Đang tải... (xem toàn văn)
1.1. Đặt vấn đềTrong xã hội hiện đại ngày nay rất nhiều người đã chọn việc ở các khu chung cư, tòa nhà cao tầng… Theo thống kê của Sở Xây dựng thành phố Hồ Chí Minh, hiện thành phố đang có 1,440 nhà chung cư với 141,062 căn hộ chiếm 8,4% tổng số nhà trên toàn thành phố và dự kiến còn tăng thêm 1. Với thống kê cho thấy thì nhu cầu của người dân khá cao trong việc chọn sinh sống trong các khu tòa nhà cao tầng. Hơn thế nữa mức sống của người dân ngày càng được nâng lên, người dân có yêu cầu càng cao về chất lượng cuộc sống của mình. Chất lượng của hệ thống cấp nước sinh hoạt trong các công trình đang rất được quan tâm, đặc biệt là ở các tòa nhà cao tầng như chung cư, ký túc xá… Vấn đề thiếu hụt nước vào các giờ cao điểm và dư thừa nước ở các giờ thấp điểm thường xuyên xảy ra và trở thành mối lo ngại đối với những người sinh sống tại các địa điểm trên. Vì thế cần phải có các phương án hợp lý để giải quyết được các vấn đề trên nên nhóm quyết định chọn đề tài “Thiết kế và thi công mô hình hệ thống cấp nước trong tòa nhà”.1.2. Mục tiêuMục tiêu đặt ra khi thực hiện đề tài như sau:•Nghiên cứu ứng dụng được PLC vào thực tế.•Ứng dụng được bộ điều khiển PID vào điều khiển ổn định áp suất nước.•Nghiên cứu điều khiển cấp nước ổn định trong một tòa nhà.1.3. Nội dung nghiên cứuĐề tài “Thiết kế và thi công mô hình hệ thống cấp nước trong tòa nhà” bao gồm các chương sau:Chương 1. Tổng quan: chương này trình bày một số nội dung như đặt vấn đề, mục tiêu, nội dung nghiên cứu cùng với đó là những giới hạn có thể thực hiện trong đề tài.Chương 2. Cơ sở lý thuyết: chương này giới thiệu về hệ thống cấp nước và sơ lược về các thiết bị được sử dụng trong đề tài như PLC, biến tần, động cơ… Bên cạnh đó, chương 2 còn trình bày về một số phương pháp điều khiển các thiết bị sử dụng để điều khiển mô hình.Chương 3. Tính toán thiết kế: chương này trình bày các yêu cầu thiết kế của hệ thống và đưa ra các lựa chọn, bố trí thiết bị thích hợp cho hệ thống để đảm bảo đúng yêu cầu đề ra.Chương 4. Thi công hệ thống: chương này trình bày các bước thi công về phần điện, cơ khí đồng thời viết chương trình và thiết kế giao diện giám sát cho hệ thống.Chương 5. Kết quả đạt được: chương này trình bày các kết quả đạt được bao gồm: thi công mô hình cơ khí, thi công tủ điện, giao diện hệ thống và kết quả sau quá trình thử nghiệm điều khiển hệ thống.Chương 6. Kết luận và hướng phát triển: chương này đưa ra nhận xét về hệ thống và các hướng phát triển trong thực tế. 1.4. Giới hạnDo hệ thống này chỉ được thiết kế và thi công ở dạng mô hình, có nhiều chi tiết không hoàn toàn giống với thực tế nên sẽ nhóm sẽ giới hạn lại như sau:•Chỉ làm mô hình đơn giản với hai máy bơm công suất nhỏ.•Áp suất nước trong đường ống được ổn định ở mức 0.7 bar.•Chỉ sử dụng phần mềm để dò tìm các thông số PID.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG CẤP NƯỚC TRONG TÒA NHÀ SINH VIÊN THỰC HIỆN: NGUYỄN HỒI LINH PHAN VĂN THẢO KHĨA: 2017 NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN-ĐIỆN TỬ GVHD: GVC ThS NGUYỄN TẤN ĐỜI Tp Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2021 MSSV: 17142112 17142159 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG CẤP NƯỚC TRONG TỊA NHÀ SINH VIÊN THỰC HIỆN: NGUYỄN HỒI LINH PHAN VĂN THẢO KHĨA: 2017 NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN-ĐIỆN TỬ GVHD: GVC ThS NGUYỄN TẤN ĐỜI Tp Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2021 MSSV: 17142112 17142159 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** Tp Hồ Chí Minh, ngày 03 tháng 08 năm 2021 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Hoài Linh Phan Văn Thảo MSSV: 17142112 MSSV: 17142159 Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện-điện tử Lớp: 17142CL3A Giảng viên hướng dẫn: GVC ThS Nguyễn Tấn Đời Ngày nhận đề tài: 22/03/2021 Ngày nộp đề tài: 03/08/2021 Tên đề tài: Thiết kế thi cơng mơ hình hệ thống cấp nước tòa nhà Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Số liệu hệ thống cấp nước thực tế - Thơng số thiết bị - Giáo trình, tài liệu môn học PLC, trang bị điện, tự động điều khiển - Tài liệu manual thiết bị điều khiển Nội dung thực đề tài: - Tìm hiểu sở lý thuyết hệ thống cấp nước tòa nhà - Nghiên cứu sử dụng diều khiển PID PLC S7-1200 - Thiết kế thi cơng mơ hình hệ thống cấp nước điều khiển PLC Sản phẩm: Mơ hình Hệ thống cấp nước tòa nhà TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Nguyễn Tấn Đời CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên sinh viên: Nguyễn Hoài Linh MSSV: 17142112 Họ tên sinh viên: Phan Văn Thảo MSSV: 17142159 Ngành: Công Nghệ kỹ thuật điện – điện tử Tên đề tài: Thiết kế thi công mơ hình hệ thống cấp nước tịa nhà Họ tên Giáo viên hướng dẫn: GVC ThS Nguyễn Tấn Đời NHẬN XÉT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên sinh viên: Nguyễn Hoài Linh MSSV: 17142112 Họ tên sinh viên: Phan Văn Thảo MSSV: 17142159 Ngành: Công Nghệ kỹ thuật điện – điện tử Tên đề tài: Thiết kế thi công mô hình hệ thống cấp nước tịa nhà Họ tên Giáo viên phản biện: Trần Vi Đô NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Đề tài bao gồm việc thiết kế thi cơng mơ hình cấp nước cho tịa nhà Mơ hình tịa nhà xây dựng với kích thước nhỏ dùng để kiểm tra phần điều khiển, viết chương trình điều khiển thiết kế giao diện giám sát mô hình Ưu điểm: Mơ hình hoạt động theo mục tiêu đề Có vận dụng điều khiển PID điều khiển ổn định áp suất đường ống Ngồi ra, có thực giao tiếp PLC biến tần thông qua chuẩn truyền thông RS485 Khuyết điểm: Mơ hình tịa nhà cịn đơn giản, để áp dụng thực tế cần nâng cấp nhiều chi tiết Trong báo cáo chưa thấy phần mô tả chung hệ thống hoạt động nào: bơm làm nhiệm vụ gì, bơm có nhiệm vụ gì? Tại phao điện tác động mở bơm 2? Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đề nghị cho bảo vệ Câu hỏi phản biện: Câu 1: Lưu đồ hình 3.31 (trang 35), tăng tần số giảm tần số với lượng bao nhiêu? Việc tăng hay giảm tần số có phải nhiệm vụ điều khiển PID? Câu 2: Đối với trường hợp tải hệ thống thay đổi (van xả nước tầng đóng mở khác nhau), áp suất đường ống có đảm bảo? Thơng số điều khiển PID đề tài hiên dò tự động phần mềm, chọn kinh nghiệm khơng làm nào? Điểm: 8,0/10 (Bằng chữ: Tám điểm) Tp Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 08 năm 2021 Giáo viên phản biện CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** XÁC NHẬN CHỈNH SỬA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên SV1: Nguyễn Hoài Linh MSSV: 17142112 Họ tên SV2: Phan Văn Thảo MSSV: 17142159 Lớp: 17142CL3A Khóa: 2017 Ngày bảo vệ: 14/08/2021 Chuyên ngành CNKT Điện – Điện tử - Khoa Đào tạo Chất lượng cao (hệ CLV) Căn ý kiến nhận xét Hội đồng chấm Khóa luận tốt nghiệp (HĐ số 06) Cần bổ sung phần mô tả hoạt động hệ thống Các thông tin độ vọt lố, thời gian đáp ứng… cần thể rõ ràng số Một vài góp ý khác Nhóm sinh viên sửa chữa, hồn chỉnh số nội dung sau: ST T Nội dung cũ Nội dung chỉnh sửa Thiếu phần mô tả hoạt động Các thông số chưa rõ ràng Đã bổ sung mô tả hoạt động Đã bổ sung số liệu cụ thể Tp Hồ Chí Minh, ngày SV THỰC HIỆN NGUYỄN HOÀI LINH PHAN VĂN THẢO Trang tháng 22 33 năm GV HƯỚNG DẪN LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN Tuần Kế hoạch Kết Chọn đề tài Tên đề tài, mô tả công việc Nghiên cứu tổng quan Có thơng tin đề tài hệ thống Thiết kế mơ hình khí Lên ý tưởng cho mơ hình khí Thiết kế mơ hình khí Có thiết kế mơ hình tịa nhà Thiết kế điện cho mơ hình Thiết kế sơ đồ đấu dây cho thiết bị Thiết kế điện cho mơ hình Hồn thành kết nối điện cho mơ hình Thi cơng mơ hình khí Có mơ hình thực tế hệ thống Thi cơng tủ điện Hồn thành tủ điện Nghiên cứu phần mềm lập trình Biết cách sử dụng phần mềm PLC 10 Thiết kế lưu đồ điều khiển 11 Lập trình PLC điều khiển mơ Hệ thống vận hành theo chương trình hình 12 Viết báo cáo chương 1, Hoàn Hoàn thành chương 1, Mơ hình vận chỉnh chương trình hành theo u cầu 13 Viết báo cáo chương Thiết Hoàn thành chương Thiết kế giao kế giao diện SCADA diện SCADA 14 Viết báo cáo chương 4, Hoàn Hoàn thành chương 4, Hoàn thành chỉnh giao diện SCADA giao diện SCADA 15 Viết báo cáo chương Hoàn Hoàn thành chương Hồn thành chỉnh mơ hình thành phần mơ hình 16 Mơ điều khiển mơ hình Mơ hoạt động hệ thống Biên soạn slide bảo vệ Hồn thành lưu đồ, có quy trình vận hành hệ thống LỜI CẢM ƠN Lời em xin chân thành cảm ơn đến: Ban giám hiệu trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM tạo điều kiện tốt cho em học tập nghiên cứu trường Đồng thời, em xin chân thành cảm ơn Khoa Điện - Điện Tử, Khoa Đào tạo Chất lượng cao, thư viện trường cung cấp giáo trình nhiều tài liệu tham khảo bổ ích cho em Đặc biệt, em xin cảm ơn đến thầy Nguyễn Tấn Đời giúp đỡ tận tình cho em thời gian nghiên cứu thi công đồ án Tuy gặp nhiều khó khăn q trình thực nhóm em tìm hiểu đưa phương án tối ưu, nhiên tránh khỏi sai sót khơng mong muốn Do em mong góp ý, nhận xét đánh giá nội dung hình thức trình bày thầy để sau em hồn thiện Cuối em xin chân thành cảm ơn! Chương 5: Kết quả, nhận xét đánh giá chương trình phần khác hoạt động tốt với nhau, khơng gây hư hỏng đến hệ thống Hình 5.4: Hệ thống trạng thái OFF Hình 5.5: Hệ thống trạng thái vận hành Về bản, giao diện giám sát hình thức nhau, khác việc mơ ta tác động phần mềm (có thể tác động ON, OFF hay tăng giảm áp suất cách tùy ý); vận hành thực tế tác động tủ điện (cụ thể nút ON, OFF, áp suất thay đổi ta đóng mở van) Chương 5: Kết quả, nhận xét đánh giá Một số hình ảnh mơ phỏng: Hình 5.6: Một số hình ảnh mơ hệ thống Hình 5.7: Một số hình ảnh mơ hệ thống Để có số PID tốt nhất, hệ thống thử nghiệm nhiều trường hợp khác nhau, sau tùy trường hợp mà điều chỉnh hệ số điều khiển để đem đến kết tốt Trong trình thử nghiệm hệ thống, dị nhiều số khác điều khiển PID, với số khả đáp ứng hệ thống khác Do lấy vài trường hợp điển hình để xem xét Chương 5: Kết quả, nhận xét đánh giá Một số trường hợp vận hành thực tế: Trường hợp 1: quan sát đồ thị có đường màu xanh đỏ tương ứng với áp suất thực tế tần số ngõ Có thể thấy trường hợp thời gian độ mức trung bình, vọt lố cao Hình 5.8: Kết vận hành hệ thống, trường hợp Hình 5.9: Thơng số PID trường hợp Trường hợp 2: thấy hệ thống có thời gian độ trung bình, vọt lố ban đầu thấp nhiên kéo theo tình trạng ổn định so với trường hợp Chương 5: Kết quả, nhận xét đánh giá Hình 5.10: Kết vận hành hệ thống, trường hợp Hình 5.11: Thơng số PID trường hợp Trường hợp 3: lúc thời gian độ mức nhanh, vọt lố tăng cao, nhiên hệ thống trì tần số áp suất mức độ ổn định so với hai trường hợp ban đầu Chương 5: Kết quả, nhận xét đánh giá Hình 5.12: Kết vận hành hệ thống, trường hợp Hình 5.13: Thơng số PID trường hợp Trường hợp 4: số PID lựa chọn để sử dụng, có đặc điểm: thời gian độ vọt lố nằm mức thấp, đáp ứng áp suất tốt Chương 5: Kết quả, nhận xét đánh giá Hình 5.14: Kết vận hành hệ thống, trường hợp Hình 5.15: Thơng số PID trường hợp Ngồi ra, thấy áp suất thay đổi tăng giảm đóng, mở van nước Hình 5.16: Áp suất ổn định Chương 5: Kết quả, nhận xét đánh giá Hình 5.17: Áp suất thay đổi đóng, mở van nước Chương 6: Kết luận hướng phát triển CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 Kết luận Sau tìm hiểu hồn thành đề tài “Thiết kế thi cơng mơ hình hệ thống cấp nước tòa nhà” đáp ứng tương đối nội dung mục tiêu đề ban đầu Mơ hình đáp ứng vấn đề ổn định áp suất đường ống theo yêu cầu Do trường hợp này, hệ thống mức độ mơ hình nên khơng thể đạt nhiều u cầu thực tế Các nội dung đạt được: Hồn thành mơ hình với u cầu đề khí, điện, giao diện giám sát Chương trình điều khiển PID ổn định áp suất mức 0.7 bar Có thêm kiến thức PLC, điều khiển PID mặt khác hệ thống Bên cạnh đó, có hạn chế: Mơ hình bị rung nhẹ máy bơm hoạt động Một vài vị trí đường ống bị rỉ nước Các yêu cầu điều khiển mơ hình đơn giản 6.2 Hướng phát triển Hệ thống có khả áp dụng cao nhà máy hay khu công nghiệp, mà lượng nước yêu cầu lớn phải đảm bảo mặt áp suất Để tối ưu mở rộng sử dụng thêm nhiều máy bơm để tăng khả đáp ứng áp suất đường ống Ngồi cịn sử dụng thêm hình HMI thay thiết kế giao diện SCADA để thuận tiện cho người sử dụng Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Báo cáo Sở Xây dựng TP HCM nhà chung cư, 2019 [2] Muhammad Farrukh1, Design and Implementation of PLC based Automatic Liquid Distillation System, 2017 [3] Saif Aldeen Saad Alkadhim, Three-phase Induction Motor: Types and Structure, 2020 [4] Ahmed M T Ibraheem Al-Naib, Single-Phase Induction Motors, 2019 [5] Siemens, SINAMICS V: Speed Control of a V20 with S7-1200 (TIA Portal) via USS Protocol with HMI, 2014 [6] Lý thuyết PID, Internet: https:// vi.wikipedia.org/wiki/ Bộ_điều_khiển_PID [7] Siemens, S7-1200 System Manual, 2013 [8] Siemens, SINAMICS V20 Inverter Manual, 2014 [9] Siemens, Siemens PLC V20 Speed Control S7-1200 USS RS485-VN, 2014 [10] Siemens, Simple Speed Control of an SINAMICS V20 with S7-1200/1500 using the USS Protocol, 2014 Phụ lục PHỤ LỤC Phụ lục Phụ lục Phụ lục Phụ lục Phụ lục ... thi? ??t kế mơ hình tịa nhà Thi? ??t kế điện cho mơ hình Thi? ??t kế sơ đồ đấu dây cho thi? ??t bị Thi? ??t kế điện cho mơ hình Hồn thành kết nối điện cho mơ hình Thi cơng mơ hình khí Có mơ hình thực tế hệ thống. .. hệ thống cấp nước 2.1.1 Giới thi? ??u hệ thống cấp nước Hầu hết hệ thống cấp nước tòa nhà chung cư sử dụng tích hợp ba loại hệ thống: hệ thống cấp nước trực tiếp, hệ thống cấp nước gián tiếp hệ thống. .. manual thi? ??t bị điều khiển Nội dung thực đề tài: - Tìm hiểu sở lý thuyết hệ thống cấp nước tòa nhà - Nghiên cứu sử dụng diều khiển PID PLC S7- 1200 - Thi? ??t kế thi cơng mơ hình hệ thống cấp nước