LedĐịa chỉ Drv A103 Frq A104 I59 A43B I60 A43C I61 A43D I62 A43E I65 A441 20
Để giám sát và điều khiển biến tần LS IG5A ta cài đặt các thông số như Bảng 2.5 Bảng 2. 5 Cài đặt thông số để giám sát và vận hành biến tần
Thông số Parameter Lock Frequency Reference Run Command Acceleration Time Deceleration Time Output Current Output Frequency Output Voltage Output Power Inverter Status RPM 21
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ GIAO DIỆN GIÁM SÁT VÀ VẬN HÀNH BIẾN TẦN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ TRÊN CONTROL BMS
SOFTWARE VÀ WEBSITE
3.1. Sơ đồ khối hệ thống BMS giám sát và vận hành biến tần
Hình 3. 1 Sơ đồ khối hệ thống BMS giám sát và điều khiểm biến tần Giải thích sơ đồ khối hệ thống:
Mơ hình gồm 4 khối chính
Khối chấp hành điều khiển: Thực thi lệnh và phản hồi tín hiệu từ các khối điều khiển
Khối điều khiển cục bộ: Thiết bị điều khiển trung gian thu thập dữ liệu từ khối chấp hành điều khiển sau đó đưa lên bộ điều khiển trung tâm
22
Khối điều khiển trung tâm: Kết hợp bộ điều khiển cục bộ để giám sát và vận hành khối chấp hành điều khiển. Hỗ trợ thiết kế khối giao diện giám sát.
Khối giao diện giám sát: Tạo môi trường cho người dùng thực hiện giám sát và điều khiển hệ thống
3.2. Sơ đồ nguyên lý và kết nối các thiết bị
Hình 3. 2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống BMS giám sát và vận hành biến tần
23
Giải thích sơ đồ như sau:
Động cơ KĐB ba pha: Thi hành lệnh từ biến tần, có thể vận hành theo yêu cầu của người dùng.
Biến tần LS IG5A: Đối tượng được điều khiển chính trong mơ hình. Nhận lệnh từ bộ điều khiển trung tâm để vận hành động cơ, đồng thời phản hồi tín hiệu cung cấp thơng số cho mục đích giám sát.
Cảm biến AMT1001: đo nhiệt độ và độ ẩm quy đổi ra các tín hiệu điện áp Analog và phản hồi đến DDC, giúp cung cấp điều kiện vận hành động cơ khi nhiệt độ hoặc độ ẩm thay đổi
Bộ điều khiển cục bộ (DDC-C46): Kết nối đến biến tần, BCU qua chuẩn Modbus RS85. Là thiết bị điều khiển trung gian để lấy số liệu từ biến tần và cảm biến sau đó đưa dữ liệu lên bộ điều khiển trung tâm BCU.
Bộ điều khiển trung tâm (BCU): Gửi lệnh điều khiển xuống DDC-C46; giám sát và vận hành biến tần LS IG5A thông qua chuẩn Modbus RS485 với DDC làm trung gian. Thiết bị BCU hỗ trợ thiết kế giao diện cho phần mềm Control BMS Software và lập trình đưa dữ liệu lên cơ sở dữ liệu Firebase để giám sát và vận hành trực tiếp thông qua Website tự thiết kế trên Internet.
PC: Cho phép giao tiếp giữa người dùng và biến tần thông qua giao diện được thiết kế trên phần mềm Control BMS Software được tích hợp sẵn trong thiết bị BCU và giao diện Website để giám sát và vận hành trực tiếp biến tần LS IG5A.
24
3.3. Sơ đồ kết nối thiết bị
Sơ đồ kết nối thiết bị được thể hiện như Hình 3.3
Hình 3. 3 Sơ đồ kết nối các thiết bịGiải thích sơ đồ kết nối thiết bị như sau: Giải thích sơ đồ kết nối thiết bị như sau:
Nguồn điện 220VAC sẽ được biến đổi thành nguồn 24VDC thông qua bộ Adapter cấp nguồn cho thiết bị BCU, DDC. Biến tần LS IG5A giao tiếp với bộ điều khiển trung tâm BCU qua DDC sử dụng chuẩn RS485. Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm AMT1001 được cấp nguồn từ mạch giảm áp LM2596 24VDC – 5VDC và kết nối với bộ DDC. Dữ liệu được truyền dưới tín hiệu digital tới BCU dưới dạng mã nhị phân 8 bit và điều khiển thơng qua DDC dưới tín hiệu logic. Bộ BCU cho phép lập trình thơng qua Node-red, ta có thể cho phép động cơ hoạt động theo điều kiện đặt trước của cảm biến nhiệt độ, độ ẩm AMT1001.
25
3.4. Thiết kế phần cứng
3.4.1. Thiết kế sơ đồ bố trí thiết bị cho tủ điện
Kích thước tủ điện 400x500x220(mm) được minh họa như Hình 3.4
Hình 3. 4 Sơ đồ bố trí thiết bị cho tủ điện
26
3.4.2. Thiết kế sơ đồ đi dây trong tủ điện
Hình 3. 5 Sơ đồ đi dây các thiết bị trong tủ điện
27
3.4.3. Hình ảnh thực tế của tủ điện khi hồn thiện
Hình 3. 6 Hình ảnh thực tế của tủ điện sau khi hoàn thiện
28
3.5. Thiết kế phần mềm
3.5.1. Phần mềm sử dụng trong hệ thống BMS [10]
a. Phần mềm DDC CONFIGURATOR
Hình 3. 7 Trang giới thiệu trong phần mềm DDC CONFIGURATOR
DDC CONFIGURATOR do PNTech phát triển dùng để cấu hình cho bộ điều khiển trực tiếp số DDC-C46; người dùng có thể cấu hình, cài đặt thơng số điều khiển và đọc dữ liệu hiện tại của các cảm biến, cấu hình ngõ vào, các chế độ hoạt động và xuất ra relay hoặc ngõ ra analog theo ý muốn.
29
b. Phần mềm Control BMS Software
Hình 3. 8 Trang chủ của phần mềm Control BMS Software
Trên giao diện phần mềm Control BMS Software, ta có thể điều khiển tất cả các thiết bị trong tịa nhà kết nối qua hệ thống BMS. Ngồi ra, phần mềm còn hỗ trợ mở rộng việc quản lý và vận hành tịa nhà thơng qua Website .
30
Hình 3. 9 Sơ đồ tổng quan phần mềm Control BMS Software
33
Giao diện chính của phần mềm Control BMS Software được giới thiệu chi tiết như sau:
DASHBOARD: Thể hiện một cách trực quan tất cả các tòa nhà trong hệ thống BMS đang vận hành trong tòa nhà của người dùng. Trang hiển thị các giao diện được cài đặt, các giá trị được lưu, số thiết bị, cảnh báo hoạt động, giám sát vận hành các thiết bị theo lịch trình,..
BUILDING: Hiển thị tất cả các giao diện của tòa nhà, khu vực trong hệ thống giám sát và vận hành.
DEVICES: Là các thiết bị kết nối vào hệ thống để tạo danh sách thiết bị điều khiển và giám sát của hệ thống. Mỗi thiết bị sẽ có một “DEVICE KEY” để kết nối và điều khiển từ xa bằng phần mềm.
CONTROL GROUP: Trang điều khiển theo nhóm cho phép người dùng gom các Point đặc điểm tương tự nhau thành một Group để dễ dàng quản lý và tiết kiệm thời gian.
SCHEDULE: Đặt lịch hẹn vận hành cho các Point.
DATALOG: Nhiệm vụ ghi lại lịch sử hoạt động của các Point trong hệ thống. Người dùng có thể thực hiện ghi lại lịch sử của từng Point theo một thời gian nhất định.
ALARM: Ghi nhận và cảnh báo khi các Point thay đổi giá trị dữ liệu một cách bất thường cảnh báo cho người vận hành qua Gmail hoặc SMS.
SETTING: Cho phép người dùng cấu hình các thơng số cơ bản cho các thiết bị của hệ thống (Font chữ, hình ảnh, đơn vị đo,…)
SYSTEM: Có hai loại Account là Admin và Client. Các tài khoản có những quyền truy cập, giới hạn chức năng, thay đổi hay xóa trong các mục do tài khoản Admin quy định.
34
3.6. Thiết kế giao diện giám sát và điều khiển biến tần trên phần mềm Control BMSSoftware Software
3.6.1. Quy trình thiết kế
Quy trình thiết kế được thể hiện ở Hình 3.10
Hình 3. 10 Quy trình để thiết kế giao diện Control BMS SoftwareGiải thích quy trình như sau: Giải thích quy trình như sau:
Bước 1: Cấu hình biến tần LS IG5A trên Panel như Bảng 2.4 Drv = 3: Chế độ chạy theo lệnh từ giao tiếp RS485
Frq = 7: Cài đặt tần số theo giao tiếp RS485 I59 = 0: Cài đặt giao thức giao tiếp RS485 I60 = 3: Địa chỉ biến tần là 3
I61 = 3: Tốc độ truyền 9600bps
I62 = 0: Hoạt động liên tục ở tần số trước khi lệnh điều khiển bị mất I65 = 2: Cài đặt chẵn lẻ 0, Stop bit 2
35
Bước 2: Cấu hình phần cứng, phần mềm cho thiết bị DDC-C46 [10]
a. Cấu hình phần cứng DDC-C46
Chuyển đổi giữa các giá hiển thị bằng nút nhấn có biểu tượng “↲”. Thay đổi giá trị bằng nút nhấn phía trên có biểu tượng "< >".
Mặt trước của thiết bị DDC-C46 được hiển thị như Hình 3.11
Hình 3. 11 Mặt trước của thiết bị DDC-C46
b. Cài đặt tốc độ Baud, địa chỉ và chuẩn kết nối thiết bị
LED1 có giá trị D là giá trị tốc độ Baudrate. Giá trị là kbps.
Cấu hình tốc độ 9600bps cho DDC-C46 theo đề tài được hiển thị như Hình 3.12
Hình 3. 12 Cấu hình tốc độ Baudrate cho DDC-C46LED1 có giá trị E là địa chỉ MAC của thiết bị, giá trị từ 1 tới 127. LED1 có giá trị E là địa chỉ MAC của thiết bị, giá trị từ 1 tới 127.
Cấu hình địa chỉ MAC cho DDC-C46 theo đề tài được hiển thị như Hình 3.13
36
Hình 3. 13 Cấu hình địa chỉ MAC cho DDC-C46
LED1 có giá trị F là chế độ hoạt động của thiết bị, 0 là chuẩn BACnet, 1 là chuẩn Modbus.
Cấu hình chuẩn truyền thơng là Modbus cho DDC-C46 được hiển thị như Hình 3.14
Hình 3. 14 Cấu hình chuẩn truyền thơng cho DDC-C46
c. Kết nối và cấu hình DDC – Config Software [10]
Sử dụng phần mềm DDC – Config trên máy tính để kết mối với phần cứng DDC-C46 theo cổng kết nối và cấu hình đã được cài đặt trước.
Màn hình cấu hình DDC-C46 trên phần mềm Configurator for DDC-C46 như Hình 3.15
37
Hình 3. 15 Màn hình Configurator for DDC-C46
Bước 1: Kết nối bộ DDC
Comport: Chọn cổng kết nối mà được dùng để kết nối phần cứng Baudrate: Tốc độ Baudrate đã được cấu hình trước trên phần cứng
Address: Địa chỉ MAC được cấu hình trước trên phần cứng Nút nhấn Connect để kết nối máy tính với DDC
Cổng kết nối, tốc độ Baudrate, địa chỉ MAC và protocol được kết nối như Hình 3.16
Hình 3. 16 Kết nối DDC –Config software với phần cứng
Hình 3. 17 Kết nối thiết bị thành cơng
Hình 3. 18 Kết nối thiết bị khơng thành cơng
38
Bước 2: Cấu hình ngõ vào Universal Input cho cảm biến nhiệt độ, độ ẩm AMT1001 Để cấu hình cho ngõ vào Universal Input như sau:
Select UI: Trong đề tài sử dụng 2 ngõ UI 01 và UI02 để nhận tín hiệu điện áp từ cảm biến nhiệt độ, độ ẩm.
UI Type: Chọn loại ngõ vào UI. Tín hiệu ngõ ra của cảm biến là dạng điện áp nên chọn ngõ vào loại Voltage.
Min Input: Giá trị thấp nhất ngõ vào thực tế. (0V) Max Input: Giá trị cao nhất ngõ vào thực tế. (5V) Min Real Value: Giá trị thấp nhất ngõ vào quy đổi. Max Real Value: Giá trị cao nhất ngõ vào quy đổi
Hình 3. 19 Cấu hình ngõ vào UI 01
Hình 3. 20 Cấu hình ngõ vào UI 02
Bước 3: Cài đặt chế độ chạy cho DDC-C46
Power ON: Có 3 lựa chọn ON, OFF, Auto save: ON: Cho phép các ngõ ra hoạt động
OFF: Không cho phép các ngõ ra hoạt động
Auto save: Giữ trạng thái ngõ ra trước khi mất nguồn Control From: Chế độ điều khiển thiết bị Local + Main: Nhận lệnh từ thiết bị điều khiển
39
Remote + Main: Nhận lệnh từ máy tính và thiết bị. Khi đó phải bật Remote Command lên ON thì mới điều khiển được.
Main command: ON hoặc OFF ON: Cho phép nhận lệnh từ xa OFF: Không cho phép nhận lệnh từ xa
Thiết lập chế độ chạy DDC-C46 cho hệ thống giám sát và vận hành biến tần như Hình 3.21
Hình 3. 21 Thiết lập chế độ chạy cho DDC-C46
Bước 4: Ghi lên phần cứng DDC-C46 khi đã hoàn tất cấu hình
Read from DDC: Đọc các thơng số đang được cài đặt trên DDC và cập nhật lên trên phần mềm
Write to DDC: Ghi các cài đặt trên phần mềm xuống DDC. Load from DDC: Đọc file cấu hình đã lưu từ trước trên máy tính Save on PC: Lưu file cấu hình trên phần mềm vào máy tính.
Update data trên phần mềm Configurator for DDC-C46 được hiển thị như Hình 3.22
Hình 3. 22 Update data trên DDC-Confi Software
Sau khi hồn tất cấu hình, ta tiến hành kết nối DDC-C46 và máy tính như Hình 3.23 và 3.24 là đã kết nối thành cơng.
40
Hình 3. 23 Màn hình giám sát Monitoring
Hình 3. 24 Màn hình Configurator khi kết nối thành cơng
41
Bước 5: Kết nối DDC với biến tần qua chuẩn Modbus RTU bằng Remote Settings Cài đặt tốc độ và số point trong tab Remote Settings như Hình 3.25
Hình 3. 25 Cài đặt thông số kết nối với các thiết bịRemote Baudrate: Tốc độ Baudrate của thiết bị ghép nối Remote Baudrate: Tốc độ Baudrate của thiết bị ghép nối
Number of Point: Số Point (hay thanh ghi) của thiết bị ghép nối Bảng địa chỉ thanh ghi của biến tần LS IG5A như Bảng 3.1
Bảng 3. 1 Bảng thanh ghi được sử dụng để tạo point cho biến tần LS IG5A
BẢNG ĐỊA CHỈ THANH GHI BIẾN TẦN LS IG5A Địa chỉ 4 5 6 7 8 9 10 11 13 14 21 42
Hình 3. 26 Thêm giá trị thanh ghi của biến tần LS IG5ACác mục cần cài đặt trong thẻ Remote Settings: Các mục cần cài đặt trong thẻ Remote Settings:
Address: Địa chỉ biến tần LS IG5A là 3 Reg Type: Loại thanh ghi muốn sử dụng
Thanh ghi của biến tần LS IG5A gồm Input Register và Holding Register nên tùy theo mục đích, ta chọn 2 hoặc 3.
Reg ID: Địa chỉ thanh ghi của biến tần LS IG5A
Data Type: Kiểu dữ liệu, dựa theo kiểu dữ liệu của biến tần LS IG5A Internal ID: Kiểu thanh ghi giao tiếp giữa biến tần LS IG5A với DDC-C46 Read/Write: Chế độ đọc hay ghi
Scale 10^x: Nhân giá trị với 10^x Value: Giá trị hiện tại ghi được
Status: Trạng thái kết nối thiết bị với DDC-C46
43
3.7. Thiết kế giao diện và cấu hình trên phần mềm Control BMS Software
Bộ điều khiển trung tâm BCU của hãng PN Tech cung cấp môi trường điều khiển hệ thống một cách trực quan chính là phần mềm Control BMS Software. Phần mềm này có thể tương tác với nhiều hệ thống khác nhau trong thời gian thực. Giao diện của phần mềm có thể được thiết kế theo mục đích của người dùng đem lại sự tiện lợi và hiện đại trong vận hành.
Quy trình thiết kế trên phần mềm Control BMS Software như Hình 3.27
Hình 3. 27 Quy trình thiết kế trên phần mềm Control BMS
Software Quy trình thiết kế được giải thích theo các bước sau: Bước 1: Kết nối phần cứng thiết bị BCU
Cấp nguồn cho thiết bị BCU, kết nối các thiết bị cấp dưới (DDC, biến tần LS IG5A) Kết nối BCU trực tiếp (Lan) với máy tính thơng qua dây Ethernet hoặc kết nối gián tiếp qua Router Wifi.
44
Cách 1: Kết nối BCU trực tiếp (qua mạng Lan) với máy tính được mơ tả như Hình 3.28
Hình 3. 28 Kết nối trực tiếp BCU và máy tính
Cách 2: Kết nối gián tiếp thơng qua Router Wifi được mơ tả như Hình 3.29
Hình 3. 29 Kết nối gián tiếp BCU thông qua Router Wifi
45
Bước 2: Đăng nhập vào phần mềm Control BMS Software
Nhập địa chỉ IP bộ BCU (mặc định 192.168.1.69) trên trình duyệt Thơng tin đăng nhập tài khoản admin:
Project Code: localhost (mặc định) Email address: admin@localhost.local
Password: admin
Đối với các tài khoản user thì Project Code vẫn là localhost chỉ thay đổi Email và Password.
Giao diện để đăng nhập vào Control BMS Software được hiển thị như Hình 3.30
Hình 3. 30 Giao diện đăng nhập Control BMS Software
Bước 3: Cấu hình BCU và các thiết bị khác trên phần mềm Control BMS Software. Cấu hình các điểm dữ liệu từ các thiết bị đã được kết nối với BCU
46
a. Devices (Thiết lập kết nối)
Truy cập phần “Devices” trên được mơ tả như Hình 3.31
Hình 3. 31 Truy cập “Devices” trên phần mềm Control BMS Software
Device list (Thiết lập kết nối thiết bị)
Để chỉnh sửa ta chọn device đã tạo và chọn , để xóa ta chọn . Để thêm device ta chọn “Add New”.
47