Nhóm sinh viên thực hiện đề tài cũng xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô bộ môn trong khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao và khoa Điện – Điện Tử đã luôn nhiệt tình giúp đỡ,
TỔNG QUAN
Mục tiêu đề tài
Trong đề tài này, mục tiêu chính của nhóm thực hiện đề tài như sau:
− Điều khiển ổn định hệ thống áp suất
− Điều khiển và giám sát hệ thống qua HMI
− Xây dựng Webserver cho hệ thống
− Ứng dụng mạng CNN chẩn đoán lỗi cho hệ thống áp suất
− Kết nối và trao đổi dữ liệu giữa PLC và mô hình CNN.
Giới hạn đề tài
Trong phạm vi mô hình thử nghiệm nên quy mô chưa lớn Hệ thống chỉ mang tính chất mô hình, làm tiền đề cho sự phát triển trong tương lai Đa số phần cứng của hệ thống là mô hình có sẵn, quy mô nhỏ nên sẽ bị giới hạn về mặt thiết bị cũng như chưa phù hợp với quy mô công nghiệp Mô hình CNN của nhóm chưa được tối ưu vì chỉ ứng dụng lại các mô hình CNN tiêu biểu, chưa thể tự thiết kế ra một mô hình hoàn chỉnh dành riêng cho hệ thống hiện tại
Sử dụng phần mềm “Tia Portal” để lập trình, điều khiển PLC và hệ thống giao diện HMI để giám sát và giao tiếp giữa người dùng với hệ thống áp suất Sử dụng ứng dụng “Table View” của phần mềm WinCC để thu thập dữ liệu từ hệ thống
Sử dụng phần mềm “Visual Code” để lập trình mô hình CNN, thực hiện việc chạy mô hình và đánh giá độ chính xác Kết hợp với thư viện có sẵn để kết nối với PLC và thực hiện quy trình chẩn đoán cho hệ thống
Xây dựng Webserver sử dụng ngôn ngữ lập trình là Java và sử dụng phần mềm Node.js làm môi trường lập trình và chạy hệ thống Trao đổi dữ liệu giữa Webserver và PLC-S7 1500 sử dụng thư viện NodeS7.
Phương pháp nghiên cứu
Xây dựng mô hình lý thuyết gồm có:
− Tìm hiểu các tài liệu trong và ngoài nước liên quan đến đề tài về thông tin và cách sử dụng thiết bị
− Tìm hiểu các thư viện liên quan đến mô hình CNN
− Mô phỏng giao diện HMI bằng phần mềm Tia Portal V16.
Nội dung thực hiện
Tiếp cận mô hình thực gồm có
− Khảo sát các đối tượng có trong bộ thí nghiệm IT – 5200
− Khảo sát và đánh giá thông số của bộ điều khiển PID
− Thiết kế sơ đồ khối, sơ đồ nối dây của các thiết bị liên quan
− Lập trình, huấn luyện cho mô hình CNN bằng ngôn ngữ Python, trao đổi dữ liệu liên tục giữa mô hình CNN và PLC
− Thiết kế giao diện điều khiển, giám sát bằng HMI
− Tìm hiểu phương thức trao đổi dữ liệu giữa Webserver với PLC
− Xây dựng giao diện Webserver cho hệ thống
− Hoàn thiện hệ thống và chạy thử nghiệm mô hình CNN
Nội dung chính của đề tài gồm các nội dung chính như sau:
Trong chương này nhóm sẽ trình bày tổng quan về đề tài nghiên cứu, các phương pháp nghiên cứu, các mục tiêu, đối tượng, ứng dụng và phạm vi đề tài.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Tổng quan về thiết bị
2.1.1 Tổng quan về bộ điều khiển PLC
Bộ điều khiển lập trình PLC (Programmable Logic Controller) có thể lập trình bằng nhiều ngôn ngữ như sơ đồ hình thang (LAD), sơ đồ khối (FBD), cấu trúc lệnh (STL), biểu đồ chức năng tuần tự (SFC) Hiện nay có rất nhiều hãng sản xuất PLC như Siemens, Panasonic, Omron, Delta, Mitsubishi, Khi sử dụng PLC thì mỗi hãng đều cung cấp cho người dùng một phần mềm chuyên dụng riêng để lập trình và mô phỏng PLC cho từng hãng Đối với mỗi dòng thiết bị PLC của từng hãng khác nhau thì đều có những ưu và nhược điểm riêng tùy theo hệ thống mà ta sử dụng
PLC Allen – Bradley được biết đến với khả năng chịu nhiệt tốt, tuy giá thị trường tương đối cao nhưng tuổi thọ hoạt động của sản phẩm vô cùng kinh ngạc Với những ưu điểm trên nên PLC Allen – Bradley được các nhà máy lựa chọn trong môi trường tương đối khắc nghiệt và đòi hỏi độ ổn định cao
PLC Siemens S7 – 1500 được thiết kế theo dạng module nhỏ gọn, với nhiều loại CPU khác nhau phù hợp cho nhiều cấp hiệu suất khác nhau, có thể giao tiếp diện truyền thông đáp ứng tiêu chuẩn cao nhất trong truyền thông công nghiệp PLC S7 –
1500 được tích hợp sẵn cổng truyền thông Profinet (Ethernet) có thể giao tiếp với nhiều thiết bị lập trình khác, thiết bị HMI, Có nhiều đặc điểm nổi bật như độ bền cao, chẩn đoán và sửa lỗi nhanh, dễ dàng sử dụng và lắp đặt, tích hợp chức năng bảo mật, nên được sử dụng rất nhiều trong nhiều lĩnh vực công nghiệp
PLC Mitsubishi được thiết kế theo dạng khối tích hợp đầy đủ các ngõ in/out, đáp ứng đầy đủ đa dạng các cấu hình yêu cầu các chức năng như: Ngõ vào analog, phát xung tốc độ cao, giao tiếp truyền thông, Có ưu điểm lớn về giá thành, độ bền cao, khả năng hoạt động ổn định ở nhiều môi trường khác nhau, đa dạng CPU phù hợp cho nhiều loại máy móc Một số dòng PLC Misubishi thông dụng trên thị trường như: PLC Mitsubishi FX1N, PLC Mitsubishi FX2N, PLC Mitsubishi FX3G, PLC Mitsubishi FX3U
Hình 2.3: PLC Mitsubishi 2.1.2 Tổng quan về bộ giám sát HMI
HMI (Human Machine Interface) là thiết bị giao tiếp giữa người điều hành với máy móc, là một giao diện (màn hình) có chức năng hiển thị và điều khiển nhằm mục đích giúp người vận hành có thể dễ dàng kiểm soát các thiết bị và máy móc Có thể phân loại HMI theo các tiêu chí như sau:
- Theo kích thước: 3.5 inch, 4 inch, 7 inch, 10 inch, 12 inch, 15 inch,
- Theo cổng truyền thông: USB, Ethernet, RS232, RS422, RS485,
- Theo kiểu màn hình: màn hình HMI cảm ứng và màn hình HMI không cảm ứng (TFT, LCD, Touch, )
- Theo giao thức truyền thông: MODBUS, MQTT, FTP, CANopen, SNMP,
- Theo tính năng nâng cao: SCADA, Cloud, Web Server, SQL, Email & SMS, Wifi,
- Theo dung lượng bộ nhớ: 288KB, 1MB, 2MB, 10MB,
Với sự phát triển của màn hình HMI mà chúng ta có thể phân chia ra thành 2 nhóm là HMI hiện đại và HMI truyền thống
HMI hiện đại sẽ bao gồm 2 loại chính là HMI trên nền PC, Windows/Mac và HMI trên nền nhúng (HMI chuyên dụng) Ngoài ra còn có một số loại HMI khác như MobileHMI dùng Palm, PocketPC Dòng HMI hiện đại được nâng cấp và cải thiện nhằm tối ưu quá trình hoạt động của thiết bị như: Tính đầy đủ kịp thời và chính xác của thông tin, cho phép người vận hành dễ dàng thay đổi bổ sung thông tin cần thiết, dễ dàng mở rộng, vận hành và sửa chữa, được trang bị một bộ nhớ có dung lượng cao, cho phép người vận hành lưu trữ được nhiều hơn trên một thiết bị, có khả năng kết nối với nhiều thiết bị khác thông qua các giao thức thường thấy hiện nay
HMI truyền thống gồm những thiết bị xuất thông tin (Thiết bị đồng hồ đo, còi hú, đèn báo, các loại máy tự ghi trên giấy, ) và những thiết bị nhập thông tin (Nút nhấn, công tắc chuyển mạch, bàn phím, ) Do loại thiết bị này đã ra đời ở những năm trước khi công nghệ chưa phát triển, khi khoa học chưa có những bước đột phá mạnh mẽ nên còn nhiều nhược điểm như: HMI truyền thống hoạt động mang lại hiệu quả chưa cao, chưa đáp ứng hoàn toàn nhu cầu của người dùng, các thông tin hay tín hiệu khi nhập hoặc xóa sẽ không hoàn toàn đầy đủ, khả năng lưu trữ thấp dẫn đến năng suất không cao nên độ tin cậy của người dùng ngày càng giảm
Một số đặc trưng của giao diện HMI:
− Kích cỡ màn hình: Quyết định số lượng thông tin có thể hiển thị cùng lúc của HMI
− Màn hình cảm ứng: Quyết định khả năng thao tác vận hành
− Dung lượng của HMI: Quyết định biến số tối đa, dung lượng lưu trữ thông tin.
Tổng quan về bộ điều khiển PID
2.2.1 Khái niệm chung về bộ điều khiển PID
Bộ điều khiển vi phân tích phân tỉ lệ (PID – Proportional Integral Derivative) là một cơ chế phản hồi vòng điều khiển tổng quát được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển công nghiệp ngày nay, là bộ điều khiển được sử dụng nhiều nhất trong các bộ điều khiển phản hồi Bộ điều khiển PID sẽ tính toán các giá trị “sai số” là hiệu số giữa giá trị đo thông số biến đổi và giá trị đặt mong muốn bằng việc giảm tối đa sai số bằng cách điều chỉnh giá trị điều khiển đầu vào Khi kiểu điều khiển của các hệ thống là giống nhau nên để đạt được kết quả tốt nhất thì các thông số PID phải được điều chỉnh dựa theo tính chất hay đặc thù của hệ thống
Hình 2.4: Sơ đồ khối của bộ điều khiển PID
Giải thuật tính toán của bộ điều khiển PID bao gồm 3 thông số chính, hay còn được gọi là bộ điều khiển 3 khâu, là giá trị tỉ lệ (P – Proportional), tích phân (I – Intergral), đạo hàm (D – Derivative) Giá trị tỉ lệ xác định tác động đến sai số hiện tại, giá trị tích phân xác định tác động của tổng các sai số quá khứ, giá trị vi phân xác định tác động của biến đổi sai số Kết quả của ba tác động này sẽ điều chỉnh quá trình thông qua một phần tử điều khiển như công suất bơm, vị trí van điều khiển hay bộ gia nhiệt Bằng việc điều chỉnh 3 thông số của bộ điều khiển PID, có thể dùng bộ điều khiển trong những hệ thống có yêu cầu đặc biệt Ngoài ra, khi chỉ sử dụng một hoặc hai khâu tùy theo hệ thống, bộ điều khiển PID sẽ được gọi là bộ điều khiển PI, PD
2.2.2 Các phương pháp điều chỉnh PID
Có nhiều phương pháp để điều chỉnh thông số của bộ điều khiển PID Những phương pháp hữu hiệu thường bao gồm những triển khai của vài dạng mô hình xử lý, sau đó chọn P, I, và D dựa trên thông số của mô hình động học Lựa chọn phương pháp thích hợp sẽ phụ thuộc phần lớn vào việc điều chỉnh “offline” và đáp ứng thời gian của hệ thống Nếu hệ thống có thể thực hiện “offline”, phương pháp điều chỉnh tốt nhất thường bao gồm bắt hệ thống thay đổi đầu vào từng bước, sử dụng đáp ứng này để xác định thông số điều khiển
Bảng 2.1: Các phương pháp điều chỉnh PID
Phương pháp Ưu điểm Khuyết điểm Điều chỉnh thủ công
Không cần hiểu biết về toán Phương pháp online
Người điều khiển phải có kinh nghiệm
Phải điều chỉnh nhiều lần, rối loạn quá trình điều khiển
Các phần mềm điều chỉnh Điều chỉnh chắc chắn Cho phép mô phỏng trước khi tải xuống để đưa vào hệ thống
Phương pháp online hoặc offline
− Điều chỉnh thủ công Đầu tiên, ta sẽ thiết đặt giá trị đầu tiên của Ki và Kd bằng không Tăng dần Kp cho đến khi vòng điều khiển dao động, sau đó Kp có thể đặt tới xấp xỉ một nửa giá trị đo để đạt được đáp ứng ứng với “1/4 giá trị suy giảm biên độ” Sau đó tăng Ki đến giá trị phù hợp sao cho đủ thời gian xử lý, tuy nhiên Ki quá lớn sẽ gây mất ổn định Cuối cùng tăng Kd cho đến khi vòng điều khiển nhanh có thể chấp nhận được nhanh chóng lấy lại được giá trị đặt sau khi nhiễu, tuy nhiên Kd quá lớn sẽ gây đáp ứng dư và vọt lố
Bảng 2.2: Điều chỉnh thủ công
Thông số Thời gian khởi động Quá độ Thời gian xác lập
Sai số ổn định Độ ổn định
Kp Giảm Tăng Thay đổi nhỏ Giảm Giảm
Ki Giảm Tăng Tăng Giảm đáng kể Giảm
Kd Giảm Giảm ít Giảm ít Không tác động
− Phương pháp Ziegler – Nichols Đây là phương pháp điều chỉnh theo kinh nghiệm, tương tự như phương pháp trên, độ lợi Ki và Kd, lúc đầu được gán bằng không Độ lợi P được tăng cho đến khi tiến tới độ lợi giới hạn, Ku, ở đầu ra của vòng điều khiển bắt đầu dao động Ku và thời gian dao động Pu được dùng để gán độ lợi như sau:
Bảng 2.3: Phương pháp Ziegler – Nichols
Dạng điều khiển Kp Ki Kd
PID 0.6Ku 2Kp/Pu KpPu/8
− Các phần mềm điều chỉnh
Hầu hết các ứng dụng công nghiệp hiện đại không còn điều chỉnh vòng điều khiển sử dụng các phương pháp tính toán thủ công như trên Thay vào đó, việc sử dụng các phần mềm điều chỉnh PID sẽ đảm bảo kết quả chắc chắn và tối ưu hóa vòng lặp Những phần mềm này sẽ tập hợp dữ liệu, phát triển các mô hình xử lý và đề xuất phương pháp điều chỉnh tối ưu Điều chỉnh PID bằng toán học tạo ra một xung trong hệ thống và sử dụng đáp ứng tần số của hệ thống điều khiển để thiết kế các giá trị của vòng điều khiển PID Vài bộ điều khiển còn có chức năng tự điều chỉnh, trong đó những thay đổi nhỏ của điểm đặt cũng được gửi tới quá trình, cho phép bộ điều khiển tự tinh chỉnh, tính toán giá trị điều chỉnh tối ưu
2.2.3 Hệ thống điều khiển rời rạc
Hệ thống điều khiển rời rạc là loại hệ thống điều khiển có hồi tiếp, tín hiệu của hệ thống tại một hay nhiều điểm là một chuỗi xung, không phải hàm liên tục theo thời gian, tùy thuộc vào phương pháp lượng tử hóa tín hiệu mà ta có các loại hệ thống xử lý tín hiệu khác nhau Nếu phép lượng tử hóa được tiến hành theo thời gian và cả theo biên độ thì kết quả được gọi là tín hiệu số và hệ thống xử lý tín hiệu số gọi là hệ thống số Trong hệ thống rời rạc và hệ thống số, thông số điều khiển – biên độ của tín hiệu chỉ xuất hiện tại các thời điểm rời rạc cách đều nhau đúng bằng một chu kỳ lấy mẫu tín hiệu Vì có thời gian trễ tất yếu do lấy mẫu, việc ổn định hệ thống trở nên phức tạp hơn so với hệ liên tục, do đó đòi hỏi những kỹ thuật phân tích và thiết kế đặc biệt
Sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật số, kỹ thuật vi xử lý và kỹ thuật máy tính làm cho ngày càng có nhiều hệ thống điều khiển số được sử dụng để điều khiển các đối tượng Hệ thống điều khiển số có nhiều ưu điểm so với hệ thống điều khiển liên tục như linh hoạt, dễ dàng đổi thuật toán điều khiển, dễ dàng áp dụng các thuật toán điều khiển phức tạp bằng cách lập trình
Hình 2.5: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển rời rạc
Hình 2.5 trình bày sơ đồ khối của hệ thống điều khiển rời rạc, trong hệ thống có hai loại tín hiệu: tín hiệu liên tục c(t), u R (t) và tín hiệu số r(kT), c ht (kT), u(kT) Trung tâm của hệ thống là bộ xử lý rời rạc, có chức năng xử lý thông tin phản hồi từ cảm biến và đưa ra tín hiệu điều khiển đối tượng Vì đây là hệ thống điều khiển rời rạc nên cần phải sử dụng bộ giữ dữ liệu trước khi đưa tín hiệu đến đối tượng và lấy mẫu sau khi lấy dữ liệu từ cảm biến.
Tổng quan về giao thức truyền thông
2.3.1 Khái niệm chung về giao thức truyền thông Đối với bất kì sự giao tiếp nào cũng đều cần một một ngôn ngữ chung cho các bên, cho các đối tác Trong kỹ thuật truyền thông cũng tương tự như vậy, bên cung cấp dịch vụ cũng như bên sử dụng dịch đều phải tuân thủ các thủ tục, quy tắc trong việc giao tiếp, hay còn gọi là giao thức Giao thức chính là cơ sở cho việc sử dụng và thực hiện các dịch vụ truyền thông
Quy chuẩn giao thức sẽ bao gồm các thành phần sau:
− Cú pháp (Syntax): Quy định về cấu trúc bức điện, gói dữ liệu dùng khi trao đổi, trong đó có phần thông tin hữu ích (dữ liệu) và các thông tin bổ trợ như địa chỉ, thông tin điều khiển, thông tin kiểm lỗi,
− Ngữ nghĩa (Semantic): Quy định ý nghĩa cụ thể của từng phần trong một bức điện, như phương pháp định địa chỉ, phương pháp bảo toàn dữ liệu, thủ tục điều khiển dòng thông tin, xử lý lỗi,
− Định thời (Timing): Quy định về trình tự, thủ tục giao tiếp, chế độ truyền (đồng bộ hay không đồng bộ), tốc độ truyền thông,
Hình 2.6: Giao thức truyền thông
Việc thực hiện một dịch vụ truyền thông trên cơ sở các giao thức tương ứng được gọi là xử lý giao thức Nói cách khác, quá trình xử lý giao thức có thể là mã hóa (xử lý thông tin, giao thức từ bên gửi) và giải mã (xử lý thông tin, giao thức từ bên nhận) Tương tự như các dịch vụ truyền thông thì cũng sẽ phân biệt theo các giao thức cấp thấp và giao thức cấp cao Các giao thức cao cấp chính là cơ sở cho các dịch vụ cao cấp và các giao thức cấp thấp sẽ là cơ sở cho các dịch vụ cấp thấp
Giao thức cao cấp sẽ gần với người sử dụng, thường được thực hiện bằng phần mềm Có thể kể đến một số ví dụ về giao thức cao cấp là MMS (Manufacturing Message Specification) dùng trong tự động hóa công nghiệp, FTP (File Transfer Protocol) dùng trong trao đổi file từ xa, HTTP (Hypertext Transfer Protocol) dùng để trao đổi các trang HTML trong các ứng dụng web
Giao thức cấp thấp thì sẽ gần với phần cứng thường được thực hiện trực tiếp bởi các mạch điện tử Môt số ví dụ giao thức cấp thấp quen thuộc như HART (Highway Level Data-Link Control) làm cơ sở cho các giao thức khác, TCP/IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol) thường được dùng phổ biến trong Internet và UART dùng trong các giao diện vật lý của các hệ thống bus trường
TCP/IP (Transfer Control Protocol/ Internet Protocol) là kết quả nghiên cứu và phát triển giao thức trong mạng chuyển mạch gói thử nghiệm mang tên Arpanet (Advanced Research Projects Agency) thược Bộ quốc phòng Hoa Kỳ tài trợ Khái niệm TCP/IP dùng để chỉ cả một tập giao thức và dịch vụ truyền thông được công nhận thành chuẩn cho Internet Cho đến nay, TCP/IP đã xâm nhập tới rất nhiều phạm vi ứng dụng khác nhau, trong đó có các mạng máy tính cục bộ và mạng truyền thông công nghiệp
Kiến trúc giao thức TCP/IP được minh họa trên Hình 2.7, thực ra không có một mô hình giao thức nào được công bố chính thức cho TCP/IP Tuy nhiên, dựa theo các chuẩn giao thức được phát triển ta có thể sắp xếp các chức năng truyền thông cho TCP/IP thành năm lớp độc lập là lớp ứng dụng, lớp vận chuyển, lớp Internet, lớp truy cập mạng và lớp vật lý
Hình 2.7: Kiến trúc giao thức TCP/IP
Lớp ứng dụng thực hiện các chức năng hỗ trợ cần thiết cho nhiều ứng dụng khác nhau Với mỗi loại ứng dụng cần một module riêng biệt, ví dụ FTP (File Transfer Protocol) cho chuyển giao file, TELNET cho làm việc với trạm chủ từ xa, SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) cho chuyển thư điện tử, SNMP (Simple Network Management Protocol) cho quản trị mạng và DNS (Domain Name Service) phục vụ quản lý và tra cứu danh sách tên và địa chỉ Internet
Cơ chế bảo đảm dữ liệu được vận chuyển một cách tin cậy hoàn toàn không phụ thuộc vào đặc tính của các ứng dụng sử dụng dữ liệu Chính vì thế, cơ chế này được sắp xếp vào một lớp độc lập để tất cả các ứng dụng khác nhau có thể sử dụng chung, được gọi là lớp vận chuyển Có thể nói, TCP là giao thức tiêu biểu nhất, phổ biến nhất phục vụ việc thực hiện chức năng nói trên TCP hỗ trợ việc trao đổi dữ liệu trên cơ sở dịch vụ có nối
Bên cạnh TCP, giao thức UDP (User Data Protocol) cũng được sử dụng cho lớp vận chuyển Khác với TCP, UDP cung cấp dịch vụ không có nối cho việc gửi dữ liệu mà không bảo đảm tuyệt đối đến đích, không đảm bảo trình tự đến đích của các gói dữ liệu Tuy nhiên, UDP lại đơn giản và hiệu suất, chỉ đòi hỏi một cơ chế xử lý giao thức tối thiểu, vì vậy thường được dùng làm cơ sở thực hiện các giao thức cao cấp theo yêu cầu riêng của người sử dụng
Lớp Internet có chức năng chuyển giao dữ liệu giữa nhiều mạng được liên kết với nhau Giao thức IP được sử dụng ở chính lớp này Giao thức IP được thực hiện không những ở các thiết bị đầu cuối, mà còn ở các bộ router Một router chính là một thiết bị xử lý giao thức dùng để liên kết hai mạng, có chức năng chuyển giao dữ liệu từ một mạng này sang một mạng khác, trong đó có cả nhiệm vụ tìm đường đi tối ưu
Lớp truy cập mạng liên quan tới việc trao đổi dữ liệu giữa hai trạm thiết bị trong cùng một mạng Các chức năng bao gồm việc kiểm soát truy nhập môi trường truyền dẫn, kiểm lỗi và lưu thông dữ liệu
Lớp vật lý đề cập tới giao diện vật lý giữa một thiết bị truyền dữ liệu (ví dụ như máy tính PC, PLC) với môi trường truyền dẫn hay mạng, trong đó có đặc tính tín hiệu, chế độ truyền, tốc độ truyền và cấu trúc cơ học các phích cắm/ giắc cắm
Profinet (Process Field Net) là một tiêu chuẩn kỹ thuật công nghiệp để truyền dữ liệu qua Ethernet công nghiệp, được thiết kế điều khiển các thiết bị công nghiệp và thu thập dữ liệu Mạng Profinet được dựa trên tiêu chuẩn Ethernet là mạng có tốc độ cao, dung lượng tích hợp với dữ liệu quản lý và dữ liệu điều khiển thiết bị, được kết nối với bộ điều khiển phân bố trong các thiết bị và dây chuyền sản xuất trong nhà máy Ngoài ra, Profinet còn cung cấp thời gian đáp ứng với truyền thông chu kì trong 1ms giữa các thiết bị Profinet IO Devices và bộ điều khiển Profinet IO Controller
Hình 2.8: Mô hình Profinet Network trong công nghiệp
Lý thuyết về Convolutional Neural Network
Ưu điểm của truyền thông Profinet:
− Đầu tư hiệu quả: Tích hợp liền mạch hệ thống fieldbus
− An toàn: Đảm bảo an toàn dữ liệu truyền thông
− Hiệu suất: Tự động hóa theo thời gian thực
− Phân tích: Xử lý sự cố hiệu quả và vận hành nhanh chóng
2.4 Lý thuyết về Convolutional Neural Network
Dưới đây là hình ảnh thể hiện mối quan hệ giữa Artificial Intelligence, Machine Learning và Deep Learning:
Hình 2.10: Artificial Intelligence, Machine Learning và Deep Learning 2.4.1 Deep Learning
Deep Learning (Học sâu) là một lĩnh vực con cụ thể của học máy, một phương pháp mới về các biểu diễn học tập từ dữ liệu nhấn mạnh vào việc học các lớp kế tiếp Trong học sâu, các lớp biểu diễn này được học thông qua các mô hình được gọi là mạng neuron, được cấu trúc theo các lớp chữ xếp chồng lên nhau Thuật ngữ thần kinh mạng là một tham chiếu đến sinh học thần kinh, nhưng mặc dù một số khái niệm trung tâm trong học sâu được phát triển một phần bằng cách lấy cảm hứng từ sự hiểu biết của chúng ta về bộ não (đặc biệt là vỏ não thị giác), các mô hình học sâu không phải là mô hình của não Không có bằng chứng nào cho thấy bộ não thực hiện bất cứ điều gì giống như các cơ chế học tập được sử dụng trong học sâu Có thể hiểu đơn giản đó là học sâu là một mô hình toán học khuôn khổ để học các dữ liệu thu thập được
Học sâu thức đẩy nhiều ứng dụng và dịch vụ trong trí tuệ nhân tạo nhằm cải thiện các quy trình tự động hóa, thực hiện các tác vụ phân tích và đánh giá mà không cần sự can thiệp của con người Công nghệ học sâu đã nằm sau các sản phẩm và dịch vụ thông dụng ngày nay (chẳng hạn như điều khiển TV hỗ trợ giọng nói, trợ lý kỹ thuật số, phát hiện gian lận của thẻ tín dụng)
Mạng nơ – ron bao gồm nhiều lớp node (nút) được kết nối với nhau, với mỗi lớp sẽ được xây dựng dựa trên lớp trước đó để tinh chỉnh và tối ưu hóa dự đoán hoặc phân loại chúng Quá trình tính toán thông qua lớp mạng này được gọi là quá trình truyền chuyển tiếp Các lớp đầu vào và đầu ra của một mạng nơ – ron thì được gọi là các lớp khả kiến Lớp đầu vào của mạng là nơi mô hình học sâu nhận dữ liệu để xử lý và lớp đầu ra là nơi đưa ra phân loại hay dự đoán cuối cùng Ở trên đã mô tả loại mạng nơ – ron đơn giản nhất bằng những thuật ngữ đơn giản nhất Tuy nhiên trên thực tế thì có các thuật toán học sâu vô cùng phức tạp và có rất nhiều loại mạng nơ – ron khác nhau để giải quyết cho các tập dữ liệu hay vấn đề cụ thể, có thể kể đến như:
− Recurrent Neural Network (RNNs – Mạng nơ – ron tuần hoàn) thường được sử dụng trong các ứng dụng nhận dạng giọng nói và ngôn ngữ tự nhiên vì mô hình này tận dụng được dữ liệu theo thời gian hay tuần tự
− Convolutional Neural Network (CNNs – Mạng nơ – ron tích chập) thường được sử dụng chủ yếu trong các ứng dụng phân loại hình ảnh cũng như thị giác máy tính, ưu điểm của mô hình này là có thể phát thiện ra các tính năng và mẫu trong hình ành, cho phép thực hiện các tác vụ, phát hiện hay nhận dạng đối tượng
Việc ứng dụng học sâu trong thế giới thực là một phần trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta, nhưng hầu hết các trường hợp, chúng được tích hợp rất tốt vào các sản phẩm và dịch vụ mà người dùng không hề hay biết về quá trình xử lý dữ liệu phức tạp đang diễn ra phía sau dịch vụ mà họ sử dụng Dưới đây là một số ví dụ:
− Thực thi pháp luật: Giúp phân tích và học hỏi dữ liệu từ các dữ liệu giao dịch để xác định các mẫu nguy hiểm cho thấy có thể xảy ra hoạt động gian lận hoặc tội phạm
− Dịch vụ tài chính: Phân tích các dự đoán để thúc đẩy giao dịch cổ phiếu theo thuật toán, đánh giá rủi ro kinh doanh, phát hiện gian lận và giúp quản lý các danh mục đầu tư và tín dụng
− Dịch vụ khách hàng: Các trợ lý ảo như Siri của Apple, Amazon Alexa hay Google Assistant là một dạng chatbot phức tạp, dùng ngôn ngữ tự nhiên, giúp tìm hiểu, xác định để trả lời các câu hỏi không rõ ràng, giúp thu hút được nhiều khách hàng hơn
− Chăm sóc sức khỏe: Giúp số hóa hồ sơ, dữ liệu cũng như hình ảnh của bệnh nhân tại bệnh viện Việc ứng dụng nhận dạng hình ảnh hỗ trợ các chuyên gia hình ảnh y tế và bác sĩ, giúp họ phân tích và đánh giá nhiều hình ảnh hơn
Mạng nơ – ron tích chập (CNN) là loại mạng nơ – ron cụ thể có nhiều lớp, có thể xử lý dữ liệu có sự sắp xếp giống nhau như đường kẻ ô sau đó trích xuất các tính năng quan trọng Một trong những ưu thế lớn của việc sủ dụng CNN là người dùng không cần phải xử lý dữ liệu trước khi đưa vào quá nhiều
Với hầu hết các thuật toán dùng cho việc xử lý dữ liệu đầu vào, các bộ lọc thường được tạo ra bởi kỹ sư dựa trên phương pháp Heuristics (phương pháp giải quyết vấn đề bằng cách đánh giá kinh nghiệm) Mục đích chính của thuật toán mạng nơ – ron tích chập là đưa dữ liệu vào các dạng dễ xử lý hơn, điều chỉnh các bộ lọc khi quá trình đào tạo diễn ra, mà không làm mất các tính năng quan trọng để tìm ra dữ liệu đại diện Vậy nên mạng nơ – ron này thích hợp để xử lý các bộ dữ liệu khổng lồ
Mạng CNN bao gồm tập hợp các lớp cơ bản như: Convolution Layer + Nonlinear Layer, Pooling Layer, Fully Connected Layer Tùy thuộc vào kiến trúc mạng CNN tiêu biểu, các lớp này sẽ liên kết với nhau theo một trình tự nhất định Đầu tiên, dữ liệu Input sẽ truyền qua Convolution Layer + Nonlinear Layer, sau đó các giá trị tính toán sẽ được truyền qua Pooling Layer, và sau đó truyền đến lớp cuối cùng Fully Connected Layer để tính xác suất xem dữ liệu đó ảnh gì hay con vật gì?
Hình 2.11: Kiến trúc chung của CNN
− Convolution Layer: Đây là lớp quan trọng nhất, là lớp đầu tiên của một mô hình CNN Lớp này có chức năng phát hiện các đặc trưng của dữ liệu có tính không gian hiệu quả Tại lớp này sẽ gồm các đối tượng chính là: ma trận đầu vào, bộ filters, receptive field và feature map
− Nonlinear Layer: Đây là hàm kích hoạt giúp xử lý dữ liệu sau lớp tích chập Một vài hàm kích hoạt phổ biến như: ReLU, LeakyReLU, Tanh và Sigmoid
Tổng quan về Webserver và cơ sở dữ liệu
Công nghệ ngành tự động ngày nay phát triển mạnh nhờ kết hợp với công nghệ Internet Các kỹ sư vận hành có thể trực tiếp giám sát, điều khiển từ xa hệ thống thông qua Internet và truy cập linh hoạt đến CPU, dữ liệu CPU có thể được hiển thị liên tục trong suốt quá trình hoạt động của hệ thống nhằm mục đích chẩn đoán lỗi Từ đó nhanh chóng xử lý sự cố, đồng thời giảm chi phí quản lý và điều hành hệ thống Và việc giám sát và điều khiển PLC thông qua Internet là phổ biến và cần thiết Các thuật toán hỗ trợ kết nối web với PLC tạo điều kiện cho các hãng PLC phát triển các chức năng đưa dữ liệu lên mạng viễn thông
Webserver hỗ trợ thao tác điều khiển và giám sát dữ liệu qua các trình duyệt như Google Chrome, Microsoft Edge,… là các ứng dụng phổ biến có thể điều khiển giám sát từ xa trên Internet thông qua máy tính, điện thoại, máy tính bảng,…
Webserver tích hợp ứng dụng nền Node.js chạy trên máy tính Server, thông qua địa chỉ IP Public và cổng định sẵn thì người dùng có truy cập đến dữ liệu PLC gửi lên Webserver theo thời gian thực
Webserver có thể chuyển đổi thành ứng dụng di động cài đặt trên các hệ điều hành Android hoặc IOS, cho phép người dùng truy cập từ xa một cách linh hoạt và trực quan nhất
Sử dụng mã nguồn mở trung gian Node.js, thực hiện kết nối với PLC, từ đó đưa dữ liệu theo thời gian thực lên Internet
Hình 2.21: Giải pháp xây dựng Webserver
PLC: Mỗi hãng PLC sẽ cung cấp một giao thức kết nối riêng biệt, cho phép ứng dụng bên ngoài truy cập vào đọc và ghi dữ liệu
API: Ở đây chính là Webserver, là một ứng dụng có chức năng lấy dữ liệu từ PLC, đồng thời nhận tín hiệu điều khiển hoặc dữ liệu cài đặt từ Web browser đưa xuống để ghi vào PLC
Web: Là ứng dụng trình duyệt web hoặc các ứng dụng đuôi apk hoặc IOS
Tổng quan quy trình thực hiện Để thực hiện việc kết nối PLC với Webserver, cần thực hiện các bước sau:
Bước 1: Chuẩn bị các phần mềm cần thiết cho Webserver
Bước 2: Kết nối server với PLC
Bước 3: Hiển thị dữ liệu từ server lên trình duyệt
Bước 4: Ghi dữ liệu từ PLC vào trình duyệt
Bước 5: Hoàn thiện quy trình
2.6.2 Tổng quan về Node.js
Webserver sử dụng ngôn ngữ lập trình là Java và sử dụng phần mềm Node.js làm môi trường lập trình và chạy hệ thống
Node.js là một môi trường máy chủ mã nguồn mở, có thể chạy trên nhiều nền tảng (Window, Linux, Unix, Mac OS,…) Từ trước JavaScript chỉ là một ngôn ngữ lập trình phía client chạy trên trình duyệt Nhưng với Node.js thì có thể chạy JavaScript trên server
Node.js chạy trên môi trường V8 JavaScript Runtime – một trình thông dịch JavaScript cực nhanh chạy trên trình duyệt Chrome và các loại trình duyệt khác V8 chuyển đổi code JavasScript thành mã mà máy tính thực sự hiểu được Kết quả sau đó được tạo và trả về Node.js Node.js không thể hiểu mã JavaScript mà không có V8
Hình 2.23: Mối quan hệ giữa Node.js và V8 JavaScript Runtime
Node.js có thể tạo, mở, đọc, ghi, xóa và đóng các tệp trên máy chủ Có thể thu thập dữ liệu theo biểu mẫu Thêm, xóa, sửa đổi dữ liệu trong cơ sở dữ liệu
JavaScript là một ngôn ngữ dựa trên sự kiện, vì vậy bất kì thứ gì xảy ra trên server đều tạo ra một sự kiện non-blocking Mỗi kết nối mới sinh ra một sự kiện, dữ liệu được upload form sinh ra một sư kiện data – received, việc truy vấn dữ liệu database cũng sinh ra một sự kiện Trong thực tế, điều này có nghĩa là một trang web Node.js sẽ không bao giờ bị khóa và có thể hỗ trợ cho hàng chục ngàn user truy cập cùng lúc
2.6.3 Tổng quan về HTML, CSS và JavaScript
Hiện nay, có rất nhiều các loại ngôn ngữ lập trình khác nhau Mỗi loại ngôn ngữ lại phục vụ cho mỗi mục đích hay ngành học khác nhau Lập trình HTML, CSS hay JavaScript là một trong những mã hóa không thể thiếu để tạo ra một trang Web Chúng thường gọi là các khối xây dựng Web
Hình 2.24: HTML, CSS và JavaScript 2.6.3.1 HTML
HTML là viết vắt của Hyper Text Markup Language – Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản – có nghĩa là thay vì sử dụng ngôn ngữ lập trình để thực hiện các chức năng, HTML sử dụng các thẻ để xác định các loại nội dung khác nhau và mục đích mà chúng phục vụ cho trang Web HTML được sử dụng để tạo các hướng dẫn chi tiết liên quan đến kiểu, loại, định dạng và cấu trúc của một trang web trước khi nó được hiển thị
Các ngôn ngữ đánh dấu hoạt động giống như cách bạn vừa làm khi bạn gán nhãn các loại nội dung đó, ngoại trừ việc chúng sử dụng mã để làm điều đó – cụ thể là chúng sử dụng các thẻ HTML, còn được gọi là "phần tử" Các thẻ này có tên khá trực quan: Thẻ tiêu đề, thẻ đoạn văn, thẻ hình ảnh,
Mỗi trang web được tạo thành từ một loạt các thẻ HTML biểu thị từng loại nội dung trên trang Mỗi loại nội dung trên trang được "bao bọc", nghĩa là được bao quanh bởi các thẻ HTML
Sử dụng HTML, bạn có thể thêm tiêu đề, định dạng đoạn văn, kiểm soát ngắt dòng, tạo danh sách, nhấn mạnh văn bản, tạo ký tự đặc biệt, chèn hình ảnh, tạo liên kết, tạo bảng, kiểm soát một số kiểu và hơn thế nữa
Trong khi HTML là ngôn ngữ đánh dấu được sử dụng để định dạng, cấu trúc một trang web, CSS giúp tạo kiểu cho nội dung này để nội dung hiển thị với người dùng theo cách mà người dùng dự định sẽ nhìn thấy
MÔ TẢ HỆ THỐNG
Mô tả phần cứng hệ thống
3.1 Yêu cầu về phần cứng Đối với đề tài “Chẩn đoán lỗi cho hệ thống điều khiển áp suất” có những yêu cầu thiết kế phần cứng như sau:
− Kết nối bộ thí nghiệm IT – 5200 với PLC
− Thiết kế mạch giả lập lỗi cho hệ thống
3.2 Mô tả phần cứng hệ thống
3.1.1 Tổng quan về bộ thí nghiệm IT – 5200
IT – 5200 (Process Control Trainer) là bộ thí nghiệm dành cho việc nghiên cứu, gồm một bình điều áp, một bộ cảm biến và thiết bị truyền động cho mức nước, áp suất, nhiêt độ và lưu lượng Một bộ mô – đun điều khiển, các mạch điện cho các cảm biến và cơ cấu chấp hành và các mạch điều khiển bật/tắt, tỷ lệ, tích phân và vi phân
Bộ thí nghiệm bao gồm:
− Nghiên cứu về cảm biến mực nước
− Nghiên cứu về cảm biến lưu lượng
− Nghiên cứu về cảm biến áp suất
− Nghiên cứu về cảm biến nhiệt độ
− Nghiên cứu về các đặc tính của bơm và van động cơ
− Nghiên cứu về các đặc điểm của quá trình tĩnh và các hằng số thời gian
− Bật/tắt, P, PI, PID, và PID vòng kín điều khiển mực nước
− Bật/tắt, P, PI, PID, và PID vòng kín điều khiển lưu lượng
− Bật/tắt, P, PI, PID, và PID vòng kín điều khiển nhiệt độ
− Bật/tắt, P, PI, PID, và PID vòng kín điều khiển áp suất Đặc tính thiết bị gồm có:
− Nguồn DC cố định: ± 15V
− Bơm tuần hoàn: 10 Ltr / phút
− Cảm biến nhiệt: Pt100, đọc trực tiếp qua nhiệt kế
− Cảm biển áp suất: Strain gauge, đọc trực tiếp qua áp kế
− Cảm biển mực nước: Cảm biến mực nước, đọc trực tiếp qua phao
− Cảm biến lưu lượng: IR – Opfllow 8000 xung / Ltr, đọc trực tiếp qua phao
− Van: Bằng tay, điều khiển bằng động cơ
− Giao diện cảm biến mực nước
− Giao diện cảm biến lưu lượng
− Giao diện cảm biến nhiệt độ
− Giao diện cảm biến áp suất
− Điều khiển máy bơm: Điều khiển DC đến PWM với điều khiển bù DC
− Điều khiển van động cơ: Điều khiển bật/tắt ± 10V
− Điều khiển máy sưởi: Điều khiển DC đến PWM với điều khiển bù DC
− Điều khiển van điện từ: Điều khiển bật/tắt
Hình 3.2: Tổng quan hệ thống 3.1.3 Giả lập lỗi Đối với hệ thống áp suất, nhóm thực hiện đề tài sẽ tập trung vào 2 loại chính: Lỗi đặc tính thiết bị và lỗi hoạt động hệ thống Lỗi đặc tính thiết bị chỉ có 1 đối tượng là mất nguồn module Lỗi hoạt động hệ thống gồm 2 nhóm là: Mất tín hiệu (Áp suất, mực nước, lưu lượng và van solenoid) và sụt áp (Áp suất)
Lỗi đặc tính thiết bị
Dòng PLC S7 – 1200, 1500 có hỗ trợ chẩn đoán lỗi dựa trên đặc tính thiết bị, ứng với mỗi lỗi sẽ có mã lỗi tương ứng dưới đây:
Hình 3.3: Mã lỗi của module Analog on – board I/O
Hình 3.4: Mã lỗi của module Digital on – board I/O
Phần mềm Tia Portal hỗ trợ các khối OB (Organization Block) để chẩn đoán lỗi dựa trên đặc tính thiết bị, trong đó khối OB82 (Diagnostic Error Interrupt), là khối ngắt chẩn đoán khi xuất hiện lỗi, chẩn đoán dựa trên tín hiệu của ngõ vào analog và nguồn module Khối này sử dụng dải tín hiệu từ 1 – 10V, 1 – 5V và 4 – 20mA, tuy nhiên bộ thí nghiệm IT – 5200 dùng dải tín hiệu từ 0 – 10V, nên không chẩn đoán được lỗi mất tín hiệu ngõ vào của module AI Vậy nên sẽ dùng khối OB82 sẽ chẩn đoán mất nguồn module Cách giả lập lỗi được thực hiện bằng cách ngắt nguồn module
Lỗi hoạt động hệ thống
Trên thực tế, mất tín hiệu và sụt áp sẽ gây ảnh hưởng trực tiếp đến việc điều khiển và hoạt động của hệ thống, 2 lỗi này được xem là lỗi thường gặp trong quá trình vận hành, có thể vì nhiều lý do (loại dây, khoảng cách, môi trường, ) gây nên Lỗi mất tín hiệu và sụt áp sẽ sử dụng mô hình CNN để chẩn đoán Đối với mỗi lỗi là một trạng thái hoạt động khác nhau, tương ứng với biểu đồ khác nhau Cách thức giả lập từng lỗi sẽ được trình bày theo bảng dưới đây
Bảng 3.1: Cách thức giả lập lỗi
Mã lỗi Lỗi Cách thức giả lập lỗi
Tín hiệu đầu ra ở trạng thái ổn định
Tín hiệu đầu ra ở trạng thái lỗi
F1 Đứt dây hoặc hư cảm biến mực nước
Ngắt dây tín hiệu mực nước 0 ~ 10V 0V
F2 Đứt dây hoặc hư cảm biến lưu lượng
Ngắt dây tín hiệu lưu lượng 0 ~ 10V 0V
F3 Đứt dây hoặc hư cảm biến áp suất
Ngắt dây tín hiệu áp suất 0 ~ 10V 0V
F4 Đứt dây hoặc hư van solenoid
Ngắt dây tín hiệu van solenoid 0 ~ 24V 0V
F5 Sụt áp tín hiệu áp suất trên đường dây
Gắn điện trở vào dây tín hiệu áp suất 0 ~ 10V 0 ~ 9V
Sơ đồ đấu dây giả lập lỗi
Việc giả lập lỗi được thực hiện bằng việc sử dụng các Switch với mục tiêu chuyển đổi trạng thái của từng tín hiệu Switch 1, 2, 3 sẽ giả lập lỗi mất tín hiệu của mực nước, lưu lượng và áp suất Switch 4 sẽ giả lập lỗi hư van solenoid Cuối cùng là Switch 5 sẽ được gắn thêm điện trở nhằm giảm điệp áp thu về, giả lập lỗi sụt áp trên đường dây Cuối cùng là Swtich 6 sẽ ngắt nguồn 24V của module X12 để giả lập lỗi đặc tính thiết bị
Hình 3.5: Sơ đồ đấu dây giả lập lỗi tín hiệu đầu vào analog
Hình 3.6: Sơ đồ đấu dây giả lập lỗi van solenoid
Các thiết bị sử dụng
3.3 Các thiết bị sử dụng
Với hệ thống điều khiển áp suất không yêu cầu quá phức tạp về phần cứng nên có thể dử sụng PLC S7 – 1500 (CPU 1512C – 1 PN) để giải quyết các vấn đề mà không cần đến những bộ xử lý mạch khác Ngoài ra, còn tích hợp bộ điều khiển Profinet IO để vận hành I/O phân tán trên Profinet, cung cấp cổng Profinet, hỗ trợ chuẩn TCP/IP để phù hợp với yêu cầu điều khiển và giám sát Bao gồm: 4 bộ đếm tốc độ cao cho đầu ra PTO/PWM/tần số, tích hợp Profinet IRT với công tắc 2 cổng, hiệu suất cao, và sử dụng điện áp nguồn là 24V DC
SCALANCE XB005 (6GK5005 – 0BA00 – 1AB2): là bộ chia mạng Ethernet công nghiệp với tốc độ truyền 10/100 Mbit/s, switch hỗ trợ 5 cổng RJ45 (chuẩn Ethernet), được thiết kế theo tiêu chuẩn công nghiệp, nhỏ gọn phù hợp cho các dây chuyền sản xuất, dễ dàng nhận dữ liệu từ hệ thống về PC, PLC, Với mục đích giải quyết nhu cầu điều khiển, quản lý từ xa thông qua máy chủ trung tâm mà không cần phải có mặt tại hiện trường nên thiết bị được sử dụng khá phổ biến trong các lĩnh vực như công nghiệp, điện lực, kiểm soát an ninh,
Hình 3.9: SCALANCE XB005 Bảng 3.2: Thông số kỹ thuật của PLC
Tên Đặc điểm Giá trị
Mã sản phẩm 6ES7512 – 1CK01 – 0AB0
Ngõ vào số 32 DI, 24 VDC
Ngõ ra số 32 DO, 24 VDC
Ngõ vào tương tự 5 AI, 0 – 10V, 1 – 5V, ±10V, ±5V, 0 – 20mA, 4 – 20mA, ±20mA Ngõ ra tương tự 2 AO, 0 – 10V, 1 – 5V, ±10V,
Mã sản phẩm 6GK5005 – 0BA00 – 1AB2
Số cổng kết nối 5, RJ45 Nhiệr độ hoạt động -10°C – 60°C
Màn hình HMI KTP700 Comfort PN (6AV2124 – 0GC01 – 0AX0) là màn hình cho phép thực hiện các thao tác giữa người vận hành và hệ thống Đây được xem là màn hình HMI cơ bản, đầy đủ các chức năng để thực hiện các nhiệm vụ dễ dàng đến trung bình Đây là màn hình màu, rộng 7inch TFT cảm ứng Giao diện có thể kết nối với các PLC khác nhau, có cổng Profibus và Profinet
Hình 3.10: HMI KTP700 Comfort PN Bảng 3.3: Thông số kỹ thuật của HMI
Tên Đặc điểm Giá trị
Giao thức kết nối Profinet Độ phân giải Ngang: 800 pixels
Dọc: 480 pixels Kích thước 7 inch, 16777216 màu
Một trong những thiết bị quan trọng nhất của bộ thí nghiệm là bơm điện tự mồi (Self – Priming Electric Pump), là một loại bơm nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt và sửa chữa Đây là bơm dùng để chuyển các chất lỏng có tính chất khác nhau, các phần tử bơm được tạo ra từ truyền động bánh răng PEEK, bơm có thể chạy khô trong một chu kỳ ngắn
Hình 3.11: Self – Priming Electric Pump
Automatic Drain Valve: Thực hiện việc đóng xả nước tự động trong bồn nước của hệ thống, sử dụng diện áp thông dụng 24 VDC Thời gian hoạt động linh hoạt, có thể hoạt động ở môi trường nhiệt độ cao, dễ dàng bảo trì
Hình 3.12: Automatic Drain Valve Bảng 3.4: Thông số kỹ thuật của Bơm và Van xả
Tên Đặc điểm Giá trị
Công suất motor 180W Áp suất 4bar
Female Thời gian đóng mở Mở 0.5 ~ 10s Đóng 0.5 ~ 45min
Cảm biến áp suất sử dụng trong bộ IT – 5200 là cảm biến Strain Gauge, là loại cảm biến mà giá trị điện trở sẽ thay đổi theo lực tác động vào nó Về nguyên lý, cảm biến này được đặt phía trên bồn nước nên khi áp suất trong bồn nước được nén lại, sinh ra lực tác động lên cảm biến, điện trở sinh ra sẽ đi qua bộ chuyển đổi thành điện áp (0 ~ 10V) Áp suất có thể đọc trên phần mềm điều khiển hoặc đọc trực tiếp trên áp kế
Hình 3.13: Cảm biến Strain Gauge
Mực nước trong bộ IT – 5200 sẽ dùng cảm biến LVDT (Linear Variable Differential Transformer), có thể gọi là đầu dò cảm ứng thụ động điện cơ Về cơ bản, cảm biến gồm cuộn sơ cấp, cuộn thứ cấp, thanh đẩy trượt gắn lõi Khi thanh đẩy trượt này di chuyển sẽ kích thích các cuộn sơ cấp và thứ cấp sinh ra dòng điện và điệp áp tương ứng Mực nước có thể đọc trên phần mềm điều khiển hoặc đọc trực tiếp theo vị trí của phao
Hình 3.15: Linear Variable Differential Transformer
Hình 3.16: Phao nước 3.2.4.3 Cảm biến lưu lượng
Lưu lượng được đo thông qua tuabin đo lưu lượng (Turbine Flowmeter), lượng nước chảy vào roto làm cho nó quay với một vận tốc góc tỷ lệ với lượng nước Vận tốc góc của roto sẽ sinh ra tín hiệu điện Lưu lượng có thể đọc trên phần mềm điều khiển hoặc đọc trực tiếp
THIẾT KẾ PHẦN MỀM
Thiết kế bộ điều khiển PID
Trong chương này sẽ trình bày về những kết quả đạt được của hệ thống như phần cứng, giao diện điều khiển và giám sát trên HMI và Webserver, kết quả chẩn đoán và chạy thực tế
Chương 6: Kết luận và hướng phát triển Ở chương này sẽ trình bày về ưu, nhược điểm của hệ thống và đưa ra một vài định hướng phát triển trong tương lai để nâng cao tính ứng dụng và chất lượng hệ thống vào thực tế
CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Tổng quan về thiết bị
2.1.1 Tổng quan về bộ điều khiển PLC
Bộ điều khiển lập trình PLC (Programmable Logic Controller) có thể lập trình bằng nhiều ngôn ngữ như sơ đồ hình thang (LAD), sơ đồ khối (FBD), cấu trúc lệnh (STL), biểu đồ chức năng tuần tự (SFC) Hiện nay có rất nhiều hãng sản xuất PLC như Siemens, Panasonic, Omron, Delta, Mitsubishi, Khi sử dụng PLC thì mỗi hãng đều cung cấp cho người dùng một phần mềm chuyên dụng riêng để lập trình và mô phỏng PLC cho từng hãng Đối với mỗi dòng thiết bị PLC của từng hãng khác nhau thì đều có những ưu và nhược điểm riêng tùy theo hệ thống mà ta sử dụng
PLC Allen – Bradley được biết đến với khả năng chịu nhiệt tốt, tuy giá thị trường tương đối cao nhưng tuổi thọ hoạt động của sản phẩm vô cùng kinh ngạc Với những ưu điểm trên nên PLC Allen – Bradley được các nhà máy lựa chọn trong môi trường tương đối khắc nghiệt và đòi hỏi độ ổn định cao
PLC Siemens S7 – 1500 được thiết kế theo dạng module nhỏ gọn, với nhiều loại CPU khác nhau phù hợp cho nhiều cấp hiệu suất khác nhau, có thể giao tiếp diện truyền thông đáp ứng tiêu chuẩn cao nhất trong truyền thông công nghiệp PLC S7 –
1500 được tích hợp sẵn cổng truyền thông Profinet (Ethernet) có thể giao tiếp với nhiều thiết bị lập trình khác, thiết bị HMI, Có nhiều đặc điểm nổi bật như độ bền cao, chẩn đoán và sửa lỗi nhanh, dễ dàng sử dụng và lắp đặt, tích hợp chức năng bảo mật, nên được sử dụng rất nhiều trong nhiều lĩnh vực công nghiệp
PLC Mitsubishi được thiết kế theo dạng khối tích hợp đầy đủ các ngõ in/out, đáp ứng đầy đủ đa dạng các cấu hình yêu cầu các chức năng như: Ngõ vào analog, phát xung tốc độ cao, giao tiếp truyền thông, Có ưu điểm lớn về giá thành, độ bền cao, khả năng hoạt động ổn định ở nhiều môi trường khác nhau, đa dạng CPU phù hợp cho nhiều loại máy móc Một số dòng PLC Misubishi thông dụng trên thị trường như: PLC Mitsubishi FX1N, PLC Mitsubishi FX2N, PLC Mitsubishi FX3G, PLC Mitsubishi FX3U
Hình 2.3: PLC Mitsubishi 2.1.2 Tổng quan về bộ giám sát HMI
HMI (Human Machine Interface) là thiết bị giao tiếp giữa người điều hành với máy móc, là một giao diện (màn hình) có chức năng hiển thị và điều khiển nhằm mục đích giúp người vận hành có thể dễ dàng kiểm soát các thiết bị và máy móc Có thể phân loại HMI theo các tiêu chí như sau:
- Theo kích thước: 3.5 inch, 4 inch, 7 inch, 10 inch, 12 inch, 15 inch,
- Theo cổng truyền thông: USB, Ethernet, RS232, RS422, RS485,
- Theo kiểu màn hình: màn hình HMI cảm ứng và màn hình HMI không cảm ứng (TFT, LCD, Touch, )
- Theo giao thức truyền thông: MODBUS, MQTT, FTP, CANopen, SNMP,
- Theo tính năng nâng cao: SCADA, Cloud, Web Server, SQL, Email & SMS, Wifi,
- Theo dung lượng bộ nhớ: 288KB, 1MB, 2MB, 10MB,
Với sự phát triển của màn hình HMI mà chúng ta có thể phân chia ra thành 2 nhóm là HMI hiện đại và HMI truyền thống
HMI hiện đại sẽ bao gồm 2 loại chính là HMI trên nền PC, Windows/Mac và HMI trên nền nhúng (HMI chuyên dụng) Ngoài ra còn có một số loại HMI khác như MobileHMI dùng Palm, PocketPC Dòng HMI hiện đại được nâng cấp và cải thiện nhằm tối ưu quá trình hoạt động của thiết bị như: Tính đầy đủ kịp thời và chính xác của thông tin, cho phép người vận hành dễ dàng thay đổi bổ sung thông tin cần thiết, dễ dàng mở rộng, vận hành và sửa chữa, được trang bị một bộ nhớ có dung lượng cao, cho phép người vận hành lưu trữ được nhiều hơn trên một thiết bị, có khả năng kết nối với nhiều thiết bị khác thông qua các giao thức thường thấy hiện nay
HMI truyền thống gồm những thiết bị xuất thông tin (Thiết bị đồng hồ đo, còi hú, đèn báo, các loại máy tự ghi trên giấy, ) và những thiết bị nhập thông tin (Nút nhấn, công tắc chuyển mạch, bàn phím, ) Do loại thiết bị này đã ra đời ở những năm trước khi công nghệ chưa phát triển, khi khoa học chưa có những bước đột phá mạnh mẽ nên còn nhiều nhược điểm như: HMI truyền thống hoạt động mang lại hiệu quả chưa cao, chưa đáp ứng hoàn toàn nhu cầu của người dùng, các thông tin hay tín hiệu khi nhập hoặc xóa sẽ không hoàn toàn đầy đủ, khả năng lưu trữ thấp dẫn đến năng suất không cao nên độ tin cậy của người dùng ngày càng giảm
Một số đặc trưng của giao diện HMI:
− Kích cỡ màn hình: Quyết định số lượng thông tin có thể hiển thị cùng lúc của HMI
− Màn hình cảm ứng: Quyết định khả năng thao tác vận hành
− Dung lượng của HMI: Quyết định biến số tối đa, dung lượng lưu trữ thông tin
2.2 Tổng quan về bộ điều khiển PID
2.2.1 Khái niệm chung về bộ điều khiển PID
Bộ điều khiển vi phân tích phân tỉ lệ (PID – Proportional Integral Derivative) là một cơ chế phản hồi vòng điều khiển tổng quát được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển công nghiệp ngày nay, là bộ điều khiển được sử dụng nhiều nhất trong các bộ điều khiển phản hồi Bộ điều khiển PID sẽ tính toán các giá trị “sai số” là hiệu số giữa giá trị đo thông số biến đổi và giá trị đặt mong muốn bằng việc giảm tối đa sai số bằng cách điều chỉnh giá trị điều khiển đầu vào Khi kiểu điều khiển của các hệ thống là giống nhau nên để đạt được kết quả tốt nhất thì các thông số PID phải được điều chỉnh dựa theo tính chất hay đặc thù của hệ thống
Hình 2.4: Sơ đồ khối của bộ điều khiển PID
Giải thuật tính toán của bộ điều khiển PID bao gồm 3 thông số chính, hay còn được gọi là bộ điều khiển 3 khâu, là giá trị tỉ lệ (P – Proportional), tích phân (I – Intergral), đạo hàm (D – Derivative) Giá trị tỉ lệ xác định tác động đến sai số hiện tại, giá trị tích phân xác định tác động của tổng các sai số quá khứ, giá trị vi phân xác định tác động của biến đổi sai số Kết quả của ba tác động này sẽ điều chỉnh quá trình thông qua một phần tử điều khiển như công suất bơm, vị trí van điều khiển hay bộ gia nhiệt Bằng việc điều chỉnh 3 thông số của bộ điều khiển PID, có thể dùng bộ điều khiển trong những hệ thống có yêu cầu đặc biệt Ngoài ra, khi chỉ sử dụng một hoặc hai khâu tùy theo hệ thống, bộ điều khiển PID sẽ được gọi là bộ điều khiển PI, PD
2.2.2 Các phương pháp điều chỉnh PID
Có nhiều phương pháp để điều chỉnh thông số của bộ điều khiển PID Những phương pháp hữu hiệu thường bao gồm những triển khai của vài dạng mô hình xử lý, sau đó chọn P, I, và D dựa trên thông số của mô hình động học Lựa chọn phương pháp thích hợp sẽ phụ thuộc phần lớn vào việc điều chỉnh “offline” và đáp ứng thời gian của hệ thống Nếu hệ thống có thể thực hiện “offline”, phương pháp điều chỉnh tốt nhất thường bao gồm bắt hệ thống thay đổi đầu vào từng bước, sử dụng đáp ứng này để xác định thông số điều khiển
Bảng 2.1: Các phương pháp điều chỉnh PID
Phương pháp Ưu điểm Khuyết điểm Điều chỉnh thủ công
Không cần hiểu biết về toán Phương pháp online
Người điều khiển phải có kinh nghiệm
Phải điều chỉnh nhiều lần, rối loạn quá trình điều khiển
Các phần mềm điều chỉnh Điều chỉnh chắc chắn Cho phép mô phỏng trước khi tải xuống để đưa vào hệ thống
Phương pháp online hoặc offline
− Điều chỉnh thủ công Đầu tiên, ta sẽ thiết đặt giá trị đầu tiên của Ki và Kd bằng không Tăng dần Kp cho đến khi vòng điều khiển dao động, sau đó Kp có thể đặt tới xấp xỉ một nửa giá trị đo để đạt được đáp ứng ứng với “1/4 giá trị suy giảm biên độ” Sau đó tăng Ki đến giá trị phù hợp sao cho đủ thời gian xử lý, tuy nhiên Ki quá lớn sẽ gây mất ổn định Cuối cùng tăng Kd cho đến khi vòng điều khiển nhanh có thể chấp nhận được nhanh chóng lấy lại được giá trị đặt sau khi nhiễu, tuy nhiên Kd quá lớn sẽ gây đáp ứng dư và vọt lố
Bảng 2.2: Điều chỉnh thủ công
Thông số Thời gian khởi động Quá độ Thời gian xác lập
Sai số ổn định Độ ổn định
Kp Giảm Tăng Thay đổi nhỏ Giảm Giảm
Ki Giảm Tăng Tăng Giảm đáng kể Giảm
Kd Giảm Giảm ít Giảm ít Không tác động
− Phương pháp Ziegler – Nichols Đây là phương pháp điều chỉnh theo kinh nghiệm, tương tự như phương pháp trên, độ lợi Ki và Kd, lúc đầu được gán bằng không Độ lợi P được tăng cho đến khi tiến tới độ lợi giới hạn, Ku, ở đầu ra của vòng điều khiển bắt đầu dao động Ku và thời gian dao động Pu được dùng để gán độ lợi như sau:
Bảng 2.3: Phương pháp Ziegler – Nichols
Dạng điều khiển Kp Ki Kd
PID 0.6Ku 2Kp/Pu KpPu/8
− Các phần mềm điều chỉnh
Thiết kế màn hình HMI
− Cảnh báo sự cố khi hệ thống gặp phải những sự cố như: Mất tín hiệu đầu vào, đầu ra của PLC, sụt áp trên đường dây, áp suất, mực nước vượt quá ngưỡng cho phép
− Phân quyền người dùng điều khiển giám sát gồm 2 quyền truy cập: Admin, Operator
4.4.1 Quy trình hoạt động của HMI
Hình 4.7: Quy trình hoạt động của HMI 4.4.2 Thiết kế Alarm của HMI
Từ yêu cầu hoạt động của hệ thống có các cảnh báo như sau:
Bảng 4.4: Thiết kế Alarm cho màn hình HMI
Broken wire or Level sensor Cảnh báo lỗi cảm biến mực nước
Broken wire or Flow sensor Cảnh báo lỗi cảm biến lưu lượng
Broken wire or Pressure sensor Cảnh báo lỗi cảm biến áp suất
Pressure signal attenuation on the line
Cảnh báo suy giảm tín hiệu áp suất trên đường dây
No supply voltage L+ module Cảnh báo mất nguồn mô-dun
High Pressure Cảnh báo áp suất cao
High Level Cảnh báo mực nước cao
4.4.3 Thiết kế phân quyền của HMI
Hệ thống cấp phân quyền cho hai đối tượng sử dụng như sau:
Bảng 4.5: Thiết kế phân quyền cho màn hình HMI
User Mật khẩu Chức năng
Admin 123 Truy cập tất cả các chức năng có trên hệ thống Operator 456 Chỉ được thao tác vận hành giám sát hệ thống, không truy cập được vào các thông số điều khiển, vận hành hệ thống
Màn hình điều khiển giám sát HMI có hai cấp màn hình:
Cấp 1: Màn hình chính là trang màn hình giám sát tổng quan hệ thống giúp người dùng có thể dễ dàng nắm bắt được tình trạng hoạt động của hệ thống Trang này chứa trạng thái hoạt động của thiết bị, chế độ hoạt động, các tham số điều khiển và các thanh điều hướng được phân chia theo khu vực
Cấp 2: Gồm các màn hình điều khiển, màn hình đồ thị và màn hình cảnh báo Trong màn hình điều khiển có các nút nhấn điều khiển hoạt động hệ thống, và các màn hình Pop-up để cài đặt các tham số hoạt động, các tham số điều khiển cho bộ điều khiển, màn hình Pop-up cho chế độ Manual Trong màn hình đồ thị sẽ nhìn thấy được xu hướng của các tham số hệ thống và tham số bộ điều khiển Trong màn hình cảnh báo sẽ hiển thị các cảnh báo khi hệ thống gặp sự cố theo thời gian thực
Các màn hình sẽ có phần header và phần chuyển trang chung: Phần header chứa thông tin về màn hình trang hiện tại, chế độ hoạt động của hệ thống, thời gian thực Phần chuyển trang chứa các nút nhấn dùng để chuyển các màn hình, nút nhấn từng màn hình sẽ hiển thị màu sắc khi đang ở tại màn hình đó
Từ yêu cầu thiết kê hệ thống thì màn hình cấp 1 – màn hình “Monitoring” được thiết kế như hình bên dưới
Hình 4.8: Màn hình “Monitoring” của HMI
Màn hình giám sát chứa các thông tin: Chế độ hoạt động của hệ thống, trạng thái hoạt động thiết bị Hiển thị các giá thực tế các tham số cài đặt và tham số hoạt động của hệ thống như: Giá trị điểm đặt áp suất, áp suất thực, mực nước, lưu lượng, điện áp bơm
Hình 4.9: Màn hình giám sát của HMI
Trang màn hình cấu hình – màn hình “Configuration” gồm: Trạng thái hoạt động của thiết bị Khi nhấn vào các nút nhấn cài đặt tham số thì sẽ hiện ra màn hình Pop- up cái đặt các tham số hệ thống và tham số PID Và chứa các nút nhấn chuyển chế độ (tự động, bằng tay), nút nhấn chạy dừng hệ thống ở chế độ tự động, nút nhấn dừng khẩn cấp khi hệ thống gặp sự cố và nút Reset hệ thống
Khi ở chế độ bằng tay sẽ cho phép nhấn vào biểu tượng các thiết bị để điều khiển từng thiết bị bằng tay
Khi nhấn vào nút nhấn điều khiển ở chế độ tự động, nút EMG và nút Reset sẽ hiện ra màn hình Pop-up, xác nhận bật hay không
Hình 4.10: Màn hình đồ thị của HMI
Màn hình đồ thị - màn hình “Trend” cho biết được xu hướng các giá trị điểm đặt áp suất, giá trị điện áp bơm
Hình 4.11: Màn hình cảnh báo của HMI
Màn hình cảnh báo – màn hình “Alarm” hiển thị các cảnh báo khi hệ thống gặp sự cố Cảnh báo được phân làm hai loại Warnings và Errors Cảnh báo Warning và cảnh báo Errors cùng được hiển thị ở màn hình cảnh báo, nhưng cảnh báo Errors còn được hiển thị dưới dạng Pop-up toàn bộ các trang màn hình.
Thiết kế Webserver
Giao diện Webserver đóng một vai trò trong quá trình vận hành và giám sát hệ thống từ xa, do đó cần có các yêu cầu sau:
− Người dùng có thể trực tiếp điều khiển hệ thống thông qua các nút nhấn như: Nút nhấn thay đổi chế độ hoạt động, nút nhấn chạy dừng hệ thống, nút dừng khẩn cấp khi hệ thống gặp sự cố Đồng thời có thể cài đặt các tham số hệ thống như: giá trị điểm đặt, thời gian hoạt động, tham số bộ điều khiển
− Giám sát được toàn bộ quá trình hoạt động của hệ thống như: chế độ, trạng thái, của thiết bị, các tham số hoạt động, điều khiển, biểu đồ thực tế
− Cảnh báo sự cố khi hệ thống gặp phải những sự cố như: Mất tín hiệu đầu vào, đầu ra của PLC, sụt áp trên đường dây, áp suất, mực nước vượt quá ngưỡng cho phép
− Truy xuất, tìm kiếm dữ liệu hoạt động và dữ liệu cảnh báo
− Phân quyền người dùng điều khiển giám sát gồm hai quyền truy cập: Admin, Operator
Bảng 4.6: Phân quyền người dùng trên Webserver
User Mật khẩu Chức năng
Admin 123 Truy cập tất cả các chức năng có trên hệ thống
Operator 456 Chỉ được thao tác vận hành giám sát hệ thống, không truy cập được vào cái thông số điều khiển, vận hành hệ thống
Các màn hình sẽ có chung phần chuyển trang chứa các nút nhấn chuyển từng màn hình và nút đăng nhập đăng xuất
Màn hình giám sát cho biết tổng quan hệ thống: Chế độ hoạt động, trạng thái thiết bị, các giá trị thực tế tham số điều khiển
Hình 4.12: Màn hình giám sát trên Webserver
Trang màn hình cấu hình sẽ gồm các màn hình: Điểu khiển hệ thống ở chế độ tự động và chế độ bằng tay Trang đầu là màn hình tự động, tại đây có thể chạy, dừng hệ thống tự động Khi nhấn nút “Parameters” sẽ chuyển sang trang màn cài đặt, tại đây hiển thị các thông số hoạt động và các tham số của bộ điều khiển PID Tại đây người dùng có thể chỉnh sửa và lưu các tham số theo như yêu cầu
Khi nhấn nút nhất chuyển chế độ bằng tay sẽ hiện thị màn hình chế độ bằng tay, tại đây có thể điều khiển từng thiết bị: Đóng mở van và chạy dừng bơm
Hình 4.13: Màn hình chế độ tự động trên Webserver
Trang màn hình cảnh báo hiển thị các cảnh báo mới nhất Các cảnh báo này được thêm vào cơ sở dữ liệu MySQL khi hệ thống gặp sự cố Người dùng có thể tìm kiếm các cảnh báo theo thời gian và truy xuất ra file Excel.
KẾT QUẢ THỰC HIỆN
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Hướng phát triển
Đề tài “Chẩn đoán lỗi cho hệ thống điều khiển áp suất” đã cho thấy được ứng dụng của mô hình CNN không chỉ dừng lại ở các dịch vụ xã hội mà còn có thể phát triển ở các hệ thống công nghiệp hiện đại Qua đó, nhóm sinh viên thực hiện đề tài cũng có thêm nhiều ý tưởng mới để phát triển đề tài này trong tương lai
− Phát triển thành một phần mềm chẩn đoán trên PC có thể sử dụng cho nhiều hãng PLC, nhiều hệ thống điều khiển khác nhau
− Truy xuất trạng thái hoạt động của hệ thống trên thiết bị di động
[1] Nguyễn Thị Phương Hà và Huỳnh Thái Hoàng (2005), “Lý thuyết điều khiển tự động”, Nhà xuất bản ĐHQG, TP Hồ Chí Minh, 372 trang
[2] Hoàng Minh Sơn (2006), “Mạng truyền thông công nghiệp”, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, 255 trang
[3] Dương Anh Đức, Nguyễn Vinh Tiệp và Lê Đình Duy (2020), “Học sâu và ứng dụng”, ĐHQG, TP Hồ Chí Minh, 102 trang
[4] Gijs Molenaar, Stephan Preeker (2022), “Python – Snap7 Documentation”, 1 –
[5] Franỗois Chollet (2020), “Deep Learning with Python, second edition”, Manning
[6] Stack Overflow Contributors, “Learning Node.js”, 1 – 379
[7] Shenlong Xie, Guoying Ren and Junjiang Zhu (2020), “Application of a new one- dimensional deep convolutional neural network for intelligent fault diagnosis of rolling bearings”, 1 – 18
[8] Meliboev Azizjon, Alikhanov Jumabek and Wooseong Kim (2020), “1D CNN based network intrusion detection with normalization on imbalanced data”, 218 – 224
[9] Gavneet Singh Chadha, Monica Krishnamoorthy and Andreas Schwung (2020),
“Time Series based Fault Detection in Industrial Processes using Convolutional Neural Networks”, 173 – 178
PHỤ LỤC Định dạng dữ liệu giữa PLC và Webserver: Định dạng M, Q
STT Dữ liệu S7 Data type Webserver Data type
1 Dạng bool 0,1 Mx.x, Qx.x Mx.x, Qx.x
2 Dạng byte (8bit) MBx MBx
4 Dạng số thực (32bit) MDx MRx
Ví dụ định dạng M, Q
STT Dữ liệu S7 Data type Webserver Data type
2 Dạng byte (8bit) MB1, MB2 MB1, MB2
4 Dạng số thực (32bit) MD0, MD4 MD0, MR4 Định dạng Database (DB)
STT Dữ liệu S7 Data type Webserver Data type
1 Dạng bool 0,1 DBx.DBx.y DBx,Xx.y
2 Dạng byte (8bit) DBx.DBBy DBx, BYTEy
4 Dạng số thực (32bit) DBX.DBDy DBx,REALy
5 Dạng ký tự (String) DBX.DBB0 DBX,S0.256
Ví dụ định dạng Database
STT Dữ liệu S7 Data type Webserver Data type
1 Dạng bool 0,1 DB1.DB0.0 DB1,X0.0
2 Dạng byte (8bit) DB1.DBB10 DB1,BYTE10
4 Dạng số thực (32bit) DB1.DBD16 DB1,REAL16
5 Dạng ký tự (String) DB1.DBB5 DB1,S5.256
Quy trình trao đổi dữ liệu giữa PLC và Webserver:
Kết nối Webserver với PLC Đọc dữ liệu từ PLC lên IO Field
Ghi dữ liệu nút nhấn từ Webserver về PLC
Ghi dữ liệu từ IO Field về PLC
Ghi dữ liệu từ PLC vào MySQL
Hiển thị dữ liệu từ MySQL