Chuyên đề truyền động điện

Điện CLC-K9

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN

BÀI TẬP LỚN:
CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BIẾN TẦN HÃNG
MISHUBISHI ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG THÔNG GIÓ CHO
TẦNG HẦM.
Giáo viên hướng dẫn :

Nguyễn Đăng Khang

Nhóm :

9 - Điện Chất Lượng Cao K9

Sinh viên thực hiện :

Nguyễn Sỹ Tuấn (0941040115)
Nguyễn Mạnh Tú (0941040006)
Nguyễn Như Tú (0941540175)
Trần Tiến Tùng (0941040473)

Nhóm 9

1

thông gió cho tầng hầm.
PHẦN THUYẾT MINH

Chương 1: Tổng quan chung về công nghệ
Chương 2: Giới thiệu thiết bị
Chương 3: Ghép nối, lập trình, cài đặt hệ thống.
Chương 4: Kết luận.
Ngày giao BTL:……………..………..Ngày hoàn thành:………….……………..

Nhóm 9

2


Chuyên đề truyền động điện

Điện CLC-K9

Bộ môn tự động hóa

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1:
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN………………………………………………………49

LỜI NÓI ĐẦU
Kinh tế nước ta đang ngày càng phát triển, cùng với đó là các tòa nhà cao
tầng mọc lên ngày càng nhiều. Trong các tòa nhà hiện đại đó thường xây dựng các
khu vực tầng hầm làm nhiệm vụ để xe. Do hoạt động của xe ra vào trong tầng hầm
mà lượng khí thải cũng từ đó xuất hiện trong tầng hầm. Tùy theo nồng độ các chất
khí khác nhau mà mức độ ảnh hưởng đến sức khỏe con người cũng là khác nhau.

TỔNG QUAN CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ
I.Tổng quan.
Thiết kế hệ thống thông gió cho khu vực hầm hiện nay là nhu cầu tất yếu đối
với tất cả các công trình kiến trúc.Có thể kể tới các tòa nhà cao tầng có khu vực
tầng hầm, các công trình hầm đường bộ, …
Vậy đâu là lí do cho sự cần thiết tất yếu này ?
Nguyên nhân chính là vì sự an toàn của con người trong các khu vực tầng
hầm này. Tầng hầm là nơi kín, sự trao đổi không khí với môi trường bên ngoài
không giống như những nơi khác. Đặc biệt, nguy hiểm xảy ra đối với con người
khi tầng hầm chứa các chất độc hại và không khí ô nhiễm như các khí NO, CO2,
SO2,...Do sự trao đổi không khí với môi trường ngoài là hạn chế nên khí độc rất
khó tự bay ra ngoài. Từ đó, hệ thống thông gió tầng hầm ra đời nhằm giảm tải chất
độc hại và ô nhiễm ra ngoài và đưa khí sạch vào trong tầng hầm đảm bảo oxy đủ
cho con người.
Tầng hầm trong nhà cao tầng thường chứa 1 lưu lượng xe rất lớn và thải
lượng lớn khí độc ảnh hưởng tới sức khỏe của con người, chưa kể tới việc nếu

Nhóm 9

4


Chuyên đề truyền động điện

Điện CLC-K9

không khí không thoáng đãng khiến con người bị thiếu oxy dẫn đến tình trạng ngất
xỉu. Do đó giải pháp thiết kế hệ thống thông gió tầng hầm là tối quan trọng.
Ngoài ra việc thông gió còn rất quan trọng khi tầng hầm gặp sự cố như hỏa
hoan. Lượng khói hay khí độc thoát được ra càng nhiều thì mức độ nguy hiểm tới


Nhóm 9

6


Chuyên đề truyền động điện

Điện CLC-K9

Nguyên lý hoạt động:
Quạt JetVent hoạt động trên nguyên tắc thông gió theo
phương dọc cũng như phương ngang. Quạt tạo ra một phản lực
với áp lực không khí cao, áp lực này làm di chuyển một lượng
không khí lớn bằng cách cuốn lấy không khí xung quanh quạt.
Lượng không khí bị cuốn theo bởi quạt khi không khí được
quạt hút và thải ra đằng trước, tạo thành một luồng khí mạnh kéo
theo những miền không khí xung quanh.
Những đặc điểm này liên quan trực tiếp đến lực đẩy của
quạt, được đo bằng Newton (N). Lực đẩy này hình thành thông
qua mối quan hệ giữa lưu lượng thể tích, vận tốc và khối lượng
riêng của không khí. Nên lực đẩy mà quạt tạo ra sẽ tỉ lệ thuận với
lưu lượng và vận tốc của quạt.

Nhóm 9

7


Chuyên đề truyền động điện

động trong khu vực tầng hầm là ít, không cần phải hoạt động toàn bộ các thiết bị
thông gió hay nói cách khác là hệ thống không cần phải hoạt động tối đa công suất.

Nhóm 9

8


Chuyên đề truyền động điện

Điện CLC-K9

6h-10h ; 13h-18h : là giờ cao điểm, lượng phương tiện cũng như con người
hoạt động trong khu vực tầng hầm là rất lớn, do đó cần phải hoạt động toàn bộ các
thiết bị thông gió hay nói cách khác là hệ thống cần phải hoạt động ở công suất tối
đa.
2.Phương án 2.

Phương án thứ 2 chúng em đưa ra là điều chỉnh công suất hoạt động của hệ
thống dựa vào nhu cầu hay là lượng không khí ô nhiễm cần lọc sạch.
Ở phương án này, chúng em sử dụng các cảm biến để xác định nồng độ các
chất khí có trong khu vực tầng hầm. Tùy theo các tiêu chuẩn về không khí an toàn
đối với con người mà điều chỉnh công suất hệ thống cho phù hợp.
Nhóm 9

9


Chuyên đề truyền động điện


+ Chịu nhiệt độ dài hạn tới 150oC và ngắn hạn lên tới 300oC trong 2 giờ.
+ Đa dạng về kích cỡ, thông số kỹ thuật.
+ Áp suất lớn, hiệu suất cao, tiết kiệm chi phí vận hành.
+ Độ ồn thấp nhờ hệ thống giảm âm tiêu chuẩn.
+ Thuận tiện lắp đặt và bảo dưỡng.
+ Độ bền cao.
2. Ứng dụng trong hệ thống.
Hệ thống quạt Jetvent được bố trí đều trong khu vực tầng hầm. Tùy thuộc
vào diện tích cũng như chiều cao tầng hầm mà ta bố trí số lượng quạt với công suất
cho phù hợp.
Ở đây, chúng em bỏ qua việc chọn số lượng quạt và công suất quạt do không
có số liệu 1 trường hợp tầng hầm cụ thể, chúng em sẽ xây dựng chương trình điều
khiển hệ thống quạt nói chung, số lượng quạt hay công suất quạt sẽ phụ thuộc vào
từng trường hợp cụ thể.
II.Cảm biến nồng độ khí độc.
Có rất nhiều loại khí độc ảnh hưởng xấu tới sức khỏe con người, tuy nhiên,
trong phạm vi đề tài, chúng em chỉ xét tới những loại khí độc xuất hiện nhiều trong
các tầng hầm.
1.Cảm biến khí CO.
a.Tác hại khí CO.
Carbon monoxit là khí không mùi vị, có độc tính cao với sức khỏe con người
và cực kỳ nguy hiểm, do việc hít thở phải một lượng quá lớn CO sẽ dẫn tới thương
tổn do giảm ôxy trong máu hay tổn thương hệ thần kinh cũng như có thể gây tử
vong. Nồng độ chỉ khoảng 0,1% carbon monoxit trong không khí cũng có thể là
nguy hiểm đến tính mạng. CO là chất khí không màu, không mùi và không gây
Nhóm 9

11




400 ppm

0,04%

200 ppm

0,02%

Chết trong vòng 1 đến 3 phút
Nhức đầu, chóng mặt, buồn nôn trong
vòng 10 phút. Chết trong 30 phút.
Nhức đầu 1-2 giờ, phổ biến rộng rãi 2,5
đến 3,5 giờ.
Nhức đầu, mệt mỏi, chóng mặt, buồn
nôn sau 2-3 giờ.

12


Chuyên đề truyền động điện

Điện CLC-K9

Bảng mức báo động và các tiêu chuẩn về mức độ nhiễm khí CO:
Nồng độ CO
200 ppm
50 ppm
25 ppm
9 ppm

Nhóm 9

13


Chuyên đề truyền động điện

Điện CLC-K9

- Đặc điểm kỹ thuật :
+ Có thể phát hiện khí CO tập trung ở những nơi khác nhau trong khoảng từ
10 đến 200ppm.
+ Độ nhạy cao và thời gian đáp ứng nhanh.
+ Tín hiệu ngõ ra dạng analog và digital.
+ Nhiệt độ hoạt động từ -10oC đến 50oC và dòng khoảng 150mA ở 5V.
- Thông số kỹ thuật:
+ Điện áp cung cấp : 3 – 5V DC.
+ Sử dụng chip so sánh LM393 và MQ-7.
+ Hai dạng tín hiệu đầu ra là digital và analog.
+ Công suất tiêu thụ khoảng 350mW.
+ Nhiệt độ hoạt động -10oC đến 50oC.
+ Kích thước : 33x20x16 mm.
2.Cảm biến khí NOx.
a.Tác hại khí Nox.
- Oxit nitơ có nhiều dạng, do nitơ có 5 hoá trị từ 1 đến 5. Do ôxy hoá không
hoàn toàn nên nhiều dạng oxit nitơ có hoá trị khác nhau hay đi cùng nhau, được gọi
chung là NOx. Có độc tính cao nhất là NO2 , khi chỉ tiếp xúc trong vài phút với
nồng độ NO2 trong không khí 5 phần triệu đã có thể gây ảnh hưởng xấu đến phổi,
tiếp xúc vài giờ với không khí có nồng độ NO2 khoảng 15-20 phần triệu có thể gây
nguy hiểm cho phổi, tim, gan; nồng độ NO2 trong không khí 1% có thể gây tử

+ Khoảng đo rộng.
+ Bền, tuổi thọ cao.

Nhóm 9

15


Chuyên đề truyền động điện

Điện CLC-K9

+ Phát hiện nhanh, độ nhạy cao.
+ Mạch đơn giản.
III. Thiết bị điều khiển PLC S7-200.
1.Giới thiệu chung.
PLC là 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
thông qua một ngôn ngữ lập trình. Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một
loạt trình tự các sự kiện.
S7-200 là PLC cỡ nhỏ của công ty Siemens. S7-200 gồm nhiều loại: CPU
221, 222, 224, 226.

Nhóm 9

16


Chuyên đề truyền động điện


- Cổng vào ra
+ Ix.x (đèn xanh): Đèn xanh ở cổng vào báo hiệu trạng thái tức thời của
cổng Ix.x. Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị Logic của công tắc.
+ Qx.x (đèn xanh): Đèn xanh ở cổng ra báo hiệu trạng thái tức thời của cổng
Qxx. Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng.
- Chế độ làm việc/PLC có 3 chế độ làm việc:
+ RUN: cho phép PLC thực hiện chương trình từng bộ nhớ, PLC sẽ chuyển
từ RUN sang STOP nếu trong máy có sự cố hoặc trong chương trình gặp lệnh
STOP.
+ STOP: Cưỡng bức PLC dừng chương trình đang chạy và chuyển sang chế
độ STOP.
+ TERM: Cho phép máy lập trình tự quyết định chế độ hoạt động cho
PLC hoặc RUN hoặc STOP
- Cổng truyền thông
+ S7-200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS485 với phích nối 9 chân
để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với các trạm PLC khác.
Tốc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI là 9600 baud. Tốc độ truyền cung cấp
của PLC theo kiểu tự do là 300÷38.400 baud.
+ Để ghép nối S7 -200 với máy lập trình PG702 hoặc các loại máy lập trình
thuộc họ PG7xx có thể dùng một cáp nối thẳng MPI. Cáp đó đi kèm với máy lập
trình.
+ Ghép nối S7 -200 với máy tính PC qua cổng RS232 cần có cáp nối PC/PPI
với bộ chuyển đổi RS232 / RS485.
b.Nguyên lý hoạt động.
PLC thực hiện chương trình theo chu kỳ lặp. Mỗi vòng lặp được gọi là
vòng quét (scan). Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn đọc các dữ liệu từ

Nhóm 9

18

ngắt chỉ được thực hiện trong vòng quét khi xuất hiện tín hiệu báo ngắt và có thể
xảy ra ở bất cứ điểm nào trong vòng quét.
IV. Module analog EM235.
Do tín hiệu đầu ra từ các cảm biến là các tín hiệu analog, cụ thể là tín hiệu
điện áp từ 0-10V nên cần có module chuyển đổi tín hiệu đó về tín hiệu số tương
ứng với các thông số nồng độ khí mà cảm biến đó đo được.
1. Khái niệm chung về module analog.
Module analog là một công cụ để xử lý các tín hiệu tương tự thông qua việc
xử lý các tín hiệu số.

Nhóm 9

19


Chuyên đề truyền động điện

Điện CLC-K9

a. Analog input.
Thực chất nó là một bộ biến đổi tương tự - số (A/D). Nó chuyển tín hiệu
tương tự ở đầu vào thành các con số ở đầu ra. Dùng để kết nối các thiết bị đo với
bộ điều khiển: chẳng hạn như đo nhiệt độ.
b. Analog output.
Analog output cũng là một phần của module analog. Thực chất nó là một bộ
biến đổi số - tương tự (D/A). Nó chuyển tín hiệu số ở đầu vào thành tín hiệu tương
tự ở đầu ra. Dùng để điều khiển các thiết bị với dải đo tương tự. Chẳng hạn như
điều khiển Van mở với góc từ 0-100%, hay điều khiển tốc độ biến tần 0-50Hz.
c. Nguyên lý chung.
Thông thường đầu vào của các module analog là các tín hiệu điện áp hoặc



Chuyên đề truyền động điện

Điện CLC-K9

Module analog
Thiết bị cảm biến

Thiết bị chuyển đổi

0 – 10V

Đầu đo
Tín hiệu vào không điện

4-20 mA

Tín hiệu ra tương tự
0 – 10 V
4 – 20 mA

Analog Input
( A/D)
Các con số

Analog Output
( D/A)
Các con số



C+ , C- , RC

Các đầu nối của đầu vào C

D+ , D- , RD

Các đầu nối của đầu vào D

1 đầu ra tương tự (MO,VO,IO)

Các đầu nối của đầu ra

Gain

Chỉnh hệ số khuếch đại

Offset

Chỉnh trôi điểm không

Switch cấu hình

Cho phép chọn dải đầu vào và độ
phân giải

2.2. Định dạng dữ liệu.
a. Dữ liệu đầu vào:
- Kí hiệu vùng nhớ : AIWxx (Ví dụ AIW0, AIW2…)




Chuyên đề truyền động điện

Điện CLC-K9

+ Đối với dải tín hiệu đo đối xứng (Ví dụ

±

10V,

±

10mA,):

MSB

LSB

15

4

Dữ liệu 12 bit

3
0

2

0

2

1

0

0

0
0

÷

Modul Analog output của S7-200 chuyển đổi con số 0 32000 thành tín hiệu điện
÷

áp đầu ra 0 10V.
+ Đối với dải tín hiệu đo đối xứng (Ví dụ
module Analog output của S7-200 không hỗ trợ.

±

10V,

±

10mA,): Kiểu này các


Kiểu tín hiệu đối xứng (
10V,

±

Giá trị chuyển đổi
±

10mA,)

Tín hiệu không đối xứng
÷

- 32000 đến +32000

÷

(0 10V, 4 20mA)

0 đến +32000

2.3. Cách đấu dây.
a. Đầu vào tương tự:
- Với thiết bị đo đầu ra kiểu điện áp:
RA
A+

+
-


RA
A+

+

A-

4-20
mA

L+
M

-

b.Đầu ra tương tự:

MO

Nhóm 9

VO

Tải điện áp

IO

Tải dòng điện

25