Điều khiển thiết bị điện qua mạng

-1- BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - VŨ DUY HƯNG ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN QUA MẠNG CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS LÊ VĂN DOANH HÀ NỘI - 2009 -2- LỜI CAM ĐOAN Tôi Vũ Duy Hưng học viên lớp cao học Thiết bị điện – điện tử niên khoá 2007-2009 Sau hai năm học tập nghiên cứu, giúp đỡ thầy cô giáo đặc biệt PGS.TS Lê Văn Doanh, thầy giáo hướng dẫn tốt nghiệp tôi, đến cuối chặng đường để kết thúc khoá học thạc sỹ Tôi định chọn đề tài tốt nghiệp là: "Điều khiển thiết bị điện qua mạng" Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu nhân hướng dẫn PGS.TS Lê Văn Doanh tham khảo tài liệu liệt kê Tơi khơng chép cơng trình nhân khác hình thức Nếu có tơi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm Người cam đoan Vũ Duy Hưng -3- MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG CÔNG NGHIỆP 1.1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG CÔNG NGHIỆP 1.2 MẠNG CÔNG NGHIỆP SIEMENS 17 1.2.1 Mạng ETHERNET công nghiệp 18 1.2.2 Mạng PROFIBUS 25 1.2.3 Mạng AS-I 29 CHƯƠNG II: ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG 32 2.1 KHÁI QUÁT VỀ HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG TẠI CÁC ĐÔ THỊ VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT TRUNG TÂM 32 2.1.1 Hiện trạng Hệ thống chiếu sáng đô thị 32 2.1.2 So sánh ưu nhược điểm mơ hình 37 2.2 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT TRUNG TÂM ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TRUYỀN THÔNG QUA MẠNG GSM/GPRS 41 2.2.1 Giới thiệu chung hệ thống điều khiển & giám sát chiếu sáng đô thị, sử dụng công nghệ truyền thông qua mạng không dây GSM/GPRS 41 2.2.2 Nguyên lý điều khiển giám sát Hệ thống : 43 2.2.3 Các tính chi tiết Hệ thống điều khiển giám sát đô thị : 44 2.2.4 Lắp đặt thiết bị cho trung tâm điều khiển giám sát Hệ thống chiếu sáng 48 -4- CHƯƠNG III: THỰC HÀNH ĐIỀU KHIỂN VẬN HÀNH CÁC THIẾT BỊ TRÊN PHẦN MỀM CHO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT ĐÔ THỊ 50 3.1 CÀI ĐẶT, CẤU HÌNH HỆ THỐNG 50 3.1.1 Yêu cầu tối thiểu máy tính giám sát 50 3.1.2 Cài đặt cấu hình sở liệu hệ thống 50 3.1.3 Cài đặt cấu hình phần mềm STREETLIGHT CLIENT 57 3.2 ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT CHO TỦ ĐIỀU KHIỂN CHIẾU SÁNG 58 3.2.1 Giới thiệu chung 58 3.2.2 Điều khiển trực tiếp 64 3.2.3 Đặt lại thời gian đóng cắt tự động 66 3.2.4 Đặt lại thông số cảnh báo 68 3.2.5 Đọc giữ liệu giám sát 70 3.3 BÁO CÁO & PHÂN TÍCH DỮ LIỆU 71 3.3.1 Tạo báo cáo thống kê 71 3.3.2 Phân tích vẽ đồ thị 73 KẾT LUẬN 78 -5- DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT -6- MỞ ĐẦU Ngày với phát triển nhanh chóng khoa học kỹ thuật công nghệ giới, Việt Nam ngày hội nhập với kinh tế giới tiếp nhận thành tựu khoa học công nghệ Đây yêu cầu thách thức đòi hỏi đội ngũ nhà khoa học kỹ thuật công nhân nước phải không ngừng học tập để tiếp cận làm chủ công nghệ tiên tiến giới Sau năm đào tạo thạc sỹ tạo trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, giao đề tài luận văn tốt nghiệp “Điều khiển thiết bị điện qua mạng ” Việc chọn đề tài điều khiển thiết bị điện để làm luận văn giúp tơi có điều kiện tìm hiểu sâu lĩnh vực điều khiển, cập nhật kiến thức để nâng cao khả chun mơn Luận văn gồm có chương: Chương I : Tổng quan mạng công nghiệp Chương II : Điều khiển giám sát hệ thống chiếu sáng Chương III : Thực hành điều khiển vận hành thiết bị phần mềm cho hệ thống điều khiển giám sát thị Đề tài hồnh thành, ngồi nỗ lực thân cịn có bảo, giúp đỡ động viên thầy cô giáo, gia đình, bạn bè đồng nghiệp Tơi xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến PGS-TS Lê Văn Doanh , người ln quan tâm động viên, khích lệ tận tình hướng dẫn tơi suốt q trình thực luận văn Các vấn đề đề cập đến luận văn chắn không tránh khỏi thiếu sót, tơi mong nhận ý kiến đóng góp từ thầy giáo bạn đồng nghiệp Xin trân trọng cảm ơn! Hà nội, ngày 29 tháng 10 năm 2009 Tác giả Vũ Duy Hưng -7- CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG CÔNG NGHIỆP 1.1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG CÔNG NGHIỆP Hệ thống điều khiển phân bố dùng rộng rãi sản xuất tự động hố q trình Một hệ thống điều khiển phức tạp chia nhỏ thành nhiều hệ thống nhỏ hơn, liên lạc trao đổi thông tin với Hệ thống điều khiển phân bố có ưu điểm: • Khởi động độc lập đồng thời phần hệ thống • Chương trình nhỏ rõ ràng • Xử lý song song • Thời gian tác động ngắn • Giảm tải cho xử lý • Hệ thống hoạt động hệ trục trặc Các phần tử hệ thống nối với qua mạng cục LAN (Local Area Network) hay mạng công nghiệp khác Mạng bao gồm: • Hạ tầng mạng: mơi trường vật lý truyền tin, phần tử kết nối kỹ thuật truyền • Giao thức dịch vụ dùng để truyền liệu • Các module kết nối máy tính hay PLC với mạng Trong mạng diễn trình trao đổi liệu hai thiết bị gọi Trạm Trạm máy tính, PLC, hình điều khiển OP (Operator Panel)… Mạng kết hợp tất cần thiết để tạo nên truyền thông với giao thức Mạng kết nối mạng loại hay khác loại -8- Các trạm kết nối với qua đường truyền vật lý theo cấu trúc mạng, trạm nút mạng Mạng đơn giản gồm hai nút gọi cấu trúc điểm điểm Với nhiều trạm, cấu trúc đơn giản cấu trúc tuyến (còn gọi đường) Trong cấu trúc này, thời điểm có trạm phép truyền, trạm khác nhận -9- Khi tuyến nối hai đầu cuối với ta có cấu trúc vịng, nút dùng làm lặp lại để tăng khoảng cách truyền Cấu trúc có ghép trung tâm, ghép trạm với Cấu trúc gồm nhiều cấu trúc đường ghép với qua ghép - 10 - Mạng phân loại theo khoảng cách địa lý đặt trạm Mạng LAN có khoảng cách trạm nhỏ 5km mạng bố trí phạm vi tồ nhà, trường học, sở; mạng MAN (Metropolitan area network, mạng thị):< 25km bố trí phạm vi thị WAN (wide area network, mạng diện rộng) >25km Sự phân chia tương đối Môi trường vật lý truyền thông đa dạng, tuỳ thuộc chiều dài mạng, an tồn tin cậy vận tốc truyền • Dây đơi khơng xoắn , khơng bọc giáp • Dây đơi xoắn , khơng bọc giáp • Dây đơi xoắn, bọc giáp • Cáp đồng trục • Sợi quang • Khơng dây Truy cập mạng: • Kỹ thuật truy cập mạng đơn giản chủ tớ, trạm chủ gửi thông tin đến trạm tớ lệnh trạm tớ gửi trả lại thông tin, trạm tớ liên lạc trực tiếp với - 64 - 3.2.2 Điều khiển trực tiếp Để điều khển trực tiếp tủ điều khiển vào giao diện hình giám sát sau chọn tủ điều khiển cần gửi lệnh điều khiển trực tiếp từ “Danh sách tủ điều khiển” Trong mục trạng thái cập nhật, ấn vào nút bấm tương ứng với lệnh đóng hay cắt bạn muốn  Một thông báo xuất yêu cầu bạn xác nhận lại, ấn vào Yes bạn chắn muốn thực lệnh - 65 -  Thông báo hỏi bạn có muốn theo dõi q trình xử lý lệnh vừa gửi? Ứng dụng quản lý lệnh mở bạn chọn Yes  Khi muốn gửi lệnh đóng cắt trực tiếp khơng cho tủ đơn lẻ mà cho loạt nhiều tủ lúc Các bước thực sau: o Quay hình Control Panel, chọn vào nhóm “Giám sát – Điều khiển” o Tiếp tục chọn “Đóng/Cắt nhiều tủ” - 66 -  Giao diện sau xuất : Chọn chế độ đóng cắt (Lệnh đóng cắt cần gửi) Chọn tủ điều khiển cần gửi lệnh Danh sách tủ điều khiển có hệ thống Danh sách tủ điều khiển gửi lệnh 3.2.3 Đặt lại thời gian đóng cắt tự động Để đặt lại thời gian đóng cắt tự động cho tủ điều khiển, giao diện giám sát điều khiển chọn tủ cần gửi lệnh - 67 - Trong mục chế độ tự động cài đặt, bạn ấn vào nút “Đặt lại”  Một thông báo xuất yêu cầu bạn xác nhận thông tin chắn muốn đặt lại chế độ đóng/ cắt cho tủ điều khiển Ấn vào Yes bạn đồng ý tiếp tục  Một cửa sổ xuất u cầu bạn nhập thơng tin chế độ đóng cắt tự động cho tủ điều khiển ứng với lần chuyển chế độ tự động, thơng tin cho lần bao gồm: Thời gian chuyển chế độ; chế độ; thời gian cập nhật trạng thái chế độ - 68 - 3.2.4 Đặt lại thông số cảnh báo Để đặt lại thông số cảnh báo cho tủ điều khiển, giao diện giám sát điều khiển chọn tủ cần đặt lại thông số cảnh báo - 69 - Trong mục Các thông số cảnh báo cài đặt, bạn ấn vào nút “Đặt lại”  Một cửa sổ xuất có phần:  Bạn chọn tủ điều khiển cần đặt lại cảnh báo bên mục Chọn tủ điều khiển, chọn tất tủ chọn vài tủ lấy từ danh sách  Phần bên phải cho phép bạn nhập vào thơng số hoạt động bình thường tủ điều khiển - 70 - 3.2.5 Đọc giữ liệu giám sát  Dữ liệu giám sát tủ điều khiển thường xuyên gửi theo chu kì bạn đặt (ở phần trên), nhiên bạn yêu cầu đọc liệu giám sát qua bước 2: Chọn tủ điều khiển  Ấn vào nút cập nhật Dữ liệu giám sát tủ điều khiển cịn lưu thẻ nhớ tủ, đọc lúc qua bước 1,2 3: Chọn tủ điều khiển Ấn nút “Đọc thẻ nhớ” công cụ xác nhận gửi lệnh đọc thẻ nhớ - 71 - Chọn ngày cần đọc nhấn nút đồng ý 3.3 BÁO CÁO & PHÂN TÍCH DỮ LIỆU 3.3.1 Tạo báo cáo thống kê Để truy xuất liệu tạo báo cáo, bạn quay lại giao diện Control Panel ứng dụng, Back hình ngồi cùng, chọn nút “Lập cáo cáo”  Màn hình xem xuất báo cáo xuất hiện, bạn nhập vào thông tin: Tủ cần lập báo cáo Thời điểm bắt đầu kết thúc đọc liệu Kiểu liệu báo cáo - 72 - Lượng liệu lấy (