Báo cáo đồ án tốt nghiệp Hệ thống giám sát điện năng từ xa IoT (Có code)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN
.........................

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG
HỆ THỐNG GIÁM SÁT ĐIỆN NĂNG TỪ XA
Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Điều Khiển & Tự Động Hóa

Sinh viên:

NGUYỄN VĂN HỌC
MSSV: 15151153
ĐỖ PHÚ LỘC
MSSV: 15151177

TP. HỒ CHÍ MINH - 7/2019


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN
.........................

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG
HỆ THỐNG GIÁM SÁT ĐIỆN NĂNG TỪ XA
Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Điều Khiển & Tự Động Hóa
Sinh viên:

NGUYỄN VĂN HỌC
MSSV: 15151153
ĐỖ PHÚ LỘC
MSSV: 15151177

Hướng dẫn: PGS.TS. TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN

TP. HỒ CHÍ MINH - 7/2019

2


PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1. Thông tin sinh viên
Họ và tên: Nguyễn Văn Học
MSSV: 15151153
Tel: 0386981897
Email:
Họ và tên: Đỗ Phú Lộc
MSSV: 15151177
Tel: 0937359661
Email:
2. Thông tin đề tài
Tên của đề tài: Nghiên cứu, thiết kế và thi công hệ thống giám sát điện năng từ xa.
Mục đích của đề tài: Tự động hóa quá trình giám sát điện năng, góp phần giảm chi phí và công sức giám
sát.
Đồ án tốt nghiệp được thực hiện tại: Bộ môn Tự Động Điều Khiển, Khoa Điện - Điện Tử, Trường Đại
Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh.
Thời gian thực hiện: Từ 3/2019 đến 6/2019

3. Các nhiệm vụ cụ thể của đề tài
- Nghiên cứu và sử dụng đồng hồ đo điện năng EM368.
- Giao tiếp giữa đồng hồ EM368 và board điều khiển Arduino.
- Nghiên cứu về LORA, cách hoạt động của LORA và sử dụng chúng để truyền thông tin.
- Nghiên cứu đưa dữ liệu lên internet thông qua vi điều khiển ESP8266.
- Nghiên cứu lập trình giao diện web cho người dùng.
4. Lời cam đoan của sinh viên
Chúng tôi – Nguyễn Văn Học và Đỗ Phú Lộc cam đoan ĐATN là công trình nghiên cứu của bản thân
chúng tôi dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Trương Đình Nhơn.
Các kết quả công bố trong ĐATN là trung thực và không sao chép từ bất kỳ công trình nào khác.
Tp.HCM, ngày 2 tháng 7 năm 2019
SV thực hiện đồ án

Nguyễn Văn Học
Đỗ Phú Lộc
Giáo viên hướng dẫn xác nhận về mức độ hoàn thành và cho phép được bảo vệ:
………………………………………………………………………………………..
Tp.HCM, ngày 2 tháng 7 năm 2019
Xác nhận của Bộ Môn

Giáo viên hướng dẫn
(Ký ghi rõ họ tên và học hàm học vị)

3


LỜI CẢM ƠN
Chúng tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy cô trong khoa Điện Điện Tử trường Đại học sư phạm kỹ thuật TpHCM, đặc biệt là Thầy Trương Đình Nhơn
đã dạy bảo và truyền đạt những kiến thức quý báu cho chúng tôi trong suốt những năm
học tại trường.

Xin chân thành cám ơn những người bạn trong nhóm, những người thân đã giúp
đỡ động viên trong quá trình học tập và thực hiện đề tài.
Một lần nữa chúng tôi xin chân thành cảm ơn!

TpHCM, ngày 2 tháng 07 năm 2019
Nhóm sinh viên thực hiện
Nguyễn Văn Học
Đỗ Phú Lộc

MỤC LỤC
4


DANH MỤC HÌNH

CÁC TỪ VIẾT TẮT
LORA: Long Range Radio
TTL: Transistor – Transistor Logic
UART: Universal Asynchronous Receiver - Transmitter
PWM: Pulse-Width Modulation
RF: Radio Frequency
LCD: Liquid Crystal Display
PCB: Printed Circuit Board

5


6

LỜI MỞ ĐẦU
Với tình hình dân số ngày càng tăng, nhu cầu tự động hóa là cần thiết trong cuộc
sống, các hệ thống IOT có mặt ngày càng nhiều trong các lĩnh vực như sản xuất, nông
nghiệp, chăn nuôi… Giám sát điện năng cũng không nằm ngoại lệ.
Ngày nay thuật ngữ kiểm toán năng lượng đang trở thành một lĩnh vực được quan
tâm trên mọi phương diện xã hội và đời sống. Kiểm toán năng lượng là hoạt động nhằm
đánh giá thực trạng hoạt động của hệ thống tiêu thụ năng lượng tại doanh nghiệp. Từ đó
xác định những khu vực sử dụng năng lượng lãng phí để đưa ra các giải pháp nhằm sử
dụng năng lượng hiệu quả. Kiểm toán năng lượng giúp doanh nghiệp xác định được
khuynh hướng tiêu thụ năng lượng và tiềm năng tiết kiệm năng lượng của các loại thiết bị
khác nhau như: Động cơ, máy bơm, hệ thống thông gió, điều hoà không khí, ...
Hệ thống giám sát điện năng tự động cho phép người dùng nắm chắc các thông số
điện năng vào bất kỳ thời điểm nào trong ngày một cách nhanh chóng, chính xác nhờ các
thiết bị thông minh, mà không cần phải hiện diện ngay tại khu vực tiêu thụ năng lượng.
Với hệ thống giám sát điện năng tự động, bức tranh quản lý, vận hành các khu vực
tiêu thụ nhiều năng lượng trở nên sáng sủa hơn, không chỉ tiết giảm đáng kể chi phí giám
sát, giảm thiểu sai sót do nhập tay dữ liệu mà còn giảm bớt sự vất vả cho bản thân những
người tham gia vào quá trình giám sát.
Chính vì thế mà nhóm chúng tôi quyết định thực hiện đề tài này.

7


CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG
1.1

TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước
1.1.1.1 Bộ giám sát năng lượng Sense

Bộ giám sát Sense giúp cung cấp cái nhìn sâu sắc về việc sử dụng năng lượng và
hoạt động của gia đình bạn thông qua các ứng dụng trên iOs, Android và web.

Hình 1.1: Bộ giám sát Sense

Trang 8


Các tính năng nổi bật:
-

Theo dõi sử dụng năng lượng theo thời gian: Đặt mục tiêu và theo dõi tiến trình

-

của bạn qua từng tháng để đảm bảo bạn đi đúng hướng.
Xác định các nguồn sử dụng hoang phí năng lượng.
Giữ an toàn và đảm bảo bằng cách kiểm tra liệu lò sửa vẫn còn mở, hoặc bàn ủi đã

-

được rút ra chưa.
Lắp đặt dễ dàng.
Giá bán: 299$.

1.1.1.2 Ổ cắm thông minh Etrekcity

Hình 1.2: Ổ cắm thông minh Etrekcity
Hoạt động với Amazon Alexa và Google Assistant để điều khiển giọng nói. Cấp
nguồn cho thiết bị của bạn mà không cần nhấc ngón tay.

Trang 9


Theo dõi việc sử dụng năng lượng cho các thiết bị được kết nối và tìm ra thiết bị
nào sử dụng nhiều năng lượng nhất. Bạn có thể cắt giảm hiệu quả sử dụng của mình để có
thể tiết kiệm tiền cho hóa đơn tiền điện tiếp theo.
Dễ dàng cài đặt và kết nối ổn định. Được điều khiển từ các thiết bị khác nhau và
quản lý nhà của bạn trên điện thoại thông minh hoặc máy tính bảng của bạn từ bất cứ
đâu.
Hãy sẵn sàng để có một ngôi nhà thông minh và tạo lịch trình tùy chỉnh để tự động
bật và tắt bất kỳ thiết bị điện tử hoặc thiết bị gia dụng nào như đèn, đèn Giáng sinh, máy
pha cà phê, v.v.

1.1.2 Tình hình nghiên cứu trong nước
1.1.2.1 Hệ thống giám sát điện năng EMS
Các thông số kỹ thuật của hệ thống:
-

Model thiết bị: ECA-GPIs4.4EPOWER hoặc ECA-GPIs6.6CE cho phép quản lý
nhiều đồng hồ đo điện hơn, cầu hình mạnh hơn do sử dụng chíp SoC 800Mhz và

-

chạy hệ điều hành Linux.
Đo và giám sát các thông số đo điện năng Volt, Ampe, Tần số, Hệ số, Kwh, KVA...

-

từ xa qua mạng Internet và GPRS.
Lưu trữ dữ liệu đám mây và lưu trữ dữ liệu ngay trên thiết bị, với dung lượng bộ

-

nhớ 8GB.
Quản lý được nhiều điểm đo ở các khu vực khác nhau trong nhà máy rộng hàng

-

1000 m2.
Cảnh báo ngưỡng trên và ngưỡng dưới cho từng thông số đo.
Cảnh báo qua email, SMS, lối ra điều khiển.
Tính toán giá điện theo giờ: giờ cao điểm, giờ thấp điểm, giờ bình thường của điện

-

lực quy định với nhà máy sử dụng biến áp từ 25KVA trở lên.
Có bản ghi các cảnh báo, bản ghi dữ liệu liên tục.
Dữ liệu lưu trữ đám mây, hiển thị đồ thị thời gian thực, tải file excel dữ liệu.

Trang 10


-

Giám sát từ xa qua giao diện web, phù hợp với các trình duyệt web HTML5

Hình 1.3: Mô hình hệ thống giám sát điện năng EMS
Lợi ích đem lại khi sử dụng hệ thống giám sát điện năng:
-

Giảm thời gian, chi phí nhân công để ghi lại dữ liệu từ các đồng hồ cơ, nhập vào

-

file excel tạo báo cáo mỗi tháng.
Giảm được sơ sót trong quá trình thu thập dữ liệu bằng tay, tăng độ chính xác

-

trong do lường.
Kiểm soát dữ liệu điện năng liên tục 24 giờ /7 ngày tại bất kỳ nơi đâu.

Trang 11


-

Khả năng đáp ứng nhanh với bất kỳ sự cố điện nào thông qua các cảnh báo, giảm

-

được thời gian dừng máy.
Giảm thời gian xử lý sự cố do dữ liệu được thu thập đầy đủ, chụp được dạng sóng

-

của nguồn điện khi sự cố xảy ra.
Ngăn ngừa khả năng bị điện lực phạt do có phi thấp nhờ các báo động.
Theo dõi toàn tải của nhà xưởng theo thời gian thực, hữu ích cho việc lên kế hoạch

-

tiết kiệm.
Có khả năng tạo các báo cáo về điện năng tiêu thụ ở dạng bảng, dạng đồ thị, xuất

-

ra file Excell.
Kiểm tra hóa đơn điện lực thông qua báo cáo về năng lượng sử dụng.
Xác định các nhiễu, sóng hài là do nguồn điện lực xông vào hay do các thiết bị của

-

máy gây ra. Giảm thời gian xác định nguyên nhân.
Duy trì mức tải cho thiết bị hợp lý, tránh trường hợp non hay quá tải.
Đưa ra quyết định đầu tư cho các thiết bị tiết kiệm năng lượng hơn.

1.1.2.2 HỆ THỐNG GIÁM SÁT ĐIỆN NĂNG SỬ DỤNG AT-WEB/LOGGER
GATEWAY

Trang 12


Hình 1.4: Hệ thống giám sát điện năng sử dụng at-web/logger gateway
•

Tích hợp sẵn Web Server.

•

Truy cập từ xa qua Smartphone, Tablet, Laptop, …

•

Kiểm soát dữ liệu điện năng liên tục 24 giờ/ 7 ngày.

•

Dữ liệu được thu thập, lưu trữ đầy đủ nên giảm thời gian xử lý sự cố.

•

Cảnh báo sự cố qua SMS, Email nhanh chóng, giảm được thời gian xác định
nguyên nhân, thời gian ngừng máy.

•

Theo dõi toàn tải của nhà máy theo thời gian thực, hữu ích cho việc lên kế
hoạch tiết kiệm.

•

Duy trì mức tải hợp lý cho thiết bị, tránh trường hợp non tải hay quá tải.

•

Tạo các báo cáo dạng bảng, dạng đồ thị, xuất ra file Excel nhanh chóng, giảm
thời gian, chi phí nhân công cho việc ghi chép dữ liệu bằng tay từ các đồng hồ
cơ, nhập vào file Excel tạo báo cáo mỗi tháng.

•

Giảm được sơ sót trong quá trình thu thập dữ liệu bằng tay, tăng độ chính xác
đo lường.

•

Đưa ra quyết định đầu tư cho các thiết bị tiết kiệm năng lượng hơn.

Trang 13


1.2

MÔ HÌNH HỆ THỐNG
Ý tưởng của nhóm sẽ xây dựng hệ thống giám sát điện năng từ xa. Hệ thống này

sau khi đo được thông số năng lượng điện sẽ gửi dữ liệu về trung tâm điều khiển thông
qua LORA. Sau đó từ trung tâm điều khiển đưa lên web server để thuận tiện trong viện
giám sát từ xa.

Hình 1.5: Mô hình tổng quan của hệ thống
Giải pháp này có ưu điểm sau:
-

Giảm thời gian, chi phí nhân công để ghi lại dữ liệu từ các đồng hồ cơ.

Trang 14

-

Giảm được sơ sót trong quá trình thu thập dữ liệu bằng tay, tăng độ chính xác

-

trong đo lường.
Kiểm soát dữ liệu điện năng liên tục 24/7 tại bất kỳ nơi đâu.
Theo dõi toàn tải của nhà xưởng theo thời gian thực, hữu ích cho việc lên kế hoạch
tiết kiệm.

1.3

YÊU CẦU THIẾT KẾ CỦA HỆ THỐNG

Yêu cầu thiết kế của hệ thống giám sát điện năng từ xa là:
-

Khoảng cách giữa thiết bị đo và nhận khoảng >1km.
Thời gian đo thông số và đưa dữ liệu lên web và app <15s.
Độ chính xác đo thông số, gửi về trung tâm và đưa lên web >95%.
Giá thành một bộ thiết bị < 3 triệu VNĐ.

1.4

MỤC TIÊU ĐỀ TÀI

Nghiên cứu, thiết kế và thi công hệ thống giám sát điện năng từ xa có chức năng
-

sau:
Giám sát điện năng ở một khu vực rộng lớn, bán kính tầm 1km.
Giám sát điện năng theo thời gian thực.
Có giao diện để giám sát, thống kê điện năng.

1.5

GIỚI HẠN ĐỀ TÀI

Với đề tài này, vì sự giới hạn về thời gian nên đề tài có một số giới hạn sau:
-

1.6

Sử dụng những module có sẵn như Arduino, Wemos, Lora.
Giới hạn về phạm vi truyền gói tin của LORA.
Sử dụng thư viện giao tiếp RS485 có sẵn.
Giao diện web ở mức độ tầm trung.

BỐ CỤC ĐỒ ÁN
Đề tài “Nghiên cứu, thiết kế và thi công hệ thống giám sát điện năng từ xa” bao

gồm các chương sau:

Trang 15


Chương 1: Tổng quan về hệ thống: Chương này trình bày tổng quan sơ bộ về
các yêu cầu của cuốn báo cáo như tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước, mô hình của
hệ thống, yêu cầu thiết kế hệ thống, mục tiêu, giới hạn và nội dung đề tài.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết: Chương này trình bày về giao thức Modbus RTU,
chuẩn giao tiếp RS485. Bên cạnh đó là lí thuyết về LORA và chuẩn truyền thông UART.
Chương 3: Thiết kế và thi công hệ thống: Phần này trình bày về sơ đồ khối, các
thiết bị sử dụng và lập trình điều khiển của 2 mạch đo và nhận dữ liệu.
Chương 4: Kết quả thực nghiệm: Phần này trình bày về kết quả thi công phần
cứng và giao diện giám sát phần mềm.
Chương 5: Kết luận và hướng phát triển: Trình bày về những mục tiêu đã đạt
được, những hạn chế cũng như hướng phát triển của đề tài.

Trang 16


CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÍ THUYẾT
2.1

GIAO THỨC MODBUS RTU

2.1.1 Giới thiệu về giao thức Modbus RTU
MODBUS do Modicon (hiện nay thuộc Schneider Electric) phát triển năm 1979,
là một phương tiện truyền thông với nhiều thiết bị thông qua một cặp dây xoắn đơn. Ban
đầu, nó hoạt động trên RS232, nhưng sau đó nó sử dụng cho cả RS485 để đạt tốc độ cao
hơn, khoảng cách dài hơn, và mạng đa điểm (multi-drop). MODBUS đã nhanh chóng trở
thành tiêu chuẩn thông dụng trong ngành tự động hóa, và Modicon đã cho ra mắt công
chúng như một protocol miễn phí.
Modbus là một hệ thống chủ-tớ (master-slave), trong đó chỉ có một thiết bị master
có thể bắt đầu truy vấn tới một hoặc nhiều slave. Các thiết bị slave trả lời bằng cách cung
cấp các dữ liệu được yêu cầu từ master, hoặc thực hiện các yêu cầu trong truy vấn.

Hình 2.1: Sơ đồ giao thức Modbus RTU

Trang 17


Hình 2.2: Chu kỳ truy vấn - trả lời Modbus RTU
Có hai chế độ truyền dữ liệu cơ bản trong giao thức Modbus khi sử dụng đường
truyền nối tiếp là: ASCII và RTU. Mỗi một chuẩn sẽ có một cách mã hóa tin nhắn khác
nhau, cho dù đều alf chuẩn Modbus chung. Ví dụ, Modbus ASCII cho phép người đọc có
thể đọc trực tiếp tin nhắn trong bản tin. Nhưng với Modbus RTU, thì nội dung data đã
được mã hóa nhị phân và không thể đọc được trong quá trình giám sát. Một điểm đặc biệt
trong giao thức Modbus là trong một đường truyền dẫn Modbus, tất cả các giao thức phải
là giống nhau, có nghĩa là Modbus ASCII không thể giao tiếp với modbus RTU và ngược
lại.

2.1.2 Cấu trúc khung tin nhắn Modbus RTU
Có hai chế độ truyền nối tiếp (ASCII hoặc RTU), một tin nhắn Modbus được
master truyền vào một frame có điểm bắt đầu và điểm kết thúc. Điều này cho phép slave
biết khi nào bắt đầu message, đọc phần địa chỉ và xác định thiết bị nào được đánh địa chỉ
(hoặc tất cả các thiết bị, nếu tin nhắn được phát đi) và để biết khi nào tin nhắn được hoàn
thành.
Trong chế độ RTU, các khung tin nhắn được bắt đầu và kết thúc bằng khoảng im
lặng ít nhất 3,5 lần ký tự (t3,5)
Trang 18


Hình 2.3: Biểu đồ thời gian gửi tin nhắn ở chế độ bình thường

Hình 2.4: Cấu trúc khung tin nhắn
Toàn bộ khung tin nhắn phải được truyền dưới dạng một dòng ký tự liên tục. Nếu
khoảng im lặng hơn 1.5 lần ký tự xảy ra giữa hai ký tự, khung thông báo được khai báo
không đầy đủ và nên được loại bỏ bởi thiết bị nhận (có thể là master hoặc là slave).

Hình 2.5: Biểu đồ gửi thời gian gửi tin nhắn ở chế độ bị lỗi
Ghi chú: Việc thực hiện trình điều khiển tiếp nhận RTU có thể gặp rất nhiều gián
đoạn do bộ định thời t1.5 và t3.5. Với tốc độ truyền thông cao, điều này dẫn đến tải CPU
nặng. Do đó, hai bộ định thời này phải được tôn trọng nghiêm ngặt khi tốc độ baud bằng
hoặc thấp hơn 19200 Bps. Đối với tốc độ baud lớn hơn 19200 Bps, nên sử dụng các giá
trị cố định cho 2 bộ định thời: nên sử dụng giá trị 750ms cho (t1.5) và giá trị 1.750ms
(t3,5).

Trang 19


2.1.3 Các thành phần của tin nhắn
Byte địa chỉ:
Xác định thiết bị mang địa chỉ được nhận dữ liệu (đối với Slave) hoặc dữ liệu nhận
được từ địa chỉ nào (đối với Master).
Byte mã hàm:
Xác định mục đích truyền dữ liệu đến slave. Các mã hàm như sau:
Mã hàm
0x01
0x02
0x03
0x04
0x05
0x06
0x15
0x16

Kiểu
Đọc trạng thái cuộn dây

Đọc trạng thái đầu vào
Đọc các thanh ghi giữ
Đọc các thanh ghi đầu vào
Ghi trạng thái cho các cuộn dây
Ghi cho một thanh ghi dữ
Ghi trạng thái nhiều cuộn dây
Ghi cho nhiều một thanh ghi dữ
Hình 2.6: Bảng mã hàm cho Modbus RTU

Byte dữ liệu
Byte dữ liệu được gửi từ master đến slave chứa thông tin mà master phải sử dụng
để thực hiện hành động được xác định bởi mã hàm. Hoặc chứa thông tin mà slave gửi về
cho master.
Byte kiểm tra lỗi:
CRC là kiểm tra dự phòng của chu kỳ. Đó là hai byte, chứa giá trị nhị phân

16 bit. Giá trị CRC được tính toán bởi thiết bị truyền phát nối CRC vào tin nhắn. Thiết bị
nhận sẽ tính toán lại CRC trong khi nhận tin nhắn và so sánh giá trị tính toán với giá trị
thực mà nó nhận được trong trường CRC. Nếu hai giá trị không bằng nhau, sẽ xảy ra lỗi.

2.1.4 Đọc dữ liệu từ thanh ghi
Trang 20


2.1.4.1 Đọc các thanh ghi đầu vào (04)
Truy vấn:
•

Địa chỉ của thanh ghi đầu tiên cần đọc (16-bit).

•

Số lượng thanh ghi cần đọc (16-bit).

Phản hồi:
•
•

Số byte độ dài dữ liệu của thanh ghi đọc được (8-bit).
Dự liệu lưu đọc được.

Ví dụ: Đọc giá trị điện năng từ slave có địa chỉ 1 được lưu trong 2 thanh ghi 16 bit.
Truy vấn:
Field Name
Slave Address
Function
Starting Address High
Starting Address Low
Number of Points High
Number of Points Low
Error Check Low
Error Check High

Ví dụ (Hex)
01
04
00
00
00
02

71
CB

Trả lời:
Field Name
Slave Address
Function
Byte Count
Data, High Reg, High Byte
Data, High Reg, Low Byte
Data, Low Reg, High Byte
Data, Low Reg, Low Byte
Error Check Low

Ví dụ (Hex)
01
04
04
43
66
33
34
1B
Trang 21


Error Check High
38
2.1.4.2 Đọc các Holding Register (03)
Ví dụ: Đọc dữ liệu 32 bit lưu trong 2 thanh ghi có địa chỉ

Truy vấn:
Field Name
Slave Address
Function
Starting Address High
Starting Address Low
Number of Points High
Number of Points Low
Error Check Low
Error Check High

Ví dụ (Hex)
01
03
00
00
00
14
C4
0B

Trả lời:
Field Name
Slave Address
Function
Byte Count
Data, High Reg, High Byte
Data, High Reg, Low Byte
Data, Low Reg, High Byte
Data, Low Reg, Low Byte

Error Check Low
Error Check High

Ví dụ (Hex)
01
03
04
3F
80
00
00
F7
CF

Chú ý: Địa chỉ của thanh ghi sẽ có năm trong bảng danh sách địa chỉ thanh ghi, có
trong thông số kĩ thuật của thiết bị do nhà sản xuất cung cấp
Ví dụ:
Danh sách địa chỉ thanh ghi
Các thông số chỉ cho phép đọc từ EM368
Trang 22


Đ
ịa
c
hỉ
3
0
0
0

0
3
0
0
0
2
3
0
0
0
4
3
0
0
0
6
3
0
0
0
8
3
0
0
1
0
3
0
0
1

2
3
0
0
1

Địa chỉ
theo (hex)

Kiểu
dữ
liệu

0x00

Số
thực

2

Active
Energy

0x02

Số
thực

2

Apparent
Energy

0x04

Số
thực

2

Reactive
Energy

0x06

Số
thực

2

Hệ số công
suất 1

0x08

Số
thực

2

Hệ số công
suất 2

0x0A

Số
thực

2

Hệ số công
suất 3

0x0C

Số
thực

2

Hệ số công
suất trung
bình

2

Total kW

0x0E

Số
thực

Độ dài
(Thanh
ghi-16 bit)

Tham số

Trang 23


4
3
0
0
1
6

0x10

Số
thực

2

Total kVA

Hình 2.7: Bảng địa chỉ của thanh ghi dữ liệu

2.2

GIAO TIẾP RS485

2.2.1 Tổng quan về RS485
Khi một mạng cần phải chuyển các khối nhỏ thông tin trên một khoảng cách dài,
RS-485 thường là chuẩn giao tiếp được lựa chọn. Các nút mạng có thể là máy tính cá
nhân, vi điều khiển, hoặc bất kỳ thiết bị có khả năng truyền thông nối tiếp không đồng
bộ. So với Ethernet và giao diện mạng khác, phần cứng và giao thức yêu cầu của RS-485
đơn giản hơn và rẻ hơn.
Năm 1983, Hiệp hội công nghiệp điện tử (EIA) đã phê duyệt một tiêu chuẩn
truyền cân bằng mới gọi là RS-485. Đã được chấp nhận rộng rãi và sử dụng trong công
nghiệp, y tế, và dân dụng. Có thể coi chuẩn RS485 là một phát triển của RS232 trong
việc truyền dữ liệu nối tiếp. Những bộ chuyển đổi RS232/RS485 cho phép người dùng
giao tiếp với bất kỳ thiết bị mà sử dụng liên kết nối tiếp RS232 thông qua RS485.Liên kết
RS485 được hình thành cho việc thu nhận dữ liệu ở khoảng cách xa và điều khiển cho
những ứng dụng. Những đặc điểm nổi trội của RS485 là nó có thể hỗ trợ một mạng lên
tới 32 trạm thu phát trên cùng một đường truyền, tốc độ baud có thể lên tới 115.200 cho
một khoảng cách là 4000 feet (1200m).
Với kiểu truyền cân bằng và các dây được xoắn lại với nhau nên khi nhiễu xảy
ra ở dây này thì cũng xảy ra ở dây kia, tức là hai dây cùng nhiễu giống nhau. Điều này
Trang 24


làm cho điện áp sai biệt giữa hai dây thay đổi không đáng kể nên tại nơi thu vẫn nhận
được tín hiệu đúng nhờ tính năng đặc biệt của bộ thu đã loại bỏ nhiễu. Liên kết RS485
được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp, nơi mà môi trường nhiễu khá cao và sự tin
tưởng vào tính ổn định của hệ thống là điều quan trọng. Bên cạnh đó khả năng truyền
thông qua khoảng cách xa ở tốc độ cao cũng rất được quan tâm, đặc biệt là tại những nơi
mà có nhiều trạm giao tiếp được trải ra trên diện rộng.

Hình 2.8: Bảng so sánh thông số kỹ thuật giữa chuẩn RS232, RS423, RS422 và RS485

2.2.2 Truyền dẫn cân bằng
Hệ thống truyền dẫn cân bằng gồm có hai dây tín hiệu A, B nhưng không có dây
mass. Sở dĩ được gọi là cân bằng là do tín hiệu trên dây này ngược với tín hiệu trên dây
kia. Nghĩa là dây này đang phát mức cao thì dây kia phải đang phát mức thấp và ngược
lại. RS-485 sử dụng chênh lệch điện áp giữa 2 dây A và B để phân biệt logic 0 và 1, chứ
không so với đất. Khi truyền tín hiệu xa, nếu có sụt áp thì đồng thời sụt trên cả 2 dây nên
tín hiệu vẫn đảm bảo.

Trang 25