Industry Network and SCADA

(2TC LT+ 1TC TH)

TS. Đỗ Văn Cần

Web: noibunphodien.com – ĐT 0935253630

​

1

NỘI DUNG HỌC PHẦN

Tài liệu học tập

1. Hoàng Minh Sơn, mạng TTCN
2. Trần Văn Hiếu, Thiết Kế Hệ Thống HMI/SCADA Với TIA PORTAL
3. Lê Ngọc Bích, Phạm Quang Huy Mạng Truyền Thông Công Nghiệp Scada

2

NỘI DUNG HỌC PHẦN

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA (tổng 30 tiết)

• Chương 1: Tổng quan về mạng CN (6 tiết)
• Chương 2: Các chuẩn truyền thông (4 tiết)
• Chương 3: Một số mạng công nghiệp (6 tiết)
• Chương 4: Hệ thống SCADA (8 tiết)
• Chương 5: Hệ thống IoT công nghiệp (6 tiết)

3

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

1. Tổng quan về mạng công nghiệp (2 tiết)
2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)
3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)
4. Chuẩn truyền thông 1 (2 tiết)
5. Chuẩn truyền thông 2 (2 tiết)
6. Mạng vào ra cơ sở (2 tiết)
7. 8. Mạng điều khiển (2 tiết)
8. 9. Mạng truyền thông (2 tiết)
9. Hệ thống SCADA của EVN (2 tiết)
10. Hệ thống SCADA nhà máy sản xuất (2 tiết)
11. Phần mềm Tiaportal (2 tiết)
12. Thiết kế hệ thống SCADA trên Tiaportal (2 tiết)
13. Giới IoT công nghiệp (2 tiết)
14. Thiết kế IoT công nghiệp (2 tiết)
15. Giao tiếp truyền thông và ôn tập (2 tiết)

4

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

1. Tổng quan về mạng công nghiệp (2 tiết)

a. Đi dây truyền thống, b. Đi dây Mạng công nghiệp

​

IEEE, IEC

5

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

1. Tổng quan về mạng công nghiệp (2 tiết)

a. Truyền song song, b. Truyền nối tiếp

6

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

1. Tổng quan về mạng công nghiệp (2 tiết)

Truyền thông đồng bộ

7

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

1. Tổng quan về mạng công nghiệp (2 tiết)

Truyền thông không đồng bộ

8

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

1. Tổng quan về mạng công nghiệp (2 tiết)

9

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

1. Tổng quan về mạng công nghiệp (2 tiết)

Giao thức mạng (protocol)

Là tập hợp các quy tắc được thiết lập nhằm xác định cách để định dạng, truyền và nhận dữ liệu sao cho các thiết bị mạng máy tính - từ server và router tới endpoint - Có thể giao tiếp với nhau, bất kể sự khác biệt về cơ sở hạ tầng, thiết kế hay các tiêu chuẩn cơ bản giữa chúng.

​

10

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

1. Tổng quan về mạng công nghiệp (2 tiết)

Một số giao thức mạng (protocol)

• Giao thức Transmission Control Protocol (TCP)/
• Giao thức Internet Protocol (IP)
• Giao thức Hypertext Transfer Protocol (HTTP)
• Giao thức File Transfer Protocol (FTP)
• Giao thức Secured Shell (SSH)
• Giao thức Simple Mail Transfer Protocol (SMTP)
• Giao thức Domain Name System (DNS)
• Giao thức Simple Network Management Protocol (SNMP)
• Giao thức Hypertext Transfer Protocol over SSL/TLS (HTTPS)

​

11

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

1. Tổng quan về mạng công nghiệp (2 tiết)

Kiến trúc mạng (Network Architecture):

Là cách nối các máy tính với nhau ra sao và tập hợp các qui tắc, qui ước mà tất cả các thực thể tham gia truyền thông trên mạng phải tuân theo. Gồm 2 thành phần:

Cách nối: Đồ hình mạng (Network Topolopy)

Qui tắc, qui ước: Giao thức mạng (Network Protocol)

​

12

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

1. Tổng quan về mạng công nghiệp (2 tiết)

Một số kiến trúc mạng (Network Architecture):

• LAN (Local Area Network)
• WAN (Wide Area Network)
• MAN (Metropolitan Area Network)
• PAN (Personal Area Network)
• CAN (Campus Area Network)
• 3-Layers Network.
• Spine-Leaf Network.

​

13

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

1. Tổng quan về mạng công nghiệp (2 tiết)

Kiến trúc Client/Server

Mô hình này nhằm khắc phục tình trạng quá tải trên mạng, và mỗi phần mềm xây dựng theo mô hình Client/Server sẽ được chia làm hai phần đó là phần hoạt động trên trạm làm việc gọi là phần phía Client và phần hoạt động trên máy phục vụ gọi là phần phía Server.

​

14

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

1. Tổng quan về mạng công nghiệp (2 tiết)

Kiến trúc ngang hàng (Peer-to-Peer)

Hai hay nhiều máy tính chia sẻ tập tin và truy cập các thiết bị như máy in mà không cần đến máy chủ hay phần mềm máy chủ, đó chính là mô hình mạng ngang hàng.

​

15

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

1. Tổng quan về mạng công nghiệp (2 tiết)

Kiến trúc Master/Slave

Trong phương pháp chủ tớ, một trạm chủ (master) có trách nhiệm chủ động phân chia quyền truy nhập bus cho các trạm tớ (slave). Các trạm tớ đóng vai trò bị động, chỉ có quyền truy nhập bus và gửi tín hiệu đi khi có yêu cầu.

​

16

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

1. Tổng quan về mạng công nghiệp (2 tiết)

Mô hình mạng máy tính

Là hệ thống kết nối nhiều máy tính với nhau thông qua một đường truyền vật lý và được xây dựng trên một kiến trúc mạng cụ thể. Mục đích của việc xây dựng mô hình mạng máy tính nhằm thu thập, trao đổi dữ liệu và chia sẻ tài nguyên cho nhiều máy tính trong 1 hệ thống cùng sử dụng.

17

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

1. Tổng quan về mạng công nghiệp (2 tiết)

Một số mô hình mạng máy tính

Là hệ thống kết nối nhiều máy tính với nhau thông qua một đường truyền vật lý và được xây dựng trên một kiến trúc mạng cụ thể. Mục đích của việc xây dựng mô hình mạng máy tính nhằm thu thập, trao đổi dữ liệu và chia sẻ tài nguyên cho nhiều máy tính trong 1 hệ thống cùng sử dụng.

18

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

1. Tổng quan về mạng công nghiệp (2 tiết)

Mô Hình Mạng Bus

Mô hình mạng Bus là một mô hình mạng rất cơ bản với các thiết bị được kết nối rẽ nhánh từ một đường dây trục giống như trong đấu nối đường dây điện.

19

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

1. Tổng quan về mạng công nghiệp (2 tiết)

Mô Hình Mạng Star

Mô hình mạng sao là mô hình mạng kết nối tới các thiết bị thông qua một bộ kết nối tập trung như Hub hoặc Switch.

20

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

1. Tổng quan về mạng công nghiệp (2 tiết)

Mô Hình Mạng Ring

Mô hình mạng Ring có thể được dùng trong mô hình mạng Token Ring với tốc độ hỗ trợ từ 4Mbps cho tới 16Mbps tuy nhiên có thể sử dụng mô hình mạng Ring trong mạng FDDI (Fiber Distributed Data Interface) với cáp quang để nâng cao tốc độ lên 100Mbps.

21

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

1. Tổng quan về mạng công nghiệp (2 tiết)

Mô Hình Mạng Hub & Spoke

Mô hình mạng Hub & Spoke là mô hình mạng kết nối các khu vực mạng riêng biệt nhằm mục đích giảm các đường WAN thông qua các Sub-Interface của Router.

22

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

1. Tổng quan về mạng công nghiệp (2 tiết)

Mô Hình Mạng Full Mesh

Mô hình mạng Full Mesh là một mô hình mạng mà mỗi thiết bị sẽ kết nối tới toàn bộ thiết bị còn lại, mô hình mạng này đảm bảo tính sẵn sàng và dự phòng cao nhất nhưng chi phí cũng cao nhất. Tổng số đường Link Mesh trong một mô hình sẽ được tính theo công thức (n(n-1))/2 với n là số lượng thiết bị.

​

23

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

1. Tổng quan về mạng công nghiệp (2 tiết)

SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition)

SCADA là một phần mềm hệ thống được sử dụng để giám sát, điều khiển và thu thập thông tin dữ liệu của hệ thống phần cứng. Nó được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy để giám sát và điều khiển các dây chuyền và máy móc sản xuất. Một cách tốt để hiểu hệ thống SCADA là gì và nó có thể được sử dụng ở đâu? thì chúng ta có thể hiểu điều này đơn giản hơn khi tìm hiểu về kim tự tháp tự động hóa.

24

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

1. Tổng quan về mạng công nghiệp (2 tiết)

Câu hỏi mục 1

Bài tập mục 1

25

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

1. Tổng quan về mạng công nghiệp (2 tiết)

Mô hình phân cấp chức năng

​

26

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

1. Tổng quan về mạng công nghiệp (2 tiết)

Mô hình lớp thiết bị

​

27

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

1. Tổng quan về mạng công nghiệp (2 tiết)

Mô hình lớp mạng

​

28

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

1. Tổng quan về mạng công nghiệp (2 tiết)

Các chức năng cơ bản

a. Cấp chấp hành

Các chức năng chính của cấp chấp hành là đo lường, dẫn động và chuyển đổi tín hiệu trong trường hợp cần thiết. Thực tế, đa số các thiết bị cảm biến (sensor) hay chấp hành (actuator) cũng có phần điều khiển riêng cho việc thực hiện đo lường, truyền động được chính xác và nhanh nhạy. Các thiết bị thông minh (smart device) có thể đảm nhận việc xử lý và chuẩn bị thông tin trước khi đưa lên cấp điều khiển.

29

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

1. Tổng quan về mạng công nghiệp (2 tiết)

Các chức năng cơ bản

b. Cấp điều khiển

Nhiệm vụ chính của cấp điều khiển là nhận thông tin từ các bộ cảm biến, xử lý các thông tin theo thuật toán nhất định và truyền đạt lại kết quả xuống các chấp hành. Khi còn điều khiển thủ công, nhiệm vụ đó được người đứng máy trực tiếp đảm nhận qua việc theo dõi các công cụ đo lường, sử dụng kiến thức và kinh nghiệm để thực hiện những thao tác cần thiết như ấn nút đóng/ mở van, điều chỉnh cần gạt, núm xoay…

Cấp điều khiển và cấp chấp hành cũng hay được gọi chung là cấp trường (field level) chính vì các bộ điều khiển, cảm biến và chấp hành được cài đặt trực tiếp tại hiện trường, gần kề với hệ thống kỹ thuật .

30

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

1. Tổng quan về mạng công nghiệp (2 tiết)

Các chức năng cơ bản

c. Cấp điều khiển giám sát

Sử dụng cơ sở dữ liệu để cung cấp dịch vụ về điều khiển giám sát hệ thống điện. Hiển thị trạng thái về quá trình hoạt động của các thiết bị điện, bao gồm hiển thị đồ thị, sự kiện, báo động và báo cáo sản xuất. Thực hiện các điều khiển từ xa của các quá trình như Đóng/Cắt máy cắt, dao cách ly, tiếp địa. Làm thay đổi giá trị của đầu phân áp máy biến thế, đặt giá trị của rơle,…Thực hiện các dịch vụ về truyền số liệu từ bên trong hệ cho đến bên ngoài hệ, hỗ trợ đọc viết số liệu ở trên PLC/RTU, giúp trả lời các bản tin theo yêu cầu của cấp trên về các số liệu hoặc về thao tác.

​

31

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

1. Tổng quan về mạng công nghiệp (2 tiết)

Các chức năng cơ bản

d. Cấp điều hành quá trình

Điều hành quá trình tức là điều khiển và vận hành một quá trình kỹ thuật. Khi đa số các chức năng như đo lường điều khiển, điều chỉnh, bảo trì hệ thống được các cấp cơ sở thực hiện, thì nhiệm vụ của các cấp điều hành quá trình là hỗ trợ người sử dụng trong việc cài đặt ứng dụng, thao tác, theo dõi, giám sát vận hành và xử lý những tình huống bất thường. Khác với các cấp dưới, việc thực hiện các chức năng ở cấp điều hành quá trình thường không đòi hỏi phương tiện, thiết bị phần cứng đặc biệt có giao diện mạng ngoài các máy tính điều hành.

Hiện nay, do nhu cầu tự động hoá tổng thể ở các cấp điều hành sản xuất và quản lý công ty, việc tích hợp hệ thống và loại bỏ các cấp trung gian không cần thiết trong mô hình chức năng trở nên cần thiết.

32

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

1. Tổng quan về mạng công nghiệp (2 tiết)

Các chức năng cơ bản

e. Quản lý 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. Đặc trưng của mạng công ty gần với một mạng viễn thông hoặc một mạng máy tính diện rộng nhiều hơn trên các phương diện phạm vi và hình thức dịch vụ, phương pháp truyền thông và các yêu cầu về kỹ thuật.

Chức năng của mạng công ty là kết nối các máy tính văn phòng của các xí nghiệp, cung cấp các dịch vụ trao đổi thông tin nội bộ và với các khách hàng như thư viện điện tử, thư điện tử, hội thảo từ xa qua điện thoại, hình ảnh, cung cấp dịch vụ truy cập Internet và thương mại điện tử, v.v…

33

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

1. Tổng quan về mạng công nghiệp (2 tiết)

Hệ thống thông tin thời gian thực là khi hệ thống đó điều khiển một vật thể vật lý với một tốc độ phù hợp với sự tiến triển của tiến trình chủ.

Thời gian thực (Real-Time) trong mạng truyền thông công nghiệp là khả năng truyền, xử lý và phản hồi dữ liệu trong một khoảng thời gian giới hạn nhằm đảm bảo hệ thống hoạt động chính xác theo yêu cầu.

Hệ thống thông tin thời gian thực có thể hiểu ngắn gọn 2 từ:

• Chính xác
• Kịp thời

34

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

1. Tổng quan về mạng công nghiệp (2 tiết)

Thời gian thực cứng (Hard Real-Time)

• Hệ thống bắt buộc phải phản hồi trong một khoảng thời gian nhất định.
• Nếu quá thời gian quy định, hệ thống có thể gây lỗi nghiêm trọng hoặc hỏng hóc thiết bị.

Thời gian thực mềm (Soft Real-Time)

• Hệ thống ưu tiên phản hồi nhanh, nhưng không gây hậu quả nghiêm trọng nếu có trễ nhỏ.
• Mất dữ liệu hoặc trễ cao có thể làm giảm hiệu suất, nhưng không gây dừng hệ thống.

35

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

1. Tổng quan về mạng công nghiệp (2 tiết)

Đặc tính thời gian thực

​

36

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

1. Tổng quan về mạng công nghiệp (2 tiết)

• Tính phản ứng: Hệ thống phải phản ứng với các sự kiện xuất hiện vào các thời điểm không biết trước.

​

• Tính nhanh nhạy: Hệ thống phải xử lý thông tin một cách nhanh chóng để có thể đưa ra kết quả phản ứng một cách kịp thời.

​

• Tính đồng thời: Hệ thống phải có khả năng phản ứng và xử lý đồng thời nhiều sự kiện diễn ra.

​

• Tính tiền định: Dự đoán trước được thời gian phản ứng tiêu biểu,thời gian phản ứng chậm nhất cũng như trình tự đưa ra các phản ứng.

37

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

1. Tổng quan về mạng công nghiệp (2 tiết)

Câu hỏi mục 2

Bài tập mục 2

38

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

• Tổng quan về mạng công nghiệp (2 tiết)
• Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)
• Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)
• Chuẩn truyền thông 1 (2 tiết)
• Chuẩn truyền thông 2 (2 tiết)
• Mạng vào ra cơ sở (2 tiết)
• 8. Mạng điều khiển (2 tiết)
• 9. Mạng truyền thông (2 tiết)
• Hệ thống SCADA của EVN (2 tiết)
• Hệ thống SCADA nhà máy sản xuất (2 tiết)
• Phần mềm Tiaportal (2 tiết)
• Thiết kế hệ thống SCADA trên Tiaportal (2 tiết)
• Giới IoT công nghiệp (2 tiết)
• Thiết kế IoT công nghiệp (2 tiết)
• Giao tiếp truyền thông và ôn tập (2 tiết)

39

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

40

Kiến trúc:

​

​

​

​

Master/Slave

Client/Server

​

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

41

Kiến trúc: Master/Slave và Client/Server

Kiến trúc Master/Slave là một mô hình điều khiển trong đó một thực thể (Master) chịu trách nhiệm điều phối và điều khiển một hoặc nhiều thực thể khác (Slave). Các Slave hoạt động dưới sự chỉ đạo của Master và thường không tự quyết định hành động của mình. Mô hình này được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, bao gồm hệ thống điều khiển tự động, cơ sở dữ liệu, hệ thống nhúng, và mạng máy tính.

Kiến trúc Client/Server là một mô hình phổ biến trong hệ thống mạng và ứng dụng phân tán, trong đó Client (khách) gửi yêu cầu đến Server (máy chủ), và Server xử lý yêu cầu rồi gửi lại phản hồi. Đây là mô hình quan trọng trong các hệ thống thông tin, ứng dụng web, và điều khiển từ xa.

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

42

Master/Slave

Một trạm chủ phối hợp hoạt động của nhiều trạm tớ, các trạm tớ có vai trò, nhiệm vụ tương tự như nhau, các trạm tớ có thể giao tiếp trực tiếp, hoặc không.

Vai trò chủ động thuộc về Master

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

43

Master/Slave

Nguyên lý hoạt động

• Master: Là thành phần điều khiển chính, đưa ra lệnh và nhận phản hồi từ các Slave.
• Slave: Là thành phần phụ thuộc, thực thi các lệnh do Master gửi đến mà không có quyền tự quyết định.
• Cơ chế giao tiếp: Thường thông qua các giao thức như I²C, SPI, Modbus, hoặc trong hệ thống phần mềm có thể dùng các cơ chế đồng bộ dữ liệu.

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

44

Master/Slave

• Ứng dụng

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

45

Client/Server

Client server là mô hình mạng máy tính gồm có 2 thành phần chính đó là máy khách (client) và máy chủ (server). Server chính là nơi giúp lưu trữ tài nguyên cũng như cài đặt các chương trình dịch vụ theo đúng như yêu cầu của client. Ngược lại, Client bao gồm máy tính cũng như các loại thiết bị điện tử nói chung sẽ tiến hành gửi yêu cầu đến server.

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

46

Client/Server

Client: Là thiết bị hoặc ứng dụng gửi yêu cầu đến Server (ví dụ: trình duyệt web, ứng dụng di động, phần mềm SCADA).

Server: Là máy chủ chịu trách nhiệm xử lý yêu cầu, truy xuất dữ liệu, thực thi các dịch vụ và trả kết quả về cho Client.

Giao tiếp: Thường sử dụng các giao thức như HTTP, FTP, TCP/IP, WebSocket, MQTT, hoặc Modbus TCP trong hệ thống điều khiển công nghiệp.

​

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

47

Các kiểu liên kết

1️⃣ Liên kết điểm-điểm (Point-to-Point, P2P)

2️⃣ Liên kết đường truyền (Bus Topology)

3️⃣ Liên kết vòng (Ring Topology)

4️⃣ Liên kết sao (Star Topology)

5️⃣ Liên kết lưới (Mesh Topology)

6️⃣ Liên kết hỗn hợp (Hybrid Topology)

​

​

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

48

Liên kết điểm-điểm (Point-to-Point, P2P)

Liên kết điểm - điểm (point-to-point)

​

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

49

Liên kết đường truyền (Bus Topology)

​

Liên kết điểm - nhiều điểm (multi-drop)

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

50

Liên kết vòng (Ring Topology)

​

Liên kết nhiều điểm (multipoint)

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

51

Liên kết sao (Star Topology)

​

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

52

Liên kết lưới (Mesh Topology)

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

53

Liên kết hỗn hợp (Hybrid Topology)

​

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

54

Truy nhập:

• Master/Slave
• Token passing
• Thời gian (TDMA)
• Ngẫu nhiên CSMA/CD

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

55

Truy nhập kiểu: Master/Slave

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

56

Truy nhập kiểu: Master/Slave

🔹 Cơ chế hoạt động:

• Một thiết bị trung tâm (Master) quản lý, cấp quyền truyền cho từng thiết bị Slave theo thứ tự.
• Dùng trong Modbus RTU, Profibus DP, CANopen.

🔹 Ưu điểm:�✔ Độ tin cậy cao, không có xung đột dữ liệu.�✔ Phù hợp cho điều khiển công nghiệp.

🔹 Nhược điểm:�❌ Master có thể trở thành nút thắt cổ chai (bottleneck).�❌ Nếu Master hỏng, toàn bộ mạng dừng hoạt động.

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

57

Truy nhập kiểu: Master/Slave

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

58

Truy nhập kiểu: Token passing

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

59

Truy nhập kiểu: Token passing

🔹 Cơ chế hoạt động:

• Một thiết bị giữ "thẻ bài" (Token) mới được quyền gửi dữ liệu.
• Khi gửi xong, nó chuyển Token cho thiết bị kế tiếp.
• Sử dụng trong PROFIBUS, Token Bus, Token Ring.

🔹 Ưu điểm:�✔ Tránh xung đột dữ liệu.�✔ Đảm bảo độ trễ thấp, thích hợp cho mạng thời gian thực.

🔹 Nhược điểm:�❌ Cần cơ chế quản lý Token.�❌ Nếu Token bị lỗi, toàn mạng có thể dừng hoạt động.

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

60

Truy nhập theo thời gian (Time Division Multiple Access – TDMA)

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

61

Truy nhập theo thời gian (Time Division Multiple Access – TDMA)

🔹 Cơ chế hoạt động:

• Mỗi thiết bị được cấp một khoảng thời gian cụ thể để truyền dữ liệu.
• Dùng trong WirelessHART, Profinet IRT (Isochronous Real-Time), TSN (Time-Sensitive Networking).

🔹 Ưu điểm:�✔ Đảm bảo thời gian thực chặt chẽ.�✔ Loại bỏ xung đột dữ liệu hoàn toàn.

🔹 Nhược điểm:�❌ Khó triển khai, cần đồng bộ thời gian chính xác.�❌ Không linh hoạt khi mở rộng hệ thống.

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

62

Truy nhập kiểu: Ngẫu nhiên (CSMA/CD)

​

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

63

Truy nhập kiểu: CSMA/CD

🔹 Cơ chế hoạt động:

• Thiết bị gửi dữ liệu bất cứ khi nào đường truyền rảnh.
• Nếu có xung đột (collision), thiết bị sẽ dừng, chờ một khoảng thời gian ngẫu nhiên rồi thử lại.
• Được sử dụng trong Ethernet công nghiệp (IEEE 802.3).

🔹 Ưu điểm:�✔ Đơn giản, không cần thiết bị điều phối trung tâm.�✔ Phù hợp với mạng có lưu lượng thấp và không yêu cầu thời gian thực nghiêm ngặt.

🔹 Nhược điểm:�❌ Khi tải mạng cao, số lần xung đột tăng, hiệu suất giảm.�❌ Không đảm bảo thời gian truyền dữ liệu chính xác.

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

Câu hỏi mục 3

Bài tập mục 3

64

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

65

• Định nghĩa lỗi
• Phương pháp chẵn lẻ
• Phương pháp CRC
• Phương pháp nhồi bit

BẢO TOÀN DỮ LIỆU

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

66

• Định nghĩa lỗi

Lỗi là trạng thái dữ liệu nhận được khác với ban đầu

- Phân loại lỗi

+ Lỗi phát hiện được, không sửa được

+ Lỗi phát hiện được nhưng sửa được, và

+ Lỗi không phát hiện được.

- Giải pháp

+ Giải pháp phần cứng

+ Giải pháp phần mềm (xử lý giao thức) => Bảo toàn dữ liệu

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

67

• Định nghĩa lỗi

- Tỉ lệ bit lỗi p là thước đo đặc trưng cho độ nhiễu của kênh truyền dẫn, được tính bằng tỉ lệ giữa số bit bị lỗi trên tổng số bit được truyền đi.

- Tỉ lệ lỗi còn lại R là thông số đặc trưng cho độ tin cậy dữ liệu của một hệ thống truyền thông, sau khi đã thực hiện các biện pháp bảo toàn (kể cả truyền lại trong trường hợp phát hiện ra lỗi).

- Thời gian trung bình giữa hai lần lỗi T_MTBF (MTBF = Mean Time Between Failures): T_MTBF = n/(v*R)

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

68

• Phương pháp chẵn lẻ

-Dãy bit nguyên bản: 1001101

Dãy bit gửi đi: 10011010

Giả sử nhận được 10111010 => Lỗi phát hiện được

Giả sử nhận được 11111010 => Lỗi không phát hiện được

- Hai kiểu parity:

+ Parity chẵn (Even Parity): Tổng số bit 1 trong bức điện cuối cùng phải chẵn

+ Parity lẻ (Odd Parity): Tổng số bit 1 trong bức điện cuối cùng phải lẻ

Khoảng cách Hamming: 2

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

69

• Phương pháp chẵn lẻ

Ví dụ: Khung UART

UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) được sử dụng khá rộng rãi.

Phương pháp kiểm tra parity đơn giản nhưng độ tin cậy kém nên được ứng dụng cho các giao thức có tốc độ truyền dữ liệu chậm hoặc số lượng bit dữ liệu cần kiểm tra ít ví dụ như giao thức UART

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

70

• Phương pháp chẵn lẻ

Ví dụ: Khung UART

2 chiều

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

71

• Phương pháp chẵn lẻ

Bài tập: Cho một mảng dữ liệu hai chiều nhận được là AxB = 4x4 là như hình: sử dụng phương pháp bít chẵn 2 chiều xác định vị trí lỗi A_i (hàng) B_j (cột) và sửa lỗi chúng cho đúng với nguyên bản ban đầu.

p=”1” Nếu tổng bít “1” lẻ, ngược lại

​

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

72

• Phương pháp chẵn lẻ

Trong giao thức truyền thông công nghiệp:

• Modbus RTU: Sử dụng Even/Odd Parity trong chế độ truyền nối tiếp để kiểm tra lỗi khi truyền dữ liệu qua RS-232/RS-485.
• Profibus-DP: Dùng kiểm tra chẵn lẻ cho truyền dữ liệu trên cáp nối tiếp hoặc không dây.
• CAN Bus (Controller Area Network): Dùng phương pháp chẵn lẻ trong lớp vật lý để phát hiện lỗi trong khung dữ liệu.

Trong hệ thống SCADA/DCS:

• Chuẩn RS-232/RS-485 với kiểm tra chẵn lẻ để phát hiện lỗi dữ liệu khi truyền giữa PLC và trung tâm điều khiển.

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

73

Phương pháp chẵn lẻ

​

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

74

Phương pháp chẵn lẻ

Kiểm tra dữ liệu nhận được có lỗi hay không

Một hệ thống truyền dữ liệu sử dụng Even Parity. Dữ liệu nhận được như sau:

1. 1010111
2. 11010010
3. 00001110
4. 11100001
5. 101010101

Câu hỏi:

• Dữ liệu nào bị lỗi?
• Nếu có lỗi, hãy giải thích lý do.

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

75

• Phương pháp Kiểm dư chu trình CRC (Cyclic Redundancy Check)

CRC là một loại mã phát hiện lỗi. Cách tính toán của nó giống như phép toán chia số dài trong đó thương số được loại bỏ và số dư là kết quả, điểm khác biệt ở đây là sử dụng cách tính không nhớ (carry-less arithmetic) của một trường hữu hạn. Độ dài của số dư luôn nhỏ hơn hoặc bằng độ dài của số chia, do đó số chia sẽ quyết định độ dài có thể của kết quả trả về. Định nghĩa đối với từng loại CRC đặc thù quyết định số chia nào được sử dụng, cũng như nhiều ràng buộc khác.

CRC (Cyclic Redundancy Code) là một phương pháp phổ biến có độ tin cậy cao hơn nhiều so với sử dụng bi parity. CRC được ứng dụng trong nhiều giao thức có khối lượng dữ liệu truyền lớn hoặc tốc độ truyền dữ liệu cao như CAN, Ethernet, giao tiếp RF 15693,

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

76

• Phương pháp Kiểm dư chu trình CRC (Cyclic Redundancy Check)

Nguyên tắc thực hiện

- Hai bên qui ước một “đa thức phát” G bậc n, ví dụ x³+x+1 tương ứng với dãy bit {1011}.

- Dãy bit mang thông tin nguồn I được thêm vào n bit 0 và coi như một đa thức nhị phân P.

Lấy P chia cho G

- Phần dư R (lấy n bit) của phép chia được thay thế vào chỗ của n chữ 0 bổ sung trong P, ta được D, tức là ta có D = P

“Bản chất CRC là Phép XOR lần lượt từ trái sang phải”

​

​

​

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

77

• Phương pháp Kiểm dư chu trình CRC

Các bước tính toán CRC:

1. Chọn một đa thức sinh (Generator Polynomial - G(x)) phù hợp với độ dài dữ liệu.
2. Mở rộng dữ liệu bằng cách thêm số bit 0 bằng với bậc của đa thức sinh.
3. Chia dữ liệu mở rộng cho đa thức sinh bằng phép chia nhị phân không dư (XOR).
4. Lấy phần dư làm mã CRC và ghép vào dữ liệu gốc.
5. Bên nhận thực hiện lại phép chia để kiểm tra phần dư:
• Nếu phần dư = 0 → Không có lỗi.
• Nếu phần dư ≠ 0 → Dữ liệu bị lỗi

​

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

78

• Phương pháp Kiểm dư chu trình CRC (Cyclic Redundancy Check)

- Đa thức (polynomial) là x³ + x + 1 đa thức được viết dưới dạng nhị phân khi thực hiện phép tính, là đa thức bậc ba nên sẽ có 4 hệ số (1x³ + 0x² + 1x + 1). G={1011}

Dãy số đầu vào: I={11010011101100}

P={11010011101100 000} Đã thêm vào bên phải dãy 3 bit 0

​

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

79

• Phương pháp Kiểm dư chu trình CRC

11010011101100 000

1011

--------------------------

01100011101100 000 (--> Lại đưa vào đầu vào của phép tính tt)

1011

--------------------------

0011111101100 000

……………………

​

​

​

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

80

• Phương pháp Kiểm dư chu trình CRC

Cuối cùng

00000000000101 000 <--- Kết quả của phép nhân

101 1 <--- Số chia

------------------

00000000000000 100 <--- Số dư (3 bits)

KL: Số dư 100 khác 0 thì dữ liệu nhận được là Lỗi

​

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

81

Ví dụ: Giả sử truyền dữ liệu 101100 với đa thức sinh G(x) = 1101. Vì đa thức sinh có bậc 3, ta thêm 3 bit 0 vào cuối dữ liệu:

css 101100000 (Dữ liệu mở rộng Ta thực hiện phép chia 101100000 ÷ 1101 (dùng XOR thay cho phép trừ).

​

​

​

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

82

Ví dụ: Phần dư cuối cùng là 011 → Đây là giá trị CRC cần gửi kèm theo dữ liệu.

Gửi dữ liệu + CRC

Chuỗi dữ liệu hoàn chỉnh được gửi đi:

101100011

Bên nhận thực hiện phép chia lại, nếu phần dư = 0 thì dữ liệu không có lỗi.

​

​

​

​

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

83

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

84

Ứng dụng CRC trong mạng công nghiệp

CRC được sử dụng trong nhiều giao thức truyền thông công nghiệp để phát hiện lỗi:

• Modbus RTU: CRC-16 để kiểm tra lỗi khi truyền dữ liệu.
• Profibus-DP: CRC-8 để đảm bảo tính toàn vẹn của khung dữ liệu.
• CAN Bus (Controller Area Network): CRC-15 để kiểm tra lỗi trong gói tin.
• Ethernet (IEEE 802.3): CRC-32 để bảo vệ khung dữ liệu.
• USB & SD Card: CRC-16/CRC-32 để phát hiện lỗi khi truyền dữ liệu.

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

85

• Phương pháp Nhồi bít

Nguyên tắc thực hiện:

Bên gửi: Nếu trong dữ liệu có n bits 1 đứng liền nhau thì thêm một bit 0 vào ngay sau đó. Như vậy trong dãy bit được chuyển đi không thể xuất hiện n+1 bits 1 đi liền nhau.

Bên nhận: Nếu phát hiện thấy n bits 1 liền nhau mà bit tiếp theo là 0 thì được tách ra, còn nếu là bit 1 thì dữ liệu chắc chắn bị lỗi.

​

​

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

86

• Phương pháp Nhồi bít

Ví dụ về Nhồi Bit

Dữ liệu gốc: 0111110111111011. ữ liệu sau khi nhồi bit (Bit Stuffing applied):

0111110**0**111110**0**11

Hai bit ‘0’ đã được nhồi vào để tránh trùng với mẫu điều khiển.

Khi nhận dữ liệu, hệ thống loại bỏ các bit nhồi:

0111110111111011 (Khôi phục dữ liệu gốc)

​

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

87

• Phương pháp Nhồi bít

​

􀂃 Ví dụ với n = 5 (như ở CAN-Bus):

+ Thông tin nguồn I = 0111111

+ Thông tin gửi đi D = 01111101

+ Nếu thông tin nhận được D' = 01111101, bên nhận có thể coi xác suất cao không có lỗi

+ Nếu thông tin nhận được D' = 11111101, qua mẫu bit đặc biệt bên nhận sẽ phát hiện ra lỗi.

Bài tập:

Phương pháp Nhồi bit (Bit stuffing) với n =5 hãy xác định thông tin

nhận được sau không bị lỗi. Biết thông tin nguồn: 00111111001

​

​

​

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

88

• Phương pháp Nhồi bít

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

89

MÃ HOÁ DỮ LIỆU

Phương pháp NRZ và RZ

Phương pháp Mã Manchester

Phương pháp Mã AFP (Alternate Flanked Pulse)

Phương pháp Mã FSK (frequency shift keying)

​

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

90

Phương pháp NRZ và RZ

- NRZ (Non-return to Zero), RZ (Return to Zero)

- Các tính chất:

+ Tần số thấp, dải tần rộng

+ Kém bền vững với nhiễu

+ Tồn tại dòng một chiều

+ Không mang thông tin đồng bộ nhịp

- Ứng dụng: Phổ biến nhất, Profibus-DP, Interbus

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

91

Phương pháp Mã Manchester

- Các tính chất:

+ Tần số cao hơn NRZ, dải tần không hẹp

+ Khá bền vững với nhiễu, không có khả năng phối hợp nhận biết lỗi

+ Triệt tiêu dòng một chiều, khả năng đồng tải nguồn

+ Mang thông tin đồng bộ nhịp

- Ứng dụng: Khá phổ biến, vd Ethernet, Profibus-PA, Foundation Fieldbus

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

92

Mã AFP (Alternate Flanked Pulse)

- Các tính chất:

+ Tần số thấp nhất, dải tần hẹp nhất

+ Khá bền vững với nhiễu, có khả năng phối hợp nhận biết lỗi

+ Tồn tại dòng một chiều

+ Không mang thông tin đồng bộ nhịp

- Ứng dụng: AS-Interface

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

93

Mã FSK (frequency shift keying)

- Các tính chất:

+ Tần số cao (truyền tải dải mang), dải tần hẹp

+ Đặc biệt bền vững với nhiễu, có khả năng phối hợp nhận biết lỗi

+ Triệt tiêu dòng một chiều, có khả năng đồng tải nguồn

+ Mang thông tin đồng bộ nhịp

- Ứng dụng: HART, Powerline Communication

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

94

So sánh các phương pháp Mã hoá: Bài tập hãy thực hiện mã hoá dãy dữ liệu sau bằng tất cả các phương pháp

I= 11011000100001

​

​

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

2. Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)

Câu hỏi mục 4

Bài tập mục 4

95

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

• Tổng quan về mạng công nghiệp (2 tiết)
• Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)
• Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)
• Chuẩn truyền thông 1 (2 tiết)
• Chuẩn truyền thông 2 (2 tiết)
• Mạng vào ra cơ sở (2 tiết)
• 8. Mạng điều khiển (2 tiết)
• 9. Mạng truyền thông (2 tiết)
• Hệ thống SCADA của EVN (2 tiết)
• Hệ thống SCADA nhà máy sản xuất (2 tiết)
• Phần mềm Tiaportal (2 tiết)
• Thiết kế hệ thống SCADA trên Tiaportal (2 tiết)
• Giới IoT công nghiệp (2 tiết)
• Thiết kế IoT công nghiệp (2 tiết)
• Giao tiếp truyền thông và ôn tập (2 tiết)

​

96

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

97

TRUYỀN DẪN

• Truyền dẫn đơn cực
• Truyền dẫn đối xứng

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

98

• Truyền dẫn đơn cực

Tiết kiệm dây dẫn

Khả năng kháng nhiễu kém (nhiễu ngoại, nhiễu xuyên âm - crosstalk, chênh lệch điện áp đất)

Phải sử dụng mức tín hiệu cao

Tốc độ truyền kém

Khoảng cách truyền ngắn

• Ứng dụng chủ yếu:

Ghép nối PC-PC, PC-Modem

Ghép nối PC-PLC

Ghép nối PC hoặc PLC với các thiết bị đo, thiết bị thu thập dữ liệu, ...

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

99

• Truyền dẫn đơn cực

Phương thức truyền dẫn không đối xứng

Mức logic 1 (-15V đến -3V) ; logic 0 (3V đến 15V)

Tốc độ truyền tối đa 19.2kBd

Chế độ làm việc là hai chiều toàn phần (full-duplex)

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

100

• Truyền dẫn đơn cực

​

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

101

• Truyền dẫn đơn cực

VD1: Xác định tín hiệu truyền đi

Dãy bit cần truyền: 10110010

Chúng ta sẽ gán mức điện áp phù hợp cho từng bit (giả sử lấy -10V cho logic 1 và +10V cho logic 0).

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

102

• Truyền dẫn đơn cực

Bài tập 1: Một hệ thống truyền thông sử dụng phương thức truyền dẫn đơn cực có tốc độ truyền tối đa 19.2 kBd (1 bit/symbol).

a) Tính thời gian cần thiết để truyền một ký tự (giả sử mỗi ký tự có 8 bit, không tính bit kiểm soát).� b) Nếu hệ thống truyền một chuỗi 500 ký tự, hãy tính thời gian cần thiết để truyền toàn bộ dữ liệu.

​

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

103

• Truyền dẫn đơn cực

Bài tập 1:

Thời gian truyền một ký tự

• Tốc độ truyền: 19.2 kBd → nghĩa là có thể truyền 19,200 bit mỗi giây.
• Mỗi ký tự có 8 bit.
• Thời gian truyền một ký tự

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

104

• Truyền dẫn đơn cực

Bài tập 1:

Thời gian truyền 500 ký tự

• Mỗi ký tự mất 0.4167 ms để truyền.
• Tổng thời gian để truyền 500 ký tự

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

105

• Truyền dẫn đơn cực

Bài tập 2: Tính tốc độ truyền dữ liệu

• Một hệ thống truyền thông sử dụng phương thức truyền dẫn đơn cực có tốc độ truyền tối đa 9600 baud (1 bit/symbol).
• a) Tính thời gian cần thiết để truyền một ký tự.
• Một gói gồm 8 bít Data + 1 Bit Start + 1 Bit Stop.� b) Nếu hệ thống truyền một chuỗi 1000 ký tự, hãy tính thời gian cần thiết để truyền toàn bộ dữ liệu.

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

106

• Truyền dẫn đối xứng

Không tiết kiệm dây dẫn lắm

Khả năng kháng nhiễu tốt

Có thể sử dụng mức tín hiệu thấp

Tốc độ truyền cao

Khoảng cách truyền lớn

RS-422, RS-485,

MBP (IEC-611582)

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

107

• Truyền dẫn đối xứng

Phương thức truyền dẫn chênh lệch đối xứng

Chế độ truyền chủ yếu là hai chiều gián đoạn

Ghép nối nhiều điểm, số trạm tối đa/đoạn mạng là 32

Tốc độ truyền cao (có thể tới > 10Mbps)

Khoảng cách truyền lớn (có thể tới 1200m)

Có thể dùng tới 3 bộ lặp (4 đoạn mạng)

Trở đầu cuối: 100 hoặc 120 Ohm

Ghép nối PLC-PLC

​

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

108

• Truyền dẫn đối xứng

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

109

• Truyền dẫn đối xứng

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

110

• Truyền dẫn đối xứng

1. Bộ chuyển đổi RS-232/RS422/RS485
2. Bộ chuyển đổi Ethernet-RS232/422/RS485
3. Card chuyển đổi PCI-COM
4. Bộ chuyển đổi USB-COM

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

111

• Truyền dẫn đối xứng

Ví dụ: Tính khoảng cách truyền

Một hệ thống truyền thông sử dụng RS-485 với tốc độ truyền 500 kBd. Theo lý thuyết, RS-485 có thể truyền xa 1200m ở tốc độ 100 kBd, nhưng khoảng cách giảm khi tốc độ tăng.

Biết rằng khi tốc độ truyền tăng gấp đôi, khoảng cách giảm một nửa.

a) Tính khoảng cách truyền tối đa khi tốc độ truyền là 500 kBd.� b) Nếu cần truyền dữ liệu ở khoảng cách 600m, tốc độ tối đa có thể đạt bao nhiêu?

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

112

• Truyền dẫn đối xứng

Ví dụ: Khoảng cách tối đa khi tốc độ 500 kBd

• Tốc độ 500 kBd gấp 5 lần tốc độ 100 kBd.
• Do đó, khoảng cách giảm xuống:

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

113

• Truyền dẫn đối xứng

Ví dụ: Nếu truyền 600m, tốc độ tối đa là bao nhiêu?

• Từ 1200m xuống 600m, khoảng cách giảm một nửa.
• Tốc độ có thể tăng gấp đôi:

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

114

• Truyền dẫn đối xứng

Bài tập: Tính khoảng cách truyền

Một hệ thống truyền thông sử dụng RS-485. Theo lý thuyết, RS-485 có thể truyền xa 1200m ở tốc độ 100 kBd. Biết rằng khi tốc độ truyền tăng gấp đôi, khoảng cách giảm một nửa.

a) Tính khoảng cách truyền tối đa khi tốc độ truyền là 2MBd.� b) Nếu cần truyền dữ liệu ở khoảng cách 60m, tốc độ tối đa có thể đạt bao nhiêu?

​

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

115

Cáp đồng trục

​

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

116

Dây đôi xoắn

Hai loại: Shielded TP, Unshielded TP

Hạng chất lượng 1-5 hoặc D-A (IEC 61158-2), hạng 5 có thể cho tốc độ truyền 100Mbit/s (Fast Ethernet 100BASE-TX). Cáp đồng trục (Coaxial Cable)

􀂃 Tốc độ truyền tối đa: 1-2 Gbit/s

􀂃 Chất lượng cao

􀂃 Lắp đặt phức tạp

􀂃 Sử dụng chủ yếu ở mạng cấp cao (Ethernet, ControlNet)

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

117

Cáp quang

​

Sợi đa chế độ (Multimode Fiber, MMF): <= Gbit/s * km.

đơn chế độ (Single-Mode Fiber, SMF): trăm Gbit/s * km.

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

118

Vô tuyến

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

119

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

Câu hỏi mục 5

Bài tập mục 5

120

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

121

Khái niệm (protocol):

Là quy tắc giao tiếp (tiêu chuẩn giao tiếp) giữa hai hệ thống giúp chúng hiểu và trao đổi dữ liệu được với nhau.

​

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

122

1. Giao thức truyền thông nối tiếp (Serial Communication Protocols)

• UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter)
• RS-232
• RS-422
• RS-485
• SPI (Serial Peripheral Interface)
• I²C (Inter-Integrated Circuit)
• CAN (Controller Area Network)

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

123

2. Giao thức truyền thông công nghiệp (Industrial Communication Protocols)

• Modbus (RTU, ASCII, TCP)
• PROFIBUS
• PROFINET
• EtherCAT
• DeviceNet
• HART (Highway Addressable Remote Transducer Protocol)
• DNP3 (Distributed Network Protocol 3)
• ​

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

124

3. Giao thức mạng máy tính (Computer Network Protocols)

• Ethernet (IEEE 802.3)
• IP (Internet Protocol)
• TCP (Transmission Control Protocol)
• UDP (User Datagram Protocol)
• HTTP/HTTPS (HyperText Transfer Protocol Secure)
• FTP/SFTP (File Transfer Protocol/Secure FTP)

​

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

125

4. Giao thức truyền thông không dây (Wireless Communication Protocols)

• Wi-Fi (IEEE 802.11)
• Bluetooth (IEEE 802.15.1)
• Zigbee (IEEE 802.15.4)
• LoRaWAN (Long Range Wide Area Network)
• NFC (Near Field Communication)
• IRF

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

126

Mô hình OSI là một mô hình tham chiếu do ISO (International Organization for Standardization) phát triển để chuẩn hóa giao tiếp giữa các thiết bị mạng. Mô hình gồm 7 tầng, mỗi tầng có chức năng riêng biệt và hoạt động theo nguyên tắc đóng gói và truyền dữ liệu theo lớp.

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

127

Mô hình OSI

• So sánh, đối chiếu các hệ thống truyền thông với nhau
• Tìm hiểu một hệ thống truyền thông
• Liên kết giữa các thiết bị/hệ thống với nhau
• Phát triển một hệ thống truyền thông mới

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

128

1. Tầng vật lý (Physical Layer)

🔹 Chức năng:

• Truyền dữ liệu dưới dạng tín hiệu điện, sóng radio hoặc tín hiệu quang qua cáp mạng, sóng vô tuyến.
• Quy định điện áp, tốc độ truyền, kiểu kết nối (RJ45, USB, cáp quang,...).
• Không kiểm soát lỗi, chỉ truyền tín hiệu.

🔹 Giao thức & công nghệ:

• Ethernet (IEEE 802.3)
• Wi-Fi (IEEE 802.11)
• Bluetooth, Zigbee, LoRaWAN
• RS-232, RS-485, CAN bus

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

129

2. Tầng liên kết dữ liệu (Data Link Layer)

🔹 Chức năng:

• Định dạng dữ liệu thành frame và kiểm soát truy cập phương tiện truyền dẫn (MAC - Medium Access Control).
• Phát hiện và sửa lỗi cục bộ.

🔹 Giao thức:

• Ethernet (MAC, LLC - Logical Link Control)
• PPP (Point-to-Point Protocol)
• HDLC (High-Level Data Link Control)
• Frame Relay

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

130

3. Tầng mạng (Network Layer)

🔹 Chức năng:

• Định tuyến dữ liệu từ nguồn đến đích thông qua nhiều mạng khác nhau.
• Quản lý địa chỉ IP, chuyển đổi địa chỉ.

🔹 Giao thức:

• IP (Internet Protocol - IPv4, IPv6)
• ICMP (Internet Control Message Protocol)
• ARP (Address Resolution Protocol)
• OSPF, RIP, BGP (Giao thức định tuyến)

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

131

4. Tầng vận chuyển (Transport Layer)

🔹 Chức năng:

• Đảm bảo dữ liệu được truyền chính xác, đúng thứ tự và không bị lỗi.
• Hỗ trợ cơ chế kiểm soát luồng, phục hồi lỗi.

🔹 Giao thức:

• TCP (Transmission Control Protocol) - Kết nối, đáng tin cậy.
• UDP (User Datagram Protocol) - Không kết nối, nhanh nhưng không đảm bảo dữ liệu.
• SCTP (Stream Control Transmission Protocol)

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

132

5. Tầng phiên (Session Layer)

🔹 Chức năng:

• Thiết lập, duy trì và kết thúc phiên giao tiếp giữa hai thiết bị.
• Quản lý các phiên đồng thời giữa nhiều ứng dụng.

🔹 Giao thức:

• NetBIOS, RPC (Remote Procedure Call)
• SOCKS (Socket Secure)

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

133

6. Tầng trình diễn (Presentation Layer)

🔹 Chức năng:

• Chuyển đổi, mã hóa và nén dữ liệu để đảm bảo tính tương thích giữa các hệ thống.
• Mã hóa bảo mật (SSL, TLS).

🔹 Giao thức:

• SSL/TLS (Secure Sockets Layer / Transport Layer Security)
• JPEG, GIF (nén ảnh), MP3 (nén âm thanh)
• ASCII, Unicode (chuyển đổi ký tự)

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

134

7. Tầng ứng dụng (Application Layer)

🔹 Chức năng:

• Cung cấp giao diện cho ứng dụng và người dùng cuối giao tiếp với mạng.
• Hỗ trợ các dịch vụ mạng như web, email, truyền file.

🔹 Giao thức:

• HTTP/HTTPS (Web)
• FTP/SFTP (Truyền file)
• SMTP/IMAP/POP3 (Email)
• DNS (Hệ thống phân giải tên miền)
• MQTT, CoAP (IoT Communication Protocols)

​

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

135

Bài tập: Phân tích truyền thông giữa các thiết bị trong một hệ thống tự động hóa. Một hệ thống giám sát mực nước trong đập ngăn mặn sử dụng các thiết bị sau:

• Cảm biến đo mực nước gửi dữ liệu mỗi 5 giây.
• Bộ điều khiển trung tâm (PLC) nhận dữ liệu từ cảm biến và điều khiển cửa đập.
• Máy tính giám sát từ xa hiển thị dữ liệu cho người vận hành.

Hệ thống có thể sử dụng hai phương thức truyền thông:

1. RS-485 (truyền đối xứng, có dây, khoảng cách xa, tốc độ 10 Mbps).
2. Wi-Fi (truyền không dây, tốc độ cao, nhưng dễ nhiễu, khoảng cách tối đa 100m).

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

136

Bài tập: Phân tích ưu nhược điểm của RS-485 và Wi-Fi

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

137

Bài tập: Lựa chọn phương thức phù hợp

Vì hệ thống giám sát mực nước trong đập, nên có những yêu cầu sau:� ✔ Truyền xa (>100m) → Wi-Fi không đáp ứng được.� ✔ Chống nhiễu tốt (do môi trường ngoài trời, gần nguồn điện công suất lớn) → RS-485 chống nhiễu tốt hơn.� ✔ Độ ổn định cao (tránh mất kết nối khi điều khiển cửa đập) → RS-485 ít bị gián đoạn hơn Wi-Fi.

💡 Kết luận: Chọn RS-485 vì truyền xa, ổn định, chống nhiễu tốt.

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

138

Bài tập: Xác định tầng OSI của các giao thức sử dụng

• RS-485 hoạt động ở tầng Vật lý (Layer 1): Chỉ định mức điện áp trên dây dẫn.
• Giao thức Modbus RTU chạy trên RS-485 → Tầng Liên kết dữ liệu (Layer 2).
• Máy tính giám sát dùng phần mềm hiển thị dữ liệu → Tầng Ứng dụng (Layer 7).

​

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

139

Giao thức TCP/IP

TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) là một bộ giao thức truyền thông giúp các thiết bị kết nối và trao đổi dữ liệu trên Internet hoặc mạng nội bộ.

🔹 TCP (Transmission Control Protocol):

• Kiểm soát việc truyền dữ liệu, đảm bảo dữ liệu đến đúng thứ tự, không bị mất.
• Thiết lập kết nối trước khi truyền dữ liệu.
• Phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu độ tin cậy cao như truy cập web, gửi email, truyền file (FTP).

🔹 IP (Internet Protocol):

• Định tuyến và phân phối dữ liệu giữa các thiết bị trong mạng.
• Dùng địa chỉ IP để xác định thiết bị gửi và nhận dữ liệu.

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

140

Giao thức TCP/IP

​

Trình bày ý nghĩa 5 lớp:

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

141

Giao thức TCP/IP

Cách TCP/IP hoạt động

🔹 Bước 1: Dữ liệu được tạo ra từ ứng dụng (ví dụ: bạn nhập địa chỉ web trong trình duyệt).�🔹 Bước 2: TCP chia dữ liệu thành các gói tin (packets) và đánh số thứ tự.�🔹 Bước 3: IP định tuyến các gói tin qua mạng đến đích.�🔹 Bước 4: TCP tại máy nhận kiểm tra dữ liệu, ghép các gói tin lại đúng thứ tự.�🔹 Bước 5: Dữ liệu được hiển thị đúng trên trình duyệt của bạn.

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

142

Giao thức TCP/IP

✅ Tầng Ứng Dụng:

• HTTP/HTTPS: Truy cập web.
• FTP/SFTP: Truyền file.
• SMTP/POP3/IMAP: Gửi và nhận email.
• DNS: Phân giải tên miền thành địa chỉ IP.

✅ Tầng Giao Vận:

• TCP: Đáng tin cậy, có kiểm tra lỗi, dùng cho web, email, FTP.
• UDP: Nhanh hơn, không kiểm tra lỗi, dùng cho video trực tuyến, VoIP, game online.

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

143

Giao thức TCP/IP

✅ Tầng Internet:

• IP (IPv4, IPv6): Định tuyến dữ liệu.
• ICMP: Kiểm tra lỗi, ví dụ: lệnh ping.
• ARP: Chuyển đổi địa chỉ IP thành địa chỉ MAC.

✅ Tầng Mạng Vật Lý:

• Ethernet, Wi-Fi: Kết nối vật lý.
• PPP, LTE, 5G: Truyền dữ liệu qua mạng di động.

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

144

ví dụ: Một công ty có một máy chủ web đặt tại địa chỉ IP 192.168.1.10 và một máy tính khách có địa chỉ IP 192.168.1.20 trong cùng một mạng nội bộ.

• Khi người dùng trên máy tính khách nhập http://192.168.1.10 vào trình duyệt, máy tính sẽ gửi yêu cầu đến máy chủ web để tải trang web.
• Hệ thống sử dụng giao thức TCP/IP để đảm bảo dữ liệu được truyền đi chính xác.

Yêu cầu:� a) Xác định tầng OSI mà các giao thức TCP/IP hoạt động trong quá trình truyền dữ liệu.� b) Mô tả chi tiết quá trình truyền dữ liệu từ máy khách đến máy chủ theo mô hình TCP/IP.

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

145

Bài tập: Xác định tầng OSI của các giao thức TCP/IP

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

146

Bài tập: Quá trình truyền dữ liệu từ máy khách đến máy chủ theo mô hình TCP/IP

​

Bước 1: Máy khách gửi yêu cầu HTTP

• Người dùng nhập http://192.168.1.10 vào trình duyệt.
• Trình duyệt sử dụng giao thức HTTP (Tầng 7 - Ứng dụng) để tạo yêu cầu GET để lấy dữ liệu trang web.

Bước 2: TCP chia nhỏ dữ liệu

• HTTP gửi yêu cầu đến TCP (Tầng 4 - Giao vận).
• TCP chia dữ liệu thành các gói tin và đánh số thứ tự.

​

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

147

Bài tập:

Bước 3: IP định tuyến gói tin

• TCP chuyển gói tin xuống IP (Tầng 3 - Mạng).
• IP gắn địa chỉ nguồn (192.168.1.20) và đích (192.168.1.10).

Bước 4: Gửi qua mạng Ethernet hoặc Wi-Fi

• IP truyền dữ liệu xuống Ethernet/Wi-Fi (Tầng 2 - Liên kết dữ liệu) để gửi qua mạng.
• Dữ liệu truyền qua Tầng 1 - Vật lý dưới dạng xung điện hoặc sóng vô tuyến.

Bước 5: Máy chủ web nhận và phản hồi

• Máy chủ web 192.168.1.10 nhận dữ liệu, xác nhận bằng TCP.
• HTTP trên máy chủ xử lý yêu cầu và gửi trang web về máy khách theo quy trình ngược lại.

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)

Câu hỏi mục 6

Bài tập mục 6

148

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

• Tổng quan về mạng công nghiệp (2 tiết)
• Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)
• Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)
• Modbus và Profibus (2 tiết)
• Profinet - Ethernet (2 tiết)
• Mạng vào ra cơ sở (2 tiết)
• Mạng điều khiển (2 tiết)
• Mạng truyền thông (2 tiết)
• Hệ thống SCADA của EVN (2 tiết)
• Hệ thống SCADA nhà máy sản xuất (2 tiết)
• Phần mềm Tiaportal (2 tiết)
• Thiết kế hệ thống SCADA trên Tiaportal (2 tiết)
• Giới IoT công nghiệp (2 tiết)
• Thiết kế IoT công nghiệp (2 tiết)
• Giao tiếp truyền thông và ôn tập (2 tiết)

149

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Profibus

PROFIBUS (Process Field Bus) là một chuẩn truyền thông công nghiệp ra đời tại Đức năm 1989. Nó cho phép các thiết bị trong hệ thống tự động hóa (PLC, HMI, cảm biến, cơ cấu chấp hành, biến tần…) trao đổi dữ liệu qua cùng một đường truyền.

​

150

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Profibus

Đặc điểm chính

• Chuẩn mở: Không phụ thuộc vào một hãng sản xuất.
• Tốc độ truyền: từ 9,6 kbps đến 12 Mbps.
• Kiểu truyền: Dựa trên RS-485 (dây xoắn đôi) hoặc quang học.
• Cấu trúc mạng: dạng bus, cây, hoặc sao.
• Chuẩn hóa quốc tế: IEC 61158 và IEC 61784.
• Nó hoạt động theo cơ chế Master–Slave:
1. Master (PLC, PC, DCS) điều khiển giao tiếp.
2. Slave (I/O module, biến tần, cảm biến, cơ cấu chấp hành) phản hồi dữ liệu

151

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Profibus

Các loại PROFIBUS

• PROFIBUS-DP (Decentralized Peripherals):� Dùng để kết nối PLC với thiết bị phân tán tốc độ cao (biến tần, I/O, cảm biến). Đây là loại phổ biến nhất trong nhà máy.
• PROFIBUS-PA (Process Automation):� Dùng trong công nghiệp quá trình (hóa chất, dầu khí, dược phẩm). Cho phép truyền cả dữ liệu và nguồn điện trên cùng đường bus.
• PROFIBUS-FMS (Fieldbus Message Specification):� Phiên bản đầu tiên, ít dùng trong thực tế vì tốc độ thấp hơn.

​

152

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Cấu hình mạng PROFIBUS trong thực tế

• Phần cứng:
• Dùng cáp RS-485 dạng xoắn đôi có chống nhiễu (shielded twisted pair).
• Đầu nối 9 chân (DB9) hoặc cổng tròn M12.
• Cần điện trở kết thúc (terminator 220Ω) ở hai đầu bus để chống phản xạ tín hiệu.
• Số nút: Tối đa 126 thiết bị trên một đường bus.
• Chiều dài cáp:
• 1200m ở 9.6 kbps
• 100m ở 12 Mbps (có thể mở rộng bằng repeater).

153

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Lưu ý khi làm việc thực tế profibus

• Luôn kiểm tra termination resistor bật đúng ở hai đầu bus.
• Dùng cáp đạt chuẩn màu tím (violet PROFIBUS cable) để chống nhiễu tốt.
• Khi mở rộng hệ thống, nhớ kiểm tra tốc độ baudrate vì ảnh hưởng đến chiều dài cáp.
• File GSD của thiết bị phải đúng phiên bản, nếu không PLC sẽ không nhận dạng Slave.

154

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Thực hành cấu hình PROFIBUS-DP (thông dụng nhất)

1. Chuẩn bị thiết bị:
• PLC (ví dụ: Siemens S7-300/400, S7-1200/1500 có module DP).
• Biến tần/remote I/O hỗ trợ PROFIBUS-DP.
• Cáp PROFIBUS + đầu nối.
2. Đặt địa chỉ (Address) cho Slave:
• Thường đặt bằng DIP switch trên thiết bị.
• Địa chỉ nằm trong khoảng 0–126 (không trùng nhau).

155

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Thực hành cấu hình PROFIBUS-DP (thông dụng nhất)

3. Cấu hình trong phần mềm (Step7, TIA Portal, v.v.):

• Khai báo mạng PROFIBUS với tốc độ truyền (baudrate).
• Thêm thiết bị Slave bằng file GSD (General Station Description) do nhà sản xuất cung cấp.
• Chọn đúng module I/O (digital, analog, motor control…).

4. Tải cấu hình xuống PLC và kiểm tra:

• Nếu cấu hình đúng, đèn SF (System Fault) trên PLC và thiết bị Slave sẽ tắt.
• Có thể online monitoring để xem dữ liệu trao đổi.

156

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Bài tập kết nối Profibus giữa PLC và biến tần G120

1. Kết nối phần cứng

2. Cấu hình phần mềm trong TIA Portal

3. Cài đặt thông số biến tần

4. Mapping dữ liệu Profibus

5. Lập trình PLC điều khiển qua Profibus

157

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Bước 1. Kết nối phần cứng

• Cấp nguồn: nối biến tần G120 vào nguồn 3 pha 380V, đầu ra biến tần nối với động cơ 3 pha.�
• Truyền thông: sử dụng cáp Profibus DP (màu tím) kết nối cổng Profibus của PLC S7-1200 (hoặc S7-1500 có module Profibus Master) với cổng Profibus của biến tần G120.�
• Trên dây Profibus có terminator ở hai đầu để chống nhiễu và đảm bảo kết nối.

158

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Bước 2. Cấu hình phần mềm trong TIA Portal

1. Tạo Project mới và thêm PLC S7-1200.
2. Trong mục Add new device → Drives → SINAMICS G120 → Control Unit CU240B-2DP, chọn phiên bản phù hợp (VD: V4.7.3).
3. Kéo module biến tần G120 vào phần Devices & Networks.
4. Kết nối cổng Profibus của PLC với cổng Profibus của biến tần.
5. Đặt địa chỉ Profibus (DP Address) cho biến tần (ví dụ: 3) và PLC Master (ví dụ: 2).

​

159

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Bước 3. Cài đặt thông số biến tần

• Dùng phần mềm TIA Portal với Comissioning Wizard để cấu hình biến tần.
• Các thông số động cơ cơ bản:
• P0304 = Điện áp định mức động cơ.
• P0305 = Dòng điện định mức.
• P0307 = Công suất.
• P0310 = Tần số định mức.
• P0311 = Tốc độ định mức (RPM).
• Chọn Macro phù hợp (ví dụ Macro 13: điều khiển qua Profibus).
• Nạp cấu hình xuống biến tần qua cổng USB/Profibus.

160

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Bước 4. Mapping dữ liệu Profibus

• Sau khi kết nối, biến tần G120 sẽ được gán vùng nhớ trong PLC:
• QW256 → Control Word (CTW1).
• QW258 → Speed Setpoint (NSOLL_A).
• IW256 → Status Word (ZSW1).
• IW258 → Actual Speed (NIST_A)

Ví dụ:

• Ghi giá trị 047FH vào CTW1 để RUN biến tần.
• Ghi giá trị 047EH để STOP.
• Đọc tốc độ thực tế từ IW258.

​

161

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Bước 5. Lập trình PLC điều khiển qua Profibus

• Trong chương trình PLC:
• Ghi dữ liệu điều khiển vào vùng QW256, QW258.
• Đọc trạng thái và tốc độ từ IW256, IW258.
• Có thể tạo HMI để nhập Setpoint (tần số/tốc độ) và quan sát tốc độ thực tế.�

​

​

162

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

163

Thiết kế mạng PLC–HMI–biến tần dùng Profibus

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

164

Thiết kế mạng PLC–HMI–biến tần dùng Profibus

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Thiết lập PLC với modul CM1243-5

Bước 1: Tạo cấu trúc phần cứng

• Chèn PLC → Add module Profibus master interface (DP)�
• Thiết lập địa chỉ Profibus (ví dụ: địa chỉ 2 cho PLC Master)

165

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Thiết lập biến tần

Bước 2: Thêm thiết bị slave (biến tần)

• Nhập GSD file của biến tần vào TIA Portal�
• Chèn biến tần vào mạng, đặt địa chỉ slave (ví dụ: 3)

​

166

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Thiết lập biến tần

167

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Vào mục Devices & Network kết nối cổng Profibus của biến tần với PLC và cài đặt địa chỉ cho từng cổng.

Bước 3: Cấu hình tốc độ và loại truyền

Chọn tốc độ truyền phù hợp: 1.5 Mbps hoặc 12 Mbps�Chọn kiểu cáp RS-485, bật terminator ở 2 đầu

​

​

168

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Vào mục Devices & Network kết nối cổng Profibus của PLC

​

169

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Vào mục Devices & Network kết nối cổng Profibus của biến tần

​

170

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Cấu hình biến tần

Bước 4: Mapping vùng dữ liệu

Xác định số byte IN/OUT từ biến tần�Gán vùng input/output (ví dụ: Q100..Q103 – tốc độ đặt, trạng thái điều khiển)

​

171

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Kết nối thành công

172

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Cấu hình biến tần

​

Bước 5: Cấu hình HMI (nếu có)

• Kết nối HMI với PLC qua Profinet hoặc qua Profibus Class 2�
• HMI đọc/ghi các tag điều khiển từ vùng dữ liệu PLC

​

173

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Từ bảng trên ta có:

+ Để biến tần RUN: ta cần chuyển giá trị 047FH vào thanh ghi STW của biến tần

+ Để biến tần STOP: ta cần chuyển giá trị 047EH vào thanh ghi STW của biến tần

+ Để đảo chiều quay của động cơ: ta cần chuyển giá trị 0C7FH vào thanh ghi STW của biến tần

​

174

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Modbus

Modbus là giao thức truyền thông công nghiệp được hãng Modicon (nay là Schneider Electric) phát triển từ năm 1979.

• Mô hình Master–Slave (hoặc Client–Server):
• Một thiết bị trung tâm (Master/Client) gửi yêu cầu.
• Các thiết bị khác (Slave/Server) phản hồi.
• Modbus RTU/ASCII → truyền nối tiếp qua RS232, RS485.
• Modbus TCP/IP → truyền qua mạng Ethernet.

Ứng dụng rộng rãi: Trong PLC, HMI, biến tần, đồng hồ điện, cảm biến, hệ thống SCADA.

​

175

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Modbus

Modbus RTU

Modbus TCP/IP

Cấu trúc mỗi byte (Bits per Byte):

1 bit bắt đầu (start bit)�8 bit dữ liệu, bit có trọng số thấp nhất (LSB) được truyền trước�1 bit cho chẵn/lẻ (parity); không có bit nếu không dùng chẵn/lẻ

1 bit dừng nếu dùng chẵn/lẻ; 2 bit dừng nếu không dùng chẵn/lẻ

​

Modbus ASCII:

176

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Cấu trúc dữ liệu trong Modbus

Modbus định nghĩa 4 vùng dữ liệu cơ bản trong Slave:

• Coils (0xxxx): Biến logic ngõ ra (ON/OFF).
• Discrete Inputs (1xxxx): Biến logic ngõ vào.
• Input Registers (3xxxx): Thanh ghi ngõ vào (giá trị analog, read-only).
• Holding Registers (4xxxx): Thanh ghi dữ liệu (analog, có thể đọc/ghi).

177

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Modbus RTU (Remote Terminal Unit)

Tốc độ nhanh hơn Modbus ASCII.

Khung bản tin ngắn gọn, kiểm tra lỗi bằng CRC16.

Tin cậy, dễ triển khai cho hệ thống Master–Slave.

1 Master�Tối đa 247 Slave (địa chỉ từ 1 → 247).

Master: gửi yêu cầu (Request).�Slave: chỉ phản hồi khi được hỏi.

​

​

178

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Khung bản tin Request (Master → Slave):

[Địa chỉ Slave] [Function Code] [Địa chỉ dữ liệu] [Số lượng] [CRC]

Tốc độ baud (Baud rate): 1.200 → 115.200 bps (phổ biến 9.600 hoặc 19.200 bps).

Định dạng khung: 8 data bits, Even parity/No parity, 1 stop bit (8E1 hoặc 8N1).�Khoảng cách tối đa: ~1200m với RS485, tốc độ 9.600 bps.

Số node: tối đa 32 node/segment RS485 (có thể mở rộng bằng repeater)

179

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Phản hồi từ Slave:

[Địa chỉ Slave] [Function Code] [Địa chỉ dữ liệu] [Số lượng] [CRC]

Tốc độ baud (Baud rate): 1.200 → 115.200 bps (phổ biến 9.600 hoặc 19.200 bps).

Định dạng khung: 8 data bits, Even parity/No parity, 1 stop bit (8E1 hoặc 8N1).�Khoảng cách tối đa: ~1200m với RS485, tốc độ 9.600 bps.

Số node: tối đa 32 node/segment RS485 (có thể mở rộng bằng repeater)

180

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Ứng dụng thực tế của Modbus RTU

• Kết nối PLC – Biến tần: Điều khiển tốc độ, dòng điện, trạng thái chạy/dừng.
• HMI – PLC: Giao tiếp để hiển thị thông số và gửi lệnh điều khiển.
• SCADA – Đồng hồ đo điện: Thu thập điện áp, dòng, công suất.
• Cảm biến RS485: Đọc dữ liệu nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, lưu lượng.

181

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Bài tập Modbus RTU: Kết nối PLC – Biến tần

Bước 1. Lắp đặt Phần cứng

• PLC S7-1200 CPU 1214C có cổng RS485 DB9 (dùng module truyền thông).
• Biến tần Siemens V20 cũng có cổng RS485 DB9.
• Kết nối bằng cáp RS485 (dây xoắn đôi, shield).
• Chân A ↔ A, B ↔ B.
• Shield nối mass chung để chống nhiễu.

182

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Phần cứng

183

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Bước 2. Cấu hình trên biến tần V20

1. Reset biến tần về mặc định (Factory Reset):
• P0010 = 30
• P0970 = 1
2. Cài đặt thông số động cơ:
• P0304 = 220 (V)
• P0305 = 0.68 (A)
• P0307 = 0.1 (kW)
• P0310 = 50 (Hz)
• P0311 = 1350 (RPM)
• P1900 = 2 (nhận dạng động cơ khi đứng yên)

184

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Bước 2. Cấu hình trên biến tần V20

Chọn chế độ truyền thông RS485:

• Macro: Cn011
• P0700 = 5 (chọn nguồn điều khiển từ RS485)
• P1000 = 5 (chọn tần số tham chiếu từ RS485)
• P2010 = 6 (kênh đặt tần số RS485)
• P2014 = 0 (thời gian nhận data)
• P2021 = 1 (địa chỉ Slave Modbus, có thể đổi tùy hệ thống)
• P2022 = 5000 (timeout, ms)
• P2023 = 2 (chọn chế độ Modbus RTU)
• P2034 = 0 (Parity = none)
• P2035 = 1 (Stop bit = 1)

👉 Sau khi cài đặt xong cần ngắt nguồn 30s và bật lại

185

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Thiết lập tham số biến tần

186

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Bước 3. Mapping dữ liệu trên V20 (qua Modbus RTU)

• Control Word (CTW): 40100 → điều khiển Run/Stop, chiều quay.
• Speed Setpoint (HSW): 40101 → đặt tần số/ tốc độ mong muốn.
• Status Word (ZSW): 40110 → trạng thái vận hành, lỗi, cảnh báo.
• Actual Speed (HIW): 40111 → tốc độ thực tế của động cơ

187

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Bước 4. Cấu hình trên PLC S7-1200 (TIA Portal)

1. Vào Device Configuration, thêm module RS485 (CM1241) nếu PLC chưa có.

Bước 5. Tạo Data Block và Function

• Tạo Datablock Data_Read và Data_Write, tắt “Optimized Block Access” để gán địa chỉ tuyệt đối.
• Trong Program Blocks, tạo Function ví dụ: S7_1200_ModbusRTU_V20.
• Sử dụng các khối lệnh trong thư viện:
• MB_COMM_LOAD: khởi tạo tham số cổng Modbus RTU.
• MB_MASTER: gửi/nhận lệnh đọc – ghi dữ liệu Modbus.
• Kéo thả Function này vào OB1 (Main) và gán tín hiệu điều khiển Start/Stop, Setpoint từ HMI hoặc bit nội

188

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Lập trình PLC

189

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

• MB_MASTER: gửi lệnh đọc/ghi.�Gán các tham số:
• REQ = bit kích hoạt (ví dụ M0.0).
• MODE = 1 (read) hoặc 0 (write).
• ADDR = địa chỉ biến tần (ví dụ 1).
• DATA_ADDR = 40100, 40101, 40110, 40111.
• DATA_LEN = số lượng từ cần đọc/ghi.
• DATA_PTR = DB chứa dữ liệu.

190

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Bước 6. Viết chương trình Main (OB1)

• Kéo Function S7_1200_ModbusRTU_V20 vào OB1.
• Gán tín hiệu điều khiển:
• Nút Start/Stop → ghi vào CTW (40100).
• Thanh ghi tốc độ đặt → ghi vào HSW (40101).
• Đọc dữ liệu:
• Trạng thái biến tần → từ ZSW (40110).
• Tốc độ thực tế → từ HIW (40111)

191

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Bước 7. Kiểm tra hoạt động

1. Tải chương trình xuống PLC.
2. Dùng Online Monitor trong TIA Portal để kiểm tra Data Block.
3. Quan sát:
• Nếu ghi CTW = 1 → biến tần chạy.
• Ghi HSW = 50 Hz → động cơ chạy ở 50 Hz.
• Đọc HIW → tốc độ thực tế trả về ~1350 rpm.

192

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Modbus TCP (hoặc Modbus TCP/IP) là biến thể Modbus chạy trên nền Ethernet/TCP-IP. Được phát triển để tận dụng ưu điểm của Ethernet công nghiệp: tốc độ cao, dễ mở rộng, kết nối LAN/WAN, tích hợp IoT.�Chuẩn chính thức: Modbus Messaging on TCP/IP Implementation Guide (2006)

Client–Server thay cho Master–Slave�Client: gửi yêu cầu (ví dụ: SCADA, HMI, PLC).�Server: phản hồi (ví dụ: PLC, I/O, cảm biến Ethernet).�Địa chỉ Slave trong RTU được thay bằng Unit Identifier trong TCP frame.

193

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Port mặc định: 502 (TCP).

Tốc độ: theo chuẩn Ethernet (10/100/1000 Mbps).

Khoảng cách: 100 m (cáp Ethernet) hoặc không giới hạn khi dùng switch/router.

Kết nối đồng thời: 1 Client có thể giao tiếp nhiều Server, và 1 Server cũng có thể phục vụ nhiều Client.

194

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Ứng dụng thực tế của Modbus TCP

• SCADA–PLC: SCADA (WinCC, iFix, Citect) kết nối nhiều PLC Siemens, Schneider, Omron qua Ethernet.
• HMI–PLC: Màn hình HMI kết nối PLC qua Modbus TCP mà không cần cổng nối tiếp.
• PLC–I/O module: Kết nối PLC với các remote I/O Ethernet.
• IoT Gateway: Thu thập dữ liệu từ thiết bị công nghiệp qua Modbus TCP rồi đưa lên Cloud (MQTT, OPC UA).

195

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Bài tập: HMI–PLC: Màn hình HMI kết nối PLC qua Modbus TCP

HMI đóng vai trò Client, PLC S7-1200 làm Server qua cổng Ethernet (port 502). Dưới đây là các bước cấu hình cụ thể để HMI ↔ PLC giao tiếp không cần cổng nối tiếp

​

196

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Bước 1) Chuẩn bị phần cứng

• Kết nối PLC và HMI về cùng switch/cùng VLAN, đặt IP cùng subnet (ví dụ PLC 192.168.1.10, HMI 192.168.1.20).
• Mặc định Modbus TCP dùng port 502 (TCP).

​

197

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Bước 2. Cấu hình trên PLC S7-1200

1. Trong TIA Portal, mở cấu hình PLC → chọn Properties.
2. Vào mục Protection & Security, đặt quyền truy cập Full access để cho phép HMI truy cập dữ liệu PLC
3. Chọn Connection mechanisms → tích chọn Permit access with PUT/GET communication from remote partner (cho phép thiết bị khác như HMI truy cập vùng nhớ PLC qua Ethernet/Modbus TCP)
4. Khi tạo Datablock để dùng cho truyền thông, cần bỏ dấu tích Optimized Block Access để có địa chỉ tuyệt đối cho biến, giúp HMI truy cập chính xác

198

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Bước 3. Cấu hình trên HMI

1. Trong phần mềm cấu hình HMI, vào mục Communication/Connections → chọn Add new connection.
2. Chọn Protocol là Modbus TCP/IP, Device Type = Siemens S7-1200 Ethernet.
3. Tạo Tag trong HMI và ánh xạ đến địa chỉ của PLC (ví dụ: M, I, Q hoặc DBx.DBWnn). Các tag này tương ứng với Holding Registers, Input Registers, Coils, Discrete Inputs của Modbus.

199

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Bước 4. Khai báo biến và hiển thị trên HMI

• Vào Tag table của HMI, tạo các biến Modbus TCP (ví dụ: HMI_Switch, HMI_Gauge).
• Liên kết biến này đến địa chỉ trong PLC.
• Gán biến vào các đối tượng HMI (ví dụ: Switch để bật/tắt coil, Gauge để hiển thị giá trị analog). Các thao tác này được hướng dẫn cụ thể trong phần thực hành: chọn đối tượng, vào Properties → gán Tag

200

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

3. Modbus và Profibus (2 tiết)

Bước 5. Kiểm tra kết nối

1. Tải chương trình xuống PLC và HMI.
2. Trên HMI, quan sát giá trị hiển thị hoặc bật/tắt Switch → kiểm tra trên PLC có thay đổi tương ứng.
3. Nếu có cảnh báo “không kết nối được”, cần kiểm tra lại:
• Địa chỉ IP PLC và HMI có cùng dải mạng.
• Port 502 chưa bị chặn.
• Datablock trong PLC đã bỏ Optimized Block Access.

201

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

• Tổng quan về mạng công nghiệp (2 tiết)
• Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)
• Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)
• Modbus và Profibus (2 tiết)
• Profinet - Ethernet (2 tiết)
• Mạng vào ra cơ sở (2 tiết)
• Mạng điều khiển (2 tiết)
• Mạng truyền thông (2 tiết)
• Hệ thống SCADA của EVN (2 tiết)
• Hệ thống SCADA nhà máy sản xuất (2 tiết)
• Phần mềm Tiaportal (2 tiết)
• Thiết kế hệ thống SCADA trên Tiaportal (2 tiết)
• Giới IoT công nghiệp (2 tiết)
• Thiết kế IoT công nghiệp (2 tiết)
• Giao tiếp truyền thông và ôn tập (2 tiết)

202

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

5. Profinet - Ethernet (2 tiết)

Profinet

PROFINET (Process Field Net) là một chuẩn truyền thông công nghiệp (Industrial Ethernet) do tổ chức PROFIBUS & PROFINET International (PI) phát triển.�

Nó kế thừa giao thức PROFIBUS, nhưng dựa trên nền tảng Ethernet tiêu chuẩn (IEEE 802.3) để tận dụng tốc độ cao, tính mở rộng và khả năng tích hợp với mạng IT.

​

203

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

5. Profinet - Ethernet (2 tiết)

Profinet

PROFINET (Process Field Net) là một chuẩn truyền thông công nghiệp (Industrial Ethernet) do tổ chức PROFIBUS & PROFINET International (PI) phát triển.�

Nó kế thừa giao thức PROFIBUS, nhưng dựa trên nền tảng Ethernet tiêu chuẩn (IEEE 802.3) để tận dụng tốc độ cao, tính mở rộng và khả năng tích hợp với mạng IT.

​

204

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

5. Profinet - Ethernet (2 tiết)

Profinet: Đặc điểm nổi bật

• Hiệu năng cao: tốc độ 100 Mbps Full-Duplex, có thể mở rộng 1 Gbps.
• Thời gian thực (Real-Time):
• RT (Real Time): đáp ứng chu kỳ ms (ứng dụng PLC–I/O, HMI).
• IRT (Isochronous Real Time): đồng bộ μs (ứng dụng điều khiển servo, robot, motion control).
• Độ tin cậy cao: hỗ trợ dự phòng mạng (MRP – Media Redundancy Protocol), chẩn đoán lỗi thiết bị trực tiếp.
• Tính mở rộng: dễ dàng tích hợp với mạng doanh nghiệp (IT) và các hệ thống quản lý sản xuất (MES/ERP).

205

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

5. Profinet - Ethernet (2 tiết)

Profinet: Mô hình giao tiếp

• Hoạt động theo mô hình Controller–Device:
• Controller: thường là PLC/IPC, đóng vai trò điều khiển trung tâm.
• Device: các thiết bị trường như I/O, biến tần, cảm biến, HMI.
• Có thể tích hợp Communication Relation với Client–Server để kết nối SCADA/HMI.

206

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

5. Profinet - Ethernet (2 tiết)

Profinet: Cấu trúc phân lớp (Communication Stack)

PROFINET dựa trên mô hình TCP/IP & Ethernet nhưng được mở rộng để đáp ứng yêu cầu công nghiệp. Các lớp chính:

• Application Layer (Lớp ứng dụng):
• Giao tiếp giữa PLC (Controller) và thiết bị trường (Device).
• Dữ liệu chu kỳ (Process Data) và phi chu kỳ (Acyclic Data).
• Hỗ trợ Alarms, Diagnostics, Parameterization.

207

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

5. Profinet - Ethernet (2 tiết)

Profinet: Cấu trúc phân lớp (Communication Stack)

• Real-Time Layer:
• Đảm bảo truyền thông RT (Real Time) và IRT (Isochronous Real Time).
• IRT cho phép đồng bộ chính xác đến µs để điều khiển servo/robot.
• Transport & Network Layer:
• Dựa trên UDP/TCP/IP khi truyền dữ liệu phi chu kỳ.
• Khi truyền dữ liệu thời gian thực, bỏ qua TCP/IP để giảm độ trễ.

208

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

5. Profinet - Ethernet (2 tiết)

Profinet: Cấu trúc phân lớp (Communication Stack)

• Data Link & Physical Layer:
• Ethernet chuẩn (IEEE 802.3).
• Tốc độ 100 Mbps Full Duplex (có thể mở rộng 1 Gbps).

👉 Ví dụ: PLC S7-1200 kết nối module I/O phân tán ET200S qua cáp Ethernet công nghiệp.

209

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

5. Profinet - Ethernet (2 tiết)

Profinet: Ứng dụng thực tế

• Kết nối PLC ↔ I/O phân tán trong dây chuyền sản xuất.
• Điều khiển biến tần, servo, robot công nghiệp cần độ chính xác thời gian cao.
• Giao tiếp PLC–HMI–SCADA trong nhà máy.
• Tích hợp với IoT công nghiệp (IIoT) và Cloud thông qua OPC UA, MQTT.

​

210

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

5. Profinet - Ethernet (2 tiết)

Bài tập: Cấu hình truyền thông giữa 2 PLC S7-1500 và S7-1200

Mục tiêu

• Thiết lập kết nối truyền thông giữa PLC S7-1500 (Server/Provider) và PLC S7-1200 (Client/Consumer) qua Profinet.�
• Truyền dữ liệu số và dữ liệu analog (VD: Start/Stop, Setpoint, Actual value).�

​

211

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

5. Profinet - Ethernet (2 tiết)

Bài tập: Cấu hình truyền thông giữa 2 PLC S7-1500 (Server) và S7-1200 (Client)

Bước 1: Chuẩn bị phần cứng

• 01 PLC S7-1500 (có cổng Profinet).
• 01 PLC S7-1200 (có cổng Profinet).
• Switch công nghiệp (hoặc cáp Ethernet nối thẳng).
• Máy tính cài TIA Portal V16+ để cấu hình cả hai PLC.�

​

212

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

5. Profinet - Ethernet (2 tiết)

Bài tập: Cấu hình truyền thông giữa 2 PLC S7-1500 và S7-1200

Bước 2: Cấu hình mạng trong TIA Portal

1. Tạo Project mới và thêm cả 2 PLC (S7-1500 & S7-1200).
2. Vào Devices & Networks → Network view.
3. Kéo dây nối Profinet giữa PLC S7-1500 và S7-1200.
4. Gán địa chỉ IP cho mỗi PLC (ví dụ:
• S7-1500: 192.168.1.10
• S7-1200: 192.168.1.20).�

​

213

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

5. Profinet - Ethernet (2 tiết)

Bài tập: Cấu hình truyền thông giữa 2 PLC S7-1500 và S7-1200

Bước 3: Tạo kết nối S7 Communication

1. Trên PLC S7-1200 (Client):
• Vào Connections → Add new connection.
• Chọn loại kết nối: S7 Connection.
• Đích đến: chọn PLC S7-1500 trong project.
• Chọn vai trò: Active (Establish connection) cho S7-1200.
2. Trên PLC S7-1500 (Server):
• Vai trò Passive (Wait for connection).
• Cho phép nhận kết nối từ S7-1200.
• �

​

214

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

5. Profinet - Ethernet (2 tiết)

Bước 4: Cấu hình DB để chia sẻ dữ liệu

1. Trên PLC S7-1500:
• Tạo một Global Data Block (ví dụ: DB1500_Data).
• Khai báo biến:
• Start_CMD : Bool
• Setpoint : Real
• Status : Bool
• Actual_Speed : Real
• Bỏ tích “Optimized Block Access” để có địa chỉ tuyệt đối.
2. Trên PLC S7-1200:
• Tạo DB1200_Data để lưu dữ liệu nhận được từ S7-1500.
• Tạo DB1200_Send để gửi dữ liệu tới S7-1500.�

​

215

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

5. Profinet - Ethernet (2 tiết)

Cấu hình truyền thông giữa 2 PLC S7-1500 và S7-1200

Bước 5: Viết chương trình đọc/ghi dữ liệu

• Trên S7-1200 (Client): sử dụng các khối lệnh:
• PUT để ghi dữ liệu sang DB của S7-1500.
• GET để đọc dữ liệu từ DB của S7-1500.
• Trên S7-1500 (Server): không cần lệnh đặc biệt, chỉ cần dùng các DB để xử lý logic.�

​

216

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

5. Profinet - Ethernet (2 tiết)

• Khối PUT (ghi dữ liệu sang S7-1500):

// Ghi Start_CMD và Setpoint từ S7-1200 → DB1500_Data bên S7-1500

CALL "PUT"

REQ := M0.0 // bit kích hoạt gửi

R := FALSE

ID := W#16#1 // ID của kết nối S7 Communication

ADDR_1 := P#DB1200_Send.DBX0.0 BYTE 5 // nguồn dữ liệu

ADDR_2 := P#DB1500_Data.DBX0.0 BYTE 5 // đích đến

DONE := M0.1

ERROR := M0.2

STATUS := MW10

217

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

5. Profinet - Ethernet (2 tiết)

• Khối GET (đọc dữ liệu từ S7-1500):�

// Đọc Status và Actual_Speed từ DB1500_Data bên S7-1500 → DB1200_Read

CALL "GET"

REQ := M0.3 // bit kích hoạt đọc

R := FALSE

ID := W#16#1

ADDR_1 := P#DB1500_Data.DBX5.0 BYTE 5 // nguồn dữ liệu

ADDR_2 := P#DB1200_Read.DBX0.0 BYTE 5 // đích nhận

NDR := M0.4

ERROR := M0.5

STATUS := MW20

218

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

5. Profinet - Ethernet (2 tiết)

Bước 6: Nạp chương trình và kiểm tra

1. Tải cấu hình và chương trình xuống cả 2 PLC.
2. Dùng Online Monitor để kiểm tra kết nối (Connection Established = TRUE).
3. Test thử:
• Ghi Start_CMD = TRUE từ PLC S7-1200 → kiểm tra S7-1500 nhận được.
• Ghi Setpoint = 50.0 → S7-1500 xử lý và trả Actual_Speed.
• S7-1200 đọc lại giá trị Actual_Speed bằng khối GET.

​

219

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

5. Profinet - Ethernet (2 tiết)

Kết quả mong đợi

• Hai PLC trao đổi dữ liệu qua mạng Ethernet Profinet.
• S7-1200 có thể điều khiển (gửi lệnh, setpoint) và đọc trạng thái từ S7-1500.
• S7-1500 xử lý và phản hồi kết quả về cho S7-1200.

​

220

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

5. Profinet - Ethernet (2 tiết)

Ethernet

Ethernet là công nghệ mạng truyền thông chuẩn IEEE 802.3, ban đầu dùng trong IT (máy tính, văn phòng).�

Hiện nay, Ethernet đã được mở rộng sang công nghiệp (Industrial Ethernet) để kết nối PLC, HMI, SCADA, robot, biến tần, camera công nghiệp…

​

221

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

5. Profinet - Ethernet (2 tiết)

Ethernet: Đặc điểm kỹ thuật cơ bản

• Tốc độ: phổ biến 10 Mbps, 100 Mbps (Fast Ethernet), 1 Gbps (Gigabit), thậm chí đến 10 Gbps.
• Dây dẫn:
• Cáp xoắn đôi UTP/STP (Cat 5e, Cat 6…).
• Cáp quang cho khoảng cách xa, môi trường nhiễu mạnh.
• Kết nối: theo chuẩn RJ45 hoặc đầu quang (SC, LC).
• Cấu trúc mạng: dạng star (sao) với switch là trung tâm, dễ mở rộng.
• Giao thức: TCP/IP, UDP/IP.

​

222

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

5. Profinet - Ethernet (2 tiết)

Ethernet:

Vai trò của địa chỉ IP thuộc về tầng mạng (Network) trong mô hình OSI.

Ví dụ: 172.16.30.56

 Ví dụ: 10101100 00010000 00011110 00111000.

Không gian địa chỉ IP ( gồm 252 địa chỉ ) được chia thành 5 lớp (class) A, B, C, D và E. Trong đó:

• Các lớp A, B và C được triển khai để đặt cho các host trên mạng Internet,
• Lớp D dùng cho các nhóm multicast,
• lớp E phục vụ cho mục đích nghiên cứu.

​

223

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

5. Profinet - Ethernet (2 tiết)

Ethernet:

​

224

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

5. Profinet - Ethernet (2 tiết)

Ethernet:

​

225

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

• Tổng quan về mạng công nghiệp (2 tiết)
• Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)
• Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)
• Modbus và Profibus (2 tiết)
• Profinet - Ethernet (2 tiết)
• Mạng vào ra cơ sở (2 tiết)
• Mạng điều khiển (2 tiết)
• Mạng truyền thông (2 tiết)
• Hệ thống SCADA của EVN (2 tiết)
• Hệ thống SCADA nhà máy sản xuất (2 tiết)
• Phần mềm Tiaportal (2 tiết)
• Thiết kế hệ thống SCADA trên Tiaportal (2 tiết)
• Giới IoT công nghiệp (2 tiết)
• Thiết kế IoT công nghiệp (2 tiết)
• Giao tiếp truyền thông và ôn tập (2 tiết)

226

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

• AS-i (Actuator Sensor Interface) là một mạng truyền thông công nghiệp cấp thấp được thiết kế để kết nối các cảm biến (Sensor) và thiết bị chấp hành (Actuator) trong hệ thống tự động hóa.

227

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

228

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Cấu trúc

Master/Slave:

​

229

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Cơ chế giao tiếp (theo kiểu Master/Slave)

230

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Cơ chế giao tiếp (theo kiểu Master/Slave)

Cách thức hoạt động của AS-i

• Master gửi tín hiệu điều khiển đến các slave.
• Slave phản hồi dữ liệu cảm biến hoặc thực hiện hành động (bật/tắt van, motor).
• AS-i sử dụng phương pháp giao tiếp chu kỳ để đảm bảo dữ liệu được truyền ổn định.
• Cáp AS-i: Một cặp dây màu vàng truyền đồng thời cả tín hiệu điều khiển và nguồn cấp.

​

231

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

VD1: Một hệ thống tự động hóa sử dụng mạng AS-i để kết nối một bộ điều khiển trung tâm (Master) với 30 thiết bị Slave. Mỗi Slave gửi dữ liệu 4 bit đến Master trong mỗi chu kỳ quét.

Yêu cầu:

1. Xác định thời gian quét toàn bộ mạng nếu tốc độ truyền của AS-i là 167 kbit/s.
2. Xác định tổng lượng dữ liệu mà Master nhận được trong 1 giây từ tất cả các Slave.
3. Nếu thêm 10 Slave vào hệ thống, thời gian quét sẽ thay đổi như thế nào?

232

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

VD1: Bước 1: Xác định thời gian quét toàn bộ mạng

• Mỗi Slave gửi dữ liệu 4 bit đến Master.
• Một khung dữ liệu hoàn chỉnh của AS-i bao gồm:
• Gói tin yêu cầu từ Master: 4 bit
• Gói tin phản hồi từ Slave: 4 bit
• Tổng số bit trao đổi cho mỗi Slave = 8 bit
• Tổng số Slave trong hệ thống: 30 Slave
• Tổng số bit cần truyền trong một chu kỳ quét:

233

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

VD1: Bước 1: Tốc độ truyền của AS-i là 167 kbit/s = 171008bit/s

1kb = 1024 bit

• Thời gian quét toàn bộ mạng:

234

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Bước 2: Xác định tổng lượng dữ liệu Master nhận được trong 1 giây

• Trong 1 giây, số chu kỳ quét của AS-i là:

235

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Bước 3 Nếu thêm 10 Slave, thời gian quét thay đổi như thế nào

236

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Bài tập: Một hệ thống điều khiển trong nhà máy sử dụng mạng AS-i để kết nối một bộ điều khiển trung tâm (Master) với 40 thiết bị Slave. Mỗi Slave truyền và nhận dữ liệu 4 bit trong mỗi chu kỳ quét.

Yêu cầu:

1. Xác định thời gian quét toàn bộ mạng nếu tốc độ truyền của AS-i là 167 kbit/s.
2. Xác định tổng lượng dữ liệu mà Master nhận được trong 1 giây từ tất cả các Slave.
3. Nếu giảm số Slave xuống còn 20, thời gian quét sẽ thay đổi như thế nào?

​

237

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Cấu trúc bức điện

238

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Cấu trúc bức điện

Bức điện AS-i có 4 byte (8 bit/byte) theo định dạng sau:

239

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Bức điện yêu cầu từ Master đến Slave

• Địa chỉ Slave (5 bit): Xác định thiết bị Slave cần giao tiếp.
• Mã lệnh (3 bit): Chỉ định loại yêu cầu (đọc dữ liệu, ghi dữ liệu, thiết lập cấu hình).
• Dữ liệu (4 bit): Nếu ghi dữ liệu, Master sẽ gửi giá trị cần thiết lập.
• CRC (4 bit): Kiểm tra lỗi.

​

240

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Bức điện phản hồi từ Slave đến Master

Sau khi nhận yêu cầu, Slave phản hồi với nội dung:

• Địa chỉ Slave (5 bit): Địa chỉ của thiết bị gửi phản hồi.
• Trạng thái (3 bit): Xác nhận lệnh thành công hoặc báo lỗi.
• Dữ liệu (4 bit): Giá trị cảm biến hoặc trạng thái thiết bị.
• CRC (4 bit): Kiểm tra lỗi.

241

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Mã hoá bit

Mạng AS-i sử dụng mã hóa 4-bit để truyền dữ liệu giữa Master và các Slave. Việc mã hóa bit trong AS-i giúp đảm bảo tốc độ truyền cao, khả năng kháng nhiễu tốt, và phát hiện lỗi chính xác.

Nguyên tắc mã hóa Manchester:

• Bit 0 → Được mã hóa thành 01.
• Bit 1 → Được mã hóa thành 10.

Ví dụ: Mã hóa Manchester của chuỗi 1101

Chuỗi Manchester kết quả: 10 10 01 10

242

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Mã hoá bit

​

243

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Mã hoá bit

244

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Bài tập 1: Trong một hệ thống AS-i, Master gửi bức điện sau đến một Slave: 11010 101 1100 0110

Trong đó:

• 5 bit đầu tiên là địa chỉ của Slave.
• 3 bit tiếp theo là mã lệnh.
• 4 bit dữ liệu là thông tin điều khiển.
• 4 bit cuối cùng là CRC để kiểm tra lỗi.

Yêu cầu:

1. Xác định địa chỉ của Slave.
2. Xác định lệnh Master gửi là gì (dựa vào bảng mã lệnh AS-i).
3. Dữ liệu được gửi có giá trị bao nhiêu?
4. Nếu có lỗi trong quá trình truyền, cơ chế nào của AS-i sẽ xử lý?

245

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Lời giải chi tiết:

1. Địa chỉ Slave: 11010 (26 - hệ thập phân) → Slave có địa chỉ 26.
2. Mã lệnh: 101 (5 - hệ thập phân). Dựa vào mã lệnh AS-i, 101 có thể là lệnh ghi dữ liệu đầu ra cho Slave.
3. Dữ liệu gửi đi: 1100 (12 - hệ thập phân) → Giá trị điều khiển gửi đến Slave là 12.
4. Kiểm tra lỗi và xử lý: CRC 0110 giúp kiểm tra lỗi trong truyền dẫn.
• Nếu lỗi xảy ra, Slave sẽ không phản hồi, và Master sẽ tự động gửi lại bức điện.

Kết luận: Master gửi lệnh ghi dữ liệu 12 đến Slave địa chỉ 26. Nếu lỗi xảy ra, Master sẽ yêu cầu truyền lại.

246

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Bài tập 2: Một Slave trong mạng AS-i cần gửi dữ liệu nhị phân 1011 về Master.

1. Mã hóa chuỗi 1011 bằng mã hóa Manchester.
2. Nếu sử dụng mã kiểm tra chẵn lẻ (Parity bit) kiểu chẵn (even parity), hãy xác định giá trị Parity bit cần thêm vào dữ liệu.
3. Nếu có lỗi xuất hiện trong một bit của bức điện, cơ chế nào sẽ giúp phát hiện lỗi?

​

247

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Bài tập 2:

Lời giải chi tiết:

1. Mã hóa Manchester:
• Bit 1 → 10
• Bit 0 → 01
• Bit 1 → 10
• Bit 1 → 10

✅ Chuỗi Manchester tương ứng: 10 01 10 10

2. Xác định Parity bit (chẵn - even parity):
• Chuỗi 1011 có 3 bit 1 (lẻ).
• Để có tổng số bit 1 là chẵn, cần thêm 1 bit 1.

✅ Chuỗi dữ liệu sau khi thêm Parity bit: 1011 1

​

248

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Bài tập 2:

3. Phát hiện lỗi trong truyền dẫn:
• CRC (Cyclic Redundancy Check) sẽ kiểm tra toàn bộ khung dữ liệu.
• Nếu lỗi xảy ra, Master sẽ nhận thấy CRC không khớp và yêu cầu Slave gửi lại dữ liệu.

✅ Kết luận:

• Dữ liệu 1011 sau khi mã hóa Manchester là 10011010.
• Parity bit thêm vào giúp kiểm tra lỗi đơn giản.
• CRC giúp phát hiện và sửa lỗi trong quá trình truyền dẫn.

249

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Sơ đồ lắp ráp

250

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Sơ đồ lắp ráp

251

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Địa chỉ dữ liệu và thanh ghi theo chuẩn MODBUS

Thông tin dữ liệu được lưu trữ trong thiết bị Slave được chia trong 4 khoảng giá trị khác nhau. Hai khoảng lưu trữ các giá trị rời rạc on/off (coils) và hai khoảng lưu trữ giá trị số (register – thanh ghi). Mỗi coils và register đều có khoảng biến chỉ đọc (read-only) và biến đọc và ghi (read-write).

• Mỗi khoảng có 9999 biến giá trị
• Mỗi coil hoặc contact là 1 bit và được gán một địa chỉ dữ liệu trong khoảng từ 0000 đến 270E
• Mỗi register là 1 word = 16 bít = 2 bytes và cũng được gán một địa chỉ dữ liệu từ 0000 đến 270E

252

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Coil Outputs (00001 - 09999) → Điều khiển Relay, LED, động cơ.�Discrete Inputs (10001 - 19999) → Đọc tín hiệu từ công tắc, cảm biến ON/OFF.�Holding Registers (40001 - 49999) → Lưu tốc độ, nhiệt độ, dòng điện, áp suất.�Input Registers (30001 - 39999) → Đọc dữ liệu cảm biến Analog.

253

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Giải thích từng loại thanh ghi

✅ Coil (Discrete Output) – Địa chỉ 00001 – 09999

• Là bit đầu ra, điều khiển trạng thái ON/OFF của thiết bị (Relay, LED, Valve).
• Mỗi Coil có trạng thái 0 (OFF) hoặc 1 (ON).
• Được đọc bằng mã chức năng 01 và ghi bằng 05 (ghi đơn), 15 (ghi nhiều).
• Ví dụ: Điều khiển relay số 5, địa chỉ 00005.

✅ Discrete Input – Địa chỉ 10001 – 19999

• Là bit đầu vào, dùng để đọc tín hiệu số từ cảm biến, công tắc.
• Giá trị có thể là 0 hoặc 1.
• Chỉ đọc được bằng mã chức năng 02.
• Ví dụ: Cảm biến trạng thái 10010 đang gửi tín hiệu ON.

254

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

✅ Holding Register – Địa chỉ 40001 – 49999

• Lưu dữ liệu 16-bit, có thể dùng cho giá trị Analog, cài đặt thông số, đếm xung.
• Được đọc bằng mã chức năng 03, ghi bằng 06 (ghi đơn), 16 (ghi nhiều).
• Ví dụ:
• 40010 lưu nhiệt độ (giá trị 255 = 25.5°C).
• 40020 lưu tốc độ động cơ.

✅ Input Register – Địa chỉ 30001 – 39999

• Chỉ đọc, lưu giá trị cảm biến Analog như nhiệt độ, áp suất, dòng điện.
• Được đọc bằng mã chức năng 04.
• Ví dụ: Cảm biến áp suất có giá trị 3125 ở địa chỉ 30005.

​

255

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Địa chỉ “Slave” 2-byte

Bởi một byte đơn thường được sử dụng để xác định địa chỉ “Slave” và mỗi “Slave” trên mạng yêu cầu một địa chỉ duy nhất, nên số “Slave” trên mạng được giới hạn ở 247.

Theo mặc định, đa số phần mềm hỗ trợ Modbus sử dụng địa chỉ 1 byte. Khi một địa chỉ lớn hơn 255 được nhập vào, phần mềm sẽ tự động chuyển sang định địa chỉ 2 byte và giữ nguyên ở chế độ này cho tất cả các địa chỉ cho đến khi tắt định địa chỉ 2 byte theo cách thủ công.

​

​

256

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Ví dụ: Master đọc trạng thái Coil từ Slave 1

Đọc 8 bit trạng thái từ địa chỉ 00010

Gói tin Modbus RTU (Hexadecimal): 01 01 00 09 00 08 3D C8

​

• 01 → Địa chỉ Slave
• 01 → Mã chức năng (Đọc Coil)
• 00 09 → Địa chỉ bắt đầu (0001-9999)
• 00 08 → Số lượng bit cần đọc
• 3D C8 → CRC kiểm tra lỗi

​

257

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Ví dụ 2: Master đọc giá trị từ Holding Register 40002

• Đọc giá trị từ địa chỉ 40002

Gói tin Modbus RTU (Hexadecimal): 01 03 00 01 00 01 D5 CA

• 01 → Địa chỉ Slave
• 03 → Mã chức năng (Đọc Holding Register)
• 00 01 → Địa chỉ thanh ghi thực tế (40002 - 40001)
• 00 01 → Số thanh ghi cần đọc
• D5 CA → CRC kiểm tra lỗi

​

258

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Cấu trúc bản tin Modbus RTU

Một bản tin Modbus RTU bao gồm: 1 byte địa chỉ - 1 byte mã hàm - n byte dữ liệu - 2 byte CRC như hình ở dưới:

259

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Chức năng và vai trò cụ thể như sau:

• Đọc dữ liệu:
• Master: 2 byte địa chỉ dữ liệu - 2 byte độ dài dữ liệu
• Slave: 2 byte địa chỉ dữ liệu - 2 byte độ dài dữ liệu - n byte dữ liệu đọc được
• Ghi dữ liệu:
• Master: 2 byte địa chỉ dữ liệu - 2 byte độ dài dữ liệu - n byte dữ liệu cần ghi
• Slave: 2 byte địa chỉ dữ liệu - 2 byte độ dài dữ liệu
• Byte CRC: 2 byte kiểm tra lỗi của hàm truyền. cách tính giá trị của Byte CRC 16 Bit

260

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Bài tập: Modbus RTU này: 11 03 006B 0003 7687

Trong đó:

• 11: Địa chỉ SlaveID (17 = 11 hex)
• 03: Function code (đọc thanh ghi giữ đầu ra tương tự (Analog Output Holding Registers))
• 006B: địa chỉ dữ liệu của thanh ghi đầu tiên được yêu cầu. (40108-40001 = 107 = 6B hex)
• 0003: tổng số thanh ghi được yêu cầu. (đọc 3 thanh ghi 40108 đến 40110)
• 7687: CRC (kiểm tra dự phòng theo chu kỳ) để kiểm tra lỗi.

261

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Bài tập: Modbus TCP sẽ là: 0001 0000 0006 11 03 006B 0003

• 0001: mã định danh
• 0000: định dạng giao thức
• 0006: độ dài tin nhắn (6 byte)
• 11: định dạng đơn vị (17 = 11 hex)
• 03: Function code (đọc thanh ghi giữ đầu ra tương tự (Analog Output Holding Registers))
• 006B: địa chỉ dữ liệu của thanh ghi đầu tiên được yêu cầu. (40108-40001 = 107 = 6B hex)
• 0003: tổng số thanh ghi được yêu cầu. (đọc 3 thanh ghi 40108 đến 40110)

262

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Cách chuyển 4-20mA sang Modbus RTU

Do các hệ thống cũ phần lớn các thiết bị điều cho ra dạng Analog 4-20mA hoặc 0-10V chính vì nếu muốn truyền về dạng Modbus IP chúng ta cần một bộ chuyển tín hiệu analog 4-20mA / 0-10V sang Modbus RTU. Các bộ chuyển đổi Analog 4-20mA sang modbus này có thể nhận cùng lúc 4 ( Z-4AI ) hoặc 8 kênh ( Z-8AI ) analog 4-20mA / 0-10V truyền về tín hiệu Modbus IP.

263

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Cách chuyển 4-20mA sang Modbus RTU

​

264

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Cách chuyển Modbus RTU sang Modbus TCP

​

265

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Bài tập: Một cảm biến áp suất 4-20mA được kết nối với một PLC có module AI (Analog Input) 16-bit, phạm vi đo 0 - 10 bar. PLC sử dụng giao thức Modbus RTU để đọc giá trị áp suất.

🔹 Yêu cầu:

1. Xác định giá trị số (digital) đọc được từ AI khi cảm biến đầu vào là 4mA, 12mA, và 20mA.
2. Chuyển đổi giá trị này sang đơn vị áp suất (bar).
3. Định dạng gói tin Modbus RTU để đọc giá trị từ thanh ghi Holding Register 40001.

266

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Hướng dẫn giải

1. Chuyển đổi dòng 4-20mA sang giá trị số (digital)

• AI của PLC có độ phân giải 16-bit (0 - 65535).
• Dòng vào (mA) được chuyển thành giá trị digital theo công thức:

267

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

• Tính toán cho từng giá trị dòng vào:

268

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

2. Chuyển đổi sang đơn vị áp suất (bar)

• Dải áp suất cảm biến: 0 - 10 bar.�Công thức chuyển đổi:

​

269

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Gói tin Modbus RTU để đọc giá trị từ Holding Register 40001

PLC lưu giá trị digital của cảm biến vào Holding Register 40001. Để đọc giá trị này, Master gửi gói tin:

🔹 Yêu cầu đọc thanh ghi 40001: 01 03 00 00 00 01 85 DB

Giải thích:

• 01 → Địa chỉ Slave
• 03 → Mã chức năng (Read Holding Register)
• 00 00 → Địa chỉ thanh ghi (40001 - 40001 = 0000)
• 00 01 → Đọc 1 thanh ghi
• 85 DB → CRC (kiểm tra lỗi)

270

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Phản hồi từ Slave

Khi giá trị Digital = 32768 (tương ứng 5.00 bar): 01 03 02 80 00 B8 44

Giải thích:

• 01 → Địa chỉ Slave
• 03 → Mã chức năng
• 02 → Số byte dữ liệu trả về
• 80 00 → Giá trị Digital (32768 = 0x8000)
• B8 44 → CRC

​

271

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Cấu hình Modbus trên S7 1200

272

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Cấu hình Modbus trên S7 1200

Các tham số chính Tốc độ, Parity… phù hợp với Thiết bị kết nối (Biến tần)

273

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

8. Mạng Modbus (2 tiết)

Cấu hình Modbus trên S7 1200

Các tham số chính Tốc độ, Parity… phù hợp với Thiết bị kết nối (Biến tần)

274

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Cấu hình Modbus trên S7 1200

Khai báo thuộc tính cho modul truyền thông Modbus, chú ý địa chỉ vật lý tại Hardware

275

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Cấu hình Modbus trên S7 1200

Khối MB_COMN_LOAD để khởi tạo tham số

Khối MB_MASTER để đọc hoặc ghi đến thông số biến tần

Tạo các Interface cho khối Function: Khối ghi dữ liệu, khối điều khiển Master

​

276

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Cấu hình Modbus trên S7 1200

Thiết lập khối MB_COMM LOAD_DB. (MB_DB trùng với tên Khối Master VD DB2)

277

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Cấu hình Modbus trên S7 1200 - Cấu hình ghi dữ liệu

Khối ghi dữ liệu và khối điều khiển

278

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Cấu hình Modbus trên S7 1200

279

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Cấu hình Modbus trên S7 1200

280

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Cấu hình Modbus trên S7 1200 - Cấu hình đọc dữ liệu

Đọc biến tần

281

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Cấu hình Modbus trên S7 1200 - Cấu hình đọc dữ liệu

Đọc biến tần

282

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ sở (2 tiết)

Bài toán

Thiết kế mạng cấp trường bao gồm 01 PLC S7-1200 với: 01 cảm biến lưu lượng truyền thông RS485 modul mở rộng, 01 cảm biến áp suất analog input kết nối trực tiếp qua PLC cổng Analog. Điều khiển 03 động cơ bơm qua biến tần SINAMICS V20 (control + speed setpoint) kết nối qua modbus. Hiển thị dữ liệu 01 HMI KTP700 kết nối Profinet với PLC để giám sát.

283

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ sở (2 tiết)

Bài toán

Phần cứng & topo

• PLC: S7-1200 (1214C/1215C), Ethernet PN on-board.
• RS-485: module CM1241 RS-485 (hoặc cổng serial tương đương).
• Biến tần: 3× SINAMICS V20 (có cổng RS-485).
• Cảm biến: 01 cảm biến lưu lượng RS-485 (Modbus RTU); 01 áp suất 4–20 mA vào AI PLC.
• HMI: KTP700 (kết nối PROFINET tới PLC bằng S7 connection).
• Dây/cáp: cáp PN (xanh), cáp RS-485 xoắn đôi có shield; phân luồng tín hiệu tách khỏi cáp lực ≥ 20 cm; terminator RS-485 ở hai đầu tuyến.

​

284

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ sở (2 tiết)

SV thiết kế sơ đồ lắp ráp

285

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ sở (2 tiết)

Bài toán Thiết lập địa chỉ

2.1 IP (Profinet)

• PLC: 192.168.10.10/24
• HMI: 192.168.10.20/24

2.2 RS-485 Modbus RTU

• Tham số đường truyền (áp dụng cho tất cả thiết bị RS-485): 9600 bps, 8N1 (hoặc 19200 bps nếu dây tốt).
• Slave ID đề xuất:
• Flow sensor: 1
• V20-1 / V20-2 / V20-3: 11 / 12 / 13

​

286

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ sở (2 tiết)

Bài toán Cài đặt thiết bị trường

3.1 V20 (mỗi biến tần)

• (Khuyến nghị reset trước) P0010=30 → P0970=1.
• Chọn điều khiển qua RS-485:
• P0700=5 (nguồn lệnh qua RS-485)
• P1000=5 (tần số tham chiếu qua RS-485)
• P2010=6 (kênh RS-485)
• P2021=11/12/13 (Slave ID từng V20)
• P2023=2 (Modbus RTU)
• P2034=0 (Parity None), P2035=1 (1 stop)�P2022=5000 ms (timeout)
• Thông số động cơ: P0304, P0305, P0307, P0310, P0311, P1900 theo nameplate.

287

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ sở (2 tiết)

Bài toán Mapping Modbus (mặc định hay dùng):

• 40100 = Control Word (CTW) – điều khiển RUN/STOP/chiều quay/ACK
• 40101 = Speed Setpoint (HSW) – đặt tốc độ (% hoặc Hz tuỳ cấu hình)
• 40110 = Status Word (ZSW) – trạng thái/fault
• 40111 = Actual Speed (HIW) – phản hồi tốc độ

Thang đo setpoint/phản hồi: thường 0…16384 ↔ 0…100% (tuỳ cấu hình drive).

​

288

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ sở (2 tiết)

Bài toán

Cảm biến lưu lượng RS-485

• Đặt Slave ID=1, tham số truyền 9600 8N1.
• Ghi lại địa chỉ thanh ghi (ví dụ: 30001 = lưu lượng tức thời; hoặc 40001 tuỳ hãng) và hệ số scale (ví dụ 0…10000 ↔ 0…100.0 m³/h).

Cảm biến áp suất 4–20 mA

• Đấu vào AI của PLC (ví dụ AIW0).
• Đảm bảo 0V analog về điểm chung; tránh vòng lặp đất; dùng cáp xoắn đôi, shield.

​

289

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ sở (2 tiết)

Bài toán

Cấu hình trong TIA Portal

4.1 PLC & CM1241

• Add CPU S7-1200, add CM1241 RS-485.
• Port RS-485: cấu hình 9600, 8 data, parity: None, stop: 1.
• Thêm các khối MB_COMM_LOAD (khởi tạo) và MB_MASTER (giao dịch Modbus).

4.2 HMI KTP700 (PROFINET/S7)

• Tạo S7 connection đến PLC.
• Tag HMI trỏ vào DB dữ liệu công nghệ

​

290

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ sở (2 tiết)

Bài toán

Cấu trúc dữ liệu & logic chương trình

5.1 Global DB – DB_Process (đề xuất; bỏ Optimized nếu cần truy cập tuyệt đối)

5.2 Scale AI áp suất

5.3 Vòng đọc/ghi Modbus (OB1)

SV thực hiện trên Tiaportal

291

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ sở (2 tiết)

Bài toán

HMI KTP700 (giao diện)

• Trang Giám sát:
• Đồng hồ/gauge: Pressure_bar, Flow_m3h.
• Bar/IO field: Spd_FB[1..3].
• Trang Điều khiển:
• Switch RUN/STOP: Cmd_Run[1..3]; nút chiều quay (nếu dùng): Cmd_Dir[1..3].
• Slider/IO field: Cmd_Spd[1..3] (%).
• Trang Cảnh báo:
• Hiển thị Fault[1..3], cảnh báo “Flow comm timeout” (từ ERROR của MB_MASTER), cảnh báo AI out-of-range.

SV thực hiện trên Tiaportal

292

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ sở (2 tiết)

Bài toán Kiểm tra & nghiệm thu

• Mạng/địa chỉ: Ping PLC & HMI; RS-485 đấu A-A, B-B, bật terminator 2 đầu tuyến.
• Áp suất: giả lập 4–20 mA → Pressure_bar thay đổi đúng thang.
• Lưu lượng: kiểm tra NDR=1 và ERROR=0 (khối MB_MASTER) khi đọc; giá trị scale hợp lý.
• V20:
• Ghi CTW → V20 RUN/STOP đúng; đổi chiều nếu dùng.
• Ghi HSW (tăng giảm) → tốc độ thực tăng giảm; ZSW không báo lỗi.
• HMI: điều khiển 3 bơm mượt; hiển thị tức thời; alarm đúng điều kiện.

SV thực hiện trên Tiaportal

293

MẠNG TT CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

6. Mạng vào ra cơ sở (2 tiết)

Câu hỏi mục 7

Bài tập mục 7

294

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Bài tập về nhà:

Cấu hình Modbus TRU trên S7 1200 - Cấu hình đọc dữ liệu

295

MẠNG TT CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

6. Mạng vào ra cơ bản (2 tiết)

Câu hỏi mục 8

Bài tập mục 8

296

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

• Tổng quan về mạng công nghiệp (2 tiết)
• Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)
• Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)
• Modbus và Profibus (2 tiết)
• Profinet - Ethernet (2 tiết)
• Mạng vào ra cơ sở (2 tiết)
• Mạng điều khiển (2 tiết)
• Mạng quản lý dữ liệu (2 tiết)
• Hệ thống SCADA của EVN (2 tiết)
• Hệ thống SCADA nhà máy sản xuất (2 tiết)
• Phần mềm Tiaportal (2 tiết)
• Thiết kế hệ thống SCADA trên Tiaportal (2 tiết)
• Giới IoT công nghiệp (2 tiết)
• Thiết kế IoT công nghiệp (2 tiết)
• Giao tiếp truyền thông và ôn tập (2 tiết)

297

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

7. Mạng điều khiển (2 tiết)

Truyền dẫn với RS-485

Truyền dẫn dùng cáp quang

Truyền dẫn theo chuẩn IEC 1158-2

298

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

7. Mạng điều khiển (2 tiết)

Truy nhập bus

299

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

7. Mạng điều khiển (2 tiết)

Cấu trúc bức điện

300

No Data

8byte Data

Token

1-246 byte Data

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

7. Mạng điều khiển (2 tiết)

Cấu trúc bức điện

301

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

7. Mạng điều khiển (2 tiết)

Đặc điểm mạng cấp điều khiển

• Cấu trúc/ kiến trúc
• Giao thức (mô hình phân lớp)
• Bức điện
• Kiểm soát lỗi
• Mã hoá
• Ứng dụng
• Tốc độ
• Khoảng cách truyền

…..

302

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

7. Mạng điều khiển (2 tiết)

303

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

7. Mạng điều khiển (2 tiết)

Cấu trúc chung

304

MẠNG TT CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

7. Mạng điều khiển (2 tiết)

Câu hỏi mục 9

Bài tập mục 9

305

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

7. Mạng điều khiển (2 tiết)

PROFINET (Process Field Net) là một chuẩn truyền thông Ethernet công nghiệp hiện đại được phát triển bởi Siemens và tổ chức PNO (Profibus & Profinet International). Nó là sự kế thừa và phát triển của Profibus, hoạt động trên nền tảng Ethernet chuẩn công nghiệp, nhằm đáp ứng yêu cầu truyền dữ liệu thời gian thực (Real-time) và điều khiển trong hệ thống tự động hóa.

306

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

7. Mạng điều khiển (2 tiết)

Cấu trúc giao thức

Mô hình truyền thông 3 cấp:�Profinet IO (Realtime): dùng điều khiển thiết bị�Profinet IRT (Isochronous Realtime): dùng cho ứng dụng motion cực nhanh�Profinet CBA (Component Based Automation): truyền thông hướng đối tượng�Chuẩn TCP/IP + RT + IRT�Cycle time: nhanh tới 250 μs (IRT)

​

307

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

7. Mạng điều khiển (2 tiết)

Cấu trúc chung

308

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

7. Mạng điều khiển (2 tiết)

bản đồ thanh ghi

309

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

7. Mạng điều khiển (2 tiết)

310

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

7. Mạng điều khiển (2 tiết)

311

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

7. Mạng điều khiển (2 tiết)

312

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

7. Mạng điều khiển (2 tiết)

313

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

7. Mạng điều khiển (2 tiết)

Ứng dụng:

1. Khởi tạo Project và chọn thiết bị PLC (IO Controller)

• Mở TIA Portal → Tạo New Project�Vào tab Project View�Tại mục Devices & Networks:�Add new device → Chọn PLC S7-1200 hoặc S7-1500

314

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

7. Mạng điều khiển (2 tiết)

Ứng dụng: Giao tiếp PLC S7-1200 và S7-1500 qua PROFINET (IO Controller – IO Device)

• PLC S7-1500 đóng vai trò IO Controller (Master)�PLC S7-1200 đóng vai trò IO Device (Slave)�Gửi và nhận dữ liệu từ vùng nhớ PLC này sang PLC kia qua mạng Ethernet�

​

315

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

7. Mạng điều khiển (2 tiết)

1. Tạo project và thêm 2 PLC

Tạo 1 project�Add device:�PLC S7-1500

PLC S7-1200

316

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

7. Mạng điều khiển (2 tiết)

Bật Permit access with PUT/GET communication from remote partner

317

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

7. Mạng điều khiển (2 tiết)

Bật Permit access with PUT/GET communication from remote partner

318

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

7. Mạng điều khiển (2 tiết)

Tạo dữ liệu truyền nhận

319

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

7. Mạng điều khiển (2 tiết)

Tạo dữ liệu truyền nhận

nhấp bỏ dấu tích tại Optimized block access để tạo địa chỉ tuyệt đối cho các dữ liệu trong Datablock

320

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

7. Mạng điều khiển (2 tiết)

Lệnh PUT: gửi dữ liệu từ thanh ghi của PLC 1 vào thanh ghi của PLC 2

321

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

7. Mạng điều khiển (2 tiết)

Lệnh PUT: gửi dữ liệu từ thanh ghi của PLC 1 vào thanh ghi của PLC 2:

REQ: Cho phép truyền dữ liệu

ID: Địa chỉ PLC được liên kết

ADDR_1: Địa chỉ thanh ghi nhận dữ liệu của PLC 2

SD_1: Địa chỉ thanh ghi gửi dữ liệu của PLC 1

DONE: Gửi dữ liệu thành công

ERROR: Gửi dữ liệu lỗi

STATUS: Hiển thị mã trạng thái, mã lỗi

322

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

7. Mạng điều khiển (2 tiết)

Lệnh GET: lấy dữ liệu từ thanh ghi của PLC 2 chuyển vào thanh ghi của PLC

323

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

7. Mạng điều khiển (2 tiết)

Lệnh GET: lấy dữ liệu từ thanh ghi của PLC 2 chuyển vào thanh ghi của PLC :

REQ: Cho phép truyền dữ liệu

ID: Địa chỉ PLC được liên kết

ADDR_1: Địa chỉ thanh lấy dữ liệu của PLC 2

RD_1: Địa chỉ thanh ghi chứa dữ liệu của PLC 1

NDR: Nhận dữ liệu thành công

ERROR: Nhận dữ liệu lỗi

STATUS: Hiển thị mã trạng thái, mã lỗi

324

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

7. Mạng điều khiển (2 tiết)

Bài toán:

Xây dựng hệ thống điều khiển gồm 01 HMI, kết nối với Switch cùng với 01 PLC S7 1200, 01 PLC S7 1500, hệ thống 01 biến tần điều khiển động cơ kết nối với S7 1200 Profinet, và các nút nhấn cảm biến kết nối với S7 1500. Đọc tốc độ thông qua biến tần

325

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

7. Mạng điều khiển (2 tiết)

Bài toán: Phần cứng & topo

• PLC: S7-1200 (1214C/1215C), cổng PN on-board.
• Drive: 1–3× SINAMICS G120/G120C có Control Unit PROFINET.
• HMI: KTP700 Basic/Comfort (kết nối S7 connection).
• Switch: công nghiệp hỗ trợ LLDP/PROFINET (khuyên dùng).
• Cáp: cáp PROFINET (green), đầu RJ45, nối đất/screen đúng chuẩn.

Topology: PLC (PN) ↔ Switch ↔ {G120-1, G120-2, G120-3, KTP700}.

​

326

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

7. Mạng điều khiển (2 tiết)

Bài toán: Thiết lập địa chỉ (ví dụ)

• PLC: 192.168.1.10/24 (Device name: PLC1200)
• G120-1/2/3: 192.168.1.41 / .42 / .43 (Device name: DRV1/DRV2/DRV3)
• Cấu hình động cơ theo nameplate: P0304 (V), P0305 (A), P0307 (kW), P0310 (Hz), P0311 (rpm); thực hiện auto-ID nếu cần (P1900).
• Chọn điều khiển qua PROFINET (mặc định khi dùng CU PN; không cần P0700/P1000 nếu telegram PN đã map).
• Chọn Telegram tương thích (thường Telegram 1 hoặc 111 – có Control/Status + Setpoint/Feedback).
• Lưu/khởi động lại drive nếu phần mềm yêu cầu.

327

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

7. Mạng điều khiển (2 tiết)

Bài toán: Cấu hình TIA Portal (step-by-step)

4.1 Devices & Networks

1. Add CPU S7-1200, KTP700, và SINAMICS G120(G120C) (đúng Control Unit PN).
2. Kéo thả vào Network view, nối các thiết bị vào cùng subnet PN (qua switch).
3. Assign device name + IP cho PLC/HMI/Drive (tên PN phải khớp khi “Assign device name” online).

328

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

7. Mạng điều khiển (2 tiết)

Bài toán:

4.2 G120 – Chọn Telegram & I/O address

1. Trong device G120, chọn Telegram (ví dụ 1 hoặc 111).
2. TIA tự sinh I/O words (có thể chỉnh offset cho dễ nhớ).
• Ví dụ 1 drive:
• QW256 = Control Word (CTW)
• QW258 = Speed Setpoint (SP)
• IW256 = Status Word (ZSW)
• IW258 = Speed Actual (FB)

Với nhiều drive: mỗi drive dịch block I/O ~16 word (hoặc theo mặc định project

​

329

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

7. Mạng điều khiển (2 tiết)

Bài toán:

PLC software

• Tạo Global DB (khuyên “Standard compatible” để HMI truy cập dễ):
• HMI Tạo S7 connection → chọn PLC S7-1200.

SV tự làm

​

330

MẠNG CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

• Tổng quan về mạng công nghiệp (2 tiết)
• Kỹ thuật mạng công nghiệp (2 tiết)
• Kỹ thuật truyền dẫn và giao thức (2 tiết)
• Modbus và Profibus (2 tiết)
• Profinet - Ethernet (2 tiết)
• Mạng vào ra cơ sở (2 tiết)
• Mạng điều khiển (2 tiết)
• Mạng quản lý dữ liệu (2 tiết)
• Hệ thống SCADA của EVN (2 tiết)
• Hệ thống SCADA nhà máy sản xuất (2 tiết)
• Phần mềm Tiaportal (2 tiết)
• Thiết kế hệ thống SCADA trên Tiaportal (2 tiết)
• Giới IoT công nghiệp (2 tiết)
• Thiết kế IoT công nghiệp (2 tiết)
• Giao tiếp truyền thông và ôn tập (2 tiết)

331

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

8. Mạng quản lý dữ liệu (2 tiết)

Cấu trúc chung

332

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

8. Mạng quản lý dữ liệu (2 tiết)

Cấu trúc chung

333

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

8. Mạng quản lý dữ liệu (2 tiết)

Cấu trúc chung

334

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

8. Mạng quản lý dữ liệu (2 tiết)

Cấu trúc chung

335

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

8. Mạng quản lý dữ liệu (2 tiết)

Chuẩn Ethernet

Truyền : dây 1 -2 Nhận : dây 3 -6

• Thiết bị cùng tên, khác chuẩn
• Thiết bị khác tên, cùng chuẩn

336

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

8. Mạng quản lý dữ liệu (2 tiết)

Kiến trúc

337

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

8. Mạng quản lý dữ liệu (2 tiết)

Kiến trúc

338

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

8. Mạng quản lý dữ liệu (2 tiết)

Kiến trúc

339

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

8. Mạng quản lý dữ liệu (2 tiết)

Cấu trúc bức điện

340

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

8. Mạng quản lý dữ liệu (2 tiết)

Truyền dẫn

• Băng tầng cơ sở ( baseband)
• Ðộ suy giảm ( attenuation )
• Nhiễu điện từ (Electronmagnetic Interference – EMI)
• Nhiễu xuyên kênh (crosstalk)
• Chi phí
• Yêu cầu cài đặt
• Băng thông (bandwidth)

341

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

8. Mạng quản lý dữ liệu (2 tiết)

Cấu trúc chung

• Kiến trúc: Tôpô mạng (Point to point) (Broadcast hay Point to multipoint). Kiểu điểm - điểm
• Giao thức mạng: TCP/IP
• Network ID (hay Network Address): Dùng để chuyển các messages đến đúng Network (c.n gọi là Subnet hay Segment.
• Host ID (hay Host Address): Thí dụ như ba địa chỉ TCP 192.168.104.1, 192.168.104.4, 192.168.104.7 có cùng Network ID 192.168.104.

342

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

8. Mạng quản lý dữ liệu (2 tiết)

Giao thức

• Ðịa chỉ host là địa chỉ IP có thể dùng để đặt cho các interface của các host. Hai host nằm cùng một mạng sẽ có network_id giống nhau và host_id khác nhau.
• Ðịa chỉ mạng (network address): là địa chỉ IP dùng để đặt cho các mạng. Phần host_id của địa chỉ chỉ chứa các bit 0. Ðịa chỉ này không thể dùng để đặt cho một Interface. Ví dụ 172.29.0.0
• Ðịa chỉ Broadcast: là địa chỉ IP được dùng để đại diện cho tất cả các host trong mạng. Phần host id chỉ chứa các bit 1. Ðịa chỉ này cũng không thể dùng để đặt cho một host được. Ví dụ 172.29.255.255.

343

Chương 3: MỘT SỐ MẠNG CÔNG NGHIỆP

8. Mạng quản lý dữ liệu (2 tiết)

Mạng máy tính

• M

344

MẠNG TT CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

8. Mạng quản lý dữ liệu (2 tiết)

Câu hỏi mục 10

Bài tập mục 10

345

MẠNG TT CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

1. Khái niệm về mạng TTCN (2 tiết)

2. Mô hình và thời gian thực trong mạng TTCN (2 tiết)

3. Kiến trúc và kiểm soát truy nhập bus (2 tiết)

4. Bảo toàn và mã hóa dữ liệu (2 tiết)

5. Kỹ thuật truyền dẫn (2 tiết)

6. Giao thức

7. Mạng ASI (2 tiết)

8. Mạng Modbus (2 tiết)

9. Mạng Profibus (2 tiết)

10. Mạng Profinet (2 tiết)

11. Hệ thống SCADA của EVN (2 tiết)

12. Thiết kế hệ thống SCADA trên Tiaportal (2 tiết)

13. Hệ thống IoT công nghiệp (2 tiết)

14. Thiết kế IoT công nghiệp (2 tiết)

15. Ôn tập (2 tiết)

346

MẠNG TT CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

11. Hệ thống SCADA của EVN (2 tiết)

SCADA = Supervisory Control And Data Acquisition�Dùng để giám sát, thu thập dữ liệu và điều khiển từ xa�Thành phần chính:�Trạm điều khiển (RTU/IED)�Giao thức truyền thông (IEC 60870-5-101/104, DNP3...)�Trung tâm điều khiển (HMI, SCADA software)

​

347

MẠNG TT CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

11. Hệ thống SCADA của EVN (2 tiết)

Giao diện phòng điều độ EVN

348

MẠNG TT CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

11. Hệ thống SCADA của EVN (2 tiết)

Giao diện phòng điều độ EVN

349

MẠNG TT CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

11. Hệ thống SCADA của EVN

350

Vai trò SCADA trong ngành điện lực

• Điều khiển lưới điện phân phối & truyền tải�
• Giám sát trạng thái máy biến áp, MBA lực, dao cách ly, máy cắt...�
• Cảnh báo sự cố: ngắn mạch, mất pha, cảnh báo quá tải...�
• Tự động hóa thao tác đóng/ngắt (switchgear, recloser...)�

MẠNG TT CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

11. Hệ thống SCADA của EVN

Lịch sử phát triển SCADA EVN

351

Hệ thống SCADA làm việc được sớm nhất là hệ thống mini SCADA được xây dựng khoảng năm 1990 tại Sở Điện lực TP Hồ Chí Minh chỉ với các giao diện.

TP. Biên Hòa (Đồng Nai), TP. Cần Thơ qua hệ thống mini SCADA từ năm 2000 và một số Recloser trên lưới điện Công ty Điện lực Đồng Tháp, Bến Tre (đơn vị chủ động thực hiện) nhằm hỗ trợ công tác quản lý vận hành lưới điện. 

MẠNG TT CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

11. Hệ thống SCADA của EVN

Lịch sử phát triển SCADA EVN

352

Từ năm 2008, Ban Kỹ thuật - Sản xuất (thuộc Tập đoàn Điện lực Việt Nam) và một số đơn vị thành viên như Công ty CP Điện lực Khánh Hòa (KHPC), Tổng công ty Điện lực miền Nam (EVNSPC), Tổng công ty Điện lực TP Hồ Chí Minh (EVNHCMC),

Tổng công ty Truyền tải điện Quốc gia (NPT) đã tích cực thực hiện các nhiệm vụ được giao theo chỉ đạo của Lãnh đạo Tập đoàn về dự án trạm biến áp không người trực (KNT) hay còn gọi là trạm biến áp tích hợp.

​

MẠNG TT CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

11. Hệ thống SCADA của EVN

353

Hệ thống SCADA của ngành điện Việt nam hiện nay được chia thành ba cấp: cấp quốc gia, cấp Bắc Trung Nam và cấp tỉnh.

MẠNG TT CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

11. Hệ thống SCADA của EVN

354

MẠNG TT CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

11. Hệ thống SCADA của EVN

355

• Trung tâm điều độ quốc gia theo dõi và điều khiển các nhà máy phát điện, các đường dây/trạm 500kV và các đường dây/trạm 220kV lớn.

​

• Ba trung tâm điều độ miền theo dõi và điều khiển các đường dây/trạm 220kV trong khu vực mình.

​

• Các trung tâm điều độ cấp tỉnh theo dõi và điều khiển hệ thống phân phối điện trong khu vực của mình.

MẠNG TT CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

11. Hệ thống SCADA của EVN

356

+ Thu thập dữ liệu: Các dữ liệu trạng thái (Digital) từ các rơ le trung gian được đưa vào các đầu vào số của RTU.

Các dữ liệu tương tự (analog) từ cuộn thứ cấp của máy biến dòng điện và điện áp được đưa vào các bộ biến đổi (transducer).

Đầu ra của bộ biến đổi được đưa vào các vỉ đầu vào tương tự của RTU. Tại RTU dữ liệu được số hoá và thông qua kênh truyền (giao thức) gửi về trung tâm điều độ

MẠNG TT CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

11. Hệ thống SCADA của EVN

357

+ Điều khiển:

• Lệnh điều khiển từ hệ thống SCADA của trung tâm điều độ thông qua kênh truyền gửi đến RTU (hoặc SAS), các lệnh điều khiển có thể là:
• Lệnh đóng cắt máy cắt, dao cách ly, dao tiếp địa (open/close).
• Lệnh điều khiển tăng giảm (Raise/Lower)
• Lệnh điều khiển thay đổi giá trị đặt (Setpoint)

​

MẠNG TT CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

11. Hệ thống SCADA của EVN

358

+ Giám sát: Dữ liệu thu thập từ các trạm về trung tâm điều khiển sẽ được máy tính xử lý:

Hiển thị trên các sơ đồ, bảng biểu và các dạng đồ thị xu hướng.

Đối với dữ liệu trạng thái (máy cắt, dao cách ly, cảnh báo v.v...) khi phát hiện ra có sự thay đổi trạng thái hệ thống SCADA sẽ phát cảnh báo bằng âm thanh và dòng thông báo để lôi kéo sự chú ý của người vận hành.

MẠNG TT CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

11. Hệ thống SCADA của EVN

359

RTU là viết tắt của Remote Terminal Unit. RTU là một thiết bị điện tử công nghiệp được lắp đặt tại hiện trường (trạm biến áp, nhà máy, tủ điện, trạm bơm, v.v.), có chức năng:

1. Thu thập dữ liệu (Data Acquisition) từ:�Cảm biến dòng, áp, nhiệt độ, công suất,...�Tín hiệu trạng thái đóng/ngắt, báo lỗi, vị trí thiết bị,...
2. Điều khiển từ xa (Remote Control):�Nhận lệnh từ trung tâm SCADA (qua mạng truyền thông)�Đóng/cắt thiết bị (máy cắt, dao cách ly, bơm, van, máy phát...)
3. Truyền thông với trung tâm điều hành:�Qua giao thức như IEC 60870-5-101/104, DNP3, Modbus RTU, IEC 61850�Kết nối bằng RS-485, Ethernet, GPRS, mạng WAN hoặc cáp quang

MẠNG TT CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

11. Hệ thống SCADA của EVN

360

• 1. TI,TU: CT và VT
• 2. Transducer:0-10mA, -5mA -> +5mA,
• 3. RTU: ADC
• 4. Trung tâm điều độ

MẠNG TT CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

11. Hệ thống SCADA của EVN

361

Tín hiệu đưa vào RTU (Input)

Dây dẫn tín hiệu được đưa về terminal block → RTU → SCADA

​

Các tín hiệu sẽ được mapping vào địa chỉ logic, và truyền theo giao thức (IEC 60870-5-101/104)

MẠNG TT CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

11. Hệ thống SCADA của EVN

362

Tín hiệu điều khiển từ xa (Output)

Tín hiệu điều khiển gửi từ SCADA qua RTU → đến contact relay hoặc modul đầu ra điều khiển.

MẠNG TT CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

11. Hệ thống SCADA của EVN

363

Kết nối truyền thông từ trạm về trung tâm A2/A1

Tín hiệu vào/ra RTU phải cách ly điện và chống nhiễu tốt�Đảm bảo thời gian truyền không vượt ngưỡng điều độ yêu cầu (dưới 2 giây)�Thử nghiệm tín hiệu đầu vào/ra phải tuân theo quy trình EVN�Sử dụng giao thức phù hợp (104 với Ethernet, 101 với RS-485)

MẠNG TT CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

11. Hệ thống SCADA của EVN

364

• Vào Analog

MẠNG TT CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

11. Hệ thống SCADA của EVN

365

• Vào Digital

MẠNG TT CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

11. Hệ thống SCADA của EVN

366

• Ra Analog

MẠNG TT CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

11. Hệ thống SCADA của EVN

367

• Ra số

MẠNG TT CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

11. Hệ thống SCADA của EVN

368

Mở rộng

IEC 60870-5-101 và IEC 60870-5-104 là hai chuẩn giao thức truyền thông công nghiệp thuộc bộ tiêu chuẩn IEC 60870-5, được thiết kế dành riêng cho các hệ thống điều khiển và giám sát từ xa (SCADA), đặc biệt trong ngành điện lực như: trạm biến áp, nhà máy điện, trung tâm điều độ EVN.

MẠNG TT CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

11. Hệ thống SCADA của EVN

369

Mở rộng

IEC 60870-5-101 là gì?

• Gọi tắt là IEC 101�Là giao thức truyền thông nối tiếp (serial communication): sử dụng cổng RS-232 hoặc RS-485.�Được thiết kế cho mạng điểm-điểm hoặc điểm-đa điểm trong khoảng cách ngắn.�Phù hợp cho trạm biến áp nhỏ, hệ thống cũ hoặc khu vực không có mạng TCP/IP�Dữ liệu được truyền theo dạng ASDU (Application Service Data Unit)

MẠNG TT CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

11. Hệ thống SCADA của EVN

370

Mở rộng

IIEC 60870-5-104 là gì?

• Gọi tắt là IEC 104�Là phiên bản mở rộng của IEC 101, nhưng hoạt động trên mạng TCP/IP (Ethernet)�Hỗ trợ kết nối qua LAN, WAN, Internet, tốc độ nhanh hơn và dễ mở rộng�Dùng trong hệ thống SCADA hiện đại, hỗ trợ truyền dữ liệu thời gian thực từ xa�Cũng sử dụng ASDU giống IEC 101, nhưng bọc trong gói TCP/IP

MẠNG TT CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

11. Hệ thống SCADA của EVN

371

Mở rộng

MẠNG TT CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

11. Hệ thống SCADA của EVN

Câu hỏi mục 11

Bài tập mục 11

372

MẠNG TT CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

1. Khái niệm về mạng TTCN (2 tiết)

2. Mô hình và thời gian thực trong mạng TTCN (2 tiết)

3. Kiến trúc và kiểm soát truy nhập bus (2 tiết)

4. Bảo toàn và mã hóa dữ liệu (2 tiết)

5. Kỹ thuật truyền dẫn (2 tiết)

6. Giao thức

7. Mạng ASI (2 tiết)

8. Mạng Modbus (2 tiết)

9. Mạng Profibus (2 tiết)

10. Mạng Profinet (2 tiết)

11. Hệ thống SCADA của EVN (2 tiết)

12. Thiết kế hệ thống SCADA trên Tiaportal (2 tiết)

13. Hệ thống IoT công nghiệp (2 tiết)

14. Thiết kế IoT công nghiệp (2 tiết)

15. Ôn tập (2 tiết)

373

MẠNG TT CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

12. Thiết kế hệ thống SCADA trên Tiaportal (2 tiết)

374

Sơ đồ nguyên lý SCADA hệ thống điện

MẠNG TT CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

12. Thiết kế hệ thống SCADA trên Tiaportal (2 tiết)

375

Sơ đồ nguyên lý SCADA cho nhà máy

MẠNG TT CÔNG NGHIỆP VÀ SCADA

12. Thiết kế hệ thống SCADA trên Tiaportal (2 tiết)

376

1. Lập kế hoạch hệ thống SCADA

2. Mở TIA Portal và tạo project mới

3. Cấu hình phần cứng (Hardware Configuration)

4. Tạo cấu trúc mạng truyền thông

5. Cấu hình HMI (WinCC)

6. Tạo biến (Tag)

7. Thiết kế giao diện giám sát (HMI screens)

8. Lập trình logic trong PLC

9. Thiết lập cảnh báo (Alarm)

10. Thiết lập ghi dữ liệu (Data Logging, Trend)

11. Tải chương trình vào PLC và HMI

12. Chạy thử và giám sát