Tìm hiểu về giao diện giao thức các hệ thống mạng trong công nghiệp

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG - - NGUYỄN HỒNG ĐỨC TÌM HIỂU VỀ GIAO DIỆN GIAO THỨC CÁC HỆ THỐNG MẠNG TRONG CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Thái nguyên, 10/2011 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG - - NGUYỄN HỒNG ĐỨC TÌM HIỂU VỀ GIAO DIỆN GIAO THỨC CÁC HỆ THỐNG MẠNG TRONG CÔNG NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÁY TÍNH MÃ SỐ : 60 48 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS PHÍ MẠNH LỢI Thái nguyên, 10/2011 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn i LỜI CAM ĐOAN Tôi tên : Nguyễn Hồng Đức Tơi cam đoan rằng, luận văn thạc sĩ “Tìm hiểu giao diện, giao thức hệ thống mạng cơng nghiệp” cơng trình nghiên cứu riêng Các thông tin, số liệu sử dụng luận văn trung thực xác, số liệu sử dụng rõ nguồn trích dẫn danh mục tài liệu tham khảo Kết nghiên cứu chưa công bố cơng trình nghiên cứu từ trước đến Thái nguyên, ngày 20/09/2011 Học viên Nguyễn Hoàng Đức Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành chương trình cao học viết luận văn này, tơi nhận hướng dẫn, giúp đỡ góp ý nhiệt tình q thầy Trường Đại Học Công Nghệ Thông Tin Truyền Thông, Thầy Viện Công Nghệ Thông Tin Việt Nam Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến Tiến sĩ Phí Mạnh Lợi dành nhiều thời gian tâm huyết hướng dẫn nghiên cứu giúp tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp Nhân đây, xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại Học Công Nghệ Thông Tin Truyền Thông – Đại học Thái Nguyên tạo nhiều điều kiện để học tập hồn thành tốt khóa học Mặc dù tơi có nhiều cố gắng hoàn thiện luận văn tất nhiệt tình lực mình, nhiên khơng thể tránh khỏi thiếu sót, mong nhận đóng góp q báu q thầy bạn Thái nguyên, tháng 10 năm 2011 Học viên Nguyễn Hồng Đức Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn iii MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cam đoan Mục lục i Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt ii Danh mục bảng iii Danh mục hình (hình vẽ, ảnh chụp, đồ thị ) iv Mở đầu Chương 1: Hệ thống điều khiển phân tán 1.1 Hệ thống SCADA phân cấp quản lý 1.2 Chức số giao thức chuẩn áp dụng hệ thống SCADA: 1.2.1 Chức hệ thống SCADA: 1.2.2 Một số giao thức chuẩn áp dụng hệ thống SCADA: 1.3 Các thành phần hệ điều khiển phân tán 1.3.1 Cấu hình 1.3.2 Trạm điều khiển cục 1.3.3 Bus trường trạm vào/ra từ xa 1.3.4 Trạm vận hành 1.3.5 Trạm kỹ thuật công cụ phát triển 11 1.3.6 Bus hệ thống 12 1.4 Phân loại hệ DCS 13 1.4.1 Các hệ DCS truyền thống 13 1.4.2 Các hệ DCS PLC 14 1.4.3 Các hệ DCS PC 16 1.4.4 DCS sở RTU, PLC IED 17 1.5 Các vấn đề kỹ thuật 17 1.6 Xử lý thời gian thực xử lý phân tán 18 1.6.1 Hệ thống thời gian thực 18 1.6.2 Xử lý thời gian thực 19 1.6.3 Hệ điều hành đa nhiệm ứng dụng thời gian thực 20 1.6.4 Xử lý phân tán 21 1.7 Đồng hóa xử lý phân tán 1.7.1 Đồng hóa tín hiệu vào/ra Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 22 22 http://www.lrc-tnu.edu.vn iv 1.7.2 Đồng hóa thời gian 23 Chương : Giao diện-giao thức cấu hình mạng 24 2.1 Truyền tin nối tiếp 24 2.1.1 Truyền tin nối tiếp dị 24 2.1.2 Truyền tin nối tiếp đồng 25 2.2 Tín hiệu đơn tín hiệu vi sai: 26 2.1.1 Truyền dẫn sử dụng tín hiệu đơn (Single-Ended) 26 2.1.2 Truyền dẫn sử dụng tín hiệu vi sai (Differential) 27 2.1.3 Khả chống nhiễu tín hiệu đơn tín hiệu vi sai 27 2.3 Đơn truy cập đa truy cập 27 2.3.1 Đa truy cập giao diện RS485 28 2.3.2 Đa truy cập CSMA/CD 29 2.3.3 Đa truy cập CSMA/CA 30 2.3.4 Đa truy cập CDMA 30 2.3.5 Giả ngẫu nhiên, nén phổ thông tin trái phổ 31 2.4 Cấu hình mạng: Star, Ring, Bus, Optical Cable 36 2.4.1 Cấu hình mạng Star 36 2.4.2 Cấu hình mạng Ring 37 2.4.3 Cấu hình mạng Bus 38 2.4.4 Optical Cable 38 2.5 Giao diện giao thức: 42 2.6 Giao diện 42 2.6.1 Giao diện RS232 42 2.6.2 Giao diện RS485 45 2.6.2.1 Đặc điểm giao diện RS485 45 2.6.2.2 Khả kết nối: 46 2.6.2.3 Mạng truyền nhận RS-485 47 2.6.3 Sự khác RS 232 RS 485 48 2.6.4 Kết nối dùng chuẩn X.25 48 2.6.5 Ethernet 49 2.6.5.1 Ethernet ? 49 2.6.5.2 Hệ thống Ethernet 50 2.6.5.3 Sự đời chuẩn Ethernet 50 2.6.5.4 Các thành phần Ethernet 51 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn v 2.6.5.5 Hoạt động Ethernet 51 2.7 Giao thức 2.7.1 Giao thức truyền tin 52 2.7.1.1 Thiết bị DTE DCE 52 2.7.1.2 Kênh liệu liên kết liệu: 52 2.7.1.3 Các loại giao thức truyền tin: 55 2.7.1.4 Đánh giá giao thức COP: 57 2.7.1.5 Đánh giá giao thức dạng BOP: 58 2.7.2 Giao thức MODBUS 58 2.7.2.1 Lịch sử Modbus protocol 58 2.7.2.2 Cấu trúc thông điệp Modbus 59 2.7.2.3 Các chế độ truyền thông nối tiếp Modbus 60 2.7.2.4 Địa Modbus 61 2.7.2.5 Các mã chức Modbus 61 2.7.2.6 Qui chiếu địa Modbus 62 2.7.2.7 Ví dụ số khung tin Modbus 62 2.7.3 Giao thức Profinet 63 2.7.4 Giao thức IEC870-5-101; 103; 104; ICCP ELCOM90 64 2.7.5 Giao thức TCP/IP 68 2.7.6 Quan hệ giao thức lớp thấp lớp cao 71 2.7.7 So sánh TCP/IP với mơ hình OSI 78 Chương : Hệ thống mạng công nghiệp ứng dụng xây dựng cảnh báo 32 kênh sử dụng giao diện RS232/RS485 79 3.1 Mạng truyền thông cơng nghiệp gì? 79 3.2 Phân loại đặc trưng hệ thống mạng công nghiệp 80 3.2.1 Các lớp (cấp chấp hành) 80 3.2.2 Lớp (Điều khiển) 82 3.2.3 Lớp (quản lý) 83 3.2.4 Lớp Scada 84 3.3 An toàn mạng 85 3.4 Ứng dụng xây dựng cảnh báo 32 kênh sử dụng giao diện RS232/RS485 PHẦN KẾT LUẬN Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 90 95 http://www.lrc-tnu.edu.vn vi KIẾN NGHỊ NHỮNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 96 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CĨ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO 98 PHỤ LỤC 99 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt LCS LCU OS ES PS CPU DCS COP BOP I/O ECC Chữ đầy đủ, nghĩa Local control station ; Trạm điều khiển cục local control unit ; Khối điều khiển cục operator station, trạm vận hành engineering station, Trạm kỹ thuật process station, trạm trình(xử lý) Center Processing Unit; Bộ xử lý trung tâm Distributed Control Systems; Hệ thống điều khiển phân tán Character Oriented Protocol; Giao thức truyền tin dạng ký tự Bit (Binary) Oriented Protocol ; Giao thức truyền tin dạng Bít Reference Model for Open Systems Interconnection Mơ hình tham chiếu cho việc kết nối hệ thống mở Supervisory Control and Data Acquisition Hệ thống điều khiển giám sát thu thập liệu Remote Terminal Unit ; Là thiết bị điều khiển vi xử lý Programmable Logic Controller thiết bị điều khiển chương trình (phần mềm) (In put/Out put) Error checking and correcting ; Kiểm tra lỗi sửa lỗi DTE Data Terminal Equipement ; Thiết bị đầu cuối liệu DCE Data Communication Equipement; Thiết bị đầu cuối viễn thông Transmission Control Protocol/ Internet Protocol Giao thức điều khiển/ Giao thức Internet Cyclic Redundancy Check ; Phương pháp mã đa thức hay mã vịng Spread Spectrum Communication - Thơng tin trải phổ Pseudo Random - Giả ngẫu nhiên Global Positioning Systeem - Hệ thống định vị toàn cầu (USA) OSI SCADA RTU PLC TCP/IP CRC SSC PR GPS GLONASS CDMA CSMA/CD CSMA/CA LAN Глoбальная Нaвигационная Спутниковая Система – Hệ thống dẫn đường vệ tinh tồn cầu (Liên xơ/Nga) Code Division Multiple Access ; đa truy nhập (đa người dùng) phân chia theo mã Carrier sense Multiple Access with Collision Detect đa truy cập nhận biết sóng mang, phát xung đột Carrier sense Multiple Access with Collision Avoidance đa truy cập nhận biết sóng mang , tránh xung đột Local Area Network – Mạng cụ Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn v Wireless LAN LAN khơng dây DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Nội dung Hình Trang Hình 1.1 Tổng quan hệ thống SCADA Hình 1.2 Cấu hình hệ điều khiển phân tán Hình 1.3 Một số hình ảnh tủ điều khiển DCS Hình 1.4 Các phương pháp bố trí trạm vận hành 10 Hình 1.5 Cấu hình tiêu biểu hệ điều khiển phân tán đại 12 Hình 1.6 Các thành phần chức PLC 15 Hình 2.1 Khả chống nhiễu truyền tín hiệu đơn tín hiệu vi sai 27 Hình 2.2 Phổ rời rạc dãy bít số liệu 31 Hình 2.3 Phổ liên tục dãy giả ngẫu nhiên PN PND 33 Hình 2.4 Ngẫu nhiên hóa số liệu 34 Hình 2.5 Các trường hợp trải phổ nén phổ 34 Hình 2.6 Tạo kênh liên lạc dãy giả ngẫu nhiên 35 Hình 2.7 Mơ hình mạng Star 36 Hình 2.8 Mơ hình mạng Ring 37 Hình 2-9 Cấu trúc mạng hình tuyến 38 Hình 2.10 Hình dạng cáp quang 38 Hình 2.11 Cổng nối tiếp chân 42 Hình 2.12 Đường truyền cân 46 Hình 2.13 Đường truyền khơng cân 46 Hình 2.14 Sơ đồ giao thức Master/Slave 47 Hình 2.15 Kết nối WAN dùng mạng X25 48 Hình 2.16 Liên kết liệu DTE DCE 52 Hình 2.17 Các cấu hình liên kết liệu 53 Hình 2-18 Kiến trúc TCP/IP 68 Hình 2-19 Q trình đóng/mở gói liệu TCP/IP 70 Hình 2-20 Cấu trúc liệu TCP/IP 71 Hình 2.21 Mơ hình OSI 75 Hình 2.22 So sánh TCP/IP với mơ hình OSI 78 Hình 3.1 Mơ hình phân cấp chức cơng ty sản xuất cơng nghiệp 80 Hình 3.2 Phía trước cảnh báo 92 Hình 3.3 Phía sau cảnh báo 93 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Ngun http://www.lrc-tnu.edu.vn 87 Mạng cơng ty có vai trò đường cao tốc hệ thống hạ tầng sở truyền thông công ty, địi hỏi tốc độ truyền thơng độ an toàn, tin cậy đặc biệt cao, Fast Ethernet, FDDI, ATM vài ví dụ cơng nghệ tiên tiến áp dụng tương lai 3.2.4 Lớp Scada SCADA có nghĩa gì? SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) hệ thống điều khiển giám sát thu thập liệu Điều khiển điều khiển cách giám sát SCADA khác với hệ thống điều khiển DCS hay PLC chỗ, hệ DCS hay PLC trực tiếp điều khiển cục nhà máy, hệ thống SCADA thiên giám sát thu thập liệu mạng diện rộng Kết cấu hệ thống SCADA Nói cách đơn giản, hệ thống SCADA có ba phần: PC phòng điều khiển trung tâm, RTU (Remote Terminal Unit) hay PLC (Programmable Logic Controller) trạm xa thiết bị thông tin để nối hai phần với Các hệ SCADA cũ chạy môi trường DOS, VMS hay UNIX Các hệ thống chạy Windows 95 hay NT với số chạy Linux RTU-PLC RTU định nghĩa thiết bị điều khiển vi xử lý, có khả xử lý đầu đầu vào theo thời gian thực, thu thập liệu báo động, báo cáo SCADA Server, thi hành mệnh lệnh SCADA Server Theo truyền thống, hệ thống SCADA thường xử dụng thiết bị RTU Nhưng ngày nay, với phát triển PLC, nhà tích hợp hệ thống dùng PLC thay RTU cho việc thiết kế cho nhiều hệ thống SCADA Các RTU PLC nối với I/O (đầu vào/ra) trạm Các đầu vào, qua RTU hay PLC, cho thiết bị SCADA phòng điều khiển trung tâm biết Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 88 trạng thái hệ thống trường Thiết bị SCADA điều khiển hệ thống cách thao tác đầu ra, qua RTU hay PLC Như thế, RTU PLC thiết bị trực tiếp nối với I/O tập trung tín hiệu 3.3 An tồn mạng Trong truyền thông công nghiệp, sử dụng kỹ thuật truyền tín hiệu số tác động nhiễu chất lượng môi trường truyền dẫn mà thông tin truyền tải không tránh khỏi sai lệch Vấn đề đặt làm hạn chế lỗi sảy lỗi phải có biện pháp khắc phục Có thể phân loại lỗi sau : - Lỗi phát được, không sửa - Lỗi phát sửa - Lỗi không phát Biện pháp thứ sử dụng thiết bị phần cứng cao cấp biện pháp bọc lót đường truyền để giảm thiểu tác động nhiễu Song biện pháp hạn chế tác động nhiễu mà loại trừ hoàn toàn khẳ bị lỗi Mặt khác, giá thành cao yếu tố cản trở đến việc thực cơng nghiệp Bảo tồn liệu phương pháp sử dụng xử lý giao thức để khắc phục phát lỗi, phát lỗi đóng vai trị hàng đầu Khi phát lỗi, có cách khơi phục liệu, hay biện pháp đơn giản yêu cầu gửi lại liệu Các phương pháp bảo toàn liệu thông dụng : - Parity bit chiều hai chiều - CRC (Cyclic Redundancy Check) - Nhồi bít (Bit stuffing) Ngun lý Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 89 Nhiệm vụ bảo tồn liệu xếp thuộc lớp (lớp liên kết) mô hình quy chiếu OSI Trong q trình mã hóa nguồn, bên gửi bổ xung số thông tin phụ trợ, tính theo thuật tốn quy ước vào điện cần gửi Dựa vào thông tin bổ trợ mà bên nhận kiểm sốt phát lỗi liệu nhận (giải mã) Chú ý kể thông tin nguồn thông tin phụ trợ bị lỗi, nên phải cân nhắc quan hệ lượng thông tin nguồn lượng thông tin phụ trợ, không phương pháp bảo tồn liệu khơng đạt độ mong muốn độ tin cậy liệu, chí phản tác dụng Phương pháp CRC Các thành phần kiểm lỗi Do nhiễu nhiều nguyên nhân khác nhau, liệu từ phía phát đến phía thu bị sai lệch, bị mất, đến muộn bị trễ,… Trong truyền số liệu lỗi coi đương nhiên xảy Thành phần kiểm tra lỗi, (FCS-Frame Check Sequence) liệu bổ sung vào cuối khung tin dị đồng phần thông tin dư FCS xây dựng cho phát lỗi chí sửa lỗi cho khung tin FCS tính nội dung dãy bit thu theo số thuật toán định Một số dạng thuật toán FCS thường sử dụng sau:  BCC - Block Check Character - Kỹ tự kiểm tra khung chẵn/lẻ theo cột (theo byte)  Check Sum - Tổng kiểm tra tổng số học không dấu  CRC- Cyclic Redunancy Check- Kiểm tra lỗi đa thức có phản hồi (vịng) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 90 BCC Check Sum sử dụng cho khung dị cho với độ tin cậy không cao Ngày CRC sử dụng rộng rãi khả phát lỗi cao Người ta sử dụng loại mã khác để có sửa lỗi phía thu, ví dụ mã Hamming Nguyên tắc làm việc thành phần kiểm lỗi theo CRC Phép toán cộng Modulo (phép XOR): - Bốn trường hợp cộng Modulo 2: 0+0=0 ; 0+1=1; 1+0=1và 1+1=0 - Phép cộng Modulo thực chất phép cộng phép trừ không nhớ Bản tin cần truyền dãy k bit: Mk Mk-1 Mk-2 M2 M1 M0 Giá trị bit nói hiểu hệ số đa thức tin bậc k: M(x) = Mkxk + Mk-1xk-1 + Mk-2xk-2 + + M2x2 + M1x1 + M0 Mj số nguyên Trong hệ nhị phân Mj giá trị 1, CRC đa thức bậc n với n < k, Nguyên tắc phát lỗi tạo tin T cách nối thêm phần CRC vào tin gốc M, cho đa thức tin chia hết cho đa thức xác định trước, Đa thức xác định trước gọi đa thức sinh (Genrator Polynomial) ký hiệu P(x), bậc (n+1) tạo thuật tốn Bản tin T phát thay tin M CRC số dư phép chia M*xn/P (M*xn có nghĩa dịch trái n bit M) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 91 Lưu ý: Phép chia phép trừ liên tiếp cho số chia Ở sử dụng phép cộng Modulo 10 Ta hình dung vấn đề qua ví dụ sau: M Bản tin gốc, bậc k P Đa thức sinh, bậc (n+1) C CRC, bậc n T Bản tin (sẽ phát): nối CRC vào phía cuối M, bậc (k+n) Kết quả: M=1010001101 (bậc k=10) P=110101 (bậc n+1=6) C=1110 (bậc n=5) T=MC=10100011011110 11 Như tin T biểu diễn sau: (1) T=M*xn+C (M dịch trái n bit cộng C) 12 Nếu chia M*xn cho P ta có: (2) M*xn/P=Q+R/P (Q thương, R số dư) 13 Nếu dùng R thay cho C, ta có biểu thức (1) viết lại sau: (3) T=M*xn+R 14 Ta cần chứng minh T=M*xn+R chia hết cho P: (4) n n T/P=(M*x +R)/P= (M*x )/P+R/P= Q+R/P+R/P=Q+(R+R)/P 15 Ta thấy điều kiện chia hết phải R+R=0, 16 Để thoả mãn điều phép cộng nói phải cộng Modulo 2: n 17 Kết luận: C số dư phép chia đa thức M*x /P, phép trừ liên tiếp cho số chia thay phép cộng Modulo Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 92 18 Ví dụ chia đa thức: 11010011101100 < - Lối vào M 1011 < - Số chia (4 bit) P 01100011101100 < - Số dư sau phép chia thứ ^ Bit = bị bỏ qua| - Bit cao M P nên kết cộng Modulo Sau P dịch phải bit để tiếp tục thực phép Modulo - Phép toán cuối là: 00000000001110 < Số dư áp chót 1011 < Số chia (4 bit) 00000000000101 < Số dư cuối (CRC) 19 Giải thích trực quan khả phát lỗi đơn CRC: - Xét trường hợp có bit (trên T) bị lỗi (1->0 0->1) - Một lỗi đơn làm giá trị dãy bit bị cộng thêm trừ số chẵn có giá trị luỹ thừa số 2: Tmới = Tcũ + 2n Nếu bit thứ n nhảy 0->1, n>0 Tmới = Tcũ - 2n Nếu bit thứ n nhảy 1->0, n>0 - Đa thức sinh P số lẻ, ví dụ 10011 (19 thập phân) - Một số luỹ thừa số không chia hết số lẻ, nên Tmới không chia hết cho P, - Do mà lỗi phát Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Ngun http://www.lrc-tnu.edu.vn 93 - Ở khơng giải thích khả phát lỗi kép Trong thực tế, để phát lỗi khung tin thu ta cần so sánh CRC thu (gọi CRCr) với CRC tính cở liệu thu (gọi CRCc) Nếu CRCr = CRCc ta nói khung tin thu với xác xuất định Ngược lại khung tin thu sai 3.4 Ứng dụng xây dựng cảnh báo 32 kênh sử dụng giao diện RS232/RS485 BỘ CẢNH BÁO 32 KÊNH Giới thiệu sản phẩm : Sản phẩm đưa thị trường trang bị nhiều nơi, có Trạm biến áp 100kV, nhà máy xi măng Quán triều Thái nguyên Tôi đa tham gia lắp ráp tìm hiểu phần mềm tạo giao diện MODBUS cảnh báo 32 kênh I Tính kỹ thuật Cấp tín hiệu cảnh báo dạng đèn LED chuông:  Trạng thái cảnh báo: LED nhấp nháy chuông kêu  Trạng thái xác nhận: LED sáng liên tục, chng tắt Cấp tín hiệu SCADA  Mỗi tín hiệu cấp cặp tiếp điểm rơ le không mang điện cho SCADA Kết nối số liệu SACDA cho hệ DCS  Giao diện RS232/RS485  Giao thức MODBUS Phần mềm giao diện SCADA máy tính Các nút điều khiển:  TEST  ACK Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 94  RESET Khả chống treo:  Bộ cảnh báo tự khởi động lại sau vận hành Nguồn nuôi:  Bộ cảnh báo sử dụng nguồn nuôi 220VDC 110VDC có trạm nhà máy II Chế độ vận hành bình thường:  Khi khơng có cảnh báo, đèn LED tắt  Khi có tín hiệu cảnh báo, đèn LED tương ứng nhấp nháy chuông kêu  Nhân viên vận hành thấy đèn LED nhấp nháy chng kêu xác nhận (bấm nút ACK) nhằm mục đích thơng báo biết xử lý Lúc đèn LED tương ứng sáng hết nhấp nháy chuông ngừng kêu III Chế độ TEST  TEST thực sau lắp đặt cần kiểm tra tính sẵn sàng cảnh báo  TEST thực cách bấm nút TEST  Lúc đèn LED hàng sáng tắt  Bấm ACK để xác nhận TEST tốt, lúc đèn LED sáng  Nếu muốn kết thúc bấm TEST lần bấm RESET - Nếu bấm TEST cảnh báo khởi động lại coi cảnh báo xác nhận trước cảnh báo - Nếu bấm RESET cảnh báo lại cơng việc trước TEST Có nghĩa tín hiệu xác nhận trước xác nhận IV.Kết nối DCS  Ở cảnh báo đơn vị IED cung cấp liệu trạng thái (DI-Digital Input) Sử dụng giao diện RS485 giao thức MODBUS:  Nối máy tính với cảnh báo qua giao diện RS232 RS485  Chạy phần mềm MODBUS để đọc liệu trạng thái từ cảnh báo theo lệnh Input Status (Mã lệnh 0x02) Sử dụng phần mềm giao diện SCADA nhà chế tạo:  Nối máy tính với cảnh báo qua giao diện RS232 RS485 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 95  Chạy phần mềm giao diện SCADA để có thơng tin hình máy tính V Series: - DAA32 (32 kênh) VI.Hướng dẫn sử dụng: Bố trí mặt trước Xem Hình 3.2  Mặt trước cảnh báo bố trí 32 đèn LED thành hàng, hàng LED  Mỗi đèn LED tượng trưng cho tín hiệu cảnh báo  Phía đèn LED nút nhấn TEST, RESET ACK Hình 3.2 : Phía trước cảnh báo Bố trí phía sau Xem Hình 3.3 Phía sau cảnh báo gồm cầu đấu cho tín hiệu vào, tiếp điểm cho SCADA, nguồn nuôi 220VDC cổng truyền tin Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Ngun http://www.lrc-tnu.edu.vn 96 Hình 3.3 : Phía sau cảnh báo 2.1 Cấp nguồn nuôi 220VDC Xem Hình 3.4  Nguồn ni 220VDC từ tủ phân phối đấu trực tiếp vào cầu đấu có nhãn 220VDC phía sau cảnh báo  Cực dương nối vào chân đánh dấu ―+‖ cực âm nối vào chân đánh dấu ―-― Hình 3.4 : Đấu nối nguồn ni, tín hiệu vào DI, tín hiệu SCADA cổng RS232 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 97 2.2 Đấu nối tín hiệu vào DI Xem Hình 3.4  Tín hiệu DI phải tiếp điểm rơ le khơng mang điện từ phía trạm nhà máy  Việc đấu nối thực theo hình 3.4 2.3 Đấu nối tín hiệu Xem Hình 3.4  Tín hiệu SCADA tiếp điểm rơ le không mang điện từ cảnh báo  Mỗi tín hiệu SCADA cặp tiếp điểm độc lập với tín hiệu khác 2.4 Đấu nối cổng RS232 Xem Hình 3.4  Cổng RS232 cho phép kết nối máy tính PC  Muốn sử dụng giao thức MODBUS cần trang bị thêm chuyển đổi RS323/RS485 2.5 Đấu nối tín hiệu loa cịi, TEST, RESET, ACK Xem Hình 3.5  Tín hiệu cảnh báo: loa còi  Nút điều khiển: TEST, RESET, ACK Hình 3.5 : Đấu nối cịi báo, nhấn nút TEST, RESET ACK Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 98 PHẦN KẾT LUẬN Qua q trình làm luận văn, sau phân tích, tìm hiểu chung giao diện, giao thức hệ thống mạng Công nghiệp, em bổ sung thêm cho nhiều kiến thức quý giá Em tìm hiểu sâu hơn, đầy đủ giao diện, giao thức Kết nghiên cứu ưu điểm, nhược điểm, cách sử dụng tiêu chuẩn áp dụng giao diện, giao thức Cách tổ chức phân hệ, cấu hình mạng công nghiệp đường truyền số liệu cho hệ thống tự động hóa điều khiển kiểm sốt & thu thập liệu Đối tượng phục vụ cho trình nghiên cứu chủ yếu cho nhà máy, xí nghiệp phục vụ cho sinh viên làm tài liệu tham khảo giải toán thực tế Ngoài ra, em hy vọng báo cáo luận văn cịn tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên việc nghiên cứu lĩnh vực có liên quan Sau q trình nghiên cứu làm luận văn với dẫn tận tình thầy giáo hướng dẫn em học cách tìm hiểu, phân tích nghiên cứu vấn đề khoa học Trong thời gian làm luận văn tốt nghiệp, thân nỗ lực, cố gắng, đầu tư nhiều thời gian, công sức cho việc tìm hiểu nghiên cứu đề tài nhận bảo, định hướng tận tình thầy giáo hướng dẫn anh, chị trước hạn chế mặt thời gian khó khăn việc tìm kiếm tài liệu, hạn chế mặt kiến thức thân, nên chưa có kết thực hồn hảo Kính mong thầy giáo bạn đồng nghiệp bảo giúp đỡ Học viên thực Nguyễn Hồng Đức Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 99 KIẾN NGHỊ NHỮNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Hiện khoa học công nghệ ngày phát triển mạnh, để đẩy mạnh CNTT vào dây chuyền sản xuất tự động đòi hỏi phải sâu nghiên cứu tìm giao thức, giao diện nhằm cải thiện tốc độ tính thời gian thực hệ thống Mạng công nghiệp hệ thống mạng truyền thơng số, truyền bít nối tiếp, sử dụng để ghép nối thiết bị công nghiệp Hiện có nhiều hệ thống mạng cơng nghiệp sử dụng Mặc dù đưa nhằm tăng hiệu truyền thông công nghiệp yêu cầu, mục đích khác nên hệ thống có điểm riêng nhằm phù hợp với điều kiện thực tế Có nhiều giao thức, giao diện để thực việc ghép nối Trong đề tài tơi trình bày số giao diện giao thức bản, ưu, nhược điểm loại Căn vào điều kiện thực tế khí hậu, địa hình điều kiện kinh tế vùng công ty, nhà máy nên chọn cho chuẩn cho phù hợp Hy vọng đề tài nguồn tài liệu tham khảo để học viên khóa sau nghiên cứu tiếp giao thức, giao diện khác áp dụng mạng công nghiệp, lĩnh vực khác ngồi nước Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 100 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CĨ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 101 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Phí Mạnh Lợi (1987), ―Mơ đụng độ mạng cục Ethernet‖, Tạp chí Khoa học tính tốn Điều khiển, (số 2) Phí Mạnh Lợi, Nguyễn Nam Hải (1995): ―Ứng dụng CSDL phân tán vào quản lý kiểm soát hệ thống điện Quốc gia‖, Tạp chí Tin học Điều khiển học, (số 4) Phí Mạnh Lợi (1997), ―SCADA-NET mạng thơng tin liệu thời gian thực‖ Tạp chí Tin học Điều khiển học, (số 1) Phí Mạnh Lợi (1997), ―Về ứng dụng Vector Time hệ CSDL phân tán‖, Tạp chí Tin học Điều khiển học, (số 4) Phí Mạnh Lợi (1997), ―LNET hệ phần mềm xây dựng mạng WAN ứng dụng‖, Tạp chí Tin học Điều khiển học, (số 2) Phí Mạnh Lợi (2001), ―Quy Định xây dựng, quản lý, vận hành thiết bị SCADA trạm biến áp nhà máy điện‖, (Số 1208/QĐ-EVN) Phí Mạnh Lợi (2004 ), Giáo trình giảng dạy mơn Hệ thống định vị tồn cầu GPS GLONASS Phí Mạnh Lợi (2001), Giáo trình giảng dạy mơn Truyền số liệu Phí Mạnh Lợi (2002), Giáo trình giảng dạy mơn Thơng tin di động số 10 TS.Hồng Minh Sơn (2002), Hệ Thống điều khiển Phân Tán, Đại Học Bách Khoa Hà Nội, Hà Nội 11 Atyla (2006), Các hệ thống bus tiêu biểu công nghiệp, http://www.dientuvietnam.net/forums/mang-may-tinh-va-truyen-thong-cong-nghiep64/cac-he-thong-bus-tieu-bieu-trong-cong-nghiep-3092/, ngày 30/08/2006 11 Xuantruong (2006), Truyền thông với RS232, rs485, http://www.dientuvietnam.net/forums/mang-may-tinh-va-truyen-thong-cong-nghiep64/truyen-thong-voi-rs232-rs485-13/, ngày 17/02/2006 12 Xuantruong (2011), PROFINET, http://www.en.wikipedia.org/wiki/PROFINET, ngày 12/02/2011 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ... quy chiếu tính giao diện hệ thống mạng cơng nghiệp 72 40,41 Bảng quy chiếu tính giao thức hệ thống Bảng 2.5 Bảng 3.1 73, 74 mạng công nghiệp So sánh mạng công nghiệp hệ thống mạng khác Số hóa...ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG - - NGUYỄN HỒNG ĐỨC TÌM HIỂU VỀ GIAO DIỆN GIAO THỨC CÁC HỆ THỐNG MẠNG TRONG CÔNG NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÁY... hệ liên kết với công nghệ mạng theo tiêu chuẩn khác - Việc trao đổi thông tin phân hệ thông qua giao diện, giao thức truyền tin Xuất phát từ lý nên em chọn đề tài: ? ?Tìm hiểu giao diện, giao thức