Tìm hiểu về giao diện, giao thức các hệ thống mạng trong Công nghiệp

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG ------ NGUYỄN HOÀNG ĐỨC TÌM HIỂ

Trang 1

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

- -

NGUYỄN HOÀNG ĐỨC

TÌM HIỂU VỀ GIAO DIỆN GIAO THỨC CÁC HỆ THỐNG

MẠNG TRONG CÔNG NGHIỆP

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH

Thái nguyên, 10/2011

Trang 2

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

- -

NGUYỄN HOÀNG ĐỨC

TÌM HIỂU VỀ GIAO DIỆN GIAO THỨC CÁC HỆ THỐNG

MẠNG TRONG CÔNG NGHIỆP

CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÁY TÍNH

MÃ SỐ : 60 48 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS PHÍ MẠNH LỢI

Thái nguyên, 10/2011

Trang 3

i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi tên là : Nguyễn Hoàng Đức

Tôi cam đoan rằng, luận văn thạc sĩ “Tìm hiểu về giao diện, giao thức các

hệ thống mạng trong công nghiệp” là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các

thông tin, số liệu được sử dụng trong luận văn là trung thực và chính xác, những số liệu được sử dụng được chỉ rõ nguồn trích dẫn trong danh mục tài liệu tham khảo Kết quả nghiên cứu này chưa được công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào

từ trước đến nay

Thái nguyên, ngày 20/09/2011

Học viên

Nguyễn Hoàng Đức

Trang 4

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành chương trình cao học và viết luận văn này, tôi đã nhận được

sự hướng dẫn, giúp đỡ và góp ý nhiệt tình của quý thầy cô Trường Đại Học Công Nghệ Thông Tin và Truyền Thông, các Thầy trong Viện Công Nghệ Thông Tin Việt Nam

Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến Tiến sĩ Phí Mạnh Lợi đã dành rất nhiều thời gian và tâm huyết hướng dẫn nghiên cứu và giúp tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp Nhân đây, tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại Học Công Nghệ Thông Tin và Truyền Thông – Đại học Thái Nguyên đã tạo rất nhiều điều kiện để tôi học tập và hoàn thành tốt khóa học

Mặc dù tôi đã có nhiều cố gắng hoàn thiện luận văn bằng tất cả sự nhiệt tình

và năng lực của mình, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được những đóng góp quí báu của quí thầy cô và các bạn

Thái nguyên, tháng 10 năm 2011

Học viên

Nguyễn Hoàng Đức

Trang 5

1.1 Hệ thống SCADA và phân cấp quản lý 3 1.2 Chức năng và một số giao thức chuẩn áp dụng trong hệ thống SCADA: 4 1.2.1 Chức năng chính của hệ thống SCADA: 4 1.2.2 Một số giao thức chuẩn áp dụng trong hệ thống SCADA: 5 1.3 Các thành phần của một hệ điều khiển phân tán 5 1.3.1 Cấu hình cơ bản 5 1.3.2 Trạm điều khiển cục bộ 6 1.3.3 Bus trường và các trạm vào/ra từ xa 8 1.3.4 Trạm vận hành 9 1.3.5 Trạm kỹ thuật và các công cụ phát triển 11 1.3.6 Bus hệ thống 12 1.4 Phân loại các hệ DCS 13 1.4.1 Các hệ DCS truyền thống 13 1.4.2 Các hệ DCS trên nền PLC 14 1.4.3 Các hệ DCS trên nền PC 16 1.4.4 DCS trên cơ sở RTU, PLC và IED 17 1.5 Các vấn đề kỹ thuật 17 1.6 Xử lý thời gian thực và xử lý phân tán 18 1.6.1 Hệ thống thời gian thực 18 1.6.2 Xử lý thời gian thực 19 1.6.3 Hệ điều hành đa nhiệm và các ứng dụng thời gian thực 20 1.6.4 Xử lý phân tán 21 1.7 Đồng bộ hóa trong xử lý phân tán 22 1.7.1 Đồng bộ hóa các tín hiệu vào/ra 22

Trang 6

1.7.2 Đồng bộ hóa thời gian 23

2.1 Truyền tin nối tiếp 24 2.1.1 Truyền tin nối tiếp dị bộ 24 2.1.2 Truyền tin nối tiếp đồng bộ 25 2.2 Tín hiệu đơn và tín hiệu vi sai: 26 2.1.1 Truyền dẫn sử dụng tín hiệu đơn (Single-Ended) 26 2.1.2 Truyền dẫn sử dụng tín hiệu vi sai (Differential) 27 2.1.3 Khả năng chống nhiễu giữa tín hiệu đơn và tín hiệu vi sai 27 2.3 Đơn truy cập và đa truy cập 27 2.3.1 Đa truy cập trên giao diện RS485 28 2.3.2 Đa truy cập CSMA/CD 29 2.3.3 Đa truy cập CSMA/CA 30 2.3.4 Đa truy cập CDMA 30 2.3.5 Giả ngẫu nhiên, nén phổ và thông tin trái phổ 31 2.4 Cấu hình mạng: Star, Ring, Bus, Optical Cable 36 2.4.1 Cấu hình mạng Star 36 2.4.2 Cấu hình mạng Ring 37 2.4.3 Cấu hình mạng Bus 38 2.4.4 Optical Cable 38 2.5 Giao diện và giao thức: 42 2.6 Giao diện 42 2.6.1 Giao diện RS232 42 2.6.2 Giao diện RS485 45 2.6.2.1 Đặc điểm giao diện RS485 45 2.6.2.2 Khả năng kết nối: 46 2.6.2.3 Mạng truyền nhận RS-485 47 2.6.3 Sự khác nhau cơ bản giữa RS 232 và RS 485 48 2.6.4 Kết nối dùng chuẩn X.25 48 2.6.5 Ethernet 49 2.6.5.1 Ethernet là gì ? 49 2.6.5.2 Hệ thống Ethernet 50 2.6.5.3 Sự ra đời chuẩn Ethernet 50 2.6.5.4 Các thành phần của Ethernet 51

Trang 7

Chương 3 : Hệ thống mạng công nghiệp và ứng dụng xây dựng bộ cảnh

3.1 Mạng truyền thông công nghiệp là gì? 79 3.2 Phân loại và đặc trưng các hệ thống mạng công nghiệp 80 3.2.1 Các lớp dưới cùng (cấp chấp hành) 80 3.2.2 Lớp giữa (Điều khiển) 82 3.2.3 Lớp trên cùng (quản lý) 83 3.2.4 Lớp Scada 84 3.3 An toàn trong mạng 85 3.4 Ứng dụng xây dựng bộ cảnh báo 32 kênh sử dụng giao diện

PHẦN KẾT LUẬN 95

Trang 8

KIẾN NGHỊ NHỮNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 96 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO 98

Trang 9

iv

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt Chữ đầy đủ, nghĩa

LCS Local control station ; Trạm điều khiển cục bộ

LCU local control unit ; Khối điều khiển cục bộ

OS operator station, trạm vận hành

ES engineering station, Trạm kỹ thuật

PS process station, trạm quá trình(xử lý)

CPU Center Processing Unit; Bộ xử lý trung tâm

DCS Distributed Control Systems; Hệ thống điều khiển phân tán

COP Character Oriented Protocol; Giao thức truyền tin dạng ký tự

BOP Bit (Binary) Oriented Protocol ; Giao thức truyền tin dạng Bít

OSI Reference Model for Open Systems Interconnection

Mô hình tham chiếu cho việc kết nối các hệ thống mở

SCADA Supervisory Control and Data Acquisition

Hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu RTU Remote Terminal Unit ; Là một thiết bị được điều khiển bằng bộ vi xử lý

PLC Programmable Logic Controller

là một thiết bị được điều khiển bằng chương trình (phần mềm) I/O (In put/Out put)

ECC Error checking and correcting ; Kiểm tra lỗi và sửa lỗi

DTE Data Terminal Equipement ; Thiết bị đầu cuối dữ liệu

DCE Data Communication Equipement; Thiết bị đầu cuối viễn thông

TCP/IP Transmission Control Protocol/ Internet Protocol

Giao thức điều khiển/ Giao thức Internet CRC Cyclic Redundancy Check ; Phương pháp mã đa thức hay mã vòng

SSC Spread Spectrum Communication - Thông tin trải phổ

PR Pseudo Random - Giả ngẫu nhiên

GPS Global Positioning Systeem - Hệ thống định vị toàn cầu (USA)

GLONASS Глoбальная Нaвигационная Спутниковая Система –

Hệ thống dẫn đường vệ tinh toàn cầu (Liên xô/Nga) CDMA Code Division Multiple Access ; đa truy nhập (đa người dùng) phân chia theo mã

CSMA/CD Carrier sense Multiple Access with Collision Detect

đa truy cập nhận biết sóng mang, phát hiện xung đột CSMA/CA Carrier sense Multiple Access with Collision Avoidance

đa truy cập nhận biết sóng mang , tránh xung đột LAN Local Area Network – Mạng cụ bộ

Trang 10

Wireless LAN LAN không dây

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình Nội dung Trang

Hình 1.1 Tổng quan hệ thống SCADA 4 Hình 1.2 Cấu hình cơ bản của một hệ điều khiển phân tán 6 Hình 1.3 Một số hình ảnh tủ điều khiển DCS 9 Hình 1.4 Các phương pháp bố trí trạm vận hành 10 Hình 1.5 Cấu hình tiêu biểu một hệ điều khiển phân tán hiện đại 12 Hình 1.6 Các thành phần chức năng chính của một PLC 15 Hình 2.1 Khả năng chống nhiễu giữa truyền tín hiệu đơn và tín hiệu vi sai 27 Hình 2.2 Phổ rời rạc của dãy bít số liệu 31 Hình 2.3 Phổ liên tục của dãy giả ngẫu nhiên PN và PND 33

Hình 2.5 Các trường hợp trải phổ và nén phổ 34 Hình 2.6 Tạo kênh liên lạc bằng dãy giả ngẫu nhiên 35

Hình 2-9 Cấu trúc mạng hình tuyến 38

Hình 2.12 Đường truyền cân bằng 46 Hình 2.13 Đường truyền không cân bằng 46 Hình 2.14 Sơ đồ giao thức Master/Slave 47 Hình 2.15 Kết nối WAN dùng mạng X25 48 Hình 2.16 Liên kết dữ liệu giữa DTE và DCE 52 Hình 2.17 Các cấu hình liên kết dữ liệu 53

Trang 11

data error !!! can't not

read

Trang 12

read

Trang 13

read

Trang 14

read

Trang 15

read

Trang 17

read

Trang 18

read

Trang 19

read

Trang 20

read

Trang 21

read

Trang 22

read

Trang 23

read

Trang 24

read

Trang 26

read

Trang 27

read

Định dạng
Số trang	27
Dung lượng	568,67 KB