Mục tiêu đề tài
Mục tiêu của đề tài là xây dựng hệ thống điều khiển và giám sát điện năng cho tòa nhà thông qua công nghệ Modbus TCP/IP, cho phép thu thập dữ liệu và giám sát các thông số tại các trạm Hệ thống sử dụng thuật toán lập trình sẵn trên PLC để cảnh báo lỗi điện như quá công suất và sụt áp Ngoài ra, hệ thống còn cung cấp giao diện người dùng Web Server, giúp người dùng dễ dàng giám sát điện năng và các thông số liên quan từ bất kỳ đâu, chỉ cần có kết nối mạng Ethernet.
Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu kết hợp lý thuyết và thực nghiệm, tiến hành từ tổng quát đến chi tiết, đồng thời kế thừa những thành quả từ các nghiên cứu 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 bao gồm 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 Các phương pháp này đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa hiệu suất năng lượng và quản lý tài nguyên hiệu quả trong các công trình xây dựng Việc hiểu rõ các hệ thống giám sát này sẽ giúp cải thiện hiệu quả vận hành và giảm thiểu chi phí năng lượng cho các tòa nhà cao tầng.
- 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, nhóm chúng tôi tập trung vào việc thiết kế mô hình giám sát điện năng tiêu thụ cho tòa nhà, sử dụng chuẩn truyền thông Modbus TCP/IP Mục tiêu của chúng tôi là làm chủ công nghệ này và triển khai ứng dụng thực tiễn vào cuộc sống.
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 giải pháp đồng bộ cho phép quản lý và điều khiển toàn bộ thiết bị kỹ thuật trong tòa nhà, giúp đảm bảo an toàn, phòng cháy chữa cháy, và tiết kiệm thời gian cũng như nhân lực Với tính năng thời gian thực và trực tuyến, BMS đáp ứng nhu cầu của thời đại công nghiệp hóa hiện nay Hệ thống này sử dụng các bộ xử lý hiện đại kết hợp với phần mềm và phần cứng như DCS, PC Industry, và SCADA để giám sát hiệu quả Trong đồ án tốt nghiệp, nhóm chúng tôi chọn giám sát điện năng làm đề tài chính cho nghiên cứu và bảo vệ trước hội đồng.
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 chọn phần mềm giám sát SCADA - WinCC Professional, tích hợp trong TIA Portal V15, nhằm giám sát và điều khiển hệ thống (xem Hình 1.3) Bên cạnh đó, chúng tôi cũng thiết kế hệ thống Web Server trên nền Node JS, kế thừa từ nền tảng IoT, giúp người dùng có thể giám sát và điều khiển hệ thống điện năng trong tòa nhà từ xa, ở bất kỳ đâu 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 có nhiệm vụ hỗ trợ người dùng trong việc cài đặt ứng dụng, theo dõi và xử lý tình huống bất thường Ngoài ra, cấp này 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 Thực hiện các chức năng này thường không cần 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 PC công nghiệp 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, phù hợp với hệ thống BMS và giám sát điện năng PMS Chức năng chính của các bộ điều khiển này là nhận và xử lý thông tin từ cảm biến theo thuật toán lập trình sẵn, sau đó truyền dữ liệu xuống các bộ chấp hành Máy tính theo dõi các công cụ đo lường và thực hiện các thao tác như mở/đóng van, điều chỉnh cần gạt, núm xoay Đặc điểm nổi bật của cấp điều khiển là khả năng xử lý thông tin và truyền tín hiệu xuống các cơ cấu chấp hành, với cảm biến và chấp hành được lắp đặt gần hệ thống kỹ thuật.
Trong bối cảnh hạn chế về đề tài và ngân sách, nhóm chúng tôi đã quyết định lựa chọn bộ điều khiển logic PLC Siemens S7-1200 làm thiết bị điều khiển cho hệ thống.
Hình 1.5 Bộ điều khiển cấp trường PLC dòng S7 của Siemens
Cấp chấp hành bao gồm các thiết bị đầu vào như hệ thống cảm biến, camera và đầu thẻ, cùng với các thiết bị đầu ra như quạt, điều hòa, đèn, còi, chuông, máy bơm, van, và động cơ Chức năng chính của hệ thống này là đo lường, dẫn động và chuyển đổi tín hiệu Hầu hết các thiết bị cảm biến và cơ cấu chấp hành đều có phần điều khiển riêng để đảm bảo việc 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 cấp điều khiển, cho phép lấy dữ liệu trực tiếp mà không cần qua khâu xử lý tín hiệu.
Hệ thống PMS của chúng tôi đã được tối ưu hóa để xử lý tín hiệu điện áp thông qua giao tiếp với module cảm biến dòng và vi điều khiển Arduino, giúp thu thập dữ liệu một cách nhanh chóng và chính xác Điều này đảm bảo quá trình xử lý ở cấp điều khiển trường diễn ra hiệu quả và nhanh nhất có thể.
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 theo 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 việc soạn thảo chương trình, quản lý cơ sở dữ liệu, phát triển chương trình đồ họa, cũng như lưu trữ và sao lưu dữ liệu để phục vụ cho báo cáo và giám sát định kỳ.
- 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 định kỳ, và hệ thống tự động báo cáo, 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 thông qua việc sử dụng mô hình quản lý trực quan và khoa học trên máy tính, giúp tiết kiệm tối đa chi phí nhân sự mà vẫn đảm bảo chất lượng công việc.
- 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 Việc này khiến cho các kỹ thuật viên và nhân viên quản lý tòa nhà phải trực tiếp kiểm tra từng tầng, từng khu vực để ghi nhận số liệu Quy trình này không chỉ tốn thời gian mà còn tiềm ẩn nguy cơ không chính xác, 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, phương pháp thủ công không còn đáp ứng đủ nhu cầu của các chủ tòa nhà, dẫn đến việc tốn nhiều nhân công 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, do đó, nó chỉ phù hợp với các hộ gia đình và tòa nhà văn phòng có 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 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 thời điểm nào cho phép đưa ra phương án điều chỉnh hiệu quả Điều này giúp định hướng tương lai và xây dựng hệ thống truyền tải điện phù hợp với thực tế.
1.2.5 Lựa chọn phương pháp tối ưu
Từ các phân tích ở Mục 1.2.1 đến Mục 1.2.4, chúng tôi nhận thấy rằng mỗi phương pháp giám sát điện cho các tòa nhà cao tầng đều có những ưu và nhược điểm riêng Tuy nhiên, để đáp ứng các tiêu chí cần thiết, cần lựa chọn phương pháp phù hợp nhất cho việc giám sát điện trong các công trình này.
- 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
Giám sát điện năng bằng 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 hay năng lượng tòa nhà (PMS) đóng vai trò quan trọng nhất, vì nó là nguồn động lực chính cho các hệ thống khác hoạt động hiệu quả.
Hệ thống giám sát điện năng đóng vai trò quan trọng trong quản lý năng lượng tại các tòa nhà, đặc biệt là các tòa nhà cao tầng Các chức năng của hệ thống này giúp theo dõi, phân tích và tối ưu hóa việc sử dụng điện, từ đó nâng cao hiệu quả 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 bao gồm các thông số quan trọng được liệt kê trong 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, bao gồm tình trạng 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, được thiết kế để thay thế dòng S7-200 với các 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 dễ dàng thiết kế hệ thống một cách toàn diện Điểm nổi bật của S7-1200 là tích hợp cổng truyền thông Profinet (Ethernet) và sử dụng phần mềm Simatic Step 7 Basic cho cả lập trình PLC và màn hình giám sát HMI, mang lại sự tiện lợi và nhanh chóng trong quá trình lập trình và thi công hệ thống.
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 ứng dụng để điều khiển thiết bị, quản lý tự động hóa và vận hành hệ thống điện Đây là phần mềm đầu tiên trong lĩnh vực tự động hóa, cho phép thực hiện các tác vụ và điều khiển hệ thống trên một nền tảng chung.
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 giúp giảm thiểu thời gian và tạo ra một hệ thống đồng bộ, nâng cao hiệu quả quản lý.
TIA Portal là phần mềm nền tảng cho việc lập trình và tích hợp cấu hình thiết bị trong dải sản phẩm Đặc điểm nổi bật của TIA Portal là khả năng cho phép các phần mềm chia sẻ cùng một cơ sở dữ liệu, từ đó tạo ra tính thống nhất và toàn vẹn cho hệ thống ứng dụng 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 đơn trục hoặc đa trục hiệu quả Thư viện PID linh hoạt và thư viện Simatic Robot đầy đủ hỗ trợ người dùng thiết kế, cấu hình và cài đặt hệ thống nhanh chóng.
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 mạnh mẽ, cho phép kết nối các thiết bị phần cứng và dịch vụ trực tuyến trên nền tảng Node JS Với trình soạn thảo dựa trên trình duyệt, người dùng có thể dễ dàng tạo các luồng kết nối thông qua nhiều Node trong bảng màu, chỉ với một cú nhấp chuột Node-RED tương thích với nhiều chuẩn truyền thông mạng và thiết bị, giúp tối ưu hóa quá trình giao tiếp Trong đề tài này, nhóm nghiên cứu sử dụng PLC S7-1200 để kết nối với Node-RED qua chuẩn S7 Communication, nhằm xây dựng Web Server phục vụ giám sát điện năng cho tòa nhà.
Node-Red là một công cụ thân thiện với người dùng, tương thích với nhiều ngôn ngữ lập trình, đặc biệt phù hợp với thời đại IoT hiện nay Đây là lựa chọn hàng đầu cho các dự án IoT nhờ vào lợi ích lớn là miễn phí và dễ sử dụng Giao diện của Node-Red bao gồm nhiều thành phần quan trọng, được thể hiện rõ ràng 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 vận hành và giám sát trong 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, trong đó mỗi giao thức lại có các chuẩn khác nhau Cụ thể, giao thức Modbus có các chuẩn như Modbus RTU, Modbus ASCII và Modbus TCP.
Modbus - TCP/IP là giao thức Modbus ở lớp ứng dụng, cho phép dữ liệu được đóng gói và định tuyến qua địa chỉ IP của từng thiết bị Giao thức này đảm bảo rằng dữ liệu được truyền đến đúng địa chỉ và 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 Modbus-TCP được công nhận bởi Tổ chức Người dùng Modbus-IDA 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 và nhiệt độ được gán một địa chỉ duy nhất Khi truyền dữ liệu từ Master đến các thiết bị Slave, khung dữ liệu sẽ bao gồm ID định danh của thiết bị Slave để đảm bảo thông tin được gửi đến đúng địa chỉ.
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 head) section for Modbus TCP/IP includes 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 khái niệm truyền thống về Server-Client nhờ vào khả năng giao tiếp ngang hàng qua Ethernet Trong mạng TCP, các thiết bị Slave có thể chủ động gửi thông tin đến Server quản lý trung tâm, tạo ra sự linh hoạt và hiệu quả trong việc truyền tải dữ liệu.
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 ra đời vào đầu những năm 80, cho phép kết nối các máy tính và thiết bị trong mạng LAN cục bộ Giao thức này cho phép các thiết bị định dạng và truyền các gói dữ liệu, giúp chúng phát hiện, nhận và xử lý thông tin trên cùng một mạng Cáp Ethernet đóng vai trò quan trọng trong việc truyền dữ liệu, kết nối các thiết bị mạng với nhau thông qua bộ định tuyến, modem hoặc bộ chuyển mạng qua cổng ethernet.
2.3.2.2 Cấu trúc và cách thức hoạt động của Ethernet
Giao thức này xác định lớp vật lý và điều khiển truy cập phương tiện trong lớp liên kết dữ liệu của internet có dây Hai lớp này là hai lớp đầu tiên trong mô hình OSI (Open Systems Interconnection), mô hình tham chiếu cho các hệ thống mở.
Lớp vật lý bao gồm 2 thành phần:
Cáp truyền dẫn bao gồm 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 tốc độ truyền dữ liệu lên đến 1Gbps, cùng với các phiên bản nâng cao 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 (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 truyền và thiết bị đích Các địa chỉ này thường được biểu diễn dưới dạng số thập phân và được phân lớp.
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 cần lắng nghe để xác định xem đường truyền có đang được sử dụng hay không Nếu đường truyền rảnh, thiết bị sẽ tiến hành truyền dữ liệu Trong quá trình này, thiết bị cũng lắng nghe để kiểm tra xem có xảy ra va chạm với dữ liệu của các thiết bị khác hay không Ưu điểm của phương thức này là giúp tối ưu hóa việc sử dụng băng thông mạng.
Kết nối ethernet mang lại 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, và một số thậm chí có thể đạt tới 100Gbps.
Mạng Ethernet mang lại tính bảo mật cao, cho phép người dùng kiểm soát ai đang truy cập vào mạng Điều này giúp ngăn chặn các cuộc tấn công từ tin tặc, khiến họ khó có thể đánh cắp thông tin cá nhân.
- 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 trên 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 trực tiếp trên màn hình SCADA tại trung tâm điều hành hoặc qua giao diện Web Server dựa trên nền tảng API mở Node Red Chỉ cần có kết nối ethernet, các chủ tòa nhà có thể dễ dàng kiểm soát sản lượng tiêu thụ và chất lượng điện năng tại tòa nhà của mình từ phòng giám sát.
Hệ thống được nhóm phát triển dựa trên mô hình điều khiển phân tán và ứng dụng công nghệ IoT trong các tòa nhà, như thể hiện trong Hình 3.1.
Hình 3.1 Sơ đồ tổng thể hệ thống
Hệ thống được chia thành hai phần chính: phần thiết bị đầu cuối, bao gồm các cảm biến thu thập dữ liệu, điều khiển cơ cấu chấp hành và truyền thông với các khối trong hệ thống; và phần 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 hoạt động của 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 phần quan trọng trong hệ thống, có chức năng 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 cũng 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 hiệu suất 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 điều khiển các cấu 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 thông số và cơ cấu của nông trại, nhằm duy trì điều kiện tối ưu cho sự phát triển của cây trồng và vật nuôi.
- 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 gửi về Server Mỗi trạm Client được trang bị màn hình LCD để hiển thị toàn bộ các thông số điện tại khu vực đó Các trạm hoạt động độc lập, do đó, khi có sự cố xảy ra, 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 lựa 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 tự động hóa, câu hỏi quan trọng là khi nào nên sử dụng RTU hay PLC Cả hai thiết bị này đều là thiết bị điện tử với chức năng tương tự nhau, và có thể thấy rằng RTU và PLC thường được bán với những tính năng tương đương Hình 3.4 sẽ giúp chúng ta so sánh rõ ràng những ưu điểm và nhược điểm của hai loại thiết bị này.
Hình 3.4 So sánh PLC và RTU
RTU, viết tắt của Remote Terminal Units, là thiết bị điện tử điều khiển bằng bộ vi xử lý, tương tự như bộ lập trình PLC Chúng còn được gọi là thiết bị từ xa, đóng vai trò quan trọng trong việc giám sát và điều khiển các hệ thống từ xa.
RTU là giải pháp lý tưởng cho các ứng dụng ở khoảng cách xa, đặc biệt trong lĩnh vực nông nghiệp, nhờ vào khả năng giao tiếp không dây Hệ thống RTU cũng rất phù hợp cho các cấu trúc điều khiển phức tạp, mang lại hiệu quả cao trong việc quản lý và giám sát.
RTU (Remote Terminal Unit) được xem là có dung sai môi trường cao, mang lại lợi thế trong việc hoạt động ở những điều kiện khắc nghiệt Thiết bị này được ứng dụng rộng rãi tại các vị trí xa xôi như dưới hầm, ngoài đảo, trên đỉnh núi và trên các giàn khoan dầu ngoài khơi.
PLC là lựa chọn tối ưu cho việc điều khiển cục bộ, đặc biệt trong các ứng dụng như dây chuyền lắp ráp trong nhà máy, hệ thống điện tòa nhà, và hệ thống chiếu sáng giải trí.
PLC được thiết kế đặc biệt để quản lý nhiều đầu vào và đầu ra, với khả năng chống rung, chống ồn điện và chống va đập Chúng hoạt động hiệu quả trong nhiều điều kiện nhiệt độ khác nhau.
PLC có vai trò quan trọng trong việc điều khiển quá trình, điều khiển chuyển tiếp và kết nối mạng Hiện nay, 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 nhau và mỗi loại đều có những ưu điểm riêng Tuy nhiên, trong hệ thống giám sát điện năng cho 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 để điều khiển trong các khu vực như tòa nhà hoặc nhà xưởng, đảm bảo chất lượng truyền dữ liệu ổn định.
Hiện nay, việc sử dụng PLC trong các hệ thống điều khiển tòa nhà và nhà xưởng đang trở nên phổ biến Nhờ vào nền tảng này, chúng ta có thể tận dụng các cơ sở kỹ thuật sẵn có 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, sử dụng vi xử lý AVR Atmel 8bit hoặc ARM Atmel 32-bit, bao gồm một board mạch nguồn mở với 1 cổng USB, 6 chân đầu vào analog và 14 chân I/O kỹ thuật số Trong suốt những năm qua, Arduino đã trở thành bộ não cho hàng ngàn dự án điện tử, từ các ứng dụng đơn giản đến những nghiên cứu khoa học phức tạp Nền tảng này đã thúc đẩy nhiều chuyên gia và lập trình viên phát triển thư viện mã nguồn mở, hỗ trợ người mới, đặc biệt là sinh viên, trong việc khám phá và học hỏi về Arduino.
Trên thị trường hiện nay, có nhiều phiên bản Arduino như Arduino Uno R3, Arduino Mega2560, và Arduino Nano Trong bài viết này, chúng tôi sử dụng vi điều khiển Arduino Uno để thu thập dữ liệu 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 này nổi bật với vi điều khiển ATmega16U2, được lập trình như một bộ chuyển đổi USB-to-serial Sự khác biệt này cho phép nó có bộ nạp khởi động USB riêng, tạo điều kiện thuận lợi cho người dùng trong việc thực hiện lập trình nâng cao và thao tác lập trình một cách dễ dàng.
Sơ đồ nối dây
Để khám phá sâu hơn về hệ thống, chúng tôi sẽ trình bày chi tiết các bản vẽ cụ thể cho từng kết nối của thiết bị, module và cảm biến trong đề tài 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 cụ thể.
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, cần có module Ethernet, như đã nêu trong phần giao thức Modbus TCP/IP (Mục 2.3.1) Dưới đây là bảng kết nối chân tương ứng trên Arduino và module Ethernet, cùng với sơ đồ kết nối chi tiết ở 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 tất 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, với hai phần chính là Arduino để đọc tín hiệu từ cảm biến và PLC Client để xử lý tín hiệu chung Các linh kiện và thiết bị khác chủ yếu kết nối trực tiếp với trung tâm của trạm Client, cụ thể là PLC Sơ đồ kết nối được trình bày 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 chi tiết về sơ đồ đi dây cấp phát nguồn cho các thiết bị trong hệ thống Đề tài này sử dụng ba mức nguồn cấp để đảm bảo hoạt động liên tục 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 nhằm đảm bảo an toàn cho thiết bị điều khiển trong trường hợp xảy ra sự cố.
Sơ đồ mạch điều khiển (Hình 3.20) mô tả các kết nối giữa PLC Client và các thiết bị, bao gồm Input và Output, là các cơ cấu chấp hành Trong sơ đồ này, các kết nối giữa thiết bị đầu vào và đầu ra với PLC Server và PLC Client được thể hiện một cách rõ ràng.
Mỗi PLC có chức năng riêng biệt, do đó sơ đồ đấu nối dây cho đầu vào và đầu ra sẽ khác nhau Hình 3.19 minh họa các khối nguồn cấp tương ứng với từng loại PLC.
Hình 3.20 Sơ đồ đi dây mạch điều khiển
