Bài giảng Hệ thống thông tin công nghiệp: Interbus

Hệ thống thông tin công nghiệp 4/14/2006 6.2 Interbus 26.2 Interbus © 2006 - HMS 6.2 Interbus 1. Giới thiệu chung 2. Kiến trúc giao thức 3. Cấu trúc mạng 4. Kỹ thuật truyền dẫn 5. Cơ chế giao tiếp 6. Cấu trúc bức ₫iện 7. Dịch vụ giao tiếp 8. Sản phẩm Interbus 36.2 Interbus © 2006 - HMS 1. Giới thiệu chung ƒ INTERBUS là một phát triển riêng của hãng Phoenix Contact. ƒ Chuẩn hóa quốc tế IEC 61158-2 ƒ Khả năng kết nối nhiều loại thiết bị khác nhau ƒ Được sử dụng xuyên suốt trong hệ thống (bus trường, bus ₫iều khiển, bus chấp hành-cảm biến) ƒ Ứng dụng chủ yếu trong ngành công nghiệp chế tạo, lắp ráp và sản xuất vật liệu xây dựng ƒ Số lượng thiết bị ghép nối: #1 trên thế giới ƒ Được sử dụng trong nhiều nhà máy gạch, sứ-thủy tinh ở VN 46.2 Interbus © 2006 - HMS 2. Kiến trúc giao thức ƒ Ba lớp theo mô hình ISO/OSI: — Lớp vật lý qui ₫ịnh phương pháp mã hóa bit, kỹ thuật truyền dẫn tín hiệu và giao diện giữa một thiết bị mạng với môi trường truyền,... — Lớp liên kết dữ liệu có vai trò ₫ảm bảo việc truyền dữ liệu tin cậy, chính xác, hỗ trợ cả dữ liệu quá trình (tuần hoàn) và các dữ liệu tham số (không tuần hoàn). — Lớp ứng dụng: PMS (Peripheral Message Specification) là một tập con của MMS, về cơ bản tương thích với các dịch vụ của PROFIBUS-FMS. ƒ Hỗ trợ tối ₫a việc trao ₫ổi dữ liệu giữa một bộ ₫iều khiển trung tâm với các vào/ra phân tán, các thiết bị cảm biến và cơ cấu chấp hành. 56.2 Interbus © 2006 - HMS DTI Data Interface SGI Signal Interface MXI Mailbox Interface API Aplication Programming Interface PDC Process Data Channel ALI Application Layer Interface PMS Peripheral Message Specification LLI Lower Layer Interface PDL Peripherals Data Link BLL Basic Link Layer PHY Physical Layer Ch−¬ng tr×nh øng dông DTI SGI MXI PDC API ALI PMS LLI PDL BLL PHY User 7 2 1 66.2 Interbus © 2006 - HMS 3. Cấu trúc mạng ƒ Nổi tiếng với cấu trúc mạch vòng tích cực ƒ Có thể sử dụng mạch vòng phân cấp ƒ Phương pháp truy nhập bus kết hợp giữa Master/Slave và TDMA 76.2 Interbus © 2006 - HMS B u s m a s te r m a x . 4 0 0 m b u s n g o ¹ i v i (b u s c ô c b é ) m a x . 1 0 m m a x . 1 .5 m b u s l¾ p ® Æ t m a x . 5 0 m b u s x a m a x . 4 0 0 m B é n è i b u s Ví dụ sử dụng đôi dây xoắn 86.2 Interbus © 2006 - HMS Ưu ₫iểm ƒ Phạm vi phủ mạng rất lớn ƒ Dễ dàng sử dụng cáp quang ƒ Được thiết kế ₫ể dễ lắp ₫ặt ƒ Dễ chẩn ₫oán ƒ Truyền hai chiều ₫ồng thời ƒ Định ₫ịa chỉ tự ₫ộng dựa theo vị trí vật lý của một trạm trên mạch vòng. ƒ Việc bảo dưỡng, sửa chữa, mở rộng hệ thống ₫ơn giản hơn. 96.2 Interbus © 2006 - HMS 4. Kỹ thuật truyền dẫn ƒ Cho phép sử dụng nhiều loại ₫ường truyền khác nhau, ví dụ cáp ₫ôi dây xoắn, cáp quang, hồng ngoại, v.v... ƒ Đôi dây xoắn + RS-485 ₫ược sử dụng rộng rãi nhất (5 dây giữa hai thiết bị) ƒ Tốc ₫ộ truyền là 500 kbit/s => khoảng cách tối ₫a giữa hai thiết bị là 400 m. ƒ Chiều dài tổng cộng max. 13 km. ƒ Tổng số trạm max. 256. ƒ Mã hóa bit NRZ. ƒ INTERBUS-Loop sử dụng mã Manchester cho môi trường dễ cháy nổ 106.2 Interbus © 2006 - HMS 5. Cơ chế giao tiếp ƒ Truy nhập bus: Chủ-tớ kết hợp TDMA ƒ Cơ chế giao tiếp theo kiểu xe ₫ẩy xoay vòng (bức ₫iện tổng) => rất hiệu quả ƒ Tính năng thời gian thực rất tốt ƒ Chu kỳ bus: Đảm bảo vài milligiây ƒ Có cơ chế ₫ồng bộ hóa dữ liệu 116.2 Interbus © 2006 - HMS Thanh ghi Thanh ghi Bé nhí ¶nh qu¸ tr×nh Master Slave 1 Slave 2 Slave 3Slave 4 126.2 Interbus © 2006 - HMS Kết hợp DL quá trình & DL tham số Dữ liệu tham số m Chu kỳ m Dữ liệu tham số m Dữ liệu tham số 3 Chu kỳ 3 Dữ liệu tham số 3 Dữ liệu tham số 2 Chu kỳ 2 Dữ liệu tham số 2 Dữ liệu quá trình Dữ liệu quá trình Dữ liệu quá trình Dữ liệu tham số 1 Dữ liệu tham số 1 Dữ liệu quá trình Trạm 1 Trạm 2 Trạm 3 Trạm n - 1 Trạm n FCSChu kỳ 1Loop- back 136.2 Interbus © 2006 - HMS 6. Cấu trúc bức ₫iện ƒ Lớp 2 Loopback Dữ liệu sử dụng CRC CNTR 2 Byte 0-512 Byte 2 Byte 2 Byte 146.2 Interbus © 2006 - HMS ƒ Lớp 1 156.2 Interbus © 2006 - HMS 7. Dịch vụ giao tiếp ƒ Dịch vụ truyền tuần hoàn — Đối với dữ liệu quá trình, trạm chủ có trách nhiệm tự ₫ộng cập nhật nhờ các dịch vụ truyền của lớp hai. — Các chương trình ứng dụng sử dụng dữ liệu tuần hoàn chỉ cần sử dụng bộ nhớ ₫ệm vào/ra của trạm chủ — Đối với các thiết bị có thể tự do lập trình như máy tính cá nhân, có thể truy nhập trực tiếp dữ liệu ƒ Dịch vụ truyền thông báo PMS: 25 dịch vụ ₫ược ₫ịnh nghĩa trong PMS, tiêu biểu là: — Context Management: Thiết lập và giám sát các mối liên kết truyền thông. — Variable Access: Đọc và ghi các biến quá trình hoặc tham số — Program Invocation: Nạp chương trình, khởi ₫ộng và kết thúc chương trình