GIÁO TRÌNH - Mạng Truyền Thông Công Nghiệp (Nguyễn Kim Ánh - Nguyễn Mạnh Hà)

Chæång 1.
Lyï thuyãút chung vãö maûng truyãön thäng trong cäng nghiãûp
ch¬ng 1
Lý thuyÕt chung vÒ m¹ng truyÒn th«ng
trong c«ng nghiÖp
1. Tæng quan chung
1.1. Giíi thiÖu vÒ m¹ng truyÒn th«ng trong c«ng nghiÖp
Do ®Æc thï cña çc ngµnh c«ng nghiÖp mµ ®· t¹o ra nhiÒu lo¹i m¹ng truyÒn
th«ng kh¸c nhau. MÆt kh¸c m¹ng truyÒn th«ng trong c«ng nghiÖp còng cã
nh÷ng ®Æc thï riªng, cã thÓ ph©n biÖt chóng víi m¹ng th«ng tin qu¶ng ®¹i
th«ng qua mét sè khÝa c¹nh sau:
- Ph¹m vi ho¹t ®éng
- Yªu cÇu vÒ ®é tin cËy khi truyÒn
¦u ®iÓm cña sö dông m¹ng truyÒn th«ng trong c«ng nghiÖp:
- Thay thÕ ®îc hoµn toµn çc hÖ thèng truyÒn cò nh: 0-20mA, 0-10V...
- Cho phÐp lµm viÖc víi çc s¶n phÈm cña nhiÒu nhµ s¶n xuÊt kh¸c nhau.
- Lµ hÖ thèng më, ®ång thêi cho phÐp hiÖu chØnh ®iÒu khiÓn tõ phßng ®iÒu
khiÓn trung t©m
- HÖ thèng ho¹t ®éng víi ®é tin cËy cao h¬n
- §é mÒm dÎo gÇn nh kh«ng cã giíi h¹n.
- Gi¸ thµnh thÊp.
- Lîng th«ng tin truyÒn t¶i lín
1.2. M« h×nh ph©n cÊp trong m¹ng truyÒn th«ng c«ng nghiÖp
§Ó cã çi nh×n tæng thÓ vÒ m¹ng truyÒn th«ng trong c«ng nghiÖp, h·y xem
m« h×nh ph©n cÊp ®Ó thÊy çc ®Æc trng, còng nh chøc n¨ng nhiÖm vô cña
cña tõng cÊp.
Nguyãùn Kim AÏnh & Nguyãùn Maûnh Haì - Tæû âäüng hoïa - BKÂN 1
Chæång 1. Lyï thuyãút chung vãö maûng truyãön thäng trong cäng nghiãûp
PC - Personal Computer
HIS -Human Interface Station
Qu¶n lÝ FCS - Field Control Station
kinh tÕ PC PC S - Sensor
A - Actuator
Fast Ethernet
Qu¶n lÝ kü
thuËt
PC PC PC
Ethernet
§iÒu khiÓn
HIS HIS EWS
vµ gi¸m s¸t
System bus
HiÖn ®iÒu
FCS FCS FCS FCS
khiÓn
Fieldbus
HiÖn trêng
S A S S A
H×nh 1.1 M« h×nh ph©n cÊp çc hÖ thèng m¹ng trong c«ng nghiÖp
CÊp hiÖn trêng:

§©y lµ cÊp n»m t¹i hiÖn trêng vµ tÊt nhiªn cÊp nµy n»m s¸t víi d©y chuyÒn
s¶n xuÊt nhÊt. Çc thiÕt bÞ chÝnh trong cÊp nµy lµ sensor vµ c¬ cÊu chÊp
hµnh, chóng cã thÓ ®îc nèi m¹ng trùc tiÕp hoÆc th«ng qua ®êng Bus ®Ó
nèi víi cÊp trªn (cÊp ®iÒu khiÓn).
HÖ thèng Bus dïng ®Ó kÕt nèi çc thiÕt bÞ ë cÊp hiÖn trêng víi cÊp ®iÒu
khiÓn gäi lµ Bus trêng (fieldbus), trong thùc tÕ hÖ thèng Bus nµy ®ßi hái
cÇn cã ®¸p øng thêi gian thùc trong çc cuéc trao ®æi th«ng tin, mét ®Æc
trng cña çc cuéc trao ®æi tin trong cÊp trêng lµ çc b¶n tin thêng cã
chiÒu dµi kh«ng lín
Çc sensor vµ c¬ cÊu chÊp hµnh ®îc nèi trªn ®êng Bus cã thÓ lµ çc thiÕt
bÞ th«ng minh hoÆc còng cã thÓ lµ çc thiÕt bÞ th«ng thêng cã xö dông
thªm çc bé chuyÓn ®æi giao thøc t¬ng thÝch.
§iÓn h×nh cña Bus trêng lµ: Profibus-DP, Profibus-PA, Can, Foundation
Fielbus, DeviceNet.
CÊp ®iÒu khiÓn:
CÊp nµy bao gåm çc tr¹m ®iÒu khiÓn hiÖn trêng (FCS), çc bé ®iÒu khiÓn
logic lËp tr×nh (PLC), çc thiÕt bÞ quan s¸t .. . Chøc n¨ng thu thËp çc tÝn
hiÖu tõ hiÖn trêng, thùc hiÖn ®iÒu khiÓn c¬ së, ®iÒu khiÓn logic, tæng hîp
d÷ liÖu ...
Çc thiÕt bÞ ë cÊp nµy ®îc kÕt nèi víi nhau vµ kÕt nèi víi çc thiÕt bÞ ë cÊp
trªn (cÊp ®iÒu khiÓn gi¸m s¸t) th«ng qua Bus hÖ thèng, thùc tÕ çc b¶n tin
trao ®æi trªn Bus hÖ thèng còng ®ßi hái tÝn n¨ng thêi gian thùc cao, mÆt
kh¸c ®Æc thï cña çc b¶n tin lµ chiÒu dµi lín h¬n nhiÒu so víi çc b¶n tin
trao ®æi trªn Bus trêng
§iÓn h×nh cña Bus hÖ thèng lµ: Profibus-FMS, ControlNet, Industrial
Ethernet.
CÊp ®iÒu khiÓn gi¸m s¸t:
Çc thiÕt bÞ trong cÊp nµy bao gåm çc tr¹m giao tiÕp ngêi m¸y HIS, çc
tr¹m thiÕt kÕ kü thuËt EWS, vµ çc thiÕt bÞ phô trî kh¸c. Chøc n¨ng cña cÊp
nµy lµ thùc hiÖn ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh (Process Control), thùc hiÖn çc thuËt
to¸n ®iÒu khiÓn tèi u...
ViÖc kÕt nèi çc thiÕt bÞ ë cÊp nµy víi çc thiÕt bÞ ë cÊp trªn (cÊp qu¶n lÝ kü
thuËt) ®îc thùc hiÖn th«ng qua m¹ng Ethernet, thùc chÊt ®©y lµ mét m¹ng
côc bé LAN, víi tÝnh n¨ng trao ®æi th«ng tin kh«ng nhÊt thiÕt trong thêi
gian thùc,
CÊp qu¶n lÝ kü thuËt vµ cÊp qu¶n lÝ kinh tÕ:
Thùc chÊt çc cÊp nµy rÊt quan träng ®èi víi çc ho¹t ®éng cña c«ng ty, tuy
nhiªn yªu cÇu vÒ tèc ®é trao ®æi th«ng tin còng nh ®ßi hái vÒ thêi gian
thùc lµ kh«ng cao, chøc n¨ng cña çc cÊp nµy lµ qu¶n lÝ t×nh tr¹ng ho¹t
®éng cña çc thiÕt bÞ trong toµn hÖ thèng còng nh ho¹ch ®Þnh chiÕn lîc
ph¸t triÓn s¶n xuÊt dùa trªn t×nh tr¹ng cña thiÕt bÞ .
Mét sè giao thøc dïng trong çc hÖ thèng m¹ng nµy lµ Fast Ethernet,
TCP/IP
2. C¬ së thùc hiÖn m¹ng truyÒn th«ng trong c«ng

nghiÖp
2.1. M« h×nh tham chiÕu OSI (Open Systems Interconnection)
- 1983 tæ chøc tiªu chuÈn ho¸ quèc tÕ ISO (International Standards
Organization) ®· ®a ra 1 kiÕn tróc giao thøc víi chuÈn ISO 7498 ®îc
gäi lµ m« h×nh tham chiÕu OSI, nh»m hç trî viÖc x©y dùng çc hÖ thèng
truyÒn th«ng cã kh¶ n¨ng giao tiÕp víi nhau.
- ChuÈn nµy kh«ng ®a ra quy ®Þnh nµo vÒ cÊu trôc mét b¶n tin, vµ còng
kh«ng ®Þnh nghÜa mét chuÈn dÞch vô cô thÓ nµo. OSI chØ lµ mét m« h×nh
kiÕn tróc ph©n líp víi môc ®Ých phôc vô viÖc x¾p xÕp vµ ®èi chiÕu çc
hÖ thèng truyÒn th«ng cã s½n, trong ®ã bao gåm viÖc so s¸nh ®èi chiÕu
çc giao thøc vµ dÞch vô truyÒn th«ng, còng nh lµm c¬ së cho ph¸t triÓn
hÖ thèng.
Líp øng dông A Protocol Líp øng dông
Líp biÓu diÔn d÷ liÖu Líp biÓu diÔn d÷ liÖu
Líp kiÓm so¸t nèi Líp kiÓm so¸t nèi
Líp vËn chuyÓn Líp vËn chuyÓn
Líp m¹ng N Líp m¹ng
Líp liªn kÕt d÷ liÖu D Líp liªn kÕt d÷ liÖu
Líp vËt lÝ P Líp vËt lÝ
M«i trêng truyÒn dÉn Immediate data

Communication
network
H×nh 1.2. CÊu tróc m« h×nh tham chiÕu OSI
· Líp vËt lý (Physical Layer)

Líp nµy ®îc ®Þnh nghÜa lµ sù kÕt nèi vËt lý gi÷a PC vµ m¹ng nh sau:
- Theo cÊu tróc m¹ng
- Theo çc chuÈn truyÒn dÉn: ¸p hoÆc dßng
- Theo ph¬ng thøc m· ho¸ tÝn hiÖu
- Theo giao diÖn c¬ häc (çp hoÆc gi¾c c¾m)
· Líp liªn kÕt d÷ liÖu (Data Link Layer)
Líp nµy ®îc ®Þnh nghÜa nh sau:
- Protocol phï hîp víi viÖc truy cËp m¹ng theo çc b¶n tin nhËn vµ göi.
- Chia çc khèi d÷ liÖu lín thµnh çc khung ®Þnh d¹ng d÷ liÖu.
C¶ hai líp nµy ®îc gäi lµ líp phÇn cøng, trong m¹ng côc bé líp nµy ®îc
chia lµm 2 líp con: líp ®iÒu khiÓn truy nhËp m«i trêng ( MAC – Media
Access Control) vµ líp ®iÒu khiÓn liªn kÕt logic (LLC – Logical Link
Control). Trong mét sè hÖ thèng líp nµy cã thÓ ®¶m nhiÖm thªm chøc n¨ng
nh kiÓm so¸t lu th«ng vµ ®ång bé ho¸ viÖc chuyÓn giao çc khung d÷
liÖu.
· Líp m¹ng (Network Layer)
- TruyÒn th«ng tin tèi u trªn m¹ng.
- §iÒu khiÓn çc th«ng ®iÖp tr¹ng th¸i ®Ó göi chóng tíi çc thiÕt bÞ kh¸c
trong m¹ng.
· Líp vËn chuyÓn (Transport Layer)
- Qu¶n lý ®Þa chØ cña thiÕt bÞ trªn m¹ng
- §Þnh vÞ çc ®èi t¸c truyÒn th«ng th«ng qua ®Þa chØ.
- §ång bé ho¸ gi÷a çc ®èi t¸c.
- Xö lÝ lçi vµ kiÓm so¸t dßng th«ng tin.
· Líp kiÓm so¸t nèi (Session Layer)
Chøc n¨ng cña líp nµy lµ kiÓm so¸t mèi liªn kÕt truyÒn th«ng gi÷a çc
ch¬ng tr×nh øng dông, bao gåm viÖc t¹o lËp, qu¶n lÝ vµ kÕt thóc çc ®êng
nèi gi÷a çc øng dông cña ®èi t¸c.
· Líp biÓu diÔn d÷ liÖu (Presentation Layer)
Chøc n¨ng cña líp nµy lµ chuyÓn ®æi çc d¹ng biÓu diÔn d÷ liÖu kh¸c nhau
vÒ có ph¸p thµnh d¹ng chuÈn, ®Ó çc ®èi t¸c truyÒn th«ng kh¸c nhau cã thÓ
giao tiÕp víi nhau.
· Líp øng dông (Application Layer)
Cã chøc n¨ng cung cÊp çc dÞch vô cao cÊp (dùa trªn c¬ së çc giao thøc
cao cÊp) cho ngêi sö dông vµ çc ch¬ng tr×nh øng dông. Çc dÞch vô ë
líp nµy chñ yÕu ®îc thùc hiÖn b»ng phÇn mÒm.
2.2. CÊu tróc m¹ng (Topology)

Tríc khi tr×nh bµy vÒ cÊu tróc m¹ng h·y xem xÐt kh¸i niÖm liªn kÕt
Liªn kÕt:
Lµ mèi liªn hÖ vËt lý hoÆc logic gi÷a hai hay nhiÒu ®èi t¸c truyÒn th«ng.
Víi liªn kÕt vËt lý çc ®èi t¸c lµ çc tr¹m truyÒn th«ng ®îc liªn kÕt víi
nhau qua mét m«i trêng vËt lý. Liªn kÕt logic vã thÓ hiÓu nh sau: §èi t¸c
truyÒn th«ng kh«ng nhÊt thiÕt ph¶i lµ mét thiÕt bÞ phÇn cøng mµ cã thÓ lµ
mét ch¬ng tr×nh hÖ thèng hay mét ch¬ng tr×nh øng dông trªn mét tr¹m
nªn quan hÖ gi÷a çc ®èi t¸c nµy chØ cã tÝnh logic. T¬ng øng víi mét ®èi
t¸c vËt lý thêng cã nhiÒu ®èi t¸c logic vµ tÊt nhiªn nhiÒu mèi liªn kÕt logic
®îc x©y dùng trªn c¬ së mét mèi liªn lÕt vËt lý.
Çc lo¹i liªn kÕt:
- Liªn kÕt ®iÓm - ®iÓm (Point to Point) : Mèi liªn kÕt nµy chØ cã 2 ®èi t¸c
th¹m gia, vÒ mÆt vËt lý hai t¹m ®îc nèi víi nhau bëi mét ®êng truyÒn.
§Ó thùc hiÖn mét m¹ng truyÒn tin dùa trªn liªn kÕt nµy sÏ lµ tËp hîp cña
nhiÒu ®êng d©y ®éc lËp.
- Liªn kÕt ®iÓm – nhiÒu ®iÓm (multi – drop): NhiÒu tr¹m ®îc nèi
chung víi mét tr¹m chñ (master). Nh vËy çc ®èi t¸c sÏ ®îc nèi chung
vµo mét ®êng d©y
- Liªn kÕt nhiÒu ®iÓm – nhiÒu ®iÓm (multi – point): nhiÒu ®èi t¸c tham
gia vµ th«ng tin ®îc trao ®æi theo nhiÒu híng. Còng t¬ng tù liªn kÕt
®iÓm – nhiÒu ®iÓm víi liªn kÕt nµy çc ®èi t¸c còng ®îc nèi trªn cïng
mét ®êng d©y.
§Þnh nghÜa: CÊu tróc m¹ng lµ tæng hîp cña çc mèi liªn kÕt.
CÊu tróc m¹ng còng hiÓu lµ çch s¾p xÕp, tæ chøc vÒ mÆt vËt lý cña m¹ng
nhng còng hiÓu lµ çch s¾p xÕp logic cña çc nót m¹ng.
Çc lo¹i cÊu tróc m¹ng:
+ Topology ®Çy ®ñ:
A B
D C
H×nh 1.3. S¬ ®å Topology ®Çy ®ñ (Full)
Víi cÊu tróc ®Çy ®ñ nµy th× sù giao tiÕp gi÷a çc tr¹m lµ nhanh, mét
®èi t¸c bÞ sù cè sÏ kh«ng ¶nh hëng tíi çc ®èi t¸c cßn l¹i nhng cÊu tróc
nµy gi¸ thµnh cao do tèn kÐm d©y dÉn
+ Topology h×nh sao:
B C
F
E
H×nh 1.4. S¬ ®å topology h×nh sao
Çc ®èi t¸c trao ®æi th«ng tin víi nhau th«ng qua mét tr¹m chñ, tuy
nhiªn mét sù cè cña tr¹m chñ sÏ dÉn ®Õn sù tª liÖt cña toµn hÖ thèng do ®ã
tr¹m chñ ®ßi hái ph¶i cã ®é tin cËy cao.
+ Topology vßng lÆp
B
A
H×nh 1.5. S¬ ®å topology kiÓu vßng loop
Trong cÊu tróc nµy çc thµnh viªn ®îc nèi víi nhau t¹o thµnh m¹ch vßng
khÐp kÝn, tÝn hiÖu ®îc truyÒn ®i theo chiÒu cè ®Þnh. u ®iÓm cña ph¬ng
ph¸p nµy lµ mçi nót m¹ng cã thÓ lµ bé khuÕch ®¹i ®iÒu ®ã khiÓn cho
kho¶ng çch ®èi víi cÊu tróc nµy cã thÓ lµ rÊt xa. MÆt kh¸c mçi ®èi t¸c
ng¨n m¹ch vßng lµm hai phÇn nªn kh¶ n¨ng s¶y ra xung ®ét sÏ gi¶m do tÝn
hiªô chØ ®îc truyÒn ®i theo mét chiÒu.
+ Topology bus
H×nh 1.6. CÊu tróc trunk- H×nh 1.7. CÊu tróc daisy-chain
line/drop-line
Trong cÊu tróc nµy çc ®èi t¸c truyÒn th«ng ®îc nèi trªn cung mét
d©y dÉn. Víi cÊu tróc daisy-chain çc ®èi t¸c ®îc nèi trùc tiÕp vµo ®êng
truyÒn. Cßn cÊu tróc trunk-line/drop-line th× cã çc d©y phô ®Ó nèi çc ®èi
t¸c vµo ®êng Bus chung. u ®iÓm cña ph¬ng ph¸p nµy lµ ®¬n gi¶n vµ tiÕt
kiÖm d©y dÉn.
+ CÊu tróc c©y
Bé nèi Bé lÆp Bé nèi sao
H×nh 1.8. CÊu tróc c©y
CÊu tróc c©y lµ tæng hîp cña nhiÒu liªn kÕt víi çc cÊu tróc nh
®êng th¼ng, sao, m¹ch vßng... §©y lµ cÊu tróc thêng gÆp trong thùc tÕ.
2.3. M«i trêng truyÒn dÉn

2.3.1. Çc ®Æc tÝnh cña m«i trêng truyÒn dÉn
M«i trêng truyÒn dÉn lµ m«i trêng mµ tÝn hiÖu th«ng tin truyÒn qua
(thùc chÊt ®ã lµ ®êng truyÒn). M«i trêng truyÒn dÉn cã ¶nh hëng
lín tíi tèc ®é truyÒn dÉn, chÊt lîng ®êng truyÒn... Ta xÐt çc ®Æc tÝnh
sau:
· Dung lîng truyÒn cña m«i trêng truyÒn dÉn ®îc tÝnh theo c«ng thøc
sau:
Uk = Tk*Fk*Hk
ë ®ã: Tk - Thêi gian trong ®ã cã mÆt tÝn hiÖu truyÒn ®i
Fk – Kho¶ng tÇn sè lµm viÖc cña kªnh
Hk - §Æc tÝnh chØ râ sù t¨ng c«ng suÊt tÝn hiÖu Pth so víi c«ng
suÊt nhiÔu Pnh trong kªnh
Ngêi ta cßn gäi Uk lµ kh¶ n¨ng truyÒn cña m«i trêng truyÒn dÉn
· Tèc ®é truyÒn th«ng tin:
V=I/T
ë ®ã: I – Lîng th«ng tin truyÒn
T – Thêi gian truyÒn lîng th«ng tin I
2.3.2. Çc lo¹i m«i trêng truyÒn dÉn

a) §êng hai d©y hë.
Lµ lo¹i m«i trêng truyÒn dÉn ®¬n gi¶n, hai d©y dÉn ®îc çch li víi
nhau b»ng kho¶ng kh«ng. Lo¹i nµy cã thÓ nèi çc thiÕt bÞ víi chiÒu dµi
kh«ng lín l¾m vµ tèc ®é truyÒn kh«ng qu¸ 19.2 Kbis/s. §êng d©y nµy
®îc øng dông trong truyÒn sè liÖu gi÷a çc DTE vµ DCE.
Nhîc ®iÓm cña lo¹i d©y nµy lµ chÞu t¸c ®éng cña nhiÔu xuyªn ©m,
ngoµi ra cÊu tróc hë khiÕn nã nh¹y c¶m víi nhiÔu g©y ra bëi çc nguån bøc
x¹, ®ã còng chÝnh lµ lÝ do khiÕn cho m«i trêng truyÒn dÉn nµy h¹n chÕ vÒ
tèc ®é vµ chiÒu dµi d©y dÉn.
b) Çp ®«i d©y xo¾n
§©y lµ m«i trêng truyÒn dÉn cã tÝnh lÞch sö trong truyÒn sè liÖu vµ
hiÖn nµy nã vÉn lµ m«i trêng truyÒn dÉn ®îc dïng rÊt phæ biÕn. Nã ®îc
ph¸t minh cïng thêi víi ®iÖn tho¹i, vµ gi¸ th× t¬ng ®èi rÎ tiÒn
Çp d©y ®«i xo¾n cã thÓ lo¹i trõ tèt h¬n. Trong mét çp cã nhiÒu cÆp
d©y xo¾n vµo nhau. Mét ®«i d©y xo¾n bao gåm hai sîi d©y ®îc quÊn çch
li «m vµo nhau do cÊu tróc nh thÕ mµ trêng ®iÖn tõ cña hai d©y sÏ trung
hoµ lÉn nhau, mÆt kh¸c d©y tÝn hiÖu vµ d©y ®Êt xo¾n vµo nhau gióp cho tÝn
hiÖu giao thoa ®îc c¶ hai d©y thu nhËn, kh«ng lµm ¶nh hëng lªn tÝn hiÖu
vi sai. ChÝnh v× vËy mµ nhiÔu ra m«i trêng xung quanh vµ nhiÔu xuyªn ©m
gi¶m thiÓu ®¸ng kÓ.
H×nh 1.9. CÊu t¹o cña çp ®«i d©y xo¾n
§êng d©y xo¾n ®«i thÝch hîp víi thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn ®êng d©y vµ
m¹ch thu riªng, sö dông tèc ®é bit díi 1 Mbps cho kho¶ng çch tõ vµi m
®Õn 15Km vµ tèc ®é bit thÊp h¬n cho kho¶ng çch dµi h¬n. §iÓn h×nh cña
çp ®«i d©y xo¾n lµ viÖc øng dông trong çc hÖ thèng truyÒn th«ng sö dông
chuÈn RS485 víi tèc ®é truyÒn th«ng thêng lµ 64Kb/s vµ 96Kb/s
Tuy vËy çp ®«i d©y xo¾n cã nhîc ®iÓm lµ chÞu ¶nh hëng cña nhiÔu
kÝ sinh vµ hiÖn tîng can nhiÖt (couplage)
Cã 2 lo¹i çp xo¾n ®«i: Çp xo¾n ®«i kh«ng bäc kim (UTP –
Unshielded Twisted Pair) dïng réng r·i trong m¹ng ®iÖn tho¹i vµ trong
nhiÒu øng dông truyÒn sè liÖu; çp xo¾n ®«i bäc kim (STP – Shielded
Twisted Pair), cã mét mµn ch¾n ®Ó b¶o vÖ gi¶m ¶nh hëng cña tÝn hiÖu giao
thoa.
c) Çp ®ång trôc
H¹n chÕ chÝnh cña çp xo¾n ®«i g©y ra bëi hiÖu øng bÒ mÆt. Khi tèc ®é
bit (còng lµ tÇn sè) cña tÝn hiÖu truyÒn dÉn t¨ng lªn th× luång ch¶y cña dßng
®iÖn trong d©y chØ ë trªn bÒ mÆt, do vËy sö dông Ýt h¬n tiÕt diÖn s½n cã, dÉn
®Õn sù t¨ng ®iÖn trë cña d©y ®èi víi tÝn hiÖu cao tÇn, lµm t¨ng suy hao.
Ngoµi ra, ë tÇn sè cao, n¨ng suÊt tÝn hiÖu bÞ mÊt m¸t nhiÒu h¬n do hiÖu øng
bøc x¹. V× vËy, víi nh÷ng øng dông ®ßi hái tèc ®é bit cao h¬n 1 Mbps, cÇn
ph¶i cã thiÕt bÞ ®iÖn tö thu vµ ®iÒu khiÓn tinh vi h¬n hoÆc sö dông mét m«i
trêng truyÒn dÉn kh¸c.
Çp ®ång trôc lµm gi¶m tèi thiÓu hai hiÖu øng trªn. Çp cã chÊt dÉn
®iÖn ë chÝnh gi÷a trôc vµ bao quanh trôc còng lµ chÊt dÉn ®iÖn. Kho¶ng
gi÷a hai líp chÊt dÉn ®iÖn thêng ®îc lµm ®Çy bëi chÊt çch ®iÖn r¾n hoÆc
cÊu tróc tæ ong.
Líp dÉn ®iÖn Líp çch ®iÖn
H×nh 1.10. CÊu t¹o cña çp ®ång trôc
ChÊt dÉn ®iÖn ë gi÷a lµ mµn ch¾n h÷u hiÖu víi tÝn hiÖu nhiÔu bªn ngoµi. Sù
tæn hao tÝn hiÖu rÊt nhá g©y ra do bøc x¹ ®iÖn tõ vµ hiÖu øng bÒ mÆt. Çp
®ång trôc cã thÓ sö dông víi nhiÒu kiÓu tÝn hiÖu kh¸c nhau, tèc ®é ®iÓn
h×nh lµ 10Mbps.
Çp ®ång trôc ®îc sö dông réng r·i, chÕ ®é ho¹t ®éng cã thÓ sö dông d¶i
c¬ së (BaseBand) hoÆc d¶i réng (BroadBand). Víi BaseBand toµn bé hiÖu
suÊt ®êng truyÒn ®îc dµnh cho mét kªnh truyÒn th«ng duy nhÊt trong khi
®ã BroadBand th× sö dông cho 2 hoÆc nhiÒu kªnh cïng ph©n chia d¶i th«ng
cña ®êng truyÒn. Chóng ®îc minh ho¹ trªn h×nh 3.10.
BaseBand BroadBand
H×nh 1.11. Minh ho¹ d¶i c¬ së vµ d¶i réng
- Ph¬ng thøc truyÒn d¶i c¬ së cã thÓ truyÒn ®îc c¶ tÝn hiÖu t¬ng tù
vµ tÝn hiÖu sè.
Kho¶ng çch truyÒn ë gi¶i c¬ së tõ 1Km ®Õn 3Km tèc ®é trong gi¶i nµy lµ
1Mb/s ®Õn 10Kb/s
Víi gi¶i réng kho¶ng çch tõ 10Km ®Õn 50Km, tèc ®é cã thÓ lªn ®Õn
350Mb/s
Víi ®iÒu chÕ d¶i réng çp ®ång trôc kh¸ nh¹y c¶m víi nhiÔu tÇn sè thÊp, hÖ
sè chèng nhiÔu tõ 50dB ®Õn 60 dB. Trong trêng hîp ®iÒu chÕ d¶i réng th×
kÐm nh¹y c¶m h¬n, hÖ sè chèng nhiÔu tõ 80dB ®Õn 100dB.
d) Sîi quang
§©y lµ m«i trêng truyÒn dÉn ®ang ®îc xö dông réng r·i trong c«ng
nghiÖp bëi çc u ®iÓm sau:
- Dung lîng truyÒn lín
- TÝnh b¶o mËt tÝn hiÖu khi truyÒn cao
- Träng lîng nhÑ (®Æc biÖt thÝch hîp víi kü thuËt hµng kh«ng)
- Kh¶ n¨ng chèng nhiÔu tèt
- Tèc ®é truyÒn cao (cã thÓ lªn ®Õn hµng tr¨m Mb/s)
- Kh«ng bÞ ¨n mßn trong çc m«i trêng oxi ho¸
Chóng ta h·y xÐt mét sè çc vÊn ®Ò lÝ thuyÕt tríc khi xem xÐt sîi quang
+ B¶n chÊt vµ çc ®Æc trng cña sãng ¸nh s¸ng
*. B¶n chÊt sãng ¸nh s¸ng
- ¸nh s¸ng cêng ®é lín kh«ng ph¶i bao gåm nh÷ng lîng tö n¨ng lîng
lín mµ gåm rÊt nhiÒu lîng tö lan truyÒn. B¶n chÊt cña sãng ¸nh s¸ng cã c¶
tÝnh chÊt sãng vµ tÝnh chÊt h¹t. Tèc ®é lan truyÒn cña sãng ¸nh s¸ng lµ
3.108m/s trong ch©n kh«ng
- Khi nghiªn cøu çc phÇn tö thu quang ngêi ta xö dông çc ®Æc tÝnh h¹t
cña nã. Khi nghiªn cøu qu¸ tr×nh lan truyÒn cña çp quang trªn sîi quang
ngêi ta l¹i quan t©m ®Õn tÝnh chÊt sãng cña nã.
*. Çc ®Æc trng c¬ b¶n
+ D¶i phæ bøc x¹ quang häc. §Æc trng c¬ b¶n cña çc nguån bøc x¹ ®iÖn
tõ lµ d¶i phæ bøc x¹ quang häc hay d¶i bíc sãng t¬ng øng:
c c
l= ( m) & f = ( Hz )
f l
- ¸nh s¸ng sö dông trong th«ng tin quang lµ ¸nh s¸ng trong vïng hång
ngo¹i:
- Hång ngo¹i gÇn IR-A: 0.78mm – 1.4 mm
- Hång ngo¹i gi÷a IR-B: 1.4mm – 6 mm
- Hång ngo¹i gÇn IR-A: 6mm – 1mm
- Phæ bøc x¹ cã 3 lo¹i kh¸c nhau lµ phæ liªn tôc, phæ rêi r¹c vµ phæ hÊp
thô. Trong th«ng tin quang ngêi ta sö dông phæ liªn tôc vµ phæ rêi
r¹c.
+ §Æc tÝnh kh«ng kÕt hîp: Khi çc nguån bøc x¹ ho¹t ®éng, tõng nguyªn tö
sÏ bøc x¹ ngÉu nhiªn çc xung ¸nh s¸ng, Mçi xung ¸nh s¸ng chøa ®ùng
mét dao ®éng riªng. Çc xung ¸nh s¸ng chØ tån t¹i trong 1 thêi gian ng¾n
(18-8) vµ ®i ®îc kho¶ng 3m. Sau ®ã çc nguyªn tö ngõng bøc x¹ trong mét
thêi gian dµi, trong thêi gian ®ã çc nguyªn tö kh¸c l¹i bøc x¹ vµ nã t¹o ra
¸nh s¸ng liªn tôc.
Do çc nguyªn tö nªn pha cña chóng lµ ngÉu nhiªn, do ®ã kh«ng thÓ cã
hiÖn tîng giao thoa trong mét thêi gian dµi vµ ngêi ta gäi ®ã lµ ®Æc tÝnh
kh«ng kÕt hîp cña ¸nh s¸ng.
+ Nguyªn lÝ truyÒn dÉn ¸nh s¸ng
n2
- Dùa vµo hiÖn tîng ph¶n x¹ toµn phÇn
- Khi n1>n2 vµ at <= a n1
+ CÊu t¹o sîi quang

Çp sîi quang gåm mét sîi thuû tinh ®¬n cho mçi tÝn hiÖu ®îc truyÒn,
n»m trong vá bäc ng¨n ¸nh s¸ng bªn ngoµi. TÝn hiÖu ¸nh s¸ng sinh ra bëi
m¸y ph¸t quang. M¸y ph¸t quang thùc hiÖn sù chuyÓn ®æi tõ ®iÖn sang
quang. T¬ng tù, m¸y thu quang thùc hiÖn chøc n¨ng ngîc l¹i t¹i ®Çu cuèi
thu. M¸y ph¸t quang sö dông LED hoÆc ILD, m¸y thu quang sö dông diode
quang hoÆc transistor quang ®Ó thùc hiÖn çc chuyÓn ®æi.
n2
n1
H×nh 1.12. Nguyªn lÝ lµm viÖc cña çp quang
Trong sîi quang ®a mode chiÕt suÊt bËc, vËt liÖu chÕ t¹o vá vµ lâi kh¸c
nhau nhng chiÕt suÊt lµ ®ång nhÊt. Çc tia s¸ng do diode ph¸t ra víi gãc
nhá h¬n gãc tíi h¹n sÏ ®îc ph¶n x¹ toµn phÇn t¹i giao diÖn lâi – vá vµ lan
truyÒn däc theo lâi b»ng çch ph¶n x¹ nhiÒu lÇn. Çc tia s¸ng ph¸t ra t¹i
diode víi gãc kh¸c nhau sÏ truyÒn ®i víi thêi gian kh¸c nhau, dÉn ®Õn tÝn
hiÖu thu cã ®é réng xung lín h¬n tÝn hiÖu vµo, lµm gi¶m tèc ®é bit.
+ Ph©n lo¹i sîi quang
Theo ®Æc tÝnh truyÒn dÉn ngêi ta chia sîi quang thµnh 2 lo¹i: Sîi SM vµ
sîi MM
- Sîi SM (Single Mode): ®îc hiÓu lµ mét tr¹ng th¸i dao ®éng ®iÖn tõ
øng víi nghiÖm cao cña ph¬ng tr×nh sãng. Sè lîng çc Mode cã
quan hÖ víi sãng ®iÖn tõ ®¬n tho¶ m·n çc ph¬ng tr×nh Maxwell vµ
®iÒu kiÖn bê lÊy tõ sîi quang.
- Sîi MM (Multiple Modes): §îc hiÓu lµ cã ®ång thêi nhiÒu Mode.
Sîi MM cã ®êng kÝnh dk lín h¬n sîi SM
Cã thÓ hiÓu Mode lµ çc tia s¸ng thµnh phÇn.
Theo sù thay ®æi cña chiÕt suÊt mµ ngêi ta ph©n sîi quang thµnh mét sè
lo¹i sau:
- Sîi SI-MM (Step Index – Multiple Modes)
- Sîi GI-MM (Granded Index – Multiple Modes)
- Sîi SI-SM (Step Index – Single Mode)
· §å thÞ sau chØ ra sù liªn hÖ gi÷a tèc ®é truyÒn vµ kho¶ng çch truyÒn cña
çp ®«i d©y xo¾n, çp ®ång trôc vµ çp quang
V(Mb/s)
100
Çp quang
10
Çp ®ång trôc

1
Çp ®«i d©y xo¾n
0.1 L(km)
0.1 1 10 100
H×nh 1.13. §å thÞ liªn hÖ gi÷a tèc ®é truyÒn vµ kho¶ng çch truyÒn cña çp
®«i d©y xo¾n, çp ®ång trôc vµ çp quang
e) VÖ tinh
Ngoµi m«i trêng h÷u tuyÕn, sè liÖu cßn cã thÓ ®îc truyÒn b»ng çch
dïng sãng v« tuyÕn qua kh«ng gian nh hÖ thèng vÖ tinh. Sè liÖu ®îc ®iÒu
chÕ bëi mét chïm sãng cùc ng¾n h×nh nãn, ph¸t tõ mÆt ®Êt lªn vÖ tinh.
Chïm tia nµy ®îc thu vµ truyÒn ®Õn ®Ých ®· ®Þnh b»ng çch dïng 1
antenna ®Þnh híng vµ bé chuyÓn tiÕp. Mét vÖ tinh ®¬n cã nhiÒu bé chuyÓn
tiÕp nh vËy, mçi bé tiÕp nhËn mét d¶i tÇn sè riªng. Mét kªnh vÖ tinh ®iÓn
h×nh cã b¨ng th«ng lín (500MHz) vµ cã thÓ cung cÊp hµng tr¨m kªnh sè
liÖu tèc ®é cao b»ng çch dïng kü thuËt ghÐp kªnh.
VÖ tinh dïng cho môc ®Ých liªn l¹c thêng lµ vÖ tinh ®Þa tÜnh. Ngêi ta
chän quü ®¹o cña vÖ tinh ®Ó cung cÊp mét tuyÕn th«ng tin tÇm nh×n th¼ng
gi÷a tr¹m ph¸t vµ thu.
VÖ tinh
Tr¹m ph¸t Tr¹m thu
H×nh 1.14. TruyÒn dÉn b»ng sãng vÖ tinh
Mçi tr¹m mÆt ®Êt thu, ph¸t t¹i çc tÇn sè kh¸c nhau, thùc tÕ thêng sö dông
hÖ thèng nhiÒu tr¹m thu ph¸t, tæ chøc thµnh m¹ng.
f) Sãng cùc ng¾n trªn mÆt ®Êt (viba)

§êng truyÒn sãng cùc ng¾n ®îc sö dông réng r·i khi viÖc x©y dùng
mét m«i trêng h÷u tuyÕn lµ kh«ng thùc tÕ, hoÆc qu¸ ®¾t, vÝ dô qua s«ng
hå, sa m¹c. V× sãng cùc ng¾n truyÒn qua kh«ng khÝ nªn cã thÓ bÞ gi¸n ®o¹n
bëi çc vËt c¶n do con ngêi va ®iÒu kiÖn thêi tiÕt cã h¹i. Còng nh vÖ tinh,
chïm tia sãng cùc ng¾n truyÒn qua kh«ng gian nªn kh«ng hiÖu qu¶. TruyÒn
dÉn b»ng sãng cùc ng¾n cã thÓ cho phÐp kho¶ng çch ®Õn 50km.
g) Sãng v« tuyÕn tÇn thÊp

Sãng v« tuyÕn tÇn thÊp ®îc sö dông ë nh÷ng n¬i cã liªn kÕt cè ®Þnh
qua mét kho¶ng çch võa ph¶i b»ng çch dïng m¸y ph¸t vµ thu ë mÆt ®Êt.
VÝ dô, dïng ®Ó kÕt nèi çc m¸y tÝnh trong thµnh phè víi mét m¸y ph¸t ë xa.
m¸y v« tuyÕn (gäi lµ tr¹m gèc) ®îc ®Æt ë ®iÓm cè ®Þnh, cung cÊp liªn kÕt
v« tuyÕn gi÷a mçi m¸y tÝnh vµ tr¹m trung t©m.
NÕu øng dông yªu cÇu khu vùc bao phñ réng lín, cÇn ph¶i sö dông
nhiÒu tr¹m gèc. Khu vùc bao phñ cña mèi tr¹m gèc bÞ giíi h¹n do giíi h¹n
c«ng suÊt ph¸t, v× vËy mçi tr¹m gèc chØ cung cÊp võa ®ñ kªnh phôc vô cho
toµn bé t¶i trong khu vùc ®ã. Cã thÓ ®¹t ®îc vïng phñ sãng lín h¬n b»ng
çch s¾p xÕp nhiÒu tr¹m gèc theo cÊu tróc tÕ bµo. Thùc tÕ, kÝch thíc tÕ bµo
thay ®æi vµ ®îc x¸c ®Þnh bëi çc yÕu tè nh mËt ®é ®Çu cuèi vµ ®Þa thÕ ®Þa
ph¬ng.
Mçi tr¹m gèc ho¹t ®éng sö dông mét d¶i tÇn kh¸c víi tr¹m l©n cËn.
Tuy nhiªn, v× phñ sãng cña mçi tr¹m gèc bÞ giíi h¹n nªn cã thÓ sö dông l¹i
d¶i tÇn cña çc vïng kh¸c trong m¹ng. Çc tr¹m gèc ®îc kÕt nèi ®Õn m¹ng
cè ®Þnh. Th«ng thêng, tèc dé truyÒn sè liÖu gi÷a çc m¸y tÝnh trong mét tÕ
bµo lµ 10Kbps.
2.4. Çc ph¬ng ph¸p truy nhËp ®êng truyÒn

Trong m¹ng truyÒn tin cã nhiÒu ®èi t¸c tham gia, cÇn thiÕt ph¶i cã sù
®iÒu khiÓn ®Ó sao cho ë mçi thêi diÓm chØ cã ®èi t¸c ®îc göi th«ng tin ®i,
râ rµng cÇn thiÕt ph¶i cã ph¬ng ph¸p thÝch hîp ®Ó ph©n chia thêi gian göi
d÷ liÖu trªn ®êng truyÒn.
ViÖc truy nhËp ®êng truyÒn liªn quan ®Õn çc yÕu tè sau:
- §é tin cËy khi truyÒn th«ng tin
- TÝnh n¨ng thêi gian thùc
- HiÖu suÊt sö dông ®êng truyÒn.
Ngêi ta ®a ra çc ph¬ng ph¸p truy nhËp ®êng truyÒn nh sau:
2.4.1.Ph¬ng ph¸p truy cËp Master/ Slave

Víi ph¬ng ph¸p truy nhËp nµy, tr¹m chñ sÏ ®îc quyÒn ph©n chia thêi
gian truy cËp ®êng truyÒn cho çc tr¹m tí h×nh 3.15.
Master
Slave Slave Slave
H×nh 1.15. Truy cËp Master/slave
Tr¹m chñ cã thÓ göi çc yªu cÇu tuÇn tù ®Õn çc tr¹m tí hoÆc cã thÓ chØ
®Þnh tr¹m tí bÊt kú theo môc ®Ých truy nhËp.
¦u ®iÓm cña ph¬ng ph¸p nµy lµ cÊu tróc m¹ng ®¬n gi¶n, nhng çc
ho¹t ®éng cña m¹ng l¹i phô thuéc vµo tr¹m chñ nªn ®ßi hái ®é tin cËy cña
tr¹m chñ lµ rÊt cao, mÆt kh¸c do th«ng tin gi÷a çc tr¹m tí ®Òu ph¶i th«ng
qua trung gian lµ tr¹m chñ ®· khiÕn cho hiÖu suÊt ®êng truyÒn trong
ph¬ng ph¸p nµy lµ kh«ng cao.
2.4.2. Ph¬ng ph¸p truy cËp Token Passing

CÊu tróc cña mét token nh sau:
Access
Start control End delimiter
1 byte 1 byte 1 byte
H×nh 1.16. §Þnh d¹ng cña 1 token
Token Passing lµ 1 khung truyÒn cã cÊu tróc ®Æc biÖt víi çc th«ng tin
d÷ liÖu chÝnh, nã ®îc sö dông nh thÎ bµi cã thÓ t¸c dông trao quyÒn göi
th«ng tin khi mét tr¹m nµo ®ã cã ®îc thÎ bµo nµy. ViÖc göi thÎ bµi ®îc
thùc hiÖn theo 1 chu tr×nh ®Þnh s½n. §èi víi çc m¹ng cã cÊu tróc khÐp kÝn
ngêi ta ®a ra kh¸i niÖm Token rinh. S¬ ®å nh sau:
: M«i Unit 1 Unit 2 Unit 3 Unit 4

trêng vËt
lý
: §êng ®i
cña Token
Unit 8 Unit 7 Unit 6 Unit 5

Unit 3: bÞ lçi
H×nh 1.17. Ph¬ng ph¸p truy nhËp Token Ring
H×nh 1.18. Ph¬ng ph¸p truy nhËp Token bus
Mét tr¹m ®ang gi÷ Token kh«ng nh÷ng cã quyÒn gi÷ th«ng tin ®i mµ
cßn cã thÓ kiÓm so¸t th«ng tin cña çc tr¹m kh¸c. NÕu thÊy tr¹m chuÈn bÞ
nhËn Token bÞ lçi nã sÏ kh«ng gi÷ Token cho tr¹m nµy, hoÆc nÕu token
kh«ng ®îc göi (cã nghÜa lµ tr¹m token bÞ lçi) th× 1 tr¹m nµo ®ã sÏ tù t¹o ra
token ®Ó ®¶m b¶o ho¹t ®éng cña hÖ thèng lµ th«ng suèt.
2.4.3. CDMA/ CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)

Trong ph¬ng ph¸p nµy, çc tr¹m ®Òu ®îc truy nhËp bus mµ kh«ng cã
1 sù kiÓm so¸t nµo. Nguyªn t¾c ho¹t ®éng ®îc m« t¶ nh sau:
+ Mçi tr¹m ®Òu c¶m nhËn ®êng truyÒn (carier sense), chØ khi ®êng truyÒn
rçi th× míi ®îc truyÒn th«ng tin trªn ®ã.
+ Do ®é trÔ cña sù lan truyÒn mµ vÉn x¶y ra trêng hîp lÆp 2 hay nhiÒu
tr¹m cïng ®a th«ng tin lªn ®êng truyÒn (h×nh....) vµ khi ph¸t çc tr¹m
nµy vÉn ph¶i c¶m nhËn xem cã x¶y ra xung ®ét kh«ng (Collision Detection)
n1 n2 n3 n4
H×nh 1.19. NhiÒu tr¹m nhËn cïng göi th«ng tin lªn ®êng truyÒn
+ Khi hai hay hiÒu tr¹m nhËn cïng ®a th«ng tin lªn ®êng truyÒn (tøc
xung ®ét x¶y ra) th× çc tr¹m nµy ®Òu ph¶i huû bá b¶n tin göi cña m×nh
(h×nh...)
n1 n2 n3 n4
H×nh 1.20. Çc th«ng b¸o göi bÞ huû bá
+ Chê trong thêi gian ngÉu nhiªn çc tr¹m nµy sÏ göi l¹i th«ng b¸o
n1 n2 n3 n4
H×nh 1.21. Tr¹m n1 göi th«ng b¸o
Thùc tÕ viÖc ph¸t hiÖn xung ®ét ®îc thùc hiÖn b»ng çch so s¸nh tÝn
hiÖu ph¸t vµ tÝn hiÖu ph¶n håi. Trong trêng hîp cã xung ®ét th× çc tr¹m
nµy lËp tøc kh«ng ph¸t n÷a, vµ çc tr¹m nhËn th× kh«ng nhËn ®îc byte kÕt
thóc cña khung truyÒn nªn coi nh th«ng b¸o nµy bÞ huû bá.
¦u ®iÓm cña ph¬ng ph¸p nµy lµ ®¬n gi¶n vµ linh ho¹t nhng kh«ng
phï hîp víi çc hÖ thèng m¹ng cÊp thÊp do tÝnh kh«ng æn ®Þnh vÒ thêi gian
®¸p øng.
2.4.4. CSMA/ CA (Carrier Sense Multiple with Collision Avoidance)

Ph¬ng ph¸p nµy còng gièng ph¬ng ph¸p CSMA/ CD, nhng chóng
sö dông ph¬ng ph¸p m· ho¸ bit thÝch hîp ®Ó khi x¶y ra xung ®ét 1 tÝn hiÖu
nµy sÏ lÊn ¸t tÝn hiÖu kiÓm tra. VÝ dô:
n1 n2 n3
A C B
X
a. n1 vµ n3 cïng ph¸t
n1 n2 n3
A C B
b. n1 liªn tôc ph¸t vµ n3 dõng ph¸t
H×nh 1.22. Nguyªn lÝ ho¹t ®éng cña CDMA/CA

Ph¬ng ph¸p nµy ra ®êi ®· c¶i thiÖn ®îc tÝnh n¨ng thêi gian thùc mµ
ph¬ng ph¸p CSMA/ CD gÆp ph¶i.
2.5. Çc giao thøc c«ng nghiÖp (Industrial Protocol)

2.5.1. Kh¸i niÖm giao thøc (Protocol)
+ Trong qu¸ tr×nh trao ®æi th«ng tin trªn m¹ng, çc ®èi t¸c truyÒn th«ng cÇn
thiÕt ph¶i tu©n theo çc quy t¾c thñ tôc chung ®Ó phôc vô cho viÖc giao tiÕp
gäi lµ giao thøc, giao thøc chÝnh lµ c¬ së cho viÖc thùc hiÖn vµ sö dông çc
dÞch vô truyÒn th«ng.
+ Quy ®Þnh mét giao thøc bao gåm çc phÇn sau:
- Khëi t¹o: PhÇn nµy khëi t¹o çc th«ng sè cña giao thøc vµ b¾t ®Çu
truyÒn d÷ liÖu trªn ®êng truyÒn
- T¹o khung vµ ®ång bé khung: PhÇn nµy ®Þnh nghÜa thêi ®iÓm khëi ®Çu
vµ thêi ®iÓm kÕt thóc cña khung ®Ó bªn nhËn cã thÓ ®ång bé d÷ liÖu khi
nhËn.
- §iÒu khiÓn luång d÷ liÖu: ®Ó ®¶m b¶o r»ng víi tèc ®é nµy th× bªn thu cã
thÓ nhËn sè liÖu mµ kh«ng bÞ thiÕu.
- §iÒu khiÓn truy cËp ®êng truyÒn: øng dông truyÒn b¸n song c«ng
- Söa lçi: Çc kÝ thuËt ngµy nay sö dông söa lçi tæng khèi vµ CRC.
- §iÒu khiÓn Time Out: ¸p dông víi çc bé truyÒn khi nã kh«ng nhËn
®îc d÷ liÖu trong kho¶ng thêi gian ®Þnh tríc vµ bé nhËn kh«ng thÓ
nhËn ®îc çc b¶n tin tríc ®ã.
2.5.2.Giao thøc c«ng nghiÖp

· Çc yªu cÇu ®èi víi çc Protocol c«ng nghiÖp.
- DÔ dµng cho çc hÖ thèng xö lÝ: Møc ®é yªu cÇu cña çc hÖ thèng
truyÒn th«ng c«ng nghiÖp ë cÊp ®é ph©n xëng lµ ë cÊp thÊp. CÇn thiÕt
chän çc giao thøc ®¬n gi¶n ch¼ng h¹n giao thøc ASCII.
- TÝnh b¶o toµn d÷ liÖu khi truyÒn lµ cao: Trong m«i trêng c«ng nghiÖp
cã rÊt nhiÒu nhiÔu ®iÖn tõ, cÇn thiÕt ph¶i truyÒn sè liÖu sao cho kh«ng cã
lçi, giao thøc ®îc chän ph¶i cã kh¶ n¨ng kiÓm so¸t lçi hiÖu qu¶ ch¼ng
h¹n nh ph¬ng ph¸p so¸t lçi CRC.
- ChuÈn ho¸ çc giao thøc: XuÊt ph¸t tõ yªu cÇu trao ®æi th«ng tin gi÷a
çc ®èi t¸c trao ®æi th«ng tin (PLC, PC ...) ®îc s¶n xuÊt bëi çc h·ng
kh¸c nhau, cÇn thiÕt ph¶i cã giao thøc truyÒn th«ng c«ng nghiÖp chung,
ch¼ng h¹n MobBus.
- Tèc ®é truy cËp çc th«ng sè cao: Yªu cÇu viÖc cËp nhËt çc th«ng sè tõ
çc thiÕt bÞ trêng nèi tiÕp nhau lµ gÇn nh ®ång thêi.
Mét sè çc giao thøc c«ng nghiÖp ®iÓn h×nh nh: ASCII, Modbus, Can...sÏ
®îc xÐt trong phÇn m¹ng cña Simatic-net
Chæång 2. Caïc bus tiãu biãøu cuía hãû thäúng maûng SIMATICNET
Ch¬ng 2
CÁC BUS TIÊU BIỂU CỦA HỆ THỐNG MẠNG SIMATICNET
1. Tæng quan chung vÒ m¹ng Simatic

Trong m¹ng Simatic, ®· ®a çc gi¶i ph¸p cho m¹ng truyÒn th«ng c«ng
nghiÖp nh: Profibus, Ethernet, AS-i... nh»m kÕt nèi çc thiÕt bÞ trêng víi
çc thiÕt bÞ ë cÊp ®iÒu khiÓn , çc thiÕt bÞ ë cÊp ®iÒu khiÓn gi¸m s¸t vµ çc
thiÕt bÞ ë cÊp qu¶n lÝ
Tuú theo ph¬ng ph¸p tÝch hîp mµ cã thÓ ®a ra çc lùa chän phÇn
cøng còng nh phÇn mÒm t¬ng øng.
Ch¬ng nµy tr×nh bµy vÒ çc giao thøc chÝnh ®îc dïng trong Simatic,
phÇn thiÕt bÞ phÇn cøng vµ ph¬ng ph¸p ghÐp nèi ®îc tr×nh bµy trong
ch¬ng 5
H×nh sau lµ cÊu tróc ph©n tÇng ®iÓn h×nh trong Simatic-net
Ethernet
(Ethernet, IEEE 802.3)
Profibus
AS - i
H×nh 2.0. Ph©n tÇng çc m¹ng ®iÓn h×nh trong Simatic -net
2. AS-i (Actuator Sensor Interface)

§©y lµ s¶n phÈm cña 11 h·ng s¶n xuÊt sensor vµ c¬ cÊu chÊp hµnh næi
tiÕng trªn thÕ giíi nh: Siemens AG, Festo KG...§©y lµ hÖ thèng Bus
trêng dïng cho giao tiÕp gi÷a çc thiÕt bÞ ë cÊp hiÖn trêng víi çc thiÕt bÞ
trong cÊp ®iÒu khiÓn. §Æc tÝnh kü thuËt chÝnh cña AS-i lµ:
- TruyÒn tÝn hiÖu cïng nguån nu«i
- Cho phÐp thùc hiÖn cÊu tróc m¹ng d¹ng Bus còng nh h×nh sao
- Çc thµnh phÇn giao diÖn m¹ng cã thÓ thùc hiÖn víi gi¸ thµnh thÊp
2.1. KiÕn tróc giao thøc
Giao thøc trong AS-i ph¶n ho¹t ®éng cña çc bé ®iÒu khiÓn víi çc
thiÕt bÞ trêng. §Ó n©ng cao hiªu suÊt vµ ®¬n gi¶n ho¸ trong xö lÝ, toµn bé
viÖc xö lÝ giao thøc ®îc thùc hiÖn ë líp 1 trong m« h×nh OSI.
Ph¬ng ph¸p truy cÊp Bus lµ Master/Slave
2.2. CÊu tróc m¹ng, çp truyÒn vµ c¬ chÕ giao tiÕp
CÊu tróc m¹ng trong AS-i lµ d¹ng Bus hoÆc h×nh sao, ®Æc trng cña AS-
i lµ kh«ng sö dông trë ®Çu cuèi.
ChiÒu dµi tæng céng tèi ®a lµ 100m, tÊt nhiªn nÕu muèn dïng víi
kho¶ng çch lín h¬n ph¶i sö dông bé lÆp. Sè lîng tr¹m tèi ®a trong mét
m¹ng lµ 31 tøc cã thÓ qu¶n lÝ tèi ®a lµ 124 S/A, tèc ®é truyÒn quy ®Þnh lµ
167kB/s
Trong s¶n phÈm cña Siemens module giao diÖn AS-i Master trong S7-
300 lµ CP 342-2, module nµy cã thÓ ®îc nèi víi çc Module thô ®éng ®Ó
nèi víi çc A/S
C¬ chÕ giao tiÕp trong AS-i dùa trªn çc yªu cÇu vµ tr¶ lêi. Tr¹m chñ cã
thÓ hái tuÇn tù ®Ó çc tr¹m tí tr¶ lêi hoÆc còng cã thÓ hái çc tr¹m tí theo
c¬ chÕ ®Þnh ®Þa chØ
2.3. CÊu tróc khung truyÒn
Môc ®Ých cña ®Þnh d¹ng khung truyÒn lµ ®Ó gióp bªn nhËn x¸c ®Þnh
®îc thêi ®iÓm b¾t ®Çu, kÕt thóc mét b¶n tin còng nh göi kÌm çc th«ng
tin vÒ söa sai lçi
Khung truyÒn yªu cÇu d÷ liÖu tõ tr¹m chñ trong AS-i cã chiÒu dµi lµ 14
bÝt cßn khung tr¶ lêi tõ çc tr¹m tí cã chiÒu dai lµ 7 bÝt, minh ho¹ trªn h×nh
sau:
Start CB A4 A3 A2 A1 A0 I4 I3 I2 I1 I0 P Stop
H×nh 2.1. CÊu tróc khung yªu cÇu d÷ liÖu

STT Ký hiÖu M« t¶
1 Start ®©y lµ bÝt ®¸nh dÊu sù khëi ®Çu cña khung truyÒn, nã cã
gi¸ trÞ lµ 0
2 CB Lµ bit ®iÒu khiÓn
3 A0 - A4 Lµ çc bÝt dïng ®Ó x¸c ®Þnh ®Þa chØ tr¹m tí
4 I0 - I4 Çc bÝt x¸c ®Þnh th«ng tin yªu cÇu tr¹m tí
5 P BÝt kiÓm tra ch½n lÎ
6 Stop ®©y lµ bÝt ®¸nh dÊu sù kÕt thóc cña khung truyÒn, nã cã
gi¸ trÞ lµ 1
B¶ng 2.0. ý nghÜa cña çc bÝt trong khung yªu cÇu
CÊu tróc khung tr¶ lêi tõ tr¹m tí tr×nh bµy trªn h×nh sau:
Start S3 S2 S1 S0 P Stop
H×nh 2.2. CÊu tróc khung tr¶ lêi

ý nghÜa çc bÝt trong khung ®îc tr×nh bµy trªn h×nh sau:
STT Ký hiÖu M« t¶
1 Start ®©y lµ bÝt ®¸nh dÊu sù khëi ®Çu cña khung truyÒn, nã cã
gi¸ trÞ lµ 0
2 S0 - S3 Th«ng tin tr¶ lêi vÒ tr¹m chñ
3 P BÝt kiÓm tra ch½n lÎ
4 Stop ®©y lµ bÝt ®¸nh dÊu sù kÕt thóc cña khung truyÒn, nã cã
gi¸ trÞ lµ 1
B¶ng 2.1. ý nghÜa cña çc bÝt trong khung tr¶ lêi
3. Profibus (Process Field Bus)

Lµ hÖ thèng Bus trêng ®îc ph¸t triÓn t¹i §øc n¨m 1987 vµ thµnh
chuÈn EIC 61158 n¨m 2000.
Víi môc ®Ých qu¶ng b¸ còng nh hç trî viÖc ph¸t triÓn vµ øng dông
çc s¶n phÈm t¬ng thÝch Profibus, mét tæ chøc ngêi sö dông ®· ®îc
thµnh lËp mang tªn Profibus International víi h¬n 1000 thµnh viªn.
Ngµy nay Profibus lµ hÖ thèng Bus trêng hµng ®Çu thÕ giíi víi h¬n
20% thÞ phÇn víi h¬n 5 triÖu thiÕt bÞ l¾p ®Æt trong kho¶ng 500.000 øng
dông. Profibus ®ang ®îc coi lµ gi¶i ph¸p chuÈn, tin cËy trong nhiÒu øng
dông ®Æc biÖt lµ trong çc øng dông cã yªu cÇu cao vÒ tÝnh n¨ng thêi gian
thùc.
HÖ thèng Bus nµy ®îc øng dông ®Ó kÕt nèi çc thiÕt bÞ trêng víi çc
thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn gi¸m s¸t. §©y lµ hÖ thèng Bus nhiÒu chñ (MultiCast) cho
phÐp çc thiÕt bÞ vµo/ra ph©n t¸n, çc thiÕt bÞ ®o th«ng minh, thiÕt bÞ ®iÒu
khiÓn... nèi vµo cïng mét ®êng Bus.
Çc tr¹m chñ (thêng lµ çc PC, PLC) ®îc quyÒn kiÓm so¸t truyÒn
th«ng trªn Bus, çc tr¹m tí (thêng lµ çc Module vµo/ra ph©n t¸n, çc thiÕt
bÞ ®o th«ng minh...) kh«ng ®îc phÐp truy nhËp Bus, mµ chØ ®îc x¸c nhËn
hoÆc tr¶ lêi çc yªu cÇu tõ tr¹m chñ.
Profibus gåm 3 lo¹i t¬ng thÝch víi nhau: Profibus – FMS, Profibus
– DP vµ Profibus – PA. Profibus – FMS ®îc dïng chñ yÕu trong viÖc
nèi m¹ng çc m¸y tÝnh ®iÒu khiÓn vµ cÊp ®iÒu khiÓn gi¸m s¸t. Profibuss –
DP ®îc dïng ®Ó kÕt nèi çc thiÕt bÞ trêng víi çc m¸y tÝnh ®iÒu khiÓn,
cßn Profibus – PA ®îc sö dông trong çc lÜnh vùc tù ®éng ho¸ çc qu¸
tr×nh cã m«i trêng dÔ ch¸y næ.
3.1. CÊu tróc giao thøc Profibus
Profibus - FMS Profibus - DP Profibus- PA

Líp 7 Fieldbus Message Specification
Líp 3 – 6
Líp 2 Fieldbus Data Link (FDL)
Líp 1 RS-48S/ Çp quang IEC 1158-2
H×nh 2.3 KiÕn tróc giao thøc Profibus
Profibus DP vµ PA chØ thùc hiÖn líp 1 vµ 2 nh»m tèi u ho¸ viÖc trao ®æi
d÷ liÖu qu¸ tr×nh gi÷a cÊp ®iÒu khiÓn vµ cÊp chÊp hµnh.
- Líp FMS (víi Profibus – FMS) m« t¶ çc ®èi tîng truyÒn th«ng,
xö lý vµ cung cÊp çc dÞch vô truyÒn th«ng.
- Líp liªn kÕt d÷ liÖu FDL cã chøc n¨ng kiÓm so¸t truy cËp bus, cung
cÊp dÞch vô c¬ b¶n (cÊp thÊp) cho viÖc trao ®æi d÷ liÖu mét çch tin
cËy.
- Líp vËt lý quy ®Þnh vÒ kü thuËt truyÒn dÉn tÝn hiÖu, m«i trêng
truyÒn dÉn, cÊu tróc m¹ng vµ çc giao diÖn c¬ häc. ViÖc sö dông giao
diÖn RS485 ®· quyÕt ®Þnh çc ®Æc tÝnh truyÒn dÉn. Kho¶ng çch
truyÒn cùc ®¹i lµ 1200m, nÕu sö dông tr¹m lÆp cã thÓ lªn ®Õn 4800m
tÊt nhiªn nã cßn phô thuéc vµo tèc ®é truyÒn. Nãi chung tèc ®é
truyÒn thêng tring kho¶ng 9.6 – 500Kb/s vµ sè lîng tr¹m tèi ®a lµ
127, nã sö dông ph¬ng ph¸p m· ho¸ NRZ.
Quan hÖ gi÷a tèc ®é truyÒn vµ chiÒu dµi d©y dÉn thÓ hiÖn trªn b¶ng sau:
Tèc ®é (Kb/s) 9.6, 19.2, 45.45, 187.5 500 1500 3000, 6000,
93.75 12000
ChiÒu dµi (m) 1200 1000 400 200 100
3.2. Truy cËp Bus vµ çc dÞch vô truyÒn sè liÖu.
Hai ph¬ng ph¸p truy nhËp bus cã thÓ ®îc ¸p dông ®éc lËp hoÆc kÕt
hîp lµ Token – Passing vµ Master/ Slave.
Thêi gian vßng lÆp tèi ®a ®Ó 1 tr¹m tÝch cùc nhËn l¹i ®îc Token cã thÓ
thay ®æi bëi çc tham sè. Kho¶ng thêi gian nµy lµ c¬ së cho viÖc tÝnh to¸n
chu k× thêi gian cña c¶ hÖ thèng.
Controller PC PC Controller
M M V M
Drive Sensor Sensor Actuator Drive Transmiter Drive Sensor
H×nh 2.4. CÊu tróc ®iÓn h×nh vÒ hÖ thèng m¹ng Profibus
+ Çc dÞch vô truyÒn sè liÖu thuéc líp 2 trong m« h×nh OSI (FDL) bao
gåm 4 dÞch vô:
- SDN (Send Data with No Acknowledge)
- SDA (Send Data with Acknowledge)
- SRD (Send and Request Data with Reply)
- CSRD (Cyclic Send and Request Data with Reply)
DÞch vô SDN chñ yÕu dïng trong göi ®«ng flo¹t (broadcast) hoÆc göi
tíi nhiÒu ®Ých (multi cast).
DÞch vô SDA vµ SRD lµ nh÷ng dÞch vô trao ®æi d÷ liÖu yªu cÇu cã sù
tr¶ lêi. Do tÝnh chÊt kh«ng tuÇn hoµn cña 2 dÞch vô nµy, ®Ó thùc hiÖn mçi
cuéc trao ®æi d÷ liÖu ®Òu ph¶i cã yªu cÇu tõ líp trªn xuèng líp 2, thêi gian
xö lý giao thøc t¨ng nªn xuÊt hiÖu suÊt truyÒn th«ng gi¶m. Nªn 2 dÞch vô
nµy ®îc øng dông trong truyÒn sè liÖu b×nh thêng.
DÞch vô CSRD lµ dÞch vô trao ®æi d÷ liÖu tuÇn hoµn víi môc ®Ých hç trî
viÖc trao ®æi d÷ liÖu qu¸ tr×nh ë cÊp chÊp hµnh, gi÷a çc thiÕt bÞ c¶m biÕn,
c¬ cÊu chÊp hµnh vµ çc Module vµo ra ph©n t¸n víi m¸y tÝnh ®iÒu khiÓn.
Nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña nã lµ: mét tr¹m chñ sÏ hái tuÇn tù çc tr¹m tí vµ
yªu cÇu vÒ trao ®æi d÷ liÖu mét çch tuÇn tù. Do ®ã d÷ liÖu trao ®æi lu«n ë
líp 2, khiÕn cho çc ch¬ng tr×nh øng dông trao ®æi d÷ liÖu ®îc thùc hiÖn
hiÖu qu¶.
3.3. CÊu tróc khung truyÒn trong Profibus
Cã 3 lo¹i khung cã kho¶ng çch Hamming 4 vµ mét lo¹i khung ®Æc
biÖt ®¸nh dÊu Token ®îc quy ®Þnh nh sau:
- Khung cã chiÒu dµi th«ng tin cè ®Þnh, kh«ng mang d÷ liÖu
SD1 DA SA FC FCS ED
- Khung cã chiÒu dµi th«ng tin cè ®Þnh, mang 8 byte d÷ liÖu
SD3 DA SA FC DU FCS ED
- Khung cã chiÒu dµi th«ng tin kh¸c nhau, mang 1 - 246 byte d÷ liÖu
SD2 LE LEr SD2 DA SA FC DU FCS ED
LE
- Token
SD4 DA SA
DA, SA, FC vµ DU ®îc coi lµ phÇn mang th«ng tin, mçi « cã chiÒu dµi
8 bit (trõ DU). ý nghÜa çc trêng trong khung ®îc chØ ra trªn b¶ng sau:
Ký hiÖu Tªn ý nghÜa
SD1...SD4 Start Delimiter Byte khëi ®Çu ®Ó ph©n biÖt çc lo¹i khung:
SD1=10H, SD2=68H, SD3=A2H; SD4=DCH
LE Length ChiÒu dµi d÷ liÖu (4- 249 byte)
LER Length Repeated ChiÒu dµi truyÒn l¹i
DA Destination Address §Þa chØ tr¹m nhËn, tõ 0 – 127
SA Source Address §Þa chØ tr¹m göi, tõ 0 – 127
DU Data Unit §¬n vÞ d÷ liÖu
FC Frame Control KiÓm tra khung
FCS Frame Check KiÓm so¸t lçi
Sequence
ED End Delimiter Byte kÕt thóc, ED=16H
B¶ng 2.2. ý nghÜa çc trêng trong khung
Do nh÷ng u ®iÓm vµ tÝnh n¨ng hiÑu qu¶ vÒ thêi gian trao ®æi d÷ liÖu
mµ Profibus-DP sÏ ®îc tr×nh bµy chi tiÕt.
Profibus-DP vµ -FMS sö dông ph¬ng thøc truyÒn kh«ng ®ång bé, viÖc
®ång bé ho¸ gi÷a bÕn göi vµ bªn nhËn ph¶i thùc hiÖn víi tõng kÝ tù ... Mçi
khung kÝ tù dµi 11 bÝt ( h×nh 52).
Start bit LSB MSB Stop bit
0 a1 a2 ... a8 P 1
Data bit
H×nh 2.5. §Þnh d¹ng kÝ tù trong khung UART dïng trong Profibus
3.4. Profibus-FMS
§©y lµ Bus hÖ thèng dïng ®Ó kÕt nèi çc thiÕt bÞ ë cÊp ®iÒu khiÓn gi¸m
s¸t víi nhau vµ víi çc thiÕt bÞ ë cÊp ®iÒu khiÓn, do ®Æc ®iÓm cña giao tiÕp
gi÷a çc cÊp nµy mµ d÷ liÖu ®îc trao ®æi chñ yÕu víi tÝnh chÊt kh«ng ®Þnh
kú.
Thùc chÊt cña líp øng dông bao gåm 2 líp con lµ FMS vµ LLI (Lower
Layer Interface). Líp LLI cã vai trß thÝch øng, chuyÓn çc dÞch vô gi÷a líp
FMS vµ líp FDL. Giao diÖn gi÷a líp FMS víi çc qu¸ tr×nh øng dông ®îc
thùc hiÖn bëi líp ALI (Application Layer Interface).
FMS thùc chÊt lµ mét tËp con cña MMS (Munufacturing Message
Specification), ®©y lµ mét chuÈn giao thøc vµ dÞch vô thuéc líp 7 cña m«
h×nh OSI cã giao tiÕp híng th«ng b¸o (Message-oriented communication)
®îc ¸p dông réng r·i trong c«ng nghiÖp.
Giao tiÕp híng ®èi tîng:
Profibus-FMS cho phÐp thùc hiÖn giao tiÕp híng ®èi tîng theo c¬
chÕ Client/Server. ý nghÜa cña giao tiÕp híng ®èi tîng lµ quan ®iÓm
thèng nhÊt trong giao tiÕp d÷ liÖu, kh«ng phô thuéc vµo çc ®Æc ®iÓm cña
nhµ s¶n xuÊt thiÕt bÞ hay çc lÜnh vùc øng dông cô thÓ.
Çc phÇn tö cã thÓ truy cËp ®îc tõ mét tr¹m trong m¹ng, ®ai diÖn cho
çc ®èi tîng thùc hay çc biÕn qu¸ tr×nh ®îc gäi lµ ®èi tîng. ViÖc truy
nhËp vµo ®èi tîng cã thÓ thùc hiÖn theo nhiÒu çch kh¸c nhau, mét
ph¬ng ph¸p hiÖu qu¶ lµ truy cËp ®èi tîng th«ng qua tªn h×nh thøc (nh·n)
hay cßn gäi lµ çc Tag. Mçi ®èi tîng cã mét tªn h×nh thøc ph©n biÖt thèng
nhÊt. Ph¬ng ph¸p nµy thÓ hiÖn tÝnh trùc quan, dÔ theo dâi trong qu¸ tr×nh
thùc hiÖn dù ¸n.
ThiÕt bÞ trêng ¶o (VFD - Virtual Field Device)
§©y lµ m« h×nh trõu tîng m« t¶ çc d÷ liÖu, cÊu tróc d÷ liÖu vµ ®Æc
tÝnh cña mét thiÕt bÞ tù ®éng ho¸ díi gãc ®é cña mét ®èi t¸c giao tiÕp. Mét
®èi tîng VFD chøa tÊt c¶ çc ®èi tîng giao tiÕp vµ danh môc m« t¶ çc
®èi tîng giao tiÕp cã thÓ truy cËp qua çc dÞch vô. Mét ®èi tîng VFD
®îc s¾p xÕp t¬ng øng víi ®óng mét qu¸ tr×nh øng dông.
Mét thiÕt bÞ thùc cã thÓ chøa nhiÒu ®èi tîng VFD, trong ®ã ®Þa chØ
cña mçi ®èi tîng ®îc x¸c ®Þnh qua çc ®iÓm ®Çu cuèi giao tiÕp.
Quan hÖ giao tiÕp
Ngoµi h×nh thøc göi ®ång lo¹t vµ göi tíi nhiÒu ®Ých, viÖc trao ®æi th«ng
tin trong Profibus-FMS lu«n ®îc thùc hiÖn gi÷a hai ®èi t¸c truyÒn th«ng
díi h×nh thøc cã nèi theo c¬ chÕ Client/Server. Mét Client ®îc hiÓu lµ
mét ch¬ng tr×nh øng dông göi yªu cÇu ®Ó truy nhËp ®èi tîng. Cßn Server
chÝnh lµ mét ch¬ng tr×nh cung cÊp çc dÞch vô truyÒn th«ng th«ng qua çc
®èi tîng. VÒ nguyªn t¾c ch¬ng tr×nh øng dông cã thÓ ®ãng vai trß cña c¶
Client vµ Server.
3.5. Profibus-DP
§îc ph¸t triÓn nh»m ®¸p øng çc yªu cÇu vÒ trao ®æi d÷ liÖu gi÷a çc
thiÕt bÞ cÊp trêng víi çc thiÕt bÞ cÊp ®iÒu khiÓn.
ViÖc trao ®æi d÷ liÖu chñ yÕu thùc hiÖn theo c¬ chÕ Master/ Slave,
ngoµi ra Profibus – DP cßn hç trî çc dÞch vô truyÒn th«ng kh«ng tuÇn
hoµn, phôc vô tham sè ho¸, vËn hµnh vµ chuÈn ®o¸n çc thiÕt bÞ trêng
th«ng minh.
Çc hµm DP c¬ së (trong User Interface Layer) chñ yÕu phôc vô trao
®æi d÷ liÖu tuÇn hoµn, thêi gian thùc th× çc hµm DP më réng l¹i cung cÊp
çc dÞch vô truyÒn sè liÖu kh«ng tuÇn hoµn nh tham sè thiÕt bÞ, th«ng tin
chuÈn ®o¸n...
3.5.1. CÊu h×nh hÖ thèng vµ quy t¾c ho¹t ®éng

Sè tr¹m tèi ®a trong m¹ng lµ 126, DP cho phÐp sö dông cÊu h×nh 1 tr¹m
chñ (Mono Master) hoÆc nhiÒu chñ (Multi Master). Trong cÊu h×nh nhiÒu
chñ, çc tr¹m chñ cã thÓ cïng ®äc d÷ liÖu tõ çc tr¹m tí, nhng chØ cã 1
tr¹m chñ duy nhÊt ®îc ®a yªu cÇu tíi çc tr¹m tí.
ChuÈn DP quy ®Þnh çc quy t¾c ho¹t ®éng nh»m ®¶m b¶o tÝnh t¬ng
thÝch vµ kh¶ n¨ng thay thÕ lÉn nhau cña thiÕt bÞ. Chóng ®îc x¸c ®Þnh
th«ng qua tr¹ng th¸i ho¹t ®éng cña çc thiÕt bÞ chñ.
CLEAR: Tr¹m chñ lÊy th«ng tin tõ çc tr¹m tí vµ gi÷ çc ®Çu ra ë vÞ trÝ
an toµn.
OPERATE: Tr¹m chñ ë chÕ ®é trao ®æi d÷ liÖu ®Çu vµo vµ ®Çu ra tuÇn
hoµn víi çc tr¹m tí. §ång thêi tr¹m chñ còng thêng xuyªn göi th«ng tin
tr¹ng th¸i cña nã tíi çc tr¹m tí sö dông lÖnh göi ®ång lo¹t víi çc kho¶ng
thêi gian ®Æt tríc.
STOP: Kh«ng truyÒn sè liÖu sö dông gi÷a tr¹m chñ vµ tr¹m tí, chØ ®Ó
xhuÈn ®o¸n.
3.5.2. Trao ®æi d÷ liÖu
ViÖc trao ®æi d÷ liÖu gi÷a tr¹m chñ vµ tr¹m tí ®îc thùc hiÖn mét çch
tuÇn tù theo quy tr×nh ®Þnh s½n. Khi ®Æt cÊu h×nh cho hÖ thèng Profibus, ta
cã thÓ ®Þnh nghÜa ®Þa chØ çc tr¹m tí cho 1 tr¹m chñ ....
Trong mçi chu k×, tr¹m chñ ®äc çc th«ng tin ®Çu vµo lÇn lît tõ çc
tr¹m tí vµo bé nhí ®Öm vµ truyÒn çc yªu cÇu tõ bé nhí nµy ra çc tr¹m tí
theo tr×nh tù ®Þnh s½n. Mçi tr¹m tí chØ cho phÐp truyÒn/ nhËn tèi ®a 246
byte d÷ liÖu.
Víi çc tr¹m tí, tr¹m chñ göi 1 yªu cÇu vµ chê sù tr¶ lêi. Thêi gian
tr¹m chñ cÇn ®Ó xö lÝ 1 lît danh s¸ch hái tuÇn tù gäi lµ thêi gian chu kú
bus. Thêi gian chu kú bus ph¶i nhá h¬n chu kú quÐt cña chu tr×nh ®iÒu
khiÓn.
3.5.3. §ång bé ho¸ d÷ liÖu
Mét thiÕt bÞ chñ cã thÓ ®ång bé ho¸ viÖc ®äc çc ®Çu vµo còng nh ®Æt
çc ®Çu ra b»ng viÖc göi ®ång thêi çc th«ng b¸o ®ång bé. LÖnh ®iÒu khiÓn
®Ó ®Æt chÕ ®é ®ång bé cho mét nhãm tr¹m tí nh sau:
+ SYNC: §a ra nhãm tr¹m tí vÒ chÕ ®é ®ång bé ho¸ ®Çu ra. Trong
chÕ ®é nµy, ®Çu ra cña çc tr¹m tí ®îc gi÷ nguyªn ë tr¹ng th¸i hiÖn t¹i cho
®Õn lÖnh SYNC tiÕp theo, trongthêi gian ®ã d÷ liÖu ®Çu ra ®îc lu trong
vïng nhí ®Öm cña tr¹m tí vµ chØ khi nhËn ®îc lÖnh SYNC tiÕp theo nã
míi ®îc ®a ra.
+ FREEZE: §a 1 nhãm çc tr¹m tí vÒ chÕ ®é ®ång bé ho¸ ®Çu vµo, ë
chÕ ®é nµy çc tr¹m tí trong nhãm ®îc chØ ®Þnh kh«ng ®îc phÐp cËp nhËt
vïng nhí ®Öm d÷ liÖu ®Çu vµo cho tíi khi nhËn ®îc lÖnh FREEZE tiÕp
theo, trong thêi gian ®ã tr¹m chñ vÉn ®äc gi¸ trÞ ®Çu vµo tõ çc tr¹m tí.
3.5.4. ChuÈn ®o¸n hÖ thèng
Çc hµm chuÈn ®o¸n cña DP cho phÐp ®Þnh vÞ lçi 1 çch nhanh chãng,
çc th«ng tin nµy sÏ ®îc cËp nhËt ë tr¹m chñ th«ng qua hÖ thèng bus
truyÒn. Çc th«ng b¸o ®îc chia lµm 3 líp.
ChuÈn ®o¸n tr¹m: Th«ng b¸o liªn quan ®Õn tr¹ng th¸i ho¹t ®éng chung
cña tr¹m.
ChuÈn ®o¸n Module: Th«ng b¸o chØ thÞ lçi n»m ë khu vùc nµo trªn
Module.
ChuÈn ®o¸n kªnh: Nguyªn nh©n cña lçi thuéc kªnh vµo/ ra nµo cña hÖ
thèng.
3. 6. Profibus-PA (Process Automation)
§©y lµ lo¹i Bus trêng thÝch hîp cho çc hÖ thèng ®iÒu khiÓn dïng
trong çc ngµnh c«ng nghiÖp dÔ ch¸y næ. Thùc chÊt nã lµ hÖ thèng Bus më
réng cña Profibus-DP víi kü thuËt truyÒn dÉn tÝn hiÖu cïng nguån nu«i
(IEC 1158-2) ®ång thêi còng ®a thªm ra mét sè quy ®Þnh ®Æc biÖt vÒ th«ng
sè vµ ®Æc tÝnh cho thiÕt bÞ trêng.
Çc yªu cÇu cô thÓ ®Æt ra cho mét giao diÖn Profibus-PA an toµn riªng
bao gåm:
- Mét ®o¹n m¹ng chØ ®îc phÐp cã mét nguån nu«i tÝch cùc.
- Mçi tr¹m tiªu thô mét dßng c¬ së cè ®Þnh (³10mA) ë tr¹ng th¸i x¸c
lËp.
- Mçi tr¹m ®îc coi nh mét t¶i tiªu thô dßng thô ®éng
- Mçi tr¹m khi ph¸t tÝn hiÖu ®i kh«ng ®îc n¹p thªm nguån vµo
®êng Bus.
4. Ethernet (IEEE 802.3)

§©y lµ mét trong nh÷ng chuÈn cña m¹ng côc bé, dùa trªn m¹ng
Ethernet do Digital vµ Xorox hîp t¸c vµ ph¸t triÓn tõ n¨m 1980 (lóc ®Çu gäi
lµ DIX Ethenet 2.0 version 1.0 vµ ®Õn n¨m 1982 lµ version 2.0).
Ngµy nay Ethernet ®ang ®ãng vai trß quan träng trong çc hÖ thèng
th«ng tin c«ng nghiÖp, bªn c¹nh viÖc sö dông çp ®«i d©y xo¾n, çp ®ång
trôc, çp quang lµ Ethernet kh«ng d©y
Thùc chÊt Ethernet chØ thùc hiÖn ë líp vËt lÝ vµ mét phÇn cña líp liªn
kÕt d÷ liÖu, do ®ã cã thÓ sö dông çc giao thøc kh¸c nhau ë phÝa trªn trong
®ã TCP/IP lµ hä giao thøc ®îc dïng phæ biÕn nhÊt.
4.1. CÊu tróc m¹ng vµ kü thuËt truyÒn dÉn
CÊu tróc m¹ng thêng lµ d¹ng Bus, m¹ch vßng khÐp kÝn vµ ®«i khi lµ
h×nh sao. TÇng vËt lÝ cña Ethernet ®îc chia lµm 2 phÇn: PhÇn ®éc lËp víi
®êng truyÒn ®Æc t¶ giao diÖn gi÷a çc tÇng MAC vµ vËt lÝ (giao diÖn nµy
kh«ng ph¶i lµ yªu cÇu b¾t buéc cña chuÈn nhng trong nhiÒu trêng hîp nã
rÊt h÷u Ých). PhÇn phô thuéc ®êng truyÒn lµ b¾t buéc ph¶i cã ®Æc t¶ giao
diÖn víi ®êng truyÒn, trong phÇn nµy quy ®Þnh nhiÒu lùa chän kh¸c nhau
cho kiÓu ®êng truyÒn, ph¬ng thøc truyÒn vµ tèc ®é truyÒn.
HiÖn nay cã çc ph¬ng ¸n sau cho tÇng vËt lÝ víi çch ®Æt tªn quy íc
theo bé 3:
- Tèc ®é truyÒn tin hiÖu (1, 10 hoÆc 100Mb/s)
- BASE (nÕu lµ Baseband) hoÆc BROAD (nÕu lµ Broadband)
- ChØ ®Þnh ®Æc trng ®êng truyÒn
Mét sè lo¹i çp th«ng dông ®îc tr×nh bµy trªn b¶ng sau:
STT KÝ hiÖu Tèc ®é D¶i truyÒn Lo¹i çp Kho¶ng çch

truyÒn t¶i truyÒn (m)
(Mb/s)
1 1BASE5 1 Baseband Çp UTP 500/topo h×nh
sao
2 10BASE5 10 Baseband Çp ®ång 500/segment
trôc bÐo topo d¹ng bus
(d>10mm),
50W
3 10BASE2 10 Baseband Çp ®ång 185/segment
trôc gÇy topo d¹ng bus
4 10BASE-F 10 Baseband Çp quang 4000
10BASE-
FL(Fiber Link)
10BASE-
FB(Backbone)
10BASE-
FP(Passive)
5 10BROAD36 10 Broadband Çp ®ång 1800/ topo
trôc, 75W d¹ng Bus
6 10BASE-T 10 Baseband Çp UTP 100/ topo
d¹ng sao
7 100BASE-T 100 Baseband Çp UTP 100/ topo
d¹ng sao
B¶ng 2.3. Mét sè lo¹i çp ®iÓn h×nh

Ethernet theo chuÈn IEEE 802.3 sö dông chÕ ®é truyÒn ®ång bé víi
ph¬ng thøc m· ho¸ Manchester. BÝt 0 t¬ng øng víi sên lªn vµ 1 lµ sên
xuèng.
4.2. C¬ chÕ giao tiÕp
ViÖc øng dông réng r·i Ethernet mét phÇn v× tÝnh n¨ng më. Ethernet
chØ quy ®Þnh líp vËt lÝ vµ líp MAC, cho phÐp çc hÖ thèng kh¸c nhau tuú ý
thùc hiÖn çc giao thøc vµ dÞch vô phÝa trªn. MÆt kh¸c ph¬ng ph¸p truy
cËp CSMA/CD cho phÐp bæ xung vµ lo¹i bá çc thµnh viªn tham gia trong
m¹ng dÏ dµng.
Çc thµnh viªn tham gia trong m¹ng Ethernet ®Òu cã vai trß b×nh ®¼ng,
chóng cã mét ®Þa chØ riªng biÖt, thèng nhÊt. ViÖc giao tiÕp gi÷a çc tr¹m
®îc thùc hiÖn th«ng qua çc giao thøc phÝa trªn (ch¼ng h¹n nh NetBUI,
IPX/SPX, TCP/IP). Tuú theo giao thøc cô thÓ mµ ®Þa chØ cña bªn göi vµ bªn
nhËn trong khung truyÒn ë líp phÝa trªn sÏ ®îc dÞch sang ®Þa chØ Ethernet
tríc khi chuyÓn xuèng líp MAC.
Bªn c¹nh giao tiÕp tay ®«i Ethernet cßn hç trî ph¬ng ph¸p göi ®ång
lo¹t hoÆc göi tíi nhiÒu ®Ých.
4.3. CÊu tróc khung truyÒn
Khu«n d¹ng khung truyÒn ®îc thÓ hiÖn trªn h×nh sau:
Preamble SFD DA SA Length LLC data PAD FCS
H×nh 2.6. CÊu tróc khung truyÒn trong Ethernet IEEE 802.3
Trong ®ã:
Preamble (7 byte): lµ phÇn ®Çu dïng ®Ó thiÕt lËp sù ®ång bé, nã lµ d·y
bÝt lu©n phiªn 1 vµ 0 kÕt thóc lµ 0
SFD (Start Frame Delimiter): lµ d·y bÝt 10101011, ®Ó chØ sù b¾t ®Çu
thùc sù cña khung truyÒn.
DA (Destination Address) 2 byte hoÆc 6 byte: ®Þa chØ tr¹m ®Ých, cã thÓ
lùa chän thèng nhÊt ®Þa chØ lµ 16 bÝt hoÆc 48 bit
SA (Source Address): ®Þa chØ tr¹m nguån, cã chiÒu dµi t¬ng øng víi
®Þa chØ ®Ých
Length (2 byte): chØ ®é dµi cña phÇn LLC data
LLC data: ®¬n vÞ d÷ liÖu cña LLC
PAD: PhÇn d÷ liÖu thªm vµo víi môc ®Ých ph¸t hiÖn xung ®ét
FCS (Frame Check Sequence): M· kiÓm tra lçi CRC 32 bÝt cho tÊt c¶
çc vïng trõ Preamble, SFD vµ FCS.
Khu«n d¹ng cña vïng ®Þa chØ 16 bÝt vµ 48 bÝt ®îc chØ ra trªn h×nh sau:
I/G 15 bÝt ®Þa chØ
I/G = 0, §Þa chØ riªng biÖt I/G = 1, §Þa chØ nhãm
H×nh 2.7. D¹ng ®Þa chØ 16 bit
I/G U/L 46 bÝt ®Þa chØ
U/L = 0, Globally Administrered Address U/L =1, Locally Administrered Address
H×nh 2.8. D¹ng ®Þa chØ 46 bit
4.4.Fast Ethernet
Lµ sù ph¸t triÓn tiÕp theo cña Ethernet cho phÐp truyÒn víi tèc ®é
100Mb/s. §Ó ®¶m b¶o tÝnh t¬ng thÝch víi m¹ng cò, toµn bé c¬ chÕ giao
tiÕp vµ kiÕn tróc giao thøc ®îc gi÷ nguyªn, chØ cã thêi gian bit ®îc gi¶m
tõ 100ns xuèng 10ns. Do ph¬ng ph¸p nèi m¹ng xö dông çp ®«i d©y xo¾n
vµ bé chia cã u thÕ vît tréi nªn çc m¹ng Fast Ethernet kh«ng hç trî çp
®ång trôc. Çc lo¹i çp chuÈn cho Fast Ethernet ®îc tr×nh bµy trªn b¶ng
sau:
STT Ký hiÖu Lo¹i çp ChiÒu dµi tèi ®a trong

®o¹n m¹ng (m)
1 100BASE-T4 §«i d©y xo¾n h¹ng 3 100
2 100BASE-TX §«i d©y xo¾n h¹ng 5 100
3 100BASE-FX Çp quang 2000
B¶ng 2.4. Mét sè lo¹i çp th«ng dông dïng trong Fast Ethernet
- Lo¹i 100BASE-T4 xö dông 4 ®«i d©y xo¾n UTP h¹ng 3. D¶i tÇn cña
çp nµy bÞ giíi h¹n ë 25MHz, trong khi m· Manchester sö dông
trong Ethernet th«ng thêng t¹o tÇn sè tÝn hiÖu cao gÊp ®«i so víi tÇn
sè nhÞp. §Ó ®¹t ®îc tèc ®é truyÒn 100Mb/s, mét ph¬ng ph¸p m·
ho¸ bÝt víi tÝn hiÖu 3 møc thay v× 2 møc ®îc thÓ hiÖn ë ®©y. §ång
thêi lo¹i çp nµy còng ph¶i xö dông tíi 4 ®«i d©y xo¾n (do ®ã cã ký
hiÖu lµ T4), trong ®ã mét ®«i lu«n truyÒn tÝn hiÖu vµo bé chia, mét
®«i lu«n truyÒn ra vµ hai ®«i ®îc xö dông linh ho¹t theo chiÒu ®ang
truyÒn. Víi 3 ®«i d©y vµ 3 møc tÝn hiÖu, trong mét nhÞp cã thÓ truyÒn
®îc 4 bÝt, n©ng tèc ®é truyÒn lªn 100Mb/s
- Víi lo¹i 100BASE-TX, ®«i d©y xo¾n h¹ng 5 ®îc xö dông cã kh¶
n¨ng lµm viÖc ë tÇn sè nhÞp 125MHz vµ cao h¬n thÕ. Viªcj xö dông 2
®«i d©y xo¾n cho phÐp truyÒn 2 chiÒu ®ång thêi. Kh¸c víi lo¹i çp
trªn, mét ph¬ng ph¸p m· ho¸ bÝt 4B5B ®îc xö dông ë ®©y. D·y bÝt
tõ khung MAC ®îc m· ho¸ l¹i thµnh çc tæ hîp 5 bit trªn ®êng
truyÒn. ChØ cã 16 hoÆc 32 tæ hîp biÓu diÔn d÷ liÖu, çc tæ hîp cßn l¹i
®îc sö dông cho ®¸nh dÊu, ®iÒu khiÓn vµ tÝn hiÖu phÇn cøng
- Lo¹i 100BASE-FX cho phÐp truyÒn tÝn hiÖu 2 chiÒu sö dông sîi
quang ®a modes, ®©y lµ gi¶i ph¸p thÝch hîp cho çc øng dông ®ßi hái
kho¶ng çch truyÒn lín còng nh kh¶ n¨ng chèng nhiÔu cao.
Chæång 3. Kãút näúi caïc thiãút bë âo læåìng vaì âiãöu khiãøn trong hãû thäúng maûng
Ch¬ng 3
KÕt nèi çc thiÕt bÞ ®o lêng vµ ®iÒu khiÓn
trong hÖ thèng m¹ng
3.1. Tæng quan chung
§Ó ®a ra gi¶i ph¸p kÕt nèi çc thiÕt bÞ trong hÖ thèng m¹ng hîp lÝ thùc
chÊt lµ thùc hiÖn bµi to¸n tÝch hîp. CÇn thiÕt ph¶i xÐt ®Õn çc yÕu tè sau:
Bµi to¸n c«ng nghÖ
§©y lµ mét nhiÖm vô quan träng trong tÝch hîp hÖ thèng, cÇn thiÕt ph¶i
cã çc hiÓu biÕt s©u s¾c ®Ó lùa chän çc gi¶i ph¸p phï hîp, ch¼ng h¹n víi
mét øng dông cã thêi gian ®¸p øng nhanh th× gi¶i ph¸p truyÒn th«ng còng
ph¶i t¬ng thÝch vµ ngîc l¹i, do ®ã cÇn n¾m v÷ng c«ng nghÖ tríc khi thùc
hiÖn bµi to¸n tÝch hîp
Çc yÕu tè kü thuËt
Khi thiÕt kÕ hÖ thèng m¹ng còng cÇn quan t©m ®Õn tÝnh æn ®Þnh, kh¶
n¨ng lµm viÖc l©u dµi còng nh kh¶ n¨ng thay thÕ cña çc thiÕt bÞ trong
m¹ng...
VÊn ®Ò kinh tÕ
§©y lµ vÊn ®Ò cùc kú quan träng trong bÊt cø thiÕt kÕ m¹ng nµo. Víi
çc yªu cÇu kü thuËt ®Ò ra cã thÓ ®¸p øng b»ng nhiÒu ph¬ng ¸n nhng
ph¬ng ¸n lùa chän ph¶i lµ ph¬ng ¸n ngoµi viÖc tho¶ m·n çc yªu cÇu vµ
c«ng nghÖ vµ kü thuËt th× ph¶i tho¶ m·n yªu cÇu vÒ kinh tÕ. Ch¼ng h¹n
trong mét nhµ m¸y Xi m¨ng nä hÖ thèng m¹ng dïng cña Siemens víi çc
bé ®iÒu khiÓn PLC S7-400 nhng tÊt c¶ çc Module I/O kÕt nèi víi çc bé
®iÒu khiÓn nµy l¹i lµ lo¹i cña S7-300, tho¹t nhiªn chóng ta sÏ rÊt ng¹c
nhiªn, t¹i sao kh«ng ®ång bé ho¸ ??. C©u tr¶ lêi ®ã lµ vÊn ®Ò kinh tÕ
3.2. Giao diÖn m¹ng

Giao diÖn m¹ng lµ mét thµnh phÇn ghÐp nèi chÝnh cña mét thiÕt bÞ víi
m«i trêng truyÒn th«ng, trong ®ã c¶ phÇn cøng vµ phÇn mÒm ®Òu cã nhiÖm
vô quan träng. Mét thµnh phÇn giao diÖn m¹ng cã thÓ ®îc thùc hiÖn ®éc
lËp hoÆc tÝch hîp víi thiÕt bÞ. Card giao diÖn m¹ng cho m¸y tÝnh ç nh©n,
module xö lÝ truyÒn th«ng trªn PLC hay çc module giao diÖn m¹ng trªn
çc I/O ph©n t¸n.
3.2.1. GhÐp nèi PLC (Programable Logic Controller)
§Ó ghÐp nèi çc PLC trong m¹ng cã thÓ sö dông çc Module truyÒn
th«ng riªng hoÆc trùc tiÕp trªn çc CPU cã tÝch hîp s½n çc Module giao
diÖn m¹ng. H×nh sau tr×nh bµy vÒ ghÐp nèi cña PLC trong m¹ng:
Ethernet
Bus hÖ thèng
PLC
PS CPU IM IM IM DI DO AI AO
Bus trêng
H×nh 3.0. Giao diÖn m¹ng cña PLC
3.2.2. GhÐp nèi PC

Giao diÖn trªn PC còng ®îc thùc hiÖn t¬ng tù nh PLC, chóng ®îc
thùc hiÖn theo çc çch sau:
- Card ghÐp nèi qua khe c¾m ISA, PCI...
- Bé thÝch øng m¹ng (Adapter) qua cæng song song vµ nèi tiÕp
- Card PCMCIA
Card giao diÖn m¹ng
Trªn Card thêng cã bé vi xö lÝ ®¶m nhiÖm chøc n¨ng xö lÝ giao thøc,
tuy nhiªn phÇn xö lÝ nµy cã thÓ lµ toµn bé hoÆc cã san sÎ cïng víi phÇn
mÒm. Tuy nhiªn ®Ó ®¹t ®é tin cËy cao trong çc cuéc trao ®æi tin çc Card
giao diÖn thêng ®îc thiÕt kÕ cã dù phßng.
Bé thÝch øng m¹ng (Adaptor) qua cæng song song vµ nèi tiÕp
Bé thÝch øng thêng ®îc sö dông ®Ó chuyÓn ®æi tÝn hiÖu. Ch¼ng h¹n
khi giao tiÕp víi PLC S7-200 th«ng qua cæng truyÒn th«ng RS485 th× cÇn cã
bé chuyÓn ®æi RS485/RS232 ®Ó ghÐp nèi víi PC
Card PCMCIA
§èi víi m¸y tÝnh x¸ch tay kh«ng cã kh¶ n¨ng më réng qua çc khe
c¾m, bªn c¹nh ph¬ng ph¸p sö dông bé thÝch øng m¹ng, cã thÓ ghÐp nèi
qua khe c¾m PCICIA víi kÝch cì t¬ng ®èi nhá. Ph¬ng ph¸p nµy thÝch hîp
víi çc m¸y lËp tr×nh (PG) dïng ®Ó ®Æt cÊu h×nh, tham sè ho¸ vµ chuÈn
®o¸n hÖ thèng
3.3. GhÐp nèi çc thiÕt bÞ trong Simatic
1. Çc dÞch vô truyÒn th«ng trong Profibus CP.
Trong qu¸ tr×nh trao ®æi th«ng tin dÞch vô truyÒn th«ng ®ãng vai trß rÊt
quan träng, Profibus ®a ra mét sè dÞch vô truyÒn th«ng nh»m hç trî çc
thiÕt bÞ trao ®æi th«ng tin trªn m¹ng. H×nh sau tr×nh bµy vÒ çc dÞch vô
trong Profibus CP
H×nh 3.1. Çc dÞch vô truyÒn th«ng cña Profibus CP
2. Kh¶ n¨ng truyÒn th«ng cña S7

Çc thiÕt bÞ tham gia m¹ng trong Simatic rÊt phong phó vµ ®a d¹ng vÒ
chñng lo¹i, viÖc kÕt nèi çc thiÕt bÞ nµy ®ßi hái cÇn cã çc giao diÖn chung,
®iÒu ®ã còng ¶nh hëng ®Õn kh¶ n¨ng truyÒn th«ng cña Simatic.
H×nh 3.2. Kh¶ n¨ng truyÒn th«ng cña Simatic S7
3. TruyÒn th«ng S7 víi Profibus
Nh ®· tr×nh bµy trªn phÇn tríc, Profibus lµ hÖ thèng Bus ®îc øng dông rÊt
phæ biÕn trong çc øng dông cña Simatic, trong ®ã çc thiÕt bÞ tham gia trong
m¹ng cã thÓ lµ PLC-S7-300, S7-400 còng nh çc PC vµ PG. CÊu h×nh truyÒn
th«ng cña S7 trong øng dông Profibus ®îc tr×nh bµy trªn h×nh 5.3
H×nh 3.3. TruyÒn th«ng S7 víi Profibus

4. CÊu h×nh cho ho¹t ®éng cña PG
Thùc chÊt PG lµ mét m¸y tÝnh c«ng nghiÖp, nhng vÞ trÝ quan träng cña nã
l¹i chÝnh lµ phÇn mÒm ®îc cµi ®Æt trong ®ã. §©y lµ çc phÇn mÒm cã b¶n quyÒn
nh: Step 7- V5.2, WinCC ... Nãi chung gi¸ cña çc phÇn mÒm nµy vît nhiÒu
lÇn gi¸ cña phÇm cøng. Thùc tÕ PG ®îc dïng lµm c«ng cô ®Ó cµi ®Æt phÇn mÒm,
®Æt l¹i cÊu h×nh cho hÖ thèng còng nh tham gia vµo tham sè ho¸ chuÈn ®o¸n...
CÊu h×nh ho¹t ®éng cña PG ®îc tr×nh bµy trªn h×nh 5.4
H×nh 3.4. CÊu h×nh cho ho¹t ®éng cña PG

5. Çc ®èi t¸c truyÒn th«ng trªn kÕt nèi FDL
ViÖc thùc hiÖn çc giao thøc truyÒn th«ng trong Bus trêng chØ ®îc
thùc hiÖn trªn líp lªn kÕt d÷ liÖu (FDL) vµ trªn líp vËt lÝ. ViÖc kÕt nèi çc
®èi t¸c truyÒn th«ng trªn kÕt nèi FDL ®îc chØ ra trªn h×nh 5.5
H×nh 3.5. Çc ®èi t¸c truyÒn th«ng trªn kÕt nèi FDL
6. Çc tr¹m Slave cña Siemens vµ çc nhµ cung cÊp kh¸c trªn Profibus-DP
Profibus cung cÊp çc dÞch vô cho çc thiÕt bÞ chñ còng nh cho çc
thiÕt bÞ tí ®Ó trao ®æi th«ng tin trong m¹ng, vÒ nguyªn t¾c çc tr¹m tí cña
çc h·ng kh¸c nhau hoµn toµn cã thÓ trao ®æi th«ng tin nÕu tu©n thñ çc
quy t¾c vµ thñ tôc cña Profibus. H×nh sau m« t¶ m¹ng truyÒn sè liÖu cña çc
thiÕt bÞ tí víi çc thiÕt bÞ chñ
H×nh 3.6. Çc Slave cña Siemens vµ çc nhµ cung cÊp kh¸c trªn Profibus-DP
7. CÊu h×nh m¹ng cho çc DP Slave cho Simatic S7
H×nh 3.7. CÊu h×nh m¹ng cho çc DP Slave cho Simatic S7
8. M¹ng trong PCS7

PCS7 lµ hÖ thèng ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh næi tiÕng cña Siemens hiÖn nay,
chóng cã nh÷ng tÝnh n¨ng u viÖt vÒ chÊt lîng ®o lêng vµ ®iÒu khiÓn, kh¶
n¨ng linh ho¹t trong çc øng dông, tÝnh n¨ng më...
§iÓm mÊu chèt cña hÖ PCS7 hiÖn nay lµ øng dông cña m¹ng truyÒn
th«ng sö dông çc giao thøc c«ng nghiÖp, trong ®ã çc thiÕt bÞ thùc hiÖn
giao thøc, xö lÝ giao thøc cã thÓ ®îc nèi trong cïng mét cÊu tróc m¹ng
hoÆc trong cÊu tróc m¹ng kÕt hîp vµ thùc hiÖn çc giao thøc cïng lo¹i hoÆc
kÕt hîp. Vµ tÊt nhiªn sÏ cã çc thiÕt bÞ ®Ó thùc hiÖn viÖc chuyÓn ®æi giao
thøc ®ã. H×nh sau vÝ dô vÒ cÊu h×nh Simatic cña PCS7
H×nh 3.8. CÊu h×nh Simatic trong PCS7
a) Tr¹m thiÕt kÕ kü thuËt trong PCS7 (ENG)
Tr¹m nµy dïng víi nhiÒu môc ®Ých nh: §Þnh nghÜa çc kÕt nèi trong
hÖ thèng, thay ®æi cÊu h×nh còng nh ph©n vïng qu¶n lÝ hÖ thèng... Kh¶
n¨ng can thiÖp trong hÖ PCS7 cña ENG ®îc tr×nh bµy trªn h×nh sau:
H×nh 3.9. Tr¹m thiÕt kÕ kü thuËt trong PCS7 (ENG)
H×nh sau m« t¶ kÕt nèi Bus hÖ thèng trong PCS7 gi÷a çc thiÕt bÞ Simatic
H×nh 3.10. KÕt nèi Bus hÖ thèng trong PCS7
Mét cÊu h×nh m¹ng ®iÓn h×nh sö dông m«i trêng truyÒn dÉn çp
quang lµ sö dông cÊu tróc m¹ng vßng lÆp khÐp kÝn. Trong hÖ thèng m¹ng
cña Simatic thêng sö dông cÊu h×nh cã dù phßng (Redandancy) nh»m
n©ng cao ®é tin cËy cña hÖ thèng. Module thùc hiÖn qu¸ tr×nh chuyÓn ®æi
®iÖn /quang vµ quang/®iÖn trong Simatic lµ OLM (Optical Link Module).
H×nh 5.11 m« t¶ kÕt nèi nµy
H×nh 3.11. KÕt nèi vßng lÆp khÐp kÝn cã dù phßng
Trong mét sè øng dông ®ßi hái ®é tin cËy cao viÖc sö dông çc PLC cã
sù phßng sÏ lµm t¨ng ®é tin cËy. H×nh 5.12 tr×nh bµy vÒ cÊu h×nh dù phßng
cña PLC
H×nh 3.12. CÊu h×nh PLC cã dù phßng
Ngoµi viÖc kÕt nèi cã dù phßng sö dông OLM, Simatic cßn ®a ra gi¶i
ph¸p sö dông module OSM nh»m n©ng cao kh¶ n¨ng liªn kÕt çc ®èi t¸c
truyÒn th«ng trong m¹ng. CÊu h×nh nµy ®îc tr×nh bµy trªn h×nh 5.13
H×nh 3.13. CÊu h×nh m¹ch vßng sö dông OSM

Tæng hîp cÊu tróc ph©n tÇng, dù phßng ®îc tr×nh bµy trªn h×nh 5.14
H×nh 3.14. CÊu tróc ph©n tÇng m¹ng
KÕt nèi çc thiÕt bÞ trêng lªn çc thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn ®îc tr×nh bµy trªn
h×nh 5.15. Trong ®ã çc thiÕt bÞ trêng cã thÓ ®îc kÕt nèi theo çc giao
thøc kh¸c nhau
H×nh 3.15. KÕt nèi çc thiÕt bÞ trêng lªn cÊp ®iÒu khiÓn
TruyÒn th«ng trong Profibus gi÷a DP vµ PA ®îc tr×nh bµy trªn h×nh sau:
H×nh 3.16. TruyÒn th«ng gi÷a Profibus-DP vµ PA
Chæång 4. Giåïi thiãûu hãû thäúng SIMATIC PCS 7
CHƯƠNG 4
GIỚI THIỆU HỆ THỐNG SIMATIC PCS 7
4.1 Các thuật ngữ cơ bản:

4.1.1 Truyền thông (communications):
Truyền thông để chỉ sự truyền dữ liệu giữa hai hoặc nhiều thành phần
truyền thông với nhau, trong truyền thông người ta có thể gọi đây là cộng sự
(communications partner). Trao đổi ở đây có thể là lấy hoặc gởi thông tin, trạng
thái, tín hiệu…
Qúa trình truyền thông có thể xảy ra ở nhiều đường truyền khác nahu như:
cổng truyền thông được tích hợp cùng với CPU; bộ xử lý truyền thông riêng còn
gọi là CP (communications processor); ngoài ra người ta còn hay sử dụng từ
Node để thay thế cho các thành phần này. Xem ví dụ ở hình bên dưới:
Hình 4.1 Các thành phần trong truyền thông
4.1.2 Hệ thống truyền thông có dự phòng (Redundant Communication

System):
Là hệ thống có độ dự trữ có thể tăng lên gấp đôi đôi khi có thể gấp ba lần
ở tại một số CPU, nguồn cung cấp cho hệ thống điều khiển hoặc môi trường
truyền thông (các bus truyền).
Các cơ chế giám sát và đồng bộ hóa sẽ được đảm bảo nếu có một thành
phần bị lỗi thì sẽ có một thành phần khác thay thế ngay (tùy theo mức độ dự
phòng) mà không nhất thiết phải dừng
a. Dự phòng CPU và bus truyền b. Dự phòng Server, CPU AC800 và các bus
thông trong kết nối của S7 400H truyền thông trong kết nối của ABB
hệ thống để xử lý, chỉ cần tách ra và
khắc phục thành phần bị lỗi sau đấy đưa hệ thống trở lại hoạt động như quá trình
cài đặt ban đầu (ví dụ các S7 400H của Siemens hay AC800M của ABB có cơ
chế này).
Việc dự phòng này ở các cấp độ khác nhau tùy thuộc vào mức độ quan
trọng của hệ thống, thực tế người ta có thể chia ra các cấp độ như sau:
- Độ dự phòng nóng (Host Standby): thời gian chuyển mạch < 10 ms.
- Độ dự phòng ấm: 10 ms < thời gian chuyển mạch < 100 ms.
- Độ dự phòng lạnh (nguội): dự phòng dạng này phải ngừng hệ thống trong
khoảng thời gian ngắn để thay thế thiết bị.
Truyền thông có tính khả dụng (sẵn sàng) cao (High - Availability
communication)
S7 400H là ví dụ minh họa trong kết nối truyền thông kiểu này. Truyền thông
này mang lại độ tin cậy, tăng năng suất trong sản xuất, giảm thời gian dừng máy
khi bảo dưỡng hai khắc phục sự cố… Ngược lại giá thành đầu tư rất cao.
4.1.3 Các nút (node) dự trữ:
Ngoài các vấn đề dự phòng về nguồn (PS), CPU, bus, CP còn có dự phòng
về nút. Kiểu dự phòng này được thực hiên trong những hệ thống có độ dự phòng
rất cao để phục vụ cho việc thay thế hoặc nâng cấp. Khi sự cố ở nút mạng nào đó
thì không làm ảnh hưởng đến các nút khác trong mạng.
4.1.4 Trạm (Station):
Trạm là một thiết bị kết nối vào trong một subnet nào đó hay là sự liên kết
giữa các subnet với nhau (Gateway sử dụng PLC hoặc PC), nó phải có riêng một
địa chỉ khi kết nối vào trong mạng. Ví dụ trạm ở đây có thể là: PC, PLC, PG, OP,
TD, CP…
4.1.5 Mạng con (subnet):
Subnet là toàn bộ các thành phần vật lý, chuẩn, giao thức, dịch vụ đồng
nhất để thực hiện một kết nối thống nhất để phục vụ cho việc trao đổi và quản lý
dữ liệu.
Các kết nối giữa các trạm nối vào subnet không đi qua gateway. Một
subnet được coi là một môi trường truyền thông. Ví dụ như subnet đó là: MPI,
Profibus, Ethernet, Modbus . . .
Mỗi subnet có một subnetID duy nhất.
Hình 4.2 Ví dụ minh về các subnet và các liên kết giữa chúng
Hình x.x có ba subnet (1 subnet MPI, 2 subnet Profibus DP), các S7 400
làm nhiệm vụ điều khiển và quản lý hai subnet Profibus DP vừa làm nhiệm vụ
của gateway để liên kết ba subnet lại với nhau.
4.1.6 Mạng (Network):
Mạng bao gồm một hoặc nhiều subnet (cùng loại hoặc khác loại) liên kết
lại với nhau. Ví dụ trên các hình 4.1, 4.2 gọi là mạng.
4.1.7 Gateway:
Gateway là thiết bị sử dụng để kết nối các subnet lại với nhau. Nó có thể
liên kết các subnet giống hoặc khác nhau. Như vậy mạng có nhiều hơn một
subnet thì cần phải có gateway. Ví dụ những gateway sau đây thường được sử
dụng:
- Modul E/P được sử dụng để liên kết hai subnet khác nhau là Ethernet và
Profibus DP.
- Modul IM 157 sử dụng để liên kết hai subnet khác nhau là Profibus DP và
Profibus PA.
- DP/AS-i Link sử dụng để liên kết IM 157 sử dụng để liên kết hai subnet khác
nhau là Profibus DP và AS-i.
- Gateway 3WN6 thiết bị sử dụng để chuyển mạch trong Profibus DP.
- ET 200U DP/FMS sử dụng để liên kết hai subnet khác nhau là Profibus DP và
Profibus FMS.
Ngoài ra các modul CP, PLC và PC đôi khi cũng đóng vai trò của một
gateway. Xem hình ví dụ bên dưới:
Hình 4.3 Lên kết giữa Profibus DP và Profibus PA sử modul IM 157
4.1.8 Bộ định tuyến (Routing ):

Những gateway cần có thông tin để xác định đường đi qua các kết nối từ
subnet này sang các subnet khác. Trong khung truyền đấy là một bảng chỉ đường
(routing table) để xác định địa chỉ đích là các cộng sự truyền thông
(communications partners). Chính cơ chế này của nó mà người ta gọi nó là
routing (định tuyến).
Có hai loại routing đó là routing tĩnh và routing động (routing thích nghi).
Đối với các routing tĩnh thì các thông tin trong bảng (routing table) là không đổi,
nó làm nhiệm vụ chỉ dẫn để đi đến các subnet kế. Đối với routing động thì các
tham số trong đó sẽ thay đổi nếu có sự tham gia vào hoặc cắt bớt cộng sự truyền
thông trong mạng một cách tự động. Tính năng này rất quan trọng đối với một số
nhà máy sản xuất có tính chất liên tục hạn chế tối đa thời gian và số lần dừng hệ
thống, ví dụ như nhà máy thép; nhà máy điện; nhà máy xi măng; nhà máy lọc
dầu…
4.1.9 Khách/chủ (Client/server):
Khái niện về Khách/chủ đưa ra nhằm để xác định chức năng sử dụng hay
quản lý dữ liệu. Việc này giúp cho việc phân định công việc một cách rõ ràng, dễ
tích hợp, bảo dưỡng và nâng cấp hơn. Tăng được hiệu suất công việc, giảm giá
thành tích hợp và tối ưu hóa thời gian thực thi công việc, điều này cũng có nghĩa
là tính năng thời gian thực (real-time) cũng sẽ được cải thiện hơn.
Server:
Trách nhiệm của Server là quản lý, lưu trữ dữ liệu, đảm bảo các dịch vụ
truyền thông, cấu trúc và số lượng kết nối. Nâng cao độ tin cậy trong hệ thống
(tính khả dụng).
Client:
Chức năng chủ yếu của client là sử dụng thông tin, ngoài ra còn có xử lý
thông tin để giảm bớt gánh nặng cho Server (tính năng này là hầu hết trong các
mạng TTCN). Giúp cho Server dễ dàng hơn trong việc truy cập hệ thống mà
không cần phải phân bố chi tiết thời gian, dữ liệu…
4.1.10 Chủ/tớ (Master/Slave):
Khái niệm chủ tớ thường rất hay gặp khi tiến hành tích hợp mạng TTCN.
Chúng ta có thể liên tưởng đến quan hệ giữa Cleint/Server ở trên nhưng khái
niệm Master/Slave ở cấp độ nhỏ hơn nhiều. Ví dụ trong kết nối giữa PLC S7300
hoặc S7 400 với các mô đun phân tán ET 200 thông qua subnet Profibus DP thì
CPU của PLC đóng vai trò là Master còn các mô đun phân tán ET 200 là các
Slave.
4.2 Giới thiệu các phần mềm thuộc gói phần mềm STEP 7:
Trước khi bắt đầu với phần mềm này chúng ta đi tổng quan về gói phần
mềm STEP 7. Trong đó có các phần mềm sau:
- Configure SIMATIC Workspace
- Converting S5 file
- LAD, STL, FBD - Programming S7 Blocks
- Memory Card Parameter Assignment
- PID Control Parameter Assignment
- S7 - GRAPH - Programming Sequential Control System
- S7 - DIAG - Configurating Proccess Diagnotics
- Setting the PG-PC Interface
- TI 405 - S7 Converting TI File
- TI 505 - S7 Converting TI File
- NetPro - Configuring Networks
4.2.1 Configure SIMATIC Workspace:
Ở đây, bạn có thể cài đặt “SIMATIC STEP 7 Workstation” để chuẩn bị
cho quá trình làm việc với các dự án của STEP 7 và các STEP 7 Workatation
khác.
- Workstation có hai loại:
+ Single Terminal: với cài đặt này, bạn chỉ làm việc được trên duy nhất
một dự án STEP 7.
+ Multi - Terminal System: với việc cài đặt này, những dự án của bạn có
thể được soạn thảo từ tập hợp nhiều Workstation khác nhau. Dự nán đó
thông thường nằm trên File của Server hoặc trên một nhóm Workstation.
Tất cả các station trong nhóm (workgroup) có thể truy cập vào nó.
- Chuẩn giao thức được sử dụng để thiết lập một hệ thống với Multi - terminal,
các chuẩn giao thức này là “ngôn ngữ” chung chung để truyền thông giữa các
Workstation với nhau. Các cài đặt với chuẩn giao thức nên tuân theo tiêu chuẩn
chung thống nhất của quốc tế. Có các chuẩn sau đây được thiết lập cho hệ thống
mạng của bạn thông qua phần mềm này:
+ NetBIOS
+ IPX/SPX
+ TCP/IP (với cài đặt này sẽ có một cấu hình TCP/IP cho Multi - User
được thiết lập)
- Trong hệ thống Multi - User (hay Multi - terminal) bao gồm các thành phần
chính là DB server và DP client.
+ DB server: chỉ sử dụng địa chỉ “host”
Khi thiết lập địa chỉ cho DB server, phần mềm đã mặc định cho
nên bạn không cần phải tạo ra địa chỉ mới hoặc là đưa thêm địa chỉ nào
nữa. DB server sẽ sử dụng tất cả các địa chỉ IP tiện lợi này.
Nếu nhiều hơn một mạng được thiết lập, bạn có thể đưa địa chỉ
“host” cho những mạng đó và lúc đó các DB server nên làm việc độc lập.
+ Ví dụ cho truyền dữ liệu với khoảng cách dài (long - distance):
Nếu DB server hoạt động trong mạng với khoảng cách dài, đầu tiên
bạn phải dừng DB server trước khi thực hiện việc kết nối và lú đó bạn
đảm bảo rằng các kết nối phải đảm bảo tuân theo chuẩn giao thức TCP/IP.
Tốt nhất là các địa chỉ mà bạn ấn định trong mạng nên quản lý trên
một file nào đó để tiện cho việc quản lý để tránh sự nhầm lẫn và trùng lặp.
Bạn nên lưu ý đến chức năng “default setting” của phần mềm trong quá
trình định địa chỉ cho các DB client.
Hình 4.4 Thiết lập địa chỉ host cho DB server

Cấu trúc IP xem thêm trang 20 trong giáo trình thiết kế và xây dựng
mạng LAN và WAN.
- Cấu hình của Multi - User trong mạng:
Với STEP 7, bạn có thể làm việc trong môi trường Windows 2000/XP và
NT/2000 server. Tương ứng với mỗi Workstation bạn có thể làm việc tương ứng
với các Project ở những dạng sau:
+ Project trên một Workstation nào đó cũng co thể được sử dụng bởi các
Workstation khác. Xem ví dụ ở hình 4.5, Workstation 1 và Workstation
2 truy cập vào Project A trên Workstation 1.
+ Các Workstation khác vó thể truy cập vào Project trên server. Xem ví dụ
ở hình 4.5, Workstation 1 và Workstation 2 có thể truy cập vào Project C
trên server của mạng đó.
+ Các Project là được phân bố tại các Workstation hay server trong mạng
có một hoặc nhiều hơn một server. Xem ví dụ ở hình 4.5, Workstation 1
và Workstation 2 có thể truy cập vào các Project A, B, C.
Hình 4.5 Nhóm server chạy trên hệ điều hành Window NT

4.2.2 Converting S5 file:
Phần mềm này có chức năng chuyển đổi các File được soạn thảo trên
STEP 5 (thế hệ cũ) sang dạng File khác mà File đó hoàn toàn có thể soạn thảo lại
và có thể làm việc được trong môi trường STEP 7.
Với một những thao tác đơn giản là:
- Khởi động phần mềm Converting S5 file
- Vào File/Open
- Chọn File S5 mà bạn muốn chuyển đổi
4.2.3 LAD, STL, FBD - Programming S7 Blocks:
Trên phần mềm này chúng ta có thể tạo lập các Project cho PLC S7 - 300
hoặc S7 - 400 bằng một trong 3 ngôn ngữ LAD, STL, FBD. Ngoài ra chúng có
thể khởi động phần mềm này từ SIMATIC Manager.
4.2.4 Memory Card Parameter Assignment:
Ở đây bạn có thể chỉ định được giao diện mà thiết bị lập của bạn có thể sử
dụng để lưu trữ “chương trình người sử dụng” trên card nhớ cho PLC thuộc S7.
4.2.5 PID Control Parameter Assignment:
Trên phần mềm này giúp chúng ta thiết lập các quá trình điều khiển vòng
kín còn gọi là PID cho các ứng dụng điều khiển ổn định. Việc thiết lập chương
trình này dựa vào hai khối:
+ OB41 có chức năng điều khiển liên tục (continuou)
+ OB42 có chức năng điều khiển mức (step)
4.2.6 S7 - GRAPH - Programming Sequential Control System
Phần mềm này ứng dụng cho các chương trình mà có giải thuật (thuật
toán) dưới dạng tuần tự (Sequential) viết dưới dạng graph mà chúng ta thường
hay gọi là ngôn ngữ grafcet (tham khảo chương 1 thuộc giáo trình điều khiển
Logic). Nó là một dạng ngôn ngữ lập trình tiện lợi bên cạnh 3 ngôn ngữ lập trình
cơ bản cho PLC S7 mà chúng ta thường hay gặp. Tiện lợi ở chỗ là chương trình
ngắn gọn, hoàn toàn bằng đồ họa, có thể chuyển một cách dễ dàng tương ứng từ
dạng lưu đồ thuật toán…
Ví dụ về việc quan sát trạng thái tín hiệu của các địa chỉ thuộc vùng nhớ
vào, ra và các bit nhớ ở các vùng khác:
Hình 4.6 Mô tả bước chuyển trạng thái của chương trình trên GRAPH
Trong bước trên, trạng thái của tín hiệu trong quá trình hoạt động của
chương trình là được hiển thị. Trạng thái của tín hiệu tương ứng với các địa chỉ
(vào, ra và các địa chỉ nhớ khác) là được xác định tại vị trí những dấu chấm hỏi
(???) của các hoạt động một cách riêng lẻ. Điều này có nghĩa là không hoàn toàn
các hoạt động của các bước là được hiển thị. Đặc biệt các địa chỉ dạng Boolean là
được hiển thị trong trạng thái này. Giá trị các địa chỉ khác được hiển thị chi tiết
trong của sổ của bảng địa chỉ. Nếu có khóa liên động được gọi thì khóa đấy
không hiển thị trạng thái. Bên dưới là một ví dụ để mô tả việc lập trình tuần tưh
thông qua ngôn ngữ lập trình Graph này. Phần này sẽ được trình bày kỹ hơn
trong các chuyên đề điều khiển các quá trình công nghệ!
4.2.7 S7 - DIAG - Configurating Proccess Diagnotics

S7 PDIAG được sử dụng để tạo ra những định nghĩa lỗi, tạo cho người sử
dụng tiện lợi trong quá trình giám sát hệ thống. Qúa trình chuẩn đoán này sẽ xác
định kiểu thông tin về lỗi, vị trí lỗi và các cảnh báo của lỗi. Những dữ liệu của
chuẩn đoán là thông tin quan trọng giúp cho việc xử lý sự cố. Những thuận lợi
mà chương trình này mang lại:
- Lỗi quá trình (Process errors) có thể được nhận ra rõ ràng và nhanh
chóng.
- Giảm bớt thời gian dừng hệ thống do lỗi do đó sẽ tăng được năng suất.
- Những thhông tin rõ ràng được tạo ra cho quá trình xử lý sự cố
(troubleshooting) làm cho quá trình xử lý sẽ trở nên dễ dàng hơn.
- Tuổi thọ của hệ thống được tăng lên đáng kể.
4.2.8 Setting the PG-PC Interface
Bất cứ máy tính nào tham gia vào mạng đòi hỏi phải có một giao diện
mạng được thiết lập. Phần mềm này sẽ giúp người sử dụng tạo ra những giao
diện để thực hiện các kết nối tương ứng vào các mạng khác nhau như (PPI, MPI,
PROFIBUS, ETHERNET…).
4.2.9 TI 405 - S7 Converting TI File
Chương trình TISOFT405 được lưu trữ một hoặc nhiều file. Những file
này được định dạng trong một thư viện của DOS. Chúng không phải là những
file văn bản. Việc lưu trữ NAME của chương trình TISOFT405 là được liên kết
với một file NAME.VPU. Những file khác như là NAME.CMT cũng được liên
kết với chương trình NAME.
Qúa trình chuyển đổi đòi hỏi phải đọc thông tin từ các file liên kết và tạo
ra những file text tương đương với những lệnh của STEP 7. Như vậy đầu ra của
các file text là đầu vào của STEP 7 Program Editor. Ban đầu sau khi chuyển,
chương trình này ở dạng statementlist, sau đó chúng ta có thể chuyển sang dạng
LAD hoặc FBD nếu có thể.
Như vậy chương trình này chỉ có ý nghĩa khi các bạn muốn chuyển file
được thiết lập trên những PLC quá cũ tại các nhà máy mà sử dụng thiết bị của
hãng Siemens (có thể xem như là “đời” STEP 4) sang ngôn ngữ lập trình STEP 7
để có thể thao tác trực tiếp như: thay đổi địa chỉ, nâng cấp chương trình hay nâng
cấp CPU…
4.2.10 TI 505 - S7 Converting TI File
Chương trình này cũng có mục đích giống như chương trình được trình
bày ở mục 4.2.1.9 nhưng đối với “đời” STEP 5.
4.2.11 NetPro - Configuring Networks
Chương trình này là chương trình quan trọng nhất trong tất cả các chương
trình được nêu ra trên đây. Nó giúp cho chúng ta có thể thiết lập cấu hình của
mạng truyền thông (SCADA hoặc DCS) sử dụng các thư viện thiết bị và chuẩn
giao thức đã được xây dựng sẵn trên đó. Phần này sẽ trình bày kỹ trong chương
5.
4.3 Mô hình hệ thống PCS 7:
Có thể nói PCS 7 là một triết lý về một hệ thống điều khiển, nó tạo ra
những ứng dụng cho bộ điều khiển logic lập trình được (PLC), ứng dụng cho hệ
thống xử lý quá trình. Nó là hệ cơ bản của SIMATIC S7.
PCS 7 là một hệ thống chuẩn về cấu trúc do đó có thể xây dựng một hệ
thống có giải pháp tự động ở cấp thấp, trung bình hoặc cấp cao. Từ cấp đơn giản
đến cấp phức tạp nhất mà các nhà máy yêu cầu. Nói chung PCS 7 là hệ thống tự
động hóa quá trình mềm dẻo, cung cấp giải pháp một cách tùy chọn cho người sử
dụng.
Điều này sẽ mang lại những ưu điểm nổi bật như:
- Cùng một phần cứng sử dụng trong nhà máy về PLC và điều khiển quá
trình.
- SIMATIC 7 đề cập đến sự kết hợp để tạo nên một hệ thống Tự động hóa
diện rộng.
- Sự phân bố của hệ SIMATIC 7 trên toàn thế giới là một minh chứng cho
việc lắp đặt, dịch vụ và bảo dưỡng của nó.
- Tính an toàn cao và đồng bộ.
Hình 4.7 Mô hình mẫu của hệ thống PCS 7
4.3.1 Trạm Engineering System (ES):

Từ trạm ES này, người sử dụng có thể thiết lập, thay đổi các thông số của
các trạm được kết nối vào trong mạng. Thường trong các nhà máy cỡ trung bình
và lớn đều có các trạm ES này. Ngoài những chức năng trên, trạm ES còn có thể
chạy các gói phần mềm cấu thành nên trạm OS.
SIMATIC PCS 7 cung cấp một giải pháp ES toàn diện cho việc thiết lập
cấu hình cho tới giám sát hệ thống PCS, hỗ trợ cho việc xử lý các dự án nhà máy
và mạng diện rộng.
Hình 4.8 Giới hạn mà trạm ES có thể quản lý được

4.3.2 Hệ thống giao diện vận hành OS (Operator Interface System):
Trong hệ thống PCS 7, giao diện vận hành hay còn gọi là HMI (Human
Mechain Interface) cơ bản là trên WinCC (Windows Control Center). Hệ thống
có những kiểu sau:
- Stand-alone-system
- Multi-user-system
Hình 4.9 Mô hình kết nối của hệ thống Stand-alone và Multi-user
Ø Stand-alone-system:
Hệ thống Stand-alone là hệ thống một kênh, hệ thống đó được kết nối tới
hệ thống bus thông qua mô đun giao diện CP. Nếu trường hợp nhiều hơn một
kênh được yêu cầu, thì vài hệ thống Stand-alone được cung cấp, đây là sự kết nối
mềm dẻo trên cùng một hệ thống bus mà mỗi trạm OS làm việc cho chính nó,
điều này có nghĩa là không có sự loại trừ lẫn nhau giữa các OS Stand-alone.
Hình 4.10 Kết nối giữa hai OS Stand-alone trên cùng hệ thống bus
Multi-user-system:
Hệ thống Multi-user bao gồm vài OS client, điều đó có nghĩa là dữ liệu sẽ
được cung cấp từ một OS server thông qua terminal bus (bus đầu cuối). Bus này
là bus Ethernet, nó độc lập với bus hệ thống và được sử dụng riêng biệt cho
những kiểu truyền thông sau:
Hình 4.11 Cấu hình của hệ thống Multi-user
- OS server ↔ OS client
- OS server ↔ Engineering system
- OS server ↔ Host computer
OS server chịu trách nhiệm trao đổi dữ liệu giữa PLC với các OS client,
đồng thời có nhiệm vụ lưu trữ phân chia nhiệm vụ, mức độ truy cập …
Hệ thống Multi-user là cấu hình cơ bản của client-server. Dựa theo
nguyên tắc cấu hình của client-server, OS của PCS 7 có thể được cầu hình theo
các nguyên tắc sau:
- Client hoặc
- Multiclient
là tùy thuộc vào yêu cầu.
§ Kiến trúc Client-Server: là kiến trúc được cấu thành bởi vài OS client trên
một OS server. Server đó chịu trách nhiệm tryuền thông với các PLC thông qua
bus hệ thống. Một OS server của hệ thống PCS 7 có thể cung cấp tới 16 OS
client. Server này cũng có thể được cấu hình theo hệ dự phòng (redundant).
§ Kiến trúc Server - Multi-Client: Multi-client là những client có thể truy cập
dữ liệu (dữ liệu dự án, giá trị của các biến quá trình hay nhật ký vận hành) đồng
thời của vài OS server khác nhau. Ngoài ra cũng còn có thể cấu hình theo dữ liệu
cục bộ (có nghĩa là chỉ cung cấp được cho vài OS client nhất định). Các Server
này cũng có thể được cấu hình theo hệ dự phòng (redundant).
§ Hệ thống phân tán (Distributed System): Kiến trúc multi-client cũng có thể
tạo ra một hệ thống phân tán trên các server, nghĩa là nhiệm vụ của các server có
thể đảm nhiệm theo từng công đoạn của nhà máy (trong trường hợp đối với
những nhà máy lớn). Hệ thống phân tán này tương xứng với hệ thống cấp bậc
trong cấu hình PLC. Điều thuận lợi của hệ thống phân tán là mỗi công đoạn của
nhà máy được hoạt động độc lập, kết quả là nó tạo nên những hệ thống có tác vụ
điều khiển lớn và phức tạp hơn nhiều so với các hệ thống thông thường (ví dụ
như nhà máy lọc hóa dầu, xi măng…). PCS 7 hỗ trợ multi-client truy cập lên tới
6 server, trong đó một server có thể đảm nhiệm tới 16 client hoặc multi-client.
Những stand-alone và multi-client có thể sử dụng cùng với nhau.
Ø Phần mềm điều khiển quá trình trên các OS:
Phần mềm điều khiển quá trình được tạo ra bằng cách sử dụng WinCC.
Phần mềm này cung cấp các chức năng cho những tác vụ điều khiển quá trình
hoàn hảo. Điều này sẽ tiết kiệm rất nhiều thời gian cho các kỹ sư hệ thống.
Hình 4.12 Màn hình giao diện trên OS client thông qua WinCC
4.3.3 Bus hệ thống sử dụng với PCS 7:

Hệ thống điều khiển quá trình PCS 7 SIMATIC sử dụng các mạng truyền
thông công nghiệp SIMATIC NET. Tất cả các sản phẩm SIMATIC NET đã và
đang được phát triển một cách đặc biệt cho các ngành công nghiệp. Chúng đã
được chúng minh những khả năng đặc biệt của mình dưới tác động của điện từ
trường, sự xâm hại của chất lỏng và áp suất, môi trường ô nhiễm, chất hóa học ...
Những bus hệ thống từ họ gia đình SIMATIC NETWORK với hệ thống
điều khiển quá trình PCS 7:.
- Fast Industrial Ethernet
- Industrial Ethernet (SINEC H1)
- PROFIBUS (FMS)
- PROFIBUS-DP
- PROFIBUS-PA
- AS-Interface
Hệ thống các bus này dựa trên cơ sở truyền thông tin bằng tín hiệu điện và
quang, Những môi trường sau đây được sử dụng với PCS 7:
- Cáp đôi dây vặn xoắn ITP (Industrial Twisted Pair)
- Cáp đồng trục (Triaxial/coaxial cable)_Chỉ sử dụng cho Ethernet
10Mbps
- Cáp quang (Fiber-optic cable)
Bus hệ thống được xem như đường xương sống của hệ thống điều khiển
quá trình (vì nó kết nối tất tất cả các thành phần như PLC, ES, OS). Các bus hệ
thống nổi bậc:
- Fast Industrial
- Industrial Ethernet
- PROFIBUS
Sự thay đổi kiểu bus, kiến trúc, môi trường được hỗ trợ một cách mềm
dẻo. Các thông số cơ bản trên các hệ thống bus này:
- Số trạm kết nối từ hai đến vài trăm trạm
- Khoảng cách từ 50 m đến 150 km
- Tốc độ từ 1.5 Mbps đến 100 Mbps
- Chịu được nhiễu điện từ và tiếng ồn
- Có thể kết nối theo hệ dự phòng (redundancy)
Ø Industrial Ethernet:
Industrial Ethernet (SINEC H1) là bus hệ thống dự kiến cho SIMATIC
PCS 7. Industrial Ethernet dựa theo chuẩn IEEE 802.3. Với tốc độ truyền dữ liệu
lên tới 10 Mbps với vài trăm trạm có thể được kết nối vào bus này.
Bus Industrial Ethernet có thể được kết nối với các thành phần của hệ
thống PCS 7 như sau:
- Các PLC (thông qua mô đun giao diện truyền thông CP 343-1 đối với S7
300 hoặc CP 443-1 đối với S7 400)
- OS Server, stand-alone OS, ES, client thông qua giao diện là card mạng
CP 1613
Mô đun OLM (Optical Link Module):
OLM rất thuận lợi trong cấu hình mạng Ethernet công nghiệp. Nó cho
phép bạn kết nối kiến trúc mạng một cách mềm dẻo thông qua 3 kết nối đôi dây
vặn xoắn ITP (industrial twisted pair) và hai kết nối cáp quang (fiber-optic
cable). Thông qua bộ OLM này bạn có thể tạo ra các kết nối dự phòng để nâng
cao độ an toàn của hệ thống thông qua các kết nối điện hoặc quang, sau đây là
Hình 4.13 Kết nối sử dụng mô đun OLM trong hệ thống redundant Ethernet
một ví dụ:
Ngoài Ethernet ra còn có Fast Ethernet, trong bus này tốc độ truyền dữ
liệu có thể thay đổi từ 10 Mbps đến 100 Mbps. Phương thức truy cập mạng theo
CSMA/CD và số trạm kết nối vào bus này là không giới hạn. Các môi trường
truyền thông đối với bus này cơ bản giống như Ethernet
Công nghệ chuyển mạch với OSM (Optical Switch Modules):
Cấu hình chính của mạng Fast Ethernet cơ bản dựa trên môi trường quang
học. OSM cho phép bạn cấu hình cho mạng Ethernet công nghiệp với công nghệ
chuyển mạch trong môi trường ITP (tốc độ truyền lên đến 10 Mbps) và trong môi
trường quang học (tốc độ lên tới 100 Mbps). Việc sử dụng OSM làm đơn giản và
thuận tiện trong vấn đề cấu hình mạng mở rộng. Trong cùng một khoảng thời
gian bạn có thể bổ sung một số lượng lớn các mạng với nhiều trạm mà không gặp
phải vấn đề khó khăn nào. Một OSM có 6 terminal cho cáp đôi dây vặn xoắn và
2 terminal cho cáp quang (OSM mô tả ở đây với version 2, còn các version tiếp
theo bạn đọc có thể tra cứu thêm khi sử dụng nó).
Hình 4.14 Mô tả kết nối sử dụng mô đun OSM trong hệ thống redundant Ethernet
Chúng ta có thể phối hợp giữa mô đun OLM với mô đun OSM trong hệ
thống dự phòng dạng vòng với nhiều cấp bậc, dưới đây là ví dụ về sự phối hợp
này:
Hình 4.15 Hệ thống cấp bậc có sự phối hợp giữa OLM và OSM
Ø Frofibus:
Sử dụng bus Frofibus làm bus hệ thống cho những ứng dụng có cấp độ từ
nhỏ đến trung bình với yêu cầu chất lượng điều khiển khá cao. Việc sử dụng
Frofibus làm bus hệ thống bạn có thể kết nối tới 9 nút/trạm tới PCS 7.
Tốc độ truyền dữ liệu trong bus này từ 9.6 kbps đến 1.5 Mbps, chuẩn giao
thức sử dụng trên bus Profibus là FMS
Tất cả các thành phần của PCS 7 đều có thể được kết nối tới bus hệ thống
Profibus dựa trên các phương thức sau:
- Trung tâm điều khiển logic lập trình được (PLCs) thông qua mô đun
giao diện CP 343-3 (đối với S7 300) và CP 443-5 đối với S7 400
- OS và ES thông qua card giao diện CP 5412 A2
Môi trường truyền thông:
- Đôi dây vặn xoắn
- Cáp quang (có sự kết hợp với mô đun OLM)
Để tăng độ tin cậy cho hệ thống, kết nối redundant cũng có thể được thực
hiện trong bus này.
4.3.4 Kết nối bus trường (Field Bus) trong hệ thống PCS 7:
Nhu cầu về sự trao đổi dữ liệu giữa các thiết bị điều khiển logic khả trình
với các thiết bị vào/ra phân tán cũng như các thiết bị trường thông minh là rất
lớn, hệ thống các bus trường đã làm giảm thời gian và độ phức tạp cho các kỹ sư
hệ thống trong quá trình lắp đặt, bảo dưỡng và khắc phục sự cố. Nó rất thuận lợi
trong truyền thông số cũng như mang đến các giải pháp cao cho việc đo lường
các giá trị, năng lực chuẩn đoán hệ thống, ấn định các giá trị từ xa. Có các bus
trường sau:
- Profibus-DP
- Profibus-PA
- AS-Interface
- HART (Highway Addressable Remote Transducer)
Hình 4.16 Kết nối hệ thống các bus trường trong PCS 7
Bạn có thể lựa chọn bus trường một cách mềm dẻo tùy theo yêu cầu ứng
dụng của bạn. Với Profibus-PA được tạo ra để phục vụ cho những nơi có môi
trường nguy hiểm (nhiệt độ và áp suất cao).
Ø Profibus-DP:
Trong hệ thống PCS 7, Profibus-DP được tiêu chuẩn hóa để sử dụng cho
kết nối tới các mô đun phân tán, đó là mô đun ET 200M cũng như các thiết bị
trường. Profibus-DP cho phép bạn kết nối tới 32 trạm trên một đường DP (DP-
line), với tốc độ tuyền lên đến 12 Mbps.
Trong một số PLC S7 300, S7 400 đã được tích hợp giao diện Profibus-
DP, các PLC còn lại muốn kết nối tới Profibus-DP phải thông qua các mô đun
giao diện CP (ví dụ như: CP 343-5, CP443-5).
PCS 7 hỗ trợ tối đa tới 9 DP-line trên bộ điều khiển trung tâm (S7 400).
Môi trường truyền có thể là đôi dây vặn xoắn hoặc là cáp quang.
Bạn có thể cấu hình hệ thống redundant cho Profibus-DP thông qua PLC
S7-417H.
Hình 4.17 Kết nối redundant trong Profibus-DP
Ø Mô đun phân tán ET 200M:

Nói về hệ thống các bus trường không thể không nói tới vai trò rất quan
trọng trong vấn đề điều khiển thệ thống các thiết bị trường thông qua mô đun
phân tán ET 200M.
Trong suốt quá trình vận hành, các thiết bị ở cấp trường hoặc các mô đun
phân tán được cung cấp dữ liệu. Chính những thiết bị này đã làm giảm đáng kể
các khối dữ liệu truyền thông giữa thiết bị trường, mô đun phân tán với các bộ
điều khiển PLC.
Trong quá trình cấu hình thiết bị trường, các khối được thay thế dễ dàng
nhờ vào các khối chức năng dành riêng CFC /FSC chart. Những khối này được
cung cấp bởi thư viện các khối thiết bị trường (Field Device Blocks) của PCS 7.
Các thiết bị trường này được quản lý bởi phần mềm quản lý thiết bị trường
(Process Device Manager software) được tích hợp cho ES.
Kết nối redundant đối với ET 200M:
Trong nhà máy yêu cầu cấu trúc dự phòng (redundant) thì hệ thống các
mô đun vào/ra phân tán ET 200M được sử dụng cho mục đích này thông qua bus
Profibus-DP. Bạn sử dụng mô đun giao diện IM 153 với năng lực dự phòng ghép
nối với ET 200M để thực hiện kết nối tới PLC S7 417H thông qua 2 đường bus
Profibus-DP. Nếu một đường bị lỗi thì hệ thống sẽ tự động chuyển mạch sang
đường còn lại (nếu đường này vẫn còn nguyên vẹn) để thay thế.
Ø Profibus-PA:
Profibus-PA là chuẩn giao thức IEC 1158-2 truyền thông mở rộng tương thích
với Profibus-DP. Bằng công nghệ truyền dẫn đặc biệt nó có thể làm việc trong
những vùng có môi trường nguy hiểm (Siemens quy ước vùng này là vùng 1).
Với Profibus-PA, bộ phát và cơ cấu chấp hành trong vùng nguy hiểm có thể
truyền thông với các thiết bị điều khiển như PLC ở khoảng cách xa. Thông tin và
nguồn cung cấp được truyền đi bằng 2 dây cáp, thông thường là cáp ITP.
Bạn có thể kết nối tới 30 thiết bị trường đối với vùng không nguy hiểm và
10 thiết bị trường đối với nguồn nguy hiểm trên một đoạn (segment) bus
Profibus-PA.. Tốc độ truyền dữ liệu 31.25 kbps.
Có hai cách kết nối Profibus-PA với Profibus-DP:
- DP/PA coupler
- DP/PA link
Phương pháp cấu hình với DP/PA Coupler:
DP/PA Coupler không có địa chỉ (có nghĩa là bạn không cần phải thiết lập
địa chỉ cho nó khi cấu hình hệ thống). Mỗi trạm PA được xem là một DP slave và
do đó nó nhận một địa chỉ trong cấu hình của bus DP. Tốc độ truyền của
Profibus-DP phải tương thích với Profibus-PA.
Phương pháp cấu hình với DP/PA link:
DP/PA link bao gồm mô đun đầu cuối IM 157 và một hay nhiều DP/PA
coupler. DP/PA link là một DP slave và do đó phải có địa chỉ bus cho nó. Bạn có
thể kết nối tới 5 DP/PA coupler tới một DP/PA link. Do DP/PA link được bổ
sung công nghệ truyền dẫn decoupling giữa DP và PA do đó no nâng tốc độ
truyền dẫn lên tới 12 Mbps trên Profibus-DP.
Kết nối redundant với Profibus-PA:
Bạn có thể cấu hình redundant cho việc truyền dẫn giữa Profibus-DP tới
Hình 4.18 Kết nối giữa DP và PA thông qua DP/PA link và DP/PA Coupler
Profibus-PA., trong đó DP/PA link có năng lực redundant là được kết nối tới hệ
thống Profibus-DP master.
Ø AS-Interface (Actuator/Sensor):
AS-i là một mạng cho cảm biến và cơ cấu chấp hành trong giới hạn cấp
trường thấp nhất. Ứng dụng chính của bus AS-i là truyền một lượng nhỏ thông
tin như là một bộ chuyển mạch. Mỗi AS-i slave có thể truyền thông một lượng 4
bit.
Kết nối AS-i với hệ thống PCS 7 theo nguyên tắc master-slave, cảm biến
và cơ cấu chấp hành đóng vai trò như là các slave được điều khiển bởi master.
Đối với PCS 7, các thành phần sau đây được sử dụng để kết nối AS-i:
- AS-Interface CP 342 master cho ET 200M
- DP/AS interface link cho kết nối giữa AS-i với Profibus-DP. Mô đun xử
lý truyền thông CP 342-2 là mô đun master của AS-i.
Hình 4.19 Mô hình kết nối AS-i master với cảm biến và cơ cấu ChẤP hành
Mô đun CP 342-2 đóng vai trò là master của AS-i:
Được sử dụng để kết nối AS-i với mô đun ET 200M. Truyền thông này
không cần phải cấu hình trong phần mềm cấu hình hệ thống và dây nối không đòi
hỏi phải cố định. Những đặc tính này làm cho chúng ta dễ dàng khi thay đổi mô
đun.
Mô đun CP 342-2 chiếm một slot trên rack lắp đặt cho mô đun phân tán ET
200M. Chúng ta có thể đưa vào tối đa là 4 mô đun CP 342-2 vào trong mỗi mô
đun ET 200M.
DP/AS-i Link:
Được sử dụng để kết nối trực tiếp AS-i với Profibus-DP. Trong trường
hợp này bạ có thể xem AS-i như là nột subnet của Profibus-DP. Bạn có thể kết
nối tối đa 31 AS-i slave vào bộ DP/AS-Interface link. Chính vì đặc điểm này
Profibus-DP master có tới 31 mô đun slave.
4.3.5 Bộ điều khiển logic khả trình (PLC):
Trong hệ thống SIMATIC PCS 7, S7-400 làm nền tản tiêu biểu cho hệ
thống tự động hóa quá trình trong các nhà máy. Được thiết kế chuẩn về khả năng
cấu hình cũng như khả năng xử lý là sức mạnh của S7-400, khả năng truyền
thông với một lượng lớn với các đối tác, chức năng tích hợp hệ thống. Khả năng
điều khiển cục bộ và từ xa rất thích hợp với hệ thống SIMATIC PCS 7.
SIMATIC PCS7 được cấu trúc chuẩn từ một số thành phần của PLC
SIMATIC S7-400. Những CPU thích hợp được cung cấp cho những ứng dụng
khác nhau dựa vào yêu cầu về giá thành và những tiện ích của nó như:
- CPU-414-3
- CPU-414-3H
- CPU-416-2
- CPU-416-3
- CPU-417-4
- CPU-417-4H
PLC S7-414 được thiết kế tương ứng cho những ứng dụng nhỏ tương ứng
với khả năng và dữ liệu của dự án ở cấp độ nhỏ. PLC S7-416 được thiết kế tương
ứng cho những ứng dụng trung bình tương ứng với khả năng và dữ liệu của dự án
ở cấp độ trung bình. PLC S7-417, đảm nhận những tiện ích ở cấp độ cao nhất của
dự án, nó được thiết kế đặc biệt cho những dữ án có mức độ yêu cầu về tốc độ,
tiện ích kết nối cũng như lựng dữ liệu rất cao của dự án.
Ngoài ra bạn cũng có thể đưa các S7-300 vào trong hệ thống PCS 7 những
với những cấp độ thấp hơn cho những hệ thống điều khiển cấp thấp.
Ø Cấu hình cho bộ điều khiển trung tâm S7-400:
- Bộ điều khiển trung gồm có những thành phần sau:
- Rack cho S7-400 với 9 hoặc 18 slot (tương ứng với 9 hoặc 18 mô đun
thành phần được lắp đặt vào vị trí này)
- Một CPU
- Nguồn cung cấp có hai loại: 24 VDC hoặc 115/230 VAC
- Bộ nhớ: 768 Kbyte/1600 Kbyte/3200 Kbyte/4000 Kbyte
- SRAM: 1 Mbyte/2 Mbyte/4 Mbyte
- License giới hạn thời gian cho PCS 7 (Những khối Driver cho PCS 7)
Hình 4.20 Kết nối Profibus-DP tới thành phần trung

tâm
Một số mô đun CP 443 được yêu cầu cho kết nối từ thành phần trung tâm
tới hệ thống (có thể là kết nối cho Ethernet hay Profibus). Thông thường bạn kết
nối trung tâm với các mô đun phân tán thông qua Profibus-DP, do đó cần phải
đưa mô đun CP vào các rack trung tâm. Bạn có thể đưa từ 4 đến 10 mô đun CP
443-5 vào rack trung tâm để tạo ra từ 4 đến 10 giao diện Profibus-DP tương ứng.
Xem hình bên dưới:
Ngoài các mô đun cho ứng dụng truyền thông bạn còn có thể đưa thêm
các mô đun tín hiệu, mô đun chức năng … vào các vị trí còn lại của rack trung
tâm cũng như rack mở rộng của S7-400. Xem hình bên dưới:
Hình 4.21 Cấu hình của rack trung tâm
Chæång 5. Thiãút láûp dæû aïn trãn nãön SIMATIC PCS 7
CHƯƠNG 5
THIẾT LẬP DỰ ÁN TRÊN NỀN SIMATIC PCS 7
5.1 Các bước cơ bản để thiết lập một dự án:

5.1.1 Giai đoạn lập kế hoạch:
Xây dựng các biến dựa vào sự liệt kê các biến và mô tả đầy đủ các quá trình
(lập kế hoạch khả thi, số lượng PLC, Trạm vận hành, các thành phần khác)
Tính chọn số lượng I/O và kiểu module
Ấn định các kênh tín hiệu và đặt tên tượng trưng cho chúng
Lập bảng kế hoạch đi dây giữa sensors/actualtors và các trạm PLC
Lựa chọn và quyết định kiểu mạng và cấu trúc mạng. Các kết nối giữa các
trạm SIMATIC với nhau và giữa các trạm SIMATIC với các trạm điều
khiển quá trình
5.1.2 Thực hiện dự án:
Thiết lập dự án
Thiết lập cấu hình phần cứng (từng trạm)
Thiết lập cấu hình mạng
Tạo hệ thống các cấp bậc cho nhà máy
Lập trình các khối chức năng người dùng và các khối trao đổi thông tin; kiểm
tra và lập tài liệu
Tạo CFC charts (charts module)
Sử dụng chức năng Import/Export Assistant (IEA) để tạo module Template

cho các điểm đo lường. Kiểm tra và lập tài liệu cho các module. Đặt các khối
và các module vào trong thư viện đã tạo được
Tạo các CFC chart với việc sử dụng các IEA model ở trên; Biên dịch và
download tới PLC
Tạo các khối SFC chart (sequential control systems) và download chúng tới
PLC
Cấu hình cho các trạm OS:

Tạo các bức tranh quá trình, các bức tranh thông báo message, các đồ thị
(curve) và các bảng nhật ký (archive)
Kết nối dữ liệu giữa OS và PLC
Sao chép các dữ liệu cần thiết từ ES và đưa vào các OS; Tiến hành khởi động
OS
Lặp lại quá trình trên để kiểm tra vài lần
Tiến hành kiểm tra tín hiệu và hiệu chỉnh từng cảm biến, chấp hành và các
quá trình… trên bức tranh quá trình
5.2 Thiết lập dự án:
Trong phần này giải thích các ứng dụng cơ bản trên ES với những phần
mềm thành phần mang tính chất cấp bậc (HP: Plant Hierarchy) và các vấn đề về
IEA (Import/Export Assistant) và mối quan hệ giữa nhũng thành phần trong ES
đó.
5.2.1 Phần mềm ES trong SIMATIC PCS 7:
Với những phần mềm cần thiết trên hệ thống ES thuộc gói phần mềm
SIMATIC PCS 7, bạn có những công cụ (tool), với những công cụ đấy bạn có
thể tạo cấu hình nhà máy một cách toàn diện. Đó là những phần mềm sau đây:
- Phần mềm STEP 7:
Bao gồm SIMATIC Manager, phần mềm này làm nền tản và là trung tâm
quản lý cho tất cả các thành phần của ES. Đây là hình ảnh sinh động của người
sử dụng trên giao diện của Windows NT thường được sử dụng để quản lý các dự
án của nhà máy.
- Bạn cấu hình tất các thiết bị sử dụng trong hệ thống như:
Các rack của các PLC, các mô đun vào/ra, các mô đun giao diện, các trạm
PC… bằng Hardware Configuration (HW Config.).
- PH và IEA:
PH và IEA là những gói thuộc PCS 7, chúng không phải tách biệt với các
ứng dụng trên mà chi mở rộng hơn trong phạm vi của SIMATIC Manager. PH và
IEA hỗ trợ cấu hình diện rộng của quá trình điều khiển và quản lý dữ liệu của
nhà máy.
- CFC (Continuous Function Chart):
CFC là gói phần mềm định hướng cho nhà máy, cấu hình các đồ họa của
tác vụ tự động hóa. Sử dụng CFC thông qua các khối đã được tạo sẵn (đây là gói
phần mềm lập trình có cấu trúc). Các khối được quản lý theo nhóm tùy theo chức
năng của chúng trong thư viện, thực hiện lập trình bằng các động tá kéo/thả.
- SFC (Sequential Function Chart):
Là gói phần mềm được cấu hình cho hệ thống điều khiển tuần tự. với hệ
thống điều khiển tuần tự, chức năng tự động hóa tiêu cơ sở là được điều khiển
trên sự thay đổi trạng thái và cũng có thể chọn lọc từ quá trình.
- Phần mềm cấu hình cho OS:
WinCC được sử dụng cho việc cấu hình cho hệ thống điều khiển và giám
sát nhà máy trên nền PCS 7. Với phần mềm này, bạn có thể tạo ra bức tranh quá
trình, các báo cáo, các thông báo về hệ thống, đồ thị tín hiệu, nhật ký vận hành.
- SCL (Structured Control Language):
Đây là ngôn ngữ lập trình giống vớ Pascal để lập trình cho những tác vụ
phức tạp. Trên ES, nó được sử dụng để tạo ra các khối và biên dịch các yêu cầu
của CFC/SFC chart.
5.2.2 Sự tác động qua lại giữa các thành phần:
Phần này cung cấp cho bạn một cách nhìn tổng thể về sự tác động qua lại
giữa cấu hình của hệ thống cấp bậc của nhà máy, CFC chart, IEA và SFC chart
trên OS.
- Hệ thống cấp bậc của nhà máy (PH):
Đường dẫn của PH với tên của đồ thị và tên khối là được chuyển đổi tới
những text block "origin" (khối nguồn dưới dạng text) với sự chuyển đổi của
việc kết nối dữ liệu giữa PLC-PC. Từ đây sẽ xuất hiện các dòng thông báo
(message) trên OS run-time. Tên tag ở trên trình quản lý tag của WinCC
Explorer làm cho chúng ta dễ dàng quản lý và quan sát PH, tên đồ thị, tôn khối,
tên các giá trị khác. Nếu bạn muốn kết nối một đối tượng với một tag quá trình
trên bức tranh quá trình hoặc nhật ký vận hành, bạn phải chỉ rõ tên tag từ trình
quản lý tag.
- CFC (Continuous Function Chart):
Riêng mỗi kiểu khối (ví dụ khối CTRL_PID) là được lưu trữ trong thư
viện hoặc chương trình của STEP 7. Mỗi khi bạn sao chép nhiều khối ra từ nột
khối ban đầu thì bạn phải đặt cho các khối đấy có các tên hình thức khác nhau.
Thuộc tính của một đối tượng trong CFC chart, bạn chỉ rõ các message của khối
và kích chuột vào các biểu tượng message đó. Việc kết nối dữ liệu được hiển thị
các message trên OS trong suốt quá trình OS hoạt động (run time). Trong suốt
quá trình làm việc, một tag được điều khiển và giám sát liên tục thông qua thủ
tục chuyển đổi (transfer) dữ liệu liên tục giữa OS và PLC. Các giá trị nhận được
từ quá trình có thể được lưu trữ trong các tag nội (internal tag) trên trình quản lý
tag của OS, điều này sẽ đồng nghĩa với việc các dòng text sẽ được giảm bới trừ
những text đang chuyển đổi và hiển thị trên bức tranh quá trình.
- IEA (Import/Export Assistant):
Với IEA, bạn tạo tự động các chart và các khối thuộc tính. Bạn có thể tùy
chọn những message có đặc điểm kỹ thuật phù hợp để tạo dữ liệu cho việc
import (nhập nội dung). Những message sau khi xuất hiện tại những điểm thích
hợp ở trên đối tượng của khối và được chuyển đổi (transfer) tới OS để mô tả cho
CFC.
- SFC (sequential control system ):
Trên SFC chart, bạn xem xét các thông số của của cấu hình CFC trước
đây trên SFC chart. Những công trình sư (những người xây dựng nên một cấu
hình tổng thể) tạo ra những yêu cầu theo từng bước, chuyển đổi và ấn định công
nghệ và định hướng cho tên của các đối tượng. Với cấu trúc của CFC chart theo
từng bước và các điểm chuyển đổi (xem phần 4.2.6) trong sơ đồ trên OS được
chuyển đổi (transfer) dữ liệu kết nối giữa OS và PLC (sự hoạt động đó chúng ta
có thể quan sát được sự chuyển đổi trạng thái thông qua sự chuyển đổi màu sắc
trên CFC).
- Chuyển đổi dữ liệu kết nối giữa PLC và OS (Transferring PLC-OS
Connection Data):
Khái niệm này tương đối phức tạp, một hệ thống làm viều gắn kết thành
một khối thống nhất và đồng bộ thì cần phải có việc chuyển đổi dữ liệu cấu hình
liên tục mỗi khi cấu hình hay thông số của hệ thống có sự thay đổi, đặc biệt là
giữa hệ thống các PLC và hệ thống các OS. Dữ liệu kết nối giữa PLC và OS phải
được chuyển đổi trong những tình huống sau:
· Sau mỗi khi thay đổi hệ thống cấp bậc của nhà máy (PH)
· Sau mỗi khi thêm các chart mới và chỉ định tên các CFC chart
· Sau mỗi khi thêm những khối đối tượng mới và thay đổi tên khối
· Sau mỗi khi thay đổi các đơn vị text thuộc về bản chất của quá trình vận
hành
· Sau mỗi khi thay đổi thuộc tính của các đối tượng được điều khiển và
giám sát
· Sau mỗi khi thay đổi các message
· Sau mỗi khi thay đổi hoặc là thêm các SFC chart
- Ước lượng các thành phần yêu cầu của một nhà máy:
Điều quan trọng đầu tiên trước khi bắt tay vào thiết kế một hệ thống tự
động cho một nhà máy, bạn phải đặt ra các kế hoạch hay các phương án mà các
phương án đó dựa trên có sở là quá trình vận hành như thế nào, dựa vào đây bạn
có thể ước lượng được số OS; mức độ, tốc độ, khoảng cách và số trạm tham gia
kết nối từ đó bạn có thể ước lượng được bus hệ thống sử dụng là những bus nào;
xác định số lượng và vị trí đặt các bộ điều khiển trung tâm, số lượng các mô đun
vào ra tập trung và vào ra phân tán hay yêu cầu điều khiển để xác định loại mô
đun phải được tính toán rất kỹ. Ngoài ra bạn còn phải dựa vào kích cỡ của dự án,
yêu cầu của khách hàng, tính sẵn sàn hay nói cách khác là hệ thống có độ tin cậy
cao, điều kiện về vị trí (độ cao) và môi trường xung quanh vị trí dự định lắp đặt,
tính năng đáp ứng hay tính năng thời gian thực.
Nói chung công việc tích hợp một mạng truyền thông cho một nhà máy là
một công việc khó khăn và phức tạp, đòi hỏi người thiết kế không những am hiểu
sâu sắc về mặt kỹ thuật trong các hệ thống tự động, am hiểu về công nghệ mà
còn phải tùy chọn dựa trên nhiều phương án và tiêu chí khác nhau để đưa ra một
cấu hình vừa tối ưu về chỉ các tiêu kỹ thật và kinh tế.
- Những yêu cầu cho một dự án:
Khi bạn mới bắt đầu cấu hình cho một dự án, điều đầu tiên bạn nên phân
tích những yêu cầu đặc biệt của dự án, bạn chắc chắn rằng tất cả những khía cạnh
và những điều kiện đã được suy xét đến trên những cơ sở triết lý và hiệu quả về
mặt cấu hình.
Trong suốt quá trình cấu hình, có rất nhiều khối và kiểu khối khác nhau
trong thư viện của bạn. Vì vậy bạn phải chắc chắn rằng chỉ có một version của
phần mềm sử dụng để cấu hình cho hệ thống trong suốt quá trình xây dựng dự
án. Những kiểu khối lập trình khác nhau sẽ dấn đến sự xung đột nếu chương trình
của bạn được điều khiển và giám sát trên cùng một OS.
5.3 Cấu hình phần cứng (Hardware Configuring):
Cấu hình một trạm là việc thể hiện toàn bộ cấu trúc của trạm đó. Với cấu
hình phần cứng, bạn chỉ định rõ số của các rack, số lượng rack và ấn định địa chỉ
của các khe cắm (slot) tùy theo cấu trúc thực tế của trạm. Bạn cấu hình tham số
cho các mô đun vào ra tập trung và các mô đun vào ra phân tán. Khi bộ điều
khiển khả lập trình bắt đầu khởi động thì việc đầu tiên là CPU phải thực hiệnn so
sánh cấu hình quản lý bên trong hệ điều hành của CPU với cấu hình thực tế của
phần cứng được lắp đặt cho trạm. Nếu có sự tương phản thì CPU sẽ tìm ngay lập
tức và thông báo sẽ được báo hiệu và đương nhiên là hệ thống sẽ không thể tiếp
tục hoạt động thêm nữa.
5.3.1 Giới thiệu phần mềm NetPro - Configuring Networks:
Phần mềm này đã được giới thiệu sơ lược ở chương 4.2.11. Trên phần
mềm này, chúng ta có thể cấu hình cho từng trạm đơn lẻ như S7-300, S7-400,
OS, ES và liên kết các phầng tử trên lại với nhau thông qua các bus truyền thông
là Ethernte, Profibus, MPI hay AS-i…
- Khởi động phần mềm: Start > Simatic > STEP 7 > NetPro - Configuring
Hình 5.1 Khởi động phần mềm NetPro - Configuring Networks

Networks.
- Tạo mới một dự án:
Việc tạo mới một dự án không thể tiến hành trực tiếp trên phần mềm này
được, vì vậy bạn phải tiến hành theo cách sau:
+ Khởi động phần mềm SIMATIC Manager: Start > Simatic > SIMATIC
Hình 5.2 Khởi động phần mềm SIMATIC Manager

Manager
+ Tạo Project mới:
File > New, một hộp thoại xuất hiện, trên hộp thoại này bạn có thể chọn các kiểu
Project sau: User Project (dự án đơn), Libraries (thư viện) hay Multi-Project
Hình 5.3 Tạo mới một User Project

(nhiều dự án). Nếu bạn chọn User Project thì kiểu của dự án trong hộp thoại sẽ
hiển thị tương ứng là Project, đặt tên cho dự án của bạn vào Name, ví dụ
“SAMPLE”,
sau đó chọn OK. Project sẽ xuất hiện các biểu tượng hình 5.4. Như vậy
“SAMPLE” chính là dự án được sử dụng cho việc lưu trữ dữ liệu và chương trình
được tạo ra khi bạn tạo mộ giải pháp tự động trong giới hạn cho phép. Dữ liệu
của bạn lưu trữ trong “SAMPLE” bao gồm:
· Dữ liệu cấu hình cho phần cứng và dữ liệu ấn định các tham số cho các
mô đun.
· Dữ liệu cấu hình mạng truyền thông.
· Chương trình người dùng (các mô đun chương trình tương ứng trong các
khối chương trình).
Nhiệm vụ chính khi tạo một Project là chuẩn bị những khối dữ liệu và khối
chương trình.
Việc bạn cần làm tiếp theo là thiết lập cấu hình cho dự án của bạn trên
phần mềm NetPro - Configuring Networks. Có hai cách để khởi động phần mềm
này:
· Từ trình Start (xem hình 5.1).
· Kích đúp chuột trái vào biểu tượng MPI(1) trên hình 5.4 (đây là biểu
tượng để liên kết đến phần mềm cấu hình).
Dưới đây là giao diện của phần mềm cấu hình cho mạng truyền thông ở mọi cấp
Hình 5.4
Hình 5.5 Giao diện của phần mềm cấu hình mạng
độ cũng như cấu hình cho từng thành phần ở trong mạng đó.
Phần ở bên trái chính là bức tranh cấu hình mà bạn muốn tạo, phần bên
phải là thư viện các thiết bị thành phần và các mạng thành phần (hay còn gọi là
subnet), thông thường phần thư viện được mặc định, nếu không có bạn mở nó
bằng cách View > Catalog. Khi dự án của bạn vừa được tạo, phần mềm mặc định
một subnet MPI có tên là MPI(1) để phân biệt với các MPI tiếp theo mà bạn sẽ
tạo. Cũng nói thêm rằng, bạn có thể dùng subnet MPI, Ethernet hay Profibus để
làm bus hệ thống những mỗi subnet được tạo ra để sử dụng cho những ứng dụng
riêng biệt để tận dụng tối đa hiệu suất của đường truyền cũng như chi phí lắp đặt
và bảo dưỡng, trong đó:
· Industrial Ethernet là chuẩn quốc tế (IEEE 802-3) sử dụng cho truyền
thông công nghiệp thiết bị ở cấp điều khiển trong phạm vi nhỏ như mạng
LAN hay mạng diện rộng WAN.
· MPI (Multi-Point-Interface) là chuẩn được Siemens tạo ra để kiểm tra và
chuẩn đoán hệ thống và lập trình cho các PLC S7.
· PROFIBUS là chuẩn quốc tế (EN 50170) kết nối mạng thiết bị ở cấp hiện
trường và mạng diện hẹp, ít trạm tham gia.
· Mạng PTP (Point-To-Point) là chuẩn được Siemens tạo ra theo một giao
thức đặc biệt để truyền giữa hai nút (node) với nhau.
· Ngoài ra còn có AS-i những không hiển thị trong này vì nó là một subnet
con mà chủ (master) của nó là các mô đun gắn vào các PLC S7 hay bộ
chuyển mạng Profibus-DP sang AS-i.
Từ đây bạn có thể đặt những trạm thành phần hay các subnet theo cách nào là tùy
vào dự định của bạn. Ví dụ bạn cấu hình cho một trạm PLC S7-300 loại CPU 313
và mô đun nguồn PS 307 10A:
Kích chuột trái vào biểu tượng SIMATIC 300 trong thư viện, kéo và thả vào
trong phần nên trái, xem hình bên dưới.
Hình 5.6
Đây mới chỉ mặc định cho trạm S7-300 nhưng chưa cụ thể là CPU loại nào, bao
nhiêu rack, mô đun nguồn, mô đun mở rộng, mô đun giao diện, mô đun truyền
thông… Để cấu hình cho trạm này bạn tiếp tục kích đúp chuột trái vào biểu
tượng SIMATIC 300(1) sẽ xuất hiện giao diện để cấu hình riêng cho trạm này,
xem hình 5.7. Giao diện này cũng tương tự như giao diện thiết lập mạng nhưng
nó được sử dụng để thiết lập cấu hình cho từng tthành phần trong mạng như: OS,
ES, Server, PG, PLC S7-200, S7-300, S7-400, các mô đun phân tán ET200…
Bên trái là bức tranh cấu hình mà bạn muốn tạo, phần bên phải là thư viện các
thiết bị thành phần đã được thiết kế sẵn, thông thường phần thư viện được mặc
định, nếu không có bạn mở nó bằng cách View > Catalog. Trong mục Profile,
Hình 5.7 Giao diện cấu hình cho từng thành phần của mạng
Hình 5.8
bạn có thể chọn 3 dạng thư viện khác nhau mà trong đó có thể bỏ đi hoặc bổ sung
thêm những thành phần tương ứng tùy theo ứng dụng của bạn, trong đó thư viện
Standar là thư viện có đầy đủ các thành phần nhất.
Ở đây bạn chú ý rằng, bạn đã chọn cấu hình cho trạm S7-300 nên bạn phải
chọn các thành phần thuộc thư muc SIMATIC 300 trên cây thư mục của thư
Hình 5.10 Thiết lập cấu hình cho trạm PLC CPU 313
viện. Đầu tiên bạn phải đặt rack trong tâm (mặc định (1) UR) trong thư mục
RACK 3, kích chuột vào biểu tượng Rail và kéo thả vào phần giao diện bên trái,
xem hình 5.8. Mỗi rack có tối đa 11 slot, slot số 1 là vị trí duy nhất cho mô đun
nguồn PS, slot 2 cũng là vị trí duy nhất dành cho mô đun CPU, xem hình 5.9.
Phần cấu hình cụ thể cho trạm S7-300 sẽ nói ký hơn ở phần 5.3.2.
Đến đây dự án của bạn đã được cấu hình, trước khi thoát khỏi chương trình này
bạn phải thực hiện lưu và biên dịch (save and complie) để kiểm tra lỗi trước khi
thoát. Lúc này, dự án tự động thêm vào thư mục dự án SAMPLE của bạn như
hình sau:
SAMPLE Project lúc này bao gồm một trạm SIMATIC 300 với CPU 313 và một
subnet MPI. Bên trong SIMTIAC 300 chứa đựng cấu hình phần cứng của trạm
(Hardware) và S7 Program.
Như vậy phần mềm NetPro - Configuring Networks được sử dụng để tạo
ra tất cả các cấu hình liên quan đến phần cứng của hệ thống mạng tryền thông.
Để đi sâu vào việc cấu hình cho từng thành phần đòi hỏi người tích hợp hệ thống
phải nắm bắt được nguyên tắc cấu hình cho từng thành phần (ví dụ nguyên tắc
cấu hình cho S7-300, S7-400,…). Các vấn đề này sẽ được trình bày ở mục 5.3.2.
5.3.2 Cấu hình của một trạm:
Những việc đầu tiên khi bắt tay vào xây dựng cấu hình cho một trạm đòi
hỏi bạn phải ấn định địa chỉ cho trạm và các địa chỉ thành phần như mạng MPI,
Profibus hay Ethernet và một điều nữa là phải chú ý tới địa chỉ cao nhất cho phép
để cấu hình cho các trạm trong một mạng con (subnet) nào đó. Sơ đồ bên dưới sẽ
cho thấy một cách quan về việc cấu hình cho một dự án:
Hình 5.12 Cấu hình (ví dụ) cho một hệ thống
Bạn cấu hình cho bất cứ trạm S7-300, S7-400 nào đòi hỏi việc đầu tiên
bạn phải thiết lập các rack trước. Ở S7-300 số rack tối đa cho một trạm là 4 và
được địa chỉ hóa từ (0)UR đến (3)UR. S7-400 thì phức tạp hơn, có vài loại rack
và số lượng cũng nhiều hơn tùy loại CPU. Như vậy rack là thành phần để lắp đặt
các mô đun lên đó, xem hình ví dụ sau:
Hình 5.11
Hình 5.13 Mối quan hệ giữa rack và các mô đun thành phần
Có thể xem xét các thông số của thiết bị trên rack như: vị trí slot, tên các
mô đun thành phần, mã số đặt hàng, địa chỉ mạng, địa chỉ của các vùng nhớ ảnh
vào ra số và vào ra tương tự. Ví dụ các tham của các mô đun trong rack của S7-
Hình 5.14 Mô tả tham số của các mô đun trong rack
400:
5.3.2.1 Cấu hình cho trạm S7-300:
Các nguyên tắc trong việc thiết lập cấu hình cho S7-300:
Một trạm PLC được hiểu là một mô đun CPU ghép nối cùng với nhiều mô
đun khác, mô đun đều có một địa chỉ (ngoài các mô đun CP) là địa chỉ của các
slot, mô đun CPU dùng địa chỉ này để truy cập và quản đến từng mô đun. Một
mô đun CPU có thể quản lý được tối đa là 4 rack (từ rack 0 đến rack 3) việc thêm
các rack trạm sẽ không được CPU chấp nhận. Mỗi rack tối đa 8 mô đun mở rộng.
Nguyên tắc cấu hình rack S7-300:
- Rack 0:
· Slot 1: chỉ có mô đun nguồn cung cấp hoặc để trống
· Slot 2: chỉ có mô đun CPU
· Slot 3: mô đun giao diện (mô đun quản lý rack) hoặc để trống
· Slot 4 đên slot 11: mô đun tín hiệu (ví dụ mô đun vào ra số, vào ra tương
tự), mô đun chức năng (ví dụ mô đun điều khiển vị trí, mô đun PID), mô
đun xử lý truyền thông mạng CP hoặc để trống.
- Rack 1 đến rack 3:
· Slot 1: chỉ có mô đun nguồn cung cấp hoặc để trống
· Slot 2: để trống
· Slot 3: mô đun giao diện
· Slot 4 đến slot 11: mô đun tín hiệu, mô đun chức năng hay mô đun truyền
thông tùy thuộc vào mô đun giao diện được chọn
1 2 3 4 11
PS CPU IM SM SM
Rack 0
3 4 11
IM SM SM
Rack 1
3 4 11
IM SM SM
Rack 2
3 4 11
IM SM SM Rack 3
Hình 5.15 Cấu hình trạm S7-300

Các rack kết nối lại với nhau thông qua mô đun giao diện quản lý mỗi
rack, trong đó rack 0 là rack trung tâm , còn rack 1 đến rack 3 là rack mở rộng.
Chỉ có mô đun có chức năng gởi nhận chủ động mới đưa vào slot số 3 trong rack
trung tâm, còn các mô đun gởi nhận thụ động thì đặt vào slot thứ 3 trong các rack
còn lại. Ví dụ bên dưới thì mô đun IM 360S chỉ được đặt vào slot 3 trên rack
trung tâm và IM 360R thì đặt vào slot 3 trên các rack còn lại. Đối với mô đun
365S-R, chỉ được tối đa 2 rack là 1 rack trung tâm và một rack mở rộng (cả hai
đều sử dụng 365S-R vào slot số 3). Có một số CPU chỉ cấu hình duy nhất một
rack trung tâm (ví dụ CPU 313).
Dưới đây là cấu hình cho một trạm S7-300 đầy đủ, việc thao tác trên phần
mềm cấu hình NetPro - Configuring Networks đã trình bày ở phần 5.3.1. Do đó
việc tạo một Project mới sẽ không được nhắc lại. Trong ví dụ sau, bạn cấu hình
Project SAMPLE_FULL sử dụng CPU 314 với 4 rack:
Mô đun giao diện
Hình 5.16 Cấu hình cho trạm S7-300

Trạm S7-300 sau khi đã được cấu hình:
Hình 5.17
Ngoài ra bạn cũng nên biết về nguyên tắc slot cho các mô đun đặc biệt
như: Dummy (DM 370 Dummy), mô đun Digital Simulation (SIM 374 IN/OUT
16), M7-300:
Nguyên tắc đặc biệt cho mô đun Dummy (DM 370 Dummy):
Mô đun DM là một mô đun bạn có thể chèn vào thay vì một mô đun nào
đó mà sau này bẹn sẽ dự định sử dụng.
Tùy thuộc vào cài đặt switch, mô đun đó có thể hoặc không thể dành riêng
không gian địa chỉ. Ví dụ không gian địa chỉ là được dành riêng cho mô đun vào
số và ra số nhưng không thể cho mô đun giao diện.
Nguyên tắc đặc biệt cho mô đun mô phỏng (SIM 374 IN/OUT 16):
Mô đun mô phỏng số SIM 374 IN/OUT 16 được sử dụng để mô phỏng
đầu vào và ra số. Bạn không thể tìm thấy mô đun này trong catalog phần cứng
(Hardware catalog) của window. Bạn phải thay thế mô đun mà bạn muốn mô
phỏng vào trong bảng cấu hình thay thay vì SIM 374.
Cài đặt switch trên mô đun SIM 374 Mã số mô đun

IN/OUT 16
16xOutput 6ES7322-1BH00-0AA0
8xOutput 8xInput 6ES7323-1BH00-0AA0
16xInput 6ES7321-1BH00-0AA0
Nguyên tắc đặc biệt cho M7-300:
Khi bạn cấu hình cho nhóm mô đun M7-300, mỗi mô đun trong nhóm
chiếm giữ một slot. Nếu mô đun đầu tiên của nhóm mô đun là một CPU M7-300
thì slot kế tiếp sau nhóm mô đun có thể chỉ bị chiếm giữ bởi một mô đun giao
diện của nó hoặc là để trống.
Nhóm mô đun M7-300 là hình thức hóa khi mô đun mở rộng EXM
(expansion module) hoặc hay mô đun MSM (mass-storage) được sử dụng cho
việc mở rộng một M7 CPU hoặc một M7 FM (function module). Tất cả các mô
đun trong nhóm mô đun là được kết nối với mỗi bus AT-ISA, “máy tính tự động
hóa”.
Giới hạn những mô đun trong nhóm mô đun M7 tuân theo nguyên tắc sau:
- M7 CPU hoặc M7 FM luôn là mô đun đầu tiên của nhóm.
- Mô đun mass-storage chỉ có thể chèn vào ở những vị trí tiếp theo trong
giới hạn của nhóm.
M7 CPU và M7 FM không thể mở rộng nhiều hơn 3 mô đun (MSM hoặc EXM).
5.3.2.2 Cấu hình cho trạm S7-400:
5.3.1.2.1 Nguyên tắc cho việc giới hạn số mô đun:
Nguyên tắc cho việc giới hạn số mô đun trong rack là tùy thuộc vào kiểu
của rack được lắp đặt. Khác với S7-300 chỉ có một loại rack chung cho các kiểu
CPU, S7-400 có nhiều loại rack hơn và có một số rack chỉ được dùng riêng cho
một số CPU nhất định. Rack của s7-400 có hai loại: 9 slot và 18 slot.
- Nguyên tắc cấu hình cho rack trung tâm:
· Slot 1 chỉ được chèn vào mô đun nguồn (ngoại trừ mô đun nguồn với
năng lặc dự phòng).
· Chèn tối đa 6 mô đun giao diện (send IM), không nhều hơn hai nguồn
truyền (power transmission).
· Kết nối tối đa 21 rack mở rộng đến các mô đun giao diện trên rack trung
tâm
· Không được kết nối nhiều hơn một rack mở rộng với nguồn truyền (power
transmission) tới một giao diện send IM (IM 460-1 đi đôi với IM 461-1).
· Kết nối một lượng tối đa 4 rack mở rộng ngoại trừ nguồn truyền (IM 460-
0 với IM 461-0 hoặc IM 460-3 với IM 461-3).
- Nguyên tắc cấu hình cho rack mở rộng:
· Chỉ được chèn mô đun nguồn cung cấp vào slot 1.
· Chỉ chèn mô đun giao diện nhận (Receive IM) vào slot tận cùng bên phải
(slot 9 hoặc 18).
· Mô đun truyền thông bus chỉ nên chèn vào rack mở rộng với một lượng
không vượt quá 6 mô đun (nói cách khác, chúng không thể có được địa
chỉ nếu số lượng lớn hơn).
- Nguyên tắc đặc biệt cho việc cấu hình với mô đun nguồn với năng lực dự
phòng (redundant):
Mô đun nguồn cung cấp với năng lực dự phòng có thể được chèn vào
trong một rack đôi. Những mô đun có thể được công nhận bằng ngững thông tin
dưới dạng văn bản trong ”Hardware Catalog”
Bạn nên xem xét những nguyên tắc sau:
· Nó chỉ được chèn vào những mô đun nguồn với năng lực dự phòng trong
những rack đã dự định cho mục đích này.
· Mô đun nguồn với năng lực dự phòng chỉ có thể được vận hành khi đi
kèm với các CPU được thiết kế cho mục đích này; Những CPU không phù
hợp sẽ không thể nhân ra trong quá trình cấu hình.
· Mô đun nguồn với năng lực dự phòng phải được chèn vào slot 1 và slot kế
tiếp nó (không cho phép để trống).
· Mô đun nguồn không có năng lực này sẽ không được phép chèn cùng
chung rack.
5.3.1.2.2 Cách cấu hình cho rack trung tâm:
- Giới hạn cho rack trung tâm:
Lựa chọn rack trung tâm thích hợp trong thư mực rack cho cấu hình của bạn từ
thư viện phần cứng của Netpro., trong thư mục này có các rack sau:
Hai rack CR2 (Central rack):
CR2(1) được thiết kế cho chức năng rack trung tâm với 18 slot được chia
làm hai đoạn: 10 slot và 8 slot; ngoài ra rack này thích hợp cho chức năng
dự phòng cho nguồn cung cấp.
CR2(2) được thiết kế cho chức năng rack trung tâm với 18 slot được chia
làm hai đoạn: 10 slot và 8 slot.
Rack CR3:
Được thiết kế cho chức năng của rack trung tâm với 4 slot; không thể lắp
mô đun nguồn theo cơ chế dự phòng.
Hai rack ER1(Expansion rack):
ER1(1) được thiết kế cho chức năng của rack mở rộng với 18 slot, chỉ cho
những mô đun SM (P bus), không thích hợp cho chức năng dự phòng cho
nguồn.
những mô đun SM (P bus).
Hai rack ER2:
những mô đun SM (P bus), không thích hợp cho chức năng dự phòng cho
nguồn.
những mô đun SM (P bus).
Hai rack UR1 (Universal rack):
UR1(1) có 18 slot, không thích hợp cho chức năng dự phòng cho nguồn.
UR1(1) có 18 slot.
Hai rack UR2 (Universal rack):
UR2(1) có 9 slot, không thích hợp cho chức năng dự phòng cho nguồn.
UR2(1) có 9 slot.
UR2-H:
Được thiết kế cho chức năng của rack trung tâm với 2 x 9 slot, tách biệt về
đường bus backplane, phù hợp cho chức năng chuẩn và chức năng dự
phòng (redundant).
Bằng thao tác kéo và thả rack vào trong phần form thiết kế bên trái, rack sẽ xuất
hiện trong form này.
5.3.1.2.3 Cách cấu hình cho rack mở rộng:
Tất cả các rack mở rộng được kết nối tới mô đun giao diện gởi send IM
trên rack trung tâm ở dạng cascade.
Mỗi một nhóm gồm 3 rack mở rộng được kết nối đến 1 mô đun giao diện
gởi IM ở rack trung tâm.
- Nguyên tắc kết nối

rack mở rộng:
Nếu bạn kết nối rack
mở rộng tới một mô đun
giao diện (send IM) của
rack trung tâm phải xem
xét những vấn đề sau:
· Nguồn truyền
· Kiểu liên kết (tập
trung/phân tán)
· Bus truyền thông
- Giới hạn rack mở
rộng:
Hình 5.18 Kết nối rack trung tâm đến các rack mở rộng · Lựa chọn rack
mở rộng từ thư
viện phần cứng.
· Có thể thay đổi giá trị ấn định cho rack bằng cách kích đúp chuột vào
thanh trên cùng của bảng, sau đó đặt lại giá trị trong phần Rack no. của
hộp thoại General.
· Ấn định mô đun vào các rack, điều cần lưu ý là các rack phải tương thích
với nhau và các mô đun giao diện phải được chèn vào các rack.
· Tạo những kết nối giữa những mô đun giao diện trong các rack:
+ Kích đúp chuột vào mô đun giao diện gởi send IM
+ Lựa chọn “Connect” tab
· Tab này cho phép tất cả các rack không được kết nối
+ Lựa chọn những rack độc lập và sử dụng nút “Connect” cho việc
kết nối chúng tới các mô đun giao diện send IM (C1 và C2 trên
hình 5.18).
Sau đây là thí dụ mô tả quá trình cấu hình cho rack trung tâm và các rack mở
rộng trên trạm S7-400 CPU 414-1:
1. Bạn tạo mới một Project có tên “SAMPLE S7-400”, cách tiến hành như
phần 5.3.1:
Hình 5.19
2. Kích đúp chuột trái vào biểu tượng MPI(1), xem hình 5.19, Kéo và thả
trạm SIMATIC 400 sang phần giao diện bên trái:
Hình 5.20
3. Kích đúp chuột trái vào biểu tượng SIMATIC 400(1) như hình 5.20, kéo
và thả rack trung tâm CR2 vào phần giao diện bên trái. Kéo và thả các mô
đun cần thiết như: mô đun CPU 414-1 (trong thư mục CPU); mô đun
nguồn PS 405 10A (trong thư mục PS/Standar) vào slot 1 của rack trung
tâm; mô đun giao diện gởi IM 460-0 vào các slot 3, 4, 5, 6, 7, 8 (tối đa 6
mô đun IM ở đoạn 1 của rack), làm tương tự cho đoạn 2 (nếu cần thiết),
xem hình 5.21.
4. Kéo và thả các rack mở rộng ER1:
Hình 5.22
Hình 5.21
Hình 5.23
5. Đặt các mô đun giao diện nhận IM 361-0 vào vị trí tận cùng (slot có chỉ số
lớn nhất) của rack mở rộng:
6. Như trên hình 5.23, các rack mở rộng chưa được kết nối tới mô đun giao
diện trên rack trung tâm. Để kết nối, bạn kích đúp chuột lên mô đun giao diện
tương ứng trên rack trung tâm, trong trường hợp này một mô đun giao diện
IM 460-0 tại Slot 3 là được chọn, hộp thoại properties sẽ xuất hiện, xem hình
5.24.
Hình 5.25
Hình 5.26
Bạn có thể kết nối các rack mở rộng vào vị trí C1 hoặc là C2.
Trên hình 5.26 cho chúng ta thấy, mỗi mô đun giao diện IM 460-0 có thể quản lý
tối đa 8 rack mở rộng. Cứ tương tự như vậy, bạn có thể kết nối đến tấi cả các
nhóm rack mở rộng từ các mô đun giao diện trên rack trung tâm. Xem hình 5.27:
Hình 5.27 Kết nối các rack mở rộng vào rack trung tâm trên CPU 414-1
5.3.2.3 Cấu hình cho các mô đun vào/ra phân tán trên subnet Profibus-DP:
Phần lớn các hệ thống Tự động hóa cần đến những kết nối với các mô đun
vào/ra phân tán theo những kiến trúc (topology) phương thức (phương thức trao
đổi dữ liệu) khác nhau. Do đó trong phần này, sẽ đề cập cơ bản những kiểu kết
nối mà thực tế đòi hỏi.
Mô đun vào/ra phân tán đề cập đến hệ thống master, hệ thống này bao
gồm DP master và DP slave. Tất cả các thành phần này được kết nối vào bus
theo chuẩn giao thức là Profibus-DP.
- Đối với hệ thống có DP master là các giao diện DP của S7-300 thì các DP slave
là các mô đun phân tán ET200 hay các thiết bị trường khác có giao diện DP
- Đối với hệ thống có DP master là các giao diện DP của S7-400 thì các DP slave
là các mô đun phân tán ET200 hay các thiết bị trường khác có giao diện DP và I
slave (Intelligent slave) là các S7-300 có giao diện DP được tích hợp sẵn(315-
2DP, 316-2DP, 318-2DP) hay S7-300 có thêm mô đun CP 342-5.
5.3.2.3.1 Các phương thức trao đổi dữ liệu của hệ hống DP master:
Cấu hình với “Simple” (Modular hay Compact) DP slave theo cách trao đổi
dữ liệu slave↔master:
Trong cấu hình này, dữ liệu trao đổi giữa DP master và các Simple DP slave
(nghĩa là các DP có cấu hình và chức năng đơn giản). Dữ liệu có thể truyền từ
các địa chỉ vào trên DP slave đến DP master và nhận từ DP master để xuất trực
tiếp ra đầu ra của DP slave. Đại chỉ vào/ra trên các mô đun DP slave được ấn
định một cách tự động bởi phần mềm cấu hình. Đây là cấu hình tương đối đơn
giản bởi vì cấu trúc một chủ liên kết với nhiều tớ thông qua một subnet Profibus-
DP.
Hệ thống DP master
DP master
DP slave DP slave DP slave DP slave
Hình 5.28 Sơ đồ nguyên lý trao đổi dữ liệu slave↔master
Cấu hình với DP salve thông minh (I slave) theo cách trao đổi dữ liệu I
slave↔master:
Bạn có thể chia nhỏ hệ thống tự động của bạn thành các tác vụ nhỏ
(subtask) mà những tác vụ đấy được điều khiển bởi những tác vụ của bộ điều
khiển lập trình (PLC) cấp cao hơn. Những tác vụ điều khiển này có thể được
hoàn thành một cách độc lập với hiệu suất cao so với việc xử lý lại các tác vụ
trên cùng một CPU, những CPU này có thể được bổ sung vào và đóng vai trò là
các I slave. Với cấu hình của I slave thì DP master không tru cập trực tiếp các mô
đun vào/ra trên I slave mà chỉ truy cập vào vùng địa chỉ của CPU của I slave.
Điều này có nghĩa rằng vùng địa chỉ này không thể ấn định được cho các mô đun
vào ra thực ở trên I slave. Việc ấn định này phải được I slave tạo ra khi được cấu
hình.
DP master
DP slave DP slave DP slave I slave
Hình 5.29 Sơ đồ nguyên lý trao đổi dữ liệu slave↔master có sự tham gia của I slave
Cấu hình với DP salve thông minh theo cách trao đổi dữ liệu Slave→I slave:
Với cấu hình này, dữ liệu vào từ các slave có thể truyền thẳng đến I slave
trên subnet Profibus-DP.
Với cơ chế quản lý này, tất cả các DP slave hoặc I slve có thể cung cấp
một sự lựa chọn dữ liệu đầu vào theo hướng trao đổi dữ liệu trực tiếp (DX) giữa
các các DP slave. Chỉ có những I slave (như CPU 315-2DP, 316-2DP hay 318-
2DP) có thể được sử dụng để nhận những dữ liệu này.
DP master
DX
DP slave DP slave DP slave I slave
Hình 5.30 Sơ đồ nguyên lý trao đổi trực tiếp giữa các DP slave
Cấu hình với hai hệ thống DP master theo cách trao đổi dữ liệu slave→I
slave:
Vài hệ thôngs DP master trong một subnet vật lý Profibus-DP cũng được
gọi là hệ thống multi-master. Trong cấu hình này, dữ liệu đầu vào từ DP slave có
thể được đọc rất nhanh bởi các I salve trên cùng một subnet. Những I slave có thể
giao tiếp với các DP slave nội bộ trong hệ thống DP master của nó hoặc có thể
giao tiếp với các DP slave trên những hệ thống DP master khác (xem hình 5.31).
Hệ thống DP master 1 Hệ thống DP master 2

DP master DP master
DP slave DP slave DP slave DP slave DP slave I slave
DX
Hình 5.31 Trao đổi trực tiếp giữa các DP slave trên các hệ thống DP master khác nhau
Với cơ chế quản lý này, I slave như là CPU 315-2DP có thể cho phép dữ
liệu vào từ các DP slave truyền trực tiếp đến vùng dữ liệu vào của nó.
Theo nguyên tắc này, mỗi DP slave có thể cung cấp sự lựa chọn dữ liệu
vào cho việc trao đổi dữ liệu trực tiếp giữa các DP slave.
Cấu hình với hai hệ thống DP master theo cách trao đổi dữ liệu
slave→master:
Dữ liệu vào từ những I slave và DP slave có thể được đọc trực tiếp bởi
master của hệ thống DP master trên cùng một subnet vật lý là Profibus-DP (xem
hình 5.32). Cơ chế giao tiếp này còn được gọi là “sự chia sẽ dữ liệu đầu vào” vì
dữ liệu vào được sử dụng bởi DP master khác.
Hệ thống DP master 1 Hệ thống DP master 2

DP master DX
DP master
DP slave DP slave DP slave DP slave DP slave I slave
Hình 5.32 Trao đổi trực tiếp giữa các slave trên các hệ thống DP master khác
5.3.2.3.2 Cách cấu hình cho hệ thống vào/ra phân tán:

Tạo một hệ thống DP master:
Bạn có thể sử dụng những biểu tượng DP master sau:
- Một CPU với sự tích hợp mô đun CP 342-5, CP 443-5 hay DP master đã
được tích hợp onboard trên CPU.
- Một giao diện submodule được ấn định một CPU/FM (ví dụ IF 964-DP
trên CPU 488-4).
- Một mô đun giao diện với giao diện DP master (ví dụ IM 467).
Các bước thực hiện:
- Lựa chọn DP master từ “Hardware Catalog” (ví dụ CPU 315-2DP).
- Kéo và thả mô đun vào trong hàng thích hợp của rack. Vào mục
”Properties - PROFIBUS
Node” để mở hộp thoại. Tại đây bạn có thể thực hiện như sau:
· Tạo một subnet Profibus mới hoặc lựa chọn subnet đã có
· Đặt thuộc tính cho subnet Profibus (về khoảng cách kết nối, tốc độ
truyền…)
· Đặt địa chỉ Profibus của DP master
- Để chấp nhận việc cài đặt ấn “OK”. Biểu tượng sau sẽ xuất hiện:
Biểu tượng này được xem như là cái neo của các DP slave kết nối vào hệ
thống DP master.
Tạo ra hệ thống gồm vài DP master giao tiếp với các DP slave:
Tách biệt hệ thống DP master:
Nếu bạn chèn CPU với sự tích hợp sẵn giao diện DP hay CPU có kèm
theo mô đun giao diện DP (cấu hình như I slave), bạn có thể cấu hình cho CPU
hoặc CP như một DP master với hệ thống DP master. Bạn có thể tách biệt hệ
thống DP master theo cách sau:
- Lựa chọn giao diện DP master
- Lựa chọn menu lệnh: Edit > Master System > Separate; kích chuột phải,
lựa menu chọn lệnh Master System > Separate. Như vậy bạn đã thực hiện
được kết nối trao đổi dữ liệu trực tiếp (DX). Nếu không có những slave
được kết nối tới hệ thống master thì hệ thống master này sẽ bị hủy bỏ.
Cách lựa chọn và giới hạn cho DP slave:
Khi bạn cấu hình cho các DP slave, chúng có những nhóm sau:
- Compact DP slaves (những mô đun với sự tích hợp các địa chỉ vào/ra số
và analog, ví dụ ET200B)
- Modular DP slaves (những mô đun giao diện với S7 hoặc S5, ví dụ ET
200M)
- I slave (các CPU S7-300 có tích hợp giao diện DP hoặc ET 200X với
BM147/CPU)
Cấu hình cho Compact DP slaves:
- Lựa chọn một Compact DP slave (ví dụ ET 200B) từ “Hardware Catalog”.
- Kéo và thả mô đun DP slave vào vị trí thích hợp trên hệ thống DP master:
hộp thoại ”Properties - PROFIBUS Node” sẽ được mở. Tại đây, bạn có
thể cài đặt các tham số sau:
· Thuộc tính cho subnet Profibus (về khoảng cách kết nối, tốc độ
truyền…)
· Địa chỉ Profibus của DP slave
- Xác nhận lại công việc cài đặt bằng cách nhấn nút “OK”.
Kết quả là một biểu tượng được thêm vào hệ thống DP master với sự hiện
diện của compact DP slave. Cấu hình I/O của compact DP slave được hiển trong
bảng bên dưới của cửa sổ cấu hình.
Ví dụ:
Tạo sự kết nối giữa hệ thống DP master trên CPU 414-2DP với các compact DP
slave như sau:
v Tạo dự án với tên “compact DP slave”
v Tạo cấu hình cho CPU 414-2DP trên rack trung tâm CR2/18
v Vào thư mục ET 200B trên ”Hardware Catalog” chọn các DP slave thích
hợp, kéo và thả các DP slave vào subnet Profibus do giao diện DP master
của CPU 414-2DP tạo ra.
Kết quả:
compact DP
slave
Địa chỉ tự động

hiển thị
Hình 5.33 Cấu hình cho hệ thống compact DP slave

Cấu hình cho Modular DP Slaves:
- Lựa chọn mô đun giao diện cho Modular DP Slave (ví dụ IM 153 cho ET
200M) từ “Hardware Catalog”.
- Kéo và thả các DP slave vào subnet Profibus kết nối vào biểu tượng DP
master, kích chuột phải lên mô đun để cài đặt các thông số thích hợp cho
mô đun.
- Xác nhận lại công việc cài đặt bằng cách nhấn nút “OK”. Một biểu tượng
cho DP slave được gắn thêm vào hệ thống DP master.
Những mô đun “Modular DP Slaves” bao gồm:
· Terminal Blocks (TB…SC) cho việc kết nối Smart (họ các mô đun
ET 200L SC
· SC submodules (họ các mô đun ET 200L SC)
· AS-i slave (DP/AS-i link)
· Những mô đun S7-300 (họ ET 200M)
Hình 5.34 Cấu hình cho hệ thống modular DP slave
Tạo một một hệ thống multi-master trên một subnet Profibus:

Ở ví dụ hình 5.35, hệ thống gồm hai DP master là: CPU 416-2DP là DP master 1
và CPU 412-2DP là DP master 2. DP master 1 quản lý 3 DP slave IM 153 có địa
chỉ là IM 153(1), IM 153(2), IM 153(4). DP master 2 quản lý một DP slave có
địa chỉ IM 153(6).
Hình 5.35 Hệ thống có nhiều DP master quản lý các DP slave riêng biệt
Việc tính toán và cài đặt chu kỳ bus xem phần FREEZE trên help online !
5.3.2.3.3 Cách cấu hình cho I-Slave:

Một I-Slave là những CPU có sự kết hợp với mô đun Profibus CP, xem hình bên
dưới:
Hình 5.35 I-Slave phối ghép vào hệ thống DP master

Sự khác nhau giữa DP slave và I-Slave:
Đối với một DP slave thông thường như compact (ET 200B) hay modular
(ET 200M) thì DP master truy cập vào những đầu váo/ra phân tán. Đối với
những I-Slave, DP master không truy cập trực tiếp vào các đầu vào/ra trên I-
Slave mà chỉ truy cập trong không gian địa chỉ vào/ra của quá trình xử lý được
thực hiện trên CPU của I-Slave.
Ứng dụng của I-Slave:
I-Slave không chỉ thực hiện việc trao đổi dữ liệu với master mà còn thực
hiện được việc trao đổi dữ liệu trực tiếp với DP slave mà các DP slave không thể
làm được điều này.
Các bước cơ bản để cấu hình:

Có hai bước được yêu cầu để chèn I-slave vào trong một hệ thống DP master:
§ Cấu hình một trạm với mô đun Profibus-DP CP như một DP slave (có thể
là các CPU có sẵn giao diện DP hoặc CPU ghép thêm mô đun CP).
§ Kết nối I-slave này vào hệ thống DP bằng cách ấn định nó với một DP
Hình 5.37 Cấu hình I-slave vào hệ thống DP master của S7-400
master.

GIÁO TRÌNH - Mạng Truyền Thông Công Nghiệp (Nguyễn Kim Ánh - Nguyễn Mạnh Hà)

Uploaded by

Document Information

Copyright

Available Formats

Share this document

Share or Embed Document

Sharing Options

Did you find this document useful?

Is this content inappropriate?

Copyright:

Available Formats

GIÁO TRÌNH - Mạng Truyền Thông Công Nghiệp (Nguyễn Kim Ánh - Nguyễn Mạnh Hà)

Uploaded by

Copyright:

Available Formats

Chæång 1.

CÊp hiÖn tr­êng:

2. C¬ së thùc hiÖn m¹ng truyÒn th«ng trong c«ng

Líp øng dông A Protocol Líp øng dông

Líp biÓu diÔn d÷ liÖu Líp biÓu diÔn d÷ liÖu

Líp kiÓm so¸t nèi Líp kiÓm so¸t nèi

Líp vËn chuyÓn Líp vËn chuyÓn

Líp m¹ng N Líp m¹ng

Líp liªn kÕt d÷ liÖu D Líp liªn kÕt d÷ liÖu

Líp vËt lÝ P Líp vËt lÝ

M«i tr­êng truyÒn dÉn Immediate data

· Líp vËt lý (Physical Layer)

2.2. CÊu tróc m¹ng (Topology)

H×nh 1.3. S¬ ®å Topology ®Çy ®ñ (Full)

H×nh 1.5. S¬ ®å topology kiÓu vßng loop

+ CÊu tróc c©y

Bé nèi Bé lÆp Bé nèi sao

H×nh 1.8. CÊu tróc c©y

2.3. M«i tr­êng truyÒn dÉn

2.3.2. C¸c lo¹i m«i tr­êng truyÒn dÉn

H×nh 1.9. CÊu t¹o cña c¸p ®«i d©y xo¾n

Líp dÉn ®iÖn Líp c¸ch ®iÖn

H×nh 1.10. CÊu t¹o cña c¸p ®ång trôc

H×nh 1.11. Minh ho¹ d¶i c¬ së vµ d¶i réng

+ CÊu t¹o sîi quang

H×nh 1.12. Nguyªn lÝ lµm viÖc cña c¸p quang

C¸p ®ång trôc

Tr¹m ph¸t Tr¹m thu

H×nh 1.14. TruyÒn dÉn b»ng sãng vÖ tinh

f) Sãng cùc ng¾n trªn mÆt ®Êt (viba)

g) Sãng v« tuyÕn tÇn thÊp

2.4. C¸c ph­¬ng ph¸p truy nhËp ®­êng truyÒn

2.4.1.Ph­¬ng ph¸p truy cËp Master/ Slave

Slave Slave Slave

H×nh 1.15. Truy cËp Master/slave

2.4.2. Ph­¬ng ph¸p truy cËp Token Passing

H×nh 1.16. §Þnh d¹ng cña 1 token

: M«i Unit 1 Unit 2 Unit 3 Unit 4

Unit 8 Unit 7 Unit 6 Unit 5

H×nh 1.17. Ph­¬ng ph¸p truy nhËp Token Ring

Unit 1 Unit 2 Unit 3 Unit 4

Unit 8 Unit 7 Unit 6 Unit 5

H×nh 1.18. Ph­¬ng ph¸p truy nhËp Token bus

2.4.3. CDMA/ CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)

H×nh 1.20. C¸c th«ng b¸o göi bÞ huû bá

H×nh 1.21. Tr¹m n1 göi th«ng b¸o

2.4.4. CSMA/ CA (Carrier Sense Multiple with Collision Avoidance)

b. n1 liªn tôc ph¸t vµ n3 dõng ph¸t

H×nh 1.22. Nguyªn lÝ ho¹t ®éng cña CDMA/CA

2.5. C¸c giao thøc c«ng nghiÖp (Industrial Protocol)

2.5.2.Giao thøc c«ng nghiÖp

1. Tæng quan chung vÒ m¹ng Simatic

2. AS-i (Actuator Sensor Interface)

H×nh 2.1. CÊu tróc khung yªu cÇu d÷ liÖu

H×nh 2.2. CÊu tróc khung tr¶ lêi

3. Profibus (Process Field Bus)

3.1. CÊu tróc giao thøc Profibus

Profibus - FMS Profibus - DP Profibus- PA

H×nh 2.3 KiÕn tróc giao thøc Profibus

Drive Sensor Sensor Actuator Drive Transmiter Drive Sensor

H×nh 2.4. CÊu tróc ®iÓn h×nh vÒ hÖ thèng m¹ng Profibus

3.5.1. CÊu h×nh hÖ thèng vµ quy t¾c ho¹t ®éng

4. Ethernet (IEEE 802.3)

STT KÝ hiÖu Tèc ®é D¶i truyÒn Lo¹i c¸p Kho¶ng c¸ch

CÊp hiÖn trêng:

M«i trêng truyÒn dÉn Immediate data

2.3. M«i trêng truyÒn dÉn

2.3.2. C¸c lo¹i m«i trêng truyÒn dÉn

2.4. C¸c ph¬ng ph¸p truy nhËp ®êng truyÒn

2.4.1.Ph¬ng ph¸p truy cËp Master/ Slave

2.4.2. Ph¬ng ph¸p truy cËp Token Passing

H×nh 1.17. Ph¬ng ph¸p truy nhËp Token Ring

H×nh 1.18. Ph¬ng ph¸p truy nhËp Token bus