NGHIÊN cứu và PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG CHO hệ THỐNG QUAN TRẮC sử DỤNG RTU3031C và CÔNG NGHỆ OPC UA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG LÊ THÀNH LONG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG CHO HỆ THỐNG QUAN TRẮC SỬ DỤNG RTU3031C VÀ CÔNG NGHỆ OPC UA KỸ SƯ NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN & TỰ ĐỘNG HÓA TP HỒ CHÍ MINH, 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MƠN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Lê Thành Long-1811047 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG CHO HỆ THỐNG QUAN TRẮC SỬ DỤNG RTU3031C VÀ CÔNG NGHỆ OPC UA RESEARCH AND DEVELOPMENT OF APPLICATION FOR TELEMETRY SYSTEM USING RTU3031C AND OPC UA KỸ SƯ NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN & TỰ ĐỘNG HÓA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN TS TRƯƠNG ĐÌNH CHÂU TP HỒ CHÍ MINH, 2022 NHẬN XÉT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Tên luận văn: Nghiên cứu phát triển ứng dụng cho hệ thống quan trắc sử dụng RTU3031C công nghệ OPC UA Research and development of application for telemetry system using RTU3031C and OPC UA Nhóm Sinh viên thực hiện: Lê Thà-nh Long Đánh giá Luận văn Về8cuố9n bá*o cá*o: Số9trang Số9bả>ng số9liệ u Số9tà-i liệ u tham khả>o Mộ t số9nhậ n xé*t về8hình- thứ*c cuố9n bá*o cá*o: Về8nộ i dung luậ n văGn: Về8tí*nh ứ*ng dụ ng: Về8thá*i độ là-m việ c củ>a sinh viê n: Luậ n văGn đạ t/khô ng đạ t yê u cầ8u củ>a mộ t luậ n văGn tố9t nghiệ p kỹBsư, xế9p loạ iĐánhGiỏ>i/gá Khá*/cung:Trung bìnhLê ĐiểmThàtừng-nhLongsinh viên: : /10 Cán ướng dẫn (Ký* tê nvà -ghi rõBhọ tê n) NHẬN XÉT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN Tên luận văn: Nghiên cứu phát triển ứng dụng cho hệ thống quan trắc sử dụng RTU3031C công nghệ OPC UA Research and development of application for telemetry system using RTU3031C and OPC UA Lê Thà-nh Long Nhóm Sinh viên thực hiện: Về8cuố9n bá*o cá*o: Đánh giá Luận văn Số9trang Số9bả>ng số9liệ u Số9tà-i liệ u tham khả>o Mộ t số9nhậ n xé*t về8hình- thứ*c cuố9n bá*o cá*o: Về8nộ i dung luậ n văGn: Về8tí*nh ứ*ng dụ ng: Về8thá*i độ là-m việ c củ>a sinh viê n: Luậ n văGn đạ t/khô ng đạ t yê u cầ8u củ>a mộ t luậ n văGn tố9t nghiệ p kỹBsư, xế9p loạ iĐánhGiỏ>i/gá Khá*/cung:Trung bìnhLê ĐiểmThàtừng-nhLongsinh viên: : ……/10 (Ký*tê nNgườivà-ghinhậnrõBhọ xéttê n) ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT TÊN LUẬN VĂN: Nghiê n cứ*u và-phá*t triểEn ứ*ng dụ ng cho hệ thố9ng quan trắOc sử>dụ ng RTU3031C và-cô ng nghệ OPC UA Cán hướng dẫn: TS.Trương Đình Châu Thời gian thực hiện: Từ-ngà-y 14/01/2022 đế9n ngà-y 20/5/2022 Sinh viên thực hiện: Lê Thành Long – 1811047 Nội dung đề tài: Mục tiêu: Xây dựng hệ thống giám sát thiết bị SIMATIC RTU3031C c ảm biến, phát triển ứng dụng OPC UA Client kết n ối hệ th ống Đối tượng: SIMATIC RTU3031C, Web Client, App Client, Cloud VPS, Tele Control Server Basic Phương pháp thực hiện: Thực cấu hình thiết bị SIMATIC RTU3031C kết nối thiết b ị v ới c ảm biến Xây dựng công cụ OPC UA Client thông qua web app đ ể k ết n ối giám sát liệu từ xa Tích hợp điện tốn đám mây cho hệ thống, đưa liệu lên TeleControl Server Basic (phần mềm cài đặt VPS) kết nối toàn hệ thống Kết mong đợi: Cấu hình thành cơng thiết bị SIMATIC RTU3031C, ứng dụng app web kết nối giám sát liệu ổn định Kế hoạch thực hiện:  Nghiên cứu tìm hiểu mơ hình, cách thức k ết n ối chu ẩn giao th ức OPC UA  Tìm hiểu cách cấu hình vận hành thiết bị SIMATIC RTU3031C, sau k ết nối với TeleControl Server Basic điện toán đám mây  Tìm hiểu cảm biến áp suất thủy tĩnh dạng chìm đo m ức LH300  Xây dựng ứng dụng chạy web app(android) để k ết n ối giám sát d ữ liệu  Chạy thực nghiệm kiểm tra kết nối trao đổi liệu TP HCM, ngà-y….thá*ng … năGm… XácnhậncủaCánbộhướgdẫn  Nghiệm thu kết viết báo cáo (Ký*tê Sinh n và-ghi viên rõBhọ tê n) (Ký*tê n và-ghi rõBhọ tê n) DANH SÁCH HỘI ĐỒNG BẢO VỆ LUẬN VĂN Hộ i đồ8ng chấ9m luậ n văGn tố9t nghiệ p, thà-nh lậ p theo Quyế9t đị nh số9…………………… ngà-y ………………… củ>a Hiệ u tr ưở>ng Trườ-ng Đạ i h ọ c Bá*ch khoa TP.HCM TÓM TẮT LUẬN VĂN MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1.Tí*nh cấ9p thiế9t 1.2.Mụ c tiê u thự c hiệ n 1.3.Đố9i tượ ng nghiê n cứ*u 1.4.Nhiệ m vụ Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1.Giớ*i thiệ u chuẩEn giao thứ*c OPC UA 2.1.1 Giao thứ*c OPC 2.1.2 OPC UA 2.1.3 Cấ9u trú*c chuẩEn OPC UA 2.1.4 Vai trò-củ>a OPC UA Server và-OPC UA Client 2.2 Tìm- hiểEu thiế9t bị SIMATIC RTU3031C 2.3.Giớ*i thiệ u cả>m biế9n á*p suấ9t thủ>y tĩBnh Chương 3: MƠ HÌNH OPC UA SERVER 3.1 Tìm- hiểEu về8khơ ng gian đị a chỉ>củ>a OPC UA Server 3.1.1 Giớ*i thiệ u về8Node 3.1.2 Namespaces, NodeID và-Node Attributes 3.2.Giao diệ n đểEkế9t nố9i tớ*i OPC UA Server A 3.3.Giao thứ*c và-phương thứ*c bả>o mậ t Chương 4: XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT VỚI THIẾT BỊ SIMATIC RTU3031C VÀ CÁC CẢM BIẾN - Truy cậ p bằ]ng bấ9t kì-thiế9t bị nà-o - Thu thậ p dữBliệ u, giá*m sá*t hệ thố9ng từ-xa - Thu thậ p dữBliệ u giá*m sá*t hệ thố9ng từ-u xa thô ng qua server OPC UA 6.2 Định nghĩa Cloud VPS (Cloud Virtual Private Server) hay cò-n gọ i là-má*y chủ>riê ng ả>o trê n nề8n điệ n toá*n đá*m mâ y Theo cá*ch hiểEu thơ ng thườ-ng nó*là-mộ t ng server ả>o đượ c xâ y dự ng trê n nề8n tả>ng điệ n tố*n má*y tí*nh, đượ c cấ9p riê ng cho từ-ng ngườ-i dù-ng Điề8u nà-y cho phé*p bạ n có*thểEtruy cậ p nhanh chó*ng trê n cá*c má*y chủ>mà-khô ng cầ8n mấ9t nhiề8u thao tá*c Mỗbi Cloud VPS là-mộ t hệ thố9ng biệ t lậ p, ngườ-i dù-ng có*thểErestart lạ i bấ9t cứ*lú*c nà-o Có*thểEnó*i rằ]ng Cloud VPS chí*nh là-mộ t giả>i phá*p hữBu hiệ u, giú*p bạ n thự c hiệ n cô ng việ c nhanh, dễbdà-ng mà-qua đó*lạ i tiế9t kiệ m chi phí*h ơn so vớ*i VPS thơ ng thườ-ng Có*thểEnó*i rằ]ng, đâ y là-mộ t nhữBng bướ*c tiế9n quan trọ ng q*trình- phá*t triểEn củ>a khoa họ c ng nghệ ngà-y nay, Cloud VPS đãBkhắOc phụ c đượ c nhữBng hạ n chế9mà-cá*c loạ i má*y chủ>trướ*c khơ ng là-m đượ c qua đó*giú*p bạ n có*thểEthự c hiệ n cá*c thao tá*c nhanh Ưu điểEm củ>a Cloud VPS Thuậ n tiệ n việ c quả>n lý* o Tiế9t kiệ m chi phí* o Tí*nh an toà-n và-bả>o mậ t cao o 6.3 Ứng dụng TeleControl Server Basic Ở luậ n văGn nà-y, việ c ứ*ng dụ ng hệ thố9ng đá*m mâ y sẽBđượ c thự c hiệ n sau: ta cà-i đặG t phầ8n mề8m TeleControl Server Basic trê n VPS, sau đó*k ế9t n ố9i thiế9t bị RTU3031C vớ*i TCSB, từ-đó*liê n kế9t dữBliệ u vớ*i VPS Mụ c đí*ch nà-y giú*p cho cá*c 68 client có*thểEtruy cậ p đểEsử>dụ ng cá*c NodeID và-cá*c thô ng tin đượ c cung cấ9p từ-server Chương 7: KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 7.1 Kết thử nghiệm 7.1.1 Gửi SMS/email từ thiết bị SIMATIC RTU3031C 69 Qua việ c cấ9u hình- thiế9t bị SIMATIC RTU3031C đểExâ y dự ng h ệ thố9ng giá*m sá*t, ta thấ9y hệ thố9ng hoạ t độ ng ổEn đị nh, sá*t vớ*i thự c tế9 Bê n cạ nh đó*, có*nh ữBng cả>nh bá*o về8vị trí*hay lưu lượ ng, ngườ-i quả>n lý*sẽBnhậ n đượ c SMS/email Hình- 1: Email từ-thiế9t bị SIMATIC RTU3031C có*cả>nh bá*o 70 Hình- 2: SMS từ-thiế9t bị SIMATIC RTU3031C có*cả>nh bá*o 7.1.2 Ứng dụng OPC UA Client Xâ y dự ng thà-nh cô ng cá*c ứ*ng dụ ng client chạ y trê n nhiề8u nề8n tả>ng web, app (android), cá*c ứ*ng dụ ng đãBđá*p ứ*ng đượ c chứ*c năGng bả>n, kế9t nố9i vớ*i server thô ng qua chuẩEn giao thứ*c OPC UA, giá*m sá*t thay đổEi củ>a cá*c tí*n hiệ u hệ thố9ng 7.1.2.1 Web OPC UA Client 71 Hình- 3: Giao di n Connect Hình- 4: Giao di n Connect thà-nh cơng 72 Hình- 5: Giao di n giá*m sá*t h th 9ng Hình- 6: Giao di n giá*m sá*t cá*c tí*n hi u c >a h th 9ng theo d ng b >ng 73 Hình- 7: Giao diệ n đồ8thị lưu lượ ng Hình- 8: Giao diệ n đồ8thị nhiệ t độ 74 Hình- 9: Giao diệ n bả>n đồ8giá*m sá*t hệ thố9ng Hình- 10: Giao diệ n trang About 75 7.1.2.2 App OPC UA Client Hình- 11: Giao diệ n khở>i độ ng app Hình- 12: Giao diệ n trang Connect 76 Hình- 13: Giao di n trang t o List endpoints Hình- 14: Giao di n trang giá*m sá*t 77 Hình- 15: Giao diệ n trang vẽBđồ8thị Hình- 16: Giao diệ n trang bả>n đồ8 78 Hình- 17: Giao diệ n giá*m sá*t hệ thố9ng trê n bả>n đồ8 Hình- 18: Giao diệ n trang cả>nh bá*o 79 7.2 Đánh giá 7.2.1 Kết đạt o Xâ y dự ng đượ c hệ thố9ng giá*m sá*t bằ]ng th o cả>m biế9n HiểEu đượ c mơ hình- OPC UA Server, và-cá*ch k theo chuẩEn giao thứ*c OPC UA o Kế9t nố9i thiế9t bị SIMATIC RTU3031C vớ*i kế9t dữBliệ u vớ*i VPS o Hệ thố9ng giá*m sá*t trê n cá*c ứ*ng dụ ng web diệ n dễbsử>dụ ng, có*cá*c chứ*c năGng phù-hợ p 7.2.2 xa Những thiếu sót luận văn o Hệ thố9ng giá*m sá*t triểEn khai vớ*i mơ hình- d o hiệ u giá*m sá*t Ứ ng dụ ng client chưa chạ y đượ c trê n nề8 Chưa khai thá*c hế9t cá*c chứ*c năGng củ>a Tố9c độ cậ p nhậ t dữBliệ u cị-n có*mộ t đ o 7.3 o Hướng p át triển luận văn o TriểEn khai hệ thố9ng thự c tế9có*mơ hình o Tìm- hiểEu hế9t tấ9t cả>cá*c chứ*c năGng củ> o Tố9i ưu cá*c ứ*ng dụ ng client: cậ p nhậ t cá*c nề o tí*nh năGng, cả>i thiệ n code, bổEsung chứ* Á p dụ ng hệ thố9ng và-o thự c tế9 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trương Đình- Châ u, “OPC UA- Giao thứ*c nề8n tả>ng cho Industrial 4.0”, TP Hồ8 Chí*Minh, 2020 [2] OPCFoundation, OPC UA Part 3: Address Space Model, release 1.04, 2017 [3] OPCFoundation, OPC UA Part 1: Overview and Concepts, release 1.04, 2017 [4] OPCFoundation, “Build OPC UA.NET applications using NET StandardLibrary”, https://opcfoundation.github.io/UA-.NETStandard/ [5] Official OPC UA.NET Standard Stack from the OPC Foundation, https://opcfoundation.github.io/UA-.NETStandard/ [6] Siemens, “Monitoring of Remote Measurement Points using an RTU3041C”, 2021 [7] Mapbox, https://www.mapbox.com/ [8] Siemens, SITRANS LH300 Transmitter for hydrostatic level, 9/2016 [9] Google Cloud Platform, https://console.cloud.google.com/google/mapsapis/ [10] Xamarin.Forms, https//docs.microsoft.com/en-us/xamarin/xamarinforms/ [11] ASP.NET, https://dotnet.microsoft.com/apps/aspnet/ [12] ASP.NET Web Forms, https://docs.microsoft.com/en-us/aspnet/webforms/ 81 ... NGHIỆP NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG CHO HỆ THỐNG QUAN TRẮC SỬ DỤNG RTU3031C VÀ CÔNG NGHỆ OPC UA RESEARCH AND DEVELOPMENT OF APPLICATION FOR TELEMETRY SYSTEM USING RTU3031C AND OPC UA KỸ SƯ... luận văn: Nghiên cứu phát triển ứng dụng cho hệ thống quan trắc sử dụng RTU3031C công nghệ OPC UA Research and development of application for telemetry system using RTU3031C and OPC UA Nhóm Sinh... dẫn (Ký* tê nvà -ghi rõBhọ tê n) NHẬN XÉT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN Tên luận văn: Nghiên cứu phát triển ứng dụng cho hệ thống quan trắc sử dụng RTU3031C công nghệ OPC UA Research