Chương 1.2 Lý do chọn đề tài .1 Các hệ thống bơm hiện nay .2 Phương pháp điều khiển ON/OFF .3 Mục tiêu đề tài .4 Đối tượng nghiêm cứu .5 Phạm vi nghiên cứu đề tài .6 Nội dung nghiên cứu .1 Tiêu chuẩn Việt Nam về cung cấp nước cho dân cư .2 Yêu cầu hệ thống .1 Đề xuất giải pháp .2 Yêu cầu điều khiển .3 Tính toán hệ thống .2 Bồn nước ngầm .4 Đồng hồ nước .6 Đường ống kính. THIẾT KẾ PHẦN CỨNG .1 Thiết kế và lựa chọn thiết bị phần cứng .1 Yêu cầu thiết kế .2 Bản vẽ mô hình hệ thống .3 Lựa chọn thiết bị cho phần cứng: .1 Khung đỡ hệ thống .2 Bồn chứa nước.4 Van một chiều .5 Van xả nước.6 Lựa chọn cáp động lực, bơm .7 Lựa chọn bơm tầng hầm .8 Lựa chọn bơm tăng áp .9 Lựa chọn đồng hồ vạn năng .10 Lựa chọn biến dòng .11 Đồng hồ đo áp suất .2 Thiết kế và lựa chọn thiết bị phần điện .1 Yêu cầu thiết kế .2 Sơ đồ khối và sơ đồ nối dây .1 Sơ đồ nối dây mạch động lực và điều khiển .3 Lựa chọn thiết bị cho phần điện .1 Lựa chọn MCB tổng .2 Lựa chọn MCB tải .3 Lựa chọn MCB khiển .4 Lựa chọn thiết bị truyền thông với mạng không dây .5 Lựa chọn bộ nguồn AC/DC.6 Lựa chọn Relay trung gian .7 Lựa chọn biến tần điều khiển bơm tầng hầm .8 Lựa chọn biến tần điều khiển bơm tầng mái .9 Lựa chọn cảm biến áp suất .10 Lựa chọn công tắc chuyển mạch Switch 3 vị trí .11 Lựa chọn công tắc chuyển mạch Switch 2 vị trí .12 Lựa chọn nút dừng khẩn cấp .13 Lựa chọn đèn, buzzer cảnh báo .14 Lựa chọn cảm biến mức nước. THIẾT KẾ PHẦN MỀM .2 Thiết kế giao diện màn hình HMI .1 Kết nối HMI với PLC S7-1200 bằng Erthernet .2 Phân quyền trên HMI .3 Phân quyền trên phần mềm Kinco HMIware: .4 Cảnh báo Arlam trên HMI .5 Cài đặt Alarm trên HMI .3 Thiết kế giao diện web qua V-Net Access .1 Tạo tài khoản đăng nhập .2 Kết nối V-Net Access với Sever của V-Box .3 Thiết lập Communication .4 Giám sát hoạt động.1 Thêm giá trị giám sát .2 Thêm giá trị cảnh báo Arlam .3 Hiển thị cảnh báo .4 Cài đặt biến tần Mitsubishi E700 .5 Cài đặt thông số biến tần Frecon FR100.6 Cài đặt thông số đồng hồ Selec. KẾT QUẢ THỰC HIỆN .1 Phần bơm cấp nước .3 Phần hệ thống tủ điện .4 Hoàn thiện phần cứng .1 Tìm thông số cho bộ điều khiển PID .2 Giao diện màn hình HMI .1 Giao diện đăng nhập của hệ thống .2 Giao diện tổng quan của hệ thống .3 Giao diện cài đặt và điểu khiển của hệ thống .4 Giao diện thông số đồng hồ đa năng Selec .5 Giao diện lịch sử báo lỗi của hệ thống .6 Giao diện lịch sử đăng nhập của hệ thống.7 Giao diện hiển thị biểu đồ áp suất trong đường ống .3 Giao diện màn hình Webserver .1 Giao diện đăng nhập của hệ thống trên Webserver .2 Giao diện tổng quan của hệ thống trên Webserver .3 Giao diện cài đặt và điểu khiển của hệ thống trên Webserver .4 Giao diện thông số đồng hồ đa năng Selec trên Webserver .5 Giao diện lịch sử báo lỗi của hệ thống trên Webserver .6 Giao diện biểu đồ áp suất trong đường ống trên Webserver.
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .1 Công việc đã thực hiện.2 Những hạn chế của đề tài .3 Hướng phát triển của đề tài.1 Khắc phục các hạn chế của đề tài .2 Biện pháp khắc phục cho hệ thống khi xảy ra mất điện .3 Biện pháp khắc phục cho hệ thống khi cúp nước từ thủy cục. 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 75 DANH MỤC VIẾT TẮT PLC: Programmable Logic Controller. HMI: Human-Machine-Interface.
RTU: Remote terminal unit. TCXDVN: Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam. TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam. PID: Proportional Integral Derivative.
MCB: Miniature Circuit Bkeaker. MCCB: Moulded Case Circuit Breaker. ACI: Analog Current Input. AVI: Analog Voltage Input.
PV: Process Variable. IGBT: Isulated Gate Bipolar Transistor. PWM: Pulse Width Modulation. IoT: Internet of Things.
IIoT: Industrial Internet of things. DANH SÁCH HÌNH ẢNH Hình 2.1: Sơ đồ giải pháp của đề tài.1: Bản vẽ mô hình hệ thống .4: Van một chiều .5: Van xả nước.6: Dây điện các loại .7: Máy bơm nước ba pha .8: Máy bơm nước đẩy cao Panasonic .9: Đồng hồ đo điện đa năng Selec MFM383A .10: Biến dòng đo lường Yasin .11: Đồng hồ áp suất KK Gauge .12: Sơ đồ nối dây mạch động lực .13: Sơ đồ nối dây mạch điều khiển .14: Sơ đồ khối của hệ thống .15: Sơ đồ khối bên trong tủ điện .16: Sơ đồ khối bên ngoài cửa tủ .17: MCB Mitsubishi BH-D6 2P .18: MCB Mitsubishi BH-D6 2P .19: MCB Mitsubishi BH-D6 2P. Error! Bookmark not defined.20: Thiết bị truyền thông V-BOX E-00.21: Bộ nguồn chuyển đổi 220VAC/24VDC .22: Relay trung gian 14 chân .23: Biến tần Mitsubishi E700 FR-E720-0.24: Biến tần FRECON FR100Z-2S-1.25: Cảm biến áp suất SP-100.26: Công tắc xoay 3 vị trí LA38 .27: Công tắc xoay 2 vị trí LA38 .28: Chọn nút dừng khẩn cấp LA38-ZS .29: Đèn báo có còi AD16-22SM .30: Moddule Relay 8 kênh 24V.3: Kết nối PLC với HMI .4: Chọn kiểu truyền thông .5: Chọn thiết bị kết nối .6: Các thiết bị đã được kết nối .7: Cửa sổ phân quyền .8: Thiếp lập và phân quyền người sử dụng .9: Chức năng người sử dụng .11: Gán địa chỉ thanh ghi.12: Thiết lập Alarm .13: Sơ đồ tổng thể của hệ thống ứng dụng IoT .14: Giao diện đăng nhập và tạo tài khoản .15: Các thông tin dùng để đăng kí tài khoản .16: Sơ đồ truyền thông communication .17: Giao diện khi kết nối V-Box thành công.18: Thiết lập địa chỉ IP .19: Tải cấu hình thành công .20: Thêm truyền thông cho V-Box.21: Khai báo địa chỉ thanh ghi vào V-Box .22: Kiểm tra giá trị muốn giám sát .23: Khai báo giá trị cảnh báo Alarm .24: Giao diện Curent Alarm .25: Giao diện Historical Alarm .1: Phần bơm cấp nước .3: Thiết bị trên mặt tủ thực tế .4: Thiết bị trong tủ điện thực tế .5: Hình ảnh hệ thống hoàn thiện trong thực tế .6: Biểu đồ áp suất nước trong ống khi Kp =1, Ti = 0.7: Biểu đồ áp suất nước trong ống khi Kp =160, Ti = 0.8: Biểu đồ áp suất nước trong ống khi Kp =560, Ti = 0.9: Biểu đồ áp suất nước trong ống khi Kp =150, Ti = 0.10: Yêu cầu đăng nhập khi sử dụng màn hình HMI .11: Giao diện đăng nhập mật khẩu .12: Giao diện tổng quan của hệ thống trên HMI .13: Giao diện cài đặt và điểu khiển của hệ thống trên HMI .14: Giao diện thông số đồng hồ đa năng Selec trên HMI .15: Giao diện lịch sử báo lỗi của hệ thống trên HMI .16: Giao diện lịch sử đăng nhập của hệ thống trên HMI .17: Giao diện hiển thị biểu đồ áp suất trong đường ống trên HMI .18: Giao diện đăng nhập của hệ thống trên Webserver .19: Giao diện tổng quan của hệ thống trên Webserver .20: Giao diện cài đặt và điểu khiển của hệ thống trên Webserver .21: Giao diện thông số đồng hồ đa năng Selec trên Webserver .22: Giao diện lịch sử báo lỗi của hệ thống trên Webserver .23: Giao diện hiển thị biểu đồ áp suất trong đường ống trên Webserver. 71 DANH SÁCH BẢNG Bảng 2.1: Bảng tiêu chuẩn cấp nước tính theo đầu người.2: Điều kiện sử dụng vòi nước tự đóng .3: Đương lượng nước của các thiết bị dân dụng .4: Đường kính ống theo TCVN 4513:1988 .1: Chi tiết phần mền V-BOX E-00.1: Phân quyền người sử dụng .2: Mô tả cài đặt Alarm .3: Cài đặt thông số biến tần .4: Cài đặt thông số hệ thống.5: Cài đặt các lệnh tần .6: Cài đặt điều khiển biến tần chạy và dừng .7: Cài đặt điều khiển biến tần tăng và giảm tốc .8: Cài đặt điều khiển ngõ vào số .9: Cài đặt thông số truyền thông .10: Cài đặt Đồng hồ Selec.
TỔNG QUAN Chương 1.1 Đặt vấn đề Xu hướng ngày nay, dân số thường tập trung tại các khu vực thành thị ngày càng đông đúc, dẫn đến là hàng loạt dự án xây dựng các ký túc xá, chung cư, tòa nhà cao tầng,. được xây dựng nhằm phụ vụ cho nhu cầu chỗ ở của con người. Một trong những vấn đề lớn phát sinh trong các dự án này đó là nguồn nước cung cấp sinh hoạt phải được đảm bảo một cách liên tục và ổn định cho cư dân, đó chính là một bài toán lớn cần người giải quyết. Quy hoạch cấp nước cho các dự án hiện nay ngày càng đòi hỏi yêu cầu kỹ thuật cao, đặc biệt là phải luôn đảm bảo mọi người đủ nước sinh hoạt, nguồn nước đủ áp suất tiêu chuẩn tại mọi tầng mọi thời điểm.
Các trạm bơm với công suất lớn hiện nay đa số vẫn còn thiết kế và triển khai phương thức điều khiển theo phương pháp truyền thống, các máy bơm đều được khởi động trực tiếp và hoạt động ở tốc độ định mức. Phương pháp này tồn tại nhược điểm là gây nên tổn hao nhiều điện năng, không thể kiểm soát và thu thập được thông tin áp suất của đường ống, cũng như các sự cố của hệ thống, gây khó khăn và tốn nhiều công sức trong việc vận hành, giám sát, bảo dưỡng hệ thống bơm.2 Lý do chọn đề tài 1.1 Các hệ thống bơm hiện nay Các hệ thống bơm hiện nay đang được hầu hết được thiết kế như sau: - Thường có tối thiểu 2 bơm trở lên, cùng cấp nước vào một đường ống chính. - Các bơm được khởi động trực tiếp hoặc sao/tam giác, tất cả các động cơ đều hoạt động ở tốc độ định mức. - Trong quá trình trạm bơm hoạt động, thường luôn luôn để một bơm ởchế độ dừng (mang tính dự phòng). - Việc điều chỉnh áp lực trên đường ống chính hay mức nước được thực hiện bằng 2 phương pháp là điều khiển ON/OFF và điều khiển bằng cách thay đổi góc mở van. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1 CHƯƠNG 1.2 Phương pháp điều khiển ON/OFF Khi bơm hoạt động lượng nước dân lên tới một giá trị đặt trước, ta cho máy bơm ngừng hoạt động, khi lượng nước được tiêu thụ và giảm xuống tới mức đặt thấp thì ta cho bơm chạy. Ưu điểm: Phương pháp điều khiển ON/OFF dễ dàng thiết kế, dễ điều khiển, giá thành thấp.
Nhược điểm: hệ thống không ổn định, đáp ứng chậm và không tốt, áp suất liên tục dao động xung quanh điểm đặt, dòng điện khởi động lớn gây sụt áp, bơm đóng mở liên tục gây giảm tuổi thọ của bơm.