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 Phân công 41901083 Nguyễn Đức Duy 41900494 Võ Minh Nhựt 41901134 Nguyễn Quang Thanh 41901135 Phạm Văn Thi DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU MỤC LỤC 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 Yêu 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 tịa 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 hịa 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, phịng • 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 không khí so với cài đặt bản, người ta dùng thêm lọc HEPA • Khơng khí môi 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 nguyên lí hệ thống AHU CHƯƠNG 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 phịng 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 Sai Cấu trúc hệ thống: Lớp giám sát điều khiển PC Station, HMI Bật quạt Lớp điều khiển PLC S7 1200 Cảm biến nhiệt độ Van làm lạnh Van lành nóng Quạt Hình 2.3 Cấu trúc hệ thống điều khiển Quy ước tín hiệu: Sai Tên Manual Auto Start Stop Quạt Mode Nhiệt độ phòng Nhiệt độ đặt Start_ll Start_ln Làm lạnh Làm nóng Stop_ln Stop_ll Địa %M100.2 %M100.1 %M10.0 %M10.1 %Q0.0 %M10.2 %IW10 %IW12 %M10.5 %M11.0 %Q0.1 %Q0.2 %M11.1 %M10.6 Mô tả Chế độ tay Chế độ tự động Bật hệ thống Tắt hệ thống Điều khiển quạt Chọn chế độ Nhiệt độ thực tế Nhiệt độ mong muốn Bật làm lạnh Bật làm nóng Điều khiển van làm lạnh Điều khiển van làm nóng Ngưng làm nóng Ngưng làm lạnh Bảng 2.1 quy ước tín hiệu PLC 2.3 Lưu đồ giải thuật Hình 2.4 Lưu đồ thuật tốn điều khiển Lớp trường 2.4 Chương trình PLC Các PLC tag: Hình 2.5 Các tag PLC PLC == ON 10 Chương trình chính: Đúng Hình 2.6 Chương trình 11 Bắt đầu Các chương trình con: - Đúng Khối “Control” Hình 2.7 Chương trình Control 12 Hình 2.8 Chương trình Control 13 Bật làm nóng Tắt làm lạnh - Khối ”Alarm” Hình 2.9 Chương trình Alarm - Khối “Chuyển đổi tín hiệu analog” Hình 2.10 Chương trình Chuyển đổi tín hiệu analog - Làm nóng 14 - Khối “Simulation” Làm lạnh Bật làm nóng Tắt làm lạnh Hình 2.8 Chương trình Simulation 2.5 Thiết kế giao diện SCADA SetTemp < RoomTemp Giao diện điều khiển giám sát hện thống HMI: Nhập nhiệt độ mong muốn (SetTemp) 15 Mode == Manual Hình 2.11 Giao diện điều khiển giám sát hện thống HMI Sai Hình 2.10 Giao diện giám sát biểu đồ nhiệt độ Đúng 16 Bật làm lạnh Tắt làm nóng SetTemp RoomTem Đú Bật làm Tắt làm lạ Cấu hình phần cứng cấu hình mạng -Kết nối PLC HMI Kết thúc HMI_RT_1[WINCC T_Advanced Adress: 192.168.0.2 PLC S7-1200 Mode 1212C DC/DC/DC Adress: 192.168.0.1 Profinet Hình 2.12 Sơ đồ cấu hình mạng Liên kết tag PLC tới HMI HMI tag Địa PLC mode start auto start_sim stop Reset temp start_ln start_ll nhiệt độ đặt nhiệt độ phòng stop_ln stop_ll làm lạnh làm nóng quạt Alarm Overheating %M10.2 %M10.0 %M100.1 %M10.3 %M10.1 %M11.3 %M11.0 %M10.5 %MD800 %MD80 %M11.1 %M10.6 %Q0.1 %Q0.2 %Q0.0 %MW100 %M101.0 Kiểu liệu Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Real Real Bool Bool Bool Bool Bool Word Bool Mô tả Chuyển chế độ hoạt động Khởi động hệ thống Chế độ tự động Bắt đầu mô Tắt hệ thống Xóa giá trị nhiệt độ đặt Bật dàn làm nóng Bật dàn làm lạnh Giá trị nhiệt độ mong muốn Giá trị nhiệt độ thực tế Tắt dàn làm nóng Bật dàn làm lạnh Tín hiệu điều khiển dàn lạnh Tín hiệu điều khiển dàn nóng Tín hiệu điều khiển quạt Tín hiệu cảnh báo Cảnh báo nhiệt Bảng 2.2 Các tag liên kết PLC HMI 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 17 Tắt làm n Tắt làm lạ 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 Event->Press->setbit Stop (Valve cold) Button Stop_ll Set temp I/O Field Room temp I/O Field Nhiệt độ đặt Nhiệt độ Reset temp Button Reset temp Alarm Circle Overheating Online trend Button Room temp bar Tank Bar Event->Release>resetbit Appearance phòng ActiveScreen Nhiệt độ phòng Appearance Event->Press->setbit Event->Release>resetbit Appearance Overheating=1 màu xanh + Flashing Event->Press->ActiveScreen Process value Appearance Fan Online trend Circle Button Quạt Quạt=0 màu đỏ Online trend Quạt=1 màu xanh Event -> Press Activescreen Bảng 2.3 Các đồi tượng sử dụng HMI 18 -> 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 Over heatting Error temp Alarm text Alarm class Over heatting Warning Please put the Erros Địa M101.0 M101.1 value between Status 15 and 35 Running fan Warning Bảng 2.4 Các đối tượng Alarm 19 M101.2 ... thị Yêu 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... nguyên lí hoạt động hệ thống điều hịa trung tâm AHU: Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lí hệ thống AHU CHƯƠNG PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN 2.1 Phân tích hệ thống Hệ thống điều khiển giám sát thơng qua hình... mơ đun Analog input Analog output 2.2 Thiết kế cấu trúc hệ thống điều khiển Sai Cấu trúc hệ thống: Lớp giám sát điều khiển PC Station, HMI Bật quạt Lớp điều khiển PLC S7 1200 Cảm biến nhiệt độ