Giáo trình Mạng truyền thông trong công nghiệp - Chương 1: Lý thuyết chung về mạng truyền thông trong công nghiệp

Chæång 1. Lyï thuyãút chung vãö manû g truyãön thäng trong cäng nghiãûp

ch-¬ng 1

Lý thuyÕt chung vÒ m¹ng truyÒn th«ng

trong c«ng nghiÖp

1. Tæng quan chung

1.1. Giíi thiÖu vÒ m¹ng truyÒn th«ng trong c«ng nghiÖp

Do ®Æc thï cña c¸c ngµnh c«ng nghiÖp mµ ®· t¹o ra nhiÒu lo¹i m¹ng truyÒn

th«ng kh¸c nhau. MÆt kh¸c m¹ng truyÒn th«ng trong c«ng nghiÖp còng cã

nh÷ng ®Æc thï riªng, cã thÓ ph©n biÖt chóng víi m¹ng th«ng tin qu¶ng ®¹i

th«ng qua mét sè khÝa c¹nh sau:

- Ph¹m vi ho¹t ®éng

- Yªu cÇu vÒ ®é tin cËy khi truyÒn

¦u ®iÓm cña sö dông m¹ng truyÒn th«ng trong c«ng nghiÖp:

- Thay thÕ ®-îc hoµn toµn c¸c hÖ thèng truyÒn cò nh-: 0-20mA, 0-10V...

- Cho phÐp lµm viÖc víi c¸c s¶n phÈm cña nhiÒu nhµ s¶n xuÊt kh¸c nhau.

- Lµ hÖ thèng më, ®ång thêi cho phÐp hiÖu chØnh ®iÒu khiÓn tõ phßng ®iÒu

khiÓn trung t©m

- HÖ thèng ho¹t ®éng víi ®é tin cËy cao h¬n

- §é mÒm dÎo gÇn nh- kh«ng cã giíi h¹n.

- Gi¸ thµnh thÊp.

- L-îng th«ng tin truyÒn t¶i lín

1.2. M« h×nh ph©n cÊp trong m¹ng truyÒn th«ng c«ng nghiÖp

§Ó cã c¸i nh×n tæng thÓ vÒ m¹ng truyÒn th«ng trong c«ng nghiÖp, h·y xem

m« h×nh ph©n cÊp ®Ó thÊy c¸c ®Æc tr-ng, còng nh- chøc n¨ng nhiÖm vô cña

cña tõng cÊp.

Nguyãùn Kim AnÏ h & Nguyãùn Maûnh Haì - Tæû âäüng hoïa - BKÂN

1

Chæång 1. Lyï thuyãút chung vãö manû g truyãön thäng trong cäng nghiãûp

PC - Personal Computer

HIS -Human Interface Station

FCS - Field Control Station

S - Sensor

Qu¶n lÝ

kinh tÕ

PC

A - Actuator

Fast Ethernet

Qu¶n lÝ kü

thuËt

PC

Ethernet

§iÒu khiÓn

vµ gi¸m s¸t

HIS

EWS

System bus

HiÖn ®iÒu

khiÓn

FCS

Fieldbus

HiÖn tr-êng

S

A

S

A

H×nh 1.1 M« h×nh ph©n cÊp c¸c hÖ thèng m¹ng trong c«ng nghiÖp

CÊp hiÖn tr-êng:

§©y lµ cÊp n»m t¹i hiÖn tr-êng vµ tÊt nhiªn cÊp nµy n»m s¸t víi d©y chuyÒn

s¶n xuÊt nhÊt. C¸c thiÕt bÞ chÝnh trong cÊp nµy lµ sensor vµ c¬ cÊu chÊp

hµnh, chóng cã thÓ ®-îc nèi m¹ng trùc tiÕp hoÆc th«ng qua ®-êng Bus ®Ó

nèi víi cÊp trªn (cÊp ®iÒu khiÓn).

HÖ thèng Bus dïng ®Ó kÕt nèi c¸c thiÕt bÞ ë cÊp hiÖn tr-êng víi cÊp ®iÒu

khiÓn gäi lµ Bus tr-êng (fieldbus), trong thùc tÕ hÖ thèng Bus nµy ®ßi hái

cÇn cã ®¸p øng thêi gian thùc trong c¸c cuéc trao ®æi th«ng tin, mét ®Æc

tr-ng cña c¸c cuéc trao ®æi tin trong cÊp tr-êng lµ c¸c b¶n tin th-êng cã

chiÒu dµi kh«ng lín

C¸c sensor vµ c¬ cÊu chÊp hµnh ®-îc nèi trªn ®-êng Bus cã thÓ lµ c¸c thiÕt

bÞ th«ng minh hoÆc còng cã thÓ lµ c¸c thiÕt bÞ th«ng th-êng cã xö dông

thªm c¸c bé chuyÓn ®æi giao thøc t-¬ng thÝch.

§iÓn h×nh cña Bus tr-êng lµ: Profibus-DP, Profibus-PA, Can, Foundation

Fielbus, DeviceNet.

Nguyãùn Kim AnÏ h & Nguyãùn Maûnh Haì - Tæû âäüng hoïa - BKÂN

2

Chæång 1. Lyï thuyãút chung vãö manû g truyãön thäng trong cäng nghiãûp

CÊp ®iÒu khiÓn:

CÊp nµy bao gåm c¸c tr¹m ®iÒu khiÓn hiÖn tr-êng (FCS), c¸c bé ®iÒu khiÓn

logic lËp tr×nh (PLC), c¸c thiÕt bÞ quan s¸t .. . Chøc n¨ng thu thËp c¸c tÝn

hiÖu tõ hiÖn tr-êng, thùc hiÖn ®iÒu khiÓn c¬ së, ®iÒu khiÓn logic, tæng hîp

d÷ liÖu ...

C¸c thiÕt bÞ ë cÊp nµy ®-îc kÕt nèi víi nhau vµ kÕt nèi víi c¸c thiÕt bÞ ë cÊp

trªn (cÊp ®iÒu khiÓn gi¸m s¸t) th«ng qua Bus hÖ thèng, thùc tÕ c¸c b¶n tin

trao ®æi trªn Bus hÖ thèng còng ®ßi hái tÝn n¨ng thêi gian thùc cao, mÆt

kh¸c ®Æc thï cña c¸c b¶n tin lµ chiÒu dµi lín h¬n nhiÒu so víi c¸c b¶n tin

trao ®æi trªn Bus tr-êng

§iÓn h×nh cña Bus hÖ thèng lµ: Profibus-FMS, ControlNet, Industrial

Ethernet.

CÊp ®iÒu khiÓn gi¸m s¸t:

C¸c thiÕt bÞ trong cÊp nµy bao gåm c¸c tr¹m giao tiÕp ng-êi m¸y HIS, c¸c

tr¹m thiÕt kÕ kü thuËt EWS, vµ c¸c thiÕt bÞ phô trî kh¸c. Chøc n¨ng cña cÊp

nµy lµ thùc hiÖn ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh (Process Control), thùc hiÖn c¸c thuËt

to¸n ®iÒu khiÓn tèi -u...

ViÖc kÕt nèi c¸c thiÕt bÞ ë cÊp nµy víi c¸c thiÕt bÞ ë cÊp trªn (cÊp qu¶n lÝ kü

thuËt) ®-îc thùc hiÖn th«ng qua m¹ng Ethernet, thùc chÊt ®©y lµ mét m¹ng

côc bé LAN, víi tÝnh n¨ng trao ®æi th«ng tin kh«ng nhÊt thiÕt trong thêi

gian thùc,

CÊp qu¶n lÝ kü thuËt vµ cÊp qu¶n lÝ kinh tÕ:

Thùc chÊt c¸c cÊp nµy rÊt quan träng ®èi víi c¸c ho¹t ®éng cña c«ng ty, tuy

nhiªn yªu cÇu vÒ tèc ®é trao ®æi th«ng tin còng nh- ®ßi hái vÒ thêi gian

thùc lµ kh«ng cao, chøc n¨ng cña c¸c cÊp nµy lµ qu¶n lÝ t×nh tr¹ng ho¹t

®éng cña c¸c thiÕt bÞ trong toµn hÖ thèng còng nh- ho¹ch ®Þnh chiÕn l-îc

ph¸t triÓn s¶n xuÊt dùa trªn t×nh tr¹ng cña thiÕt bÞ .

Mét sè giao thøc dïng trong c¸c hÖ thèng m¹ng nµy lµ Fast Ethernet,

TCP/IP

2. C¬ së thùc hiÖn m¹ng truyÒn th«ng trong c«ng

nghiÖp

2.1. M« h×nh tham chiÕu OSI (Open Systems Interconnection)

- 1983 tæ chøc tiªu chuÈn ho¸ quèc tÕ ISO (International Standards

Organization) ®· ®-a ra 1 kiÕn tróc giao thøc víi chuÈn ISO 7498 ®-îc

gäi lµ m« h×nh tham chiÕu OSI, nh»m hç trî viÖc x©y dùng c¸c hÖ thèng

truyÒn th«ng cã kh¶ n¨ng giao tiÕp víi nhau.

Nguyãùn Kim AnÏ h & Nguyãùn Maûnh Haì - Tæû âäüng hoïa - BKÂN

3

Chæång 1. Lyï thuyãút chung vãö manû g truyãön thäng trong cäng nghiãûp

- ChuÈn nµy kh«ng ®-a ra quy ®Þnh nµo vÒ cÊu trôc mét b¶n tin, vµ còng

kh«ng ®Þnh nghÜa mét chuÈn dÞch vô cô thÓ nµo. OSI chØ lµ mét m« h×nh

kiÕn tróc ph©n líp víi môc ®Ých phôc vô viÖc x¾p xÕp vµ ®èi chiÕu c¸c

hÖ thèng truyÒn th«ng cã s½n, trong ®ã bao gåm viÖc so s¸nh ®èi chiÕu

c¸c giao thøc vµ dÞch vô truyÒn th«ng, còng nh- lµm c¬ së cho ph¸t triÓn

hÖ thèng.

A Protocol

Líp øng dông

Líp biÓu diÔn d÷ liÖu

Líp kiÓm so¸t nèi

Líp vËn chuyÓn

Líp m¹ng

Líp øng dông

Líp biÓu diÔn d÷ liÖu

Líp kiÓm so¸t nèi

Líp vËn chuyÓn

Líp m¹ng

N

D

P

Líp liªn kÕt d÷ liÖu

Líp vËt lÝ

Líp liªn kÕt d÷ liÖu

Líp vËt lÝ

Immediate data

Communication

network

M«i tr-êng truyÒn dÉn

H×nh 1.2. CÊu tróc m« h×nh tham chiÕu OSI

• Líp vËt lý (Physical Layer)

Líp nµy ®-îc ®Þnh nghÜa lµ sù kÕt nèi vËt lý gi÷a PC vµ m¹ng nh- sau:

- Theo cÊu tróc m¹ng

- Theo c¸c chuÈn truyÒn dÉn: ¸p hoÆc dßng

- Theo ph-¬ng thøc m· ho¸ tÝn hiÖu

- Theo giao diÖn c¬ häc (c¸p hoÆc gi¾c c¾m)

• Líp liªn kÕt d÷ liÖu (Data Link Layer)

Líp nµy ®-îc ®Þnh nghÜa nh- sau:

- Protocol phï hîp víi viÖc truy cËp m¹ng theo c¸c b¶n tin nhËn vµ göi.

- Chia c¸c khèi d÷ liÖu lín thµnh c¸c khung ®Þnh d¹ng d÷ liÖu.

C¶ hai líp nµy ®-îc gäi lµ líp phÇn cøng, trong m¹ng côc bé líp nµy ®-îc

chia lµm 2 líp con: líp ®iÒu khiÓn truy nhËp m«i tr-êng ( MAC – Media

Access Control) vµ líp ®iÒu khiÓn liªn kÕt logic (LLC – Logical Link

Control). Trong mét sè hÖ thèng líp nµy cã thÓ ®¶m nhiÖm thªm chøc n¨ng

nh- kiÓm so¸t l-u th«ng vµ ®ång bé ho¸ viÖc chuyÓn giao c¸c khung d÷

liÖu.

Nguyãùn Kim AnÏ h & Nguyãùn Maûnh Haì - Tæû âäüng hoïa - BKÂN

4

Chæång 1. Lyï thuyãút chung vãö manû g truyãön thäng trong cäng nghiãûp

• Líp m¹ng (Network Layer)

Líp nµy ®-îc ®Þnh nghÜa nh- sau:

- TruyÒn th«ng tin tèi -u trªn m¹ng.

- §iÒu khiÓn c¸c th«ng ®iÖp tr¹ng th¸i ®Ó göi chóng tíi c¸c thiÕt bÞ kh¸c

trong m¹ng.

• Líp vËn chuyÓn (Transport Layer)

Líp nµy ®-îc ®Þnh nghÜa nh- sau:

- Qu¶n lý ®Þa chØ cña thiÕt bÞ trªn m¹ng

- §Þnh vÞ c¸c ®èi t¸c truyÒn th«ng th«ng qua ®Þa chØ.

- §ång bé ho¸ gi÷a c¸c ®èi t¸c.

- Xö lÝ lçi vµ kiÓm so¸t dßng th«ng tin.

• Líp kiÓm so¸t nèi (Session Layer)

Chøc n¨ng cña líp nµy lµ kiÓm so¸t mèi liªn kÕt truyÒn th«ng gi÷a c¸c

ch-¬ng tr×nh øng dông, bao gåm viÖc t¹o lËp, qu¶n lÝ vµ kÕt thóc c¸c ®-êng

nèi gi÷a c¸c øng dông cña ®èi t¸c.

• Líp biÓu diÔn d÷ liÖu (Presentation Layer)

Chøc n¨ng cña líp nµy lµ chuyÓn ®æi c¸c d¹ng biÓu diÔn d÷ liÖu kh¸c nhau

vÒ có ph¸p thµnh d¹ng chuÈn, ®Ó c¸c ®èi t¸c truyÒn th«ng kh¸c nhau cã thÓ

giao tiÕp víi nhau.

• Líp øng dông (Application Layer)

Cã chøc n¨ng cung cÊp c¸c dÞch vô cao cÊp (dùa trªn c¬ së c¸c giao thøc

cao cÊp) cho ng-êi sö dông vµ c¸c ch-¬ng tr×nh øng dông. C¸c dÞch vô ë

líp nµy chñ yÕu ®-îc thùc hiÖn b»ng phÇn mÒm.

2.2. CÊu tróc m¹ng (Topology)

Tr-íc khi tr×nh bµy vÒ cÊu tróc m¹ng h·y xem xÐt kh¸i niÖm liªn kÕt

Liªn kÕt:

Lµ mèi liªn hÖ vËt lý hoÆc logic gi÷a hai hay nhiÒu ®èi t¸c truyÒn th«ng.

Víi liªn kÕt vËt lý c¸c ®èi t¸c lµ c¸c tr¹m truyÒn th«ng ®-îc liªn kÕt víi

nhau qua mét m«i tr-êng vËt lý. Liªn kÕt logic vã thÓ hiÓu nh- sau: §èi t¸c

truyÒn th«ng kh«ng nhÊt thiÕt ph¶i lµ mét thiÕt bÞ phÇn cøng mµ cã thÓ lµ

mét ch-¬ng tr×nh hÖ thèng hay mét ch-¬ng tr×nh øng dông trªn mét tr¹m

nªn quan hÖ gi÷a c¸c ®èi t¸c nµy chØ cã tÝnh logic. T-¬ng øng víi mét ®èi

t¸c vËt lý th-êng cã nhiÒu ®èi t¸c logic vµ tÊt nhiªn nhiÒu mèi liªn kÕt logic

®-îc x©y dùng trªn c¬ së mét mèi liªn lÕt vËt lý.

C¸c lo¹i liªn kÕt:

Nguyãùn Kim AnÏ h & Nguyãùn Maûnh Haì - Tæû âäüng hoïa - BKÂN

5

Chæång 1. Lyï thuyãút chung vãö manû g truyãön thäng trong cäng nghiãûp

- Liªn kÕt ®iÓm - ®iÓm (Point to Point) : Mèi liªn kÕt nµy chØ cã 2 ®èi t¸c

th¹m gia, vÒ mÆt vËt lý hai t¹m ®-îc nèi víi nhau bëi mét ®-êng truyÒn.

§Ó thùc hiÖn mét m¹ng truyÒn tin dùa trªn liªn kÕt nµy sÏ lµ tËp hîp cña

nhiÒu ®-êng d©y ®éc lËp.

- Liªn kÕt ®iÓm – nhiÒu ®iÓm (multi – drop): NhiÒu tr¹m ®-îc nèi

chung víi mét tr¹m chñ (master). Nh- vËy c¸c ®èi t¸c sÏ ®-îc nèi chung

vµo mét ®-êng d©y

- Liªn kÕt nhiÒu ®iÓm – nhiÒu ®iÓm (multi – point): nhiÒu ®èi t¸c tham

gia vµ th«ng tin ®-îc trao ®æi theo nhiÒu h-íng. Còng t-¬ng tù liªn kÕt

®iÓm – nhiÒu ®iÓm víi liªn kÕt nµy c¸c ®èi t¸c còng ®-îc nèi trªn cïng

mét ®-êng d©y.

§Þnh nghÜa: CÊu tróc m¹ng lµ tæng hîp cña c¸c mèi liªn kÕt.

CÊu tróc m¹ng còng hiÓu lµ c¸ch s¾p xÕp, tæ chøc vÒ mÆt vËt lý cña m¹ng

nh-ng còng hiÓu lµ c¸ch s¾p xÕp logic cña c¸c nót m¹ng.

C¸c lo¹i cÊu tróc m¹ng:

+ Topology ®Çy ®ñ:

A

B

E

C

D

H×nh 1.3. S¬ ®å Topology ®Çy ®ñ (Full)

Víi cÊu tróc ®Çy ®ñ nµy th× sù giao tiÕp gi÷a c¸c tr¹m lµ nhanh, mét

®èi t¸c bÞ sù cè sÏ kh«ng ¶nh h-ëng tíi c¸c ®èi t¸c cßn l¹i nh-ng cÊu tróc

nµy gi¸ thµnh cao do tèn kÐm d©y dÉn

+ Topology h×nh sao:

B

C

A

F

D

E

H×nh 1.4. S¬ ®å topology h×nh sao

Nguyãùn Kim AnÏ h & Nguyãùn Maûnh Haì - Tæû âäüng hoïa - BKÂN

6

Chæång 1. Lyï thuyãút chung vãö manû g truyãön thäng trong cäng nghiãûp

C¸c ®èi t¸c trao ®æi th«ng tin víi nhau th«ng qua mét tr¹m chñ, tuy

nhiªn mét sù cè cña tr¹m chñ sÏ dÉn ®Õn sù tª liÖt cña toµn hÖ thèng do ®ã

tr¹m chñ ®ßi hái ph¶i cã ®é tin cËy cao.

+ Topology vßng lÆp

B

A

C

D

H×nh 1.5. S¬ ®å topology kiÓu vßng loop

Trong cÊu tróc nµy c¸c thµnh viªn ®-îc nèi víi nhau t¹o thµnh m¹ch vßng

khÐp kÝn, tÝn hiÖu ®-îc truyÒn ®i theo chiÒu cè ®Þnh. -u ®iÓm cña ph-¬ng

ph¸p nµy lµ mçi nót m¹ng cã thÓ lµ bé khuÕch ®¹i ®iÒu ®ã khiÓn cho

kho¶ng c¸ch ®èi víi cÊu tróc nµy cã thÓ lµ rÊt xa. MÆt kh¸c mçi ®èi t¸c

ng¨n m¹ch vßng lµm hai phÇn nªn kh¶ n¨ng s¶y ra xung ®ét sÏ gi¶m do tÝn

hiªô chØ ®-îc truyÒn ®i theo mét chiÒu.

+ Topology bus

H×nh 1.6. CÊu tróc trunk-

line/drop-line

H×nh 1.7. CÊu tróc daisy-chain

Trong cÊu tróc nµy c¸c ®èi t¸c truyÒn th«ng ®-îc nèi trªn cung mét

d©y dÉn. Víi cÊu tróc daisy-chain c¸c ®èi t¸c ®-îc nèi trùc tiÕp vµo ®-êng

truyÒn. Cßn cÊu tróc trunk-line/drop-line th× cã c¸c d©y phô ®Ó nèi c¸c ®èi

t¸c vµo ®-êng Bus chung. -u ®iÓm cña ph-¬ng ph¸p nµy lµ ®¬n gi¶n vµ tiÕt

kiÖm d©y dÉn.

+ CÊu tróc c©y

Nguyãùn Kim AnÏ h & Nguyãùn Maûnh Haì - Tæû âäüng hoïa - BKÂN

7

Chæång 1. Lyï thuyãút chung vãö manû g truyãön thäng trong cäng nghiãûp

Bé nèi

Bé lÆp

Bé nèi sao

H×nh 1.8. CÊu tróc c©y

CÊu tróc c©y lµ tæng hîp cña nhiÒu liªn kÕt víi c¸c cÊu tróc nh-

®-êng th¼ng, sao, m¹ch vßng... §©y lµ cÊu tróc th-êng gÆp trong thùc tÕ.

2.3. M«i tr-êng truyÒn dÉn

2.3.1. C¸c ®Æc tÝnh cña m«i tr-êng truyÒn dÉn

M«i tr-êng truyÒn dÉn lµ m«i tr-êng mµ tÝn hiÖu th«ng tin truyÒn qua

(thùc chÊt ®ã lµ ®-êng truyÒn). M«i tr-êng truyÒn dÉn cã ¶nh h-ëng

lín tíi tèc ®é truyÒn dÉn, chÊt l-îng ®-êng truyÒn... Ta xÐt c¸c ®Æc tÝnh

sau:

• Dung l-îng truyÒn cña m«i tr-êng truyÒn dÉn ®-îc tÝnh theo c«ng thøc

sau:

U_k= T_k*F_k*H_k

ë ®ã: T_k- Thêi gian trong ®ã cã mÆt tÝn hiÖu truyÒn ®i

F_k– Kho¶ng tÇn sè lµm viÖc cña kªnh

H_k- §Æc tÝnh chØ râ sù t¨ng c«ng suÊt tÝn hiÖu P_thso víi c«ng

suÊt nhiÔu P_nhtrong kªnh

Ng-êi ta cßn gäi U_klµ kh¶ n¨ng truyÒn cña m«i tr-êng truyÒn dÉn

• Tèc ®é truyÒn th«ng tin:

V=I/T

ë ®ã: I – L-îng th«ng tin truyÒn

T – Thêi gian truyÒn l-îng th«ng tin I

2.3.2. C¸c lo¹i m«i tr-êng truyÒn dÉn

a) §-êng hai d©y hë.

Nguyãùn Kim AnÏ h & Nguyãùn Maûnh Haì - Tæû âäüng hoïa - BKÂN

8

Chæång 1. Lyï thuyãút chung vãö manû g truyãön thäng trong cäng nghiãûp

Lµ lo¹i m«i tr-êng truyÒn dÉn ®¬n gi¶n, hai d©y dÉn ®-îc c¸ch li víi

nhau b»ng kho¶ng kh«ng. Lo¹i nµy cã thÓ nèi c¸c thiÕt bÞ víi chiÒu dµi

kh«ng lín l¾m vµ tèc ®é truyÒn kh«ng qu¸ 19.2 Kbis/s. §-êng d©y nµy

®-îc øng dông trong truyÒn sè liÖu gi÷a c¸c DTE vµ DCE.

Nh-îc ®iÓm cña lo¹i d©y nµy lµ chÞu t¸c ®éng cña nhiÔu xuyªn ©m,

ngoµi ra cÊu tróc hë khiÕn nã nh¹y c¶m víi nhiÔu g©y ra bëi c¸c nguån bøc

x¹, ®ã còng chÝnh lµ lÝ do khiÕn cho m«i tr-êng truyÒn dÉn nµy h¹n chÕ vÒ

tèc ®é vµ chiÒu dµi d©y dÉn.

b) C¸p ®«i d©y xo¾n

§©y lµ m«i tr-êng truyÒn dÉn cã tÝnh lÞch sö trong truyÒn sè liÖu vµ

hiÖn nµy nã vÉn lµ m«i tr-êng truyÒn dÉn ®-îc dïng rÊt phæ biÕn. Nã ®-îc

ph¸t minh cïng thêi víi ®iÖn tho¹i, vµ gi¸ th× t-¬ng ®èi rÎ tiÒn

C¸p d©y ®«i xo¾n cã thÓ lo¹i trõ tèt h¬n. Trong mét c¸p cã nhiÒu cÆp

d©y xo¾n vµo nhau. Mét ®«i d©y xo¾n bao gåm hai sîi d©y ®-îc quÊn c¸ch

li «m vµo nhau do cÊu tróc nh- thÕ mµ tr-êng ®iÖn tõ cña hai d©y sÏ trung

hoµ lÉn nhau, mÆt kh¸c d©y tÝn hiÖu vµ d©y ®Êt xo¾n vµo nhau gióp cho tÝn

hiÖu giao thoa ®-îc c¶ hai d©y thu nhËn, kh«ng lµm ¶nh h-ëng lªn tÝn hiÖu

vi sai. ChÝnh v× vËy mµ nhiÔu ra m«i tr-êng xung quanh vµ nhiÔu xuyªn ©m

gi¶m thiÓu ®¸ng kÓ.

H×nh 1.9. CÊu t¹o cña c¸p ®«i d©y xo¾n

§-êng d©y xo¾n ®«i thÝch hîp víi thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn ®-êng d©y vµ

m¹ch thu riªng, sö dông tèc ®é bit d-íi 1 Mbps cho kho¶ng c¸ch tõ vµi m

®Õn 15Km vµ tèc ®é bit thÊp h¬n cho kho¶ng c¸ch dµi h¬n. §iÓn h×nh cña

c¸p ®«i d©y xo¾n lµ viÖc øng dông trong c¸c hÖ thèng truyÒn th«ng sö dông

chuÈn RS485 víi tèc ®é truyÒn th«ng th-êng lµ 64Kb/s vµ 96Kb/s

Tuy vËy c¸p ®«i d©y xo¾n cã nh-îc ®iÓm lµ chÞu ¶nh h-ëng cña nhiÔu

kÝ sinh vµ hiÖn t-îng can nhiÖt (couplage)

Cã 2 lo¹i c¸p xo¾n ®«i: C¸p xo¾n ®«i kh«ng bäc kim (UTP –

Unshielded Twisted Pair) dïng réng r·i trong m¹ng ®iÖn tho¹i vµ trong

nhiÒu øng dông truyÒn sè liÖu; c¸p xo¾n ®«i bäc kim (STP – Shielded

Twisted Pair), cã mét mµn ch¾n ®Ó b¶o vÖ gi¶m ¶nh h-ëng cña tÝn hiÖu giao

thoa.

Nguyãùn Kim AnÏ h & Nguyãùn Maûnh Haì - Tæû âäüng hoïa - BKÂN

9

Chæång 1. Lyï thuyãút chung vãö manû g truyãön thäng trong cäng nghiãûp

c) C¸p ®ång trôc

H¹n chÕ chÝnh cña c¸p xo¾n ®«i g©y ra bëi hiÖu øng bÒ mÆt. Khi tèc ®é

bit (còng lµ tÇn sè) cña tÝn hiÖu truyÒn dÉn t¨ng lªn th× luång ch¶y cña dßng

®iÖn trong d©y chØ ë trªn bÒ mÆt, do vËy sö dông Ýt h¬n tiÕt diÖn s½n cã, dÉn

®Õn sù t¨ng ®iÖn trë cña d©y ®èi víi tÝn hiÖu cao tÇn, lµm t¨ng suy hao.

Ngoµi ra, ë tÇn sè cao, n¨ng suÊt tÝn hiÖu bÞ mÊt m¸t nhiÒu h¬n do hiÖu øng

bøc x¹. V× vËy, víi nh÷ng øng dông ®ßi hái tèc ®é bit cao h¬n 1 Mbps, cÇn

ph¶i cã thiÕt bÞ ®iÖn tö thu vµ ®iÒu khiÓn tinh vi h¬n hoÆc sö dông mét m«i

tr-êng truyÒn dÉn kh¸c.

C¸p ®ång trôc lµm gi¶m tèi thiÓu hai hiÖu øng trªn. C¸p cã chÊt dÉn

®iÖn ë chÝnh gi÷a trôc vµ bao quanh trôc còng lµ chÊt dÉn ®iÖn. Kho¶ng

gi÷a hai líp chÊt dÉn ®iÖn th-êng ®-îc lµm ®Çy bëi chÊt c¸ch ®iÖn r¾n hoÆc

cÊu tróc tæ ong.

Líp dÉn ®iÖn

Líp c¸ch ®iÖn

H×nh 1.10. CÊu t¹o cña c¸p ®ång trôc

ChÊt dÉn ®iÖn ë gi÷a lµ mµn ch¾n h÷u hiÖu víi tÝn hiÖu nhiÔu bªn ngoµi. Sù

tæn hao tÝn hiÖu rÊt nhá g©y ra do bøc x¹ ®iÖn tõ vµ hiÖu øng bÒ mÆt. C¸p

®ång trôc cã thÓ sö dông víi nhiÒu kiÓu tÝn hiÖu kh¸c nhau, tèc ®é ®iÓn

h×nh lµ 10Mbps.

C¸p ®ång trôc ®-îc sö dông réng r·i, chÕ ®é ho¹t ®éng cã thÓ sö dông d¶i

c¬ së (BaseBand) hoÆc d¶i réng (BroadBand). Víi BaseBand toµn bé hiÖu

suÊt ®-êng truyÒn ®-îc dµnh cho mét kªnh truyÒn th«ng duy nhÊt trong khi

®ã BroadBand th× sö dông cho 2 hoÆc nhiÒu kªnh cïng ph©n chia d¶i th«ng

cña ®-êng truyÒn. Chóng ®-îc minh ho¹ trªn h×nh 3.10.

Nguyãùn Kim AnÏ h & Nguyãùn Maûnh Haì - Tæû âäüng hoïa - BKÂN

10

Chæång 1. Lyï thuyãút chung vãö manû g truyãön thäng trong cäng nghiãûp

BaseBand

BroadBand

H×nh 1.11. Minh ho¹ d¶i c¬ së vµ d¶i réng

- Ph-¬ng thøc truyÒn d¶i c¬ së cã thÓ truyÒn ®-îc c¶ tÝn hiÖu t-¬ng tù

vµ tÝn hiÖu sè.

Kho¶ng c¸ch truyÒn ë gi¶i c¬ së tõ 1Km ®Õn 3Km tèc ®é trong gi¶i nµy lµ

1Mb/s ®Õn 10Kb/s

Víi gi¶i réng kho¶ng c¸ch tõ 10Km ®Õn 50Km, tèc ®é cã thÓ lªn ®Õn

350Mb/s

Víi ®iÒu chÕ d¶i réng c¸p ®ång trôc kh¸ nh¹y c¶m víi nhiÔu tÇn sè thÊp, hÖ

sè chèng nhiÔu tõ 50dB ®Õn 60 dB. Trong tr-êng hîp ®iÒu chÕ d¶i réng th×

kÐm nh¹y c¶m h¬n, hÖ sè chèng nhiÔu tõ 80dB ®Õn 100dB.

d) Sîi quang

§©y lµ m«i tr-êng truyÒn dÉn ®ang ®-îc xö dông réng r·i trong c«ng

nghiÖp bëi c¸c -u ®iÓm sau:

- Dung l-îng truyÒn lín

- TÝnh b¶o mËt tÝn hiÖu khi truyÒn cao

- Träng l-îng nhÑ (®Æc biÖt thÝch hîp víi kü thuËt hµng kh«ng)

- Kh¶ n¨ng chèng nhiÔu tèt

- Tèc ®é truyÒn cao (cã thÓ lªn ®Õn hµng tr¨m Mb/s)

- Kh«ng bÞ ¨n mßn trong c¸c m«i tr-êng oxi ho¸

Chóng ta h·y xÐt mét sè c¸c vÊn ®Ò lÝ thuyÕt tr-íc khi xem xÐt sîi quang

+ B¶n chÊt vµ c¸c ®Æc tr-ng cña sãng ¸nh s¸ng

*. B¶n chÊt sãng ¸nh s¸ng

- ¸nh s¸ng c-êng ®é lín kh«ng ph¶i bao gåm nh÷ng l-îng tö n¨ng l-îng

lín mµ gåm rÊt nhiÒu l-îng tö lan truyÒn. B¶n chÊt cña sãng ¸nh s¸ng cã c¶

tÝnh chÊt sãng vµ tÝnh chÊt h¹t. Tèc ®é lan truyÒn cña sãng ¸nh s¸ng lµ

3.10⁸m/s trong ch©n kh«ng

Nguyãùn Kim AnÏ h & Nguyãùn Maûnh Haì - Tæû âäüng hoïa - BKÂN

11

Chæång 1. Lyï thuyãút chung vãö manû g truyãön thäng trong cäng nghiãûp

- Khi nghiªn cøu c¸c phÇn tö thu quang ng-êi ta xö dông c¸c ®Æc tÝnh h¹t

cña nã. Khi nghiªn cøu qu¸ tr×nh lan truyÒn cña c¸p quang trªn sîi quang

ng-êi ta l¹i quan t©m ®Õn tÝnh chÊt sãng cña nã.

*. C¸c ®Æc tr-ng c¬ b¶n

+ D¶i phæ bøc x¹ quang häc. §Æc tr-ng c¬ b¶n cña c¸c nguån bøc x¹ ®iÖn

tõ lµ d¶i phæ bøc x¹ quang häc hay d¶i b-íc sãng t-¬ng øng:

c

f

c

λ =

(m)

&

f =

(Hz)

λ

- ¸nh s¸ng sö dông trong th«ng tin quang lµ ¸nh s¸ng trong vïng hång

ngo¹i:

- Hång ngo¹i gÇn IR-A: 0.78µm – 1.4 µm

- Hång ngo¹i gi÷a IR-B: 1.4µm – 6 µm

- Hång ngo¹i gÇn IR-A: 6µm – 1mm

- Phæ bøc x¹ cã 3 lo¹i kh¸c nhau lµ phæ liªn tôc, phæ rêi r¹c vµ phæ hÊp

thô. Trong th«ng tin quang ng-êi ta sö dông phæ liªn tôc vµ phæ rêi

r¹c.

+ §Æc tÝnh kh«ng kÕt hîp: Khi c¸c nguån bøc x¹ ho¹t ®éng, tõng nguyªn tö

sÏ bøc x¹ ngÉu nhiªn c¸c xung ¸nh s¸ng, Mçi xung ¸nh s¸ng chøa ®ùng

mét dao ®éng riªng. C¸c xung ¸nh s¸ng chØ tån t¹i trong 1 thêi gian ng¾n

(18^-8) vµ ®i ®-îc kho¶ng 3m. Sau ®ã c¸c nguyªn tö ngõng bøc x¹ trong mét

thêi gian dµi, trong thêi gian ®ã c¸c nguyªn tö kh¸c l¹i bøc x¹ vµ nã t¹o ra

¸nh s¸ng liªn tôc.

Do c¸c nguyªn tö nªn pha cña chóng lµ ngÉu nhiªn, do ®ã kh«ng thÓ cã

hiÖn t-îng giao thoa trong mét thêi gian dµi vµ ng-êi ta gäi ®ã lµ ®Æc tÝnh

kh«ng kÕt hîp cña ¸nh s¸ng.

+ Nguyªn lÝ truyÒn dÉn ¸nh s¸ng

n₂

- Dùa vµo hiÖn t-îng ph¶n x¹ toµn phÇn

- Khi n₁>n₂vµ α_t<= α

n₁

+ CÊu t¹o sîi quang

C¸p sîi quang gåm mét sîi thuû tinh ®¬n cho mçi tÝn hiÖu ®-îc truyÒn,

n»m trong vá bäc ng¨n ¸nh s¸ng bªn ngoµi. TÝn hiÖu ¸nh s¸ng sinh ra bëi

m¸y ph¸t quang. M¸y ph¸t quang thùc hiÖn sù chuyÓn ®æi tõ ®iÖn sang

quang. T-¬ng tù, m¸y thu quang thùc hiÖn chøc n¨ng ng-îc l¹i t¹i ®Çu cuèi

thu. M¸y ph¸t quang sö dông LED hoÆc ILD, m¸y thu quang sö dông diode

quang hoÆc transistor quang ®Ó thùc hiÖn c¸c chuyÓn ®æi.

Nguyãùn Kim AnÏ h & Nguyãùn Maûnh Haì - Tæû âäüng hoïa - BKÂN

12

Chæång 1. Lyï thuyãút chung vãö manû g truyãön thäng trong cäng nghiãûp

n2

n1

H×nh 1.12. Nguyªn lÝ lµm viÖc cña c¸p quang

Trong sîi quang ®a mode chiÕt suÊt bËc, vËt liÖu chÕ t¹o vá vµ lâi kh¸c

nhau nh-ng chiÕt suÊt lµ ®ång nhÊt. C¸c tia s¸ng do diode ph¸t ra víi gãc

nhá h¬n gãc tíi h¹n sÏ ®-îc ph¶n x¹ toµn phÇn t¹i giao diÖn lâi – vá vµ lan

truyÒn däc theo lâi b»ng c¸ch ph¶n x¹ nhiÒu lÇn. C¸c tia s¸ng ph¸t ra t¹i

diode víi gãc kh¸c nhau sÏ truyÒn ®i víi thêi gian kh¸c nhau, dÉn ®Õn tÝn

hiÖu thu cã ®é réng xung lín h¬n tÝn hiÖu vµo, lµm gi¶m tèc ®é bit.

+ Ph©n lo¹i sîi quang

Theo ®Æc tÝnh truyÒn dÉn ng-êi ta chia sîi quang thµnh 2 lo¹i: Sîi SM vµ

sîi MM

- Sîi SM (Single Mode): ®-îc hiÓu lµ mét tr¹ng th¸i dao ®éng ®iÖn tõ

øng víi nghiÖm cao cña ph-¬ng tr×nh sãng. Sè l-îng c¸c Mode cã

quan hÖ víi sãng ®iÖn tõ ®¬n tho¶ m·n c¸c ph-¬ng tr×nh Maxwell vµ

®iÒu kiÖn bê lÊy tõ sîi quang.

- Sîi MM (Multiple Modes): §-îc hiÓu lµ cã ®ång thêi nhiÒu Mode.

Sîi MM cã ®-êng kÝnh d_klín h¬n sîi SM

Cã thÓ hiÓu Mode lµ c¸c tia s¸ng thµnh phÇn.

Theo sù thay ®æi cña chiÕt suÊt mµ ng-êi ta ph©n sîi quang thµnh mét sè

lo¹i sau:

- Sîi SI-MM (Step Index – Multiple Modes)

- Sîi GI-MM (Granded Index – Multiple Modes)

- Sîi SI-SM (Step Index – Single Mode)

• §å thÞ sau chØ ra sù liªn hÖ gi÷a tèc ®é truyÒn vµ kho¶ng c¸ch truyÒn cña

c¸p ®«i d©y xo¾n, c¸p ®ång trôc vµ c¸p quang

Nguyãùn Kim AnÏ h & Nguyãùn Maûnh Haì - Tæû âäüng hoïa - BKÂN

13

Chæång 1. Lyï thuyãút chung vãö manû g truyãön thäng trong cäng nghiãûp

V(Mb/s)

100

C¸p quang

10

1

C¸p ®ång trôc

C¸p ®«i d©y xo¾n

0.1

L(km)

0.1

1

10

100

H×nh 1.13. §å thÞ liªn hÖ gi÷a tèc ®é truyÒn vµ kho¶ng c¸ch truyÒn cña c¸p

®«i d©y xo¾n, c¸p ®ång trôc vµ c¸p quang

e) VÖ tinh

Ngoµi m«i tr-êng h÷u tuyÕn, sè liÖu cßn cã thÓ ®-îc truyÒn b»ng c¸ch

dïng sãng v« tuyÕn qua kh«ng gian nh- hÖ thèng vÖ tinh. Sè liÖu ®-îc ®iÒu

chÕ bëi mét chïm sãng cùc ng¾n h×nh nãn, ph¸t tõ mÆt ®Êt lªn vÖ tinh.

Chïm tia nµy ®-îc thu vµ truyÒn ®Õn ®Ých ®· ®Þnh b»ng c¸ch dïng 1

antenna ®Þnh h-íng vµ bé chuyÓn tiÕp. Mét vÖ tinh ®¬n cã nhiÒu bé chuyÓn

tiÕp nh- vËy, mçi bé tiÕp nhËn mét d¶i tÇn sè riªng. Mét kªnh vÖ tinh ®iÓn

h×nh cã b¨ng th«ng lín (500MHz) vµ cã thÓ cung cÊp hµng tr¨m kªnh sè

liÖu tèc ®é cao b»ng c¸ch dïng kü thuËt ghÐp kªnh.

VÖ tinh dïng cho môc ®Ých liªn l¹c th-êng lµ vÖ tinh ®Þa tÜnh. Ng-êi ta

chän quü ®¹o cña vÖ tinh ®Ó cung cÊp mét tuyÕn th«ng tin tÇm nh×n th¼ng

gi÷a tr¹m ph¸t vµ thu.

VÖ tinh

Tr¹m ph¸t

Tr¹m thu

H×nh 1.14. TruyÒn dÉn b»ng sãng vÖ tinh

Mçi tr¹m mÆt ®Êt thu, ph¸t t¹i c¸c tÇn sè kh¸c nhau, thùc tÕ th-êng sö dông

hÖ thèng nhiÒu tr¹m thu ph¸t, tæ chøc thµnh m¹ng.

Nguyãùn Kim AnÏ h & Nguyãùn Maûnh Haì - Tæû âäüng hoïa - BKÂN

14

Chæång 1. Lyï thuyãút chung vãö manû g truyãön thäng trong cäng nghiãûp

f) Sãng cùc ng¾n trªn mÆt ®Êt (viba)

mét m«i tr-êng h÷u tuyÕn lµ kh«ng thùc tÕ, hoÆc qu¸ ®¾t, vÝ dô qua s«ng

hå, sa m¹c. V× sãng cùc ng¾n truyÒn qua kh«ng khÝ nªn cã thÓ bÞ gi¸n ®o¹n

bëi c¸c vËt c¶n do con ng-êi va ®iÒu kiÖn thêi tiÕt cã h¹i. Còng nh- vÖ tinh,

chïm tia sãng cùc ng¾n truyÒn qua kh«ng gian nªn kh«ng hiÖu qu¶. TruyÒn

dÉn b»ng sãng cùc ng¾n cã thÓ cho phÐp kho¶ng c¸ch ®Õn 50km.

g) Sãng v« tuyÕn tÇn thÊp

Sãng v« tuyÕn tÇn thÊp ®-îc sö dông ë nh÷ng n¬i cã liªn kÕt cè ®Þnh

qua mét kho¶ng c¸ch võa ph¶i b»ng c¸ch dïng m¸y ph¸t vµ thu ë mÆt ®Êt.

VÝ dô, dïng ®Ó kÕt nèi c¸c m¸y tÝnh trong thµnh phè víi mét m¸y ph¸t ë xa.

m¸y v« tuyÕn (gäi lµ tr¹m gèc) ®-îc ®Æt ë ®iÓm cè ®Þnh, cung cÊp liªn kÕt

NÕu øng dông yªu cÇu khu vùc bao phñ réng lín, cÇn ph¶i sö dông

nhiÒu tr¹m gèc. Khu vùc bao phñ cña mèi tr¹m gèc bÞ giíi h¹n do giíi h¹n

c«ng suÊt ph¸t, v× vËy mçi tr¹m gèc chØ cung cÊp võa ®ñ kªnh phôc vô cho

toµn bé t¶i trong khu vùc ®ã. Cã thÓ ®¹t ®-îc vïng phñ sãng lín h¬n b»ng

c¸ch s¾p xÕp nhiÒu tr¹m gèc theo cÊu tróc tÕ bµo. Thùc tÕ, kÝch th-íc tÕ bµo

thay ®æi vµ ®-îc x¸c ®Þnh bëi c¸c yÕu tè nh- mËt ®é ®Çu cuèi vµ ®Þa thÕ ®Þa

ph-¬ng.

Tuy nhiªn, v× phñ sãng cña mçi tr¹m gèc bÞ giíi h¹n nªn cã thÓ sö dông l¹i

d¶i tÇn cña c¸c vïng kh¸c trong m¹ng. C¸c tr¹m gèc ®-îc kÕt nèi ®Õn m¹ng

cè ®Þnh. Th«ng th-êng, tèc dé truyÒn sè liÖu gi÷a c¸c m¸y tÝnh trong mét tÕ

bµo lµ 10Kbps.

2.4. C¸c ph-¬ng ph¸p truy nhËp ®-êng truyÒn

Trong m¹ng truyÒn tin cã nhiÒu ®èi t¸c tham gia, cÇn thiÕt ph¶i cã sù

®iÒu khiÓn ®Ó sao cho ë mçi thêi diÓm chØ cã ®èi t¸c ®-îc göi th«ng tin ®i,

d÷ liÖu trªn ®-êng truyÒn.

ViÖc truy nhËp ®-êng truyÒn liªn quan ®Õn c¸c yÕu tè sau:

- §é tin cËy khi truyÒn th«ng tin

- TÝnh n¨ng thêi gian thùc

- HiÖu suÊt sö dông ®-êng truyÒn.

Nguyãùn Kim AnÏ h & Nguyãùn Maûnh Haì - Tæû âäüng hoïa - BKÂN

15

Chæång 1. Lyï thuyãút chung vãö manû g truyãön thäng trong cäng nghiãûp

Ng-êi ta ®-a ra c¸c ph-¬ng ph¸p truy nhËp ®-êng truyÒn nh- sau:

2.4.1.Ph-¬ng ph¸p truy cËp Master/ Slave

gian truy cËp ®-êng truyÒn cho c¸c tr¹m tí h×nh 3.15.

Master

Slave

H×nh 1.15. Truy cËp Master/slave

Tr¹m chñ cã thÓ göi c¸c yªu cÇu tuÇn tù ®Õn c¸c tr¹m tí hoÆc cã thÓ chØ

®Þnh tr¹m tí bÊt kú theo môc ®Ých truy nhËp.

¦u ®iÓm cña ph-¬ng ph¸p nµy lµ cÊu tróc m¹ng ®¬n gi¶n, nh-ng c¸c

ho¹t ®éng cña m¹ng l¹i phô thuéc vµo tr¹m chñ nªn ®ßi hái ®é tin cËy cña

tr¹m chñ lµ rÊt cao, mÆt kh¸c do th«ng tin gi÷a c¸c tr¹m tí ®Òu ph¶i th«ng

qua trung gian lµ tr¹m chñ ®· khiÕn cho hiÖu suÊt ®-êng truyÒn trong

ph-¬ng ph¸p nµy lµ kh«ng cao.

2.4.2. Ph-¬ng ph¸p truy cËp Token Passing

CÊu tróc cña mét token nh- sau:

Access

control

End delimiter

Start

1 byte 1 byte 1 byte

H×nh 1.16. §Þnh d¹ng cña 1 token

Token Passing lµ 1 khung truyÒn cã cÊu tróc ®Æc biÖt víi c¸c th«ng tin

d÷ liÖu chÝnh, nã ®-îc sö dông nh- thÎ bµi cã thÓ t¸c dông trao quyÒn göi

th«ng tin khi mét tr¹m nµo ®ã cã ®-îc thÎ bµo nµy. ViÖc göi thÎ bµi ®-îc

thùc hiÖn theo 1 chu tr×nh ®Þnh s½n. §èi víi c¸c m¹ng cã cÊu tróc khÐp kÝn

ng-êi ta ®-a ra kh¸i niÖm Token rinh. S¬ ®å nh- sau:

Nguyãùn Kim AnÏ h & Nguyãùn Maûnh Haì - Tæû âäüng hoïa - BKÂN

16

Chæång 1. Lyï thuyãút chung vãö manû g truyãön thäng trong cäng nghiãûp

: M«i

tr-êng vËt

Unit 1

Unit 2

Unit 3

Unit 4

: §-êng ®i

cña Token

Unit 8

Unit 7

Unit 6

Unit 5

Unit 3: bÞ lçi

H×nh 1.17. Ph-¬ng ph¸p truy nhËp Token Ring

Unit 1

Unit 2

Unit 3

Unit 4

Unit 8

Unit 7

Unit 6

Unit 5

H×nh 1.18. Ph-¬ng ph¸p truy nhËp Token bus

Mét tr¹m ®ang gi÷ Token kh«ng nh÷ng cã quyÒn gi÷ th«ng tin ®i mµ

cßn cã thÓ kiÓm so¸t th«ng tin cña c¸c tr¹m kh¸c. NÕu thÊy tr¹m chuÈn bÞ

nhËn Token bÞ lçi nã sÏ kh«ng gi÷ Token cho tr¹m nµy, hoÆc nÕu token

kh«ng ®-îc göi (cã nghÜa lµ tr¹m token bÞ lçi) th× 1 tr¹m nµo ®ã sÏ tù t¹o ra

token ®Ó ®¶m b¶o ho¹t ®éng cña hÖ thèng lµ th«ng suèt.

2.4.3. CDMA/ CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)

Trong ph-¬ng ph¸p nµy, c¸c tr¹m ®Òu ®-îc truy nhËp bus mµ kh«ng cã

1 sù kiÓm so¸t nµo. Nguyªn t¾c ho¹t ®éng ®-îc m« t¶ nh- sau:

+ Mçi tr¹m ®Òu c¶m nhËn ®-êng truyÒn (carier sense), chØ khi ®-êng truyÒn

rçi th× míi ®-îc truyÒn th«ng tin trªn ®ã.

Nguyãùn Kim AnÏ h & Nguyãùn Maûnh Haì - Tæû âäüng hoïa - BKÂN

17

Chæång 1. Lyï thuyãút chung vãö manû g truyãön thäng trong cäng nghiãûp

+ Do ®é trÔ cña sù lan truyÒn mµ vÉn x¶y ra tr-êng hîp lÆp 2 hay nhiÒu

tr¹m cïng ®-a th«ng tin lªn ®-êng truyÒn (h×nh....) vµ khi ph¸t c¸c tr¹m

nµy vÉn ph¶i c¶m nhËn xem cã x¶y ra xung ®ét kh«ng (Collision Detection)

n1

n2

n4

n3

H×nh 1.19. NhiÒu tr¹m nhËn cïng göi th«ng tin lªn ®-êng truyÒn

+ Khi hai hay hiÒu tr¹m nhËn cïng ®-a th«ng tin lªn ®-êng truyÒn (tøc

xung ®ét x¶y ra) th× c¸c tr¹m nµy ®Òu ph¶i huû bá b¶n tin göi cña m×nh

(h×nh...)

n1

n2

n4

n3

H×nh 1.20. C¸c th«ng b¸o göi bÞ huû bá

+ Chê trong thêi gian ngÉu nhiªn c¸c tr¹m nµy sÏ göi l¹i th«ng b¸o

n1 n2 n4

n3

H×nh 1.21. Tr¹m n1 göi th«ng b¸o

Thùc tÕ viÖc ph¸t hiÖn xung ®ét ®-îc thùc hiÖn b»ng c¸ch so s¸nh tÝn

hiÖu ph¸t vµ tÝn hiÖu ph¶n håi. Trong tr-êng hîp cã xung ®ét th× c¸c tr¹m

nµy lËp tøc kh«ng ph¸t n÷a, vµ c¸c tr¹m nhËn th× kh«ng nhËn ®-îc byte kÕt

thóc cña khung truyÒn nªn coi nh- th«ng b¸o nµy bÞ huû bá.

Nguyãùn Kim AnÏ h & Nguyãùn Maûnh Haì - Tæû âäüng hoïa - BKÂN

18

Chæång 1. Lyï thuyãút chung vãö manû g truyãön thäng trong cäng nghiãûp

¦u ®iÓm cña ph-¬ng ph¸p nµy lµ ®¬n gi¶n vµ linh ho¹t nh-ng kh«ng

phï hîp víi c¸c hÖ thèng m¹ng cÊp thÊp do tÝnh kh«ng æn ®Þnh vÒ thêi gian

®¸p øng.

2.4.4. CSMA/ CA (Carrier Sense Multiple with Collision Avoidance)

Ph-¬ng ph¸p nµy còng gièng ph-¬ng ph¸p CSMA/ CD, nh-ng chóng

sö dông ph-¬ng ph¸p m· ho¸ bit thÝch hîp ®Ó khi x¶y ra xung ®ét 1 tÝn hiÖu

nµy sÏ lÊn ¸t tÝn hiÖu kiÓm tra. VÝ dô:

n1

n2

n3

A

C

B

X

a. n1 vµ n3 cïng ph¸t

n1

n2

n3

A

C

B

b. n1 liªn tôc ph¸t vµ n3 dõng ph¸t

H×nh 1.22. Nguyªn lÝ ho¹t ®éng cña CDMA/CA

Ph-¬ng ph¸p nµy ra ®êi ®· c¶i thiÖn ®-îc tÝnh n¨ng thêi gian thùc mµ

ph-¬ng ph¸p CSMA/ CD gÆp ph¶i.

2.5. C¸c giao thøc c«ng nghiÖp (Industrial Protocol)

2.5.1. Kh¸i niÖm giao thøc (Protocol)

+ Trong qu¸ tr×nh trao ®æi th«ng tin trªn m¹ng, c¸c ®èi t¸c truyÒn th«ng cÇn

gäi lµ giao thøc, giao thøc chÝnh lµ c¬ së cho viÖc thùc hiÖn vµ sö dông c¸c

dÞch vô truyÒn th«ng.

+ Quy ®Þnh mét giao thøc bao gåm c¸c phÇn sau:

- Khëi t¹o: PhÇn nµy khëi t¹o c¸c th«ng sè cña giao thøc vµ b¾t ®Çu

truyÒn d÷ liÖu trªn ®-êng truyÒn

Nguyãùn Kim AnÏ h & Nguyãùn Maûnh Haì - Tæû âäüng hoïa - BKÂN

19

Chæång 1. Lyï thuyãút chung vãö manû g truyãön thäng trong cäng nghiãûp

- T¹o khung vµ ®ång bé khung: PhÇn nµy ®Þnh nghÜa thêi ®iÓm khëi ®Çu

vµ thêi ®iÓm kÕt thóc cña khung ®Ó bªn nhËn cã thÓ ®ång bé d÷ liÖu khi

nhËn.

- §iÒu khiÓn luång d÷ liÖu: ®Ó ®¶m b¶o r»ng víi tèc ®é nµy th× bªn thu cã

thÓ nhËn sè liÖu mµ kh«ng bÞ thiÕu.

- §iÒu khiÓn truy cËp ®-êng truyÒn: øng dông truyÒn b¸n song c«ng

- Söa lçi: C¸c kÝ thuËt ngµy nay sö dông söa lçi tæng khèi vµ CRC.

- §iÒu khiÓn Time Out: ¸p dông víi c¸c bé truyÒn khi nã kh«ng nhËn

®-îc d÷ liÖu trong kho¶ng thêi gian ®Þnh tr-íc vµ bé nhËn kh«ng thÓ

nhËn ®-îc c¸c b¶n tin tr-íc ®ã.

2.5.2.Giao thøc c«ng nghiÖp

• C¸c yªu cÇu ®èi víi c¸c Protocol c«ng nghiÖp.

- DÔ dµng cho c¸c hÖ thèng xö lÝ: Møc ®é yªu cÇu cña c¸c hÖ thèng

chän c¸c giao thøc ®¬n gi¶n ch¼ng h¹n giao thøc ASCII.

- TÝnh b¶o toµn d÷ liÖu khi truyÒn lµ cao: Trong m«i tr-êng c«ng nghiÖp

cã rÊt nhiÒu nhiÔu ®iÖn tõ, cÇn thiÕt ph¶i truyÒn sè liÖu sao cho kh«ng cã

lçi, giao thøc ®-îc chän ph¶i cã kh¶ n¨ng kiÓm so¸t lçi hiÖu qu¶ ch¼ng

h¹n nh- ph-¬ng ph¸p so¸t lçi CRC.

- ChuÈn ho¸ c¸c giao thøc: XuÊt ph¸t tõ yªu cÇu trao ®æi th«ng tin gi÷a

c¸c ®èi t¸c trao ®æi th«ng tin (PLC, PC ...) ®-îc s¶n xuÊt bëi c¸c h·ng

kh¸c nhau, cÇn thiÕt ph¶i cã giao thøc truyÒn th«ng c«ng nghiÖp chung,

ch¼ng h¹n MobBus.

- Tèc ®é truy cËp c¸c th«ng sè cao: Yªu cÇu viÖc cËp nhËt c¸c th«ng sè tõ

c¸c thiÕt bÞ tr-êng nèi tiÕp nhau lµ gÇn nh- ®ång thêi.

Mét sè c¸c giao thøc c«ng nghiÖp ®iÓn h×nh nh-: ASCII, Modbus, Can...sÏ

®-îc xÐt trong phÇn m¹ng cña Simatic-net

Nguyãùn Kim AnÏ h & Nguyãùn Maûnh Haì - Tæû âäüng hoïa - BKÂN

20