I. Tổng quan về luận văn
Luận văn thạc sĩ này tập trung vào nghiên cứu thiết kế hệ thống quản lý năng lượng sử dụng PLC Siemens S7-1200. Điện năng đóng vai trò quan trọng trong đời sống và sản xuất, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu và giá năng lượng không ổn định. Hệ thống quản lý năng lượng được thiết kế nhằm tối ưu hóa việc sử dụng điện, giảm chi phí và tăng hiệu quả sản xuất. PLC Siemens S7-1200 được chọn làm công cụ chính để thực hiện các chức năng giám sát và điều khiển.
1.1. Lý do chọn đề tài
Việc quản lý năng lượng hiệu quả là yêu cầu cấp thiết trong bối cảnh nguồn năng lượng truyền thống đang cạn kiệt. Kỹ thuật điện và kỹ thuật tự động hóa đóng vai trò quan trọng trong việc thiết kế các hệ thống quản lý năng lượng thông minh. PLC Siemens S7-1200 được sử dụng để kết nối với đồng hồ đo năng lượng PM1200 Schneider, giúp thu thập và xử lý dữ liệu năng lượng một cách chính xác và hiệu quả.
1.2. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chính của luận văn là thiết kế một hệ thống quản lý năng lượng có khả năng giám sát và điều khiển các thông số điện năng như KW, KVA, KVAr, A, V, THD. Hệ thống này cần đáp ứng các yêu cầu về giá thành, dễ lắp đặt và tương thích với các hệ thống cũ. Nghiên cứu thiết kế cũng tập trung vào việc sử dụng thuật toán tối ưu hóa để phân công phiên làm việc của các thiết bị điện trong hộ gia đình.
II. Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Luận văn dựa trên các cơ sở lý thuyết về truyền thông công nghiệp, đặc biệt là giao thức Modbus và chuẩn truyền dẫn RS-485. PLC Siemens S7-1200 được lập trình để giao tiếp với đồng hồ đo năng lượng PM1200 Schneider thông qua các giao thức này. Hệ thống điều khiển được thiết kế để thu thập dữ liệu năng lượng, lưu trữ và hiển thị trên giao diện web server.
2.1. Truyền thông giữa PLC và đồng hồ đo năng lượng
Quá trình truyền thông giữa PLC Siemens S7-1200 và đồng hồ đo năng lượng PM1200 Schneider được thực hiện thông qua giao thức Modbus. Các thông số điện năng được thu thập và lưu trữ trong cơ sở dữ liệu của PLC. Kỹ thuật điện tử công nghiệp được áp dụng để đảm bảo độ chính xác và ổn định của hệ thống.
2.2. Thiết kế giao diện web server
Giao diện web server được thiết kế để hiển thị các thông số năng lượng theo thời gian thực. Công nghệ thông tin được sử dụng để lập trình các trang web sử dụng HTML và JavaScript. Dữ liệu được xuất ra file CSV để phân tích và báo cáo. Ứng dụng PLC trong công nghiệp được thể hiện qua việc tích hợp hệ thống quản lý năng lượng với các thiết bị điện trong nhà máy.
III. Kết quả và ứng dụng thực tiễn
Luận văn đã thành công trong việc thiết kế và triển khai hệ thống quản lý năng lượng sử dụng PLC Siemens S7-1200. Hệ thống này có khả năng giám sát và điều khiển các thông số điện năng một cách hiệu quả. Tối ưu hóa năng lượng được thực hiện thông qua việc sử dụng thuật toán di truyền để phân công phiên làm việc của các thiết bị điện.
3.1. Đánh giá hiệu quả hệ thống
Hệ thống đã được thử nghiệm và đánh giá trong môi trường thực tế. Kết quả cho thấy hệ thống có khả năng giảm chi phí điện năng và tăng hiệu quả sử dụng năng lượng. Hệ thống điện được tối ưu hóa thông qua việc giám sát liên tục các thông số điện năng và đưa ra các cảnh báo kịp thời.
3.2. Ứng dụng trong công nghiệp
Hệ thống có thể được ứng dụng rộng rãi trong các nhà máy và khu công nghiệp để quản lý và tối ưu hóa năng lượng. Kỹ thuật tự động hóa và kỹ thuật điện tử được tích hợp để tạo ra một giải pháp quản lý năng lượng toàn diện. Chương trình PLC được sử dụng để điều khiển và giám sát các thiết bị điện một cách tự động.
