Giao Thức Truyền Thông Công Nghiệp

Giao thức truyền thông công nghiệp là các quy tắc được sử dụng trong giao tiếp giữa các thiết bị, từ đó mạng truyền thông có nhiều loại. Một số giao thức truyền thông công nghiệp điển hình có thể kể đến như: giao thức giao tiếp nối tiếp, giao thức HART, giao thức ControlNet, giao thức Modbus,… Để hiểu hơn về giao thức truyền thông công nghiệp, theo dõi những phần thông tin chi tiết ngay bên dưới đây nhé!

Mạng Truyền Thông Công Nghiệp Là Gì?

Mạng truyền thông công nghiệp được xem là “xương sống” của kiến trúc hệ thống tự động hóa. Mạng truyền thông công nghiệp cung cấp phương tiện trao đổi dữ liệu, với khả năng kiểm saots dữ liệu và tính linh hoạt để kết nối với các thiết bị khác nhau.

Mạng truyền thông công nghiệp (Industrial Communication Network) hay mạng công nghiệp là một khái niệm chung chỉ các hệ thống mạng truyền thông số, truyền bit nối tiếp nhằm mục đích ghép nối các thiết bị công nghiệp. Mạng truyền thông công nghiệp có vai trò giúp các thiết bị có thể giao tiếp được với nhau và kiến tạo thành một mạng lưới, một hệ thống đồng nhất có sự phân cấp và được kiểm soát chặt chẽ.

Mạng truyền thông trong công nghiệp cho phép liên kết ở nhiều cấp bậc, với nhiều mức khác nhau: từ các cảm biến, cơ cấu chấp hành cho đến các máy tính điều khiển, thiết bị quan sát, máy tính điều khiển giám sát, máy tính cấp điều hành xí nghiệp, quản lý công ty.

Giao Thức Truyền Thông Công Nghiệp Là Gì?

Giao thức truyền thông công nghiệp là một tập hợp các quy tắc được sử dụng trong giao tiếp giữa hai hoặc nhiều thiết bị. Dựa trên các giao thức này, mạng truyền thông được phân thành nhiều loại.

Mạng Truyền Thông Công Nghiệp Có Vai Trò Gì?

Theo đó, mạng truyền thông có vai trò sau:

Đơn Giản Hóa Cấu Trúc Vận Hành

Mạng truyền thông công nghiệp giúp đơn giản hóa cho cấu trúc vận hành thiết bị công nghiệp. Một số lượng lớn các thiết bị thuộc các chủng loại khác nhau được ghép nối với nhau thông qua một đường truyền duy nhất.

Tiết Kiệm Dây Nối & Công Lắp Đặt

Vì cấu trúc đơn giản nên mạng truyền thông giúp tiết kiệm dây nối và công lắp đặt một cách hiệu quả. Một số lượng lớn cáp truyền được thay thế bằng một đường duy nhất, giảm chi phí đáng kể cho nguyên vật liệu và công lắp đặt.

Nâng Cao Độ Chính Xác Của Thông Tin

Mạng truyền thông công nghiệp cho độ chính xác của thông tin cực kỳ cao. Nếu như dùng phương pháp truyền tín hiệu cổ điển, tác động của nhiễu dễ làm thay đổi nội dung thông tin, thế nhưng với kỹ thuật truyền thông số, không những thông tin truyền đi khó bị sai lệch hơn, mà các thiết bị nối mạng còn có thêm khả năng tự phát hiện lỗi và chẩn đoán lỗi nếu có. Vì vậy, so với tín hiệu truyền cổ điển, cách thức này đảm bảo thông tin ít có sự thay đổi nhất.

Tính Năng Mở Của Hệ Thống

Theo đó, một hệ thống mạng chuẩn hóa sẽ giúp tạo điều kiện cho việc sử dụng các thiết bị từ nhiều thương hiệu khác nhau. Tất nhiên, việc thay thế, nâng cấp mở rộng phạm vi chức năng của hệ thống cũng trở nên đơn giản hơn. Khả năng tương tác giữa các thành phần (phần cứng và phần mềm) được nâng cao nhờ các giao diện chuẩn.

Ngoài ra, với mạng truyền thông công nghiệp cùng một đường truyền duy nhất không những các thiết bị có thể trao đổi dữ liệu quá trình mà còn có thể gửi cho nhau các dữ liệu tham số, dữ liệu trạng thái, dữ liệu cảnh báo và dữ liệu chẩn đoán. Các thiết bị có thể tích hợp khả năng tự chẩn đoán, các trạm trong mạng cũng có thể có khả năng cảnh giới lẫn nhau.

Cấu Hình Hệ Thống

Với mạng truyền thông công nghiệp, cấu hình hệ thống, lập trình, tham số hóa, chỉnh định thiết bị được vận hành từ xa thông qua một trạm kỹ thuật trung tâm, giúp mở ra nhiều chức năng và ứng dụng mới cho hệ thống. Bên cạnh đó, mạng truyền thông công nghiệp cho phép áp dụng các kiến trúc điều khiển mới như điều khiển phân tán, điều khiển phân tán với các thiết bị trường, điều khiển giám sát hoặc chẩn đoán lỗi từ xa qua Internet, tích hợp thông tin của hệ thống điều khiển và giám sát với thông tin điều hành sản xuất và quản lý công ty.

Hệ Thống Mạng Công Nghiệp Nổi Bật

Theo đó, mang công nghiệp nổi bật có thể kể đến như: Bus trường, Bus hệ thống, mạng xí nghiệp, mạng công ty,…

Bus Trường

Bus trường (fieldbus) là khái niệm để chỉ các hệ thống bus nối tiếp, sử dụng kỹ thuật truyền tin số để kết nối các thiết bị thuộc cấp điều khiển (PC, PLC) với nhau và với các thiết bị ở cấp chấp hành, hay các thiết bị trường. Các thiết bị có khả năng nối mạng là các vào/ra phân tán (distributed I/O), các thiết bị đo lường (sensor, transducer, transmitter) hoặc cơ cấu chấp hành (actuator, valve) có tích hợp khả năng xử lý truyền thông.

Một số kiểu bus trường chỉ thích hợp nối mạng các thiết bị cảm biến và cơ cấu chấp hành với các bộ điều khiển, cũng được gọi là bus chấp hành/cảm biến. Trong công nghiệp chế tạo (tự động hóa dây chuyền sản xuất, gia công, lắp ráp) hoặc ở một số lĩnh vực ứng dụng khác như tự động hóa tòa nhà, sản xuất xe hơi, khái niệm bus thiết bị lại được sử dụng phổ biến.

Các hệ thống bus trường được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay là PROFIBUS, ControlNet, INTERBUS, CAN, WorldFIP, P-NET, Modbus và gần đây phải kể tới Foundation Fieldbus. DeviceNet, AS-i, EIB và Bitbus là một vài hệ thống bus cảm biến/chấp hành tiêu biểu có thể nêu ra ở đây.

Bus Hệ Thống

Bus hệ thống hay còn gọi là bus quá trình, có vai trò kết nối các máy tính điều khiển và hệ thống giám sát. Thông qua Bus hệ thống mà các máy tính điều khiển có thể hoạt động, cung cấp dữ liệu quá trình cho các trạm kỹ thuật và trạm quan sát (có thể gián tiếp thông qua hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu trên các trạm chủ) cũng như nhận mệnh lệnh, tham số điều khiển từ các trạm phía trên. Điều này đồng nghĩa với việc thông tin không những được trao đổi theo chiều dọc mà còn cả chiều ngang.

Các trạm kỹ thuật, trạm vận hành và các trạm chủ cũng trao đổi dữ liệu qua bus hệ thống. Ngoài ra các máy in báo cáo và lưu trữ dữ liệu cũng có thể được kết nối qua mạng này.

Mạng Xí Nghiệp

Mạng xí nghiệp thực ra là một mạng LAN bình thường, có chức năng kết nối các máy tính văn phòng thuộc cấp điều hành sản xuất với cấp điều khiển giám sát. Thông tin được đưa lên trên bao gồm trạng thái làm việc của các quá trình kỹ thuật, các giàn máy cũng như của hệ thống điều khiển tự động, các số liệu tính toán, thống kê về diễn biến quá trình sản xuất và chất lượng sản phẩm thông số thiết kế, công thức điều khiển và mệnh lệnh điều hành.

Mạng xí nghiệp không yêu cầu nghiêm ngặt về tính năng thời gian thực. Việc trao đổi dữ liệu thường diễn ra không định kỳ, nhưng có khi với số lượng lớn tới hàng Mbyte. Hai loại mạng được dùng phổ biến cho mục đích này là Ethernet và Token-Ring, trên cơ sở các giao thức chuẩn như TCP/IP và IPX/SPX.

Mạng Công Ty

Mạng công ty nằm trên cùng trong mô hình phân cấp hệ thống truyền thông của một công ty sản xuất công nghiệp. Mạng công ty có chức năng kết nối các máy máy tính văn phòng của các xí nghiệp, cugn cấp các dịch vụ trao đổi thông tin nội bộ với các khách hàng như thư điện tử, hội thảo từ xa, cung cấp dịch vụ internet và thương mại điện tử,…

Tổng Hợp Các Giao Thức Truyền Thông Công Nghiệp Phổ Biến

Như đã đề cập, giao thức truyền thông công nghiệp là tập hợp các quy tắc được sử dụng trong giao tiếp giữa 2 hay nhiều thiết bị, từ đó, mang truyền thông công nghiệp được phân chia thành nhiều loại. Theo đó, một số giao thức truyền thống công nghiệp thông dụng có thể kể đến như:

Giao Tiếp Nối Tiếp

Giao tiếp nối tiếp là hệ thống truyền thông giao tiếp cơ bản được cung cấp cho hầu hết các bộ điều khiển như PLC. Giao tiếp này được thực hiện bằng cách sử dụng các tiêu chuẩn giao thức như RS232, RS422 và RS485.

• Giao thức truyền thông công nghiệp giao tiếp nối tiếp RS-232 cung cấp giao tiếp giữa một bộ điều khiển và một máy tính. Chiều dài cáp tối đa phải lên đến 50 feet.
• Chuẩn giao tiếp nối tiếp RS 422 (1Tx, 10 Rx) và RS485 (32Tx, 32 Rx) được thiết kế để giao tiếp giữa một máy tính và nhiều bộ điều khiển. Các tiêu chuẩn này được giới hạn ở độ dài 1650 feet (đối với RS422) và 650 feet (đối với RS485).

HART – Highway Addressable Remote Transducer

Đây là một giao thức truyền thông công nghiệp điều khiển quá trình mở, chồng tín hiệu truyền thông kỹ thuật số lên đầu các tín hiệu 4-20mA bằng cách sử dụng kỹ thuật Bell 202 Frequency Shift Keying (FSK). HART là mạng truyền thông duy nhất tạo điều kiện cho cả truyền dẫn tín hiệu số & tương tự và hai chiều cùng một lúc bằng hệ thống dây dẫn. Tín hiệu số này được gọi là tín hiệu HART mang thông tin chẩn đoán, cấu hình thiết bị, hiệu chuẩn và các phép đo quy trình bổ sung khác.

Giao Thức Truyền Thông Công Nghiệp DeviceNet

DeviceNet là một mạng cấp thiết bị mở dựa trên công nghệ CAN. Nó được thiết kế để giao tiếp các thiết bị cấp trường (như cảm biến, công tắc, đầu đọc mã vạch, màn hình, v.v.) với bộ điều khiển cấp cao hơn (như PLC) với việc áp dụng duy nhất giao thức CAN cơ bản. Nó có thể hỗ trợ lên đến 64 nút và hỗ trợ tổng cộng 2048 thiết bị.

Giao Thức Truyền Thông Công Nghiệp ControlNet

ControlNet là một mạng điều khiển mở, sử dụng Giao thức Công nghiệp Chung (CIP) để kết hợp chức năng của mạng peer-to-peer và mạng I/O và cung cấp hiệu suất tốc độ cao. Mạng này là sự kết hợp của Data Highway Plus (DH +) và Remote I/O. Nó được sử dụng để truyền dữ liệu thời gian thực của dữ liệu quan trọng về thời gian cũng như không quan trọng về thời gian giữa các I/O hoặc bộ xử lý trên cùng một mạng. Nó có thể giao tiếp lên đến tối đa 99 nút với tốc độ truyền dữ liệu là năm triệu bit mỗi giây.

Giao Thức Truyền Thông Công Nghiệp Modbus

Modbus là một giao thức hệ thống mở có thể chạy trên nhiều lớp vật lý khác nhau. Modbus là một kỹ thuật giao tiếp nối tiếp cung cấp mối quan hệ master/slave để giao tiếp giữa các thiết bị được kết nối trên mạng. Nó có thể được thực hiện trên bất kỳ phương tiện truyền dẫn nào, nhưng được sử dụng phổ biến nhất với RS232 và RS485. Nó là giao thức được sử dụng rộng rãi nhất trong các ứng dụng điều khiển công nghiệp.

Giao Thức Truyền Thông Công Nghiệp Profibus

Profibus là một trong những mạng trường mở nổi tiếng và được triển khai rộng rãi, phù hợp nhất cho các tác vụ giao tiếp phức tạp và các ứng dụng quan trọng về thời gian.

Có ba phiên bản khác nhau của Profibus là:

• Profibus-DP (Decentralized Periphery)
• Profibus-PA (Process Automation)
• Profibus-FMS (Fieldbus Message Specification)

Foundation Field Bus

Foundation Field Bus là một tiêu chuẩn fieldbus mở được thiết kế đặc biệt để đáp ứng các yêu cầu quan trọng trong môi trường an toàn. Đây cũng là một tiêu chuẩn giao thức kỹ thuật số, hai chiều được xác định bởi lớp vật lý IEC 61158-2 an toàn (đối với FF H1) và tương thích với thiết bị Ethernet (đối với FF HSE).

Ba loại mạng FF bao gồm:

• H1 tốc độ thấp
• H2 tốc độ cao
• HSE Ethernet tốc độ cao

Phong Thành Tech Chuyên Điện Dân Dụng & Điện Công Nghiệp

Chúng tôi là những chuyên gia trong lĩnh vực điện công nghiệp, điện dân dụng, điện quảng cáo, điện mặt trời,… Phong Thành Tech sở hữu đội ngũ kỹ sư chuyên nghiệp, có trình độ chuyên môn cao, cam kết mang đến cho khách hàng những công trình chất lượng, đáp ứng mọi yêu cầu khắt khe nhất.

Phong Thành Tech chuyên cung cấp giải pháp, sản phẩm và dịch vụ bao gồm hệ thống nguồn AC, DC và cung cấp giải pháp tổng thể cho cả nguồn điện truyền thống và năng lượng tái tạo đặc biệt là cho các ứng dụng công nghiệp đòi hỏi độ tin cậy và sẵn sàng cao.

Để được tư vấn và hỗ trợ, liên hệ ngay với chúng tôi:

CÔNG TY TNHH KỸ THUẬT PHONG THÀNH – PHONG THÀNH TECH