Chương 5 Thiết kế, phát triển hệ thống và kết quả thử nghiệm
5.2 Thiết kế chi tiết
5.2.3 Cổng đo DI (các cổng cắm thiết bị đo)
Các đầu đo mà hệ thống sử dụng là đầu đo số. Các đầu đo này thực hiện việc đo các thông số về môi trường, điện áp, tần số … rồi gửi về bộ vi xử lý, bộ vi xử lý thực hiện việc đọc các dữ liệu này và quy đổi ra giá trị thực tế và gửi về trung tâm. Ngoài việc đo chính xác các tham số, bộ vi xử lý còn có chức năng tự động gửi tức thời các sự kiện cảnh báo/xoá cảnh báo lên trung tâm khi nó nhận thấy các giá trị đo
được thay đổi qua các mức ngưỡng đặt trước. Việc thiết lập các thông tin cảnh báo cho cổng đo DI gồm có các bước sau:
- Thiết lập điều kiện cảnh báo. Có 4 điều kiện cảnh báo đối với cổng đo DI o Upper: cảnh báo xảy ra khi giá trị đo được vượt quá một ngưỡng đặt trước o Lower: cảnh báo xảy ra khi giá trị đo được sụt xuống dưới một ngưỡng đặt
trước
o Inband: cảnh báo xảy ra khi giá trị đo được nằm trong 1 dải đặt trước o OutBand: cảnh báo xảy ra khi giá trị đo được nằm ngoài 1 dải đặt trước - Thiết lập ngưỡng cảnh báo cho từng điều kiện. Đây là giá trị ngưỡng chính xác
mà bộ vi xử lý sẽ thực hiện việc so sánh đối với mỗi điều kiện cảnh báo
- Thiết lập độ rộng biên cảnh báo: Trên thực tế, nếu chỉ có duy nhất 1 mức ngưỡng cảnh báo chính xác để bộ vi xử lý so sánh thì sẽ có thể xảy ra tình huống giá trị đo được sẽ dao động liên tục với biên độ nhỏ xung quanh mức ngưỡng, lúc đó sẽ làm cho bộ vi xử lý liên tục gửi thông tin cảnh báo/xoá cảnh báo lên trung tâm. Để khắc phục vấn đề này, mức ngưỡng cảnh báo để bộ vi xử lý thực hiện so sánh sẽ được mở rộng thêm về cả 2 phía một đại lượng là biên cảnh báo B. Khi có biên cảnh báo B, các điều kiện cảnh báo sẽ được mô tả chính xác như sau:
o Upper:
Cảnh báo xảy ra khi giá trị đo được > NCB + B
Xoá cảnh báo khi giá trị đo được < NCB – B o Lower:
Cảnh báo xảy ra khi giá trị đo được > NCB + B
Xoá cảnh báo khi giá trị đo được < NCB – B o InBand:
Cảnh báo xảy ra khi giá trị đo được > NCB - B và < NCB + B
Xoá cảnh báo khi giá trị đo được < NCB - B hoặc > NCB + B o OutBand:
Cảnh báo xảy ra khi giá trị đo được < NCB - B hoặc > NCB + B
Xoá cảnh báo khi giá trị đo được > NCB - B và < NCB + B
- Thiết lập cấp cảnh báo (màu cảnh báo) cho cổng đo DI. Cũng tương tự như cổng cảnh báo DI, người sử dụng có thể gán màu cảnh báo vàng, cam, hoặc đỏ cho từng cổng đo DI tuỳ theo mức quan trọng. Khi một cổng đo DI có sự thay đổi về trạng thái (từ cảnh báo sang xoá cảnh báo hay ngược lại), bộ vi xử lý sẽ gửi tức thời sự kiện này lên trung tâm, gồm các thông tin:
o Thời gian xảy ra sự kiện o Chỉ số cổng DI
o Trạng thái cổng DI (cảnh báo hay xoá cảnh báo) o Giá trị chính xác đo được tại thời điểm xảy ra sự kiện
Phần mềm quản lý sẽ bắt lấy sự kiện này và thực hiện chuyển thông tin đến người sử dụng dưới các hình thức như: màu sắc, loa, còi, SMS, …
5.2.3.1 Cổng điều khiển DO
Vì cổng DO là cổng ra để bộ vi xử lý điều khiển các thiết bị mà không phải để gửi các cảnh báo lên trung tâm nên sẽ không cần thiết phải phân ra thành nhiều màu sắc khác nhau mà chỉ cần 2 màu tương ứng với 2 trạng thái ON hay OFF của cổng.
- Trạng thái ON sẽ có màu xanh lá cây
- Trạng thái OFF sẽ có màu nguyên bản (không màu)
Khi một cổng DO có sự thay đổi về trạng thái (từ ON sang OFF hay ngược lại), bộ vi xử lý sẽ gửi tức thời sự kiện này lên trung tâm, gồm các thông tin:
- Thời gian xảy ra sự kiện
- Chỉ số cổng DO
- Giá trị cổng DO (ON hay OFF)
Phần mềm quản lý sẽ bắt lấy sự kiện này và thực hiện chuyển thông tin đến người sử dụng dưới các hình thức như: màu sắc, loa, còi, SMS ...
5.2.3.1.1 Điều khiển từ xa cho 1 cổng DO
Chương trình cho phép người sử dụng thực hiện việc gửi lệnh điều khiển ON hay OFF từ trung tâm đến bộ vi xử lý để thực hiện điều khiển đối với cổng DO.
- Khi nhận lệnh điều khiển ON: Bộ vi xử lý sẽ chuyển trạng thái của cổng DO lên ON. Nếu trước đó, trạng thái cổng vẫn đang là ON thì bộ vi xử lý sẽ bỏ qua lệnh này
- Khi nhận lệnh điều khiển OFF: Bộ vi xử lý sẽ chuyển trạng thái của cổng DO xuống OFF. Nếu trước đó, trạng thái cổng vẫn đang là OFF thì bộ vi xử lý sẽ bỏ qua lệnh này
Đối với một số thiết bị, máy móc chấp nhận các tín hiệu vào điều khiển dạng xung, ví dụ như máy phát, xung Preheat có độ rộng 10s, xung khởi động START có độ rộng 2s, chương trình cho phép người sử dụng định nghĩa được cổng DO có dạng xung và đặt được độ rộng xung là một số nguyên lần của 100ms. Khi người sử dụng gửi một tín hiệu điều khiển ON đến 1 cổng DO dạng xung, bộ vi xử lý sẽ thực hiện chuyển trạng thái của cổng lên ON như thường lệ, chỉ có điều thêm là bộ vi xử lý sẽ tự động điều khiển cổng này OFF xuống sau một khoảng thời gian bằng độ rộng xung đã thiết lập mà không cần người sử dụng gửi lệnh OFF từ trung tâm nữa.
5.2.3.1.2 Điều khiển từ xa tổ hợp đến nhiều cổng DO
Với một số thiết bị điều khiển đơn giản như đèn điện, còi báo động, điều hoà, bộ vi xử lý chỉ cần sử dụng 1 cổng DO để kết nối đến thiết bị là có thể điều khiển được, nhưng với một số thiết bị phức tạp hơn như máy phát, cần kết nối đến nhiều cổng DO (ví dụ: 1 cổng DO cho tín hiệu Preheat, 1 cổng DO cho tín hiệu RUN/STOP và 1 cổng DO cho tín hiệu START). Khi đó, để điều khiển vận hành được thiết bị, bộ
vi xử lý cần phải gửi các tín hiệu điều khiển này đến thiết bị theo cả một quy trình do nhà sản xuất đưa ra chứ không phải chỉ là ON hay OFF một cổng DO duy nhất.
Việc gửi các tín hiệu điều khiển DO đến thiết bị theo 1 quy trình đã thiết lập trước, có thể kèm theo các điều kiện về trễ và kết hợp kiểm tra thêm các điều kiện từ các cổng cảnh báo DI, cổng đo DI hay DO khác của bộ vi xử lý được gọi là chức năng
"Điều khiển tổ hợp". Khi một nhóm điều khiển tổ hợp đã được thiết lập, người sử dụng chỉ cần gửi một lệnh điều khiển duy nhất đến bộ vi xử lý, bộ vi xử lý sẽ tự động phát ra các tín hiệu điều khiển DO khác (có trong nhóm) theo đúng quy trình đã thiết lập.
Việc thiết lập quy trình điều khiển tổ hợp được hỗ trợ hoàn toàn bởi chức năng
"điều khiển tự động theo lưu đồ". Chức năng điều khiển tự động theo lưu đồ đặt trước, đây là chức năng rất quan trọng của hệ thống, để ứng xử các tình huống các khẩn cấp và tức thời của hệ thống.
- Hệ thống thiết lập trước các quy luật điều khiển tự động cho trạm theo tình huống, sự kiện từ tất cả các cổng vào/ra của bộ vi xử lý kèm theo thời gian trễ.
- Hệ thống thiết lập trước các quy trình điều khiển tổ hợp.
Như đã mô tả ở trên, tất cả các cổng vào/ra của bộ vi xử lý nhìn chung sẽ có 2 trạng thái:
- Cổng cảnh báo DI, cổng đo DI: có 2 trạng thái là cảnh báo và xoá cảnh báo - Cổng DO: có 2 trạng thái là ON và OFF
Toàn bộ các quy luật điều khiển tự động cho trạm và các quy trình điều khiển tổ hợp của bộ vi xử lý sẽ được xây dựng căn cứ vào các trạng thái này từ các cổng, kèm theo các khoảng thời gian trễ cho mỗi trạng thái, và có thể kèm theo các khoảng thời gian thực trong ngày mà các trạng thái này cần được xét đến.
5.2.3.2 Chức năng đo và cảnh báo
- Hệ thống cho phép giám sát tức thời tất cả các thông tin của trạm đầu xa
Đo đạc chính xác giá trị các thông số môi trường phòng máy: Nhiệt độ, độ ẩm
Đo đạc chính xác giá trị các thông số điện của trạm : Điện áp AC/DC tần số máy phát
Cảnh báo khi các tham số về môi trường không nằm trong giải cho phép
Các cảnh báo môi trường : Cảnh báo quá nhiệt, cảnh báo ngập nước
Cảnh báo sự cố điện : Mất pha, quá áp, sụt áp
Cảnh báo cháy nổ : Có khói, có lửa, nhiệt độ gia tăng đột ngột
Các cảnh báo đột nhập : Cửa mở, có chuyển động trong phòng, kính vỡ
Trạng thái của từng điều hòa: Trạng thái bật/tắt, chảy nước
Tình trạng của máy phát: Trạng thái bật/tắt
- Cho phép giám sát tức thời trạng thái của các tín hiệu điều khiển để điều khiển các thiết bị như máy phát, ATS, điều hòa, còi báo ,..Trên màn hình giám sát, trạng thái của tín hiệu điều khiển cũng được thể hiện bằng màu sắc để dễ nhận biết
- Cho phép giám sát thời gian thực hình ảnh và âm thanh quay được qua hệ thống camera. Cho phép giám sát đồng thời 20 camera
- Các cảnh báo được phân cấp theo mức độ quan trọng: Bình thường, lưu ý và khẩn. Các cấp cảnh báo này có thể được gán linh hoạt cho từng tình huống cụ thể
5.2.3.3 Chức năng điều khiển tự động
- Hệ thống vi điều khiển tại trạm phải hỗ trợ các chế độ điều khiển tự động theo các qui luật điều khiển được nạp trước, vẫn đảm bảo vận hành khi mất đường truyền trung tâm
- Tự động điều khiển các điều hòa hoạt động luân phiên và tăng cường khi quá nhiệt
- Tự động điều khiển máy phát và chuyển pha khi mất điện/ có điện - Tự động nạp ắcqui máy phát khi ắcqui máy phát yếu
- Tự động rú còi khi có sự cố cháy nổ đột nhập vào giờ giới nghiêm
- Tự động bật đèn và quay camera để lưu hình tại trung tâm khi có cảnh báo đột nhập
- Các qui luật điều khiển
Tự động điều khiển điều hòa: Hệ thống vi điều khiển tại trạm cho phép từ trung tâm thiết lập các qui luật điều khiển điều hòa:
• Đặt các thời gian bật//tắt của từng điều hòa để các điều hòa hoạt động luân phiên
• Định nghĩa các điều kiện để tự động bật các điều hòa đang tắt để tăng công suất làm lạnh cho phòng máy
• Đối với các trạm mà công suất máy phát không đủ lớn, phải tự động tắt một vài điều hòa khi chạy máy phát
• Số lượng điều hòa được điều khiển không giới hạn
• Đối với các trạm có quạt trần, có thể thự hiện điều khiển tự bật quạt khi nhiệt độ cao
Tự động điều khiển máy phát: Hệ thống vi điều khiển tại trạm cho phép từ trung tâm thiết lập các qui luật điều khiển máy phát
• Đặt thời gian trễ khi mất điện để tự động khởi động máy phát
• Đặt số lần khởi động tối đa (khi khởi động không thành công và khởi động lại). Nếu sau số lần khởi động tối đa không thành công phải phát cảnh báo lên trung tâm
• Sau khi máy phát đã khởi động được, thực hiện kiểm tra điện áp và tần số máy phát. Sau một khoảng thời gian trễ (đặt được từ
trung tâm) tính từ khi hai giá trị này bắt đầu ổn định, thực hiện đóng tải sang máy phát
• Khi có điện lưới, sau một khoảng trễ (đặt từ trung tâm), thực hiện chuyển pha tải sang điện lưới, sau đó tắt máy phát
• Thực hiện tự động nạp ắcqui máy phát khi điện áp ắc qui sụt xuống dưới một ngưỡng đặt trước, khoảng thời gian nạp cũng đặt từ trung tâm
Tự động điều khiển còi báo động: Hệ thống vi điều khiển tại trạm cho phép thiết lập linh họat các tình huống, các sự kiện để rú hay tắt còi báo động (sự kiện có cháy, đột nhập,..), theo các khỏang thời gian trong ngày
Tự động điều khiển hệ thống chiếu sáng và camera: Hệ thống vi điều khiển cho phép thiết lập các điều kiện để bật đèn khi có các sự kiện xảy ra như cháy, khói, chuyển động, mở cửa. Hệ thống camera tự động truyền hình ảnh lên trung tâm để ghi lại khi có các sự kiện cháy, khói, chuyển động…
5.3 Thực hiện giải pháp