Thiết kế cơ khí và gia công mô hình hệ thống hồi lưu nước nóng dân dụng

LỜI CẢM ƠN Trước tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy cô giáo trường Đại học Công nghệ thông tin truyền thông – Đại học Thái Nguyên nói chung thầy cô giáo Khoa Công nghệ Tự động hóa nói riêng tận tình giảng dạy, truyền đạt cho em kiến thức, kinh nghiệm quý báu suốt thời gian qua Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn tới cô giáo ThS PHẠM THỊ HỒNG ANH, cô tận tình giúp đỡ, trực tiếp bảo, hướng dẫn suốt trình làm đồ án tốt nghiệp Trong trình làm việc với cô, em không ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích mà học tập tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc, hiệu quả, điều cần thiết cho em trình học tập làm việc sau Sau em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè động viên, góp ý, giúp đỡ trình học tập, nghiên cứu hoàn thành đồ án tốt nghiệp Do thời gian hoàn thành đồ án có giới hạn, chắn đồ án không tránh khỏi thiếu sót nên em mong đóng góp ý kiến quý thầy cô bạn để đồ án tốt nghiệp em hoàn thiện Thái Nguyên, ngày… tháng 06 năm 2016 Sinh viên thực Đặng Văn Tuấn LỜI CAM ĐOAN Em xin cam kết ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP công trình nghiên cứu thân em hướng dẫn ThS PHẠM THỊ HỒNG ANH Các kết nêu ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP trung thực, chép toàn văn công trình khác, sai em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm chịu hình thức kỷ luật nhà trường Thái Nguyên, tháng 06 năm 2016 Người cam đoan Đặng Văn Tuấn MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU7 LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT 1.1 Tổng quan hệ thống điều khiển, giám sát thu thập liệu SCADA 1.1.1 Khái quát chung SCADA 1.1.2 Sự phân cấp quản lý hệ thống SCADA 1.1.3 Phần cứng hệ thống SCADA 1.1.4 Phần mềm hệ thống SCADA 1.1.5 Truyền tin hệ SCADA 1.2 Thiết bị điều khiển cấp trường 1.2.1 Cảm biến 9 1.2.2 Cơ cấu chấp hành 17 1.3 Thiết bị cấp điều khiển 20 1.3.1 Tổng quan 20 1.3.2 Thiết bị logic khả trình 20 1.4 Thiết bị cấp giám sát 25 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CƠ KHÍ VÀ GIA CÔNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG HỒI LƯU NƯỚC NÓNG DÂN DỤNG 27 2.1 Hệ thống hồi lưu nước nóng dân dụng 2.1.1 Tổng quan 27 2.1.2 Sơ đồ hệ thống 29 27 27 2.1.3 Nguyên lý hoạt động 30 2.2 Tính toán lựa chọn thiết bị 30 2.2.1 Thiết bị cấp giám sát 30 2.2.2 Thiết bị cấp điều khiển 32 2.2.3 Thiết bị cấp chấp hành 37 2.2.4 Các thiết bị khác 2.3 Lắp đặt hệ thống 48 51 2.3.1 Mô hình hệ thống khí hoàn thành 2.3.2 Sợ đồ lắp đặt chi tiết 52 KẾT LUẬN 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 51 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Các thành phần hệ thống SCADA.2 Hình 1.2 Mô hình phân cấp chức hệ thống điều khiển giám sát Hình 1.3 Cấu trúc phần mềm hệ thống điều khiển giám sát SCADA Hình 1.4 Sơ đồ đo mức theo phương pháp thủy tĩnh 14 Hình 1.5 Cảm biến độ dẫn 15 Hình 1.6 Cảm biến đo mức tia xạ 17 Hình 1.7 Dấu hiệu hoạt động ký hiệu cảu bơm Hình 1.8 Cấu trúc điều khiển PLC 21 Hình 1.9 Ghép nối vào/ra với PLC 22 Hình 1.10 Hệ thống điều khiển sử dụng PLC 19 22 Hình 1.11 Mối quan hệ ngôn ngữ lập trình PLC 24 Hình 2.1 Sơ đồ điều khiển hệ thống hồi nước nóng nhiều trục 28 Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống 29 Hình 2.3 Máy tính Dell Vostro 3360 31 Hình 2.4 Giao diện HMI 32 Hình 2.5 PLC SIEMENS S7 1200 CPU1214C 36 Hình 2.6 Cấu tạo Relay trung gian 37 Hình 2.7 Relay trung gian 39 Hình 2.8 Sơ đồ khối relay 24V 39 Hình 2.9 Bộ nguồn 12VDC 40 Hình 2.10 Bộ chuyển đổi điện áp 220V sang 24V 40 Hình 2.11 Bơm ví trí đường ống cấp nước lạnh vào vào bình nước nóng.41 Hình 2.12 Bơm hôi lưu bơm ví trí cấp nước nóng đến khu vực sử dụng 42 Hình 2.13 Cấu tạo van điện chiều 43 Hình 2.14 Van điện 44 Hình 2.15 Phao điện RADAR 45 Hình 2.16 Dây đo nhiệt độ NTC MF58 46 Hình 2.17 Sơ đồ nguyên lý dây cảm biến đo nhiệt độ NTC-MF58 47 Hình 2.18 Mạch hiển thị nhiệt độ 48 Hình 2.19 Bình chứa nước lạnh 48 Hình 2.20 Bình đựng nước nóng 49 Hình 2.21 Ống nhựa 49 Hình 2.22 Ruột ấm inox 50 Hình 2.23 Mô hình hồi lưu nước nóng dân dụng Hình 2.24 Đi dây bảng Relay 24V 51 52 Hinh 2.25 Đường ống từ bình nước lạnh tới bơm Hình 2.26 Đường ống từ bơm đến van 52 53 Hình 2.29 Đường ống từ van đến bình nước nóng 53 Hình 2.27 Đường ống từ bình nước nóng đưa nước xuống phía để sử dụng 54 Hình 2.28 Đường ống đưa nước thừa đường ống hồi lưu lại bình nước nóng 55 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Các đặc điêm loại CPU PLC S7- 1200 35 Bảng 2.2 Giá loại PLC S7- 1200 36 Bảng 2.3 Thông số kĩ thuật Relay trung gian 39 Bảng 2.4 Thông số kĩ thuật bơm, bơm ví trí đường ống cấp nước lạnh vào vào bình nước nóng.41 Bảng 2.5 Thông số kĩ thuât bơm hôi lưu bơm ví trí cấp nước nóng đến khu vực sử dụng 42 Bảng 2.6 So sánh giữu thiết bị cảm biến 46 Bảng 2.7 Thông số kĩ thuật dây cảm biến đo nhiệt độ NTC-MF5 47 Bảng 2.8 Thông số kĩ thuật ruột ấm inox Bảng 2.9 Bảng kí hiệu.tên thiết bị 50 50 Bảng 2.10 Các thiết bị đầu cuối hệ thống 51 LỜI NÓI ĐẦU Ngày khoa học kĩ thuật phát triển mạnh mẽ ứng dụng tất lĩnh vực sống Việc ứng dụng khoa học kỹ thuật để tăng suất lao động, tiết kiệm chi phí, lượng đáp ứng yêu cầu ngày cao người cần thiết Hiện có nhiều ứng dụng ứng dụng sống hàng ngày công nghiệp sản xuất quân sự… Đặc biệt công nghiệp, khoa học kỹ thuật ngày phát triển mạnh mẽ như: Hệ thống cảm biến, hệ thống chuyển động linh hoạt, hệ thống điều khiển thông minh… Xuất phát từ tình hình thực tế việc sử dụng nước nóng tòa nhà cao tầng, khách sạn vừa nhỏ, em nghiên cứu thực đề tài « Thiết kế khí gia công mô hình hệ thống hồi lưu nước nóng dân dụng » Đây phần việc xây dựng hệ thống nước nóng dân dụng, em mong với đề tài em củng cố kiến thức học trường ứng dụng sản xuất Trong thời gian làm đồ án, với nỗ lực thân, với hướng dẫn tận tình cô giáo hướng dẫn, giúp đỡ nhiệt tình bạn bè, em hoàn thành yêu cầu đặt đồ án Do thời gian làm đồ án kiến thức thân có hạn nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận góp ý, bảo thầy, cô giáo để hoàn thành đồ án với kết tốt Một lần em xin chân thành cảm ơn cô giáo hướng dẫn: Th.S PHẠM THỊ HỒNG ANH, thầy cô giáo môn giúp đỡ em hoàn thành đồ án Thái nguyên tháng6 Năm 2016 Sinh viên Đặng Văn Tuấn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT 1.1 Tổng quan hệ thống điều khiển, giám sát thu thập liệu SCADA 1.1.1 Khái quát chung SCADA 1.1.1.1 Khái niệm chung SCADA SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition): hệ thống điều khiển, giám sát thu thập liệu, nói cách khác hệ thống hỗ trợ người việc giám sát điều khiển từ xa, cấp cao hệ điều khiển tự động thông thường Để điều khiển giám sát từ xa hệ thống SCADA phải có hệ thống truy cập, truyền tải liệu hệ giao diện người – máy (HMI – Human Machine Interface) 10 Hình 2.21 Ống nhựa d Ruột ấm inox Hình 2.22 Ruột ấm inox 78 Các thông số kĩ thuật Bảng 2.8 Thông số kĩ thuật ruột ấm inox Tên Thông số Ruột ấm Inox Xuất xứ Việt Nam  Dòng điện 220 VAC  Điện áp 1A – 6A  Công suất 200W – 1200W Bảng kí hiệu.tên thiết bị Bảng 2.9 Bảng kí hiệu.tên thiết bị TT Tên thiết bị Kí hiệu Bình nước nóng BNN Bình nước lạnh BNL Van V1 Van2 V2 Bơm1 B1 Bơm2 B2 Bơm hồi B3 Van hồi V3 Đường ống D/O Bảng 2.10 Các thiết bị đầu cuối hệ thống STT Thiết bị đầu Thiết bị cuối BNL B1 B1 V1 V1 BNN BNN B2 B2 V2 Đường ống Chiều dài 10cm Đường kính 1.2 Chiều dài 10cm Đường kính 79 Chiều dài 40cm Đường kính ф Chiều dài 20cm Đường kính Chiều dài 15cm Đường kính Ghi V2 B3 B3 V3 V3 BNN Chiều dài 50cm Đường kính 0.8 Chiều dài 70 cm Đường kính Chiều dài 40cm Đường kính 2.3 Lắp đặt hệ thống 2.3.1 Mô hình hệ thống khí hoàn thành Dưới mô hình hệ thống hôi lưu nước nóng dân dụng dùng PLC S7 – 1200 sau hoàn thành: Hình 2.23 Mô hình hồi lưu nước nóng dân dụng 2.3.2 Sợ đồ lắp đặt chi tiết Mô hình hôi lưu nước nóng sau thiết kế có phần sau:  Khối relay 24V 80 Hình 2.24 Đi dây bảng Relay 24V  Các phận hệ thống hôi lưu nước nóng 81 Hinh 2.25 Đường ống từ bình nước lạnh tới bơm 82 Hình 2.26 Đường ống từ bơm đến van 83 Hình 2.29 Đường ống từ van đến bình nước nóng 84 85 Hình 2.27 Đường ống từ bình nước nóng đưa nước xuống phía để sử dụng 86 87 Hình 2.28 Đường ống đưa nước thừa đường ống hồi lưu lại bình nước nóng 88 KẾT LUẬN Sau thời gian tìm hiểu, nghiên cứu đề tài gia công khí, với hướng dẫn tận tình cô Phạm Thị Hồng Anh thầy cô khoa Công nghệ Tự động hóa, em đạt kết sau:  Hiểu nguyên lý hoạt động của hệ thống hồi lưu nước nóng dân dụng  Nắm cấu tạo nguyên lý hoạt động thiết bị có hệ thống  Biết cách sử dụng thiết bị điện từ nắm nguyên lý tổng thể hệ thống điện hệ thống hồi lưu nước nóng dân dụng sau lắp ghép thiết bị thành hệ thống khép kín  Áp dụng kiến thức lý thuyết vào thực tế trình lắp đặt hệ thống, đấu dây, điện áp sử dụng, cách dây hay tính toán sử dụng loại bơm van Tính toán sau cho tối ưu mà giảm tối đa kinh phí lắp đặt mà đạt chất lượng cho hệ thống Bên cạnh hệ thống số nhược điểm sau:  Hệ thống đơn giản chưa có lọc nguồn, lọc nhiễu nên phải tận dụng nối dây cho loại bỏ nhiễu tốt  Đường ống sử dụng chưa phải loại đường ống tối ưu Hướng phát triển để tài:  Để hệ thống hoạt động hiệu cần sử dụng lọc nhiễu để tăng tính ổn định hệ thống  Sử dụng đường ống tốt để tăng độ bền hệ thống Do đề tài nên nhiều khuyết điểm Mong thầy cô bạn góp ý để em khắc phục nhược điểm phát triển đề tài tối ưu thiết thực 89 Em xin chân thành cảm ơn ! 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Thế San - Nguyễn Ngọc Phương, PLC lập trình ứng dụng công nghiệp, NXB Khoa học kỹ thuật, 2008 [2] Đỗ Thị Mai, Bài giảng Thủy lực khí nén , Khoa Công nghệ Tự động hóa [3] Bùi Tuấn Anh, Bài giang Máy điện, Khoa Công nghệ Tự động hóa Một số website tham khảo: [1] http://www.dientuvietnam.net [2] http://www.tailieu.vn [3] http://www.luanvan.net [4] https://www.automation.siemens.com 91 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Thái Nguyên, ngày … tháng … năm 2016 Giáo viên hướng dẫn ThS Phạm Thị Hồng Anh 92 [...]... những năm gần đây sự tiến bộ vượt bậc của công nghệ truyền thông công nghiệp và công nghệ phần mềm trong công nghiệp đã đem lại nhiều khả năng và giải pháp mới nên trọng tâm của công việc thiết kế xây dựng hệ thống SCADA là lựa chọn công cụ phần mềm thiết kế giao diện và các giải pháp tích hợp hệ thống 1.1.1.2 Chức năng và vai trò của SCADA Mỗi hệ thống sản xuất công nghiệp thường được tổ chức theo nhiều... phân phối và phân cấp 14 cho các thiết bị khác nhau 15 Hình 1.2 Mô hình phân cấp chức năng của hệ thống điều khiển và giám sát 1.1.3 Phần cứng hệ thống SCADA Một hệ thống SCADA bao gồm một số các thiết bị đầu cuối RTUs (Remote Termote Terminal Units) làm nhiệm vụ thu thập dữ liệu và gửi dữ liệu quay trở lại trạm chủ thông qua một hệ thống truyền thông Trạm chủ hiển thị các dữ liệu thu được và cho phép... xác và kịp thời cho phép tối ưu hóa các hoạt động nhà máy và quá trình Lợi ích khác của hệ thống SCADA là hiệu quả hơn, độ tin cậy cao, chi phí thấp và quan trọng nhất là an toàn hơn trong hoạt động 16 Một hệ thống SCADA phức tạp có năm cấp độ cơ bản sau:  Thiết bị đo và thiết bị điều khiển  Trạm đầu cuối và thiết bị đầu cuối RTU  Hệ thống truyền thông  Các trạm thu thập dữ liệu  Hệ thống. .. sao lưu vào trong bộ nhớ của RTU Do đó, khi xảy ra lỗi thì các RTU sẽ sử dụng tạm dữ liệu này cho đến khi hệ thống hoạt động trở lại bình thường Sử dụng các phần cứng dự phòng của hệ thống: hầu hết các hệ SCADA đều được thiết kế thêm các bộ phận dự phòng, ví dụ như hệ thống truyền thông hai đường truyền, các RTU đôi hoặc hai máy chủ … do vậy, các bộ phận dự phòng này sẽ được đưa vào sử dụng khi hệ SCADA... (pulse) Giao diện cơ sở để vận hành tại các thiết bị đầu cuối là một màn hình giao diện đồ họa GUI (Graphical User Interface) dùng để hiển thị toàn bộ hệ thống điều khiển, giám sát hoặc các thiết bị trong hệ thống Tại một thời điểm, dữ liệu được hiển thị dưới dạng hình ảnh tĩnh, khi dữ liệu thay đổi thì hình ảnh này cũng thay đổi theo Trong trường hợp dữ liệu của hệ thống biến đổi liên tục theo thời gian,... được trong hệ SCADA là hệ thống truyền tin Nó liên quan đến tính ổn định và sự chính xác của hệ thống Vì vậy, một hệ truyền tin được chọn trong hệ SCADA phải thỏa mãn các tiêu chuẩn như: giải tốc độ truyền, giao thức truyền thông, truyền đồng bộ hay dị bộ, khoảng cách địa lý … Hệ thống truyền tin được chọn phải tương thích với thiết bị trường và máy chủ Server Một số thiết bị có thể sử dụng được để... liệu trong hệ SCADA như sau: Modem RDT (Radio Data Technology) của Anh quốc có các loại truyền sóng Radio, vô tuyến, các thiết bị thu phát sóng của Motorola, các bộ RTU, GPS Tùy theo mô hình, tùy theo phạm vi từng hệ SCADA mà ta áp dụng từng loại thiết bị trên sẽ phát huy hết tính năng tác dụng của nó Hệ thống SCADA cấp quốc gia và miền dùng các RTU được thiết kế đặc biệt Ngoài ra, với nhiều hệ SCADA... thành : - Van tiết lưu 32 - Van điều chỉnh dòng - Van chia dòng 33 c Ứng dụng  Ứng dụng trong máy khí nén: Trong công nghiệp người ta thường ứng dụng để giảm áp lực và làm chúng an toàn hơn với áp lực thấp hơn như thổi sạch bụi, bơm túi khí, bơm túi xe và chạy những thiết bị hỗ trợ khác  Ứng dụng trong thiết bị thủy: Trong những thiết bị thủy, nơi mà hoạt động trong môi trường nước, chính vì vậy... mềm hệ thống SCADA Phần mềm SCADA có thể được chia thành hai loại, thuộc quyền sở hữu hoặc nguồn mở Các phần mềm thuộc quyền sở hữu là các phần mềm SCADA nhà cung cấp hệ thống SCADA thiết kế ra giao tiếp với phần cứng của họ Vấn đề chính với hệ thống này là sự phụ thuộc quá nhiều vào các nhà cung cấp hệ thống Vì vậy các phần mềm mở được sử dụng phổ biến hơn vì khả năng tương tác của họ mang lại cho hệ. .. Touch Panel), Multi Panel … chuyên 11 dụng được sử dụng nhiều và chiếm vai trò quan trọng hơn Nếu nhìn nhận SCADA theo quan điểm truyền thống thì nó là một hệ thống mạng và thiết bị có nhiệm vụ thuần túy là thu thập dữ liệu từ các trạm ở xa và truyền tải về khu trung tâm để xử lý Trong các hệ thống như vậy thì hệ truyền thông và phần cứng được đặt lên hằng đầu và cần sự quan tâm nhiều hơn Trong những ... giám sát 25 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CƠ KHÍ VÀ GIA CÔNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG HỒI LƯU NƯỚC NÓNG DÂN DỤNG 27 2.1 Hệ thống hồi lưu nước nóng dân dụng 2.1.1 Tổng quan 27 2.1.2 Sơ đồ hệ thống 29 27 27 2.1.3... Hình 2.18 Mạch hiển thị nhiệt độ 48 Hình 2.19 Bình chứa nước lạnh 48 Hình 2.20 Bình đựng nước nóng 49 Hình 2.21 Ống nhựa 49 Hình 2.22 Ruột ấm inox 50 Hình 2.23 Mô hình hồi lưu nước nóng dân dụng. .. hệ thống điều khiển thông minh… Xuất phát từ tình hình thực tế việc sử dụng nước nóng tòa nhà cao tầng, khách sạn vừa nhỏ, em nghiên cứu thực đề tài « Thiết kế khí gia công mô hình hệ thống hồi