CHƯƠNG III: ETHERNET
3.10 HIGH SPEED ETHERNET:
High Speed Ethernet (HSE) là một công nghệ bus do Fieldbus Foundation (FF) phát triển trên cơ sở Fast Ethernet và cũng là một trong tám hệ bus được chuẩn hoá trong IEC 61158 vào cuối năm 1999. Với tốc độ truyền 100Mbit/s, HSE được thiết kế cho việc nối mạng trên cấp điều khiển và điều khiển giám sát, bổ sung cho mạng H1 cấp thấp. HSE sử dụng địa chỉ 48 - bit và 64 - byte khung MAC tối thiểu như Ethernet chuẩn, trong khi có thể đồng thời truyền các thông báo dịch vụ H1 cũng như các thông báo dịch vụ H1 cũng như các thông báo riêng của HSE. Bên cạnh đó, HSE hỗ trợ rất tốt việc dự phòng, đồng bộ thời gian cũng liên kết nhiều giao thức.
Kiến thức giao thức:
Cũng như nhiều hệ thống dựa trên Ethernet khác, lớp mạng sử dụng giao thức IP (Internet Protocol) và lớp vận chuyển sử dụng TCP (Transmission Control Protocol) hoặc UDP (User Datagram Protocol). Đặc biệt, HSE đã bổ sung mười một đặc tả, trong đó hầu hết thuộc lớp ứng dụng như quy định về các khối chức năng ứng dụng, các dịch vụ quản trị mạng, quản lý hệ thống, cơ chế dự phòng, truy nhập thiết bị trường…
Cấp phát địa chỉ động:
High Speed Ethernet sử dụng các giao thức chuẩn DHCP (Dynamic Host Control Protocol) và IP (Internet Protocol) cũng như chức năng quản lý hệ thống để cấp phát động địa chỉ cho các trạm. Sau khi nhận được yêu cầu cấp địa chỉ từ một thiết bị, DHCP Server sẽ tìm một địa chỉ IP còn trống và cấp phát cho thiết bị đã yêu cầu. Tiếp theo, thiết bị thông báo cho phần quản lý hệ thống (System Manager) và được cấp phát một nhãn thiết bị vật lý (Physical Device Tag). Một khi địa chỉ và mối liên kết được thiết lập, phần quản lý hệ thống có thể nạp cấu hình xuống thiết bị.
Cấu trúc dự phòng:
Về cơ bản, giải pháp dự phòng HSE dựa vào các cấu trúc và thành phần Ethernet thông dụng. Cả hai dạng dự phòng - dự phòng mạng và dự phòng thiết bị - đều được hỗ trợ. Một ví dụ cấu hình dự phòng tiêu biểu được minh hoạ trên hình sau:
Hình 3.6: Kiến trúc giao thức HSE
NMA Network Management Agent (Điệp viên quản trị mạng)
VFD Vituarl Field Device (Thiết bị trường ảo)
OD Object Directory (Thư mục đối tượng)
SMIB System Management Infomation Basic (Cơ sở thông tin quản lý hệ thống) NMIB Network Management Infomation Basic (Cơ sở thông tin quản trị mạng)
SMK System Management Kernel (Nhân quản trị hệ thống)
LRE LAN Redundancy Entry
DHCP Dynamic Host Control Protocol (Giao thức điều khiển cấp địa chỉ động) SNTP Simple Network Time Protocol (Giao thức thời gian mạng đon giản)
SNMP Simple Network Management Protocol (Giao thức quản trị mạng đơn giản) FBFA Function Block Application (Ứng dụng khối chức năng)
Khối chức năng linh hoạt:
Khối chức năng (Function Block, FB) là một khái niệm trọng tâm trong Foundation Fieldbus H1 và HSE. Mở rộng mô hình khối chức năng cho các ứng dụng sản xuất gián đoạn, các khối chức năng linh hoạt (Flexible Function Block, FFB) được coi như phần mềm bao bọc, đại diện cho các thuật toán ứng dụng đặc biệt hoặc các cổng vào/ra tương tự cũng như số. Các ngôn ngữ chuẩn được định nghĩa trong IEC 61131 - 3 có thể sử dụng để tạo
các khối chức năng linh hoạt, tương tự như với các khối chức năng thông thường. Cũng thông qua các khối chức năng linh hoạt này, việc liên kết với H1 cũng như với các hệ thống sử dụng giao thức khác được thực hiện một cách thống nhất.