Gateway Advantech cho trạm điện giải quyết một bài toán khác với thiết bị mạng trong nhà máy: trạm nằm xa, không có người trực, đường truyền không ổn định, và mọi khoảng trống dữ liệu đều để lại dấu trong báo cáo vận hành. Bài viết tập trung vào phần đường truyền và phần đệm dữ liệu, hai chỗ quyết định số liệu về trung tâm có liên tục hay không.
Ba ràng buộc riêng của trạm không người trực
Thứ nhất là khả năng tiếp cận. Một lần cử người tới trạm để khởi động lại thiết bị có thể mất nửa ngày đường, nên thiết bị phải tự phục hồi sau mất nguồn và tự nối lại sau khi đường truyền trở lại.
Thứ hai là chất lượng đường truyền. Sóng di động ở vùng trạm thường đủ để gửi số liệu đo đếm nhưng không đủ để duy trì một phiên mở liên tục cả ngày, nên cách gửi phải chịu được đứt quãng.
Thứ ba là môi trường điện. Trạm có đóng cắt tải lớn, xung lan truyền trên cả đường nguồn lẫn đường tín hiệu, và tủ ngoài trời chịu chênh lệch nhiệt độ lớn giữa ngày và đêm. Đây là lý do cần xem kỹ phần bảo vệ cổng nối tiếp của các thiết bị trong nhóm này: ADAM-4571 công bố bảo vệ tĩnh điện 15 kV cho mọi tín hiệu, còn EKI-1221 và EKI-1524 có bản mã CI cách ly 2 kV giữa cổng nối tiếp với cổng mạng và nguồn.
Bốn phương án đường truyền về trung tâm
| Phương án | Khi nào chọn | Thiết bị Advantech | Điểm phải tính trước |
|---|---|---|---|
| Cáp quang theo tuyến điện | Trạm nằm trên tuyến đã có sẵn sợi quang dự phòng | EKI-2541S, EKI-5524SSI | Chi phí đấu nối tại hai đầu, thủ tục xin dùng sợi |
| Mạng di động | Trạm lẻ, không có tuyến truyền dẫn riêng | EKI-1321 | Cường độ sóng đo tại chỗ, hai nhà mạng, dung lượng bộ đệm |
| Ghép vào mạng nội bộ của đơn vị quản lý | Trạm nằm trong khuôn viên đã có mạng | EKI-1221, EKI-1524 | Phân vùng để mạng trạm không nằm chung với mạng văn phòng |
| Thu thập tại chỗ rồi gửi theo lô | Đường truyền yếu, cần xử lý và lưu số liệu ngay tại trạm | Máy tính không quạt đặt trong tủ | Dung lượng lưu trữ, cách đồng bộ khi liên lạc phục hồi |
Trong bốn phương án, mạng di động là lựa chọn phổ biến nhất cho trạm lẻ vì không phụ thuộc vào hạ tầng cáp. Đổi lại, thiết kế phải coi việc mất sóng là trạng thái bình thường chứ không phải sự cố.
Đọc thiết bị trong trạm và đưa lên giao thức chung
| Nguồn tín hiệu trong trạm | Thiết bị chuyển tiếp | Điểm đáng chú ý theo tài liệu hãng |
|---|---|---|
| Đồng hồ đo và rơ le chạy Modbus RTU trên bus RS-485 | EKI-1221 | Ghép Modbus TCP với Modbus RTU và ASCII, tới 31 thiết bị tớ mỗi cổng, hai cổng Ethernet dự phòng, bản mã CI cách ly 2 kV giữa cổng nối tiếp với cổng mạng và nguồn |
| Nhiều thiết bị nối tiếp khác giao thức trong cùng một tủ | EKI-1524 | Bốn cổng RS-232/422/485, chế độ cổng COM ảo, tốc độ tới 921,6 kbps, chứng nhận Class I Division 2 |
| Một thiết bị nối tiếp lẻ ở tủ phụ | ADAM-4571 | Một cổng RS-232/422/485, cho tối đa năm máy chủ cùng truy nhập một cổng, cập nhật phần mềm từ xa |
| Tín hiệu analog từ cảm biến nhiệt độ máy biến áp | ADAM-6017 | Tám ngõ vào analog và hai ngõ ra số, nhận mV, V và mA, tính sẵn giá trị lớn nhất, nhỏ nhất và trung bình |
Đệm dữ liệu và cách gửi bù khi sóng trở lại
Một tuyến di động mất sóng vài phút mỗi ngày là chuyện bình thường ở vùng trạm. Câu hỏi đúng không phải làm sao để không mất sóng, mà là dữ liệu trong khoảng đó nằm ở đâu.
- Bộ đệm ngay trên gateway. EKI-1321 nhận thẻ nhớ SDHC để đệm dữ liệu, số liệu được giữ lại trong lúc mất liên lạc. Dung lượng cần tính theo số điểm đo nhân với chu kỳ gửi và thời gian mất sóng dài nhất từng ghi nhận.
- Hai khe SIM. Thiết bị hỗ trợ GSM/GPRS bốn băng tần 850, 900, 1800 và 1900 MHz với hai khe SIM, cho phép đổi nhà mạng khi một bên yếu mà không cần người tới trạm.
- Kênh riêng qua VPN. Số liệu vận hành không nên đi trên kênh mở. Gateway hỗ trợ nối thiết bị nối tiếp và Ethernet qua kênh VPN, phù hợp với yêu cầu tách vùng của đơn vị quản lý.
- Hai ngõ vào số sẵn trên gateway. Dùng cho tiếp điểm cửa tủ hoặc báo mất nguồn, để trung tâm biết có người mở tủ ngay cả khi các thiết bị khác chưa gửi gì.
- Tách chu kỳ theo nhóm điểm. Cảnh báo và trạng thái đóng cắt gửi ngay khi thay đổi; số liệu đo đếm gom theo chu kỳ vài phút. Cách này giảm lưu lượng và giảm số lần bắt tay lại trên tuyến di động.
Ví dụ một trạm 22 kV không người trực
Trạm có hai tủ trung thế, một máy biến áp, một tủ đo đếm và một tủ điều khiển. Số liệu cần về trung tâm gồm điện áp, dòng, công suất, trạng thái máy cắt, nhiệt độ dầu máy biến áp và tín hiệu cửa tủ. Trạm không có tuyến cáp riêng, sóng di động ở mức trung bình.
- Các đồng hồ đo và rơ le trong tủ đo đếm đấu chung một bus RS-485, đưa lên mạng qua bộ chuyển đổi Modbus đặt trong cùng tủ.
- Nhiệt độ dầu và hai tín hiệu tương tự khác đi vào mô-đun analog Ethernet, đặt cùng vùng mạng với bộ chuyển đổi.
- Gateway di động đặt trong tủ điều khiển, lắp thẻ nhớ để đệm dữ liệu, hai SIM của hai nhà mạng, kênh VPN về trung tâm.
- Tiếp điểm cửa tủ đấu vào ngõ vào số của gateway, gửi cảnh báo ngay khi cửa mở.
- Toàn bộ thiết bị lấy nguồn từ bộ nguồn một chiều của tủ, có nguồn dự phòng để trạm mất điện lưới vẫn gửi được cảnh báo.
Chọn gateway Advantech cho trạm điện
Bốn thông tin cần thu thập trước khi chốt cấu hình: danh sách thiết bị trong trạm kèm giao thức của từng thiết bị, cường độ sóng đo thật tại vị trí đặt tủ, thời gian mất liên lạc dài nhất từng ghi nhận trong khu vực, và yêu cầu của trung tâm về giao thức nhận số liệu.
Phần thiết kế hệ giám sát cho trạm biến áp có trong bài giải pháp SCADA cho trạm biến áp, còn các mô-đun thu thập tín hiệu nằm trong bài ADAM-4000. Kiến thức nền về máy tính công nghiệp dùng cho trạm có tại chuyên mục Advantech trên IPC247. Khi cần chọn máy tính không quạt đặt trong tủ trạm, dùng công cụ chọn máy theo nhu cầu để lọc theo số cổng nối tiếp, dải nhiệt và kiểu gắn.
Câu hỏi thường gặp về gateway Advantech cho trạm điện
Trạm điện không người trực cần gateway làm những việc gì?
Ba việc: đọc thiết bị trong trạm qua cổng nối tiếp hoặc ngõ vào analog, chuyển số liệu sang giao thức mà trung tâm đọc được, và giữ dữ liệu lại khi đường truyền gián đoạn. Thiếu việc thứ ba thì mọi lần mất sóng đều để lại một khoảng trống trong dữ liệu vận hành.
Hai khe SIM trên EKI-1321 dùng để làm gì?
Để dự phòng nhà mạng. Trạm ở vùng sâu thường có một nhà mạng phủ tốt vào ban ngày và kém vào lúc tải cao, hoặc mất hẳn khi nhà mạng bảo trì. Hai khe SIM cho phép chuyển sang nhà mạng còn lại mà không cần người tới trạm.
Dữ liệu trong lúc mất sóng có mất không?
Không, nếu gateway có bộ đệm. EKI-1321 nhận thẻ nhớ SDHC để đệm dữ liệu trong lúc mất sóng, số liệu được gửi bù khi liên lạc phục hồi. Cần bộ đệm lớn hơn và xử lý tại chỗ thì dùng máy tính không quạt làm cổng thu thập.
Chuyển đồng hồ đo chạy Modbus RTU lên mạng bằng thiết bị nào?
EKI-1221 là bộ chuyển đổi Modbus, ghép mạng Modbus TCP với Modbus RTU và ASCII, nhận 16 kết nối cùng 32 yêu cầu đồng thời và quản lý tới 31 thiết bị tớ trên mỗi cổng nối tiếp. Thiết bị có hai cổng Ethernet để dự phòng đường mạng.
Đặt chu kỳ đọc bao nhiêu là hợp lý cho tuyến chạy mạng di động?
Tách theo nhóm điểm đo. Trạng thái đóng cắt và cảnh báo gửi ngay khi có thay đổi; số liệu đo đếm gom theo chu kỳ vài phút rồi gửi một lần. Đọc mọi điểm ở chu kỳ giây trên tuyến di động làm tăng lưu lượng mà không tăng giá trị vận hành.
Đọc thêm về thiết bị: toàn bộ máy tính công nghiệp Advantech cùng các hãng khác trên ipc247.com.
