Tài liệu [10] chương 6_ xay dung mo hinh hvac dk bms new

56 Chương 6 XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG HVAC BẰNG BMS 6.1. Xây dựng mô hình phần cứng 6.1.1. Thiết kế sơ đồ mạch điều khiển chính 6.1.1.1. Sơ đồ nguyên lý Hình 6.1: Mạch điều khiển chính 57 Ghi chú: J1: nguồn 12VDC S1: Nút nhấn Reset S2: Nút nhấn Mode S3: Nút nhấn Tăng S4: Nút nhấn Giảm S5: Nút nhấn Enter R1, R2, R3: Điện trở thanh 10K SV 1-1 đến SV 1-6: Dùng để nạp cho vi điều điển PIC 18f4550 PIC 18f4550: vi điều khiển dùng để xử lý lệnh JP1: Jack xuất tín hiệu điều khiển Cooling Fan, Chiller Water Pump, Cooling Water Pump, Chiller, FCU JP2: Jack xuất tín hiệu điều khiển Lighting, Damper và báo trạng thái FCU, Chiller water pump, Cooling water pump và Chiller RJ45: cổng kết nốt truyền dữ liệu CO2 sensor: cảm biến CO2 T1-T5: cảm biến nhiệt độ 6.1.1.2. Sơ đồ mạch in Hình 6.2: Sơ đồ mạch in mạch điều khiển chính 58 6.1.1.3. Lắp ráp linh kiện Hình 6.3: Lắp ráp linh kiện 6.1.2. Thiết kế sơ đồ mạch rơ le đóng, cắt 6.1.2.1. Sơ đồ nguyên lý Hình 6.4: Sơ đồ nguyên lý mạch rơle đóng, cắt rơ le 59 Ghi chú: OK1 - OK6: các opto triac T2 – T7: các triac T1: Transistor C1815 Relay1 – Relay 7: Relay điều khiển Cooling Fan, Chiller Water Pump, Cooling water pump, Chiller, FCU, Damper, Lighting R1 – R13: 1k R14 – R20: 470 6.1.2.2. Sơ đồ mạch in Hình 6.5: Sơ đồ mạch in rơle đóng cắt 6.1.2.3. Lắp ráp linh kiện Hình 6.6: Hình lắp ráp linh kiện rơle đóng cắt 60 6.1.3. Thiết kế sơ đồ mạch hồi tiếp tín hiệu 6.1.3.1. Sơ đồ nguyên lý Hình 6.7: Sơ đồ nguyên lý mạch hồi tiếp tín hiệu Ghi chú: OK1 – OK7: là các opto transistor X1-2: +5VDC X1-1: GND R1 – R14: Các điện trở 1k JP1: Báo các trạng thái hồi tiếp 6.1.3.2. Sơ đồ mạch in Hình 6.8: Sơ đồ mạch in mạch hồi tiếp tín hiệu 61 6.1.3.3. Lắp ráp linh kiện Hình 6.9: Sơ đồ mạch lắp ráp linh kiện mạch hồi tiếp tín hiệu 6.2. Thiết kế sơ đồ điều khiển 6.2.1. Thiết kế mạch động lực Hình 6.10: Sơ đồ mạch động lực 62 6.2.2. Thiết kế mạch điều khiển Mạch điều khiển BMS Hình 6.11: Sơ đồ mạch điều khiển 63 6.3. Xây dựng mô hình hệ thống HVAC 6.3.1. Hình ảnh mô hình Quạt giải nhiệt Tháp giải nhiệt Nơi cấp lạnh Quạt dàn lạnh Bồn chứa nước làm lạnh Bồn chứa nước giải nhiệt Bảng điều khiển Máy nén Bơm nước giải nhiệt Bơm nước lạnh Hình 6.12: Mô hình hệ thống HVAC 6.3.2. Thiết bị trong mô hình hệ thống HVAC  Máy nén làm lạnh (ký hiệu là “CHL” như trong phần mềm điều khiển)  Bồn chứa nước giải nhiệt dàn nóng  Bồn chứa nước làm lạnh  Bơm nước giải nhiệt dàn nóng (ký hiệu là “CWP” như trong phần mềm điều khiển)  Bơm nước lạnh từ bầu chứa nước lạnh (ký hiệu là “CHWP” như trong phần mềm điều khiển)  Dàn lạnh và quạt dàn lạnh: dùng để cung cấp lạnh cho những nơi cần sử dụng 64 (ký hiệu là “FCU” như trong phần mềm điều khiển)  Tháp giải nhiệt và quạt tháp giải nhiệt: dùng để giải nhiệt cho dàn nóng của máy nén làm lạnh (ký hiệu là “CT” như trong phần mềm điều khiển)  Cảm biến CO2 và cửa lấy gió dùng để điều hòa lượng không khí thích hợp trong phòng.  Các cảm biến nhiệt độ được gắn trên đường ống để báo trạng thái nhiệt độ đi và về.  Các rơ le dùng để đóng, mở các bơm và các nút nhất điều khiển 6.3.3. Mục đích của mô hình hệ thống HVAC Mô hình hệ thống HVAC phải đảm bảo các yêu cầu về điều hòa không khí và thông gió, làm cho môi trường làm việc, sinh hoạt của con người không bị thiếu oxy và hàm lượng CO2 trong không khí nằm trong khoảng cho phép (từ 40ppm đến 45ppm). Mô hình hệ thống HVAC có thể điều khiển tự động hoặc không tự động, kiểm soát được nhiệt độ môi và tự động cấp gió từ ngoài vào nếu môi trường làm lạnh có hàm lượng CO2 lớn hơn 45ppm (tức 45 phân tử CO2 trên 1.000.000 phân tử khí). 65 6.4. Lưu đồ giải thuật 6.4.1. Lưu đồ giải thuật kiểm tra giờ ON/OFF cho hệ thống Chiller Hình 6.13: Lưu đồ giải thuật kiểm tra giờ ON/OFF của hệ thống Chiller 66 6.4.2. Lưu đồ giải thuật kiểm tra ON/OFF Damper Hình 6.14: Lưu đồ giải thuật kiểm tra ON/OFF Damper 67 6.4.3. Lưu đồ giải thuật kiểm tra ON/OFF đèn Hình 6.15: Lưu đồ giải thuật kiểm tra ON/OFF đèn 68 6.5. Kết quả mô phỏng đạt được của mô hình hệ thống HVAC Mô hình hệ thống HVAC có thể cài đặt nhiệt độ, hiển thị nhiệt độ, CO2 và chọn các trạng thái điều khiển hệ thống “ON”, “OFF”, “AUTO” từ màn hình LCD trên board. Mô hình hệ thống HVAC có thể kết nối với máy tính để điều khiển thông qua phần mềm và giao diện được lập trình sẵn. Mô hình hệ thống HVAC có thể tự động chạy và tắt theo thời gian đã chọn của người vận hành. Tự động ngưng cấp lạnh khi môi trường làm lạnh đã đạt đến nhiệt độ đặt trước. Các kết quả đạt được từ mô hình như sau:  Điều khiển hệ thống Chiller System “AUTO” Ta mở giao diện hệ thống chiller từ máy tính và mở MCB nguồn trên bảng điều khiển đồng thời kết nối dây điều khiển từ bảng điều khiển đến máy tính như hình sau Hình 6.16: Kết nối phần mềm với mô hình điều khiển hệ thống Chiller Nhiệt độ nước lạnh, nước giải nhiệt và nhiệt độ phòng sẽ hiển thị trên màn hình LCD của board mạch và trên màn hình giao diện máy tính như hình dưới đây 69 Hình 6.17: Hiển thị nhiệt độ trên LCD board mạch Hiển thị nhiệt độ nước giải nhiệt Hiển thị nhiệt độ nước làm lạnh Hình 6.18: Hiển thị nhiệt độ trên giao diện màn hình Chiller System 70 Trong đó: CWS Temp 290C: báo trạng thái nhiệt độ nước giải nhiệt từ chiller đến tháp giải nhiệt CWR Temp 290C: báo trạng thái nhiệt độ nước giải nhiệt từ tháp giải nhiệt về chiller CHWS Temp 290C: báo trạng thái nước làm lạnh từ chiller cấp cho FCU (quạt dàn lạnh) để làm lạnh khu vực cần làm lạnh CHWR Temp 290C: báo trạng thái nước làm lạnh từ FCU (quạt dàn lạnh) về chiller để chiller làm lạnh.  Chuyển công tắc trên bảng điều khiển sang “AUTO”. Bảng điều khiển công tắc chuyển sang “AUTO” Hình 6.19: Chuyển công tắc trên bảng điều khiển sang “AUTO”  Từ giao diện màn hình hệ thống chiller trên máy tính, ta cài đặt nhiệt độ và thời gian như sau 71 Cài đặt nhiệt độ nước giải nhiệt Cài đặt thời gian “ON” và “OFF” hệ thống Thời gian thực Cài đặt nhiệt độ nước làm lạnh Hình 6.20: Cài đặt nhiệt độ nước làm lạnh và nước giải nhiệt - Cài đặt nhiệt độ nước làm lạnh (như hình trên 10 0C), chú ý nhiệt độ cài đặt nước làm lạnh của hệ thống phải nhỏ hơn nhiệt độ CHWS Temp tại thời đó thì hệ thống mới tự động được. - Cài đặt nhiệt độ làm mát cho nước giải nhiệt (như hình sau là 26 0C), chú ý nhiệt độ cài đặt làm mát nước phải nhỏ hơn nhiệt độ thực CWS Temp tại thời điểm đó thì quạt Colling mới hoạt động. - Cài đặt thời gian mở hệ thống và thời gian tắt hệ thống (như hình sau thời gian mở hệ thống 8h0 và thời gian tắt hệ thống 23h0). Thời gian thực là 12h27 (thời gian thực phài nằm trong khoảng Time ON và Time OFF thì hệ thống mới tự động được)  Từ giao diện màn hình máy tính ta chọn Chiller system “AUTO” - Chiller (CHL): chuyển sang “Auto” và hoạt động (rơ le máy nén làm lạnh sáng đèn) 72 - Bơm nước lạnh (CHWP): chuyển sang “Auto” và hoạt động (rơ le bơm nước lạnh sáng đèn) - Bơm nước giải nhiệt (CWP): chuyển sang “Auto” và hoạt động (rơ le bơm nước giải nhiệt sáng đèn) - Quạt giải nhiệt nước (CT): chuyển sang “Auto” và Hoạt động (rơ le quạt giải nhiệt sáng đèn) - FCU: chuyển sang “Auto” và hoạt động (rơ le quạt dàn lạnh sáng đèn) Cài đặt nhiệt độ nước giải nhiệt Hệ thống hoạt động chế độ “AUTO” Thời gian thực Cài đặt nhiệt độ nước làm lạnh Hình 6.21: Hệ thống Chiller hoạt động chế độ “AUTO” 73  Quan sát sự thay đổi nhiệt độ theo thời gian Nhiệt độ nước giải nhiệt thay đổi Nhiệt độ nước làm lạnh thay đổi Hình 6.22: nhiệt độ thay đổi theo thời gian (lần 1) Nhiệt độ nước thay đổi theo thời gian Nhiệt độ nước lạnh thay đổi theo thời gian Hình 6.23: nhiệt độ thay đổi theo thời gian (lần 2) 74  Khi nhiệt độ nước làm lạnh nhỏ hơn nhiệt độ cài đặt thì chiller “OFF” Rơ le Chiller “OFF” Trạng thái chiller “OFF” Nhiệt độ cài đặt Nhiệt độ làm lạnh Hình 6.24: Chiller “OFF” khi nhiệt độ làm lạnh nhỏ hơn nhiệt độ đặt 75  Khi nhiệt độ nước giải nhiệt nhỏ hơn nhiệt độ đặt thì quạt giải nhiệt “OFF” Rơ le quạt giải nhiệt “OFF” Nhiệt độ đặt Nhiệt độ nước giải nhiệt Hình 6.25: Quạt giải nhiệt “OFF” khi nhiệt độ nước nhỏ hơn nhiệt độ đặt  Điều khiển hệ thống Chiller System “ON” - Từ giao diện màn hình máy tính Chiller System “AUTO”chuyển sang “ON”. Nếu Chiller (CHL), Bơm mước lạnh (CHWP), Bơm nước giải nhiệt (CWP), Quạt giải nhiệt nước (CT) ban đầu ở trang thái “AUTO” thì khi chuyển Chiller System sang “ON” vẫn hoạt động bình thường. Nhưng không tự động tắt mở theo thời gian “Time ON” và thời gian tắt “Time OFF” và cũng không