Thiết kế chế tạo và thử nghiệm các mạch đo đếm đọc kết quả qua đường truyền điện lưới

MUC LUC Trang Muc lue 2 Chucmg 1 Vài net ve qua trinh phàt trién cùa PLC 3 Chucmg 2 Thié't ké' va xày dung modem PLC 7 2.1 Ghép nói tin hiéu, dò suy giàm va trò khàng truy 7 nhàp 2.2 Phu

DAI HOC QUOC GIÀ HA NOI

KHOA GONG NGHÉ

BAO CAO TONO HOP

De tài:

THIÉT KÉ CHE TAO VA

THÙf NGHIÉM CÀC MACH DO DEM

KÉT QUA QUA DUÙNG TRUYÉN

DOC LUdl

(De tài nghién cihi khoa hoc càp DHQGHN do Khoa quàn ly)

Ma so: QC.02.03

Chù tri: TS Ngó Dién Tàp Tham già thirc hièn:

MUC LUC

Trang Muc lue 2 Chucmg 1 Vài net ve qua trinh phàt trién cùa PLC 3

Chucmg 2 Thié't ké' va xày dung modem PLC 7

2.1 Ghép nói tin hiéu, dò suy giàm va trò khàng truy 7

nhàp

2.2 Phucfng phàp diéu che FSK 8

2.3 Sa do khói va nguyén ly boat dòng cùa modem PLC 9

2.4 Mot so dac tinh va thóng so cùa modem PLC dùng 11

làm thuc nghiem

2.5 So do nguyén ly ghép nói càc thiét bi ùtig dung vói 13

càc modem PLC Chuong 3 Thù nghiem mot so ling dung do luóng va diéu 16

khién trén mang dién luói 3.1 Mot so thù nghiem co the trién khai vói càc modem 16

PLC trong linh vuc do luòng va diéu khién

3.2 He thóng do nhiet do qua mang dién luói 18

3.3 Mot so ké't qua thuc nghiem va thào luan dành già 23

Tài liéu tham khào 33

Chiromg 1

VÀI NET VE QUA TRÌNH PHÀT T R I É N CÙA PLC

Qua trinh phàt trién cùa cóng nghé PLC (Power Line Communication) sé dugfc trinh bay trong phàn này theo góc dò tim hiéu khà nàng va phàn tich nhung han che cùa càc ling dung co dién Mang dién luói dugfc su dung cho viec truyén thóng du" liéu ngay sau khi bàt dàu cóng cuòc dién khi hoà Tu nhiing nàm 1920, tai càc phòng thì nghiem ò Chàu Àu dà ticn hành thù nghiem truyén tin hiéu thoai trén duóng day dién cao the So di viec truyén thóng trén mang dién luói co tinh hàp dàn manh càc nhà dàu tu là vi càc nguyén nhàn bàt nguón tu lich su Chùng ta bié't ràng de duy tri va ón dinh dugfc he thóng cung càp dién cao the' trén pham vi ròng lón thi nhiem vu hàng dàu dat ra là phài lién tue duy tri cóng tàc quàn ly vàn hành, kiém tra, sua chùa va khàc phuc càc su co Cóng viec này dòi bòi phài co mot kénh thóng tin hai chiéu lién tue va tiic thói Thi du, chùng ta phài thiét lap càc kénh thóng tin giiìa nhà mày phàt dién, càc tram bien the, càc thiét bi chuyén mach va càc diém ké't nói trén mang hay càc diém ké't nói giiia càc mang vói nhau Tuy nhién, tai thói diém dò chua co mang dién thoai nào co the bao phù toàn bò càc khu dàn cu, càc khu cóng nghiép cung nhu càc diém trong yéu cùa mang dién luói nhu dà ké trén Tham chi cho dén bay giò vàn con nhiéu diém trong yéu cùa mang dién cao thè co nhu càu truyén thóng du liéu va trao dói thóng tin vàn chua duoc ké't nói thóng qua càc mang dién thoai

Dò là chua ké dén càc nhu càu két nói de do luòng va kiém tra giàm sàt tir xa Tai nhung diém dà co két nói dién thoai thi nguòi ta cung khóng khòi lo làng ve vàn de giàn doan thóng tin Mói khi xày ra hien tuong giàn doan thóng tin do mang dién thoai gap phài su co cung gay nén nhung thiét hai nang né cho ngành dién lue Hon nua, chi phì dàu tu de co dugfc mot duòng day dién thoai dén càc vùng xa xòi va già cuòc phài tra sau mói làn thuc hien dàm thoai hay trao dói du liéu là rat lón Chình nhung nguyén nhàn này dà thuc day ngành dién lue va càc nhà khoa hoc vào cuòc de phàt trién cóng nghé PLC

Tu nhflng nàm 1920 cùa the ky truóc, cùng vói viec su dung cóng nghé tàn

so song mang trén duòng day dién thoai, cóng nghé tàn so song mang cQng dà bàt dàu duoc umg dung de truyén dfi liéu trén mang dién cao thè [11] Vói nhung dàu tu dàng ké ve ky thuàt nhò su tién bò vuot bàc cùa càc phuong thùc truyén thóng do liéu da giùp cho càc nhà khoa hoc va càc cóng ty dién lue thuc hien duoc dóng Ihòi cà truyén tài nàng lugfng it suy hao va truyén thóng tin vói dò tin cày cao trén cùng mang dién luói

Cùng vói su phàt trién cùa khoa hoc cóng nghé, kinh té xà hòi, càc mang dién cao thè cùng ducre xày dung va phàt trién mot càch nhanh chóng nhàm dàp utig nhu càu su dung dién phuc vu cho sinh boat va san xuàt Tu dò, càc cóng ty dién lue bàt buòc phài xày dung cho minh mot mang luói thóng tin day dù va chinh xàc dùng de quàn ly va vàn hành he thóng cung càp dién nàng va phuc vu cho càc muc dich khàc nhu thóng tin lién lac noi bò va càc ùng dung do luòng, giàm sàt va diéu khién tu xa Nhung nhiem vu co thè dat ra de tàn dung mang du liéu cùa càc cóng ty dién lue co the dugc phàn thành ba nhòm chinh sau:

• Quàn ly vàn hành

• Kiém tra giàm sàt

• Han che hòng hòc va khàc phuc càc su co

Quàn ly vàn hành tue là bao dàm tói uu trong phàn phói nàng lugmg, mot mat phài han che su làng phì nàng lugmg, mat khàc phài dàm bao dù cóng suàt de dàp ùtig cho nhu càu su dung vào nhflng giò cao diém De thuc hien ducfc nhiem

vu này dòi hòi phài co mot he thóng truyén thóng dù* liéu tue thòi va co dò tin cày cao

Nhiem vu kiém tra giàm sàt giùp cho mang luói dién boat dòng thóng suót

va lién tue Nhiem vu này tàp trung chù yéu vào càc vàn de lién quan dén càc thóng so boat dóng chinh nhu nhu càu ve nàng lugmg, cóng suàt phàt, dién àp va tàn so Kiém tra giàm sàt càc thóng so tu dò dua ra càc bien phàp, càc quyét dinh diéu chinh phù hgfp Vói nhiem vu này viec dàm bao thóng tin lién tue là vàn de dugfc quan tàm hàng dàu

Nhiem vu han che hòng hòc va khàc phuc su co tue là dua ra càc bien phàp phòng chóng va khàc phuc càc su co khòng mong muón xày ra Dac biet, trong

truòng bop xày ra su co ò mang dién cao thè thi phài nhanh chóng dua ra càc

bién phàp kip thòi va hun hiéu de xàc dinh va khàc phuc ngay su co nhàm giàm

thiéu hàu qua cùa nò Chinh vi vày, viec nàm bàt kip thòi càc thóng tin lién quan dén nhà mày phàt dién, càc tram bién thè cung nhu càc cóng ty dién lue là rat càn thiét Trong truòng bop này viec truyén thóng tin phài thuc hien trén mot khoàng càch khà xa, do dò chi phì phài tra de co duoc mot kénh thóng tin là rat

lón vk diéu này ành huòng dén loi nhuàn cùa ngành dién lue

Cùng vói su phàt trién nhanh chóng cùa càc cóng nghé khàc trong ITnh vuc vién thóng va cóng nghé thóng tin, cho dén nay cóng nghé truyén thóng trén mang dién luói dà cho phép cung càp dich vu truyén tài dién két bop vói truyén du" liéu mang thóng tin true tièp tói nguòi su dung

Thuc tè cho thà'y de co thè giài quyét vàn de truyén thóng tin trén duòng truyén dién luói co rat nhiéu vàn de càn nghién cùru giài quyét Truóc hét, duòng

truyén dién luói gióng nhu mot àngten ed lón, tièp nhàn rat nhiéu nhiéu, nhung

dóng thòi cung phàt xa tin hiéu Thành thù khi su dung cho ùmg dung truyén thóng tin thi qua trinh phàt xa cùng càn dugfc xem xét mot càch than trong Tièp

dò là vàn de xày dung càc bò loc co dai thóng thich bop

Mot vàn de khàc là moi he thóng truyén thóng càn co su phói hgfp trò khàng thich hgfp, trong khi trén duòng truyén dién lue lai rat khò thoà man duoc vàn de này Nguyén nhàn là trò khàng cùa tài vùa thay dói theo thòi gian, vira thay dói theo vi tri trén duòng truyén, co the thay dói tu va mili óm dén hàng nghin óm, dóng thòi gàn càc tram bién àp lai rat thàp Mot so trò khàng khóng de phói bop lai co thè xuàt hien trén duòng truyén dién luói, chàng han nhu càc bop dàu càp

Vi vay viec giàm suy hao cùa tin hiéu truyén thóng trén duòng truyén dién luói

là mot dói tugfng nghién cihi khà phùe tap

Tièp dò là vàn de nhiéu: nhiéu trén duòng truyén dién luói là tap hop cùa nhiéu loai nhiéu khàc nhau dà thàm nhàp dugfc vào duòng truyén, phong phù cà

ve loai, dò lón cQng nhu cà ve càch thàm nhàp vào duòng truyén Càc tài duoc dàu vào duòng truyén dién luói nhu tivi, mày tinh, mày hùt bui, déu phàt nhiéu

va duoc lan truyén tièp trén duòng truyén dién luói, càc he thóng truyén thóng khàc cung dua nhiéu vào duòng truyén dién luói

Co the néu ra vó so càc vàn de càn nghién cùu Chình vi vay ma tir nhùng nàm 20 cùa thè ky truóc cóng nghé truyén thóng tin trén duòng dién lue da dugc nhiéu nhà ky thuàt, nhiéu cóng ty, nhiéu co so nghién culi quan tàm dén Trong

cuòc chièn tranh thè giói, càc còng trinh nghién ciJu tam dùng nhung sau khi chièn tranh thè giói két thùc lai dugc quan tàm dén Gàn day, trong xu huòng tim kiém mói truòng truyén thóng sao cho chat lugng va hiéu qua, vàn de PLC lai dugc chù y nhiéu hon

Trong khuón khó cùa mot de tài càp truòng Dai hoc, de tài này chi tàp trung

nghién cùru: Thiét ké che tao va thù nghiem càc mach dol dém dgc két qua qua du&ng truyén dién luói Vói nói dung chù yéu là:

• Xày dung mot so he do luòng de dàp yéu càu dgc tu xa

• Xày dung he thóng truyén so liéu do luòng bang song mang (mot song mang) va mot he phàt hien song mang két hgp vói tàch ra so liéu do luòng

• Két hgp thành he thóng va hoàn chinh phuong phàp

n Thù nghiem dành già va dua vào làp ghép thành thành mot he thóng

hoàn chinh

Trong khuón khó cùa de tài, mot he thóng do nhiet dò qua duòng truyén dién luói dà dugc làp ràp va thù nghiem, mot so càc thao tàc diéu khién co bàn nhu dòng/ ngàt, truyén dù liéu nhi phàn dà dugc thuc hien

Chirong 2

THIÉT KÉ VA XÀY DUNG MODEM PLC

2.1 GHEP NOI TIN HIEU, DO SUY GIAM TIN HIEU VA

TRÒ KHÀNG TRUY NHÀP

De truyén thóng tin trén mang dién luói thi càc tin hiéu song mang co tàn

so nàm trong pham vi quy dinh cùa chuàn EN 50065 phài dugc dua lén càc duòng day dién luói Vói càc dai tàn so thàp muón dua tin hiéu lén duòng day dién luói phài tiéu tón mot cóng suàt khà lón, dac biet khi càc tàn so cùa tin hiéu gàn vói tàn so dién luói, chàng han co vài tram Hz t^l

Hinh 2-1 Sa do nguyén ly cùa khòi ghép noi tin hiéu vói dirdng day dién luói

Khi nói mot modem de truyén du liéu trén mang dién luói thi truóc hét càn

co hai duòng day dàn tin hiéu Hinh 2-1 cho thay phuong thùc ghép nói tin hiéu giùa modem PLC va duòng day dién luói bang mot bién àp PLC vói hiéu ùng thóng cao Tu C dugc dùng de càch ly nguón dién àp 220 V Ò phàn phàt thi tu C dugc chon khoàng 1 dén 2 |iF, trong khi tai phàn nhàn thi già tri này lai thuòng

dugc chon c5 100 nF De dung hoà giùa phàn phàt va phàn nhàn trong thuc nghiem khi cà phàn phàt va phàn nhàn cùng dugc thuc hien trén cùng mot khói ghép nói vói duòng truyén dién luói nén nhòm tàc già dà chon già tri cùa tu là

470 nF Dién trò R dugc chon càng nhò càng tòt tai phàn phàt Dién trò này trong mach thuc nghiem cùa nhòm tàc già dugc thuc hien dóng thòi bang dién trò cùa bién àp va dién trò cùa càu chi nhàm cà muc dich bào ve khi co su co ve dién

Tai phàn thu, dién trò R này góp phàn hinh thành ghép nói yéu do vay già tri cùa no nén dugc chon lón hon trò khàng cùa duòng day Ò mot so tài liéu nghién cùu co khuyèn nghi tai phàn phàt dién trò này cung nén nhò hon 1 Q, tai phàn thu dién trò này c5 vào khoàng 80 dén 120 Q, do vày viec su dung chinh dién trò cùa bién àp va càu chi cùa nhòm tàc già là hoàn toàn hgp ly va chàp nhàn dugc

Trong khi dò, kich thuóc cùa càc cuòn day L^ va L2 nén dugc chon càn thàn sao cho trò khàng cùa chùng (27C/JL12) luón luòn lón hon càc trò khàng dà

két nói trong dai tàn so boat dòng cùa fi Trong càc tinh toàn, chùng ta co the

tàp trung chù yéu vào phia dién nguón, chàng han già tri chình xàc cùa L;, trong mach tuong duong ò hinh 2-1 So di nhu vay là do chùng ta mong muón co dugc mot trò khàng lói ra phàn phàt nhò (« Q) Bang càch chon ty le vòng quàn bién

àp Ni : N2 ta co dién àp nguón nuòi bòi tàng lói ra dugc bién dói mot càch

tuong ùng, do dò ta co tin hiéu xuàt hien trén duòng day dién luói co bién dò phù

hgp Già tri N^ : N2 thuòng nàm trong khoàng tu 1/2 dén 1/4 Trong phàn thuc

nghiem cùa de tài này, nhòm tàc già dà chon ty le vòng quàn cùa bién àp PLC là 1/4, do dò tin hiéu càn dua vào bién àp de truyén lén mang dién luói dugc khuéch dai vìjra dù dàp ùng vói ty le do (c5 khoàng 40 - 44 VAC)

Ò phia nhàn, bién àp thuòng dugc nói thém mot bò Igc thóng dai, trò khàng lói vào cùa bò Igc này dugc dugc chon tu khoàng 5 dén vài tram óm [2] Trong thuc nghiem ò day nhòm tàc già chon già tri trò khàng này vào co 150 Q Diéu

này co nghla là ty le N^ : N2 co the là 1

2.2 PHUONG PHÀP DlÉU CHE FSK

Ò day nhóm tàc già khòng mong muón trinh bay lai ly thuyét cùa phuong phàp diéu che FSK ma chi muón trinh bay mot so ly do tai sao lai chon phuong phàp diéu che FSK trong phàn thuc nghiem LTu diém lón nhàt cùa phuong phàp diéu che FSK là viéc thiét ké va thuc bién de dàng ò cà phàn phàt va phàn nhàn,

cà còng nghé tuong tu va cóng nghé so Vào cuòi nhflng nàm 1980 nhiéu nhà san xuàt dà dua ra càc vi mach dùng cho càc ùng dung truyén thóng trén mang dién luói, nhung hàu hét càc vi mach này dugc xày dung dua trén phuong phàp FSK [2] Viéc su dung phuong phàp diéu che FSK cung cho ta thuc hien viec truyén thóng vói dò tin cày va tinh khàng nhiéu cao IL 3] vói muc dich tièp càn vói cóng nghé này va vói nhflng ly do trén nhóm tàc già dà khóng ngàn ngai khi phài lua chon phuong phàp diéu che FSK de thuc hien phàn thuc nghiem cùa minh

2.3 SO DÒ KHÓI VA NGUYÉN LY HOAT DÒNG CÙA MODEM PLC

Sade khói cùa modem PLC:

Bo tiU> diiiv Ji>ii!> B(>ylicp noi vói

dirim^ day dici! któi

Hinh 2'L Sa do khói cùa modem PLC

Trong modem PLC, khói CPU thuc hien chùc nàng diéu khién toàn bò boat dòng he thóng De thuc hien dugc chùc nàng dò, khói này dugc nap mot chuong trinh phàn mém diéu khién mgi boat dòng cùa modem PLC va càc phuong thùc giao tièp vói càc thiét bi ghép nói vói modem PLC Khói ghép nói duòng day

thuc hién viéc ghép nói modem PLC vói duòng day dién àp 220 V va loc nhiéu duòng day Trong mach thi nghiem khói này dugc thuc hien bang mot bién àp PLC va mot tu loc nhiéu 470 nF/ 250 V Bién àp dugc chon co ty so vòng quàn gifl-a cuòn so càp va cuòn thù cà'p là 1:4 Tai càc kénh vào ra con co hai thành phàn hét sue quan trong dò là bò diéu che va bò giài diéu che Ò day phuong phàp diéu che dugc su dung là diéu che FSK vi càc ly do nhu dà de càp ò phàn trén Ngoài ra con co càc bò loc chóng nhiéu va loai trù càc hoa ba Tin hiéu truóc khi truyén di cQng nhu sau khi nhàn ve déu dugc khuéch dai nhò càc bò khuéch dai dàt lai càc vi tri nhu trong so dò khói hinh 2-1 De he thóng boat

dòng mot càch dóng bò nhip nhàng thi khòng the khòng co khói dóng ho he thóng va dóng bg he thóng Khói dóng bò va càp xung dóng ho cho toàn he

thóng dugc nuòi bang mot bò cóng huòng thach anh 11,0592 MHz Hon nùa, modem PLC con eò lói ra càp xung dóng ho cho càc mach ùng dung ghép nói vói chinh nò

Hoat dòng cùa he thóng dugc mò tà nhu sau:

Khi ò che dò phàt, modem PLC nhàn tin hiéu tu càc thiét bi ngoai vi thóng qua cóng truyén thóng nói tièp Tin hiéu này dugc xù ly nhò khói xù ly trung tàm va sau dò dugc dua tói bò diéu che FSK Tai day tin hiéu dugc diéu che theo phuong thùc diéu che FSK vói tàn so trung tàm là 82 kHz Vói mùc logie "0" tàn

so quy dinh lói ra sé là 82 - 0,3 kHz va vói mùc logie " 1 " thi tàn so lói ra tuong ùng sé là 82 + 0,3 kHz Két qua là tai lói ra cùa bò diéu che FSK ta thu dugc mot tin hiéu diéu che FSK tuong ùng vói dfl liéu lói vào Tin hiéu này sé dugc dua qua mot bg loc va sau dò dugc dua tói mot bg khuéch dai nhàm dàm bào bién dò phù hgp truóc khi dua vào khói ghép nói vói duòng truyén dién luói 220 V Tai khói ghép nói tin hiéu sé dugc dua lén duòng day dién luói 220 V nhò mot bién

àp PLC va mot tu 47 nF

Ngugc lai, khi boat dóng ò che dò thu modem PLC nhan tin hiéu mang thóng tin trén duòng truyén dién luói 220 V thóng qua khói ghép nói duòng day dién luói Khói ghép nói này cung chinh là khói ghép nói khi hoat dòng ò che dò phàt Tuy nhién, lói ra tin hiéu cùa khói này khóng dugc dua ve duòng phàt tin hiéu khi ò che dò phàt va dugc dua vào mot bò Igc thu tin hiéu Tin hiéu sau khi dugc Igc nhiéu sé dugc dua qua mot bò chuyén dói tàn so nhàm thu dugc chinh xàc tin hiéu co song mang dùng theo quy uóc Tin hiéu sau khi chuyén dói tàn so

phù hgp lai dugc dua qua mot bò Igc nùa nhàm loai bò hoàn toàn nhiéu va càc boa ba khòng mong muón Tièp theo tin hiéu này dugc khuéch dai de dàp ùng dù mùc tin hiéu càn thiét khi dua vào bò giài diéu che Tai day tin hiéu dugc tién hành giài diéu che thành chuòi dfi liéu so Dii liéu tai lói ra bò giài diéu che dugc dua ve khói xù ly trung tàm de tién hành càc buòc xù ly càn thiét truóc khi truyén sang thièt bi ùng dung dang dugc ghép nói vói modem PLC

Sau khi tién hành xày dung va làp ràp chùng tói nhàn dugc bàn mach modem PLC hoàn chinh nhu trén hinh 2-2

Hinh 2-2 Hinh ành bàn mach modem PLC sau khi làp rap hoàn chinh

2.4 MOT SO DÀC TINH VA THÒNG SO KY THUÀT

CÙA MODEM PLC THUC NGHIEM

Modem PLC dà xày dung là mot mòdun co ehi phi thàp (co 30 USD) va khà

tién Igi trong càc ùng dung Chùng ta co the dùng modem PLC này de truyén dù

liéu trén càc càp dién luói vói mùc dién ha thè va trén cùng mot pha dién luói

De thuc hien viéc truyén thóng du liéu hai huòng chùng ta co the su dung hai modem PLC cùng két nói vói nhau trén duòng day dién luói vói toc dò band lén tói 1200 bps Tàt nhién chùng ta co thè trién khai xày dung càc modem PLC co

11

toc dò truyén dfl liéu cao hon Viéc che tao càc modem PLC toc dò cao hon dòi hòi ky thuàt va còng nghé ò mùc dò cao hon va cung gap phài mot trò ngai lón

dò là khoàng càch truyén sé ngàn hon do toc dò cao Ò day vói muc dich truyén dtì liéu do luòng nén toc dò truyén thóng 1200 bps là dà dù dàp ùng

Vói modem này chùng ta co thè thuc bién viéc truyén thóng du liéu hai huòng bàn song còng trén càc duòng day dién luói co dién àp lén tói 250 VAC, tàn so 50 hoàc 60 Hz Viéc truyén thóng dù liéu cùa càc modem PLC này hoàn toàn dàp ùng dugc dàu cuòi dù liéu cùa nguòi dùng va co giao thùc truyén dgc làp; do vày chùng ta co thè két nói nhiéu modem vói nhau thóng qua duòng truyén dién luói ma khòng gay ành huòng làn nhau Ò day phuong phàp diéu che dugc su dung là khoà dich pha tàn so (FSK) So di su dung ky thuàt diéu che FSK là nhàm dàm bào tinh khàng nhiéu cao va tàng dò tin cày trong truyén thóng dfl liéu Tàn so song mang va toc dò band cung dugc lua chgn càn than de

co thè thuc hién dugc truyén thóng dfl liéu trén mot khoàng càch xa nhàt co thè Viéc ghép nói modem PLC vói càc thiét bi truyén/nhàn dfl liéu cùa nguòi dùng dugc thuc hién khà de dàng bang hai duòng két nói lói vào du liéu va lói ra dù liéu don giàn

Càc ùng dung cùa càc modem PLC co thè bao góm càc ùng dung giàm sàt trang thài, thuc hién viéc diéu khién va truyén thóng dù liéu cùa càc thiét bi dà dugc két nói vói duòng dién àp, chàng han nhu càc he thóng do luòng va diéu khién tu dòng, càc he thóng bàt / tàt dèn thàp sàng, diéu khién càc thièt bi dàn duòng tai càc ga hàng khòng, càc he thóng an toàn va bào chày

Mot so dac tinh chinh cùa modem PLC dà làp ràp hoàn chinh:

• Bàn mach cùa modem PLC dugc thièt ké va làp ràp vói kich thuóc nhò, ggn gang

• De su dung vói chi mot vài thao tàc ghép nói don giàn

• Cung càp khà nàng truyén thóng dù liéu bàn song còng, hai huòng trén càc duòng day dién luói

• Co thè trién khai càc ùng dung trén càc duòng day dién ha thè, co 100 V

- 250 V, 50 - 60 Hz

• Thù tue truyén dfi liéu dòc làp, ro ràng va hoàn toàn phù hgp vói càc dàu cuòi cùa càc bàn mach hay thièt bi ùng dung (dac biet là vói càc ùng dung do luòng)

• Mùc dò khàng nhiéu cao va truyén thóng dfi liéu tin cày

• De dàng ghép nói nói tièp vói càc thièt bi ùng dung

• Ghép nói vói duòng truyén dién luói don giàn

• Mach ghép nói mang dién luói xoay chiéu AC dugc xày dung san trén bàn mach modem PLC

• Bò phàt va nhàn bièt song mang dugc xày dung va tich hgp trong modem PLC

• Khoàng càch truyén thóng tin dai (c5 400 dén 500 m vói càp day dién song song)

• Co thè lua chgn toc dò Band vói càc già tri tuy chgn là 600 va 1200 bps Mot so thóng so ky thuàt cùa modem PLC dà làp ràp hoàn chinh:

Dién àp nguón nuòi

Dòng tiéu thu (trong qua trinh truyén tin hiéu)

Mùc thè cùa duòng dù liéu vào/ra

Tàn so song mang cùa modem PLC

Phuofng thùc diéu che tin hiéu

Toc do Baud

So bit du liéu trén mot khung truyén

So bit Start

So bit Stop

Dién àp ghép nói trén duòng day dien lue cao nhàt

Kich thuóc bàn mach

+12V/-12V

600 mA TTL/ RS232C

82 ±0,3 kHz FSK

600/1200 bps

8

1

1 250V AC

58 X 45 X 25 mm

2.5 SO DÒ NGUYÉN LY GHÉP NÓI CÀC THIÉT BI

ÙNG DUNG VÓI CÀC MODEM PLC

Viéc ghép nói càc modem PLC vói nhau va vói càc thiét bi ùng dung dugc thuc hién qua mot so thao tàc khà de dàng Hinh 2-3 dua ra mot so do nguyén ly don giàn khi ghép nói 2 modem PLC cùng vói càc thièt bi ùng dung Theo nhu minh boa trong hinh ve, dfl liéu tu thièt bi ùng dung ben trai dugc truyén sang

13

mot thièt bi ùng dung khàc ben phài Tin hiéu PLC dugc tao ra bòi modem PLC ben trai dugc diéu che bòi dfi liéu su dung phuong phàp diéu che FSK Sau dò, tin hiéu song mang thóng tin dfi liéu dugc truyén lén mang dién luói Tai diém nhàn ben phài eó mot modem PLC khàc nhàn bièt tin hiéu song mang dò va giài diéu che de tàch ra dfi liéu nhu ò thiét bi ùng dung ben trai phàt di Tièp do, dfi liéu này sé dugc chuyén tói thiét bi ùng dung ben phài thóng qua giao tièp ghép nói nói tièp Do viéc truyén thóng gifia càc modem PLC hoàn toàn dóc lap vói nhau nén chùng ta co thè ghép nói nhiéu modem PLC vói nhau trén cùng mot duòng truyén dién luói cùng pha Viéc giài ma dia chi va nhàn bièt lòi sé dugc thur hién bòi càc thù tue gifia càc thièt bi ùng dung

i

PLC Hodem +12V

RXD TXD GND

Hinh 2-3 So do nguyén ly ghép noi hai modem PLC trén mang dién ludi

De thtrc hién càc he do dirac trién khai véri nhiéu diém doc két qua khàc nhau chùng ta cùng co thè ghép noi nhiéu modem PLC cho muc dich thu nhàn

dù héu tai càc diém dò Mó hinh ghép noi nhiéu modem PLC duoc thuc hién nhir sau:

Hinh 2-4 So do nguyén ly ghép nói nhiéu modem PLC trén mang dién luói

Hinh 2-5 Hinh ành ghép nói modem PLC vdi càc bàn mach thuc nghiem

15

Chuong 3

THÙ NGHIEM MOT SO ÙNG DUNG DO Ll/ÒNG VA

DIÉU KHIÉN TRÈN MANG DIÈN LU^ÒI

3.1 MOT SO THLT NGHIÉM CO THÈ TRIÉN KHAI VÓI CÀC

MODEM PLC TRONG LINH VlTC DO LUÒNG VA DlÉU KHIEN

Do su phàt trién nhanh chóng va ngày càng hoàn thien ecf so ha tàng cùa mang dién luòi nén viéc trién khai càc ùng dung trén mang dién luòi tuy co nhiéu vàn de con càn phài bàn cài nhung lai hét sue càn thiét va càn phài som dugc trién khai

Vói càc modem PLC dà xày dung chùng ta co thè trién khai càc he truyén thòng dfi liéu vói toc dò khòng càn cao làm trong nhiéu llnh vuc ùng dung khàc nhau nhu:

- Diéu khién càc thiét bi chiéu sàng va càc thièt bi khàc

- Càc he thòng an toàn

- Càc he diéu khién va quàn ly nàng lugng

- Diéu khién càc thao tàc trong mot so day chuyén san xuàt

- Càc he thòng do dac va diéu khién mói truòng

- Càc he thòng dàn huòng duòng bay, he thòng bào hiéu va diéu khién giao thòng

- Va nhiéu linh vuc ùng dung khàc nfia

Trong dò, càc ùng dung trong linh vuc do luòng va diéu khién là dac biet quan trong va dem lai hiéu qua cao Chàng han vói càc modem PLC ta co thè trién khai càc he do luòng va diéu khién càc thóng so cùa mói truòng tu nhién cùng nhu trong còng nghiép, co thè thuc hién dugc vice doc còng ta dién, doc càc thòng so ve dòng chày, mùc nuòc cùa mot con song nào dò tu xa ma khóng càn thém bàt cu he thòng truyén tài thóng tin nào khàc Chinh càc ùng dung này mang lai cho ngành dién lue khóng it càc dich vu làm tàng già tri tu dò dem lai nhiéu khoàn Igi nhuan khóng lo cho ho

Chùng ta co thè trién khai mot he thòng doc dóng ho tu dòng nhu dugc mò

tà trong hinh 3-1 He thòng dgc dóng ho tu dòng này là mot he thòng mang da mùc bao góm mot tram chù trung tàm (HCS - Host Central Station), càc bó tap trung dfi liéu (DCU - Data Concentrator Unit) va càc khòi ghép nói dóng ho (MIU - Meter Interfacing Unit) dugc xày dung khà mém dèo va eò khà nàng mò ròng Mòi HCS khi boat dóng doc làp déu eò thè tich hgp mot he thòng quàn ly thòng tin thóng qua càc giao dién phàn mém

O u i m tu

\ l i l l e 3

tX>ni: h o luroc

eó thè trò thành mot thành vién trong mot he thòng lón hcfn, hoac mot vài HCS

eò ttié dugc nói vói nhau de tao thành mot mang riéng So dò khòi cùa he thòng dugc cho trong hinh 3-1

17

DAI HOC Q U O C GIÀ HA NOi TRUNG TÀM THÓNG TIN THU VIÉN

DT/34-^

Nguyén tàc hoat dòng

Thièt bi truyén thòng chinh cùa he thòng truyén thóng trén duòng truyén dién luói là càc modem PLC dugc ghép noi true tièp vói mang dién luói cho phép truyén va nhàn dfi liéu trén duòng truyén dién luói Cà khòi ghép nói dóng ho do (MIU) va khòi tàp trung dfi liéu (DCU) déu chùa càc modem PLC Chuòi dfi liéu nhi phàn dugc diéu che thành tin hiéu song mang theo phuofng phàp khoà dich tàn s6 (FSK) Tàn so trung tàm dugc dich di mot khoàng ± 0,3 kHz de biéu dién cho già tri logie 1 hoac 0 cùa chuòi dfi liéu nhi phàn Tin hiéu này sau dò dugc truyén lén duòng truyén dién luói thóng qua càc modem PLC Tai càc diém nhan dfi liéu, chùng ta cùng dùng càc modem PLC giòng hét nhu vay de nhan bièt tin hiéu va chuyén dói ngugc lai thành chuòi dfi liéu nhi phàn Càc modem PLC boat dòng ò che dò truyén thòng phàn kénh phàn chia theo thòi gian, bàn song còng, hai chiéu Truyén thòng hai chiéu gifia DCU va MIU chù yéu dugc thiét làp trong mot kénh truyén thòng hoàn bào de dóng bò he thòng va bào cào trang thài

Trong he thòng doc dóng bó tu dòng, chùng ta khóng càn quan tàm nhiéu dèn toc dò truyén nhung lai phài chù y dén dò chinh xàc Toc dò dfi liéu cùa modem PLC dugc dat là 600 bps de dàm bào truyén thòng trén mot khoàng càch

xa hom va giàm thiéu lòi truyén dàn Moi MIU cung dugc trang bi chùc nàng phàt lap Néu càn thiét thì DCU cùng eò thè thiét ké bàt cu MIU trong phàn he nhu là mot bò lap nhàm cài thién khà nàng truyén thòng vói tùng MIU Vói chùc nàng nhan bièt tin hiéu khà nhay va vói ky thuàt loc so tinh vi, bài toàn truyén thóng trén mang dién luói này cho phép eò dugc khà nàng khàng nhiéu cao

3.2 HE THÓNG DO NHIET DO QUA MANG DIÉN LUÒI

Trong khuón khó de tài này nhòm tàc già dà tién hành thiét ké va làp ràp mot he do nhiet dò thóng qua mang dién luói de minh chùng cho khà nàng truyén dfi liéu trén duòng truyén dién luói (ò day ùng dung dugc tién hành trén hai duòng day dién 220V)

He thòng do nhiet dò dugc thièt ké va làp ràp de do nhiet dò tu xa thóng qua mang luói dién luói bao góm bò'n phàn: mot khòi do nhiet dò; mot bò nhàn bièt tin hiéu song mang, dgc va hièn thi già tri nhiet do; hai modem PLC nhu trong hinh 3-2 Càc mòdun trong he thòng này dugc diéu khién bang vi diéu khién

AT89C2051 thuóc ho 8051 cùa hàng Atmel de thuc hién viéc là'y dfi liéu tu bó

càm bién nhiét dugc dat tai neri càn do, xù ly va truyén dfi liéu dò tói bó hién thj

dugc dat tai diém càn doc két qua De thuc hién dugc càc cóng viec này, ngoài viec xày dung mot càu trùc phàn cùng thich hgp nhóm tàc già phài vièt mot phàn mém hoàn hao de diéu khién toàn bò he thòng do, dac biet là dgc dfi liéu tai bò càm bién, xù ly va giri dèn bò hién thi thòng qua càc duòng truyén dién luói He thòng này eó thè dugc sua dói de thuc hién càc còng viéc khàc trong llnh vuc do luòng va diéu khién, chàng han nhu he do dò àm, do àp suàt va nhiéu thòng so khàc

Sa dò khòi va nguyén tàc boat dòng cùa he thòng eó thè dugc mò tà nhu

sau:

Ducynq day dién nguón

Nhàn biet song mang vàdocdOlièu

BBBB

Hinh 3-2 So de khói cùa he thóng do nhiét dò duoc trién khai trén mang dién ludi

Truóc hét, nhiét dò tai diém càn do dugc càm nhàn nhò mot bò càm bién nhiét dò (LM335D) vói dai nhiét dò eò thè do tu ^ 0 , 0 X dén 99,9 °C va két qua

là chùng ta co mot tin hiéu dién àp tuong ùng vói nhiét dò mòi truòng tai diém càn do Sau dò, tin hiéu dién àp mang thóng tin nhiet dò này sé dugc dua tói mot

bò bién dói tuong tu/so (ADC) Bò bién dói tuong tu so dugc dùng ò day là ADC3162 cùa hàng Intersil (USA) co dò tuyén tinh cao Tai day tin hiéu dién àp

sé dugc bién dói thành tin hiéu so tucmg ùng phù hgp vói lòi vào cùa khòi phàt tin hiéu nhiét dò sang modem PLC Khòi phàt tin hiéu nhiét dò này nhan càc tin hiéu nhiet dò duói dang so hoà tu ADC, xù ly va gùi càc tin hiéu này tói modem

19

PLC Khòi này dugc xày dung dua trén vi diéu khién AT89C2051 cùa hàng Atmel De dua khòi phàt vào trang thài boat dóng dugc, chùng tòi phài vièt mot chucmg trinh diéu khién, thu nhàn, xù ly va gùi càc thóng tin ra lòi ra Chuong trinh này dugc nap lén chip AT89C2051 ; tièp theo là phài ghép nói khòi phàt này vói modem PLC nhu trong hinh 3-3

Hinh 3-3 So do ghép nói vi diéu khién AT89C2051 vdi modem PLC

Modem PLC dugc ghép noi vói càc duòng day dién lue sao cho thóng tin dugc truyén lén mang dién luói bòi càc song mang Do vay, tai bàt cu diém nào trong khoàng càch cho phép trén mang dién luói chùng ta cùng déu co thè nhan dugc càc thóng tin ve nhiet dò tai diém dat ho càm bién De thuc hien dugc diéu này ta càn phài ghép noi càc modem PLC tai càc diém càn là'y tin hiéu vói mang dién luói Tai day, thóng tin dugc nhàn tu modem PLC va gùi tói mòdun bò nhan bièt song mang va doc dfi liéu Thóng tin duói dang song mang trén duòng truyén dién luói sé dugc nhàn va giài diéu che, khòi phuc lai duói dang tin hiéu

so Tièp dò thóng tin duói dang so này sé dugc kiém tra, xù ly va hièn thi trén bò ehi thi góm càc LED bay thanh hoac man hinh tinh thè long (LCD) Trong mòdun thuc nghiem ò day, nhóm tàc già dà thuc hién viéc hién thi két qua nhiet

dò tai diém do bang càc dèn LED bay doan Mòdun thu tin hiéu va hién thi này cùng dugc xày dung trén co so vi diéu khién AT89C2051 va do vày chùng ta cung phài vièt mot chuang trinh de diéu khién, doc, xù ly va hién thi càc két qua

do luòng

Phàn chinh cùa he thòng là càc modem PLC dà dugc thièt ké va làp ràp trén bàn mach in vói càc kich thuóc 45 mm x 58 mm Nhu dà trinh bay ò phàn truóc,

day là modem PLC dugc diéu che theo phuong phàp FSK eó khà nàng truyén

thòng khòng dóng bò bàn song còng Càc ehi tiéu cùa modem dugc tham khào chuàn EN50062-I CENELEC cùa Chàu Au Mó tà chi tièt cùa chuàn này co thè tham khào trong tài liéu tham khào [2» 4], Modem PLC này dugc càp nguón ± 12V va dugc ghép nói vói càc duòng truyén dién luói nhò càc bò dem lòi ra va mot bién àp PLC (xem hinh 3-4)

ncLc VD"

R K / T K

T K D RKD RSTO CTRL

PLC Modem

1 /O 1

1 /O 2 GNO

+ lf)V + 3V BND

TRI

Hinh 3-4 So do ghép nói modem PLC vdi càc duòrng day dién ludi

TOC dò truyén dfi liéu cùa modem là 600/1200 bps va tàn so song mang cùa

nò là 82 kHz

Modem PLC co hai phàn: phàn phàt va phàn nhàn

Phàn phàt: Che dò phàt dugc kich hoat khi chàn Rx/Tx = 0, néu chàn

Rx/Tx dugc giù ò mùc 1 làu hon mot giày thi càc chuyén mach cùa modem PLC

sé chuyén sang che dò nhan Muón quay trò lai che dò phàt thi chùng ta phài xoà chàn Rx/Tx xuòng mùc 0 trong mot khoàng thòi gian tói thiéu là hai giày Lòi ra phàt dfi liéu TxD sé dugc dua vào bò diéu che FSK vói toc dò dfl liéu là 600/1200 bps Càc tàn so co bàn là:

- f(TxD = 0) = 82 + 0,3 kHz

- f(TxD=l) = 8 2 - 0 , 3 k H z

Nhung tàn so này dugc dóng bó nhò mot thach anh 11,0592 MHz co dò chinh xàc cao Tin hiéu diéu che tu bó diéu che di ra dugc loc bòi mot bò loc thóng dai kièu tu chuyén mach nhàm giói han phó lòi ra va giàm mùc cùa càc thành phàn boa ba Tàng cuòi cùng cùa phàn phàt là mot bò khuéch dai thuàt toàn Sau dò tin hiéu dugc dua tói bién àp PLC Trong khi che dò phàt Tx dugc kich boat thi lòi vào RxD dugc nàng lén mùc 1

21

Phàn nhàn: Phàn nhàn dugc kich boat khi Rx/Tx = 1 Chàn nhàn dfi liéu

RxD dugc nói vói mot bó Igc thòng dai kièu chuyén mach tu Do dò, tin hiéu thòng tin trén duòng truyén dién luói sé dugc dgc va dua vào modem PLC, dua vào bó loc thòng dai de thu dugc tin hiéu thòng tin Lòi ra bò loc dugc dua vào mot tàng khuéch dai khoàng 20 dB Tièp theo, tin hiéu dirgc chuyén dói ngugc lai bòi mot bò tròn eò tàn so tóng hgp tu khòi giài diéu che FSK Sau do, tin hiéu tièp tue dugc dua vào bó loc thòng dai trung gian (IF) co tàn so trung tàm là 82 kHz nhàm cài thién ty so tin hiéu trén tap nhiéu Cuòi cùng, lòi ra cùa bò loc thòng dai IF dugc dua vào bò giài diéu che de thu lai tin hiéu so mang thóng tin nhu tai bò phàt

Viéc ghép nói lòi ra bò Igc trung gian (IFO) vói lòi vào bò giài diéu che FSK (DEMI) dugc thuc hién bòi mot tu góm 100 nF/16V nhàm muc dich loai bò tin hiéu mot chiéu trén duòng nhàn dfl liéu Rx

Lòi ra RxD chuyén tài tin hiéu giài diéu che néu tin hiéu nhan bièt song mang (CD) dugc gifi ò mùc logie thàp, con khi CD dugc dàt o mùc logie cao thi RxD sé dugc dàt lén mùc 1 Tuy nhién, lòi ra RxD eò thè truyén tài dfi liéu bàt

cu mùc nào cùa tin hiéu CD (0 hay 1) néu Rx/Tx = 1 va TxD = 0 (xem hinh 3-5)

L

L DATA

1

Hinh 3-5 Giàn do thòi gian dflr liéu cua tin hiéu lói ra

Càc lòi vào/ra cùa modem PLC dugc trinh bay nhu ben trai cùa hinh 3-4 bao góm càc chàn MCLK, WD, Rx/T^, CD, TxD, RxD va RSTO Tu day, nhfing chàn này eó thè dugc nói vói thiét bi do nhiét dò, dac biet là vói vi diéu khién trén bàn mach do nhiét dò Viéc két noi gifia modem PLC vói vi diéu khién AT89C2051 dugc mò tà trong hinh ve 3-3 Phàn mém nap trén chip này cho phép chip diéu khién qua trinh trao dói dfl liéu gifla he do nhiet dò va modem PLC

Ò phàn dgc két qua co mot modem giòng hét nhu modem PLC tai diém do

va cung eò mot vi diéu khién AT89C2051 nhung thuc hien càc cóng viec ngugc

lai Nhiém vu cùa modem PLC va vi diéu khién AT89C2051 ò phàn này là nhàn bièt song mang co tàn so 82 ± 0,3 kHz, giài ma thóng tin va chuyén chùng sang mòdun hién thi Bò hién thi ò day góm 6 LED bay doan boat dòng theo che dò quét dòng

Phuong thùc trao dói gifla bò phàt va bò thu dugc thuc hién nhò càc tin hiéu Rx/Tx Néu tin hiéu này dugc gifi ò mùc "0" thi thièt bi sé chuyén sang che dò phàt Ngugc lai, néu tin hiéu này dugc gifi ò mùc " 1 " thi thièt bi sé chuyén sang che dò nhàn

3.3 MOT SO KET QUA THl/C NGHIEM VA THÀO LUAN DÀNH GIÀ Khòng giòng nhu càc mòi truòng truyén thóng khàc, vói truyén thòng trén mang dién luói thi mói truòng nhiéu Gausse tràng (AWGN) lai khòng phài là vàn de dàng quan tàm Ly do là trén mòi truòng dién luói eó qua nhiéu loai nhiéu, chàng han nhu nhiéu nén màu (colored background noise); nhiéu bang hep (narrowband noise); nhiéu xung lue (impulsive noise); va nhiéu loai nhiéu khàc Ngoài nhiéu ra, truyén thòng trén duòng truyén dién luói con gap phài vàn

de khó khan nfia là trò khàng truy nhàp Tàt cà nhfing vàn de này dà gay nén trò ngai cho càc nhà dàu tu khi dua ra quyét dinh trién khai càc he thòng truyén thóng qua mang dién luói Tuy nhién, hiéu nay dà co mot so dich vu truyén thóng trén mang dién luói dang dugc thù nghiem tai mot so nuòc ò Chàu Àu va Hoa Ky

Hinh 3-6 Dang tin hiéu diéu che' FSK tai lói ra cùa bó diéu che

23

Trong qua trinh tièn hành thuc nghiem nhòm tàc già cùng dà tién hành do, kiém tra va ghi lai càc dang song tai càc vi tri chinh trén bàn mach va mot so hinh ành cùa tin hiéu cung nhu nhiéu trén duòng day dién luói Sau day là mot so hinh ành ghi lai dugc nhò dao dòng ky nhò

Dang song trong hinh 3-6 dugc thu tai lòi ra mach diéu che FSK tai thòi diém dfi liéu thòng tin eò mùc logie "0" eò tàn so là 81,7 kHz Vói truòng hgp dfi liéu thòng tin eó mùc " 1 " thi dang song vàn khóng dói chi eò tàn so lue bay giò là 82,3 kHz Bién dò tin hiéu diéu che xà'p xi 40 V Tin hiéu này dugc dua dèn bién àp PLC thóng qua mot mach Igc don giàn dugc thuc hien bang tu Phia ben kia bién àp PLC cùng dugc ghép noi vói duòng dién àp 220 V thóng qua mot

tu loc

Hinh 3-7 cho thày hinh ành cùa tin hiéu do luòng tròn làn vói tin hiéu dién

àp nguón 50 Hz Tin hiéu này dugc quan sàt tai cuòn thù càp cùa bién àp PLC ben phàn nhàn

Hinh 3-7 Dang tin hiéu tai cuòn thiìr càp cùa modem PLC thu khi thuc hién

truyén dur liéu do luóng