Chương 1: Tổng Quan - Kết nối giữa các module với nhau bằng dây cắm thuận tiện cho việc học tập và thay đổi các module. - Điều khiển và giám sát trên HMI tại từng trạm. - Hiển thị số liệu và điều khiển chính xác.3 Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu và tham khảo các hệ thống đã được triển khai tại các nhà máy, cụ thể là giải pháp giám sát thông minh tại nhà máy Media và hội thảo “Đồng Tháp: Một số giải pháp số cho đô thị thông minh và sản xuất thông minh”. Tại hội thảo các công ty đã trưng bày các giải pháp công nghệ IoT thuộc nhiều lĩnh vực như: nhà máy thông minh (iFactory), giao thông thông minh (ITS), chăm sóc sức khỏe thông minh (iHealthcare), bán lẻ thông minh (iRetail), hậu cần thông minh (iLogistics), trung tâm điều hành thông minh (Intelligent Operation Center), hệ thống chiếu sáng thông minh (Smart Lighting), giải pháp giám sát an ninh thông minh (Smart Security).
Đề tài được thực hiện dựa trên giải pháp nhà máy thông minh (iFactory) của công ty Advantech mô phỏng lại các trạm sản xuất trong nhà máy kết hợp thiết kế màn hình giám sát và điều khiển dựa trên các chức năng của từng trạm.4 Giới thiệu nội dung Nội dung của bài báo cáo được trình bày thành các chương như sau: Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương này trình bày lý thuyết về các khái niệm, cơ sở lý thuyết của đồ án. Giới thiệu tổng quan về các thiết bị, thông số, phương thức kết nối có trong mô hình đồ án. Chương 3: Thiết kế phần cứng hệ thống Ở chương này trình bày về các yêu cầu về đáp ứng của phần cứng hệ thống. Và từ đó, phần cứng được thiết kế để đáp ứng những yêu cầu đã đưa ra và trình bày thông số kĩ thuật của các thiết bị đã lựa chọn.
Chương 4: Thiết kế phần mềm hệ thống Chương này nêu các yêu cầu khi thi công phần mềm của hệ thống để đáp ứng hoạt động của hệ thống. Cùng với đó là việc thiết kế phần mềm điều khiển, giám sát sao cho đơn giản và dễ sử dụng, cũng như phù hợp với yêu cầu thực tế của hệ thống. Chương 5: Kết quả thực hiện Các kết quả đã đạt được của hệ thống so với mục tiêu ban đầu được trình bày ở chương này. Đồng thời đưa ra hiệu suất làm việc của hệ thống đó.
Chương 6: Kết luận và hướng phát triển Chương này trình bày các kết quả rút ra được từ kết quả thực hiện đề tài và nêu lên các hướng phát triển của hệ thống trong tương lai. 2 Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết Chương 2. Cơ Sở Lý Thuyết Chương này nêu ra các phương pháp có thể dùng để thực hiện đề tài. Các giải pháp thu thập và giao thức truyền thông dữ liệu trong nhà máy.
Và từ đó, lựa chọn giải pháp phù hợp nhất có thể lựa chọn.1 Giải pháp số hóa nhà máy và giám sát từ xa Hiện nay có nhiều phương pháp để giúp ta có thể thu thập dữ liệu cũng như điều khiển từ xa nhưng về cơ bản thì có 2 giải pháp chính là sử dụng 1 máy tính để thu thập dữ liệu từ các thiết bị trường là các bộ điều khiển sau đó sử dụng giao thức truyền thông để đẩy dữ liệu đến một server, sau đó phát triển các API để kết nối dữ liệu giữa server và dashboard nhưng giải pháp này chỉ phù hợp để giám sát số lượng máy nhỏ vì quá trình triển khai chậm cũng như cần chi phí lớn về nhân lực. Ngoài ra, còn một giải pháp hiện nay sử dụng khá phổ biến là sử dụng các thiết bị xử lý biên để thu thập và xử lý dữ liệu tại biên, từ đây có thể kết nối dữ liệu đến server hoặc kết nối dữ liệu đến một trạm scada giám sát cục bộ rồi từ trạm cục bộ kết nối dữ liệu với server. Đối với đề tài giám sát và thu thập dữ liệu trong nhà máy thì sử dụng các thiết xử lý biên IoT Gateway để thu thập dữ liệu là hợp lý vì trong nhà máy có rất nhiều dữ liệu cần thu thập nên việc sử dụng máy tính để thu thập dữ liệu tốn chi phí rất lớn. Ngoài ra, các thiết bị IoT Gateway cũng giải quyết được vấn đề kết nối dữ liệu giữa các thiết bị có chuẩn truyền thông khác nhau.2 Giới thiệu chung về thiết bị IoT Gateway 2.1 Khái niệm IoT Gateway là một thiết bị đóng vai trò là điểm kết nối giữa đám mây và các thiết bị điều khiển, cảm biến và các thiết bị thông minh,… Tất cả dữ liệu di chuyển lên đám mây hoặc ngược lại sẽ đi qua Gateway này.
IoT Gateway thông thường sẽ là một thiết bị phần cứng chuyên dụng, có thiết kế linh hoạt, chịu được môi trường khắc nghiệt, hỗ trợ các chuẩn kết nối cục bộ như: LAN, WiFi, 3G, Zigbee, Z-wave, RF. Hoặc nó cũng có thể là một máy chủ thông thường nếu không gian lắp đặt cho phép, cài đặt phần mềm Gateway và tích hợp các cổng kết nối, Wireless phù hợp. IoT và các công nghệ cảm biến đang cải thiện chất lượng cuộc sống của chúng ta theo nhiều cách, từ giao thông thông minh, chiếu sáng đường phố thông minh và đồng hồ đo thông minh; biến các thành phố bình thường thành các thành phố thông minh, hiệu quả hơn, cung cấp các dịch vụ tiện lợi và sáng tạo mới. Với làn sóng kỹ thuật số, nhiều tiện ích công cộng đã bắt đầu thử nghiệm ứng dụng đồng hồ đo thông minh bao gồm năng lượng, nước, khí hoặc năng lượng khác… Sử 3 Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết dụng các cảm biến tích hợp và thiết bị liên lạc cho phép thu thập dữ liệu thời gian thực, thanh toán tự động, quản lý dựa trên đám mây và thông báo kích hoạt sự kiện.
Các sản phẩm IoT Gateway của Advantech cung cấp trên thị trường: Hình 2.1: Các thiết bị IoT Gateway của Advantech 2.2 Tổng quan về Advantech ADAM 3600 2.1 Khái niệm ADAM 3600 là thiết bị đầu cuối từ xa (Remote Terminal Unit) thông minh với nhiều chức năng, kết nối không dây, nhiều lựa chọn I/O, phạm vi nhiệt độ rộng và hỗ trợ giao thức giao tiếp linh hoạt cho ứng dụng dầu, khí và nước. ADAM 3600 là một thiết bị xử lý biên mạnh mẽ của Advantech với nhiều tính năng tiến tiến, phù hợp cho các ứng dụng IoT công nghiệp.2 Cấu tạo Hỗ trợ ngõ vào ra I/O linh hoạt: Ngõ vào ra I/O đa dạng trên thiết bị, và hỗ trợ mở rộng các module vào ra I/O khác.2: Module I/O 4 Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết ADAM 3600 hỗ trợ đồng thời hai thẻ PCIe để giao tiếp với Wi-Fi / 3G / GPRS / Zigbee linh hoạt để kết nối trong trường. Các giao thức Modbus RTU / TCP và DNP3 được thêm vào ADAM 3600 để giao tiếp với nhiều hệ thống SCADA.3: Giao thức kết nối không dây Khoảng nhiệt độ làm việc rộng: ADAM 3600 có thể hoạt động trong môi trường từ -40~70℃ giúp cho nó có thể làm việc được trong những môi trường khắc nghiệt và giảm thiểu chi phí bảo trì cho khách hàng.4: Khoảng nhiêt độ làm việc rộng Cập nhật Firmware: ADAM 3600 có thể sử dụng thiết bị USB hoặc thẻ nhớ SD để cập nhật Firmware một cách tự động mà không cần kết nối với máy tính. 5 Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết Hình 2.5: Cập nhật Firmware 2.3 Giới thiệu chung về giải pháp Edge To Cloud của Advantech 2.1 Giới thiệu Để triển khai Công nghiệp 4.0 thành công, các nhà máy thông minh cần sử dụng phân tích dữ liệu lớn, dựa trên các thiết bị xử lý biên để thu thập dữ liệu từ tất cả các thiết bị trong mạng và tổng hợp nó trong nền tảng đám mây, cung cấp khả năng xử lý, lưu trữ, tính toán và hiển thị mạnh mẽ.
Tuy nhiên, vì có rất nhiều thiết bị nằm rải rác trong một nhà máy, nên rất khó để biết chính xác và xác định các máy móc có khả năng hỏng hóc bằng phương pháp truyền thống. May mắn thay, thông qua giám sát và chẩn đoán cẩn thận bằng hệ thống dựa trên đám mây, nhà quản lý không chỉ biết về trạng thái của mọi máy và thiết bị, họ có thể thực hiện tất cả các bước cần thiết càng sớm càng tốt để loại bỏ các sự cố có thể xảy ra. Họ cũng có thể thực hiện quét thiết bị bị lỗi bằng cách phân tích dữ liệu lịch sử để cải thiện tỷ lệ phát hiện lỗi sớm, tăng tuổi thọ thiết bị và giảm thời gian dừng hoạt động của dây chuyền sản xuất do lỗi thiết bị. So với các đám mây private do các doanh nghiệp xây dựng, đòi hỏi nhiều tiền, tài nguyên và thời gian, nền tảng đám mây WISE-PaaS của Advantech là một giải pháp giúp tiết kiệm thời gian và tài nguyên.
WISE-PaaS là một giải pháp Edge-Cloud (Biên – Đám mây) với tính ổn định cao và các tính năng có thể mở rộng dễ dàng. Nó cũng đi kèm với một công cụ giúp trực quan hóa dữ liệu cho phép người dùng dễ dàng thiết kế giao diện người-máy (HMI) và mô-đun quản lý cập nhật phần mềm từ xa giúp mọi thứ luôn được cập nhật.2 Một số dịch vụ PaaS của nền tảng đám mây IoT công nghiệp Wise-PaaS của Advantech 2.1 WebAccess/Scada 6 Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết Advantech WebAccess / SCADA là phần mềm SCADA 100% dựa trên web, người dùng có thể theo dõi và kiểm soát các dự án của mình một cách đơn giản thông qua trình duyệt web, nó hoạt động như một nền tảng IIoT cung cấp giao diện mở cho các đối tác để phát triển các ứng dụng IoT cho các thị trường dọc khác nhau. Đối với lớp thiết bị của IoT, WebAccess / SCADA hỗ trợ nhiều giao thức và trình điều khiển để kết nối với hơn 450 bộ điều khiển và thiết bị. Với bảng điều khiển thông minh, cung cấp cho người dùng phân tích dữ liệu đa nền tảng, trình duyệt chéo và giao diện người dùng sử dụng công nghệ HTML5.2 WISE-PaaS/Dashboard WISE-PaaS/Dashboard là một công cụ trực quan hóa và phân tích dữ liệu sáng tạo.
Nó kết nối với các cơ sở dữ liệu thường được sử dụng và tích hợp liền mạch với dữ liệu nền tảng WISE-PaaS. Ngoài ra, công cụ này có thể tạo ra các báo cáo phổ biến và độc quyền khác nhau trong Internet of Things công nghiệp một cách nhanh chóng. Advantech cung cấp nhiều loại bảng điều khiển bắt mắt: WISE-PaaS / Dashboard cung cấp nhiều loại bảng phong cách và các plugin dành riêng cho nhiều lĩnh vực để tạo ra nhiều loại bảng điều khiển. Cung cấp các chức năng phân tích và tính toán thống kê: Truy cập vào các chức năng phân tích dữ liệu thường được sử dụng như xếp hạng, phân phối và so sánh.