessHART.tcl = 2s $ns_ = 2s $ns_ = 2s $ns_ = 2s $ns_ = 2s $ns_ = 2s $ns_ = 2s $ns_ = 2s $ns_ = 2s $ns_ = 2s $ns_ = 2s $ns_ = 2s $ns_ = 2s $ns_ = 2s $ns_ = 2s Page of at 10200.00 "$node_(6) sscs request_Service 1600 2" ;#200 * 10ms at 10400.00 "$node_(15) sscs request_Service 1600 3" ;#200 * 10ms at 10600.00 "$node_(9) sscs request_Service 14 1600 4" ;#200 * 10ms at 10800.00 "$node_(10) sscs request_Service 13 1600 5" ;#200 * 10ms at 11000.00 "$node_(26) sscs request_Service 16 1600 6" ;#200 * 10ms at 11200.00 "$node_(17) sscs request_Service 25 1600 7" ;#200 * 10ms at 11400.00 "$node_(18) sscs request_Service 24 1600 8" ;#200 * 10ms at 11600.00 "$node_(22) sscs request_Service 19 1600 9" ;#200 * 10ms at 11800.00 "$node_(20) sscs request_Service 23 1600 10" ;#200 * 10ms at 12000.00 "$node_(27) sscs request_Service 36 1600 11" ;#200 * 10ms at 12200.00 "$node_(46) sscs request_Service 49 1600 12" ;#200 * 10ms at 12400.00 "$node_(28) sscs request_Service 35 1600 13" ;#200 * 10ms at 12600.00 "$node_(29) sscs request_Service 34 1600 14" ;#200 * 10ms at 12800.00 "$node_(33) sscs request_Service 30 1600 15" ;#200 * 10ms Mac/802_15_4 wpanNam PlaybackRate 3ms $ns_ at $appTime1 "puts \"\nTransmitting data \n\"" # Setup traffic flow between nodes proc cbrtraffic { src dst interval starttime } { global ns_ node_ set udp_($src) [new Agent/UDP] eval $ns_ attach-agent \$node_($src) \$udp_($src) set null_($dst) [new Agent/Null] eval $ns_ attach-agent \$node_($dst) \$null_($dst) set cbr_($src) [new Application/Traffic/CBR] eval \$cbr_($src) set packetSize_ 70 eval \$cbr_($src) set interval_ $interval eval \$cbr_($src) set random_ #eval \$cbr_($src) set maxpkts_ 10000 eval \$cbr_($src) attach-agent \$udp_($src) eval $ns_ connect \$udp_($src) \$null_($dst) $ns_ at $starttime "$cbr_($src) start" } proc poissontraffic { src dst interval starttime } { global ns_ node_ set udp($src) [new Agent/UDP] eval $ns_ attach-agent \$node_($src) \$udp($src) set null($dst) [new Agent/Null] eval $ns_ attach-agent \$node_($dst) \$null($dst) set expl($src) [new Application/Traffic/Exponential] eval \$expl($src) set packetSize_ 70 eval \$expl($src) set burst_time_ File: /home/khanh/Desktop/WirelessHART/Energy/WirelessHART.tcl Page of eval \$expl($src) set idle_time_ [expr $interval*1000.0-70.0*8/250]ms idle_time + pkt_tx_time = interval eval \$expl($src) set rate_ 250k eval \$expl($src) attach-agent \$udp($src) eval $ns_ connect \$udp($src) \$null($dst) $ns_ at $starttime "$expl($src) start" } if { ("$val(traffic)" == "cbr") || ("$val(traffic)" == "poisson") } { puts "\nTraffic: $val(traffic)" #Mac/802_15_4 wpanCmd ack4data on puts [format "Acknowledgement for data: %s" [Mac/802_15_4 wpanCmd ack4data]] $ns_ at $appTime1 "Mac/802_15_4 wpanNam PlaybackRate 0.5ms" $ns_ at [expr $appTime1 + 0.5] "Mac/802_15_4 wpanNam PlaybackRate 1.5ms" $val(traffic)traffic 15 $appTime1 $val(traffic)traffic 15 $appTime2 $val(traffic)traffic 15 15 $appTime3 $val(traffic)traffic 14 15 $appTime4 $val(traffic)traffic 10 13 15 $appTime5 $val(traffic)traffic 26 16 15 $appTime6 $val(traffic)traffic 17 25 15 $appTime7 $val(traffic)traffic 18 24 15 $appTime8 $val(traffic)traffic 22 19 15 $appTime9 $val(traffic)traffic 20 23 15 $appTime10 $val(traffic)traffic 27 36 15 $appTime11 $val(traffic)traffic 46 49 15 $appTime12 $val(traffic)traffic 28 35 15 $appTime13 $val(traffic)traffic 29 34 15 $appTime14 $val(traffic)traffic 33 30 15 $appTime15 Mac/802_15_4 wpanNam Mac/802_15_4 wpanNam Mac/802_15_4 wpanNam if { "$val(traffic)" set pktType cbr } else { set pktType exp } Mac/802_15_4 wpanNam Mac/802_15_4 wpanNam Mac/802_15_4 wpanNam FlowClr -p FlowClr -p FlowClr -p == "cbr" } AODV -c tomato ARP -c green MAC -s -d -1 -c navy { FlowClr -p $pktType -s -d -c blue FlowClr -p $pktType -s -d -c green4 FlowClr -p $pktType -s -d -c cyan4 } proc ftptraffic { src dst starttime } { global ns_ node_ set tcp($src) [new Agent/TCP] eval \$tcp($src) set packetSize_ 50 set sink($dst) [new Agent/TCPSink] eval $ns_ attach-agent \$node_($src) \$tcp($src) eval $ns_ attach-agent \$node_($dst) \$sink($dst) eval $ns_ connect \$tcp($src) \$sink($dst) set ftp($src) [new Application/FTP] eval \$ftp($src) attach-agent \$tcp($src) $ns_ at $starttime "$ftp($src) start" } if { "$val(traffic)" == "ftp" } { puts "\nTraffic: ftp" #Mac/802_15_4 wpanCmd ack4data off puts [format "Acknowledgement for data: %s" [Mac/802_15_4 wpanCmd ack4data]] $ns_ at $appTime1 "Mac/802_15_4 wpanNam PlaybackRate 0.20ms" $ns_ at [expr $appTime1 + 0.5] "Mac/802_15_4 wpanNam PlaybackRate 1.5ms" ;# File: /home/khanh/Desktop/WirelessHART/Energy/WirelessHART.tcl ftptraffic $appTime1 ftptraffic $appTime3 ftptraffic $appTime5 Mac/802_15_4 Mac/802_15_4 Mac/802_15_4 Mac/802_15_4 Mac/802_15_4 Mac/802_15_4 Mac/802_15_4 Mac/802_15_4 Mac/802_15_4 wpanNam wpanNam wpanNam wpanNam wpanNam wpanNam wpanNam wpanNam wpanNam FlowClr FlowClr FlowClr FlowClr FlowClr FlowClr FlowClr FlowClr FlowClr -p -p -p -p -p -p -p -p -p AODV -c tomato ARP -c green MAC -s -d -1 -c navy tcp -s -d -c blue ack -s -d -c blue tcp -s -d -c green4 ack -s -d -c green4 tcp -s -d -c cyan4 ack -s -d -c cyan4 } # defines the node size in nam for {set i 0} {$i < $val(nn)} {incr i} { $ns_ initial_node_pos $node_($i) } # Tell nodes when the simulation ends for {set i 0} {$i < $val(nn) } {incr i} { $ns_ at $stopTime "$node_($i) reset"; } $ns_ at $stopTime "stop" $ns_ at $stopTime "puts \"NS EXITING \n\"" $ns_ at $stopTime "$ns_ halt" proc stop {} { global ns_ tracefd namtrace $ns_ flush-trace close $tracefd close $namtrace exec nam WirelessHART.nam & } puts "\nStarting Simulation " $ns_ run Page of ... Gateway Thiết bị rường ISA 100.11a hãng Yokogawa 47 Thiết kế mô truyền thông hệ thống Đo lường điều khiển sử dụng Wir l ss IEC IEEE 802.15.4) CHƯƠNG II: QUY TRÌNH THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐO LƯỜNG ĐIỀU KHIỂN... khai thiết bị có dây thiết bị không dây nhau, cho phép hệ thống WirelessHART tích hợp trực tiếp với Ứng dụng Máy chủ, hệ thống điều 13 Thiết kế mô truyền thông hệ thống Đo lường điều khiển sử dụng. .. 1.2.2 Kiến trúc mạng WirelessHART 15 Thiết kế mô truyền thông hệ thống Đo lường điều khiển sử dụng Wir l ss IEC IEEE 802.15.4) Giao thức WirelessHART thiết kế để thực lưới hệ thống thông tin truyền