SINH VIấN: VU

QUANG PHễ

GVHD: TR

N

C CHUYấ

N
Bộ công thơng
Trờng đại học kinh tế kỹ thuật công nghiệp
Khoa điện - điện tử
BO CO THC TP
GII TCH MNG
Giáo viên hớng dẫn : Trần Đức Chuyển

Sinh viên thực hiện : VU QUANG PHễ

Lớp : Iấ

N 1A_ND
NM : 2010
VU

QUANG PHễ

Iấ


………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………

NAM ĐI
̣
NH,Nga
̀
y……/……../ 2010
Gia
́
o viên hươ
́
ng dẫn

VU
̃
QUANG PHÔ
́
ĐIÊ
̣
N 1A_ND
2

SINH VIÊN: VU
̃
QUANG PHÔ
́
GVHD: TRÂ
̀


SINH VIÊN: VU
̃
QUANG PHÔ
́
GVHD: TRÂ
̀
N ĐƯ
́
C CHUYÊ
̉
N
*Cấp chấp hành :
-Các chức năng chính của cấp chấp hành là đo lường ,dẫn động và chuyển đổi tín hiệu
trong trường hợp cần thiết
-Các thiết bị chính trong cấp này là sensor và cơ cấu chấp hành,chúng có thể được nối
mạng trực tiếp hoặc thông qua đường bus để nối với cấp trên là cấp điều khiển
-Hệ thống đường bus dùng để kết nối các thiết bị ở cấp chấp hành với cấp điều khiển gọi
là bus trường
-Các sensor và cơ cấu chấp hành được nối trên đường bus có thể là các thiết bị thông
minh hoặc cũng có thể là các thiết bị thông thường có thể sử dụng thêm các bộ chuyển
đổi giao thức tương thích
-Điển hình của bus trường là :Profibus-DP:Profibus-PA:Foundation Fielbus;Divecenet
*Cấp điều khiển :
-Nhiện vụ chính của cấp điều khiển là nhận thông tin từ các bộ cảm biến,xử lý các thông
tin theo thuật toán nhất định và truyền đạt kết quả xuống các chấp hành
VU
̃
QUANG PHÔ
́

VU
̃
QUANG PHÔ
́
ĐIÊ
̣
N 1A_ND
5

SINH VIÊN: VU
̃
QUANG PHÔ
́
GVHD: TRÂ
̀
N ĐƯ
́
C CHUYÊ
̉
N

*Bus hệ thống, bus quá trình
Các hệ thống mạng công nghiệp được dùng để kết nối các máy tính điều khiển và các
máy tính trên cấp điều khiển giám sát với nhau được gọi là bus hệ thống (system bus)
hay bus quá trình (process bus). Bus quá trình thường chỉ được dùng trong lĩnh vực điều
khiển quá trình. Qua bus hệ thống mà các máy tính điều khiển có thể phối hợp hoạt động,
cung cấp dữ liệu quá trình cho các trạm kỹ thuật và trạm quan sát (có thể gián tiếp thông
qua hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu trên các trạm chủ) cũng như nhận mệnh lệnh, tham số
điều khiển từ các trạm phía trên. Thông tin không những được trao đổi theo chiều dọc,
mà còn theo chiều ngang. Các trạm thao tác và các trạm chủ cũng trao đổi dữ liệu qua

trăm kBit/s đến vài Mbit/s.
Do các yêu cầu về tốc độ truyền thông và khả năng kết nối dễ dàng nhiều loại máy tính,
kiểu bus hệ thống thông dụng nhất làEthernet cũng như Industrial Ethernet. Ngoài ra còn
sử dụng PROFIBUS-FMS, Modbus Plus và Fieldbus Foundation’s High Speed Ethernet.
* Mạng xí nghiệp
Mạng xí nghiệp thực ra là một mạng LAN bình thường, có chức năng kết nối các máy
tính văn phòng thuộc cấp điều hành với cấp điều khiển giám sát. Thông tin được đưa lên
trên bao gồm trạng thái làm việc của các quá trình kỹ thuật, các giàn máy cũng như của
hệ thống điều khiển tự động, các số liệu tính toán, thống kê về diễn biến quá trình sản
xuất và chất lượng sản phẩm. Thông tin theo chiều ngược lại là các thông số thiết kế,
công thức điều khiển và mệnh lệnh điều hành. Ngoài ra, thông tin cũng được trao đổi
mạnh theo chiều ngang giữa các máy tính thuộc cấp điều hành sản xuất, ví dụ: hỗ trợ
kiểu làm việc theo nhóm, cộng tác trong dự án, sử dụng chung các tài nguyên nối mạng
(máy in, máy chủ...).
Khác với các hệ thống bus cấp dưới, mạng xí nghiệp không yêu cầu nghiêm ngặt về tính
năng thời gian thực. Việc trao đổi dữ liệu thường diễn ra không định kỳ, nhưng có khi
với số lượng lớn tới hàng MBytes. Hai loại mạng được dùng phổ biến cho mục đích này
là Ethernet và Token-Ring, trên cơ sở các giao thức chuẩn như TCP/IP và IPX/ SPX.
* Mạng công ty
Mạng công ty nằm trên cùng trong mô hình phân cấp hệ thống truyền thông của một
công ty sản xuất công nghiệp. Đặc trưng của mạng công ty gần với một mạng viễn thông
hoặc một mạng máy tính diện rộng nhiều hơn trên các phương diện phạm vi và hình thức
dịch vụ, phương pháp truyền thông và các yêu cầu về kỹ thuật.
Chức năng của mạng công ty là kết nối các máy tính văn phòng của các xí nghiệp, cung
cấp các dịch vụ trao đổi thông tin nội bộ và với khách hàng như thư viện điện tử e-
library, thư điện tử email, hội thảo từ xa qua điện thoại, hình ảnh, cung cấp dịch vụ truy
cập Internet và thương mại điện tử e-commerce,...
Hình thức tổ chức ghép nối mạng, cũng như các công nghệ được áp dụng rất đa dạng, tuỳ
thuộc vào đầu tư của công ty. Trong nhiều trường hợp, mạng công ty và mạng xí nghiệp
được thực hiện bằng một hệ thống mạng duy nhất về mặt vật lý, nhưng chia thành nhiều

- Tên chính thức: EIA/ TIA-232, do Electronic Industrial Association và
Telecommunication Industry Association cùng xây dựng
- Tên thừơng dùng: RS-232 (RS: Recommended Standard)
- Các phiên bản: RS-232c, RS-232f, chuẩn sử dụng cho cổng COM của máy
tính cá nhân thường là RS-232c
- Tương ứng với chuẩn châu Âu là CCITT V.24)
VU
̃
QUANG PHÔ
́
ĐIÊ
̣
N 1A_ND
8

SINH VIÊN: VU
̃
QUANG PHÔ
́
GVHD: TRÂ
̀
N ĐƯ
́
C CHUYÊ
̉
N
Mức tín hiệu :
Phương thức truyền : Đơn cực.
Đặc tính điện học :
- Phương thức truyền dẫn không đối xứng

RTS Khi chuyển sang ON, một trạm được thông báo rằng Modem
của nó đã sẵn sàng nhận dữ liệu từ trạm và kiểm soát đường
điện thoại cho việc truyền dữ liệu đi xa.(Request To Sent)
CTS Sẵn sàng để gửi (Clear To Send)
RI Khi modenm nhận được một lời gọi , mạch RI chuyển
ON/OFF một cách tuần tự với chuông điện thoại để báo hiệu
cho trạm đầu cuối.Tín hiệu này chỉ thị rằng một modem xa
yeu cầu thiết lập kết nối Dial – up (Ring Indicator)
DCD Dùng để kiểm soát truy nhập dường truyền (Data Carrier
Detect)
RxD Đường nhận dữ liệu (Receive Data)
TxD Đường gửi dữ liệu ( Transmit Data)
DTR Thường ở trạng thái ON, thiết bị đầu cuối cho phép DCE của
nó ở chế độ ‘tụ trả lời ‘ chấp nhận lời gọi không yêu
cầu.Mạch DTR ở trạng thái OFF chỉ khi thiết bị đầu cuối
không muốn DCE của nó chấp nhận lời gọi từ xa (chế độ cục
bộ).
GND Nối đất ( Ground)
2 - Truyền dẫn RS 422.
RS-422, sử dụng tín hiệu điện áp chênh lệch đối xứng giữa hai dây dẫn A và B,
như vây giảm được nhiễu và cho phép tăng chiều dài dây dẫn một cách đáng kể.
RS-422 thích hợp cho phạm vi truyền dẫn tới 1200 mét mà không cần bộ lặp. Điện
áp chênh lệch dương ứng với trạng thái logic 0 và âm ứng với trạng thái logic 1.
VU
̃
QUANG PHÔ
́
ĐIÊ
̣
N 1A_ND

giữ một mức điện áp chế độ chung VCM cho các trạm tham gia ở một mức giới
hạn quy định, nếu không dữ liệu truyền đi sẽ bị mất và các cổng kết nối mới sẽ
bị phá hỏng. Ngưỡng giới hạn quy định cho VCM đối với RS-422 là ±7V.
3 Truyền dẫn RS 485.
Tên chính thức EIA/TIA-485, phiên bản mới nhất là EIA/TIA-485b. Là
chuẩn được 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...)
Các thông số quan trọng :
VU
̃
QUANG PHÔ
́
ĐIÊ
̣
N 1A_ND
11

SINH VIÊN: VU
̃
QUANG PHÔ
́
GVHD: TRÂ
̀
N ĐƯ
́
C CHUYÊ
̉
N
Một số đặc điểm cơ bản :
- Phương thức truyền dẫn chênh lêch đối xứng.


SINH VIÊN: VU
̃
QUANG PHÔ
́
GVHD: TRÂ
̀
N ĐƯ
́
C CHUYÊ
̉
N
- Mở rộng tới 127 thiết bị có thể kết nối cùng vào một máy tính trên một cổng USB
duy nhất (bao gồm các hub USB).
- Nhứng sợi cáp USB riêng lẻ có thể dài tới 5 mét; với những hub, có thể kéo dài
tới 30 mét (6 sợi cáp nối tiếp nhau thông qua các hub) tính từ đầu cắm trên máy
tính.
- Với USB 3.0 (tốc độ cao), đường truyền đạt tốc độ tối đa đến 480 Mbps.
- Cáp USB gồm hai sợi nguồn (+5V và dây chung GND) cùng một cặp gồm hai sợi
dây xoắn để mang dữ liệu, trên sợi nguồn máy tính có thể cấp dòng lên tới
500mA, ở điện áp 5VDC
- Những thiết bị USB có đặc tính cắm nóng, điều này có nghĩa các thiết bị có thể
được kết nối (cắm vào) hoặc ngắt kết nốt (rút ra) trong mọi thời điểm mà người
sử dụng cần mà không cần phải khởi động lại hệ thống.
- Nhiều thiết bị USB có thể được chuyển về trạng thái tạm ngừng hoạt động khi máy
tính chuyển sang chế độ tiết kiệm điện.
5 -Cáp truyền dẫn .
Phù hợp cho việc truyền số liệu ở dải tần số tới 350 MHz - 622 Mbit/s ATM
- 1000 BASE-Tx gigabit ethernet (IEEE 802.3ab)
- 100 BASE-Tx fast ethernet (IEEE 802.3)

́
C CHUYÊ
̉
N
I-khái quát
PROFIBUS là chữ viết tắt của Process Field Bus, là một tiêu chuẩn mạng trường được
phát triển đầu tiên tại Đức năm 1987, sau này trở thành tiêu chuẩn của châu Âu EN 50
170 vào năm 1996 và trở thành tiêu chuẩn quốc tế IEC 61158 vào đầu năm 2000
PROFIBUS - Process Field Bus. Đây là một chuẩn truyền thông được SIEMENS
phát triển từ năm 1987 trong DIN 19245. PROFIBUS được thiết lập theo phương pháp
hệ truyền thông mở, không phụ thuộc vào nhà chế tạo (Open Communication Network)
phục vụ cho các cấp phân xưởng và cấp trường. Mạng PROFIBUS tuân theo chuẩn EN
50170 cho phép kết nối các bộ điều khiển PLC, các thiết bị vào/ra phân tán, các bộ lập
trình PC/PG, các cơ cấu chấp hành, các thiết bị hãng khác.
Mạng PROFIBUS được cung cấp theo ba chủng loại tương thích nhau:
PROFIBUS – DP (Distributed Peripheral) phục vụ cho việc trao đổi thông tin nhỏ
nhưng đòi hỏi tốc độ truyền nhanh. PROFIBUS – DP được xây dựng tối ưu cho việc kết
nối các thiết bị trường với máy tính điều khiển. PROFIBUS – DP phát triển nhằm đáp
ứng yêu cầu cao về tính năng thời gian trong trao đổi dữ liệu, giữa cấp điều khiển cũng
như các bộ PLC hoặc các máy tính công nghiệp với các ngoại vi phân tán ở cấp trường
như các thiết bị đo, truyền động và van. Việc trao đổi chủ yếu được thực hiện tuần hoàn
theo cơ chế Master/Slave. Với số trạm tối đa trong một mạng là 126, PROFIBUS – DP
cho phép sử dụng cấu hình một trạm chủ (Mono Master) hoặc nhiều trạm chủ (Multi
Master). Một đặc trưng nữa của PROFIBUS – DP là tốc độ truyền cao, có thể lên tới 12
Mbit/s.
PROFIBUS – FMS (Fieldbus Message Specification) trao đổi lượng thông tin trung
bình giữa các thành viên bình đẳng với nhau trong mạng.
PROFIBUS – FMS được dùng chủ yếu cho việc nối mạng các máy tính điều khiển và
giám sát. Mạng này chỉ thực hiện ở các lớp 1, 2, 7 theo mô hình quy chiếu OSI. Do đặc
điểm của các ứng dụng trên cấp điều khiển và điều khiển giám sát, dữ liệu chủ yếu được

FMS (Fieldbus Message Specification) thường được sử dụng cho Bus hệ thống ở cấp
điều khiển giám sát; DP (Distributed Peryphery) sử dụng để kết nối thiết bị điều khiển
với các ngoại vi phân tán;
VU
̃
QUANG PHÔ
́
ĐIÊ
̣
N 1A_ND
15

SINH VIÊN: VU
̃
QUANG PHÔ
́
GVHD: TRÂ
̀
N ĐƯ
́
C CHUYÊ
̉
N

Hình 1: Tổng quan thông tin với Profibus
Do cấu trúc mạng dạng Bus nên Profibus đòi hỏi một giao thức điều khiển truy nhập
đường truyền. Phương pháp điều khiển truy nhập đường truyền của Profibus là sự kết
hợp của hai phương pháp Master/Slave và Token Bus. Trong mạng Profibus có hai loại
thiết bị là thiết bị Master (có thể là PC, PLC hay các thiết bị điều khiển khác) và Slave
(các I/O phân tán, các thiết bị trường..). Trong mạng chỉ có một thiết bị là Master (Mono

liệu có xác nhận, trong đó SRD bên nhận phải gửi dữ liệu trả lời. CSRD ( Cyclic Send
and Request Data with Reply) là dịch vụ trao đổi dữ liệu tuần hoàn. Profibus cung cấp 4
kiểu bản tin khác nhau cho truyền dữ liệu và gửi thẻ bài.
Các thiết bị PROFIBUS có những đặc điểm cấu trúc khác nhau. Sự khác nhau về cấu
trúc giữa chúng tùy thuộc vào chức năng của từng thiết bị và phụ thuộc vào các tham số
đường truyền như tốc độ truyền dữ liệu, các giá trị thời gian giám sát. Những tham số
này thay đổi tùy theo từng loại thiết bị và hệ thống điều khiển. Để mạng truyền thông với
giao thức Profibus có cấu trúc đơn giản, các thiết bị thường sử dụng GSD files. Tất cả
các nhà sản xuất đều phải cung cấp file GSD trong các thiết bị Profibus của mình. GSD
files được ứng dụng rộng rãi, từ hệ thống truyền tin mở đến các hệ thống điều khiển vận
hành. GSD files được dùng trên mọi cấu hình từ loại đơn giản nhất đến loại phức tạp
nhất. Điều này có nghĩa là tích hợp giữa các thiết bị thuộc những nhà sản xuất khác nhau
trong mạng Profibus còn không là vấn đề khó khăn. GSD files chứa những đặc điểm đặc
trưng cơ bản giống nhau giữa các thiết bị Profibus, đó chính là lý do vì sao GSD files
tương thích được với nhiều loại thiết bị. Thông qua những file này, kỹ sư dự án không
phải nắm bắt các thông số kỹ thuật theo cách đo đạc bằng tay thông thường như trước
VU
̃
QUANG PHÔ
́
ĐIÊ
̣
N 1A_ND
17