Báo cáo thực tập tốt nghiệp công ty tnhh pizitech đề tài tìm hiểu và nghiên cứu về iot thu thập dữ liệu trong hệ thống năng lượng mặt trời

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO TIÊN TIẾN -o0o - BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP Công Ty TNHH Pizitech Đề tài: Tìm hiểu nghiên cứu IOT thu thập liệu hệ thống lượng mặt trời GVHD: Mai Bá Lộc SVTH: Trần Quốc Huy MSSV: 1851072 TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG NĂM 2022 PHIẾU NHẬN XÉT SINH VIÊN CỦA ĐƠN VỊ THỰC TẬP Họ và tên sinh viên: Lớp: Khóa: Khoa: Trực thuộc Trường: Trong thời gian từ ngày .tháng năm… đến ngày tháng năm Tại Công ty: Địa chỉ: Sau quá trình thực tập tại đơn vị của sinh viên, chúng có một số nhận xét đánh giá sau: Điểm STT Mục nhận xét Về ý thức tổ chức kỷ luật Về tinh thần thái độ học tập Về quan hệ, lối sống Chất lượng làm việc Nội dung nhận xét (thang điểm 10) Đánh giá chung sau thực tập: i Ngày… tháng….năm…… Người hướng dẫn trực tiếp Xác nhận của đơn vị thực tập (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) Lê Đức Toàn Lê Đức Toàn PHIẾU NHẬN XÉT SINH VIÊN ii CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên sinh viên: MSSV: Lớp: Ngành : Đơn vị thực tập : Giảng viên hướng dẫn: Nhận xét: TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2020 Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN iii Lời em xin cám ơn anh công ty TNHH Pizitech anh Lê Đức Toàn tạo điều kiện thuận lợi hướng dẫn tận tình để em học tập hoàn thành tập tốt nghiệp Em xin cám ơn anh Toàn hướng dẫn, giới thiệu tài liệu, giải đáp thắc mắc giúp đỡ em tồn q trình thực tập Nhờ mà em tích lũy thêm nhiều kiến thức, kinh nghiệm trải nghiệp môi trường làm việc thực tế Từ em tự rút nhiều kinh nghiệm kiến thức thực tiễn Em xin cám ơn thầy Mai Bá Lộc tận tình hướng dẫn, giải đáp thắc mắc trình thực tập cơng ty Từ em hồn thành tập cách hoàn thiện Trong trình thực tập làm báo cáo, cịn thiếu kinh nghiệp thực tế nên không khỏi tránh sai sót Em xin cám ơn anh thầy tận tình hướng dẫn, hỗ trợ em để hoàn thành báo cáo cách hoàn thiện Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022 Sinh viên Trần Quốc Huy iv Thực tập tốt nghiệp GVHD: Mai Bá Lộc MỤC LỤC GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY TNHH PIZITECH .1 1.1 Giới thiệu công ty 1.2 Nhiệm vụ, chức công ty 1.3 Cơ cấu tổ chức nhân công ty Pizitech .2 NỘI DUNG THỰC TẬP .3 2.1 Nhiệm vụ giao .3 2.2 Thời gian lịch trình tiến độ thực tập 3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 3.1 Nghiên cứu Modbus 3.2 Chuẩn giao tiếp RS485 3.3 Modbus RTU 3.4 Modbus TCP/IP 10 3.5 Nghiên cứu hệ thống PV panels lượng mặt trời áp dụng Modbus để theo dõi quản lý .12 3.6 Kết nối với hệ thống lượng mặt trời thiết kế giao diện theo dõi 14 TỔNG KẾT CÔNG VIỆC THỰC TẬP .21 4.1 Kết công việc thực tập 21 4.2 Kinh nghiệm học sau thực tập .21 TÀI LIỆU THAM KHẢO 21 v Thực tập tốt nghiệp GVHD: Mai Bá Lộc DANH SÁCH HÌNH MINH HỌA Hình 1.1 Hình 3.1 Hình 3.2 10 Hình 3.3 10 Hình 3.4 11 Hình 3.5 12 Hình 3.6 13 Hình 3.7 13 Hình 3.8 16 Hình 3.9 16 Hình 3.10 17 Hình 3.11 17 Hình 3.12 18 vi Thực tập tốt nghiệp GVHD: Mai Bá Lộc DANH SÁCH BẢNG SỐ LIỆU Bảng 2.1 Bảng 3.1 15 vii Thực tập tốt nghiệp GVHD: Mai Bá Lộc GIỚI THIỆU VỀ CƠNG TY TNHH PIZITECH 1.1 Giới thiệu cơng ty - - Công ty TNHH Pizitech thành lập năm 2017, với mạnh người trẻ làm việc với công nghệ Microsoft Công ty tập trung vào việc mang lại trải nghiệm tốt sản phẩm đến với khách hàng Công ty phát triển sản phẩm ngành vận tải giải pháp đậu xe, CRM, giải pháp quản lý hàng hóa Bên cạnh cơng ty cịn có phận tư vấn triển khai giải pháp công nghệ để giúp khách hàng, đối tác cơng ty có hạ tầng CNTT tốt Công ty cung cấp giải pháp phù hợp cho công ty/tổ chức bạn Một nhiệm vụ cơng ty phát triển sản phẩm, nhằm mục tiêu giải vấn đề sống Các sản phẩm kết hợp phần mềm, điện tốn đám mây, phần cứng IoT để có giải pháp hoàn chỉnh Hạ tầng IT điều cốt lõi công ty Hình 1 Thực tập tốt nghiệp GVHD: Mai Bá Lộc 1.2 Nhiệm vụ, chức công ty - Với chiến lược CNTT đúng, doanh nghiệp tổ chức khách hàng tồn thời đại số tránh rủi ro  Các lĩnh vực hoạt động công ty - Thiết kế website: Website tạo nhiều lợi kinh doanh Công ty giúp tạo cho bạn “bộ mặt” ảo kinh ngạc giới số - - - Phát triển ứng dụng di động: Ứng dụng di động địn bẩy kinh doanh Vì cơng ty mang trải nghiệm tốt đến lòng bàn tay khách hàng Giải pháp quản lý kinh doanh: Công ty cung cấp giải pháp quản lý toàn diện ERP, CRM, HRM cho tổ chức khách hàng để nâng cao hiệu kinh doanh giảm thiểu rủi ro Chiến lược CNTT: Với chiến lược CNTT đúng, doanh nghiệp tổ chức khách hàng tồn thời đại số tránh rủi ro Công ty bên cạnh bạn để cung cấp chiến lược CNTT đắn kịp thời - Phát triển ứng dụng hạ tầng IOT: Song song với phát triển chiến lược CNTT, nơi thức đươc kết nối liên kết việc có hệ thống IoT đại ổn định điều thiếu 1.3 Cơ cấu tổ chức nhân công ty Pizitech - Pizitech cung cấp nguồn lực có kinh nghiệm tận tâm kết hợp với tổ chức đại tảng quản lý mạnh mẽ Với mục tiêu kết hợp nhân viên, khách hàng đối tác để mang lại kết công việc chất lượng dịch vụ tốt mảng thị trường có nhiều cạnh tranh - Cơ cấu tổ chức Pizitech tổ chức thành phận, thực công việc riêng biệt, hợp tác hỗ trợ lẫn nhau: Ban điều hành, Bộ phận giải pháp Bộ phận sản phẩm o Bộ phận giải pháp (Solution Dept): Thực nhiệm vụ tư vấn khảo sát hạ tầng, tư vấn chiến lược triển khai, lập kế hoạch dự án Thực tập tốt nghiệp GVHD: Mai Bá Lộc lỗ hổng phiên cũ, thâm nhập vào hệ thống để thực hành vi phá hoại Điều với giao thức môi trường công nghiệp nói chung, khơng với riêng Modbus  Ứng dụng Modbus - Modbus giao thức truyền thông phổ biến việc xây dựng hệ thống tự động hóa cơng nghiệp phương tiện phổ biến có để kết nối thiết bị điện tử tự động, gọi chung IoT (Internet of Things) - Modbus tiêu chuẩn fieldbus chấp nhận rộng rãi Trong thời gian ngắn, hàng trăm nhà cung cấp triển khai hệ thống truyền tin Modbus thiết bị họ Modbus trở thành tiêu chuẩn thực tế cho mạng truyền thông công nghiệp 3.2 Chuẩn giao tiếp RS485  RS485 gì? - RS485 [2] hay biết đến với tên gọi đầy đủ chuẩn giao tiếp RS485 hay cáp RS485, phương thức giao tiếp kết nối với máy tính thiết bị khác RS485 không đơn giao diện đơn lẻ mà tổ hợp truyền thơng có khả tạo mạng đơn giản nhiều thiết bị - Chuẩn giao tiếp RS485 kết nối max lên đến 32 thiết bị cặp dây đơn hệ thống dây nối đất khoảng cách lên đến 1200m  Cấu tạo RS485 - Cáp RS485 cấu tạo đơn giản, từ sợi dây xoắn lại với theo cặp Tuy nhiên, cấu tạo lại sinh nhược điểm nghiêm trọng, tượng nhiễu xuất cặp dây cặp dây khác bị -Điều dẫn đến điện áp hoạt động dây khơng có q nhiều chênh lệch, phận thu RS485 nhận tín hiệu thu loại bỏ hết tượng nhiễu  Nguyên lý hoạt động RS485 Thực tập tốt nghiệp - GVHD: Mai Bá Lộc Nguyên lý hoạt động RS485 đơn giản, liệu truyền qua dây xoắn lại với nhau, dây gọi cáp xoắn Khi dây xoắn lại tạo cho RS485 khả chống nhiễu cao khả truyền tín hiệu đường dài tốt - RS485 chia làm loại cấu hình, sử dụng nhiều cấu hình dây cấu hình dây  Ưu, nhược điểm RS485 - Ưu điểm  Là sản phẩm tân tiến nay, khắc phục yếu điểm mà RS232 để lại  Cáp RS485 chuẩn giao tiếp kết nối lúc nhiều máy phát máy thu hệ thống mạng  Những máy thu có điện trở đầu vào lên đến 12kΩ RS485 kết nối lên 32 thiết bị Ngồi ra, với đầu vào khác, RS485 kết nối tối đa lên 256 thiết bị  Khi RS485 kết nối thiết bị khoảng cách xa người sử dụng khắc phục cách lắp thêm lặp để tăng số lượng thiết bị kết nối, giúp tín hiệu ổn định hơn, tránh nhiễu đường truyền  RS485 có lắp đặt dây truyền tín hiệu nên tín hiệu truyền nhanh khoảng cách xa rộng - Nhược điểm  Khi truyền nhiều thiết bị đường dây gian đáp ứng chậm  Các thiết bị cần phải dùng chung chuẩn RS485 thay cho chuẩn Analog hữu  Cần có kiến thức định để sử dụng RS485 hiệu Thực tập tốt nghiệp GVHD: Mai Bá Lộc 3.3 Modbus RTU - Giao thức Modbus RTU [4] giao thức truyền thông nối tiếp - Trong mạng giao tiếp thiết bị sử dụng giao thức Modbus RTU, cảm biến cấu chấp hành thường đảm nhiệm vai trò Slave; Các thiết bị máy tính, PLC, vi điều khiển, thiết bị HMI,…có thể thiết bị Master, đơi chúng đóng vai trị Slave Hình 3.2 - Khung truyền giao thức Modbus RTU xây dựng giao thức truyền thông nối tiếp UART Giao thức UART giao thức truyền thông nối tiếp, sử dụng vi điều khiển, định nghĩa cấu tạo gói tin để gửi byte gửi bit Và nội dung tin nhắn Modbus xây dựng nhiều gói tin ghép lại Thực tập tốt nghiệp GVHD: Mai Bá Lộc Hình 3.3 - Trong mơ hình OSI, Modbus RTU giao thức lớp ứng dụng (Application Layer) nên cần lớp vật lý (Physical Layer) phía đề kết nối với thiết bị khác Đường truyền vật lý chuẩn RS232 RS485 sử dụng cho giao thức Hình 3.4 3.4 Modbus TCP/IP - Modbus TCP/IP [5] giao thức Modbus sử dụng đường truyền Ethernet, sử dụng mơ hình TCP/IP để truyền thơng - Modbus TCP mạng Ethernet công nghiệp mở nhận diện Modbus IDA User Organization 10 Thực tập tốt nghiệp GVHD: Mai Bá Lộc - Cũng loại modbus khác, Modbus TCP/IP sử dụng mơ hình Master-Slave để truyền thông Tuy nhiên, triển khai Ethernet, sử dụng giao thức TCP IP - Modbus TCP làm cho định nghĩa Master-Slave truyền thống thay đổi Vì Ethernet cho phép giao tiếp ngang hàng Trong mạng TCP, Slave chủ động truyền thơng tin thiết bị quản lý trung tâm – Master Sử dụng địa IP Master để quản lý tập trung từ phần mềm - Modbus TCP/IP sử dụng mạng TCP/ IP đại, có loại triển khai Modbus TCP: - Modbus RTU qua TCP, đơn giản sử dụng TCP làm lớp vận chuyển cho thông điệp RTU - Modbus TCP bình thường có số thay đổi định dạng tin nhắn - Vì truyền TCP/IP nên tốc độ truyền Modbus TCP/IP cao, đáp ứng realtime Cao hẳn Modbus RTU - Có thể kết hợp modbus TCP/IP với modbus RTU Được gọi Hybird Modbus Như hình Hình 3.5 - Modbus RTU sử dụng RS485, RS232 Modbus TCP sử dụng Ethernet Nên muốn kết hợp loại modbus cần tìm thiết 11 Thực tập tốt nghiệp GVHD: Mai Bá Lộc bị có hỗ trợ cổng kết nối Điều bạn có lợi mở rộng quy mô sản xuất, số lượng thiết bị 3.5 Nghiên cứu hệ thống PV panels lượng mặt trời áp dụng Modbus để theo dõi quản lý  Hệ thống lượng mặt trời Hình 3.6 - Hệ thống sản xuất điện từ lượng mặt trời [6] bao gồm thành phần chính:  Các pin lượng (Photovoltanic panels) có nhiệm vụ hấp thu lượng từ mặt trời nhằm sản sinh điện Dòng điện DC sinh sau dẫn biến tần (MPPT Inverters) dây điện với đầu nối MC4 12 Thực tập tốt nghiệp GVHD: Mai Bá Lộc Hình 3.7  Bộ biến tần MPPT [7]: sử dụng để tiếp nhận nguồn điện DC sản sinh từ pin lượng mặt trời, sau dùng để sạc pin để lưu trữ điện (DC) hòa lưới điện quốc gia (AC) Trong có mạch MPPT (Maximum Power Point Tracker) để điều khiển hoạt động Inverter đạt mức công suất tối đa nhằm tối ưu hóa điện thu từ csc pin Một MPPT Inverter dùng để kết nối từ 18-20 pin  Data logger: dùng để thu thập thông tin điện sản sinh từ MPPT Inverter Nhờ Data logger người vận hành theo dõi thông tin quan trọng hoạt động hệ thống Các MPPT Inverter kết nối với Data logger thông qua kết nối RS485 liệu thu thập thông qua giao thức Modbus RTU Trong giao thức data logger đóng vai trị Master Inverter Slave Hệ thống Datalogger theo dõi lúc lên đến 31 Inverter khác (do giới hạn kết nối RS485) Sau Data logger kết nối với IoT Gateway nhằm chuyển đổi qua giao thức Modbus TCP/IP IoT Gateway kết nối với mạng qua cáp LAN/cáp Fiber/Sim 4G Thông 13 Thực tập tốt nghiệp GVHD: Mai Bá Lộc qua IoT Gateway kết nối với hệ thống từ nơi đâu có kết nối mạng.Z  Ứng dụng Modbus hệ thống điện lượng mặt trời - Lý sử dụng Modbus việc giám sát theo dõi hệ thống điện lượng mặt trời:  Là tiêu chuẩn fieldbus chấp nhận rộng rãi Vì việc tìm nhà cung cấp trở nên dễ dàng đa phần sản phẩm liên quan có hỗ trợ giao thức  Lớp truyền tải Modbus RTU đơn giản dễ hiểu Kết nối RS485 hỗ trợ tối đa 32 nút có khả chống ồn vượt trội  Lượng thông tin trao đổi hệ thống điện lượng mặt trời thường nhỏ không mang tinh nhạy cảm  Tiết kiệm chi phí q trình ứng dụng 3.6 Kết nối với hệ thống lượng mặt trời thiết kế giao diện theo dõi  Sử dụng phần mềm ModbusTool.exe - Mục đích chỉnh việc kết nối để đọc liệu lưu ô nhớ Data logger, trải từ 40069 đến 40098 bao gồm thông số cường độ dịng điện, điện áp, cơng suất điện sản sinh…Với thông tin lưu trữ địa sau: 14 Thực tập tốt nghiệp GVHD: Mai Bá Lộc Bảng 3.1 - Địa IP Data logger 14.161.28.32 với Port 11502 Byte order 4321 15 Thực tập tốt nghiệp GVHD: Mai Bá Lộc Hình 3.8 - Dữ liệu thu được: Hình 3.9 - Tại 9:00 sáng, dựa vào liệu thu ta thấy nguồn điện sản sinh pha (địa 40069), cường độ dòng điện 4.75 A (quy ước thông số thu chia cho 100) (địa 40071), điện áp 235.1 16 Thực tập tốt nghiệp GVHD: Mai Bá Lộc V (quy ước thông số thu chia cho 10) (địa 40076), công suất sản sinh 11139 x10-1 W (địa 40083 40084)  Sử dụng C# để thiết kế giao diện theo dõi thông số hệ thống - Giao diện thu được: Hình 3.10 - Nhập địa IP 12.161.28.32 Port 11502 vào kết nối, trạng thái kết nối thể kết nối thành cơng Hình 3.11 - Bấm nút Read ta thu thông số từ hệ thống: 17 Thực tập tốt nghiệp GVHD: Mai Bá Lộc Hình 3.12 - Source code cho giao diện theo dõi: using System; using System.Collections.Generic; using System.ComponentModel; using System.Data; using System.Drawing; using System.Linq; using System.Text; using System.Threading.Tasks; using System.Windows.Forms; 10 using EasyModbus; 11 12 13 14 namespace WindowsFormsApp1 15 { 16 public partial class Form1 : Form 17 { 18 public Form1() 19 { 20 InitializeComponent(); 21 } 22 ModbusClient datalogger = new ModbusClient(); 23 private void Form1_Load(object sender, EventArgs e) 24 { 25 26 } 27 28 private void label1_Click(object sender, EventArgs e) 29 { 18 Thực tập tốt nghiệp 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 GVHD: Mai Bá Lộc } private void textBox1_TextChanged(object sender, EventArgs e) { } private void label2_Click(object sender, EventArgs e) { } private void button1_Click(object sender, EventArgs e) { datalogger.IPAddress = txtIP.Text; datalogger.Port = Convert.ToInt32(txtPort.Text); try { datalogger.Connect(); if (datalogger.Connected == true) { lblStatus.Text = "Connected"; btnConnect.Enabled = false; btnDisconnect.Enabled = true; } } catch (Exception) { lblStatus.Text = "Connection Error!"; } } private void btnDisconnect_Click(object sender, EventArgs e) { datalogger.Disconnect(); lblStatus.Text = "Disconected"; btnConnect.Enabled = true; btnDisconnect.Enabled = false; } private void button1_Click_1(object sender, EventArgs e) 19 Thực tập tốt nghiệp 77 { 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 } 91 } 92 } GVHD: Mai Bá Lộc int[] amp = datalogger.ReadHoldingRegisters(40071, 1); int[] volt = datalogger.ReadHoldingRegisters(40076, 1); int[] power = datalogger.ReadHoldingRegisters(40083, 1); int[] powersf = datalogger.ReadHoldingRegisters(40084, 1); int value1 = amp[4] / 100; int value2 = volt[4] / 100; txtCurrent.Text = amp.ToString(); txtVolt.Text = volt.ToString(); txtPower.Text = power[0].ToString(); txtPF.Text = powersf.ToString(); TỔNG KẾT CƠNG VIỆC THỰC TẬP 4.1 Kết cơng việc thực tập - Sau tuần thực tập nghiên cứu công ty TNHH Pizitech, em tiếp xúc nhiều với kiến thức trải nghiệm thực tế mơi trường làm việc Trong có kiến thức quan trọng với em sau trình làm luận văn làm việc sau này:  Chức tầm quan trọng Modbus trình hình thành hệ thống IoT cơng nghiệp tự động  Hệ thống quản trị lưới điện lượng mặt trời giúp công việc theo dõi trở nên đơn giản dễ dàng hết 4.2 Kinh nghiệm học sau thực tập - Kinh nghiệm làm việc đội nhóm, đặc biệt cơng ty có tính chun ngành cao - Kỹ phân tích giải vấn đề phát sinh trình phát triển - Kỹ nghiên cứu tìm hiểu tài liệu tự học nguồn tài liệu uy tín - Tầm quan trọng việc tự học tự nghiên cứu việc phát triển kỹ sư 20 Thực tập tốt nghiệp GVHD: Mai Bá Lộc TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Khái niệm giao thức Modbus - https://bkaii.com.vn/tin-tuc/tinnganh/102-khai-niem-co-ban-ve-giao-thuc-modbus [2] RS485: Cấu tạo – Nguyên lý – Ưu nhược điểm https://thietbikythuat.com.vn/rs485/ [3] https://modbus.org/ [4] Modbus RTU gì? - https://huphaco.vn/modbus-rtu-la-gi/ [5] Modbus TCP/IP gì? - https://doluongtudong.com/modbus-tcp-ip-la-gi/ [6] Hệ thống lượng mặt trời gì? - https://sunemit.com/he-thong-dien-nangluong-mat-troi-la-gi/ [7] MPPT ý nghĩa MPPT hệ thống điện mặt trời https://sunemit.com/mppt/ 21 ... Thời gian lịch trình tiến độ thực tập KẾ HOẠCH THỰC TẬP TẠI CÔNG TY TNHH PIZITECH 3/1/2022 – 27/3/2022 Tuần Tuần Tuần Công việc - Nghiên cứu tìm hiểu Modbus - Tìm hiểu giao thức RS485, Modbus... quản lý  Hệ thống lượng mặt trời Hình 3.6 - Hệ thống sản xuất điện từ lượng mặt trời [6] bao gồm thành phần chính:  Các pin lượng (Photovoltanic panels) có nhiệm vụ hấp thu lượng từ mặt trời nhằm... DUNG THỰC TẬP 2.1 Nhiệm vụ giao - Nội dung 1: Đọc tài liệu tìm hiểu Modbus cơng nghiệp , bao gồm giao thức RS485, Modbus RTU, Modbus TCP/IP - Nội dung 2: Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống lưới điện mặt