4.2.1.1.Thiết lập cho đồng hồ EM-368C.
Do phần mềm DAQFactory có hỗ trợ cho chuẩn truyền thông Modbus nhưng các thông số vẫn chưa quy định sẵn cho Modbus nên ta phải thiết lập các thông số cho Modbus và kiểu truyền dẫn TCP/IP.
Từ giao diện phần mềm chọn mục “Quick” sau đó chon “Device Configuration” , hoặc có thể nhấp trực tiếp vào biểu tượng trên thanh Toolbar. Bảng Device Configuration hiện lên chọn mục “New serial (RS232/RS485 Ethernet (ICP/IP) device”. Cửa sổ Ethernet / Serial Device xuất hiện.
- Tại cửa sổ mới, trong mục “Device Name” chọn tên kiểu truyền thông muốn đặt. Ở đây ta chọn tên là “Modbus”.
- Nhấp vào “New Ethernet (TCP) client để thiết lập một kiểu truyền dẫn. Một bảng mới xuất hiện, Trong mục “Connection Name” chọn tên kiểu truyền dẫn là “Modbus”.
- Trong mục “IP address) Nhập địa chỉ IP của thiết bị kết nối với DAQFactory - Trong mục “Port ” thiết lập port giao tiếp
- Trong mục “Timeout” thiết lập thời gian chờ - Nhấn Save để lưu thiết lập
- Trở lại bảng trước, nhấp chuột chọn ô ta mới thiết lập“NetUART”. - Trong mục Protocol chọn “ModbusRTU”
- Nhấp “OK”.
Hình 4.4: Thiết lập kiểu truyền thông cho đồng hồ EM-368C
4.2.1.2. Thiết lập cho PLC S7-1200.
Tương tự như thiết lập cho đồng hồ điện EM-368C
PLC S7-1200 cũng sẽ cần một quy định ngõ vào để gửi và nhận dữ liệu. Đối với PLC S7-1200 cũng cần thiết lập kiểu truyền thông Modbus, nhưng không được phép đặt tên giống như của đồng hồ EM-368C. Bởi vì ta cần phân biệt các thiết bị với nhau.
Ở đây ta chọn kiểu truyền thông là “S7-1200_modbus” và chọn xuống kiểu truyền dẫn ModbusTCP.
Hình 4.5: Thiết lập kiểu truyền thông cho PLC S7-1200
4.2.2. Thiết lập Channels.
Channel là các cài đặt về giá trị trả về của Slave, nó quyết định sự thể hiện của các thông số, đồ thị trong giao diện. Các thông số cần thiết lập đúng với quy định của phần mềm như tên, kiểu dữ liệu…
Nhấp chuột trái vào thư mục Conections / Local / Channels.
Với kênh channels cho phép chúng ta thiết lập nhanh chóng các tên của tín hiệu muốn thu thập, địa chỉ tín hiệu, địa chỉ slave, kiểu dữ liệu,…
Hình 4.6: Tạo thông số các biến. Trong bảng chanel tạo các địa chỉ với thông số như sau: Bảng 7: thiết lập các thông số chính cho dữ liệu.
Diễn giải Chanel Name Device type
D# I/O Type Chn#
Năng lượng tác dụng
Active_energy Modbus 1 Read Input Fload R Words (4)
0
Năng lượng phản kháng
Reactive_energy Modbus 1 Read Input Fload R Words (4)
2
Năng lượng biểu kiến
Apperent_ener Modbus 1 Read Input Fload R Words (4)
4 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hệ số công suất
APF_phase_1 Modbus 1 Read Input Fload R Words (4)
Công suất tác dụng
kW Modbus 1 Read Input Fload R
Words (4)
14
Công suất phản kháng
kVar Modbus 1 Read Input Fload R
Words (4)
16
Năng lượng tác dụng_2
Active_energy_2 Modbus 2 Read Input Fload R Words (4) 0 Năng lượng phản kháng_2 Reactive_energy _2
Modbus 2 Read Input Fload R Words (4) 2 Năng lượng biểu kiến_2 Apperent_energy _2
Modbus 2 Read Input Fload R Words (4)
4
Hệ số công suất_2
APF_phase_2 Modbus 2 Read Input Fload R Words (4)
12
Công suất tác dụng_2
kW_2 Modbus 2 Read Input Fload R
Words (4)
14
Công suất phản kháng_2
kVar_2 Modbus 2 Read Input Fload R
Words (4)
16
Tín hiệu đo lưu lượng Analog_AI0 S7_1200_ modbus 1 Read holding S16(3) 40001 Tín hiệu đo dung lượng bồn chứa Analog_AI1 S7_1200_ modbus 1 Read holding S16(3) 40002 Tín hiệu điều khiển Đieu_khien_bom S7_1200_ modbus 1 Set register 40004
- Các cột còn lại để mặc định, nhấp “Apply” để áp dụng vào channel. - Giờ ta nhấp vào cột Channel sẽ thấy những thông số đã được gán. - Trong bảng chanel tạo các địa chỉ với thông số như sau.
Hình 4.7: Các tham số đã được thiết lập
4.2.3. Thiết kế giao diện. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trong DAQFactory đã thiết lập sẵn 10 trang giao diện, dùng để thiết lập mô hình, thông số, đồ thị, … “Chọn Page_0” để trở về trang 0.
- Thể hiện thông số qua giá trị thực.
- Nhấp phải vào khoảng trắng chọn “Displays / Variable value”. Nhấn giữ phím Ctrl và nhấp giữ chuột vào mục mới tạo để di chuyển đến nơi thích hợp.
- Nhấp phải vào đối tượng chọn “Properties”, cửa sổ mới hiện lên, trong táp “Main” mục “Caption” chọn tên hiển thị, ở đây sử dụng là “Cong suat tac dung”. Phần “Expression” gõ chữ : “kW[0]” để gán địa chỉ 14 có tên là “kW” mà ta đã gán trong kênh “Channel”. Khi địa chỉ điền vào ô Expression
đúng, màu của ô sẽ là màu xanh, nếu địa chỉ gán sai, ô sẽ là màu đỏ. Mỗi khi gõ vào một chữ cái thì DAQ sẽ đưa ra một danh sách các biến chứa chữ cái đó.
- Units: Đơn vị cho thông số kW
- Font: Kiểu phông cho chữ.
- Precision: Chọn lấy tròn sau dấu phẩy, 3 số.
- Font Size: Kích thước chữ.
- Speed Key: Phím tắt.
- Nhấp “OK”
Ta thấy thông số đã được lấy từ đồng hồ trở về máy tính, nếu không thấy giá trị xuất hiện, có thể ta đã đặt sai địa chỉ Slave, sai địa chỉ giá trị muốn lấy hay bộ chuyển đổi không lấy tín hiệu từ Slave về máy tính (Master) được.
4.2.4. Thể hiện thông số qua đồ thị.
Trở lại giao diện trang 0. Để cho giao diện sử dụng thêm trực quan va sinh động, đồ thị là cái không thể thiếu trong một phần mềm quản lý và thu thập dữ liệu. Để tạo một đồ thị ta làm như sau:
- Nhấp vào khoảng trắng, chọn “Graphs / 2D Graph”, Một đồ thị xuất hiện, nhấp phải chọn Properties. Trong tab “Traces” mục “Y Expression” chọn gõ “u”, đây chính là thông số ta muốn hiển thị trên trục Y của đồ thị.
- Tại mục “X Expression” giữ nguyên là “Time” vì ta muốn trục X của đồ thị sẽ hiển thị thời gian thực của khảo sát, nếu muốn thiết lập lại chức năng khác cho trục X ta chỉ cần đổi giá trị lại mong muốn.
- Trong tab “Axes” .
- Mục Axis: chọn kiểu dáng đồ thị.
- Mục Scalling: chọn giới hạn của đồ thị
- Tab Genaral: Các thiết lập về diễn giải của đồ thị.
Hình 4.8: Đồ thị phụ tải và các thông số của đồng hồ đo
4.2.5. Thiết lập cảnh báo Alarm.
Cảnh báo là yếu tố hết sức quan trọng với một hệ thống trong nhà máy, xí nghiệp hay tòa nhà dân cư. Trong DAQFactory có thể giám sát nhiều cảnh báo một lúc, với nhiều lệnh sử dụng đa dạng phong phú, giúp cho ứng dụng Alarm trở thành một thế mạnh của chương trình.
Để thiết lập cảnh báo nhấp chọn mục “ALARMS” trong “Local”, Nhấn Add để thiết lập một hệ thống cảnh báo mới. khi hộp thoại xuất hiện chọn tên muốn sử dụng, ở đây sử dụng tên “Bao_loi_bon_chua”, nhấn “OK”. Bảng mới hiện ra với mục “Main” .
- Condition: Điều kiện để xảy ra cảnh báo , đây là mục khá quan trọng vì nó ảnh hưởng tới cách để cảnh báo, ta khảo sát ở điều kiện là “Ananlog_AI1[0]>45”.
- Reset Condition: tên của biến sử dụng để thiết lập lại điều kiện báo động, sử dụng tên “AlarmReset”.
- Description: trạng thái mô tả điều kiện tác động, sử dụng “AlarmReset =0”.
- Alarm Sound: Âm thanh phát ra khi có báo động, chỉ hỗ trợ cho file có dạng là WAV.
- Chuyển sang táp “Reset Event” gõ lệnh: AlarmReset =0
- Nhấn Apply. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 4.9 : Cài đặt điều kiện báo động.
Trong thư mục Local, nhấp phải vào “Sequences” chọn “Add Sequence” đặt tên cho biến khởi động quá trình báo động, ở đây ta chọn “Startup”. Bảng lệnh hiện ra, gõ vào đoạn mã sau:
global AlarmReset = 0
// // đoạn mã này cho phép reset báo động chỉ một lần if(Alarm.Bao_loi_bon_chua.Fired) AlarmReset = 1 endif // // Gọi hàm xác nhận báo động Alarm.AckAllAlarms() - Nhấp “Apply”.
Tạo nút nhấn Reset lỗi bằng cách: nhấp phải vào khoảng trống trong trang 0, chọn “Buttons and Switches / Button”.
- Chọn “Properties” tại text gõ chữ “Reset loi ”, chuyển qua tab Action , mục “Action” chọn “Quick Sequence”. Gõ vào bảng đoạn mã sau :
if(Alarm. Bao_loi_bon_chua.Fired) AlarmReset = 1
endif
- Nhấn “OK”
Đoạn mã này có nghĩa là khi có báo động xảy ra, thì biến “AlrmReset” sẽ được đặt trở lại 1, tức báo động được cài đặt lại điều kiện.
- Sử dụng một nút nhấn thứ hai để xác nhận báo động, với tên là “xac nhan”, và đoạn mã sử dụng trong tab Action là :
Alarm.Ack("Bao_loi_bon_chua ")
Đoạn mã này dùng để xác nhận rằng đã có lỗi xảy ra, nó sẽ làm cảnh báo tắt, và nhấp vào nút Reset đã đặt ở trên cảnh báo sẽ được thiết lập lại cho sự cố tiếp theo. Bây giờ ta sẽ làm một thông báo về thời gian xảy ra lỗi, thời gian reset và xác nhận lỗi.
- Nhấp phải vào vùng trắng chọn “Displays / Variable Value”.
- Nhấp phải chọn “Properties”, mục “Caption” đặt tên là “Thoi gian xay ra loi”, mục “Expresstion” gõ lệnh :
FormatDateTime("%c",Alarm. Bao_loi_bon_chua.TimeFired)
- Nhấn “OK”
Tương tự ta tạo hai giá trị khác có giá trị thứ nhất là:
- Caption : Thoi gian reset
- Expresstion : FormatDateTime("%c",Alarm. Bao_loi_bon_chua.TimeReset) Và giá trị thứ hai là
- Caption : Thoi gian xac nhan
- Expresstion : FormatDateTime("%c",Alarm. Bao_loi_bon_chua.TimeAck)
Như thế ta đã thiết lập xong báo động, khi điều kiện báo động xảy ra, ở đây là khi dung lượng bồn chứa lớn hơn 45m3 thì còi báo động sẽ vang lên, ta cũng có thể sử dụng đèn báo thay cho còi hoặc cả hai.
Hình 4.10 : Giao diện xử lý lỗi.
4.2.6. Lập bảng lưu trữ dữ liệu.
Phần mềm cho phép giữ lại những giữ liệu đã được nhận về từ thiết bị, để thuận tiện cho việc tính toán thống kê những thông số, DAQFactory lưu giữ các dữ liệu trên file Excel.
Để thiết lập lưu trữ ta làm như sau:
- Chọn Logging trong mục Channel, nhấn Add để thêm file lưu trữ đặt tên là “Nang_luong_nha_may”.
- Cột “Channels Available” chứa các biến sẵn sàng để chuẩn bị lưu lại dữ liệu.
- Cột “Channels to Log” chứa các biến dùng để lưu trữ, bằng cách chọn các biến bên cột “Channels Available” và nhấp vào nút “>>” ta sẽ thêm biến đó để lưu lại thông số. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Ô “Logging Method” chọn “ASCII Delimited”
- Ô “Flie Name” chọn nơi lưu file, ở đây ta đặt “Nang luong nha may”
Hình 4.11: Chọn các tham số để lưu trữ dữ liệu.
Trở lại giao diện chính mở mục “Nang_luong_nha_may” trong “Logging” nhấp phải chuột chọn “Begin Logging set”, với thao tác này dữ liệu bắt đầu được lưu lại, cho đến khi nào muốn kết thúc việc lưu trữ thì chọn “End Logging Set”. Giờ chỉ cần mở đến địa chỉ mà ta đã lưu file “Nang luong nha may” để mở lên bằng chương trình Microsoft Office Excel.
Chương 5
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 5.1. Kết luận
Đề tài đã phần nào giải quyết được các vấn đề của việc thiết kế hệ giám sát và quản lý năng lượng từ xa. Từ việc nghiên cứu các chuẩn truyền thông. Tìm hiểu phần mềm, các phương pháp thu thập dữ liệu hệ thống giám sát và qản lý năng lượng từ xa để có chất lượng và độ ổn định cao nhất. Đến việc chế tạo mô hình thực, sử dụng đồng hồ EM-368C để đo các giá trị công suất hệ thống sao cho được giá trị có chất lượng tốt, từ đó mới điều khiển. Các vấn đề đã được nghiên cứu trong luận văn bao gồm:
- Tìm hiểu cấu hình của một hệ thống quản lý năng lượng từ xa.
- Tiến hành chọn các phương truyền thông và truyền dẫn để xây dựng lên một hệ thống tối ưu nhất.
- Tiến hành thiết kế thực nghiệm mô hình giám sát và quản lý năng lượng từ xa.
- Biểu đồ phụ tải theo ngày-tuần-tháng-năm, thể hiện rõ lượng điện năng tiêu thụ cao điểm (peak time) - thấp điểm (off-peak time) trong ngày, có so sánh với dữ liệu lịch sử ngày-tuần-tháng-năm trước đó.
- Đề tài cũng làm rõ được những chức năng phong phú của PLC S7-1200, khai thác được tính năng chuyển đổi tín hiệu từ Analog sang Digital, bên cạnh đó đồng hồ EM-368C cũng được khai thác hầu hết các tính năng.
Phần mềm DAQFactory cũng được khai thác hầu hết các tính năng của nó, dù chỉ là một phần mềm đơn giản, với dung lượng thấp, nhưng có chứa đầy đủ các tính năng của một phần mềm SCADA chuyên nghiệp.
Quản lý năng lượng/ Quản lý đồng hồ đo. Theo dõi và giám sát việc sử dụng năng lượng theo thời gian thực.
Quản lý phụ tải - Giám sát và phân tích dữ liệu năng lượng tiêu thụ để đảm bảo hệ thống đang hoạt động với các thông số đã được thiết lập, cung cấp các công cụ
hỗ trợ ra quyết định theo thời gian thực để giảm thiểu năng lượng tiêu thụ trong giai đoạn phụ tải đạt đỉnh.
Lập báo cáo và phân tích - Chuyển đổi dữ liệu sang các dạng trực quan, biểu đồ, đồ thị và báo cáo.
5.2. Hạn chế của đề tài
Do hạn chế về thiết bị nên mới chỉ khảo sát được 2 node, chưa phát huy hết tính năng công nghiệp của hệ thống mạng modbus, ethernet.
- Chưa khảo sát hệ thống trên địa hình các thiết bị phân bố rộng trong hệ thống điện.
- Chưa xây dựng giá điện theo từng biểu giá vào thời điểm hiện tại. Tiền điện sử dụng trong ngày / tháng.
- Phương thức Ethernet hạn chế do mạng LAN/WAN chỉ kết nối đến các trụ sở nội bộ trong hệ thống của nhà máy, tòa nhà, EVN. Đơn vị trong ngành, không mang tính rộng rãi. Nếu chỉ ứng dụng để gửi dữ liệu từ trung tâm đến các đơn vị liên quan trong mạng thì rất hiệu quả.
5.3. Hướng phát triển của đề tài
Đưa ra yêu cầu với số lượng nhiều node với đồng hồ đo nhiều thông số, nhiều tính năng của hệ thống.
Phát triển phầm mềm trên nền Web, có thể truy cập dữ liệu mọi lúc, mọi nơi. Xác định và làm giảm nhu cầu năng lượng tại thời điểm hệ thống tiêu thụ đạt đỉnh dẫn tới đẩy chi phí năng lượng lên cao.
Thẩm định các dự án tiết kiệm năng lượng trong nhà máy. Cải thiện và tăng hiệu suất hoạt động của hệ thống.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Hoàng Minh Sơn, 2005, Mạng truyền thông công nghiệp, Nxb Khoa học kỹ thuật.
[2]. Phạm Hồng Liên. Giáo trình điện tử thông tin, Nxb Khoa học và kỹ thuật, Tp. Hồ Chí Minh, 1998.
[3]. Hồ Đắc Lộc - Huỳnh Châu Duy - Trần Anh Vũ “Kiểm soát và thống kê chỉ số điện năng tiêu thụ từ xa” (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
[4]. Ngô Bá Hùng - Nguyễn Công Huy “ Giáo trình – Lập trình truyền thông”. [5]. Nguyễn Hữu Công “ Nghiên cứu hệ thống đọc công tơ từ xa”
[6]. Trần Vinh Tịnh “Kiểm toán năng lượng tại các tòa nhà cao tầng và đề suất phương án sử dụng năng lượng hiệu quả”.
[7]. Hồ Ngọc Nam – Trần Quốc Hùng “ Mạng truyền thông công nghiệp Modbus RTU – PC master 2 PLC slave”
Websites [1]. http://hoangvanco.com.vn/thiet-bi-chuyen-doi-tin-hieu/rs-232422485-sang- ethernet/hang-atc/104-atc-1000.html [2].www.dientuvietnam.net/forums/forum.php?s=3da0aaf09c6ce920367bdc28b2da 1d60 [3] www.azeotech.com/DQAFactory manual. [4]. support.automation.siemens.com/WW/view/en/83130159
[5]. support.automation.siemens.com/S7-1200 Programmable controller manual. [6]. www.selec.com/ EM368 manual.
[7]. www.modbus.org/ Modicon Modbus Protocol Reference Guide [8]. www.modbus.org/Modbus Messaging Implementation Guide v1.doc
[9]. www.Modbus-IDA.org/MODBUS Application Protocol Specification V1.1b [10]. www.kiemtoannangluong.vn
[11]. laocai.gov.vn/sites/socongthuong/Tintucsukien/tinnoibo/Trang/ 20121025095036.aspx
[12]. www.cpc.vn/cpc/home/Ttuc_Detail.aspx?pm=ttuc&sj=HD&id=11326#.