Khéo tay hay làm Khéo tay hay làm Khéo tay hay làmkl le van tung

LỜI CÁM ƠN Để hồn thành luận văn này, kết trình học tập, phấn đấu thân bên cạnh em nhận nhiều giúp đỡ Thầy Cô giáo thuộc khoa Điện- Điện Tử, Trường Đại Học Tôn Đức Thắng bạn bè, người thân gia đình Nhân dịp này, Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến quý Thầy Cô giáo khoa Điện- Điện Tử, Trường Đại Học Tôn Đức Thắng tận tình giảng dạy em suốt bốn năm học trường Đồng thời em cám ơn gia đình, bạn bè động viên, giúp đỡ em trình học tập thực đề tài Đặc biệt, em xin chân thành cám ơn thầy TS Đinh Hoàng Bách – người tận tình tạo điều kiện, động viên, giúp đỡ hướng dẫn em hoàn thành luận văn Em xin cám ơn Phòng Trung Học chuyên nghiệp – Đại Học Tôn Đức Thắng tạo điều kiện thiết bị thí nghiệm Em chân thành cám ơn thầy Huỳnh Tấn Đệ tận tình động viên giúp đỡ trình thực đề tài Mặc dù có nhiều cố gắng, nổ lực để hồn thành tốt luận văn này, chắn tránh khỏi sai sót, khiếm khuyết, em mong nhận góp ý, bổ sung Qúy Thầy Cơ Xin chân thành cám ơn! Tp Hồ Chí Minh ngày 20 tháng 01 năm 2010 Lê Văn Tùng LỜI NĨI ĐẦU Ơ nhiễm mơi trường nói chung, nhiễm nguồn nước nói riêng rơi vào tình trạng nghiêm trọng, đặc biệt thành phố lớn thành phố Hố Chí Minh, Hà Nội Thành phố Hồ Chí Minh với tốc độ phát triển nhanh, thu hút lao động nhiều nơi sinh sống, lao động lập nghiệp Bên cạnh tốc độ công nghiệp phát triển làm nhiễm nguồn nước, nước thải sinh hoạt khu dân cư ô nhiễm trầm trọng cần phải xử lý Nhiều nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt xây dựng hoạt động chưa đáp ứng thực tiễn, nhu cầu cần thiết nên dự án nhà máy xử lý nước thải lưu vực Tham Lương-Bến cát Nhà nước phê duyệt khởi công xây dựng để giải toán nước thải sinh hoạt cho khu dân cư lưu vực Luận văn dựa tảng dự án hướng vào xây dựng mơ hình điều khiển, nghiên cứu vấn đề nước thải, q trình cơng nghệ, vận hành trạm xử lý, tiêu chuẩn hóa sinh, áp dụng tự động hóa cho nhà máy cho cơng suất lớn hiệu Mơ hình luận văn thiết kế dựa công nghệ nhà máy xử lý nước thải Tham Lương- Bến Cát Dự án nhà máy xử lý nước thải lưu vực Tham Lương- Bến Cát người quan tâm đánh giá cao công nghệ mới, quy mô công suất Với kiến thức kinh nghiệm hạn hẹp, chúng em cố gắng hoàn thành luận văn có nhiều thiếu sót, mong đươc thầy hoan hỷ đóng góp kiến thức quý báu để chúng em có hành trang tốt nghề nghiệp sau Sinh viên thực Lê Văn Tùng Nguyễn Văn Nhật MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT V DANH MỤC BẢNG BIỂU VI DANH MỤC HÌNH VẼ VII TÓM TẮT TỔNG QUAN VỀ CÁCH CHỌN ĐỀ TÀI 0.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 0.2 CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 0.3 HƯỚNG TIẾP CẬN ĐỀ TÀI 0.4 CÁCH THỨC TIẾN HÀNH CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ DỰ ÁN NHÀ MÁY XỬ LÝ NƯỚC THẢI LƯU VỰC THAM LƯƠNG BẾN CÁT 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1.1 Tên dự án 1.1.2 Nhà đầu tư 1.1.3 Ban quản lý dự án 1.1.4 Cấp cơng trình 1.1.5 Tiêu chuẩn thiết kế 1.1.6 Công suất nhà máy 1.1.7 Mục tiêu – nhiệm vụ dự án 1.1.8 Thông số chất lượng nước thải trước xử lý 1.1.9 Thông số chất lượng nước thải sau xử lý 1.2 CÔNG NGHỆ CỦA NHÀ MÁY 1.2.1 Các bước xử lý nhà máy 1.2.2 Sơ đồ nguyên lý công nghệ xử lý nước thải nhà máy Tham LươngBến Cát 1.2.3 Thuyết minh quy trình cơng nghệ 1.2.4 Giải pháp kỹ thuật cho hệ thống tự động hóa 1.2.4.1 Chức tự động hóa 1.2.4.2 Cấu hình hệ thống 1.2.5 Sơ đồ tổ chức quản lý nhà máy 10 i CHƯƠNG 2: SƠ LƯỢC VỀ PLC S7-300 11 2.1 GIỚI THIỆU PLC 11 2.2 CÁC LĨNH VỰC ỨNG DỤNG CỦA PLC 13 2.3 CÁC ƯU ĐIỂM KHI SỬ DỤNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂNVỚI PLC 13 2.4 VỊNG VÉT CHƯƠNG TRÌNH 14 2.5 CẤU TRÚC CHƯƠNG TRÌNH 14 2.5.1 Lập trình tuyến tính 14 2.5.2 Lập trình có cấu trúc 15 2.6 NGƠN NGỮ LẬP TRÌNH 16 2.7 CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA S7-300 18 2.7.1 Tính chung 18 2.7.2 Các Module PLC S7-300 18 2.8 CÁC VÙNG DỮ LIỆU, VÙNG NHỚ, CÁC QUY ĐỊNH VỀ DỮ LIỆU VÀ CÁCH TRUY CẬP ĐỊA CHỈ TRÊN PLC 23 2.8.1 Kiểu liệu 23 2.8.2 Cấu trúc nhớ CPU 23 2.8.3 Cách truy cập địa 25 2.9 TẬP LỆNH S7-300 26 2.9.1 Thanh ghi trạng thái 26 2.9.2 Các nhóm lệnh 27 2.10 PHẦN MỀM STEP7 27 CHƯƠNG 3: PHẦN MỀM WINCC6.0 28 3.1 GIỚI THIỆU VỀ WINCC6.0 28 3.1.1 Giới thiệu chung 28 3.1.2 Chức hệ thống SCADA 29 3.2 CHỨC NĂNG CỦA TRUNG TÂM ĐIỀU KHIỂN 30 3.2.1 Chức 30 3.2.2 Cấu trúc 30 3.2.3 Soạn thảo 31 3.2.4 Các thành phần dự án Control Center 31 3.2.5 Các bước để tạo dự án Wincc6.0 31 3.2.6 Cách lập trình cho Wincc 32 3.2.7 Cấu hình truyền thơng 32 ii CHƯƠNG 4: CƠ SỞ DỮ LIỆU 35 4.1 NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH VISUAL BASIC 35 4.1.1 Các khái niệm 35 4.1.2 Kiểu liệu 36 4.1.3 Hằng số 36 4.1.4 Biến 37 4.2 LỆNH 38 4.2.1 Lệnh gán 38 4.2.2 Lệnh rẽ nhánh If 38 4.2.3 Lệnh lựa chọn Select Case 39 4.3 HÀM 39 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH NHÀ MÁY XỬ LÝ NƯỚC THẢI THAM LƯƠNG- BẾN CÁT 43 5.1 GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ TRONG MƠ HÌNH 43 5.1.1 Bộ điều khiển PLC S7-300 Station 1200 43 5.1.2 Relay trung gian 47 5.1.3 Valve Solenoid 47 5.2 MƠ HÌNH NHÀ MÁY XỬ LÝ NƯỚC THẢI THAM LƯƠNG-BẾN CÁT 47 5.3 SƠ ĐỒ ĐẤU NỐI PLC 50 5.4 QUY TRÌNH HOẠT ĐỘNG TRONG MƠ HÌNH NHÀ MÁY XỬ LÝ NƯỚC THẢI THAM LƯƠNG- BẾN CÁT 50 5.4.1 Quy trình vận hành 50 5.5 THIẾT KẾ VÀ VẬN HÀNH GIAO DIỆN HỆ THỐNG 57 5.5.1 Thiết kế giao diện 57 5.5.2 Giao diện mô hình nhà máy xử lý nước thải Tham Lương- Bến Cát 59 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN 6.1 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 67 6.2 KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA ĐỀ TÀI 67 6.3 HẠN CHẾ 67 6.4 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 PHỤ LỤC iii iv v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BOD COD TCVN DO SS XLNT F/M MPI VB AO HW - Chemical Oxygen Demand (Nhu cầu oxy sinh hóa) - Biochemical Oxygen Demand (Nhu cầu oxy sinh hóa) - Tiêu chuẩn Việt Nam - Dissolved Oxygen (Oxy hòa tan) - Chất rắn lơ lửng - Xử lý nước thải -Tỷ lệ bùn hồi sinh - Multipoint Iterface - Visual Basic - Analog Output - Hardware TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 0.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt ngày đóng vai trị quan trọng xã hội, góp phần cải thiện môi trường ô nhiễm nay, cụ thể mơi trường nước Để thiết kế vận hành tốt hệ thống xử lý nước thải u cầu phải có kiến thức hóa sinh, trình xử lý, kiến thức chuyên nghành, sử dung phần mềm thiết kế điều khiển, giao diện giám sát Để nâng cao khả quản lý, giảm chi phí nhân cơng, chi phí vận hành giải pháp ứng dụng tự động hóa vào nhà máy, thường sử dụng PLC điều khiển Luận văn xây dựng tảng cơng nghệ xử lý nước thải có áp dụng tự động hóa, mơ hình phản ảnh đầy đủ tính hệ thống 0.2 CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU TRONG LUẬN VĂN - Hệ thống nước thải nhà máy bao gồm bể, bồn chuyên dụng, cấu tạo công dụng bồn, chế hoạt động hệ thống trình hệ thống - Phương pháp thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt, hiểu biết nồng độ COD,BOD,pH… - Các tiêu chuẩn đánh giá - Các hướng vận hành, điều khiển thực tế - Cơng cụ lập trình PLC S7-300 - Cơng cụ thiết kế giao diện vận hành hệ thống WinCC 6.0 - Hệ thống sở liệu 0.3 HƯỚNG TIẾP CẬN ĐỀ TÀI - Tài liệu “ BÁO CÁO TÓM TẮT DỰ ÁN ĐẦU TƯ: NHÀ MÁY XỬ LÝ NƯỚC THẢI LƯU VỰC THAM LƯƠNG- BẾN CÁT” bên Sở Nông Nghiệp Phát Triển Nơng Thơn thành phố Hồ Chí Minh - Thu thập tìm hiểu hệ thống xử lý nước thải qua sách tài liệu mạng - Thu thập tìm hiểu nhà máy xử lý nước thải ngồi thực tế - Tìm hiểu hướng vận hành giám sát hệ thống - Tìm hiểu cơng cụ lập trình qua kiến thức học trường, qua hướng dẫn thầy cô, hỗ trợ từ bạn bè, tìm hiểu từ sách tài liệu liên quan 0.4 CÁCH THỨC TIẾN HÀNH Sau nhấp chuột phải vào hình ảnh ( động cơ, van, bồn,…) chọn Properties, chọn hiệu ứng cho hình ảnh ta cần tạo hiệu ứng Hình 5.21: Tạo thuộc tính cho hình ảnh điều khiển 5.5.2 Giao diện mơ hình nhà máy xử lý nước thải Tham Lương- Bến Cát Giao diện vận hành hệ thống xử lý nước thải Tham Lương- Bến Cát bao gồm hình quan sát tồn nhà máy, hình khâu trình xử lý đặt trạm: xử lý sơ cấp, xử lý thứ cấp, xử lý bùn + Trạm : hình – Graphics + Trạm : hình điều khiển sơ cấp – Graphics + Trạm : hình điều khiển thứ cấp ( C-Tech) – Graphics + Trạm : hình điều khiển xử lý bùn – Graphics Mỗi trạm quản lý số khâu định toàn hệ thống bao gồm : + Các bể chuyên dụng + Các thiết bị chuyên dụng tương ứng + Có thể liên kết trạm khác + Giám sát điều khiển thiết bi trạm Giao diện vận hành hiển thị: + Hoạt động động chuyên dụng, máy thổi khí, máy ép bùn + Giá trị thông số hệ thống : DO, pH, mức… 59 Hình 5.22 : Giao diện mơ hình nhà máy xử lý nước thải Tham Lương- Bến Cát 60 Hình 5.23 : Giao diện hình điều khiển sơ cấp -Trạm điều khiển sơ cấp bao gồm: + Bể thu gom + Các bơm nâng + Song chắn rác tự động + Các bể tự tràn có chức lắng cát, tách váng 61 Hình 5.24: Giao diện điều khiển xử lý bể C-Tech -Trạm điều khiển thứ cấp: + bể C-Tech luân phiên làm việc + van khí + bơm nước vào bể C-Tech + bơm xả bùn + bơm xả nước vào bể khử trùng + Bơm Clor + máy khuấy + Bồn Clor 62 Hình 5.25: Giao diện xử lý bùn -Trạm điều khiển xử lý bùn: + Motor ép bùn + Van điện xả bùn + Bồn Polime + Bể nén bùn sơ + Bể chứa nước ép bùn 63 Hình 5.26: Kết mơ chương trình liên kết với wincc 64 Hình 5.27: Giao diện Tag Logging 65 Hình 5.28: Thiết lập hệ thống Alarm 66 CHƯƠNG KẾT LUẬN 6.1 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC Tìm hiểu quy trình cơng nghệ xử lý nước thải Xây dựng thành công mô hình hệ thống xử lý nước thải nhà máy Tham Lương – Bến Cát nhiệm vụ luận văn Lập trình PLC cho hệ thống mơ hình theo lưu đồ giải thuật Áp dụng chế độ điều khiển Auto/Manual Chương trình PLC, lập trình SCADA chạy ổn định phần mềm mơ Thiết kế hồn chỉnh giao diện WinCC với chức : + Giám sát, vận hành hệ thống + Lưu trữ sở liệu nhằm phục vụ cho việc thống kê báo cáo + Chức hiển thị chức cảnh báo 6.2 KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA ĐỀ TÀI Đề tài xây dựng sở quy trình cơng nghệ dự án nhà máy xử lý nước thải Tham Lương – Bến Cát nên mang tính thực tiễn cao Đặc biệt, dự án có tính tự động hóa cao, sử dụng cơng nghệ đại (cơng nghệ C-Tech) nên đảm bảo mang lại hiệu cao vận hành 6.3 HẠN CHẾ Thiếu thiết bị chuyên dụng loại bơm, cảm biến…do đề tài chưa ứng dụng giải thuật điều khiển, chưa thể thực việc giám sát xác thông số Các bể thiết kế chưa thể hết tất đặc tính bể chuyên dụng, mơ hình nên bể chưa giống với thực tế dẫn đến số chức bể không áp dụng mà phải cải tiến để phù hợp với mơ hình PLC S7-300 thiếu số Module, cáp đổ chương trình khơng ổn định 6.4 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Xây dựng giải thuật điều khiển vòng kín để nâng cao hiệu cho q trình vận hành Thiết lập thêm hệ thống mạng để tạo điều kiện thuận lợi cho trình vận hành, giám sát xử lý có vấn đề hư hỏng xảy Kết hợp với biến tần để điều khiển bơm để nâng cao hiệu tiết kiệm lượng 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]TS Trần Thu Hà (chủ biên), KS Phạm Quang Huy, Tự động hóa cơng nghiệp với WinCC, NXB Hồng Đức [2]TS Trần Thu Hà, Lập trình với S7& WinCC, NXB Hồng Đức [3]Nguyễn Dỗn Phước, Tự động hóa với Simatic S7-300, NXB Khoa Học Kỹ Thuật [4]PGS.TS Lương Đức Phẩm,2003, Công nghệ xử lý nước thải biện pháp sinh học, NXB Giáo Dục [5] Dự án nhà máy xử lý nước thải kết hợp công viên xanh cho lưu vực Tham Lương- Bến Cát, Sở Nông Nghiệp Phát triển Nông Thôn cung cấp [6] Internet [7] Manual WinCC v6 Getting Started [8] Datasheet Siemens 68 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Thông số chất lượng nước thải trước xử lý Bảng 1.2: Thông số chất lượng nước thải sau xử lý Bảng 2.1: Kiểm tra cách nhìn LED nguồn 21 Bảng 3.1: Các soạn thảo trung tâm điều khiển 31 Bảng 4.1: Kiểu liệu 36 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 0.1 : Tổng quan hệ thống Hình 1.1 : Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước thải nhà máy Tham Lương- Bến Cát Hình 1.2 : Cấu hình hệ thống tự động nhà máy Hình 1.3 : Sơ đồ tổ chức nhà máy 10 Hình 1.4: Nguyên lý chung cấu trúc điều khiển logic khả trình (PLC) 12 Hình 1.5 : Hệ thống điều khiển dùng PLC 13 Hình 1.6 : Lập trình tuyến tính 15 Hình 1.7 : Lập trình có cấu trúc 16 Hình 1.8 : CPU S7-300……………………………………………………………………… 19 Hình 1.9 : Cổng giao tiếp PLC 19 Hình 1.10: Thanh Rack 20 Hình 1.11: Sơ đồ phân bố racks 21 Hình 1.12: CPUS7-300 22 Hình 1.13 : CPU Module mở rộng 23 Hình 3.1: Hệ thống giám sát thu thập liệu SCADA điển hình 28 Hình 3.2: Cấu trúc phân cấp hệ thống tự động 29 Hình 3.3: Giải pháp truyền thơng Siemens 29 Hình 4.1: Giao diện Graphics hộp thoại Object Properties 40 Hình 4.2: Hộp thoại Edit VB action 41 Hình 4.3: Nhấn nút biên dịch 41 Hình 4.4: Nhấn chọn mục code 42 Hình 4.5: Nhấn OK kết thúc 42 Hình 5.1: Sơ đồ khối SM321 DI16xDC24V/321-1BH02-0AA0 44 Hình 5.2: Module vào số SM321DI16xDC24V 44 Hình 5.3: Sơ đồ khối SM322 DO8x RELAY AC 230V/322-1HF01-0AA0 45 Hình 5.4: Sơ đồ khối SM 331 AI2x12 bit/331-7KB02-0AB0 45 Hình 5.5 : Sơ đồ khối SM332 AO4x12 bit/332-HD01-0AB0 46 Hình 5.6 : Bộ thí nghiệm S7-300 46 Hình 5.7: Relay 47 Hình 5.8 : Van Solenoid 47 Hình 5.9: Mặt trước mơ hình nhà máy xử lý nước thải Tham Lương- Bến Cát 48 Hình 5.10: Mặt sau mơ hình nhà máy xử lý nước thải Tham lương- Bến cát 49 Hình 5.11: Bảng điện điều khiển 50 Hình 5.12: Lưu đồ giải thuật 51 Hình 5.13: Lưu đồ giải thuật bơm luân phiên 53 Hình 5.14: Lưu đồ giải thuật trạm bơm nâng 54 Hình 5.15: Lưu đồ giải thuật trạm bơm C-Tech 56 Hình 5.16: Lưu đồ giải thuật xử lý bùn 57 Hình 5.17: Khởi động Wincc 58 Hình 5.18: Đặt tên lưu đường dẫn dự án 59 Hình 5.19: Mở trang hình 59 Hình 5.20 : Thư viện hình ảnh 59 Hình 5.21 Tạo thuộc tính cho hình ảnh điều khiển 60 Hình 5.22: Giao diện mơ hình nhà máy xử lý nước thải Tham Lương- Bến Cát 61 Hình 5.23 Giao diện hình điều khiển sơ cấp 62 Hình 5.24: Giao diện điều khiển xử lý bể C-Tech 63 Hình 5.25: Giao diện xử lý bùn 64 Hình 5.26: Kết mơ chương trình liên kết với wincc 65 Hình 5.27 : Giao diện Tag Logging 66 Hình 5.28: Thiết lập hệ thống Alarm 67