BÁO CÁO SCADA ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ AHU

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ  BÁO CÁO SCADA ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ AHU NHĨM GVHD: ThS NGUYỄN QUANG DŨNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2022 DANH SÁCH THÀNH VIÊN NHÓM STT MSSV Họ tên 41901083 Nguyễn Đức Duy 41900494 Võ Minh Nhựt 41901134 Nguyễn Quang Thanh 41901135 Phạm Văn Thi i Phân cơng DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Cấu tạo hệ thống AHU Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lí hệ thống AHU .3 Hình 2.1 Cấu trúc hệ thống điều khiển Hình 2.2 Lưu đồ thuật tốn điều khiển Hình 2.3 Các tag PLC Hình 2.4 Chương trình .8 Hình 2.5 Chương trình Control Hình 2.6 Chương trình Control 10 Hình 2.7 Chương trình Alarm .11 Hình 2.8 Chương trình Chuyển đổi tín hiệu analog .11 Hình 2.9 Giao diện điều khiển giám sát hện thống HMI 13 Hình 2.11 Sơ đồ cấu hình mạng 14 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 quy ước tín hiệu PLC Bảng 2.2 Các tag liên kết PLC HMI 14 Bảng 2.3 Các đồi tượng sử dụng HMI 16 Bảng 2.4 Các đối tượng Alarm 17 ii MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ .1 1.2 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA TRUNG TÂM AHU 1.3 CẤU TẠO CỦA AHU 1.4 NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG AHU CHƯƠNG PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN 2.1 PHÂN TÍCH HỆ THỐNG 2.2 THIẾT KẾ CẤU TRÚC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 2.3 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT 2.4 CHƯƠNG TRÌNH PLC 2.5 THIẾT KẾ GIAO DIỆN SCADA 12 iii CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề Ngày nay, dây chuyền sản xuất đặc biệt dây chuyền có yêu cầu độ cao thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm, thực phẩm chức năng, thiết bị điện tử, bán dẫn, vi điện tử… Và dân dụng tòa nhà lớn, trung tâm thương mại hay siêu thị u cầu phải có hệ thống xử lí khơng khí khắc khe nhiệt độ, độ ẩm 1.2 Giới thiệu hệ thống điều hòa trung tâm AHU Hệ thống điều hòa trung tâm AHU hệ thống điều hịa khơng khí có tên gọi đầy đủ Air Handling Unit AHU thiết bị trao đổi nhiệt sử dụng nhiều hệ thống sưởi ấm, hệ thống thơng gió điều hịa khơng khí AHU thường sử dụng xưởng sản xuất công nghiệp lớn với yêu cầu cao chất lượng khơng khí sạch, đáp ứng tiêu chuẩn ngành dược, mỹ phẩm, hay vi điện tử… Ngày nay, hệ thống điều hòa AHU sử dụng rộng rãi hơn, đa lĩnh vực tòa nhà lớn có hệ thống Chiller trung tâm, tịa nhà thương mại dịch vụ Nó thiết bị xử lý kiểu lọc, làm lạnh, gia nhiệt, tách ẩm tạo ẩm vị trí hội trường lớn hay khu hành lang … 1.3 Cấu tạo AHU Một hệ thống điều hòa AHU cấu tạo bao gồm:  Quạt gió: Tác dụng thổi luồng khơng khí làm lạnh đến phòng Quạt sử dụng cho AHU thường quạt li tâm dẫn động đai  Dàn gia nhiệt (heater)  Dàn lạnh (cooler)  Bộ lọc khí: Bộ phận lọc đảm nhiệm chức loại bỏ loại côn trùng, bụi bẩn, tạp chất lạc vào bên hệ thống  Vỏ bảo vệ Hình 1.1 Cấu tạo hệ thống AHU 1.4 Nguyên lí hoạt động hệ thống AHU Về chất AHU vốn dàn trao đổi nhiệt dùng để xử lý nhiệt ẩm khơng khí Khơng khí qua hệ thống AHU để xử lý điều chỉnh nhiệt độ độ ẩm nguyên lý nhiệt học  Nước lạnh chuyển động bên cụm ống trao đổi nhiệt cịn khơng khí chuyển động ngang qua bên ngồi, khơng khí làm lạnh quạt thổi theo hệ thống kênh gió thiết lập sẵn mang tới khu vực, phòng  Khi nhiệt độ phòng cá khu vực cần làm lạnh lớn so với nhiệt độ cài đặt ban đầu van ngã mở cho nước lạnh chảy qua dàn trao đổi nhiệt Sau hệ thống làm lạnh luồng khí luồng khí làm cho nhiệt độ phòng khu vực mong muốn thấp so với nhiệt độ cài đặt ban đầu Lúc này, van ngã đóng lại dịng nước lạnh chảy qua đường bypass đến chiller  Trong khí đó, khơng khí trước đưa vào hệ thống AHU lọc thông qua phận tiền lọc, thường lọc thơ lọc túi Trong trường hợp cần chất lượng khơng khí so với cài đặt bản, người ta dùng thêm lọc HEPA  Khơng khí mơi trường sau qua lọc tiếp xúc với dàn trao đổi nhiệt bên AHU để tạo khơng khí lạnh Sau đó, khơng khí vào buồng tuần hồn cuối khơng khí lạnh thổi qua đường ống gió tới khu vực sử dụng thiết bị làm lạnh  Nhiệt độ khơng khí đầu điều chỉnh valve nước lạnh tốc độ quạt gió Tuy nhiên, AHU chủ yếu dùng để xử lý sơ luồng khí Cịn để xử lý độ ẩm xác người ta lắp thêm FCU lại khu vực Sơ đồ nguyên lí hoạt động hệ thống điều hịa trung tâm AHU: Hình 1.2 Sơ đồ ngun lí hệ thống AHU CHƯƠNG 2.PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN 2.1 Phân tích hệ thống Hệ thống điều khiển giám sát thơng qua hình HMI Ta theo dõi thơng tin giá trị nhiệt độ phòng đồ thị ( Trend ), Alarm cảnh báo nhiệt độ cao vượt mức cho phép Hệ thống có hai chế độ làm việc: Auto Manual - Chế độ auto: Hệ thống tự động điều đóng mở van làm nóng van làm lạnh để điều khiển nhiệt độ phòng với nhiệt độ đặt - Điều khiển chỗ: Có thể điều chỉnh van nóng van lạnh dựa vào nút start, stop hình HMI Thành phần hệ thống bao gồm: - Các thành phần điều khiển giám sát: PLC S7-1200, HMI - Các thiết bị chấp hành cảm biến: Quạt hút gió vào, quạt thổi gió ra, van dàn làm nóng, van dàn làm lạnh, cảm biến nhiệt độ Cảm biến nhiệt độ liên tục có ngõ tương tự tín hiệu từ 4-20 mA PLC S71200 đọc xử lý PLC S7-1200 điều khiển van làm nóng làm lạnh, qua tín hiệu điện áp 0-10 V Vì tốn cần có nhiệm vụ đọc tín hiệu tương tự dạng dịng 4-20 mA xuất tín hiệu ngõ dạng áp 0-10 nên cụm PLC cần có thêm mơ đun Analog input Analog output 2.2 Thiết kế cấu trúc hệ thống điều khiển Cấu trúc hệ thống: PC Station, HMI PLC S7 1200 Lớp giám sát điều khiển Lớp điều khiển Cảm biến nhiệt độ Van làm lạnh Van lành nóng Quạt Quy ước tín hiệu: Tên Địa Mô tả Manual %M100.2 Chế độ tay Auto %M100.1 Chế độ tự động Start %M10.0 Bật hệ thống Stop %M10.1 Tắt hệ thống Quạt %Q0.0 Điều khiển quạt Mode %M10.2 Chọn chế độ Nhiệt độ phòng %IW10 Nhiệt độ thực tế Nhiệt độ đặt %IW12 Nhiệt độ mong muốn Start_ll %M10.5 Bật làm lạnh Start_ln %M11.0 Bật làm nóng Làm lạnh %Q0.1 Điều khiển van làm lạnh Làm nóng %Q0.2 Điều khiển van làm nóng Stop_ln %M11.1 Ngưng làm nóng Stop_ll %M10.6 Ngưng làm lạnh Bảng 2.1 quy ước tín hiệu PLC 2.3 Lưu đồ giải thuật Bắt đầu Sai PLC == ON Đúng Bật quạt Sai Mode == Manual Đúng Làm lạnh Nhập nhiệt độ mong muốn (SetTemp) Làm nóng Lớp trường Bật làm nóng Tắt làm lạnh Bật làm nóng Tắt làm lạnh SetTemp < RoomTemp Sai Đúng 2.4 Chương trình PLC Bật làm lạnh Tắt làm nóng SetTemp > RoomTemp Đúng Các PLC tag: Bật làm nóng Tắt làm lạnh Tắt làm nóng Tắt làm lạnh Kết thúc Hình 2.5 Các tag PLC Sai Chương trình chính: Hình 2.6 Chương trình Các chương trình con: - Khối “Control” Hình 2.7 Chương trình Control Hình 2.8 Chương trình Control - Khối ”Alarm” Hình 2.9 Chương trình Alarm - Khối “Chuyển đổi tín hiệu analog” Hình 2.10 Chương trình Chuyển đổi tín hiệu analog - 10 - Khối “Simulation” Hình 2.8 Chương trình Simulation 2.5 Thiết kế giao diện SCADA Giao diện điều khiển giám sát hện thống HMI: 11 Hình 2.11 Giao diện điều khiển giám sát hện thống HMI Hình 2.10 Giao diện giám sát biểu đồ nhiệt độ 12 Cấu hình phần cứng cấu hình mạng -Kết nối PLC HMI PLC S7-1200Mode 1212C DC/DC/DC Adress: 192.168.0.1 Profinet HMI_RT_1[WINCC T_Advanced Adress: 192.168.0.2 Hình 2.12 Sơ đồ cấu hình mạng Liên kết tag PLC tới HMI Kiểu HMI tag Địa PLC Mô tả mode %M10.2 Bool Chuyển chế độ hoạt động start %M10.0 Bool Khởi động hệ thống auto %M100.1 Bool Chế độ tự động start_sim %M10.3 Bool Bắt đầu mô stop %M10.1 Bool Tắt hệ thống Reset temp %M11.3 Bool Xóa giá trị nhiệt độ đặt start_ln %M11.0 Bool Bật dàn làm nóng start_ll %M10.5 Bool Bật dàn làm lạnh nhiệt độ đặt %MD800 Real Giá trị nhiệt độ mong muốn nhiệt độ phòng %MD80 Real Giá trị nhiệt độ thực tế stop_ln %M11.1 Bool Tắt dàn làm nóng stop_ll %M10.6 Bool Bật dàn làm lạnh làm lạnh %Q0.1 Bool Tín hiệu điều khiển dàn lạnh làm nóng %Q0.2 Bool Tín hiệu điều khiển dàn nóng quạt %Q0.0 Bool Tín hiệu điều khiển quạt Alarm %MW100 Word Tín hiệu cảnh báo Overheating %M101.0 Bool Cảnh báo nhiệt liệu Bảng 2.2 Các tag liên kết PLC HMI 13 Thiết kế giao diện HMI Tên Đối tượng Liên kết liệu HMI tag Thuộc tính sử dụng Event->Press->setbit Start Button start Event-> Release>resetbit Event->Press->setbit Stop Button stop Event-> Release>resetbit Event->Press->setbit MODE Switch mode Event-> Release>resetbit Event->Press->setbit SIMULATION Switch Start_sim Event-> Release>resetbit Event->Press->setbit Start (Valve hot) Button Start_ln Event-> Release>resetbit Event->Press->setbit Stop (Valve hot) Button Stop_ln Event-> Release>resetbit Event->Press->setbit Start (Valve cold) Button Start_ll Event-> Release>resetbit Stop (Valve cold) Button Stop_ll Set temp I/O Field Nhiệt độ đặt Room temp I/O Field Reset temp Button Nhiệt độ phòng Reset temp 14 Event->Press->setbit Event->Release>resetbit Appearance Appearance Event->Press->setbit Event->Release>resetbit Appearance Alarm Circle Overheating Overheating=1 màu xanh + Flashing Online trend Button Room temp bar Tank Bar ActiveScreen Nhiệt độ phòng Event->Press->ActiveScreen Process value Appearance Fan Circle Quạt Quạt=0 màu đỏ Quạt=1 màu xanh Online trend Button Online trend Event -> Press -> Activescreen Bảng 2.3 Các đồi tượng sử dụng HMI Biểu đồ trend Biểu đồ trend thể tăng nhiệt độ phòng theo thời gian thực Tên : Trend view Đối tượng : Control -> Trend view Liên kết liệu HMI tag : nhiệt độ phịng Thuộc tính sử dụng :  Properties -> Trend -> Name ( Tên ) -> Style ( kiểu biểu đồ) : Mode (Interpolated) , Line with(5), Line color (Red), Line style (Solid) -> Trend value (100) ->Trend type( Cyclial real time : thời gian thực) -> Source settings : Processvalue ( nhiệt độ phòng), Cyclic(0,1s) >Side (left) Toolbar-> Display toolbar Cảnh báo warning Hiển thị trạng thái hoạt động hệ thống, thông báo cố hệ thống gặp trục trặc nhiệt độ cao, thấp, thông báo điền nhiệt độ khơng thích hợp Tên: Alarm view Đối tượng: Control -> Alarm view Setting HMI alarm ID Name Alarm text Alarm class Địa Over heatting Over heatting Warning M101.0 15 Error temp Please put the Erros M101.1 Warning M101.2 value between 15 and 35 Status Running fan Bảng 2.4 Các đối tượng Alarm 16