Thiết kế ngôi nhà thông minh sử dụng plc s7 1200

LỜI MỞ ĐẦU Ngày giới với bùng nổ ngành công nghệ thông tin, điện tử vv Đã làm cho đời sống người ngày hồn thiện Các thiết bị tự động hóa ngày xâm lấn vào sản xuất chí vào sống sinh hoạt ngày người Do ngơi nhà thơng minh khơng cịn mơ ước người mà trở thành thực hóa.Qua báo chí, phương tiện truyền thơng, internet thấy mơ hình ngơi nhà thơng minh đời Là sinh viên khoa Điện, với kiến thức học với mong muốn thiết kế ngơi nhà tự động hóa đáp ứng nhu cầu sinh hoạt ngày, em chọn “Thiết kế nhà thông minh sử dụng plc s7 1200” làm đề tài cho thực tập tốt nghiệp Trong trình thực báo cáo mình, em cố gắng để hoàn thiện cách tốt Nhưng với kiến thức hiểu biết có hạn nên khơng tránh khỏi thiết sót mong thầy bạn đóng góp ý kiến cho đề tài em hồn thiện Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy hướng dẫn ……………… nhiệt tình giúp đỡ em trình thực thực tập thời gian qua Nội dung đồ án gồm chương: - Chương 1: Khái quát chung công nghệ nhà thông minh - Chương 2: Thiết kế cấu trúc điều khiển - Chương 3: Lập trình thuật tốn điều khiển - Chương 4: Mơ giám sát phần mềm WinCC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH CHƯƠNG KHÁI QT CHUNG VỀ CƠNG NGHỆ NHÀ THƠNG MINH 1.1 Khái niệm nhà thơng minh Nhà thơng minh hay cịn gọi smarthome kiểu nhà lắp đặt thiết bị điện, điện tử có tác dụng tự động hố hồn tồn bán tự động, thay người thực thao tác quản lý, điều khiển Hệ thống điện tử giao tiếp với chủ nhân nhà thông qua bảng điện tử đặt nhà, phần mềm điện thoại di động, máy tính bảng giao diện web Trong nhà thông minh, đồ dùng & thiết bị điện nhà từ phòng ngủ, phòng khách đến toilet gắn điều khiển điện tử kết nối với Internet điện thoại di động, cho phép chủ nhân điều khiển vật dụng từ xa lập trình cho thiết bị nhà hoạt động theo lịch Thêm vào đó, đồ gia dụng hiểu ngơn ngữ có khả tương tác với Hiện công nghệ nhà thông minh Việt Nam phát triển mạnh mẽ, nhiều công nghệ áp dụng vào phát triển cho hệ thống nhà thông minh 1.2 Tổng quan nhà thông minh Một hệ thống nhà thông minh gồm chức như: - Hệ thống ánh sáng thông minh - Hệ thống điều khiển rèm mành, cửa cổng - Hệ thống an ninh an tồn - Hệ thống kiểm sốt mơi trường - Hệ thống giải trí âm đa vùng 1.2.1 Hệ thống ánh sáng thông minh Thường ngày để điều khiển chiếu sáng nhà, bạn phải di chuyển bật tắt cơng tắc cảm ứng, Cùng với nhà thông minh thiết kế nhà thông minh kịch chiếu sáng thiết lập sẵn cho hoạt cảnh chi tiết, chạm bạn điều khiển khung chiếu sáng theo ý muốn Ví dụ có khách đến nhà, nhấn vào chế độ “tiếp khách” loạt bóng đèn bật sáng lên, ngoài, cần ấn nút “đi vắng” tất khung đèn nhà tắt đồng loạt Hệ thống ánh sáng nhà chia thành nhiều khu vực, khu vực có người đèn bật sáng tự động tắt khơng có người Khơng thế, hệ thống ánh sáng tự động điều chỉnh chế độ phù hợp theo sở thích gia chủ như: tiếp khách ánh sáng chế độ rực rỡ, tất đèn sáng lên, từ đèn trần, đèn hắt, đèn chùm, đèn tranh mức độ sáng hệ đèn tự động thay đổi vào thời điểm khác Chẳng hạn vào ban ngày, ánh sáng bật tự động mức 50% độ sáng vào buổi tối hệ thống ánh sáng bật mức 100% để phù hợp với nhu cầu sinh hoạt gia chủ, đem tới tiện nghi tiết kiệm lượng Hệ thống có khả học thói quen gia chủ Ví dụ theo kịch cài đặt sẵn, ban ngày hệ thống đèn tự động tắt sau 15 phút khơng có người, ban đêm tự động tắt sau phút thời gian coi chuyển sang ban đêm 11 Tuy nhiên gia đình có thói quen sinh hoạt khác nhau, hệ thống tự động học thói quen để điều chỉnh mốc thời gian ban đêm cách thông minh, phù hợp với gia chủ Hình 1.1 Hệ thống điều khiển ánh sáng 1.2.2 Hệ thống điều khiển rèm mành cửa cổng Điều khiển nhiều rèm cửa lúc: Ngoài việc điều khiển rèm chỗ thường nhật, bạn điều khiển nhiều rèm lúc với chạm Đặt lịch điều khiển Rèm tự động thông minh: 5h30 sáng, rèm tự động mở đánh thức bạn ánh sáng già, cảm giác ngày tràn đầy lượng 12h00 rèm tự động đóng lại cho bạn giấc nghỉ trưa thoải mái Bạn tùy chỉnh thời gian đặt lịch đóng, mở cho nhiều rèm lúc di động thơng minh Điều khiển nơi đâu: Với di động sáng ý or tablet có kết nối Internet, bạn kiểm sốt khung rèm cửa nhà lúc nào, trạng thái rèm đóng hay mở đóng % hiển thị điện thoại hay máy tính bảng bạn Hình 1.2 Hệ thống điều khiển rèm cửa tự động 1.2.3 Hệ thống âm đa vùng Hệ thống âm tổ hợp bao gồm nhiều thiết bị âm thanh, đó, gồm có: Loa, Ampli hệ thống điều khiển.Âm đa vùng hệ thống với nhiều loa phát nhiều nhạc khác nhiều vị trí khác nhau.Với ngơi nhà thơng minh hệ thống âm đa vùng làm nhiều Khả đồng điều khiển vùng phát kết hợp với thiết bị âm chất lượng cao từ nhà sản xuất uy tín giúp bạn có phút giây trải nghiệm âm nhạc tuyệt vời Hình 1.3 Hệ thống âm đa vùng Hệ thống giúp ngơi nhà tràn ngập tiếng nhạc du dương Âm nhạc giao hưởng phịng khách, nhạc hồ tấu phịng ngủ, lúc khu vực sân vườn rộn ràng với điệu nhạc dance sôi động Nguồn nhạc vô tận từ smartphone, trực tuyến internet hay từ thư viện media Hệ thống âm đa vùng nghĩa phải đạt tiêu chí thẩm mỹ mở rộng, kết nối với hệ thống khác Smart Home 1.2.4 Hệ thống an ninh, an toàn Hệ thống an ninh nhà nắm giữ vai trị quan trọng, bảo vệ ngơi nhà 24/7, kiểm sốt nguy cháy nổ (rị rỉ khí gas, chập điện), bị xâm nhập trái phép… Hệ thống gồm thiết bị kiểm sốt vào ACS (chng cửa có hình kết hợp kiểm sốt vào vân tay, mã số, thẻ từ), cảm biến phát người, cảm biến phát kính vỡ, cảm biến khói, hệ thống IP camera ghi hình, hàng rào điện tử Với hệ thống nhà thơng minh tồn ngơi nhà bạn thể hình cảm ứng điện thoại hay tablet sơ đồ mặt Ví dụ trường hợp có người lạ xâm nhập bất hợp pháp qua hàng rào (chẳng hạn vào lúc đêm khuya), hệ thống giám sát an ninh nhấp nháy đỏ cảnh báo hình tablet khu vực sân vườn sơ đồ mặt Khi bạn bấm vào khu vực đó, hệ thống hiển thị hình ảnh camera trực tiếp khu vực Khơng bạn cài đặt cho hệ thống phát cảnh báo theo cấp độ an ninh khác như: Bật đèn khu vực có đột nhập, báo động qua còi hú nhà, gửi tin nhắn gọi điện đến số điện thoại thành viên gia đình số điện thoại khẩn cấp khác mà bạn đăng ký Hệ thống an ninh hỗ trợ bạn kích hoạt tự động với kịch khác nhà, giúp bạn hoàn toàn yên tâm nhà vắng nhà Hình 1.4 Hệ thống an ninh chống trộm 1.2.5 Hệ thống kiểm soát nhiệt độ mơi trường Tiết kiệm lượng: Điều hịa khơng khí thiết bị hoạt động dài hạn có công suất tiêu thụ lớn bạn bạn điều khiển thuận lợi mà tiết kiệm chi phí nhiều Chỉ với chạm điện thoại để bảo đảm tất điều hòa nhà tắt bạn bật bạn gần đến nhà Điều khiển nhiệt độ: Bạn điều chỉnh nhiệt độ hay nhiều điều hịa có điện thoại hay máy tính bảng tay kiểm tra nhiệt độ Hiện phòng lũ trẻ để điều chỉnh hợp lý Hệ thống cịn có khả ổn định nhiệt độ khoảng thời gian định Nhà thơng minh trang bị hệ thống kiểm sốt mơi trường với cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ oxy đặt khắp vị trí thích hợp nhà Các thông số chuyển hệ thống trung tâm để tính tốn, đưa lệnh điều khiển tới thiết bị điều hòa nhiệt độ, máy hút ẩm, quạt thơng gió giúp trì trạng thái môi trường lành cho nhà Với gia đình chủ nhà đặt tùy ý thông số môi trường cho phù hợp với gia đình mình, phịng nhiệt độ thường để thấp hơn, phịng ơng bà thường để nhiệt độ cao Hệ thống nhà thông minh tự học cách thông minh thay đổi môi trường Chẳng hạn, với kịch Đi ngủ, bình thường chế độ mặc định tự động đóng rèm, đèn trần, đèn hắt tắt, sáng đèn ngủ, điều hòa giảm xuống 25 độ C Tuy nhiên, vào thời gian gần sáng, người dùng thường có cảm giác bị lạnh họ thực việc điều chỉnh điều hịa tăng lên 27 - 28 độ C hệ thống tự động học lại thói quen sau 2-3 lần Kịch Đi ngủ tự động cập nhật thêm thao tác điều chỉnh tăng nhiệt độ vào thời gian gần sáng Điều khiển bình nóng lạnh thông minh Nước ấm sẵn sàng chờ bạn: thường nhật để có nước nóng, bạn phải bật bình nóng lạnh trước 20 phút chờ cho nước đủ ấm Với giải pháp nhà thông minh, cho dù bạn ngồi xem phim sofa hay quan chuẩn bị nhà sau 15 phút dùng chạm bạn, bình nước nóng sẵn sàng cho bạn thoải mái sau ngày làm việc Sang trọng tiết kiệm hơn: Nếu bạn có thói quen tắm vào khung định (buổi sáng ngủ dậy buổi chiều sau làm đặt chế độ hẹn tự bật tự tắt vòng 15 phút trước tắm mà không cần lo lắng tắt thiết bị hay chưa Hình 1.5 Hệ thống kiểm sốt nhiệt độ môi trường 1.2.6 Hệ thống tưới sân vườn tự động (phù hợp với biệt thự, nhà vườn…) Hệ thống tưới tự động tưới nước cho sân vườn qua việc hẹn điều khiển tự động bật tắt giúp việc tưới tiêu diễn thường xuyên đặn nhất, dù có vào ngày bận rộn bạn Hầu hết hệ thống tưới (bao gồm tưới nhỏ giọt, tưới phun sương, tưới bề mặt) tự động hóa với hẹn giờ, cảm biến máy tính thiết bị khí Sử dụng hệ thống tưới tự động hẹn giờ, hẹn lần tưới ngày cách dễ dàng Người sử dụng cơng tác, du lịch nghỉ dưỡng mà khơng cần lo lắng khu vườn cung cấp đầy đủ nước theo lịch trình cài đặt sẵn Ngồi việc tiết kiệm thời gian, hệ thống tưới giúp tiết kiệm nước tốt so với phương pháp tưới thông thường Với hệ thống kiểm sốt thơng minh hẹn tắt/bật cài đặt lưu lượng nước tùy chỉnh theo nhu cầu, hệ thống tưới tự động không giúp tiết kiệm thời gian, cơng sức mà cịn tiết kiệm lượng nước dùng để tưới tiêu cách hợp lý, hiệu Hình 1.6 Hệ thống tưới nước tự động 1.2.7 Kịch ngữ cảnh thông minh Một hệ thống nhà thơng minh thường có nhiều kịch sẵn có, điều làm cho bạn đơi khó tìm kiếm kịch để sử dụng Với nhà thông minh, hệ thống hiển thị kịch phù hợp với thời điểm sử dụng kịch bạn hay dùng thời điểm Ví dụ buổi sáng, hình cảm ứng nút: Buổi sáng, Thức dậy, Thể dục, Ra khỏi nhà người dùng cần thao tác bấm vào nút Thể dục máy tập thể dục bật, rèm kéo lên, quạt thơng gió hoạt động, nhạc lên, bình nóng lạnh bật 30 phút Cũng với tính khác, hệ thống nhà thơng minh Bkav SmartHome có khả hiểu thói quen, nhu cầu thường xuyên bạn để tự động hiển thị kịch phù hợp khơng gian, thời gian Ví dụ kịch Xem phim phòng khách chưa hiển thị hình cảm ứng vào buổi tối, bạn cần sử dụng khoảng vài lần hệ thống tự động lên vào kịch buổi tối Hình 1.7 Điều khiển theo kịch thời gian thực 10 Network điều khiển mở cửa chế độ tự động hay tay điều khiển nhau.khi chuyển chế độ sang chế độ khác bị reset.khi cửa mở ko thể đóng cửa mở xong cơng tắc hành trình mở cửa tác động reset đèn mở cửa 52 Network chuyển chế độ sang chế độ khác phải reset tất thiết bị hoạt động chuyển sang chế độ khác thiết bị hoạt động theo chế độ chuyển sang 53 Network chuyển chế độ khác sang chế độ nhà đèn điều hòa hoạt động.cửa tự động mở Network 10 chuyển chế độ khác sang chế độ ngủ điều hịa bật lên.cửa tự động đóng lại.các thiết bị khác tắt Network 11 chế độ tiếp khách đèn, điều hịa, loa bật lên, cửa tự động mở 54 Network 12 chế độ ngồi tất thiết bị nhà tắt cửa đóng lại Chương trình mơ Network có tín hiệu mở cổng đóng cổng, đếm couter bắt đầu đếm 55 Network có tín hiệu mở cổng đóng cổng tạo xung clock Network cửa đóng mở tác động lên cơng tắc hành trình reset đèn mở cổng tắt cổng 56 Network đọc thời gian thực Network khoảng thời gian thực cài đặt cho điều hòa hoạt động 57 Network thời gian thực bật tắt đèn Network thời gian thực bật tắt nóng lạnh 58 Network mơ giá trị cảm biến nhiệt Network điều hòa hoạt động giá trị nhiệt độ thực tế nằm khoảng hoạt động 59 CHƯƠNG MÔ PHỎNG VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG TRÊN WIN CC 4.1 Giao diện thiết kế nhà thông minh 4.2 Kết bước mô Hình 4.1 Lúc ban đầu đàn chế độ tay 60 Hình 4.2 Các thiết bị bật lên nút nhấn Hình 4.3 Khi chuyển sang chế độ tay 61 Hình 4.5 Các thiết bị bật tay chế độ tự động Hình 4.6 Khi cảm biến hoạt động 62 Hình 4.7 Trạng thái bật chế độ nhà Khi chế độ nhà bật lên đèn điều hịa bật lên cửa tự động mở Hình 4.8 Khi ngồi cửa đóng lại 63 Hình 4.9 Khi chế độ tiếp khách 64 KẾT LUẬN Kết luận chung Mơ hình chạy theo u cầu đặt Hiểu PLC S7 1200, Wincc làm quen số chương trình Đồ án tốt nghiệp sử dụng thiết bị công nghiệp PLC, rơ le contactor động cơ, cảm biến Hình thành cho em kỹ xây dựng hệ thống Hướng phát triển Thiết kế mô hình lại cách hợp lý để có tạo tính linh hoạt cho hệ thống Nên sử dụng PID sử dụng đầu annalog để điều khiển ổn định nhiệt độ điều khiển ánh sáng đèn 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguồn sách: [1] Bùi Quốc Khanh tác giả Cơ sở truyền động điện; NXBKHKT 2005 [2] PGS.TS Nguyễn Đức Sướng, TS Vũ Nam Ngạn: “Giáo trình máy thủy khí nén” [3] Bùi Quốc Khanh, Nguyễn Văn Liễn, Điều chỉnh tự động truyền động điện, NXBKHKT 2003 [4] Nguyễn Doãn Phước Lý thuyết điều khiển hệ tuyên tính; NXBKHKT2002 Nguồn Internet: [1] http://plcvietnam.com [2] http://ngocautomation.com 66 ... Hiện công nghệ nhà thông minh Việt Nam phát triển mạnh mẽ, nhiều công nghệ áp dụng vào phát triển cho hệ thống nhà thông minh 1.2 Tổng quan nhà thông minh Một hệ thống nhà thông minh gồm chức... hành sửa chữa gây khó chịu cho khách hàng 1.4 Cấu tạo nguyên lí hoạt động nhà thông minh 1.4.1 Cấu tạo nhà thông minh Một hệ thống nhà thông minh thiết kế gồm: Trung tâm điều khiển: não ngơi nhà, ... cảnh thông minh Một hệ thống nhà thông minh thường có nhiều kịch sẵn có, điều làm cho bạn đơi khó tìm kiếm kịch để sử dụng Với nhà thông minh, hệ thống hiển thị kịch phù hợp với thời điểm sử dụng