Chương 1 giới thiệu tổng quan về dé tài, ý nghĩa, tinh cấp thiết, và xác định mục tiêu, nhiệm vụ của đề tài. v Chương 2 trình bảy các lý thuyết về giao thức TCP/IP, giao thức Modbus, giao thức Modbus TCP, và mang GSM/GPRS. Chương nay cũng trình bày các sơ đồ thiết kế phan cứng, các giải thuật để thực hiện các yêu cầu của đề tài. Chương 3 trình bày một ứng dụng cụ thể của đề tài trong công nghiệp Chương 4 trình bày các kết quả đạt được của đề tài, các hạn chế mà đề tài chưa giải quyết được, đồng thời nêu ra một số hướng phát triển của đề tài.
Trang | MUC LUC CHUONG 1: TONG QUAN VE DE TAI 1.2 Giới thiệu dé tầi.3 Tính cấp thiết của để tài.4 Nhiệm vụ của dé tầi. 6 CHƯƠNG 2: HE THONG DIEU KHIEN VÀ TRUYEN THONG SU DỤNG MODBUS TCP VA GSM 2.1 So đỗ khối của hệ thong w.2 Hoạt động của hệ thng.3 Khối nguồn của module điều khiẾn .4 Khối điều khiến trung tâm.----¿- - 252 52 SE‡E9E2EE‡E£EEEEEEEEEEErkererkrrereree 17 2.5 Khối GSM/GPRS.1 Tổng quan về GSM.2 Tong quan về GPRS.3 Các giải thuật cho khối GSM/GPRS.1 Khởi tạo cho ứng dụng GSM và GPRS.2 Xóa tin nhắn trước khi module SIM548C hoạt động.3 Đọc tin nhắn.4 Gởi tin nhẫn.5 Thiết lập kết nỗi GPRS giữa module SIM548C và GPRS server.6 Truyền nhận gói TCP giữa SIM548C và GPRS server .7 Hủy kết nối GPRS giữa module SIM548C và GPRS server .6 Khối ethernet và giao thức Modbus TCP.1 Giao thức TC P/ÏP. -- - - - << 00 nọ re 4] Trang 2 2.1 Giao thức liên mạng IP (Internet Protocol).2 Giao thức TCP (Transmission Control Protocol) .2 Giao thức Modbus TCP .1 Giao thức ModuS.7 Khối hiỀn thị. 0 ọ v 70 CHƯƠNG 3: UNG DUNG MODULE DIEU KHIỂN VÀ TRUYEN THONG SU DUNG MODBUS TCP VA GSM 3.1 Sơ đồ kết nối phần CUNG.2 Hoạt động của hệ thống ¬—.3 Thiết kế chương trình server .---- - + 252 SE S2SE£E£E+E£EEEEEEEEEESEErErkrkrree 76 CHUONG 4: KET QUA VÀ HƯỚNG PHÁT TRIEN 4.1 Các kết quả đạt ưỢC.2 Các hạn chế của dé tài.- - tt 11121 1E 91110191111 0101112 111111011 ng ngu 78 4.3 Hướng phát triển dé tài.
79 Trang 3 CHUONG 1: TONG QUAN VE DE TÀI Trong Chương này sẽ trình bay nhitng nội dung sau: v_ Tổng quan về dé tài. VY Tinh cấp thiết của đê tài. v Nhiệm vụ của đề tài. v_ Một số ứng dung của dé tài.1 Tên đề tài “Điều khiển và truyền thông sử dung Modbus TCP và GSM” 1.2 Giới thiêu đề tài Vấn đề giám sat và điều khiến là một vẫn đề rất rộng, và thật sự phức tạp.
nó bao hàm giám sát — điều khiển nhỏ các thiết bị sinh hoạt hằng ngày cho đến các máy móc, dây chuyền sản xuất trong các xí nghiệp. Đề tài này chỉ giới hạn trong việc nghiên cứu lý thuyết giao thức liên mạng TCP/IP (một chuẩn giao tiếp nỗi tiếng được sử dụng để truyền dữ liệu trong mạng Internet), giao thức Modbus TCP (một chuẩn giao thức phổ biến được sử dụng rộng rãi trong các thiết bi công nghiệp), mạng GSM (module GSM SIM548C), và ứng dụng chúng trong điều khiến thiết bi, các tiến trình từ xa. Hiện nay điều khiến từ xa thong qua mạng GSM dang được phát triển mạnh mẽ. Điều khiển từ xa thông qua mang GSM được ứng dụng trong các ứng dụng dân dụng cho các thiết bị sinh hoạt hăng ngày, trong đó Ngôi nhà thông minh là đề tài cụ thể.
Người sử dụng có thé ứng dụng GSM dé điều khiến thiết bị từ xa như đèn, cửa, hệ thống tưới nước. mà không cần phải có mặt tại nhà, đồng thời hệ thong cũng có thể có những thông báo cảnh báo cho người sử dụng khi có van dé xảy ra với ngôi nhà của mình bang tin nhắn SMS. Ngoài những ứng dung trong sinh hoạt, Trang 4 còn có nhiễu ứng dụng chuyên môn khác như các hệ thống thu thập dữ liệu từ xa, giám sát từ xa. Những ứng dụng trên đang cho thấy vai trò thiết thực của mạng GSM trong các ứng dụng kỹ thuật.
Modbus TCP đang ngày càng cho thay ưu điểm của mình trong mạng công nghiệp. Nhờ khả năng tận dụng được cơ sở hạ tầng của hệ thống mạng xây dựng săn, khắc phục được các nhược điểm của Modbus, nên Modbus TCP đang dần trở thành một chuẩn công nghiệp phố biến. Trong tương lai, đây tiếp tục sẽ là một chuẩn quan trọng trong công nghiệp. Chính những ưu điểm trên của mạng GSM, va Modbus TCP, cho nên trong thời gian qua có rất nhiều sản phẩm trên nền Modbus TCP và GSM được xây dựng của nhiều hãng khác nhau.
Modbus TCP và GSM được ứng dụng trong các hệ thống sản xuất công nghiệp. Các mô hình điều khiến trên nền tảng này cũng rất phát triển trong thời gian gần đây. Sử dụng Modbus TCP và GSM, chúng ta có thể bảo trì, giám sát các hệ thông sản xuất từ xa, từ đó tiết kiệm chi phí và công sức. Vì những ly do trên, ta nhận thấy răng dé tài “Diéw khiển và truyền thông sử dung Modbus TCP và GSM” có ý nghĩa thiết thực.
4 Web Browser » l — 5 = Modbus RTU Modbus TCP Cũ => 10 (SCADA, PLC etc] Hình 1.1: Modbus web server Gateway (Supports Ethernet, GSM, GPRS, modem) Đề tài sé xây dựng một module điều khiến. Module điều khiển có thé giao tiếp với các thiết bị điều khiến Modbus TCP thông qua chuẩn Modbus TCP, và người sử dụng có thé tương tác với module điều khiến thông qua mạng GSM. Trên Trang 5 cơ sở module điều khiển được xây dung, ta sẽ xây dựng một hệ thống điều khiến phân tán ứng dụng trong các hệ thống công nghiệp. Hệ thống sau khi xây dựng sẽ được điều khiến từ xa qua mang GSM thông qua tin nhắn SMS.3 Tính cấp thiết của đề tài Như chúng ta đã nói ở trên, hiện nay giao thức TCP/IP, va giao thức Modbus TCP là các giao thức phố biến, và quan trọng trong truyền thông.
Modbus là chuẩn giao tiếp được sử dụng chủ yếu trong công nghiệp. Giao thức TCP/IP là chuẩn giao tiếp mạng phổ biến trên thé giới, không ai có thể phủ nhận ý nghĩa của nó trong truyền thông dữ liệu hiện nay, đặc biệt là vai trò của nó trong mạng toàn cầu Internet. Mang GSM, một mang điện thoại di động pho bién, hién dang su dung rong rãi. Kha năng ứng dung trong điều khiến là rất lớn.
Hiện nay nhiều hệ thống sử dụng GSM để điều khiến, và giám sát từ xa. Hệ thống ngôi nhà thông minh, hệ thống thu thập dữ liệu từ xa, hệ thống giám sát từ xa là những ứng dụng cụ thể đang được phát triển, và ứng dụng trên cơ sở ứng dụng mạng GSM. Từ các lý do trên, ta thấy việc năm bắt những kiến thức trên là có ý nghĩa, giúp ta phát triển các ứng dụng thật sự hữu ích trên nền tảng TCP/IP, Modbus TCP, và GSM. Hơn nữa, những kiến thức trên là nền tảng để năm bắt những kiến thức quan trọng khác, cũng như khả năng phát triển các kiến thức mới.
Đề tai được hoàn thành sẽ là tài liệu tham khảo về giao thức liên mang TCP/IP, giao thức Modbus TCP, đồng thời cũng là tài liệu tham khảo về vẫn đề GSM/GPRS. Bên cạnh ý nghĩa về mat lý thuyết, hiện nay, nhiều ứng dụng thực tế trên nền tảng GSM, và Modbus TCP đang thực sự cần thiết và hữu ích. Việc xây dựng thành công đề tài mở ra các ứng dụng thiết thực. Chúng ta có thể phát triển, mở rộng những ứng dụng điều khiến từ xa trên nền tảng của đề tài.
Ví dụ như xây dựng các hệ thống thu thập dữ liệu từ xa, chúng ta không cân phải có Trang 6 mặt trực tiếp tại nơi thu thập dữ liệu mà vẫn có dữ liệu mong muốn, điều này giúp tiết kiệm thời gian và công sức. Ngoài thu thập dữ liệu từ xa, dựa trên đề tài nay, ta có thé phát triển những ứng dụng khác như điều khién thiết bi từ xa, hệ thống cảnh báo từ xa. Thông qua thực hiện luận văn này, việc năm bắt các lý thuyết về giao thức TCP/IP, giao thức Modbus TCP, và mạng GSM có ý nghĩa cho việc phát triển các ứng dụng trên các nên tảng này. Hiện nay có rất nhiều hệ thống phát triển dựa trên nền TCP/IP, cho nên để có thể hiểu rõ các hệ thong trên, kiến thức TCP/IP là điều không thé thiếu.
Giao thức Modbus TCP là chuẩn giao tiếp phổ biến trong công nghiệp, lý thuyết Modbus TCP giúp ta năm bắt, phát triển các ứng dụng trong các hệ thống tự động dành cho công nghiệp. Các kiến thức trên là cơ sở, cũng như là điều kiện để ta năm bắt, tìm hiểu, và phát triển các kiến thức mới trong quá trình học tập. làm việc, nghiên cứu về sau. Đối với bản thân học viên, việc thực hiện thành công đề tài này có ý nghĩa thiết thực.
Học viên sẽ học được phương pháp nghiên cứu một kiến thức mới đối với bản thân. Trong quá trình thực hiện luận văn cao học, học viên sẽ có cơ hội xem lại các kiến thức đã hoc, tiếp cận kiến thức mới, học cách tìm kiếm tài liệu, cách đặt, giải quyết các van đề đến cách viết báo cáo. Từ đó áp dụng những kinh nghiệm này trong quá trình nghiên cứu khoa học của bản thân về sau. Từ các ý nghĩa trên, cho nên dé tài “Diéu khiển và truyền thông sử dung Modbus TCP va GSM” mang tính cấp thiết.4 Nhiệm vu cia đề tài Nhận thức rõ được ý nghĩa thiết thực, tính cấp thiết, và mục tiêu của đề tải.
Dựa trên những tìm hiểu về dé tai, từ đó, xác định các nhiệm vụ cần thực hiện trong dé tài này như sau: Y Tìm hiểu giao thức liên mang TCP/IP. Y Tìm hiều giao thức Modbus TCP. Trang 7 Y Tìm hiểu SIM548C ứng dụng trong GSM, GPRS. Xây dựng phan cứng module điều khiển bao gồm: Khối điều khiển trung tâm, khối Ethernet, và khối GSM/GPRS.
v_ Viết chương trình cho module điều khiến. v Hệ thong sau khi xây dựng phải thực hiện được các chức năng sau trên nền tảng phần cứng đã xây dựng: o Giao tiếp được với các bộ điều khiến Modbus TCP thông qua giao thức Modbus TCP. o Giao tiếp được với khôi GSM/GPRS thông qua tập lệnh AT. o Gửi dữ liệu lên máy tinh bằng giao thức TCP/IP.
o Gui dt liệu thông qua GPRS. VY Hệ thong phải điều khiển được thiết bi từ xa thong qua mang GSM (Tin nhắn từ người sử dụng). Như đã dé cập, dé tài xây dựng thành công, sẽ có nhiễu ứng dụng thực tiễn, hữu ích. Dựa trên kết quả xây dựng module điều khiến và truyền thông sử dụng Modbus TCP và GSM, ta có thể phát triển nhiều ứng dụng trực tiếp trên module đã được xây dựng.