1.1 Mạng truyền thông công nghiệp

       Mạng truyền thông công nghiệp là xương sống cho bất kỳ kiến ​​trúc hệ thống tự động hóa nào vì nó cung cấp một phương tiện trao đổi dữ liệu một cách mạnh mẽ, với khả năng kiểm soát dữ liệu và tính linh hoạt để kết nối các thiết bị khác nhau. Với việc sử dụng các mạng truyền thông kỹ thuật số độc quyền trong các ngành công nghiệp trong thập kỷ qua đã dẫn đến việc cải thiện độ chính xác và tính toàn vẹn của tín hiệu kỹ thuật số đầu cuối.

1.2 Mạng truyền thông công nghiệp là gì?

        Mạng truyền thông công nghiệp (Industrial Communication Network) hay mạng công nghiệp là một khái niệm chung chỉ các hệ thống mạng truyền thông số, truyền bit nối tiếp nhằm mục đích ghép nối các thiết bị công nghiệp giúp các thiết bị có thể giao tiếp được với nhau và kiến tạo thành một mạng lưới, một hệ thống đồng nhất có sự phân cấp và được kiểm soát chặt chẽ. Với các hệ thống truyền thông công nghiệp hiện nay cho phép liên kết mạng ở nhiều mức, nhiều cấp khác nhau: từ các cảm biến, cơ cấu chấp hành (thuộc phân cấp hiện trường) cho đến các máy tính điều khiển, thiết bị quan sát, máy tính điều khiển giám sát và các máy tính cấp điều hành xí nghiệp, quản lý công ty.

Các mang truyền thông:

1. Mạng truyền thông công nghiệp Modbus
2. Mạng truyền thông Profibus
3. Mạng truyền thông nối tiếp
4. Mạng truyền thông công nghiệp DeviceNet 

1.2 Mạng truyền thông công nghiệp

Vai trò mạng truyền thông

    Sử dụng mạng truyền thông công nghiệp, đặc biệt là bus trường để thay thế cách nối điểm-điểm cổ điển giữa các thiết bị công nghiệp mang lại hàng loạt những lợi ích như sau:

• Đơn giản hóa cấu trúc liên kết giữa các thiết bị công nghiệp: Một số lượng lớn các thiết bị thuộc các chủng loại khác nhau được ghép nối với nhau thông qua một đường truyền duy nhất.
  Tiết kiệm dây nối và công thiết kế, lắp đặt hệ thống: Nhờ cấu trúc đơn giản, việc thiết kế hệ thống trở nên dễ dàng hơn nhiều. Một số lượng lớn cáp truyền được thay thế bằng một đường duy nhất, giảm chi phí đáng kể cho nguyên vật liệu và công lắp đặt.
  Nâng cao độ tin cậy và độ chính xác của thông tin: Khi dùng phương pháp truyền tín hiệu tương tự cổ điển, tác động của nhiễu dễ làm thay đổi nội dung thông tin mà các thiết bị không có cách nào nhận biết.
• Nhờ kỹ thuật truyền thông số, không những thông tin truyền đi khó bị sai lệch hơn, mà các thiết bị nối mạng còn có thêm khả năng tự phát hiện lỗi và chẩn đoán lỗi nếu có. Hơn thế nữa, việc bỏ qua nhiều lần chuyển đổi qua lại tương tự-số và số-tương tự nâng cao độ chính xác của thông tin.
  Nâng cao độ linh hoạt, tính năng mở của hệ thống: Một hệ thống mạng chuẩn hóa quốc tế tạo điều kiện cho việc sử dụng các thiết bị của nhiều hãng khác nhau. Việc thay thế thiết bị, nâng cấp và mở rộng phạm vi chức năng của hệ thống cũng dễ dàng hơn nhiều. Khả năng tương tác giữa các thành phần (phần cứng và phần mềm) được nâng cao nhờ các giao diện chuẩn.
• Đơn giản hóa/tiện lợi hóa việc tham số hóa, chẩn đoán, định vị lỗi, sự cố của các thiết bị : Với một đường truyền duy nhất, không những các thiết bị có thể trao đổi dữ liệu quá trình, mà còn có thể gửi cho nhau các dữ liệu tham số, dữ liệu trạng thái, dữ liệu cảnh báo và dữ liệu chẩn đoán. Các thiết bị có thể tích hợp khả năng tự chẩn đoán, các trạm trong mạng cũng có thể có khả năng cảnh giới lẫn nhau.
• Việc cấu hình hệ thống, lập trình, tham số hóa, chỉnh định thiết bị và đưa vào vận hành có thể thực hiện từ xa qua một trạm kỹ thuật trung tâm.Mở ra nhiều chức năng và khả năng ứng dụng mới của hệ thống.
• Sử dụng mạng truyền thông công nghiệp cho phép áp dụng các kiến trúc điều khiển mới như điều khiển phân tán, điều khiển phân tán với các thiết bị trường, điều khiển giám sát hoặc chẩn đoán lỗi từ xa qua Internet, tích hợp thông tin của hệ thống điều khiển và giám sát với thông tin điều hành sản xuất và quản lý công ty.

Các mạng truyền thông phỗ biến hiện nay

1. Mạng truyền thông công nghiệp Modbus , Mạng truyền thông công nghiệp

Modbus là một giao thức hệ thống mở có thể chạy trên nhiều lớp vật lý. Nó là giao thức được sử dụng rộng rãi nhất trong các ứng dụng điều khiển công nghiệp.

 

      Đây là một kỹ thuật giao tiếp nối tiếp cung cấp mối quan hệ chủ/tớ để giao tiếp giữa các thiết bị được kết nối trên mạng. Nó có thể được thực hiện trên bất kỳ cáp truyền dẫn nào, nhưng được sử dụng phổ biến nhất với 2 loại cáp: RS232 và RS485.
       Modbus nối tiếp với RS232 hoặc RS485 (dưới dạng các lớp vật lý) tạo điều kiện kết nối các thiết bị trên mạng Modbus với bộ điều khiển (như PLC). Nó có thể giao tiếp giữa một chủ và lên tới 247 tớ với tốc độ truyền dữ liệu là 19,2 kbits/s.
        Một phiên bản mới hơn của Modbus RCP/IP sử dụng Ethernet làm lớp vật lý tạo điều kiện trao đổi dữ liệu giữa các PLC trong các mạng khác nhau. Nó không phân biệt loại mạng, luôn tạo điều kiện cho một phương thức truy cập và kiểm soát một thiết bị này bằng một thiết bị khác.

2. Mạng truyền thông Profibus     Mạng truyền thông công nghiệp

       Profibus là một trong những mạng truyền thông mở nổi tiếng và được triển khai rộng rãi. Các mạng này chủ yếu được sử dụng trong các lình vực tự động hóa quá trình và tự động hóa nhà máy. Nó phù hợp nhất cho các nhiệm vụ giao tiếp phức tạp và các ứng dụng quan trọng về thời gian.

Profibus có 3 phiên bản khác nhau là:

• Profibus-DP (phân cấp ngoại vi).

• Profibus-PA (tự động hóa quy trình).

• Profibus-FMS (đặc tả thông điệp Fieldbus).

3. Mạng truyền thông nối tiếp   Mạng truyền thông công nghiệp

        Giao tiếp nối tiếp là hệ thống giao tiếp cơ bản được sử dụng cho mọi bộ điều khiển như PLC. Giao tiếp này được thực hiện bằng cách sử dụng các tiêu chuẩn giao thức như RS232, RS422 và RS485. Trong đó, RS là viết tắt của từ tiêu chuẩn khuyến nghị, chỉ định các đặc điểm giao tiếp nối tiếp về các tính năng điện, cơ và chức năng.

      Các giao diện giao tiếp nối tiếp được tích hợp vào CPU hoặc mô đun xử lý (bộ điều khiển logic khả trình) hoặc nó có thể là một mô đun giao tiếp riêng. Các giao diện RS này chủ yếu được sử dụng để truyền dữ liệu ở tốc độ dữ liệu cao giữa các thiết bị từ xa (đầu đọc mã vạch, hệ thống camera, thiết bị vận hành,…) và PLC.

      Giao tiếp nối tiếp RS232 được thiết kế để hỗ trợ một máy phát và một máy thu.Chẳng hạn như giao tiếp giữa một máy tính và một bộ điều khiển. Chiều dài cáp tối đa có thể lên tới 15 mét. Các chuẩn giao tiếp nối tiếp RS 422 (1Tx, 10Rx) và RS485 (32Tx, 32Rx) được thiết kế để giao tiếp giữa một máy tính và nhiều bộ điều khiển. Các tiêu chuẩn này được giới hạn ở chiều dài 500m ( trong trường hợp RS422) và 200m (trong trường hợp RS485).

4. Mạng truyền thông công nghiệp DeviceNet    Mạng truyền thông công nghiệp

     Đây là dạng mạng bus hệ thống mở được phát triển dựa trên công nghệ CAN. Mạng này được thiết kế để kết nối các thiết bị cấp chấp hành (như cảm biến, công tắc, màn hình bảng điều khiển, đầu đọc mã vạch,..) với bộ điều khiển cấp cao hơn (như PLC) qua nền tảng giao thức CAN. Giao thức này có thể hỗ trợ tối đa 2048 thiết bị và tới 64 điểm.

      Giao thức này có ưu điểm là giảm chi phí đường dây bằng cách tích hợp tất cả các thiết bị trên cáp bốn dây bao gồm cả nguồn cấp và dữ liệu. Bởi nguồn cấp này có thể cấp trực tiếp cho các thiết bị chấp hành nên làm giảm các điểm kết nối vật lý. Mạng này được sử dụng phổ biến trong các ngành công nghiệp ô tô và bán dẫn.

 Mạng truyền thông công nghiệp Mạng truyền thông công nghiệp  Mạng truyền thông công nghiệp

Gia công cơ khí