ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỀU KHIỂN LOGIC CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA đề tài Thiết kế hệ thống xử lý nước thải

SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN BỘ MƠN TỰ ĐỘNG HỐ ĐỒ ÁN MƠN HỌC ĐIỀU KHIỂN LOGIC CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HĨA NHĨM: 17Nh33B Thơng tin Sinh viên: SVTH: Võ Duy Đức Lớp: 17TDH2 Thuộc nhóm: Thơng tin Cán hướng dẫn: GVHD: TS Nguyễn Kim Ánh Đà Nẵng, tháng …… năm 20… SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) LỜI MỞ ĐẦU Ngày tất nhà máy xí nghiệp cơng nghiệp trang bị hệ thống tự động hóa mức cao Các hệ thống nhằm mục đích nâng cao chất lượng sản phẩm, suất lao động, giảm chi phí sản xuất, giải phóng người khỏi vị trí độc hại… Các hệ thống tự động hóa giúp theo dõi, giám sat quy trình cơng nghệ thơng qua số đo lường kểm tra Các hệ thống tự động hóa thực chức điều chỉnh thơng số cơng nghệ nói riêng điều khiển tồn quy trình cơng nghệ tồn xí nghiệp nói chung Hệ thống tự động hóa đảm bảo cho quy trình cơng nghệ xảy điều kiện cần thiết đảm bảo nhịp độ sản xuất mong muốn cơng đoạn quy trình cơng nghệ Chất lượng sản phẩm suất lao động phân xưởng, nhà máy, xí nghiệp phụ thuộc lớn vào chất lượng làm việc hệ thống tự động hóa Để phát triển sản xuất, ngồi việc nghiên cứu hồn thiện quy trình cơng nghệ ứng dụng cơng nghệ mới, nghiên cứu không phần quan trọng nâng cao mức tự động hóa quy trình cơng nghệ Với nhu cầu trên, nhóm chúng em giao đề tài “Thiết kế hệ thống xử lý nước thải ” Đây đề tài khơng hồn tồn phù hợp với sinh viên chúng em tìm hiểu sâu quy trình cơng nghệ qua thiết kế nên hệ thống xử lý nước thải đảm bảo tiêu chuẩn dây chuyền tự động hóa Để hồn thành đồ án em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Tiến Sỹ Nguyễn Kim Ánh trực tiếp hướng dẫn tận tình, giúp đỡ nhóm chúng em, tồn thể thầy cô giáo khoa nhà trường giúp đỡ tạo điều kiện cho chúng em trình thực đồ án Đà Nẵng, ngày…tháng…tháng…năm Sinh viên thực SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) MỤC LỤC CHƯƠNG 1: QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 1.1 Sơ đồ công nghệ 1.2 Nguyên lý làm việc 1.2.1 Vùng 1, vùng xử lý nước thô 1.2.2 Vùng 2, vùng cân chất nước thải 1.2.3 Vùng 3, vùng tạo nước thải trung hoà 1.2.4 Vùng 4, vùng loại bỏ tạp chất dạng huyền phù lơ lửng… 1.2.5 Vùng 5, vùng xử lý chất hữu 13 1.2.6 Vùng 6, vùng khử trùng 14 1.3 Kết luận 15 12 CHƯƠNG 2: CÁC CẢM BIẾN VÀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG 16 2.1 Các cảm biến 16 2.1.1 Cảm biến đo độ pH 16 2.1.2 Cảm biến đo mức bùn 17 2.1.3 Cảm biến đo độ đục 18 2.2 Các thiết bị sử dụng hệ thống 19 2.2.1 Hệ thống sục khí 19 2.2.2 Máy khuấy chìm 21 2.2.3 Cơng tắc phao 23 2.2.4 Máy bơm chìm nước thải… 26 2.2.5 Van điện từ solenoid 24 2.3 Kết luận chương 27 CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC VÀ THIẾT KẾ TRANG BỊ ĐIỆN CHO HỆ THỐNG 28 3.1 Giới thiệu PLC 28 SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) 3.1.1 Cấu trúc PLC 30 3.1.2 3.1.3 Các hoạt động xử lý bên PLC Ngơn ngữ lập trình 33 35 3.2 Giới thiệu số PLC hãng MITSUBISHI ELECTRIC 37 3.3 Lựa chọn thiết bị cho hệ thống 37 3.4 Giới thiệu điều khiển dùng hệ thống 37 3.4.1 FX3U-64MR/ES-A 37 3.4.2 FX3U-4AD-ADP 40 3.5 Bảng phân kênh thiết bị vào 44 3.6 Lựa chọn tính toán thiết bị cho mạch động lực 46 3.6.1 Relay 46 3.6.2 Công tắc tơ 47 3.6.3 Lựa chọn Aptomat 49 3.7 Bản vẽ sơ đồ hệ thống 51 3.8 Kết luận 51 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ SƠ ĐỒ THUẬT TỐN VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 52 4.1 Sơ đồ thuật toán 52 4.2 Chương trình điều khiển 58 4.3 Kết luận chương 64 SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước thải Hình 1.2: Cấu tạo mương lắng cát Hình 1.3: Cấu tạo bể cân Hình 1.4: Cấu tạo bể trung hồ Hình 1.5: Cấu tạo bể lắng 11 Hình 1.6: Bể chứa bùn 12 Hình 1.7: Bể vi sinh 13 Hình 1.8: Bể khử trung 14 Hình 2.1: Cấu tạo điện cực đo pH… 16 Hình 2.2: Cảm biến đo mức độ bùn Kansai 17 Hình 2.3: Hình dáng sơ đồ ngun lý máy thổi khí 20 Hình 2.4: Một số hình ảnh máy khuấy chìm 21 Hình 2.5: Sơ đồ cấu tạo máy khuấy chìm Faggiolati GM17A471T1-4V2AK0 22 Hình 2.6: Sơ đồ ngun lý cơng tắc pha 23 Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển 30 Hình 3.2: Sơ đồ khối tổng quát CPU 31 Hình 3.3: Quá trình thực PLC 34 Hình 3.4: Sơ đồ nối cổng vào 36 Hình 3.5: Sơ đồ FX3U-64MR/ES-A 38 Hình 3.6: Kích thước modul fx3u-64mr/es-a 38 Hình 3.7:Sơ đồ chân FX3U-64MR/ES-A 39 Hình 3.8: FX3U-4AD-ADP 40 Hình 3.9: Sơ đồ kích thước FX3U-4AD-ADP 41 Hình 3.10: Sơ đồ kích thước FX3U-4AD-AD 41 Hình 3.11: Sơ đồ chân FX3U-4AD-ADP 42 Hình 3.12: Sơ đồ kết nối Analog 42 Hình 3.13: Kích thước bên ngồi, phần tên, Terminal Layout 43 SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) Hình 3.14: Relay 46 Hình 3.15: Hình ảnh cơng tác tơ Uđm = 220V, Iđm = 150A 48 Hình 3.16: Aptomat 49 SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) CHƯƠNG 1: QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 1.1 Sơ đồ cơng nghệ Hình 1.1: Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước thải SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) 1.2 Nguyên lý làm việc Nước thải dây chuyền sản xuất nguồn nước phát sinh từ hoạt động sinh hoạt công nhân thu gom lại cho chảy tự nhiên nhờ vào trọng lực qua lọc rác thơ Rác thải có kích thước lớn gồm: cát đá vụn, gỗ, giấy, giẻ, nylon… giữ lại 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 Vùng 1, vùng xử lý nước thô Vùng cấu tạo gồm phận là: Bộ lọc rác thơ mương lắng cát 1.2.1.1Bộ lọc rác thô: Là lọc xử lý loại rác lớn trước đưa vào mương lắng cát để tránh bị tắc nghẽn mương lắng cát 1.2.1.2 Mương lắng cát Tại mương lắng cát, lọc rác tinh lắp đặt nhằm giữ lại rác thải có kích cỡ nhỏ để hạn chế tối đa rác thải theo vào ngăn bơm, tăng cường khả bảo vệ bơm a) Cấu tạo Hình 1.2: Cấu tạo mương lắng cát Cấu tạo mương lắng cát gồm có: ● Tấm lọc rác thơ: dùng để giữ lại loại rác lớn từ bên vào để đưa nước mịn ● Tấm lọc rác tinh: dùng để lọc loại bùn rác lại nhỏ làm cho chất lượng nước tốt trước đưa vào bơm để bơm vào bể cân SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) ● Phao đo mức nước: phao dùng để đo mức nước có mương lắng cát b) Nguyên lý hoạt động Ban đầu bắt đầu hoạt động mướng lắng cát chưa có nước nên làm cho phao V1.P1 bể hạ thấp xuống làm cho mạch điện phao hở ra, từ đưa tín hiệu đến van đưa nước vào mở làm cho nước từ chảy vào bể lắng cát Khi nước bể đầy phao V1.P1 đẩy lên làm cho mạch điện phao đóng lại, tín hiệu đưa tới làm cho van tự động đóng lại không cho nước vô tránh trường hợp tràng nước ngồi Tức là, phao V1.P1 có nhiệm vụ điều khiển van tự động V1.V1 đưa nước 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 nước mương lắng cát dâng lên làm phao V1.P1 lên làm kín mạch dịng điện sinh làm van đóng lại 1.2.2 Vùng 2, vùng cân chất nước thải Vùng bể cân bằng, bể cân bằng, dàn ống sục khí bố trí đáy với mục đích khuấy trộn, nước thải trộn lẫn, làm đồng thành phần (BOD, COD, pH, N, P, Nhiệt độ…) Do tính chất nước thải thay đổi theo sản xuất tùy vào tính chất nước thải cơng đoạn nên bể cân cần thiết việc điều hòa nồng độ lưu lượng nước thải, làm giảm kích thước tạo chế độ làm việc ổn định liên tục cho cơng trình phía sau, tránh cố q tải Ngồi bể cân cịn có mục đích giảm bớt dao động hàm lượng chất bẩn nước thải, làm giảm ngăn cản lượng nước thải có nồng độ chất độc hại cao trực tiếp vào cơng trình xử lý sinh học SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) 1.2.2.1 Cấu tạo bể cân Hình 1.3: Cấu tạo bể cân Cấu tạo bể cân gồm có: ● Hai phao để đo mức nước thấp (V2.P2) mức nước cao (V2.P3) bể cân ● Hai máy bơm nước (V2.B1 V2.B2) : dùng để bơm nước từ bể cân lên bồn định lượng ● Một máy sục khí (V2.MSK1) : máy sục khí có tác dụng trộn lẫn nước loại tạp chất có nước (BOD, COD, pH, N, P, Nhiệt độ…) để dễ dàng xử lý 1.2.2.2 Nguyên lý hoạt động Khi nước bể lắng cát chảy vào bể cân mực nước 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 nước bể cân xuống mức thấp so với phao V2.P2 mạch điện phao P2 hở nên khơng có tín hiệu gửi nên hai máy bơm V2.B1, V2.B2 máy sục khí V2.MSK1 khơng hoạt động Cịn mực nước lên cao phao V2.P2 mạch điện phao đóng lại nên có tín hiệu Digital từ V2.P2 gửi khởi động máy bơm V2.B1, mà mực nước xuống ngừng bơm Đồng thời khởi động máy sục khí V2.MSK1, mực nước xuống ngừng sục khí Phao V2.P3 cảm biến mức cao, mực nước bể cân thấp phao V2.P3 mạch điện phao V2.P3 hở nên khơng có tín hiệu gửi Cịn mực nước bể cao phao V2.P3 mạch điện phao kín mạch nên có tín hiệu Digital từ phao V2.P3 gửi hai bơm V2.B1 V2.B2 khởi động Khi mực nước giảm cho V2.B1 ngưng SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) Pđm = 30 kW; Uđm = 380 V, hệ số công suất 0.85 30000 =54 A √3 × 380× 0.85 P Iđm đm √3 U đm Ta nhân hệ số dự trữ dòng điện KI = 1.7 => Iđm = 1.5 × 54 = 81 A Vậy ta chọn loại aptomat có dịng là: 3.7 I aptomat = 100 A Bản vẽ sơ đồ hệ thống (Đã vẽ vẽ) 3.8 Kết luận Chương khái quát cho ta hiểu biết thêm plc đồng thời dựa vào nhu cầu thực tế đưa cách tính tốn số liệu hợp lí nhằm mục đích lựa chọn điều khiển CPU, modul mở rộng đầu vào analog thiết bị relay, aptomat, contactor nhằm đáp yêu cầu việc vận hành bảo vệ hệ thống hoạt động SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ SƠ ĐỒ THUẬT TOÁN VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 4.1 Sơ đồ thuật tốn ❖ Khâu 1(Vùng 1,2 ) : SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) ❖ Khâu 2(Vùng 3) : SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) ❖ Khâu 3(Vùng 4) : SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) ❖ Khâu 4(Vùng 5) : SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) ❖ Khâu 5(Vùng 6) : SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) ❖ Khâu 6: Đèn báo mức chất lỏng SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) 4.2 Chương trình điều khiển SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) 4.3 Kết luận chương Chương giúp bạn hiểu cách điều khiển hệ thống thơng qua lưu đồ thuật tốn chương trình điều khiển Chương trình điều khiển tùy vào người mà có nhiều cách viết khác nhau, mà hệ thống chạy theo mong muốn người sử dụng SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bài giảng điều khiển Logic, 2017 – Trần Thái Anh Âu, Nguyễn Kim Ánh, Lê Tiến Dũng [2] Mitsubishi Electric, 2013 Programmable controllers MELSEC-F Basic & applied instruction edition, FX-P3-E, 09R517 840, Himeji – Japan ... nghệ Với nhu cầu trên, nhóm chúng em giao đề tài ? ?Thiết kế hệ thống xử lý nước thải ” Đây đề tài không hồn tồn phù hợp với sinh viên chúng em tìm hiểu sâu quy trình cơng nghệ qua thiết kế nên hệ. .. TRÌNH CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 1.1 Sơ đồ cơng nghệ Hình 1.1: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải SKKN Tiểu Luận PRO(123docz.net) 1.2 Nguyên lý làm việc Nước thải dây chuyền sản xuất nguồn nước phát... Bản vẽ sơ đồ hệ thống 51 3.8 Kết luận 51 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ SƠ ĐỒ THUẬT TỐN VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 52 4.1 Sơ đồ thuật tốn 52 4.2 Chương trình điều khiển 58 4.3 Kết luận chương