C phát hiện xung đột, hủy bỏ bức đIện hờ một thời gian ngẫu nhiên và lặp lạ
Chương 4: Cỏc hệ thống bus tiờu biểu
4.3.6 Khối chức năng ứng dụng
Hiệp hội Fieldbus Foundation đó xõy dựng một mụ hỡnh chương trỡnh ứng dụng dựa trờn cơ sở cỏc khối (block). Một chương trỡnh ứng dụng là một tổ chức của cỏc khối
được liờn kết với nhau, trong đú mỗi khối là một đại diện cho một chức năng riờng. Cú
ba loại khối cơ bản là khối tài nguyờn (Resource Block), khối chức năng (Function
Block) và khối biến đổi (Transducer Block).
Khối tài nguyờn
Khối tài nguyờn mụ tả cỏc đặc tớnh của thiết bị bus trường như tờn thiết bị, nhà sản xuất và mó số. Trong mỗi thiết bị chỉ cú một khối tài nguyờn duy nhất. Một khối tài nguyờn chỉ đứng một mỡnh, khụng bao giờ cú liờn kết với cỏc khối khỏc.
Khối chức năng
Cỏc khối chức năng định nghĩa chức năng và đặc tớnh của một hệ thống điều khiển.
Cỏc tham số đầu vào và đầu ra của cỏc khối chức năng cú thể được liờn kết với nhau qua bus, tạo ra cấu trỳc của chương trỡnh ứng dụng. Việc thực hiện mỗi khối chức năng
được lập lịch một cỏch chớnh xỏc. Một chương trỡnh ứng dụng cú thể bao gồm nhiều
khối chức năng. Hiệp hội FF định nghĩa một tập chuẩn cỏc khối chức năng, trong đú cỏc khối quan trọng nhất là:
• AI (Analog Input): Đại diện cho một đầu vào tương tự
• AO (Analog Output): Đại diện cho một đầu ra tương tự
Ứng dụng quản trị mạng và hệ thống Ứng dụng khối chức năng VFD quản trị mạng và hệ thống VFD ứng dụng Mụ tả đối tượng NMIB Dữ liệu đối tượng NMIB Mụ tả đối tượng SMIB Dữ liệu đối tượng SMIB Mụ tả đối tượng FBAP Dữ liệu đối tượng FBAP FMS FAS DLL PHY
• B (Bias): Biểu diễn độ dịch
• CS (Control Selector): Khối lựa chọn điều khiển
• DI (Digital Input): Đại diện cho một đầu vào số
• DO (Digital Output: Đại diện cho một đầu ra số
• ML (Manual Loader): Khối nạp bằng tay
• PD (Proportional/Derivative): Bộ điều chỉnh tỉ lệ/vi phõn
• PID (Proportional/Integral/Derivative): Bộ điều chỉnh PID
• RA (Ratio): Khối tỉ lệ.
Tư tưởng khỏc biệt so với cỏc hệ bus khỏc là ở đõy cỏc khối chức năng được tớch hợp trong cỏc thiết bị bus trường để cung cấp chức năng cụ thể của thiết bị. Vớ dụ, một cảm biến nhiệt độ cú thể chứa một khối AI, một van điều chỉnh cú thể chứa một khối PID và một khối AO. Nhờ vậy, một vũng điều khiển chỉ cần sử dụng ba khối chức năng ở trong hai thiết bị này, như Hỡnh 4.18 mụ tả.
Khối biến đổi
Cỏc khối biến đổi cú chức năng tỏch biệt cỏc khối chức năng khỏi sự phụ thuộc vào cơ chế vào/ra vật lý cụ thể. Thụng thường, mỗi khối chức năng vào/ra cú một khối biến
đổi tương ứng. Một khối biến đổi chứa cỏc thụng tin chi tiết như ngày thỏng hiệu chỉnh,
kiểu cảm biến hoặc cơ cấu chấp hành.
Hỡnh 4.18: Vớ dụ cỏc khối chức năng trong một vũng kớn điều khiển
Bờn cạnh ba kiểu khối cơ bản, cỏc đối tượng sau đõy cũng được định nghĩa:
• Cỏc khối liờn kết (Link Objects) định nghĩa liờn kết giữa cỏc đầu vào/ra của cỏc khối chức năng, nội bộ trong một thiết bị cũng như xuyờn mạng bus trường.
PID AO AO AI AI AI AI PID AO
• Cỏc đối tượng ghi đồ thị (Trend Objects) cho phộp ghi lại dữ liệu thời gian thực tại chỗ cỏc tham số khối chức năng để cú thể truy nhập từ mỏy chủ hoặc từ cỏc thiết bị khỏc.
• Cỏc đối tượng cảnh bỏo (Alert Objects) cho phộp gửi cỏc bỏo động, sự kiện trờn bus.
• Cỏc đối tượng hiển thị (View Objects) là cỏc nhúm cỏc tập tham số khối được định nghĩa trước để cú thể sử dụng trờn cỏc giao diện người-mỏy.
Chức năng của một thiết bị được xỏc định bới sự sắp xếp và liờn kết giữa cỏc khối. Cỏc chức năng này được mụ tả ra bờn ngoài thụng qua thiết bị trường ảo VFD, như đó núi trờn đõy.
4.3.7 Tài liệu tham khảo
[1] Fieldbus Foundation: Foundation Fieldbus Specifications, Rev. 1.3, 1998.
[2] Fieldbus Foundation: Foundation Fieldbus Technical Overview. Tài liệu FD-043, Rev. 2.0, 1998.
[3] Fieldbus Foundation: Foundation Fieldbus Application Guide – 31,25 kbit/s Wiring and
Installation. Tài liệu AG-140, Rev. 1.0, 1996.
[4] Jonas Berge: Fieldbuses for Process Control: Engineering, Operation and Maintenance. ISA, 2002.
4.4 Ethernet
Ethernet là kiểu mạng cục bộ (LAN) được sử dụng rộng rói nhất hiện nay. Thực chất, Ethernet chỉ là mạng cấp dưới (lớp vật lý và một phần lớp liờn kết dữ liệu), vỡ vậy cú thể sử dụng cỏc giao thức khỏc nhau ở phớa trờn, trong đú TCP/IP là tập giao thức được sử dụng phổ biến nhất. Tuy vậy, mỗi nhà cung cấp sản phẩm cú thể thực hiện giao thức riờng hoặc theo một chuẩn quốc tế cho giải phỏp của mỡnh trờn cơ sở Ethernet. High
Speed Ethernet (HSE) của Fieldbus Foundation chớnh là một trong tỏm hệ bus trường
được chuẩn húa quốc tế theo IEC 61158.
Ethernet cú xuất xứ là tờn gọi một sản phẩm của cụng ty Xerox, được sử dụng đầu tiờn vào năm 1975 để nối mạng 100 trạm mỏy tớnh với cỏp đồng trục dài 1km, tốc độ truyền 2,94 Mbit/s và ỏp dụng phương phỏp truy nhập bus CSMA/CD. Từ sự thành cụng của sản phẩm này, Xerox đó cựng DEC và Intel đó xõy dựng một chuẩn 10 Mbit/s- Ethernet. Chuẩn này chớnh là cơ sở cho IEEE 802.3 sau này. Đặc biệt, với phiờn bản 100 Mbit/s (Fast Ethernet, IEEE 802.3u), Ethernet ngày càng đúng một vai trũ quan trọng trong cỏc hệ thống cụng nghiệp. Bờn cạnh việc sử dụng cỏp đồng trục, đụi dõy
xoắn và cỏp quang, gần đõy Ethernet khụng dõy (Wireless LAN, IEEE 802.11) cũng đang thu hỳt sự quan tõm lớn.
4.4.1 Kiến trỳc giao thức
Hỡnh 4.19 minh họa kiến trỳc giao thức của Ethernet/IEEE 802.3 trong tập chuẩn
IEEE 802. Lớp liờn kết dữ liệu được chia thành 2 lớp con là lớp LLC (Logical Link
Control) và MAC (Medium Access Control). Như vậy, phạm vi của Ethernet/IEEE
802.3 chỉ bao gồm lớp vật lý và lớp MAC.
Hỡnh 4.19: Ethernet/IEEE 802.3 trong tập chuẩn IEEE 802
Điểm khỏc biệt cơ bản so với đặc tả Ethernet lỳc đầu là chuẩn 802.3 đó đưa ra một
họ cỏc hệ thống mạng trờn cơ sở CSMA/CD, với tốc độ truyền từ 1-10 Mbit/s cho nhiều mụi trường truyền dẫn khỏc nhau. Bờn cạnh đú, trong cấu trỳc bức điện cũng cú sự khỏc biệt nhỏ: ụ chứa chiều dài bức điện theo 802.3 chỉ định kiểu giao thức phớa trờn ở
Ethernet (xem mục Mó húa bit và cấu trỳc bức điện). Tuy nhiờn, ngày nay khi ta núi tới Ethernet cũng là chỉ một loại sản phẩm thực hiện theo chuẩn IEEE 802.3.
2b LLC 802.2 2a MAC 1 Vật lý • • • CSMA/ CD 802.1 802.3 802.14
4.4.2 Cấu trỳc mạng và kỹ thuật truyền dẫn
Về mặt logic, Ethernet cú cấu trỳc bus. Cấu trỳc mạng vật lý cú thể là đường thẳng hoặc hỡnh sao tựy theo phương tiện truyền dẫn. Bốn loại cỏp thụng dụng nhất cựng cỏc
đặc tớnh được liệt kờ trong bảng 4.10. Cỏc tờn hiệu 10BASE5, 10BASE2, 10BASE-T và
10BASE-F được sử dụng với ý nghĩa như sau:
Loại 10BASE5 cũn được gọi là cỏp dầy (thick Ethernet), loại cỏp đồng trục thường