Nghiên cứu thiết kế mô hình điều khiển hệ thống cấp nước nóng cho tòa nhà bằng PLC s7 1200

Qua đó, sau thời gian học tập tại trường, được sự chỉ bảo hướng dẫn nhiệt tình của Thầy, Cô trong bộ môn Kỹ thuật Nhiệt – Lạnh trường Đại học Nha Trang, nên tôi được giao thực hiện đề tà

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

Mã số sinh viên: 56130169

Khánh Hòa – 2018

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

MỤC LỤC

TRANG BÌA PHỤ i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC HÌNH iv

DANH MỤC BẢNG vi

LỜI CẢM ƠN 1

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 2

1.1 Đặt vấn đề 2

1.2 Nhiệm vụ của đề tài 2

1.3 Mục tiêu nghiên cứu 2

1.4 Đối tượng nghiên cứu 3

1.5 Nội dung nghiên cứu 3

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN 4

2.1 Tổng quan về PLC S7-1200 4

2.1.1 Sơ lược về PLC S7-1200 4

2.1.2 So sánh PLC với các hệ thống điều khiển khác[8] 5

2.1.3 Cấu trúc phần cứng của PLC S7-1200[2] 6

2.1.4 Phần mềm STEP 7 Professional 9

2.1.5 Một số lệnh cơ bản trong PLC 10

2.2 Tổng quan về hệ thống cấp nước nóng[3] 13

2.2.1 Khái niệm chung về hệ thống cấp nước nóng 13

2.2.2 Mạng lưới cấp nước nóng 23

2.2.3 Quản lý hệ thống cấp nước nóng 25

CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG PLC S7-1200 ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG CẤP NƯỚC NÓNG 28

3.1 Hệ thống cung cấp nước nóng tòa nhà 28

3.1.1 Các thiết bị chính của hệ thống 28

3.1.2 Hoạt động của hệ thống: 28

3.1.3 Yêu cầu điều khiển hệ thống cung cấp nước nóng 29

3.2 Ứng dụng PLC vào điều khiển hệ thống cung cấp nước nóng 30

3.2.1 Chọn module PLC 30

3.2.2 Viết chương trình điều khiển PLC S7-1200 32

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ, LẮP ĐẶT MÔ HÌNH THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN 43

4.1 Thiết kế mô hình hệ thống điều khiển cấp nước nóng dùng PLC S7-1200 43

4.1.1 Sơ đồ bố trí thiết bị điều khiển 43

4.1.2 Mạch điện điều khiển 44

4.1.3 Chức năng các thiết bị trong sơ đồ 44

4.2 Dụng cụ cần thiết để lắp đặt mô hình 47

4.3 Lắp đặt mô hình 48

4.3.1 Rơle điều chỉnh áp suất 49

4.3.2 Bình đun nước nóng 49

4.3.3 Các thiết bị khác 50

4.4 Chạy thử mô hình, kiểm tra và sửa lỗi 52

4.4.1 Chạy thử 52

4.4.2 Kiểm tra, sửa lỗi 58

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 60

5.1 Kết luận 60

5.2 Kiến nghị 60

TÀI LIỆU THAM KHẢO 61

DANH MỤC HÌNH

Hình 2-1 Phần cứng CPU S7-1200 7

Hình 2-2 Hệ thống đun nước nóng bằng cột đun 16

Hình 2-3 Hệ thống đun nước nóng bằng nồi đun 17

Hình 2-4 Đun nước nóng bằng nồi hơi và thiết bị đun nước nóng loại dung tích 17

Hình 2-5 Đun nước nóng bằng nồi hơi với thiết bị đun loại lưu tốc 19

Hình 2-6 Đun nước nóng bằng thiết bị đun dùng hơi nước 20

Hình 2-7 Đun nước nóng bằng thiết bị đun loại lưu tốc, với nguồn truyền nhiệt là mạng lưới cấp nhiệt thành phố 20

Hình 2-8 Thiết bị sản xuất nước nóng bằng năng lượng mặt trời 21

Hình 2-9 Bình nước nóng năng lượng mặt trời đối lưu cưỡng bức 22

Hình 2-10 Sơ đồ bố trí đường ống dẫn nhiệt 24

Hình 3-1 Hệ thống cung cấp nước nóng tòa nhà 29

Hình 3-2 PLC S7-1200 và sơ đồ chân đấu 30

Hình 3-3 Cấu tạo mặt trước của module 31

Hình 3-4 Sơ đồ các chân đấu nối của module 32

Hình 3-5 Điều khiển bơm cấp nước (chạy/dừng) 38

Hình 3-6 Điều khiển bơm cấp nước nóng (chạy/dừng) 39

Hình 3-7 Đóng/mở van cấp hơi 39

Hình 3-8 Báo sự cố hụt nước trong bình đun 40

Hình 3-9 Báo sự cố mức nước cực cao trong bình đun 41

Hình 3-10 Tắt chuông báo sự cố 41

Hình 3-11 Bật công tắc về chế độ OFF 42

Hình 4-1 Sơ đồ bố trí thiết bị điều khiển hệ thống cấp nước nóng tòa nhà bằng PLC S7-1200 43

Hình 4-2 Mạch điện điều khiển 44

Hình 4-3 Kìm điện 47

Hình 4-4 Máy khoan cầm tay 48

Hình 4-5 Tua vít 48

Hình 4-6 Mô hình hoàn thiện 49

Hình 4-7 Rơle điều chỉnh áp suất 49

Hình 4-8 Bình đun nước nóng 50

Hình 4-9 Bật CB cấp nguồn 53

Hình 4-10 Bật công tắc hệ thống 53

Hình 4-11 Hệ thống báo sự cố khi mức nước dưới mức cực thấp 54

Hình 4-12 Contactor bơm nước lạnh hoạt động 54

Hình 4-13 Contactor bơm nước lạnh ngừng 55

Hình 4-14 Hệ thống báo sự cố khi mức nước ở vị trí cực cao 56

Hình 4-15 Mở van cấp hơi vào bình đun 56

Hình 4-16 Đóng van cấp hơi 57

Hình 4-17 Bơm nước nóng 1 hoạt động 57

Hình 4-18 Bơm nước nóng 2 hoạt động 58

Hình 4-19 Ngừng bơm nước nóng 1 và 2 58

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2-1 Bảng thông số và kiểu dữ liệu của bộ Timer 12

Bảng 2-2 Bảng giá trị Time 13

Bảng 3-1 Khai báo đầu vào/ra PLC 37

Bảng 4-1 Các thiết bị khác trong mô hình 50

Bảng 4-2 Các lỗi trong quá trình lắp đặt và chạy thử 58

LỜI CẢM ƠN

Trải qua bốn năm học tập tại trường Đại học Nha Trang, dưới sự chỉ bảo và dạy

dỗ tận tình của các Thầy, Cô trong Khoa cũng như Thầy, Cô trong trường đã giúp tôi

tích lũy được nhiều kiến thức nền tảng quý giá, đến nay tôi đang ở trong giai đoạn cuối

của chương trình đào tạo tại trường và thực hiện đồ án tốt nghiệp đại học

Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp, tôi đã nhận được sự giúp đỡ vô cùng quý giá từ Ban chủ nhiệm Khoa Cơ khí, cùng sự chỉ bảo, sẵn sàng giúp đỡ của các Thầy, Cô trong

bộ môn Kỹ thuật Nhiệt – Lạnh

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành, lời biết ơn sâu sắc tới Thầy TS Nguyễn Hữu Nghĩa và Thầy ThS Nguyễn Văn Định đã trực tiếp hướng dẫn, tận tình chỉ bảo, đã tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp, do còn hạn chế về kiến thức cũng như

kỹ năng thực tế nên đồ án còn nhiều thiếu sót Tôi kính mong Thầy, Cô và bạn bè có những ý kiến đóng góp quý báu để kiến thức trong lĩnh vực được hoàn thiện hơn

Sau cùng, tôi xin kính chúc quý Thầy, Cô trong Khoa Cơ khí thật dồi dào sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực hiện sứ mệnh tốt đẹp của mình và truyền đạt kiến thức cho thế

hệ mai sau

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Nha Trang, tháng 7 năm 2018

Sinh viên thực hiện

Trần Văn Nam

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề

Ngành nhiệt lạnh ra đời từ rất lâu khi con người bắt đầu biết cách điều khiển nhiệt

độ không khí theo mục đích sử dụng của mình Sau nhiều thời gian nghiên cứu và tìm hiểu thì con người đã tìm ra một hệ thống có thể điều khiển nhiệt độ của không khí để phục vụ các sinh hoạt của mình như: bảo quản thực phẩm, làm mát không gian sinh hoạt Trong những năm gần đây, ngành kỹ thuật lạnh nước ta đã được ứng dụng rất mạnh mẽ trong các ngành như: sinh học, hóa chất, công nghiệp dệt, thuốc lá, rượu, bia, điện tử, tin học, y tế, thực phẩm, chế biến và bảo quản thủy sản Hơn nữa, ngành nhiệt lạnh còn được ứng dụng nhiều ở lĩnh vực cần nguồn nhiệt nóng như: ngành nhiệt điện, công nghệ thực phẩm, dệt, công nghiệp sản xuất, nhà hàng, khách sạn, khu nghỉ mát

Bên cạnh đó, yếu tố tự động hóa các thiết bị cũng dần được cải thiện Chúng ngày càng ăn sâu vào các quá trình điều khiển hệ thống một cách tự động và linh hoạt hơn, nhằm giúp quá trình vận hành của con người ngày càng đơn giản hơn Vì thế, nhằm đơn giản hóa, tự động hóa cho các quá trình điều khiển bằng tay vào các máy, thiết bị lạnh

ta thay thế thành điều khiển tự động bằng lập trình PLC

Qua đó, sau thời gian học tập tại trường, được sự chỉ bảo hướng dẫn nhiệt tình của Thầy, Cô trong bộ môn Kỹ thuật Nhiệt – Lạnh trường Đại học Nha Trang, nên tôi được

giao thực hiện đề tài “Nghiên cứu thiết kế mô hình điều khiển hệ thống cấp nước

nóng cho tòa nhà bằng PLC S7-1200” với sự trợ giúp của Thầy TS Nguyễn Hữu

Nghĩa và Thầy ThS Nguyễn Văn Định

1.2 Nhiệm vụ của đề tài

- Nghiên cứu ứng dụng PLC S7-1200 để điều khiển hệ thống cung cấp nước nóng

- Thiết kế mô hình thiết bị điều khiển thực tế

1.3 Mục tiêu nghiên cứu

- Lập trình điều khiển mức nước trong bình đun nước nóng

- Lập trình điều khiển cấp nước nóng đi đến nơi sử dụng

- Lập trình điều khiển nhiệt độ bình đun nước nóng

- Thử nghiệm điều khiển trên mô hình thực tế

1.4 Đối tượng nghiên cứu

- Bộ lập trình PLC S7-1200, phần mềm STEP 7

- Hệ thống cung cấp nước nóng tòa nhà

1.5 Nội dung nghiên cứu

- Mở đầu

- Tổng quan

- Ứng dụng PLC S7-1200 điều khiển hệ thống cung cấp nước nóng

- Thiết kế, lắp đặt mô hình thiết bị điều khiển

- Kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan về PLC S7-1200

2.1.1 Sơ lược về PLC S7-1200

2.1.1.1 Khái niệm PLC[6]

PLC (Programmable Logic Controller) là thiết bị điều khiển lập trình được (khả trình) mà tuỳ vào người sử dụng nó có thể thực hiện một loạt hay trình tự các sự kiện, các sự kiện này được kích thích bởi các tác nhân kích thích (hay còn gọi là ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện được đếm Một khi sự kiện được kích hoạt thật sự, nó bật ON hay OFF thiết bị bên ngoài hay còn gọi là các thiết bị vật lý (các thiết bị được gắn vào ngõ ra của PLC)

Như vậy, chúng ta có thể hiểu rằng, PLC là một bộ “điều khiển logic theo chương trình”, ta chỉ cần thay đổi chương trình cài đặt trong PLC là PLC có thể thực hiện được các chức năng khác nhau, điều khiển trong những môi trường khác nhau Là một hệ mang tính vượt trội so với các thiết bị hiện tại nó mang tính chính xác cao và đạt hiệu quả công việc cao

2.1.1.2 Giới thiệu về PLC S7-1200 của hãng SIEMENS[7]

Năm 2009, Siemens ra dòng sản phẩm S7-1200 dùng để thay thế dần cho S7-200

So với S7-200 thì S7-1200 có những tính năng nổi trội:

- S7-1200 là một dòng của bộ điều khiển logic lập trình (PLC) có thể kiểm soát nhiều ứng dụng tự động hóa Thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, và một tập lệnh mạnh làm cho chúng ta có những giải pháp hoàn hảo hơn cho ứng dụng sử dụng với S7-1200

- S7-1200 bao gồm một microprocessor, một nguồn cung cấp được tích hợp sẵn, các đầu vào/ra (DI/DO)

- Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vào cả CPU và chương trình điều khiển:

+ Tất cả các CPU đều cung cấp bảo vệ bằng password chống truy cập vào PLC + Tính năng “know - how protection” để bảo vệ các block đặc biệt của mình

- S7-1200 cung cấp một cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet và TCP/IP Ngoài

ra bạn có thể dùng các module truyền thông mở rộng kết nối bằng RS485 hoặc RS232

- Phần mềm dùng để lập trình cho S7-1200 hỗ trợ ba ngôn ngữ lập trình là FBD, LAD và SCL Phần mềm này được tích hợp trong TIA Portal V13 của Siemens

- Vậy để làm một dự án với S7-1200 chỉ cần cài TIA Portal V13 vì phần mềm này

đã bao gồm cả môi trường lập trình cho PLC và thiết kế giao diện HMI

2.1.2 So sánh PLC với các hệ thống điều khiển khác[8]

2.1.2.1 PLC với hệ thống điều khiển bằng Relay

Việc phát triển hệ thống điều khiển bằng lập trình đã dần dần thay thế từng bước

hệ thống điều khiển bằng Relay trong các quá trình sản xuất Khi thiết kế một hệ thống điều khiển hiện đại, người kỹ sư phải cân nhắc, lựa chọn các hệ thống, hệ thống điều khiển lập trình thường được sử dụng thay cho hệ thống điều khiển bằng Relay do các nguyên nhân sau:

- Thay đổi trình tự điều khiển một cách linh động

- Có độ tin cậy cao

- Khoảng không lắp đặt thiết bị nhỏ, không chiếm diện tích

- Có khả năng đưa tín hiệu điều khiển ở ngõ ra cao

- Sự chọn lựa dữ liệu một cách thuận lợi, dễ dàng

- Dễ dàng thay đổi cấu hình (hệ thống máy móc sản xuất) trong tương lai khi có nhu cầu mở rộng sản xuất

Đặc trưng cho hệ thống điều khiển chương trình là phù hợp với những nhu cầu đã nêu trên, đồng thời về mặt kinh tế và thời gian thì hệ thống điều khiển lập trình cũng vượt trội hơn hệ thống điều khiển cổ điển (Relay, Contactor,…) Hệ thống điều khiển này cũng phù hợp với sự mở rộng hệ thống trong tương lai do không phải đổi, bỏ hệ thống dây nối giữa hệ thống điều khiển và các thiết bị, mà chỉ đơn giản là thay đổi chương trình cho phù hợp với điều kiện sản xuất mới

2.1.2.2 PLC với máy tính cá nhân PC (Personal Computer)

Đối với một PC, người lập trình dễ nhận thấy được sự khác biệt giữa PC với PLC,

sự khác biệt có thể biết được như sau:

- Máy tính không có các cổng giao tiếp trực tiếp với các thiết bị điều khiển, đồng thời máy tính cũng hoạt động không tốt trong môi trường công nghiệp

- Ngôn ngữ lập trình trên máy tính không phải là dạng hình thang, máy tính ngoài việc sử dụng các phần mềm chuyên biệt cho PLC, còn phải thông qua việc sử dụng các phần mềm khác, làm "chậm" đi quá trình giao tiếp với các thiết bị được điều khiển Tuy nhiên qua máy tính, PLC có thể dễ dàng kết nối với các hệ thống khác, cũng như PLC có thể sử dụng bộ nhớ (có dung lượng rất lớn) của máy tính làm bộ nhớ của PLC

2.1.2.3 Lợi ích của việc sử dụng PLC

Cùng với sự phát triển của phần cứng và phần mềm, PLC ngày càng tăng được các tính năng cũng như lợi ích của PLC trong hoạt động công nghiệp Kích thước của PLC hiện nay được thu nhỏ lại để bộ nhớ và số lượng I/O càng nhiều hơn, các ứng dụng của PLC càng mạnh hơn giúp người sử dụng giải quyết được nhiều vấn đề phức tạp trong điều khiển hệ thống

Lợi ích đầu tiên của PLC là hệ thống diều khiển chỉ cần lắp đặt một lần (đối với sơ

đồ hệ thống, các đường nối dây, các tín hiệu ở ngõ vào/ra…), mà không phải thay đổi kết cấu của hệ thống sau này, giảm được sự tốn kém khi phải thay đổi lắp đặt khi đổi thứ tự điều khiển (đối với hệ thống điều khiển Relay), khả năng chuyển đổi hệ điều khiển cao hơn (như giao tiếp giữa các PLC để truyền dữ liệu điều khiển lẫn nhau), hệ thống được điều khiển linh hoạt hơn

Không như các hệ thống cũ, PLC có thể dễ dàng lắp đặt do chiếm một khoảng không gian nhỏ hơn nhưng điều khiển nhanh, nhiều hơn các hệ thống khác Điều này càng tỏ ra thuận lợi hơn đối với các hệ thống điều khiển lớn, phức tạp, và quá trình lắp đặt hệ thống PLC ít tốn thời gian hơn các hệ thống khác

Cuối cùng là người sử dụng có thể nhận biết các trục trặc hệ thống của PLC nhờ giao diện qua màn hình máy tính (một số PLC thế hệ sau có khả năng nhận biết các hỏng hóc (trouble shoding) của hệ thống và báo cho người sử dụng), điều này làm cho việc sửa chữa thuận lợi hơn

2.1.3 Cấu trúc phần cứng của PLC S7-1200[2]

PLC S7-1200 được thiết kế theo kiểu module Các module này sử dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau Việc xây dựng PLC theo cấu trúc module rất thuận tiện cho việc thiết kế các hệ thống gọn nhẹ và dễ dàng cho việc mở rộng hệ thống Số các module

được sử dụng nhiều hay ít tuỳ theo từng ứng dụng, song tối thiểu bao giờ cũng có một module chính là module CPU (Hình 2-1) Các module còn lại là những module truyền

và nhận tín hiệu với đối tượng điều khiển bên ngoài, các module chức năng chuyên dụng… Chúng được gọi chung là các module mở rộng

Đặc điểm nổi bật là S7-1200 được tích hợp sẵn cổng truyền thông Profinet (Ethernet), sử dụng chung một phần mềm Simatic Step 7 Basic cho việc lập trình PLC

và các màn hình HMI Điều này giúp cho việc thiết kế, lập trình, thi công hệ thống điều khiển được nhanh chóng, đơn giản

Bên cạnh CPU S7-1200 và phần mềm lập trình mới, một dải sản phẩm các màn hình HMI mới dùng cho PLC S7-1200 cũng được giới thiệu Tất cả cùng tạo ra một giải pháp tích hợp, thống nhất cho thị trường tự động hóa cỡ nhỏ (Micro Automation)

 Bộ phận kết nối nguồn

 Các bộ phận kết nối nối dây của người dùng có thể tháo được (phía sau các nắp che) Khe cắm thẻ nhớ nằm dưới cửa phía trên

 Các led trạng thái dành cho I/O tích hợp

 Bộ phận kết nối Profinet (phía dưới của CPU)

2.1.3.1 Module CPU

Đây là loại module có chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, các bộ thời gian, bộ đếm, cổng truyền thông và có thể có các cổng vào/ra số Các cổng vào ra tích hợp trên CPU gọi là cổng ra vào onboard

S7-1200 bao gồm các họ CPU 1211C, 1212C, 1214C Mỗi loại CPU có đặc điểm

và tính năng khác nhau, thích hợp cho từng ứng dụng của khách hàng

 Dưới đây là tóm tắt các tính năng nổi bật của SIMATIC S7-1200[9]:

Hình 2-1 Phần cứng CPU S7-1200

- Dùng để kết nối máy tính, với màn hình HMI hay truyền thông PLC-PLC

- Dùng kết nối với các thiết bị khác có hỗ trợ chuẩn Ethernet mở

- Đầu nối RJ45 với tính năng tự động chuyển đổi đấu chéo

- Tốc độ truyền 10/100 Mbits/s

- Hỗ trợ 16 kết nối Ethernet

- TCP/IP, ISO on TCP và S7 protocol

 Các tính năng về đo lường, điều khiển vị trí, điều khiển quá trình:

- 6 bộ đếm tốc độ cao (high speed counter) dùng cho các ứng dụng đếm và đo lường, trong đó có 3 bộ đếm 100kHz và 3 bộ đếm 30kHz

- 2 ngõ ra PTO 100kHz để điều khiển tốc độ và vị trí động cơ bước hay bộ lái servo (servo drive)

- Ngõ ra điều rộng xung PWM, điều khiển tốc độ động cơ, vị trí valve, hay điều khiển nhiệt độ

16 bộ điều khiển PID với tính năng tự động xác định thông số điểu khiển (auto tune functionality)

- Thiết kế linh hoạt:

- Mở rộng tín hiệu vào/ra bằng board tín hiệu mở rộng (signal board), gắn trực tiếp phía trước CPU, giúp mở rộng tín hiệu vào/ra mà không thay đổi kích thước hệ điều khiển

- Mỗi CPU có thể kết nối 8 module mở rộng tín hiệu vào/ra

- Ngõ vào analog 0-10V được tích hợp trên CPU

- 3 module truyền thông có thể kết nối vào CPU mở rộng khả năng truyền thông: module RS232 hay RS485

- Card nhớ SIMATIC, dùng khi cần rộng bộ nhớ cho CPU, copy chương trình ứng dụng hay khi cập nhật firmware

- Chẩn đoán lỗi online/offline

2.1.3.2 Các module mở rộng

Các module mở rộng tín hiệu vào/ra được gắn trực tiếp vào phía bên phải của CPU Với dải rộng các loại module tín hiệu vào/ra số và analog, giúp linh hoạt trong sử dụng S7-1200 Tính đa dạng của các module tín hiệu vào/ra sẽ được tiếp tục phát triển

Họ S7-1200 cung cấp một số lượng lớn các module tín hiệu và bảng tín hiệu để

mở rộng dung lượng của CPU Người dùng còn có thể lắp đặt thêm các module truyền thông để hỗ trợ các giao thức truyền thông khác

2.1.4 Phần mềm STEP 7 Professional

2.1.4.1 Chức năng của phần mềm STEP 7

- Khai báo cấu hình cứng cho một trạm PLC thuộc họ Simatic S7-200/300/1200

- Xây dựng cấu hình mạng gồm nhiều trạm PLC S7-200/300/1200 cũng như thủ tục truyền thông giữa chúng

- Soạn thảo và cài đặt chương trình điều khiển cho một hoặc nhiều trạm

- Quan sát việc thực hiện chương trình điều khiển trong một trạm PLC và gỡ rối chương trình

Ngoài ra Step 7 còn có cả một thư viện đầy đủ với các hàm chuẩn hữu ích, phần trợ giúp Online rất mạnh có khả năng trả lời mọi câu hỏi của người sử dụng về cách sử dụng Step 7, về cú pháp lệnh trong lập trình về xây dựng cấu hình cứng của một trạm, của một mạng gồm nhiều trạm PLC…

“Toán hạng”

- Ngôn ngữ “hình khối” – FBD (Function block diagram) Đây cũng là ngôn ngữ đồ họa dành cho người có thói quen thiết kế mạch điều khiển số Ngôn ngữ STL bao hàm

cả ngôn ngữ LAD và FBD, từ LAD hoặc FBD có thể chuyển sang được dạng STL nhưng ngược lại thì không Trong STL có nhiều lệnh không có trong LAD hay FBD

2.1.5 Một số lệnh cơ bản trong PLC

2.1.5.1 Lệnh về bit logic

a) Tiếp điểm thường mở

Khi I0.00 công tắc ở trạng thái mở, dòng điện không thể chạy qua tiếp điểm Khi I0.0 1 công tắc đóng lại, dòng điện có thể chạy qua tiếp điểm

b) Tiếp điểm thường đóng

Nếu I0.00 công tắc đóng và có dòng điện chạy qua

Nếu I0.0 1 công tắc ở trạng thái mở, dòng điện không thể chạy qua tiếp điểm

c) Ngõ ra (cuộn coil)

Ngõ ra trong thực tế thường là cuộn dây contactor, bóng đèn, thiết bị ta cần điều khiển…

- Nếu trạng thái tín hiệu tại chân I0.00 thì ngõ ra Q0.0  0

- Nếu trạng thái tín hiệu tại chân I0.0 1 thì Ngõ ra Q0.0  1

d) Lệnh NOT

Kết quả thu được bằng đảo giá trị của kích thích đầu vào

- Nếu I0.0 1 thì Q0.0  0

- Nếu I0.00 thì Q0.0  1

e) Reset Coil (R)

Gán giá trị 0 cho Q0.0:

- Nếu I0.0 1 thì trạng thái tín hiệu ở đầu ra Q0.0 sẽ được reset về 0

- Nếu I0.00 trạng thái tín hiệu tại Q0.0 sẽ không thay đổi

f) Set Coil (S)

Gán giá trị 1 cho Q0.0:

- Nếu I0.0 1 thì trạng thái tín hiệu ở đầu ra Q0.0 sẽ được set lên 1

- Nếu I0.00 trạng thái tín hiệu tại Q0.0 sẽ không thay đổi

2.1.5.2 Lệnh Timer

Sử dụng các lệnh định thì để tạo ra các trì hoãn thời gian được lập trình

- TP: bộ định thì xung phát ra một xung với bề rộng xung được đặt trước

- TON: ngõ ra Q của bộ định thì ra ON – delay được đặt lên ON sau một trì hoãn thời gian đặt trước

- TOF: ngõ ra Q của bộ định thì OFF – delay được đặt lại về OFF sau một trì hoãn thời gian đặt trước

- TONR: ngõ ra Q của bộ định thì có khả năng nhớ ON – delay được đặt lên ON sau một trì hoãn thời gian đặt trước Thời gian trôi qua được tích lũy qua nhiều giai đoạn định thì cho đến khi ngõ vào R được sử dụng để đặt lại thời gian trôi qua

- RT: đặt lại một bộ định thì bằng cách xóa dữ liệu thời gian được lưu trữ trong khối

dữ liệu tức thời của bộ định thì xác định

Mỗi bộ định thì sử dụng một cấu trúc được lưu trữ trong một khối dữ liệu nhằm duy trì dữ liệu định thì Ta gán giá trị khối dữ liệu khi lệnh định thì được đặt trong chương trình soạn thảo

Khi ta đặt các lệnh định thì trong một khối hàm, ta có thể lựa chọn tùy chọn khối

dữ liệu Multi – instance, các tên cấu trúc định thì có thể khác nhau với những cấu trúc

dữ liệu riêng biệt, nhưng dữ liệu định thì chứa trong một khối dữ liệu đơn và không cần một khối dữ liệu riêng biệt cho mỗi bộ định thì Điều này làm giảm thời gian xử lý và nơi lưu trữ cần thiết cho việc xử lý các bộ định thì

Các bộ định thì TP, TON và TOFF có các thông số ngõ vào và ngõ ra giống nhau

Bộ định thì TONR có thông số ngõ vào đặt lại được thêm vào R Tạo ra một “Timer name” riêng chỉ định Data Block định thì và miêu tả mục đích của bộ định thì này trong chu trình

Lệnh RT đặt lại dữ liệu định thì cho bộ định thì được chỉ định

Bảng 2-1 Bảng thông số và kiểu dữ liệu của bộ Timer

PT Bool Ngõ vào giá trị thời gian đặt trước

Khối dữ liệu định thì DB Chỉ ra bộ định thì nào để đặt lại với lệnh RT

- Các giá trị TIME:

Các giá trị PT (preset time – thời gian đặt trước) và ET (eslapsed time – thời gian

đã trôi qua) được lưu trữ trong bộ nhớ như các số nguyên double có dấu, tượng trưng cho những mili giây thời gian Dữ liệu TIME sử dụng bộ định danh T# và có thể được nhập vào như một đơn vị thời gian thuần túy “T#200ms” hay như các đơn vị thời gian phức hợp “T#2s_200ms” được thể hiện ở Bảng 2.2

Bảng 2-2 Bảng giá trị Time

Từ T#-24d_20h_31m_23s_648ms đến T#24d_20h_31m_23s_647ms -2.147.483.648 ms đến + 2.147.483.647 ms

 Lưu ý: vùng giá trị âm của kiểu dữ liệu TIME được thể hiện ở trên không thể được

sử dụng với các lệnh định thì Các giá trị PT (thời gian đặt trước) âm được đặt về 0 khi lệnh định thì được thực thi ET (thời gian trôi qua) luôn luôn có giá trị dương

Nhiệm vụ của hệ thống cấp nước nóng là cung cấp nước nóng tới mọi thiết bị vệ sinh hay máy móc sản xuất

tụ nước, van giảm áp…

- Mạng lưới đường ống: gồm ống phân phối nước nóng, ống tuần hoàn, ống dẫn nhiệt, ống ngưng tụ…

Ngoài ra, khi cần thiết có thể thêm một số công trình khác nữa như: két nước nóng, bơm tuần hoàn…

b) Theo phương pháp đun nóng nước

- Hệ thống đun nước trực tiếp bằng nồi đun nước nóng (loại này ta thường dùng)

- Hệ thống đun nước nóng gián tiếp qua thiết bị đun nước nóng

c) Theo nhiên liệu cấp nhiệt

- Hệ thống cấp nước nóng đun bằng than, củi

- Hệ thống cấp nước nóng đun bằng điện

- Hệ thống cấp nước nóng đun bằng hơi nước

- Hệ thống cấp nước nóng đun bằng hơi đốt

- Hệ thống cấp nước nóng năng lượng mặt trời

d) Theo cách nối với hệ thống cấp nước lạnh

- Hệ thống nối kín: nối trực tiếp với hệ thống cấp nước lạnh bên ngoài – dùng khi

áp lực mạng lưới nước lạnh dao động ít

- Hệ thống nối hở: nước bên ngoài vào phải qua một két nước lạnh – dùng khi áp lực mạng bên ngoài dao động lớn và không đảm bảo thường xuyên

e) Theo phương pháp dự trữ nước

- Hệ thống có két nước nóng hở hoặc kín: sử dụng cho chế độ dùng nước nóng không điều hòa khi nồi đun và thiết bị đun nước nóng làm việc điều hòa Do đó cần có công trình điều hòa, dự trữ nước nóng

- Hệ thống tích trữ nước nóng ngay trong nồi đun: dùng khi yêu cầu sử dụng nước

ít Bản thân nồi đun đóng vai trò một két nước kín

- Hệ thống không dự trữ nước nóng: dùng khi chế độ dùng nước điều hòa kết hợp với nước ấm hoặc khi có khả năng điều chỉnh lượng nhiệt một cách nhanh chóng (đun bằng điện, hơi đốt)

f) Theo phương pháp tuần hoàn nước nóng (nước nóng không dùng đến, quay trở về thiết bị đun hoặc nồi đun để đun lại)

- Hệ thống tuần hòa tự nhiên

- Hệ thống tuần hoàn nhân tạo (có bơm tuần hoàn)

g) Theo cách bố trí đường ống chính

- Hệ thống có đường ống chính phía trên: tắm công cộng…

- Hệ thống có đường ống chính phía dưới: đa số các trường hợp bố trí kiểu này

2.2.1.3 Sơ đồ hệ thống cấp nước nóng

a) Sơ đồ đun nước nóng bằng cột đun (Hình 2-2)

Sơ đồ này thường áp dụng cho các đối tượng dùng nước nóng nhỏ, ít người, có thể dùng cho một vài chậu rửa, 3–5 buồng tắm Dùng cho các nhà biệt thự

Nhiên liệu đun: bằng than hoặc củi, nước được đun nóng do tiếp xúc với khói nóng

ở thành ống khói

Hình 2-2 Hệ thống đun nước nóng bằng cột đun

1 – cột đun nước nóng; 2 – két nước nóng; 3 – két nước lạnh

Sơ đồ này có thể biến đổi theo cách khác như sau:

- Không dùng két nước lạnh mà dùng trực tiếp từ mạng lưới nước lạnh bên ngoài vào

- Không dùng két nước nóng mà dùng ngay cột đun để dự trữ nước nóng (khi yêu cầu nước nóng ít)

- Không dùng vòi trộn mà dùng nước nóng với nhiệt độ thích hợp từ két nước xuống Khi đó bố trí một đường nước lạnh vào két để hòa trộn nước nóng đến một nhiệt độ nhất định và có thiết bị tự điều chỉnh nhiệt độ ở két

 Ưu điểm: kết cấu đơn giản dễ quản lý

 Nhược điểm: hiệu suất không cao:   40  50%

b) Sơ đồ đun nước nóng bằng nồi đun (Hình 2-3)

Trong sơ đồ này nước được đun nóng nhờ tiếp xúc với khói trong nồi đun: nhiên liệu có thể là than củi, hơi đốt

Sơ đồ này thường áp dụng cho các nhà tắm công cộng, các nhà sử dụng nước nóng thường xuyên (khách sạn)

 Ưu điểm: đơn giản, hiệu suất cao (nhất là khi dùng nồi đun cải tiến có bộ phận tiết kiệm nhiệt)

 Nhược điểm: không khống chế được nhiệt độ, thay đổi theo chế độ dùng nước và phụ thuộc vào nhiên liệu, người quản lý…

Do đó sơ đồ này chỉ dùng thuận tiện cho các nhà dùng nước nóng thường xuyên

Sơ đồ này có thể biến đổi theo cách khác như sau:

- Không nối với mạng nước lạnh bên ngoài mà có két nước lạnh

- Dùng thêm mạng lưới ống nước lạnh và vòi trộn

- Không dùng két nước nóng hở mà dự trữ nước nóng ngay trong nồi đun (coi như két nước kín) Sơ đồ này sẽ tốn kim loại để chế tạo nồi đun nên ít dùng

Hình 2-3 Hệ thống đun nước nóng bằng nồi đun

1 – nồi đun nước nóng; 2 – két nước nóng

c) Sơ đồ đun nước nóng bằng nồi hơi và thiết bị đun nước nóng loại dung tích (Hình 2-4)

Trong sơ đồ này nước được đun nóng gián tiếp bằng thiết bị đun nước nóng loại dung tích nhờ hệ thống dẫn nhiệt (nước nóng hoặc hơi nước nóng) từ nồi hơi đến thiết

bị đun Thiết bị đun nước nóng loại dung tích giống như một két nước nóng kín, hệ thống dẫn nhiệt từ nồi hơi đến truyền qua thành ống làm cho nước nóng lên

Hình 2-4 Đun nước nóng bằng nồi hơi và thiết bị đun nước nóng loại dung tích

a) Đường ống chính phân phối nước

nóng phía trên

b) Đường ống chính phân phối nước nóng phía dưới

1 – nồi đun

2 – thiết bị nước nóng loại dung tích;

3 – thùng điều chỉnh nước cho nồi đun;

4 - ống chính phân phối;

5 - ống đứng phân phối;

6 - ống tuần hoàn;

7 - ống dẫn nhiệt

Nhiên liệu cung cấp cho nồi hơi có thể là than, hơi đốt…

Sơ đồ này có thể dùng cho các nhà dùng nước nóng nhiều và chế độ dùng nước nóng không đều đặn (nhà gia đình, công cộng, nhà nhiều tầng) và chất lượng nước nguồn xấu

 Ưu điểm: do thiết bị đun dùng nước tuần hoàn nên chất lượng nước đun tốt hơn, ít đóng cặn, đỡ tốn nhiên liệu

 Nhược điểm: thiết bị phức tạp và quản lý khó hơn

Sơ đồ có thể biến đổi theo cách khác nhau như sau:

- Có thể không dùng ống tuần hoàn Khi nhà nhỏ, ống nhánh ngắn, dùng nước nóng đều đặn liên tục

Hình 2-5 Đun nước nóng bằng nồi hơi với thiết bị đun loại lưu tốc

1 – két nước nóng;

2 – thiết bị đun loại lưu tốc;

3 – thùng điều chỉnh nước cho nồi đun;

4 – nồi đun

e) Sơ đồ đun nước nóng với thiết bị đun bằng điện

Mỗi thiết bị có thể phục vụ cho một buồng tắm hoặc vài chậu rửa (trang bị nhiều trong khách sạn hay phòng ở)

Thiết bị đun nước nóng bằng điện giống như một bình chứa nước nóng kín, có thể treo trên tường hoặc dưới sàn nhà

Loại này sử dụng thuận tiện, mỹ quan, dễ quản lý Hiệu suất cao   90  95% tuy nhiên giá thành thiết bị đắt và tốn điện, nó chỉ được dùng trong các nhà cao cấp

Hiện này loại bình đun nước nóng bằng điện dùng rộng rãi trong các khách sạn, nhà ở

f) Sơ đồ đun nước nóng bằng thiết bị đun dùng hơi nước (Hình 2-6)

Nước trong két nóng lên nhờ hơi nước phun trực tiếp vào két nước hoặc thùng nước lạnh bằng hệ thống ống khoan lỗ hoặc thiết bị tia hơi

Sơ đồ này thường áp dụng để đun nước nóng trong các phân xưởng sản xuất, trong

xí nghiệp có sẵn hơi nước

Hình 2-6 Đun nước nóng bằng thiết bị đun dùng hơi nước

 Ưu điểm: sơ đồ đơn giản, dễ quản lý

 Nhược điểm: phải có nguồn cấp hơi nước nhiệt độ trong két thường không ổn định (khi dùng nước nóng trực tiếp), có thể khắc phục bằng cách dùng vòi trộn như ở sơ đồ trên hình

g) Sơ đồ đun nước nóng bằng mạng lưới cấp nhiệt bên ngoài, với thiết bị đun nước nóng loại dung tích hoặc lưu tốc (Hình 2-7)

Hình 2-7 Đun nước nóng bằng thiết bị đun loại lưu tốc, với nguồn truyền nhiệt là

mạng lưới cấp nhiệt thành phố

Sơ đồ này áp dụng khi có mạng lưới cấp nhiệt bên ngoài, ngôi nhà yêu cầu lượng nước nóng lớn và không liên tục, không điều hòa (nên có két và ống tuần hoàn) Sơ đồ

này thường dùng cho các trạm cấp nước nóng tập trung cho một tiểu khu hay nhóm nhà…

Dùng thiết bị đun loại lưu tốc khi công suất lớn và loại dung tích khi công suất nhỏ

 Ưu điểm: không có nồi đun, đơn giản, không cần phải cấp nhiên liệu, dễ quản lý Hiệu suất cao vì trạm chuẩn bị tập trung

 Nhược điểm: tốn ống dẫn nhiệt, tổn thất nhiệt tăng và phải có trạm cấp nhiệt

Sơ đồ này có thể biến đổi theo cách khác như sau:

- Dùng két nước hở thay cho két nước kín (nhiệt độ không thay đổi)

- Không có két nước nóng: khi dùng nước nóng điều hòa hoặc khi dùng thiết bị đun nước nóng loại dung tích

- Thêm két nước lạnh

- Thêm mạng lưới nước lạnh và vòi trộn

- Tuần hoàn tự nhiên (không dùng bơm) hoặc không tuần hoàn

h) Cấp nước nóng bằng năng lượng mặt trời[5]

 Đối lưu tự nhiên (Hình 2-8)

Hình 2-8 Thiết bị sản xuất nước nóng bằng năng lượng mặt trời

 Đối lưu cưỡng bức (Hình 2-9)

Hình 2-9 Bình nước nóng năng lượng mặt trời đối lưu cưỡng bức

Khi cần một lượng nước nóng lớn thì hệ thống nước nóng đối lưu tự nhiên không thích hợp Khi đó người ta sử dụng hệ thống đối lưu cưỡng bức Hệ thống đối lưu cưỡng bức chỉ khác hệ bộ thu đối lưu tự nhiên là có thêm một máy bơm Nước bị bơm cưỡng bức chảy qua bộ thu mà không phải chảy tuần hoàn tự nhiên như hệ thống đối lưu tự nhiên Vì vậy hiệu suất và năng suất của hệ thống này cao hơn nhiều Hiệu suất thu nhiệt của hệ thống phụ thuộc vào tốc độ nước chảy qua bộ thu

2.2.1.4 Tiêu chuẩn và chế độ dùng nước nóng

Nước nóng dùng cho sinh hoạt và sản xuất với nhiều mục đích khác nhau theo nhiệt độ có thể chia làm ba loại sau:

35 40 C dùng trong sinh hoạt tắm, rửa…

65 70 Cdùng trong sinh hoạt, chuẩn bị thức ăn chín và các mục đích khác

- Nước sôi ở nhiệt độ 0

100 C để uống, chuẩn bị thức ăn chín

Khi thiết kế hệ thống cấp nước nóng cần biết tiêu chuẩn và chế độ dùng nước nóng

để xác định lượng nhiệt tiêu thụ, lựa chọn công suất nguồn cấp nhiệt, tính nồi, lò, két nước nóng…

Giống như nước lạnh, việc dùng nước nóng trong một ngày đêm thường không điều hòa, giờ cao điểm dùng nước cũng trùng với nước lạnh (giờ nghỉ, giờ tan ca, bữa tối…) song biểu đồ tiêu thụ nước nóng có thể khác nước lạnh vì chế độ làm việc và nghỉ ngơi trong mùa đông và mùa hè khác nhau

2.2.2 Mạng lưới cấp nước nóng

 Cấu tạo mạng lưới cấp nước nóng

Mạng lưới cấp nước nóng thường bao gồm: các ống phân phối nước nóng, ống tuần hoàn, ống dẫn nhiệt, ống nước ngưng tụ, các thiết bị và dụng cụ như: vòi trộn, bình ngưng tụ, thiết bị điều chỉnh nhiệt độ tự động, van xả khí, các loại đồng hồ đo nước, đo nhiệt độ

Không phải bất kỳ mạng lưới cấp nước nóng nào cũng có đầy đủ các đường ống, các thiết bị và dụng cụ nói trên Tùy theo sơ đồ và điều kiện khác nhau, mạng lưới cấp nước nóng cũng có thể rất đơn giản hoặc rất phức tạp

 Ống phân phối nước

Nhiệm vụ: ống phân phối nước nóng có nhiệm vụ đưa nước nóng từ nồi đun hoặc thiết bị đun nước nóng với nhiệt độ nhất định đến các dụng cụ, thiết bị dùng nước nóng

 Ống tuần hoàn:

Nhiệm vụ và phạm vi sử dụng: ống tuần hoàn làm nhiệm vụ đưa nước nóng không dùng bị nguội đi từ mạng lưới phân phối nước nóng về thiết bị đun nước nóng hoặc nồi đun nước nóng để đun lại nước nóng tới nhiệt độ yêu cầu

Ống tuần hoàn thường dùng khi ngôi nhà dùng nhiều nước nóng và không liên tục

 Ống dẫn nhiệt và ống ngưng tụ:

Nhiệm vụ: ống dẫn nhiệt thường nối giữa trạm chuẩn bị nước nóng tập trung với thiết bị đun nước nóng trong các nhà hoặc giữa nồi đun với thiết bị đun nước nóng

Mạng lưới dẫn nhiệt làm nhiệm vụ dẫn nước nóng hoặc hơi nước từ nồi đun đến thiết bị đun nước nóng và truyền nhiệt làm cho nước được nóng lên Các ống dẫn nhiệt nối thành một vòng kín và độc lập với ống phân phối nước nóng Trong quá trình làm việc sẽ có tổn thất nước do bay hơi rò rỉ, do đó cần bổ sung nước cho nồi đun qua thùng điều chỉnh

1 – nồi đun;

2 – thiết bị đun nước nóng;

3 – thùng điều chỉnh nước cho nồi đun;

4 - ống dẫn nhiệt đi, về

 Các thiết bị dụng cụ

Các thiết bị, dụng cụ trong mạng lưới cấp nước nóng cũng như mạng lưới nước lạnh, bao gồm: van, khóa, van một chiều, vòi lấy nước, nhưng yêu cầu vật liệu phải bền vững với nhiệt độ của nước nóng Tại những chỗ nối mặt bích và các mối nối bằng ren không dùng zoăng cao su và sơn ống như trong mạng lưới nước lạnh mà phải thay bằng amiang, bột phấn chì Ngoài ra trong mạng lưới nước nóng thường được trang bị một số

bộ phận khác như sau:

- Vòi trộn tự điều chỉnh nhiệt độ: dùng để trộn nước nóng và lạnh đồng thời tự động điều chỉnh nhiệt độ tới mức đạt yêu cầu Loại này thường đặt ở các buồng tắm hương sen, bồn tắm, chậu rửa mặt trong nhà tắm có tiêu chuẩn cao

- Vòi trộn: dùng để trộn lẫn nước nóng và nước lạnh, nó gồm hai đường dẫn nước nóng và nước lạnh

- Thiết bị xả khí: dùng để xả không khí tích tụ ra ngoài ống, tránh gây trở ngại cho việc vận chuyển nước trong ống Thiết bị bố trí ở điểm cao của mạng lưới khi đường ống chính ở phía trên Còn đối với mạng lưới hơi nước thì bố trí ở những điểm thấp vì khồng khí nặng hơn hơi nước

- Các thiết bị khác:

Hình 2-10 Sơ đồ bố trí đường

ống dẫn nhiệt

+ Đồng hồ đo nước: dùng trong mạng lưới cấp nước nóng cũng giống như trong mạng lưới cấp nước lạnh nhưng cánh quạt làm bằng đồng hoặc vật liệu không bị cong vênh bởi nước nóng

+ Nhiệt kế: dùng để kiểm tra nhiệt độ nước nóng trên các đường ống, két nước + Van phòng ngừa: Dùng để xả khí, nước khi áp lực trong mạng lưới vượt quá giới hạn cho phép Van này thường được dùng trong mạng lưới hơi nước

2.2.3 Quản lý hệ thống cấp nước nóng

2.2.3.1 Các yêu cầu về quản lý cấp nước nóng

Các yêu cầu cơ bản về việc quản lý hệ thống cấp nước nóng về cơ bản cũng như

hệ thống cấp nước lạnh, ngoài ra còn phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Nhiệt độ nước phải đáp ứng yêu cầu sử dụng

- Tổn thất nhiệt của đường ống, két nước nóng và thiết bị đun phải nhỏ nhất

- Áp lực ở các ống nhánh dẫn nước lạnh, trước các vòi trộn phải tương đối cân bằng không được chênh lệch lớn

- Phải có biện pháp bảo vệ và chống ăn mòn

2.2.3.2 Các biện pháp quản lý

a) Đảm bảo nhiệt độ

Đảm bảo nhiệt độ yêu cầu là vấn đề rất cần thiết để đáp ứng tiện nghi cho người

sử dụng Để giữ được nhiệt độ cố định theo yêu cầu, cần phải theo dõi và kịp thời điều chỉnh chế độ cấp nhiệt theo sự dao động của nhu cầu dùng nước nóng trong ngày (cũng như dao động của nhiệt độ nước lạnh, mạng lưới cấp nhiệt trong năm…) Biện pháp điều chỉnh chế độ cấp nhiệt trong nhiệt độ nước đun nóng cố định có thể là: tăng cường đốt

lò, ủ lò, mở thêm hay tắt bớt thiết bị hoặc nồi đun, điều chỉnh van khóa trên đường nước lạnh vào… kết hợp với sự theo dõi về nhiệt độ nước nóng ra khỏi thiết bị đun

- Theo dõi các lớp cách nhiệt để sửa chữa kịp thời tránh rò rỉ đường ống làm cho lớp cách nhiệt bị ẩm (khi đó tổn thất nhiệt tăng và đường ống dễ bị phá hoại)

- Tẩy sạch váng cặn ở nồi đun, thiết bị đun và mạng lưới theo chu kỳ để giảm chi phí nhiên liệu

c) Đảm bảo áp lực cân bằng ở các thiết bị, dụng cụ

Vấn đề này giải quyết chủ yếu trong khi thiết kế Nhưng trước khi đưa vào quản

lý cần tiến hành thử và điều chỉnh áp lực trong toàn hệ thống bằng hệ thống van, khóa… Khi cần thiết có thể lắp thêm các van giảm áp

d) Bảo vệ đường ống thiết bị khỏi bị ăn mòn

Hệ thống cấp nước nóng thường bị phá hoại do ăn mòn nhanh hơn sơ với hệ thống cấp nước lạnh vì khi nhiệt độ cao, tính xâm thực cũng mạnh Quá trình điện hóa ăn mòn trong ống và thiết bị của hệ thống cấp nước nóng do tính không đồng nhất của kim loại thường mạnh hơn so với hệ thống cấp nước lạnh vì trong nước nóng, hàm lượng O2 tự

do lớn hơn Khi đun nước nóng, O2 tách ra khỏi nước mạnh hơn do đó ăn mòn kim loại nhanh hơn Sự ăn mòn sẽ phá hoại kim loại, tạo thành các vết lõm (rỗ tổ ong) trên đường ống và thiết bị Qua kinh nghiệm quản lý cho thấy rằng: hệ thống cấp nước nóng nếu không có biện pháp bảo vệ ăn mòn thì sau 2 – 3 năm đã bị hư hỏng từng phần hoặc toàn

bộ Do đó cần phải có biện pháp bảo vệ chống ăn mòn Có thể dùng các biện pháp sau:

- Bảo vệ bằng lớp phủ bề mặt:

Hiện nay người ta thường dùng lớp phủ bằng kẽm vì nó có độ bền cơ học cao nhưng điện thế của nó nhỏ hơn thép năm lần Biện pháp này đơn giản, dễ thực hiện, nhưng nhược điểm là cần phải phục hồi lớp kẽm theo chu kỳ vì lớp kẽm bị ăn mòn sẽ mỏng dần

- Bảo vệ bằng biện pháp điện hóa học:

Thường dùng cho thiết bị đun, nồi đun và két nước nóng Biện pháp như sau:

Cho vào thiết bị các anot là các thanh (hoặc mảnh) kim loại có điện thế thấp hơn điện thế của thiết bị như : Al, Zn, Mg… các anot này sẽ bị ăn mòn tạo ra các ion Mg, Al

, Zn, rơi xuống đáy thiết bị, két nước… tạo thành lớp màng mỏng không hòa tan và bảo vệ, làm cản trở sự xâm thực của nước với thành kim loại cảu thiết bị

- Bảo vệ bằng biện pháp hóa học:

Biện pháp này có thể bảo vệ toàn bộ hệ thống cấp nước nóng khỏi bị ăn mòn nhưng không kinh tế Thực hiện bằng cách cho vào nước chất Hexa phốt phát natri với liều lượng 10 -15 mg/l thì hiện tượng ăn mòn thép hầu như dừng lại mà vẫn giữ được chất lượng và mùi vị của nước

- Khử CO2 bằng bể lọc đôlômít

Khi trong nước có nhiều CO2 tự do, tính xâm nhập thực sẽ mạnh Do đó cần phải khử CO2 bằng cách lọc nước qua các bể lọc đôlômít Khi qua bể lọc đôlômít CO2 tạo thành dạng CaCO3 rơi xuống và ta sẽ tẩy sạch nó theo chu kỳ Để khử CO2 còn có thể dùng các tháp khử khí

- Khử O2 bằng bằng bể lọc phôi bào (thép) và đun nước nóng tới nhiệt độ

0

50 60

t  C kết hợp với nước lọc qua bể lọc cát thạch anh

Dùng biện pháp này khi trong nước có nhiều O2 tự do Sau khi lọc qua bể lọc phoi bào, lượng O2 còn lại trong nước có thể đạt tới 0,25 – 0,35 mg/l

 Nhìn chung, có rất nhiều sơ đồ hệ thống cấp nước nóng, mỗi sơ đồ đều có ưu, nhược điểm khác nhau Tuy nhiên, với xu thế phát triển như hiện nay, ngày càng có nhiều hệ thống mới với việc trang bị thiết bị tự động cao, đảm bảo an toàn cho người sử dụng Nên ở đồ án này, tôi tiến hành nghiên cứu ứng dụng PLC S7-1200 để điều khiển

hệ thống cấp nước nóng cho tòa nhà