BÀI TẬP LỚN: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BIẾN TẦN HÃNG MISHUBISHI ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG THÔNG GIÓ CHO TẦNG HẦM

Bài tập lớn chuyên đề truyền động điện Đại học Công Nghiệp Hà Nội

Chuyên đề truyền động điện Điện CLC-K9 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN BÀI TẬP LỚN: CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BIẾN TẦN HÃNG MISHUBISHI ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG THÔNG GIÓ CHO TẦNG HẦM Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Đăng Khang Nhóm : - Điện Chất Lượng Cao K9 Sinh viên thực : Nguyễn Sỹ Tuấn (0941040115) Nguyễn Mạnh Tú (0941040006) Nguyễn Như Tú (0941540175) Trần Tiến Tùng (0941040473) Nhóm Chuyên đề truyền động điện Điện CLC-K9 Nguyễn Đình Tùng (0941040478) Mẫu: (MC - 11) BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA NAM TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Độc lập – Tự – Hạnh phúc BÀI TẬP LỚN: Chuyên đề TĐ Đ Số:9 Họ tên HS-SV: Lớp:…………………………… 1……………………………………… 2……………………………………… 3……………………………………… Khóa: ……….…………………… Khoa: ……………………………………… …… Giáo viên hướng dẫn: ……………………….………………………………………… NỘI DUNG Nghiên cứu ứng dụng biến tần hãng Mishubishi điều khiển hệ thống thông gió cho tầng hầm PHẦN THUYẾT MINH Chương 1: Tổng quan chung công nghệ Chương 2: Giới thiệu thiết bị Chương 3: Ghép nối, lập trình, cài đặt hệ thống Chương 4: Kết luận Ngày giao BTL:…………… ……… Ngày hoàn thành:………….…………… Nhóm Chuyên đề truyền động điện Điện CLC-K9 Bộ môn tự động hóa MỤC LỤC CHƯƠNG 1: CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN………………………………………………………49 LỜI NÓI ĐẦU Kinh tế nước ta ngày phát triển, với tòa nhà cao tầng mọc lên ngày nhiều Trong tòa nhà đại thường xây dựng khu vực tầng hầm làm nhiệm vụ để xe Do hoạt động xe vào tầng hầm mà lượng khí thải từ xuất tầng hầm Tùy theo nồng độ chất khí khác mà mức độ ảnh hưởng đến sức khỏe người khác Nhận thấy điều đó, nhóm chúng em thực đề tài : Nghiên cứu ứng dụng biến tần hãng Mishubishi điều khiển hệ thống thông gió cho tầng hầm Với giúp đỡ nhiệt tình thầy Nguyễn Đăng Khang kiến thức học tìm hiểu thêm tài liệu bên PLC, biến tần hệ thống thông gió thực tiễn, nhóm chúng em xây dựng lên chương trình hệ thống quạt thông gió tầng hầm Trong trình xây dựng hệ thống, chúng em tiến hành thực theo ý sau: Chương 1: Tổng quan chung công nghệ Chương 2: Giới thiệu thiết bị Chương 3: Ghép nối, lập trình, cài đặt hệ thống Chương 4: Kết luận Nhóm Chuyên đề truyền động điện Điện CLC-K9 Do kiến thức hạn chế nên làm chúng em tránh sai sót, chúng em mong nhận bảo thầy ý kiến đóng góp bạn để làm chúng em hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn ! Sinh viên thực hiên Nhóm CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ I.Tổng quan Thiết kế hệ thống thông gió cho khu vực hầm nhu cầu tất yếu tất công trình kiến trúc.Có thể kể tới tòa nhà cao tầng có khu vực tầng hầm, công trình hầm đường bộ, … Vậy đâu lí cho cần thiết tất yếu ? Nguyên nhân an toàn người khu vực tầng hầm Tầng hầm nơi kín, trao đổi không khí với môi trường bên không giống nơi khác Đặc biệt, nguy hiểm xảy người tầng hầm chứa chất độc hại không khí ô nhiễm khí NO, CO2, SO2, Do trao đổi không khí với môi trường hạn chế nên khí độc khó tự bay Từ đó, hệ thống thông gió tầng hầm đời nhằm giảm tải chất độc hại ô nhiễm đưa khí vào tầng hầm đảm bảo oxy đủ cho người Tầng hầm nhà cao tầng thường chứa lưu lượng xe lớn thải lượng lớn khí độc ảnh hưởng tới sức khỏe người, chưa kể tới việc Nhóm Chuyên đề truyền động điện Điện CLC-K9 không khí không thoáng đãng khiến người bị thiếu oxy dẫn đến tình trạng ngất xỉu Do giải pháp thiết kế hệ thống thông gió tầng hầm tối quan trọng Ngoài việc thông gió quan trọng tầng hầm gặp cố hỏa hoan Lượng khói hay khí độc thoát nhiều mức độ nguy hiểm tới người giảm II.Các phương án thông gió tầng hầm Hiện có hai phương án thông gió cho tầng hầm: 1.Thông gió đường ống gió: Nhóm Chuyên đề truyền động điện Điện CLC-K9 Hệ thống cấp gió tươi hút gió thải thông qua đường ống gió quạt Thông thường thiết kế cho tầng hầm có cao độ lớn, có không gian đường ống Phương án phân bố lưu lượng khí tươi điều toàn tầng hầm thông qua hệ thống miệng gió Thông gió không đường ống gió: Thông gió JetVent, có nhiều công trình thi công Những tầng hầm lớn có lưu lượng không khí lớn hạn chế không gian đường ống phương án JetVent phương án tuyệt vời Hiện có nhiều công trình sử dụng phương án này, ưu điểm phương án khắc phục đáp ứng nhu cầu phương pháp đường ống gió Với quạt JetFan hai tốc độ, phương án thực phương án tuyệt vời việc thông gió có hỏa hoạn xảy ra, việc thử nghiệm Nhóm Chuyên đề truyền động điện Điện CLC-K9 Nguyên lý hoạt động: Quạt JetVent hoạt động nguyên tắc thông gió theo phương dọc phương ngang Quạt tạo phản lực với áp lực không khí cao, áp lực làm di chuyển lượng không khí lớn cách lấy không khí xung quanh quạt Lượng không khí bị theo quạt không khí quạt hút thải đằng trước, tạo thành luồng khí mạnh kéo theo miền không khí xung quanh Những đặc điểm liên quan trực tiếp đến lực đẩy quạt, đo Newton (N) Lực đẩy hình thành thông qua mối quan hệ lưu lượng thể tích, vận tốc khối lượng riêng không khí Nên lực đẩy mà quạt tạo tỉ lệ thuận với lưu lượng vận tốc quạt Nhóm Chuyên đề truyền động điện Điện CLC-K9 Hệ thống thông gió JetVent cao bật ưu điểm tính gọn nhẹ, chiếm không gian trần, khả thông gió tổng thể hiệu trình thi công lắp đặt nhanh gọn Do đó, đề tài này, chúng em thiết kế hệ thống điều khiển sử dụng quạt thông gió JetVent III.Thiết kế công nghệ điều khiển Hệ thống thông gió tầng hầm sử dụng quạt thông gió thiết bị lọc không khí Các thiết bị vừa có tác dụng hút khí ô nhiễm, đồng thời đẩy mạnh khả trao đổi khí bên tầng hầm với môi trường xung quanh Tùy thuộc vào độ lớn không gian khả nawg trao đổi khí, lượng chất độc có tầng hầm mà tính toán số lượng thiết bị cho phù hợp Tuy nhiên, để đảm bảo vấn đề tiết kiệm lượng, lúc số thiết bị chạy hết công suất, mà tùy theo điều kiện khác mà sử dụng lượng thiết bị khác Có phương án vạch để thực hiện, vừa đảm bảo việc thông gió, cung cấp không khí cho người, vừa đảm bảo vấn đề lượng, không gây lãng phí 1.Phương án Phương án đưa sử dụng hệ thống thiết bị tùy thuộc vào thời gian thực ngày Như ta dễ dàng nhận thấy lượng người khu vực hầm không đồng ngày, có thời điểm đông, có lại Mặt khác, tầng hầm để xe tòa nhà cao tầng, lượng xe lại tầng hầm khác ngày Phương án sử dụng thời gian thực tế qua khảo sát thực tế, đánh giá để xác định điều khiển thiết bị hoạt động Chúng em chia thời gian làm khoảng sau : 0h-6h ; 10h-13h ; 18h-24h : lượng phương tiện người hoạt động khu vực tầng hầm ít, không cần phải hoạt động toàn thiết bị thông gió hay nói cách khác hệ thống không cần phải hoạt động tối đa công suất Nhóm Chuyên đề truyền động điện Điện CLC-K9 6h-10h ; 13h-18h : cao điểm, lượng phương tiện người hoạt động khu vực tầng hầm lớn, cần phải hoạt động toàn thiết bị thông gió hay nói cách khác hệ thống cần phải hoạt động công suất tối đa 2.Phương án Phương án thứ chúng em đưa điều chỉnh công suất hoạt động hệ thống dựa vào nhu cầu lượng không khí ô nhiễm cần lọc Ở phương án này, chúng em sử dụng cảm biến để xác định nồng độ chất khí có khu vực tầng hầm Tùy theo tiêu chuẩn không khí an toàn người mà điều chỉnh công suất hệ thống cho phù hợp Nhóm 9 Chuyên đề truyền động điện Điện CLC-K9 Để đảm bảo an toàn cho người hệ thống làm việc hiệu nhất, chúng em tiến hành xây dựng hệ thống kết hợp phương án CHƯƠNG : GIỚI THIỆU THIẾT BỊ I.Hệ thống quạt thông gió Jetvent 1.Giới thiệu chung Hình ảnh minh họa quạt thông gió Jetvent - Tính năng: + Thúc đẩy luồng khí luân chuyển nhanh cho không gian rộng, kiểu hướng trục không nối ống gió, truyền động trực tiếp cánh quạt loại có góc nghiêng cánh điều chỉnh + Phân phối gió - loại bỏ chất ô nhiễm phát từ xe điều kiện bình thường trường hợp có hỏa hoạn kiểm soát nóng, khí sinh từ đám cháy nhằm bảo vệ lối thoát nạn hỗ trợ sâm nhập cho việc cứu nạn - Đặc điểm: Nhóm 10 Chuyên đề truyền động điện Điện CLC-K9 Cấp nguồn sau: Kết nối biến tần với PLC s7-200 động quạt Jetvent Kết nối hình vẽ: Nhóm 37 Chuyên đề truyền động điện Điện CLC-K9 Ở đây, đầu nối động quạt Jetvent ta nối nhiều động cơ, tùy thuộc vào trường hợp lưu ý tổng công suất động nối vào biến tần, tối đa 45kW Nếu vượt công suất trên, ta nối song song nhiều biến tần với Các đầu nối ngõ vào bắt đầu quay xuôi, tốc độ cao, tốc độ tốc độ thấp nối với đầu PLC s7-200, tương ứng sau: Đầu Q0.0 PLC nối với chân RL biến tần Đầu Q0.1 PLC nối với chân RM biến tần Đầu Q0.2 PLC nối với chân RH biến tần Đầu Q0.3 PLC nối với chân STF biến tần Nhóm 38 Chuyên đề truyền động điện Điện CLC-K9 Sơ đồ kết nối: Đầu PLC nối với Re-lay trung gian 24VDC Tiếp điểm Re-lay trung gian nối với chân ngoại vi biến tần II.Cài đặt biến tần a Reset biến tần Nhóm 39 Chuyên đề truyền động điện Điện CLC-K9 - Bấm "PU/EXT" để chọn vận hành PU - Bấm "MODE" để chọn chế độ cài đặt tham số - Vặn núm điều chỉnh "Pr.CL", "ALLC" xuất - Bấm "SET" đểđọc giá trị thiết lập "0" (giá trị ban đầu) xuất - Vặn núm điều chỉnh theo chiều kim đồng hồ để thay đổi với giá trị cài đặt "1 " - Bấm "SET" để thiết lập b Cài đặt nhiều cấp tốc độ Ở đây, chúng em cài đặt biến tần điều khiển động chạy theo cấp tốc độ 30Hz, 40Hz 50Hz với chế độ hoạt động sau: Tần số Thời gian 50Hz 6-10h 13-18h 40Hz 30Hz 0-6h 10-13h 18-24h Điều kiện set tần số Nồng độ khí Khí CO từ 200pm NOx từ 15ppm trở lên Khí CO từ 50 đến 200ppm Khí CO từ 25 đến 50ppm *Các bước cài đặt: - Xoay Mode, chọn thông số P79 set - ứng với việc điều khiển biến tần thiết bị ngoại vi, đầu PLC - Set thông số P4 50 Hz tương ứng điều khiển chân RH - Set thông số P5 40 Hz tương ứng điều khiển chân RM - Set thông số P6 30 Hz tương ứng điều khiển chân RL - Set thông số P180 để sử dụng chân ngõ vào RL - Set thông số P181 để sử dụng chân ngõ vào RM - Set thông số P182 để sử dụng chân ngõ vào RH III Lập trình PLC a Thuật toán Nhóm 40 Chuyên đề truyền động điện Điện CLC-K9 b Chương trình PLC *Các kí hiệu địa chân: Symbol Start Stoph RLN Giây Phút Giờ Ngày Tháng Năm Thứ RL RM Nhóm Address I0.0 I0.1 I0.2 MW10 MW8 MW6 MW4 MW2 MW0 MW12 Q0.0 Q0.1 Comment Nút ấn khởi động hệ thống (NO) Nút ấn dừng hệ thống (NO) Rơ le nhiệt Đầu vào tốc độ thấp biến tần Đầu vào tốc độ trung bình biến tần 41 Chuyên đề truyền động điện RH Chạy thuận Cảm biến CO Cảm biến NOx Điện CLC-K9 Q0.2 Q0.3 VD112 VD128 Đầu vào tốc độ cao biến tần Cho phép chạy động * Chương trình: Network 1: Khởi động hệ thống Network 2: Dừng hệ thống Network 3: Đọc thời gian thực Cách đọc sau: - Khai báo đồng hồ thời gian thực: Năm Tháng Ngày VB0 VB1 VB2 MW0 MW2 MW4 - Chuyển đổi từ B-I ( VB7-AC0) Giờ VB3 MW6 Phút VB4 MW8 Giây VB5 MW10 Thứ VB7 MW12 - Chuyển đổi từ BCD-I ( AC0-MW0) Nhóm 42 Chuyên đề truyền động điện Điện CLC-K9 Network 4: Biến trung gian ứng với cảm biến CO có nồng độ từ 25-50 ppm Network 5: Biến trung gian ứng với giá trị cảm biến CO có nồng độ 50-200 ppm Nhóm 43 Chuyên đề truyền động điện Điện CLC-K9 Network 6: Biến trung gian ứng với giá trị cảm biến CO có nồng độ lớn 200ppm Network 7: Biến trung gian ứng với giá trị cảm biến NOx có nồng độ lớn 15ppm Network 8: Chạy cấp tốc độ lớn ứng với 50Hz Network 9: Chạy cấp tốc độ lớn ứng với 40Hz Nhóm 44 Chuyên đề truyền động điện Điện CLC-K9 Network 10: Chạy cấp tốc độ lớn ứng với 30Hz Network 11: Chạy tần số 50Hz Network 12: Chạy tần số 40Hz Network 13: Chạy tần số 30Hz Nhóm 45 Chuyên đề truyền động điện Điện CLC-K9 Network 14: Đọc liệu từ cảm biến CO Do vùng nhớ AIW vùng nhớ 16 bit, giá trị tính toán sau chuyển đổi analog nhiệt độ giá trị 32 bit có dấu phẩy động, trước hết ta chuyển: + Từ kiểu int 16 bit vùng nhớ AIW sang kiểu word 32 bit + Chuyển tiếp từ kiểu word 32 bit sang kiểu word 32 bit dấu phẩy động + Sử dụng hàm tính toán để tính toán giá trị chuyển đổi Nhóm 46 Chuyên đề truyền động điện Điện CLC-K9 Network 15: Đọc liệu từ cảm biến NOx Network 16: Chạy động chiều thuận: *Nguyên lý chương trình: Nhóm 47 Chuyên đề truyền động điện Điện CLC-K9 - Công thức chuyển đổi giá trị đầu vào analog cảm biến thành giá trị cảm biến đo được: A _ In = A _ Max − A _ Min ( D _ Out − D _ Min) + A _ Min D _ Max − D _ Min Với: + A_In : Giá trị analog đầu vào cần xác định + A_Min : Giá trị giới hạn giá trị đầu vào tương tự + A_Max : Giá trị giới hạn giá trị đầu vào tương tự + D_out : Giá trị chuyển đổi số A_In + D_Min : Giá trị chuyển đổi số A_Min + D_Max : Giá trị chuyển đổi số A_Max Áp dụng công thức tính toán chuyển đổi giá trị đo cảm biến: - Cảm biến nồng độ khí CO MQ-7 : Có : + A_Min : 10 (ppm) + A_Max : 1000 (ppm) + D_Min : + D_Max : 32000 Thay số vào ta được: 1000 − 10 A _ In = ( D _ Out − 0) + 10 32000 − = 0,03093.D _ Out + 10 Tương tự với Cảm biến nồng độ khí Nox MQ-135 tương tự công thức Ta có: + A_Min : 10 (ppm) + A_Max : 1000 (ppm) + D_Min : Nhóm 48 Chuyên đề truyền động điện + D_Max : 32000 Thay số vào ta được: A _ In = Điện CLC-K9 1000 − 10 ( D _ Out − 0) + 10 32000 − = 0,03093.D _ Out + 10 Ta có chương trình chuyển đổi analog: Nhóm 49 Chuyên đề truyền động điện Điện CLC-K9 - Ở trạng thái ban đầu, tức hệ thống chưa làm việc, ta nhấn nút start, cho phép động chạy theo chiều thuận Đồng thời, thực chương trình tính thời gian thực đo cảm biến Thực lệnh so sánh thời gian thực nồng độ khí đo để đưa lệnh điều khiển tốc độ động quạt gió Ở chế độ bình thường, động điều khiển theo khung giờ: + Từ 6-10h từ 13-18h động hoạt động tần số định mức 50Hz + Từ 0-6h động hoạt động tần số 40Hz + Từ 10-13h 18-24h động hoạt động tần số 30Hz Tuy nhiên, thời điểm nào, nồng độ khí vượt giới hạn, động điều chỉnh để hoạt động tần số phù hợp: Với cảm biến MQ-7 MQ-135: + Khí CO từ 200pm NOx từ 15ppm trở lên động hoạt động tần số định mức 50Hz + Khí CO từ 50-200 pm động hoạt động tần số 40Hz + Khí CO từ 25-50 pm động hoạt động tần số định mức 30Hz CHƯƠNG IV : KẾT LUẬN Với giúp đỡ thầy giáo, nhóm chúng em đa thiết kế hệ thống điều khiển quạt thông gió tầng hầm Trong đề tài chúng em sử dụng vi điều khiển PLC s7-200 thiết bị điều khiển hệ thống Ngoài chúng em kết nối với biến tần Mitshubishi Fr-A700 để điều khiển tốc độ động quạt thông gió Sử dụng cảm biến đo nồng độ khí CO NOx để thực đo gửi liệu PLC để tiến hành điều khiển Nhóm 50 Chuyên đề truyền động điện Điện CLC-K9 Do kiến thức hạn chế mà hệ thống thiết kế chúng em nhiều sai sót, để ứng dụng thực tiễn đòi hỏi cần yêu cầu chặt chẽ khâu thiết kế Chúng em mong nhận góp ý bảo thầy để hệ thống chúng em hoàn thiện hơn, ứng dụng thực tiễn sống Nhóm 51 ... Điện CLC-K9 Nguyễn Đình Tùng ( 094 1040478) Mẫu: (MC - 11) BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA NAM TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Độc lập – Tự – Hạnh phúc BÀI TẬP LỚN: Chuyên đề TĐ Đ Số :9 Họ tên... BTL:…………… ……… Ngày hoàn thành:………….…………… Nhóm Chuyên đề truyền động điện Điện CLC-K9 Bộ môn tự động hóa MỤC LỤC CHƯƠNG 1: CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN……………………………………………………… 49 LỜI NÓI ĐẦU Kinh tế nước ta ngày... chuẩn không khí an toàn người mà điều chỉnh công suất hệ thống cho phù hợp Nhóm 9 Chuyên đề truyền động điện Điện CLC-K9 Để đảm bảo an toàn cho người hệ thống làm việc hiệu nhất, chúng em tiến