Thiết kế hệ thống BMS điều khiển bơm nước trong tòa nhà theo thời điểm thích hợp để tiết kiệm chi phí

1
Chương 1: MỞ ĐẦU
1.1. Đ
ặt vấn đề
Ở Việt Nam, những năm gần đây cũng không khó để nhận ra những đóng
góp c
ủa các hệ thống tự động trong các công trình công nghiệp và dân dụng. Những
khái ni
ệm về quản lý tòa nhà, tiết kiệm n
ăng lượng công trình, bảo vệ môi trường
…
không còn quá m
ới mẻ. Tuy nhiên, mức độ áp dụng các hệ thống này nói chung vẫn
có gi
ới hạn, ch
ưa thực sự sâu và rộng. Điều này sẽ thay đổi nhanh chóng trong
nh
ững năm tới đây, khi nhịp độ xây dựng những công trình hiện đại ngày càng cao,
khi nh
ững hệ thố
ng t
ự
động hóa tòa nhà ngày càng
phát tri
ển
và đ
ộ tin cậy lớn h
ơn,
lợi ích của việc áp dụng những hệ thống này ngày càng rõ nét.
Qu
ản lý

điện năng là chức năng tiêu biểu của bộ điều khiển DDC sử dụng bộ
vi x
ử lý. Trong hầu hết các tòa nhà có quy mô từ vừa
t
ới lớn, với chức năng điều
khi
ển tối
ưu
th
ực thi tại cấp
độ hệ thống
v
ới thông tin quản lý và truy cập ng
ư
ời sử
d
ụng do BMS chủ cung cấp.
Building Management System (BMS) th
ực hiện tốt các nhiệm vụ
điều khiển
v
ận hành hệ thống, là môi trường thu nhận
tín hi
ệu các thiết bị đầu cuối, quản lý
toàn b
ộ các thông số kỹ thuật thiết bị kết nối tới máy tính thông qua trao đổi thông
tin. BMS đi
ều khiển vận hành các thiết bị chấp hành của từng hệ thống kỹ thuật
khác nhau ho
ạt động theo yêu cầu của người quản lý,

đ
ảm bảo các yếu tố kỹ thuật
c
ũng như đáp ứng kịp thời các sự cố khẩn cấp xảy ra trong hệ thống kỹ thuật.
BMS th
ực hiện các chức năng như:
- Giám sát và ghi mức độ sử dụng điện năng.
- Th
ống kê
m
ức tiêu thụ điện năng
.
- Truy c
ập dữ liệu chiến l
ược quản lý điện n
ăng nh
ằm liên tục
điều chỉnh
theo nhu c
ầu.
- L
ịch
v
ận hành
toà nhà.
- Gi
ới hạn nh
i
ệt độ
c

ủa máy lạnh
đem l
ại mức độ thoải mái
.
Tùy theo t
ừng dự án cụ thể mà hệ thống BMS có thể quản lý nhiều hay ít h
ơn
so với hệ thống cơ bản.
2
Lợi ích của BMS
- Đơn gi
ản
hóa v
ận
hành: các th
ủ tục, các chức n
ăng có tính lặp đi lặp lại
đư
ợc chươn
g trình hóa
để vận hành tự động
- L
ập trình linh hoạt theo nhu cầu của từng tòa
nhà, t
ổ chức và yêu cầu mở
r
ộng.
- Đi
ều khiển
linh ho

ạt
d
ựa vào các dữ liệu
đầu vào
.
- Gi
ảm thời gian đào tạo cho nh
ân viên v
ận hành, do có các chỉ dẫn trực tiếp
.
trên màn hình c
ũng như
giao di
ện trực quan của tòa nhà
.
- Ph
ản ứng nhanh đối với các đòi
h
ỏi của khách hàng và các sự cố
.
- Qu
ản lý tập trung việc điề
u khi
ển và kiểm soát năng lượng
.
- Qu
ản lý tốt hơn các thiết b
ị trong tòa nhà, nhờ vào hệ thống dữ liệu l
ưu trữ,
chương tr

ình bảo trì bảo dưỡng và hệ thố
ng t
ự động báo cáo các cảnh báo
.
- Linh hoạt trong việc lập trình theo nhu cầu, kích thước, tổ chức và các yêu
c
ầu mở rộng
.
- C
ải tiến vận hành bằng việc tích hợp các
ph
ần mềm và phần cứng của
nhi
ều hệ thống
đ
ầu cuối
khác nhau như: báo cháy, an ninh, đi
ều khiển truy
nh
ập dữ
li
ệu hay
điều khiển
các thi
ết bị khác trong hệ thống.
- Nâng cao ho
ạt động nhờ tích hợp phần mềm và phần cứng của nhiều hệ
th
ống phụ nh
ư điều khiển s

ố trực tiếp (DDC – Direct Digital Control), h
ệ
thống báo cháy, an ninh, điều khiển truy nhập hoặc điều khiển chiếu sáng.
1.2. Tính c
ấp thiết của
đề tài
Lu
ận văn này đi sâu vào nghiên cứu các phương pháp vận hành tối ưu máy
bơm nư
ớc sinh hoạt dựa vào c
ơ cấu hoạ
t đ
ộng, thời
điểm vận hành và các dữ liệu
đ
ầu vào để đưa ra phương pháp vận hành hợp lý. Kết quả nghiên cứu này phải so
sánh v
ới chế
độ hoạt động bình thường và cho kết quả tiết kiệm chi phí tiền điện
th
ực sự trong các cao ốc hiện nay.
1.3. M
ục tiêu và
n
ội dung
nghiên c
ứu
c
ủa
đề tài

1.3.1. M
ục tiêu của đề tài
Xây d
ựng mô hình điều khiển theo theo các mục tiêu sau:
3
- Thiết kế mạch điều khiển.
- Thi
ết kế
giao di
ện
giao ti
ếp g
i
ữa máy tính và mô hình thực tế
.
- Mô ph
ỏng chương trình trên máy tính
.
- Mô ph
ỏng hoạt
động trên mô hìn
h th
ực tế.
1.3.2. N
ội dung nghiên cứu
- Nghiên c
ứu
các d
ữ kiện
điều khiển động cơ

.
- Nghiên c
ứu thời gian hoạt động của động cơ phụ thuộc vào giá điệ
n.
- Nghiên c
ứu ngôn ngữ assamber
.
- Nghiên c
ứu
chu
ẩn truyền thong RS485
.
- Mô ph
ỏng và đánh giá hiệu quả
khi đi
ều khiển mới
so v
ới ban đầu.
1.4. Phương pháp lu
ận và phương pháp nghiên cứu
1.4.1. Phương pháp lu
ận
- Luận văn là tài liệu tham khảo có giá trị cho những ai quan tâm, nghiên cứu
đ
ến điều khiển
và giám sát các thi
ết bị từ xa.
- V
ới khả n
ăng yêu cầu về tự động ngày càng cao trong sản

su
ất và
đời sống
thì vi
ệc ứng dụng điều khiể
n b
ằng BMS là hết sức cần thiết
- Lu
ận v
ăn này cung cấp một mô hình điều khiển hệ
th
ống b
ơm nước sinh
ho
ạt theo
th
ời điểm thích hợp, được ứng dụng trong thực tiễn.
1.4.2. Phương pháp nghiên cứu
- Thu thập và đọc hiểu các t ài liệu liên quan từ cán bộ hướng dẫn, sách, các
bài báo và internet.v.v…
- Nghiên c
ứu các dữ kiện điều khiển động cơ
.
- Nghiên c
ứu thời gian hoạt
động của động cơ phụ thuộc vào giá điện
.
- Nghiên c
ứu ngôn ngữ lập trình
Assembler

- Nghiên c
ứu
chu
ẩn truyền
thông RS485
- L
ập trình phần mềm, kết nối phần cứng và chạy thử
.
4
1.5. T
ổng quan về lĩnh vực nghiên cứu
1.5.1. Gi
ới thiệu tổng quan về BMS
Hi
ện nay, trên thế giới
có nhi
ều các giải pháp quản lý các thiết bị trong tòa
nhà khác nhau, t
ừ các giải pháp
đơn giản
: như h
ệ thống b
ơm nư
ớc, phòng cháy
ch
ữa cháy, máy lạnh trung tâm, thang máy Tuy nhiên, hệ thống điều khiển bơm
nư
ớc sinh hoạt theo theo từng thời
điểm thích hợp dựa vào
giá đi

ện thấp trong ngày
v
ẫn chưa
đư
ợc áp dụng rộng rãi.
Có 2 cách l
ựa chọn cho máy bơm nước sinh h
o
ạt là điều khiển bằng t
ay và t
ự
đ
ộng
. Hệ thống
điều khiển dựa vào các thông số đầu vào như: cảm biến mực nước,
th
ời gian vận hành.
H
ệ thống BMS có thể mở rộng để điều khiển và giám sát từ xa thông qua
m
ạng intern
et, thông qua đó BMS th
ực hiện các nhiệm v
ụ sau:
- Giám sát nhiệt độ của động cơ .
- Giám sát tr
ạng thái hoạt động của động cơ
.
- Giám sát th
ời

điểm hoạt động của động cơ
.
- Giám sát các thi
ết bị an ninh trong tòa nhà
.
Tóm l
ại:
BMS là ph
ần mềm
điều khiển
, ho
ạt
động của các thiết bị trong tòa nhằm
ti
ết kiệm
con ngư
ời, chi phí và độ chính xác cao.
1.5.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
Ở Việt Nam ngày nay, việc xây dựng các tòa nhà cao tầng làm công sở, trung
tâm thương m
ại, khách sạn,… ngày càng trở nên phổ biến. Chúng trở nên hiện
đại,
ti
ện nghi để phục vụ các yê
u c
ầu ngày càng cao của con người. Giải pháp kết hợp
h
ệ thống các thiết bị c
ơ điện tử sử dụng trong tòa nhà với công nghệ tự động hóa
nh

ằm đem lại khả năng
đi
ều khiển tự động
c
ủa các hệ thống như: hệ thống điều hòa
không khí, thông gió, h
ệ thống chiếu sáng
, h
ệ thống báo cháy, camera,…
đã không
còn là
điều mới mẽ nữa. Tuy nhiên, vấn đề sống còn của giải pháp này lại nằm ở
ch
ỗ làm sao có thể quản lý chung trong một hệ thống thống nhất. Các hệ thống tự
đ
ộng hóa tòa nhà
(BMS- Building Management System) đã ra
đ
ời
để giải quyết bài
toán này.
5
Nhiệm vụ chính của hệ thống BMS là điều khiển, giám sát, quản lý các thiết bị cơ,
đi
ện trong một tòa nhà cao tầng, giúp cho việc vận hành, bảo d
ưỡng và quản lý tòa
nhà m
ột cách thuận tiện, an toàn và tiết kiệm.
H
ệ thống

BMS đư
ợc phát triển dựa trên nền kiến trúc của một hệ
điều khiển
phân tán v
ới các bộ điều khiển số trực tiếp (DDC
- Direct Digital Controler) đư
ợc
k
ết nối với hệ thống mạng tầng, các bộ
điều khiển
.
Tình hình nghiên c
ứu BMS trong các nhà cao tầng theo thống kê n
hư sau:
Lu
ận văn n
ghiên c
ứu ứng dụng trong hệ thống BMS cho Tòa nhà khách sạn
Novotel Đà N
ẳng
. Lu
ận văn này được bảo vệ thành công tại trường Đại học Đà
N
ẳng ngày 27 tháng 10 năm 2012
.
Nghiên c
ứ
u h
ệ thống quản lý Tòa nhà (BMS):
nghiên c

ứu điều khiển các
thi
ết
b
ị trong Tòa nhà như: Chiller, FCU, AHU, quạt….Do phòng đầu từ và quản lý xây
dựng hoàn thành ngày 08 tháng 10 năm 2012.
1.5.3. Tình hình nghiên c
ứu
trên th
ế giới
Nghiên c
ứ hệ thống BMS
điều khiển các hệ thống trong Tòa nhà để tiết kiệm
năng lư
ợng được thự
c hi
ện
bởi giáo s
ư Engel J. Knible được đăng trên bài báo của
t
ạp chí Mỹ ngày 15 tháng 10 n
ăm 2006
.
Công ty AirTek s
ản xuất hệ thống BMS của tập đoàn Mitshubishi đã phát triển
r
ộng rãi ở Việt Nam và các n
ước trong khu vực.
Kết luận: Hệ thống điều khiển bơm nước bởi BMS được thiết kế đặt thù cho các
Tòa nhà

ở Việt Nam với tính n
ăng điều khiển và giám sát hệ thống giống như các
h
ệ thống BMS có trên thị trường.
1.6. N
ội dung của luận v
ăn
N
ội dung của luận văn gồm 5 chương
Chương 1: M
ở
đầu
Chương 2: Cơ s
ở lý
thuy
ết
Chương 3: Xây d
ựng đối tượng điều khiển
Chương 4: Thi công b
ộ điều khiển
Chương 5: K
ết luận và hướng phát triển đề tài
6
Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Ch
ức năng điều khiển của BMS
Với sự phát triển công nghệ thông tin và các phần mềm ứng dụng hữu ích hiện
nay như: internet, EIB thì ph
ần mềm BMS điều khiển
linh ho

ạt
các thi
ết bị trong tòa
nhà, trung tâm thương m
ại, nhà máy sản xuất
c
ũng
đang phát triển mạnh mẽ, nhưng
giá thành đ
ầu tư cao, đâ
y c
ũng là mặt hạn chế.
BMS có nh
ững chức năng
đi
ều khiển
như sau:
2.1.1. L
ợi ích về năng lượng
- Đi
ều chỉnh l
ư
u lư
ợng b
ơm nước sinh hoạt theo
đi
ều kiện phù hợp
v
ới chi
phí giá điện thấp nhất. Với các tòa nhà, cao ốc khác nhau thì BMS vẫn đáp

ứng
đi
ều khiển một cách phù hợp nhờ vào điều chỉnh các
thông s
ố trên máy
tính.
- T
ự
động
đi
ều khiển liên tục công suất tải.
Đặt các thiết bị chấp hành hoạt
đ
ộng theo tiến trình định trước hoặc theo các tiêu chuẩn đặt ra ban đầu theo
các thông tin nhận
đư
ợc từ cảm biến
c
ủa các thiết bị
đầu cuối
như: c
ảm biến
nư
ớc, áp suất
, đ
ồng hồ điếm thời gi
an th
ực
….
- Đi

ều khiển đóng ngắt hệ thống điện khi gặp sự cố, khởi động hệ thống
chi
ếu
sáng theo ch
ế độ cài đặt sẵn và điều khiển theo mong muốn.
- Giám sát vi
ệc sử dụng năng lượng hàng ngày
và lưu tr
ữ
d
ữ liệu
vào máy
tính. T
ự động báo hiệu cảnh báo nếu năng l
ư
ợng tiêu thụ hàng ngày quá cao
ho
ặc quá thấp.
- Giám sát mức độ tiêu thụ năng lượng, in hoá đơn điện năng tiêu thụ cho
t
ừng khu
v
ực
khác nhau.
- Có th
ể xác
định chính xác công suất điều hòa không khí
c
ủa
t

ừng phòng,
t
ừng khu vực. Thuận lợi cho các cao ốc văn
phòng cho thuê, khi trong m
ột
t
ầng có nhiều v
ăn phòng được thuê bởi nhiều công ty khác nhau
.
7
2.1.2. H
ỗ trợ vận hành
- H
ệ thống tự
động điều khiển các thiết bị chấp hành theo cá
c đi
ều kiện thực
t
ế của từng cao ốc văn phòng về thời gian tắt mở và chấp hành theo cá
c
thi
ết bị
đầu cuối đưa về BMS
. Ví d
ụ: Khi xảy ra cháy tại tầng 3 của toà nhà,
các thi
ết bị
h
ỗ
tr

ợ cho chữa cháy và cứu nạn được kích hoạt, cụ thể như: Hệ
th
ống chữa cháy tự
động kích hoạt,
m
ở hệ thống hút
khói, qu
ạt
tăng áp c
ầu
thang các t
ầng trong tòa nh
à đư
ợc kích hoạt
, h
ệ thống thang máy
t
ự xuống
t
ầng trệt để
ph
ục vụ cho công tác cứu
h
ộ
.
- B
ằng giao diện trực quan tại trung tâm điều khiển,
nhân viên v
ận hành
tòa

nhà có th
ể đặt lại th
ông s
ố các thiết bị chấp hành cho phù hợp và
theo yêu
c
ầu kh
ác t
ừ khách h
àng.
- V
ị trí các thiết bị và trạng thái hoạt động của nó được thể hiện trực quan
trên màn hình, người vận hành có thể nhận biết được trạng thái hoạt động,
các s
ự cố xảy ra đối
v
ới thiết bị
c
ủa
toàn h
ệ thống
đ
ã được kết nối với BMS.
2.1.3. H
ỗ trợ bảo dưỡng
- BMS giám sát tình tr
ạng hoạt động của các thiết bị trong toà nhà
, đ
ồng thời
đưa ra các c

ảnh báo, lịch bảo trì, bảo d
ưỡng cho các thiết bị. Hạn chế được
t
ối
đa th
ời gian kiểm tra thiết bị và những rủi ro xảy ra bất ngờ.
- BMS giám sát tình tr
ạng hoạt
động của các thi
ết bị dự phòng,
đ
ảm bảo tính
sẵn sàng hoạt động.
- Ghi l
ại dữ liệu cũ
để hỗ trợ phân tích lỗi đã xảy ra và tránh những
nh
ững sự
c
ố xảy ra tương tự.
2.1.4. Ki
ểm soát và và tiết kiệm n
ăng lượng sử dụng
- Toà nhà Maritime Bank Tower s
ử dụng giải pháp
BMS c
ủa
hãng AirTek
v
ới chi phí

đầu tư và dự kiến chi phí tiết kiệm như sau:
- Chi phí đ
ầu tư ban đầu: 1.6 tỉ đồng
.
- Di
ện tích mặt sàn:
32.000 m
2
.
- Tiêu th
ụ điện năng (Chưa trang bị BMS):
3.696.000 kWh/ 1năm.
- Ti
ết kiệm năng lượng tương ứng 12
%: 443.520kWh/ 1năm.
8
- Tiền điện tiết kiệm: 887.040.000 đồng/1 năm.
- =>Th
ời gian thu hồi vốn
kho
ảng
2 năm.
2.1.5. V
ận hành toà nhà tự động
theo l
ập trình
s
ẵn
- M
ỗi tòa nhà có tính chất hoạt

động khác nhau nên phải
l
ập trình cho BMS
đ
ể điều khiển.
Đi
ều này t
i
ết kiệm được tiền thuê nhân viên cho công tá
c v
ận
hành toà nhà. Khi đư
ợc trang bị
BMS, ngư
ời vận hành chỉ cần ngồi tại
phòng k
ỹ thuật
có th
ể điều khiển bật/tắt các thiết bị chấp hành, lập
th
ời
v
ận
hành t
ự động cho các thiết bị.
- T
ất cả các thiết bị chấp hành được vận hành tự động và chính xác bằng hệ
th
ống
BMS.

- Hư
ớng quản lý rộng rãi hơn đối với các tập đoàn lớn,
các h
ệ thống BMS
khác nhau đư
ợc giám sát và điều khiển
qua m
ạ
ng Internet. Lúc này ngư
ời
điều hành chính chỉ ngồi tại trung tâm để điều khiển một cách phù hợp.
2.1.6. Đi
ều khiển bơm
nư
ớc
theo l
ập tr
ình
Theo phương pháp đi
ều khiển thông th
ường là dùng cọc hoặc phao để giám
sát m
ực nước. Khi bồn sắp hết nước thì các tín hiệu trên đưa về tủ điện để điều
khi
ển b
ơm hoạt động. Thông thường bơm
ho
ạt
động
rơi vào các gi

ờ cao
điểm vì
trong th
ời gian này lượn
g nư
ớc sử dụng nhiều. Vì vậy, hệ thống BMS điều khiển
bơm nư
ớc hoạt
động vào giờ thấp điểm và trung bình nhằm tiết kiệm khoảng
40%
chi phí tiền điện.
BMS c
ủa các hãng
có trên th
ị tr
ường như:
AirTek, Yamatake, Siemens,
Honeywell, Yamatake, đi
ều khiển t
ắt mở các thiết bị trong tòa nhà theo l
ập trình
.
D
ựa vào các chứ
c năng c
ủa BMS và kinh nghiệm làm việc trong tòa nhà,
lu
ận v
ăn
này thi

ết kế hệ thống BMS điều khiển
bơm nư
ớc
ho
ạt động theo thời điểm giá điện
th
ấp (giờ thấp
điểm và trung bình) hạn chế tối đ
a bơm ho
ạt
động vào giờ cao điểm
tr
ừ các trường hợp ngoại lệ.
9
2.1.7. Chu
ẩn truyền thông RS
-485
Khi th
ực hiện truyền thông tin ở tốc
độ cao hoặc qua một khoảng
cách l
ớn
trong môi trư
ờng thực
. Tín hi
ệu vi sai có thể loại bỏ ảnh hưởng do sự thay đổi khi
n
ối
đất
và gi

ảm nhiễu có thể xuất hiện nh
ư điện áp chung trên mạng.Tuy nhiên, đối
v
ới một mạng multi
-network th
ực chất gồm nhiều mạch phát và nhận cùng nối vào
m
ột
đường dây bus chung, mỗi node đều có thể phát và nhận data thì RS485 đáp
ứng
được yêu cầu này. Chuẩn
RS485 cho phép 32 m
ạch truyền và nhận cùng nối
vào đư
ờng dây bus đơn (với bộ repeater tự động và các bộ truyền/ nhận trở kháng
cao, gi
ới hạn này có thể mở rộng lên tới 256 node trên một mạng). Bên cạnh đó,
RS485 còn có th
ể chịu được các xung đột data (dat
a collision) và các đi
ều kiện lỗi
trên đư
ờng truyền.
Đ
ể giải quyết vấn đề xung đột data thường xuất hiện trên mạng multi
-drop
network, các đơn vị phần cứng (converters, repeaters, micro-prosessor controls)
đư
ợc thiết kế luôn duy trì ở trạng thái nhận cho
đ

ến khi chúng ta sẳn sàng truyền
data. M
ột node master sẽ kích khởi một yêu cầu truyền
đến một slave node bằng
cách đ
ịnh địa chỉ node đó. Phần cứng phát
hi
ện bit start của ký tự được có sẵn sang
truy
ền và tự
động cho phép bộ truyền làm việc.
2.2. Phương pháp đi
ều khiển của hệ thống bơm nước sinh hoạt
Đ
ể
đưa ra giải pháp điều khiển bơm nước trong Tà nhà, phải căn cứ vào các
tiêu chuẩn hiện hành của Việt Nam và mức độ sử dụng nước của tòa nhà.
2.2.1. Ph
ần cấp n
ước theo thuyết minh thiết kế của Tòa nhà
Maritime Bank
Căn c
ứ kỹ thuật
- Quy chu
ẩn hệ thống cấp thoát n
ước trong nhà và công trình năm 1999.
- Tiêu chu
ẩn thiết kế cấp nước bên trong T.C.V.N
– 4513 – 88.
- Tiêu chu

ẩn thiết kế cấp n
ước ngoài công trình 20.T.C.N
– 51-2006;
T.C.V.N 5945 – 1995.
- Tiêu chu
ẩn xây dựng của Việ
t Nam t
ập VI
- Tiêu chu
ẩn thiết kế TCXDVN
323-2004 – Nhà cao t
ầng
– Tiêu chu
ẩn thiết kế.
10
 Quy mô s
ử dụng nước
: C
ấp nước sinh hoạt và chữa cháy cho Tòa nhà
Maritime Bank, 180-192 Nguy
ễn Công Trứ
, Q1 v
ới quy mô
25 t
ầng gồm 3
t
ầng hầm, trung tâm thương mại và v
ăn ph
òng cho thuê.
 Nhu c

ầu sử dụng nước:
Tòa nhà Maritime Bank Tower d
ự kiến tiêu thụ
450
m3/ 1 ngày bao g
ồm nguồn n
ước sinh hoạt chiếm nhiều nhất, nước hao hụt
cho hệ thống điều hòa không khí, nước tưới cây và các hao hụt khác.
 Ngu
ồn cấp nước:
Ch
ủ yếu từ
ngu
ồn nước sạch của TP.Hồ Chí Minh. Vị trí lấy
nư
ớc xác định tại lối xe
xu
ống
c
ủa Tòa nhà
Maritime Bank, đư
ờng
Nguy
ễn
Công Tr
ứ
. Đư
ờng ống cấp vào có đường kính DN100 chia làm 2 nhánh có
đư
ờng kính DN80.

 Giải pháp kỹ thuật cấp nước:
- Nư
ớc cấp cho nhu cầu si
nh ho
ạt:
 Nư
ớc từ bồn chứa
615,6 m3 t
ầng
mái c
ủa của Tòa nhà phân phối cho từng
t
ầng của khu v
ăn phòng và Trung tâm thương mại, đầu các đường ống phân
nhánh đư
ợc
trang b
ị các valve giảm áp.
 Nư
ớc sạch ở bể chứa dự trữ
đặt nổi trên sàn tầng hầm B2, được bơm
lên b
ồn
ch
ứa nước tầng mái. Nhiệm vụ của bồn chứa nước tầng mái là phân phối nước
xu
ống các khu vực vệ sinh, khu ăn uống Trung tâm thương mại và các nhu c
ầu
nư
ớc khác trong tòa nhà.

- Nư
ớc cấp cho nhu cầu chữa cháy:
B
ồn nước chữa cháy đặt âm tại tầng hầm
B3, t
ổng với dung lượng
333m
3
. H
ồ nước được cấp nước trực tiếp từ nguồn
nư
ớc sạch của Thành Phố.
 Tính toán hệ thống cấp nước
Lư
ợng
nư
ớc cần thiết cấp cho Tòa nhà trong ngày dùng n
ước nhiều nhất.
Q
max
= Q
Shmax
+ Q
CC
+ Q
NBĐH
= 460 m
3
(2.1)
Q

max
= 483,48 +333,4+131 = 947,9 m
3
Trong đó:
- Q
Shmax
: Lư
ợng n
ước cấp trong ngày dùng nhiều nhất được xác định theo
công th
ức
11
Q
Shmax
= k. Q
ShTB
= 1,2 x 402,9 = 483,48m
3
/ 1 ngày
V
ới các thông số kỹ thuật lấy theo tiêu chuẩn quy phạm thiết kế
c
ấp n
ước hiện
hành, ch
ọn hệ số điều hòa trong ngày, chọn k = 1,2
QShTB: Lưu lư
ợng n
ước cấp cho sinh hoạt trung bình trong một ngày (m
3/ngày

đêm), đư
ợc tính theo công thức sau:
Q
ShTB
= N.Q = N
1
.Q
1
+ N
2
.Q
2
+ N
3
.Q
3
+ Q
4
= 272,4+125+2,5+3 = 402,9 m
3
/ ngày đêm.
Q
1
= 15 lít/ngày đêm - Tiêu chu
ẩn dùng nước cho 1 người ở khối văn phòng cho
thuê – TCVN4513:1998.
N
1
= 4.540 ngư
ời: số người sinh hoạt trong khối văn phòng cho thuê.

Q
2
= 60 lít/ngày đêm: Tiêu chu
ẩn dùng nước cho một người trong 1 ngày đêm ở
kh
ối giao
d
ịch trong tòa nhà
– TCVN4513-1998.
N
2
= 5.000 người: số người sinh hoạt trong khối giao dịch.
Q
3
= 25 lít/ngày đêm: tiêu chu
ẩn dùng nước cho một cán
b
ộ quản lý tòa nhà + người
ph
ục vụ 1 ngày
đêm trong tòa nhà
– TCVN4513:1998.
N
3
= 100 ngư
ời: Số cán bộ côn
g nhân viên qu
ản lý tòa nhà + người phục vụ.
Q
4

: Lư
ợng n
ước phục vụ rửa sàn tầng hầm 1,2, 3.
Q
4
: 2000m
2
sàn x 1,5 lít/m
2
= 3.000 lít = 3m
3
.
Q
CC
: Lư
ợng n
ước cần thiết cấp cho cứu hỏa Q
CC
= 333 m
3
.
Q
NBĐH
: Lượng nước bù hao hụt cho hệ thống điều hòa không kh í = 131m
3
(tỉ lệ hao
h
ụt
được tính 1% lượng nước cấp cho điều hòa, thời gian tính
15 gi

ờ
/1 ngày).
Xác đ
ịnh đường kính ống nước sinh hoạt:
- V
ận tốc n
ước chảy trong ống nước cấp bên trong tòa nhà tối đa 1,5m/s.
- Ch
ọn đường kính ống dựa vào công thức:
(2.2)
Trong đó:
q: Lưu lư
ợng nước (l/s)
v: V
ận tốc nước trong đường ống (m/s)
12
d: Đường kính ống (mm)
Tính dung tích toàn ph
ần của bồn n
ước tầng mái:
V
k
= K(W
đh
+ W
CC
+W
đhkk
) (m
3

) (2.3)
Trong đó:
- V
K
: Dung tích toàn ph
ần của bồn nước tầng mái (
m
3
)
- K: H
ệ số dự trữ kể
đến chiều cao xây dựng và phần cặn lắng ở bồn nước,
ch
ọn 1,1.
- W
CC
: Dung tích ch
ữa cháy (tính 10 phút đầu cho ch
ữa cháy vách t
ường
trong nhà, lư
ợng nước này do công an phòng cháy cấp) = 3
m
3
.
- W
đh
: Dung tích đi
ều hòa nước sinh hoạt của bồn nước tầng mái = Q
b

/4n =
2,5 m
3
.
- Q
b
: Công su
ất định mức của một máy bơm sinh hoạt =
240 m
3
/h.
- n: Số lần mở máy bơm nhiều nhất trong 1 giờ = 4 lần.
- W
đhkk
: Dung tích nư
ớc bù hao hụt nước phục vụ cho điều hòa không khí =
131m3.
V
ậy: V
k
= K(W
đh
+ W
CC
+ W
đhkk
) = 1,1 (2,5 + 3 + 131) = 136,5 m
3
.
Ch

ọn bồn n
ước bê tông cốt thép với dung tích
200m
3
Tính dung tích c
ủa bể chứa nước dự trữ:
Để
đ
ảm bảo an toàn cho việc cấp nước sinh hoạt liên tục cho tòa nhà. Tư vấn
thiết kế 1 bể chứa nước dự trữ ngầm đặt tại sàn hầm B
3
với dung tích toàn phần của
b
ể chứa n
ước sạch được tính theo công thức:
V
BC
= W
BC
+ W
1
+ W
2
(m
3
) (2.4)
Trong đó:
- W
BC
: Dung tích đi

ều hòa lượng nước sinh hoạt của bể chứa (m
3).
- W
BC
= 1,5 Qngày/n = 151,1 (m
3
).
Q
ngày
: Lư
ợng nước sinh hoạt cần dùng trong ngày (m
3/ngày) = 402,9 m
3
.
- n: S
ố lần đóng mở máy bơm bằng tay trong ngày =
4 l
ần.
- W
1
: Dung tích nư
ớc chữa cháy trong bể
= 333,4 m
3
.
13
- W
2
: Dung tích bù nước hao hụt của hệ thống điều hòa không khí dự trữ
trong b

ể tính 1 ngày =
131 m
3
(t
ỉ lệ hao hụt
được tính 1% lượng nước cấp
cho đi
ều hòa, thời gian tính 8 tiếng/1 ngày.
V
ậy, dung tích toàn
ph
ần của bể chứa n
ước sạch được tính như sau:
V
BC
= W
BC
+ W
1
+ W
2
= 151,1 + 333,4 + 131 = 615,6m
3
.
D
ựa vào kết quả tính toán, chọn 2 bể chứa n
ước dự trữ với dung tích toàn phần
c
ủa bể chứa nước dự trữ số 1 dành cho sinh hoạt + điề
u hòa không khí + phòng

cháy ch
ữa cháy V
BC1
= 200m
3
đ
ặt ở tầng hầm B
2
và b
ể chứa nước dự trữ số 2 dành
cho ch
ữa cháy V
BC2
= 233m
3
đ
ặt ở tầng hầm B3.
Tính toán bơm c
ấp nước sinh hoạt:
Vi
ệc lựa chọn công suất của máy bơm được dựa trên 2 tiêu chí cơ bản:
Lưu lư
ợng của máy bơm (được tính cho giờ dùng nước nhiều nhất trong ngày)
Áp lực toàn phần của máy bơm
D
ựa vào kết quả tính toán lưu lượng nước cần thiết cáp cho tòa nhà ở trên:
lư
ợng n
ước cấp cho sinh hoạt trong ngày dùng nước nhiều nhất là
483,48m

3
.
Lư
ợng
nư
ớc
dùng nư
ớc nhiều nhất trong
ngày 279m
3
/ ngày (Bu
ổi sáng
11h đ
ến
17h, chi
ều 17h
đến 20h).
Ch
ọn lưu lượng máy
bơm Q
b
= 66 lít/s, H= 125m.
Xác đ
ịnh áp lực toàn phần của máy b
ơm:
H
S
.H/bơm = hyc + h.dp = (h
h
.h + h.h + h

đ
+ h
c
.b + h
td
) + h.d
p
(m
3
). (2.5)
Trong đó:
- H
S
.H/bơm: Áp l
ực của máy bơm tăng áp cấp nước sinh hoạt.
- h
yc
: Áp l
ực yêu cầu,
được xác định theo công thức sau:
- h
yc
= h
h
.h + h.h + h
đ
+ h
c
.b + h
td

= 113m.
- h
h.h
: Độ cao hình học
đưa nư
ớc tính từ mực nước thấp nhất trong bể chứa
đ
ến vòi cấp nước vào bồn tầng mái là 98m.
- h.h: Tổn thất áp lực do ma sát theo chiều dài
đường ống hút 3,0m.
- h
đ
: Tổn thất áp lực do ma sát theo chiều dài
đường ống đẩy = 7m.
- h
tđ
: Áp l
ực tự do đầu vòi cấp nước vào bể chọn theo tiêu chuẩn 2m.
14
- h
c.b
: tổn thất áp lực cục bộ trên tuyến ống hút và đẩy (m).
h
c
.b = 30%. (h
h
+ h
đ
) = 0,3. (3+7) = 3m.
- h.d

p
: áp l
ực công tác dự phòng (tính bằng 10%
- 12% hyc) = 12m.
V
ậy: H
bSH
= (h
h.h
+h.h + h
đ
+ h
c.b
+ h
tđ
) + h.d
p
= 98 + 3 + 7 + 2 + 3 + 12 = 125m.
D
ựa vào kết quả tính t
oán ch
ọn 2 máy bơm sinh hoạt của hãng Grundfos mã
s
ố GSHF với công suất của 1 b
ơm là
110kW, 240m
3
/h, c
ột áp 1
25m, áp su

ất max
12bar, đi
ện áp 380V, 1450 vòng/phút
(trong đó 1 máy ho
ạt động 1 máy dự phòng).
2.2.2. Phòng b
ơm
Đ
ể đảm bảo cung cấp nước không bị gián đ
o
ạn trong các tòa nhà, người ta
luôn thi
ết kế 2 bơm hoạt động luân phiên nhau. Khi có 1 bơm bị sự cố thì phải
kh
ống chế cho 1 bơm luôn hoạ
t đ
ộng để sửa chữa bơm bị hư.
Hình 2.1. Phòng b
ơm
2.2.3. B
ảng giá 3 thời
điểm của công ty điện lực
Ngày 19/12/2011, B
ộ C
ông thương đ
ã ra
Thông tư s
ố 42/2011/TT
-BCT quy
đ

ịnh về giá
bán đi
ện và h
ướng dẫn thực hiện cụ thể áp dụng từ ngày 1 tháng 7 năm
2012 cho ngày kinh doanh theo b
ảng thống kê như sau:
15
B
ảng 2.
1. C
ấp điện áp và giá điện
STT
C
ấp điện áp
Giá bán đi
ện (đ/kWh)
1
T
ừ 22 kV trở lên
a) Giờ bình thường
1.909
b) Giờ thấp điểm
1.088
c) Gi
ờ cao điểm
3.279
2
T
ừ 6 kV đến dưới 22 kV
a) Giờ bình thường

2.046
b) Gi
ờ thấp điểm
1.225
c) Giờ cao điểm
3.388
3
Dư
ới 6 kV
a) Gi
ờ bình thường
2.074
b) Giờ thấp điểm
1.279
c) Giờ cao điểm
3.539
Trong đó
 Gi
ờ bình thường
 G
ồm các ngày từ thứ hai
đến thứ bảy
- Từ 04 giờ 00 đến 9 giờ 30 (05 giờ 30 phút).
- T
ừ 11
gi
ờ 30
đến 17 giờ 00 (05 giờ 30 phút).
- T
ừ 20 giờ 00 đến 22 giờ 00 (02 giờ).

 Ngày Ch
ủ nhật.
Từ 04 giờ 00 đến 22 giờ 00 (18 giờ).
 Gi
ờ cao điểm
 G
ồm các ngày từ thứ hai
đến thứ bảy
- T
ừ 09 giờ 30 đến 11 giờ 30 (02 giờ)
.
- T
ừ 17 giờ 00
đến 20 giờ 00 (03 giờ).
 Ngày Ch
ủ nhật: không có giờ cao điểm
 Giờ thấp điểm
T
ất cả các ngày trong tuần: từ 22 giờ 00 đến 04 giờ 00 (06 giờ)
16
B
ảng
2.2. Th
ống kê
Lư
ợng nước sử dụng trong tòa nhà Maritime Bank năm
2012 theo t
ừng thời
điểm
.

Th
ứ
Ngày
Thấp điểm từ
22h đến 4h00
Đơn giá 1.225
VNĐ
Bình th
ường
Đơn giá 2.046 VNĐ
Cao đi
ểm (thứ 2 đến 7)
Đơn giá 3.388 VNĐ
Từ 4h00
đến 9h30
Từ 11h30
đến 17h00
Từ 20h00
đến 22h00
Từ 9h30
đến 11h30
Từ 17h00
đến 20h00
m3 nư
ớc tiêu
th
ụ
m3 nư
ớc tiêu
th

ụ
m3 nư
ớc
tiêu th
ụ
m3 nư
ớc
tiêu th
ụ
m3 nư
ớc
tiêu th
ụ
m3 nư
ớc tiêu
th
ụ
Th
ứ 6
1/6/12
2
55
154
55
68
125
Th
ứ 7
2/6/12
1

58
144
57
70
135
CN
3/6/12
3
56
145
66
71
132
Th
ứ 2
4/6/12
2
52
146
50
65
121
Th
ứ 3
5/6/12
2
50
145
48
55

106
Th
ứ 4
6/6/12
1
45
148
41
68
130
Thứ 5
7/6/12
2
62
147
57
69
128
Th
ứ 6
8/6/12
1
53
155
53
65
131
Th
ứ 7
9/6/12

2
59
156
56
67
139
CN
10/6/12
3
66
165
64
72
148
Th
ứ 2
11/6/12
2
50
152
51
68
131
Th
ứ 3
12/6/12
2
52
150
56

62
128
Th
ứ 4
13/6/12
2
51
150
53
58
115
Th
ứ 5
14/6/12
3
54
153
58
65
132
Th
ứ 6
15/6/12
1
58
138
62
61
135
Th

ứ 7
16/6/12
1
59
146
64
69
140
CN
17/6/12
4
62
141
68
74
150
Th
ứ 2
18/6/12
2
50
152
55
68
135
Th
ứ 3
19/6/12
1
53

151
55
61
106
Th
ứ 4
20/6/12
1
52
153
60
56
121
Th
ứ 5
21/6/12
3
58
149
61
65
127
Th
ứ 6
22/6/12
1
55
143
54
62

134
Th
ứ 7
23/6/12
2
61
142
58
70
130
CN
24/6/12
3
69
161
60
76
142
Th
ứ 2
25/6/12
2
51
141
57
59
119
Th
ứ 3
26/6/12

2
49
138
54
69
120
Th
ứ 4
27/6/12
1
53
158
56
66
135
Th
ứ 5
28/6/12
3
60
141
54
56
122
Th
ứ 6
29/6/12
1
58
152

54
63
127
Th
ứ
7
30/6/12
4
59
145
58
70
132
Tổng m3 nước cho
từng thời điểm/ 1
tháng
60
1670
4461
1695
1968
3876
m3 nước trung bình
cho từng thời
điểm/1ngày
2
55,7
148,7
56,5
65,6

129,2
Tiền điện cho từng
thời điểm/ 1 ngày
(VNĐ)
1.123
244.628
302.492
Tiền điện trung bình
cho từng thời điểm/ 1
tháng (VNĐ)
33.688
7.338.832
9.074.758
Tổng tiền điện/ 1
tháng
16.447.277
17
2.2.4. Cơ s
ở tính toán thiết kế mạch điều khiển
- Căn c
ứ vào thuyết
minh thi
ết kế của tòa nhà,
lư
ợng n
ước sử dụng nhiều
nh
ất trong ngày
Q
max

= 483,48m
3
.
- Căn c
ứ vào thu
y
ết minh thiết kế của tòa nhà,
lư
ợng n
ước sử dụng trung
bình trong ngày Q
TB
= 402,9m
3
.
- Căn c
ứ vào l
ưu lượng nước sử dụng thực tế hiện tại của tòa
nhà vào tháng 6
năm 2012, Lư
ợng nước sử dụng trung bình trong ngày 460m
3
.
Lư
ợn
g nư
ớc sử dụng thực tế đúng với thiết kế. Vậy
, căn c
ứ vào bảng thống kê
m

ục 2.8.
5 đ
ể thiết kế mạch điều khiển.
D
ựa vào số
li
ệu tính toán trong bảng 2.
2, ti
ền điện thống kê 3 thời điểm như sau:
- Gi
ờ thấp điểm: 766 VNĐ/1 ngày.
- Gi
ờ trung bình: 167.857 VNĐ/1
ngày.
- Giờ cao điểm: 206.950 VNĐ/1 ngày.
Bài toán so sánh đơn gi
ản cho thấy máy bơm hoạt động ở giờ trung bình
262.5m
3
t
ốn 167.857 VN
Đ. Trong khi đó máy bơm hoạt động ở giờ cao điểm
195m
3
t
ốn 206.950 VNĐ.
V
ậy, mạch điều khiển được thiết kế sao cho hạn
ch
ế

ho
ạt
đ
ộng vào giờ cao
điểm
, ưu tiên nh
ất hoạt
động vào giờ thấp điểm.
Tính toán theo giá đi
ện
- Gi
ờ thấp
điểm: 1.225 đ/1k
Wh – b
ằng 0,
36 l
ần
giá đi
ện giờ cao
điểm
.
- Giờ trung bình: 2.046 đ/1kWh – bằng 0,6 lần giá điện giờ cao điểm.
- Gi
ờ cao
điểm:
3.388 đ/1kWh.
18
2.2.5. Lưu đ
ồ điều khiển máy bơm
Hình 2.2. Lư đ

ồ
điều khiển máy bơm
- Đ
ồng hồ thời gian thực của
Dalas: đ
ồng hồ đếm t
h
ời gian thực
đư
ợc thiết kế
k
ết nối với vi điều khiển 89S52 để quyết định đóng mở rơle điều khiển máy
bơm.
- C
ảm biến của bể nước tầng má
i: b
ể nước trên tầng mái được thiết kế 8 cảm
bi
ến đọc mực nước, mỗi cảm biến đo mực nước cách nhau 25m
3
. Có ngh
ĩa
là 8 c
ảm biến đặt trong bể chứa tầng mái 200m
3
.
- Giờ thấp điểm 22h00 đến 4h00: nếu mực nước đến cảm biến 1 hoặc từ 3h00
tr
ở về sáng thì máy bơm
ho

ạt động đến đầy bể (mức 8 tương đương 200m
3
).
- Gi
ờ trung bình 4h
đến 9h30:
n
ếu mực n
ước cạn đến cảm biến 1 hoặc cảm
bi
ến 2 và 8h30 thì máy bơm hoạt động đến đầy bể.
- Gi
ờ trung bình 11h30
đến 17h00:
n
ếu mực n
ước đến cảm biến 1 hoặc cảm
bi
ến 5 và 16h00 thì
máy bơm ho
ạt động
đ
ến đầy bể.
- Gi
ờ trung bình 20h00
đến 22h00:
n
ếu mực n
ước đến cảm biến 1 thì bơm
đến cảm biến 3.

19
- Giờ cao điểm 9h30 đến 11h30: nếu mực nước đến cảm biến 1 thì bơm hoạt
đ
ộng
đến cảm biến 3.
- Gi
ờ cao điểm 17h00 đến 20h00:
n
ếu mực nước tới cảm
bi
ến 1 thì bơm tới
c
ảm biến 4.
2.2.6. B
ảng so sách tiền điện giữa điều khiển bơm nước bình thường và điều
khi
ển bởi BMS
- D
ựa vào bảng thống kê lưu lượng nước mục 2.
2.
- D
ựa vào thuyết minh thiết kế tính toán công suất và lưu lượng của máy
bơm m
ục 2.8.1.
- Căn c
ứ và gi
á đi
ện 3 thời điểm của tổng công ty điện lực Thành Phố.
- Căn c
ứ vào lưu đồ điều khiển của BMS mục 2.

2.1.
- B
ỏ qua các tổn hao về phát nóng, tổn hao do rò rỉ và các tổn hao khác.
B
ảng 2.
3. Ti
ền điện phải trả khi bơm hoạt động bình thường
Th
ấp
đi
ểm
(m3)
Ti
ền
điện
(VNĐ)
Trung bình
(m3)
Ti
ền
đi
ện
(VNĐ)
Cao đi
ểm
(m3)
Ti
ền
đi
ện

(VNĐ)
T
ổng
lư
ợng
nư
ớc sử
d
ụng
trong 1
ngày đêm
(m3)
T
ổng số tiền
ph
ải trả (VNĐ)
22h00
đ
ến
4h00
4h00
đ
ến
9h30
11h30
đ
ến
17h00
20h00
đ

ến
22h00
9h30
đ
ến
11h30
17h00
đ
ến
20h00
2
1,123
55.67
148.7
56.5
244,631
65.6
129.2
302,492
458
548,246
Theo k
ết quả tính toán, tiền
điện phải trả cho 1 ngày là 548,246VNĐ.
20
B
ảng 2.
4. Ti
ền điện phải trả khi bơm hoạt động có điều khiển bởi BMS
Th

ấp
đi
ểm
22h00
đ
ến
4h00
(m3)
Ti
ền
điện
(VNĐ)
Trung
bình
(m3)
Cao
đi
ểm
Trung
bình
(m3)
Ti
ền
điện
(VNĐ)
Cao
đi
ểm
Trung bình
(m3)

Ti
ền
điện
(VNĐ)
T
ổng
lư
ợng
nư
ớc sử
dụng
trong 1
ngày đêm
(m3)
T
ổng số tiền
phải trả
(VNĐ)
Bơm
nư
ớc
hoạt
đ
ộng
(m3)
S
ử
d
ụng
4h00

đ
ến
9h30
S
ử
d
ụng
9h30
đ
ến
11h30
Sử dụng
11h30
đ
ến
17h00
Bơm
ho
ạt
động
(m3)
S
ử
d
ụng
17h00
đ
ến
20h00
(m3)

S
ử dụng
20h00 đ
ến
22h00 Bơm
ho
ạt
động
đ
ến cảm
biến 3 (m3)
200
112,292
144
79
130.03
187,55
0
0.83
74.17
69,553
473
369,395
Ti
ền điện tiết kiệm cho 1 ngày (VNĐ)
178,851
Tiền
điện tiết kiệm cho 1 tháng (VNĐ)
5,365,533
Ti

ền
điện tiết kiệm cho 1 năm (VNĐ)
65,280,655
- Theo b
ảng tính tóa tiền điện tiết kiệm cho 1 ngày: 178,851 VNĐ.
- Ti
ền
điện tiết kiệm cho 1 tháng: 5,363,533 VNĐ.
- Ti
ền điện tiết kiệm cho 1 năm: 65,280,655 VNĐ
.
Bài toán trên đang áp d
ụng cho tòa nhà và trung tâm thương mại hạng trung
bình. Nh
ư vậy, đối với tòa nhà lớn hoặc công ty cấp nước thì tiền điện tiết kiệm
nhi
ều hơn tùy vào điều kiện thực tế sử dụng.
BMS hoàn toàn đi
ều chỉnh thời gian bơm theo
lư
ợng
nước s
ử dụng khác nhau
c
ủa tòa nhà nên chức năng điều khiển
linh ho
ạt
này giúp cho ngư
ời sử dụng hoàn
toàn chủ động điều khiển theo nhu cầu thực tế của mỗi tòa nhà và các mục đích sử

d
ụng nước khác nhau.
21
Chương 3: XÂY DỰNG ĐỐI TƯỢNG ĐIỀU KHIỂN
3.1. Cơ s
ở d
ữ liệu
đầu vào của các thiết bị trong hệ điều khiển
Cơ sở dữ liệu để điều khiển máy bơm được xây dựng tín hiệu cảm biến của
b
ồn trên và bồn dưới
.
3.1.1. Tín hi
ệu
c
ảm biến của
b
ồn trên
Tín hi
ệu nguồn cấp nước được thiết kế 8 cảm biến mỗi mức cảm biến tương
đương 25m
3
nư
ớc. Các cảm biến này
được kết nối với mạch
đ
ọc
c
ảm biến mực
nư

ớc để kết hợp với đồng hồ đếm thời gian thực điều khiển bơm, đồng thời hiển thị
các đèn led trên b
ảng
điều khiển.
3.1.2. Tín hi
ệu cảm biến
nư
ớc bồn dưới
Tín hi
ệu nguồn cấp nước được thi
ết kế 8 m
ức cảm biến mỗi mức cảm biến
tương đương 150m
3
nư
ớc. Các cảm biến này được kết nối với mạch
đ
ọc
c
ảm biến
m
ực nước để kết hợp với đồng hồ đ
iếm thời gian thực
điều khiển bơm, đồng thời
hi
ển thị các đèn led trên bảng điều khiển.
Ngoài ra, khi nư
ớc xu
ống thấp h
ơn cảm

bi
ến 1 thì máy bơm không hoạt động.
Hình 3.1. C
ảm biến n
ư
ớc bồn trên
M
ức8
- 200m
3
M
ức 7
- 175m
3
M
ức
6- 150m
3
M
ức 5
- 125m
3
M
ức 4
- 100m
3
M
ức 3
- 75m
3

M
ức 2
- 50m
3
M
ức 1
- 25m
3
Hình 3.2. C
ảm biến nước bồn
dư
ới
M
ức 4
- 600m
3
M
ức 3
- 450m
3
M
ức 2
- 300m
3
M
ức 1
- 150m
3
22
3.1.3. Sơ đồ nguyuyên lý

Ghi chú:
- Main-CB: CB ngu
ồn cấp
điện chính.
- Fuse: c
ầu chì.
- RN
1
: cu
ộn cây và tiếp
điểm của rơle nhiệt
– b
ảo vệ quá dòng
điện.
- RN
2
: cu
ộn cây và tiếp điểm
c
ủa rơle nhiệt
– b
ảo vệ quá dòng điện.
- : tiếp
đi
ểm thường đóng.
- : tiếp
đi
ểm thường mở.
- : đèn báo.
- : cuộn dây của r

ơle.
Đ
ộng c
ơ 1
Đ
ộng c
ơ
2
Hình 3.3. M
ạch điều khiển và động lực của máy bơm
M
ạch
điều khiển
M
ạch động lực
23
- : nút nh
ấn ON.
- : nút nh
ấn OFF.
- : công t
ắc chuyển mạch Man
– Off – Auto.
- : ti
ếp điểm điểu khiển của BMS.
- : rơle cóc
- : tiếp điểm rơle cóc.
Nguyên lý ho
ạt
động:

- Đóng main CB đèn báo off c
ủa
RL
1
và RL
2
sáng (2 đèn này báo bơm không
ho
ạt
động.
- Ch
ế độ MAN: chuyển công tắc Man
-Off-Auto sáng v
ị trí Man, đóng tiếp
đi
ểm 1
-7.
M
ở động cơ 1:
Nh
ấn nút ON
1
, cu
ộn dây RL
1
, đèn RL
1
-On có đi
ện, mở tiếp điểm (1
-

5) đèn báo OFF RL
2
-Off t
ắt, đóng tiếp điểm (7
-9) duy trì cho cu
ộn dây RL
1
, đ
ồng
th
ời đóng tiếp điểm RL
1
m
ạch động lực động cơ 1 hoạt động. Muốn dừng nhấn nút
Off 1.
M
ở động cơ 2:
Nh
ấn nút ON
2
, cu
ộn dây RL
2
, đèn RL
2
-On có đi
ện, mở tiếp điểm (1
-
3) đèn báo OFF RL
1

-Off t
ắt, đóng tiếp điểm (7
-11) duy trì cho cu
ộn dây RL
2
, đ
ồng
th
ời
đóng tiếp điểm RL
2
m
ạch
động lực động cơ 2 hoạt động. Muốn dừng nhấn nút
Off
2
.
- Ch
ế
độ Auto: chuyển công tắc Man
-Off-Auto sáng v
ị trí Auto,
đóng tiếp
đi
ểm (1
-13), lúc này m
ạch hoạt động phụ thuộc vào công tắc BMS
-switch.
Bình th
ư

ờng tiếp điểm (13
-21) đóng l
ại cấp
điện cho rơle cóc, giả sử tiếp
đi
ểm rơle cóc đang ở vị trí như hình vẽ.
24
Khi BMS đóng tiếp điểm 15-15 lại, cuộn dây RL
1
và đèn báo On RL
1
-On có
đi
ện, mở tiếp
điểm (1
-3) đèn báo RL
1
-Off t
ắt,
đồng thời đóng tiếp điểm động lực
RL
1
, đ
ộng cơ 1 hoạt động. Khi bồn đầy nước hoặc theo lập trình của BMS thì tiếp
đi
ểm (13
-15) m
ở ra ngắt
điện cuộn dây RL
1

và đèn báo RL
1
-On, đóng ti
ếp
điểm (1
-
3) đèn RL
1
-Off sáng, m
ở tiếp điểm động lực RL
1
, đ
ộng cơ dừng.
Khi BMS switch t
ắt, lúc này r
ơle cóc LR có điện trở lại, tiếp điểm rơle cóc chuyển
tr
ạng thái tiếp điểm (15
-19) đóng l
ại.
Sau th
ời gian khi sử dụng hết nước tiếp điểm BMS đóng lại (lúc này tiếp điểm
rơle cóc đang
ở vị trí (15
-19),cu
ộn dây RL
2
và đèn báo On RL
2
-On có đi

ện, mở tiếp
đi
ểm (1
-5) đèn báo RL
2
-Off t
ắt, đồng thời đóng tiếp điểm động lực RL
2
, đ
ộng cơ 2
ho
ạt động. Khi bồn đầy nước hoặc theo lập trình của BMS thì tiếp điểm (13
-15) m
ở
ra ng
ắt điện cuộn
dây RL
2
và đèn báo RL2-On, đóng ti
ếp điểm (1
-5) đèn RL
2
-Off
sáng, mở tiếp điểm động lực RL
2
, động cơ dừng.
Lúc này cu
ộn dây rơle cóc LR có điện trở lại, tiếp điểm (15
-17) đóng l
ại, trở

v
ề trạng thai ban
đầu.
3.2. phương pháp đi
ều khiển
Đi
ều khiển máy b
ơm ch
ia thành 2 ph
ần:
điều khiển bằng tay và điều khiển tự
đ
ộng.
3.2.1. Điều khiển bằng tay
Chuyển công tắc Man-Off-Auto sang chế độ MAN để điều khiển theo mong
mu
ốn. Nhấn ON1 b
ơm 1 hoạt động, nhấn ON2 bơm 2 hoạt động, muốn dừng nhấn
Off1, Off2 đ
ối bới bơm 1 và bơm 2
.
3.2.2. Đi
ều khiển tự
động
Chuy
ển
công t
ắc Man
-Off-Auto sang ch
ế độ Auto, động cơ hoạt động theo lập

trình c
ủa BMS. Lúc này, hoàn tòa mở máy
điều khiển bằng máy tính.
Sơ đ
ồ
điều
khi
ển dựa vào hình 2.2
25
3.3. Thi
ết kế mạch điều khiển
M
ạch
điều khiển được thiết kế k
ết hợp 2 mạch
đi
ều khiển: mạch điều khiển
chính và m
ạch đọc mực nước.
3.3.1. M
ạch
điều khiển chính
M
ạch
đi
ều khiển đếm thời gian thực và nhận tín hiệu từ các cảm biến nước của
board đ
ọc mức n
ước của bồn dưới và bồn trên dựa theo chương trình điều khiển của
AT89S52.

Ghi chú:
- JP1: Đư
ờng truyền giao tiếp 485.
- JP2: Ngu
ồn vào 15VAC.
- JP3: Ngu
ồn lấy ra 5VDC.
- W06M: Cầu diode.
- LM7805: IC
ổn áp 5VDC.
- RL: Rơle
Hình 3.4. Sơ đ
ồ nguyên lý của board điều khiển chính