Hệ thống tự động điều khiển giải nhiệt cho nhà xưởng tích hợp qua smartphone

Tri thức trẻ giáo dục năm 2019 15/09/2019 BẢN MÔ TẢ GIẢI PHÁP DỰ THI A THÔNG TIN CHUNG: Tên giải pháp: HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN GIẢI NHIỆT CHO NHÀ XƯỞNG TÍCH HỢP QUA SMARTPHONE Ngày tạo giải pháp: 15/06/2019 Thuộc lĩnh vực: Điện tử, viễn thơng, tự động hóa Tên tác giả: Lâm Văn Tính Tên quan: Trường cao đẳng nghề Bạc Liêu Địa liên hệ: 68, Tôn Đức Thắng, K7, P1, TP Bạc Liêu Số điện thoại: 0781.3822358 , Fax: 07813823212, E-mail: caodangnghe.bl@gmail.com B PHẦN TÓM TẮT NỘI DUNG GIẢI PHÁP: Vấn đề mà giải pháp giải quyết; Lập trình điều khiển hệ thống giải nhiệt cho nhà, xưởng trời nắng nóng đồng thời tích hợp điều khiển hệ thống từ xa thơng qua smartphone Hệ thống tự động hồn tồn, thay cho người thực điều khiển hệ thống giải nhiệt cho nhà, xưởng Con người điều khiển từ xa smartphone thông qua mạng internet Mơ tả tóm tắt nội dung giải pháp, kết thử nghiệm; Hệ thống sử dụng PLC LOGO! – thiết bị tự động hóa sử dụng nhiều công nghiệp dân dụng làm điều khiển trung tâm, tín hiệu từ thiết bị cảm biến đưa để xử lý công việc Khi nhiệt độ trời tăng cao làm cho mái nhà tơn nóng lên đến nhiệt độ mà thiết lập trước (mức nhiệt độ qua thử nghiệm thực tế làm cho khơng khí nhà nóng khó chịu) lúc đầu dò cảm biến nhiệt cảm nhận đưa tín hiệu điều khiển trung tâm để xử lý, Lâm Văn Tính Tri thức trẻ giáo dục năm 2019 15/09/2019 xử lý định mở tắt hệ thống phun nước làm mát cho mái tôn nhà xưởng, mái tôn nhà xưởng hạ nhiệt độ tức nhiệt độ nhà giảm tác động đến đầu dò cảm biến đưa tín hiệu cho xử lý trung tâm để tắt thiết bị phun nước làm mát Ngoài chức làm việc tự động thơng qua cảm biến nhiệt, hệ thống tích hợp chức điều khiển từ xa smartphone qua mạng internet, người dùng điều khiển thiết bị làm mát nơi smartphone họ kết nối internet Trong thời gian khơng có người nhà người dùng khóa hệ thống khơng phun nước làm mát trời nóng để tránh lãng phí Nước phun giải nhiệt cho mái tôn thu bể chứa để máy bơm tiếp tục sử dụng cho nhiều lần phun nước sau Hiệu kinh tế - xã hội - môi trường; Trong thời đại 4.0 vấn đề đưa tự động hóa vào cơng việc, đời sống hàng ngày người thật cần thiết, góp phần nâng cao đời sống sức khỏe, tinh thần xã hội Với hệ thống giải nhiệt làm mát cho tồn nhà xưởng có diện tích rộng mà khơng cần lắp thiết bị điều hòa dùng nhiều quạt nước, điều hiển nhiên hệ thống làm mát máy điều hòa hay quạt nước bù lại gía thành hệ thống rẻ so với thiết bị làm mát nói trên, tiêu tốn lượng để hoạt động rất nhiều lần so với máy điều hòa để làm mát nhà xưởng thể tích Do làm mát mái tơn nước nên thân thiện với môi trường, lượng nước phun làm mát thu lại hoàn toàn nên tiết kiệm nước Qua kiểm nghiệm thực tế hệ thống lắp giải nhiệt cho nhà dân ấp giá, xã Hưng Hội, huyện Vĩnh Lợi, với diện tích mái tôn 60 mét vuông cần sử dụng bốn béc phun động công suất 100wh Với cơng suất mùa nắng nóng động hoạt động nhiều liên tục, tính tiêu tốn Lâm Văn Tính Tri thức trẻ giáo dục năm 2019 15/09/2019 300wh ngày, tháng người dùng chi trả chưa đầy 10KWh tiền điện Khả áp dụng; Hệ thống áp dụng rộng rãi cho hộ gia đình, quan, xí nghiệp, nhà xưởng,…Hệ thống dễ lắp đặt đơn giản cho người dùng Thiết bị, vật tư dễ tìm mua nơi nào, giá thành rẻ phù hợp hầu hết với tất hộ gia đình từ nơng thơn đến thành thị C PHẦN MÔ TẢ NỘI DUNG GIẢI PHÁP: Tên giải pháp: HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN GIẢI NHIỆT CHO NHÀ XƯỞNG TÍCH HỢP QUA SMARTPHONE Giải pháp kỹ thuật biết Hiện giải pháp làm mát cho mái tôn cách phun nước lên nhà, xưởng số nơi sử dụng quán cơm, quán cà phê, nhà dân, trang trại chăn nuôi,…Nhưng hầu hết người làm thủ công, họ mở hệ thống phun nước cảm nhận trời nóng vào buổi trưa họ phải tự tắt nhiệt độ nhà giảm xuống Do phải làm thủ công tất nên gây nhiều phiền phức phải canh nhiệt độ để bật tắt hệ thống, mở bận nhiều việc khác nên quên tắt gây lãng phí Mặt khác số nơi họ khơng thu hồi nước mà nước phun lên mái tôn bỏ gây nhiều lãng phí nguồn nước sạch, nhà nước kiêu gọi người chung tay tiết kiệm nguồn nước sạch, hạn chế khoan giếng nước gây ô nhiễm cạn kiệt nguồn nước ngầm Mục đích giải pháp dự thi: Giải pháp mà đưa nhằm giải ba vấn đề từ nhu cầu thực tế đời sống xã hội Vấn đề thứ nhất: Mang cơng nghệ tự động hóa vào sống người, góp phần nần cao chất lượng sống cho xã hội, bắt kịp xu thời đại cơng nghệ 4.0 Lâm Văn Tính Tri thức trẻ giáo dục năm 2019 15/09/2019 Vấn đề thứ hai: Thay hệ thống phun nước làm mát mái tôn thủ công người sử dụng hệ thống hoàn toàn tự động đồng thời kết hợp điều khiển từ xa thông qua smartphone, người dùng điều khiển hệ thống nơi họ muốn (smartphone phải kết nối internet) Vấn đề thứ ba: Tiết kiệm chi phí làm mát cho nhà xưởng thể giá thành sản phẩm rẻ, tiết kiệm điện điện nguồn nước cho người Giới thiệu giải pháp dự thi: a Ý tưởng giải pháp: Ý tưởng giải pháp xuất phát từ nhu cầu thực tế người công việc làm mát cho nhà, xưởng vào mùa nắng nóng,…Mặt khác tơi muốn đưa cơng nghệ tự động hóa vào đời sống sinh hoạt hàng ngày người góp phần nâng cao chất lượng sống, hiệu kinh tế b Các nội dung công nghệ chủ yếu: b.1 Cơ sở lý thuyết b.1.1 Tổng quan điều khiển trung tâm PLC LOGO! Logo! mô-đun logic thông dụng Siemens, phù hợp cho ứng dụng đơn giản dân dụng, cơng nghiệp cơng trình xây dựng điều khiển hệ thống băng tải, chiếu sáng, hệ thống bơm, chng báo, điều khiển đóng cắt,…làm giảm chi phí thời gian thiết kế, đơn giản hóa hệ thống dây bố trí bảng điều khiển, làm giảm yêu cầu không gian tủ điều khiển Lâm Văn Tính Tri thức trẻ giáo dục năm 2019 15/09/2019 Hình 1.1: hình dáng PLC LOGO! có hình LCD hiển thị Hình 1.2: hình dáng PLC LOGO! khơng có hình LCD hiển thị LOGO! lưu liệu 80 sau nguồn nuôi LOGO! dễ dàng điều khiển giám sát thơng qua hình hiển thị, với phần mềm Logo! Soft Comfort việc cấu hình cho mơđun logic đơn giản trực quan Hình1 3: Phần mềm LOGO!Soft Comfort V7.0.30 Lâm Văn Tính Tri thức trẻ giáo dục năm 2019 15/09/2019 Sau bảng thông số kỹ thuật số LOGO! thông dụng Thông số Logo! 12/24Rco Logo! 24 Logo! 24RC Logo! 230RC kỹ thuật Logo! 12/24RC Logo! 24RCo Logo! 230RCo Số đầu vào 8 8 Số đầu vào 2(0 – 10V) 2(0 – 10V) liên tục Điện áp DC 12/24V DC 24V AC 24V AC 115/230V đầu vào 10.8 – 20.4 – 20.4 – 85 – 256VAC Khoảng 28.8VDC 28.8VDC 28.8VAC max: 40VDC giới hạn max: 4VDC max: 5VDC max: 5VDC min: 79VDC Tín hiệu '0' min: 8VDC min: 12VDC min: 12VDC Tín hiệu '1' Dòng điện 1.5mA 1.5mA 2.5mA 0.05mA vào (12VDC) Số đầu Relay Transistor Relay Relay Dòng liên 10A cho tải 0.3A 10A cho tải 10A cho tải tục trở trở trở 3A cho tảI cảm 3A cho tải 3A cho tải cảm cảm Bảo vệ Yêu cầu cầu chì điện tử (xấp Yêu cầu cầu Yêu cầu cầu ngắn mạch bên ngồi xỉ 1A) chì bên ngồi chì bên ngồi Tổn hao 0.1– 1.2w(12V) 0.2 – 0.5V 8w 1.1 – lượng 0.2– 1.6w(24V) 3.5w(115V) 2.3 – 4.6w(230V) o Nhiệt độ - 55 C môi trường Nhiệt độ - 40 - 70oC lưu kho Kích thước 72*90*55mm Việc mở rộng LOGO! phụ thuộc vào yêu cầu hệ thống điều khiển cần nhiều ngõ vào, Từ ta tiến hành kết nối Modul mở rộng lại với Lâm Văn Tính Tri thức trẻ giáo dục năm 2019 15/09/2019 Hình1.4: Các khối Modul mở rộng Hiện có dạng modul sau:  Modul dạng số: Hình 1.5: Modul mở rộng dạng số  DM8 230R Điện áp nguồn 120/230 VAC/DC Có ngõ vào 120/230 VAC/DC Có ngõ relay 5A  DM8 24 Điện áp nguồn 24VDC Có ngõ vào 24VDC Có ngõ transistor 0,3A  DM8 12/24VDC Lâm Văn Tính Tri thức trẻ giáo dục năm 2019 15/09/2019 Điện áp nguồn 12/24VDC Có ngõ vào 12/24VDC Có ngõ relay 5A  DM8 24R Điện áp nguồn 24VDC/AC Có ngõ vào 24VDC/AC Có ngõ relay 5A  Modul tương tự Hình 1.5: Modul mở rộng dạng tương tự  AM2 Điện áp nguồn 12/24VDC đến 10V hay đến 20mA  AM2 PT100 Đây modul mở rộng dùng cho việc đo nhiệt độ Có ngõ vào PT100, dây dây Giới hạn đo: - 500C… 2000C  Loại có ngõ vào tương tự Logo! bản, modul số modul tương tự I1…I6 AI1… AI2 LOGO! basic Lâm Văn Tính I9…I12 I13…I16 I17…I20 I21…I24 AI3, AI4 LOGO LOGO LOGO LOGO LOGO ! ! ! ! ! DM8 DM8 DM8 DM8 AM8 AI5, AI6 LOGO ! DM8 AI7, AI8 LOGO ! DM8 Tri thức trẻ giáo dục năm 2019 15/09/2019  Loại khơng có ngõ vào tương tự Logo! bản, modul số modul tương tự I1…I8 I9…I12 I13…I16 I17…I20 I21…I24 AI3, AI4 LOGO LOGO LOGO LOGO LOGO ! ! ! ! ! DM8 DM8 DM8 DM8 AM8 LOGO! basic AI5, AI6 LOGO ! DM8 AI7, AI8 LOGO ! DM8 b.1.2 Một số thiết bị điện sử dụng giải pháp  Bộ cảm biến nhiệt Cảm biến có nhiệm vụ nhận biết nhiệt độ mái tơn nhà xưởng để đưa tín hiệu xử lý trung tâm, xử lý trung tâm định bật tắt máy bơm nước làm mát Chúng ta thiết lập nhiệt độ trực tiếp cảm biến này, nhiệt độ môi trường truyền qua đầu dò nhiệt đưa cảm biến, cảm biến đưa tín hiệu tập trung xử lý trung tâm Hình 1.6: Bộ cảm biến nhiệt Lâm Văn Tính Tri thức trẻ giáo dục năm 2019 15/09/2019  Bộ thu nhận tín hiệu wifi, giao tiếp Smartphone với xử lý trung tâm Đây mơ đun có trách nhiệm nhận tín hiệu từ Smartphone truyền xử lý trung tâm hệ thống thông qua đường truyền không dây wifi Người dùng cho dù xa đến đâu điều khiển hệ thống smartphone Hình 1.7: Bộ giao tiếp tín hiệu từ Smartphone xử lý trung tâm thông qua wifi  Động bơm nước tăng áp Động bơm nước tăng áp dùng để bơm cấp nước đến béc phun nước mái nhà xưởng, động thiết bị chấp hành điều khiển từ xử lý trung tâm, động hoạt động nhiệt độ nhà tăng đến mức cho trước Lâm Văn Tính 10 Tri thức trẻ giáo dục năm 2019 15/09/2019 Hình 1.8: Động bơm nước tăng áp 220VAC/100W  Contactor (khởi động từ) Tùy vào số lượng phụ tải nhiều hay mà ta lựa chọn loại khởi động từ có dòng điện định mức cho phù hợp Ở chúng tơi sử dụng contactor để đóng cắt cho máy bơm có cơng suất nhỏ nên chọn loại 6A/220VAC/50Hz Hình 1.9: Contactor 220VAC b.2 Thực đề tài b.2.1 Thiết kế phần mềm cho hệ thống Ở dùng phần mềm chuyên dùng cho PLC LOGO! Siemens, làm phần mềm hoàn thiện chạy mô trực tiếp phần mềm Lâm Văn Tính 11 Tri thức trẻ giáo dục năm 2019 15/09/2019 Hình 2.1 Phần mềm lập trình cho hệ thống giải nhiệt b.2.2 Thiết kế sơ đồ tổng quát cho hệ thống Lâm Văn Tính 12 Tri thức trẻ giáo dục năm 2019 15/09/2019 Hình 2.2: Sơ đồ thiết kế tổng quát cho hệ thống Lâm Văn Tính 13 Tri thức trẻ giáo dục năm 2019 15/09/2019 Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý cho hệ thống 14 Lâm Văn Tính Tri thức trẻ giáo dục năm 2019 15/09/2019 b.2.3 Hoàn thiện hệ thống giải nhiệt - Lắp đặt tủ điều khiển: Hình 2.4: Tủ điều khiển 15 Lâm Văn Tính Tri thức trẻ giáo dục năm 2019 15/09/2019 - Lắp đặt máy bơm cho hệ thống: Hệ thống đèn hành lang, đèn khuôn viên quan điều khiển tắt mở tự động PLC LOGO! 230RC thông qua khởi động từ trung gian, tùy theo tổng công suất tất hệ thống đèn mà ta tính tốn lựa chon Hình 2.5: Lắp đặt máy bơm - Lắp đặt béc phun nước mái nhà: Chúng sử dụng loại ống PVC Bình Minh phi 27 làm đường ống chính, đường ống rẽ nhánh đưa lên béc phun sử dụng ống phi 21, loại béc sử dụng loại béc phun CV tưới cây, loại béc phun có độ bền cao, khơng bị nghẹt, bị hao mòn theo thời gian (khắc phục tình trạng hay hư hỏng thường 16 Lâm Văn Tính Tri thức trẻ giáo dục năm 2019 15/09/2019 gặp béc xoay), độ bền năm Hình 2.6: Thi cơng đường ống béc phun Đánh giá giải pháp: a Tính tính sáng tạo: • Điểm sáng tạo: + Ứng dụng cơng nghệ tự động hóa vào cơng việc giải nhiệt cho nhà xưởng + Kết hợp điều khiển từ xa thơng qua Smartphone • Đánh giá: □ Lần thực nước □ Đang có tính nước 17 Lâm Văn Tính Tri thức trẻ giáo dục năm 2019 15/09/2019 □ Có tính với giới □ Đã cấp Bằng độc quyền Sáng chế Giải pháp hữu ích □ Được thiết kế mơ theo cơng nghệ nước ngồi nhập vào Việt Nam □ Có tính sáng tạo cơng nghệ □ Có tính sáng tạo kết cấu □ Mang tính kết hợp kỹ thuật ngành b Khả áp dụng: • Trình bày khả áp dụng vào thực tiển giải pháp tạo ra: Hệ thống áp dụng rộng rãi cho hộ gia đình, quan, xí nghiệp, nhà xưởng,…Hệ thống dễ lắp đặt đơn giản cho người dùng Thiết bị, vật tư dễ tìm mua nơi nào, giá thành rẻ phù hợp hầu hết với tất hộ gia đình từ nơng thơn đến thành thị • Đánh giá: □ Triển khai so với trình độ kỹ thuật thị trường vật tư nước □ Cần thêm số chủng loại vật tư khơng thơng dụng (Có thể nêu rõ thêm bên dưới) □ Cần có thêm số điều kiện kỹ thuật khác (Có thể nêu rõ thêm bên dưới) □ Có tính áp dụng đơn □ Có tính áp dụng sản xuất loại nhỏ theo thời vụ □ Có tính áp dụng quy mơ cơng nghiệp □ Có khả áp dụng đại trà c Hiệu quả: * Kỹ thuật: - Hệ thống tự động điều khiển giải nhiệt cho nhà xưởng thông qua cảm biến nhiệt, thay hoang toàn cho người 18 Lâm Văn Tính Tri thức trẻ giáo dục năm 2019 15/09/2019 - Kết hợp điều khiển từ xa thông qua mạng internet smartphone, người dùng mở khóa hệ thống khơng có mặt nhà * Kinh tế: Hệ thống góp phần tiết kiệm nhiều chi phí để làm mát cho nhà xưởng vì: chi phí lắp đăth hệ thống rẻ, gia đình nơng thơn lắp hệ thống để sử dụng vào mùa nắng, tiêu thụ lượng điện thấp, lượng nước giải nhiệt thu hồi bồn chứa để tiếp tục bơm tuần hoàn giải nhiệt * Xã hội: Nâng cao chất lượng đời sống xã hội thông qua việc hệ thống làm số việc mà không cần tham gia người Đưa cơng nghệ tự động hóa vào đời sống xã hội góp phần phát triển theo hướng cơng nghệ 4.0 d Mức độ triển khai: □ Nội dung thiết kế có đủ thơng số kỹ thuật khả thi □ Đã thử nghiệm thành cơng (có phụ lục, tài liệu minh chứng đính kèm) từ ngày … tháng … năm …… □ Đã ứng dụng sản xuất quy mô nhỏ ngày … tháng … năm … □ Đã ứng dụng sản xuất ổn định, đại trà từ ngày … tháng … năm …… Hệ thống tính tốn có đủ thơng số kỹ thuật triển khai lắp đặt cho gia đình bà Lý Thị Hoa ấp Cái Giá, xã Hưng Hội, huyện Vĩnh Lợi, tỉnh Bạc Liêu vào ngày 15 tháng năm 2019 Phụ lục minh hoạ: □ Bằng độc quyền Sáng chế, Giải pháp hữu ích, kiểu dáng cơng nghiệp □ Phiếu chứng nhận, kiểm nghiệm chất lượng độc tố □ Bản vẽ, sơ đồ □ Mơ hình, vật mẫu 19 Lâm Văn Tính 15/09/2019 Tri thức trẻ giáo dục năm 2019 □ Các kết do, khảo sát thử nghịêm (có dấu xác nhận quan thử nghiệm, đo lường) □ Bản nhận xét chuyên gia ngành □ Bản nhận xét chuyên gia ngành chức lên quan □ Hợp đồng kinh tế ký kết hố đơn bán (nếu có) □ Phiếu nhận xét khách hàng Phụ lục hay lý giải khác: ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Các thuyết minh khác: ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Ngày … tháng … năm 201 Tác giả 20 Lâm Văn Tính Tri thức trẻ giáo dục năm 2019 15/09/2019 21 Lâm Văn Tính ... DUNG GIẢI PHÁP: Tên giải pháp: HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN GIẢI NHIỆT CHO NHÀ XƯỞNG TÍCH HỢP QUA SMARTPHONE Giải pháp kỹ thuật biết Hiện giải pháp làm mát cho mái tôn cách phun nước lên nhà, xưởng. .. thuật: - Hệ thống tự động điều khiển giải nhiệt cho nhà xưởng thơng qua cảm biến nhiệt, thay hoang tồn cho người 18 Lâm Văn Tính Tri thức trẻ giáo dục năm 2019 15/09/2019 - Kết hợp điều khiển từ... mát Ngoài chức làm việc tự động thông qua cảm biến nhiệt, hệ thống tích hợp chức điều khiển từ xa smartphone qua mạng internet, người dùng điều khiển thiết bị làm mát nơi smartphone họ kết nối