Phân loại mạng truyền thông công nghiệp

1. Mạng truyền thông công nghiệp là gì?​

Mạng truyền thông công nghiệp (Industrial Communication Network) hoặc mạng công nghiệp là một khái niệm chung ám chỉ các hệ thống mạng truyền thông số, truyền dữ liệu theo phương thức nối tiếp nhằm kết nối các thiết bị công nghiệp với nhau và tạo thành một mạng lưới đồng nhất có sự phân cấp và kiểm soát chặt chẽ.


Các hệ thống mạng truyền thông công nghiệp hiện nay cho phép liên kết mạng ở nhiều mức, nhiều cấp khác nhau, từ các cảm biến, thiết bị thực hiện (thuộc phân cấp hiện trường) cho đến các máy tính điều khiển, thiết bị giám sát, máy tính điều khiển giám sát và các máy tính quản lý hoạt động của toàn công ty.

Các mạng truyền thông công nghiệp như Modbus, Ethernet, Devicenet và Controlnet đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối các thiết bị trong tự động hóa công nghiệp.

Ngoài ra, các cơ chế điều khiển như bộ điều khiển lập trình PCL, hệ thống điều khiển phân tán DCS và điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu SCADA cũng được sử dụng.


Tất cả các yếu tố này liên quan đến các thiết bị hiện trường, thiết bị thông minh, PC điều khiển giám sát, bộ điều khiển I/O phân tán và bộ hiển thị HMI. Để cho phép giao tiếp giữa các thiết bị này, cần có một mạng lưới hoặc sơ đồ truyền thông mạnh mẽ và hiệu quả hơn.

2. Đặc điểm của mạng truyền thông công nghiệp​

Mạng truyền thông công nghiệp có đặc điểm là có thể được kết nối có dây hoặc không dây, tùy thuộc vào yêu cầu của ứng dụng. Cáp xoắn đôi, cáp đồng trục và cáp quang là các loại cáp thường được sử dụng trong mạng có dây để đảm bảo đường truyền tín hiệu. Trong khi đó, mạng không dây sử dụng các kết nối qua sóng radio.
Hiện nay, trong công nghiệp, có nhiều loại mạng truyền thông khác nhau được sử dụng để kết nối các thiết bị trường công nghiệp với các mô đun I/O. Các mạng này được xác định dựa trên các giao thức nhất định. Giao thức được hiểu là một tập hợp các quy tắc được sử dụng trong giao tiếp giữa hai hoặc nhiều thiết bị để đảm bảo truyền thông hiệu quả và đáng tin cậy.

3. Vai trò của mạng truyền thông công nghiệp​

Sử dụng mạng truyền thông công nghiệp, đặc biệt là bus trường để thay thế cách nối điểm-điểm cổ điển giữa các thiết bị công nghiệp mang lại hàng loạt những lợi ích như sau:

• Đơn giản hóa cấu trúc liên kết giữa các 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 và công thiết kế, lắp đặt hệ thống: Nhờ cấu trúc đơn giản, việc thiết kế hệ thống trở nên dễ dàng hơn nhiều. 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 tin cậy và độ chính xác của thông tin: Khi dùng phương pháp truyền tín hiệu tương tự cổ điển, tác động của nhiễu dễ làm thay đổi nội dung thông tin mà các thiết bị không có cách nào nhận biết.
• Nhờ 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. Hơn thế nữa, việc bỏ qua nhiều lần chuyển đổi qua lại tương tự-số và số-tương tự nâng cao độ chính xác của thông tin.
• Nâng cao độ linh hoạt, tính năng mở của hệ thống: Một hệ thống mạng chuẩn hóa quốc tế tạo điều kiện cho việc sử dụng các thiết bị của nhiều hãng khác nhau. Việc thay thế thiết bị, nâng cấp và mở rộng phạm vi chức năng của hệ thống cũng dễ dàng hơn nhiều. Khả năng tương tác giữa các thành phần (phần cứng và phần mềm) được nâng cao nhờ các giao diện chuẩn.

4. Phân loại mạng truyền thông công nghiệp​

4.1 Mạng truyền thông công nghiệp Modbus​

Modbus là một giao thức hệ thống mở có thể hoạt động trên nhiều lớp vật lý khác nhau. Đây là giao thức phổ biến nhất trong các ứng dụng điều khiển công nghiệp.

Nó cũng là một kỹ thuật giao tiếp giữa bộ điều khiển và các thiết bị khác thông qua cơ chế yêu cầu/đáp ứng để giao tiếp giữa các thiết bị được kết nối trên mạng.

4.2 Mạng truyền thông nối tiếp​

Giao tiếp nối tiếp là một hệ thống giao tiếp cơ bản được sử dụng cho tất cả các bộ điều khiển, chẳng hạn như PLC. Giao tiếp này được thực hiện bằng cách sử dụng các tiêu chuẩn giao thức như RS485, RS232 và RS422. RS chỉ định các đặc điểm giao tiếp nối tiếp về tính điện, cơ và chức năng.

Mạng truyền thông công nghiệp nối tiếp là một hệ thống giao tiếp được sử dụng hầu hết cho truyền thông đường dài và các mạng máy tính. Các giao diện giao tiếp nối tiếp được tích hợp vào CPU hoặc mô đun xử lý (bộ điều khiển logic khả trình) hoặc có thể là một mô đun giao tiếp riêng. Giao diện RS thường được sử dụng để truyền dữ liệu với tốc độ cao đối với các thiết bị từ xa.

4.3 Mạng truyền thông công nghiệp DeviceNet​

Đó là một loại mạng bus hệ thống mở được phát triển dựa trên công nghệ CAN. Mạng truyền thông công nghiệp này được thiết kế để kết nối các thiết bị cấp chấp hành như cảm biến, công tắc, màn hình bảng điều khiển, đầu đọc mã vạch, và các bộ điều khiển cấp cao hơn như PLC, thông qua nền tảng giao thức CAN. Giao thức này có thể hỗ trợ tối đa 2048 thiết bị và tối đa 64 điểm. CAN nhằm hỗ trợ các thiết bị thông minh giao tiếp và kết nối với nhau, với tốc độ bit tối đa là 1MB.