Tự động điều khiển nhiệt độ tháp giải nhiệt sử dụng biến tần

BM01QT05DT KT pdf BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tự động Điều Khiển Nhiệt Độ Tháp Giải Nhiệt Sử Dụng Biến Tần NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN TS LÊ QUANG ĐỨC Sinh viên thực hiện MSSV Lớp Lâm Chí Trung 1711050102 17DTDA1 Nguyễn Hoàng Sơn 1711050202 17DTDA1 TP Hồ Chí Minh, tháng 9 năm 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tự động Điều Khiển Nhiệt Độ Tháp Giải Nhiệt Sử Dụng.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tự động Điều Khiển Nhiệt Độ Tháp Giải Nhiệt Sử Dụng Biến Tần NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: TS LÊ QUANG ĐỨC Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Lâm Chí Trung 1711050102 17DTDA1 Nguyễn Hồng Sơn 1711050202 17DTDA1 TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tự động Điều Khiển Nhiệt Độ Tháp Giải Nhiệt Sử Dụng Biến Tần NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: TS LÊ QUANG ĐỨC Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Lâm Chí Trung 1711050102 17DTDA1 Nguyễn Hoàng Sơn 1711050202 17DTDA1 TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2021 LỜI CẢM ƠN Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động Hoá với đề tài: Tự động Điều Khiển Nhiệt Độ Tháp Giải Nhiệt Sử Dụng Biến Tần Là kết q trình cố gắng khơng ngừng nghỉ nhóm em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Quang Đức nhiệt tình hướng dẫn chúng em việc lựa chọn đề tài nghiên cứu, hướng tiếp cận giúp chúng em chỉnh sửa thiếu sót q trình nghiên cứu đề tài Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo Trường Đại Học Cơng Nghệ TP Hồ Chí Minh nói chung thầy cô thuộc Viện Kỹ Thuật HUTECH nói riêng dạy dỗ chúng em có kiến thức môn đại cương môn chuyên ngành, giúp chúng em có sở lý thuyết vững vàng, tạo điều kiện giúp đỡ chúng em suốt q trình học tập hồn thành đồ án Trong q trình nghiên cứu, khó tránh khỏi sai sót, chúng em mong nhận ý kiến đóng góp, bổ sung quý báu quý Thầy Cô để học thêm nhiều kinh nghiệm hoàn thiện cho sau Chúng em xin chân thành cảm ơn! ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ix DANH MỤC CÁC BẢNG .x DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ xi DANH MỤC LƯU ĐỒ xi DANH MỤC HÌNH ẢNH xi LỜI MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài .1 Tình hình nghiên cứu Mục đích nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu 4.1 Tìm hiểu thực tế: 4.2 Đề xuất giải pháp sử dụng đồ án tốt nghiệp 4.3 Thiết kế thi công mơ hình hệ thống điều khiển nhiệt độ tháp giải nhiệt, sử dụng biến tần, PLC, Scada Phương pháp nghiên cứu Các kết đạt đề tài Kết cấu đồ án tốt nghiệp Chương GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI .5 iii 1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐỐI TƯỢNG CÔNG NGHỆ 1.1.1 Sơ lượt hệ thống tháp giải nhiệt 1.1.2 Vai trò hệ thống tháp giải nhiệt 1.1.2.1 Hệ thống máy ép đùn nhựa .7 1.1.3 Phương pháp làm giảm nhiệt độ tháp giải nhiệt .8 1.1.3.1 Truyền nhiệt 1.1.3.2 Bay 1.1.4 Phân loại tháp giải nhiệt 1.1.4.1 Theo công suất 1.1.4.2 Theo hình dáng thiết kế 1.1.4.3 Theo nguyên lý vận hành 10 1.1.4.4 Theo chế tuần hoàn nước 12 1.1.5 Nguyên lý hoạt động tháp giải nhiệt .12 1.1.6 Trình tự hoạt động 12 1.2 Những nhiệm vụ cần thực đồ án tốt nghiệp 13 1.2.1 Tìm hiểu thực tế: 13 1.2.2 Đề xuất giải pháp sử dụng đồ án tốt nghiệp 13 1.2.3 Thiết kế thi cơng mơ hình hệ thống điều khiển nhiệt độ tháp giải nhiệt, sử dụng biến tần, PLC, Scada 13 1.2.3.1 Cấu hình tối thiểu: .13 1.2.3.2 Tính hoạt động .14 Chương 15 TỔNG QUAN GIẢI PHÁP 15 2.1 Tổng quan .15 iv 2.1.1 Giải pháp không sử dụng biến tần 15 2.1.2 Giải pháp sử dụng biến tần 16 2.1.2.1 Sử dụng biến tần điều khiển tốc độ quạt 16 2.1.3 So sánh, đánh giá ưu nhược điểm hai giải pháp .17 2.1.3.1 Giải pháp không sử dụng biến tần 17 2.1.3.2 Giải pháp có sử dụng biến tần 17 2.1.4 Phương pháp tiết kiệm điện biến tần 18 Chương 20 PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT 20 3.1 Mô tả cấu hình nguyên lý hoạt động 20 3.1.1 Lựa chọn phương án thiết kế 20 3.1.1.1 Cấu tạo chung: .21 3.1.2 Nguyên lý hoạt động 21 3.1.2.1 Manual Mode 21 3.1.2.2 Auto Mode 22 3.1.3 Mô tả hệ thống .23 3.1.3.1 Chức điều khiển .23 3.1.3.2 Chức bảo vệ 24 3.1.3.3 Chức quản lý, giám sát 24 3.1.3.4 Các tín hiệu điều khiển 26 Chương 27 THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM, MƠ HÌNH 27 4.1 Thiết kế 27 4.1.1 Bản vẽ điện 27 v 4.1.1.1 Sơ đồ đấu nối mạch động lực 27 4.1.1.2 Sơ đồ đấu nối mạch điều khiển 28 4.1.2 Lưu đồ thuật toán PLC 30 4.1.2.1 Lưu đồ thuật toán hệ thống hoạt động 30 4.1.2.2 Lưu đồ bảo vệ hệ thống 31 4.2 Tính chọn thiết bị 32 4.2.1 Chọn thiết bị khí .32 4.2.1.1 Tháp giải nhiệt model 8RT .32 4.2.1.2 Motor quạt tháp giải nhiệt 35 4.2.1.3 Motor bơm 36 4.2.1.4 Đường ống 38 4.2.1.5 Tủ điện 41 4.2.2 Chọn thiết bị điều khiển 42 4.2.2.1 PLC Siemens S7_1200 42 4.2.2.2 Biến tần AC10P 43 4.2.2.3 Bộ điều khiển nhiệt độ 12V XH_W2050 .45 4.2.2.4 Nguồn tổ ong 24V 3A 46 4.2.2.5 MCB 2P 16A Sino Vanlock 47 4.2.2.6 CB bảo vệ động bơm 48 4.2.2.7 Nút nhấn .49 4.2.2.8 Đèn báo 50 4.3 Giá thành thiết bị 51 Chương 53 THI CƠNG THÍ NGHIỆM, MƠ HÌNH .53 vi 5.1 Thiết kế mơ hình chương trình mơ .53 5.1.1 Thiết kế mơ hình mơ 53 5.1.2 Thi công lắp tủ điện đấu nối thiết bị 55 5.1.2.1 Lắp thiết bị lên tủ điện 55 5.1.2.2 Đấu dây thiết bị 55 5.1.2.3 Hoàn thiện tủ điện 56 5.1.3 Viết chương trình mơ 57 5.2 Viết phần mềm điều khiển giám sát 60 5.2.1 Viết phần mềm điều khiển .60 5.2.1.1 Tạo Data_block khai báo biến 60 5.2.1.2 Cài đặt .62 5.2.1.3 Chế độ chạy manual .64 5.2.1.4 Chế độ chạy Auto: .68 5.2.1.5 Phương trình hoạt động PID 70 5.2.1.6 Đọc giám sát nhiệt độ 72 5.2.1.7 Chế độ ngủ đông tiết kiệm điện .74 5.2.1.8 Fault Reset 77 5.2.3 Viết phần mềm giám sát 78 5.2.3.1 Tạo WinCC Runtime thiết kế HMI 78 5.2.3.2 Thiết kế nút nhấn đèn báo trạng thái .81 5.2.3.3 Thiêt kế cài đặt giám sát Dormanc Mode 82 5.2.3.4 Thiết kế giám sát thống số tốc độ, nhiệt độ, điện tiêu thụ .85 5.2.3.5 Giám sát lỗi .86 5.2.3.6 Giám sát ngày thời gian hoạt động 88 vii 5.2.4 Chạy thử chương trình 91 5.2.4.1 Đấu nối thiết bị điều khiển chạy thử chương trình 91 5.2.4.2 Chạy mô PLCSIM 93 Chương 95 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ, KẾT LUẬN 95 6.1 Kết đạt 95 6.2 Chưa đạt 95 6.3 Hướng phát triển 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO 97 PHỤ LỤC .99 viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT PLC (Programmable Logic Controller) TIA Portal (Totally Integrated Automation Portal) PID (Proportional Integral Derivative) DSELite (Drive System Explorer) SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) WinCC (Windows Control Center) HMI (Human Machine Interface) MCB (Miniature Circuit Breaker) CB (Circuit Breaker) DI (Digital Input) AI (Analog Input) hex (hexadecimal) dec (decimal) RLY (Relay) EN (Enable) CTU (Count Up) SUB (Subtract) DIV (Divide) MUL (Multiply) REQ (Request) MB_ADDR (Modbus Address) ix TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Cooling tower Tháp Giải nhiệt, Nguyên lý Hoạt động tháp giải nhiệt - Cấu tạo hệ thống tháp giải nhiệt.(20/03/2019) Truy cập: 24/03/2021 [Online Video]: https://www.youtube.com/watch?v=uxcH4s_qLvA [2] Đơn vị tính tháp giải nhiệt tính tốn công suất làm mát Tác giả: Nguyễn Hằng.(19/01/2018) Truy cập: 12/04/2021 [Internet]: https://tiendatco.com.vn/don-vi-tinh-trong-thap-giai-nhiet-va-tinh-toancong-suat-lam-mat/ [3] S7-1200 Programmable Controller Tác giả: Siemens.(04/2012), trang 637-645, 724-733 [Document]: https://cache.industry.siemens.com/s71200_system_manual_enUS.pdf [4] Fans for the Closed-Loop Control of a Cooling Circuit Tác giả: Siemens.(04/2014) Trang 6-8-9 [Document]: https://cache.industry.siemens.com/cooling_tower_fan_v1-5_en.pdf [5] Parker AC10P Series Tác giả: Parker Hannifin, (09/03/2016), trang 7-8,2223,67,105-107,107-109,149 [Document]: https://drive.google.com/file/Parker SSD Drives AC10P Product Manual EN.pdf [6] Model T-25, Cooling Tower Systems, Inc Truy cập: 12/04/2021 97 [Internet]: https://www.coolingtowersystems.com/ [7] Sử dụng biến tần điều khiển quạt tháp giải nhiệt chiller tiết kiệm điện năng.(06/05/2018) Truy cập: 12/05/2021 [Internet]: https://www.bachvietme.com/chi-tiet-ung-dung/su-dung-bien-tan-dieukhien-quat-thap-giai-nhiet-chiller-va-tiet-kiem-dien-nang [8] Hệ Thống Lọc Nước Cho Tháp Giải Nhiệt: Elfi – Italy Truy cập: 11/08/2021 [Internet]: https://hanhtrinhxanh.com.vn/he-thong-loc-nuoc-cho-thap-giainhiet.html [9] Giải nhiệt máy ép nhựa (khuôn, dầu thủy lực) với hệ thống chiller thiết bị trao đổi nhiệt dạng HISAKA.(14/08/2019) Truy cập: 11/08/2021 [Internet]: https://baoanjsc.com.vn/du-an/giai-nhiet-may-ep-nhua khuon dau-thuyluc voi-he-thong-chiller-va-thiet-bi-trao-doi-nhiet-dang-tamhisaka_2_69_20941_vn.aspx [10] Water Chiller cho khuôn nhựa Tác giả: Nam Phú Thái Truy cập: 11/08/2021 [Internet]: http://namphuthai.vn/water-chiller-cho-khuon-nhua/ [11] Bảng giá CƠNG TY CP NHỰA BÌNH MINH (BMP) Truy cập:11/08/2021 [Internet]: https://www.binhminhplastic.com.vn/bang-gia.aspx 98 PHỤ LỤC Video chạy thử thiết bị điều khiển thật VIdeotest_thuyết_minh.mp4 - Google Drive Videotest_trên_thiết_bị_thật_1.mp4 - Google Drive Videotest_trên_thiết_bị_thât_2.mp4 - Google Drive Video chạy thử giám sát cố Videotest_sự_cố_trên_thiết_bị_thật.mp4 - Google Drive Video chạy thử qua mô PLCSIM Video chạy mô PLCSim Tấm tản nhiệt nước tháp giải nhiệt 99 Các chân điều khiển biến tần AC10P Dây đỏ chân RS485 nối với chân A biến tần, dây vàng chân nối với chân B biến tần 100 Tồn chương trình PLC 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 Chương trình lập trình DSELite 111 ... RS485 với biến tần để điều khiển giám sát hệ thống SCADA Biến tần AC10: Điều khiển tốc độ động quạt, bảo vệ động quạt tháp giải nhiệt Sử dụng hàm PID biến tần để chạy chế độ tự động Sử dụng phần... thống điều khiển nhiệt độ tháp giải nhiệt, sử dụng biến tần, PLC, Scada ▪ Cấu hình tối thiểu: ✓ Hệ thống mơ tháp giải nhiệt gồm bồn, đường ống, tháp giải nhiệt ✓ Một quạt làm máy điều khiển biến tần. .. Thuật Điều Khiển Tự Động Hoá với đề tài: Tự động Điều Khiển Nhiệt Độ Tháp Giải Nhiệt Sử Dụng Biến Tần Là kết q trình cố gắng khơng ngừng nghỉ nhóm em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Quang Đức nhiệt