BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Tự động Điều Khiển Nhiệt Độ Tháp Giải Nhiệt Sử Dụng Biến Tần

NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: TS. LÊ QUANG ĐỨC

Sinh viên thực hiện:

MSSV:

Lớp:

Lâm Chí Trung

1711050102

17DTDA1

Nguyễn Hồng Sơn

1711050202

17DTDA1

TP. Hồ Chí Minh, tháng 9 năm 2021

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Tự động Điều Khiển Nhiệt Độ Tháp Giải Nhiệt Sử Dụng Biến Tần

NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: TS. LÊ QUANG ĐỨC

Sinh viên thực hiện:

MSSV:

Lớp:

Lâm Chí Trung

1711050102

17DTDA1

Nguyễn Hồng Sơn

1711050202

17DTDA1

TP. Hồ Chí Minh, tháng 9 năm 2021



LỜI CẢM ƠN

Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Kỹ Thuật Điều Khiển và Tự Động Hoá với đề tài:
Tự động Điều Khiển Nhiệt Độ Tháp Giải Nhiệt Sử Dụng Biến Tần
Là kết quả của q trình cố gắng khơng ngừng nghỉ của nhóm em và cũng xin chân
thành cảm ơn thầy Lê Quang Đức đã nhiệt tình hướng dẫn chúng em trong việc lựa
chọn đề tài nghiên cứu, hướng tiếp cận và giúp chúng em chỉnh sửa những thiếu sót
trong quá trình nghiên cứu đề tài.
Chúng em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo Trường Đại Học Cơng
Nghệ TP. Hồ Chí Minh nói chung và các thầy cơ thuộc Viện Kỹ Thuật HUTECH nói
riêng đã dạy dỗ chúng em có kiến thức về các mơn đại cương cũng như các mơn
chun ngành, giúp chúng em có được những cơ sở lý thuyết vững vàng, tạo điều
kiện giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình học tập và hồn thành đồ án này.
Trong q trình nghiên cứu, sẽ khó tránh khỏi những sai sót, chúng em rất mong
nhận được những ý kiến đóng góp, bổ sung quý báu của quý Thầy Cô để học được
thêm nhiều kinh nghiệm và hoàn thiện hơn cho sau này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!

ii


MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................ ii
MỤC LỤC ............................................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ...................................................................... ix
DANH MỤC CÁC BẢNG .....................................................................................x
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ................................................................................... xi

DANH MỤC LƯU ĐỒ ........................................................................................ xi
DANH MỤC HÌNH ẢNH .................................................................................... xi
LỜI MỞ ĐẦU .........................................................................................................1
1. Tính cấp thiết của đề tài. .................................................................................1
2. Tình hình nghiên cứu. .....................................................................................1
3. Mục đích nghiên cứu. .....................................................................................1
4. Nhiệm vụ nghiên cứu......................................................................................1
4.1. Tìm hiểu thực tế: ......................................................................................1
4.2. Đề xuất giải pháp sử dụng trong đồ án tốt nghiệp. ..................................1
4.3. Thiết kế và thi cơng mơ hình hệ thống điều khiển nhiệt độ tháp giải nhiệt,
sử dụng biến tần, PLC, Scada. ............................................................................1
5. Phương pháp nghiên cứu. ...............................................................................2
6. Các kết quả đạt được của đề tài. .....................................................................2
7. Kết cấu của đồ án tốt nghiệp...........................................................................3
Chương 1 ................................................................................................................5
GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI .............................................................................................5

iii


1.1. TỔNG QUAN VỀ ĐỐI TƯỢNG CÔNG NGHỆ. ......................................5
1.1.1. Sơ lượt về hệ thống tháp giải nhiệt. ......................................................5
1.1.2. Vai trò của hệ thống tháp giải nhiệt. .....................................................6
1.1.2.1. Hệ thống máy ép đùn nhựa. ...........................................................7
1.1.3. Phương pháp làm giảm nhiệt độ của tháp giải nhiệt. ...........................8
1.1.3.1. Truyền nhiệt. ..................................................................................8
1.1.3.2. Bay hơi. ..........................................................................................8
1.1.4. Phân loại tháp giải nhiệt. ......................................................................9
1.1.4.1. Theo công suất. ..............................................................................9
1.1.4.2. Theo hình dáng thiết kế. ................................................................9

1.1.4.3. Theo nguyên lý vận hành.............................................................10
1.1.4.4. Theo cơ chế tuần hoàn nước. .......................................................12
1.1.5. Nguyên lý hoạt động của tháp giải nhiệt. ...........................................12
1.1.6. Trình tự hoạt động. .............................................................................12
1.2. Những nhiệm vụ cần thực hiện trong đồ án tốt nghiệp. ............................13
1.2.1. Tìm hiểu thực tế: .................................................................................13
1.2.2. Đề xuất giải pháp sử dụng trong đồ án tốt nghiệp. .............................13
1.2.3. Thiết kế và thi cơng mơ hình hệ thống điều khiển nhiệt độ tháp giải
nhiệt, sử dụng biến tần, PLC, Scada. ................................................................13
1.2.3.1. Cấu hình tối thiểu: .......................................................................13
1.2.3.2. Tính năng hoạt động. ...................................................................14
Chương 2 ..............................................................................................................15
TỔNG QUAN GIẢI PHÁP ..................................................................................15
2.1. Tổng quan. .................................................................................................15

iv


2.1.1. Giải pháp không sử dụng biến tần. .....................................................15
2.1.2. Giải pháp sử dụng biến tần. ................................................................16
2.1.2.1. Sử dụng biến tần điều khiển tốc độ quạt. ....................................16
2.1.3. So sánh, đánh giá ưu nhược điểm của hai giải pháp. .........................17
2.1.3.1. Giải pháp khơng sử dụng biến tần. ..............................................17
2.1.3.2. Giải pháp có sử dụng biến tần. ....................................................17
2.1.4. Phương pháp tiết kiệm điện của biến tần............................................18
Chương 3 ..............................................................................................................20
PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT ..........................................................................20
3.1. Mô tả cấu hình và nguyên lý hoạt động.....................................................20
3.1.1. Lựa chọn phương án thiết kế. .............................................................20
3.1.1.1. Cấu tạo chung: .............................................................................21

3.1.2. Nguyên lý hoạt động...........................................................................21
3.1.2.1. Manual Mode. ..............................................................................21
3.1.2.2. Auto Mode. ..................................................................................22
3.1.3. Mô tả hệ thống. ...................................................................................23
3.1.3.1. Chức năng điều khiển. .................................................................23
3.1.3.2. Chức năng bảo vệ. .......................................................................24
3.1.3.3. Chức năng quản lý, giám sát. ......................................................24
3.1.3.4. Các tín hiệu điều khiển. ...............................................................26
Chương 4 ..............................................................................................................27
THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM, MƠ HÌNH ................................................................27
4.1. Thiết kế. .....................................................................................................27
4.1.1. Bản vẽ điện. ........................................................................................27

v


4.1.1.1. Sơ đồ đấu nối mạch động lực. .....................................................27
4.1.1.2. Sơ đồ đấu nối mạch điều khiển....................................................28
4.1.2. Lưu đồ thuật toán PLC. ......................................................................30
4.1.2.1. Lưu đồ thuật toán hệ thống hoạt động. ........................................30
4.1.2.2. Lưu đồ bảo vệ hệ thống. ..............................................................31
4.2. Tính chọn thiết bị. ......................................................................................32
4.2.1. Chọn thiết bị cơ khí. ...........................................................................32
4.2.1.1. Tháp giải nhiệt model 8RT. .........................................................32
4.2.1.2. Motor quạt tháp giải nhiệt. ..........................................................35
4.2.1.3. Motor bơm. ..................................................................................36
4.2.1.4. Đường ống. ..................................................................................38
4.2.1.5. Tủ điện. ........................................................................................41
4.2.2. Chọn thiết bị điều khiển......................................................................42
4.2.2.1. PLC Siemens S7_1200. ...............................................................42

4.2.2.2. Biến tần AC10P. ..........................................................................43
4.2.2.3. Bộ điều khiển nhiệt độ 12V XH_W2050. ...................................45
4.2.2.4. Nguồn tổ ong 24V 3A. ................................................................46
4.2.2.5. MCB 2P 16A Sino Vanlock. .......................................................47
4.2.2.6. CB bảo vệ động cơ bơm. .............................................................48
4.2.2.7. Nút nhấn.......................................................................................49
4.2.2.8. Đèn báo. .......................................................................................50
4.3. Giá thành thiết bị. ......................................................................................51
Chương 5 ..............................................................................................................53
THI CƠNG THÍ NGHIỆM, MƠ HÌNH ...............................................................53

vi


5.1. Thiết kế mơ hình và chương trình mơ phỏng. ...........................................53
5.1.1. Thiết kế mơ hình mơ phỏng. ...............................................................53
5.1.2. Thi cơng lắp tủ điện và đấu nối thiết bị. .............................................55
5.1.2.1. Lắp thiết bị lên tủ điện. ................................................................55
5.1.2.2. Đấu dây thiết bị............................................................................55
5.1.2.3. Hồn thiện tủ điện........................................................................56
5.1.3. Viết chương trình mơ phỏng. ..............................................................57
5.2. Viết phần mềm điều khiển và giám sát......................................................60
5.2.1. Viết phần mềm điều khiển. .................................................................60
5.2.1.1. Tạo Data_block khai báo biến. ....................................................60
5.2.1.2. Cài đặt. .........................................................................................62
5.2.1.3. Chế độ chạy manual. ...................................................................64
5.2.1.4. Chế độ chạy Auto: .......................................................................68
5.2.1.5. Phương trình hoạt động PID. .......................................................70
5.2.1.6. Đọc và giám sát nhiệt độ. ............................................................72
5.2.1.7. Chế độ ngủ đông tiết kiệm điện năng. .........................................74

5.2.1.8. Fault Reset ...................................................................................77
5.2.3. Viết phần mềm giám sát. ....................................................................78
5.2.3.1. Tạo WinCC Runtime thiết kế HMI. ............................................78
5.2.3.2. Thiết kế nút nhấn và đèn báo trạng thái.......................................81
5.2.3.3. Thiêt kế cài đặt và giám sát Dormanc Mode. ..............................82
5.2.3.4. Thiết kế giám sát thống số tốc độ, nhiệt độ, điện năng tiêu thụ. .85
5.2.3.5. Giám sát lỗi. .................................................................................86
5.2.3.6. Giám sát ngày giờ thời gian hoạt động. .......................................88

vii


5.2.4. Chạy thử chương trình. .......................................................................91
5.2.4.1. Đấu nối các thiết bị điều khiển và chạy thử chương trình. ..........91
5.2.4.2. Chạy mô phỏng bằng PLCSIM. ..................................................93
Chương 6 ..............................................................................................................95
ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ, KẾT LUẬN ..................................................................95
6.1. Kết quả đạt được ........................................................................................95
6.2. Chưa đạt được ............................................................................................95
6.3. Hướng phát triển ........................................................................................96
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................97
PHỤ LỤC .............................................................................................................99

viii


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

PLC (Programmable Logic Controller)
TIA Portal (Totally Integrated Automation Portal)

PID (Proportional Integral Derivative)
DSELite (Drive System Explorer)
SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition)
WinCC (Windows Control Center)
HMI (Human Machine Interface)
MCB (Miniature Circuit Breaker)
CB (Circuit Breaker)
DI (Digital Input)
AI (Analog Input)
hex (hexadecimal)
dec (decimal)
RLY (Relay)
EN (Enable)
CTU (Count Up)
SUB (Subtract)
DIV (Divide)
MUL (Multiply)
REQ (Request)
MB_ADDR (Modbus Address)

ix


DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2. 1: Những đặt diểm và lợi ích của việc sử dụng biến tần .........................18
Bảng 3. 1: Bảng trình bày chức năng điều khiển…………………………………23
Bảng 3. 2: Bảng trình bày các chức năng bảo vệ..................................................24
Bảng 3. 3: Bảng trình bày chức năng quản lý và giám sát ...................................24
Bảng 3. 4: Bảng liệt kê các tín hiệu điều khiển ....................................................26

Bảng 4. 1: Bảng thơng số kích thước tháp giải nhiệt……………………………33
Bảng 4. 2: Bảng thông số đường ống khả năng hoạt động tháp giải nhiệt ...........34
Bảng 4. 3: Bảng thông số động cơ quạt ................................................................35
Bảng 4. 4: Bảng thông số cánh quạt .....................................................................35
Bảng 4. 5: Bảng thông số động cơ bơm nước ......................................................37
Bảng 4. 6: Bảng thông số kỹ thuật tủ điện............................................................42
Bảng 4. 7: Bảng thông số kỹ thuật biến tần ..........................................................44
Bảng 4. 8: Bảng chức năng cài đặt của bộ điều khiển nhiệt độ ............................45
Bảng 4. 9: Bảng thông số kỹ thuật của bộ điều khiển nhiệt độ ............................46
Bảng 4. 10: Bảng thông số kỹ thuật của nguồn tổ ong .........................................46
Bảng 4. 11: Bảng thông số kỹ thuật của MCB 2P 16A Sino Vanlock .................47
Bảng 4. 12: Bảng thơng số kỹ thuật của CB có Panasonic 6A BS11106TV .......48
Bảng 4. 13: Bảng giá các trang thiết bị sử dụng ...................................................51
Bảng 5. 1: Bảng khai báo biến và kiễu dữ liệu cho các địa chỉ…………………60

x


DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ

Sơ Đồ 4. 1: Sơ đồ đấu nối mạch động lực ............................................................27
Sơ Đồ 4. 2: Sơ đồ đấu nối mạch điều khiển ngõ vào ...........................................28
Sơ Đồ 4. 3: Sơ đồ đấu nối mạch điều khiển ngõ ra plc ........................................29

DANH MỤC LƯU ĐỒ

Lưu Đồ 4. 1: Lưu đồ thuật toán hệ thống hoạt động ............................................30
Lưu Đồ 4. 2: Lưu đồ bảo vệ hệ thống...................................................................31

DANH MỤC HÌNH ẢNH


Hình 1. 1: Cấu tạo tháp giải nhiệt ...........................................................................5
Hình 1. 2: Sơ đồ hệ thống giải nhiệt dầu cho máy CNC ........................................6
Hình 1. 3: Hệ thống máy ép đùn nhựa ....................................................................7
Hình 1. 4: Quá trình bay hơi ...................................................................................8
Hình 1. 5: Tháp giải nhiệt vng và trịn ................................................................9
Hình 1. 6: Tháp giải nhiệt đối lưu tự nhiên ..........................................................10
Hình 1. 7: Tháp giải nhiệt đối lưu cưỡng bức.......................................................11
Hình 1. 8: Tháp giải nhiệt đối lưu cảm ứng ..........................................................11
Hình 1. 9: Trình tự hoạt động của hệ thống tháp giải nhiệt ..................................12
Hình 2. 1: Giải pháp khơng sử dụng biến tần....................................................... 15
Hình 2. 2: Giải pháp sử dụng biến tần điều khiển quạt ........................................16
Hình 3. 1: Mơ hình lựa chọn cho thiết kế đồ án................................................... 20
Hình 3. 2: Nguyên lý hoạt động của Manual Mode .............................................21

xi


Hình 3. 3: Nguyên lý hoạt động Auto Mode ........................................................22
Hình 4. 1: Tháp giải nhiệt model 8RT................................................................. 32
Hình 4. 2: Chức năng các đường ống ...................................................................33
Hình 4. 3: Bên trong tháp giải nhiệt .....................................................................34
Hình 4. 4: Động cơ và cánh quạt của tháp giải nhiệt ............................................35
Hình 4. 5: Động cơ bơm nước Shining SHP-370CE ............................................36
Hình 4. 6: Ống nối tăng 21/34 ..............................................................................38
Hình 4. 7: Đầu bít phi 34 ......................................................................................38
Hình 4. 8: Ống nối giảm ren ngồi 49/34 .............................................................39
Hình 4. 9: Ống nối ren ngồi 34/34 ......................................................................39
Hình 4. 10: Ống nước trơn phi 34.........................................................................40
Hình 4. 11: Bản vẽ mơ phỏng tủ điện AutoCAD .................................................41

Hình 4. 12: Tủ điện sắt 40x50x20cm ...................................................................41
Hình 4. 13: 2 modul PLC S7_1200 ......................................................................43
Hình 4. 14: Biến tần AC10P .................................................................................44
Hình 4. 15: Catalog chọn cơng suất biến tần ........................................................44
Hình 4. 16: Bộ điều khiển nhiệt độ 12V XH_W2050 ..........................................45
Hình 4. 17: Nguồn tổ ong 24V 3A .......................................................................46
Hình 4. 18: MCB 2P 16A Sino Vanlock ..............................................................47
Hình 4. 19: CB cóc Panasomic 6A BS11106TV ..................................................48
Hình 4. 20: Nút nhấn nhả xanh phi 22 ..................................................................49
Hình 4. 21: Nút nhấn nhả đỏ phi 22 .....................................................................49
Hình 4. 22: Dèn báo xanh lá phi 22 ......................................................................50
Hình 4. 23: Đèn báo vàng phi 22 ..........................................................................50
Hình 5. 1: Mơ phỏng hoạt động hệ thống tháp giải nhiệt……………………….53
Hình 5. 2: Danh sách hình ảnh chuyển động cánh quạt .......................................54
Hình 5. 3: Danh sách hình ảnh chuyển động cột khói ..........................................54
Hình 5. 4: Lắp thiết bị lên tủ điện .........................................................................55
Hình 5. 5: Cửa tủ điện...........................................................................................55

xii


Hình 5. 6: Đấu dây tủ điện ....................................................................................56
Hình 5. 7: Hồn thiện tủ điện................................................................................56
Hình 5. 8: Chương trình chạy dừng động cơ bơm ................................................57
Hình 5. 9: Nhập giá trị nhiệt độ mơ phỏng ...........................................................57
Hình 5. 10: Chương trình đếm tham số mơ phỏng quạt quay ..............................58
Hình 5. 11: Chương trình mơ phỏng ảnh cột khói 2 chuyển động .......................58
Hình 5. 12: Chia nhiệt độ setpoint cho nhiệt độ mô phỏng ..................................59
Hình 5. 13: Chương trình mơ phỏng chạy Sleep Mode ........................................59
Hình 5. 14: Địa chỉ và tham số cài đặt thơng số động cơ .....................................62

Hình 5. 15: Bảng địa chỉ và tham số cài đặt chức năng Mosbus ..........................62
Hình 5. 16: Cấu hình phần cứng PLC...................................................................63
Hình 5. 17: Khối khai báo.....................................................................................63
Hình 5. 18: Chương trình chạy dừng Manual Mode ............................................64
Hình 5. 19: Hướng dẫn chuyển đổi địa chỉ truyền thông .....................................64
Hình 5. 20: Dịa chỉ và tham số truyền thơng chạy dừng động cơ ........................65
Hình 5. 21: Khối truyền tốc độ .............................................................................65
Hình 5. 22: Chương trình tốc độ DSELite ............................................................66
Hình 5. 23: Địa chỉ truyền thơng INPUT A .........................................................66
Hình 5. 24: Khối hoạt động biến tấn ....................................................................66
Hình 5. 25: Địa chỉ truyền thơng chân Remote Setpoint ......................................67
Hình 5. 26: khối tốn nhân tần số với 200 ............................................................67
Hình 5. 27: Chương trình nút nhấn chuyển Auto Mode .......................................68
Hình 5. 28: Khối PID trên phần mềm DSELite ....................................................68
Hình 5. 29: Địa chỉ truyền thơng chân Enable PID ..............................................69
Hình 5. 30: Chương trình truyền tham số kích hoạt PID cho biến tần .................69
Hình 5. 31: Chương trình đầu ra khối PID ...........................................................69
Hình 5. 32: Sơ đồ hoạt động khối PID .................................................................70
Hình 5. 33: Địa chỉ truyền thơng P, I, D ...............................................................70
Hình 5. 34: Khối truyền tham số P .......................................................................71

xiii


Hình 5. 35: Khối truyền tham số I ........................................................................71
Hình 5. 36: Khối truyền tham số D ......................................................................72
Hình 5. 37: Chương trình đọc SetPoint và Feedback cho khối PID .....................72
Hình 5. 38: Khối đọc nhiệt độ từ biến tần về plc..................................................73
Hình 5. 39: Địa chỉ truyền thông đọc analog vào biến tần ...................................74
Hình 5. 40: Hướng dẫn chuyển đổi địa chỉ truyền thơng cho plc .........................74

Hình 5. 41: Chương trình đọc tần số chạy động cơ quạt ......................................75
Hình 5. 42: Địa chỉ truyền thơng đọc tần số .........................................................75
Hình 5. 43: Chương trình thời gian delay cho Sleep Mode ..................................76
Hình 5. 44: Move giá trị dừng động cơ chuyển sang Sleep Mode .......................76
Hình 5. 45: Chương trình nút nhấn Fault Reset....................................................77
Hình 5. 46: Địa chỉ truyền thơng kích hoạt reset lỗi.............................................77
Hình 5. 47: Tổng quan giao diện HMI .................................................................78
Hình 5. 48: Tạo WinCC RT Advanced ................................................................78
Hình 5. 49: Thêm card IE general (PROFINET)..................................................79
Hình 5. 50: Thay đổi địa chỉ IP WinCC ...............................................................79
Hình 5. 51: Kết nối PN/IE ....................................................................................80
Hình 5. 52: Tạo màn hình lập trình HMI bằng WinCC ........................................80
Hình 5. 53: Tạo nút nhấn điều khiển và đèn giám sát trên HMI ..........................81
Hình 5. 54: Cài đặt sự kiện nhấn nhả cho nút Start, Stop, Automation ...............81
Hình 5. 55: Cài đặt màu sắc trặng thái cho nút nhấn ............................................81
Hình 5. 56: Cài đặt màu sắc trặng thái cho đèn báo .............................................82
Hình 5. 57: Tạo thanh ghi tham số và giám sát cho Auto Mode ..........................82
Hình 5. 58: Địa chỉ giới hạn % đầu ra PIDoutput của khối PID ..........................83
Hình 5. 59: Địa chỉ truyền thơng đọc giá trị PIDoutput .......................................83
Hình 5. 60: Chương trình chuyển đổi % PIDoutput về tần số để giám sát ..........83
Hình 5. 61: Biểu đồ giám sát Setpoint, Feedback, PIDoutput ..............................84
Hình 5. 62: Cài đặt địa chỉ và màu cho biểu đồ giám sát Auto Mode ..................84
Hình 5. 63: Bảng giám sát tốc độ, nhiệt độ, điện năng tiêu thụ ...........................85

xiv


Hình 5. 64: Địa chỉ truyền thơng đọc dịng điện output .......................................85
Hình 5. 65: khối truyền thơng đọc điện năng tiêu thụ ..........................................85
Hình 5. 66: Chương trình tính điện năng tiêu thụ trung bình ...............................86

Hình 5. 67: Giám sát sự cố trên Scada..................................................................86
Hình 5. 68: Chương trình truyền thơng đọc giá trị lỗi về plc ...............................87
Hình 5. 69: Bảng địa chỉ truyền thơng và tham số lỗi ..........................................87
Hình 5. 70: Danh sách hiển thị các lỗi ..................................................................88
Hình 5. 71: Giám sát ngày giờ thời gian hoạt động ..............................................88
Hình 5. 72: Bảng các biến thời gian thực .............................................................89
Hình 5. 73: Khối đọc thời gian thực .....................................................................89
Hình 5. 74: Chương trình đếm số giây hoạt động ................................................90
Hình 5. 75: Chương trình đếm số giờ hoạt động ..................................................90
Hình 5. 76: Chương trình reset thời gian sang ngày mới .....................................90
Hình 5. 77: Chạy thử trên thiết bị điều khiển thật ................................................91
Hình 5. 78: Chạy thử Manual Mode trên thiết bị điều khiển thật.........................91
Hình 5. 79: Chạy thử AutoMode trên thiết bị điều khiển thật ..............................92
Hình 5. 80: Chạy thử chức năng giám sát lỗi trên thiết bị điều khiển thật ...........92
Hình 5. 81: Chạy chương trình mơ phỏng bằng PLCSIM ....................................93
Hình 5. 82: Chạy thử mơ hình mơ phỏng bằng PLCSIM .....................................93
Hình 5. 83: Mô phỏng trước và sau khi bật động cơ bơm nước ...........................94

xv


LỜI MỞ ĐẦU

1.Tính cấp thiết của đề tài.
Do nhu cầu sản xuất ngày càng tăng dẫn đến việc năng suất cần được cải thiện, hệ
thống máy móc vận hành thường xuyên với cường độ liên tục gây nên hiện tượng toả
nhiệt sẽ làm giảm tuổi thọ máy móc sản xuất kéo theo là giảm năng suất làm việc.
2.Tình hình nghiên cứu.
Thế giới đang quan tâm đến vấn đề môi trường, nóng lên tồn cầu. Từ đó ta quan
tâm đến việc sử dụng năng lượng một cách tiết kiệm và hiệu quả.

3.Mục đích nghiên cứu.
Nhằm đưa ra giải pháp để tiết kiệm chi phí, năng lượng và giúp cho việc giám sát,
báo cáo, thống kê rõ ràng và dễ dàng hơn.
4.Nhiệm vụ nghiên cứu.
4.1.Tìm hiểu thực tế:
✓ Tóm tắt các vấn dề kỹ thuật, kinh tế, vận hành chính trong hệ thống tháp giải
nhiệt.
✓ Tóm tắt giải pháp khơng sử dụng với giải pháp sử dụng biến tần điều khiển
quạt dùng cho việc điều khiển nhiệt độ tháp giải nhiệt.
✓ So sánh, đánh giá ưu điểm, nhược điểm về tiêu thụ điện năng của hai giải pháp
trên.
4.2.Đề xuất giải pháp sử dụng trong đồ án tốt nghiệp.
✓ Mơ tả cấu hình của giải pháp lựa chọn, các thiết bị chính giải pháp lựa chọn.
✓ Mô tả các chức năng điều khiển, bảo vệ, giám sát, report.
4.3.Thiết kế và thi công mô hình hệ thống điều khiển nhiệt độ tháp giải nhiệt,
sử dụng biến tần, PLC, Scada.

1


▪ Cấu hình tối thiểu:
✓ Hệ thống mơ phỏng tháp giải nhiệt gồm bồn, đường ống, tháp giải nhiệt.
✓ Một quạt làm máy điều khiển bằng biến tần chế độ PID, 1 bơm.
✓ Cảm biến nhiệt độ nước, relay mức nước bồn, tủ điều khiển, PLC, Scada.
▪ Tính năng hoạt động.
✓ Chế độ chạy tự động: Điều khiển tự động quạt bảo đảm ổn định nhiệt độ
nước cấp.
✓ Các chế độ chạy máy manual, chạy thử hệ thống.
✓ Các tính năng bảo vệ: Bơm, động cơ, biến tần, sự cố nguồn điện, nguồn
nước.

✓ Quản lý, giám sát hoạt động, cài đặt, chỉnh định thông số hệ thống thông
qua Scada, giám sát thơng số hoạt động chính như trạng thái, điện áp, tốc
độ, công suất tiêu thụ biến tần, sự cố...
✓ Report: Lập báo cáo hàng tháng trên Scada về số giờ chạy hàng ngày, công
suất tiêu thụ điện, điện năng tiêu thụ, tổng số sự cố.
5.Phương pháp nghiên cứu.
• Tham khảo tài liệu trên internet và hướng dẫn trên youtube về cách lập trình
siemens.
• Sử dụng phần mềm TIA PortalV15 để lập trình PLC Siemens S7_1200.
• Phần mềm SCADA WinCC để giám sát.
• Phần mềm DSE Lite lập trình cho biến tấn AC10.
6.Các kết quả đạt được của đề tài.
✓ Vận hành hệ thống một cách tự dộng, chạy được 2 chế độ: Auto và Manual.
✓ Giám sát và điều chỉnh được hầu hết các trạng thái hoạt động: nhiệt độ
nước, điện áp, tốc độ, công suất tiêu thụ biến tần, sự cố….
✓ Giảm mức độ tiêu thụ điện của động cơ, giúp tiết kiệm điện hơn
✓ Có hệ thống bảo vệ sự cố nguồn điện, nguồn nước, báo tràn báo cạn.

2


7.Kết cấu của đồ án tốt nghiệp.
Gồm 6 chương:
Chương 1: Giới thiệu đề tài
• Tóm tắt và tổng hợp các đặc tính kỹ thuật, nguyên lý hoạt động của tháp
giải nhiệt.
• Những nhiệm vụ cần thực hiện trong đề tại.
Chương 2: Tổng quan giải pháp
• Nêu giải pháp khơng sử dụng với giải pháp sử dụng biến tần điều khiển quạt
dùng cho việc điều khiển nhiệt độ tháp giải nhiệt.

• So sánh đánh giá những ưu điểm, nhược điểm về tiêu thụ điện năng của hai
giải pháp.
Chương 3: Phương pháp giải quyết
• Mơ tả cấu hình và ngun lý hoạt động của phương án lựa chọn, nêu lý do
tại sao chọn phương án này.
• Giải thích ngun lý hoạt động của Manual Mode và Auto Mode.
• Mơ tả các chức năng điều khiển, bảo vệ, giám sát của hệ thống.
Chương 4: Thiết kế thí nghiệm, mơ hình
• Thiết kế bản vẽ điện, vẽ lưu đồ thuật tốn.
• Tính tốn chọn các thiết bị cơ khí và thiết bị điều khiển.
Chương 5: Thi cơng thí nghiệm, mơ hình
• Thiết kế hệ thống thấp giải nhiệt và chương trình mơ phỏng.
• Viết phần mềm điều khiển và giám sát hệ thống.
• Chạy thử với các thiết bị điều khiển thật và chỉnh sửa.
• Chạy thử với mơ hình mơ phỏng.

3


Chương 6: Đánh giả kết quả, kết luận
• Những kết quả đạt được của đồ án tốt nghiệp, những đóng góp mang tính
cải tiến , tính mới.

4


Chương 1

GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
1.1.TỔNG QUAN VỀ ĐỐI TƯỢNG CÔNG NGHỆ.

1.1.1.Sơ lượt về hệ thống tháp giải nhiệt.

Hình 1. 1: Cấu tạo tháp giải nhiệt
Tháp giải nhiệt là một thiết bị được sử dụng giảm nhiệt độ của dòng nước để sử
dụng lại bằng cách trích nhiệt từ nước và thải ra khí quyển. Tháp giải nhiệt tận dụng
sự bay hơi nhờ đó nước được bay hơi vào khơng khí và thải khí quyển. Kết quả là
phần nước cịn lại được làm mát đáng kể. Tháp giải nhiệt có thể làm giảm nhiệt độ
của nước thấp hơn so với các thiết bị chỉ sử dụng khơng khí để loại bỏ nhiệt. Và do
đó sử dụng tháp giải nhiệt mang lại hiệu quả cao hơn về mặt chi phí.

5


1.1.2.Vai trò của hệ thống tháp giải nhiệt.
Hiện nay, những chiếc tháp giải nhiệt mang trong mình nhiều ưu điểm nên được
sử dụng ngày càng phổ biến.
Tháp giải nhiệt cho khả năng đảm bảo hiệu suất ổn định cho quá trình vận hành
của máy móc. Tại các khu cơng nghiệp, hệ thống máy móc vận hành thường xuyên
với cường độ liên tục. Chính vì vậy mà nhiệt độ cao ở máy móc là khơng thể tránh
khỏi.
Nếu tình trạng đó thường xuyên sẽ khiến cho dầu máy nhanh bị biến chất, độ ma
sát giữa các chi tiết tăng cao,... máy móc vì vậy mà dễ hỏng hóc, q trình vận hành,
sản xuất bị gián đoạn. Do đó một chiếc tháp làm mát là vô cùng quan trọng cho khả
năng đám bảo chất lượng, hiệu suất quá trình vận hành.

Hình 1. 2: Sơ đồ hệ thống giải nhiệt dầu cho máy CNC
Tháp cịn góp phần nâng cao tuổi thọ của hệ thống máy móc, hạn chế sự cố từ đó
góp phần tiết kiệm chi phí cho việc sửa chữa, bảo trì máy.
Một số chức năng cụ thể của tháp giải nhiệt trong một số ngành nghề cụ thể như
sau:


6


• Ngành điện lạnh: tháp giải nhiệt được sử dụng cho hệ thống làm lạnh nước
nhằm phục vụ nhu cầu của hệ thống điều hịa khơng khí, sản xuất nước đá
hoặc đơng lạnh,…
• Ngành nhựa: cho khả năng đảm bảo quá trình vận hành của máy ép nhựa,
quá trình sản xuất bao bì,…
• Giải nhiệt cho các lị phản ứng của ngành cơng nghiệp hóa chất.
• Làm nguội phơi thép, nhơm trong ngành luyện kim.
• Làm mát máy phát điện, động cơ trong các nhà máy điện.
• Hỗ trợ chế biến, bảo quản, cấp đông cho công nghiệp chế biến thủy hải sản.
1.1.2.1.Hệ thống máy ép đùn nhựa.

Hình 1. 3: Hệ thống máy ép đùn nhựa

7


Mơ hình hoạt động như sau:
• Bơm hút nước từ bồn nước lạnh, bơm vào bình bay hơi chiller.
• Nước đầu ra bình bay hơi chiller chạy tuần hồn vào bồn nước lạnh thành
một chu kì nước lạnh kín.
• Bơm hút nước từ bồn nước đã được làm lạnh (vì chiller chạy làm lạnh nước
khoảng 15 phút), sau đó bơm vào khn máy ép nhựa.
• Nước đầu ra từ khn máy ép nhựa sẻ làm lạnh khn và tuần hồn trở lại
bồn nước lạnh.
• Và vịng tuần hồn cịn lại hút nước từ tháp giải nhiệt, bơm vào bình ngưng
chiller. Đầu ra tuần hoàn lại tháp giải nhiệt.

1.1.3.Phương pháp làm giảm nhiệt độ của tháp giải nhiệt.
1.1.3.1.Truyền nhiệt.
Làm tăng diện tích tiếp xúc của nước khi chảy trên tấm giải nhiệt để giảm nhiệt độ
nước.
1.1.3.2.Bay hơi.
Sự bay hơi chiếm phần lớn và quan trọng nhất trong tồn bộ q trình truyền nhiệt.
Nước bay hơi sẽ được giữ lại một phần ở tấm giải nhiệt.
Hiệu quả của quá trình bay hơi phụ thuộc vào:
• Độ ẩm tương đối.
• Nhiệt độ, tốc độ gió.
• Thiết kế của tháp.
• Ơ nhiễm nước.
• Các yếu tố bên ngồi.
Hình 1. 4: Q trình bay hơi

8


1.1.4.Phân loại tháp giải nhiệt.
Trên thị trường hiện nay có rất nhiều các loại tháp giải nhiệt khác nhau, dựa vào
những tiêu chí khác nhau mà chúng ta có thể chia thành nhiều loại như sau:
1.1.4.1.Theo công suất.
Dựa vào công suất, khả năng làm mát của thép mà chúng ta có thể chia thành 2
loại:
• Tháp giải nhiệt mini: Đây là những loại tháp nhỏ có khả năng làm mát chỉ
khoảng 5 RT, 10RT, 20RT,… (RT – tấn lạnh). Những model này có kích
thước nhỏ phù hợp cho những khu cơng nghiệp có quy mơ nhỏ.
• Tháp giải nhiệt cơng nghiệp: Những model này có khả năng làm lạnh lên
tới vài trăm tấn lạnh thậm chí có những model lên đến 1000RT. Nhờ đó mà
những model này được sử dụng tại những khu cơng nghiệp có quy mơ lớn

với hệ thống máy móc lớn.
1.1.4.2.Theo hình dáng thiết kế.
Dựa vào hình dáng thiết kế mà những chiếc tháp giải nhiệt sẽ được phân chia thành
2 loại khác nhau:

Hình 1. 5: Tháp giải nhiệt vng và trịn

9