ĐO VÀ ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHIỆP 1 3/11/2015 BÀI GIẢNG Nguyễn Thị Huế Bộ môn Kĩ thuật đo và Tin học công nghiệp TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN 2 3/11/2015 NỘI DUNG MÔN HỌC 1 2 5 Giới thiệu chung và lịch sử phát triển của các hệ thống đo và điều khiển công nghiệp Cơ sở kĩ thuật truyền tin công nghiệp Các thiết bị đo lường và chấp hành trong công nghiệp 3 4 7 Các bộ điều khiển khả trình Các thiết bị giám sát trong công nghiệp Một số hệ thống công nghiệp thực tế 6 Các giao thức công nghiệp tiêu biểu  Giáo trình “Màng thông tin công nghiệp” Hoàng Minh Sơn, nhà xuất bản Khoa học và Kĩ thuật  Giáo trình “Hệ thống thông tin công nghiệp’ Phạm Thượng Hàn (chủ biên) Nhà xuất bản giáo dục  Giáo trình “Cảm biến công nghiệp”  Bài giảng “ Đo và điều khiển công nghiệp” Đào Đức Thịnh, bộ môn Kĩ thuật đo và Tin học công nghiệp.  …. 3 3/11/2015 Tài liệu tham khảo 4 3/11/2015 NỘI DUNG CHƯƠNG 5 5 Cơ sở kĩ thuật truyền tin công nghiệp 1. Các chế độ truyền thông tin 2. Mã hóa đường truyền 3. Cấu trúc mạng 5. Điều khiển truy cập đường truyền 6. Môi trường truyền dẫn và các chuẩn vật lý 7. Bảo toàn dữ liệu 4. Kiến trúc giao thức  Các khái niệm cơ bản  Thông tin, dữ liệu và tín hiệu  Các loại tín hiệu  Tốc độ truyền và tốc độ bít  Tính năng thời gian thực  Các chế độ truyền dẫn  Truyền thông nối tiếp và truyền song song  Truyền động bộ và không đồng bộ  Truyền đơn công, bán song công và song công 5 3/11/2015 5.1 Các chế độ truyền thông tin Thông tin dữ liệu và tín hiệu  Tín hiệu là diễn biến của 1 đại lượng vật lí chứa đựng tham số thông tin, dữ liệu và có thể truyền dẫn được.  Thông tin có thể hiểu là sự loại trừ tính bất định.  Dữ liệu chính là phần thông tin hữu ích được biểu diễn bằng dãy các bit [1,0].  Lượng thông tin là giá trị về sự hiểu biết một nguồn thông tin mang lại Tín hiệu đo trong công nghiệp là loại tín hiệu mang các đặc tính thông tin, nó chứa đựng thông tin về giá trị của chúng. Như vậy tín hiệu mang bản chất và trạng thái của một hiện tượng vật lí. 6 3/11/2015 Các khái niệm cơ bản Các loại tín hiệu  Tín hiệu tiền định  Tín hiệu gần tiền định  Tín hiệu ngẫu nhiên Nếu phân chia theo đặc tính tín hiệu  Tín hiệu tương tự,  Tín hiệu số 7 3/11/2015 Các khái niệm cơ bản X t 0110101101001 Tốc độ truyền và tốc độ bít  Thời gian cần để truyền một bản tin phụ thuộc vào hai yếu tố là: tốc độ baud và phương pháp mã hoá tín hiệu.  Tốc độ baud được định nghĩa là số lần tín hiệu thay đổi giá trị tham số thông tin (chẳng hạn như biên độ) trong 1 giây và có đơn vị là baud.  Tốc độ bít được tính bằng số bít dữ liệu được truyền đi trong một đơn vị thời gian. Nếu tần số nhịp được ký hiệu là f và số bít truyền đi là n trong một nhịp, thì số bít truyền đi trong một giây sẽ là v = f*n. 8 3/11/2015 Các khái niệm cơ bản Tính năng thời gian thực Để đảm bảo tính năng thời gian thực, mạng máy tính công nghiệp phải có các đặc điểm sau đây:  Độ nhanh nhạy: Tốc độ truyền thônh tin hữu ích phải đủ nhanh để đáp ứng các yêu cầu về trao đổi dữ liệu một cách cụ thể.  Tính tiền định: Tức phải dự đoán trước được về thời gian đáp ứng tiêu biểu và thời gian phản ứng chậm nhất với yêu cầu của từng trạm  Độ tin cậy kịp thời: Đảm bảo tổng thời gian cần cho việc truyền tải thông tin một cách tin cậy giữa các trạm nằm trong một phạm vi nhất định.  Tính bền vững: Có khả năng xử lí sự cố một cách thích hợp để không gây nguy hại cho hệ thống. Như vậy khả năng thoả mãn về thời gian thực phụ thuộc vào bài toán ứng dụng cụ thể. 9 3/11/2015 Các khái niệm cơ bản Truyền song song  Mỗi bit dùng một đường truyền riêng, truyền đồng thời. 10 3/11/2015 Các chế độ truyền dẫn Computer Printer Dữ liệu hữu hiện trên Bus -DAV Đã nhận được dữ liệu DAC Truyền trên 8 dây DAV DAC t t Dữ liệu hữu hiện trên Bus Máy in đã nhận được dữ liệu này  Máy tính lưu và xử lý số liệu theo từng từ (có độ dài 8, 16, 32, 64 bit). Dữ liệu sẽ được cấp theo dạng song song mỗi lần một từ.  Có 8 (16,32,64) dây dẫn song song nối giữa 2 điểm truyền. Như vậy truyền song song là truyền từng từ (từ có độ dài 8, 16, 32, 64 bit) [...]... tực và frame 3/11/2015 20 Các chế độ truyền dẫn Truyền đồng bộ 3/11/2015 21 Các chế độ truyền dẫn Truyền đồng bộ 3/11/2015 22 Các chế độ truyền dẫn Truyền đơn công, bán song công và truyền song công Truyền đơn công :Trong chế độ truyền dẫn này tín hiệu truyền chỉ theo một hướng Truyền bán song công: Trong chế độ truyền này tín hiệu có thể được truyền theo hai chiều nhưng tại mỗi thời điểm chỉ được truyền. .. Receiver Truyền bán song công Truyền song công: Chế độ truyền này cho phép tín hiệu được truyền đồng thời theo hai chiều Transmitter Receiver Receiver Transmitter Truyền dẫn song công 3/11/2015 23 5.2 Mã hóa đường truyền 3/11/2015 24 5.2 Mã hóa đường truyền Các đặc tính của mã hoá đường truyền Mã hoá NRZ và RZ Mã hoá AMI Mã hoá Manchester Mã hóa AFP (Alternate Flanked Pulse) FSK (Frequency Shift Keying) Cơ. .. chế 3/11/2015 12 Các chế độ truyền dẫn Truyền song song và truyền nối tiếp Máy tính dù tôn tại ở dạng nào chúng đều có các bộ VLX và bus song song xử lý tín hiệu song song, vì vậy để có thể dùng các phương pháp truyện nối tiếp ta cần có các bộ chuyển đổi song song và nối tiếp 3/11/2015 13 Các chế độ truyền dẫn Truyền đông bộ và không đồng bộ Truyền không đồng bộ Trong chế độ truyền này các trạm thu phát... bộ kí tự: Mạch điều khiển truyền và nhận được lập trình để hoạt động với số bit bằng nhau trong một ký tự kể cả số stop bit, start bit và bit kiểm tra giữa thu và phát Sau khi phát hiện và nhận start bit việc đồng bộ kí tực đạt được tại đầu thu rất đơn giản, chỉ việc đếm đúng số bit đã lập trình Sau đó sẽ chuyển kí tự nhận được và thanh ghi đệm thu và phát tín hiệu tới thiết bị điều khiển (CPU) rằng... không đồng bộ 3/11/2015 19 Các chế độ truyền dẫn Truyền đồng bộ Trong chế độ truyền đồng bộ các trạm thu phát tín hiệu hoạt động cùng tần số (chung nhịp clock) và pha, ưu điểm của phương pháp này là tốc độ nhanh Số liệu được truyền liên tục không có Starr bit, Stop bit Khung bản tin lớn Cần có giao thức để điều khiển và ổn định luồng dữ liệu Tuy nhiên cũng giống như truyền bất đồng bộ chúng ta chỉ chấp... cổng truyền phải giống nhau ở bên phát và bên thu để đảm bảo độ dài của chuỗi bit dữ liệu như nhau Trong truyền bất đồng bộ, đồng hồ thu chạy một cách bất đồng bộ với tín hiệu thu Để thu được tín hiệu thì tín hiệu đồng hồ thu nhanh gấp N lần đồng hồ phát và mỗi bit được dịch vào SIPO sau N chu kì xung đồng hồ 3/11/2015 15 Các chế độ truyền dẫn Truyền không đồng bộ: 3/11/2015 16 Các chế độ truyền dẫn Truyền. ..Các chế độ truyền dẫn Truyền song song Phương pháp truyền song song có tốc độ cao nên nó thường được sử dụng khi truyền bên trong các thiết bị hay giữa các linh kiện trên cùng mạch in Tuy nhiên khi truyền ở khoảng cách xa thì nó có nhược điểm là tốn dây dẫn và có sự sai khác về mặt thời gian giữa các tín hiệu Ưu điểm nổi bật của phương pháp truyền này là tốc độ truyền nhanh nhưng Nhược... hiện thông qua các bit đánh dấu có trong các byte truyền Ví dụ về định dạng khung dữ liệu với các bít Start và Stop Parity bit Start bit Stop bit Data bits Định dạng khung truyền ở chế độ truyền không đồng bộ 3/11/2015 14 Các chế độ truyền dẫn Truyền không đồng bộ: Có thời gian nghĩ giữa các khung bản không cố định Việc truyền bắt đầu bởi 1 Start bit, các bit được truyền với một thông số định trước... mới và sẽ đợi cho đến khi nhận được một start bit kế tiếp 3/11/2015 17 Các chế độ truyền dẫn Truyền không đồng bộ: Nguyên tắc đồng bộ Frame: Khi một thông điệp gồm một khối các kí tự thường xem như một frame thông tin được truyền, Bên cạnh việc đồng bộ kí tự, máy thi phải xác định được điểm bắt đầu và kết thức của một frame Điều này được gọi là đồng bộ Frame 3/11/2015 18 Các chế độ truyền dẫn Truyền. .. đường truyền dài thì chi phi cho đường dây là quá đắt 3/11/2015 11 Các chế độ truyền dẫn 010011110 Truyền nối tiếp Nguồn Đích V 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 t Trong phương pháp truyền này các bit được truyền đi tuần tự nối tiếp nhau, Ưu điểm dễ thấy của phương pháp này là tiết kiệm dây dẫn đặc biệt khi thực hiện việc truyền thông trên khoảng cách xa, Nhược điểm dễ thấy của phương pháp này là tốc độ truyền . thông nối tiếp và truyền song song  Truyền động bộ và không đồng bộ  Truyền đơn công, bán song công và song công 5 3/11/20 15 5.1 Các chế độ truyền thông tin Thông tin dữ liệu và tín hiệu . theo dạng song song mỗi lần một từ.  Có 8 (16,32,64) dây dẫn song song nối giữa 2 điểm truyền. Như vậy truyền song song là truyền từng từ (từ có độ dài 8, 16, 32, 64 bit) Truyền song song  Phương. bộ môn Kĩ thuật đo và Tin học công nghiệp.  …. 3 3/11/20 15 Tài liệu tham khảo 4 3/11/20 15 NỘI DUNG CHƯƠNG 5 5 Cơ sở kĩ thuật truyền tin công nghiệp 1. Các chế độ truyền thông tin 2. Mã hóa đường