Chương 3 : THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG
3.1 Sơ đồ tổng thể hệ thống
3.1.1 Giới thiệu
Theo mục tiêu đề tài là thiết kế một hệ thống giám sát trên SCADA với mục đích là
thu thập dữ liệu điện năng, thực hiện giám sát, điều khiển hệ thống điện tịa nhà ngay trên màn hình SCADA ở trung tâm điều hành hay trực tiếp trên giao điện Web Server được chạy trên nền tảng API mở Node Red. Chỉ cần ngồi ở phòng giám sát, hay đối với các chủ tòa nhà muốn theo dõi sản lượng tiêu thụ điện năng hay chất lượng điện năng tại tịa nhà của mình thì có thể thơng qua Web Server mà chỉ cần có kết nối ethernet.
Hệ thống mà nhóm đề ra, được xây dựng trên cơ sở mơ hình điều khiển theo cấu trúc phân tán và ứng dụng IOT trong tịa nhà như hình 3.1 (xem Hình 3.1).
Hình 3.1 Sơ đồ tổng thể hệ thống
3.1.2 Thiết kế hệ thống
Hệ thống được thiết kế với sơ đồ khối chia thành hai phần như hình 3.2 (xem Hình 3.2) một phần là các thiết bị đầu cuối – thu thập dữ liệu cảm biến, điều khiển các cơ cấu chấp hành, truyền thông với các khối trong hệ thống. Phần còn lại là Cloud và các ứng dụng phục vụ cho việc giám sát trên web server.
Giám sát điện năng tiêu thụ toà nhà sử dụng truyền thơng Modbus TCP/IP
Hình 3.2 Sơ đồ khối hệ thống Chức năng từng khối: Chức năng từng khối:
- Khối nguồn: Cung cấp nguồn cho toàn bộ hoạt động của hệ thống bao gồm: khối xử lý trung tâm, khối cảm biến và hiển thị và khối cơ cấu chấp hành;
- Khối điều khiển trung tâm: Là khối quang trọng trong hệ thống, có nhiệm vụ giao tiếp giữa các khối trong hệ thống. Thu thập dữ liệu từ các cảm biến, truyền dữ liệu lên giao diện Web Server, truyền nhận dữ liệu giữa các PLC và truyền dữ liệu để giám sát trên hệ thống SCADA;
- Web Server: Hiển thị giao diện người dùng, xây dựng điều khiển và lưu trữ giá trị đó để đánh giá khả năng hoạt động của hệ thống và các chức năng điều khiển thiết bị;
- SCADA: Là nơi để thu thập dữ liệu, lưu trữ và giám sát trạng thái để từ đó có thể điều khiển và khắc phục khi có sự cố;
Giám sát điện năng tiêu thụ tồ nhà sử dụng truyền thơng Modbus TCP/IP
- Khối hiển thị: Hiển thị các thông số thu thập được tại các node;
- Khối điều khiển (PLC): nhận dữ liệu từ khối điều khiển trung tâm, từ đó điều khiển các cấu cấu chấp hành hoạt động đúng theo yêu cầu (Đóng cắt nguồn, bật tắt đèn, …);
- Khối cơ cấu chấp hành: sẽ gồm các thiết bị mà sẽ giúp điều chỉnh các thông số, các cơ cấu của nông tại để giữ cho nơng trại ln ở điều kiện thích hợp nhất;
- Router :Tiếp nhận dữ liệu từ bộ xử lí trung tâm để gửi lên Web server.
3.1.3 Mơ hình tổng quan hệ thống
Hình 3.3 Bảng vẽ tổng quát hệ thống Hệ thống gồm 3 trạm (xem Hình 3.3): Hệ thống gồm 3 trạm (xem Hình 3.3):
- Trạm Server là trạm được bố trí trên cùng có nhiệm vụ điều khiển và thu thập dữ liệu từ các trạm Client;
- Trạm Client bao gồm 2 trạm được bố trí phía dưới trạm Server, có chức năng chính thu thập dữ liệu điện tại khu vực giám sát và gửi về Server. Tại mỗi trạm Client sẽ có màn hình LCD hiện thị tất cả các thơng số điện tại khu vực đó. Các trạm hoạt động một cách độc lập nên khi xảy ra sự cố thì các trạm khác vẫn hoạt động bình thường.
Giám sát điện năng tiêu thụ tồ nhà sử dụng truyền thơng Modbus TCP/IP