Truyền thông công nghiệp chương 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP KHOA ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐO LƯỜNG ĐIỀU KHIỂN TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA (TEE424 – TC) Nguyễn Thị Thanh Quỳnh nttquynh_dldk@tnut.edu.vn TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP & SCADA Hệ thống mạng truyền thơng cơng nghiệp gì? Mạng truyền thơng cơng nghiệp khái niệm chung hệ thống mạng truyền thông tương tự số, truyền bit nối tiếp, sử dụng để ghép nối thiết bị công nghiệp Mạng truyền thông công nghiệp xương sống cho kiến trúc hệ thống tự động hóa cung cấp phương tiện trao đổi liệu cách mạnh mẽ, với khả kiểm sốt liệu tính linh hoạt để kết nối thiết bị khác TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP & SCADA Hệ thống mạng truyền thông công nghiệp gì? Các hệ thống truyền thơng cơng nghiệp phố biến cho phép liên kết mạng nhiều mức khác nhau, từ cảm biến, cấu chấp hành cấp trường máy tính điều khiển, thiết bị quan sát, máy tính điều khiển giám sát máy tính cấp điều hành xí nghiệp, quản lý công ty Các mạng truyền thông công nghiệp bao gồm: Modbus, Ethernet, Devicenet, Controlnet,… TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP & SCADA Hệ thống mạng truyền thơng cơng nghiệp gì? Phương tiện để truyền dẫn liệu tín hiệu điều khiển khơng dây có dây Trong trường hợp truyền không dây, giao tiếp thực qua sóng radio Trong trường hợp truyền có dây, cáp sử dụng cáp xoắn, cáp đồng trục cáp quang Mỗi cáp mạng có đặc tính điện riêng phù hợp với loại mạng môi trường cụ thể TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP & SCADA Hệ thống mạng truyền thơng cơng nghiệp gì? Mạng truyền thơng cơng nghiệp thực chất dạng đặc biệt mạng máy 8nh • • • • Truyền thơng liệu Mạng máy tính sử dụng cơng nghiệp coi phần mơ hình phân cấp mạng công nghiệp (ở cấp điều khiển giám sát, điều hành sản xuất quản lý công ty) Mạng máy tính thơng thường địi hỏi cao độ bảo mật cịn mạng truyền thơng cơng nghiệp u cầu cao tính thời gian thực, độ tin cậy khả tương thích mơi trường cơng nghiệp Các hệ thống mạng cơng nghiệp thường có tính chất độc lập, phạm vi hoạt động tương đối hẹp Trong đó, mạng máy tính có phạm vi trải rộng khác, nhỏ mạng LAN lớn mạng internet TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP & SCADA Hệ thống mạng truyền thơng cơng nghiệp gì? Mạng truyền thơng cơng nghiệp mạng viễn thơng • • • Đối tượng mạng viễn thông người thiết bị kỹ thuật, chủ yếu người Vậy nên, dạng thông tin cần trao đổi bao gồm tiếng nói, hình ảnh, văn liệu Trong đó, đối tượng mạng cơng nghiệp túy thiết bị công nghiệp nên dạng thông tin quan tâm liệu Các kỹ thuật công nghệ dùng mạng viễn thông phong phú, kỹ thuật truyền liệu theo chế độ bit nối tiếp mạng cơng nghiệp Mạng viễn thơng có phạm vi địa lý số lượng thành viên tham gia lớn nhiều nên yêu cầu kỹ thuật (cấu trúc mạng, tốc độ truyền thơng, thời gian thực, tính năng,…) khác, phương pháp truyền thông (truyền tải dải rộng/dải sở, dồn kênh, chuyển mạch,…) thường phức tạp nhiều so với mạng công nghiệp TRUYỀN THƠNG CƠNG NGHIỆP & SCADA Hệ thống mạng truyền thơng cơng nghiệp gì? Sử dụng mạng truyền thơng cơng nghiệp, đặc biệt bus trường để thay cách nối điểm-điểm cổ điển thiết bị công nghiệp mang lại hàng loạt lợi ích sau: • Đơn giản hóa cấu trúc liên kết thiết bị cơng nghiệp • Tiết kiệm dây nối cơng thiết kế, lắp đặt hệ thống • Nâng cao độ tin cậy độ xác thơng tin • Nâng cao độ linh hoạt, tính mở hệ thống • Việc cấu hình hệ thống, lập trình, tham số hóa, chỉnh định thiết bị đưa vào vận hành thực từ xa qua trạm kỹ thuật trung tâm.Mở nhiều chức khả ứng dụng hệ thống • Sử dụng mạng truyền thông công nghiệp cho phép áp dụng kiến trúc điều khiển TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP & SCADA Hệ thống mạng truyền thông công nghiệp gì? Đối tượng làm việc hệ thống mạng truyền thơng cơng nghiệp tín hiệu đo tín hiệu điều khiển q trình sản xuất cơng nghiệp TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP & SCADA Hệ thống mạng truyền thơng cơng nghiệp gì? Đối tượng làm việc hệ thống mạng truyền thơng cơng nghiệp tín hiệu đo tín hiệu điều khiển trình sản xuất cơng nghiệp TRUYỀN THƠNG CƠNG NGHIỆP & SCADA Hệ thống mạng truyền thông công nghiệp gì? FM – Điều chế tần số Tần số sóng mang Tần số tín hiệu mang cao tần thay đổi phụ thuộc vào tín hiệu đo 28 TRUYỀN THƠNG TÍN HIỆU ĐO 1.1.3 Truyền thơng 8n hiệu đo 8n hiệu mang xoay chiều FM – Điều chế tần số Tần số sóng mang Tín hiệu sau điều chế: Tín hiệu đo: Độ nhạy điều chế 29 TRUYỀN THƠNG TÍN HIỆU ĐO 1.1.3 Truyền thơng 8n hiệu đo 8n hiệu mang xoay chiều TRUYỀN THƠNG TÍN HIỆU ĐO 1.1.3 Truyền thơng 8n hiệu đo 8n hiệu mang xoay chiều FM – Điều chế tần số 30 TRUYỀN THƠNG TÍN HIỆU ĐO 1.1.3 Truyền thông 8n hiệu đo 8n hiệu mang xoay chiều FM – Điều chế tần số 31 FM – Điều chế tần số Tại phía đầu nhận, thuật tốn giải điều chế tín hiệu từ tín hiệu điều chế FM để khơi phục lại tín hiệu đo ban đầu Mạch vi phân lý tưởng loại mạch đơn giản sử dụng cho mục giải điều chế FM 32 TRUYỀN THƠNG TÍN HIỆU ĐO 1.1.3 Truyền thơng tín hiệu đo tín hiệu mang xoay chiều PM – Điều chế góc pha Là phương pháp điều chế tín hiệu đo tác động vào góc pha sóng mang Tín hiệu sau điều chế Chỉ số điều chế điều chế góc pha PM độ lệch góc pha lớn nhất: h= AAAB9HicbVDLSgNBEJyNrxhfUY9eBoPgKeyKqBchqAePEcwDskuYnfQmQ2YfzvQGwpLv8OJBEa9+jDf/xkmyB00saCiquunu8hMpNNr2t1VYWV1b3yhulra2d3b3yvsHTR2nikODxzJWbZ9pkCKCBgqU0E4UsNCX0PKHt1O/NQKlRRw94jgBL2T9SASCMzSSN7h270Aio24yEN1yxa7aM9Bl4uSkQnLUu+UvtxfzNIQIuWRadxw7QS9jCgWXMCm5qYaE8SHrQ8fQiIWgvWx29ISeGKVHg1iZipDO1N8TGQu1Hoe+6QwZDvSiNxX/8zopBldeJqIkRYj4fFGQSooxnSZAe0IBRzk2hHElzK2UD5hiHE1OJROCs/jyMmmeVZ2LqvNwXqnd5HEUyRE5JqfEIZekRu5JnTQIJ0/kmbySN2tkvVjv1se8tWDlM4fkD6zPHxe8kao= 33 TRUYỀN THƠNG TÍN HIỆU ĐO 1.1.3 Truyền thơng 8n hiệu đo 8n hiệu mang xoay chiều TRUYỀN THÔNG TÍN HIỆU ĐO 1.1.3 Truyền thơng 8n hiệu đo 8n hiệu mang xoay chiều PM – Điều chế góc pha 34 TRUYỀN THƠNG TÍN HIỆU ĐO 1.2 Truyền thơng 8n hiệu số Với tín hiệu số, ta cần phân biệt hai trạng thái tín hiệu tương ứng với bit 1, vậy, hạn chế cách hiệu sai lệch thông tin tác động nhiễu 35 1.2.1 Mã hố bit • Mã hố bit cách biểu diễn bit nhị phân 0, dạng tín hiệu quang điện, thích hợp để truyền dẫn mơi trường vật lý • Việc chuyển đổi sử dụng tham số thơng tin thích hợp để mã hố dãy bit cần truyền tải Các tham số thơng tin chứa đựng biên độ, tần số, pha sườn xung 36 TRUYỀN THƠNG TÍN HIỆU ĐO 1.2 Truyền thơng tín hiệu số 1.2.2 Non-Return to Zero (NRZ), Return to Zero(RZ) NRZ phương pháp sử dụng phổ biến hệ thống bus trường Thực chất, NRZ RZ phương pháp điều chế biên độ xung 37 TRUYỀN THƠNG TÍN HIỆU ĐO 1.2 Truyền thông 8n hiệu số 1.2.3 Mã Manchester Mã Manchester dạng dẫn xuất sử dụng rộng rãi truyền thơng cơng nghiệp mà cịn phổ biến hệ thống truyền liệu khác Thực chất, phương pháp điều chế pha xung 38 TRUYỀN THƠNG TÍN HIỆU ĐO 1.2 Truyền thơng tín hiệu số 1.2.4 Điều chế 8n hiệu số Tín hiệu số điều chế dạng tín hiệu dao động điều hoà tần số cao truyền đường dây Tại phía nhận tín hiệu số ban đầu khơi phục lại thiết bị giải điều chế Các phương pháp điều chế liệt kê ASK, FSK, PSK hay kết hợp loại 39 TRUYỀN THƠNG TÍN HIỆU ĐO 1.2 Truyền thơng tín hiệu số TRUYỀN THƠNG TÍN HIỆU ĐO 1.2 Truyền thơng tín hiệu số 1.2.4 Điều chế tín hiệu số 40 TRUYỀN THƠNG TÍN HIỆU ĐO 1.2 Truyền thơng 8n hiệu số 1.2.4 Điều chế tín hiệu số 41 TRUYỀN THƠNG TÍN HIỆU ĐO 1.2 Truyền thơng tín hiệu số 1.2.4 Điều chế tín hiệu số 42