CHƢƠNG 2: GIAO THỨC MẠNG VÀ CÁC HỆ THỐNG MẠNG TRONG HỆ ĐIỀU KHIỂN PHÂN TÁN
2.2. Giao thức mạng
Để đáp ứng yêu cầu của các ứng dụng khác nhau trong những năm vừa qua nhiều giao thức mạng đã được đề xuất và dẫn tới sự ra đời của nhiều chuẩn mạng truyền thông công nghiệp khác nhau. Tuy nhiên, hầu hết trong số chúng đều được xây dựng dựa trên chuẩn mô hình 7 lớp ISO/OSI (International Standards Organization/Open Systems Interconnection) và sử dụng cùng dạng lược đồ địa chỉ đầu/cuối.
Ví dụ: Giao thức truyền của mạng CAN (Control Area Network) thêm vào 44 bits (với định dạng chuẩn) để ấn định các thông tin liên quan đảm bảo việc truyền chính xác và hiệu quả [1], [3].
Ngoài việc điền chính xác địa chỉ cho mỗi thông điệp, giao thức truyền còn phải định rõ quy tắc truyền để đảm bảo việc truyền chính xác và tránh xung đột.
Trên cơ sở giao thức truyền đã lựa chọn, hệ thống mạng có thể hỗ trợ một số mô hình truyền thông khác nhau như mô hình khách hàng/hệ phục vụ (Client/Server), mô hình chủ/tớ (Master/Slave) và mô hình phát hành/thuê bao (Publisher/Subscriber) để đáp ứng các yêu cầu truyền thông khác nhau. Những mô hình truyền thông như vậy cho phép thông tin chứa tại một thiệt bị hoặc ứng dụng
bất kỳ có thể dễ dàng chia sử cho các thiết bị hoặc ứng dụng khác mà không cần phải trang bị thêm thiết bị phần cứng cũng như bổ xung các thuật toán truyền tin như trong các hệ điều khiển sử dụng phương pháp truyền thông điểm - điểm truyền thống. Có thể hình dung ưu điểm này trong ví dụ về giá trị của một đại lượng vật lý cần phải đo và truyền tới một số thiết bị trong hệ điều khiển. Khi đó thay vì phải sử dụng nhiều sensor hoặc phát triển một thuật toán riêng để truyền thông tin này tới các thiết bị cần thiết như trong các hệ thống truyền thông điểm - điểm ta chỉ sử dụng một sensor nối mạng và sử dụng chế độ truyền thông phát hành/thuê bao để truyền thông tin tới các thiết bị cần thiết cũng được nối mạng. Mô hình truyền thông master/salve có thực hiện truyền thông theo các phương pháp kết nối hồi đáp tuần tự (Poll), hỏi đáp đồng thời (Strobe), kết nối nhiều người nhận (Multicast) hoặc là kết nối chu kỳ. Phương pháp hỏi đáp tuần tự và phương pháp hỏi đáp đồng thời thường được sử dụng cho mạng hiện trường và mạng điều khiển. Trong phương pháp hỏi đáp tuần tự trạm master sẽ gửi yêu cầu tới lần lượt từng trạm slave cần lấy thông tin cà các trạm slave sẽ thực hiện việc lấy mẫu hoặc lấy dữ liệu lưu giữ trong bộ đếm để gửi cho trạm master theo yêu cầu. Khác với phương pháp hỏi đáp tuần tự, ở phương pháp hỏi đáp đồng thời trạm master gửi yêu cầu tới tất cả các trạm slave và các trạm slave khi nhận được yêu cầu sẽ ngay lập tức trả lời. Trong trường hợp này các trạm slave sẽ gửi về trạm master các giá trị đo (hoặc dữ liệu quá trình) tại cùng thời điểm nhưng việc truyền dữ liệu lên mạng sẽ được dàn xếp bởi giao thức truyền thông sử dụng.
Điểm khác biệt cơ bản của hệ thống truyền thông sử dụng mạng so với phương pháp truyền thông điểm - điểm là sử dụng chung phương tiện truyền thông để truyền tin. Phần chính của giao thức truyền thông là điều khiển truy nhập mạng. Nhiều phương pháp truy nhập mạng đã được phát triển như CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect), phương pháp chuyển thẻ bài (token passing), phương pháp CSMA/AMP (Carrier Sense Multiple Access with Arbitration Message Priority), phương pháp FDMA và phương pháp TDMA. Mỗi phương pháp có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Trong khuôn khổ của luận
văn này ta sẽ phân tích ba loại mạng được sử dụng phổ biến trong công nghiệp với ba phương pháp truy nhập mạng điển hình là CSMA/CD, token passing và CSMA/AMP.
