Chiến lược cung cấp hệ thống cáp quang ứng dụng trong công nghiệp Lần đầu tiên hệ thống trao đổi tín hiệu bằng cáp quang hoặc cáp đồng trục hay cáp xoắn đôi, gọi là Ethernet, xuất hiện
Trang 1Chiến lược cung cấp hệ thống cáp quang ứng dụng trong công nghiệp
Lần đầu tiên hệ thống trao đổi tín hiệu bằng cáp quang hoặc cáp đồng trục hay cáp xoắn đôi, gọi là Ethernet, xuất hiện vào những năm 1970, giao thức mạng cục bộ này được xem như một cách truyền thông tin ở cấp cơ sở với tốc độ cao hơn và có thể trao đổi lượng lớn dữ liệu cũng ở tốc độ tốt hơn Dung lượng lớn và tốc độ cao này của hệ thống trao đổi tín hiệu với mạng Ethernet là một giải pháp hoàn hảo cho mạng lưới cục bộ vì trong những trường hợp này, đa số người sử dụng phải dùng cùng một mạng lưói để chia
sẻ thông tin
Máy tính cá nhân là hệ thống lý
tưởng để thiết lập hệ trao đổi
Ethernet, một số mạng lưới công
nghiệp cấp thấp ví dụ như
DeviceNet hoặc PROFIBUS, là các
giao thức truyền thống phù hợp
nhất để quản lý dữ liệu đầu ra cũng
như các dữ liệu đầu vào và cung
cấp dữ liệu này cho việc điều khiển
các máy móc thiết bị trong nhà
máy Để hỗ trợ các thiết bị này hoạt
động khi chế tạo một bộ chuyển mạch, giao thức điều khiển cho phép chuyển giao dữ liệu, hoặc giao thức mạng chung trên toàn cầu (TCP/IP) cung cấp một bộ các dịch vụ để các thiết bị này có thể liên kết thông qua mạng lưới hệ thống Ethernet Giao thức TCP/IP đang ngày càng phổ biến và được sử dụng rất rộng rãi, hầu như trong tất cả các hệ điều hành máy tính hiện nay và mạng nội bộ cụ thể là hệ thống phân phối thông tin nội bộ Khi kết nối với các tầng thiết bị tương thích, hệ thống phân phối này mở rộng phạm vi các trạm trung chuyển và cho phép các trạm này kết nối với nhau,
từ hệ quản lí cấp cao tới các đối tác trên toàn thế giới và các tổ chức đối ngoại Mục đích của vấn đề này là hiển thị dữ liệu và tình trạng máy móc
Nó cũng có thể được sử dụng cho các chương trình bảo dưỡng, giám sát điều khiển, lưu giữ các sự kiện, báo động và dự phòng liên kết cho các giao thức điều khiển
Trang 2Lựa chọn giao thức
Ethernet đang nhanh chóng trở thành mạng lưới tốt nhất cho nhiều ứng dụng điều khiển trong công nghiệp ở cấp cao như kết nối tầng PLCs, máy tính và
hệ màn hình hiển thị HMI Các phiên bản của kỹ thuật Ethernet rất đa dạng phong phú, nó có giá trị sử dụng trong công nghiệp bao gồm địa chỉ EtherNet/IP và Modbus TCP Dữ liệu thay đổi khi sử dụng Ethernet dựa trên một mô hình liên kết chuẩn “chủ - khách”, bằng rất nhiều thiết bị thành phần Dữ liệu đầu vào, dữ liệu đầu ra và tình trạng thiết bị - các thông tin cần thiết đảm bảo cho quá trình hoạt động liên tục, hiệu suất điều khiển của các tầng thiết bị - được truyền đi từ một thiết bị điều khiển tới một hoặc nhiều địa chỉ ở tầng PLCs, và sau đó xử lí dữ liệu và truyền dữ liệu này đến máy tính cá nhân hay các thiết bị đã được xác định ở mức cao hơn
Ưu điểm cơ bản nhất trong việc sử dụng mạng Ethernet trong công nghiệp là khả năng liên kết và xử lí dữ liệu nhanh chóng và chuyển tới máy tính cá nhân hay hệ PLC hoặc tới bất cứ đâu trên thế giới Sử dụng mạng lưới
Trang 3Ethernet này, các thiết bị có thể dùng chung một địa chỉ IP được sắp xếp theo hệ thống, vì thế người sử dụng có thể nhìn thấy địa chỉ này trên kết cấu của hệ thống Ưu điểm mang tính quyết định của việc sắp xếp này là sử dụng một mạng lưới có khả năng xử lí được mọi thông tin trong các doanh nghiệp
Cùng mạng lưới, nhiều thông tin
Trong các giao thức khác nhau dựa trên kĩ thuật Ethernet (như EtherNet/IP
và Modbus TCP) sử dụng cùng một lớp địa chỉ vật lí và chúng có thể điều khiển được trên cùng hệ cáp, chúng không nhất thiết phải liên thông với các địa chỉ khác nhau Nhiều thông tin và các giao thức viễn thông xác định rõ
sự khác biệt của mỗi hệ thống này, vì thế loại thiết bị Modbus TCP không thể liên kết với thiết bị EtherNet/IP Điều này có thể ví như trường hợp hai người cố gắng nói chuyện với nhau nhưng nói bằng hai loại ngôn ngữ khác nhau – trong đó cả hai cùng sử dụng một đường dây âm thanh, nhưng các qui tắc về ngôn ngữ của họ không giống nhau Một hạn chế khác của mạng Ethernet là nó không có khả năng liên kết nguồn với các tín hiệu trên cùng một đường cáp quang
Lớp địa chỉ vật lí của mạng Ethernet tạo điều kiện thuận lợi cho việc trao đổi khối lượng lớn dữ liệu và cho phép một số thiết bị kết nối với các thiết bị khác qua một khoảng cách rất lớn Độ rộng băng thông của hệ thống mạng này khoảng 100Mbaud, nó có thể điều khiển số lượng lớn dữ liệu dư thừa và truy cập tốc độ nhanh tới các thiết bị cá nhân Tuy nhiên, hầu hết lượng dữ liệu luân chuyển này đều phải được ưu tiên và sự ưu tiên này được thiết lập thông qua bộ chuyển đổi Ethernet
Trang 4Không giống với các mạng
lưới cấp thấp, mỗi thiết bị sử
dụng mạng Ethernet phải
được kết nối thông qua một
bộ chuyển đổi để đưa các
thiết bị truy cập vào mạng
lưới đang sử dụng Điều này
được biết như một chuẩn
mực trong mô hình tô-pô
Các bộ chuyển đổi này bao
gồm yếu tố phần mềm để
phân chia dữ liệu, giới hạn
băng thông tới vùng ưu tiên
cho phép duy nhất các dữ
liệu theo yêu cầu được phép
truyền với tốc độ cao Có quan điểm cho rằng mạng Ethernet là bộ phận ít đắt tiền hơn so với mạng cấp độ thấp, chi phí phải tốn thêm cho các bộ chuyển đổi còn nhiều hơn so với lợi ích thu được từ mạng Ethernet Thực tế này cho thấy, thời gian bổ sung khi định dạng các địa chỉ của thiết bị truy cập trên hệ thống sẽ lâu hơn và mỗi thiết bị có phần lõi riêng biệt, phần này
sẽ nối trực tiếp thông qua bộ chuyển đổi Điều này chứng minh khả năng tương thích và tính ưu việt của hệ thống mạng Ethernet với các hệ thống mạng phức tạp khác, và cả những hệ thống máy móc thiết bị cung cấp dữ liệu trọng điểm trong các phân xưởng và nhà máy lớn Mặc dù việc sử dụng mạng Ethernet như một mạng lưới duy nhất và thông suốt trong hệ thống các phân xưởng mang lại nhiều lợi ích đáng kể, nhưng
hệ mạng cấp thấp vẫn còn nhiều ứng dụng nổi trội trong sản xuất công nghiệp Nhận định trước hết dựa trên thực tế về sự đa dạng phong phú của các sản phẩm thích ứng với các hệ thống máy móc thiết bị khác nhau khi sử dụng hệ mạng cấp độ thấp và kĩ thuật sử dụng cũng tương thích với các hệ thiết bị máy móc
Mạng lưới cấp thấp cũng cho phép sử dụng một đường truyền tô-pô, ở đó các thiết bị có thể kết nối với tất cả các thiết bị khác (theo dãy hoặc chuỗi) khác với mạng Ethernet buộc phải sử dụng bộ chuyển đổi và các đường dây phụ Một số người sử dụng tốc độ truy cập nhanh thay thế cho việc thiết lập trạng thái làm giảm bớt thời gian kết nối với các địa chỉ của mỗi thiết bị thành phần và như thế sẽ giảm bớt chi phí phụ Xét về cơ bản thì người sử dụng phải xác định điều gì là quan trọng hơn: đó là việc cho phép các dữ
Trang 5liệu truy cập với tốc độ nhanh tại mọi thời điểm, tại mọi nơi trên toàn thế giới, hay việc lựa chọn phổ cập sản phẩm và giảm bớt vốn đầu tư ban đầu
Lựa chọn tốt nhất cho tất cả các hệ thống
Giờ đây người sử dụng có cơ hội trải nghiệm hệ thống tốt nhất trong các hệ thống mạng lưới bằng cách thuê một số cổng kết nối có nhiệm vụ gửi các dữ liệu cấp thấp lên đường truyền mạng Ethernet Giải pháp này đặc biệt hữu ích cho phần lớn các công ty hiện tại đang sử dụng mạng lưới cấp độ thấp thông qua hệ chuyển đổi thông thường, tuy nhiên, hệ này phải bao gồm cả những đường liên kết của mạng Ethernet và sau đó cho phép dữ liệu truy cập tới bộ chuyển đổi làm việc trực tiếp với hệ thống mạng này khi nó đang kết nối với đường truyền Ethernet Hơn nữa người sử dụng có thể tiếp cận các loại dữ liệu thành phần thông qua máy tính cá nhân trên đường Internet mà không cần địa chỉ IP cho mỗi thiết bị
Một sự tiến bộ khác tích hợp trong hệ thống là các mô-đun đầu vào và đầu ra được sử dụng trong các bộ chuyển đổi Ethernet Việc hợp nhất giữa bộ chuyển đổi này và các mô-đun phủ nhận các yêu cầu kết nối của tất cả các thiết bị với bộ chuyển đổi Ethernet riêng biệt, điều này cũng cho phép thiết
bị kết nối với đường truyền tô-pô Kĩ thuật này hay các kĩ thuật khác đã và đang dần dần trở nên phát triển hơn, hoàn thiện hơn giúp cho người sử dụng
có thể vượt qua những rào cản và hạn chế khi sử dụng hệ thống Ethernet Ngoài ra, hiện nay chúng còn cho phép ngày càng nhiều các công ty tận dụng cơ hội thu lợi nhuận từ việc sử dụng Ethernet trong môi trường tự động hóa
Ethernet đang ngày càng trở thành mạng lưới được ưa thích với nhiều ứng dụng điều khiển trong công nghiệp cao cấp Với mạng lưới mang tính công nghiệp này, dữ liệu trong mọi quá trình có thể kết nối một cách nhanh chóng tới các máy tính cá nhân hay hệ PLC ở bất cứ đâu trên thế giới
