CHƢƠNG 2 : HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG SCADA ĐIỆN LỰC
2.5. Truyền thông dữ liệu
2.5.2. Truyền dẫn các tín hiệu số
Dữ liệu từ một trạm được truyền tải thông qua một số môi trường truyền dẫn vật lý. Do vậy, trước tiên dữ liệu được chuyển thành các tín hiệu số để truyền dẫn. Quá trình này gọi là mã hóa (encoding). Ở phía nhận, tín hiệu được giải mã (decoded) để thu lại dữ liệu số. Nhìn chung, các tín hiệu số không có tính chu kỳ.
Việc truyền dẫn các tín hiệu số diễn ra theo 2 cách: truyền thông dải cơ sở và truyền thông dải rộng.
a) Truyền thông dải cơ sở
Ở đây, dòng bít nhị phân được truyền dẫn một cách trực tiếp. Phương pháp này thường dùng trong các mạch điện với khoảng cách ngắn, và truyền thông qua đường cáp quang. Trong đó, bit 1 được truyền khi một mức điện áp/ dòng điện được đặt lên kênh truyền, và bit 0 khi không có tín hiệu.
Hiệu quả của phương pháp này có thể thấy ở khả năng của bộ nhận giải mã/ phục hồi các tín hiệu số. Khi sử dụng ở các mạch điện, kỹ thuật này có tích số tốc độ trừ khoảng cách thấp. Vì thế, để tránh làm méo tín hiệu, khoảng cách giữa bộ phát và bộ thu cần được giữ đủ nhỏ, hoặc sử dụng tốc độ truyền dữ liệu thấp hơn. Các bộ lặp hoặc bộ lọc cân bằng có thể được dùng để loại bỏ hiện tượng méo tín hiệu.
b) Truyền thông dải rộng
Ở đây, tín hiệu số được biến đổi thành các tín hiệu tương tự để truyền dẫn sử dụng các kỹ thuật điều chế. Một sóng mang dạng sin được dùng để truyền dẫn tín hiệu số. Thông số về tần số, biên độ, góc pha của sóng mang có thể được thay đổi theo tín hiệu số để tạo thành các dạng điều chế khác nhau. Các dạng điều chế phổ biến là: FSK
(frequency shift key), ASK (amplitude shift key), PSK (phase shift key); QAM
(quadrrature amplitude modulation).
2.5.3. Các chế độ truyền thông
Việc truyền dẫn tín hiệu số có thể thực hiện ở 2 dạng:
Chế độ song song (parallel mode): nhiều bit được gửi cùng lúc trong một xung
đồng hồ sử dụng nhiều kênh truyền song song.
Chế độ nối tiếp (serial mode): một bit được gửi trong một xung đồng hồ, gồm 2
kiểu:
Truyền dẫn đồng bộ (Synchronous transmission).
Truyền dẫn không đồng bộ (Asynchronous transmission).
a) Truyền bit song song
Phương pháp truyền bit song song được sử dụng phổ biến trong các bus nội bộ của máy tính như bus địa chỉ, bus dữ liệu, bus điều khiển. Tốc độ truyền tải phụ thuộc vào số các kênh dẫn, hay cũng chính là độ rộng của bus song song (ví dụ: 8 bit, 16 bit, 32 bit hay 64 bit). Vì nhiều bit được truyền đi đồng thời, vấn đề đồng bộ hóa tại nơi phát và nơi nhận tín hiệu phải được giải quyết. Điều này gây trở ngại lớn khi khoảng cách truyền thông tăng lên. Ngoài ra, giá thành cho các bus song song cũng là một yếu tố dẫn đến phạm vi ứng dụng của phương pháp này chỉ hạn chế ở khoảng cách nhỏ, có yêu cầu rất cao về thời gian và tốc độ truyền.
b) Truyền bit nối tiếp
Với phương pháp truyền bit nối tiếp, từng bit được chuyển đi tuần tự qua một đường truyền duy nhất. Tuy tốc độ bit vì thế bị hạn chế, nhưng cách thực hiện lại đơn giản, độ tin cậy của dữ liệu cao. Tất cả các hệ thống truyền thông SCADA đều sử dụng phương pháp này.
c) Truyền đồng bộ và không đồng bộ
Sự phân biệt giữa chế độ truyền thông đồng bộ và không đồng bộ chỉ liên quan tới phương thức truyền bit nối tiếp. Vấn đề đặt ra ở đây là việc đồng bộ hóa giữa bên gửi và bên nhận dữ liệu, tức là vấn đề làm thế nào để bên nhận biết khi nào một tín hiệu trên đường truyền mang dữ liệu và khi nào không.
Trong chế độ truyền đồng bộ, các đối tác truyền thông làm việc theo cùng một nhịp, tức là cùng tần số và độ lệch pha cố định. Có thể quy định một trạm có vai trò tạo nhịp và dùng một đường dây riêng mang nhịp đồng bộ cho các trạm khác. Biện pháp kinh tế hơn là dùng một phương pháp mã hóa bit thích hợp để bên nhận có thể tái tạo nhịp đồng hồ từ chính tín hiệu mang dữ liệu. nếu phương pháp mã hóa bit không cho phép như vậy thì có thể dùng kỹ thuật đóng gói dữ liệu và bổ sung một dãy bit mang thông tin đồng bộ hóa vào phần đầu mỗi gói dữ liệu. Lưu ý rằng, bên gửi và bên nhận chỉ cần hoạt động đồng bộ trong khi trao đổi dữ liệu.
Với chế độ truyền không đồng bộ, bên gửi và bên nhận không làm việc theo một nhịp chung. Dữ liệu trao đổi thường được chia thành từng nhóm 7 hoặc 8 bit (ký tự). các ký tự được chuyển đi vào những thời điểm không đồng đều, vì vậy cần thêm hai bit để đánh dấu khởi đầu và kết thúc cho mỗi ký tự. Việc đồng bộ hóa được thực hiện
với từng ký tự. Ví dụ, các mạch UART (Universal Asynchronous Receiver/
Transmiter) thông dụng dùng bức điện 11 bit, bao gồm 8 bit ký tự, 2 bit khởi đầu cũng như kết thúc và 1 bit kiểm tra lỗi chẵn lẻ.