Hình 1. Vị trí, tính chất của mô đun:
- Vị trí: Mô đun được bố trí học sau các môn học, mô đun cơ sở ngành/ nghề và các mô đun chuyên ngành/ nghề.
- Tính chất: Là mô đun tự chọn trong chương trình đào tạo nghề Điện tử công nghiệp.
Hình 2. Mục tiêu mô đun:
- Về kiến thức.
+ Mô tả được cấu trúc mạng truyền thông trong công nghiệp
+ Trình bày được các chuẩn truyền thông
+ Trình bày được nguồn gốc nhiễu và các giải pháp xử lý.
+ Chống được nhiễu trong truyền thông
+ Phân tích được các tính năng chính của chuẩn RS232, RS485
+ Trình bày được các tính năng chính của cáp quang
- Về kỹ năng.
+ Kết nối được các thiết bị dùng cáp quang.
+ Trình bày được cấu trúc mạng Modbus, Mạng AS-i, Mạng Industrial Etherne.
+ Xác định và xử lý được một số vấn đề đơn giản.
- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Chủ động, sáng tạo và an toàn trong quá trình học tập.
78 trang |
Chia sẻ: Tiểu Khải Minh | Ngày: 19/02/2024 | Lượt xem: 151 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Giáo trình Mạng truyền thông công nghiệp (Trình độ: Trung cấp/Cao đẳng nghề), để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
các nhược điểm của nó
là không đáp ứng yêu cầu thời gian thực và tính dự phòng.
Hình 1.14. Hình chuẩn truyền thông Ethernet
Profibus:
30
PROFIBUS (Process Field Bus) là kết quả của dự án nghiên cứu của 13 công
ty và 5 viện nghiên cứu do bộ công nghệ và nghiên cứu chlb Đức chủ trì năm
1987. Mục tiêu của dự án là phát triển một mạng truyền thông kỹ thuật số để
thay thế cho truyền thông tương tự (Analog) 4-20mA trong điều khiển quá
trình công nghiệp. PROFIBUS sử dụng phương pháp điều khiển truy nhập
Bus thẻ bài và truyền thông theo kiểu Master-Slave. PROFIBUS sử dụng môi
trường truyền dẫn là cáp xoắn hoặc cáp quang, có thể kết nối 124 nút mạng
trong một phân đoạn mạng, tốc độ tối đa là 12Mbps. PROFIBUS có nhiều
phiên bản như PROFIBUS-PA, PROFIBUS-FMS, PROFINET và
PROFIBUS-DP nhưng phiên bản sử dụng trong điều khiển phổ biến là
PROFIBUS-DP.
Hình 1.15. Hình chuẩn truyền thông PROFIBUS DP
Modbus:
Modbus là một trong những giao thức trong hệ thống mạng công nghiệp vì
tính đơn giản và độ tin cậy của nó. Modbus thực chất là giao thức nằm ở lớp
ứng dụng của mô hình OSI, do đó Frame truyền của Modbus có thể truyền
trên các chuẩn khác nhau như : RS232, RS422, RS485 và Ethernet. Trên
những chuẩn truyền khác nhau mà ta có các loại :
Modbus serial : Bao gồm Modbus RTU và Modbus ASCII được truyền trên
các chuẩn truyền thông như : RS232, RS485, RSS422.
Modbus TCP : truyền thông trên nền Ethernet
31
Hình 1.16. Một mạng truyền thông MODBUS
Câu hỏi ôn tập :
Câu 1 : so sánh hệ thống SCADA và DCS giống và khác nhau điểm nào?khi
nào dùng hệ thống SCADA?
Câu 2 : Nêu tầm quang trọng của hệ mở trong nền công nghiệp hiện đại hóa?
Câu 3 : Nêu các ví dụ về sử dụng các chuẩn truyền thông?chuẩn nào được
dùng nhiều nhất và rộng rãi nhất hiện nay?
32
BÀI 2:
NHIỄU VÀ GIẢI PHÁP XỬ LÝ
Mục tiêu:
Trình bày được nguồn gốc nhiễu và các giải pháp xử lý.
Phân tích được các giải pháp chống được nhiễu trong truyền thông
Chủ động, sáng tạo an toàn cẩn thận trong quá trình học tập.
Nội dung chính :
2.1. Giới thiệu:
Nhiễu là một tín hiệu ngẫu nhiên có mật độ phân bố công suất phẳng nghĩa là
tín hiệu nhiễu có công suất bằng nhau trong toàn khoảng băng thông. Tín hiệu
này có tên là nhiễu trắng vì nó có tính chất tương tự với ánh sáng trắng.
Chúng ta không thể tạo ra nhiễu trắng theo đúng lý thuyết vì theo định nghĩa
của nó, nhiễu trắng có mật độ phổ công suất phân bố trong khoảng tần vô hạn
và do vậy nó cũng phải có công suất vô hạn. Tuy nhiên, trong thực tế, chúng
ta chỉ cần tạo ra nhiễu trắng trong khoảng băng tần của hệ thống chúng ta
đang xem xét.
Hình 3.1. Một tín hiện nhiễu
Lưu ý rằng nhiễu Gaussian (nhiễu có phân bố biên độ theo hàm
Gaussian) không phải là nhiễu trắng. Từ "Gaussan" đề cập đến phân bố xác
suất đối với giá trị (độ lớn) trong khi từ "While" đề cập đến cái cách phân bố
công suất tín hiệu trong miền thời gian hoặc tần số.
Ngoài nhiễu trắng Gaussian chúng ta còn có nhiễu trắng Poisson, Cauchy, ...
Khi miên tả hệ thống bằng toán học chúng ta hay sử dụng nhiễu AWGN
(additive white Gaussian noise) vì loại nhiễu này dễ tạo ra nhất.
2.2. Những sự cố thường gặp và cách giải quyết:
2.2.1. Những sự cố thường gặp
Nhiễu trùng kênh : Là do nhiều thiết bị có tần số trùng nhau.
Nhiễu do xuyên điều chế: Là do sự kết hợp giữa hai hoặc nhiều tín hiệu có tần
số khác nhau khi truyền qua thiết bị phi tuyến và tạo ra những tín hiệu không
mong muốn. Những tín hiệu không mong muốn này gây nhiễu cho các đài vô
tuyến điện khác.
33
Nhiễu tương thích điện từ trường (EMC): Là do thiết bị, hệ thống thiết bị vô
tuyến điện, điện, điện tử không hoạt động bình thường trong môi trường điện
từ. Một số can nhiễu EMC:
Bức xạ từ các thiết bị ứng dụng trong công nghiệp, khoa học và y tế (ISM)
gây nhiễu cho các thiết bị.
Bức xạ do không bảo đảm kỹ thuật tại các điểm tiếp xúc giữa đường dây tải
điện không bao bọc và các trụ sứ gây nhiễu cho các mạng đường đay điện đặt
gần.
Bộ khuyến đại tín hiệu (booster) gây nhiễu cho mạng
Nhiễu do các phát xạ không mong muốn ( bao gồm phát xạ ngoài băng và
phát xạ giả) : Là do các thiết bị phát sóng vô tuyến điện phát các phát xạ
ngoài băng không đáp ứng các qui chuẩn kỹ thuật về phát xạ không mong
muốn, các phát xạ ngoài băng này gây nhiễu cho các thiết bị khác.
2.2.2. Cách giải quyết
2.3. Nhiễu và các giải pháp xử lý:
2.3.1. Nguồn gốc của nhiễu điện:
- Nhiễu là đại lượng vật lý không mong muốn tác động lên đối tượng
- Nguồn nhiễu có thể là bất cứ tín hiệu nào
- Đại lượng này có thể là nhiễu đối với đối tượng và sự việc này, không là
nhiếu đối với sự việc kia
- Nhiễu có độ lớn và pha là khác nhau và ngẫu nhiên
ü Nhiễu điện từ: nguồn nhiễu xuất phát từ các nguồn điện từ khác nhau từ
các phát sóng Radio, truyên hình, các nguồn sóng điện thoại ở dải sóng cao và
rộng. Các nguồn số như ánh sáng, các rơle, motor, nguồn phóng xạ, nguồn tần
số thấp như điện áp cao của truyền dẫn điện
Ba vấn đề chính của nhiễu điện từ
- Nguồn phát
- Truyền dẫn
- Nhận sóng
2.3.2. Vỏ bọc che chắn:
Sử dụng cáp có vỏ bọc che chắn để chống các nguồn nhiễu từ bên ngoài
34
Hình 3.2. Cáp có vỏ bọc che chắn
2.3.3. Tốc độ dẫn của dây cáp:
- Lưu lượng đến 1Gbits/s
- Đối với các hệ thống thương phẩm có thể đạt tới 1 đến 50 Gbits/s với các
đường truyền đến 10Km
2.3.4. Yêu cầu nối đất :
Các dạng nối đất cơ bản
- Nguồn cách điện với đất
- Tải cách điện với đất
- Nối đất nối tiếp
- Nối đất hình sao
35
Hình 3.3. Các kiểu nối đất
2.3.5. Kỹ thuật triệt nhiễu
Nhiễu cáp truyền cảm ứng điện dung
36
Hình 3.4.Kỹ thuật triệt nhiễu bằng điện dung
Bảo vệ chống cảm ứng điện dung
Hình 3.5. Bảo vệ chống cảm ứng điện dung
Chống nhiễu bọc kim bằng 1 màn chắn:
37
Hình 3.6.chống nhiễu bọc kim bằng một màn chắn
Cảm ứng ở thanh của bọc kim:
Hình 3.7. Cảm ứng thanh của bọc kim
Cảm ứng điện cảm và cách bảo vệ
Hình 3.8. Cảm ứng điện cảm
Sử dụng bộ khuếch đại vi sai:
Màu xanh lá cây : 2 dây nối với đất vi sai
Màu đỏ: dây nối đất cầu Wheatstone với khuếch đại đo lường
38
Hình 3.9. Khuếch đại vi sai
Chống nhiễu bằng cách sử dụng đường truyền tích hợp:
Truyền có dây có 3 loại chính
Truyền 2 đây
Truyền có 1 dây nối đất
Truyền qua cáp xoắn
Cáp quang
Loại dây xoắn: loại này phổ biến nhất vì loại xoắn giữa 2 cực tím hiệu nên có
khả năng chống được nhiễu điện từ.
Hình 3.10. Cáp dây xoắn
Loại Cáp đồng trục:
Kiểu chống nhiễu của nó dựa vào điện cảm
Hình 3.11. Cáp đồng trục
Loại dây dẫn quang:
Hình 3.12. Cáp quang
39
Đặc điểm:
Dây dẫn quang bằng lõi hình trụ, bằng thủy tinh hay bằng nhựa
Là chùm sáng trong dây dẫn quang
Chùm sáng phản xạ phải trong dây dẫn
Lưu lượng:
Đến 1 Gbits/s
Đối với hệ thống thương phẩm Từ 1 đến 50 Gbits/s và chiều dài truyền
khoảng 10Km
Chống nhiễu rất tốt:
Không nhạy với nhiễu
Không có cảm ứng
Không bị ngắn mạch
Hệ số truyền sai 910 -
Ưu điểm:
Không gây một nhiễu dạng xung
Không phát ra tín hiệu nào
Rất chắc chắn khi sử dụng
Không cần có biện phát phát hiện sai
Câu hỏi ôn tập :
Câu 1 : Nêu các phương pháp hạn chế nhiễu trong công nghiệp, cho ví dụ
thực tiễn về các hệ thống chống nhiễu này?
Câu 2: Nhiễu thường gây hại gì đến sản xuất? tại sao trong nhà máy dùng
nhiều biến tần thì gây ra nhiễu lớn?cách khắc phục?
40
BÀI 3
MẠNG INDUSTRIAL ENTHERNET
Mục tiêu:
- Liệt kê được cấu trúc mạng Industrial Ethernet
- Xác định và xử lý được một số vấn đề đơn giản
- Chủ động, sáng tạo và an toàn trong quá trình học tập.
Nội dung chính:
3.1. Giới thiệu:
Mạng Ethernet đầu tiên được phát triển vào năm 1970 bởi công ty Xerox là
mộtmạng thử nghiệm, sử dụng dây cáp đồng trục với tốc độ truyền tải dữ liệu
3 Mbps. Mạng sử dụng giao thức CSMA/CD.Sự thành công của dự án này đã
gây chú ý cho các nhà sản xuất thiết bị điện tử thời đó. Chính vì thế mà năm
1980, ba nhà sản xuất thiết bị điện tử hàng đầu là Digital Equipment
Coperation, Intel Corporation và Xerox Corporation đã cùng nhau phát triển
phiên bản Ethernet 1.0 với tốc độ truyền tải dữ liệu là 10 Mbps.Năm 1983,
chuẩn mạng IEEE 802.3 đã được soạn thảo với nội dung tương tự nhưchuẩn
mạng Ethernet phiên bản 1.0. Đến năm 1985 thì IEEE 802.3 được chuẩn hóa.
Sau đó nhiều chuẩn mạng cục bộ khác đã được phát triển dựa theo nguyền tắc
chia sẻ đường truyền chung của giao thức CSMA/CD. Ethernet là tên của kỹ
thuật thông dụng nhất dùng kết nối mạng Lan. Một số kết nối khác không
dùng Ethernet có thể kể kết nối trực tiếp qua cổng Com hay USB (chỉ dùng
được cho 2 máy), mạng không dây (wireless), mạng Token ring,
Asynchronous tansfer mode ( ATM)...Do công ty Xerox phát minh và đuợc
chuẩn hóa thành tiêu chuẩn IEEE 802.3 với vài thay đổi, đa số mạng Lan hiện
nay dùng kỹ thuật Ethernet với 2 dạng thường gặp nhất Standard Ethernet tốc
độ 10 Mbps và Fast Ethernet với tốc độ 100Mbps. Chuẩn Ethernet đòi hỏi
mỗi máy phải có một Ethernet adapter card (thường gọi là NIC hay card
mạng) kết nối trực tiếp hay qua hub bằng cáp coaxial hoặc UTP (thường là
Cat 5,100BaseT), dạng topology có thể là bus hay star và dùng quy thức
CSMA/CD - carrier sense multiple access with collision detection - để điều
khiển lưu thông của data trên cáp.
3.2. Một số loại tốc độ truyền thông Enthernet:
Ethernet là một môi trường mạng LAN có môi trường truyền thông được
chia sẻ (shared media LAN). Tất cả các trạm trên mạng (network station) chia
nhau tổng băng thông của mạng (LAN bandwidth). Băng thông này có thể là
10Mbps (megibit per second = megabit/giây), 100Mbps hoặc 1000Mbps.
Ngày nay, người ta còn dùng khái niệm Switched Ethernet (Mạng Ethernet
41
chuyển mạch) để nói về công nghệ mạng LAN Ethernet sử dụng Switch thay
cho Hub. Với Switched Ethernet, mỗi cặp máy tính Truyền và Nhận sẽ có các
đường truyền riêng với băng thông đầy đủ (full bandwidth). Mạng Ethernet có
thể sử dụng cáp đồng trục (coaxial cable), cáp xoắn đôi (twisted-pair cable),
cáp quang (Optical Fiber) hoặc vô tuyến (wireless).Mạng Ethernet sử dụng cả
cấu trúc Tuyến tính (bus) và hình sao (star).
3.2.1. Một số loại tốc độ:
Các hệ thống Ethernet 10Mb/s
+ 10Base5: Đây là tiêu chuẩn Ethernet đầu tiên, dựa trên cáp đồng trục loại
dày. Tốc độ đạt được 10 Mb/s, sử dụng băng tần cơ sở, chiều dài cáp tối đa
cho 1 phân đoạn mạng là 500m
+10Base2: Có tên khác là “thin Ethernet” , dựa trên hệ thống cáp đồng trục
mỏng với tốc độ 10 Mb/s, chiều dài cáp tối đa của phân đoạn là 185 m (IEEE
làm tròn thành200m).
+ 10BaseT: Chữ T là viết tắt của “twisted”: cáp xoắn cặp. 10BaseT hoạt động
tốc độ 10 Mb/s dựa trên hệ thống cáp xoắn cặp Cat 3 trở lên.
+10BaseF: F là viết tắt của Fiber Optic ( sợi quang). Đây là chuẩn Ethernet
dùng cho sợi quang hoạt động ở tốc độ 10 Mb/s , ra đời năm 1993. Các hệ
thống Ethernet 100 Mb/s – Ethernet cao tốc ( Fast Ethernet )
+ 100BaseT: Chuẩn Ethernet hoạt động với tốc độ 100 Mb/s trên cả cắp xoắn
cặp lẫn cáp sợi quang
+100BaseX: Chữ X nói lên đặc tính mã hóa đường truyền của hệ thống này
(sử dụng phương pháp mã hoá 4B/5B của chuẩn FDDI). Bao gồm 2 chuẩn
100BaseFXvà100BaseTX.- 100BaseFX.Tốc độ 100Mb/s, sử dụng cáp sợi
quang đa mode.
+ 100Base TX: Tốc độ 100Mb/s, sử dụng cáp xoắn cặp.
100BaseT2 và 100BaseT4: Các chuẩn này sử dụng 2 cặp và 4 cặp cáp xoắn
cặp Cat 3 trở lên tuy nhiên hiện nay hai chuẩn này ít được sử dụng. Các hệ
thống Giga Ethernet
+ 1000BaseX: Chữ X nói lên đặc tính mã hoá đường truyền ( chuẩn này dựa
trên kiểu mã hoá 8B/10B dùng trong hệ thống kết nối tốc độ cao Fibre
Channel được phát triển bởi ANSI). Chuẩn 1000BaseX gồm 3 loại:
- 1000Base-SX: tốc độ 1000 Mb/s, sử dụng sợi quang với sóng ngắn.
- 1000Base-LX: tốc độ 1000 Mb/s, sử dụng sợi quang với sóng dài.
- 1000Base-CX: tốc độ 1000 Mb/s, sử dụng cáp đồng.
42
+ 1000BaseT: Hoạt động ở tốc độ Giga bit, băng tần cơ sở trên cáp xoắn cặp
Cat 5 trở lên. Sử dụng kiểu mã hoá đường truyền riêng để đạt được tốc độ cao
trên loại cáp này.
3.2.2. Đặc tính kỹ thuật
3.3. Industrial Enthernet:
3.3.1. Giới thiệu:
Hình 3.1. Mạng truyền thông Ethernet trong công nghiệp
Advantech cung cấp đầy đủ các dòng sản phẩm cho giải pháp Ethernet công
nghiệp bao gồm Bộ chuyển mạch Ethernet, Bộ chuyển đổi truyền thông, bộ
biến đổi tín hiệu từ Serial sang Ethernet. Tính năng chính của bộ
Switches/Hubs công nghiệp.
* Hỗ trợ chuẩn IEEE 802.3, 802.3u (10/100 Base-TX)
* Bảo vệ chống nghẽn mạng
* Bảo vệ ESD cho cổng Ethernet
* Bảo vệ đột biến dòng điện
* Tự động điều chính chế độ truyền dữ liệu (Full/half duplex)
* Giải pháp mạng quang cho các ứng dụng khoảng cách xa và chống nhiễu
(100 Base-FX, Single/Multi Mode Cổng nối chuẩn SC)
43
* Tiện lợi trong lắp đặt như gắn tường, DIN Rail, gắn xếp chồng..
* Dải điện áp hoạt động rộng
* Hỗ trợ nguồn vào dự phòng
* Dải nhiệt độ hoạt động rộng.
3.3.2. Kết nối và dây cáp:
+ Logic: Cấu trúc bus
+ Vật lý: Đường thẳng hoặc hình sao
+ Mã hóa Manchester, truyền chênh lệch đối xứng (±0,85V)
+ Phương tiện truyền dẫn:
— Cáp đồng trục: 10BASE2 (cáp mỏng), 10BASE5 (cáp dầy)
— Đôi dây xoắn: 10BASE-T, 100BASE-T4, 100BASE-TX
— Cáp quang: 10BASE-F, 100BASE-FX,..
Hình 3.2. Cáp truyền thông Ethernet
44
Hình 3.3. Mô hình đấu nối cáp mạng ethernet
Ở sơ đồ này Sử dụng một nhánh mạng 10BASE-2 làm xương sống: Trường
hợp này phải chọn các Hub có môđun mở rộng (Add- in module) 10BASE-2.
3.3.3. Khung truyền thông:
Khuôn dạng khung truyền được thể hiện trên hình sau:
Hình 3.4. Cấu trúc khung truyền trong Ethernet IEEE 802.3
Trong đó :
Premable (7 byte): là phần đầu dùng để thiết lập sự đồng bộ, nó là dãy bít luân
phiên 1 và 0 kết thúc là 0
SFD (Start frame Delimiter): là dãy bít 10101011, để chỉ sự bắt đầu thực sự
của khung truyền.
DA (Destination Address) 2 byte hoặc 6 byte : địa chỉ trạm đích, có thể lựa
chọn thống nhất địa chỉ là 16 bít hoặc 48 bit
SA (Source Address): địa chỉ trạm nguồn, có chiều dài tương ứng với địa chỉ
đích.
Length (2 byte): chỉ độ dài của phần LLC data
LLC data: đơn vị dữ liệu của LLC
PAD: Phần dữ liệu them vào với mục đích phát hiện xung đột
45
FCS(Frame Check Sequence): mã kiểm tra lỗi CRC 32 bít cho tất cả các vùng
trừ Preamble, SFD và FCS.
Khuôn dạng của vùng địa chỉ 16 bít và 48 bít được chỉ ra trên hình sau:
I/G = 0, Địa chỉ riêng biệt I/G = 1, Địa chỉ nhóm
Hình 8.5: Dạng địa chỉ 16 bít
U/L = 0, Địa chỉ toàn cục U/L = 1, Địa chỉ địa phương
Hình 8.5: Dạng địa chỉ 46 bít
3.3.4. Nhiễu và tiếng ồn:
Để mạng Ethernet hoạt động đúng, mỗi máy trạm phải phát hiện và thông báo
sự xung đột tới trạm xa nhất trong mạng trước khi một trạm nguồn hoàn thành
việc truyền khung. Khung Ethernet kích cỡ nhỏ nhất là 512 bit (64 octet), do
đó khoảng thời gian nhỏ nhất để phát hiện và thông báo xung đột là 512 lần
thời gian một bit.
Ethernet 10Mb/s: slot Time = 51,2 us
Ethernet 100Mb/s: slot Time = 5,12 us
Ethernet 1000Mb/s: slot Time = 512 ns
Trường hợp vi phạm thời gian slotTime, mạng Ethernet sẽ hoạt động không
đúng nữa. Mỗi lần truyền khung, máy trạm sẽ lưu khung cần truyền trong bộ
đệm cho đến khi nó truyền thành công.Giả sử mạng không đáp ứng đúng
tham số slotTime. Trạm 1 truyền 512 bit thành công không hề bị xung đột, lúc
này khung được xem là truyền thành công và bị xoá khỏi bộ đệm. Do sự phát
hiện xung đột bị trễ, trạm 1 lúc này muốn truyền lại khung cũng không được
nữa vì khung đã bị xoá khỏi bộ đệm rồi. Mạng sẽ không hoạt động đúng.
Một mạng Ethernet được thiết kế đúng phải thoả mãn điều kiện sau:
“ Thời gian trễ tổng cộng lớn nhất để truyền khung Ethernet từ trạm này tới
trạm khác trên mạng phải nhỏ hơn một nửa slotTime”.
Thời gian trễ tổng cộng nói tới ở đây bao gồm trễ qua các thành phần truyền
khung: trễ truyền tín hiệu trên cáp nối, trễ qua bộ repeater. Thời gian trễ của
từng thành phần phụ thuộc vào đặc tính riêng của chúng.Các nhà sản xuất
thiết bị ghi rõ và khi thiết kế cần lựa chọn và tính toán để thoả mãn điều kiện
hoạt động đúng của mạng Ethernet.
3.3.5. TCP/IP và Industrial Ethernet:
Mô hình TCP/IP chỉ có 4 lớp.Mô hình tham chiếu của TCP/IP không trực tiếp
giống mô hình của OSI. Mặc dù mỗi mô hình mạng đều có chung một mục
46
đích là để truyền thông dễ dàng giữa các mạng, giữa các loại máy tính chạy
trên nền hệ điểu hành khác nhau. Nhưng mỗi mô hình mạng đều có đặc điểm
riêng và cách thực thi cũng chút ít khác nhau. Mô hình OSI do ISO tạo ra
trong một thời gian dài, nó được dùng làm mô hình chuẩn cho các mô hình
khác. Còn TCP/IP ra đời do yêu cầu cấp thiết của chính phủ Mỹ trước tình
hình lúc bấy giờ, do đó sự phát triển của TCP/IP không bị đè nặng bởi những
yêu cầu chặt chẻ như OSI.
Do đặc tính của OSI là một mô hình tham khảo nên việc áp dụng OSI vào
thực tế là khó có thể thực hiện (hiệu suất kém vì dữ liệu khi truyền trong
mạng phải qua tất cả các lớp của mô hình OSI). Do đó, OSI chỉ là một tiêu
chuẩn để các nhà nghiên cứu dựa vào đó để phát triển các mô hình khác tối ưu
hơn. Có rất nhiều mô hình khác nhau đã được phát minh, tuy nhiên hiện nay
trên thế giới cùng với sự phát triển như vũ bão của Internet thì mô hình
TCP/IP là được sử dụng phổ biến nhất.
Bộ giao thức TCP/IP là rất quan trọng trong việc lựa chọn cách thức truyền
thông nhằm hạn chế lỗi và tăng hiệu quả. TCP/IP có các đặc điểm nổi bậc
sau:
ü Độc lập với cầu hình mạng: TCP/IP có thể dung cho mạng bus, start,
ring, cho mạng cục bộ, mạng diện rộng hay các liên mạng.
ü Độc lập với phần cứng vật lý của mạng: TCP/IP có thể dung cho
Ethernet, token-ring hay bất cứ loại phần cứng nào.
ü Là một chuẩn giao thức mở: TCP/IP có thể thực hiện trên nhiều hệ điều
hành (Operating System – OS) khác nhau, nên nó thích hợp dung cho các
mạng hỗn tạp các loại phần cứng và phần mềm như Internet.
ü Định địa chỉ một cách tổng quát: mỗi trạm trên mạng TCP/IP có một địa
chỉ IP duy nhất được dùng để liên lạc với bất kì trạm nào khác trên mạng.
ü Hỗ trợ đắc lực mạng theo mô hình Client – Server.
ü Các protocol chuẩn lớp ứng dụng: TCP/IP không những cung cấp cho
lập trình viên phương pháp để truyền dữ liệu giữa các ứng dụng mà còn cung
cấp cơ sở của nhiều giao thức lớp ứng dụng.
Kiến trúc của TCP/IP
Phát triển từ mô hình tham chiếu OSI, TCP/IP được phân làm 4 lớp:
ü Lớp truy xuất mạng (Network Access layer).
ü Lớp liên mạng (Internet Layer).
ü Lớp giao vận (Transport layer).
47
ü Lớp ứng dụng (Application layer).
Việc phân lớp này đảm bảo một số nguyên tắc sau:
ü Một lớp được tạo ra khi cần đến mức trừu tượng hóa tương ứng.
ü Mỗi lớp cần thực hiện các chức năng được định nghĩa rõ ràng.
ü Việc chọn chức năng cho mỗi lớp cần chú ý tới việc định nghĩa các quy
tắc chuẩn hóa quốc tế.
ü Ranh giới các mức cần chọn sao cho thông tin đi qua là ít nhất ( tham số
cho chương trình con là ít).
ü Số mức phải đủ lớn để các chức năng tách biệt không nằm trong cùng
một lớp và đủ nhỏ để mô hình không quá phức tạp.
ü Một mức có thể được phân thành các lớp nhỏ cần thiết.
ü Các mức con có thể lại bị loại bỏ.
ü Hai hệ thống khác nhau có thể truyền thông với nhau nếu chúng bảo đảm
những nguyên tắc chung (cài đặt cùng một giao thức truyền thông).
ü Các chức năng được tổ chức thành một tập các lớp đồng mức cung cấp
chức năng như nhau. Các lớp đồng mức phải sử dụng giao thức chung.
Một lớp không định nghĩa một giao thức đơn, nó định nghĩa một chức năng
truyền thông có thể thi hành bởi một số giao thức. Do vậy, mỗi lớp có thể
chứa nhiều giao thức, mỗi giao thức cung cấp một dịch vụ phù hợp cho chức
năng của lớp. Mỗi lớp phải được chuẩn hóa để giao tiếp với lớp tương đương
với nó.Trên lý thuyết, giao thức chỉ liên quan tới lớp của nó mà không quan
tâm tới lớp trên hoặc dưới của nó. Tuy nhiên phải có sự đồng ý để làm sao
chuyển dữ liệu giữa các lớp trên một máy tính, bởi mỗi lớp lại liên quan tới
việc gửi dữ liệu từ ứng dụng này tới một ứng dụng tương đương trên một máy
khác. Lớp cao hơn dựa vào lớp thấp hơn để chuyển dữ liệu qua mạng phía
dưới.Dữ liệu chuyển xuống ngăn xếp từ lớp này xuống lớp thấp hơn cho tới
khi được truyền qua mạng nhờ giao thức của lớp vật lý.Tại nơi nhận, dữ liệu
đi lên ngăn xếp tới ứng dụng nhận.Những lớp riêng lẻ không cần biết các lớp
trên và dưới nó xử lý ra sao, nó chỉ cần biết cách chuyển thông tin tới lớp đó
mà thôi.Sự cô lập các hàm truyền thông trên các lớp khác nhau giảm thiểu sự
tích hợp công nghệ của đầu vào mỗi bộ giao thức. Các ứng dụng mới có thể
thêm vào mà không cần thay đổi lớp vật lý của mạng, phần cứng có thể được
bổ sung mà không cần viết lại các phần mền ứng dụng.
Các lớp kiến trúc mô hình TCP/IP và các nghi thức tương ứng như sau:
OSI TCP/IP TCP/IP Protocol Stack
48
Application
layer
Process/Application
layer
FTP, SMTP, TELNET,
SNMP
Presentation
layer
Session layer
Transport layer Transport layer TCP or UDP
Network layer Internet layer IP, ARP, RARP, ICMP
DataLink layer Network Access
layer
Network interface card
Transmission mediaPhysical layer
Hình 3.5. Tương quan hai mô hình OSI model và TCP/IP model
TCP (Transmission Control Protocol): một nghi thức có cầu nối (connection-
oriented) cung cấp khả năng truyền dòng dữ liệu không lỗi, hai chiều song
công (full duplex) cho các quá trình của người sử dụng.
UDP (User Datagram Protocol): một khi thức không thiết lập cầu nối
(connectionless) cho các quá trình của user. Do đó, nó không dảm bảo dữ liệu
khi truyền có đến nơi chính xác hay không.
ICMP (Internet Control Message Protocol): nghi thức sử lý lỗi và điều khiển
thông tin giữa các gateway và các host.
IP (Internet Protocol): đây là protocol cung cấp dịch vụ phân phối các packet
cho TCP, UDP và ICMP.
ARP (Adress Resolution Protocol): protocol ánh xạ một địa chỉ Internet vào
trong một địa chỉ phần cứng.
RARP (Reverse Address Resolution Protocol): ánh xạ một địa chỉ phần cứng
thành một địa chỉ Internet.
3.3.6. Cấu trúc:
Các trường quan trọng trong phần mở đầu sẽ được mô tả dưới đây:
+ Preamble: trường này đánh dấu sự xuất hiện của khung bit, nó luôn mang
giá trị 10101010. Từ nhóm bit này, phía nhận có thể tạo ra xung đồng hồ 10
Mhz.
SFD (start frame delimiter): trường này mới thực sự xác định sự bắt đầu của 1
khung. Nó luôn mang giá trị 10101011
+ Các trường Destination và Source: mang địa chỉ vật lý của các trạm nhận và
gửi khung, xác định khung được gửi từ đâu và sẽ được gửi tới đâu.
LEN: giá trị của trường nói lên độ lớn của phần dữ liệu mà khung mang theo.
FCS mang CRC (cyclic redundancy checksum): phía gửi sẽ tính toán trường
này trước khi truyền khung. Phía nhận tính toán lại CRC này theo cách tương
tự. Nếu hai kết quả trùng nhau, khung được xem là nhận đúng, ngược lại
khung coi như là lỗi và bị loại bỏ.
+ Truy nhập bus: CSMA/CD
49
+ Cơ chế giao tiếp chủ yếu: Tay đôi (peer-to-peer), tự do, không cần đặt cấu
hình trước (giao thức cấp trên có thể yêu cầu đặt cấu hình)
+ Hỗ trợ gửi đồng loạt (broadcast) và gửi theo nhóm (multicast):
— Bit đầu tiên của địa chỉ nhận = 1: gửi đồng lọat hoặc gửi theo nhóm
— Tất cả các bit = 1: gửi đồng loạt
+ Địa chỉ MAC: 48 bit, bit 46 phân biệt giữa địa chỉ toàn cục và địa chỉ cục
bộ => bao nhiêu địa chỉ có thể dùng được?
Hình 3.6. Sơ đồ kết nối truyền thông mạng Ethernet
3.4. Xử lý sự cố:
3.4.1. Giới thiệu
Từ những ứng dụng ban đầu của mạng LAN sử dụng công nghệ Metro
Ethernet, Ethernet tốc độ 10/100/1000Mbps đã đi đến từ ngõ ngách cuộc sống
hằng ngày của chúng ta. Do nhu cầu về tốc độ truyền và chất lượng dịch vụ
QoS ngày càng tăng lên dẫn đến việc triển khai Ethernet trở nên phức tạp hơn
và các ứng dụng vươn tới những khu vực rộng lớn hơn. Vì vậy, trong suốt quá
trình triển khai mạng của các nhà mạng, bảo dưỡng thiết bị và xử lí sự cố, vấn
đề nổi bật là làm cách nào đạt được sự nhanh, hiệu quả về chất lượng truyền
dẫn và vận hành khi đầu tư vào công nghệ Ethernet. Mặt khác, việc đối mặt
với những rắc rối của môi trường LAN, làm thế nào để tìm ra lỗi một cách
nhanh chóng là những vấn đề đang làm nản lòng người quản lý LAN.DADI
đem đến thị trường một loạt các thiết bị kiểm tra để giải quyết cho vấn đề
kiểm tra mạng sử dụng công nghệ Ethernet.Loạt sản phẩm này thừa hưởng
những đặc điểm kĩ thuật và tính thương mại của DN065 Ethernet Analyzer,
nó có thể giải quyết những vấn đề nổi bật trong quá trình kiểm tra và nâng cao
hiệu quả của công việc kiểm tra.
50
Hình 3.7. Các lỗi trong mạng Ethenet
3.4.2. Các vấn đề và lỗi cơ bản
Khi trong mạng Ethernet có lỗi thì ta phải phân tích lỗi :
ü Phát hiện lỗi như thế nào ở đâu
ü Xem xét lỗi gì trên những alarm, messeger
ü Xác nhận lỗi
ü Cô lập lỗi truyền thông
ü Phục hồi lỗi đang hiện hữu
Hình 3.8. Hình thể hiện các vấn đề về sự cố mạng Ethernet
51
3.4.3. Dụng cụ
ü TPT-8020A Cable and Network Tester : Thiết bị cầm tay dễ sử dụng
để kiểm tra cáp và mạng đơn giản. Ngoài chức năng hiển thị sơ đồ dây, đo độ
dài cáp, chuẩn đoán lỗi cáp, vẽ kết nối cáp, TPT 8020A còn có thể được dùng
để kiểm tra hoạt động của mạng.
Hình 3.9. managed Switch Enthernet manager
ü DN065 Gigabit Ethernet Analyzer: là thiết bị cầm tay tích hợp kiểm
tra việc triển khai công nghệ 10/100/1000Mbps Ethernet. Các chức năng
chính như: kiểm tra dịch vụ Ethernet, BER test, RFC 2544 test, IPDV
Hình 3.10. managed Switch Enthernet manager
· Managed Switch Enthernet manager
52
Hình 3.11. managed Switch Enthernet manager
Ngoài tính năng IGMP, Managed Switch còn có nhiều tính năng quan trọng
khác như có thể lưu trữ lịch sử lỗi của Switch, cho phép kiểm soát tốc độ trên
từng cổng, cài đặt bảo mật cho từng cổng và khả năng ánh xạ cổng mạng
(Port Mirroring). Tính năng ánh xạ cổng cho phép người quản trị theo dõi các
gói tin được truyền qua các cổng của Switch bằng cách ánh xạ cổng đó sang
một cổng khác để theo dõi, thông qua các phần mềm hỗ trợ. Chẳng hạn như
khi mạng bị sự cố, người kĩ sư bảo trì sử dụng máy tính của mình, cắm cáp
Ethernet nối máy tính vào một cổng mạng trên Switch và ánh xạ dữ liệu đang
truyền trên cổng cần kiểm tra sang cổng này. Sử dụng phần mềm trên máy
tính dễ dàng theo dõi xem lưu lượng Multicast, Broadcast đi qua cổng cần
kiểm tra từ đó xác định các nguyên nhân sự cố.Khi nói đến sự cố trên mạng
Ethernet, thiết bị cần kiểm tra đầu tiên thường là Switch. Mặc dù về mặt vật
lý, đáp ứng của Switch nhanh hơn từ 10 đến 50 lần đáp ứng của các thiết bị
đầu cuối. Do đó phần cứng Switch ít khi gây ra vấn đề mạng. Phần lớn
nguyên nhân gây các sự cố làm chậm mạng, rớt mạng là do truyền thông
Multicast hoặc Broadcast quá nhiều khiến thiết bị mạng bị quá tải.Cho nên để
tối ưu hiệu suất mạng cần kiểm soát tốt Multicast và Broadcast trong mạng.
3.4.4. Các vấn đề và giải quyết
Khi hệ thống mạng đã được lắp đặt và đi vào hoạt động, công việc tiếp theo là
cần kiểm soát, vận hành và bảo trì hệ thống mạng. Có nhiều phần mềm hỗ trợ
người quản trị mạng, kĩ sư bảo trì mạng ở nhiều cấp độ khác nhau.Ở trong
chương này ta dùng mạng truyền thông Ethernet công nghiệp của Siemens.
Lý thuyết thực hành
Trong thực tế mạng truyền thông Ethernet công nghiệp được ứng dụng trong
nhiều lĩnh vực như nhà máy thép, xi măng, dầu ăn, dầu khíTrong phần thực
hành này ta giới thiệu các hàm truyền thông của hãng Siemens ứng dụng các
hàm truyền thông ta có những ví dụ và bài tập thực hành.Các hàm được sử
dụng để truyền nhận dữ liệu.Tùy thuộc vào các đối tượng được sử dụng trong
mạng mà các hàm được sử dụng để truyền và nhận dữ liệu cũng khác nhau.
53
Bảng 3.1 : Các hàm truyền Ethernet trong PLC S7300/400
Cơ Chế hoạt động của hàm AG_SEND và AG_RECV:
Dữ liệu được hàm AG_SEND truyền qua vùng dữ liệu đệm gửi
của CP 343-1 từ đây dữ liệu được truyền lên mạng truyền
thông.
Dữ liệu truyền đến được lưu vào vùng dữ liệu đệm nhận cùa CP
343-1. CPU nhận được dữ liệu từ bộ đệm thông qua hàm
AG_RECV.
Hàm AG_SEND
Hình 3.12. Khối hàm lệnh AG_SEND
54
Thông
Số
Khai báo Kiểu
DL
Giá trị có
thể
Giải thích
ACT INPUT BOOL 0,1 Nếu ACT=1,
Dữ liệu
được truyền
đi với
vùng dữ liệu
bắt đâu từ
SEND với
chiều dài
bằng LEN
Nếu ACT =0
thì các
thông số
DONE,
ERROR và
STATUS
được cập
nhập.
ID INPUT INT 1,2 tới 64
(S7-400)
1,2 tới 16
(S7-300)
Số hiệu kết
nối được
định nghĩa
trong phần
thiết lập kết
nối ID.
LADDR INPUT WORD Địa chỉ bắt
đầu của
Module.
SEND INPUT ANY Địa chỉ và
chiều dài lý
thuyết.
Địa chỉ của
vùng dữ
liệu có thể
nằm một
trong các
dạng sau.
Process
image area
Bit Memory
Data block
area
LEN INPUT INT - Với ISO Số lượng
55
Transport
và ISO-
on-
TCP/TCP:
1,2 tới
32767
- Với UDP:
1,2 tới
2048
Byte được
truyền. Giá trị
có thể
từ tới chiều
dài danh
nghĩa phù
hợp với
thông số
SEND.
Chú ý với
dạng của
BLOCK.
S7-300. Với
Version cũ
của
AG_SEND
(tới V3.0),
Vúng dữ liệu
luôn
luôn bị hạn
chế lớn
nhất 240 byte.
Những phiên
bản hiện
naychoi phép
tới 8192
bytes.
DONE OUTPUT BOOL 0: DL
đang
truyền.
1: đã
truyền
xong
Thông số cho
biết
công việc
chưa truyền
xong hay ko
truyền
được không
có lỗi.
Thông số
ERROR kết
hợp với
DONE và
STATUS cho
biết
chính xác hơn
về lỗi.
56
được trình
bày ở bảng
dưới.
ERROR OUTPUT BOOL 0:-
1: Error
Thông số
ERROR kết
hợp với
DONE và
STATUS cho
biết
chính xác hơn
về lỗi.
được trình
bày ở bảng
dưới.
STATUS OUTPUT WORD Thông số
ERROR kết
hợp với
DONE và
STATUS cho
biết
chính xác hơn
về lỗi.
được trình
bày ở bảng
dưới.
Bảng 3.2 : Các thông số hàm AG_SEND trong PLC S7300/400
Để biết chính xác lỗi ở đâu để từ đó tìm cách khắc phục ta dựa vào các thông
số DONE,
ERROR, STATUS
DONE ERROR STATUS Ý NGHĨA
1 0 0000 Công việc hoàn
tất không lỗi
0 0 8180 Không có công
việc đang được
thực
hiện
0 0 8181 Công việc truyền
đang hoạt động
0 1 7000 Chỉ có với S7-
300: Hàm FC
57
được gọi
với ACT=0; công
việc vẫn chưa
được xử lý.
0 1 8183 Khai báo cấu hình
hay dịch vụ
ISO/TCP vẫn
chưa được kích
hoạt
trên CP Ethernet.
0 1 8184 Lỗi hệ thống
0 1 8185 Tham số LEN dài
hơn vùng gốc
SEND
0 1 8186 Tham số ID vô
hiệu. ID!-1,2 tới
64
0 1 8301 SAP chưa được
kich hoạt trên
trạm
đích.
0 1 8302 Trm nguồn không
nhận dữ liệu từ
trạm đích. Trạm
nhân không thể
xử
lý dữ liệu nhận
được một cách
nhanh
chóng hay tram
nhận chưa sẵn
sàng
để nhân dữ liệu
0 1 8303 Dịch vụ SDA
(Send Data
Acknowledge)
không được hỗ trợ
cho SAP của trạm
đích
0 1 8304 Kết nối không
được thiết lập,
công
việc truyền chỉ
58
nên thử lại sau khi
đợi khoảng
100ms
0 1 8311 Trạm đích không
nhân được địa chỉ
Etherner
0 1 8312 Lỗi Ethernet trên
CP
0 1 8F22 Dữ liệu nguồn vô
hiệu. Ex: LEN<0
0 1 8F24 Vùng lỗi đọc các
tham số
0 1 8F28 Lỗi Liên kết đọc
các tham số
0 1 8F32 Số DB trong tham
số quá cao
0 1 8F33 Lỗi số DB
0 1 8F3A Vùng dữ liệu đich
không được tải
0 1 8F42 Quá thời gian đọc
tham số ở vùng
(I/O)
0 1 8F44 Địa chỉ của tham
số được đọc bị vô
hiệu khi truy cập
Track.
0 1 8F7F Lỗi bên trong. Ex
LEN=0
0 1 8090 Không có module
với địa chỉ đã tồn
tại.
0 1 8091 Địa chỉ Logic
không phải là DW
0 1 8092 Trong một số
trường hợp, giá trị
có
thể khác BYTE
(only S7-400)
0 1 80A4 Kết nối BUS giữa
CPU và CP không
được xác lập.
0 1 80B0 Module không
59
thừa nhận dữ liệu
ghi
vào.
0 1 80B1 Vùng dữ liệu đích
không hợp lệ.
(vung dữ liệu đích
> 240 byte, CPU,
Dịch vụ không
được cung cấp).
0 1 80B2 Tương tự như
80B2. Trong
trường
hợp CPU là Older
version)
0 1 80C0 Dữ liệu ghi không
thể đọc.
0 1 80C1 Dữ liệu ghi vào
đang được xử lý
0 1 80C2 Có quá nhiều
công việc đang
được
xử lý.
0 1 80C3 Nguồn đang bận
rộn.
0 1 80C4 Lỗi truyền thông
0 1 80D2 Địa chỉ Module
không đúng.
Bảng 3.3 : Các thông số báo lỗi hàm AG_SEND trong PLC S7300/400
Hàm AG_RECV
Hình 3.13. Khối hàm lệnh AG_RECV
Thông Khai báo Dạng Giá trị có Giải thích
60
Số thể
ID INPUT INT 1,2 tới 14 Số hiệu kết
nối được
định nghĩa
trong phần
thiết lập kết
nối ID.
LADDR INPUT WORD Địa chỉ bắt
đầu của
Module.
RECV INPUT ANY Địa chỉ và
chiều dài lý
thuyết.
Địa chỉ của
vùng dữ
liệu có thể
nằm một
trong các
dạng sau.
Process
image area
Bit Memory
Data block
area
Chất lượng
truyền dữ
liệu được cải
thiện lên
tới 212 byte
nếu bạn
hạn chế chiều
dài đến
212 byte với
các tham
số của RECV
NDR OUTPUT BOOL 0:-
1: Dữ liệu
mới
Thông số này
cho biết
dữ liệu mới
có được
nhận hay
không.
ERROR OUTPUT BOOL 0:-
1: Error
Thông số
ERROR kết
61
hợp với NDR
và
STATUS cho
biết
chính xác hơn
về lỗi.
được trình
bày ở bảng
dưới.
STATUS OUTPUT WORD Thông số
ERROR kết
hợp với NDR
và
STATUS cho
biết
chính xác hơn
về lỗi.
được trình
bày ở bảng
dưới.
62
LEN INPUT INT - Với ISO
Transport
và ISO-
on-
TCP/TCP:
1,2 tới
8192
- Với
UDP:
1,2 tới
2048
Số lượng
Byte đã được
chấp nhận từ
CP
Ethenet và
được truy
cập vào vùng
dữ liệu
S7-300.
Với Version
cũ của
AG_SEND
(tới V3.0),
Vúng dữ liệu
luôn
luôn bị hạn
chế lớn
nhất 240 byte.
Những phiên
bản hiện
naychoi phép
tới 8192
bytes.
Bảng 3.4 : Các thông số hàm AG_RECV trong PLC S7300/400
Thông số NDR, ERROR, STATUS cho biết trạng trạng thái của hàm
1 0 0000 Dữ liệu mới được
chấp nhận
0 0 8180 Chưa có dữ liệu
được truyền đến.
0 0 8181 Công việc nhận
đang được hoạt
động
0 1 8183 Khai báo cấu hình
hay dịch vụ ISO
vẫn chưa được
kích hoạt trên CP
Ethernet.
0 1 8184 Lỗi hệ thống
(Vùng dữ liệu
nguồn
63
không đúng)
0 1 8185 Vùng đệm đích
(RECV) quá
ngắn.
0 1 8186 Tham số ID
không hợp lệ.
ID!-1,2 tới 16
(S7-300)
ID!-1,2 tới 64
(S7-400)
0 1 8304 Kết nối không
được thiết lập.
Việc
truyền chỉ nên
được thực hiện lại
chỉ
sau đợi khoảng
thời gian ngắn
nhất
100ms.
0 1 8F23 DL nguồn không
hợp lệ, (Ex:
Trùng
vùng dữ liệu)
0 1 8F25 Lỗi khi đang ghi
các tham số.
0 1 8F29 Lỗi sắp xếp kgi
ghi các tham số.
0 1 8F30 Tham số được
bảo vệ ghi trong
hoạt
động ghi lần 1
0 1 8F31 Tham số được
bảo vệ ghi trong
hoạt
động ghi lần 2
0 1 8F32 Số DB trong tham
số quá cao
0 1 8F33 Lỗi số DB
0 1 8F3A Vùng dữ liệu đích
không được tải
0 1 8F43 Quá thời gian ghi
các tham số vào
64
vùng (I/O)
0 1 8F45 Địa chì của tham
số được ghi bị vô
hiệu trong truy
cập.
0 1 8F7F Lỗi bên trong
0 1 8090 Không có Module
với địa chỉ đã
khai
báo hay CPU
đang ở chế độ
STOP
0 1 8091 Địa chỉ nền của
Module không ở
dạng
DW.
0 1 8092 Trong một số
dạng, tham số
không
phải dạng Byte
chỉ có ở S7-400
0 1 80A0 Không thông báo
đang đọc ở
Module
0 1 80A4 Truyền thông
giữa CPU và CP
không
được xác lập
0 1 80B0 Module không
thừa nhận dữ liệu
ghi
vào
0 1 80B1 Vùng dữ liệu đích
bị vô hiệu.
0 1 80B2 Kết nối BUS giữa
CPU và CP
không
được xác lập.
0 1 80C0 Module không
thừa nhận dữ liệu
ghi
vào.
0 1 80C1 Dữ liệu ghi đang
65
được xử lý
0 1 80C2 Có quá nhiều
công việc đang
được xử
lý.
0 1 80C3 Nguồn CPU đang
được sữ dụng
0 1 80C4 Lỗi truyền thông
0 1 80D2 Địa chỉ Module
không đúng
Bảng 3.5 : Các thông số báo lỗi hàm AG_RECV trong PLC S7300/400
Ví dụ thực hành
Viết chương trình gửi khung dữ liệu có độ dài 38 Word từ địa chỉ con trỏ
vùng dữ liệu DB302.DBX118 gửi đến PLC trạm 1 thông quan mạng Ethernet
công nghiệp.
Hệ thống gồm có 2 PLC S7-400 412-2DP và 416-2DP dữ liệu từ PLC trạm 2
gửi qua trạm 1.
Bước 1 :
Thiết lập trạm thứ nhất ta lấy nguồn , CPU412-2DP và CP443-1 thiết lập
mạng ethernet.
Hình 3.14. Bảng thiết lập Ethernet CP443-1
Bước 2 : thiết lập địa chỉ IP
66
Hình 3.15. Bảng thiết lập địa chỉ Ethernet trạm 1
Bước 2.1 : tương tự ta thiết lập trạm thứ 2
Hình 3.16. Bảng thiết lập Ethernet CP443-1 Advanced
Bước 3 : định địa chỉ IP
67
Hình 3.17. Bảng thiết lập địa chỉ Ethernet trạm 2
Bước 4 : Sau đó ta save, download và compile tất cả ra màn hình chính ta viết
chương trình khung dữ liệu gửi và truyền.
Hình 3.18. Màn hình sau khi thiết lập xong
68
Hình 3.19. Khối hàm gửi 38 word cho trạm 1
Hình 3.20. Khối hàm nhận dữ liệu
Bước 5 :
Lưu chương trình và download vào plc thực tế quan sát ghi lại trạng thái hoạt
động của thiết bị sau đó học sinh thực hành các bài tập sau dưới sự hướng dẫn
của giáo viên.
Kết luận
Tóm lại, mạng tuyền thông Ethernet công nghiệp của Siemens được ứng dụng
rộng rải cho các ứng dụng điều khiển công nghiệp, và cung cấp các giải pháp
với chi phí hoàn hảo nhất cho môi trường công nghiệp hiện đại hiện nay, với
khả năng thích ứng cao nên mạng Ethernet của Siemens có thể tương thích
với các mạng truyền thông và phần cứng của các hang khác nhau...
Bài tập thực hành
Bài tập 1 : 2 PLC S7 300 kết nối với nhau qua mạng ethernet, PLC1 có
địa chỉ 192.168.0.11 PLC2 có địa chỉ IP là 192.168.0.12 Hãy viết chương
trình truyền dữ liệu chứa trong MB4 và MB11 của PLC1 sang PLC2 và
lưu kết quả vào QB15và QB20.
69
Bài tập 2 : VD2: VD1: 2 PLC S7 300 kết nối với nhau qua mạng ethernet,
PLC1 có địa chỉ 192.168.0.1 PLC2 có địa chỉ IP là 192.168.0.2.Động cơ được
gắn ở PLC2, 2 nút nhấn START và STOP được gắn ở PLC1.Hãy viết chương
trình theo yêu cầu: Nhấn Start, động cơ ON, Nhấn Stop, động cơ OFF.
70
BÀI 4
MẠNG TRUYỀN THÔNGRADIO VÀWIRELESS
Mục tiêu:
- Liệt kê được cấu trúc mạng Radio và Wireless
- Xác định và xử lý được một số vấn đề đơn giản
- Chủ động, sáng tạo và an toàn trong quá trình học tập.
Nội dung chính:
4.1. Giới thiệu:
Sự ra đời của Internet đã khiến giá thành hệ thống thông tin sử dụng mô hình
truy cập sóng vô tuyến trở nên rẻ và nhanh hơn. Nhưng đến thập niên 1980,
mô hình này trở nên kém thông dụng do nhu cầu về hệ thống truyền dẫn vô
tuyến tốc độ cao ngày càng tăng. Với hệ thống thông tin vô tuyến, chúng ta có
thể truy cập hệ thống 24/24h mà không cần đường truyền cố định riêng biệt
cũng như sử dụng các thiết bị di động. Sự ra đời của các thiết bị trải phổ
WLAN được tích hợp trong radio modem máy tính cho phép chúng được ứng
dụng ở khắp mọi nơi. Công nghệ đó chính là chìa khóa để phát triển các mạng
LAN và MAN không dây tốc độ cao cho phép Internet trở thành mạng đường
trục trong hệ thống thông tin tại mỗi quốc gia.
Mặc dù vậy những mong ước trên vẫn gặp một vài trở ngại, bởi lẽ một
vấn đề cần được đặt ra là hầu hết người sử dụng các hệ thống không dây gần
như không có kiến thức về truyền sóng vô tuyến (RF).Khi tiến hành thiết lập
một tuyến truyền dẫn vô tuyến, họ thường thiếu các kiến thức về anten, đường
truyền sóng, và quá trình truyền sóng.Bài báo mong muốn cung cấp một chút
kiến thức cơ bản về nhằm giúp người thiết kế có thể xây dựng một tuyến
truyền vô tuyến thành công.Mục đích quan trọng nhất là giúp xác định tổn
hao truyền sóng, bởi lẽ đó là tiêu chí để thiết lập anten và các thiết bị RF
khác.
4.2. Thiết bị truyền thông Radio:
4.2.1. Sơ đồ cấu trúc truyền thông MDS SD9:
Cuối tháng 9/2009, GE Digital Energy thuộc tập đoàn GE đã cho ra mắt
một sản phẩm mới có tên gọi MDS SD9.Sản phẩm này được coi là một giải
pháp hiệu quả đối với lĩnh vực truyền thông không dây trong công nghiệp. Nó
có thể truyền nhận tín hiệu trên khoảng cách tương đối lớn trêncác dải tần
radio phổ biến, cho phép người sử dụng dễ dàng giao tiếp với cả mạng
IP/Ethernet lẫn các bộ điều khiển dùng giao tiếp nối tiếp
71
Với khả năng hỗ trợ cả truyền
thông IP/Ethernet và truyền thông
nối tiếp, SD9 sẽ giúp cho các nhà
máy tăng cường hiệu suất, độ linh
hoạt trong hệ thống truyền thông của
mình. Đồng thời, việc nâng cấp từ
giao tiếp nối tiếp sang giao tiếp IP/
Ethernet cũng trở nên dễ dàng hơn,
bảo đảm độ tin cậy và độ an toàn
của toàn nhà máy. MDS SD9 có thể
sử dụng trong các ứng dụng về thu thập dữ liệu như: giám sát và điều khiển
các máy biến thế, giám sát điều khiển các thông số của các máy bơm, máy
nén khí, máy đo lưu lượng dùng trong công nghiệp dầu và khí đốt, điều khiển
các PLC, các thiết bị đo trong nhà máy xử lý nước thải và nhiều ngành công
nghiệp khác.
Ngoài việc có thể thực hiện giao thức IP/Ethernet, MDS SD9 còn có thể mã
hóa AES 128 bit. Nó còn có hai cổng nối tiếp, có thể thực hiện truyền thông ở
khoảng cách lên tới 50 dặm.Bên cạnh đó, thiết bị cũng hỗ trợ chế độ sleep để
tiết kiệm điện năng.Đây thực sự là một sản phẩm rất ấn tượng của GE Digital
Energy.
4.3. Đặc điểm của VHF/UHF:
Với kinh nghiệm trên mười năm trong lĩnh vực chuyên dụng PT-TH, sự tận
tuỵ nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật công nghệ mới và sự đầu tư thiết bị hiện
đại, TQT chúng tôi xin trân trọng giới thiệu chủng loại máy phát hình VHF,
UHF thế hệ mới với nhiều ưu điểm nổi bật.Được thiết kế nhằm đáp ứng
những đòi hỏi khắt khe của thị trường máy phát hình, những yêu cầu rất cao
của khách hàng và đặc biệt là nhắm đến lĩnh vực phát hình kỹ thuật số trong
tương lai, thế hệ máy phát mới của TQT chính là kết quả của sự hợp tác chặt
chẽ với khách hàng, sự liên kết bí quyết và công nghệ tinh xảo với sự đảm
bảo an toàn tối đa cho phát song.
Máy bộ đàm Motorola GP338 VHF/UHF:
Máy bộ đàm Motorola GP338 Công nghệ nén và tăng cường âm thanh X-
PAND đặc biệt của Motorola tạo nên chất lượng âm thanh sắc nét hơn, rõ
ràng cho phép duy trì liên lạc trong bất kỳ môi trường có tiếng ồn nào.Máy bộ
đàm Motorola GP-338 rất lý tưởng khi bạn cần thường xuyên liên lạc với
nhiều nhóm làm việc.Một máy bộ đàm với độ bền cao có khả năng hoạt động
trong điều kiện khắc nghiệt ngoài trời.Liên lạc trong môi trường có tiếng ồn
Hình 4.1: Truyền thông MDS SD9
72
lớn.Phối hợp hoạt động cho người thi hành công vụ và trong trường hợp khẩn
cấp.Cập nhật thông tin thường xuyên đến từng phút, tính năng truyền tín hiệu
cải tiến PTT-ID.Cuộc gọi thoại chọn lọc hạn chế tần số vô tuyến chọn lọc.
Ðạt tiêu chuẩn MIL-STD 810C, D và E.
Thông số kỹ thuật
Tần số: VHF 136-174 MHz.UHF 403-470MHz.
Số kênh: 128 kênh
Kích thước: 137 x 57,5 x 37,5mm.
Trọng lượng: 428gam
Công suất: 5W.
Độ ổn định tần số: +/- 2.5ppm
Độ nhạy thu: 0.25MicroVon
MICRO không dây:
VHF TOA WM 3220
Hình 4.2: MICRO không dây VHF TOA WM 3220
- Dải tần 169 - 216 MHz, VHF
- Kênh lựa chọn 6 ch
- RF nhà cung cấp điện ít hơn 50 mW
- Giai điệu tần số 32,768 kHz
- Điều chế hệ thống PLL tổng hợp
- Cấp đầu vào tối đa 120 dB SPL
- Độ lệch tối đa ± 40 kHz, ± 15 kHz (Mỹ Part.90)
- Pin 6LR61 (9 V × 1)
- Tuổi thọ pin 10 giờ (alkaline)
- Chỉ số Power / chỉ báo pin (sử dụng chung)
- Ăng ten Antenna Internal
73
- Nhiệt độ hoạt động -10 0C đến +50 0C
- Thành phẩm: nhựa, lớp phủ (thay đổi khác)
- Kích thước φ45 × 235,2 mm
- Trọng lượng 250 g (với pin)
- Bộ chuyển đổi phụ kiện chờ ... ... 1, trục vít lái xe ... ... 1
- Ngưng tụ Electret cardioid microphone yếu tố.
- Mức đầu vào tối đa: 125 dB SPL.
- 6 kênh tần số lựa chọn.
- On / Off chuyển đổi cũng giữ mic từ lăn khi đặt xuống.
- Nhấp nháy đèn LED chỉ báo pin thấp.
- Yêu cầu WT 3810 hoặc WT 3800 nhận
- Microphone không dây WM-3220 sử dụng một loại electret micro tụ và phù
hợp cho các ứng dụng thoại. Nhờ hệ thống PLL-tổng hợp, 6 tần số hoạt động
khác nhau được thực hiện.Công suất đầu ra cao đảm bảo truyền tải tín hiệu
radio ổn định.
4.3.1. Đặc điểm của VHF:
VHF50-54 MHz:Còn được gọi là 6 mét hoặc ban nhạc The Magic. Tốt sóng
mặt đất VHF bảo hiểm lên đến vài trăm km về SSB. 1200 dặm hoặc mở, như
lẻ tẻ-E, F2 layer bỏ qua, phân tán sao băng, cực quang, đảo đoạn và một số
EME (Earth Moon Earth). Các nhà khai thác đã làm việc thế giới với các đài
khá khiêm tốn. Một số hoạt động FM và lặp lại.
VHF 144-148 MHz: 2 mét ban nhạc phổ biến. Nói chung ngắn hơn khoảng
cách groundwave khoảng 200 dặm có thể được dự kiến ban nhạc này với một
SSB khiêm tốn hoặc CW trạm. Tốt điện thoại di động băng tần FM. Rất nhiều
thông tin liên lạc địa phương FM lặp với lên đến 150 dặm trên một số "máy
móc". Rất nhiều lặp liên kết với nhau cho bảo hiểm thậm chí còn lớn hơn.
IRLP, (DỰ ÁN RADIO kết nối Internet) là rất phổ biến trên lặp kết nối
internet tất cả các nơi trên thế giới! Ngoài ra một ban nhạc cho đài phát thanh
gói tin. Ngoài ra còn có rất nhiều hoạt động vệ tinh, EME và mặt đất DX cho
dăm bông làm công việc tín hiệu yếu. (QRP). Mong đợi nhiều của các loại
tương tự của lỗ trên 2 mét như trên 6 mét.
VHF 222-225 MHz 1-1/4 Mét: Không phải là hoạt động nhiều nhất là 2 mét
và hoạt động không có vệ tinh. Ban nhạc này là không có sẵn ở nhiều nước
khác ngoài Mỹ.
4.3.2. Đặc điểm của UHF:
UHF420-450 MHz: Còn được gọi là 70 cm (cm). Đây là tần số thấp nhất
UHF ban nhạc nghiệp dư. Bảo hiểm Groundwave là khá hạn chế so với 2 mét
74
do sự hấp thụ cao. Truyền hình vệ tinh, EME và DXing mặt đất được phổ
biến trên băng tần này. Nhanh chóng quét truyền hình cũng đã tìm thấy một
ngôi nhà trên 430 MHz. Rất nhiều hoạt động FM giữa 440-450 MHz. Rất
nhiều máy móc được liên kết đến 2 mét! Các phần tử dài nhất của một chùm
cho ban nhạc này là khoảng 12 đến 13 inch vào cuối thấp!
UHF 902-928 MHz: Không nhiều hoạt động trên băng tần này cho đến nay
do thiếu trang thiết bị phù hợp. Ngoài ra đây là một ban nhạc chia sẻ với các
dịch vụ khác.
UHF 1200-1300 MHz: 1,2 GHz là một ban nhạc HUGE với rất nhiều phòng
cho thí nghiệm. EME và vệ tinh là phổ biến lên ở đây và ở một số vùng của
Mỹ có hoạt động lặp FM. Ăng-ten là VERY nhỏ! Không phải là rất nhiều
DXing trên mặt đất, nhưng trong các cuộc thi có một số hoạt động. Ăng-ten
cho công việc tín hiệu nhỏ khá ấn tượng với rất nhiều các yếu tố bùng nổ
ngắn.
4.4. Các modul radio:
4.4.1. Tổng quan các mô đun
Modem radio:
Hình 4.3: Modem radio
RipEX - đài phát thanh modem Router:
83 kbps / 25 kHz
Bỏ phiếu - Báo cáo của ngoại lệ đồng thời
10 watt, - 40 0C đến +70 0C
1 × ETH, 2 x COM, 1 x USB
5x đầu cuối máy chủ - SW chuyển đổi COM / ETH
SW tính năng phím - Trả tiền khi bạn phát triển
Giao diện web, nhúng chẩn đoán & quản lý mạng
Bản địa chỉ IP thiết bị (Router hoặc Bridge)
75
Hình 4.4: Modem radio
MR400 - đài phát thanh modem:
22 kbps 25 / kHz, 132 kbps / 200 kHz
5 hoặc 25 W
ETH 1x, 4x COM, I / O
Không có Linux, Không có Windows - Cực kỳ nhanh chóng khởi động (3
giây)
Quản lý mạng SW RANEC
Tự động back-up các tuyến đường
Mạng di động
Lai mạng tương thích với MG100, GPRS của ph
Chức năng & đặc điểm các môđun
Wi-Fi, mạng không dây đang ngày càng trở nên phổ biến cùng với xu thế sử
dụng laptop của mọi người.Dù tiện lợi là không dây, có thể truy cập một cách
di động nhưng mạng không dây cũng mang đến cho người dùng những lỗi
khó chịu. Nếu bạn không hiểu bệnh của nó, rất khó để khắc phục còn nếu biết,
sẽ dễ dàng như trở bàn tay. Sau đây là một vài sự cố có trong mạng Wi-Fi và
cách khắc phục.
Quên mật khẩu bảo mật WEP hoặc WPA
Đây là trường hợp xảy ra trong bối cảnh bạn kết nối Internet với một máy tính
lạ nhưng không nhớ khóa bảo mật trên Router của mình là gì?Có nhiều cách
giúp bạn dễ dàng tìm ra khóa bảo mật WEP hoặc WPA và đừng lo lắng.
Để tìm ra khóa bảo mật trong Windows Vista hoặc Windows 7, bạn cần mở
danh sách các mạng không dây có sẵn.Trong Vista, kích Start>Connect To
hoặc trong Windows 7, kích biểu tượng Network ở góc dưới bên phải màn
hình. Sau đó kích phải vào tên mạng, chọn Properties, kích tab Security.Tích
vào hộp chọn Show Characters, sẽ thấy các khóa bảo mật của Router.
Quên mật khẩu Router
Để thay đổi các thiết lập của Router, bạn có thể nhập địa chỉ IP của Router
vào trình duyệt web và đăng nhập bằng username và password.Trong quá
trình cài đặt một số Router, bạn sẽ gặp nhắc nhở cần thay đổi mật khẩu mặc
76
định.Nếu không chắc chắn rằng mình đã tạo mật khẩu mới, trước tiên bạn nên
thử với mật khẩu mặc định.
Hầu hết các Router của Linksys và D-Link thường sử dụng username và
password là "admin", hoặc sử dụng "admin" cho username còn mật khẩu để
trống. Ở đây là danh sách một số username và password mặc định hay dùng,
bạn có thể vào để tra cứu.
Phải thực hiện kết nối sau khi khởi động lại
Bạn không phải thực hiện bất cứ thứ gì với máy tính hoặc laptop để kết nối
trở lại với mạng không dây của mình sau khi khởi động lại. Khóa bảo mật sẽ
được lưu bởi Windows hay bộ quản lý kết nối cho adapter không dây.
Tuy nhiên nếu trường hợp bạn đã cài đặt bộ quản lý kết nối của hãng khác
nhưng nó không làm việc, chắc chắn lúc này bạn sẽ gặp vấn đề trong việc
thực hiện tự động kết nối lại.Nếu rơi vào trường hợp này, bạn hãy thử hủy bỏ
cài đặt bộ quản lý kết nối thông qua tiện ích Add/Remove Programs trong
Control Panel. Tra cứu tên hãng của Router không dây và remove các
chương trình có liên quan đến hãng này. Thao tác này sẽ giúp bạn vẫn giữ
được driver đã được cài đặt cho adapter không dây. Nếu vẫn gặp vấn đề, hãy
thực hiện theo các chỉ dẫn của nhà sản xuất để cài đặt lại phần mềm của họ.
4.4.2. Thực hành :
Lý thuyết thực hành
Trong phần thực hành ta ứng dụng thiết bị CP443-1 Advanced, CPU S7-400
và SCALANCE W Access point (W788-1PRO)của hãng Siemens để thiết kế
mạng Wireless.
Hình 4.5 : SCALANCE W788-1PRO
Ví dụ thực hành
Viết chương trình thu thập tín hiệu từ bộ Wireless scalance W788-1PRO
thông qua ET200S gửi dữ liệu về PLC.
Bước 1 : cách cài thiết lập scalance và IM151-3DP
77
Hình 4.6 : Thiết lập cho IM-151 ET200S
Hình 4.7 : Thiết lập thiết bị Scalance W788-1PRO
Bước 2 : thiết lập địa chỉ Ethernet cho các modul CP443-1 và Scalance
Hình 4.8 :Thiết lập địa chỉ Ethernet cho CP443-1
78
Hình 4.9 : Thiết lập địa chỉ Ethernet cho Scalance W788-1PRO
Bước 3 : soạn thảo chương trình
Bước 4 :
Lưu chương trình và download vào plc thực tế quan sát ghi lại trạng thái hoạt
động của thiết bị sau đó học sinh thực hành các bài tập sau dưới sự hướng dẫn
của giáo viên.
79
Bài tập thực hành :
Bài 1 : Viết chương trình truyền thông qua mạng Wireless dùng modul phát
Wireless Scalance giữa hai PLC S7-300 và S7-400 tự chọn một PLC cụ thể
với PLC S7-400 làm chủ. Gửi tính hiệu từ vùng chỉ MD30 đến MD50 vào
vùng địa nhớ bắt đầu MD0 của S7-400.
Bài 2: Viết chương trình giao thiếp giửa 2 PLC khác nhau S7-400 và PLC
Mitsubishi họ Q06HCPU gửi 25word từ W11 đến W25 của PLC mitsu về
PLC Siemens với địa chỉ nhận DB200.DBD0 đến DB200.DBD48 qua mạng
truyền thông wireless dùng scalance và bộ thiết lập cổng gateway.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1].Mạng truyền thông công nghiệp Hoàng Minh Sơn, nhà xuất bản khoa học
kỹ thuật Hà Nội 2006.
[2]. CANopen specification, CAN in automation.
[3].Werner Kriesel, O.W. Madelung (Biên tập) : AS-Iterface, Das Aktuator-
sensor-interface die automation. Hanser – Verlag, munchen – Wien, 1994.
[4].Profinet, profibus siemens
kommunikation/profinet/seiten/default.aspx
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- giao_trinh_mang_truyen_thong_cong_nghiep_trinh_do_trung_capc.pdf