Mục tiêu đề tài
Mục tiêu của đề tài là xây dựng hệ thống điều khiển và giám sát điện năng cho tòa nhà, sử dụng công nghệ truyền thông có dây Modbus TCP/IP để thu thập dữ liệu và giám sát các thông số tại các trạm Hệ thống này sẽ sử dụng dữ liệu đã thu thập kết hợp với thuật toán lập trình trên PLC để cảnh báo các lỗi điện như quá công suất và sụt áp Ngoài ra, hệ thống còn cho phép người dùng giám sát và điều khiển thông qua giao diện Web Server, giúp người dùng theo dõi điện năng và các thông số liên quan từ xa, chỉ cần có kết nối mạng Ethernet.
Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu kết hợp lý thuyết và thực nghiệm, bắt đầu từ cái tổng quát và đi đến chi tiết, đồng thời kế thừa các kết quả nghiên cứu từ các đề tài liên quan.
Kế hoạch nghiên cứu
Để hoàn thành đề tài, nhóm chúng tôi thực hiện đề tài theo 4 giai đoạn:
Giai đoạn 1 tập trung vào việc nghiên cứu lý thuyết về các phương pháp giám sát điện năng trong tòa nhà (PMS) và hệ thống giám sát toàn nhà cao tầng (BMS) hiện nay Việc hiểu rõ các phương pháp này giúp tối ưu hóa hiệu quả sử dụng năng lượng và nâng cao hiệu suất hoạt động của các hệ thống trong tòa nhà.
- Giai đoạn 2: Tìm hiểu về nguyên lý truyền thông Mobus TCP/IP, truyền thông PLC S7-1200, các giao thức giao tiếp với vi điều khiển UART, RTU…
- Giai đoạn 3: Lập trình theo yêu cầu kỹ thuật đã đặt ra
- Giai đoạn 4: Hoàn thành mô hình, và luận văn báo cáo.
Nội dung đề tài
Trong đề tài tốt nghiệp này, nhóm chúng tôi tập trung vào việc thiết kế mô hình giám sát điện năng tiêu thụ cho tòa nhà, sử dụng giao thức truyền thông Modbus TCP/IP Mục tiêu là làm chủ công nghệ này và áp dụng vào thực tế.
Các nội dung chính của đề tài:
- Truyền thông Modbus TCP/IP giữa PLC với vi điều khiển Arduino;
- Truyền thông PLC S7-1200 theo mô hình Server – Client;
- Thiết kế giao diện điều khiển giám sát SCADA;
- Thiết kế giao diện điều khiển giám sát Web Server;
- Giao tiếp vi điều khiển Arduino với cảm biến dòng PZEM 004T
Hệ thống có thể mang lại các lợi ích như:
- Hệ thống tự tin có thể giúp người dùng mạng lại hiệu quả cao trong giám sát nhiều khu vực hay tầng trong các tòa nhà cao tầng;
- Thu thập dữ liệu nhanh chóng, khả năng thực hiện can thiệp sự cố nhanh chóng;
- Giám sát trược tiếp ngay trên hệ thống SCADA theo thời gian thực;
- Tất cả các dữ liệu được lưu trữ phục vụ cho đánh giá, bảo trì, thay thế các thiết bị;
- Truy cập và giám sát dễ dàng, mọi lúc mọi noi ngay trên giao diện người dùng Web Server.
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GIÁM SÁT ĐIỆN NĂNG TÒA NHÀ
Tìm hiểu về hệ thống giám sát tòa nhà BMS
1.1.1 Tổng quát về hệ thống BMS
Hệ thống BMS (Building Management System) là công cụ quản lý và điều khiển toàn diện các thiết bị kỹ thuật trong tòa nhà, giúp đảm bảo an toàn, tiết kiệm nhân lực và thời gian Với tính năng đồng bộ và thời gian thực, BMS phù hợp với xu hướng công nghiệp hóa hiện đại Hệ thống này sử dụng các bộ xử lý tiên tiến và kết nối với phần mềm, phần cứng như DCS, PC Industry, và SCADA Trong đồ án tốt nghiệp, nhóm chúng tôi tập trung vào giám sát điện năng như đề tài nghiên cứu chính.
Hình 1.1 Sơ đồ chi tiết các đối tượng giám sát của hệ thống BMS
1.1.2 Các đối tượng quản lý của hệ thống BMS Đối với các hệ thống tòa nhà đặc biệt là các tòa nhà cao tầng thì hệ thống BMS được coi như là cơ quân đầu não hay là trung tâm điều khiển của hệ thống kỹ thuật công trình
Do đó, trong cơ chế quản lý của BMS sẽ bao gồm các đối tượng sau:
- Hệ thống phân phối, giám sát, điều khiển điện.: tự động bật/tắt dựa vào trạng thái lưới điện, giám sát nhiên liệu;
- Hệ thống chiếu sáng: bật/ tắt các thiết bị chiếu sáng theo lịch trình cụ thể;
- Hệ thống điều hòa và thông gió: lập lịch bật/tắt, duy trì các giá trị tại một điểm đặt;
- Hệ thống cấp nước sinh hoạt: đóng mở các van tự động, kiểm soát chất lượng nước;
- Hệ thống báo cháy và chữa cháy tự động: kiểm soát vị trí, cảnh báo và chữa cháy;
- Hệ thống thang máy: kiểm soát trạng thái, điện thoại cứu trợ, video;
- Hệ thống cấp nước xử lý nước thải;
- Hệ thống thông báo hình ảnh cộng đồng;
- Hệ thống kiểm soát thẻ vào ra;
- Hệ thống an ninh tòa nhà: Camera an ninh, thẻ vào ra, các hệ thống nhận dạng sinh học;
- Hệ thống thông tin liên lạc
1.1.3 Cấu trúc của hệ thống BMS
Về cấu trúc của hệ thống BMS thì gồm có 4 phần chính (xem Hình 1.2):
- Phần mềm điều khiển trung tâm;
- Thiết bị cấp trường quản lý;
- Bộ điều khiển cấp trường;
- Cảm biến và các cơ cấu chấp hành
Hình 1.2 Tổng quan sơ đồ cấu trúc hệ thống BMS Đối với đề tài “Giám sát điện năng tiêu thụ tòa nhà sử dụng chuẩn truyền thông
Modbus TCP/IP” của chúng tôi thì 4 thành phần chính gồm:
Để đáp ứng nhu cầu về hiệu quả và tiện dụng, nhóm chúng tôi đã lựa chọn phần mềm giám sát SCADA - WinCC Professional tích hợp trong TIA Portal V15 để quản lý hệ thống Bên cạnh đó, chúng tôi cũng phát triển hệ thống Web Server dựa trên Node JS, cho phép người dùng giám sát và điều khiển hệ thống điện năng trong tòa nhà từ xa, chỉ cần có kết nối internet.
Hình 1.3 Mô hình SCADA trong giám sát điện năng được xây dựng trên WinCC Pro
- Thiết bị trường và cấp quản lý:
Cấp giám sát và vận hành hệ thống kỹ thuật đóng vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ người dùng cài đặt ứng dụng và theo dõi hoạt động Nhiệm vụ của cấp này bao gồm giám sát vận hành và xử lý tình huống bất thường Ngoài ra, họ còn thực hiện các yêu cầu điều khiển cao cấp như điều khiển phối hợp, điều khiển trình tự và điều khiển theo công thức Việc thực hiện các chức năng này thường không yêu cầu thiết bị phần cứng đặc biệt, chỉ cần máy tính thông thường.
Trong nghiên cứu này, nhóm chúng tôi sử dụng laptop cài đặt phần mềm giám sát SCADA và kết nối Internet, thay thế cho các loại PC Industry đang phổ biến hiện nay Thiết bị này cho phép người dùng, kỹ thuật viên hoặc giám sát viên thao tác trực tiếp để điều khiển hệ thống BMS, cụ thể là hệ thống giám sát điện năng.
Hình 1.4 Hệ thống PC Industry cấp thiết bị trường và quản lý trong thực tế
- Bộ điều khiển cấp trường:
Hiện nay, thị trường có nhiều bộ điều khiển cấp trường như DDC, PLC, PXC, PAC, DCS, phục vụ cho hệ thống BMS và giám sát điện năng PMS Chúng nhận thông tin từ các cảm biến, xử lý dữ liệu theo thuật toán lập trình sẵn và truyền tín hiệu xuống các bộ chấp hành Máy tính thực hiện theo dõi các công cụ đo lường và thực hiện các thao tác như mở/đóng van, điều chỉnh cần gạt và núm xoay Điểm nổi bật của cấp điều khiển là khả năng xử lý thông tin và truyền tín hiệu đến các cơ cấu chấp hành, với cảm biến và chấp hành được lắp đặt gần hệ thống kỹ thuật.
Chúng tôi quyết định sử dụng bộ điều khiển logic PLC Siemens dòng S7-1200 cho thiết bị trường, do giới hạn về đề tài và kinh phí.
Hình 1.5 Bộ điều khiển cấp trường PLC dòng S7 của Siemens
Hệ thống chấp hành bao gồm các thiết bị đầu vào như cảm biến, camera và đầu thẻ, cùng với các cơ cấu chấp hành đầu ra như quạt, điều hòa, đèn, còi, chuông, máy bơm, van, động cơ Chức năng chính của hệ thống là đo lường, dẫn động và chuyển đổi tín hiệu Nhiều thiết bị cảm biến và cơ cấu chấp hành đều có phần điều khiển riêng, đảm bảo quá trình đo lường và truyền động diễn ra chính xác và nhanh nhạy Các thiết bị thông minh với bộ vi xử lý riêng có khả năng xử lý và chuẩn bị thông tin điều khiển trực tiếp từ dữ liệu, giúp tối ưu hóa quy trình mà không cần qua khâu xử lý tín hiệu.
Hệ thống PMS của chúng tôi đã tích hợp sẵn các tín hiệu điện áp qua việc giao tiếp với module cảm biến dòng sử dụng vi điều khiển Arduino Điều này cho phép thu thập dữ liệu một cách nhanh chóng và chính xác, từ đó tối ưu hóa quá trình xử lý tại cấp điều khiển trường.
Các cơ cấu chấp hành mà chúng tôi sử dụng trong đề tài lần này: Module cảm biến dòng PZEM 004T, Relay 24 VD, các bóng đèn…
1.1.4 Tính năng và lợi ích của việc hệ thống BMS nói chung và PMS nói riêng 1.1.4.1 Tính năng cơ bản của hệ thống BMS và PMS
- Cho phép các thiết bị trong tòa nhà hoạt động một cách đồng bộ, chính xác theo đúng yêu cầu của người điều hành;
- Cho phép điều khiển các ứng dụng trong tòa nhà thông qua cáp điều khiển và giao thức mạng và đáp ứng nhanh, hiệu quả;
Kết nối các hệ thống kỹ thuật như an ninh và báo cháy thông qua cổng giao diện mở, sử dụng các ngôn ngữ giao diện đạt tiêu chuẩn quốc tế.
- Giám sát được môi trường không khí, môi trường làm việc của con người;
- Tổng hợp dữ liệu để lưu trữ, theo dõi, báo cáo thông tin theo định kỳ;
- Cảnh báo sự cố, đưa ra những tín hiệu cảnh báo kịp thời cho người vận hành để có hướng xử lý tốt nhất;
Quản lý dữ liệu bao gồm các hoạt động như soạn thảo chương trình, quản lý cơ sở dữ liệu, thiết kế đồ họa, cũng như lưu trữ và sao lưu dữ liệu Những công việc này nhằm mục đích phục vụ cho báo cáo và giám sát định kỳ hiệu quả.
- Hệ thống BMS cũng như PMS linh hoạt, có khả năng mở rộng với các giải pháp sẵn sàng đáp ứng với mọi yêu cầu
1.1.4.2 Lợi ích của hê thống BMS và PMS
- Đơn giản hóa và tự động hóa vận hành các quá trình, chức năng, yêu cầu vận hành có tính lặp đi lặp lại;
Quản lý thiết bị trong tòa nhà hiệu quả hơn thông qua hệ thống lưu trữ dữ liệu, chương trình bảo trì bảo dưỡng, cùng với hệ thống tự động báo cáo và cảnh báo sự cố.
- Giảm thiểu sự cố và phản ứng nhanh đối với các yêu cầu của khách hàng hay khi xảy ra sự cố;
- Giảm chi phí năng lượng nhờ tính năng quản lý tập trung, điều khiển và quản lý năng lượng;
Giảm chi phí nhân công và thời gian đào tạo nhân viên vận hành là một lợi ích quan trọng Việc sử dụng mô hình quản lý trực quan và khoa học trên máy tính giúp tối ưu hóa quy trình làm việc, giảm thiểu chi phí cho nhân sự và đào tạo mà vẫn đảm bảo chất lượng công việc không bị ảnh hưởng.
- Dễ dàng nâng cấp, linh hoạt trong việc lập trình theo nhu cầu của tổ chức và các yêu cầu mở rộng trong tương lai.
Tổng quan về các phương pháp giám sát điện năng tiêu thụ tòa nhà
1.2.1 Mục tiêu giải quyết vấn đề
Với mục tiêu xây dựng một hệ thống có khả năng giám sát được các thông số điện năng trong các tòa nhà với các tính năng:
- Giám sát được các thông số điện một cách nhanh chóng, chính xác, tốc độ truyền nhận dữ liệu nhanh chóng, cập nhật liện tục theo thời gian thực;
- Khả năng cảnh báo các sự cố về điện xảy ra và khắc phục sự cố kịp thời;
- Lưu trữ dữ liệu và xuất báo cáo theo định kì;
- Giám sát và điều khiển các thiết bị từ xa;
- Khả năng mở rộng thêm các chức năng khi áp dụng chung vào hệ thống BMS
Phương pháp giám sát điện năng phổ biến tại Việt Nam hiện nay chủ yếu là thủ công, với nhiều tòa nhà chưa áp dụng thiết bị giám sát từ xa Công việc này thường phụ thuộc vào các kỹ thuật viên hoặc người giám sát chung của tòa nhà Việc kiểm tra định kỳ yêu cầu họ phải di chuyển đến từng tầng hoặc khu vực cụ thể để ghi chép số liệu, điều này không chỉ tốn thời gian mà còn có thể dẫn đến độ chính xác thấp, ảnh hưởng đến chất lượng công việc.
Việc giám sát thủ công như vậy sẽ gặp nhiều vấn đề:
- Vận hành thủ công bằng cách giám sát tại chỗ, việc lấy dữ liệu, đo đạc được thực hiện hoàn toàn bằng tay;
- Sai số trong đo lường, ghi số liệu nhiều dẫn đến không thể so sánh, đánh giá được chất lượng điện;
- Tốn nhiều nhân lực vận hành, kiểm tra mà chất lượng công việc không cao;
- Không đánh giá được mức độ sự cố, thời gian bảo trì bảo dưỡng thiết bị trong tòa nhà;
Hình 1.6 Giám sát điện năng bằng phương pháp thủ công Với phương pháp này, hiện nay không còn phù hợp trong các tòa nhà, khu vực lớn
Với sự gia tăng quy mô và yêu cầu xử lý nhanh chóng, chính xác, phương pháp thủ công không còn đáp ứng đủ nhu cầu của các chủ tòa nhà, đồng thời còn tốn nhiều nhân lực và thiếu tính linh hoạt.
1.2.3 Phương pháp giám sát điện năng bằng thiết bị thông minh (Smarthome)
Hiện nay, trên thị trường có nhiều thiết bị thông minh có khả năng giám sát được điện năng như công tơ điện (xem Hình 1.7)
Hình 1.7 Công tơ điện thông minh
Với phương pháp này, sẽ có các ưu điểm sau:
- Dễ dàng sử dụng, giám sát và điều khiển thiết bị linh hoạt;
- Lắp đặt dễ dàng, chi phí thấp;
- Giám sát được các thông số điện năng;
- Có các phần mềm hổ trợ giám sát lưu trữ dữ liệu
Tuy nhiên phương pháp giám sát điện năng bằng các thiết bị thông minh này cũng sẽ có các nhược điểm như:
- Giám sát được ít thông số điện;
- Không có khả năng cảnh báo sự cố liên quan điện khi phát sinh;
- Khả năng mở rộng khi năng cấp thiết bị thấp;
- Khả năng truyền nhận thông tin phụ thuộc vào mạng Wifi, chính vì vậy nên không thể truyền thông dữ liệu đi xa thấp;
- Không có khả năng lưu trữ dữ liệu phục vụ cho nâng cấp sau này
Phương pháp giám sát điện bằng thiết bị thông minh có những ưu và nhược điểm riêng, nên chỉ phù hợp cho các hộ gia đình và tòa nhà văn phòng ít tầng.
1.2.4 Phương pháp giám sát điện năng bằng PLC S7 1200 và truyền thông Modbus TCP/IP
Phương pháp truyền thông Modbus TCP/IP là một chuẩn giao tiếp dựa trên địa chỉ IP, tương thích với nền tảng Ethernet, cho phép mở rộng kết nối với nhiều thiết bị và trạm điều khiển khác nhau Với tốc độ truyền dữ liệu ổn định, Modbus TCP/IP là giải pháp lý tưởng cho việc điều khiển và giám sát điện năng trong các tòa nhà.
Hệ thống giám sát và quản lý tập trung hoạt động liên tục 24/24, cho phép xuất báo cáo tự động theo đối tượng, thời gian và mẫu Điều này không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn giảm chi phí nhân công giám sát tại chỗ.
Quản lý điện năng tại bất kỳ khu vực nào và vào bất kỳ thời điểm nào giúp đưa ra phương án điều chỉnh hiệu quả Từ đó, có thể định hướng tương lai để xây dựng hệ thống truyền tải điện phù hợp với thực tế.
1.2.5 Lựa chọn phương pháp tối ưu
Từ phân tích các phương pháp trong Mục 1.2.1, 1.2.2, 1.2.3 và 1.2.4, chúng tôi nhận thấy mỗi phương pháp đều có những ưu và nhược điểm riêng Tuy nhiên, đối với đề tài giám sát điện cho các tòa nhà cao tầng, các phương pháp này cần đáp ứng đầy đủ các tiêu chí cần thiết để đảm bảo hiệu quả và an toàn trong quá trình vận hành.
- Giám sát được nhiều thông số điện trong tòa nhà;
- Khả năng nâng cấp cao khi cải tiến, nâng cấp thiết bị trong tòa nhà;
- Khả năng truyền nhận thông tin, dữ liệu nhanh chóng chính xác, cập nhật dữ liệu liện tục;
- Không phụ thuộc vào tốc độ mạng Ethernet;
- Tận dụng được cơ sở hạ tầng mạng hiện có trong các tòa nhà cao tầng;
- Sử dụng S7-1200 có khả năng tích hợp, phát triển với hệ thống BMS trong tòa nhà giúp giám sát nhiều tính năng cùng lúc
Phương án giám sát điện năng qua chuẩn truyền thông Modbus TCP/IP là giải pháp tối ưu, đáp ứng đầy đủ các mục tiêu và yêu cầu đề ra.
Chức năng và tầm quan trọng của hệ thống giám sát điện năng tòa nhà
Trong hệ thống giám sát tòa nhà BMS, hệ thống giám sát điện năng (PMS) đóng vai trò quan trọng nhất, vì nó cung cấp năng lượng cho các hệ thống khác hoạt động hiệu quả.
Hệ thống giám sát điện năng đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý hiệu quả năng lượng tại các tòa nhà, đặc biệt là tòa nhà cao tầng Các chức năng của hệ thống này giúp tối ưu hóa tiêu thụ điện, nâng cao hiệu suất hoạt động và giảm thiểu chi phí.
- Giám sát và quản lý tập trung toàn bộ hệ thống điện sản xuất;
- Kiểm soát tần số, điện áp, dòng điện, công suất phản kháng, điện năng tiêu thụ… trực quan và chính xác;
- Chức năng cảnh báo từ hệ thống giúp tăng khả năng đáp ứng nhanh chóng, xử lý sự cố triệt để;
- Xuất báo cáo hệ thống tự động theo đối tượng, theo thời gian, theo mẫu;
- Tiết kiệm thời gian và chi phí nhân công giám sát tại chỗ;
- Giảm tối đa các sai sót so với quá trình thực hiện giám sát thủ công;
- Chủ động lên kế hoạch bảo trì, bảo dưỡng tránh thời gian chết máy;
- Đưa ra các quyết định hợp lý trong sữa chữa hoặc đầu tư mới để đạt hiệu quả tốt nhất.
Các thông số quan trọng trong giám sát điện năng tòa nhà
Để giám sát điện năng tiêu thụ trong tòa nhà, hệ thống PMS cơ bản cần phải có các thông số quan trọng được liệt kê trong bảng dưới đây (Bảng 1.1).
Ngoài các thông số đã đề cập, nhóm chúng tôi còn bổ sung các chức năng cảnh báo lỗi cơ bản thường gặp trong hệ thống điện, như quá công suất và sụt áp.
Bảng 1.1 Các thông số cơ bản trong giám sát hệ thống PMS
Số TT Thông Số Đơn vị
3 Công suất tiêu thụ kWh
6 Hệ số công suất (Cos φ)
TỔNG QUAN VỀ PLC S7-1200, TIA PORTAL, TRUYỀN THÔNG MODBUS TCP/IP
Giới thiệu về PLC S7-1200
PLC S7-1200, sản phẩm mới của SIEMENS ra mắt năm 2009, thay thế dòng S7-200 với thiết kế module nhỏ gọn, linh hoạt và chi phí thấp, phù hợp cho nhiều ứng dụng S7-1200 sở hữu giao diện truyền thông tiêu chuẩn hoàn hảo, giúp lập trình viên thiết kế một cách toàn diện Điểm nổi bật là tích hợp sẵn cổng truyền thông Profinet (Ethernet) và sử dụng phần mềm Simatic Step 7 Basic cho lập trình PLC và màn hình giám sát HMI Những tính năng này giúp người dùng lập trình, thi công và thiết kế hệ thống nhanh chóng và thuận tiện hơn.
2.1.1.2 Các thành phần của PLC S7-1200
Gồm 3 bộ điều khiển nhỏ gọn với sự phân loại trong các phiên bản khác nhau như điều khiển AC, DC hoặc RELAY Cấu tạo của PLC S7 1200 được trình bày hình (xem Hình 2.1)
Có 2 mạch tương tự và tín hiệu số mở rộng ngõ vào/ra trực tiếp trên CPU
Có 13 module tín hiệu số và tín hiệu tương tự khác nhau bao gồm (module SM và SB) Để giao tiếp thông qua kết nối PTP có 2 module giao tiếp RS232/RS485
Module nguồn PS 1207 ổn định, dòng điện áp cấp 115/230 VAC và điện áp 24 VDC Thứ tự theo số đánh dấu ở hình 2.1 (xem Hình 2.1):
1.Bộ phân kết nối nguồn
2.Các bộ phận kết nối dây của người dùng có thể tháo được
Khe cắm thẻ nhớ nằm dưới cửa phía trên
3.Các led trạng thái dàng cho I/O tích hợp
4.Bộ phận kết nối PROFINET
Có cổng truyền thông Profinet (Ethernet) được tích hợp sẵn:
- Dùng để người lập trình có thể kết nối với máy tính và màn hình HMI hay truyền thông PLC-PLC;
- Có hỗ trợ chuẩn Ethernet mở để kết nối với các thiết bị khác;
- Với tính năng tự động chuyển đổi đấu chéo từ đầu nối RJ45;
- Tốc độ truyền cao 10/100 Mbits/s;
- Hỗ trợ lên đến 16 kết nối ethernet TCP/IP, ISO on TCP, và S7 protocol
Cùng với đó là các tính năng về đo lường, điều khiển vị trí, điều khiển quá trình:
- Có 6 bộ đếm tốc độ cao (high speed counter) dùng trên các ứng dụng đếm và đo lường, trong đó có 3 bộ đếm 100kHz và 3 bộ đếm 30kHz;
- Để điều khiển tốc độ,vị trí động cơ bước hay bộ lái servo (servo drive) sử dụng
- Điều khiển tốc độ động cơ, vị trí valve, hay điều khiển nhiệt độ… sử dụng ngõ ra điều chế độ rộng xung PWM;
- Các tính năng tự động xác định thông số điểu khiển (auto-tune functionality) với
- Board tín hiệu mở rộng (signal board), giúp mở rộng tín hiệu vào/ra gắn trực tiếp;
- phía trước CPU, mở rộng tín hiệu vào/ra mà không thay đổi kích thước hệ điều khiển;
- Mỗi CPU có thể kết nối lên đến 8 module mở rộng tín hiệu vào/ra;
- Ngõ vào analog 0-10V được tích hợp trên CPU;
- Có 3 module truyền thông có thể kết nối vào CPU nhằm mở rộng khả năng truyền thông, vd module RS232 hay RS485;
- Card nhớ SIMATIC, dùng khi cần rộng bộ nhớ CPU, copy chương trình ứng dụng khi cập nhật firmware;
- Có khả năng chẩn đoán lỗi online / offline
2.1.1.4 Lập trình Để lập trình cho dòng S7-1200 ta có thể sử dụng Step 7 Basic
Có 3 loại ngôn ngữ được Step7 Basic để lập trình là LAD, SCL, FBD
Phần mềm được tích hợp trong TIA Portal của Siemens với nhiều version ngày càng có nhiều tính năng tiện ích hơn
PLC S7-1200 hỗ trợ kết nối Profibus và kết nối PTP (point to point) (xem Hình 2.2) Giao tiếp PROFINET với:
- Các thiết bị lập trình;
- Các bộ điều khiển SIMATIC khác
Hỗ trợ các giao thức kết nối:
Hình 2.2 Cấu hình giao tiếp PLC S7-1200
2.1.1.6 Ứng dụng của PLC Siemens S7 – 1200:
PLC Siemens S7 - 1200 được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp và dân dụng như:
- Điều khiển trong các hệ thống tự động;
- Điều khiển đèn chiếu sáng;
- Điều khiển bơm cao áp;
- Máy in, máy dệt, máy trộn v.v…
Phần mềm TIA PORTAL
2.2.1 Tổng quan về phần mềm
TIA Portal (Totally Integrated Automation Portal) là phần mềm tích hợp nhiều công cụ quản lý và điều khiển hệ thống tự động hóa và điện Đây là phần mềm tiên phong trong lĩnh vực tự động hóa, cho phép thực hiện các tác vụ và điều khiển hệ thống trên cùng một nền tảng.
Vào năm 1996, phần mềm TIA PORTAL được phát triển bởi các kỹ sư của Siemens, cho phép người dùng lập trình và phát triển các phần mềm quản lý một cách thuận tiện trên một nền tảng thống nhất Việc tích hợp các ứng dụng riêng biệt vào một hệ thống đồng nhất giúp giảm thiểu thời gian và nâng cao hiệu quả trong quá trình quản lý.
TIA Portal là phần mềm nền tảng cho việc lập trình và tích hợp cấu hình thiết bị trong các sản phẩm tự động hóa Đặc điểm nổi bật của TIA Portal là khả năng chia sẻ cơ sở dữ liệu giữa các phần mềm, giúp đảm bảo tính thống nhất và toàn vẹn cho hệ thống quản lý và vận hành.
2.2.1.2 Các thành phần trong bộ cài TIA PORTAL
Phần mềm được hãng Siemens phát triển nhằm mục đích giúp người dùng có thể quản lí, lập trình PLC, HMI một cách hiệu quả
Tổng quan các thành phần của bộ cài phần mềm sẽ được thể hiện ở hình 2.3 (xem Hình 2.3)
Hình 2.3 Các thành phần của bộ cài phần mềm TIA PORTAL
Lập trình basic các dòng S7 300/400 1200/1500… cho tới cấu hình mạng hệ thống
Thiết lập giao diện HMI, giao diện giám sát WinCC: gồm phần thiết kế và chạy mô phỏng trên WinCC runtime
Cấu hình và giám sát các Sinamics Drives trở nên dễ dàng với SCOUT TIA, cho phép điều khiển truyền động đơn trục và đa trục Thư viện PID linh hoạt cùng với thư viện Simatic Robot đầy đủ giúp người dùng thiết kế, cấu hình và cài đặt hệ thống một cách nhanh chóng và hiệu quả.
Sirius và Simocode: cấu hình và chẩn lỗi linh hoạt
Quản lý hệ thống phân phối điện toàn diện
2.2.2 Phần mềm thiết kế giao diện Web Server – Node Red
Node-RED là công cụ lập trình kéo-thả dựa trên Node JS, cho phép kết nối thiết bị phần cứng và tích hợp API cùng dịch vụ trực tuyến Với trình soạn thảo dựa trên trình duyệt, người dùng có thể dễ dàng kết nối các luồng bằng cách sử dụng các Node trong bảng màu, chỉ với một cú nhấp chuột Node-RED tương thích với nhiều chuẩn truyền thông mạng và thiết bị liên kết Trong đề tài này, nhóm sử dụng PLC S7-1200 để giao tiếp với Node-RED thông qua chuẩn S7 Communication – S7 Protocol, nhằm thiết lập Node-RED làm Web Server phục vụ cho việc giám sát điện năng của tòa nhà.
Node-Red là công cụ thân thiện và tương thích với nhiều ngôn ngữ lập trình, đặc biệt phù hợp với thời đại IoT hiện nay Với lợi ích nổi bật là miễn phí và dễ sử dụng, Node-Red trở thành lựa chọn hàng đầu cho các dự án IoT Giao diện của Node-Red bao gồm nhiều thành phần, như được thể hiện trong hình 2.4.
Hình 2.4 Giao diện thiết kế trên Node red Cửa sổ soạn thảo gồm 4 thành phần chính:
- Header: ở trên, chứa nút Deploy, menu chính;
- Palette: bên trái, chứa các nút có sẵn để sử dụng;
- Workspace: ở giữa, nơi các luồng được tạo;
Các chuẩn giao thức
2.3.1 Giao thức Modbus TCP/IP
2.3.1.1 Tổng quan về Mobus TCP/IP
Trong ngành công nghiệp hiện nay, mạng truyền thông công nghiệp ngày càng được ưa chuộng và đầu tư mạnh mẽ để quản lý và giám sát hoạt động tại các nhà máy, xí nghiệp, nhằm nâng cao chất lượng sản xuất Để đáp ứng nhu cầu này, nhiều giao thức mạng đã được áp dụng, bao gồm Modbus, Profinet, Profibus và Ethernet, với các chuẩn khác nhau Cụ thể, trong giao thức Modbus, có các chuẩn như Modbus RTU, Modbus ASCII và Modbus TCP.
Modbus - TCP/IP là giao thức Modbus thuộc lớp ứng dụng, cho phép định tuyến dữ liệu qua địa chỉ IP của từng thiết bị Giao thức này đảm bảo rằng dữ liệu được gửi đến đúng địa chỉ và được truyền nhận một cách chính xác.
Modbus-TCP/IP là giao thức Modbus hoạt động trên mạng Ethernet, cho phép truyền thông trong các mô hình TCP/IP Được công nhận bởi Tổ chức Người dùng Modbus-IDA, Modbus-TCP được xem như một mạng Ethernet công nghiệp hiện đại.
Hình 2.5 Mô hình sử dụng truyền thông Mobus TCP/IP
Mô hình truyền thông Modbus TCP/IP hoạt động theo cấu trúc Master - Slave, trong đó mỗi thiết bị như cảm biến áp suất hay nhiệt độ được gán một địa chỉ duy nhất Khi Master gửi dữ liệu đến các thiết bị Slave, khung truyền sẽ bao gồm ID định danh của từng thiết bị Slave.
Cấu trúc gói dữ liệu Modbus TCP/IP có chút khác biệt so với cấu trúc gói dữ liệu Modbus RTU (xem Hình 2.6)
The Address section in Modbus RTU consists solely of the Server Address byte, while the MBAP (Modbus Application Protocol header) in Modbus TCP/IP comprises 7 bytes.
Check Sum: Modbus RTU có 2 bytes CRC để kiểm tra lỗi của dữ liệu Với Modbus TCP/IP, sẽ không có phần CRC
Phần PDU: Đối với gói PDU, không có sự khác biệt giữa Modbus TCP/IP và Modbus RTU
Hình 2.6 Cấu trúc tin nhắn Modbus TCP/IP
Modbus TCP/IP, giống như các loại Modbus khác, sử dụng mô hình Server-Client để truyền thông Tuy nhiên, nó được triển khai trên nền tảng Ethernet và sử dụng bộ giao thức TCP trên nền IP.
Modbus TCP đã cách mạng hóa định nghĩa truyền thống về mô hình Server-Client Nhờ vào khả năng giao tiếp ngang hàng của Ethernet, trong mạng TCP, các thiết bị Slave có thể chủ động truyền thông tin về các thiết bị quản lý trung tâm - Server, tạo ra một hệ thống giao tiếp linh hoạt và hiệu quả hơn.
Trên các mạng TCP/ IP hiện đại, Modbus TCP/IP được sử dụng với 2 loại triển khai Modbus TCP:
- Modbus RTU qua TCP, đơn giản chỉ là sử dụng TCP làm lớp vận chuyển cho các thông điệp RTU;
- Modbus TCP bình thường và có một số thay đổi trong định dạng tin nhắn
Vì được truyền trên nền TCP/IP do đó tốc độ truyền của Modbus TCP/IP cao, đáp ứng realtime Cao hơn hẳn Modbus RTU
2.3.2.1 Tổng quan về Ethernet trong công nghiệp
Ethernet là một tiêu chuẩn giao tiếp được phát triển vào đầu những năm 80, cho phép kết nối các máy tính và thiết bị trong mạng LAN cục bộ Tiêu chuẩn này giúp các thiết bị mạng định dạng và truyền các gói dữ liệu, cho phép phát hiện, nhận và xử lý thông tin giữa các thiết bị Cáp Ethernet, một hệ thống dây vật lý, là cần thiết để truyền dữ liệu qua mạng Loại cáp này thường được kết nối với bộ định tuyến, modem hoặc bộ chuyển mạng qua cổng Ethernet, nhằm đảm bảo việc truyền tải gói dữ liệu hiệu quả.
2.3.2.2 Cấu trúc và cách thức hoạt động của Ethernet
Giao thức này quy định lớp vật lý và điều khiển truy cập phương tiện của lớp liên kết dữ liệu trong internet có dây, tương ứng với hai lớp đầu tiên của mô hình OSI (Open Systems Interconnection), mô hình tham chiếu cho các hệ thống mở.
Lớp vật lý bao gồm 2 thành phần:
Cáp mạng bao gồm các loại như cáp xoắn đôi, cáp quang và cáp đồng trục, trong đó cáp xoắn đôi là phổ biến nhất Loại cáp mới nhất là CAT 6, cho phép tốc độ truyền dữ liệu lên đến 1Gbps, cùng với các phiên bản nâng cấp như CAT 6a.
- Thiết bị (Device) là máy tính, máy in hay bất kì loại thiết bị nào có card mạng; Lớp liên kết dữ liệu được chia làm 2 phần đó là:
- Điều khiển liên kết logic (Logical Link Control-LLC): thiết lập các đường truyền dẫn cho dữ liệu trên Ethernet để truyền giữa các thiết bị;
Điều khiển truy cập phương tiện (Media Access Control - MAC) sử dụng địa chỉ phần cứng gắn trên card mạng để xác định thiết bị nguồn và đích trong quá trình truyền dữ liệu.
Hoạt động của các thiết bị truyền thông dựa trên địa chỉ IP, yêu cầu xác định địa chỉ của cả thiết bị phát và thiết bị nhận Những địa chỉ này thường được biểu diễn dưới dạng số thập phân và được phân lớp rõ ràng.
Ethernet hoạt động trong lớp liên kết dữ liệu bằng cách sử dụng thuật toán CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) Khi một thiết bị muốn truyền dữ liệu, nó phải lắng nghe để kiểm tra xem có thiết bị nào khác đang sử dụng đường truyền hay không Nếu đường truyền rảnh, thiết bị sẽ tiến hành truyền dữ liệu Trong quá trình này, thiết bị cũng lắng nghe để nhận biết xem có xảy ra va chạm với dữ liệu từ các thiết bị khác hay không.
Kết nối ethernet cung cấp tốc độ vượt trội so với kết nối không dây, cho phép người dùng dễ dàng đạt được tốc độ lên đến 10Gbps, đặc biệt với các cặp xoắn mới nhất Một số loại cáp thậm chí có thể đạt tốc độ lên đến 100Gbps.
Mạng Ethernet cung cấp tính bảo mật cao, cho phép người dùng kiểm soát quyền truy cập vào mạng của mình Nhờ vào cấu trúc này, thông tin của người dùng sẽ được bảo vệ tốt hơn, khiến cho những kẻ tin tặc khó có thể đánh cắp dữ liệu.
- Độ tin cậy cao bởi lẽ không có sự gián đoạn từ các tần số vô tuyến và các thiết bị ít bị ngắt khi hoạt động
- Tính linh hoạt: bị hạn chế trong việc di chuyển vùng tự do khi sử dụng Ethernet, thiết bị phải đặt cố định tại nơi cụ thể;
- Khả năng mở rộng mạng lưới sẽ tốn thêm chi phí và thời gian;
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG
Sơ đồ tổng thể hệ thống
Mục tiêu của đề tài là thiết kế hệ thống giám sát SCADA nhằm thu thập dữ liệu điện năng và thực hiện giám sát, điều khiển hệ thống điện trong tòa nhà Hệ thống này cho phép người dùng theo dõi và quản lý thông qua màn hình SCADA tại trung tâm điều hành hoặc trực tiếp trên giao diện Web Server, được phát triển trên nền tảng API mở Node Red Chỉ cần có kết nối ethernet, các chủ tòa nhà có thể dễ dàng giám sát sản lượng tiêu thụ và chất lượng điện năng tại tòa nhà của mình từ phòng giám sát.
Nhóm đã phát triển một hệ thống dựa trên mô hình điều khiển phân tán, kết hợp với ứng dụng IoT trong các tòa nhà, như được trình bày trong Hình 3.1.
Hình 3.1 Sơ đồ tổng thể hệ thống
Hệ thống được thiết kế với sơ đồ khối chia thành hai phần: một phần là các thiết bị đầu cuối, bao gồm thu thập dữ liệu cảm biến, điều khiển cơ cấu chấp hành và truyền thông với các khối khác trong hệ thống; phần còn lại là Cloud cùng các ứng dụng hỗ trợ giám sát trên web server.
Hình 3.2 Sơ đồ khối hệ thống Chức năng từng khối:
Khối nguồn đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp năng lượng cho toàn bộ hệ thống, bao gồm khối xử lý trung tâm, khối cảm biến và hiển thị, cũng như khối cơ cấu chấp hành.
Khối điều khiển trung tâm là thành phần quan trọng trong hệ thống, chịu trách nhiệm giao tiếp giữa các khối khác nhau Nó thu thập dữ liệu từ các cảm biến và truyền tải thông tin lên giao diện Web Server Đồng thời, khối này còn thực hiện việc truyền nhận dữ liệu giữa các PLC và giám sát thông tin trên hệ thống SCADA.
Web Server đóng vai trò quan trọng trong việc hiển thị giao diện người dùng, xây dựng các điều khiển và lưu trữ giá trị để đánh giá khả năng hoạt động của hệ thống cũng như các chức năng điều khiển thiết bị.
- SCADA: Là nơi để thu thập dữ liệu, lưu trữ và giám sát trạng thái để từ đó có thể điều khiển và khắc phục khi có sự cố;
- Khối cảm biến: bao gồm các cảm biến có nhiệm vụ thu thập các thông số điện
- Khối hiển thị: Hiển thị các thông số thu thập được tại các node;
Khối điều khiển (PLC) nhận dữ liệu từ khối điều khiển trung tâm và thực hiện việc điều khiển các cấu trúc chấp hành để hoạt động đúng theo yêu cầu, bao gồm việc đóng cắt nguồn và bật tắt đèn.
Khối cơ cấu chấp hành bao gồm các thiết bị điều chỉnh các thông số và cơ cấu của nông trại, nhằm duy trì điều kiện tối ưu nhất cho sự phát triển của cây trồng.
- Router :Tiếp nhận dữ liệu từ bộ xử lí trung tâm để gửi lên Web server
3.1.3 Mô hình tổng quan hệ thống
Hình 3.3 Bảng vẽ tổng quát hệ thống
Hệ thống gồm 3 trạm (xem Hình 3.3):
- Trạm Server là trạm được bố trí trên cùng có nhiệm vụ điều khiển và thu thập dữ liệu từ các trạm Client;
Trạm Client bao gồm hai thiết bị được đặt dưới trạm Server, có nhiệm vụ chính là thu thập dữ liệu điện từ khu vực giám sát và truyền về Server Mỗi trạm Client được trang bị màn hình LCD hiển thị tất cả các thông số điện liên quan Các trạm hoạt động độc lập, đảm bảo rằng khi một trạm gặp sự cố, các trạm khác vẫn tiếp tục hoạt động bình thường.
Các thiết bị trong hệ thống
Trong chương 2, nhóm chúng tôi đã giới thiệu tổng quan về PLC Siemens S7 1200 Ở mục này, chúng tôi sẽ nêu rõ lý do vì sao PLC S7 1200 được chọn làm thiết bị điều khiển và xử lý chính trong hệ thống.
Trong bối cảnh phát triển của công nghệ 4.0, đặc biệt trong lĩnh vực kỹ thuật điều khiển tự động hóa, câu hỏi về thời điểm thích hợp để sử dụng RTU hay PLC ngày càng trở nên quan trọng Cả PLC và RTU đều là thiết bị điện tử với chức năng tương tự nhau, thường có tính năng chồng chéo RTU được cung cấp với các chức năng giống như PLC và ngược lại, khiến cho việc lựa chọn giữa hai thiết bị này cần phải cân nhắc kỹ lưỡng Hình 3.4 sẽ cung cấp cái nhìn tổng quan về ưu và nhược điểm của RTU và PLC, giúp người dùng đưa ra quyết định phù hợp.
Hình 3.4 So sánh PLC và RTU
RTU, viết tắt của Remote Terminal Units, là thiết bị điện tử điều khiển bởi bộ vi xử lý, tương tự như bộ lập trình PLC Chúng còn được gọi là thiết bị từ xa, phục vụ trong việc giám sát và điều khiển hệ thống từ xa hiệu quả.
RTU là giải pháp lý tưởng cho các ứng dụng nông nghiệp với khoảng cách địa lý rộng, nhờ vào khả năng giao tiếp không dây Hệ thống RTU cũng phù hợp với các cấu trúc điều khiển phức tạp, giúp tối ưu hóa quá trình quản lý và giám sát.
RTU được xem là có dung sai môi trường, mang lại lợi thế nổi bật khi hoạt động trong những điều kiện khắc nghiệt Thiết bị này được ứng dụng rộng rãi ở những vị trí xa xôi như hầm mỏ, đảo, đỉnh núi và trên giàn khoan dầu ngoài khơi.
PLC là giải pháp lý tưởng cho việc điều khiển cục bộ, đặc biệt trong các ứng dụng như dây chuyền lắp ráp tại nhà máy, hệ thống điện tòa nhà, và các hệ thống chiếu sáng cũng như giải trí.
PLC được thiết kế đặc biệt để quản lý và điều khiển nhiều đầu vào và đầu ra Chúng có khả năng chống rung, chống ồn điện và chống va đập, đồng thời hoạt động hiệu quả trong nhiều điều kiện nhiệt độ khác nhau.
PLC có vai trò quan trọng trong việc điều khiển quá trình, chuyển tiếp và kết nối mạng Hiện nay, công nghệ PLC đã được tích hợp với máy tính để lưu trữ, xử lý và giao tiếp dữ liệu hiệu quả hơn.
Cả PLC và RTU đều có chức năng tương tự và những ưu điểm riêng, nhưng trong hệ thống giám sát điện năng tòa nhà, việc sử dụng PLC để lập trình và xử lý là lựa chọn hợp lý.
PLC có khả năng thu thập và xử lý tín hiệu hiệu quả, đảm bảo điều khiển ổn định trong các khu vực như tòa nhà và nhà xưởng, mang lại chất lượng truyền dữ liệu đáng tin cậy.
Hiện nay, việc sử dụng PLC trong các hệ thống điều khiển tòa nhà và nhà xưởng ngày càng trở nên phổ biến Dựa trên nền tảng này, chúng ta có thể tận dụng các cơ sở kỹ thuật có sẵn để thiết kế hệ thống, từ đó đảm bảo chất lượng và tối ưu hóa chi phí.
3.2.2 Vi điều khiển Arduino Uno
Arduino là một nền tảng mã nguồn mở, bao gồm cả phần mềm và phần cứng, được phát triển tại Ý Phần cứng Arduino, dựa trên vi xử lý AVR Atmel 8-bit hoặc ARM Atmel 32-bit, bao gồm một board mạch nguồn mở với các tính năng như cổng USB, 6 chân đầu vào analog và 14 chân I/O kỹ thuật số Trong những năm qua, Arduino đã trở thành bộ não cho hàng ngàn dự án điện tử, từ các ứng dụng đơn giản đến những dự án khoa học phức tạp Nền tảng này cũng đã khuyến khích các chuyên gia và lập trình viên phát triển nhiều thư viện mã nguồn mở, hỗ trợ người mới, đặc biệt là sinh viên, trong việc tìm hiểu và sử dụng Arduino.
Trên thị trường hiện nay có nhiều phiên bản Arduino như Arduino Uno R3, Arduino Mega2560, và Arduino Nano Trong nghiên cứu này, vi điều khiển Arduino Uno được sử dụng để đọc giá trị từ cảm biến đo điện năng PZEM-004T và thực hiện giao tiếp với PLC S7.
Kit Arduino Uno có tổng 20 chân đầu vào và đầu ra Digital Trong số đó, có 6 chân đầu ra PWM Ngoài ra có 6 chân đầu vào Analog
Mạch kit Arduino Uno được trang bị bộ cộng hưởng 16 MHz, kết nối USB, giắc cắm nguồn, tiêu đề lập trình hệ thống trong mạch (ICSP) và một nút reset tiện lợi.
Mạch kit Arduino khác biệt với các bo mạch trước nhờ vào vi điều khiển ATmega16U2, được lập trình như một bộ chuyển đổi USB-to-serial Vi điều khiển này sở hữu bộ nạp khởi động USB riêng, cho phép người dùng thực hiện lập trình nâng cao, mang lại sự thuận tiện trong quá trình lập trình.
Sơ đồ nối dây
Để hiểu rõ hơn về hệ thống, bài viết này sẽ trình bày chi tiết các bản vẽ kết nối cụ thể giữa các thiết bị, module và cảm biến trong dự án của nhóm.
3.3.1 Sơ đồ nối dây của Aduino với module cảm biến dòng PZEM 004T
Sơ đồ nối dây của Arduino Uno R3 với module cảm biến dòng PZEM 004T được trình bày trong mục 2.3.3, liên quan đến chuẩn truyền thông UART Đối với module cảm biến dòng, hai chân Tx và Rx sẽ được kết nối theo bảng hướng dẫn đã cung cấp.
Bảng 4.1 Sơ đồ nối dây Arduino với module cảm biến dòng
Aduino Uno R3 Module cảm biến dòng PZEM
Bảng tương ứng thứ tự chân kết nối Arduino với module cảm biến dòng
Hình 3.15 Sơ đồ kết Arduino và module Pzem 004T
3.3.2 Sơ đồ nối dây của Arduino với Module Ethernet ENJ28J60
Để thực hiện truyền thông Modbus TCP/IP giữa Arduino Uno R3 và PLC S7-1200, việc sử dụng module ethernet là cần thiết, như đã trình bày trong phần giao thức Modbus TCP/IP (Mục 2.3.1) Bảng kết nối sơ đồ chân tương ứng giữa Arduino và module Ethernet được thể hiện rõ trong hình 3.16.
Bảng 4.2 Sơ đồ chân kết nối của Aduino với Module Ethernet
Bảng tương ứng thứ tự chân trên Arduino và Module Ethernet
Sau khi hoàn thành kết nối phần cứng giữa Arduino và Ethernet ENC28J60, việc khởi tạo địa chỉ MAC và địa chỉ IP trên phần mềm là cần thiết để đảm bảo khả năng truyền thông với PLC Hình 3.17 minh họa quy trình khởi tạo này.
Hình 3.17 Khởi tạo địa chỉ MAC và IP trên IDE
3.3.3 Sơ đồ bố trí các thiết bị trong các trạm Client
Mỗi trạm Client bao gồm nhiều thiết bị kết nối, chủ yếu gồm hai phần chính: Arduino để đọc tín hiệu từ cảm biến và PLC Client để xử lý tín hiệu Các linh kiện và thiết bị khác kết nối trực tiếp với trung tâm của từng trạm Client, cụ thể là PLC Sơ đồ kết nối được thể hiện trong Hình 3.18.
Hình 3 18 Sơ đồ nối dây trên trạm Client
3.3.4 Sơ đồ đi dây của toàn bộ hệ thống Đối với mô hình này, nhóm chúng tôi sử dụng hai trạm Client để thu thập dữ liệu và một trạm Server để nhận dư liệu từ hai Client và phản hồi trở lại theo thuật toán đã được lập trình sẵn trên PLC Server.Do đó, sơ đồ đi dây toàn bộ hệ thống sẽ được trình bày theo hai bản vẽ bao gồm: bản vẽ sơ đồ đi dây động lực và sơ đồ di dây mạch điều khiển
Bản vẽ động lực cung cấp thông tin về sơ đồ đi dây cấp nguồn cho các thiết bị trong hệ thống Trong nghiên cứu này, nhóm đã áp dụng 3 mức nguồn cấp để đảm bảo hoạt động ổn định cho toàn bộ hệ thống (xem Hình 3.19).
PLC Client 1 sử dụng nguồn 220 V AC, được cấp trực tiếp vào phía sau Aptomat Nguồn này được tách riêng khỏi nguồn động lực để đảm bảo an toàn cho thiết bị điều khiển trong trường hợp xảy ra sự cố.
Sơ đồ mạch điều khiển (Hình 3.20) minh họa các kết nối giữa thiết bị và PLC Client, bao gồm các đầu vào và đầu ra từ các cơ cấu chấp hành Trong sơ đồ này, các kết nối giữa thiết bị đầu vào/ra và PLC Server cũng như PLC Client được thể hiện một cách rõ ràng.
Mỗi PLC có chức năng riêng biệt, do đó sơ đồ đấu nối dây đầu vào và đầu ra của chúng cũng khác nhau Hình 3.19 minh họa sơ đồ các khối nguồn cấp cho các PLC, phản ánh sự đa dạng trong cấu hình kết nối.
Hình 3.20 Sơ đồ đi dây mạch điều khiển
