Thiết kế PLC Arduino ứng dụng giám sát điều khiển Nhà thông minh : Thiết bị điều khiển: Sử dụng Arduino thiết kế thành PLC điều khiển hệ thống, có hỗ trợ chuẩn truyền thơng Modbus Lora Thiết bị cảm biến: Sử dụng cảm biến nhiệt độ LM35 module cảm biến ánh sáng quang trở LDR Cơ cấu chấp hành: Các thiết bị điện nhà bao gồm bóng đèn, điều hịa, quạt điện Phần mềm SCADA mã nguồn mở để điều khiển giám sát nhà thơng minh MẠNG TRUYỀN THƠNG CƠNG NGHIỆP VÀ HỆ SCADA DANANG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Tổng quan thành phần hệ thống MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP VÀ HỆ SCADA DANANG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Bộ điều khiển: PLC thiết kế từ Arduino
MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP VÀ HỆ SCADA DANANG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Đề tài: Thiết kế PLC Arduino Ứng dụng giám sát điều khiển Các thiết bị nhà GV HD: Thầy Ngơ Đình Thanh Nhóm SVTH: Phạm Tiến Anh – 17TDH2 Nguyễn Tài Duy – 17TDH2 Võ Duy Đức – 17TDH2 Nguyễn Hoàng Hùng – 17TDH2 Lê Hữu Thạch – 17TDH2 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP VÀ HỆ SCADA DANANG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP VÀ HỆ SCADA DANANG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY I Giới thiệu dự án Mơ hình nhà thơng minh MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP VÀ HỆ SCADA DANANG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Yêu cầu nội dung thiết kế Thiết kế PLC Arduino ứng dụng giám sát điều khiển Nhà thông minh : Thiết bị điều khiển: Sử dụng Arduino thiết kế thành PLC điều khiển hệ thống, có hỗ trợ chuẩn truyền thơng Modbus Lora Thiết bị cảm biến: Sử dụng cảm biến nhiệt độ LM35 module cảm biến ánh sáng quang trở LDR Cơ cấu chấp hành: Các thiết bị điện nhà bao gồm bóng đèn, điều hịa, quạt điện Phần mềm SCADA mã nguồn mở để điều khiển giám sát nhà thơng minh MẠNG TRUYỀN THƠNG CƠNG NGHIỆP VÀ HỆ SCADA DANANG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Tổng quan thành phần hệ thống MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP VÀ HỆ SCADA DANANG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Bộ điều khiển: PLC thiết kế từ Arduino Phần cứng: Sử dụng Role cho đầu nối với chấn Arduino linh kiện cần thiết khác MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP VÀ HỆ SCADA DANANG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Phần mềm: Sử dụng mã nguồn mở LDmicro OpenPLC Các mã nguồn mở Snapbox plcLIB MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP VÀ HỆ SCADA DANANG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY OpenPLC có: Dao diện thiết kế đơn giản, dễ sử dụng Hỗ trợ chuẩn truyền thông kết nối Modbus, Lora MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP VÀ HỆ SCADA DANANG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Thiết bị cảm biến hiển thị Sử dụng cảm biến nhiệt độ LM35 module cảm biến hồng ngoại LDR Thiết bị hiển thị sử dụng LCD 16x2 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP VÀ HỆ SCADA DANANG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Cơ cấu chấp hành Bao gồm thiết bị nhà điều hòa, quạt, đèn 10 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP VÀ HỆ SCADA DANANG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Giao thức Modbus a) Định nghĩa • Là phương tiện truyền thông với nhiều thiết bị thơng qua cặp dây xoắn đơn • Tiêu chuẩn thơng dụng ngành tự động hóa • Một protocol miễn phí • Là hệ thống “masterslave” 11 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP VÀ HỆ SCADA b) Các chuẩn Modbus: có chuẩn Modbus RTU, Modbus TCP, Modbus ASCII Điểm giống nhau: Là tất thông điệp gửi format Điểm khác nhau: Là cách thức thơng điệp mã hóa Modbus TCP: + Modbus qua Ethernet sử dụng địa IP để kết nối với thiết bị Slave + Bất mạng Ethernet hỗ trợ MODBUS/ IP hỗ trợ MODBUS/TCP 12 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP VÀ HỆ SCADA Modbus ASCII: + Chậm số loại protocol + Mọi thông điệp mã hóa hexa-decimal, sử dụng đặc tính ASCII bit + Thích hợp modem điện thoại hay kết nối sử dụng sóng radio Modbus RTU: + Là protocol công nghiệp sử dụng rộng rãi + Dữ liệu mã hóa theo hệ nhị phân, cần byte truyền thông cho byte liệu + Là thiết bị lí tưởng RS 232 hay mạng RS485 đa điểm 13 MẠNG TRUYỀN THƠNG CƠNG NGHIỆP VÀ HỆ SCADA c, Cách đóng gói liệu Một khung truyền Modbus RTU gồm có: • byte địa • byte mã hàm • N byte liệu • byte CRC check 14 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP VÀ HỆ SCADA DANANG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Giao thức Lora a, Định nghĩa: Lora(Long Range Radio) giao thức thiết kế cho internet vạn vật, giao thức không dây thiết kế để truyền thơng xa, lượng thấp 15 MẠNG TRUYỀN THƠNG CƠNG NGHIỆP VÀ HỆ SCADA DANANG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY b Nguyên lý hoạt động LoRa sử dụng kỹ thuật điều chế gọi Chirp Spread Spectrum Tức liệu băm xung cao tần để tạo tín hiệu có dãy tần số cao tần số liệu gốc (cái gọi chipped); sau tín hiệu cao tần tiếp tục mã hoá theo chuỗi chirp signal trước truyền ra anten để gửi 16 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP VÀ HỆ SCADA DANANG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY c Các tính LoRa Truyền dẫn khoảng cách xa từ vài km đến 15-30 km ở vùng nông thơn Dùng phổ khơng cần cấp phép (ví dụ 430 MHz châu Á, 915 MHz Mỹ…) Hỗ trợ triệu thiết bị Sử dụng pin dài lâu tiêu hao lượng thấp tuổi thọ pin lên đến 10 năm Giảm việc đồng định hướng mạng Mạng an toàn hiệu Không nhiễu tần số 17 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP VÀ HỆ SCADA DANANG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY d Cách gửi liệu giao thức Lora • Preamble: Là chuỗi binary để nhận detect tín hiệu LoRa packet khơng khí • Header: chứa thông tin size Payload có PayloadCRC hay khơng Giá trị Header check CRC kèm theo • Payload: liệu ứng dụng truyền qua LoRa • Payload: giá trị CRC Payload Nếu có PayloadCRC, LoRa chip tự kiểm tra liệu Payload báo lên CRC OK hay khơng 18 MẠNG TRUYỀN THƠNG CƠNG NGHIỆP VÀ HỆ SCADA DANANG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Giới thiệu scada phần mềm Scada BR SCADA: • Supervisory • Control • And • Data • Acquisition 19 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP VÀ HỆ SCADA DANANG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Điều khiển giám sát Scada BR • Giao diện dễ sử dụng • Có nhiều thiết bị có sẵn thư viện để mơ • Dễ điều khiển giám sát • Dễ kết nối 20 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP VÀ HỆ SCADA DANANG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY DEMO GIỮA KỲ 21 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP VÀ HỆ SCADA DANANG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Kết nối Modbus Arduino máy tính a Giới thiệu module RS485: • IC MAX 485 tích hợp sẵn board • Truyền nhận với lượng thấp theo chuẩn RS-485 • Các chân IC đưa thích hợp cho việc sử dụng với vi điều khiển • Điện áp hoạt động: 5V 22 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP VÀ HỆ SCADA DANANG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY b, Sơ đồ dây kết nối arduino module RS483 Master Arduino Slave máy tính 23 MẠNG TRUYỀN THƠNG CƠNG NGHIỆP VÀ HỆ SCADA DANANG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY C Phần mềm lập trình Sử dụng phần mềm lập trình Arduino IDE, lập trình ngơn ngữ C 24 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP VÀ HỆ SCADA DANANG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Thank you 25 ... NGHIỆP VÀ HỆ SCADA DANANG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Yêu cầu nội dung thiết kế Thiết kế PLC Arduino ứng dụng giám sát điều khiển Nhà thông minh : Thiết bị điều khiển: Sử dụng Arduino thiết. .. NGHIỆP VÀ HỆ SCADA DANANG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Điều khiển giám sát Scada BR • Giao diện dễ sử dụng • Có nhiều thiết bị có sẵn thư viện để mơ • Dễ điều khiển giám sát • Dễ kết nối... THÔNG CÔNG NGHIỆP VÀ HỆ SCADA DANANG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Bộ điều khiển: PLC thiết kế từ Arduino Phần cứng: Sử dụng Role cho đầu nối với chấn Arduino linh kiện cần thiết khác MẠNG