Mỗi nhà xưởng, hầm chung cư đều có cách thiết kế và xây dựng khác nhau về diện tích, quy mô vì thế cần phải được lắp đặt dựa theo những đặc thù của từng vị trí, không gian và mục đích sử dụng hệ thống thông gió làm mắt ở mỗi nơi là không giống nhau.
Vì vậy, việc chọn lựa các loại quạt hút gió công nghiệp cần phải phù hợp về kích thước và lưu lượng gió, đồng thời, đưa ra được đáp án cho bài toán số lượng quạt đủ đảm bảo cho hệ thống thông gió làm mát nhà xưởng, hầm chung cư. Đối với những môi trường như hầm chung cư, quạt thông gió cần phải đáp ứng được những yếu tố sau đây:
28 • Tạo sự thoáng mát cho tầng hầm.
• Đảm bảo an toàn cho những người làm việc và sinh sống tại chung cư. • Tiết kiệm chi phí.
• Tránh những rủi ro đáng tiết xảy ra.
a) Quy trình thiết kế, lắp đặt hệ thống quạt thông gió tầng hầm
Bước 1: Thăm dò mặt bằng.
- Các kỹ sư của công ty mà bạn ký hợp đồng sẽ tiến hành đi thực tế, đến đo đạc và tính toán không gian của tầng hầm để có thể tính toán mức độ đường ống và những hệ thống quạt hút gió cần lắp đặt.
Bước 2: Vẽ bản thiết kế hệ thống thông gió.
- Sau khi có thông số đo đạt chính xác trên thực tế thì các kỹ sư sẽ tiến hành lên bản vẽ thiết kế hệ thống thông gió, điều này giúp đảm bảo việc lắp đặt diễn ra nhanh chóng, chính xác không có sai phạm nào, tiết kiệm được thời gian và chi phí.
Bước 3:Lựa chọn các loại quạt hút gió phù hợp với không gian của tầng hầm. - Dựa vào việc tính toán kích thước, không gian của tầng hầm người thợ sẽ lựa chọn những loại quạt phù hợp để đảm bảo đúng tiêu chí kỹ thuật và tránh lãng phí.
Bước 4: Thi công và lắp đặt hệ thống.
- Đây là bước cuối cùng, những người thợ và kỹ sư sẽ tiến hành lắp đặt hệ thống theo như bản vẽ và cam kết đã đề ra, sau đó đưa cho khách hàng nghiệm thu. Khi nắm được quy trình này, mọi người sẽ giám sát được quá trình làm việc của đội ngũ thợ và kỹ sư, đôn đốc và phát hiện sai sót kịp thời.
b) Những lưu ý khi lắp đặt hệ thống quạt thông gió tầng hầm cho nhà chung cư
- Hoạch định những công việc cơ bản cần thực hiện khi thiết kế hệ thống thông gió.
29 - Chọn vị trí bố trí quạt hợp lý.
- Chú ý đến nguồn điện.
c) Tính toán thiết kế hệ thống thông gió tầng hầm chung cư
Tính lưu lượng gió:
Bảng 2.2 Bội số tuần hoàn không khí theo TCVN 5687:2010
Loại phòng, công trình Số lần (bội số) trao đổi không
khí, lần/h
* Áp dụng đối với chiều cao phòng 2,5m. Khi chiều cao phòng trên 2,5m phải tính theo tỷ lệ tăng của chiều cao;
** Sảnh diện tích dưới 10m2 không đòi hỏi phải có thông gió cơ khí.
Công sở 6
Nhà ở, phòng ngủ 2-3
Phòng ăn khách sạn, căng tin 10
Cửa hàng, siêu thị 6
Xí nghiệp, nhà công nghiệp 6
Phòng học 8
Phòng thí nghiệm 10-12
Thư viện 5-6
Bệnh viện 6-8
Nhà hát, rạp chiếu bóng 8 Sảnh, hành lang, cầu thang, lối
ra** 4 Phòng tắm, phòng vệ sinh 10 Phòng bếp (thương nghiệp, ký túc xá, xí nghiệp) 20 Gara ô tô 6*
Trung tâm cứu hỏa 6
Phòng máy bơm cấp thoát nước
30 Với tầng hầm có diện tích 1000m2 và chiều cao 6m ta chọn được bội số tuần hoàn theo TCVN 5687:2010. 1 1 2 h X X h = (2.1) Trong đó:
• X: bội số tuần hoàn không khí trong tầng hầm chung cư (lần/h). • X1: bội số tuần hoàn không khí theo tiêu chuẩn (lần/h).
• h1: chiều cao hầm chung cư (m).
• h2: chiều cao hầm chung cư theo tiêu chuẩn (m).
=> 6 6 14, 4 2,5
X = = (lần/h)
Vậy tầng hầm diện tích 1000m2 và chiều cao 6m có bội số tuần hoàn là 15 lần/h.
Lưu lượng của quạt hút công nghiệp cần thiết tối thiểu là:
Tg= V X (2.2)
Trong đó:
• Tg: lưu lượng không khí cần hút (m3/h). • V: thể tính khí trong tầng hầm (m3).
• X: bội số tuần hoàn không khí trong tầng hầm (lần/h).
=> ( 3 )
1000 6 15 90000 /
Tg = = m h
Lưu lượng tính được tương đương:
( 3 ) ( 3 )
90000 m /h =25 m /s
Số lượng quạt thông gió cần sử dụng:
/
N =Tg Q (2.3)
Trong đó:
• Tg: lưu lượng không khí cần hút (m3/h). • N: số quạt cần dùng cho nhà xưởng.
31 • Q: lưu lượng gió của quạt (m3/h) (Q=6560 m3/h với quạt komasu KM-
50T).
90000
13,7 6560
N = =
Vậy số quạt cần sử dụng là 14 quạt. Tính số cửa gió:
Tốc độ hút gió của cửa là 1,5m/s ta tính được lưu lượng gió hút của 1 cửa là:
Gc v Sc= (2.4)
Với:
• Gc: lưu lượng gió hút qua 1 cửa (m3/s). • v: tốc độ gió hút qua cửa (m/s).
• Sc: tiết diện cửa hút gió (m2).
=> ( 3 )
1,5 0, 25 0.375 /
Gc= = m s
Số cửa gió cần có trên nhánh gió hút sẽ được tính theo công thức:
Tg Nc
Gc
= (2.5)
Trong đó:
NC: Số cửa gió cần có trên nhánh gió hút. Tg: Lưu lượng không khí cần hút (m3/h). GC: Lưu lượng gió hút qua 1 cửa (m3/s).
6,67
17.79 0,375
Nc= =
Vậy số cửa cần có trên nhánh gió hút cần thực tế là 18 cửa.
2.2 Hệ thống điều khiển 2.2.1 Bộ điều khiển PLC
a) Giới thiệu chung về PLC
PLC viết tắt của “Programmable Logic Controller”, là thiết bị điều khiển lập trình được (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic
32 thông qua một ngôn ngữ lập trình. Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện. Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện được đếm. PLC dùng để thay thế các mạch relay (rơ le) trong thực tế. PLC hoạt động theo phương thức quét các trạng thái trên đầu ra và đầu vào. Khi có sự thay đổi ở đầu vào thì đầu ra sẽ thay đổi theo.
Ngôn ngữ lập trình phổ biến là LAD (Ladder logic - Dạng hình thang), FBD (Function Block Diagram - Khối chức năng), STL (Statement List - Liệt kê lệnh) và Ladder logic là ngôn ngữ lập trình PLC đang được ưa chuộng nhất.
PLC đầu tiên được ra đời vào năm 1968 và được ứng dụng đầu tiên vào ngành sản xuất ô tô. PLC đầu tiên được ứng dụng vào các ngành sản xuất khác vào năm 1971. Trong những năm sau đó, PLC không ngừng được cải tiến cùng rất nhiều những ưu điểm thông minh, tiện lợi nổi trội mà hệ relay truyền thống không thể nào so sánh được. Ngày nay, hàng loạt những PLC từ các hãng nổi tiếng như Mitsubishi, Omron, Delta hay Siemens, nhiều phân khúc đáp ứng những yêu cầu khác nhau về kỹ thuật, PLC đã và đang được ứng dụng nhiều hơn nữa trong ngành công nghiệp sản xuất.
33
b) Cấu trúc, nguyên lý hoạt động của PLC
❖ Cấu trúc chung của PLC
Trong một PLC được chia thành 4 khối chính: • Bộ nhớ.
• Bộ xử lý trung tâm. • Ngõ vào.
• Ngõ ra
Hình 2.4 Sơ đồ cấu trúc chung của PLC
1. Khối đầu vào: Các ngõ vào của khối này sẽ được kết nối với các bộ chuyển đổi tín hiệu và biến đổi các tín hiệu này thành tín hiệu phù hợp với tín hiệu xử lý của CPU. Có 2 loại ngõ vào gồm đầu vào số (DI: digital input) và đầu vào tương tự (AI: analog input). Dựa vào loại tín hiệu vào sẽ có các khối ngõ vào tương ứng. • DI: Khối vào số (digital input): Các ngõ vào của khối này được kết nối với bộ chuyển đổi tạo ra tín hiệu nhị phân như nút nhấn, công tắc, cảm biến tạo tín hiệu nhị phân.
• AI: Khối vào tương tự (analog input): Khối vào này có nhiện vụ biến đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số. Các ngõ vào của khối này được kết nối với các
34 bộ chuyển đổi tạo ra tín hiệu analog như cảm biến nhiệt độ, cảm biến lưu lượng, cảm biến khí.
2. Bộ nhớ: Các phần tử nhớ là các linh kiện mà thông tin có thể được lưu trữ trong nó ở dạng nhị phân. Trong PLC các bộ nhớ bán dẫn được sử dụng làm bộ nhớ chương trình.
Hình 2.5 Khối bộ nhớ
Khối bộ nhớ gồm:
• Bộ nhớ đọc-ghi RAM (Random-Access Memory): Bộ nhớ ghi-đọc có một số lượng các ô nhớ xác định. Mỗi ô nhớ có một dung lượng nhớ cố định và nó chỉ tiếp nhận 1 lượng thông tin. Các ô nhớ được xác định bằng các địa chỉ riêng của nó. Bộ nhớ này chứa các chương trình còn sửa đổi hoặc các dữ liệu, kết quả tạm thời trong quá trình tình toán, lập trình.
• Bộ nhớ ROM (Read-Only Memory): Bộ nhớ cố định ROM chứa các thông tin không có khả năng xóa được và không có khả năng thay đổi được. Các thông tin này do các nhà sản xuất viết ra và không thể thay đổi được.
Chương trình trong bộ nhớ ROM có các nhiệm vụ sau: - Điều hành và kiểm tra các chức năng hoạt động của CPU. - Dịch ngôn ngữ lập trình sang ngôn ngữ máy.
• Bộ nhớ ROM (Read-Only Memory): EPROM là bộ nhớ cố định có thể lập trình và xóa được. Nội dung của EPROM có thể xóa bằng tia cực tím và có thể lập trình lại.
• EEPROM (Electrically Eraseable Read-Only Memory): EEPROM là bộ nhớ cố định có thể lập trình và xóa bằng điện. Mỗi ô nhớ trong EEPROM cho phép lập trình và xóa bằng điện.
35
3. Khối xử lý trung tâm (CPU): Trong khối xử lý trung tâm gồm: hệ điều hành, bit nhớ, bộ đếm, bộ nhớ trung gian, counter, timer, hệ thống bus.
Hình 2.6 Khối xử lý trung tâm
• Hệ điều hành: Sau khi bật nguồn cung cấp cho bộ điều khiển, hệ điều hành của nó sẽ đặt các counter, timer, dữ liệu và bit nhớ với thuộc tính non-retentive (không được ghi nhớ) cũng như bộ nhớ trung gian về 0. Để xử lý chương trình, hệ điều hành đọc và thực hiện từng dòng lệnh từ đầu đến cuối.
• Bit nhớ: là các phần tử nhớ, mà hệ điều hành ghi nhớ trạng thái tín hiệu. • Bộ đệm: là một vùng nhớ, mà hệ điều hành ghi nhớ các trạng thái tín hiệu ở các ngõ vào ra nhị phân.
• Accumulator: là một bộ nhớ trung gian mà qua nó timer hay counter được nạp vào hay thực hiện các phép toán số học.
• Counter, Timer: là các vùng nhớ, hệ điều hành ghi nhớ các giá trị đếm trong nó.
• Hệ thống Bus: bộ nhớ chương trình, hệ điều hành và các module ngoại vi được kết nối với PLC thông qua bus nối. Một bus bao gồm các dây dẫn mà các dữ liệu được trao đổi. Hệ điều hành tổ chức việc truyền dữ liệu trên các dây dẫn.
4. Khối đầu ra: Khối này có nhiệm vụ khuếch đại các tín hiệu sau xử lý của CPU cung cấp cho đối tượng điều khiển. Có 2 loại ngõ ra gồm đầu ra số (DO: digital output) và đầu ra tương tự (AO: analog output). Tùy thuộc vào đối tượng điều khiển nhận tín hiệu dạng nào mà sẽ có các khối ra tương ứng.
• Khối ra số (DO: Digital Output): Các ngõ ra của khối này được kết nối với đối tượng điều khiển nhận tín hiệu nhị phân. Vì đối tượng điều khiển nhận tín hiệu
36 nhị phân sử dụng nhiều cấp điện áp khác nhau nên khi sử dụng các khối ra số cần phải chú ý đến điện áp cung cấp cho nó phù hợp với điện áp cung cấp cho đối tượng điều khiển hay không.
Theo loại điện áp sử dụng, ngõ ra số được phân thành hai loại:
- Điện áp một chiều: Gồm có hai loại ngõ ra là Transistor và Relay. Thông thường trong công nghiệp điện áp một chiều được sử dụng là 24V.
- Điệp áp xoay chiều: Gồm có hai loại ngõ ra là Relay và Triac.
• Khối ra tương tự (AO: Analog Output): Khối này có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu số được gửi từ CPU đến đối tượng điều khiển thành tín hiệu tương tự. Các ngõ ra của khối này được kết nối với các đối tượng điều khiển nhận tín hiệu tương tự. Khi sử dụng các ngõ ra tương tự cần chú ý đến loại tín hiệu tương tự cung cấp cho đối tượng điều khiển có phù hợp với tín hiệu tương tự mà đối tượng điều khiển cần nhận hay không.
❖ Nguyên lý hoạt động của PLC
CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC. Bộ xử lý sẽ đọc và kiểm tra chương trình được chứa trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện thứ tự từng lệnh trong chương trình, sẽ đóng hay ngắt các đầu ra. Các trạng thái ngõ ra ấy được phát tới các thiết bị liên kết để thực thi. Và toàn bộ các hoạt động thực thi đó đều phụ thuộc vào chương trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ.
Hệ thống Bus là tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu song song:
• Address Bus: Bus địa chỉ dùng để truyền địa chỉ đến các module khác nhau. • Data Bus: Bus dùng để truyền dữ liệu.
• Control Bus: Bus điều khiển dùng để truyền các tín hiệu định thì và điểu khiển đồng bộ các hoạt động trong PLC.
Trong PLC các số liệu được trao đổi giữa bộ vi xử lý và các module vào ra thông qua Data Bus. Address Bus và Data Bus gồm 8 đường, ở cùng thời điểm cho phép truyền 8 bit của 1 byte một cách đồng thời hay song song.
37 Nếu một module đầu vào nhận được địa chỉ của nó trên Address Bus, nó sẽ chuyển tất cả trạnh thái đầu vào của nó vào Data Bus. Nếu một địa chỉ byte của 8 đầu ra xuất hiện trên Address Bus, module đầu ra tương ứng sẽ nhận được dữ liệu từ Data bus. Control Bus sẽ chuyển các tín hiệu điều khiển vào theo dõi chu trình hoạt động của PLC. Các địa chỉ và số liệu được chuyển lên các Bus tương ứng trong một thời gian hạn chế.
Hệ thống Bus sẽ làm nhiệm vụ trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và I/O. Bên cạch đó, CPU được cung cấp một xung Clock có tần số từ 1¸8 MHZ. Xung này quyết định tốc độ hoạt động của PLC và cung cấp các yếu tố về định thời, đồng hồ của hệ thống.
Hình 2.7 Nguyên lý hoạt động của PLC
c) Dòng PLC Delta
Ở Việt Nam, PLC Delta được dùng nhiều trong ngành Dệt sợi, bao bì giấy, carton, Nilon, nhựa, thực phẩm, cơ khí chính xác, chế tạo máy... và các dây chuyền máy móc khác nhập khẩu về.
38 PLC Delta được chia ra làm 2 dạng chính là dạng khối và dạng Slim (nhỏ gọn), cấu hình 2 dạng gần tương đương với nhau và việc sử dụng dạng nào tùy theo thị hiếu của khách hàng.
❖ Ưu điểm của PLC Delta: • Giá thành sản phẩm rẻ.
• Chất lượng sản phẩm tốt, có khả năng hoạt động ổn định bền bỉ trên 10 năm, khả năng chống bụi chống nhiễu cao. Nếu quý khách hàng đi nhiều nhà máy sản xuất, quý khách không khó để bắt gặp rất nhiều PLC Delta đang được sử dụng cho các dây chuyền máy móc, chúng vẫn hoạt động tốt dù tuổi thọ đã rất cao.
• Khả năng đáp ứng rất đa dạng các cấu hình yêu cầu mà các hãng khác không có: Hỗ trợ ít nhất 2 cổng giao tiếp truyền thông RS232/RS485 phổ biến trên cùng một PLC, Tích hợp ngõ vào ra tương tự trên CPU, Tích hợp bộ đếm ngõ vào tốc độ cao, ngõ ra phát xung tốc độ cao, hỗ trợ các module đọc nhiệt độ, analog, loadcell...
• Tài liệu lập trình PLC Delta được viết rất tỉ mỉ, chi tiết và trình bày khoa học, đầy đủ ví dụ minh họa giải thích.
Ngoài ra, PLC Delta được Hãng cung cấp miễn phí phần mềm lập trình, quý khách không bị mất thêm chi phí mua phần mềm hoặc vướng vào vấn đề pháp lý