Thiết kế PLC bằng arduino ứng dụng trong giám sát và điều khiển các thiết bị trong nhà

Thiết kế PLC Arduino ứng dụng giám sát điều khiển Nhà thông minh : Thiết bị điều khiển: Sử dụng Arduino thiết kế thành PLC điều khiển hệ thống, có hỗ trợ chuẩn truyền thơng Modbus Lora Thiết bị cảm biến: Sử dụng cảm biến nhiệt độ LM35 module cảm biến ánh sáng quang trở LDR Cơ cấu chấp hành: Các thiết bị điện nhà bao gồm bóng đèn, điều hịa, quạt điện Phần mềm SCADA mã nguồn mở để điều khiển giám sát nhà thơng minh MẠNG TRUYỀN THƠNG CƠNG NGHIỆP VÀ HỆ SCADA DANANG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Tổng quan thành phần hệ thống MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP VÀ HỆ SCADA DANANG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Bộ điều khiển: PLC thiết kế từ Arduino

Đề tài: Thiết kế PLC bằng Arduino

Ứng dụng trong giám sát và điều khiển

Nguyễn Hoàng Hùng – 17TDH2

Lê Hữu Thạch – 17TDH2

2

I Giới thiệu dự án

1 Yêu cầu và nội dung thiết kế

Thiết kế PLC bằng Arduino ứng dụng trong giám sát và điều khiển

Nhà thông minh :

Thiết bị điều khiển: Sử dụng Arduino thiết kế thành PLC điều khiển hệ thống, có hỗ trợ các chuẩn truyền thông Modbus và Lora

Thiết bị cảm biến: Sử dụng cảm biến nhiệt độ LM35 và module cảm biến ánh sáng quang trở LDR

Cơ cấu chấp hành: Các thiết bị điện trong nhà bao gồm bóng đèn, điều hòa, quạt điện.

Phần mềm SCADA mã nguồn mở để điều khiển và giám sát nhà thông minh.

4

Tổng quan về các thành

phần trong hệ thống

1 Bộ điều khiển: PLC được thiết kế từ Arduino

 Phần cứng: Sử dụng các Role cho các đầu nối với các chấn Arduino và các linh kiện cần thiết khác

6

 Phần mềm: Sử dụng các mã nguồn mở

Các mã nguồn mở

OpenPLC

Snapbox

plcLIB LDmicro

OpenPLC có:

 Dao diện thiết kế đơn giản, dễ sử dụng

 Hỗ trợ các chuẩn truyền thông kết nối mới nhất hiện nay như

Modbus, Lora

8

2 Thiết bị cảm biến và hiển thị

Sử dụng cảm biến nhiệt độ LM35 và module cảm biến hồng

ngoại LDR

Thiết bị hiển thị sử dụng LCD 16x2

3 Cơ cấu chấp hành

Bao gồm các thiết bị trong nhà như điều hòa, quạt, đèn

10

4 Giao thức Modbus

a) Định nghĩa

• Là một phương tiện truyền

thông với nhiều thiết bị thông

qua một cặp dây xoắn đơn.

• Tiêu chuẩn thông dụng trong

ngành tự động hóa.

• Một protocol miễn phí.

• Là một hệ thống

“master-slave”

b) Các chuẩn Modbus: có 3 chuẩn là Modbus RTU, Modbus TCP,

 Modbus ASCII:

+ Chậm nhất trong số 3 loại protocol

+ Mọi thông điệp được mã hóa bằng hexa-decimal, sử dụng đặc tính ASCII 4 bit

+ Thích hợp khi modem điện thoại hay kết nối sử dụng sóng

radio

 Modbus RTU:

+ Là protocol công nghiệp được sử dụng rộng rãi nhất

+ Dữ liệu được mã hóa theo hệ nhị phân, và chỉ cần một byte

truyền thông cho một byte dữ liệu

+ Là thiết bị lí tưởng đối với RS 232 hay mạng RS485 đa điểm

5 Giao thức Lora

a, Định nghĩa: Lora(Long Range Radio) là một giao thức mới được thiết kế cho internet vạn vật, là một giao thức không dây mới được thiết kế để truyền thông xa, năng lượng thấp

LoRa sử dụng kỹ thuật điều chế gọi là Chirp Spread Spectrum

Tức là dữ liệu sẽ được băm bằng các xung cao tần để tạo ra tín hiệu

có dãy tần số cao hơn tần số của dữ liệu gốc (cái này gọi là chipped); sau đó tín hiệu cao tần này tiếp tục được mã hoá theo các chuỗi chirp signal trước khi truyền ra anten để gửi đi

16

c Các tính năng chính của LoRa

 Truyền dẫn khoảng cách xa từ vài km đến 15-30 km ở vùng nông thôn

 Giảm việc đồng bộ và định hướng giữa các mạng

 Mạng an toàn và hiệu quả

 Không nhiễu tần số

d Cách gửi dữ liệu trong giao thức Lora

• Preamble: Là chuỗi binary để bộ nhận detect được tín hiệu của LoRa packet trong không khí

• Header: chứa thông tin về size của Payload cũng như có

PayloadCRC hay không Giá trị của Header cũng được check CRC kèm theo

• Payload: là dữ liệu ứng dụng truyền qua LoRa

• Payload: giá trị CRC của Payload Nếu có PayloadCRC, LoRa chip

sẽ tự kiểm tra dữ liệu trong Payload và báo lên nếu CRC OK hay không

18

5 Giới thiệu về scada và phần mềm Scada BR

Điều khiển giám sát trên Scada BR

DEMO GIỮA KỲ

a Giới thiệu module RS485:

Kết nối Modbus giữa Arduino và máy tính

• IC MAX 485 được tích hợp sẵn trên board

• Truyền nhận với năng lượng thấp theo chuẩn RS-485

• Các chân của IC đã được đưa ra thích hợp cho việc sử dụng với vi điều khiển

• Điện áp hoạt động: 5V

22

b, Sơ đồ dây kết nối 2 arduino bằng module RS483

Master là Arduino

Slave là máy tính

C Phần mềm lập trình

Sử dụng phần mềm lập trình Arduino IDE, lập trình bằng ngôn

ngữ C

24

Thank you