Chương 1. Tổng quan: Trình bày tổng quan về tình hình nghiên cứu, mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài. Cơ sở lý thuyết: Ở chương này nhóm trình bày cơ sở lí thuyết về các vấn đề liên quan của hệ thống. Giới thiệu các thiết bị phần cứng và giao thức truyền thông giữa các thiết bị trong hệ thống.
Tính toán và thiết kế: Chương này sẽ thiết kế sơ đồ khối của hệ thống và chi tiết từng khối. Từ đó tính toán và lựa chọn linh kiện thích hợp để xây dựng sơ đồ nguyên lí của toàn hệ thống. Thi công hệ thống: Trình bày thiết kế phần cứng và vị trí sắp xếp các linh kiện của hệ thống. Đưa ra lưu đồ giải thuật, thiết kế giao diện giám sát trên website, quá trình điều khiển, giám sát và hoạt động của hệ thống.
Kết quả-nhận xét-dánh giá: Những kết quả đạt được sau thời gian thực hiện, kết quả thực nghiệm, từ đó đưa ra đánh giá nhận xét. Kết luận và hướng phát triển của đề tài: Tóm tắt nội dung đề tài và kết luận những việc đã làm được, hạn chế. Từ đó rút ra những nhận xét về khả năng ứng dụng trong thực tế và hướng phát triển của đề tài. Đặt nền móng cho những đề tài nghiên cứu sau được hoàn thiện và tiến bộ hơn về mặt kết quả thực nghiệm.
3 do an CHƯƠNG 2. CỞ SỞ LÝ THUYẾT Chương 2.1 TỔNG QUAN VỀ IOT TRONG CÔNG NGHIỆP 2.1 Khái niệm về IoT Internet of Things (IoT) mạng lưới vạn vật kết nối Internet hoặc là mạng lưới thiết bị kết nối Internet, khi mà mỗi đồ vật, con người được cung cấp một định danh của riêng mình và tất cả có khả năng truyền tải, trao đổi thông tin, dữ liệu qua một mạng duy nhất mà không cần đến sự tương tác trực tiếp giữa người với người, hay người với máy tính. IoT đã phát triển từ sự hội tụ của công nghệ không dây, công nghệ vi cơ điện tử và Internet. Nói đơn giản là một tập hợp các thiết bị có khả năng kết nối với nhau với Internet và với thế giới bên ngoài để thực hiện một công việc nào đó.2 IoT trong công nghiệp IoT thực sự là cuộc cách mạng về công nghệ thông tin của thế giới hiện đại.
Khi mỗi thiết bị, và con người được cấp một mã định danh riêng, tất cả có khả năng truyền tải, trao đổi thông tin, dữ liệu thông qua mạng Internet mà không cần sự tương tác giữa con người với con người, hoặc giữa người với máy tính. Kết nối các thiết bị công nghiệp và điều khiển thông qua Internet là một vấn đề cực kỳ hấp dẫn với những người làm trong ngành kỹ thuật. Các nhà máy tại Việt Nam chúng ta hiện nay các thiết bị điều khiển hầu hết được kết nối với PLC, DCS hoặc SCADA điều khiển tự động hoạt bán tự động. Nhưng khi áp dụng IoT vào trong nhà máy việc quản lý các hệ thống này được thông qua Internet.
Người quản lý không cần đến nhà máy cũng biết được các thông số của máy móc hoạt động ra sao. Và hơn hết chúng ta có thể điều khiển các thiết bị được kết nối ở bất kỳ nơi nào trên thế giới thông qua Internet. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 4 do an CHƯƠNG 2. CỞ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.1 Ứng dụng IoT kết nối các cảm biến nhiệt độ Như vậy thông qua việc kết nối các thiết bị trong nhà máy, chúng ta sẽ biết được máy móc vận hành ra sao, điều khiển thiết bị từ xa, kiểm soát mức nhiên liệu có trong bồn chứa, các nguyên vật liệu trong từng silo… Trong công nghiệp cực kỳ quan trọng nó không chỉ cắt giảm lao động mà nó có thể thay thế con người làm những ngành công nghiệp nguy hiểm thông qua việc giám sát và điều khiển trên Web Server.3 Lý do sử dụng IoT Ở đề tài chúng em sử dụng IoT vì nó hiện nay đang rất phổ biến và phù hợp với ứng dụng thực tế của chúng em, IoT có thể cho chúng em có thể kết nối các thiết bị với nhau với việc sử dụng Internet, vì có thể nói Internet là một trong những cái được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay.
Ứng dụng công nghệ IoT vào đề tài này cũng làm góp phần xây dựng công nghệ 4.0 đang phát triển trên thế giới trở nên phong phú hơn. Với những hiệu quả thông minh rất thiết thực mà IoT đem đến cho con người, IoT đã và đang được tích hợp trên khắp mọi thứ, mọi nơi xung quanh thế giới mà con người đang sống. Từ chiếc vòng đeo tay, những đồ gia dụng trong nhà, những mãnh vườn đang ươm hạt giống, cho đến những sinh vật sống như động vật hay con người…đều có sử dụng giải pháp IoT. Vì thế đó chính là lý do mà chúng em sử dụng IoT vào đề tài.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 5 do an CHƯƠNG 2. CỞ SỞ LÝ THUYẾT 2.2 TỔNG QUAN WEBSEVER 2.1 Web Server Web Server là một hay nhiều máy tính mà tại đó chứa đựng mã nguồn của trang web, máy tính đó còn phải được cài các chương trình phục vụ web. Chính những chương trình này sẽ thiết lập các kết nối để người trình duyệt web có thể truy cập được vào trang web (ví dụ như IIS của Microsoft). Trong đề tài chúng em sử dụng Web Server để đóng vai trò như một máy chủ để có thể lưu giá trị, nhập giá trị xuống cho hệ thống cũng như giám sát hệ thống bên dưới gửi lên.
Trong Web Server của đề tài thì chúng em sử dụng hosting để chuyển tải dữ liệu lên xuống cũng như là lưu trữ, một Database để chứa tất cả nguồn của trang Web Server như là: tên đăng nhập, mật khẩu, giá trị dây chuyền nhập xuống…. Để làm được điều đó thì cũng cần một chương trình trung gian ở Server để nhận dữ liệu từ hệ thống cũng như trích xuất dữ liệu từ Database. Chương trình ở Server nhóm đã lựa chọn PHP, nhóm đã sử dụng ngôn ngữ PHP để lập trình để tiếp nhận dữ liệu từ hệ thống IoT và trích xuất các thông số thiết lập từ cơ sở dữ liệu truyền xuống thiết bị.2 Ngôn ngữ lập trình PHP a. Giới thiệu Cùng với Apache, PHP và MySQL đã trở thành chuẩn trên các máy chủ Web.
Rất nhiều phần mềm Web mạnh sử dụng PHP và MySQL (PHP Nuke, Post Nuke, vBulletin…). PHP là ngôn ngữ có cú pháp gần giống Perl nhưng tốc độ dịch của nó được các chuyên gia đánh giá là nhanh hơn ASP 5 lần, chạy trên nhiều hệ điều hành như Unix, Window, Linux nó hỗ trợ kết nối các hệ cơ sở dữ liệu lớn như MySQL, ngoài ra nó còn được Apache hỗ trợ như là một module cơ bản. Lý do chọn PHP PHP là một ngôn ngữ mã nguồn mở có rất nhiều nhà phát triển tham gia vào và quan trọng hơn là dễ dàng để tìm hiểu và sử dụng. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 6 do an CHƯƠNG 2.
CỞ SỞ LÝ THUYẾT Nguồn tài liệu học PHP vô cùng phong phú và đa dạng. PHP rất dễ học và dễ tiếp cận cho những người mới học lập trình và không phải chuyên ngành chính của chúng em. Ngôn ngữ này thì cũng không cần phải được biên dịch. PHP là mã nguồn mở có thể thoải mái lập trình mà không tốn chi phí cho sinh viên có thể tiết kiệm chi phí trong việc thực hiện đề tài.3 Giới thiệu về MySQL MySQL là một Database Server, là hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu quan hệ.
Trong việc lưu trữ, tìm kiếm, sắp xếp và truy vấn dữ liệu, nó tỏ ra rất nhanh và mạnh mẽ. MySQL Server điều khiển truy cập dữ liệu đa người dùng cùng một thời điểm, cung cấp khả năng truy cập dữ liệu nhanh, bảo đảm cho người sử dụng được cấp quyền truy cập dữ liệu của hệ thống. Do vậy, MySQL là đa người dùng, đa luồng. MySQL có thể quản lý tới hàng Terabyte dữ liệu, hàng triệu bản ghi, chạy trên nhiều môi trường khác nhau, có giao diện tương đối dễ sử dụng, có thể truy vấn dữ liệu thông qua câu lệnh SQL.
MySQL được sử dụng chung với PHP trong những trang web cần sử dụng đến cơ sở dữ liệu.4 Giới thiệu về mạng không dây (Wifi) Hiện nay có rất nhiều mạng không dây: Wifi, bluetooth, RF, Zigbee…. Mạng không dây ở đây chúng em lựa chọn là mạng Wifi vì mạng này đang được sử dụng phổ biến hiện nay với mạng lưới được phủ sóng hầu như là tất cả các khu vực đều có. Mạng Wifi này thì không cần có bản quyền sử dụng đối với thiết bị sử dụng nó và có tính bảo mật cao. Mạng Wifi cho phép truyền dữ liệu liên tục không bị gián đoạn và chi phí đầu tư ban đầu của mạng không dây thường cao hơn mạng có dây, nhưng nếu tính tổng chi phí cùng tuổi thọ sử dụng thì sóng không dây đem lại hiệu quả kinh tế hơn nhiều.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 7 do an CHƯƠNG 2. CỞ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.2 Các chuẩn Wifi thông dụng 2.3 GIỚI THIỆU VỀ PHẦN CỨNG Để đạt được những mục tiêu đã đặt ra thì nhóm chúng em đã chọn những phần cứng để giúp chúng em làm được những nhiệm vụ đó: Vi điều khiển (atemega 2560), thiết bị công nghiệp (PLC S7 200), thiết bị giao tiếp Internet (ESP 8266 Node MCU), thiết bị giám sát tại vi điều khiển (LCD), thiết bị giao tiếp giữa vi điều khiển và PLC (RS 485).1 Board xử lý trung tâm Ở bo xử lý trung tâm chúng em chọn chip Atmega2560 có bộ nhớ flash memory 256 kB, 8kB cho bộ nhớ SRAM, 4kB cho bộ nhớ EEPROM. Board xử lý này có nhiệm vụ quan trọng nhất của hệ thống, nó vừa nhận dữ liệu từ thiết bị giao tiếp Internet gửi về trên Web Server và phải chuyển dữ liệu nhận đó xuống thiết bị bên dưới, đồng thời cũng nhận dữ liệu liên tục từ bên dưới gửi lên và gửi ngược lại cho thiết bị giao tiếp Internet chuyển lên website hiển thị trên đó, quá trình này được thực hiện liên tục. Ngoài việc đóng vai trò như một thiết bị trung gian thì board này còn phải xử lý và hiển thị giá trị đó ngay tại hệ thống nhờ thiết bị hiển thị (LCD).
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 8 do an CHƯƠNG 2. CỞ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.3 Board Arduino Mega 2560 Trong hình 2.3 là một Board Arduino Mega 2560 thực tế và vị tí các ngõ vào ra như hình, các thông số của Board được trình bày như bảng 2.