Xây dựng mô hình hệ thống HVAC điều khiển bằng BMS chương 6 XAY DUNG MO HINH HVAC DK BMS new

56 Chương XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG HVAC BẰNG BMS 6.1 Xây dựng mô hình phần cứng 6.1.1 Thiết kế sơ đồ mạch điều khiển 6.1.1.1 Sơ đồ nguyên lý Hình 6.1: Mạch điều khiển 57 Ghi chú: J1: nguồn 12VDC S1: Nút nhấn Reset S2: Nút nhấn Mode S3: Nút nhấn Tăng S4: Nút nhấn Giảm S5: Nút nhấn Enter R1, R2, R3: Điện trở 10K SV 1-1 đến SV 1-6: Dùng để nạp cho vi điều điển PIC 18f4550 PIC 18f4550: vi điều khiển dùng để xử lý lệnh JP1: Jack xuất tín hiệu điều khiển Cooling Fan, Chiller Water Pump, Cooling Water Pump, Chiller, FCU JP2: Jack xuất tín hiệu điều khiển Lighting, Damper báo trạng thái FCU, Chiller water pump, Cooling water pump Chiller RJ45: cổng kết nốt truyền liệu CO2 sensor: cảm biến CO2 T1-T5: cảm biến nhiệt độ 6.1.1.2 Sơ đồ mạch in Hình 6.2: Sơ đồ mạch in mạch điều khiển 58 6.1.1.3 Lắp ráp linh kiện Hình 6.3: Lắp ráp linh kiện 6.1.2 Thiết kế sơ đồ mạch rơ le đóng, cắt 6.1.2.1 Sơ đồ nguyên lý Hình 6.4: Sơ đồ nguyên lý mạch rơle đóng, cắt rơ le 59 Ghi chú: OK1 - OK6: opto triac T2 – T7: triac T1: Transistor C1815 Relay1 – Relay 7: Relay điều khiển Cooling Fan, Chiller Water Pump, Cooling water pump, Chiller, FCU, Damper, Lighting R1 – R13: 1k R14 – R20: 470 6.1.2.2 Sơ đồ mạch in Hình 6.5: Sơ đồ mạch in rơle đóng cắt 6.1.2.3 Lắp ráp linh kiện Hình 6.6: Hình lắp ráp linh kiện rơle đóng cắt 60 6.1.3 Thiết kế sơ đồ mạch hồi tiếp tín hiệu 6.1.3.1 Sơ đồ nguyên lý Hình 6.7: Sơ đồ nguyên lý mạch hồi tiếp tín hiệu Ghi chú: OK1 – OK7: opto transistor X1-2: +5VDC X1-1: GND R1 – R14: Các điện trở 1k JP1: Báo trạng thái hồi tiếp 6.1.3.2 Sơ đồ mạch in Hình 6.8: Sơ đồ mạch in mạch hồi tiếp tín hiệu 61 6.1.3.3 Lắp ráp linh kiện Hình 6.9: Sơ đồ mạch lắp ráp linh kiện mạch hồi tiếp tín hiệu 6.2 Thiết kế sơ đồ điều khiển 6.2.1 Thiết kế mạch động lực Hình 6.10: Sơ đồ mạch động lực 62 6.2.2 Thiết kế mạch điều khiển Mạch điều khiển BMS Hình 6.11: Sơ đồ mạch điều khiển 63 6.3 Xây dựng mô hình hệ thống HVAC 6.3.1 Hình ảnh mô hình Quạt giải nhiệt Tháp giải nhiệt Nơi cấp lạnh Quạt dàn lạnh Bồn chứa nước làm lạnh Bồn chứa nước giải nhiệt Bảng điều khiển Máy nén Bơm nước giải nhiệt Bơm nước lạnh Hình 6.12: Mô hình hệ thống HVAC 6.3.2 Thiết bị mô hình hệ thống HVAC • Máy nén làm lạnh (ký hiệu “CHL” phần mềm điều khiển) • Bồn chứa nước giải nhiệt dàn nóng • Bồn chứa nước làm lạnh • Bơm nước giải nhiệt dàn nóng (ký hiệu “CWP” phần mềm điều khiển) • Bơm nước lạnh từ bầu chứa nước lạnh (ký hiệu “CHWP” phần mềm điều khiển) • Dàn lạnh quạt dàn lạnh: dùng để cung cấp lạnh cho nơi cần sử dụng 64 (ký hiệu “FCU” phần mềm điều khiển) • Tháp giải nhiệt quạt tháp giải nhiệt: dùng để giải nhiệt cho dàn nóng máy nén làm lạnh (ký hiệu “CT” phần mềm điều khiển) • Cảm biến CO2 cửa lấy gió dùng để điều hòa lượng không khí thích hợp phòng • Các cảm biến nhiệt độ gắn đường ống để báo trạng thái nhiệt độ • Các rơ le dùng để đóng, mở bơm nút điều khiển 6.3.3 Mục đích mô hình hệ thống HVAC Mô hình hệ thống HVAC phải đảm bảo yêu cầu điều hòa không khí thông gió, làm cho môi trường làm việc, sinh hoạt người không bị thiếu oxy hàm lượng CO2 không khí nằm khoảng cho phép (từ 40ppm đến 45ppm) Mô hình hệ thống HVAC điều khiển tự động không tự động, kiểm soát nhiệt độ môi tự động cấp gió từ vào môi trường làm lạnh có hàm lượng CO2 lớn 45ppm (tức 45 phân tử CO2 1.000.000 phân tử khí) 65 6.4 Lưu đồ giải thuật 6.4.1 Lưu đồ giải thuật kiểm tra ON/OFF cho hệ thống Chiller Hình 6.13: Lưu đồ giải thuật kiểm tra ON/OFF hệ thống Chiller 70 Trong đó: CWS Temp 290C: báo trạng thái nhiệt độ nước giải nhiệt từ chiller đến tháp giải nhiệt CWR Temp 290C: báo trạng thái nhiệt độ nước giải nhiệt từ tháp giải nhiệt chiller CHWS Temp 290C: báo trạng thái nước làm lạnh từ chiller cấp cho FCU (quạt dàn lạnh) để làm lạnh khu vực cần làm lạnh CHWR Temp 290C: báo trạng thái nước làm lạnh từ FCU (quạt dàn lạnh) chiller để chiller làm lạnh  Chuyển công tắc bảng điều khiển sang “AUTO” Bảng điều khiển công tắc chuyển sang “AUTO” Hình 6.19: Chuyển công tắc bảng điều khiển sang “AUTO”  Từ giao diện hình hệ thống chiller máy tính, ta cài đặt nhiệt độ thời gian sau 71 Cài đặt nhiệt độ nước giải nhiệt Cài đặt thời gian “ON” “OFF” hệ thống Thời gian thực Cài đặt nhiệt độ nước làm lạnh Hình 6.20: Cài đặt nhiệt độ nước làm lạnh nước giải nhiệt - Cài đặt nhiệt độ nước làm lạnh (như hình 10 0C), ý nhiệt độ cài đặt nước làm lạnh hệ thống phải nhỏ nhiệt độ CHWS Temp thời hệ thống tự động - Cài đặt nhiệt độ làm mát cho nước giải nhiệt (như hình sau 26 0C), ý nhiệt độ cài đặt làm mát nước phải nhỏ nhiệt độ thực CWS Temp thời điểm quạt Colling hoạt động - Cài đặt thời gian mở hệ thống thời gian tắt hệ thống (như hình sau thời gian mở hệ thống 8h0 thời gian tắt hệ thống 23h0) Thời gian thực 12h27 (thời gian thực phài nằm khoảng Time ON Time OFF hệ thống tự động được)  Từ giao diện hình máy tính ta chọn Chiller system “AUTO” - Chiller (CHL): chuyển sang “Auto” hoạt động (rơ le máy nén làm lạnh sáng đèn) 72 - Bơm nước lạnh (CHWP): chuyển sang “Auto” hoạt động (rơ le bơm nước lạnh sáng đèn) - Bơm nước giải nhiệt (CWP): chuyển sang “Auto” hoạt động (rơ le bơm nước giải nhiệt sáng đèn) - Quạt giải nhiệt nước (CT): chuyển sang “Auto” Hoạt động (rơ le quạt giải nhiệt sáng đèn) - FCU: chuyển sang “Auto” hoạt động (rơ le quạt dàn lạnh sáng đèn) Cài đặt nhiệt độ nước giải nhiệt Hệ thống hoạt động chế độ “AUTO” Thời gian thực Cài đặt nhiệt độ nước làm lạnh Hình 6.21: Hệ thống Chiller hoạt động chế độ “AUTO” 73  Quan sát thay đổi nhiệt độ theo thời gian Nhiệt độ nước giải nhiệt thay đổi Nhiệt độ nước làm lạnh thay đổi Hình 6.22: nhiệt độ thay đổi theo thời gian (lần 1) Nhiệt độ nước thay đổi theo thời gian Nhiệt độ nước lạnh thay đổi theo thời gian Hình 6.23: nhiệt độ thay đổi theo thời gian (lần 2) 74  Khi nhiệt độ nước làm lạnh nhỏ nhiệt độ cài đặt chiller “OFF” Rơ le Chiller “OFF” Trạng thái chiller “OFF” Nhiệt độ cài đặt Nhiệt độ làm lạnh Hình 6.24: Chiller “OFF” nhiệt độ làm lạnh nhỏ nhiệt độ đặt 75  Khi nhiệt độ nước giải nhiệt nhỏ nhiệt độ đặt quạt giải nhiệt “OFF” Rơ le quạt giải nhiệt “OFF” Nhiệt độ đặt Nhiệt độ nước giải nhiệt Hình 6.25: Quạt giải nhiệt “OFF” nhiệt độ nước nhỏ nhiệt độ đặt • Điều khiển hệ thống Chiller System “ON” - Từ giao diện hình máy tính Chiller System “AUTO”chuyển sang “ON” Nếu Chiller (CHL), Bơm mước lạnh (CHWP), Bơm nước giải nhiệt (CWP), Quạt giải nhiệt nước (CT) ban đầu trang thái “AUTO” chuyển Chiller System sang “ON” hoạt động bình thường Nhưng không tự động tắt mở theo thời gian “Time ON” thời gian tắt “Time OFF” không 76 tắt theo nhiệt độ nhiệt độ thời điểm nhỏ nhiệt độ cài đặt, mà trạng thái nhiệt độ thay đổi thời điểm hiển thị ON ON ON ON ON Trạng thái Chiller System “ON” Hiển thị nhiệt độ Hiển thị nhiệt độ Hình 6.26: Điều khiển Chiller System chuyển từ “AUTO” sang :ON” - Từ giao diện hình máy tính Chiller System “OFF”chuyển sang “ON”.Nếu Chiller (CHL), Bơm mước lạnh (CHWP), Bơm nước giải nhiệt (CWP), Quạt giải nhiệt nước (CT) ban đầu trạng thái “OFF” ta chuyển Chiller Systen sang “ON” ta phải mơ “ON” thiết bị không tự động mở theo thời gian “Time ON” tắt theo thời gian “Time OFF” không tắt theo nhiệt độ nhiệt độ thời điểm nhỏ nhiệt độ Hình 6.18: Chiller điều khiển trạng thái “ON” 77 cài đặt, mà trạng thái nhiệt độ thay đổi thời điểm hiển thị Trang thái Chiller System “ON” Hiển thị nhiệt độ Mở “ON” thiết bị Hiển thị nhiệt độ Hình 6.27: Điều khiển Chiller System chuyển từ “OFF” sang :ON” • Điều khiển hệ thống Chiller System “OFF” Từ giao diện hình hệt thống Chiller ta chọn Chiller System ta chọn “OFF” toàn thiết bị hệ thống Chiller “OFF” Trạng thái Chiller System “OFF” Trạng thái “OFF” Hình 6.28: Chiller System trạng thái “OFF” Hình 6.22: FCU chạy theo nhiệt độ cài đặt 78 • Điều khiển FCU “AUTO” - Lưu ý FCU (quạt dàn lạnh) tự động chạy hệ thống Chiller System “AUTO”, nhiệt độ phòng (nhiệt độ nơi cần làm lạnh) lớn nhiệt độ cài đặt ON Nhiệt độ phòng cài đặt ON Nhiệt độ phòng thời điểm Hình 6.29: FCU (quạt dàn lạnh) chạy theo nhiệt độ đặt 79 • Điều khiển FCU “ON” - Lưu ý FCU (quạt dàn lạnh) chạy “ON” hệ thống Chiller System “ON”, không tự động tắt theo nhiệt độ cài đặt Nhưng nhiệt độ phòng hiển thị hình HiểnHiển thị nhiệt độ thị nhiệt phòng độ phòng Trạng tháiTrạng FCU thái “ON” FCU “ON” Hình 6.30: FCU (quạt dàn lạnh) hoạt động trạng thái “ON” 80 • Điều khiển FCU “OFF” Nếu FCU chọn trạng thái “OFF” luôn tắt OFF Hình 6.27: FCU tắt chọn “OFF” FCU “OFF” Trạng thái FCU “OFF” Hình 6.31: FCU (quạt dàn lạnh) trạng thái “OFF” - Nếu Damper chọn “AUTO” lượng CO2 khu vực làm lạnh lớn lượng CO2 cài đặt mở cửa gió cấp không khí từ vào Ngược lại đóng cửa gió Hình 6.24: Damper mở chọn “ON” 81 Cửa gió mở CO2 khu vực làm lạnh CO2 cài đặt Damper “AUTO” Hình 6.32: Trạng thái Damper chế độ “AUTO” - Nếu Damper chọn “ON” luôn mở cửa gió không tác động theo CO2 cài đặt, hiển thị CO2 vực làm lạnh Cửa gió mở Hiển thị CO2 khu vực làm lạnh Damper “ON” Hình 6.33: Trạng thái Damper chế độ “ON” 82 - Nếu Damper chọn “OFF” luôn đóng cửa gió không tác động theo CO2 cài đặt, hiển thị CO2 vực làm lạnh Cửa gió đóng Hiển thị nhiệt độ khu cực làm lạnh Damper “OFF” Hình 6.34: Trạng thái Damper chế độ “OFF” • Điều khiển đèn trạng thái “AUTO” - Từ giao diện hình Light Control chọn “AUTO” đèn mở theo thời gian Time ON tắt theo thời gian Time OFF Nếu thời gian thực nằm khoảng Time ON Time OFF đèn sáng Ngược lại đèn tắt Trạng thái đèn “AUTO” Đèn sáng Thời gian set Thời gian thực Hình 6.35: Đèn trạng thái “AUTO” Hình 6.28: Hình Chọn 6.30:Đèn thời gian tắt mởtheo “Time thờiON” gianvà“Time tắt “Time OFF” OFF”cho đèn 83 • Điều khiển đèn trạng thái “ON” Từ giao diện hình Light Control chọn “ON” đèn luôn sáng không phụ thuộc vào thời gian đặt đèn sáng Trạng thái đèn “ON” Hình 6.36: Đèn trạng thái “ON” • Điều khiển đèn trạng thái “OFF” Từ giao diện hình Light Control chọn “OFF” đèn luôn tắt Trạng thái đèn “OFF” Đèn tắt Hình 6.37:Đèn trạng thái “OFF” 84 6.6 Nhận xét Trong trình thực mô hình phần cứng phần mềm, tránh khỏi khó khăn kiến thức giới hạn Nhưng nhờ giúp đỡ giáo viên hướng dẫn bạn đồng nghiệp, hoàn thành yêu cầu đặt đề tài Tuy nhiên, bước đầu mô có xảy sai số hay bị nhiễu, khắc phục hệ thống hoạt động tương đối ổn định Thông qua đề tài này, cung cấp thêm nhiều kiến thức BMS, hệ thống HVAC.v.v… giúp ích cho công việc Đồng thời tài liệu tham khảo bổ ích cho bạn sinh viên học tập nghiên cứu hệ thống BMS ... mô hình hệ thống HVAC Mô hình hệ thống HVAC cài đặt nhiệt độ, hiển thị nhiệt độ, CO2 chọn trạng thái điều khiển hệ thống “ON”, “OFF”, “AUTO” từ hình LCD board Mô hình hệ thống HVAC kết nối với... này, cung cấp thêm nhiều kiến thức BMS, hệ thống HVAC. v.v… giúp ích cho công việc Đồng thời tài liệu tham khảo bổ ích cho bạn sinh viên học tập nghiên cứu hệ thống BMS ... nhiệt độ • Các rơ le dùng để đóng, mở bơm nút điều khiển 6.3.3 Mục đích mô hình hệ thống HVAC Mô hình hệ thống HVAC phải đảm bảo yêu cầu điều hòa không khí thông gió, làm cho môi trường làm việc,