Đề tài tốt nghiệp
Phần 1
TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG
CỦA NHÀ MÁY XI MĂNG SÔNG GIANH
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngành công nghiệp sản xuất xi măng là một trong những ngành công nghiệp
lâu đời nhất ở nước ta. Ngành sản xuất ximăng đã phát triển vược bật trong thời
gian gần đây. Và theo đó, công nghệ sản xuất cũng theo đà phát triển. Từ những
công nghệ sản xuất lò đứng, lò quay thủ công và giản đơn đến các công nghệ sản
xuất lò quay hiện đại vào loại hiện đại nhất thế giới.
Hiện nay có 3 phương pháp sản xuất xi măng tại Việt Nam: ướt, khô và bán
khô và có hai công nghệ sản xuất xi măng là lò đứng và lò quay. Mặc dù vậy, cho
đến nay năng lực sản xuất của các nhà máy xi măng vẫn ở trong tình trạng yếu
kém do công nghệ lạc hậu, thiếu sự hỗ trợ của ngành công nghiệp thiết bị, thiếu
vốn đầu tư vào công nghệ hiện đại… Theo số liệu thống kê mới nhất của ngành
ximăng, hiện nay ngoài 10 cơ sở sản xuất xi măng lò quay được đầu tư công
nghệ hiện đại cho công suất khoảng 13.9 triệu tấn/năm thì 55 cơ sở sản xuất xi
măng lò đứng vẫn đang theo công nghệ bán khô, chủ yếu được xây dựng từ giai
đoạn 1993-1997 chỉ cho công suất 3 triệu tấn/năm. Ngoài ra còn có 7 cơ sở sản
xuất theo công nghệ ướt, công suất khoảng 1,7 triệu tấn/năm. Có nhiều cơ sở đã
đầu tư nâng cấp thiết bị công nghệ mới nhưng chỉ làm từng phần, chưa đồng bộ.
Kết quả là, cộng với chi phí sản xuất, nguyên liệu đầu vào làm cho giá thành xi
măng sản xuất ra tăng cao so với các nước trong khu vực, không có khả năng
cạnh tranh một khi Việt Nam gia nhập WTO. Hiện nay, để đảm bảo yêu cầu về
năng suất chất lượng xi măng, hầu hết các thiết bị điều khiển, tự động hoá trong
ngành xi măng đều nhằm thực hiện các chức năng: vận hành, điều khiển, giám
sát dây chuyền sản xuất tập trung tại phòng điều khiển trung tâm; bảo vệ người
vận hành, thiết bị, môi trường.
Theo quy hoạch tổng thể của chính phủ về ngành công nghiệp sản xuất xi
măng. Theo đó, sắp tới sẽ là giai đoạn tới sẽ là giai đoạn phát triển mạnh mẽ của
các nhà máy xi măng lớn của Việt Nam để có thể nâng cao năng lực sản xuất từ

Trong bối cảnh nền kinh tế nước ta đang trên đà phát triển, vấn đề về nhu
cầu vật liệu xây dựng đang tăng nhanh nhưng đòi hỏi về chất lượng ngày càng
khắt khe thì tổng công ty xây dựng miền Trung COSEVCO đã mạnh giạn đầu tư
xây dựng nhà máy xi măng Sông Gianh tại Quảng Bình với dây công nghệ sản
xuất xi măng của hãng POLYSIUS (Cộng hoà liên bang Đức)và thiết bị của hãng
ABB (Thủy Sỹ) vào loại hiện đại nhất hiện nay. Khi nhà máy đi vào vận hành thì
có thể cung ứng cho thị khoảng 1,4 triệu tấn/năm chất lượng cao góp phần vào sự
nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước.
II. TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XIMĂNG
CỦA NHÀ MÁY

Xi măng được sản xuất theo phương pháp khô, hệ thống lò quay, tháp trao đổi
nhiệt gồm hai nhánh ( mỗi nhánh có 5 tầng ). Buồng phân hủy đốt hoàn toàn
bằng than cám 4a Hòn Gai với công suất lò quay 4000 tấn/ngày. Xi măng đạt tiêu
chuẩn PCB30x40 (TCVN6260-1997) và PC50 (TCVN2682-1999). Việc chế tạo
thiết bị phù phù hợp với khí hậu Việt Nam.Cơ cấu của dây chuyền bao gồm:
Thiết bị điện của 14 trạm điện, hệ thống chiếu sáng, thiết bị điều chỉnh hệ số
công suất, các tổ máy phát điện dự phòng, cáp quang, hệ thống dò và cảnh báo
SVTH: Trần Trung Phúc - Lớp 01ĐTĐ Trang 2
Hình 1.1: Sơ đồ dây chuyền sản xuất xi măng khép kín
Đề tài tốt nghiệp
cháy, hệ thống điều khiển tối ưu, hệ thống điều khiển trung tâm CCR (Centrer
Control Room), điều khiển cục bộ LCR (Local Control Room), hệ thống quản lý
thông tin IMS, lấy mẩu tự động và thí nghiệm, các phụ kiện dự phòng, thay thế
và và các dịch vụ khác do ABB cung cấp.
II.1. Nguyên liệu sản xuất ximăng
Ximăng được sản xuất từ các nguyên liệu cơ bản sau:
• Đá vôi
• Đất sét
• Các phụ gia gồm hai nhóm:

• Bazan : 5500 tấn
II.2.6 Định lượng nghiền liệu
SVTH: Trần Trung Phúc - Lớp 01ĐTĐ Trang 3
Đề tài tốt nghiệp
Định lượng các nguyên liệu : đá vôi, đất sét, quặng sắt, cao silit nhờ 4 cân
định lượng gắn dưới 4 cyclon chứa nguyên liệu đó.
II.2.7 Nghiền liệu
Là nghiền thô các nguyên liệu trên. Hệ thống này bao gồm : máy nghiền
liệu, hệ thống cyclon hiệu suất cao, tháp điều hòa…
II.2.8 Silo phối liệu
Dùng để chứa bột liệu.
II.2.9 Tháp trao đổi nhiệt
Thực hiện quá trình Canxi hóa, gia nhiệt cho cho bột liệu theo nguyên tắc
đối lưu. Tháp trao đổi nhiịet gồm hai nhánh 5 năm tầng cấp. Lò quay : cho ra
clinker.
II.2.10 Thiết bị làm nguội
Để làm nguội clinker, nó bao gồm hệ thống quạt làm nguội, hệ thống giàn
làm nguội, vòi phun nước.
II.2.11 Silo Clinker
Dùng để chứa Clinker, gồm hai phần :
• Silo chính phẩm
• Silo thứ phẩm
II.2.12 Định lượng nghiền xi
Định lượng Clinker, thạch cao, đá đen, bazan nhờ 4 cân định lượng đặt dưới
4 cyclon nguyên liệu tương ứng.
II.2.13 Nghiền xi
Nghiền xi măng nhờ máy nghiền bi chứa các bi ngăn.
II.2.14 Silo ximăng: Bao gồm 3 silo giống nhau cùng dùng để chứa ximăng,
mỗi silo chứa được 12000 tấn.
II.2.15 Đóng bao

quá trình khử cacbonat và được gia nhiệt tới lúc clinker hóa, lúc này clinker được
tạo thành. Clinker được tạo thành này chảy qua vùng làm nguội ở cuối lò quay và
bắt đầu kết khối rơi xuống sàn làm nguội, lúc này nhiệt độ khoảng
1300÷1400
o
C . Tại đây nhờ hệ thống làm nguội gồm giàn làm nguội và quạt
clinker sẽ được làm nguội. Clinker sau khi đã được làm nguội sẽ được vận
chuyển bằng băng tải đến silo clinker (silo chính phẩm và thứ phẩm). Nếu clinker
đạt chất lượng tốt sẽ được đưu vào silo chính phẩm. Clinker được đưa đến hệ
thống định lượng nghiền xi, cùng với các chất phụ gia (thạch cao, đá bazan, đá
đen) lấy từ kho phụ gia bằng hệ thống băng tải. Tại đây sẽ được định lượng bằng
4 cân định lượng để định lượng mỗi loại trước khi đưa vào nghiền xi măng nhờ
máy nghiền bi. Kết thúc của khâu nghiền xi ta thu được sản phẩm chính là
ximăng rời. Xi măng rời sẽ được đưa tới lưu trữ ở 3 silo ximăng. Từ các silo
ximăng nhờ hệ thống băng tải mà ximăng này sẽ được đưa đến bộ phận đóng bao
gồm 3 máy đóng bao tự động. Ximăng sau khi được đóng bao sẽ được vận
chuyển bằng băng tải tới cảng xuất ximăng và được vận chuyển bằng đường thủy
đến nơi tiêu thụ. Ngoài ra tại đầu vào của khâu đóng bao còn có hệ thống băng
tải vận chuyển xi măng đến phểu chứa xi măng rời (60 tấn) và được xuất đi bằng
đường bộ.
SVTH: Trần Trung Phúc - Lớp 01ĐTĐ Trang 5
Đề tài tốt nghiệp SVTH: Trần Trung Phúc - Lớp 01ĐTĐ Trang 6
Đập đá vôi Đập sét
Kho chứaKho chứa
Định lượng - nghiền liệu
Nghiền liệu
Silo phối liệu

ximăng
2
Silo
ximăng
3
Kho
phụ
gia
Hình 1.2: Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất ximăng của nhà máy
Đề tài tốt nghiệp
Phần 2
KHẢO SÁT, NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG SCADA TRONG NHÀ MÁY
XIMĂNG COSEVCO SÔNG GIANH
SVTH: Trần Trung Phúc - Lớp 01ĐTĐ Trang 7
Đề tài tốt nghiệp
Chương I
TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP
I. KHÁI NIỆM
Mạng truyền thông công nghiệp hay mạng công nghiệp (MCN) là một khái
niệm chung để chỉ các hệ thống mạng truyền thông số, truyền bit dữ liệu nối tiếp
được sử dụng để ghép nối các thiết bị công nghiệp.
Vấn đề đặt ra trước tiên khi xây dựng một giải pháp tự động hoá không còn
là nên hay không nên, mà là lựa chọn hệ thống mạng truyền thông công nghiệp
nào cho phù hợp với yêu cầu và nhiệm vụ thực tế như: Tiết kiệm dây nối, tăng
cường tính linh hoạt mềm dẻo, nâng cao độ tin cậy, cho phép giám sát quá trình
và quản lý tập trung cả hệ thống, phối hợp giữa quản lý kỹ thuật và quản trị kinh
doanh sản xuất.
Các hệ thống truyền thông công nghiệp phổ biến hiện nay cho phép liên kết
mạng ở nhiều mức khác nhau, từ các bộ cảm biến, cơ cấu chấp hành dưới cấp
trường cho đến các máy tính điều khiển, thiết bị giám sát, máy tính điều khiển

trúc này là mỗi nút đồng thời có thể là một bộ khuếch đại. Vì vậy, khi thiết kế
mạng theo kiểu này có thể thực hiện với khoảng cách và số trạm rất lớn. Có hai
kiểu mạch vòng phổ biến sau:
 Kiểu mạch vòng không có điều khiển trung tâm: Các trạm đều bình
đẳng như nhau trong việc phát/nhận tín hiệu.
 Kiểu có điều khiển trung tâm: Một trạm chủ sẽ đảm nhiệm việc kiểm
soát truy cập đường dẫn.
II.3. Cấu trúc hình sao
Cấu trúc hình sao là cấu trúc mà trong đó trạm trung tâm quan trọng hơn tất
cả các nút khác. Trạm trung tâm sẽ điều khiển sự truyền thông của toàn mạng,
các thành viên được kết nối gián tiếp với nhau qua trạm trung tâm.
II.4. Cấu trúc cây
Cấu trúc cây chính là sự liên kết của nhiều mạng con có cấu trúc đường
thẳng, mạch vòng hoặc hình sao. Cấu trúc cây dùng các bộ nối tích cực (Active
coupler), nếu muốn tăng số trạm cũng như phạm vi của một mạng đồng nhất có
thể dùng các bộ lặp (Repeater), trong trường hợp các mạng con hoàn toàn khác
loại thì phải dùng tới các bộ liên kết mạng khác như Bridge, Router, và Gateway.
III. KIẾN TRÚC GIAO THỨC
III.1. Dịch vụ truyền thông
Một hệ thống truyền thông cung cấp dịch vụ truyền thông cho các thành
viên tham gia nối mạng. Các dịch vụ đó được dùng cho các nhiệm vụ khác nhau
như trao đổi dữ liệu, báo cáo trạng thái, tạo lập cấu hình và tham số hoá thiết bị
trường, giám sát thiết bị và cài đặt chương trình.

SVTH: Trần Trung Phúc - Lớp 01ĐTĐ Trang 9
Bên cầu
Bên cung
1: connect.req
2: connect.ind
3: connect.res

III.3 Kiến trúc giao thức TCP/IP
TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) là kết quả nghiên
cứu và phát triển giao thức trong mạng chuyển mạch gói thử nghiệm mang tên
Arpanet do ARPA (Advanced Reseach Projects Agency) thuộc bộ quốc phòng tài
trợ. Khái niệm TCP/IP dùng để chỉ cả một tập giao thức và dịch vụ truyền thông
được công nhận thành chuẩn cho Internet.
Ta có thể sắp xếp các chức năng truyền thông cho TCP/IP thành năm lớp:
 Lớp ứng dụng: thực hiện các chức năng hỗ trợ cần thiết cho nhiều ứng
dụng khác nhau. Với mỗi loại ứng dụng cần một module riêng biệt.
Lớp vận chuyển: Cơ chế đảm bảo dữ liệu được vận chuyển môt cách tin
cậy hoàn toàn không phụ thuộc đặc tính của các ứng dụng sử dụng dữ liệu. Chính
vì thế, cơ chế này được sắp xếp vào một lớp độc lập để tất cả ứng dụng khác
nhau có thể sử dụng chung, được gọi là lớp vận chuyển. Có thể nói, TCP là giao
thức tiêu biểu nhất, phổ biến nhất phục vụ việc thực hiện chức năng nói trên.
TCP hỗ trợ trao đổi dữ liệu trên cơ sở dịch vụ có nối.
Lớp Internet: Lớp Internet có chức năng chuyển giao dữ liệu giữa nhiều
mạng được liên kết với nhau. Giao thức IP được sử dụng ở chính lớp này. Giao
thức IP được thực hiện không những ở các thiết bị đầu cuối, mà còn ở các bộ
SVTH: Trần Trung Phúc - Lớp 01ĐTĐ Trang 10
Đề tài tốt nghiệp
router. Một router chính là một thiết bị xử lý giao thức dùng để liên kết hai mạng,
có chức năng chuyển giao dữ liệu từ một mạng này sang một mạng khác, trong
đó có cả nhiện vụ tìm đường đi tối ưu.
Lớp truy nhập mạng: Lớp truy nhập mạng liên quan tới việc trao đổi dữ
liệu giữa hai trạm thiết bị trong cùng một mạng. Các chức năng bao gồm việc
kiểm soát truy nhập môi trường truyền dẫn, kiểm tra lỗi và lưu thông dữ liệu,
giống như lớp liên kết dữ liệu trong mô hình OSI.
Lớp vật lý: Lớp vật lý đề cập tới giao diện vật lý giữa một thiết bị truyền
dữ liệu (ví dụ máy tính PC, PLC) với môi trường truyền dẫn hay mạng, trong đó
các đặc tính tín hiệu, chế độ truyền, tốc độ truyền và cấu trúc cơ học các phích

 Các phương pháp ngẫu nhiên có trình tự truy nhập bus không được qui
định chặt chẽ mà để xảy ra hoàn toàn theo nhu cầu của các trạm. Mỗi thành viên
SVTH: Trần Trung Phúc - Lớp 01ĐTĐ Trang 11
Đề tài tốt nghiệp
trong mạng có thể truy nhập bus để gửi thông tin đi bất cứ lúc nào. Có những
phương pháp để tránh sự xung đột như phương pháp nhận biết xung đột
(CSMA/CD) hoặc tránh xung đột (CSMA/CA). Nguyên tắc hoạt động của các
phương pháp này là khi có xung đột tín hiệu xảy ra thì ít nhất một trạm phải
ngừng gửi và phải chờ một khoảng thời gian trước khi thử lại. Sau đây là cụ thể
về các phương pháp.
IV.2. Phương pháp chủ/tớ (Master/Slave)
Theo phương pháp này, một trạm chủ (Master) có trách nhiệm chủ động
phân chia quyền truy nhập bus cho các trạm tớ (Slave). Các trạm tớ đóng vai trò
là bị động, chỉ có quyền truy nhập bus và gửi tín hiệu đi khi có yêu cầu. Trạm
chủ có thể dùng phương pháp hỏi tuần tự (Polling) theo chu kỳ để kiểm soát toàn
bộ hoạt động giao tiếp của cả hệ thống. Nhờ vậy mà các trạm tớ có thể gửi các dữ
liệu thu thập tới trạm chủ cũng như nhận thông tin điều khiển từ trạm chủ. Trạm
chủ có thể là một PLC hay một PC
. Trong một số hệ thống, thậm chí các trạm tớ không có quyền giao tiếp trực
tiếp với nhau, mà bất cứ dữ liệu nào cần trao đổi cũng phải qua trạm chủ. Nếu
hoạt động giao tiếp diễn ra theo chu kỳ, trạm chủ sẽ có trách nhiệm chủ động yêu
cầu dữ liệu từ trạm tớ cần gửi và sau đó sẽ chuyển tới trạm tớ cần nhận. Trường
hợp một trạm tớ cần trao đổi dữ liệu với một trạm khác thì phải thông báo yêu
cầu của mình khi được trạm chủ hỏi đến và sau đó chờ được phục vụ. Trình tự
được tham gia giao tiếp, hay trình tự được hỏi của các trạm tớ có thể do người sử
SVTH: Trần Trung Phúc - Lớp 01ĐTĐ Trang 12
Master

CSMA/CD
Tránh xung đột
CSMA/CA
Tránh xung đột
CSMA/CA
Đề tài tốt nghiệp
dụng qui định trước (tiền định) bằng các công cụ tạo lập cấu hình. Nếu chỉ có
một trạm chủ duy nhất thì thời gian cần thiết để trạm chủ hoàn thành việc hỏi
tuần tự một vòng cũng chính là thời gian tối thiểu của chu kỳ bus.
 Ưu điểm: Phương pháp Master/Slave là phương pháp có kết nối đơn
giản, kinh tế, trạm chủ thường là các thiết bị điều khiển do đó dễ dàng tích hợp
thêm chức năng xử lý truyền thông.
 Nhược điểm: Hiệu suất trao đổi thông tin giữa các trạm tớ bị giảm do
dữ liệu phải đi qua trạm trung gian là trạm chủ. Mặt khác độ tin cậy của hệ thống
truyền thông phụ thuộc hoàn toàn vào một trạm chủ duy nhất. Nếu xảy ra sự cố
trên trạm chủ thì toàn bộ hệ thống phải ngừng làm việc.
Chính vì hai lý do trên mà phương pháp Master/Slave chỉ được dùng phổ
biến trong các hệ thống bus cấp thấp, tức bus trường hay bus thiết bị hay khi việc
trao đổi thông tin hầu như chỉ diễn ra giữa trạm chủ là thiết bị điều khiển và các
trạm tớ là các thiết bị trường hay các module vào/ra phân tán.
IV.3. Phương pháp TDMA (Time Division Multiple Access)
Trong phương pháp TPMA mỗi trạm được phân một thời gian truy nhập
bus nhất định. Các trạm có thể lần lượt thay nhau gửi thông tin trong khoảng thời
gian cho phép gọi là khe thời gian hay lát thời gian (time slot, time slice) theo
một tuần tự qui định sẵn. Việc phân chia thời gian này được thực hiện trước khi
hệ thống đi vào hoạt động (tiền định). Khác với phương pháp chủ/tớ, phương
pháp này có thể có hoặc không có trạm chủ. Nếu có một trạm chủ thì trạm chủ
chỉ thực hiện việc giữ đúng lát thời gian của các trạm khác. Mỗi trạm đều có khả
năng đảm nhiệm vai trò chủ động trong giao tiếp trực tiếp với các trạm khác.
Hình vẽ sau đây minh hoạ cách phân chia thời gian cho các trạm trong một chu

Một trạm đang giữ token không những được quyền gửi thông tin đi, mà còn
có thể có vai trò kiểm soát sự hoạt động của một số trạm khác, ví dụ như kiểm tra
sự cố của các trạm. Việc kiểm soát bao gồm các công việc sau:
SVTH: Trần Trung Phúc - Lớp 01ĐTĐ Trang 14
Hình 2.5 : Hai dạng của phương pháp Token Passing
Trạm 2
Trạm 2
Trạm 1
Trạm 1
Trạm 5
Trạm 5
Trạm 3
Trạm 3
Trạm 4
Trạm 4
Trạm 6
Trạm 6
Token
Token
Token Ring
Trạm 1
Trạm 1
Trạm 3
Trạm 3
Trạm 4
Trạm 4
Trạm 5
Trạm 5
Trạm 6
Trạm 6

 Mỗi trạm phải tự nghe đường dẫn (Carrier sense), nếu đường dẫn rỗi
(không có tín hiệu) thì mới được phát.
 Trong khi phát thì mỗi trạm vẫn phải nghe đường dẫn để so sánh tín
hiệu phát đi với tín hiệu nhận được xem có xảy ra xung đột hay không. Trường
hợp xảy xung đột thì mỗi trạm đều phải huỷ bỏ bức điện.
 Ưu điểm: Phương pháp đơn giản, linh hoạt. Việc ghép thêm hay bỏ đi
một trạm trong mạng không ảnh hưởng tới hoạt động của hệ thống. Vì vậy
phương pháp được ứng dụng rộng rãi trong mạng Ethernet.
SVTH: Trần Trung Phúc - Lớp 01ĐTĐ Trang 15
1. Carrier sense
Multiple access
Collision
Detection
Phát hiện xung đột, huỷ bỏ bức điện
Chờ một thời gian ngẫu nhiên và lặp lại
bước 1
C. Phát hiện xung đột, huỷ bỏ
bức điện. Chờ một thời gian ngẫu
nhiên và lặp lại bước 1
Hình 2.7: Phương pháp CSMA/CD
A
B
C
A
B
C
A
B
C
A

SVTH: Trần Trung Phúc - Lớp 01ĐTĐ Trang 16
D: Bên phát
R: Bên thu
R
D
R
D
R
D
Hình 2.9: Truyền dẫn không đối xứng
(3 kênh, 4 dây dẫn)
A
Hình 2.10 : Truyền dẫn chênh lệch đối xứng
( 3 kênh, 7 dây dẫn)
A
”
B
”

T
B
R
D
R D
R
D
A
’
B
’

thông công nghiệp đó là: TIA/EIA-232 và TIA/EIA-422, TIA/EIA-485 hay còn
gọi là RS-232, RS-422, RS-485.
 Chuẩn RS-232
Chuẩn RS-232 tương ứng với chuẩn Châu Âu là CCITT. Được dùng chủ
yếu trong việc giao tiếp điểm-điểm giữa hai DTE giữa máy tính và máy in.
Chế độ làm việc của chuẩn RS 232 là hai chiều toàn phần, trong chế độ này
hai thiết bị tham gia cùng có thể thu và phát tín hiệu cùng một lúc. Như vậy việc
truyền thông cần ít nhất là 3 dây dẫn, trong đó 2 dây dẫn tín hiệu nối chéo các
đầu thu phát của hai trạm và một dây đất. RS-232 sử dụng phương thức truyền
dẫn không đối xứng, tức là sử dụng tín hiệu điện áp chênh lệch giữa một dây dẫn
với đất. Mức điện áp được sử dụng dao động trong khoảng từ -15V đến +15V.
Với:
SVTH: Trần Trung Phúc - Lớp 01ĐTĐ Trang 17
+25V
Giao diện
RS-232
+15V
+3V
- 3V
- 15V
- 25V
1
0
Khu vực
quá độ
Hình 2.11: Qui định trạng thái logic của tín hiệu RS-232
Phạm vi làm việc cho phép
R
D
Đề tài tốt nghiệp

Khoảng cách tối đa giữa trạm đầu và trạm cuối trong một đoạn mạng là
1200m, không phụ thuộc vào số trạm tham gia. Tốc độ truyền dẫn có thể lên tới
10Mbit/s. Có thể sử dụng bộ lặp để tăng chiều dài dây dẫn lên nhiều lần cũng
như số trạm trong một mạng, đồng thời đảm bảo được chất lượng tín hiệu.
Do tốc độ truyền thông và chiều dài dây dẫn có thể khác nhau rất nhiều
trong các ứng dụng, hầu như tất cả các bus RS-485 đều yêu cầu sử dụng trở đầu
cuối tại hai đầu dây. Sử dụng trở đầu cuối có tác dụng chống các hiệu ứng phụ
trong truyền dẫn tín hiệu như sự phản xạ tín hiệu.
SVTH: Trần Trung Phúc - Lớp 01ĐTĐ Trang 18
Đề tài tốt nghiệp
VI.3. Bộ chuyển đổi từ RS-232 / RS-485 (RS-422)
Thực tế hầu hết các máy tính hiện nay đều trang bị cổng nối tiếp RS-232.
Vì vậy khi ghép nối máy tính với các giao diện ghép nối khác như PLC ta phải
chuyển đổi từ RS-232 sang RS-422 hay RS-485. Sơ đồ mạch như hình 2.16 gồm
2 phần:
 Phần chính: Đặt gần máy tính (PC), có chức năng chuyển đổi tín hiệu ở
cổng RS-232 thành tín hiệu vi sai RS-422 (RS-485).
 Phần phụ: Có thể đặt cách xa máy tính đến hàng ngàn mét, có bộ cách ly
về điện bằng cách ghép nối quang và biến đổi ngược lại thành tín hiệu điện theo
chuẩn ghép nối RS-232 và đấu nối vào cổng ra RS-232 của PC.
VII. MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP PHỔ BIẾN
 Bitbus
Bitbus ra đời sớm nhất và do hãng INTEL thiết kế vào đầu năm 1990. Đến
năm 1991 Bitbus trở thành chuẩn hoá quốc tế theo chuẩn IEEE-1118 và hiện nay
được duy trì bởi hiệp hội người dùng BEUG (Bitbus European Users Group).
Bitbus dựa trên công nghệ truyền dẫn của RS-485 sử dụng đôi cáp xoắn (cho tốc
SVTH: Trần Trung Phúc - Lớp 01ĐTĐ Trang 19
+6V
+5V
+1.5V/+0.2V

TTL
TTL
V24
Hình 2.13: Sơ đồ khối bộ biến đổi RS-232/RS-485.
Đề tài tốt nghiệp
độ truyền 375 Kbit/s hoặc 62.5 Kbit/s) hoặc cáp quang (1.5 Mbit/s). Cấu trúc của
mạng Bitbus bao giờ cũng bao gồm một trạm chủ, các trạm tớ, có thể có đến 249
Slave và các bộ lặp khi cần mở rộng đường truyền.
 Mạng CAN (Controller Area Network)
Giao thức truyền thông của CAN là giao thức theo chuẩn hoá ISO 11898.
Giao thức CAN có thể sử dụng tốt trong các hệ điều khiển phân tán. Tốc độ
truyền trên mạng của CAN phụ thuộc vào khoảng cách truyền.
 Mạng DeviceNet
DeviceNet là giải pháp mạng của các thiết bị công nghiệp ở cấp trường
(field level, như mạng ghép nối các sensor, các công tắc giới hạn, van điều khiển,
các bộ khởi động motor ) và hãng Allen Bradley phát triển từ năm 1994.
DeviceNet dựa trên cấu trúc giao thức truyền CAN và được xem là một chuẩn
hoá bus trường mở.
 Mạng ControlNet
ControlNet là mạng công nghiệp mở đảm bảo yêu cầu về truyền tốc độ theo
thời gian thực khi liên kết giữa các thiết bị điều khiển trong mạng. Khi sử dụng
cáp đồng trục tốc độ truyền lớn nhất có thể lên đến 5Mbit/s, ở khoảng cách
truyền 1000m giữa hai trạm hoặc 250m khi số trạm sử dụng là 48. Khoảng cách
truyền có thể lên đến 3000m khi dùng cáp quang khi số lượng trạm làm việc có
thể định địa chỉ tới 99 trạm. Với tốc độ truyền nhanh, ControlNet thích hợp cho
việc trao đổi số liệu theo thời gian thực giữa các trạm điều khiển.
 Mạng Industrial Ethernet (IE)
Mạng Industrial Ethernet (IEEE-802.2) dựa trên Ethernet thường được thiết
kế lại sao cho sử dụng phù hợp với môi trường công nghiệp và do tổ chức IEA/
(Industrial Ethernet Association) quản lý. Mạng IE phục vụ cho lớp quản lý và

xác nhận hoặc trả lời thông tin nhận từ trạm chủ khi được yêu cầu. Một trạm tớ
còn được gọi là trạm thụ động.
 Profibus cho phép ứng dụng trong các bài toán đòi hỏi thời gian truyền
với tốc độ cao cũng như các ứng dụng trong các môi trường truyền thông phức
tạp.
Tuỳ theo từng ứng dụng cụ thể mà có thể sử dụng các dạng chuẩn Profibus
tương thích với nhau sau đây:
 PROFIBUS-FMS (Fieldbus Message Specification): Được dùng chủ
yếu cho việc nối mạng các máy tính điều khiển và điều khiển giám sát. Ở mức
này việc thông tin chủ yếu diễn ra giữa các thiết bị điều khiển trong trường (như
PLC, PC ). PROFIBUS-FMS có tốc độ truyền trung bình với thời gian vòng
quét số liệu trong bus nhỏ hơn 100 ms.
 PROFIBUS-DP (Decentralized Periphery): Chuẩn này dựa trên cơ sở
chuẩn hoá DIN 19 245 với những chức năng mở rộng thêm thích hợp cho các bài
toán yêu cầu về tốc độ truyền cao. Chuẩn hoá này được thiết kế cho mạng ghép
nối giữa các hệ thống tự động hoá với các thiết bị phân tán bằng việc thay thế các
đường tín hiệu song song (Digital/Analog, 24V, 0 -20mA).
 PROFIBUS-PA (Process Automation): Chuẩn này được thiết kế đảm
bảo việc ghép nối các hệ thống tự động hoá các quá trình có môi trường dễ cháy
nổ, đặc biệt trong công nghiệp chế biến, ghép nối các hệ thống tự động hoá và
điều khiển quá trình với các thiết bị trường và đang dùng để thay thế kỹ thuật
dòng truyền 4-20mA. PROFIBUS-PA chỉ sử dụng một đôi dây dẫn duy nhất để
truyền tải mọi thông tin cũng như cấp nguồn cho tất cả các thiết bị trong trường.
Chuẩn này dựa theo tiêu chuẩn IEC 1158-2.
VII.1.2. Kiến trúc giao thức của mạng PROFIBUS
Do những yêu cầu đặc trưng truyền thông của cấp trường mà PROFIBUS-
FMS chỉ thực hiện các lớp: lớp vật lý (Physical, lớp 1), lớp liên kết số liệu (Data
link, lớp 2), và lớp ứng dụng trên cùng (Application, lớp 7) theo mô hình đối
chiếu OSI, trong khi kiểu PROFIBUS-DP và PA chỉ chuẩn hoá ở lớp 1 và lớp 2
như được minh hoạ trong hình vẽ 2.17:

Những chức năng DP
Sự chỉ rõ những thông
báo của bus trường
FMS
Không sử dụng
Liên kết dữ liệu bus trường (FDL)
Giao tiếp IEC
IEC 1158-2
RS485/Fiber Optic
Lớp
Lớp vật lý
Lớp liên
kết dữ liệu
(2)
Lớp 3÷6
Lớp ứngdụng
(7)
Người dùng
EN 50170 và nguyên tắc PROFIBUS
PROFIBUS Profile
Đề tài tốt nghiệp
 Tốc độ truyền thông từ 9.6KBit/s đến 12MBit/s.
 Chiều dài dây dẫn tối đa trong một đoạn mạng từ 100 đến 1200m, phụ
thuộc vào tốc độ truyền được lựa chọn. Quan hệ giữa tốc độ truyền và chiều dài
tối đa của một đoạn mạng được trình bày trong bảng sau.
 Số lượng tối đa các trạm trong mỗi đoạn mạng là 32. Có thể dùng tối đa
3 bộ lặp tức 4 đoạn mạng để nâng tổng số trạm tối đa lên 127.
 Chế độ truyền tải không đồng bộ và hai chiều không đồng thời.
 Phương pháp mã hoá bit NRZ.
Bảng chiều dài tối đa của một đoạn mạng PROFIBUS (đôi dây xoắn)

FC còn chứa thông tin về việc thực hiện hàm truyền, kiểm soát lưu thông để
tránh việc mất mát hoặc gửi đúng dữ liệu cũng như thông tin kiểu trạm, trạng thái
FDL.PROFIBUS-FMS và DP sử dụng phương thức truyền không đồng bộ, vì
vậy việc đồng bộ hoá giữa bên gửi và bên nhận phải thực hiện với từng kí tự.
Việc thực hiện truyền tuân thủ theo các nguyên tắc sau đây:
 Trạng thái bus rỗi tương ứng với mức tín hiệu của bit 1, tức mức tín hiệu
thấp theo phương pháp mã hoá bit NRZ (0 ứng với mức tín hiệu cao).
 Trước một khung yêu cầu cần một thời gian rỗi tối thiểu là 33 bit thực
hiện đồng bộ hoá giữa hai bên gửi và nhận.
 Không cho phép thời gian rỗi giữa các kí tự UART của một khung.
 Với mỗi kí tự UART bên nhận kiểm tra các bit khởi đầu (start), bit cuối
(stop) và bit chẵn lẻ (parity). Với mỗi khung, bên nhận kiểm tra các byte SD,
DA, SA, FCS, ED, LE, LEr (nếu có) cũng như thời gian rỗi trước mỗi khung yêu
cầu. Nếu có lỗi thì toàn bộ khung phải huỷ bỏ.
Bảng ngữ nghĩa khung bức điện FDL

Tên đầy đủ Ý nghĩa
SD1-
SD4
Start Delimiter
Byte đầu, phân biệt giữa các loại khung SD1 =
10H, SD2 = 68H, SD3 = A2H, SD4= DCH
LE Length Chiều dài thông tin (4 -249 byte)
LER Length repeated Chiều dài thông tin nhắc lại vì lý do an toàn
DA Destination Address Địa chỉ đích (trạm nhận), từ 0-127
SA Source Address Địa chỉ nguồn (trạm gửi), từ 0-126
DU Data Unit Đơn vị dữ liệu
FC Frame Control Byte kiểm soát lỗi
FCS Frame Check Sequence Byte kiểm soát lỗi, khoảng cách Hamming = 4
ED End Delimiter Byte kết thúc, ED = 16H