Nghiên cứu Khoa học
[iNut PLC]Hệ thống giám sát nước sinh hoạt bằng - Hướng dẫn giám sát PLC trên Internet
Mô tả dự án:
Trước đây, khi nghĩ về Scada - hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu, mọi người sẽ nghĩ nó rất phức tạp và đắt tiền. Rất khó tiếp cận và phải đi học chuyên sâu. Tuy nhiên, với sự xuất hiện của bo mạch iNut PLC mọi thứ đã dễ dàng hơn rất nhiều.
1. SCADA là gì?
Theo Wikipedia, SCADA là:
SCADA (viết tắt tiếng Anh: Supervisory Control And Data Acquisition) hiểu theo nghĩa truyền thống là một hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu. Nhằm hỗ trợ con người trong quá trình giám sát và điều khiển từ xa.
Tuy nhiên, trong thực tế có một số hệ thống vẫn thường được gọi là SCADA, mặc dù những hệ thống này chỉ thực hiện duy nhất một chức năng là thu thập dữ liệu.
Cấu trúc một hệ SCADA có các thành phần cơ bản sau (hình 1):
2. Hiện trạng các hệ thống SCADA hiện nay
Các hệ thống SCADA hiện nay đã tương đối phổ biến trong giới nhà máy công nghiệp. Tuy nhiên, giá thành còn mắc và các giải pháp rẻ nhất cũng đã giao động từ 30 - 50 triệu. Dẫu rằng, các hệ thống này ổn định và chạy trên các phần cứng chính hãng của các nhà máy lớn và phổ biến. Tuy nhiên, không phải khách hàng nào cũng có thể sử dụng được vì chi phí đầu tư ban đầu cao và độ khó khi thiết kế, sử dụng và vận hay. Một hệ thống SCADA cho chúng ta những lợi ích rất lớn.
3. Xu hướng cách mạng 4.0 tại Việt Nam
Trên thế giới, ngày càng nhiều doanh nghiệp nổi tiếng đã cung cấp những giải pháp IoT từ dân dụng đến công nghiệp:
Nhìn chung, IoT trong công nghiệp là xu hướng mà xã hội tương lai sẽ hướng đến. Và chúng ta - những người con của dân tộc Việt Nam - đang ở đâu trong hành trình này?
Có người cho rằng, trong điều kiện đang tiến hành công nghiệp hóa, Việt Nam nên tập trung thực hiện các nội dung của cuộc cách mạng 2.0, đến khi tạo ra đủ tiền đề vật chất mới đặt vấn đề thực hiện cách mạng công nghiệp 4.0.
Cách tiếp cận đó có vẻ thực tế, nhưng không khoa học, trong điều kiện nước ta đã hội nhập sâu rộng với thế giới, đã đạt được những thành tựu to lớn, biến đổi kinh tế - xã hội của cả dân tộc, đang khát khao vươn lên từng nấc thang của quá trình phát triển theo hướng văn minh, hiện đại. Việt Nam đang tiến hành cuộc cách mạng 2.0, xây dựng cơ sở hạ tầng kỹ thuật và xã hội và cuộc cách mạng 3.0 với sự phát triển của công nghệ thông tin, tự động hóa, mạng Internet rộng khắp cả nước, đồng thời chủ động thực hiện cách mạng công nghiệp 4.0, nhằm tận dụng cơ hội mới để xích gần và đuổi kịp trình độ phát triển của khu vực và thế giới.
4
Hạn chế của các hệ thống Scada hiện tại
5
Giải pháp cho doanh nghiệp cung cấp giải pháp điện công nghiệp
Không phải khách hàng nào cũng sẵn sàng bỏ ra một số tiền lớn để đầu tư một hệ thống Scada công nghiệp, vì:
Chính từ vấn đề ấy, cùng với sự hỗ trợ thử nghiệm của anh Kim Nhật từ CÔNG TY TNHH KỸ THUẬT ĐIỆN OMINA, nền tảng iNut Platform đã ra được sản phẩm mới gọi là iNut PLC. Với bo mạch iNut PLC, SCADA đã nằm trong lòng bàn tay của bạn.
Với tinh thần, hầu hết các PLC đều có cổng RS485 và hỗ trợ chuẩn truyền thông Modbus RTU. Nên iNut PLC, sẽ giúp PLC kết nối lên Internet bằng cách đồng bộ một số thanh ghi D (DATA MEMORY WORDS) lên Internet. Có thể xem mô tả qua lược đồ sau (click vào để xem rõ hơn):
Với mô tả trên, mỗi PLC sẽ được đồng bộ một số thanh ghi, mà ở phiên bản đầu tiên của iNut PLC sẽ là 8 thanh ghi D101, D102, D103, D104, D105, D106, D107 và D108. Bằng việc vận dụng khéo léo cách sửa chữa các thanh ghi, mà bạn hoàn toàn có thể điều khiển 1 máy bơm hoặc nhiều máy bơm. Ở trên là dùng để điều khiển máy bơm.
Bây giờ mình sẽ thử đặt ra một bài toán như sau:
Một trạm nước thải như hình sau:
Lần lượt đưa 8 giá trị trên vào 8 thanh ghi
Okay, nào cùng thực chiến!
6
Chuẩn bị trước khi bắt đầu
Phần mềm
Phần cứng
7
Kết nối iNut PLC
iNut PLC hỗ trợ các mức điện thế sau: 5VDC/9VDC/12VDC/19VDC/24VDC .
Sau khi cấp điện, các bạn tiến cành cài đặt mạng cho iNut PLC như sau (các bạn có thể kết nối tới wifi trong nhà hoặc ở những tủ điện không có wifi thì các bạn có thể kết nối với một loại usb wifi 3g nhé)
8
Kết nối PLC và iNut PLC
Sau khi đã cập điện okay cho iNut PLC, chúng ta sẽ có hình ảnh như sau:
Với PLC thật, các bạn chỉ cần truyền thông Modbus RTU Slave (Address = 1) với các thông số sau là thành công:
Tuy nhiên, có thể các bạn sẽ không có sẵn PLC, vì vậy với sự hỗ trợ của mạch USB RS-485, mình sẽ hướng dẫn các bạn giả lập một em PLC với chuẩn Modbus RTU hoàn toàn miễn phí!
Okay, cùng thử nghiệm với USB RS-485 nào!
Các bạn mở Windows command line lên bằng cách nhấn tổ hợp phím Windows + R (phím Windows là phím giữa Alt và Ctrl á). Sau đó gõ lệnh cmd và nhấn OK.
Tải chương trình giả lập PLC Modbus RTU diagslave
Trong bản lệnh hiện ra, bạn lần lượt chạy các lệnh sau :
git clone https://github.com/ngohuynhngockhanh/diagslave.2.12
cd diagslave.2.12
cd win32
Chạy giả lập
Các bạn gắn USB RS-485 vào máy tính. Khi đã gắn thành công thì máy bạn sẽ nhận cổng COM. Ví dụ ở đây là COM13 Sau đó, mình chạy đoạn chương trình sau:
diagslave.exe -b 19200 -d 8 -s 1 -p none -m rtu -a 1 COM13
Ý nghĩa: Tạo một cổng Modbus RTU ảo với address slave là 1 baudrate 19200, databits 8, none parity và 1 stop bit ở cổng COM13.
Lúc này bạn gắn USB RS485 và iNut PLC lại là nó sẽ chạy ổn!
Thử nghiệm trên máy tính (test)
Thử nghiệm trên PLC Mitsu Fx3u(c) china
9
Làm webapp cho PLC
Ở bước này, các bạn sẽ làm webapp chạy trên máy tính. Ở bước dưới mình sẽ hướng dẫn các bạn tải webapp này lên server internet miễn phí là Heroku.
Cài đặt Node-RED
Các bạn mở Windows command line lên bằng cách nhấn tổ hợp phím Windows + R (phím Windows là phím giữa Alt và Ctrl á). Sau đó gõ lệnh cmd và nhấn OK.
Trong bản lệnh hiện ra, bạn lần lượt chạy các lệnh sau (chép và dán vào từng lệnh một cho chắc nhé)
Clone code về
git clone https://github.com/ngohuynhngockhanh/iNut-Node-RED-Kickstarter
cd iNut-Node-RED-Kickstarter
git checkout inut-plc-example2
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐẠI HỌC DUY TÂN
Phòng 503 - K7/25 Quang Trung, Tp Đà Nẵng
(0236) 3827111(Ext 503)
feee@duytan.edu.vn
