Mạng truyền thông công nghiệp là gì? » Thuận Nhật

Mạng truyền thông công nghiệp là gì?

Mạng truyền thông công nghiệp là một khái niệm chung chỉ những mạng lưới hệ thống mạng truyền thông số, truyền bit tiếp nối đuôi nhau, được sử dụng để ghép nối những thiết bị công nghiệp .

Đây cũng là loại mạng đặc biệt quan trọng được tạo ra để giải quyết và xử lý trấn áp thời hạn thực và tính toàn vẹn tài liệu trong thiên nhiên và môi trường khắc nghiệt trên những setup lớn .

Các hệ thống truyền thông công nghiệp phố biến hiện nay cho phép liên kết mạng ở nhiều mức khác nhau, từ các cảm biến, cơ cấu chấp hành dưới cấp trường cho đến các máy tính điều khiển, thiết bị quan sát, máy tính điều khiển giám sát và máy tính cấp điều hành xí nghiệp, quản lý công ty.

Các mạng truyền thông công nghiệp gồm có : Modbus, Ethernet, Devicenet, Controlnet, …
Các chính sách điều khiển và tinh chỉnh quan trọng được sử dụng trong linh vực tự động hóa công nghệ tiên tiến gồm có :
– Bộ điều khiển và tinh chỉnh kogic lập trình ( PCL ) .
– Hệ thống điều khiển và tinh chỉnh phân tán ( DCS ) .
– Điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu ( SCADA ) .
Tất cả những yếu tố này tương quan đến những thiết bị hiện trường, thiết bị mưu trí, PC tinh chỉnh và điều khiển giám sát, bộ tinh chỉnh và điều khiển I / O phân tán và bộ hiển thị HMI .
Để hoàn toàn có thể liên kết và được cho phép tiếp xúc giữa những thiết bị này, cần có một mạng lưới hoặc sơ đồ truyền thông can đảm và mạnh mẽ và hiệu suất cao hơn. Chúng độc lạ khá nhiều so với những mạng doanh nghiệp truyền thống cuội nguồn. Các mạng truyền thông công nghiệp này tạo thành một đường dẫn liên lạc giữa những thiết bị hiện trường, bộ tinh chỉnh và điều khiển và PC .

Cấu trúc mạng truyền thông công nghiệp

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

5 mạng truyền thông công nghiệp hiện nay

Trong công nghiệp sống sót nhiều mạng truyền thông khác nhau được phong cách thiết kế để liên kết những thiết bị trường công nghiệp và những mô đun I / O với nhau. Chúng được diễn đạt dựa trên những giao thức nhất định. Trong đó, giao thức là một tập hợp những quy tắc được sử dụng trong tiếp xúc giữa hai hoặc nhiều thiết bị .
Dựa trên những giao thức này, những mạng truyền thông được phân thành nhiều loại. Dưới đây là những loại thông dụng .

1. Mạng truyền thông công nghiệp Modbus

Modbus là một giao thức mạng lưới hệ thống mở hoàn toàn có thể chạy trên nhiều lớp vật lý. Nó là giao thức được sử dụng thoáng rộng nhất trong những ứng dụng điều khiển và tinh chỉnh công nghiệp .

Đây là một kỹ thuật tiếp xúc tiếp nối đuôi nhau cung ứng mối quan hệ chủ / tớ để tiếp xúc giữa những thiết bị được liên kết trên mạng. Nó hoàn toàn có thể được triển khai trên bất kể cáp truyền dẫn nào, nhưng được sử dụng phổ cập nhất với 2 loại cáp : RS232 và RS485 .
Modbus tiếp nối đuôi nhau với RS232 hoặc RS485 ( dưới dạng những lớp vật lý ) tạo điều kiện kèm theo liên kết những thiết bị trên mạng Modbus với bộ điều khiển và tinh chỉnh ( như PLC ). Nó hoàn toàn có thể tiếp xúc giữa một chủ và lên tới 247 tớ với vận tốc truyền tài liệu là 19,2 kbits / s .
Một phiên bản mới hơn của Modbus RCP / IP sử dụng Ethernet làm lớp vật lý tạo điều kiện kèm theo trao đổi tài liệu giữa những PLC trong những mạng khác nhau. Nó không phân biệt loại mạng, luôn tạo điều kiện kèm theo cho một phương pháp truy vấn và trấn áp một thiết bị này bằng một thiết bị khác .

2. Mạng truyền thông nối tiếp

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

Các giao diện tiếp xúc tiếp nối đuôi nhau được tích hợp vào CPU hoặc mô đun giải quyết và xử lý ( bộ tinh chỉnh và điều khiển logic khả trình ) hoặc nó hoàn toàn có thể là một mô đun tiếp xúc riêng. Các giao diện RS này đa phần được sử dụng để truyền tài liệu ở vận tốc tài liệu cao giữa những thiết bị từ xa ( đầu đọc mã vạch, mạng lưới hệ thống camera, thiết bị quản lý và vận hành, … ) và PLC .
Giao tiếp nối tiếp RS232 được phong cách thiết kế để tương hỗ một máy phát và một máy thu. Chẳng hạn như tiếp xúc giữa một máy tính và một bộ tinh chỉnh và điều khiển. Chiều dài cáp tối đa hoàn toàn có thể lên tới 15 mét. Các chuẩn tiếp xúc tiếp nối đuôi nhau RS 422 ( 1T x, 10R x ) và RS485 ( 32T x, 32R x ) được phong cách thiết kế để tiếp xúc giữa một máy tính và nhiều bộ tinh chỉnh và điều khiển. Các tiêu chuẩn này được số lượng giới hạn ở chiều dài 500 m ( trong trường hợp RS422 ) và 200 m ( trong trường hợp RS485 ) .

3. Mạng truyền thông công nghiệp DeviceNet

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

Giao thức này có ưu điểm là giảm ngân sách đường dây bằng cách tích hợp toàn bộ những thiết bị trên cáp bốn dây gồm có cả nguồn cấp và tài liệu. Bởi nguồn cấp này hoàn toàn có thể cấp trực tiếp cho những thiết bị chấp hành nên làm giảm những điểm liên kết vật lý. Mạng này được sử dụng phổ cập trong những ngành công nghiệp xe hơi và bán dẫn .

4. Mạng truyền thông công nghiệp Profibus

Profibus là một trong những mạng truyền thông mở nổi tiếng và được tiến hành thoáng đãng. Các mạng này đa phần được sử dụng trong những lình vực tự động hóa quy trình và tự động hóa xí nghiệp sản xuất. Nó tương thích nhất cho những trách nhiệm tiếp xúc phức tạp và những ứng dụng quan trọng về thời hạn .

Profibus có 3 phiên bản khác nhau là:

• Profibus-DP (phân cấp ngoại vi).
• Profibus-PA (tự động hóa quy trình).
• Profibus-FMS (đặc tả thông điệp Fieldbus).

5. Mạng truyền thông công nghiệp – truyền thông HART

HART là một giao thức mạng điều khiển quá trình mở, có thể truyền tín hiệu truyền thông kỹ thuật số trên cùng một đường truyền với các tín hiệu 4-20mA.

Đây là mạng truyền thông duy nhất tạo điều kiện kèm theo cho cả tiếp xúc kỹ thuật số – tương tự như hai chiều cùng một lúc trên cùng một mạng lưới hệ thống dây, do đó mạng truyền thông công nghiệp HART này còn được gọi là mạng lai. Các tín hiệu số này được gọi là tín hiệu HART mang thông tin chẩn đoán, thông số kỹ thuật thiết bị, hiệu chuẩn và những phép đo khác .

Mạng HART hoạt động giải trí ở chính sách đa điểm hoặc điểm – điểm :
+ Mạng truyền thông HART đa điểm được sử dụng khi những thiết bị được đặt cách xa nhau. Các thiết bị trường mưu trí đa biến thích hợp HART được sử dụng thoáng đãng trong nhiều ngành công nghiệp .
+ Trong chính sách điểm-điểm, tín hiệu dòng 4-20 mA được sử dụng để điều khiển và tinh chỉnh quy trình trong khi tín hiệu HART vẫn không bị ảnh hưởng tác động .
Mạng truyền thông HART đa phần được sử dụng trong những ứng dụng SCADA .

Phân cấp mạng truyền thông công nghiệp.

Các Lever khác nhau phải giải quyết và xử lý những nhu yếu khác nhau nên không có nhu yếu địa chỉ mạng truyền thông duy nhất cho mỗi cấp. Vậy nên những cấp khác nhau hoàn toàn có thể sử dụng mạng khác nhau dựa trên những nhu yếu như bảo mật thông tin tài liệu, truyền tài liệu, khối lượng tài liệu, … Dựa trên công dụng, mạng truyền thông công nghiệp được phân thành ba cấp như phía dưới theo thứ tự từ cao đến thấp .

1.Cấp thông tin

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

2.Cấp kiểm soát

Cấp độ này gồm có những bộ điều khiển và tinh chỉnh công nghiệp như PLC, bộ tinh chỉnh và điều khiển phân tán và mạng lưới hệ thống máy tính. Cấp độ này có những trách nhiệm gồm có thông số kỹ thuật những thiết bị tự động hóa, tải dữ liệu chương trình avf giải quyết và xử lý tài liệu biến số, kiểm soát và điều chỉnh biến đặt, trấn áp giám sát, hiển thị tài liệu biến trên HMI, tàng trữ lịch sử dân tộc, …
Do đó, Lever này nhu yếu những đặc thù như :
– Tốc độ truyền cao .
– Thời gian phân phối ngắn .
– Độ dài tài liệu ngắn .
– Đồng bộ hóa máy .
– Truyền liên tục .
Ở Lever này, mạng cục bộ LAN được sử dụng thoáng rộng. Ethernet với giao thức TCP / IP hầu hết được sử dụng làm mạng cấp tinh chỉnh và điều khiển để liên kết những đơn vị chức năng tinh chỉnh và điều khiển với máy tính .
Ngoài ra, mạng này hoạt động giải trí nư một bus điều khiển và tinh chỉnh để phối hợp và đồng điệu hóa giữa những đơn vị chức năng điều khiển và tinh chỉnh khác nhau. Một số bus trường cũng được sử dụng như những bus tinh chỉnh và điều khiển : ControlNet và Profibus .

3.Cấp thiết bị

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

Phân biệt mạng truyền thông công nghiệp với mạng máy tính và mạng viễn thông

1. Mạng công nghiệp và mạng máy tính

Mạng truyền thông công nghiệp thực ra là một dạng đặc biệt quan trọng của mạng máy tính. Mạng truyền thông công nghiệp có những điểm giống và khác nhau so với mạng máy tính thường thì như sau :

• Đặc trưng chung của cả 2 loại mạng này là kỹ thuật truyền thông số hay truyền thông dữ liệu.
• Mạng máy tính sử dụng trong công nghiệp được coi là một phần trong mô hình phân cấp của mạng công nghiệp (ở các cấp điều khiển và giám sát, điều hành sản xuất và quản lý công ty).
• Mạng máy tính thông thường đòi hỏi cao ở độ bảo mật còn mạng truyền thông công nghiệp yêu cầu cao về tính năng thời gian thực, độ tin cậy và khả năng tương thích trong môi trường công nghiệp.
• Các hệ thống mạng công nghiệp thường có tính chất độc lập, phạm vi hoạt động tương đối hẹp. Trong khi đó, mạng máy tính có phạm vi trải rộng rất khác, có thể nhỏ như mạng LAN hoặc rất lớn như mạng internet.

2. Mạng công nghiệp và mạng viễn thông

Về mặt cơ sở kỹ thuật, mạng công nghiệp và mạng viễn thông có nhiều điểm tương đương nhưng cũng có 1 số ít điểm độc lạ như :

-Đối tượng của mạng viễn thông là con người và thiết bị kỹ thuật, chủ yếu là con người. Vậy nên, các dạng thông tin cần trao đổi bao gồm cả tiếng nói, hình ảnh, văn bản và dữ liệu. Trong khi đó, đối tượng của mạng công nghiệp thuần túy là các thiết bị công nghiệp nên dạng thông tin duy nhất được quan tâm là dữ liệu.

– Các kỹ thuật và công nghệ tiên tiến được dùng trong mạng viễn thông rất phong phú và đa dạng, trong khi kỹ thuật truyền dữ liệu theo chính sách bit tiếp nối đuôi nhau của mạng công nghiệp .
– Mạng viễn thông có khoanh vùng phạm vi địa lý và số lượng thành viên tham gia lớn hơn rất nhiều nên những nhu yếu kỹ thuật ( cấu trúc mạng, vận tốc truyền thông, thời hạn thực, tính năng, … ) rất khác, cũng như những phwuowng pháp truyền thông ( truyền tải dải rộng / dải cơ sở, dồn kênh, chuyển mạch, … ) thường phức tạp hơn nhiều so với mạng công nghiệp .

Trên đây là tổng hợp thông tin về Mạng truyền thông công nghiệp là gì? Qúy khách có thể tham khảo thêm về

Source: https://vh2.com.vn
Category: Truyền Thông