Lưu Hoàng Minh Trang|1 LỜI MỞ ĐẦU Trong cuộc sống của chúng ta cũng như một hệ thống nhà xưởng, các nhà ga, các khu vực bảo trì,…luôn tồn tại những khu vực dễ cháy, nên việc lắp đặt hệ
Trang 1BÁO CÁO TIỂU LUẬN
HỌC PHẦN: ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ
THỐNG GIAO THÔNG
Đề tài: Điều khiển và giám sát hệ thống báo cháy
sử dụng mạng truyền thông AS-i
Giảng viên hướng dẫn: TS LƯU HOÀNG MINH Nhóm thực hiện: 01
TP Hồ Chí Minh, 2022
Trang 2MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG 2
1.1 Đầu báo khói quang địa chỉ SIGA – PS 2
1.2 Nút ấn báo cháy trực tiếp SIGA – 271 3
1.2.1 Cấu tạo, chức năng và nhiệm vụ 3
1.2.2 Nguyên lý hoạt động 4
1.3 Chuông đèn báo cháy 4
1.3.1 Chuông báo cháy 323D – 10AW 4
1.3.2 Đèn báo cháy 5
1.3.3 Chuông đèn báo cháy kết hợp G1-HDVM 6
1.4 Truyền thông AS - Interface 8
1.4.1 PLC S7 – 1200 9
1.4.2 Master CM 1243 – 2 10
1.4.3 Salve 3RK1400-1BQ00-0AA3 10
1.4.4 Cáp truyền mạng AS – Interface 11
CHƯƠNG 2 CẤU TRÚC VẬN HÀNH HỆ THỐNG 13
2.1 Sơ đồ ghép nối phần cứng của hệ thống 13
2.2 Lưu đồ thuật toán 14
2.3 Lưu đồ Grafect của hệ thống 15
2.3.1 Grafect I 15
2.3.2 Grafect II 16
2.4 Các biến đầu ra 16
2.5 Nguyên lý hoạt động của hệ thống 17
KẾT LUẬN 18
PHỤ LỤC 19
TÀI LIỆU THAM KHẢO 22
Trang 3DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Đầu báo khói quang địa chỉ SIGA – PS 2
Hình 1.2 Sơ đồ cấu tạo nút ấn báo cháy trực tiếp 3
Hình 1.3 Nút ấn báo cháy trực tiếp 4
Hình 1.4 Chuông báo cháy 323D – 10AW 5
Hình 1.5 Đèn báo cháy 6
Hình 1.6 Biển báo lối thoát hiểm 6
Hình 1.7 Sơ đồ đấu nối hệ thống chuông đèn 7
Hình 1.8 Chuông đèn báo cháy kết hợp G1-HDVM 7
Hình 1.9 Sơ đồ kết nối mạng AS – Interface 8
Hình 1.10 Các dòng PLC S7 – 1200 9
Hình 1.11 CPU 1214C DC/DC/DC 9
Hình 1.12 Module truyền thông CM 1243 – 2 Master(3RK7243-2AA30-0XB0) 10
Hình 1.13 Salve 3RK1400-1BQ00-0AA3 11
Hình 1.14 Cáp truyền AS-i (3RX9012-0AA00) 12
Hình 2.1 Sơ đồ ghép nối hệ thống 13
Hình 2.2 Lưu đồ thuật toán của hệ thống 14
Hình 2.3 Lưu đồ Grafect I của hệ thống 15
Hình 2.4 Lưu đồ Grafect II của hệ thống 16
Trang 4DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật đầu báo cháy khói quang địa chỉ SIGA – PS 2
Bảng 1.2 Thông số kỹ thuật nút ấn báo cháy trực tiếp SIGI – 271 4
Bảng 1.3 Thông số kỹ thuật chuông báo cháy 323D – 10AW 5
Bảng 1.4 Thông số kỹ thuật chuông đèn báo cháy kết hợp G1 – HDVM 7
Bảng 1.5 Thông số kỹ thuật 3RK7243-2AA30-0XB0 10
Bảng 1.6 Thông số kỹ thuật 3RK1400-1BQ00-0AA3 11
Trang 5GVHD: TS Lưu Hoàng Minh Trang|1
LỜI MỞ ĐẦU
Trong cuộc sống của chúng ta cũng như một hệ thống nhà xưởng, các nhà ga, các khu vực bảo trì,…luôn tồn tại những khu vực dễ cháy, nên việc lắp đặt hệ thống báo cháy có tầm quan trọng rất lớn trong sinh hoạt cũng như trong sản xuất Nó giúp chúng
ta phát hiện nhanh chóng và chữa cháy kịp thời kỳ đầu của vụ cháy đem lại sự an toàn
và chủ động cho tính mạng và tài sản của nhân dân, nhà máy, xưởng sản xuất, nhà ga,
Ngày nay, việc phòng cháy chữa cháy đang trở thành mối quan tâm hàng đầu của nước ta cũng như là nhiều nước trên thế giới Nó trở thành nghĩa vụ của mỗi người dân Trên các phương tiện thông tin đại chúng luôn tuyên truyền giáo dục cho mỗi người dân ý thức phòng cháy chữa cháy, nhằm mục đích hạn chế những vụ cháy đáng tiếc xảy ra
Cùng với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kĩ thuật thì hệ thống báo cháy
tự động cũng từng bước được tự động hóa, nó giúp chúng ta phát hiện kịp thời về các
vụ cháy, có thông tin sớm nhất dể báo cho cơ quan chức năng kịp thời xử lý
Xuất phát từ những ý tưởng trên, chúng em đã chọn đề tài “Điều khiển và giám sát hệ thống báo cháy sử dụng mạng AS-i”cho báo cáo đồ án môn học Do thời gian, kiến thức và sự hiểu biết còn hạn chế nên chắc chắn trong quá trình làm chúng em còn nhiều thiếu sót, nên mong quý thầy cô chân thành góp ý
Trang 6GVHD: TS Lưu Hoàng Minh Trang|2
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG
1.1 Đầu báo khói quang địa chỉ SIGA – PS
Đầu báo khói quang địa chỉ SIGA-PS được sản xuất và kiểm nghiệm theo tiêu chuẩn quốc tế ISO 9001 với các tính năng:
− Hoạt động dựa trên vi xử lý thông minh
− Tự động cập nhật địa chỉ khi có thay mới
− Đầu cảm biến thông minh loại trừ tối đa các trường hợp báo cháy giả
− Có tới 20 mức tiền cảnh báo
− Khả năng tự động nhận biết tình trạng: độ bẩn, độ nhậy
− Không cần lập trình lại khi thay thế, bảo trì
Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật đầu báo cháy khói quang địa chỉ SIGA – PS
Alarm: 45 micro Ampe
Hình 1.1 Đầu báo khói quang địa chỉ SIGA – PS
Trang 7GVHD: TS Lưu Hoàng Minh Trang|3
1.2 Nút ấn báo cháy trực tiếp SIGA – 271
1.2.1 Cấu tạo, chức năng và nhiệm vụ
Hình 1.2 Sơ đồ cấu tạo nút ấn báo cháy trực tiếp
Nút ấn báo cháy trực tiếp là thiết bị được dùng để truyền tín hiệu cảnh báo về tủ trung tâm bằng lệnh điều khiển trực tiếp của con người trong trường hợp khẩn cấp hoặc trường hợp các đầu báo cháy tại khu vực bị vô hiệu hóa Thiết bị này cho phép người sử dụng chủ động truyền thông tin báo cháy bằng cách nhấn hoặc kéo vào công tắc khẩn, báo động khẩn cấp cho mọi người đang hiện diện trong khu vực đó được biết
để có biện pháp xử lý hỏa hoạn và di chuyển ra khỏi khu vực nguy hiểm bằng các lối thoát hiểm Gồm có các loại công tắc khẩn như sau:
− Nút ấn dạng ấn kính vỡ (break glass)
− Nút ấn dạng giật công tắc (pull station)
− Nút ấn dạng ấn và giữ ( push & hold )
Nút ấn báo cháy trực tiếp được lắp đặt tại các vị trí dễ quan sát như: Hành lang, cửa lối vào thang máy, thang bộ…
Trang 8GVHD: TS Lưu Hoàng Minh Trang|4
Hình 1.3 Nút ấn báo cháy trực tiếp
1.2.2 Nguyên lý hoạt động
Khi phát hiện đám cháy, con người tác động bằng cách nhấn vào nút ấn ( là một công tắc ON – OFF ), một tín hiệu ngắn mạch mức cao nhất sẽ được tủ truyền về tủ trung tâm và từ đó phát tín hiệu cảnh báo
Bảng 1.2 Thông số kỹ thuật nút ấn báo cháy trực tiếp SIGI – 271
1.3 Chuông đèn báo cháy
1.3.1 Chuông báo cháy 323D – 10AW
Chuông báo cháy được lắp đặt tại phòng bảo vệ, các phòng có nhân viên trực ban, hành lang, cầu thang hoặc những nơi đông người qua lại nhằm thông báo cho những người xung quanh có thể biết được sự cố đang xảy ra để có phương án xử lý Khi xảy ra sự cố hỏa hoạn, chuông báo động sẽ phát tín hiệu báo động giúp cho nhân viên bảo vệ nhận biết và thông qua thiết bị theo dõi sự cố hỏa hoạn (bảng hiển thị phụ) sẽ biết khu vực nào xảy ra hỏa hoạn, từ đó thông báo kịp thời đến các nhân viên
có trách nhiệm phòng cháy chữa cháy khắc phục sự cố hoặc có biện pháp xử lý thích hợp
Hệ thống chuông báo cháy phải được trang bị ở tất cả các khu vực, mức cường
độ âm thiết kế phải đủ lớn và có tính chất cảnh báo liên tục Chuông báo cháy 323D – 10AW được thiết kế để dùng trong các phòng nhỏ và vừa, nơi có ít tạp âm Vỏ hộp
Trang 9GVHD: TS Lưu Hoàng Minh Trang|5
nhựa ABS trắng, gắn trực tiếp với bề mặt nơi sử dụng Có 4 kiểu chuông khác nhau với 2 mức cường độ âm Mạch điện tử được bọc bảo vệ dòng điện tiêu thụ nhỏ
Bảng 1.3 Thông số kỹ thuật chuông báo cháy 323D – 10AW
Độ ẩm cho phép (tuân theo T/c DIN 40040): 0-100%
Hình 1.4 Chuông báo cháy 323D – 10AW
1.3.2 Đèn báo cháy
Có công dụng phát tín hiệu báo động, mỗi loại đèn có chức năng khác nhau và được lắp đặt ở tại các vị trí thích hợp để phát huy tối đa tính năng của thiết bị này Gồm có các loại đèn:
− Đèn báo cháy ( Corridor Lamp)
Được đặt bên trên công tắc khẩn của mỗi tầng Đèn báo cháy sẽ sáng lên mỗi khi công tắc khẩn hoạt động, đồng thời đây cũng là đèn báo khẩn cấp cho những người
Trang 10GVHD: TS Lưu Hoàng Minh Trang|6
hiện diện trong nhà ga được biết Điều này có ý nghĩa quan trọng, vì trong lúc bối rối
do sự cố cháy, thì người sử dụng cần phân biệt rõ ràng công tác khẩn nào còn hiệu lực được kích hoạt máy bơm chữa cháy
Hình 1.5 Đèn báo cháy
− Đèn chỉ lối thoát hiểm (Exit Light)
Được đặt gần các cầu thang của mỗi tầng lầu, để chỉ lối thoát hiểm trong trường hợp có cháy Tự động chiếu sáng trong trường hợp mất nguồn điện lưới
Hình 1.6 Biển báo lối thoát hiểm
1.3.3 Chuông đèn báo cháy kết hợp G1-HDVM
− Tích hợp cả chuông và đèn báo cháy thiết bị
− Ánh sáng được tăng cường
− Các vân vỏ đèn làm ánh sáng được khuyếch tán đi xa
− Tiện lợi trong môi trường nhiều tạp âm, tín hiệu flash rõ ràng
Trang 11GVHD: TS Lưu Hoàng Minh Trang|7
− Để nhận dạng các tòa nhà, các lối ra vào giúp thoát hiểm trong trường hợp khẩn cấp
− Có thể dùng trong nhà hoặc ngoài nhà
− Vỏ đèn dùng bằng vật liệu poly cacbonat
− Có thể kiểm tra dây nhờ việc thay đổi cực của nguồn điện
Bảng 1.4 Thông số kỹ thuật chuông đèn báo cháy kết hợp G1 – HDVM
Hình 1.7 Sơ đồ đấu nối hệ thống chuông đèn
Hình 1.8 Chuông đèn báo cháy kết hợp G1-HDVM
Trang 12GVHD: TS Lưu Hoàng Minh Trang|8
1.4 Truyền thông AS - Interface
Giao tiếp ASI( Actuator Sensor Interface) hay giao tiếp actuator/sensor là kết quả phát triển hợp tác của 11 hãng sãn xuất các thiết bị cảm biến và cơ cấu chấp hành có tên tuổi trong công nghiệp, trong đó có Siemens, Festo KG, Pepperl & Fuchs GmbH Như tên gọi của nó một phần kết nối các thiết bị cảm biến và chấp hành số với cấp điều khiển Từ một thực tế là hơn 80% cảm biến và cơ cấu chấp hành trong một hệ thống máy móc làm việc Logic, cho nên viêc kết nối mạng chúng trước phải đáp ứng được yêu cầu về đánh giá thành thấp như lắp đặt, vận hành và bảo dưỡng đơn giản Vì thế, các tính năng kỹ thuật được đặt ra là:
− Khả năng đồng tải nguồn, tức là dữ liệu và dòng nuôi cho toàn bộ các cảm biến và một phần lớn các cơ cấu chấp hành được truyền tải trên cùng một cáp hai dây
− Phương pháp truyền phải thật bền vững trong môi trường công nghiệp nhưng không đòi hỏi cao về chất lượng đường truyền
− Cho phép thực hiện cấu trúc mạng đường truyền thẳng cũng như hình cây
− Các thành phần giao diện mạng có thể thực hiện với giá cả rất thấp
− Các bộ nối phải nhỏ gọn, đơn giản và giá cả hợp lý
Với các hệ thống bus đã có, các yêu cầu trên chưa được đáp ứng một cách thỏa đáng Đó chính là động lực cho việc kết hợp tác phát triển hệ bus mới AS-i Thế mạnh của AS-i là đơn giản trong thiết kế, lắp đặt và bảo dưỡng cũng như giá thành thấp, nhờ một phương pháp truyền thông đặc biệt cũng như một kỹ thuật điện cơ mới
Hình 1.9 Sơ đồ kết nối mạng AS – Interface
Trang 13GVHD: TS Lưu Hoàng Minh Trang|9
1.4.1 PLC S7 – 1200
Bộ điều khiển logic khả trình ( PLC) S7-1200 mang lại tính linh hoạt và sức mạnh để điều khiển nhiều thiết bị đa dạng hỗ trợ các yêu cầu về điều khiển tự động Sự kết hợp giữa thiết kế thu gọn, cấu hình linh hoạt và tập lệnh mạnh mẽ đã khiến cho S7-
1200 trở thành một giải pháp hoàn hảo dành cho việc điều khiển nhiều ứng dụng đa dạng khác nhau
Hình 1.10 Các dòng PLC S7 – 1200
Kết hợp một bộ vi xử lý, một bộ nguồn tích hợp, các mạch ngõ vào và mạch ngõ
ra trong một kết cấu thu gọn, CPU trong S7-1200 đã tạo ra một PLC mạnh mẽ Sau khi người dùng tải xuống một chương trình, CPU sẽ chứa mạch logic được yêu cầu để giám sát và điều khiển các thiết bị nằm trong ứng dụng CPU giám sát các ngõ vào và làm thay đổi ngõ ra theo logic của chương trình người dùng, có thể bao gồm các hoạt động như logic Boolean, việc đếm, định thì, các phép toán phức hợp và việc truyền thông với các thiết bị thông minh khác
Hình 1.11 CPU 1214C DC/DC/DC
Trang 14GVHD: TS Lưu Hoàng Minh Trang|10
1.4.2 Master CM 1243 – 2
CM 1243 – 2 là mô đun mở rộng truyền thông cho PLC S7-1200 được hãng SIEMENS sản xuất và phát triển với thương hiệu SIMATIC thuộc dòng S7-1200 Module mở rộng truyền thông SIMATIC S7-1200 CM 1243-2 AS-i Master (3RK7243-2AA30-0XB0)
Bảng 1.5 Thông số kỹ thuật 3RK7243-2AA30-0XB0
Trang 15GVHD: TS Lưu Hoàng Minh Trang|11
Bảng 1.6 Thông số kỹ thuật 3RK1400-1BQ00-0AA3
Dòng điện ngõ ra :Max 200mA/1 output
Trang 16GVHD: TS Lưu Hoàng Minh Trang|12
Mỗi thiết bị tớ nhận 4 bit và truyền 4 bit dữ liệu, do đó mạng AS-i nhận và truyền đến 248 cảm biến/ chấp hành nhị phân( theo tiêu chuẩn V2.1 nối đến 62 trạm tớ) Vận tốc truyền 167kb/s với thời gian truy cập khoảng 5ms
Hình 1.14 Cáp truyền AS-i (3RX9012-0AA00)
Trang 17GVHD: TS Lưu Hoàng Minh Trang|13
CHƯƠNG 2 CẤU TRÚC VẬN HÀNH HỆ THỐNG
2.1 Sơ đồ ghép nối phần cứng của hệ thống
Hình 2.1 Sơ đồ ghép nối hệ thống
Trang 18GVHD: TS Lưu Hoàng Minh Trang|14
2.2 Lưu đồ thuật toán
Hình 2.2 Lưu đồ thuật toán của hệ thống
Trang 19GVHD: TS Lưu Hoàng Minh Trang|15
2.3 Lưu đồ Grafect của hệ thống
2.3.1 Grafect I
Hình 2.3 Lưu đồ Grafect I của hệ thống
Trang 20GVHD: TS Lưu Hoàng Minh Trang|16
S = Den, S = Coi bao, S = Motor
Trang 21GVHD: TS Lưu Hoàng Minh Trang|17
2.5 Nguyên lý hoạt động của hệ thống
Khi có các hiện tượng gây ra cháy, cảm biến 1(Sen1) được tác động hoặc ta nhấn nút báo cháy khi đó, đèn báo cháy và đèn thoát hiểm sáng Sau khoảng 5 giây nếu không có cháy thì đèn báo cháy và đèn thoát hiểm tắt Ngược lại, nếu xảy ra cháy thì cảm biến 2(Sen2) được tác động khi đó, còi báo cháy hú lên Sau 5 giây bơm hoạt động phun nước chữa cháy Sau khi đám cháy được dập tắt ta nhấn nút Stop để reset lại hệ thống
Trang 22GVHD: TS Lưu Hoàng Minh Trang|18
Đề tài đã giải quyết được vấn đề thiết kế hệ thống báo cháy tự động cho các nhà
ga, xưởng sản xuất, xưởng bảo trì,… đáp ứng đầy đủ yêu cầu, tiêu chuẩn Bao gồm các công việc: thiết kế hệ thống các thiết bị phần cứng và thiết kế phần mềm điều khiển hoạt động cho hệ thống Qua môn học chúng em đã tích lũy được cho mình khá nhiều kiến thức Từ đó chúng em có những cơ sở để nghiên cứu và phát triển ý tưởng
Cuối cùng, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới Thầy Lưu Hoàng Minh, thầy đã hướng dẫn, góp ý tưởng,… Để chúng em có thể hoàn thành được đề tài
Trang 23GVHD: TS Lưu Hoàng Minh Trang|19
PHỤ LỤC
Trang 24GVHD: TS Lưu Hoàng Minh Trang|20
Trang 25GVHD: TS Lưu Hoàng Minh Trang|21
Trang 26GVHD: TS Lưu Hoàng Minh Trang|22
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] “ Lưu Hoàng Minh - Configuration of Actuator and Sensor Interface Bus
Network using PLC”
http://dx.doi.org/10.7837/kosomes.2014.20.3.318
[2] “Hoàng Minh Sơn - Mạng truyền thông công nghiệp”- NXB Khoa học kỹ
thuật – 2006
[3] “Siemens - SIMATIC S7-1200, CM 1243-2 communication module
AS-Interface master according to AS-i specification V3.0 ”
