Giới thiệu dự án

Trong bối cảnh chi phí năng lượng tại các nhà máy công nghiệp chiếm từ 30% đến 40% tổng chi phí vận hành, việc tối ưu hóa và giám sát điện năng trở thành nhiệm vụ sống còn đối với các doanh nghiệp. Tình trạng sụt áp, lệch pha, quá tải cục bộ hay suy giảm hệ số công suất ($\cos\varphi$) nếu không được phát hiện kịp thời sẽ gây tổn thất hàng trăm triệu đồng mỗi năm và làm giảm tuổi thọ máy móc. Đồ án tốt nghiệp "Giám sát điện năng qua Internet" thuộc ngành Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa (Chuyên ngành Tự động hóa Công nghiệp), Trường Đại học Giao thông Vận tải TP. Hồ Chí Minh do sinh viên Nguyễn Kim Cương, Nguyễn Nhất Duy, Lê Nhật Trường thực hiện dưới sự hướng dẫn của ThS. Trần Quang Vinh, tập trung giải quyết triệt để bài toán này bằng công nghệ điều khiển khả trình và giao thức công nghiệp hiện đại.

+-------------------------------------------------------------------------+
|                          KIẾN TRÚC TỔNG THỂ HỆ THỐNG                    |
+-------------------------------------------------------------------------+
|  [Đồng hồ MF383A] <---RS-485 Modbus RTU---> [Module CM 1241]            |
|  [Biến dòng RCT]                                   |                    |
|  [Tải Sinamics V20]                       [PLC S7-1200 CPU 1212C]       |
|                                                    |                    |
|                                            [Switch CSM 1277]            |
|                                              /           \              |
|                   [WinCC SCADA Runtime V17]               [Webserver]   |
|                   (Giám sát tại phòng máy)        (Giám sát từ xa/IoT)  |
+-------------------------------------------------------------------------+

Vấn đề cốt lõi của các phương pháp giám sát truyền thống nằm ở sự phụ thuộc vào ghi chép thủ công tốn nhân lực, hoặc sử dụng module SIM/GSM với độ trễ cao (15–30 giây), nghẽn mạng và chi phí duy trì viễn thông tốn kém. Đồ án đề xuất giải pháp tích hợp tự động hóa toàn diện nhằm đạt được các mục tiêu kỹ thuật cụ thể:

  1. Thu thập dữ liệu thời gian thực: Kết nối PLC Siemens S7-1200 với đồng hồ đo điện năng đa năng MF383A qua giao thức Modbus RTU trên nền tảng vật lý RS-485 để đọc liên tục các thông số điện áp pha/dây ($U$), dòng điện 3 pha ($I$), công suất tác dụng ($P$), công suất phản kháng ($Q$), tần số ($f$) và điện năng tiêu thụ ($kWh$).
  2. Xây dựng hệ thống SCADA cục bộ: Thiết kế giao diện giám sát, cảnh báo sự cố và lưu trữ dữ liệu tại chỗ thông qua phần mềm SIMATIC WinCC Professional V17.
  3. Phát triển Webserver nhúng đa nền tảng: Lập trình trang web giám sát nhúng trực tiếp vào bộ nhớ PLC bằng HTML5, CSS3 và JavaScript, cho phép kỹ sư truy cập từ xa qua mạng LAN/Internet bằng trình duyệt trên PC, smartphone hoặc tablet mà không cần cài đặt phần mềm chuyên dụng.
  4. Điều khiển và bảo vệ hệ thống tải: Ứng dụng biến tần Siemens Sinamics V20 và MCB 3 pha Safeguard PS45N 20A Sino nhằm kiểm soát tải động cơ và tự động bảo vệ khi xảy ra quá tải hoặc ngắn mạch.

Phạm vi nghiên cứu được kiểm chứng thực nghiệm trên mô hình tủ điện công nghiệp đo lường mạng hạ thế 3 pha 4 dây (380V/220V), sử dụng bộ biến dòng tròn RCT-15-1 50/5A Class 1.0 và chu kỳ cập nhật dữ liệu đạt dưới 500ms.

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Trước khi triển khai, đồ án tiến hành đánh giá chi tiết các giải pháp thu thập dữ liệu điện năng đang tồn tại trên thị trường:

Giải pháp Ưu điểm Nhược điểm Chi phí Khả năng mở rộng
Ghi chép thủ công Không tốn chi phí đầu tư thiết bị ban đầu. Sai số do con người cao, không có dữ liệu thời gian thực, tốn nhân lực. Thấp ban đầu, cao vận hành Kém
Module SIM / GSM Truyền xa không phụ thuộc hạ tầng mạng nội bộ. Độ trễ 10–30s, dễ mất kết nối khi sóng yếu, phát sinh cước viễn thông hàng tháng. Trung bình Hạn chế
Analog Transducer (4–20mA) Tốc độ đáp ứng tức thời, ít phụ thuộc cấu hình giao thức. Tốn nhiều module Analog đắt tiền, đi dây phức tạp, dễ suy hao trên đường truyền dài. Rất cao Phức tạp
Modbus RTU + S7-1200 Webserver (Đồ án) Chu kỳ quét < 500ms, độ chính xác Class 1.0, tiết kiệm 70% dây dẫn, giám sát mọi lúc mọi nơi. Đòi hỏi cấu hình truyền thông và bảo mật PLC chặt chẽ. Tối ưu Rất cao

Phân loại yêu cầu hệ thống theo mô hình MoSCoW:

  • Must have (Bắt buộc): Đọc chính xác thanh ghi Modbus của MF383A; hiển thị trực quan thông số $U, I, P, Q, \cos\varphi, f$; giao diện Webserver hoạt động ổn định trên mạng LAN.
  • Should have (Nên có): Cảnh báo sự cố quá dòng/sụt áp trên WinCC; biểu đồ tiêu thụ điện theo thời gian.
  • Could have (Có thể mở rộng): Điều khiển khởi động/dừng biến tần Sinamics V20 từ giao diện Web.
  • Won't have (Chưa thực hiện): Đồng bộ dữ liệu lên Cloud Database phân tán (AWS IoT, Azure).

Thiết kế hệ thống

Hệ thống được thiết kế theo cấu trúc phân tầng công nghiệp tiêu chuẩn:

  • Tầng chấp hành và đo lường: Đồng hồ Selec MF383A kết nối qua 3 biến dòng RCT-15-1 50/5A; biến tần Sinamics V20 điều khiển động cơ không đồng bộ 3 pha; aptomat MCB Sino PS45N 20A bảo vệ ngắn mạch.
  • Tầng điều khiển và thu thập: PLC SIMATIC S7-1200 (CPU 1212C DC/DC/DC, mã hiệu 6ES7 212-1AE40-0XB0) tích hợp cổng PROFINET, kết hợp module truyền thông RS-485 CM 1241 (mã hiệu 6ES7 241-1CH32-0XB0), module nguồn PM 1207 (120/230V AC - 24V DC/2.5A) và Switch CSM 1277 4 cổng RJ45.
  • Tầng giám sát và hiển thị: Phần mềm WinCC Professional V17 đóng vai trò Master SCADA trạm vận hành; Webserver nhúng chuẩn HTTP đóng vai trò cổng thông tin di động.
+-------------------------------------------------------------------+
|               SƠ ĐỒ ÁNH XẠ THANH GHI MODBUS (MF383A)              |
+-------------------------------------------------------------------+
| Địa chỉ Function: 03H / 04H (Read Holding / Input Registers)       |
|                                                                   |
| [30001 - 30002] ---> Điện áp pha V1N, V2N, V3N (Float32)          |
| [30007 - 30008] ---> Dòng điện pha I1, I2, I3 (Float32)           |
| [30013 - 30014] ---> Tổng công suất tác dụng P (Float32, kW)       |
| [30019 - 30020] ---> Tần số lưới điện F (Float32, Hz)             |
| [30027 - 30028] ---> Tổng điện năng tiêu thụ Active Energy (kWh)   |
+-------------------------------------------------------------------+

Cấu hình bảo mật hệ thống trên TIA Portal V17 áp dụng cơ chế phân quyền đa cấp:

  • PLC Security Access: Cấu hình mức HMI Access và Read Access có mật khẩu, ngăn chặn nạp đè chương trình trái phép.
  • Webserver User Management: Tạo nhóm người dùng Administrator (toàn quyền đọc/ghi) và Guest (chỉ đọc) với cơ chế xác thực cookie.

Methodology

Quy trình phát triển đồ án áp dụng phương pháp tiếp cận Waterfall mở rộng theo mô hình V-Model trong kỹ thuật tự động hóa:

Nghiên cứu yêu cầu -> Thiết kế sơ đồ nguyên lý -> Lập trình PLC & Web -> Tích hợp phần cứng -> Kiểm thử & Tối ưu
  • Giai đoạn 1 (Tuần 1–3): Khảo sát thông số đồng hồ MF383A, biến dòng RCT-15-1 và biến tần V20. Thiết kế sơ đồ đấu nối bằng phần mềm AutoCAD Electrical.
  • Giai đoạn 2 (Tuần 4–7): Lập trình khối hàm truyền thông Modbus RTU trên TIA Portal V17; thiết kế giao diện SCADA WinCC; lập trình mã nguồn Webserver (HTML/CSS/JS) trên VS Code.
  • Giai đoạn 3 (Tuần 8–10): Thi công lắp ráp tủ điện, đấu nối bus RS-485 chống nhiễu, kiểm tra cách điện và tiếp địa.
  • Giai đoạn 4 (Tuần 11–14): Chạy thử nghiệm có tải, hiệu chuẩn sai số đo lường, gỡ lỗi và nghiệm thu hệ thống.

Implementation và kết quả

Development process

Quá trình truyền thông giữa PLC S7-1200 (Master) và đồng hồ MF383A (Slave ID = 1) được thực thi thông qua cặp khối hàm chuẩn MB_COMM_LOAD và MB_MASTER trong Step 7 Professional:

// Khởi tạo cổng truyền thông RS485 qua CM 1241
"MB_COMM_LOAD_DB"(
    REQ        := "FirstScan",        // Kích hoạt tại chu kỳ quét đầu tiên
    "PORT"     := 269,                // Hardware Identifier của module CM 1241
    BAUD       := 9600,               // Tốc độ truyền 9600 bps
    PARITY     := 0,                  // Không kiểm tra chẵn lẻ (None Parity)
    FLOW_CTRL  := 0,                  // Không sử dụng Flow Control
    RTS_ON_DLY := 0,
    RTS_OFF_DLY:= 0,
    RESP_TO    := 1000,               // Timeout phản hồi 1000ms
    MB_DB      := "MB_MASTER_DB".MB_DB,
    DONE       => #InitDone,
    ERROR      => #InitError,
    STATUS     => #InitStatus
);

// Đọc 20 thanh ghi chứa dữ liệu đo lường từ MF383A
"MB_MASTER_DB"(
    REQ        := "Clock_2Hz",        // Chu kỳ lấy mẫu 500ms
    MB_ADDR    := 1,                  // Modbus ID của MF383A
    MODE       := 0,                  // Mode 0: Đọc dữ liệu
    DATA_ADDR  := 40001,              // Địa chỉ thanh ghi bắt đầu
    DATA_LEN   := 20,                 // Đọc liên tục 20 Words (10 thanh ghi Float)
    DATA_PTR   := "DB_EnergyData".RawRegisters, // Lưu vào Data Block trung gian
    DONE       => #ReadDone,
    BUSY       => #ReadBusy,
    ERROR      => #ReadError,
    STATUS     => #ReadStatus
);

Dữ liệu sau khi nạp vào DB_EnergyData được PLC phân tích và liên kết với các thẻ nhúng AWP (Advanced Web Page) để phục vụ Webserver:

<!DOCTYPE html>
<html lang="vi">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>S7-1200 Energy Monitor</title>
    <link rel="stylesheet" href="style.css">
    <!-- Khai báo biến AWP để đọc trực tiếp từ Data Block của PLC -->
    <!-- AWP_In_Variable Name='"DB_EnergyData".Voltage_V1N' -->
    <!-- AWP_In_Variable Name='"DB_EnergyData".Current_I1' -->
    <!-- AWP_In_Variable Name='"DB_EnergyData".ActivePower_P' -->
    <!-- AWP_In_Variable Name='"DB_EnergyData".Frequency_F' -->
</head>
<body>
    <div class="card">
        <h2>GIÁM SÁT ĐIỆN NĂNG THỜI GIAN THỰC</h2>
        <p>Điện áp pha A: <span id="v1">:="DB_EnergyData".Voltage_V1N:</span> V</p>
        <p>Dòng điện pha A: <span id="i1">:="DB_EnergyData".Current_I1:</span> A</p>
        <p>Công suất tác dụng: <span id="p">:="DB_EnergyData".ActivePower_P:</span> kW</p>
        <p>Tần số lưới: <span id="f">:="DB_EnergyData".Frequency_F:</span> Hz</p>
    </div>
    <script>
        // Tự động làm mới dữ liệu sau mỗi 1000ms bằng AJAX
        setInterval(function() {
            fetch(window.location.href)
                .then(response => response.text())
                .then(html => {
                    let parser = new DOMParser();
                    let doc = parser.parseFromString(html, 'text/html');
                    document.getElementById('v1').innerHTML = doc.getElementById('v1').innerHTML;
                    document.getElementById('i1').innerHTML = doc.getElementById('i1').innerHTML;
                    document.getElementById('p').innerHTML = doc.getElementById('p').innerHTML;
                    document.getElementById('f').innerHTML = doc.getElementById('f').innerHTML;
                });
        }, 1000);
    </script>
</body>
</html>

Testing và validation

Hệ thống được vận hành thử nghiệm liên tục trong 72 giờ tại phòng thí nghiệm tự động hóa với các kịch bản kiểm thử nghiêm ngặt:

  1. Kiểm thử chu kỳ truyền thông: Tốc độ quét Modbus RTU duy trì ổn định ở mức 200–500ms; tỷ lệ lỗi khung truyền (CRC Error) nhỏ hơn 0.01% nhờ sử dụng cáp xoắn đôi chống nhiễu chuẩn Belden có nối đất một đầu.
  2. Độ chính xác đo lường: So sánh chỉ số hiển thị trên Webserver với thiết bị đo chuẩn Fluke 435 Series II:
    • Sai số điện áp ($U$): $\pm 0.25%$
    • Sai số dòng điện ($I$): $\pm 0.48%$
    • Sai số công suất ($P$): $\pm 0.82%$ (đáp ứng tiêu chuẩn Class 1.0 của IEC 62053-21).
  3. Kiểm thử tải Webserver: Khả năng phục vụ đồng thời 8 phiên truy cập (sessions) trên trình duyệt Google Chrome, Safari và Microsoft Edge mà không làm tăng thời gian vòng quét (Scan Time) của PLC (duy trì ở mức 3ms – 5ms).
+-----------------------------------------------------------------------+
|                    KẾT QUẢ KIỂM ĐỊNH THÔNG SỐ ĐO                      |
+---------------------+-----------------+-----------------+-------------+
| Đại lượng           | Chuẩn Fluke 435 | Đo qua S7-1200  | Sai số (%)  |
+---------------------+-----------------+-----------------+-------------+
| Điện áp V1N (V)     | 220.6           | 220.1           | - 0.22%     |
| Dòng điện I1 (A)    | 4.82            | 4.80            | - 0.41%     |
| Công suất P (kW)    | 1.052           | 1.045           | - 0.66%     |
| Tần số F (Hz)       | 50.01           | 50.00           | - 0.02%     |
+---------------------+-----------------+-----------------+-------------+

Kết quả đạt được

Hệ thống hoàn thành 100% các tính năng đặt ra ban đầu:

  • Giao diện WinCC SCADA hiển thị toàn bộ sơ đồ phân phối điện, trạng thái đóng/ngắt MCB, cảnh báo khi dòng vượt ngưỡng 18A hoặc áp lệch quá $\pm 10%$.
  • Trang Webserver đáp ứng hoàn hảo thiết kế Responsive Design, tải trang dưới 1.2 giây trên mạng 4G/Wifi.
  • Tích hợp điều khiển biến tần Sinamics V20 thay đổi tốc độ động cơ mượt mà, giúp theo dõi trực quan sự thay đổi công suất tiêu thụ theo thời gian thực.

Đổi mới và đóng góp

Đồ án mang lại nhiều cải tiến kỹ thuật và giá trị thực tiễn trong lĩnh vực tự động hóa quản lý năng lượng:

+--------------------------------------------------------------------+
|                SO SÁNH CÁC CHỈ SỐ KỸ THUẬT VÀ HIỆU QUẢ              |
+-------------------------+--------------------+---------------------+
| Tiêu chí                | Giải pháp SMS/GSM  | Giải pháp Đồ án     |
+-------------------------+--------------------+---------------------+
| Thời gian đáp ứng       | 15.000 ms (15s)    | 500 ms (0.5s)       |
| Số lượng thiết bị đo    | 1 - 2 điểm         | Lên tới 31 Slaves   |
| Chi phí duy trì/tháng   | 100.000 - 300.000đ | 0 đồng (Tận dụng LAN)|
| Khả năng tùy biến giao diện| Kém (dạng Text) | Cao (SCADA & Web UI)|
+-------------------------+--------------------+---------------------+
  1. Kiến trúc All-in-One không phụ thuộc Gateway trung gian: Thay vì phải mua thêm các bộ chuyển đổi IoT Gateway đắt đỏ (như Moxa, Advantech) có giá hàng chục triệu đồng, đồ án tận dụng trực tiếp tính năng Webserver nhúng của PLC S7-1200 để đóng gói dữ liệu và cung cấp giao diện Web, giúp cắt giảm 60% chi phí phần cứng.
  2. Cắt giảm 75% khối lượng dây tín hiệu: Ứng dụng đường truyền Modbus RTU 2 dây (RS-485 A/B) thay thế toàn bộ hệ thống cáp tín hiệu tương tự (Analog 4-20mA), vừa loại bỏ nhiễu công nghiệp vừa cho phép mở rộng tới 31 đồng hồ đo trên cùng một tuyến bus dài tối đa 1200m.
  3. Độ tin cậy đạt chuẩn công nghiệp: Việc sử dụng các thiết bị tiêu chuẩn như PLC S7-1200, module CM 1241 và biến dòng RCT-15-1 đảm bảo hệ thống có thể hoạt động bền bỉ 24/7 trong môi trường nhiệt độ cao, rung động và bụi bẩn của nhà máy.

Ứng dụng thực tế và triển khai

Hệ thống có khả năng ứng dụng rộng rãi vào các môi trường sản xuất và quản lý năng lượng hiện đại:

  • Tòa nhà văn phòng và trung tâm thương mại (BMS): Giám sát mức tiêu thụ điện từng tầng, khu vực thương mại để phân bổ chi phí năng lượng minh bạch, tự động ngắt tải không ưu tiên trong giờ cao điểm.
  • Nhà máy sản xuất chế tạo: Giám sát chất lượng điện năng cho các trạm biến áp, phát hiện sớm hiện tượng lệch pha gây cháy động cơ, phân tích công suất tiêu thụ của các dây chuyền gia công cơ khí dùng biến tần.
  • Trại chăn nuôi / Trồng trọt công nghệ cao: Kiểm soát hệ thống quạt thông gió, máy bơm nước và cảnh báo mất pha hoặc sụt áp nguồn điện lưới từ xa.
+-------------------------------------------------------------------------+
|                  LỘ TRÌNH TRIỂN KHAI THỰC TẾ (12 TUẦN)                  |
+-------------------------------------------------------------------------+
| [Tuần 1-2] : Khảo sát hệ thống điện & Lập bảng phụ tải                  |
| [Tuần 3-5] : Lắp đặt tủ điện, biến dòng RCT, cáp truyền thông RS-485    |
| [Tuần 6-8] : Nạp chương trình PLC S7-1200 & Cấu hình WinCC SCADA       |
| [Tuần 9-10]: Cấu hình mạng, NAT Port Webserver, kiểm thử an toàn mạng    |
| [Tuần 11-12]: Nghiệm thu, bàn giao tài liệu kỹ thuật & Đào tạo vận hành |
+-------------------------------------------------------------------------+

Phân tích kinh tế cho thấy một nhà máy có 5 xưởng sản xuất triển khai mô hình này với tổng chi phí đầu tư khoảng 45–60 triệu đồng sẽ giúp tiết kiệm 7–10% tổng điện năng tiêu thụ nhờ loại bỏ các điểm lãng phí, đem lại thời gian hoàn vốn (ROI) chỉ sau 6 đến 9 tháng.

Hạn chế và hướng phát triển

Dù đạt kết quả thực nghiệm xuất sắc, đề tài vẫn còn một số điểm cần tiếp tục hoàn thiện:

  • Hạn chế phần cứng: Bộ nhớ tải (Load Memory) và bộ nhớ làm việc (Work Memory) của CPU 1212C giới hạn ở mức 75KB, gây khó khăn khi lưu trữ các trang web có nhiều thư viện đồ họa phức tạp hoặc lưu trữ Data Log lịch sử quá 30 ngày.
  • Giao thức đám mây: Chưa tích hợp trực tiếp giao thức MQTT/OPC UA để gửi dữ liệu lên các nền tảng đám mây lớn (ThingSpeak, AWS IoT Core) mà mới chỉ dừng lại ở Webserver cục bộ.

Hướng phát triển tiếp theo:

  1. Trang bị thêm thẻ nhớ SIMATIC Memory Card (4MB/12MB) để mở rộng không gian lưu trữ file .csv nhật ký điện năng tiêu thụ trong nhiều năm.
  2. Nâng cấp CPU lên dòng S7-1500 hoặc tích hợp module giao tiếp IoT (SIMATIC IOT2050 / Raspberry Pi) để phát triển ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) dự báo nhu cầu phụ tải và phát hiện bất thường điện áp theo thời gian thực.

Đối tượng hưởng lợi

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Điều khiển & Tự động hóa: Nguồn tài liệu thực nghiệm chuẩn mực về phương pháp kết hợp PLC công nghiệp với công nghệ Web hiện đại, cấu hình truyền thông Modbus RTU và thiết kế giao diện SCADA trên WinCC.
  • Kỹ sư bảo trì và Tự động hóa nhà máy: Tham khảo kiến trúc giải pháp giá rẻ để số hóa hệ thống điện nhà xưởng sẵn có mà không cần đại tu toàn bộ thiết bị.
  • Chủ doanh nghiệp sản xuất: Tiếp cận giải pháp quản lý năng lượng (EMS) tối ưu, tiết kiệm hàng chục triệu đồng chi phí bản quyền phần mềm và hóa đơn tiền điện.
  • Giảng viên và Nhà nghiên cứu: Bộ giáo cụ thực hành trực quan phục vụ giảng dạy các môn học Mạng truyền thông công nghiệp, Lập trình PLC nâng cao và Hệ thống SCADA.

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu kỹ thuật tối thiểu để triển khai hệ thống là gì?

Cần trang bị 01 bộ PLC Siemens S7-1200 (tối thiểu CPU 1211C/1212C firmware V4.0+), 01 module truyền thông RS-485 CM 1241, 01 đồng hồ hỗ trợ Modbus RTU (như MF383A, Selec MFM383A hoặc tương đương), bộ biến dòng CT phù hợp với dòng định mức của tải và đường truyền mạng nội bộ (LAN) có router hỗ trợ NAT Port nếu muốn truy cập từ xa qua Internet.

2. Có thể kết nối tối đa bao nhiêu đồng hồ đo năng lượng vào một PLC S7-1200?

Theo chuẩn vật lý RS-485, một module CM 1241 có thể kết nối tối đa 31 thiết bị Slave mà không cần bộ lặp (Repeater). Nếu sử dụng thêm Repeater RS-485, hệ thống có thể mở rộng lên đến 128 hoặc 247 Slaves. Tuy nhiên, để đảm bảo chu kỳ quét dữ liệu dưới 1 giây, số lượng khuyến nghị cho mỗi tuyến RS-485 là từ 8 đến 16 đồng hồ.

3. Làm thế nào để đảm bảo an toàn thông tin khi mở Webserver PLC ra Internet?

Nên thiết lập bảo mật nhiều lớp: (1) Cấu hình phân quyền truy cập mật khẩu cho Webserver trong TIA Portal; (2) Sử dụng mạng riêng ảo (VPN Router) kết nối về mạng nội bộ nhà máy thay vì mở cổng NAT trực tiếp; (3) Kích hoạt giao thức mã hóa HTTPS trên CPU S7-1200 để chống giả mạo gói tin.

4. Hệ thống có tự động lưu trữ dữ liệu khi mất nguồn điện đột ngột không?

Có. Bộ điều khiển PLC S7-1200 được trang bị vùng nhớ duy trì (Retentive Memory) không bay hơi. Các thông số tích lũy quan trọng như tổng điện năng tiêu thụ ($kWh$), số giờ vận hành và cấu hình hệ thống được lưu tự động vào vùng nhớ này mà không cần dùng pin nuôi.

5. Chi phí đầu tư ước tính cho một trạm đo 3 pha là bao nhiêu?

Tổng chi phí vật tư phần cứng bao gồm PLC S7-1200 CPU 1212C, module CM 1241, đồng hồ MF383A, 3 biến dòng RCT-15-1, nguồn PM 1207, MCB và vỏ tủ điện dao động trong khoảng 15.000.000 – 22.000.000 VNĐ. Toàn bộ phần mềm giám sát Webserver được phát triển trên nền tảng mã nguồn mở, giúp tiết kiệm 100% chi phí bản quyền hàng năm.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Giám sát điện năng qua Internet" của nhóm sinh viên Trường Đại học Giao thông Vận tải TP.HCM đã giải quyết xuất sắc bài toán số hóa mạng lưới phân phối điện công nghiệp. Bằng sự kết hợp chặt chẽ giữa phần cứng PLC Siemens S7-1200 chuẩn công nghiệp, giao thức truyền thông Modbus RTU linh hoạt và công nghệ Webserver nhúng hiện đại, hệ thống đã chứng minh tính khả thi cao, độ ổn định vượt trội và độ chính xác đạt chuẩn Class 1.0.

Giải pháp không chỉ giúp các doanh nghiệp sản xuất tối ưu hóa chi phí điện năng, phòng ngừa sự cố quá tải kịp thời mà còn mở ra hướng tiếp cận mới cho việc ứng dụng công nghệ IoT vào tự động hóa công nghiệp tại Việt Nam. Đây là tài liệu tham khảo có giá trị học thuật và ứng dụng thực tiễn cao cho sinh viên, kỹ sư và các nhà quản lý năng lượng trong kỷ nguyên chuyển đổi số sản xuất.