Báo Cáo Thực Hành Môn Học Thiết Kế Điều Khiển Và Giám Sát Băng Tải Bằng Plc S7-1200..Pdf

Hệ thống giám sat dựa trên loT thực sự sẽ giúp chúng ta biết được đữ liệu cảu Bảng điều khiến năng lượng mặt trời vó hoạt động bình thường và hiệu quả hay không.. Giả sử trong trường hợp

Người hướng dẫn: Võ Thanh Hà

Sinh viên thực hiện: Trần Văn Của MSSV: 6051030010

Tran Dinh Quang Lam 6051030055 Huỳnh Nhật Trường 6051030106

Nguyễn Hải Hoan 6051030038

Lớp: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa K60

Đề Tài: Tp Hồ Chí Minh, tháng 3 năm 2023

Danh muc hinh anh

Hình 1.1 Sơ đồ khối hệ thống giám sat điện năng lượng mặt trời sử dung loT 2 Hinh 1.2 si0u ii 6

Hình 1.3 Mạch mô phỏng có động cơ đang quay và LCD hiển thị giá trị nguồn 7 Hình 1.4 Mạch mô phỏng hiển thị điện áp và dòng điện - HH xxx 7

Hình 1.5 Ta sử dụng chiết áp để thay đổi giá trị dòng điện và điện áp -c-5- 8 Hình 1.6 Trạng thái ban đầu và khi kết thúc quá trình mô phỏng - -s- 8 Hình 2.1 Một hệ thống băng tải trong nhà máy . 5 +22 212 12x rterererrrrrree 19 Hình 2.2 Động cơ không đồng bộ 3 pha L1 1 1 S* S3 SE E111 2251111111111 re 21

082 c7 6i u06 1 22

Hình 2.5 Bộ hiển thi dòng điện, điện áp trực tiếp " 23

Hình 2.7 Hình ảnh về eiCOd@rr L- L1 113331111111 232215111151151111 11111 gưệt 26 DÌ2 89 -y/ÿ20909.00720i0eise se so 26

B Cac linh kiện cho mô hình: - - - - nnnsrereeeeres 5 _ Nguyên lý hoạt động của mạch: .s cà sssnhreeeres

1.2 Các yêu cầu chung khi chọn băng tải: 7-5-5 cScS*cse set e>erexrerrrrrrrrrrree 19

1.2.2 Yêu cầu về động cơ truyền động và hệ truyền động điện: - - 20 1.300 Cae loa g n .ằẮe - 20 1.4 _ Tổng quan về biến tần: S2 St S* cv Sv xxx HH re 21

II 6 ốe 26

1.8 Tính chọn công suất và lựa chọn động cơ, biến tần: . 28

2 Nguyên lý vận hành: HH HH KH HH BH 30

Phan 1: Xây dựng hệ thống giám sát pin năng lượng mặt trời dựa trên IOT 1 Giới thiệu:

Trong lĩnh vực năng lượng tái tạo, năng lượng mặt trời luôn đi đầu, bởi vì sản xuất năng lượng, bằng cách sử dụng mặt đrời là cách dễ đàng nhất và khả thi về mặt

thương mại của nang lượng tái tạo Nói về các tắm pin nang lượng mặt trời, công suất

của đầu ra của tắm pin năng lượng mặt trời cần theo dõi để có được năng suất tối ưu các tắm pin nay Đây là lý do tại sao một hệ thong giám sát thời gian thựuc trở nên cần thiết Hệ thống giám sat dựa trên loT thực sự sẽ giúp chúng ta biết được đữ liệu cảu Bảng điều khiến năng lượng mặt trời vó hoạt động bình thường và hiệu quả hay không Giả sử trong trường hợp có quá nhiều bụi trên Bảng điều khiển năng lượng mặt trời hay Acquy không thể lưu trữ năng lượng mặt trời đúng cách và hệ thong có bát kỳ lõi nào khác, hệ thống sẽ cho chung ta doc két qua về thiết bị giám sát Qua đó chúng ta sẽ đưa ra phương án để giải quyết các vấn đề đó Hệ thống tự động này có thể chạy và được giám sát từ mọi nơi trên thế giới bằng cách sử dụng internet Hệ thống tự động này có thể chạy và được giám sát tự mọi nơi trên thế giới bằng internert Hệ thống tự động này có thê chạy và được Bảng điều khiển năng lượng mặt trời bằng cách sử dụng IoT, nó sẽ liên tực tải đữ liệu theo thời gian thực vả đưa lên mạng Internet

2 Internet of Thing(internet van vat, IoT): Là một khái niệm khá phố biến trong những năm gần đây Nhiều người cho rằng khái niệm này ra đời cùng lúc với sự xuất hiện của mạng Internet Ngày hay, IoT được dung dé chỉ mọi thiết bị có khả năng kết nối với Internet Một vài ví dụ về khả năng ứng dụng IoT bao gồm đồ gia dụng, thiết bị điện tử đeo trên người, thậm chí có trong cả lắp đặt máy bay Những vật dụng này có thê tích hợp một sô cảm biến và những thứ khác mà chúng tôi có thê kết nối với internet Dan dân, IoT đã đạt được các cảm biến mạng cảm biến không dây khác nhay GSM và GPRS Wi-Fi, bộ vi điều khiến và bộ vi xử lý khác, v.v Bằng các sự dụng internet vạn vật, chúng tôi phải đảm vào rằng hệ thống đủ an toàn Chúng ta phải đảm bảo tính bảo mật của hệ thông loT nếu không nó có thê bị người khác kiêm soát và có thê gây hại cho hệ thống của mình tự mọi nơi trên thể giới và nó sẽ cung cấp cho chúng ta khả năng đọc theo thời gian thực về những gì đang xảy ra với hệ thống của chúng ta

Nếu chúng ta có thê duy trì hệ thông bảo mật và hệ thống mà chúng ta muốn tích hợp với internet van cat thi cuộc sống sẽ đễ dàng hơn vì thê giới ngày càng phụ thuộc

vào công nghệ, vì vậy chúng ta cũng nên cập nhật hệ thong của mình và kết nối internet

vạn vật để bạn có thê là một hệ thong thông minh hơn cho chính chúng ta 3 Liteature survey:

[1] Hệ thống điều khiến và giám sát trực tuyến các nguồn năng lượng tái tạo phân tán có thể được thực hiện trên nền tảng Android và các nên tảng khác Phương pháp thựuc sự sử dụng nén tang Bluetooth trên giao diện Bluetooth của các thiết bị khác nhau như điện thoại di động, máy tính xách tay và mô-dun Bluetooth trên máy tính đê bàn, thực sự tạo ra liên kết giao tiếp đề trao đôi đữ liệu giữa phần cứng và bộ điều hòa nguồn

[21 Có nhiều phương pháp khác nhau để giám sát hệ thông Sản xuất năng lượng tái tạo Các mô-đun giao tiếp thường được sử dụng như mô-đdun giao tiếp Bluetooth và mô- đun Wi-Fi thực sự giúp chai sẻ đữ liệu thời gian được đọc từ phần cứng của hệ thống

[3] Phát triển hệ thống giám sát qáu trình sản xuất năng lượng tái tạo được cầu thành với một tầm pin mặt trời đo dòng điện và điện áp của từng nguồn đáng tin cậy, các giá trị liên quan được đo băng các thiết bị đo và cảm biến, chúng được xử lý bởi Arduino

hoặc các bô vi xử ly khác Nó được truyền qua mé- dun Wi-Fi dén mét nén tảng trực

tuyến Chúng cũng có thê được giám sát thông qua máy tính cá nhân và có thê được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu hoặc có thê giám sát trong thời gian thực

[4] Có nhiều hệ thống khác nhau như Bảng điều khiển năng lượng mặt trời, một số

người cũng cô gang tạo ra một hệ thông giám sát cho các côi xay 210 cung la nguồn

năng lượng tái tạo Những chiếc cối xay gió này cũng được điều khiến bởi IoT Hệ thống giám sát này thực sự giúp chúng ta giám sát việc truyền dữ liệu theo thời gian thực và cũng xác minh xem có bất kỳ vấn đề hoặc sự cô nào với hệ thông hay không Chúng tôi thực sự có thé trong hệ thống bằng cách đồng bộ hóa phần cứng và phần mêm

Hình 1.1 Sơ đồ khối hệ thông giám sát điện năng lượng mặt trời sử dung loT

A Khai niệm về hệ thống đã xây dựng:

Trong hệ thống đã xây dựng, chúng ra có thé thay rằng có một tắm pin năng lượng mặt trời sẽ hâp thu năng lượng mặt trời và chuyên năng lượng đó thành điện năng và điện năng được sản xuất ra được lưu trữ trong Acquy hoặc pin sạc Và sẽ có kết nối giữa Soler Panel và pin sạc băng kết nói của 2 cảm biến

Điều ta mức độ dự trữ năng lượng ta sử dụng cảm biến điện áp và cảm biến dòng điện Ly do chung ta su dung cam biến điện áp và cảm biến dòng điện là tâm pin năng lượng mặt trời chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện năng và chúng ta muốn biết nó tạo ra bao nhiêu điện áp cũng như dòng điện nó tạo ra và lưu trữ nó trong pin sạc Khi đó cảm biến sẽ được găn hoặc kết nối với Arduino Uno và cũng sẽ có một mô-đun

Wi-Ei được kết nối với Arduino Uno Việc đọc cảm biến điện á áp và dòng điện sẽ được

bo mạch Arduino xử lý và sau đó thông qua mô-đun Wi-Fi, chúng ta sẽ truyền đữ liệu thời gian là điện áp và dòng điện Chúng ta sẽ sử dụng thingspeak dé lay dữ liệu từ mô- dun Wi-Fi và hiển thị biéu dé trên phần đọc được truyền từ hệ thống được để xuất Thingspeak là một nền tảng được sử dụng đề truyền đữ liệu theo thời gian thực và chúng ta sẽ truy cập đữ liệu từ mọi nơi bằng cách sử dụng internet và ta có thé su dung bat ky loại thiết bị nào như máy tính sách tay hay smartphone v.v

B Các linh kiện cho mô hình: e Pin năng lượng mặt trời (cỡ nhỏ)

e Arduino Uno

© ESP8266 (mé-dun Wi-Fi)

e Cam bién dién ap:

Các giai đoạn khác nhau của mạch mô phỏng:

Solar bla | ; : — Lot

nD YD #7

ww TheEngrneernnge)

5 Nguyén ly hoat dong cua mach: M6 ta mach: Chúng ta sử dụng phần mềm Proteus Professional, chủ yếu sử dụng cho thiết kế và mô phỏng mạch ảo Trong Proteus, chúng ta có thê nhập các tệp thư viện bồ sung cho các thành phân cụ thể Ta nhập thư viện bảng điều khiển năng lượng mặt trời và thư vién Arduino Uno

Kết nỗi: 1 Chân 2, 3, 4, 5 của Arduino kết nối tương ứng với chân 14, 13, 12, I1 của LCD thực ra là chân dữ liệu 7, 6, 5, 4

2 Chân 10, 11 của Arduino được kết nỗi tương ứng với chân 6, 4 của LCD, đây là chê độ tín hiệu (RS) và kích hoạt (E)

3 Chân A0 của Arduino (dau vào tương tự) được kết nối với chân 7 cua ACS712, đây là đầu ra tương tự của ACS712

4 Chan 8 của ACS712 được kết nối với chân DC 5V và chân 5 nối đất 3 Cực dương của Bảng điều khién năng lượng mặt trời được kết nôi với cực dương

của Potentiometer và Cực âm của bảng điều khiên năng lượng mặt trời được kết nôi với

một đâu của động cơ DC 6, Đầu kia của động cơ DC được kết nối với chân 3 / 4 (IP-) của ACS712 va chan 1⁄2 của ACS712 (IP+) được kết nội với phân Biên trở của chiết áp và đâu cuôi của chiết ap noi dat

7 Chan I (VSS) của LCD được kết nối với chân 2 (VDD) DC 5V, và chân 5 (RW) cả hai đều nỗi đất

Mô tả hoạt động: Bảng điều khiên năng lượng mặt trời 12V cung cấp điện qua chiết áp tới cảm biến dòng điện ASC712, cảm biến dòng điện ghi lại giá trị hiện tại trong pham vi 0-1024 (giá trị tương tự) Cảm biến dòng điện ACS712 được kết nối với nguon DC 5V bồ sung Phần quan trọng nhất là phân tính toán Chúng ta biết cảm biến dòng ACS712 là khi không có dòng điện qua chân hoạt động với DC 5V, IP+ và IP- của cảm

biến dòng thì điện dp tai Vout cua ACS712 là 2.5V Điều này có nghĩa là chúng ta cần

trừ 2.5V khỏi điện áp đo được ở chân analog AO cua Arduino

6 Két néi IoT:

Thiét lap ThingSpeak:

Tao tai khoan moi trén ThingSpeak

L)ThingSpeak > = “

a ewan harg nest ie Charnes mney afl thee dats than ø Tieng2g>esk sgpsắc.ivse tallecra fart chore rrccctes

chanret Deter the ners dese reson jocetter Ua extent erat taps t> cere ptaye your

Pet? tr Lương a dened

© Cnseret Game ƒ v2 deren came be the Teegiqned (hereet

Fett 3 Soe Reamer a

© Description: friar odmcryore ut the NWinghwese cfaassdl

aad Low terme ewer ® © PoldB: Clmb the thay to øn494 day S94 set verter s buảd rang Cách TAeagAeese

tương g4 can ưng sói 32 8 Đeđa

reid S + _XMưadiB Enver brhewrunen 20x41 C92905) 4614, 0904600 2⁄0, OAL or COW dine

«© Tiew Írfet beyestth (hái biet fy he Cherret Semana tags wih cieremes Fetd © Lone to Rermeras Site |! vvx, V959 1 6994/16 (l4 (229093: 9432216926: 263361 362

ThogSpese charvvei, spmncfy tìm t/E Feiss 7 + Drew Channel Location

+ LAN: Sgm+ 1; (54 (41125 penton toh ert thegyeen Fer ener 75g

Ga latueie số thế tây rế Lussdbne lí 31.3012

Sew) tha lrrgrsafs praussr it thee rrad amgrens Fx: perrgse, c®g Metadata lvngt»4e of thecity of Landon 4 O17

~ SQLS ihe ehevetnes Cnainn raters Fat exmrute, re meseton ot v4 ety of Lowden 8 9 (92

sober peovettrac bing Petwme Wee Public View «Channel hertingy Sung APWey Datwsrpm+/fapert

Dữ liệu biêu đô mà ta cần theo dõi

Fee many Hong mat trot Aim nang hong mar tro:

foe mang hwong mat tor Ain nang heang mar tro

Arduino code để theo đõi pin năng lượng mặt trời bằng ESP8266

#incLude #incLude #incLude #incLude #incLude

<stdint.h> “ThingSpeak.h” <WiFi.h> <stdio.h>

<stdlib.h> ⁄⁄ định nghĩa WiF+ SSTD & PhD cho đường tên

#define WLAN SSID "xxxx” #define WLAN PASS "“XXXXXXXXXX™

#define NUMSAMPLES 5

int curr_ int volt_

sampLes[NUMSAMPLES]; sampLes[NUMSAMPLES]; int temp_sampLes[NUMSAMPLES]; ứng dụng khách MiF+CLient;

⁄/ điện trở ở 25 độ C

#define THERMTSTORNOMINAL 100090

thingSpeakAddress ”XXXXXXXXX” channeLTD xxxxx

writeFeedAPIKey “XXXXXXX” readFeedAPIKey ”XXXXXXX” readFieLdAPIKey ”XxXXXXXX” readStatusAPIKey ”xXxXXXXX”

void setup() { ⁄⁄ nhập mã thiết Lập của bạn vào đây , để chạy một Lần: ⁄⁄ đặt cổng nối tiếp Là 115200

SertaL begin(115296);

WiFi.mode(WIFI_STA) ; ThingSpeak.begin(mdy khdch); // Khoi tao ThingSpeak

⁄⁄ việc cần Làm: tạo tác vụ đọc mã pin để Lấy dòng điện & điện úp, tính toán côn

g suất và nhiệt độ của tấm pin mặt trời xTaskCreate(

wifi_task, /* Task function */

"wift_task", /* String with name of tdc vu.*/

1024 * 2, /* Kich thước ngăn xếp theo byte */

NULL, /* Tham số được truyền Làm đầu vào của tác vu */ 5, /⁄* Múc độ ưu tiên của tác vụ *⁄

NULL); /* Xử Lý tác vụ *⁄

SertaL.print( "Đọc dữ Liệu ");

i

vòng tặp vô hiệu () { ⁄⁄ đặt mã chính của bạn ở đây, để chạy Lặp Lại:

int 1=0;

float nang Luong mat troi_curr_adc_val = 0; néi nang Luong mat troi_volt_adc_val = 6; for (t = 0; @ < NUMSAMPLES; i++) {

curr_sampLles[i] = anaLogRead(curr_øn_ pin); volt_sampLes[i] = analogRead(volt_an_pin); temp_sampLes[i] = anaLogRead(ntc_temp_an_pin); cham tré (10);

i

⁄⁄ tính trung bình tất cả các mẫu float curr_avg = 9;

phao volt_avg = 9;

float temp_avg = 9; for (t = 0; @ < NUMSAMPLES; i++) {

curr_avg += curr_sampLles[i]; volt_avg += volt_samplesf[i]; temp_avg += temp_sampLles[i];

i curr_avg /= SO MAU; voLt_avg /= SỐ MẪU;

temp_avg /= SO MAU;

//Serial.print("GIA TRI ADC = "); ⁄⁄SertaL.printLn(ADC_VALUE); ⁄⁄ chuyển đổi giá trị qdc thành điện áp để nhận Dòng điện & Điện áp thực tế ƒLoat năng tượng mặt trời curr = (curr_œavg * 3.3) / (4095);

ƒLoat năng Luong mat troi_volt = (volt_avg * 3.3) / (4095); ⁄⁄ bằng cách sử dụng một bộ chia điện áp, chúng tôi giảm điện áp thực tế ⁄⁄ vì Lý do đó, chúng tôi nhân 6 với điện áp trung bình để có được điện úp thực tế cua tam pin mặt trời

năng Lượng mặt trời *= 6;

⁄⁄ chuyển giá trị thành điện trở

temp_avg = 4095 / temp_avg - 1; temp_avg = SERIESRESISTOR / temp_avg;

⁄/SeriaL.print( "Điện trở nhiệt "); ⁄⁄ Nối tiếp.printLn(temp_avg); phao nổi;

steinhart = temp_avg / THERMISTORNOMINAL; // (R/Ro) steinhart = Log(steinhart); // Ln(R/Ro)

steinhart /= BCOEFFICIENT; // 1/B * Ln(R/Ro)

steinhart += 1.@ / (TEMPERATURENOMINAL + 273.15); // + (1/To)

steinhart = 1.0 / steinhart; // Đảo ngược steinhart -= 273.15; /⁄ chuyển nhiệt độ tuyệt đối sang C delay(1000);

dém ++; Serial.print("."); néu (dém >= 15 ) {

đếm = 0; Nối tiếp.printtn(”

—======—=—=—=—=

SeriaL.print( "Điện áp mặt trời = ");

SertaL.printLn(sotar_voLt); SertaL.print( "Dòng năng Lượng mặt trời = "); SertaL.printLn(sotar_curr);

nổi năng Lượng mặt trời watt = năng Lượng mặt trời voLt * năng Lượ ng mặt troi_curr;

ThingSpeak.setField(1, solar_volt); ThingSpeak

ThingSpeak.setField(3, năng Lượng mặt trời watt); ThingSpeak.setField(4, Steinhart);

// ght vao kénh ThingSpeak int x = ThingSpeak.writeFields(channelID, writeFeedAPIKey) ; if (x == 200) f{

SeriaL.printLn( "Cập nhật kênh thành công ”);

i

else { Serial.println("Su cố khi cập nhật kênh Mã Lỗi HTTP " + String(x)

}

} other {

SeriaL.prtntLn(”\P\HÊffHHHHHHHHHHHHHHHHHHH-HH-HHH-H-HHH-HHH- HE HHHHHHHHHAEHHE " ) 5

")5 Serial.println("Khéng thể cập nhật dữ Liệu Lên máy chủ thingSpeak

SeriaL.printLn(“MiFi khong ket noi ");

HHHHHHHHHHE \r\n") 5

}

SeriaL.print( "Đọc dữ Liệu ");

i i

void wifit_task( while (1) {

trong khi (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {

WiFi begin(WLAN_SSID, WLAN PASS); // Két néi voi mang WPA/WPA2 Th

nếu sử dụng mạng mở hoặc mạng WEP Serial.print(".");

i

SeriaL.printLn("\nĐã kết nối "); SeriaL.printLn();

SeriaL.printLn( "Đã kết nối WiFi"); SeriaL.printLn( "Địa chi IP: "); Serial.println(wiFi.localIP());

ee ang leony mat trot oe rời