Kỹ thuật truyền dẫn

©2 0 0 4 , H O À N G M I N H S Ơ N C h ư ơ n g 1 Hệ thống thông tin công nghiệp 2/11/2006 4.6 Kỹ thuật truyền dẫn 2© 2 0 0 4 , H O À N G M I N H S Ơ N 4.6 Kỹ thuật truyền dẫn © 2005 - HMS 4.6 Kỹ thuật truyền dẫn 1. Phương thức truyền dẫn tín hiệu 2. RS-232 3. RS-485 4. MBP 3© 2 0 0 4 , H O À N G M I N H S Ơ N 4.6 Kỹ thuật truyền dẫn © 2005 - HMS 1. Phương thức truyền dẫn tín hiệu ƒ Truyền không ₫ối xứng không ₫ối xứng hay ₫ơn cực (unbalanced mode, single-ended mode): — sử dụng ₫iện áp chênh lệch giữa một dây dẫn và ₫ất — Ví dụ: RS-232 D R Vo Vi 4© 2 0 0 4 , H O À N G M I N H S Ơ N 4.6 Kỹ thuật truyền dẫn © 2005 - HMS Ưu nhược ₫iểm của phương thức ₫ơn cực ƒ Tiết kiệm dây dẫn ƒ Khả năng kháng nhiễu kém (nhiễu ngoại, nhiễu xuyên âm - crosstalk, chênh lệch ₫iện áp ₫ất) ƒ Phải sử dụng mức tín hiệu cao (hậu quả?) ƒ Tốc ₫ộ truyền kém (tại sao?) ƒ Khoảng cách truyền ngắn (tại sao?) 5© 2 0 0 4 , H O À N G M I N H S Ơ N 4.6 Kỹ thuật truyền dẫn © 2005 - HMS ƒ Phương thức chênh lệch ₫ối xứng (balanced differential mode): — sử dụng ₫iện áp chênh lệch giữa hai dây dẫn A và B (hoặc - và +) — Ví dụ: RS-422, RS-485, MBP (IEC-611582) D RT A BT VCM VCM: Common Mode Voltage 6© 2 0 0 4 , H O À N G M I N H S Ơ N 4.6 Kỹ thuật truyền dẫn © 2005 - HMS Ưu nhược ₫iểm của phương thức chênh lệch ₫ối xứng ƒ Không tiết kiệm dây dẫn lắm ƒ Khả năng kháng nhiễu tốt ƒ Có thể sử dụng mức tín hiệu thấp ƒ Tốc ₫ộ truyền cao ƒ Khoảng cách truyền lớn 7© 2 0 0 4 , H O À N G M I N H S Ơ N 4.6 Kỹ thuật truyền dẫn © 2005 - HMS 2. RS-232 ƒ Tên chính thức: EIA/TIA-232, do Electronic Industry Association và Telecommunication Industry Association cùng xây dựng ƒ Tên thường dùng: RS-232 (RS: Recommended Standard) ƒ Các phiên bản: RS-232c, RS-232f, chuẩn sử dụng cho cổng COM của máy tính cá nhân thường là RS-232c ƒ Tương ứng với chuẩn châu Âu là CCITT V.24) DTE DTE MODEM (DCE) MODEM (DCE) VIỄN THÔNG ĐƯỜNG RS-232 8© 2 0 0 4 , H O À N G M I N H S Ơ N 4.6 Kỹ thuật truyền dẫn © 2005 - HMS Mức tín hiệu ƒ Phương thức truyền: Đơn cực +15V +3V -3V 0 1 D R +25V -25V -15V P h ¹ m v i l μ m v i Ö c c h o p h Ð p K h u v ù c q u ¸ ® é Giao diÖn RS-232 9© 2 0 0 4 , H O À N G M I N H S Ơ N 4.6 Kỹ thuật truyền dẫn © 2005 - HMS Một số ₫ặc ₫iểm cơ bản ƒ Phương thức truyền dẫn không ₫ối xứng ƒ Chế ₫ộ truyền hai chiều ₫ồng thời (full duplex) ƒ Ghép nối ₫iểm-₫iểm ƒ Tốc ₫ộ truyền thấp (chuẩn: 19.2 kbps) ƒ Khoảng cách truyền ngắn (thông thường 15-30m) ƒ Ứng dụng chủ yếu: — Ghép nối PC-PC, PC-Modem — Ghép nối PC-PLC — Ghép nối PC hoặc PLC với các thiết bị ₫o, thiết bị thu thập dữ liệu, .... 10 © 2 0 0 4 , H O À N G M I N H S Ơ N 4.6 Kỹ thuật truyền dẫn © 2005 - HMS Giao diện cơ học DSR Data Set Ready RTS Request To Send CTS Clear To Send RI Ring Indicator DCD RxD TxD DTR GND DSR RTS CTS RI DCD Data Carrier Detect RxD Receive Data TxD Transmit Data DTR Data Terminal Ready GND Ground DCD RxD TxD DTR GND DSR RTS CTS RI (a) Sơ đồ giắc cắm DB-9 (b) Sơ đồ chiều tín hiệu 11 © 2 0 0 4 , H O À N G M I N H S Ơ N 4.6 Kỹ thuật truyền dẫn © 2005 - HMS Ví dụ ghép nối TxD RxD RTS CTS DTR DSR GND TxD RxD RTS CTS DTR DSR GND TxD RxD RTS CTS DTR DSR GND TxD RxD RTS CTS DTR DSR GND Transmit Data Receive Data Request To Send Clear To Send Data Terminal Ready Data Set Ready Ground b) ChÕ ®é b¾t tay a) CÊu h×nh ghÐp nèi tèi thiÓu 12 © 2 0 0 4 , H O À N G M I N H S Ơ N 4.6 Kỹ thuật truyền dẫn © 2005 - HMS 3. RS-485 ƒ Tên chính thức EIA/TIA-485, phiên bản mới nhất là EIA/TIA-485b ƒ Truyền chênh lệch ₫ối xứng => các ưu ₫iểm ₫ã nêu ƒ Là chuẩn ₫ược sử dụng thông dụng nhất trong các hệ thống truyền thông công nghiệp (Profibus FMS/DP, Interbus, AS-Interface và các giao thức riêng khác...) 13 © 2 0 0 4 , H O À N G M I N H S Ơ N 4.6 Kỹ thuật truyền dẫn © 2005 - HMS Qui ₫ịnh mức tín hiệu +5V +1.5V/+0.2V -1.5V/-0.2V 0 1 +6V -6V -5V P h ¹ m v i l μ m v i Ö c c h o p h Ð p K h u v ù c q u ¸ ® é 14 © 2 0 0 4 , H O À N G M I N H S Ơ N 4.6 Kỹ thuật truyền dẫn © 2005 - HMS Cấu hình ghép nối hai dây D RR D D R D R RT RT 15 © 2 0 0 4 , H O À N G M I N H S Ơ N 4.6 Kỹ thuật truyền dẫn © 2005 - HMS Cấu hình ghép nối 4 dây D RRT R D D R RT RT RT D R Master Slave Slave Slave 16 © 2 0 0 4 , H O À N G M I N H S Ơ N 4.6 Kỹ thuật truyền dẫn © 2005 - HMS Một số ₫ặc ₫iểm cơ bản ƒ Phương thức truyền dẫn chênh lệch ₫ối xứng ƒ Chế ₫ộ truyền chủ yếu là hai chiều gián ₫oạn ƒ Ghép nối nhiều ₫iểm, số trạm tối ₫a/₫oạn mạng là 32 (tại sao?) ƒ Tốc ₫ộ truyền cao (có thể tới > 10Mbps) ƒ Khoảng cách truyền lớn (có thể tới 1200m) ƒ Có thể dùng tới 3 bộ lặp (4 ₫oạn mạng), trong thực tế có thể hơn ƒ Trở ₫ầu cuối: 100 hoặc 120Ohm 17 © 2 0 0 4 , H O À N G M I N H S Ơ N 4.6 Kỹ thuật truyền dẫn © 2005 - HMS Quan hệ giữa tốc ₫ộ truyền và khoảng cách truyền (sử dụng ₫ôi dây xoắn AWG 24) 3 30 300 3000 100 1k 10k 100k 1M 10M Tèc ®é truyÒn (bit/s) C h i Ò u d μ i d © y ( m ) 1200 12 18 © 2 0 0 4 , H O À N G M I N H S Ơ N 4.6 Kỹ thuật truyền dẫn © 2005 - HMS Tại sao số trạm là 32? ƒ Theo qui ₫ịnh chuẩn, một bộ kích thích tín hiệu phải ₫ảm bảo dòng tổng cộng 60mA vừa ₫ủ ₫ể cung cấp cho: — Hai trở ₫ầu cuối mắc song song tương ứng tải 60Ω (120Ω tại mỗi ₫ầu) với ₫iện áp tối thiểu 1,5V => 25mA — 32 tải ₫ơn vị mắc song song với dòng 1mA qua mỗi ₫ơn vị tải (trường hợp xấu nhất) => 32mA. -7V -3V 12V5V -0.8mA 1mA Khái niệm đơn vị tải 19 © 2 0 0 4 , H O À N G M I N H S Ơ N 4.6 Kỹ thuật truyền dẫn © 2005 - HMS 4. MBP (IEC 61158-2) ƒ MBP (Manchester Coded, Bus-Powered): — Ứng dụng chủ yếu trọng công nghiệp chế biến — Khả năng dùng trong môi trường yêu cầu an toàn cháy nổ — Mã Manchester, truyền ₫ồng bộ — Khả năng ₫ồng tải nguồn — Truyền chênh lệch ₫ối xứng, mức tín hiệu chênh lệch 0,75-1V — Tốc ₫ộ truyền 31,25kbps (cố ₫ịnh) — Số trạm tối ₫a 32/₫oạn, 126/toàn mạng, tối ₫a 4 bộ lặp — Khoảng cách truyền tối ₫a 1900m/₫oạn => 9500m/toàn mạng — Trở ₫ầu cuối 100Ohm — Áp dụng trong Foundation Fieldbus, Profibus-PA