Điều Khiển Và Giám Sát Trạm Bơm Tự Động Trong Luận Văn Thạc Sĩ Tự Động Hóa

• Tác giả: Nguyễn Thị Tố Nga
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thanh Hải
• Trường học: Đại học Giao thông Vận tải
• Chuyên ngành: Tự động hóa
• Đề tài: Điều Khiển Và Giám Sát Trạm Bơm
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Nhiệm vụ của luận văn
• 1.2. Nội dung thực hiện
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Tổng quan về hệ thống giám sát SCADA
• 2.2. Chức năng và vai trò
• 2.3. Các ứng dụng vào thực tế và so sánh lợi thế với hệ cũ
• 2.4. Phương án truyền dữ liệu thông qua kênh truyền GPRS
• 2.4.1. Giới thiệu chung
• 2.4.2. Mô hình hệ thống thu thập dữ liệu qua mạng GPRS
• 2.4.3. Thiết lập kết nối GSM/GPRS MODEM vào máy tính
• 2.4.4. Giải thuật di truyền
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT
• 3.1. Mô tả đối tượng
• 3.2. Xây dựng mô hình toán hệ bồn nước
• 3.3. Mô tả đối tượng giám sát
• 3.4. Tổng quan về hệ thống
• 3.5. Xây dựng giải pháp truyền dữ liệu
• 3.5.1. Giải pháp điều khiển PLC từ xa qua GPRS
• 3.5.2. Truyền thông giao tiếp chuẩn RS232 và RS485
• 3.6. Sơ đồ cấu trúc hệ giám sát
• 3.7. Thiết kế phần cứng của hệ thống
• 3.7.1. Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn PLC và nguồn cấp cho động cơ
• 3.7.2. Sơ đồ mạch PIC truyền nhận và PIC thu thập dữ liệu
• 3.8. Thiết kế giao diện của chương trình giám sát
• 3.8.1. Giao diện đăng nhập
• 3.8.2. Giao diện sử dụng
• 3.9. Mô hình và thử nghiệm hệ thống
• 4. CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ
• 4.1. Thiết kế bộ điều khiển PID
• 4.2. Sơ đồ Simulink hệ thống bồn nước
• 4.3. Điều khiển và giám sát dùng vi điều khiển giao tiếp PLC với Card GPRS
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về trạm bơm tự động

Luận văn tập trung vào việc nghiên cứu và phát triển hệ thống điều khiển tự động và giám sát trạm bơm nhằm tối ưu hóa quá trình vận hành. Trạm bơm tự động được xem là giải pháp hiệu quả để quản lý nguồn nước, đặc biệt trong bối cảnh nhu cầu sử dụng nước ngày càng tăng. Hệ thống này kết hợp công nghệ tự động hóa và hệ thống giám sát để đảm bảo hoạt động liên tục và ổn định.

1.1. Giới thiệu về hệ thống điều khiển tự động

Hệ thống điều khiển tự động sử dụng các bộ điều khiển lập trình (PLC) và cảm biến áp suất để giám sát và điều chỉnh hoạt động của bơm nước tự động. Các thông số như lưu lượng, áp suất và mức nước được thu thập và xử lý tự động, giúp tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu sự can thiệp của con người.

1.2. Ứng dụng công nghệ tự động hóa trong trạm bơm

Công nghệ tự động hóa được áp dụng để thiết kế các hệ thống điều khiển từ xa thông qua mạng GPRS. Điều này cho phép giám sát và điều khiển trạm bơm từ bất kỳ đâu, đảm bảo tính linh hoạt và hiệu quả trong quản lý. Các giải pháp này cũng giúp giảm chi phí vận hành và bảo trì.

II. Thiết kế và mô phỏng hệ thống

Luận văn trình bày chi tiết quá trình thiết kế và mô phỏng hệ thống điều khiển và giám sát trạm bơm. Mô hình toán học của hệ thống bồn nước được xây dựng để tối ưu hóa các thông số điều khiển. Các giải thuật di truyền (GA) được sử dụng để điều chỉnh bộ điều khiển PID, đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và chính xác.

2.1. Mô hình toán học của hệ thống bồn nước

Mô hình toán học của hệ thống bồn nước được xây dựng dựa trên các phương trình vi phân, mô tả mối quan hệ giữa lưu lượng nước, áp suất và mức nước. Mô hình này được sử dụng để thiết kế bộ điều khiển PID, giúp tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống.

2.2. Ứng dụng giải thuật di truyền trong điều khiển PID

Giải thuật di truyền (GA) được áp dụng để tối ưu hóa các thông số Kp, Ki và Kd của bộ điều khiển PID. Kết quả mô phỏng cho thấy hệ thống đạt được độ chính xác cao và thời gian đáp ứng nhanh, đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật của trạm bơm tự động.

III. Giám sát và quản lý trạm bơm từ xa

Hệ thống giám sát trạm bơm được thiết kế để thu thập và xử lý dữ liệu từ xa thông qua mạng GPRS. Phần mềm giám sát được phát triển để hiển thị các thông số hoạt động của trạm bơm, giúp người quản lý theo dõi và điều khiển hệ thống một cách hiệu quả.

3.1. Thiết kế hệ thống giám sát qua mạng GPRS

Hệ thống giám sát trạm bơm sử dụng mạng GPRS để truyền dữ liệu từ các trạm bơm về trung tâm điều khiển. Phương pháp này đảm bảo tính ổn định và độ tin cậy cao, đồng thời giảm thiểu chi phí lắp đặt và bảo trì.

3.2. Phần mềm giám sát và quản lý trạm bơm

Phần mềm giám sát được phát triển để hiển thị các thông số như lưu lượng, áp suất và mức nước. Giao diện trực quan và dễ sử dụng giúp người quản lý nắm bắt tình hình hoạt động của trạm bơm một cách nhanh chóng và chính xác.

IV. Đánh giá và ứng dụng thực tế

Luận văn đánh giá hiệu quả của hệ thống điều khiển và giám sát trạm bơm thông qua các kết quả mô phỏng và thử nghiệm thực tế. Hệ thống được chứng minh là có khả năng tối ưu hóa hoạt động của trạm bơm, giảm thiểu chi phí vận hành và nâng cao hiệu suất.

4.1. Kết quả mô phỏng và thử nghiệm

Các kết quả mô phỏng và thử nghiệm cho thấy hệ thống đạt được độ chính xác cao và thời gian đáp ứng nhanh. Hệ thống cũng được đánh giá là có khả năng ứng dụng rộng rãi trong thực tế, đặc biệt trong các khu vực có nhu cầu sử dụng nước lớn.

4.2. Ứng dụng thực tế và hướng phát triển

Hệ thống điều khiển và giám sát trạm bơm có tiềm năng ứng dụng lớn trong các nhà máy cấp nước và khu công nghiệp. Các hướng phát triển trong tương lai bao gồm tích hợp thêm các công nghệ tiên tiến như IoT và AI để nâng cao hiệu quả quản lý và vận hành.