Thiết kế thiết bị gateway với chuẩn modbus RTU sử dụng STM32F103C8T6

Nội dung thực hiện:Tìm hiểu thiết bị gateway theo chuẩn truyền thông công nghiệp hiện có trên thị trường.Tìm hiểu chuẩn truyền thông Modbus trong công nghiệp.Thiết kế thiết bị gateway theo chuẩn Modbus RTU.Sử dụng thiết bị gateway đã thiết kế để truyền thông Modbus RTU trong thực tế:•Thiết kế đầu vào DI, DO và tín hiệu đo cho thiết bị gateway.•Thiết kế đường truyền vật lý RS485.•Thiết kế phần mềm cho vi điều khiển.•Thiết kế HMI Beijier iX T7E.Công cụ sử dụng:Phần mềm lập trình họ vi điều khiển STM32 Keil C uVision 5.Phần mềm thiết kế mạch in Altium.Phần mềm thiết kế HMI iXDeveloper2Kết quả của đồ án:Thiết kế được thiết bị gateway theo chuẩn Modbus RTU trên vi điều khiển STM32F103C8T6.Ứng dụng thiết bị đã thiết kế vào thực tế: Đo nhiệt độ độ ẩm của phòng, điều khiển các tín hiệu DI,DO và truyền thông Modbus RTU trên HMI Beijier iX T7E.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế thiết bị gateway với chuẩn Modbus RTU sử dụng STM32F103C8T6 NGÔ VĂN ĐỨC duc.nv153980@sis.hust.edu.vn Chuyên ngành Kỹ thuật đo tin học công nghiệp Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Mạnh Tuấn Bộ môn: Viện: Kỹ thuật đo tin học công nghiệp Điện Chữ ký GVHD BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM HÀ NỘI, 1/2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Độc lập - Tự - Hạnh phúc *** - NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Mã số sinh viên: 20153980 Họ tên: NGÔ VĂN ĐỨC Khóa: 60 Viện: Điện Ngành: Kỹ sư chất lượng cao Tin học công nghiệp Đầu đề thiết kế/Tên đề tài THIẾT KẾ THIẾT BỊ GATEWAY VỚI CHUẨN MODBUS RTU SỬ DỤNG STM32F103C8T6 Các số liệu ban đầu  Đầu vào số (DI), đầu số (DO)  Tín hiệu đo lường (AI) dạng 4-20mA, 0-5V  Thông số nguồn điện cung cấp Các nội dung tính tốn, thiết kế  Thiết kế thiết bị gateway theo chuẩn Modbus RTU  Thiết kế ứng dụng cho thiết bị gateway Cán hướng dẫn Phần Họ tên cán Lý thuyết TS Nguyễn Mạnh Tuấn Thực hành TS Nguyễn Mạnh Tuấn Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: 15/09/2020 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 30/1/2020 Ngày tháng năm CHỦ NHIỆM BỘ MÔN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) SINH VIÊN THỰC HIỆN (Ký, ghi rõ họ tên) Lời cảm ơn Em xin gửi lời cảm ơn đến TS.Nguyễn Mạnh Tuấn - Giảng viên môn Kỹ thuật đo Tin học cơng nghiệp nhiệt tình giúp đỡ hướng dẫn em việc thực đề tài, tạo điều kiện cho em tham gia học tập Lab thuộc Bộ môn kỹ thuật đo tin học công nghiệp, viện Điện, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Em xin cảm ơn đến thành viên Lab hỗ trợ em nhiều suốt trình thực đồ án Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, người giúp em có hội phát triển ngày hơm Tóm tắt nội dung đồ án Nội dung thực hiện: - Tìm hiểu thiết bị gateway theo chuẩn truyền thơng cơng nghiệp có thị trường - Tìm hiểu chuẩn truyền thơng Modbus cơng nghiệp - Thiết kế thiết bị gateway theo chuẩn Modbus RTU - Sử dụng thiết bị gateway thiết kế để truyền thông Modbus RTU thực tế:  Thiết kế đầu vào DI, DO tín hiệu đo cho thiết bị gateway  Thiết kế đường truyền vật lý RS485  Thiết kế phần mềm cho vi điều khiển  Thiết kế HMI Beijier iX T7E Công cụ sử dụng: - Phần mềm lập trình họ vi điều khiển STM32 Keil C uVision - Phần mềm thiết kế mạch in Altium - Phần mềm thiết kế HMI iXDeveloper2 Kết đồ án: - Thiết kế thiết bị gateway theo chuẩn Modbus RTU vi điều khiển STM32F103C8T6 - Ứng dụng thiết bị thiết kế vào thực tế: Đo nhiệt độ độ ẩm phòng, điều khiển tín hiệu DI,DO truyền thơng Modbus RTU HMI Beijier iX T7E Sinh viên thực - Ký ghi rõ họ tên MỤC LỤC CHƯƠNG ĐẶT VẤN ĐỀ .1 CHƯƠNG CHUẨN TRUYỀN THÔNG MODBUS 2.1 Chuẩn truyền thông Modbus công nghiệp 2.2 Giao thức Modbus RTU 2.3 2.2.1 Cấu trúc bảng tin 10 2.2.2 Bảo toàn liệu 11 Kỹ thuật truyền dẫn .12 2.3.1 RS232 .12 2.3.2 RS422 .15 2.3.3 RS485 .15 CHƯƠNG THIẾT KẾ PHẦN CỨNG .19 3.1 Thiết kế thiết bị gateway .19 3.2 Lựa chọn linh kiện cho thiết bị 21 3.3 Thiết kế mạch nguyên lý .26 CHƯƠNG THIẾT KẾ PHẦN MỀM 32 4.1 Phần mềm cho vi điều khiển 32 4.1.1 Lưu đồ thuật toán thiết bị gateway 32 4.1.2 Khối cảm biến 33 4.1.3 Khối nút nhấn 33 4.1.4 Khối LED .34 4.1.5 Khối truyền thông RTU 34 4.2 Cấu hình CubeMX 43 4.3 Thiết kế HMI 44 CHƯƠNG KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 46 5.1 Thiết bị gateway 46 5.2 Màn hình HMI .47 KẾT LUẬN 49 Kết luận 49 Hướng phát triển đồ án tương lai .49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 IoT Gateways .2 Hình 1.2 LG01-IoT Gateway featuring Lora .2 Hình 1.3 Lora Gateway IntoRobot GL-2000 .3 Hình 1.4 Gateway HF2211 HF .3 Hình 2.1 Các thiết bị mạng Modbus RTU Hình 2.2 Bảng tin Modbus RTU .10 Hình 2.3 Giao tiếp RS232 thiết bị .12 Hình 2.4 Sơ đồ chân RS232 14 Hình 2.5 RS422 15 Hình 2.6 RS485 16 Hình 2.7 Hai dây tín hiệu RS485 16 Hình 2.8 Điện trở đầu cuối RS485 17 Hình 3.1 IC STM32F103C8T6 21 Hình 3.2 IC MAX485 .22 Hình 3.3 HMI Beijier iX T7E 22 Hình 3.4 Nút nhấn chân 23 Hình 3.5 LED SMD 0805 23 Hình 3.6 Cảm biến nhiệt độ DHT22 23 Hình 3.7 Cảm biến nhiệt độ DS18B20 23 Hình 3.8 Nguồn 24V 2A cấp cho HMI 23 Hình 3.9 Sơ đồ khối nguồn cung cấp cho STM32F103C8T6 24 Hình 3.10 Nguồn tổ ong 12V 2A 26 Hình 3.11 Nguyên lý STM32F103C8T6 26 Hình 3.12 Chế độ BOOT STM32F103C8 [1] .27 Hình 3.13 Thạch anh tạo dao động cho vi điều khiển 27 Hình 3.14 Thạch anh ngoại cho STM32F103C8 .28 Hình 3.15 Mạch reset cho STM32F103C8 28 Hình 3.16 Ổn áp 5V sử dụng LM2596S 28 Hình 3.17 Ổn áp 3.3V dùng RT9193-33GB 29 Hình 3.18 Nguyên lý cho cảm biến 29 Hình 3.19 Nút nhấn 29 Hình 3.20 Trở kéo có sẵn STM32F103C8 30 Hình 3.21 LED 30 Hình 3.22 MAX485 30 Hình 3.23 Nguyên lý thiết bị gateway 31 Hình 4.1 Cấu hình UART cho vi điều khiển 43 Hình 4.2 Khung truyền Modbus RTU .43 Hình 4.3 Cấu hình Timer cho vi điều khiển .44 Hình 4.4 Cấu hình Watchdog Timer (IDWG) 44 Hình 4.5 Giao diện HMI Beijier iX T7E 45 Hình 5.1 Top Layer PCB 46 Hình 5.2 Bottom Layer PCB .46 Hình 5.3 PCB thực tế - Top Layer 47 Hình 5.4 PCB thực tế - Bottom Layer 47 Hình 5.5 Giá trị nhiệt độ điều kiện bình thường phịng 48 Hình 5.6 Giá trị nhiệt độ điều kiện tiếp xúc 48 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Các chuẩn truyền thông không dây Bảng 2.1 Khung truyền ký tự giao thức UART .9 Bảng 2.2 Các Function Code thông dụng 11 Bảng 2.3 Chức chân RS232 .14 Bảng 2.4 Sự khác biệt RS232, RD422, RS485 18 Bảng 3.1 Mức điện áp IC MAX485 22 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT MCU Micro Control Unit Vi điều khiển IIC/I2C Inter-Integrated Circuit Chuẩn giao tiếp I2C UART Universal Asynchonous Truyền nhận liệu không đồng Receiver Transmitter I/O Input/Output Vào/ra IC Integrated Circuit Vi mạch điện tử LCD Liquid Crystal Display Màn hình tinh thể lỏng PCB Printed Circuit Board Mạch in OSI Open System Interconnection Mơ hình tham chiếu kết nối hệ thống mở IoT Internet of Things Kết nối vạn vật PLC Programmable Logic Controller Bộ điều khiển logic khả trình DCS Distributed Control System Hệ điều khiển phân tán SCADA Supervisor Control And Data Hệ điều khiển giám sát thu Acquisition thập liệu HMI Human Machine Interface Giao diện người máy RTU Remote Terminal Unit Thiết bị đầu cuối DI Digital Input Đầu vào số DO Digital Output Đầu số bps Bit per second Bit giây CHƯƠNG ĐẶT VẤN ĐỀ Trong lĩnh vực công nghệ nay, IoT chứng minh vai trò sức ảnh hưởng khơng tính ứng dụng cao mà cịn coi cơng nghệ tiêu biểu cơng nghiệp 4.0 Những thiết bị kết nối IoT có khả tự động làm việc giúp cho sống thông minh hơn, tiết kiệm thời gian chi phí sống ngày Các tịa nhà thơng mình, vườn nông nghiệp, trang trại…đã ứng dụng IoT, kiểm sốt chất lượng mơi trường nhiệt độ, độ ẩm,…Tuy nhiên, thiết bị IoT hay hệ thống nhúng nay, giá trị đo từ cảm biến đo hiển thị trực tiếp chỗ hiển thị lên LCD LCD 16x2, 20x4,…Chúng chưa đưa vào cơng nghiệp chưa có chuẩn truyền thơng cơng nghiệp Trong công nghiệp sử dụng PLC để vận hành, DCS quản lý hệ thống nhà máy, SCADA để điều khiển giám sát toàn hệ thống Các chuẩn truyền thông công ngiệp đa dạng Profibus, CAN, DeviceNet, Modbus, Interbus, Ethernet,…Trong phạm vi đồ án lựa chọn truyền thông công nghiệp theo chuẩn Modbus RTU dựa ưu điểm đơn giản tất tín hiệu tín hiệu truyền hai dây tín hiệu (RS485), khoảng cách truyền lên đến 1200m, độ ổn định cao nhiễu so với tín hiệu analog, dễ mở rộng kết nối thiết bị hãng khác chuẩn Modbus RTU Nhận thấy tính khả thi ứng dụng tích hợp IoT vào cơng nghiệp, em giao đề tài: “Thiết kế thiết bị gateway với chuẩn Modbus RTU sử dụng STM32F103C8T6.” Đầu vào thiết bị gateway bao gồm đầu vào DI (ví dụ nút nhấn), DO (ví dụ đèn báo) tín hiệu analog (như nhiệt độ, độ ẩm) Đo tín hiệu analog dựa chuẩn vi điều khiển I2C, – Wire…Tất đầu vào thiết bị gateway truyền thông Modbus RTU RS485 hiển thị HMI Các thiết bị gateway thị trường Gateway sử dụng để liên kết hệ thống mạng khác (các hệ thống bus khác nhau) Nhiệm vụ gateway chuyển đổi giao thức cấp cao Qua gateway, máy tính, thiết bị mạng sử dụng giao thức khác giao tiếp với Gateway thường thực thành phần phần mềm, nhiên có sản phẩm phần cứng thực chức gateway Với tăng trường liên tục nhu cầu IoT ngày nhiều thiết bị kết nối với mạng thông minh, IoT gateways lên thành phần quan trọng việc triển khai sản phẩm dịch vụ IoT Hình 1.1 IoT Gateways IoT Gateway thiết bị đóng vai trò điểm kết nối Cloud thiết bị điều khiển, cảm biến, thiết bị thông minh…Tất liệu di chuyển lên đám mây ngược lại qua gateway IoT gateway thường thiết bị phần cứng, thiết kế linh hoạt chịu môi trường khắc nghiệt, hỗ trợ chuẩn kết nối cục LAN, Wifi, 3G, Zigbee, Z-wave, RF (radio frequency), Bluetooth, 6LoWPAN, NFC, GSM, 3G 4G LTE, Lora… Các thiết bị IoT gateways cơng nghiệp có thị trường Lgo1S IoT Gateway featuring LoRa hãng Dragino, Lora Gateway IntoRobot GL2000… Hình 1.2 LG01-IoT Gateway featuring Lora Lora Gateway IntoRobot GL-2000: Trong khối so sánh, kiểm tra hợp lệ thực bước tiếp theo, kiểm tra khơng hợp lệ trả ngoại lệ tương ứng (ExceptionCode từ đển 6) Nếu xảy ExceptionCode, gửi thông báo trả cho master chờ đợi yêu cầu 4.1.5.2 Tạo mã CRC Mã CRC tạo theo nguyên tắc sau [ CITATION mod06 \l 1033 ]: Load vào ghi 16 bit giá trị 0xFFFF (mọi bit 1) Gọi ghi CRC XOR tám bit LSB (byte thấp) ghi CRC với byte liệu khung truyền, kết thu đặt vào ghi CRC Thực phép dịch ghi CRC sang phải bit Kiểm tra bit LSB vừa dịch Nếu bit LSB 1, thực phép XOR bit ghi CRC với đa thức sinh Modbus RTU CRC-16: (CRC-16 chuẩn ANSI) giá trị tương ứng 0x8005, giá trị đảo (reversed) 0xA001 Thực phép XOR ghi CRC với 0xA001 Nếu bit LSB 0, lặp lại thực bước Giá trị CRC tính xong hồn thành đủ lần dịch (vì ghi CRC 16 bit), lần dịch thực phép kiểm tra bước bước Ở byte khung truyền, thực lặp lại bước từ bước đến bước Nội dung cuối ghi CRC giá trị CRC Khi CRC đặt vào message, byte thấp byte cao phải đảo lại Lưu đồ thuật toán cho phần tạo CRC: Bắt đầu 0xFFFF -> CRC16 N=0 Dịch phải CRC16 Y LSB = 1? N N = N+1 N N>7 byte Y N Kết thúc khung truyền Y Kết thúc Trong đó:  N = số bit mang thông tin CRC16 XOR POLY ->CRC16  POLY: đa thức sinh CRC-16 Modbus = 0x8005  Trong CRC 16, byte truyền byte LSB 4.1.5.3 Đọc Coil, Discrete Input, Holding Register, Input Register Lưu đồ thuật toán: Bắt đầu Nhận mb_req_pdu ExceptionCode = 01 ExceptionCode = 03 ExceptionCode = 02 Function Code hợp lệ? Số lượng ghi đọc hợp lệ? Địa có hợp lệ? Yêu cầu xử lý ExceptionCode = 04 Đọc thành công? Gửi mb_rsp Gửi mb_exception_rsp Kết thúc Trong khối subroutine, kết trả hợp lệ thực bước tiếp theo, cịn không trả ExceptionCode, gửi master mã exception code kết thúc Về cách thức thuật tốn đọc vùng ghi tương tự nhau, khác địa ghi dải địa ghi 4.1.5.4 Ghi vào ghi Coil Bắt đầu Nhận mb_req_pdu ExceptionCode = 01 ExceptionCode = 03 ExceptionCode = 02 Function Code hợp lệ? Output value = 0x0000/0xFF00 Địa output == OK? Yêu cầu xử lý ExceptionCode = 04 WriteSingle Output == OK? Gửi mb_rsp Gửi mb_exception_rsp Kết thúc 4.1.5.5 Ghi vào ghi Holding Bắt đầu Nhận mb_req_pdu ExceptionCode = 01 ExceptionCode = 03 ExceptionCode = 02 Function Code hợp lệ? 0x0000 0xFFFF Địa ghi == OK? Yêu cầu xử lý ExceptionCode = 04 WriteSingle Holding == OK? Gửi mb_rsp Gửi mb_exception_rsp Kết thúc 4.1.5.6 Ghi nhiều ghi Coil Bắt đầu Nhận mb_req_pdu ExceptionCode = 01 ExceptionCode = 03 ExceptionCode = 02 Function Code hợp lệ? Số lượng ghi hợp lệ Byte Count = N? Địa có hợp lệ? Yêu cầu xử lý ExceptionCode = 04 WriteMultiple Coil == OK? Gửi mb_rsp Gửi mb_exception_rsp Kết thúc Trong N = số ghi Coil cần ghi /8 (do giá trị Coil bit ON/OFF), phần dư khác N = N +1 4.1.5.7 Ghi nhiều ghi Holding Bắt đầu Nhận mb_req_pdu ExceptionCode = 01 ExceptionCode = 03 ExceptionCode = 02 Function Code hợp lệ? Số lượng ghi hợp lệ Byte Count = N *2 Địa có hợp lệ? Yêu cầu xử lý ExceptionCode = 04 WriteMultiple Holding == OK? Gửi mb_rsp Gửi mb_exception_rsp Kết thúc 4.2 Cấu hình CubeMX Bản chất khung truyền Modbus RTU xây dựng giao thức truyền thơng nối tiếp UART Do cấu hình cho STM32F103C8 dùng UART truyền không đồng bộ, thêm chân I/O để thực truyền half – duplex (bán song công) Tốc độ truyền Modbus công nghiệp thường 9600 baud, cấu hình cho UART tốc độ 9600 bit/s Hình 4.36 Cấu hình UART cho vi điều khiển Tiếp theo, khơng giống UART có bit start stop để nhận biết bắt đầu kết thúc khung truyền, khung truyền Modbus khơng có cờ để nhận biết liệu truyền đến lúc kết thúc Khung truyền Modbus quy định sau: Hình 4.37 Khung truyền Modbus RTU Giao thức Modbus quy định thời gian tối thiểu trước khung truyền 3.5 character thời gian kết thúc tối thiểu 3.5 character Thời gian truyền character tính sau: Baudrate = 9600 bit/s => Thời gian truyền bit: s Khung truyền UART: bit start – bit data – bit parity – stop bit, tổng 11 bit Nghĩa character 11 bit khơng phải bit, thời gian truyền character s Do thời gian 3.5 character 4010us Sử dụng Timer vi điều khiển để tạo khoảng thời gian Timer đếm từ đủ 4010us đặt lại, đếm lại từ Theo Hình 37, thời gian lần truyền byte ngắn nhiều thời gian 3.5 character Khi truyền, lúc có ngắt truyền/ngắt nhận UART, bật Timer lên để Timer bắt đầu đếm, lần nhận ngắt chưa phải ngắt Timer liệu chưa truyền xong, chưa phải byte cuối Ngắt UART có mức ưu tiên cao để trường hợp mà ngắt UART ngắt Timer xảy đồng thời, liệu chưa truyền xong vi điều khiển lại hiểu tín hiệu kết thúc khung truyền Timer sử dụng cho Modbus thường có chu kỳ 50us, nghĩa tần số f = 20kHz Để đếm đến 4010us counter period = 80,2 80 Vi điều khiển cấu hình cho tần số clock = 72MHz Để cho = 20kHz, tính sau: Cấu hình Timer cho CubeMX sau: Hình 4.38 Cấu hình Timer cho vi điều khiển Sử dụng cách tính tương tự để tạo Timer khác tạo delay với chu kỳ 1us Ngoài lúc đọc liệu từ cảm biến DHT22 DS18B20, có lúc bị treo tràn nhớ, code khơng tối ưu Giải pháp đưa sử dụng Watchdog Timer để reset toàn vi điều khiển sau 1.5s (1.5s trình quan sát thực tiễn, nghĩa dựa kinh nghiệm) để tránh bị tràn nhớ Tràn nhớ liệu khơng đọc được, master request slave không phản hồi dẫn đến lỗi timeout Modbus RTU Hình 4.39 Cấu hình Watchdog Timer (IDWG) Cách tính sau: với tần số clock 40kHz (STM32F103 sử dụng thạch anh ngoại cấp clock cho Watchdog Timer), prescale có giá trị 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256 Có thể lựa chọn giá trị Prescale lớn, time lớn Ở chọn prescale = 256, time = 1.5s (sau 1.5s) vi điều khiển tự reset Chọn reload value = 234 4.3 Thiết kế HMI - Công cụ sử dụng: Phần mềm thiết kế HMI iXDeveloper2 cho Beijier iX T7E Yêu cầu thiết kế HMI: Thiết kế HMI với yêu cầu sau:  Hiển thị số liệu đo từ tín hiệu đo lường (cảm biến nhiệt độ DHT22 cảm biến nhiệt độ DS18B20)  Thể đặc tính đặc tính đồ thị tín hiệu đo lường  Thể trạng thái tín hiệu DI, DO màu Dựa yêu cầu đặt ra, HMI thiết kế có giao diện sau: Hình 4.40 Giao diện HMI Beijier iX T7E Trong đó:  Hiển thị giá trị đo cảm biến nhiệt độ độ ẩm DHT22 cảm biến nhiệt độ DS18B20  Vẽ đặc tính đồ thị hai tín hiệu đo lường cảm biến DHT22 DS18B20  Thể trạng thái nút nhấn đèn báo CHƯƠNG KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 5.1 Thiết bị gateway Thiết bị gateway thiết kế sử dụng công cụ Altium lớp top (mặt trước) thể Hình 41 Hình 5.41 Top Layer PCB Lớp bottom (mặt sau) PCB thể Hình 42 Hình 5.42 Bottom Layer PCB Hình ảnh thực tế PCB lớp top layer: Hình 5.43 PCB thực tế - Top Layer Hình ảnh thực tế PCB lớp bottom layer: Hình 5.44 PCB thực tế - Bottom Layer 5.2 Màn hình HMI Đọc giá trị nhiệt độ vẽ đồ thị nhiệt độ hai cảm biến điều kiện bình thường phòng Cả hai cảm biến cho giá trị xung quanh 25 °C Hình 5.45 Giá trị nhiệt độ điều kiện bình thường phòng Đọc giá trị nhiệt độ đồ thị vẽ đồ thị nhiệt độ hai cảm biến có nguồn nhiệt (máy sấy) tác động lên xung quanh cảm biến Hình 5.46 Giá trị nhiệt độ điều kiện tiếp xúc KẾT LUẬN Kết luận Sau học kỳ làm đồ án tốt nghiệp với đề tài “Thiết kế thiết bị gateway với chuẩn Modbus RTU sử dụng STM32F103C8T6” em tiếp thu kiến thức về: - Các thiết bị gateway có thị trường - Chuẩn truyền thơng Modbus cơng nghiệp - Kỹ thuật lập trình vi điều khiển ARM STM32, lập trình HMI - Thiết kế mạch in với công cụ Altium - Ưu điểm nhược điểm vi điều khiển thiết bị cơng nghiệp ví dụ PLC Sản phầm đồ án em thu kết sau: - Với yêu cầu thiết kế đặt ban đầu, đồ án thiết kế thiết bị gateway với đầu vào tín hiệu DI, DO, tín hiệu đo lường thực truyền thông Modbus RTU đến thiết bị điều khiển - Thiết kế ứng dụng cho thiết bị gateway thực tế: Đọc giá trị đo lường, điều khiển trạng thái tín hiệu DI, DO, thực truyền thông Modbus RTU hiển thị hình HMI - Thiết kị gateway thiết kế có khả phát triển thêm để đưa vào cơng nghiệp, giúp tích hợp IoT vào công nghiệp Hướng phát triển đồ án tương lai Để thiết bị thiết kế đáp ứng yêu cầu đa dạng công ngiệp, cần thiết kế thêm chuẩn truyền thông công nghiệp khác thay Modbus RTU, thêm Modbus ASCII, Modbus TCP/IP,… Mặc dù cảm biến nhiệt độ DHT22 DS18B20 có phần hiệu chuẩn sai số giá trị nhiệt độ đo được, có chênh lệch nhiệt độ dịnh Do bổ sung thêm hiệu chuẩn bù sai số cho cảm biến Có thể cải thiện, nâng cấp thêm để đưa thiết bị thiết kê vào công nghiệp thiết bị điều khiển Tuy nhiên cần phải giải vấn đề độ bền gặp môi trường khắc nghiệt để sản phẩm thiết kế ứng dụng vào cơng nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] ST, RM0008 Reference Manual, December 2018 [2] modbus.org, Modbus_Application_Protocol_V1_1b3, April 26, 2012 [3] modbus.org, Modbus_over_serial_line_V1_02, Dec 20, 2006 [4] H M Sơn, Mạng truyền thông công nghiệp, 2006 ... hiểu thiết bị gateway theo chuẩn truyền thơng cơng nghiệp có thị trường - Tìm hiểu chuẩn truyền thơng Modbus cơng nghiệp - Thiết kế thiết bị gateway theo chuẩn Modbus RTU - Sử dụng thiết bị gateway. .. hiệu DO:  Số tín hiệu đo lường: Thiết kế ứng dụng: Dựa thiết bị gateway thiết kế, phạm vi đồ án thiết kế ứng dụng sử dụng thiết bị gateway thực tế: Đầu vào thiết bị gateway bao gồm:  tín hiệu DI:... Balanced CHƯƠNG THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 3.1 Thiết kế thiết bị gateway Mục đích thiết bị gateway thiết kế để truyền thơng theo giao thức Modbus RTU chuẩn truyền thông công nghiệp Như thiết bị gateway có