ĐỀ TÀI: TỔNG QUAN VỀ MTTCN VÀ HỆ SCADA HÃNG

Cùng với sự phát triển của các hệ thống hiện đại có các thiết bị ứng dụng công nghệ tân tiến thì vấn đề quản lý, giám sát và điều khiển vận hành hệ thống điện cũng không ngừng phát triển

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA ĐIỆN

TIỂU LUẬN CUỐI KHÓA

NGÀNH: MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP

Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, tự động hóa sản xuất đã

và đang trở thành một yêu cầu cấp thiết đối với hầu hết các lĩnh vực Việc điều khiển, giám sát, vận hành dễ dàng các hệ thống tự động sẽ mang lại hiệu quả cao trong sản xuất, đồng thời giảm được chi phí Do đó cần một đội ngũ nhân viên kỹ thuật lành nghề để có thể đáp ứng được yêu cầu công việc, không ngừng cập nhật kiến thức để

có thể khai thác tối đa các thiết bị một cách hiệu quả nhất

Cùng với sự phát triển của các hệ thống hiện đại có các thiết bị ứng dụng công nghệ tân tiến thì vấn đề quản lý, giám sát và điều khiển vận hành hệ thống điện cũng không ngừng phát triển với sự trợ giúp đắc lực của các thiết bị tự động, thiết bị truyền tin và thiết bị điều khiển từ xa, các hệ thống giám sát điều khiển Một trong các hệ thống trợ giúp đắc lực đó là hệ thống giám sát và điều khiển thu thập dữ liệu SCADA Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế, của quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa, các sản phẩm công nghệ yêu cầu phải tinh sảo, chất lượng đáp ứng được như cầu của người tiêu dùng Để làm được điều đó người kỹ sư phải không ngừng nghiên cứu, tìm hiểu, nắm bắt sự phát triển của xã hội Trong học kì này nhóm em được giao tìm hiểu MTTCN và Hệ SCADA của hãng SCHNEIDER dưới sự hướng dẫn của thầy TS NGUYỄN KIM ÁNH Do còn chưa có kinh nghiệm nên không thể ránh được những thiếu sót, mong thầy có thể đóng góp ý kiến cho nhóm em

Em xin chân thành gởi lời cảm ơn đến thầy TS NGUYỄN KIM ÁNH đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ, tạo điều kiện và giúp đỡ nhóm em hoàn thành bài tiểu luận cuối khóa này

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU i

MỤC LỤC ii

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ, BẢNG VÀ SƠ ĐÒ iii

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SCADA CÔNG NGHIỆP HÃNG SCHNEIDER 1

1.1 Lịch sử phát triển 1

1.2 Mô hình phân cấp 1

1.2.1 Cấp hiện trường 2

1.2.2 Cấp điều khiển 3

1.2.3 Cấp điều khiển và giám sát 3

1.2.4 Cấp công ty 4

1.3 Phân loại và các đặc điểm kĩ thuật chính của các dòng PLC 4

1.3.1 PLC Modicon M221 4

1.3.2 PLC Modicon M238 5

1.3.3 PLC Modicon M241, M251 6

1.3.4 PLC Modicon M258 7

1.3.5 PLC Modicon M340 8

1.3.6 PLC Quantum 9

1.3.7 PLC Twido 10

1.3.8 PLC Premium 11

1.4 Các chuẩn giao thức 12

1.4.1 Ethernet TCP/IP 12

1.4.2 Modbus 14

1.4.3 CANopen 15

1.5 Các thiết bị hỗ trợ kết nối 16

1.5.1 Cáp dẫn 16

1.5.2 ConneXium ( Thiết bị định tuyến, chuyển mạch) 18

1.5.3 FactoryCast Gateway (Cổng nối) 19

1.5.4 FactoryCast (Cổng Web Ethernet công nghiệp và HMI) 20

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN PHẦN MỀM SỬ DỤNG CHO LẬP TRÌNH VÀ THIẾT

2.1 Tổng quan về phần mềm sử dụng cho lập trình 21

2.2 Phần mềm Twido Software 21

2.2.1 Tổng quan về phần mềm 21

2.2.2 Sử dụng phần mềm Twido Softwware 22

2.3 Phần mềm Unity Pro Software 27

2.3.1 Tổng quan về phần mềm 27

2.3.2 Sử dụng phần mềm 28

CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN PHẦN MỀM SỬ DỤNG CHO VIỆC THIẾT KẾ HMI VÀ DATABASE 35

3.1 Sơ lượt về phần mềm Vijeo Citect 35

3.2 Các tính năng chính của phần mềm Vijeo Citect 35

3.3 Các bước thiết lập SCADA trong Vijeo Citect 36

KẾT LUẬN 43

TÀI LIỆU THAM KHẢO 43

Hình 1 1: Mô hình phân cấp tổng quát của 1 hệ SCADA Schneider 2

Hình 1 2: Một số ví dụ về kết nối thiết bị cấp trường với RTU thông minh 2

Hình 1 3: SCADAPatch hoặc PLC với I/O và kết nối dữ liệu với các thiết bị 3

Hình 1 4: PLC Modicon M221 4

Hình 1 5: PLC Modicon M238 5

Hình 1 6: PLC Modicon M251 6

Hình 1 7: PLC Modicon M258 7

Hình 1 8: PLC Modicon M340 8

Hình 1 9: PLC Quantum 9

Hình 1 10: PLC Twido 10

Hình 1 11: PLC Premium 11

Hình 1 12: Cấu trúc mô hình ISO và giao thức Ethernet TCP/IP 13

Hình 1 13: Cáp Cat6 Schneider 16

Hình 1 14: Cáp đồng trục RG11 Schneider 17

Hình 1 15: Các ConneXium trong mô hình phân cấp 19

Hình 1 16: Các ConneXium Swiches trong mô hình phân cấp 19

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SCADA CÔNG NGHIỆP

HÃNG SCHNEIDER

1.1 Lịch sử phát triển

Schneider Electric được thành lập năm 1836, đến nay là công ty toàn cầu về quản

lý năng lượng và tận dụng tối ưu năng lượng

Schneider cho ra đời nhiều dòng PLC phục vụ cho quản lý năng lượng và tự động hóa thân thiện với môi trường, một số dòng PLC là Modicon M221, M238, M241, M251, M340, Premium, PLC Twio và gần đây nhất là Modicon M580

Năm 1997 Modicon trở thành thương hiệu chủ chốt thứ 4 của Schneider PLC, bán dưới Modicon, Square D và tên thương hiệu Telemecanique, là một trong những doanh nghiệp chiến lược của Schneider, với doanh thu hàng năm 3,2 tỷ và 2500 nhân viên Các thiết bị được sản xuất tại 7 nhà máy đặt tại Hoa Kỳ, Đức và Pháp Các doanh nghiệp đứng thứ 3 trong thị trường toàn cầu, và thứ 2 ở Châu Âu, Bắc Mỹ

Năm 1998 Schneider Automation mở rộng dòng sản phẩm của mình ở cả phần cứng và phần mềm, với Micro và Premium PLC nền tảng, bộ điều khiển Momenturn cho các I/O và máy Transparent Các giải pháp tích hợp cho điều khiển truyền động đã được thêm vào máy với the Modicon/Telemecanique Lexium và Num Axium

Năm 2000 sáng tạo của tự động hóa web cho việc giám sát từ xa của quá trình sản xuất tự động Các giải pháp tích hợp bộ điều khiển logic lập trình và các thành phần khác trong một kiến trúc mở sử dụng các giao thức Ethernet và Internet để kết nối với web

1.2 Mô hình phân cấp

Nhìn vào cấu trúc tổng thể của một hệ thống SCADA, có bốn cấp độ khác nhau trong hệ thống:

- Cấp hiện trường (Field level)

- Cấp điều khiển (Controller level)

- Cấp điều khiển và giám sát (Information level)

- Cấp công ty (Company level)

Hình 1 1: Mô hình phân cấp tổng quát của 1 hệ SCADA Schneider

1.2.1 Cấp hiện trường

Các thiết bị chính trong cấp này là: cảm biến đơn giản, cảm biến thông minh (Máy phát đa năng SCADAPack, máy tính lưu lượng SCADAPack, cảm biến áp suất, đồng hồ đo lưu lượng, cảm biến mức ), cơ cấu chấp hành (biến tần, khởi động mềm), HMI, accutech (mạng cảm biến không dây)

Các thiết bị cấp hiện trường được kết nối với nhau qua các cổng vào/ra vật lý Ngoài ra còn giao tiếp qua các cổng giao tiếp RS232, RS485

Hình 1 3: SCADAPatch hoặc PLC với I/O và kết nối dữ liệu với các thiết bị

1.2.2 Cấp điều khiển

Cấp này bao gồm các trạm điều khiển hiện trường, các bộ điều khiển logic lập trình, các giao diện HMI, các thiết bị quan sát, Bộ điều khiển logic lập trình (PLC) và Thiết bị đo từ xa (RTU) từng là các thiết bị khác biệt nhưng theo thời gian chúng gần như giống nhau Đây là sự hội tụ của công nghệ khi các nhà sản xuất các thiết bị này

mở rộng khả năng của họ để đáp ứng nhu cầu thị trường

Chức năng: thu thập các tín hiệu từ hiện trường, thực hiện điều khiển cơ sở, điều khiển logic, tổng hợp dữ liệu, giám sát và điều khiển,

Các thiết bị ở cấp này được kết nối với các thiết bị cấp trên thông qua Bus hệ thống

Các giao thức từ xa như giao thức truyền thông tiêu chuẩn DNP3, IEC 60870-5

và Modbusare cho phép đo lường, giám sát, kiểm soát và truyền dữ liệu từ xa của cơ

sở hạ tầng nằm rải rác trên một khu vực rộng lớn hoặc khó truy cập từ hệ thống trung tâm

1.2.3 Cấp điều khiển và giám sát

Ở cấp này, bao gồm các thiết bị như PC, sever, client, communication card kết nối với nhau qua và kết nối với cấp điều khiển thông qua mạng Ethernet… nhầm thực hiện việc điều khiển cấp cao, giám sát và vận hành các quá trình, các tình huống bất thường

1.2.4 Cấp công ty

Cấp quản lý tình trạng hoạt động của các thiết bị trong toàn hệ thống cũng như hoạch định các chiến lược phát triển sản xuất dựa trên tình trạng của thiết bị

Giao thức thường dùng trong mạng này là Ethernet TCP/IP

1.3 Phân loại và các đặc điểm kĩ thuật chính của các dòng PLC

PLC của hãng Schneider gồm có các dòng sau:

Nguồn cung cấp cho M221 là nguốn 24VDC hoặc 100 ÷ 240VAC

M221 có phân mền hổ trợ lập trình và cấu hình là Somachine bassic với cái ngôn

M221 có hổ trợ hổ trọ hệ thống đồng hồ thời gian thực RTC

M221 có cấu hình:

- RAM : Có dung lượng 512 Kb, trong đó 256 Kb cho ứng dụng

- Flash : Có dung lượng 1,5 Mb, trong đó 256 Kb được sử dụng để sao lưu ứng dụng người dùng và dữ liệu trong trường hợp mất điện

M221 có 14 dầu vào và 10 đầu ra, các I/O của M221:

- Đầu vào digital

- Đầu vào nhanh liên kết với bộ đếm

- Đầu vào analog

PLC Modicon M238 sử dụng chương trình Somachine để cấu hình và lập trình với các ngôn ngữ: Instruction List(IL), Structured Text (ST), Function Block Diagram (FBD), SFC

PLC M238 có nhiều ngõ vào ra từ 20-210 I/O, các I/O của PLC M238:

Số modul mở rộng tối đa : PLC Modicon M238 có thể hỗ trợ tới 7 module I/O

mở rộng Tuy nhiên, không quá 3 mô-đun I/O Expert TM200HSC206D và không quá

2 mô-đun Giao diện AS TWDNOI10M3 có thể được bao gồm trong bất kỳ cấu hình nào

M241 và M251 có hổ trợ hổ trợ hệ thống đồng hồ thời gian thực RTC

M241và M251 có cấu hình giống nhau:

- RAM : Có dung lượng 64Mb, trong đó 8Mb cho ứng dụng

- Flash : Có dung lượng 128Mb

PLC M241 có 23 đầu vào và 16 đầu ra, các I/O của M241:

- Đầu vào digital

- Đầu vào high speed couter

PLC M258 phần mền hổ trợ lập trình và cấu hình là Somachine bassic với các ngôn ngữ lập trình : Ladder, SFC, FBD, ST(Structured Text), IL(Instruction List) PLC M258 có hổ trợ hẹ thống đồng hồ thời gian thực RTC

M258 có cấu hình:

- RAM: Có dung lượng 64Mb

- Flash : Có dung lượng 128Mb

Các đầu vào ra của M258:

- Đầu vào thông thường

- Đầu vào nhanh liên kết với bộ đếm

- Đầu ra thông thường

Cấu hình và lập trình cho M340 dùng phần mềm Unity pro small hoặc phần mền Unipty pro medium với các ngôn ngữ : Instruction List (IL),Ladder (LD), Structured Text (ST), Function Block Diagram (FBD), SFC/Grafcet

M340 có bộ nhớ chương trình lên đến 4M

Điều khiển từ xa qua STN, GSM, Radio và ADSL

Có thư viện điều khiển chuyển động,

Các modul I/O:

- I/O analog

- I/O digital

- Output relay

- Input analog kết hợp high speed counter

Các cổng truyền thông được tích hợp: CanOpen Master, Ethernet, Modbus

Các modul truyền thông: Ethernet network, AS-Interface bus

Cấu hình và lập trình cho PLC Quantum dùng phần mềm Unity pro XLS với các ngôn ngữ : Instruction List (IL),Ladder, Structured Text (ST), Function Block Diagram (FBD), SFC/Grafcet

PLC Twido dòng Compact có 10 loại cơ bản 10,16,24 và 40 I/O Dòng Modular

có 5 loại cơ bản có 20-40 I/O được mở rộng I/O từ 4-7 dạng số hoặc analog với các tùy chọn: hiển thị màn hình, bộ nhớ, thời gian thực Dòng Extreme chỉ có 1 loại và không có khả năng mở rộng gồm 41 I/O

Cấu hình và lập trình cho PLC Twido dùng phần mềm Twido soft với các ngôn ngữ : Instruction List (IL),Ladder, Structured Text (ST), Function Block Diagram (FBD), SFC/Grafcet

Nguồn cung cấp :24VDC hoặc 100 ÷ 240 VAC

Các đầu I/O của PLC Twio:

- Analog

- Digital

- Output relay

- Output PWM

Hỗ trợ truyền thông: Modbus, CANopen, Ethernet

Có thể kết hợp tùy chọn: có màn hình hiển thị, đồng hổ thời gian thực

1.3.8 PLC Premium

PLC Premium tích hợp nhiều loại bus kết nối nhau Tích hợp cổng Ethernet TCP/IP trên các dòng CPU mới Phù hợp bảo vệ mạch điện tử, chống tác động của môi trường độc hại

Cấu hình và lập trình cho PLC Premium dùng phần mềm Unity pro với các ngôn ngữ : Instruction List (IL),Ladder, Structured Text (ST), Function Block Diagram (FBD), SFC/Grafcet

Bộ nhớ chương trình lên đến 7M

Các modul gọn với mức độ tích hợp cao:

- Analog I/O

- Fast analog input

- Digital I/O

- Output relay

- Output solid state

Thoải mái trong kiến trúc mở rộng modul

Tích hợp nhiều cổng truyền thông : cổng USB, cổng Ethernet TCP / IP với máy chủ Web, hoặc CANopen FIP cổng chính, cổng nối tiếp Modbus

Cung cấp các kết nối rộng: AS-Interface, Modbus Plus, INTERBUS hoặc PROFIBUS DP

1.4 Các chuẩn giao thức

1.4.1 Ethernet TCP/IP

Ethernet là một họ các công nghệ mạng máy tính thường dùng trong các mạng local area network (LAN), metropolitan area network (MAN) và wide area network (WAN) Ethernet nguyên thủy dùng cáp đồng trục (coaxial cable) làm shared medium (phương tiện/môi trường được chia sẻ), trong khi các phiên bản Ethernet mới hơn dùng cáp xoắn đôi (twisted pair) và các liên kết sợi quang học trong việc kết nối với các hub hoặc switch

Các hệ thống giao tiếp qua Ethernet chia một dòng dữ liệu (data stream) thành các mảnh ngắn hơn gọi là các frame Mỗi frame gồm có địa chỉ nguồn, địa chỉ đích,

và dữ liệu kiểm tra lỗi sao cho các frame bị hư hại có thể được phát hiện và loại bỏ; thường gặp nhất là các protocol tầng cao hơn kích hoạt (trigger) việc truyền lại các frame bị mất Đối với mô hình OSI, Ethernet cung cấp các dịch vụ lên đến và bao gồm tầng liên kết dữ liệu

Ethernet TCP/IP sử dụng TCP/IP để gửi những thông điệp hiện (explicit messages) Trong đó, mỗi gói thông điệp không những bao gồm dữ liệu ứng dụng mà còn cả nghĩa dữ liệu và các dịch vụ kèm theo Ethernet/IP còn dung hoà với chuẩn UDP/IP (User Datagram Protocol/Internet Protocol) để truyền các thông điệp dịch vụ, hay còn được biết đến dưới cái tên ‘thông điệp ngầm’ (implicit massages) Do dung hoà cả giao thức TCP/IP và UDP/IP trong thông điệp gửi qua mạng, nên các công ty

có thể sử dụng Ethernet/IP cho việc lấy thông tin và điều khiển

Hình 1 12: Cấu trúc mô hình ISO và giao thức Ethernet TCP/IP

Mạng Ethernet/IP thường sử dụng cấu trúc hình sao tích cực trong đó một nhóm các thiết bị được kết nối điểm-điểm với switch Lợi ích của cấu trúc hình sao là nó hổ trợ các sản phẩm 10 và 100 Mbit/s Các sản phẩm 10 và 100 Mbit/s có thể cùng được kết nối với một switch và phần lớn các switch Ethernet sẽ tự điều chỉnh tốc độ truyền tin Cấu trúc hình sao cho phép kết nối đơ giản các thiết bị với đường truyền, dễ dàng phát hiện và gỡ bỏ lỗi, và đễ dàng bảo trì

Các tính năng của Ethernet/IP:

- Tốc độ linh hoạt, hỗ trợ các sản phẩm 10 Mbit/s và 100 Mbit/s

- Có thể nhận các thông tin điều khiển mọi lúc, mọi nơi từ một trình duyệt Web tiêu chuẩn

- Hỗ trợ nhiều dạng kênh truyền (có đây hay không dây)

- Các dịch vụ nhà sản xuất/người tiêu dùng (Producer/Consumer service cho phép người sử đụng cấu hình thiết bị, điều khiển và thu thập thông tin thông qua một mạng đơn lẻ

- Chi phí lắp đặt và bảo dưỡng thấp

- Cung cấp các công cụ sử dụng công nghệ Ethernet trong các ứng dụng điều khiển trong công nghiệp

Là một giao thức có dây, loại cáp Ethernet mà bạn sử dụng là quan trọng Thông thường nhất, bạn sẽ thấy cáp Ethernet loại 5 (hoặc CAT5) Những hỗ trợ cả truyền thống và Fast Ethernet, trong khi loại 5e và loại 6 (CAT5e và CAT6) cáp có thể xử lý Gigabit và 10 Gigabit Ethernet tương ứng Các cáp này chạy từ modem hoặc bộ kết nối modem-bộ định tuyến (được gọi là cổng vào) tới các cổng Ethernet trên các thiết bị

hỗ trợ trực tuyến của bạn, như máy tính, máy tính xách tay hoặc TV thông minh

1.4.2 Modbus

Modbus là một giao thức truyền thông nối tiếp ban đầu được Modicon (nay là Schneider Electric) xuất bản năm 1979 để sử dụng với các bộ điều khiển logic lập trình (PLC) Modbus cho phép liên lạc giữa nhiều thiết bị được kết nối với cùng một mạng Modbus thường được sử dụng để kết nối máy tính giám sát với thiết bị đầu cuối

từ xa (RTU) trong các hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu (SCADA) MODBUS là một hệ thống “chủ - tớ”, “chủ” được kết nối với một hay nhiều

“tớ” “Chủ” thường là một PLC, PC, DCS, hay RTU “Tớ” MODBUS RTU thường là các thiết bị hiện trường, tất cả được kết nối với mạng trong cấu hình multi-drop Khi một chủ MODBUS RTU muốn có thông tin từ thiết bị, chủ sẽ gửi một thông điệp về

dữ liệu cần, tóm tắt dò lỗi tới địa chỉ thiết bị Mọi thiết bị khác trên mạng sẽ nhận thông điệp này nhưng chỉ có thiết bị nào được chỉ định mới có phản ứng

Các thiết bị trên mạng MODBUS không thể tạo ra kết nối; chúng chỉ có thể phản ứng Nói cách khác, chúng “lên tiếng” chỉ khi được “nói tới” Một số nhà sản xuất đang phát triển các thiết bị lai ghép hoạt động như các tớ MODBUS, tuy nhiên chúng cũng có “khả năng viết”, do đó làm cho chúng trở thành các thiết bị chủ ảo

Hiện nay, có 03 chuẩn modbus đang được sử dụng phổ biến trong công nghiệp -

tự động hóa là: Modbus RTU, Modbus ASCII, Modbus TCP Tất cả thông điệp được gửi dưới cùng một format Sự khác nhau duy nhất giữa 3 loại MODBUS là cách thức thông điệp được mã hóa Cụ thể:

 Modbus ASCII: Mọi thông điệp được mã hóa bằng hexadeci-mal, sử dụng đặc tính ASCII 4 bit Đối với mỗi một byte thông tin, cần có 2 byte truyền thông, gấp đôi so với MODBUS RTU hay MODBUS/TCP Tuy nhiên, MODBUS ASC II chậm nhất trong số 3 loại protocol, nhưng lại thích hợp khi modem điện thoại hay kết nối sử dụng sóng radio do ASC II sử dụng các tính năng phân định thông điệp Do tính năng phân định này, mọi rắc rối trong phương tiện truyền dẫn sẽ không làm thiết bị nhận dịch sai thông tin Điều này quan trọng khi đề cập đến các modem chậm, điện thoại di động, kết nối ồn hay các phương tiện truyền thông khó tính khác

 Modbus RTU: Dữ liệu được mã hóa theo hệ nhị phân, và chỉ cần một byte truyền thông cho một byte dữ liệu Đây là thiết bị lí tưởng đối với RS 232 hay mạng RS485 đa điểm, tốc độ từ 1200 đến 115 baud Tốc độ phổ biến nhất là 9600 đến 19200 baud MODBUS RTU là protocol công nghiệp được

sử dụng rộng rãi nhất, do đó hầu như trong bài viết này chỉ tập trung đề cập đến cơ sở và ứng dụng của nó

 Modbus TCP: MODBUS/TCP đơn giản là MODBUS qua Ethernet Thay vì

sử dụng thiết bị này cho việc kết nối với các thiết bị tớ, do đó các địa chỉ IP

giản trong một gói TCP/IP Do đó, bất cứ mạng Ethernet hỗ trợ MODBUS/

IP sẽ ngay lập tức hỗ trợ MODBUS/TCP

Modbus gateway là một thiết bị cho phép chuyển đổi qua lại giữa giao thức Modbus RTU và Modbus TCP Thông thường thiết bị sẽ có 01 cổng serial ( RS232/RS485) và 01 cổng Ethernet Hai giao thức này phổ biến, đại diện cho 02 loại cổng vật lý là serial (RS232/RS485) và ethernet (cổng RJ45) Thiết bị công nghiệp dùng ở hiện trường hiện nay, nhiều thiết bị chỉ hỗ trợ Modbus RTU, hoặc chỉ hỗ trợ Modbus TCP, hoặc hỗ trợ cả 2 Do đó, để kết nối các thiết bị trường này vào hệ thống modbus chung của nhà máy, xí nghiệp thì sẽ cần 01 thiết bị phiên dịch được gọi là Modbus Gateway

Mỗi thiết bị có ý định giao tiếp bằng Modbus được cung cấp một địa chỉ duy nhất Trong các mạng nối tiếp và MB +, chỉ nút được gán làm Master có thể khởi tạo một lệnh Trên Ethernet, bất kỳ thiết bị nào cũng có thể gửi một lệnh Modbus, mặc dù thường chỉ có một thiết bị chính làm như vậy Một lệnh Modbus chỉ chứa địa chỉ Modbus của thiết bị mà nó dành cho (1 đến 247) Chỉ các thiết bị đã định sẵn sẽ hoạt động trên lệnh truyền xuống , mặc dù các thiết bị khác có thể nhận được lệnh này (ngoại lệ là các lệnh phát sóng cụ thể được gửi tới nút 0, được thực hiện nhưng không được thừa nhận) Tất cả các lệnh Modbus chứa thông tin kiểm tra để cho phép người nhận phát hiện lỗi truyền Các lệnh Modbus cơ bản có thể hướng dẫn RTU thay đổi giá trị trong một thanh ghi của nó, điều khiển hoặc đọc cổng I / O

1.4.3 CANopen

CANopen là một giao thức truyền thông và đặc tả cấu hình thiết bị cho các hệ thống nhúng được sử dụng trong tự động hóa Về mặt mô hình OSI, CANopen thực hiện các lớp ở trên và bao gồm cả lớp mạng Tiêu chuẩn CANopen bao gồm sơ đồ địa chỉ, một số giao thức truyền thông nhỏ và lớp ứng dụng được xác định bởi cấu hình thiết bị Các giao thức truyền thông có hỗ trợ quản lý mạng, giám sát thiết bị và liên lạc giữa các nút, bao gồm một lớp vận chuyển đơn giản để phân đoạn / khử thông điệp Giao thức cấp thấp hơn thực hiện liên kết dữ liệu và các lớp vật lý thường là Mạng Khu vực điều khiển (CAN), mặc dù các thiết bị sử dụng một số phương tiện liên lạc khác (như Ethernet Powerlink, EtherCAT) cũng có thể thực hiện cấu hình thiết bị CANopen

Các đặc điểm của CANopen:

- Kiến trúc mở

- Truyền dữ liệu quy trình thời gian thực mà không cần giao thức

- Modular và có thể mở rộng

- Khả năng tương tác và khả năng thay thế

- Khái niệm hồ sơ tương tự như Interbus-S và Profibus

- Được hỗ trợ bởi nhiều nhà sản xuất quốc tế

CANopen cho phép:

- Cấu hình mạng được chuẩn hóa

- Truy cập vào tất cả các thông số thiết bị

và không vỏ bọc chống nhiễu (STP)

- Cáp xoắn đôi có vỏ bọc chống nhiễu (UTP): gồm nhiều cặp xoắn được phủ bên ngoài một lớp vỏ làm bằng dây đồng bện Lớp vỏ này có tác dụng chống EMI từ ngoài và chống phát xạ nhiễu bên trong Lớp vỏ bọc chống nhiễu này được nối đất để thoát nhiễu Cáp xoắn đôi có bọc ít bị tác động bởi nhiễu điện và có tốc độ truyền qua khoảng cách xa cao hơn cáp xoắn đôi trần

- Cáp xoắn đôi không vở bọc chống nhiễu (STP): Gồm nhiều cặp xoắn như cáp STP nhưng không có lớp vỏ đồng chống nhiễu Cáp xoắn đôi trần sử dụng chuẩn 10BaseT hoặc 100BaseT Độ dài tối đa của một đoạn cáp là 100 mét

- Ngoài ra còn có cáp FTP là loại cáp lai giữa cáp UTP và STP

Dựa trên các tiêu chuẩn mức độ hiệu suất ta có các loại cáp truyền thông Cat 5, Cat 5e, Cat 6 và Cat 6A

- Cat 5: băng thông lên đến 100MHz, đáp ứng các ứng dụng 10/100Mbps

- Cat 5e: đáp ứng các tiêu chuẩn cao hơn, ít bị nhiễu chéo, hỗ trợ ứng dụng Gigabit Ethernet (1000Mbps)

- Cat 6: Cao cấp và cung cấp hiệu suất tốt hơn, thêm vào lõi chữ thập (cross filler) =>> giảm nhiễu chéo Có băng thông 250 MHz, hỗ trợ ứng dụng 10 Gigabit Ethernet với khoảng cách lớn nhất 37m

- Cat 6A: thêm lớp bỏ bọc giáp hoặc vỏ nhựa dày hơn, thăng thông 500MHz,

hỗ trợ ứng dụng 10 Gigabit Ethernet vioiws khoảng cách lớn nhất 100m

(b) Cáp đồng trục

Hình 1 14: Cáp đồng trục RG11 Schneider

Cáp đồng trục là loại cáp điện với một lõi dẫn điện được bọc lại bởi một lớp điện môi không dẫn điện, chung quanh quấn thêm một lớp kim loại và ngoài cùng là vỏ bọc cách điện

Một ưu điểm của cáp đồng trục là tín hiệu số truyền trên cáp chỉ tồn tại bên trong lõi cáp Nhờ đó người ta có thể lắp cáp bên cạnh các vật liệu kim loại mà không sợ thất thoát năng lượng thường xảy ra với các loại cáp cũ hơn Tín hiệu trong cáp đồng trục cũng không bị gây nhiễu từ các nguồn bên ngoài Tuy nhiên rất khó thi công và bị giới hạn về khoảng cách và số kết nối

(c) Cáp quang

Cáp quang được làm từ vật liệu thủy tinh hoặc nhựa và sử dụng ánh sáng để truyền tín hiệu và bên ngoài được bọc một lớp chất dẻo

- Phát: Một điốt phát sáng (LED) hoặc laser truyền dữ liệu xung ánh sáng vào cáp quang

- Nhận: sử dụng cảm ứng quang chuyển xung ánh sáng ngược thành data

- Cáp quang chỉ truyền sóng ánh sáng (không truyền tín hiệu điện) nên nhanh, không bị nhiễu và bị nghe trộm

- Độ suy dần thấp hơn các loại cáp đồng nên có thể tải các tín hiệu đi xa hàng trăm km

- Cài đặt đòi hỏi phải có chuyên môn nhất định

- Cáp quang và các thiết bị đi kèm rất đắt tiền so với các loại cáp đồng

1.5.2 ConneXium ( Thiết bị định tuyến, chuyển mạch)

Phạm vi ConneXium cung cấp cho bạn một cách thông minh và linh hoạt để tích hợp các giải pháp Ethernet vào hoạt động của bạn, từ cấp độ thiết bị đến mạng điều khiển và mạng công ty của bạn

Ưu đãi WiFi ConneXium mới mang đến cho bạn nhiều hơn:

- Công nghệ mạng WLAN công nghiệp

- Đầy đủ các tính năng bảo mật và dự phòng

- Định tuyến và truy cập từ xa

- Phần mềm quản lý mạnh mẽ

- Hoàn thành dịch vụ (chẩn đoán, vv)

- Phụ kiện: ăng ten, bảo vệ, dây cáp

ConneXium Tường lửa Ethernet công nghiệp là một loạt thiết bị bảo mật được thiết kế để bảo vệ các mạng công nghiệp, Hệ thống tự động hóa, hệ thống SCADA và các cơ sở kiểm soát quy trình khỏi các mối đe dọa không gian mạng bên ngoài:

- Một loạt các công cụ bảo mật để tạo các vùng an toàn

- Chế độ bộ định tuyến để kết nối với mạng lớp 3

- Cấu hình dựa trên trang web

- Để sử dụng với các hệ thống mới và hiện có

- 2 chế độ dự phòng

Hình 1 15: Các ConneXium trong mô hình phân cấp

Hình 1 16: Các ConneXium Swiches trong mô hình phân cấp

1.5.3 FactoryCast Gateway (Cổng nối)

FactoryCast Gateway kết hợp các lợi ích của độ mở công nghệ Web và độ tin cậy kiểm soát công nghiệp