Tài liệu Nghiên cứu mạng truyền thông công nghiệp ppt

Chuyên ngành Điện tử Nghiên cứu mạng truyền thông công nghiệp 1. Tính cấp thiết của đề tài 1.1 Tình hình thế giới - Hiện nay xu thế công nghiệp hóa, hiện đại hóa đang là mũi nhọn và đợc đặt u tiên hàng đầu. - Trong xu thế công nghiệp hóa hiện đại hóa ấy, vấn đề đặt ra trớc tiên khi xây dựng một giải pháp tự động hóa không còn là nên hay không nên, mà là sự lựa chọn hệ thống mạng truyền thông nào cho phù hợp với yêu cầu và nhiệm vụ của ứng dụng thực tế. 1.2 Hiện trạng trong nớc - Nớc ta đang bớc vào hội nhập quốc tế về mọi mặt. Trong đó, công nghiệp hóa là vấn đề đ ợc u tiên số một. - Nền công nghiệp trong nớc, mà đặc biệt là vấn đề truyền thông trong công nghiệp cha đồng bộ - Cha có nhiều tài liệu chuẩn về vấn đề này. Trớc tình hình trong nớc và thế giới nh vậy đòi hỏi phải có sự quan tâm nghiên cứu vấn đề Mạng truyền thông công nghiệp một cách cụ thể. 2. Nội dung khoa học của đề tài 2.1 Cơ sở về mạng truyền thông công nghiệp Mạng truyền thông công nghiệp hay mạng công nghiệp (MCN) là khái niệm chung chỉ các hệ thống mạng truyền thông số, truyền bit nối tiếp, đợc sử dụng để ghép nối các thiết bị công nghiệp. Các hệ thống truyền thông công nghiệp hiện nay cho phép liên kết mạng ở nhiều mức khác nhau. Về cơ sở kĩ thuật, mạng công nghiệp và các hệ thống mạng máy tính và mạng viễn thông có nhiều điểm tơng đồng tuy nhiên cũng có những điểm khác biệt. Vậy, mạng truyền thông công nghiệp có vai trò quan trọng nh thế nào trong các lĩnh vực đo lờng, điều khiển và tự động hóa ngày nay? Sử dụng mạng truyền thông công nghiệp, đặc biệt là bus tr ờng để thay cách nối điểm - điểm cổ điển giữa các thiết bị công nghiệp mang lại hàng loạt các lợi ích sau: + Đơn giản hóa cấu trúc liên kết giữa các thiết bị công nghiệp. + Giảm đáng kể giá thành dây dẫn và công lắp đặt hệ thống. + Nâng cao độ tin cậy và độ chính xác của thông tin. + Nâng cao độ linh hoạt, tính năng mở của hệ thống. + Đơn giản hóa/tiện lợi hóa việc chuẩn đoán, định vị lỗi của các thiết bị. + Nâng cao khả năng tơng tác giữa các thành phần. + Mở ra nhiều khả năng và khả năng ứng dụng mới của hệ thống. Học viện Công nghệ BC - VT Tuyển tập đề tài nghiên cứu khoa học HS-SV 2.2 Kiến thức giao thức chung Mạng công nghiệp tuy có những đặc điểm khác biệt so với các hệ thống mạng thông thờng nhng giao thức mà chúng sử dụng trong truyền thông cũng có cơ sở của mô hình kiến trúc OSI và TCP/IP. Điểm khác biệt trong giao thức truyền thông công nghiệp đó là trong một hệ thống chỉ sử dụng một số tầng nào đó trong mô hình kiến trúc OSI tùy theo mục đích và yêu cầu kĩ thuật của hệ thống đó. 2.3 Các hệ thống mạng công nghiệp tiêu biểu Hiện nay có rất nhiều hệ thông mạng công nghiệp đang đợc sử dụng. Mặc dù đều đợc đa ra nhằm tăng hiệu quả trong truyền thông công nghiệp nhng do yêu cầu, mục đích khác nhau nên giữa các hệ thống cũng có những điểm riêng nhằm phù hợp với điều kiện thực tế. Một số hệ thống tiêu biểu trong truyền thông công nghiệp có thể nói tới đó là: - Profibus : Bao gồm ba loại tơng thích với nhau là Profibus-FMS, Profibus-DP và Profibus-PA. Do những yêu cầu đặc trng ở cấp trờng mà Profibus-FMS chỉ thực hiện ở các lớp 1, lớp 2 và lớp 7, trong khi điều khiển DP và PA chỉ chuẩn hóa lớp 1 và lớp 2 trong mô hình OSI. - CAN : Đối chiếu với mô hình qui chiếu OSI, CAN định nghĩa lớp liên kết dữ liệu gồm hai lớp con (LLC và MAC) cũng nh phần chính của lớp vật lí. Một số hệ thống tiêu biểu dựa trên CAN có thể đ- a ra là CANopen, DeviceNet, SDS. - DeviceNet : Phát triển dựa trên cơ sở của CAN, dùng nối mạng cho các thiết bị đơn giản ở cấp chấp hành. Tuy nhiên DeviceNet còn bổ xung một số chi tiết thực hiện lớp vật lí và đa ra một số phơng thức giao tiếp kiểu tay đôi (peer to peer) hay chủ/tớ (master/slave). - Modbus : Cơ chế giao tiếp ở modbus phụ thuộc vào hệ thống truyền thông cấp thấp. Modbus là giao thức cho lớp ứng dụng, các thiết bị có thể giao tiếp theo cơ chế riêng của mạng đó. - Interbus-S : Tập giao thức Interbus-S đợc cấu trúc thành 3 lớp tơng ứng với mô hình OSI : lớp vật lí, lớp liên kết dữ liệu và lớp ứng dụng. Ưu thế đặc biệt của Interbus-S là khả năngkết mạng nhiều chủng loại thiết bị khác nhau và giá thành vừa phải. Học viện Công nghệ BC - VT a) b) Hình 1 Nối dây truyền thống (a) và nối mạng công nghiệp (b) Chuyên ngành Điện tử - AS-i : Mục đích sử dụng duy nhất của AS-i là kết nối các thiết bị cảm biến và chấp hành số với cấp điều khiển. Để nâng cao hiệu suất và và đơn giản hóa việc thực hiện các vi mạch, toàn bộ việc xử lí các giao thức đợc gói gọn chỉ trong lớp 1 (lớp vật lí). 2.4 Đề xuất về chuẩn dùng trong mạng công nghiệp quốc gia Căn cứ vào điều kiện thực tế về khí hậu, địa hình và điều kiện kinh tế ở nớc ta, em nhận thấy rằng nếu phải có một chuẩn thông nhất dùng trong các mạng truyền thông công nghiệp ở Việt Nam thì đó có thể là Profibus. Bởi vì, chuẩn Profibus bao gồm ba loại tơng thích với nhau là Profibus-FMS, Profibus-DP, và Profibus-PA có thể tơng thích với mọi hệ thống mạng truyền thông công nghiệp và có độ an toàn cao trớc những điều kiện bất lợi nhất. Điều đó hoàn toàn phù hợp với điều kiện của Việt Nam. Mặt khác hiện nay các sản phẩm của Siemens đang đợc sử dụng rất rộng r i ở nã ớc ta rất tơng thích với chuẩn này (Chính chuẩn này đ đã ợc Trung Quốc - đất nớc nằm cạnh nớc ta chọn làm chuẩn quốc gia vào năm 2000). 2.5 Mô hình lí thuyết áp dụng trong ngành Bu chính Trình tự của việc phân chia tự động nh sau: - Phân chia thành các thể loại giống nhau nh th, bu phẩm, bu kiện - Mỗi loại đợc tự động chuyển đến khu vực phân chia tiếp theo của mình. - Mỗi loại đợc xắp xếp theo thứ tự địa chỉ cần gửi đến dựa vào các kĩ tự m hoá đã ợc ghi trên chúng theo một qui định chung. - Sau khi phân chia chúng đơc tự động chuyển đến vị trí của mình để chờ chuyển phát. Dựa vào trình tự trên ta có thể đa ra một mô hình nh sau: Hình 2 Mô hình cấp chấp hành tại một trung tâm Trong đó các thiết bị trên hình đợc nối với nhau và với cấp điều khiển (PLC,PC) bằng hệ thống bus trờng. Cả hệ thống nối với nhau trong một mô hình mạng nh sau: Học viện Công nghệ BC - VT Th, bu phẩm bu kiện . Bộ phận phân chia theo loại Băng chuyền Bộ phận phân chia theo mã Các loại đã đợc xắp xếp Băng chuyền Tuyển tập đề tài nghiên cứu khoa học HS-SV 3. Phơng pháp nghiên cứu của đề tài Mạng truyền thông công nghiệp là một vấn đè còn khá mới mẻ ở nớc ta, chính vì lẽ đó cho nên nghiên cứu về vấn đề này sẽ gặp phải rất nhiều khó khăn trong việc tìm kiếm tài liệu trong nớc và càng khó khăn hơn trong vấn đề nghiên cứu thực tế. Do đó, để nghiên cứu đề tài này em đ tìm kiếm các thông tinã thông qua nhiều nguồn tài liệu có liên quan trực tiếp hoặc gián tiếp vấn đề này kết hợp với một số kiến thức tham khảo thực tế ở phạm vi nhỏ trong nớc. Tài liệu đợc tìm kiếm thông qua : + Tài liệu có liên quan trên các tạp chí khoa học trong nớc. + Thông tin trên các sách trong nớc và nớc ngoài có liên quan. + Trên các Webside của các h ng lớn nói về các sản phẩm của mình.ã Từ những kiến thức tìm tòi đợc em sẽ tổng hợp lại thông qua sự phân tích và chắt lọc sao cho bài viết có tính logic và khoa học cao. 4. Khả năng ứng dụng thực tiễn của đề tài - Đề tài có thể làm tài liệu nghiên cứu, tham khảo trong học tập hay tìm hiểu thêm về mạng truyền thông công nghiệp. - Đề tài có thể áp dụng trong ngành Bu chính nói riêng và có thể áp dụng cho quốc gia về các chuẩn trong lĩnh vực truyền thông công nghiệp. Học viện Công nghệ BC - VT Mạng xí nghiệp Quản lí công ty Quản lí sản xuất Điều khiển giám sát Điều khiển Chấp hành Mạng công ty Bus hệ thống Bus trường Hình 3 Mô hình mạng truyền thông tại một trung tâm . đề tài 2.1 Cơ sở về mạng truyền thông công nghiệp Mạng truyền thông công nghiệp hay mạng công nghiệp (MCN) là khái niệm chung chỉ các hệ thống mạng truyền. xắp xếp Băng chuyền Tuyển tập đề tài nghiên cứu khoa học HS-SV 3. Phơng pháp nghiên cứu của đề tài Mạng truyền thông công nghiệp là một vấn đè còn khá mới