Báo cáo tổng kết môn học khái quát về hệ thống cấp nước cho chung cư cao tầng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Khoa: Điện – Điện tử Chuyên ngành: Tự động hóa BÁO CÁO TỔNG KẾT MÔN HỌC Học phần: Mục Lục Contents Học phần: Mục Lục .1 CHƯƠNG 1: Khái quát hệ thống cấp nước cho chung cư cao tầng 1.1 Giới thiệu chung cư cao tầng 1.2 Giới thiệu việc cấp nước cho chung cư cao tầng 1.3 Sơ đồ hệ thống cấp nước cho chung cư .5 1.4 Giới thiệu điều khiển PID 1.5 Tính tốn điều khiển PID 10 CHƯƠNG 2: Tính chọn thiết bị cho mơ hình .18 2.1 Chọn bơm 18 2.2 Chọn cảm biến 19 2.3 Chọn module điều khiển động 20 2.4 Chọn điều khiển 21 CHƯƠNG 3: Đấu nối thiết bị hệ thống điều khiển lưu đồ thuật toán 23 3.1 Block diagram 23 3.2 Lưu đồ thuật toán điều khiển 24 CHƯƠNG 4: Chương trình Code .25 4.1 Thiết lập chân tín hiệu sử dụng 25 4.2 Lập trình khối chương trình .25 CHƯƠNG 5: Tổng kết toán 30 5.1 Kết đạt 30 5.2 Những hạn chế hướng phát triển đề tài .30 CHƯƠNG 1: Khái quát hệ thống cấp nước cho chung cư cao tầng 1.1 Giới thiệu chung cư cao tầng ⮚ Khái niệm: chung cư cao tầng hiểu đơn giản sau khu nhà thiết kế với nhiều tầng, thông thường khoảng từ 10 đến 20 tầng chí nhiều Các hộ tầng xây dựng riêng biệt với lối cầu thang lên xuống sử dụng chung ⮚ Mỗi hộ thuộc quyền sở hữu riêng hộ gia đình, cá nhân độ cao phải đảm bảo xây dựng theo tiêu chuẩn sau: ● Phịng khơng thấp độ cao 3m ● Phòng bếp, phòng vệ sinh không thấp độ cao 2m ● Tầng hầm, tầng nửa hầm, tầng kỹ thuật không thấp độ cao 2m ● Phòng dạng ký túc xá với giường tầng không thấp độ cao 3.3m Với trường hợp này, chiều rộng thơng thủy phịng khơng nên nhỏ 3.3m ● Tầng lửng không xếp vào số tầng chung cư ⮚ Ưu điểm chung cư cao tầng: ● Xây dựng chung cư cao tầng góp phần giải triệt để vấn đề tìm kiếm nhà vơ khó khăn thành phố lớn ● Tiết kiệm tối đa diện tích hạn chế tình trạng tranh chấp đất đai ● Cộng đồng dân cư có sống sinh hoạt thoải mái, thuận tiện an cư chung cư cao tầng ● Một số chung cư cao tầng cịn bố trí thêm khu sinh thái, khơng gian xanh, khu vực giải trí, trung tâm thương mại,… Nhờ đem lại cho người dân sinh sống hộ sinh hoạt, học tập làm việc thuận tiện ● Các khu chung cư xây dựng làm tăng không gian thẩm mỹ thành phố Cơ sở hạ tầng trở nên ấn tượng, độc đáo tạo mặt cho thành phố ● Bên cạnh với kết hợp trung tâm thương mại, nhà hàng, khu vui chơi, trường học,… giúp cộng đồng dân cư thuận tiện sinh hoạt hàng ngày ⮚ Nhược điểm chung cư cao tầng: Bên cạnh đó, chung cư cao tầng tồn nhược điểm việc sống cao làm khơng khí ngày lỗng Điều khơng tốt cho sức khỏe bạn sinh sống thời gian dài ⮚ Chung cư ngày khẳng định vai trò quan trọng xã hội đại với tốc độ phát triển chóng mặt ⮚ Đây lựa chọn nhiều gia đình trẻ với nguồn tài hạn hẹp mong muốn tìm kiếm nơi an cư lạc nghiệp với mức giá hợp lý 1.2 Giới thiệu việc cấp nước cho chung cư cao tầng ⮚ Hệ thống cấp nước thành phần quan trọng tòa chung cư việc thị hóa đặt thách thức ngày tăng vấn đề tương lai ⮚ Trong đảm bảo nguồn cung cấp nước an toàn cho số lượng lớn hộ cơng dân, việc tiêu thụ lượng để cung cấp nước phải giảm thiểu để hướng tới tương lai bền vững Do đó, việc tối ưu hóa hiệu hệ thống cấp nước yêu cầu quan trọng việc xây thiết kế hệ thống cấp nước cho chung cư cao tầng ⮚ Một số tiêu chuẩn cho hệ thống cấp nước chung cư cao tầng: ● Hệ thống cấp nước chung cư phải đảm bảo liên tục 24/24h ● Đảm bảo hệ thống cấp nước chung cư phải cấp đủ nước cho thiết bị, đảm bảo áp lực tự tối thiểu thiết bị dùng nước ● Đảm bảo chi phí lắp đặt, đường ống mức tối thiểu hộ ● Lựa chọn phương án thiết kế dựa yếu tố kỹ thuật hướng dẫn tiêu chuẩn quy phạm ban hành ● Đảm bảo trình sử dụng, sửa chữa dễ dàng, tiện lợi 1.3 Sơ đồ hệ thống cấp nước cho chung cư Hệ thống cấp nước cho chung cư cao tầng bao gồm thành phần chủ yếu sau: ⮚ Bể nước ngầm: ● Việc bố trí bể chứa thường thiết kế mặt đất ● Tuy nhiên cần bố trí xa trục đứng, cao độ hợp lý cho có xự cố vỡ đường, bể ngầm khơng bị nhiếm bẩn thể tích bể lớn nên khó khăn cho việc vệ sinh, làm ● Bể nước ngầm cần phải chống rò rỉ: Bể nước bị rò rỉ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng nước chất lượng móng cơng trình ● Việc tính tốn, thiết kế cần Chú ý đến thể tích kích thước bể nước ngầm ● Tránh xa bể nước thải sinh hoạt phòng trường hợp xảy cố vỡ đường ống bể ngầm khơng bị nhiễm bẩn việc vệ sinh, làm khó khăn tốn thể tích bể thường lớn ⮚ Phòng bơm: ● Đây nơi đặt bơm thiết bị điều khiển, phận quan trọng hệ thống cấp nước cho chung cư ● Cần bố trí quạt thơng gió, đảm bảo thơng thoáng cần thiết ● Cần cách âm ● Sàn phịng bơm cần có độ dốc để nước có nước rị rỉ ● Các bơm cần đặt đế cao su lị xo giảm rung ● Ngồi ra, ln phải có bơm dự phịng cho hệ thống phòng trường hợp xảy cố ⮚ Đường ống nước: ● Bao gồm hệ thống đường ống dẫn nước từ phòm bơm lên mái hệ thống đường ống phân phối nước từ mái xuống tầng vào hộ ● Với khu vực hệ thống đường ống có tính u cầu khác ● Cần thiết kế đường ống cho thuận lợi cho trình sửa chữa, bảo trì ⮚ Bể chứa mái: ● Cần đảm bảo kết cấu để tăng khả chịu lực ● Nên thi công bể nước nằm ngang giá đỡ đơn vị gia công chất lượng đặc biệt giá đỡ tank đứng, hay xảy cố ● Chú trọng đến vấn đề rị rỉ bể nước đặt cao ⮚ Các thiết bị khác van chiều, van giảm áp, van chống nước va, khóa nước tầng, … - 1.4 Sơ đồ chung hệ thống cấp nước: Giới thiệu điều khiển PID ⮚ PID gì? ● PID (Proportional Integral Derivative) chế phản hồi vòng điều khiển sử dụng rộng rãi hệ thống điều khiển công nghiệp ● Bộ điều khiển PID sử dụng nhiều hệ thống điều khiển vòng kín (có tín hiệu phản hồi) ● Bộ điều khiển PID tính tốn giá trị sai số hiệu số giá trị đo thông số biến đổi giá trị đặt mong muốn ● Bộ điều khiển thực giảm tối đa sai số cách điều chỉnh giá trị điều khiển đầu vào ● Để đạt kết tốt nhất, thông số PID sử dụng tính tốn phải điều chỉnh theo tính chất hệ thống- kiểu điều khiển giống nhau, thông số phải phụ thuộc vào đặc thù hệ thống ⮚ Trong đó: ● P (Proportional): phương pháp điều chỉnh tỉ lệ, giúp tạo tín hiệu điều chỉnh tỉ lệ với sai lệch đầu vào theo thời gian lấy mẫu ● I (Integral): tích phân sai lệch theo thời gian lấy mẫu Điều khiển tích phân phương pháp điều chỉnh để tạo tín hiệu điều chỉnh cho độ sai lệch giảm Từ cho ta biết tổng sai số tức thời theo thời gian hay sai số tích lũy khứ Khi thời gian nhỏ thể tác động điều chỉnh tích phân mạnh, tương ứng với độ lệch nhỏ ● D (Derivative): vi phân sai lệch Điều khiển vi phân tạo tín hiệu điều chỉnh cho tỉ lệ với tốc độ thay đổi sai lệch đầu vào Thời gian lớn phạm vi điều chỉnh vi phân mạnh, tương ứng với điều chỉnh đáp ứng với thay đổi đầu vào nhanh ⮚ Các loại điều khiển PID: ● Bộ điều khiển tỉ lệ – P (Proportional Controller) ● PI ( Proportinal and Integral Controller) gọi điều khiển tỉ lệ tích phân ● PD (Proportional and Derivative (PD) Controller ) gọi điều khiển đạo hàm ● PID (Proportional, Integral, and Derivative (PID) Controller) điều khiển tỉ lệ – tích phân- đạo hàm (vi phân) ⮚ Mục tiêu sử dụng điều khiển PID: PID coi là điều khiển lý tưởng hệ thống điều khiển quy trình đại Nó sử dụng hầu hết ứng dụng điều khiển q trình tự động cơng nghiệp Để điều chỉnh lưu lượng, nhiệt độ, áp suất, vv… ● Giảm sai số xác lập đến mức tối thiểu ● Hạn chế độ dao động ● Giảm thời gian xác lập độ vọt lố ⮚ Ứng dụng: Hiện PID ứng dụng nhiều ngành nghề khác Nó dùng để giảm sai số, hạn chế dao động giảm thời gian gian xác lập độ vọt lố… ● Sử dụng để điều khiển mực nước: điều khiển tự động hóa nhờ vào thiết bị điện tử cảm biến, van điều khiển… ● Điều khiển biến tần: Các thiết bị điện tử kết hợp gồm có: van điều khiển lưu lượng, cảm biến nhiệt độ, biến tần điều khiển… ● Kiểm sốt lưu lượng khí qua đường ống ● Điều khiển PID PLC: Ở PLC thường thiết kế sẵn hàm dùng để điều chỉnh nhiệt độ, áp suất, lưu lượng… 1.5 Tính tốn điều khiển PID a Thu thập liệu - Đối tượng điều khiển bơm nước điều khiển mạch L298N => đầu vào PWM, Khâu phản hồi sử dụng cảm biến siêu âm HC-SR04 => đầu khoảng cách - Ta tăng dần đầu vào PWM đo khảng cách tương ứng cảm biến ta thu số liệu đối tượng điều khiển b Tìm mơ hình tốn học, hàm truyền đạt - Sử dụng toolbox : system identification toolbox matlab B1: đọc liệu từ excel >> L = xlsread('C:\Users\ledin\OneDrive\Máy tính\TBD\so_lieu_da_xl') >> X = L(:,1); >> Y = L(:,1); >> save bomnuoc X Y B2: gõ ident vào workpace matlab 10 Kết mô PID dựa phương pháp toán học 18 Kết dựa PID tuner CHƯƠNG 2: Tính chọn thiết bị cho mơ hình 2.1 Chọn bơm 19 Chọn bơm MB385 Bảng thông số kỹ thuật -Điện áp hoạt động : 6-12V -Dịng tiêu thụ : 0.6-2A -Cơng suất : 5-12W -Lưu lượng bơm : 1-2L/Min -Đẩy nước cao : 3m -Đường kính ống hút, ống đẩy : 6mm 2.2 Chọn cảm biến 20