BÀI GIẢNG - Mạng Truyền Thông Công Nghiệp Và SCADA (Đỗ Văn Cần) Full | Cộng đồng Kỹ thuật cơ điện Việt Nam EBOOKBKMT

Mạng truyền thông công nghiệp hay mạng công nghiệp là một khái niệm chung chỉ các hệ thống mạng truyền thông số, truyền bít nối tiếp, được sử dụng ghép nối các thiết bị công nghiệp.Giới thiệu về một số mạng sử dụng trong công nghiệp.

NỘI DUNG:

CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠNG TRUYỀN THÔNG

CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA...................................................................................... 1

1.1 Các khái niệm cơ bản .................................................................................. 1

1.1.1 Kỹ thuật điều khiển ........................................................................... 1

1.1.2 Hệ thống điều khiển phân tán (Distributed Control System - DCS).... 2

1.1.3 Điều khiển quá trình .......................................................................... 2

1.1.4 Thông tin ........................................................................................... 3

1.1.5 Dữ liệu .............................................................................................. 4

1.1.6 Tín hiệu ............................................................................................. 4

1.1.7 Giao thức: .......................................................................................... 5

1.1.8 IEC .................................................................................................... 5

1.1.9 SCADA ............................................................................................. 6

1.2 Mô hình phân cấp chức năng ....................................................................... 8

1.2.1 Phân loại mạng công nghiệp .............................................................. 9

1.2.2 Hệ thời gian thực ............................................................................. 11

1.2.3 Nguyên tắc cơ bản của truyền thông ................................................ 11

1.3 Chuẩn đầu ra của chương 1: ...................................................................... 12

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ MẠNG CÔNG NGHIỆP ................................................... 13

2.1 Kiến trúc giao tiếp ..................................................................................... 13

2.1.1 Kiến trúc Master/Slave .................................................................... 13

2.1.2 Kiến trúc Client/Server .................................................................... 13

2.2 Cấu trúc mạng (network topology) ............................................................ 14

2.2.1 Liên kết (link) .................................................................................. 14

2.2.2 Cấu trúc (Topology) ........................................................................ 14

2.3 Kiểm soát truy nhập bus ............................................................................ 14

2.3.1 Phương pháp kiểm soát tập trung chủ/tớ (Master/Slave) .................. 15

2.3.2 Phương pháp kiểm soát phân tán Token Passing .............................. 16

2.3.3 Kết hợp Token với Master/Slave (Multimaster) ............................... 17

2.3.4 Truy nhập nhận biết xung đột CSMA/CD (Carrier Sense Multiple

Access with Collision Detection) ....................................................................... 17

Mạng truyền thông công nghiệp và SCADA Biên soạn: Đỗ Văn Cần

2.4 Bảo toàn dữ liệu ........................................................................................ 18

2.4.1 Lỗi dữ liệu ....................................................................................... 18

2.4.2 Bảo toàn dữ liệu kiểu bit chẵn/lẻ (parity bit) .................................... 19

2.4.3 Bảo toàn kiểu mã vòng (CRC) ......................................................... 20

2.4.4 Bảo toàn kiểu nhồi bit (Bit stuffing) ................................................ 21

2.5 Mã hóa và giải mã bít ................................................................................ 21

2.5.1 Phương pháp NRZ và RZ ................................................................ 21

2.5.2 Mã Manchester ................................................................................ 22

2.5.3 Mã AFP (Alternate Flanked Pulse) .................................................. 22

2.5.4 Mã FSK (frequency shift keying) .................................................... 23

2.6 Chuẩn đầu ra của chương 2: ...................................................................... 23

CHƯƠNG 3: KỸ THUẬT MẠNG CÔNG NGHIỆP........................................... 24

3.1 Kỹ thuật truyền dẫn ................................................................................... 24

3.1.1 Phương thức truyền dẫn tín hiệu đơn cực ......................................... 24

3.1.2 Phương thức truyền dẫn tín hiệu đối xứng ....................................... 24

3.1.3 Phương thức truyền dẫn MBP (IEC 61158-2) .................................. 25

3.1.4 Chuẩn truyền thông RS-485............................................................. 25

3.2 Giao thức mạng ......................................................................................... 27

3.2.1 Định nghĩa giao thức mạng (network protocol) ................................ 27

3.2.2 Mô hình lớp ..................................................................................... 28

3.2.3 Mô hình qui chiếu ISO/OSI ............................................................. 29

3.2.4 Kiến trúc TCP/IP ............................................................................. 31

3.3 Các thành phần trong mạng truyền thông................................................... 31

3.3.1 Dây dẫn ........................................................................................... 31

3.3.2 Vô tuyến: ......................................................................................... 33

3.3.3 NIC – Network Interface Card ......................................................... 33

3.3.4 Hup ................................................................................................. 33

3.3.5 Các bộ kết nối mạng ........................................................................ 34

3.3.6 Gateway .......................................................................................... 35

3.4 Phần cứng giao diện mạng ......................................................................... 35

3.4.1 Ghép nối thiết bị điều khiển ............................................................. 35

3.5 Phần mềm trong hệ thống mạng ................................................................ 38

3.5.1 Phần mềm (xử lý) giao thức ............................................................. 38

3.5.2 Phần mềm thư viện: ......................................................................... 38

3.5.3 Phần mềm giao diện lập trình (API) ................................................. 38

3.6 Chuẩn đầu ra của chương 3: ...................................................................... 39

Mạng truyền thông công nghiệp và SCADA Biên soạn: Đỗ Văn Cần

CHƯƠNG 4: CÁC MẠNG THÔNG DỤNG ....................................................... 40

4.1 Mạng trường – AS interface ...................................................................... 40

4.1.1 Giới thiệu chung .............................................................................. 40

4.1.2 Kiến trúc giao thức .......................................................................... 41

4.1.3 Cấu trúc mạng & cáp truyền ............................................................ 41

4.1.4 Cơ chế giao tiếp ............................................................................... 41

4.1.5 Cấu trúc bức điện ............................................................................ 42

4.1.6 Mã hóa bit ....................................................................................... 42

4.1.7 Bảo toàn dữ liệu .............................................................................. 42

4.1.8 Ứng dụng ........................................................................................ 43

4.2 Mạng Profibus ........................................................................................... 43

4.2.1 Giới thiệu chung .............................................................................. 43

4.2.2 Kiến trúc giao thức .......................................................................... 44

4.2.3 Kỹ thuật truyền dẫn (lớp 1) .............................................................. 44

4.2.4 Truy nhập bus (lớp 2) ...................................................................... 46

4.2.5 Dịch vụ truyền dữ liệu (lớp 2).......................................................... 46

4.2.6 Cấu trúc bức điện (lớp 2) ................................................................. 47

4.3 INTERBUS ............................................................................................... 48

4.3.1 Giới thiệu chung .............................................................................. 48

4.3.2 Kiến trúc giao thức .......................................................................... 48

4.3.3 Cấu trúc mạng ................................................................................. 48

4.3.4 Kỹ thuật truyền dẫn ......................................................................... 49

4.3.5 Cơ chế giao tiếp ............................................................................... 49

4.3.6 Cấu trúc bức điện ............................................................................ 50

4.4 Mạng CAN ................................................................................................ 50

4.4.1 Giới thiệu chung .............................................................................. 50

4.4.2 Kiến trúc giao thức .......................................................................... 50

4.4.3 Cấu trúc mạng & KT truyền dẫn ...................................................... 51

4.4.4 Cơ chế giao tiếp ............................................................................... 51

4.4.5 Cấu trúc bức điện ............................................................................ 52

4.4.6 Bảo toàn dữ liệu .............................................................................. 52

4.5 Mạng Ethernet ........................................................................................... 53

4.5.1 Giới thiệu chung .............................................................................. 53

4.5.2 Kiến trúc giao thức .......................................................................... 54

4.5.3 Cấu trúc mạng và Kỹ thuật truyền dẫn ............................................. 55

4.5.4 Cơ chế giao tiếp ............................................................................... 55

Mạng truyền thông công nghiệp và SCADA Biên soạn: Đỗ Văn Cần

4.5.5 Cấu trúc bức điện ............................................................................ 56

4.5.6 Các tiến bộ công nghệ mới .............................................................. 56

4.6 Chuẩn đầu ra của chương 4: ...................................................................... 56

CHƯƠNG 5: SCADA TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN ............................................ 57

5.1 Tổng quan ................................................................................................. 57

5.2 Các loại hình SCADA trong hệ thống điện ................................................ 58

5.2.1 SCADA điều độ cấp quốc gia .......................................................... 58

5.2.2 SCADA trạm ................................................................................... 59

5.3 Nguyên tắc làm việc của hệ thống SCADA như sau: ................................. 60

5.3.1 Thu thập dữ liệu: ............................................................................. 60

5.3.2 Điều khiển: ...................................................................................... 61

5.3.3 Giám sát: ......................................................................................... 61

5.4 Các thiết bị trong SCADA EVN ................................................................ 61

5.4.1 Các RTU ......................................................................................... 62

5.4.2 Gateway .......................................................................................... 64

5.4.3 Server ứng dụng AS ........................................................................ 65

5.4.4 Server thu nhận dữ liệu .................................................................... 66

5.4.5 Giao tiếp người máy MMC .............................................................. 66

5.5 Các chức năng SCADA trong hệ thống điện .............................................. 66

5.5.1 Thu nhận dữ liệu.............................................................................. 66

5.5.2 Giao tiếp người máy ........................................................................ 66

5.5.3 Quản lý giám sát .............................................................................. 67

5.5.4 Điều khiển xa .................................................................................. 67

5.5.5 Đo lường xa ..................................................................................... 68

5.6 Các bộ chuyển đổi trong hệ thống SCADA của hệ thống điện ................... 68

5.6.1 Bộ chuyển đổi - Transducer ............................................................ 68

5.6.2 Bộ chuyển đổi tương tự - số (ADC- Analog Digital Converter) ....... 68

5.7 Ghép nối RTU với hệ thống điện ............................................................... 69

5.7.1 Ghép nối tín hiệu tương tự ............................................................... 69

5.7.2 Ghép nối tín hiệu số ......................................................................... 71

5.7.3 Ghép nối tín hiệu đầu ra Analog ...................................................... 71

5.7.4 Ghép nối tín hiệu đầu ra số (DOT) ................................................... 71

5.8 Các thiết bị phụ trợ cho SCADA hệ thống điện ......................................... 72

5.8.1 Nguồn UPS. .................................................................................... 72

5.8.2 Hệ thống Máy phát điện - Diesel ..................................................... 73

5.8.3 Hệ thống thông tin liên lạc ............................................................... 73

Mạng truyền thông công nghiệp và SCADA Biên soạn: Đỗ Văn Cần

5.8.4 Tổng đài điều độ (Lineseizer -LSZ) ................................................. 73

5.8.5 Thiết bị Ghi âm ............................................................................... 74

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA ........................ 76

6.1 Các bước thiết kế mạng công nghiệp ......................................................... 76

6.1.1 Xác định yêu cầu hệ thống ............................................................... 76

6.1.2 Phương án thiết kế lựa chọn cấu hình mạng ..................................... 76

6.1.3 Xây dựng vào/ra .............................................................................. 76

6.1.4 Lựa chọn thiết bị mạng .................................................................... 76

6.1.5 Xây dựng thuật toán ........................................................................ 76

6.1.6 Viết chương trình ............................................................................ 76

6.1.7 Kiểm tra đánh giá kết quả ................................................................ 76

6.2 Thiết kế mạng MPI .................................................................................... 76

6.2.1 Phần mềm thiết kế mạng .................................................................. 76

6.2.2 Thiết lập cấu hình phần cứng cho các trạm ...................................... 77

6.2.3 Thiết lập giao diện mạng ................................................................. 79

6.2.4 Lập trình cho hệ thống ..................................................................... 80

6.3 Mạng Profibus ........................................................................................... 81

6.3.1 Tạo giao diện truyền thông (ví dụ mạng profibus) ........................... 81

6.3.2 Cấu hình truyền thông cho từng trạm PLC ....................................... 81

6.3.3 Lập trình .......................................................................................... 86

6.4 Thiết kế mạng truyền thông Ethernet qua Step 7........................................ 87

6.4.1 Cấu hình phần cứng ......................................................................... 87

6.4.2 Thiết lập cấu hình mạng .................................................................. 88

6.4.3 Chọn card theo cơ chế giao tiếp TCP/IP .......................................... 90

CHƯƠNG 7: SCADA NHÀ MÁY CÔNG NGHIỆP........................................... 91

7.1 Hướng dẫn sử dụng Win CC...................................................................... 91

7.1.1 Tổng quan WinCC ........................................................................... 91

7.1.2 Thiết lập thuộc tính .......................................................................... 91

7.1.3 Giao tiếp Tag nội ............................................................................. 93

7.1.4 Xây dựng dự án tạo giao diện đơn ................................................... 98

7.1.5 Mô phỏng tag ngoại trong WinCC ................................................. 101

7.2 Kết nối Win CC với S7-200 .................................................................... 101

7.3 Kết nối Win CC với S7-300 .................................................................... 106

7.3.1 Tạo liên kết S7-300 ảo với WinCC qua biến (Tag) ngoại ............... 106

7.3.2 Tạo nút nhấn hai tác động trên WinCC .......................................... 110

7.3.3 Nhập xuất số thực và số nguyên trong WinCC............................... 115

Mạng truyền thông công nghiệp và SCADA Biên soạn: Đỗ Văn Cần

7.3.4 Khai thác đối tượng thư viện trong WinCC.................................... 117

7.3.5 Tạo thanh trượt trong WinCC ........................................................ 118

7.3.6 Xử lý timer trong WinCC .............................................................. 119

7.3.7 Tạo nút ấn hai tác động .................................................................. 120

7.3.8 Tạo chuyển động thẳng trong WinCC ............................................ 121

7.3.9 Giao tiếp phần cứng của S7-300 với WinCC ................................. 122

Tài liệu tham khảo

LINK 1 - TÌM KIẾM SÁCH/TÀI LIỆU ONLINE (GIÁ ƯU ĐÃI NHẤT)

LINK 2 - TÌM KIẾM SÁCH/TÀI LIỆU ONLINE (GIÁ ƯU ĐÃI NHẤT)

LINK 3 - TÌM KIẾM SÁCH/TÀI LIỆU ONLINE (GIÁ ƯU ĐÃI NHẤT)

LINK 4 - TÌM KIẾM SÁCH/TÀI LIỆU ONLINE (GIÁ ƯU ĐÃI NHẤT)

LINK DOWNLOAD - BẢN 2019 (TÀI LIỆU VIP MEMBER)