Mạng truyền thông công nghiệp là gì? Các loại truyền thông công nghiệp?

Mạng truyền thông công nghiệp là xương sống cho bất kể kiến ​ ​ trúc mạng lưới hệ thống tự động hóa nào vì nó là một phương tiện đi lại trao đổi tài liệu can đảm và mạnh mẽ, trấn áp tài liệu và linh động liên kết những thiết bị khác nhau. Với việc sử dụng những mạng truyền thông kỹ thuật số trong những ngành công nghiệp trong thập kỷ qua đã cải tổ tính đúng chuẩn và toàn vẹn tín hiệu kỹ thuật số .Các mạng này, hoàn toàn có thể là LAN ( Mạng cục bộ, được sử dụng trong một khu vực hạn chế ) hoặc WAN ( Mạng diện rộng được sử dụng làm mạng lưới hệ thống toàn thế giới ) …

Mạng truyền thông công nghiệp là gì

Khi những mạng lưới hệ thống tự động hóa công nghiệp trở nên phức tạp và lớn với số lượng thiết bị tự động hóa nhiều hơn, thì người ta hướng tới những tiêu chuẩn link mạng lưới hệ thống mở ( OSI ) được cho phép liên kết và tiếp xúc với bất kể thiết bị tự động hóa nào mà không phụ thuộc vào vào đơn vị sản xuất .

Với những tiến bộ trong công nghệ kỹ thuật số, công nghệ bus trường hiện đang thống trị lĩnh vực tự động hóa vì nó cung cấp phương tiện truyền thông đa phương tiện mang lại hiệu quả chi phí và tiết kiệm cáp.

Sau đây là tổng quan về 1 số ít mạng truyền thông công nghiệp đóng vai trò quan trọng trong những mạng lưới hệ thống điều khiển và tinh chỉnh công nghiệp lúc bấy giờ .

Mạng truyền thông công nghiệp là gì ?

Truyền hay quy đổi thông tin hoặc tài liệu, đa phần ở định dạng kỹ thuật số từ máy phát sang máy thu trải qua một link ( hoàn toàn có thể là dây đồng, cáp đồng trục, cáp quang hoặc bất kể phương tiện đi lại nào khác ) liên kết hai thiết bị này. Được gọi là mạng truyền thông công nghiệp. Mặt khác, mạng truyền thông công nghiệp là một loại mạng đặc biệt quan trọng được tạo ra để giải quyết và xử lý trấn áp thời hạn thực và tính toàn vẹn tài liệu trong thiên nhiên và môi trường khắc nghiệt trên những thiết lập lớn .
Các mạng truyền thông công nghiệp gồm có : Ethernet, DeviceNet, Modbus, ControlNet, …
Ba chính sách tinh chỉnh và điều khiển quan trọng được sử dụng trong nghành tự động hóa công nghiệp gồm có :

• Bộ điều khiển logic lập trình (PLC),
• Điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu (SCADA)
• Hệ thống điều khiển phân tán (DCS)

Tất cả những yếu tố này tương quan đến những thiết bị hiện trường, thiết bị mưu trí, PC tinh chỉnh và điều khiển giám sát, bộ điều khiển và tinh chỉnh I / O phân tán và bộ hiển thị HMI .
Để liên kết giữa những thiết bị này và cũng để cho phép tiếp xúc ở giữa chúng, cần có một mạng lưới hoặc sơ đồ truyền thông can đảm và mạnh mẽ và hiệu suất cao hơn. Chúng độc lạ khá đáng kể so với những mạng doanh nghiệp truyền thống lịch sử. Các mạng truyền thông công nghiệp này tạo thành một đường dẫn liên lạc giữa những thiết bị hiện trường, bộ điều khiển và tinh chỉnh và PC .

Cấu trúc mạng truyền thông công nghiệp

Phương tiện truyền dẫn để truyền tài liệu và tín hiệu điều khiển và tinh chỉnh hoàn toàn có thể là có dây hoặc không dây .
Trong trường hợp truyền có dây, cáp được sử dụng hoàn toàn có thể là cáp xoắn, cáp đồng trục hoặc cáp quang. Mỗi cáp mạng có những đặc tính điện riêng hoàn toàn có thể ít hoặc tương thích hơn với một loại mạng hoặc thiên nhiên và môi trường đơn cử .
Trong trường hợp truyền không dây, tiếp xúc được triển khai qua sóng radio .

Fieldbus là gì ? Bus trường là gì ?

Fieldbus là một mạng khu vực tinh chỉnh và điều khiển cục bộ được sử dụng cho những mạng lưới hệ thống điều khiển và tinh chỉnh phân tán thời hạn thực trong những mạng lưới hệ thống công nghiệp tự động hóa phức tạp .

Nó là một link truyền thông đa chiều kỹ thuật số giữa những bộ tinh chỉnh và điều khiển và những thiết bị trường mưu trí như cảm ứng / bộ truyền động / bộ quy đổi mưu trí. Nó thay thế sửa chữa mạng lưới hệ thống liên lạc điểm-điểm thường thì gồm có nhiều cặp dây như số lượng thiết bị hiện trường .
Ưu điểm của mạng lưới hệ thống bus trường, chỉ cần hai dây là đủ cho nhiều thiết bị thuộc cùng phân khúc. Nhờ đó, tiết kiệm ngân sách và chi phí cáp dẫn, hiệu suất cao ngân sách. Profibus và Foundation Field Bus là hai công nghệ tiên tiến bus trường chiếm lợi thế nhất được sử dụng trong nghành nghề dịch vụ tự động hóa quy trình .

Phân cấp trong mạng truyền thông công nghiệp

Trong một ngành sản xuất hoặc chế biến, thông tin hoặc tài liệu chảy từ cấp cục bộ đến cấp quản trị ( từ dưới lên trên ) và ngược lại .

Các Lever khác nhau phải giải quyết và xử lý những nhu yếu khác nhau. Vì vậy, không có nhu yếu địa chỉ mạng truyền thông duy nhất cho mỗi cấp. Do đó, những cấp khác nhau hoàn toàn có thể sử dụng mạng khác nhau dựa trên những nhu yếu như khối lượng tài liệu, truyền tài liệu, bảo mật thông tin tài liệu, … Dựa trên công dụng, mạng truyền thông công nghiệp được phân thành ba cấp chung như bên dưới đây .

Cấp thiết bị

Đây là cấp thấp nhất, gồm có những thiết bị hiện trường như cảm ứng và cơ cấu tổ chức chấp hành quy trình và máy móc .
Nhiệm vụ của cấp này là chuyển thông tin giữa những thiết bị này và PLC. Việc truyền thông tin hoàn toàn có thể là kỹ thuật số, analog hoặc hybrid. Các giá trị đo hoàn toàn có thể nhanh hoặc chậm tùy thuộc thiết bị .
Các mạng này gồm có những cáp song song, đa dây làm phương tiện đi lại truyền dẫn. Các tiêu chuẩn giao thức truyền thông tiếp nối đuôi nhau phổ cập được sử dụng ở Lever này gồm có RS232, RS422 và RS485 .
Ngày nay, công nghệ tiên tiến fieldbus là mạng truyền thông phức tạp nhất được sử dụng ở cấp cục bộ. Vì nó tạo điều kiện kèm theo trấn áp phân tán giữa những thiết bị và những bộ điều khiển và tinh chỉnh trường mưu trí khác .
Đây là một mạng lưới hệ thống truyền thông hai chiều. Các loại bus trường khác nhau gồm có HART, ControlNet, DeviceNet, CAN Bus, Profibus và Foundation Field Bus .

Cấp độ trấn áp

Cấp độ này gồm có những bộ tinh chỉnh và điều khiển công nghiệp như PLC, bộ tinh chỉnh và điều khiển phân tán và mạng lưới hệ thống máy tính. Các trách nhiệm của Lever này gồm có thông số kỹ thuật những thiết bị tự động hóa, tải dữ liệu chương trình và giải quyết và xử lý tài liệu biến số, kiểm soát và điều chỉnh biến đặt, trấn áp giám sát, hiển thị tài liệu biến trên HMI, tàng trữ lịch sử dân tộc, …
Vì vậy, Lever này nhu yếu những đặc thù như :

• Thời gian đáp ứng ngắn
• Truyền tốc độ cao
• Độ dài dữ liệu ngắn
• Đồng bộ hóa máy
• Truyền liên tục…

Mạng cục bộ ( LAN ) được sử dụng thoáng đãng như mạng truyền thông ở Lever này .
Ethernet với giao thức TCP / IP đa phần được sử dụng làm mạng cấp tinh chỉnh và điều khiển để liên kết những đơn vị chức năng tinh chỉnh và điều khiển với máy tính .

Ngoài ra, mạng này hoạt động như một bus điều khiển để phối hợp và đồng bộ hóa giữa các đơn vị điều khiển khác nhau. Một số bus trường cũng được sử dụng ở cấp độ này như các bus điều khiển như Profibus và ControlNet.

Cấp thông tin

Đây là cấp cao nhất của mạng lưới hệ thống tự động hóa công nghiệp, tập hợp thông tin từ cấp thấp hơn, tức là Lever trấn áp. Nó giải quyết và xử lý khối lượng lớn tài liệu không sử dụng liên tục hoặc quan trọng về thời hạn. Cấp độ này có mạng lưới quy mô lớn. Vì vậy, mạng Ethernet thường được sử dụng làm mạng Lever thông tin để lập kế hoạch xí nghiệp sản xuất và trao đổi thông tin quản trị. Đôi khi những mạng này hoàn toàn có thể liên kết với những mạng công nghiệp khác trải qua những cổng .

Tìm hiểu những mạng truyền thông công nghiệp thường dùng

Trong công nghiệp sống sót nhiều mạng truyền thông khác nhau được phong cách thiết kế để liên kết những thiết bị trường công nghiệp và những mô đun I / O với nhau. Chúng được diễn đạt dựa trên những giao thức nhất định. Giao thức là một tập hợp những quy tắc được sử dụng trong tiếp xúc giữa hai hoặc nhiều thiết bị. Dựa trên những giao thức này, những mạng truyền thông được phân thành nhiều loại. Một số tiêu chuẩn truyền thông công nghiệp phổ cập và phổ cập được trình làng bên dưới đây. Chúng ta cùng tìm hiểu và khám phá và bàn luận nhé !

Truyền thông tiếp nối đuôi nhau

Giao tiếp nối tiếp là mạng lưới hệ thống tiếp xúc cơ bản được sử dụng cho mọi bộ tinh chỉnh và điều khiển như PLC. Giao tiếp này được triển khai bằng cách sử dụng những tiêu chuẩn giao thức như RS232, RS422 và RS485. Từ viết tắt RS là viết tắt của Tiêu chuẩn khuyến nghị, chỉ định những đặc thù tiếp xúc tiếp nối đuôi nhau về những tính năng điện, cơ và công dụng .

Các giao diện tiếp xúc tiếp nối đuôi nhau được tích hợp vào CPU hoặc mô đun giải quyết và xử lý ( bộ tinh chỉnh và điều khiển logic khả trình ) hoặc nó hoàn toàn có thể là một mô đun tiếp xúc riêng. Các giao diện RS này đa phần được sử dụng để truyền tài liệu ở vận tốc tài liệu cao giữa PLC và thiết bị từ xa. Ví dụ như : những đầu đọc mã vạch, thiết bị quản lý và vận hành và mạng lưới hệ thống camera …
Giao tiếp nối tiếp RS-232 được phong cách thiết kế để tương hỗ một máy phát và một máy thu. Ví dụ như tiếp xúc giữa một bộ tinh chỉnh và điều khiển và một máy tính. Chiều dài cáp tối đa hoàn toàn có thể lên tới 15 mét. Các chuẩn tiếp xúc tiếp nối đuôi nhau RS 422 ( 1T x, 10 Rx ) và RS485 ( 32T x, 32 Rx ) được phong cách thiết kế để tiếp xúc giữa một máy tính và nhiều bộ điều khiển và tinh chỉnh. Các tiêu chuẩn này được số lượng giới hạn ở chiều dài 500 m ( trong trường hợp RS422 ) và 200 m ( trong trường hợp RS485 ) .

Chuẩn truyền thông HART – Mạng truyền thông công nghiệp

HART là một giao thức mạng điều khiển và tinh chỉnh quy trình mở, hoàn toàn có thể truyền tín hiệu truyền thông kỹ thuật số trên cùng một đường truyền với những tín hiệu 4-20 mA .

Đây là mạng truyền thông duy nhất tạo điều kiện kèm theo cho cả tiếp xúc kỹ thuật số – tương tự như hai chiều cùng một lúc trên cùng một mạng lưới hệ thống dây, do đó mạng truyền thông công nghiệp HART này còn được gọi là mạng lai .
Tín hiệu số này được gọi là tín hiệu HART mang thông tin chẩn đoán, thông số kỹ thuật thiết bị, hiệu chuẩn và những phép đo khác …
Mạng HART hoạt động giải trí ở chính sách điểm-điểm hoặc đa điểm. Trong chính sách điểm-điểm, tín hiệu dòng 4-20 mA được sử dụng để tinh chỉnh và điều khiển quy trình trong khi tín hiệu HART vẫn không bị tác động ảnh hưởng .
Mạng HART đa điểm được sử dụng khi những thiết bị được đặt cách xa nhau. Các thiết bị trường mưu trí đa biến thích hợp HART được sử dụng thoáng đãng trong nhiều ngành công nghiệp .
Mạng truyền thông HART hầu hết được sử dụng trong những ứng dụng SCADA .

Mạng truyền thông công nghiệp DeviceNet

Đây là một mạng bus mạng lưới hệ thống mở được tăng trưởng dựa trên công nghệ tiên tiến CAN. Nó được phong cách thiết kế để liên kết những thiết bị cấp chấp hành ( như cảm ứng, công tắc nguồn, đầu đọc mã vạch, màn hình hiển thị bảng điều khiển và tinh chỉnh, … ) với bộ tinh chỉnh và điều khiển cấp cao hơn ( như PLC ) qua nền tảng giao thức CAN. Giao thức này hoàn toàn có thể tương hỗ tới 64 điểm và tương hỗ tối đa 2048 thiết bị .

Ưu điểm của giao thức này là giảm ngân sách đường dây bằng cách tích hợp tổng thể những thiết bị trên cáp bốn dây. Bao gồm cả tài liệu và nguồn cấp. Nguồn cấp này hoàn toàn có thể cấp trực tiếp cho những thiết bị chấp hành luôn. Do đó nó làm giảm những điểm liên kết vật lý. Mạng này được sử dụng phổ cập trong những ngành công nghiệp xe hơi và bán dẫn .

Mạng truyền thông công nghiệp ControlNet

Đây là mạng điều khiển và tinh chỉnh mở, sử dụng Giao thức công nghiệp chung ( CIP ) để phối hợp tính năng của mạng ngang hàng và mạng I / O bằng cách phân phối hiệu suất vận tốc cao. Mạng này là sự tích hợp của ( DH + ) và I / O từ xa. Nó được sử dụng để truyền tài liệu theo thời hạn thực giữa I / O hoặc bộ giải quyết và xử lý trên cùng một mạng .

Nó hoàn toàn có thể tiếp xúc tối đa 99 điểm với vận tốc truyền tài liệu 5.000.000 bit / s. Nó được phong cách thiết kế để được sử dụng trên cả Lever thiết bị chấp hành và tinh chỉnh và điều khiển của mạng lưới hệ thống tự động hóa công nghiệp .

Mạng truyền thông công nghiệp Modbus

Modbus là một giao thức mạng lưới hệ thống mở hoàn toàn có thể chạy trên nhiều lớp vật lý. Nó là giao thức được sử dụng thoáng rộng nhất trong những ứng dụng điều khiển và tinh chỉnh công nghiệp. Đây là một kỹ thuật tiếp xúc tiếp nối đuôi nhau cung ứng mối quan hệ chủ / tớ để tiếp xúc giữa những thiết bị được liên kết trên mạng. Nó hoàn toàn có thể được triển khai trên bất kể cáp truyền dẫn nào, nhưng được sử dụng phổ cập nhất với 2 loại cáp : RS232 và RS485 .

Modbus tiếp nối đuôi nhau với RS232 hoặc RS485 ( dưới dạng những lớp vật lý ) tạo điều kiện kèm theo liên kết những thiết bị trên mạng Modbus với bộ điều khiển và tinh chỉnh ( như PLC ). Nó hoàn toàn có thể tiếp xúc giữa một chủ và lên tới 247 tớ với vận tốc truyền tài liệu là 19,2 kbits / s .
Một phiên bản mới hơn của Modbus TCP / IP sử dụng Ethernet làm lớp vật lý tạo điều kiện kèm theo trao đổi tài liệu giữa những PLC trong những mạng khác nhau. Không phân biệt loại mạng, nó tạo điều kiện kèm theo cho một phương pháp truy vấn và trấn áp một thiết bị này bằng một thiết bị khác .

Mạng truyền thông công nghiệp Profibus

Đây là một trong những mạng truyền thông mở nổi tiếng và được tiến hành thoáng đãng. Các mạng này hầu hết được sử dụng trong những nghành nghề dịch vụ tự động hóa quy trình và tự động hóa nhà máy sản xuất. Nó tương thích nhất cho những trách nhiệm tiếp xúc phức tạp và những ứng dụng quan trọng về thời hạn. Có ba phiên bản khác nhau của Profibus là :

• Profibus-DP (Phân cấp ngoại vi)
• Profibus-PA (Tự động hóa quy trình)
• Profibus-FMS (Đặc tả thông điệp Fieldbus)

Các bộ chuyển đổi tín hiệu RS232, RS485, Ethernet của Seneca

Với việc phong phú những mạng truyền thông trong công nghiệp như lúc bấy giờ. Việc quy đổi qua lại giữa những chuẩn tiếp xúc truyền thông là nhu yếu có thực, nó xử lý yếu tố thích hợp giữa những thiết bị, những đơn vị sản xuất với nhau. Từ những nhu yếu đó, những bộ chuyển đổi tín hiệu lần lượt sinh ra .
Có thể lấy một vài ví dụ đơn cử như :

• Bộ chuyển đổi tín hiệu RS232 sang RS485

• Bộ chuyển đổi tín hiệu RS232 sang Ethernet
• Bộ chuyển đổi RS485 sang USB…

Nội dung bài viết đã tổng hợp phần nhiều toàn cảnh về những giao thức truyền thông, những mạng truyền thông trong công nghiệp lúc bấy giờ .

Hy vọng rằng, chút ít công sức của Huphaco sẽ đem đến những kiến thức bổ ích cho cộng đồng dân điện chúng ta.

Trong quy trình chỉnh sửa và biên tập bài viết, chắc như đinh sẽ không tránh khỏi những sai sót, Huphaco rất mong sẽ nhận được những góp ý của những bạn giúp bài viết này hoàn thành xong hơn ! Cảm ơn bạn đọc !

Source: https://thomaygiat.com
Category : Kỹ Thuật Số