Kiến trúc giao thức chuẩn MMS trong tryền thông công nghiệp

Để làm rõ hơn về các dịch vụ truyền thông, mục này giới thiệu về MMS (Manufacturing Message Specification), một chuẩn quốc tế cho việc xây dựng lớp ứng dụng theo mô hình quy chiếu OSI. Chuẩn này có ý nghĩa đặc biệt trong các hệ thống truyền thông công nghiệp. Về cơ bản, MMS quy định một tập hợp các dịch vụ chuẩn cho việc trao đổi dữ liệu thời gian thực cũng như thông tin điều khiển giám sát. Các dịch vụ này cũng như các giao thức tương ứng được chuẩn hóa trong ISO/IEC 9506.

MMS có xuất xứ từ MAP (Manufacturing Automation Protocol), một giao thức do hãng General Motors khởi xướng phát triển vào đầu những năm 80. Mặc dù MAP không trở thành giao thức truyền thông thống nhất cho công nghiệp tự động hóa, nó đã tác động có tính chất định hướng tới các phát triển sau này.

Trên cơ sở của MAP, các dịch vụ truyền thông đã được định nghĩa trong MMS tạo cơ sở quan trọng trong việc xây dựng lớp Các dịch vụ được định nghĩa trong MMS có tính chất thông dụng và đa dạng, có thể thích hợp với rất nhiều loại thiết bị, nhiều ứng dụng và ngành công nghiệp khác nhau.

Ví dụ, dịch vụ Read cho phép một chương trình ứng dụng hoặc một thiết bị đọc một hoặc nhiều biến một lúc từ một chương trình ứng dụng hoặc một thiết bị khác. Bất kể một thiết bị là PLC hay robot, một chương trình điều khiển tự động hay chương trình điều khiển giám sát, các dịch vụ và thông báo MMS đều như nhau.

Hơn 80 dịch vụ truyền thông thông dụng cho các hệ thống bus, trong đó có kiểm soát đường nối, truy nhập biến, điều khiển sự kiện, cài đặt và can thiệp chương trình

Một giao thức qui định cấu trúc dữ liệu cho việc chuyển giao tham số của các dịch vụ

Mô hình một số đối tượng “ảo”, đại diện cho các đối tượng vật lý (máy móc, robot,..)

Một cơ chế Client/Server trong quan hệ giữa các đối tác truyền thông.

Chuẩn ISO/IEC 9506 bao gồm hai phần cốt lõi sau:

• Phần 1: Đặc tả dịch vụ, định nghĩa mô hình thiết bị sản xuất ảo VMD (Virtual Manufacturing Device), các dịch vụ trao đổi giữa các nút mạng, các thuộc tính cũng như tham số tương ứng với VMD và các dịch vụ.
• Phần 2: Đặc tả giao thức, định nghĩa trình tự các thông báo được gửi đi trong mạng, cấu trúc và kiểu mã hóa các thông báo, tương tác giữa MMS với các lớp khác trong mô hình OSI. MMS sử dụng chuẩn lớp biểu diễn dữ liệu ASN.1 (Abstract Notation Number One – ISO 8824) để đặc tả cấu trúc các thông báo.

Một trong những điểm đặc trưng của MMS là mô hình đối tượng VMD. Trên quan điểm hướng đối tượng, mô hình VMD cho phép các thiết bị đóng vai trò một server, cung cấp các dịch vụ cho các client thông qua các đối tượng ảo. Các đối tượng ảo này đại diện cho những đối tượng khác nhau trong một hệ thống kỹ thuật, trong đó có cả các biến, chương trình, sự kiện, v.v… Mỗi chương trình ứng dụng có thể đồng thời đóng vai trò server và client. Mô hình VMD định nghĩa các đối tượng sau:

• VMD: Bản thân VMD được coi là một đối tượng hợp thành từ các đối tượng khác, đại diện cho toàn bộ một thiết bị.
• Domain: Đại diện một phần nhớ có liên kết trong một VMD, ví dụ phần nhớ cho một chương trình có thể nạp xuống (download) và nạp lên (upload) được.
• Program Invocation: Một chương trình chạy trong bộ nhớ chính được hợp thành bởi một hoặc nhiều domain.
• Variable: Một biến dữ liệu có kiểu (ví dụ số nguyên, số thực dấu phẩy động, mảng).
• Kiểu: Mô tả cấu trúc và ý nghĩa của dữ liệu chứa trong một biến.
• Named Variable List: Một danh sách nhiều biến có tên.
• Semaphore: Một đối tượng dùng để kiểm soát việc truy nhập cạnh tranh một tài nguyên chung (ví dụ bộ nhớ, CPU, cổng vào/ra)
• Operator Station: Một trạm có màn hình và bàn phím dùng cho thao tác viên vận hành quá trình.
• Event Condition: Một đối tượng đại diện cho trạng thái của một sự kiện
• Event Action: Một đối tượng đại diện hành động được thực hiện khi trạng thái của một sự kiện thay đổi
• Event Enrollment: Một đối tượng đại diện cho một chương trình ứng dụng mạng được thông báo khi khi trạng thái của một sự kiện thay đổi.
• Journal: Một đối tượng ghi lại diễn biến của các sự kiện và biến theo thời gian.
• File: Một file trong một trạm server.
• Transaction: Đại diện một yêu cầu dịch vụ MMS riêng biệt.

Xem thêm: Kiến trúc giao thức TCP IP trong mạng truyền thông