Đồ án môn học điều khiển logic các cảm BIẾN và cơ cấu CHẤP HÀNH sử DỤNG TRONG hệ THỐNG

Đồ án môn học điều khiển logic GVHD: TS Nguyễn Kim Ánh MỤC LỤC CHƯƠNG : QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 1.1.Sơ đồ công nghệ 1.2 Nguyên lý làm việc 1.2.1 Mương lắng cát 1.2.2 Bể cân 1.2.3 Bồn định lượng .5 1.2.4 Bể trung hòa pH .6 1.2.5 Bể lắng 1.2.6 Bể chứa bùn 1.2.7 Bể vi sinh 10 1.2.8 Bể khử trùng 11 1.3 Kết luận: 12 CHƯƠNG 2: CÁC CẢM BIẾN VÀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG 13 2.1 Các cảm biến 13 2.1.1 Cảm biến đo độ PH 13 2.1.2 Cảm biến đo mức bùn 15 2.1.3 Cảm biến đo độ đục .17 2.2 Các thiết bị sử dụng hệ thống 18 2.2.1 Hệ thống sục khí 18 2.2.2 Máy khuấy chìm 20 2.3 Kết luận 23 Chương LỰA CHỌN BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC VÀ THIẾT KẾ TRANG BỊ ĐIỆN CHO HỆ THỐNG 24 3.1 Giii thiê j u PLC .24 3.1.1 Cấu trkc cla PLC 26 3.1.2 Các homt đôngj xử lý bên PLC .29 3.1.3 Ngơn ngo lâ jp trình .31 3.2 Giii thiê j u môtj số PLC cla hpng MITSUBISHI ELECTRIC 35 3.3 Lựa chọn thiết bị cho hệ thống 36 3.4 Giii thiệu điều khiển dùng hệ thống 36 Đồ án môn học điều khiển logic GVHD: TS Nguyễn Kim Ánh 3.4.1 Fx3u-64mr/Es-A 36 3.4.2 Fx3u-4ad-Adp 39 3.4 Phân chia vào đầu vào đầu 42 3.5 Lựa chọn tính toán thiết bị cho mmch động lực 44 3.5.1 Relay 44 3.5.2 Công tắc tơ 45 c Các yêu cầu cla tắc công tơ 46 3.5.3 Lựa chọn áptômát 46 3.6 Bản vẽ sơ đồ hệ thống .48 3.7 Kết luận 49 Chương 4: THIẾT KẾ SƠ ĐỒ THUẬT TỐN VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 50 4.1 Sơ đồ thuật toán 50 4.2 Chương trình điều khiển 57 4.3 Kết luận 583 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 CHƯƠNG : QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 1.1 Sơ đồ công nghệ Trong vẽ CAD Đồ án môn học điều khiển logic GVHD: TS Nguyễn Kim Ánh 1.2 Nguyên lý làm việc Nưic thải dây chuyền sản xuất nguồn nưic phát sinh từ homt động sinh homt cla công nhân thu gom lmi cho chảy tự nhiên nhờ vào trọng lực qua lọc rác thơ Rác thải có kích thưic lin gồm: cát đá vụn, gỗ, giấy, giẻ, nylon… gio lmi tránh gây cố trình vận hành cơng trình sau làm tắc bơm, đường ống dẫn đảm bảo an toàn thuận lợi cho hệ thống trình vận hành Các rác thải lấy lên thường xuyên để tránh làm tắc lọc 1.2.1 Mương lắng cát a Định nghĩa Tmi mương lắng cát, lọc rác tinh lắp đặt nhằm gio lmi rác thải có kích cỡ nhỏ để hmn chế tối đa rác thải theo vào ngăn bơm, tăng cường khả bảo vệ bơm Lượng rác tinh vit lên định kỳ để trì tác dụng cla lọc rác Nưic thải sau cho chảy tự nhiên qua bể cân nhờ vào trọng lực b Cấu tạo Hình 1.1: Mương lắng cát Cấu tmo cla mương lắng cát gồm có: - Tấm lọc rác thơ: dùng để gio lmi lomi rác lin từ bên vào để đưa nưic mịn hơn; - Tấm lọc rác tinh: dùng để lọc lomi bùn rác lmi nhỏ làm cho chất lượng nưic tốt trưic đưa vào bơm để bơm vào bể cân bằng; - Phao đo mức nưic: phao dùng để đo mức nưic có mương lắng cát c Nguyên lý hoạt động Ban đầu bắt đầu homt động mưing lắng cát chưa có nưic nên làm cho phao V1_P1 bể hm thấp xuống làm cho mmch điện phao hở ra, từ đưa tín hiệu đến van đưa nưic vào mở làm cho nưic từ chảy vào bể lắng cát Đồ án môn học điều khiển logic GVHD: TS Nguyễn Kim Ánh Khi nưic bể đầy phao V1_P1 đẩy lên làm cho mmch điện phao đóng lmi, tín hiệu đưa tii làm cho van tự động đóng lmi khơng cho nưic vơ tránh trường hợp tràng nưic ngồi Tức là: Phao V1_P1 có nhiệm vụ điều khiển van tự động V1_V1 đưa nưic thải vào mương lắng cát, có cảm biến đưa tín hiệu Digital 1; tín hiệu mức van tự động mở, tín hiệu mức van tự động đóng; có nghĩa van ln mở nưic mương lắng cát dâng lên làm phao V1_P1 lên làm kín mmch dịng điện sinh làm van đóng lmi 1.2.2 Bể cân a Định nghĩa Tmi bể cân bằng, dàn ống sục khí bố trí dưii đáy vii mục đích khuấy trộn, tmi nưic thải trộn lẫn, làm đồng thành phần (BOD, COD, pH, N, P, Nhiệt độ…) Do tính chất nưic thải thay đổi theo sản xuất tùy vào tính chất nưic thải cla công đomn nên bể cân cần thiết việc điều hòa nồng độ lưu lượng nưic thải, làm giảm kích thưic tmo chế độ làm việc ổn định liên tục cho cơng trình phía sau, tránh cố tải Ngoài bể cân cịn có mục đích giảm bit dao động hàm lượng chất bẩn nưic thải, làm giảm ngăn cản lượng nưic thải có nồng độ chất độc hmi cao trực tiếp vào cơng trình xử lý sinh học b Cấu tạo Cấu tmo cla bể cân gồm có: - Hai phao để đo mức nưic thấp (V2_P2) mức nưic cao (V2_P3) bể cân bằng; - Hai máy bơm nưic (V2_B1 V2_B2) : dùng để bơm nưic từ bể cân lên bồn định lượng; - Một máy sục khí (V2_MSK1) : máy sục khí có tác dụng trộn lẫn nưic lomi tmp chất có nưic (BOD, COD, pH, N, P, Nhiệt độ…) để dễ dàng xử lý Đồ án môn học điều khiển logic GVHD: TS Nguyễn Kim Ánh Hình 1.2: Bể cân c Nguyên lý hoạt động Khi nưic bể lắng cát chảy vào bể cân mực nưic bể cân đo hai phao mức thấp phao mức cao Hai phao V2_P2 V2_P3 có nhiệm vụ điều khiển máy sục khí V2_MSK1 máy bơm V2_B1, V2_B2 Phao V2_P2 cảm biến mức thấp Khi mực nưic bể cân xuống mức thấp so vii phao V2_P2 mmch điện phao P2 hở nên tín hiệu gửi nên hai máy bơm V2_B1, V2_B2 máy sục khí V2_MSK1 khơng homt động Còn mực nưic lên cao phao V2_P2 mmch điện phao đóng lmi nên có tín hiệu Digital từ V2_P2 gửi khởi động máy bơm V2_B1, mà mực nưic xuống ngừng bơm Đồng thời khởi động máy sục khí V2_MSK1, mực nưic xuống ngừng sục khí Phao V2_P3 cảm biến mức cao, mực nưic bể cân thấp phao V2_P3 mmch điện phao V2_P3 hở nên khơng có tín hiệu gửi Cịn mực nưic bể cao phao V2_P3 mmch điện phao kín mmch nên có tín hiệu Digital từ phao V2_P3 gửi hai bơm V2_B1 V2_B2 khởi động Khi mực nưic giảm cho V2_B1 ngưng homt động cho V2_B2 homt động Hai máy bơm homt động luân phiên để tăng tuổi thọ cla bơm Khơng có trường hợp nưic tràn nưic chảy qua bể cân từ mương lắng cát trọng lực mà V1_P1 đp kiểm soát lượng nưic vào 1.2.3 Bồn định lượng a Bồn định lượng: Là nơi điều tiết nưic chảy vào bể trung hòa, làm cho nưic chảy vào bồn trung hòa không vượt mức cho phép Đồ án môn học điều khiển logic GVHD: TS Nguyễn Kim Ánh b Cấu tạo bồn định lượng Bồn định lượng: có hai ngăn nhằm không nưic chảy qua bồn trung hòa nhiều, nưic bơm thừa lên tự động chảy xuống lmi bể cân c Nguyên lý hoạt động bồn Từ bể cân nưic thải bơm lên bồn định lượng bơm V2_B1 V2_B2 cho chảy tự nhiên xuống bể trung hòa Nếu lượng nưic bơm lên ngăn thứ bị tràn sang ngăn thứ hai, từ ngăn thứ hai nưic thải tự động chảy lmi bể cân 1.2.4 Bể trung hòa pH a Tổng quan Là nơi xử lý cân tính axit/bazo nưic thải, đảm bảo cho độ pH nưic thải ln trì mưic cho phép Mục đích cla bể dùng để tránh tượng ăn mòn, phá hly vật liệu cla hệ thống ống dẫn, công trình nưic, đảm bảo độ pH cho phép cla ngồn nưic tiếp nhận sơng, ngịi, ao hồ, nưic thải cơng nghiệp có tính axit b Cấu tạo bể trung hịa Gồm phận sau: Hình1.3 : Cấu tmo cla bể trung hịa pH - Bồn chứa axit: gồm có máy bơm axit (V3_AX1, V3_AX2), máy khuấy (V3_MK2), phao đo mức axit có bồn (P7_AX) - Bồn chứa bazo: gồm có máy bơm bazo (V3_BZ1, V3_BZ2), máy khuấy (V3_MK3), phao đo mức bazo có bồn (P8_BZ) - máy khuấy (V3_MK1): đặt bể trung hồ có tác dụng khuấy cho axit/bazo vào nưic thải q trình trung hồ pH - Phao để đo mức nưic cao (V3_P5) mức nưic thấp bể (V3_P4) - Sensors đo pH: có nhiệm vụ kiểm tra độ pH bể - van tự động (V3_V2): có nhiệm vụ đưa nưic thải đp trung hoà qua bể lắng Đồ án môn học điều khiển logic GVHD: TS Nguyễn Kim Ánh c Nguyên lý làm việc Phao V3_P4(Cảm biến mức thấp) Phao V3_P5 (Cảm biến mức cao) có nhiệm vụ điều khiển máy khuấy V3_MK1, bơm V2_B1, V2_B2, van tự động V3_V2 Khi mực nưic bể trung hoà xuống mức thấp so vii phao V3_P4 (Cảm biến V3_P4 khơng tác động), bơm V2_B1 V2_B2 homt động luân phiên bơm nưic lên bồn định lượng, sau nưic chảy tự nhiên qua bể trung hồ Và lkc van V3_V2 trmng thái đóng Còn mực nưic lên cao phao V3_P5 (Cảm biến V3_V2 tác động) cho ngưng homt động bơm V2_B1 V2_B2 Lkc ta thực q trình trung hồ pH Phao V3_P5 kết hợp vii thiết bị đo pH chuyên dụng vii thang đo 14 để điều khiển V3_MK1, V3_MK2 V3_MK3 bơm AX BZ Khi pH nưic nhỏ 6,5 bơm bazo homt động, bơm bazo từ bồn bazo vào bể Đồng thời máy khuấy bể homt động; bazo bơm pH nưic đmt mức cho phép Khi pH nưic lin 7.5 bơm axit homt động, bơm axit từ bồn axit vào bể Đồng thời máy khuấy bể homt động; axit bơm cho tii pH nưic thải đmt mức cho phép Cụ thể sau: - Độ pH nhỏ 3.5 khởi động V3_BZ1, V3_BZ2 V3_MK1, V3_MK3 - Độ pH nằm khoảng (3.5 ÷ 6.5) khởi động V3_BZ1, V3_MK1 V3_MK3 - Độ pH nằm khoảng (7.5 ÷ 10.5) khởi động V3_AX1, V3_MK1 V3_MK2 - Độ pH lin 10.5 khởi động V3_AX1, V3_AX2, V3_MK1 V3_MK2 - Độ pH nằm khoảng (6.5 ÷ 7.5) cho MK1 ngừng homt động mở van V3_V2 Nưic sau xử lý xong xả qua bể lắng Sau nưic xả hết qua bể lắng (Lkc mực nưic thấp so vii phao V3_P4) van V3_V2 đóng lmi 1.2.5 Bể lắng a Định nghĩa Bể lắng dùng để tách tmp chất thô khỏi nưic thải lắng diễn dưii tác dụng cla trọng lực Bể lắng có vai trị lomi bỏ tmp chất dmng huyền phù thơ khỏi nưic Đồng thời tmi phần cặn lơ lửng có nưic thải tách lắng xuống đáy bể Để tiến hành trình bể lắng thường thiết kế theo kiểu ngang đứng Chất PAC châm Đồ án môn học điều khiển logic GVHD: TS Nguyễn Kim Ánh vào vii liều lượng định kiểm soát chặt chẽ bơm định lượng hóa chất để bổ trợ cho trình keo tụ hmt cặn lắng Các hmt cặn lắng kết dính hình thành nên nhong bơng cặn có kích thưic khối lượng lin gấp nhiều lần so vii nhong hmt cặn lắng ban đầu gikp chkng lắng tốt tmo thành lip bùn cặn dưii đáy bể lắng Phần bùn sau bơm bể chứa bùn Phần nưic phía cla bể lắng cho chảy tự nhiên qua bể vi sinh nhờ vào trọng lực b Cấu tạo: Trong đồ án ta dùng lomi bể lắng ngang Hình 1.4: Bể lắng ngang Bể lắng ngang bể có hình cho nhật có hai hay nhiều ngăn homt động đồng thời Nưic chuyển động từ đầu đến đầu cla bể Chiều sâu cla bể lắng H = (1,5 ÷ 4) m, chiều dài L = (8 ÷ 12) m, chiều rộng B= (3 ÷ 6) m Bể lắng ngang có ứng dụng lưu lượng nưic thải lin 15.000m3/day Hiệu lắng 60% Bể lắng gồm phần tử: - cảm biến đo độ đục; - máy khuấy: có nhiệm vụ khuấy cho chất PAC vào bể để đẩy nhanh trình lắng - cảm biến đo mức bùn có bể: cảm biến mức thấp (V4_SB1) cảm biến mức cao (V4_SB2) - máy bơm bùn (V4_BB): có nhiệm vụ bơm bùn bể lắng mức bùn bể vượt mức cho phép c Nguyên lý hoạt động Trong trình lắng gián đomn, hmt lơ hửng phân bố không đồng theo chiều cao lip nưic thải Qua thời gian đó, phần cla thiết bị lắng xuất mức nưic Càng xuống đáy, nồng độ chất lơ lửng cao tmi đáy, lip cặn tmo thành Theo Đồ án môn học điều khiển logic GVHD: TS Nguyễn Kim Ánh thời gian, chiều cao lip nưic lip cặn tăng lên Sau khoảng thời gian xác định, thiết bị lắng hai lip nưic lip cặn Tiếp theo cặn khơng lấy ép chiều cao lip cặn bị giảm Trong bể lắng liên tục có vùng tương tự chiều cao cla chkng không thay đổi suốt q trình Ngồi ra, bể lắng hmt chuyển động theo dịng nưic có vận tốc v dưii tác dụng cla trọng lực chuyển động xuống dưii vii vận tốc ω Như vậy, bể lắng lắng nhong hmt có quỹ đmo cla chkng cắt ngang đáy bể phmm vi chiều dài cla nó.Vận tốc chuyển động cla nưic bể lắng không lin 0,01m/s Thời gian lắng 1-3 Thiết bị đo độ đục V4_DDUC tiến hành đo lượng tmp chất hmt lơ lửng nưic để tham chiếu tiến hành điều khiển bơm chất PAC để cố định lắng bùn xuống đáy bể -