BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TỦ ATS CÓ TÍCH HỢP GỬI TIN NHẮN ĐẾN ĐIỆN THOẠI VÀ GIÁM SÁT BẰNG WEBSERVER Giảng viên hướng dẫn Sinh viên thực hiện MSSV MSSV MSSV MSSV Lớp TP HỒ CHÍ MINH, NĂM 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP 1 Họ và tên sinh viênnhóm sinh viên được giao đề tài 1) MSSV 2) MSSV 3) MSSV 4) MSSV 2 Tên đề tài Tủ ATS có tích hợp gửi tin nhắn đến đ.
GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI
Tính cấp thiết của đề tài
Trong bối cảnh phát triển khoa học kỹ thuật và công nghiệp, tự động hóa đóng vai trò quan trọng, giúp giảm chi phí nhân công và nâng cao hiệu suất sản xuất Việc điều khiển hệ thống qua internet cho phép chủ doanh nghiệp giám sát từ xa, dễ dàng quản lý và xử lý sự cố, từ đó tiết kiệm chi phí quản lý Nhóm chúng tôi đã nghiên cứu đề tài Tủ ATS tích hợp gửi tin nhắn và giám sát qua WebServer, nhằm đảm bảo nguồn điện ổn định cho doanh nghiệp, nhà máy, chung cư và bệnh viện, ngay cả khi xảy ra sự cố mất điện.
Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu tổng quát của đề tài Tủ ATS tích hợp gửi tin nhắn và giám sát qua WebServer là phát triển một tủ điện đảm bảo cung cấp nguồn điện liên tục cho hệ thống tự động, với khả năng giám sát từ xa qua SMS và WebServer Điều này giúp cập nhật nhanh chóng trạng thái hoạt động của tủ ATS, đồng thời giảm chi phí chế tạo và dễ dàng trong việc giám sát Để đạt được mục tiêu nghiên cứu này một cách hiệu quả, cần thực hiện các mục tiêu nghiên cứu cụ thể.
Đề xuất nhiều phương án cụ thể để tính toán, thiết kế và chế tạo tủ ATS hoàn chỉnh, đồng thời phát triển hệ thống giám sát qua SMS và WebServer.
Tủ được thiết kế với bề ngoài gọn gàng và đẹp mắt, trong khi các linh kiện và dây điện bên trong được sắp xếp hợp lý, tạo điều kiện thuận lợi cho việc quan sát và sửa đổi.
Hệ thống giám sát qua SMS và WebServer cần được thiết kế tối ưu để nâng cao khả năng lưu trữ dữ liệu và tốc độ truyền tải thông tin, phục vụ hiệu quả cho quá trình truy cập và điều khiển của người dùng.
Đối tượng nghiên cứu
Các đối tượng nghiên cứu chính của đề tài là:
Phạm vi nghiên cứu
- Về không gian nghiên cứu: Trường Đại học Công Nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh.
- Về thời gian nghiên cứu: Từ ngày 1/1/2022 đến ngày 20/6/2022.
Nội dung nghiên cứu
- Tìm hiểu các phương pháp thiết kế và lắp đặt tủ ATS.
- Tìm hiểu về các thiết bị, các phần mềm cần thiết cho đề tài.
- Tìm hiểu nguyên lý hoạt động, cách tính toán lựa chọn thiết bị.
- Tìm hiểu cách xây dựng lưu đồ giải thuật, lập trình PLC, lập trình arduino… và hoàn thiện hệ thống giám sát SMS, WebServer.
Phương pháp nghiên cứu
- Tìm hiểu kiến thức từ sách vở, giáo trình…
- Tìm hiểu từ những người có kinh nghiệm.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Cơ sở kiến thức và tài liệu giải quyết vấn đề
Dựa trên kiến thức đã học từ các môn lập trình và nguyên lý hoạt động của thiết bị điện như Lập trình PLC, Khí cụ điện, Thiết bị và hệ thống tự động, cũng như Dự án kỹ thuật, chúng tôi đã rút ra những kiến thức cần thiết để thiết kế Tủ ATS Tủ ATS này sẽ được tích hợp chức năng gửi tin nhắn đến điện thoại và giám sát thông qua WebServer, mang lại sự tiện lợi và hiệu quả trong quản lý hệ thống điện.
- Các phần mềm thiết kế hệ thống giám sát SMS và WebServer: Node.js, Visual Studio Code, Kepware OPC, Symbol Factory, My SQL, Arduino IDE, TIA Portal.
- Phần mềm lập trình cho PLC: GX Works2.
- Thiết kế qua phần mềm 2D AutoCAD.
- Tính toán số liệu dựa vào các môn đã học: Kỹ thuật đo, Mạch điện, Khí cụ điện…
- Thiết kế hệ thống điện qua các môn học: CAD trong điều khiển tự động,Thực tập điện, Kỹ thuật an toàn điện, Nhập môn công tác kỹ sư…
Tổng quan về tủ ATS
Tủ ATS (Automatic Transfer Switch) là thiết bị tự động chuyển đổi giữa nguồn điện lưới và nguồn dự phòng khi có sự cố mất điện Mục tiêu chính của tủ ATS là đảm bảo cung cấp điện liên tục cho doanh nghiệp và hộ gia đình, giúp duy trì hoạt động sản xuất và sinh hoạt mà không bị gián đoạn.
Tủ ATS có chức năng chuyển nguồn điện lưới sang nguồn điện dự phòng ở máy phát điện, bộ lưu điện UPS khi có sự cố mất điện.
Trên thị trường hiện nay có các loại tủ điện ATS sau:
- Tủ điện ATS 1 nguồn điện lưới, 1 nguồn máy phát điện dự phòng Loại này sử dụng nhiều trong các chung cư cao ốc, nhà máy sản xuất.
Tủ điện ATS 2 nguồn bao gồm 1 nguồn điện lưới và 1 nguồn máy phát điện dự phòng, thường được lắp đặt trong các khu công nghiệp lớn Hệ thống này đảm bảo luôn có hai nguồn độc lập hoạt động luân phiên để phục vụ cho việc bảo trì hiệu quả.
- Hệ thống tủ điện ATS cũng có thể được phân loại theo công suất như: 100A, 200A, 250A, 400A… sử dụng máy cắt ACB hoặc contactor.
Tủ ATS được sử dụng phổ biến tại các địa điểm yêu cầu nguồn điện liên tục, bao gồm khu công nghiệp, nhà máy, xưởng sản xuất, trung tâm thương mại, chung cư, sân bay, bến xe và cảng.
Tổng quan về các thiết bị
PLC Mitsubishi FX1N-14MR thuộc dòng PLC FX1N Series của hãng
Mitsubishi (Nhật Bản) giới thiệu PLC FX1N-14MR với thiết kế nhỏ gọn và khả năng mở rộng linh hoạt, cho phép mở rộng lên tới 128 I/O Sản phẩm này hỗ trợ các nhà thiết kế tạo ra các mô hình và dự án đáp ứng yêu cầu cụ thể của họ.
- Cáp kết nối máy tính: USB to COM.
- Phần mềm lập trình: GX Works2, GX Developer.
- Kích thước: 25 mm 95 mm 97 mm.
- Bo mạch được phát triển trên vi xử lý tốc độ cao 32 bit.
- Bo mạch được xử lý cách ly quang chống nhiễu tốt Tích hợp bộ đếm tốc độ cao lên đến 30 KHz.
- Lập trình theo tệp lệnh của Mitsubishi (GX Developer V8.86).
- Đủ bộ bao gồm bo mạch, đĩa chương trình GX Developer V8.86.
Hình 2.2 Một số loại máy phát điện trên thị trường hiện nay
Máy phát điện là thiết bị chuyển đổi cơ năng thành điện năng, với nguồn cơ năng từ động cơ tuabin nước, gió, động cơ đốt trong hoặc nguồn khác Hiện nay, đa số máy phát điện sử dụng động cơ đốt trong, chủ yếu chạy bằng xăng, dầu hoặc khí đốt Máy phát điện có ba chức năng chính: phát điện, chỉnh lưu và hiệu chỉnh điện áp.
- Theo nhiên liệu sử dụng: Máy phát điện chạy bằng xăng, máy phát điện chạy bằng dầu và máy phát dùng khí đốt.
- Theo số pha: Máy phát điện 3 pha và 1 pha.
- Theo động cơ: Máy phát điện 2 thì và 4 thì.
Máy phát điện được phân loại theo công suất thành máy phát điện dân dụng (dưới 10 KW) và máy phát điện công nghiệp (trên 10 KW) Thiết bị này đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp nguồn điện liên tục, giúp phòng tránh sự cố mất điện cho các máy móc và thiết bị Do đó, máy phát điện được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như công nghiệp, nông nghiệp và dân dụng.
Bộ lưu điện (UPS - Uninterruptible Power Supply) là thiết bị cung cấp điện năng tạm thời, giúp duy trì hoạt động của các thiết bị trong trường hợp xảy ra sự cố điện Với khả năng hoạt động trong khoảng thời gian ngắn hoặc dài tùy theo công suất, UPS không chỉ bảo vệ thiết bị mà còn giảm thiểu tổn thất như mất dữ liệu và hư hỏng.
UPS có hai dòng chính là UPS offline và UPS online.
UPS offline tiêu chuẩn là sản phẩm phổ biến nhất trên thị trường hiện nay Nguyên lý hoạt động của nó là điện lưới đầu vào đi qua công tắc chuyển mạch trước khi cung cấp cho tải Trong thời gian này, UPS chỉ sử dụng bộ sạc để nạp ắc quy Khi điện lưới có sự cố như quá cao, quá thấp hoặc mất điện, UPS sẽ tự động chuyển sang nguồn ắc quy để duy trì hoạt động của thiết bị.
UPS offline công nghệ Line Interactive hoạt động tương tự như UPS offline tiêu chuẩn nhưng được trang bị thêm mạch ổn áp Mạch này giúp điều chỉnh điện áp đầu ra, đảm bảo tải sử dụng luôn ổn định Khi điện áp lưới quá cao hoặc quá thấp, mạch ổn áp sẽ tự động điều chỉnh để duy trì điện áp đầu ra phù hợp với yêu cầu của tải.
UPS online sử dụng công nghệ Online Double Conversion để điều chỉnh điện áp đầu vào, đảm bảo nguồn điện ổn định cho thiết bị Nguồn điện không được cung cấp trực tiếp mà được chuyển đổi thành dòng điện một chiều để nạp cho ắc quy và bộ nghịch lưu, giúp bảo vệ thiết bị khỏi sự cố điện lưới Với công suất lớn và khả năng mở rộng thời gian lưu điện, UPS online không chỉ phục vụ cho các thiết bị văn phòng và máy tính mà còn cho hệ thống máy chủ, trung tâm dữ liệu và các thiết bị tải động cơ như bơm và quạt UPS được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như công nghiệp, dân dụng, y học và giao thông, đảm bảo nhu cầu sử dụng điện liên tục không bị gián đoạn.
2.3.4 Module SIM800A GSM GPRS Mini.
Hình 2.3 Module SIM800A GSM GPRS Mini
Module SIM800A GSM GPRS Mini là phiên bản nâng cấp của SIM900A, mang lại độ bền và ổn định cao hơn Nó vẫn giữ nguyên các chức năng cơ bản như gọi điện, nhắn tin và truy cập GPRS.
- Điện áp đầu vào: 5 – 18V DC.
- Mức tín hiệu giao tiếp: RS232 hoặc TTL.
Module SIM800A sử dụng khe Micro Sim, cho phép điều khiển thiết bị và gửi thông báo từ xa qua điện thoại Ứng dụng của nó bao gồm gọi điện, nhắn tin và kết nối GPRS.
Arduino Uno R3 là một nền tảng mạnh mẽ cho việc phát triển các ứng dụng điện tử tương tác, nhờ vào sự kết hợp giữa phần mềm và phần cứng Hiện nay, trên thị trường có nhiều phiên bản Arduino khác nhau, bao gồm Arduino Mega2560, Arduino Nano, Arduino Pro Mini, Arduino Leonardo và Arduino Industrial, mỗi loại đều có những đặc điểm riêng biệt phù hợp với nhiều nhu cầu sử dụng khác nhau.
- Nguồn đầu vào từ 7 đến 12V.
- Bộ nhớ chỉ đọc bằng điện: 1 KB.
- Tần số thạch anh: 16 MHz.
- Khối lượng: 25g. Ứng dụng của Arduino Uno R3:
- Arduino Uno R3 được dùng phổ biến trong các thiết kế về robot như điều khiển động cơ, nhận biết và xử lý thông tin qua các cảm biến…
- Máy bay không người lái.
- Điều khiển thiết bị thông qua internet.
- Nhận biết và cảnh báo các vấn đề nguy hiểm như báo cháy, nồng độ hóa chất, khí gas độc hại…
- Điều khiển thiết bị bật, tắt đơn giản.
MCCB, hay còn gọi là cầu dao khối, là một thiết bị ngắt mạch vỏ đúc được sử dụng để bảo vệ hệ thống điện Thiết bị này thường được áp dụng khi dòng tải vượt quá khả năng của các bộ ngắt mạch nhỏ hơn Với dòng định mức cao, MCCB được sử dụng để bảo vệ bộ cấp điện chính, ngân hàng tụ điện, và máy phát, cho thấy tính ứng dụng đa dạng của nó trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
- Hãng sản xuất: LS (Hàn Quốc).
- Điện áp hoạt động: 380V, 440V AC.
Contactor là thiết bị quan trọng trong hệ thống điện, cho phép đóng cắt từ xa các mạch điện động lực Nhờ có contactor, người dùng có thể điều khiển các thiết bị như động cơ, máy phát điện và hệ thống chiếu sáng thông qua nút nhấn, ở chế độ tự động hoặc điều khiển từ xa Với khả năng điều khiển sự đóng ngắt nguồn cấp cho thiết bị, contactor được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống điện.
- Tiếp điểm phụ: 1NO + 1NC.
- Điện áp hoạt động: 690V AC.
- Điện áp thử nghiệm xung: 8 KV.
- Độ bền cơ học: 10 6 lần đóng cắt.
Nguồn tổ ong 220V là thiết bị chuyển đổi điện từ 220V AC sang 24V DC, được ứng dụng rộng rãi trong cả công nghiệp và dân dụng Nó thường được sử dụng cho các thiết bị như tủ điện, camera giám sát, máy tính, và loa đài, cũng như bất kỳ thiết bị nào cần nguồn một chiều tương ứng Bên cạnh đó, nguồn tổ ong còn đóng vai trò quan trọng trong các mạch ổn áp, cung cấp dòng điện ổn định để tránh tình trạng sụt áp và bảo vệ mạch điện.
- Chuyển điện từ 110V/220V AC sang 24V DC.
Cầu chì dùng để bảo vệ mạch điện bằng cách làm đứt mạch điện. Ứng dụng: Bảo vệ hệ thống điện, bảo vệ các thiết bị điện khác…
- Chất liệu: Nhựa tổng hợp.
2.3.10 Rơ le trung gian Omron 220V và 24V.
Rơ le trung gian là thiết bị quan trọng trong việc đóng cắt mạch điều khiển trong các mạch điện tử và mạch điều khiển logic Nó được ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử, thiết bị điện, thiết bị công suất và các máy điều khiển, giúp tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của hệ thống điện.
Hình 2.9 Rơ le trung gian Omron 220V
- Điện áp chịu đựng: 220V AC, 24V DC.
- Kích thước: 34 mm 27 mm 20 mm.
Domino là một linh kiện quan trọng trong hệ thống điện, được sử dụng để nối dây điện với các thiết bị điều khiển và động lực Nó cũng đóng vai trò kết nối mạch điện trong các tủ điện, giúp đảm bảo hoạt động hiệu quả của toàn bộ hệ thống điện.
- Chất liệu tiếp điểm: Đồng thau.
- Kiểu lắp đặt: Bắt vít.
Các phần mềm
Hình 2.19 Logo phần mềm GX Works2
GX Works2, phát triển bởi Mitsubishi (Nhật Bản), là phần mềm lập trình PLC nổi bật với giao diện trực quan và thao tác mượt mà Phần mềm này hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình, bao gồm FBD và SFC, giúp người dùng dễ dàng thực hiện các dự án tự động hóa.
Chức năng của GX Works2:
- Chẩn đoán lịch sử lỗi và lỗi hiện tại của CPU điều khiển khả trình.
- Cài đặt tham số cho khối chức năng thông minh, CPU điều khiển khả trình và cấu hình mạng.
- Lập trình cho một dự án cấu trúc và dự án đơn giản.
- Giám sát và kiểm tra lỗi.
- Tạo chương trình tuần tự có thể được viết cho CPU điều khiển khả trình.
- Viết hoặc đọc dữ liệu đến hoặc từ một CPU điều khiển khả trình.
2.4.1.2 Chức năng trong đề tài
Phần mềm GX Works2 dùng để lập trình cho PLC FX1N-14MR.
Hình 2.20 Logo phần mềm Node.js
Node.js là nền tảng hoạt động trên V8 JavaScript runtime, cho phép phát triển WebServer bằng ngôn ngữ Java Phần mềm Node.js là miễn phí, giúp người dùng yên tâm không lo vi phạm bản quyền khi lập trình WebServer.
2.4.2.2 Chức năng trong đề tài
Phần mềm Node.js dùng để chạy runtime WebServer.
2.4.3 Phần mềm Visual Studio Code.
Hình 2.21 Logo phần mềm Visual Studio Code
Visual Studio Code, phần mềm do Microsoft phát triển, tương thích với các hệ điều hành Windows, Linux và MacOS Nó cung cấp tính năng tự hoàn thành mã thông minh, tích hợp Git, hỗ trợ Syntax highlighting, Snippets và cải tiến mã nguồn Người dùng cũng có khả năng tùy chỉnh phím tắt, giao diện và các tùy chọn khác để nâng cao trải nghiệm lập trình.
2.4.3.2 Chức năng trong đề tài
Phần mềm Visual Studio Code dùng để hỗ trợ lập trình WebServer, dễ dàng lập trình và có giao diện trực quan.
Hình 2.22 Logo phần mềm Kepware OPC
Kepware OPC cung cấp nhiều gói cài đặt với các chức năng khác nhau, nhưng để kết nối dữ liệu SCADA với WebServer, chỉ cần sử dụng gói KEPServerEX Phần mềm OPC này hỗ trợ kết nối với nhiều loại PLC phổ biến trên thị trường hiện nay.
2.4.4.2 Chức năng trong đề tài
Kepware OPC là phần mềm trung gian OPC hỗ trợ kết nối WebServer với các dòng PLC.
Hình 2.23 Logo phần mềm Symbol Factory
Phần mềm Symbol Factory hỗ trợ thiết kế giao diện SCADA trên WebServer bằng cách cung cấp bộ sưu tập icon và Symbol cần thiết Trong khi các phần mềm SCADA truyền thống đã tích hợp sẵn các khối thư viện này, việc kết hợp Symbol Factory giúp nâng cao khả năng lập trình và thiết kế giao diện giám sát, mang lại hiệu quả tối ưu cho người dùng.
Symbol Factory cung cấp 60 danh mục với tổng cộng 3600 biểu tượng, hỗ trợ tối ưu cho việc thiết kế SCADA trên Windows form trong Visual Studio Code Sự đa dạng và đồng nhất trong thư viện biểu tượng của phần mềm giúp người dùng dễ dàng lựa chọn và sử dụng trong các dự án thiết kế.
2.4.5.2 Chức năng trong đề tài
Phần mềm Symbol Factory hỗ trợ người dùng xuất hình ảnh các biểu tượng như động cơ, van, và bơm ra định dạng PNG, giúp thuận tiện trong việc thiết kế và lập trình WebServer.
Hình 2.24 Logo phần mềm MySQL
MySQL là hệ thống quản lý dữ liệu có mã nguồn mở (Relational Database
Hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu quan hệ (RDBMS) thực hiện giao thức server-client, cho phép thiết lập và quản trị các cơ sở dữ liệu dựa trên mối quan hệ giữa chúng MySQL, một trong những RDBMS phổ biến, được ứng dụng trong lập trình WebServer để lưu trữ dữ liệu cho các hệ thống sản xuất Nó hỗ trợ việc lưu trữ dữ liệu theo ca, theo ngày hoặc theo năm, đồng thời cho phép xuất và in ấn báo cáo, hóa đơn bán hàng theo yêu cầu của khách hàng.
2.4.6.2 Chức năng trong đề tài
Phần mềm MySQL dùng để hỗ trợ quản lý cơ sở dữ liệu đối với các hệ thống cấp cao có chức năng quản lý database.
Hình 2.25 Logo phần mềm Arduino IDE
Arduino IDE được dùng chủ yếu để biên dịch mã và viết vào module arduino.
Môi trường phát triển tích hợp (IDE) Arduino là một công cụ quan trọng trong việc lập trình các module Arduino Nó có thể chạy trên nhiều hệ điều hành phổ biến như Windows, Linux và MacOS Một IDE Arduino tiêu chuẩn bao gồm hai thành phần chính: Trình chỉnh sửa mã, nơi bạn viết mã nguồn theo yêu cầu, và Trình biên dịch, chịu trách nhiệm biên dịch và tải mã lên module Arduino Đặc biệt, IDE Arduino hỗ trợ cả ngôn ngữ lập trình C++ và C, mang lại sự linh hoạt cho người dùng.
2.4.7.2 Chức năng trong đề tài
Phần mềm Arduino IDE dùng để lập trình cho module SIM800A gửi tin nhắn đến điện thoại.
TIA Portal (Totally Integrated Automation Portal) serves as the foundational software for all other development applications It enables seamless data sharing among various software, ensuring consistency across management and operational application systems.
2.4.8.2 Chức năng trong đề tài
Phần mềm TIA Portal dùng để tạo ra giao diện cơ bản cho WebServer.
SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA TỦ ATS
Sơ đồ mạch điện
Mạch điều khiển là bộ phận thực hiện các thao tác điều khiển, xử lý cho các thiết bị hoạt động.
Hình 3.27 Sơ đồ CAD 2D mạch điều khiển 1
Hình 3.28 Sơ đồ CAD 2D mạch điều khiển 2
Mạch điện động lực, hay còn gọi là mạch điện nguồn, là thành phần quan trọng trong việc điều khiển và cung cấp điện cho các thiết bị như động cơ, bơm và quạt Khi nhận được tín hiệu từ mạch điều khiển, nó thực hiện chức năng đóng cắt mạch động lực Dòng điện trong mạch điện động lực có thể lớn hoặc nhỏ tùy thuộc vào công suất của thiết bị, vì vậy việc lựa chọn công suất phù hợp cho các thiết bị đi kèm là rất cần thiết.
3.1.2.2 Nhiệm vụ Để đóng, mở và điều khiển các máy trong mạch điện người ta sử dụng nhiều thiết bị điện khác nhau Công suất đóng cắt của mạch điện động lực phải đủ cao để đóng cắt được tải điện động lực Phải có vị trí đóng cắt và tín hiệu hiển thị của cơ cấu chấp hành Trong mạch điện phải có khóa liên động điện hoặc liên động cả điện và cơ khí để đảm bảo chắc rằng hai nguồn cung cấp không đóng đồng thời vào chỉ một tải gây sự cố ngắn mạch.
Hình 3.29 Sơ đồ mạch động lực.
Tính toán lựa chọn khí cụ điện
3.2.1 Các thông số cơ bản của contactor.
- Điện áp : Là điện áp contactor chịu được khi hoạt động, contactor sẽ bị hỏng nếu vượt quá điện áp.
- Điện áp giới hạn xung : Khả năng contactor có thể chịu đựng được điện áp xung.
- Điện áp : Điện áp giới hạn mà contactor chịu được, trên mỗi contactor thường ghi chi tiết dải điện áp và dòng điện mà nó chịu đựng được.
- Dòng điện : Là dòng điện đi qua tiếp điểm chính của contactor khi nó hoạt động (điện áp định mức và tải định mức).
- Dòng điện ngắn mạch : Dòng điện tối đa mà contactor chịu được trong khoảng thời gian 1 giây, nhà sản xuất thường sẽ cung cấp theo từng loại contactor.
- Điện áp cuộn hút : Theo mạch điều khiển ta có thể chọn AC, DC, 220V hay
- Số cặp cực: Là số cặp tiếp điểm chính trong contactor.
- Số tiếp điểm phụ: Thường có dòng điện định mức 5A hoặc 10A.
- Khả năng đóng, cắt: Đối với contactor hoạt động cấp điện cho động cơ 3 pha, rô to lồng sóc phải đóng được từ 4 – 7 lần Iđm.
Hạn sử dụng của contactor được xác định bởi số lần thao tác đóng cắt tối đa mà thiết bị có thể thực hiện Cụ thể, contactor có khả năng đóng cắt lên đến 2107 lần trong điều kiện không tải.
- Tần số làm việc: Là số lần đóng cắt của contactor thực hiện được trong 1 giờ.
3.2.2 Các thông số cơ bản của MCCB, MCB.
Có vô số cách chọn MCCB, MCB, nhưng dù chọn cách nào đi chăng nữa thì chúng cũng phải thỏa mãn điều kiện sau:
- là dòng điện tải tối đa.
- là dòng điện định mức của MCCB, MCB.
- là dòng điện cho phép tối đa của dây dẫn điện.
- là dòng tối đa mà MCCB, MCB có thể ngắt.
- là dòng điện khi ngắn mạch.
Nguyên lý hoạt động của tủ ATS
Chế độ này bao gồm 4 nút nhấn: 2 nút nhấn để đóng mạch điện lưới và máy phát, cùng 2 nút nhấn để ngắt mạch cho cả hai Thông thường, chế độ này được sử dụng khi hệ thống tự động (Auto) gặp sự cố và không thể tự chuyển mạch.
Khi nguồn lưới có điện, cần duy trì trong 15 giây để ổn định điện áp trước khi đóng contactor nguồn lưới Đồng thời, hệ thống sẽ thông báo qua điện thoại với câu lệnh “Đã ngắt điện máy phát, sử dụng điện lưới”.
Khi mất nguồn lưới, hệ thống sẽ tự động gửi thông báo đến điện thoại với câu lệnh “Đã ngắt điện lưới” Tiếp theo, máy phát điện sẽ được khởi động ba lần, mỗi lần kéo dài 10 giây và cách nhau 5 giây Mỗi lần khởi động, người dùng sẽ nhận được thông báo qua điện thoại với các câu lệnh “Đề lần 1”, “Đề lần 2” và “Đề lần 3”.
Khi máy phát không nhận tín hiệu sau ba lần đề, hệ thống sẽ báo lỗi bằng còi và gửi thông báo đến điện thoại với nội dung “Kich de khong thanh cong” Trong tình huống này, người dùng cần chuyển sang chế độ Manual để vận hành bằng tay.
Sau khi đề máy phát thành công, sau 5 giây máy phát sẽ hoạt động và gửi thông báo tín hiệu về điện thoại với câu lệnh “Đang sử dụng điện máy phát”.
Khi máy phát điện hoạt động và có nguồn lưới trở lại, nguồn lưới sẽ được ưu tiên Sau 5 giây, máy phát sẽ ngắt nguồn, và sau 15 giây ổn định nguồn lưới, điện sẽ được đóng lại Đồng thời, hệ thống sẽ gửi thông báo về điện thoại với nội dung “Đã ngắt điện máy phát, sử dụng điện lưới”.
THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT TỦ ATS
Thiết kế tủ ATS trên phần mềm AutoCAD
4.1.1 Thiết kế mặt ngoài cửa tủ.
Hình 4.30 Mặt ngoài cửa tủ được thiết kế trên AutoCAD
Kích thước tủ: 500 mm 700 mm.
- 3 đèn báo pha điện lưới.
- 1 nút nhấn ON + 1 nút nhấn OFF điện lưới.
- 1 đồng hồ đo điện áp điện lưới.
- 1 công tắc chuyển mạch điện lưới.
- 3 đèn báo pha máy phát.
- 1 nút nhấn ON + 1 nút nhấn OFF điện máy phát.
- 1 đồng hồ đo điện áp máy phát.
- 1 công tắc chuyển mạch máy phát.
- 1 công tắc chuyển đổi chế độ 3 vị trí Auto/0/Manual.
4.1.2 Thiết kế bên trong tủ.
Hình 4.31 Bên trong tủ được thiết kế trên AutoCAD
4.1.3 Thiết kế mặt phải bên trong tủ.
Hình 4.32 Mặt phải bên trong tủ được thiết kế trên AutoCAD
- 1 module SIM800A GSM GPRS Mini.
Tủ ATS trong thực tế
Hình 4.33 Mặt ngoài tủ ATS thực tế
Hình 4.34 Mặt trong tủ ATS thực tế
Hình 4.35 Mặt phải tủ ATS thực tế.
HỆ THỐNG VẬN HÀNH VÀ GIÁM SÁT TỦ ATS
Lưu đồ giải thuật và lập trình PLC
5.1.1 Lưu đồ giải thuật của PLC.
Hình 5.36 Lưu đồ giải thuật của PLC
Hình 5.37 Giao diện lập trình PLC.
SMS
SMS (Dịch vụ tin nhắn ngắn) là một phương thức liên lạc qua hệ thống viễn thông, cho phép người dùng gửi tin nhắn văn bản cho nhau Hình thức này hoạt động trên ba công nghệ mạng chính: GSM, CDMA và TDMA.
5.2.2 Sơ đồ hệ thống của SMS.
Hình 5.38 Sơ đồ hệ thống của SMS
PLC truyền tín hiệu qua opto 4 kênh, chuyển đổi tín hiệu điện áp 24V thành 5V để tương thích với vi điều khiển Arduino Uno, nhằm bảo vệ thiết bị khỏi hư hỏng Arduino sử dụng các tập lệnh AT để giải mã tín hiệu và gửi dữ liệu từ chân TxD qua chân RxD của module SIM800A Khi nhận được dữ liệu, module SIM800A sẽ gửi thông tin lên server thông qua dịch vụ GPRS.
5.2.3 Lưu đồ giải thuật và lập trình arduino.
5.2.3.1 Lưu đồ giải thuật của arduino
- Bắt đầu khởi tạo kết nối với module SIM800A.
- Sử dụng thư viện SoftwareSerial để khởi tạo các chân pin D4, D5, D6, D7 là input digital.
Nếu tín hiệu từ Y00 của PLC được gửi qua chân D4, thì sẽ thực hiện hành động 1 Tương tự, khi Y02 gửi tín hiệu qua chân D5, hành động 2 sẽ được thực hiện Nếu Y01 gửi tín hiệu qua chân D6, hành động 3 sẽ diễn ra Cuối cùng, khi Y03 gửi tín hiệu qua chân D7, hành động 4 sẽ được kích hoạt.
Hình 5.40 Lưu đồ thực hiện hành động 1
Khi có điện lưới, tín hiệu X0 sẽ được gửi về PLC Sau 15 giây, tín hiệu Y00 ở mức thấp được truyền qua chân D4, khiến module SIM800A gửi tin nhắn "Đang sử dụng điện lưới" đến điện thoại.
- Khi mất điện lưới, ngõ ra Y00 ở mức thấp gửi tín hiệu qua chân D4 thì module SIM800A gửi tin nhắn “Da mat dien luoi” về điện thoại.
Hình 5.41 Lưu đồ thực hiện hành động 2
Khi mất điện lưới, máy phát sẽ thực hiện tối đa 3 lần kích đề sau 20 giây Mỗi lần kích đề, nếu ngõ ra Y02 ở mức thấp gửi tín hiệu qua chân D5, module SIM800A sẽ gửi tin nhắn đến điện thoại với nội dung “De lan 1”, “De lan 2”, “De lan 3” Nếu máy phát khởi động thành công giữa các lần kích đề, hệ thống sẽ chuyển sang hành động tiếp theo.
3 Nếu sau 3 lần kích đề không thành công thì chuyển sang hành động 4.
Khi tín hiệu được chuyển đến chân D4 và D6, module SIM800A sẽ gửi tin nhắn đến điện thoại với nội dung "Đang sử dụng điện máy phát".
Hình 5.43 Lưu đồ thực hiện hành động 4
Sau khi kích đề 3 lần không thành công, chân D7 nhận tín hiệu từ Y03, module SIM800 gửi tin nhắn về điện thoại với nội dung “De khong thanh cong”.
Hình 5.44 Giao diện lập trình arduino.
WebServer
WebServer hỗ trợ giám sát dữ liệu qua các trình duyệt như Opera, Google Chrome, Cốc Cốc và Firefox, cho phép người dùng điều khiển và giám sát từ xa thông qua máy tính, điện thoại hoặc Notepad Ứng dụng này tích hợp nền tảng Node.js trên máy chủ, cho phép truy cập dữ liệu PLC theo thời gian thực thông qua địa chỉ IP công cộng và cổng định sẵn Ngoài ra, WebServer còn có thể chuyển đổi thành ứng dụng di động trên Android và iOS, mang đến khả năng truy cập từ xa linh hoạt và trực quan cho người dùng.
Các WebServer đều có các tính năng cơ bản cho phép người dùng thao tác các việc sau:
- Tạo ra một hoặc vô số website.
- Cho phép việc thiết lập và hiển thị thông báo lỗi với người sử dụng trên website nhờ tính năng tùy chỉnh cấu hình của các trang.
- Cài đặt cấu hình tệp nhật ký – log file, bao gồm vị trí lưu tệp nhật ký, dữ liệu nào cần đưa vào tệp nhật ký.
- Thiết lập bảo mật cho thư mục/website.
- Tạo những thư mục ảo và di chuyển nó vào các thư mục vật lý.
- Chỉ định những tài liệu sẵn có.
5.3.2 Thiết kế giao diện WebServer.
Để tạo giao diện cơ bản cho WebServer, chúng ta sử dụng phần mềm TIA Portal và Symbol Factory Sau đó, Visual Studio Code được sử dụng để hoàn thiện giao diện cho WebServer.
Hình 5.45 Giao diện Symbol Factory
Hình 5.46 Giao diện thiết kế web trên TIA Portal
Hình 5.47 Giao diện lập trình WebServer
Hình 5.48 Giao diện WebServer dùng để đăng nhập
Hình 5.49 Giao diện WebServer ở màn hình chính
5.3.3 Kết nối PLC với WebServer.
- Bước 1: Chuẩn bị các phần mềm cần thiết cho WebServer.
- Bước 2: Kết nối server với PLC.
- Bước 3: Hiển thị dữ liệu từ server lên trình duyệt (Chrome, Cốc cốc, FireFox, IE…).
- Bước 4: Ghi dữ liệu vào PLC từ trình duyệt.
- Bước 5: Hoàn thiện quy trình.
- Lập trình WebServer bằng Visual Studio Code.
Hình 5.50 Giao diện lập trình WebServer trên phần mềm Visual Studio Code
- Khai báo tagname trong Kepware.
Hình 5.51 Giao diện trên Kepware
Hình 5.52 Các tagname trong Kepware
- Chạy runtime Visual Studio Code và Kepware.
Hình 5.53 Runtime trên phần mềm Visual Studio Code
Hình 5.54 Runtime trên phần mềm Kepware
5.3.4 Hiển thị dữ liệu từ MySQL lên WebServer và xuất báo cáo sản xuất. Đầu tiên, server sẽ đọc dữ liệu từ Kepware, sau đó ghi dữ liệu vào MySQL để hiển thị lên WebServer Ngoài ra, chúng ta có thể xuất báo cáo dữ liệu vận hành hệ thống thành file Excel trực tiếp thông qua WebServer.
Hình 5.55 Giao diện dữ liệu trong MySQL
Hình 5.56 Dữ liệu vận hành hệ thống trên Excel sau khi xuất báo cáo.