GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG LỌC NƯỚC MẶN
TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ
Lựa chọn PLC sử dụng cho hệ thống
2.6 Mạc lực, mạch điều khiển hệ thống
Chương 3 Lập trình điều khiển, giám sát hệ thống
3.1 Biểu đồ chức năng hệ thống
3.2 Địa chỉ các biến trong lập trình LAD
3.4 Hệ thống giám sát trên WinCC
4 BẢN VẼ VÀ BIỂU ĐỒ
5 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TỪNG PHẦN
Họ tên giáo viên hướng dẫn
(Ký và ghi rõ Họ tên)
6 NGÀY GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Ký và ghi rõ Họ tên)
Giáo viên hướng dẫn chính
(Ký và ghi rõ Họ tên)
Nhiệm vụ Đồ án tốt nghiệp đã được Hội đồng thi tốt nghiệp của Khoa thông qua
(Ký và ghi rõ Họ tên)
Sinh viên đã hoàn thành và nộp bản Đồ án tốt nghiệp cho Hội đồng thi
Sinh viên làm Đồ án tốt nghiệp
(Ký và ghi rõ Họ tên)
Em xin cam đoan: Bản đồ án tốt nghiệp này là công trình nghiên cứu thực sự của cá nhân em Các số liệu, kết quả trong đồ án là trung thực, chưa từng được công bố dưới bất cứ hình thức nào trước khi trình bày, bảo vệ và công nhận Tất cả các trích dẫn đều đã ghi rõ nguồn gốc.
Hà nội, ngày tháng năm 2020
Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến và chỉ đạo nhiệt tình của thầy giáo TS.Vũ Minh Quang Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cùng các thầy giáo, cô giáo trong bộ môn đã tận tình chỉ đạo hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp.
Em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến các thầy giáo, cô giáo đã giảng dạy em trong hơn bốn năm qua, từ khi còn bỡ ngỡ bước chân vào cổng trường Đại học Thủy Lợi cho đến nay Những kiến thức, kinh nghiệm mà các thầy giáo, cô giáo truyền đạt là hành trang quý báu giúp em vững bước trên con đường tương lai.
Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu nhà trường, Ban Chủ nhiệm khoa Kỹ thuật Điện - Điện tử, cùng các phòng, ban đã tạo điều kiện về mọi mặt giúp em thực hiện và hoàn thành đồ án.
Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, những người luôn động viên, ủng hộ và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và hoàn thiện đồ án tốt nghiệp.
Em xin chân thành cảm ơn !
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG LỌC NƯỚC MẶN 1
1.1.2 Những tác hại khi sử dụng nguồn nước nhiễm mặn 3
1.2 Những phương pháp lọc nước mặn 4
1.2.1 Hệ thống lọc nước trong công nghiệp 9
1.2.2 Hệ thống lọc nước mặn RO của Karofi 11
1.3 Giới thiệu về mô hình lọc nước mặn tự động 13
1.3.1 Sơ đồ khối của hệ thống lọc nước mặn RO 13
1.3.2 Sơ đồ hệ thống và nguyên lý hoạt động của hệ thống 14
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ 16
2.1.2 Hai loại máy bơm được sử dụng phổ biến 16
2.1.3 Tính toán và chọn bơm 18
2.2.2 Cảm biến đo độ mặn RSA0100 21
2.4 Lựa chọn thiết bị điện 23
2.4.1 Thiết bị bảo vệ 1 động cơ bơm 3 pha, 380V, 5,5 Kw 23
2.4.2 Thiết bị bảo vệ 1 động cơ bơm 3 pha, 380V, 2,2 Kw 25
2.4.3 Thiết bị bảo vệ van điện từ 26
2.4.4 Thiết bị bảo vệ toàn hệ thống 27
2.5 Lựa chọn PLC sử dụng cho hệ thống 28
2.6 Mạch lực, mạch điều khiển hệ thống 31
CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT HỆ THỐNG 32
3.1 Biểu đồ chức năng hệ thống 32
3.2 Địa chỉ các biến trong lập trình LAD 32
3.3.2 Khối chương trình chạy tự động 40
3.3.3 Khối chương trình chạy bằng tay 42
3.3.4 Khối chương trình chạy sensor 44
3.3.5 Khối chương trình trung gian chế độ bằng tay và tự động 44
3.3.7 Khối chương trình cảnh báo 49
3.4 Hệ thống giám sát trên WinCC 49
3.4.1 Giới thiệu chung về WinCC 49
3.4.2 Các bước cấu hình phần cứng 50
3.4.3 Giao diện màn hình giám sát 54
Hướng phát triển đề tài 62
Hình 1.1 Hình ảnh xâm nhập mặn tại Đồng Bằng Sông 1
Hình 1.2: Hình ảnh người dân sinh sống tại đảo tiền tiêu Cồn Cỏ 1
Hình 1.3: Hình ảnh người dân xây dựng cuộc sống tại đảo Trường Sa 2
Hình 1.4: Tổng quan về cấu trúc màng siêu lọc nước UF tốt nhất hiện nay 5
Hình 1.5: Thiết kế hiện đại, màng lọc nước UF dễ dàng thi công, giảm đáng kể chi phí vận hành 6
Hình 1.6: Công nghệ lọc nước NANO giữ được các thành phần khoáng tốt cho cơ thể 7
Hình 1.7: Màng lọc nước RO bổ sung khoáng chất có lợi cho sức khỏe 8
Hình 1.8: Hình ảnh minh họa về phương pháp xử lý nước mặn 8
Hình 1.9: Tekcom thi công lắp đặt hệ thống lọc nước công nghiệp với đủ mọi loại công suất phù hợp nhu cầu mục đích sử dụng 9
Hình 1.10: Bơm cao áp trong hệ thống lọc nước công nghiệp 11
Hình 1.11: Hệ thống lọc nước biển thành nước ngọt công nghiệp Karofi 12
Hình 1.12: Sơ đồ hệ thống máy lọc nước biển thành nước ngọt Karofi 13
Hình 1.13: Sơ đồ khối hệ thống 13
Hình 1.14: Sơ đồ hệ thống 14
Hình 2.1: Cấu tạo bơm ly tâm 16
Hình 2.2: Cấu tạo bơm pittong 17
Hình 2.3: Máy bơm chìm Mastra 19
Hình 2.4: Máy bơm chìm Tsurumi 100B42.2 20
Hình 2.5: Sensor đo mức nước 21
Hình 2.6: Cảm biến đo độ mặn RSA0100 21
Hình 2.8: Relay Hitachi TR12B-1E-RC 23
Hình 2.10: Aptomat Mitsubitsi chống giật ELCB 24
Hình 2.11: Relay Hitachi TR12B-1E-RC 25
Hình 2.13: Aptomat Mitsubitsi chống giật ELCB 26
Hình 2.14: Contactor 1 pha Chint NCH8/25/20 26
Hình 2.15: Rơ-le nhiệt TH-18KP 0,7A 27
Hình 2.16: Aptomat Mitsubitsi chống giật 27
Hình 2.17: PLC S7-1200 12/14 AC/DC/RL 28
Hình 2.18: Bộ nguồn PLC S7-1200-6EP1332-1SH71 29
Hình 2.19: SM 1221 DI8 x 24VDC 6ES7 221-1BF32-0XB0 30
Hình 2.20: Mạch động lực hệ thống 31
Hình 3.1: Biểu đồ chức năng của hệ thống 32
Hình 3.2: Chọn màn hình giám sát 51
Hình 3.3: Hiển thị màn hình giám sát 51
Hình 3.4: Chọn module truyền thông IE general 52
Hình 3.5: Kết nối PN/IE 52
Hình 3.7: Giao diện màn hình WinCC 53
Hình 3.8: Màn hình tổng quan hệ thống 54
Hình 3.9: Màn hình hiển thị đồ thị độ mặn 55
Hình 3.10: Màn hình cảnh báo 55
Hình 3.11: Bơm 1 tự động chạy luân phiên 56
Hình 3.12: Bơm 2 tự động chạy luân phiên 56
Hình 3.13: Bơm 3 tự động chạy 57
Hình 3.14: Đồ thị hiển thi độ mặn đạt yêu cầu 57
Hình 3.15: Van 4 tự động chạy 58
Hình 3.16: Đồ thị hiển thị độ mặn không đạt yêu cầu 58
Hình 3.17: Hiển thị cảnh báo khi độ mặn cao 59
Hình 3.18: Bơm 4 tự động chạy 59
Hình 3.19: Điều khiển bằng tay bơm 1 60
Hình 3.20: Điều khiển bằng tay bơm 2 60
Hình 3.21: Điều khiển bằng tay bơm 3 và van 1 61
Hình 3.22: Điều khiển bằng tay bơm 4 và van 2 61
Bảng 1.1: Độ mặn dựa trên các muối hòa tan 3
Bảng 3.1: Các biến đầu vào 32
Bảng 3.2: Các biến đầu vào 34
Bảng 3.3: Biến đầu ra trên PLC 35
Bảng 3.4: Biến đầu ra trung gian chế độ điều khiển bằng tay 35
Bảng 3.5: Biến đầu ra trung gian chế độ điều khiển tự động 36
Bảng 3.6: Các biến miền nhớ 37
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH CÁC THUẬT NGỮ
AI (Analog Input): Đầu vào tương tự
AO (Analog Output): Đầu ra tương tự.
DI (Digital Input): Đầu vào số
DO (Digital Output): Đầu ra số
HMI (Human Machine Interface): Thiết bị giao tiếp giữa người điều hành và máy mọc thiết bị.
PLC (Programmable Logic Controller): Thiết bị điều khiển khả trình.
SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition): Hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu.
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG LỌC NƯỚC MẶN 1.1 Xây dựng ý tưởng
Quá trình phát triển của con người ngày càng nhanh, các khu công nghiệp, dịch vụ mọc lên ngày càng nhiều, kèm them đó là sự thiếu ý thức bảo vệ của không ít cư dân trên thế giới dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trường Điều đó có thể thấy rõ nhất qua quá trình nóng lên toàn cầu, dẫn đến hiện tượng băng tan ở hai cực làm nước biển dâng, gây ra hiện tượng xâm nhập mặn ngày càng rõ rệt ở các địa phương ven biển.
Hình 1.1 Hình ảnh xâm nhập mặn tại Đồng Bằng Sông
Sự gia tăng dân số, khiến con người thiếu hụt về chỗ ở, cần tìm đến những địa điểm mới như hải đảo, hoapng mạc, … những nơi cách xa đất liền và thiếu hụt nghiêm trọng về nước ngọt – điều kiện cần thiết để sinh sống của con người.
Hình 1.2: Hình ảnh người dân sinh sống tại đảo tiền tiêu Cồn Cỏ
Hình 1.3: Hình ảnh người dân xây dựng cuộc sống tại đảo Trường Sa
Từ những điều trên có thể thấy nước ngọt ngày càng giảm đi so với nhu cầu cần thiết của con người, thay vào đó là nước mặn xâm lấn Do vậy, để giải quyết vấn đề này, em đã quyết định chọn đề tài “Ứng dụng PLC trong hệ thống lọc nước mặn” làm đề tài tốt nghiệp.
Nước nhiễm mặn là nguồn nước có chứa hàm lượng lớn các chất muối hòa tan (chủ yếu là NaCl) vượt qua ngưỡng cho phép Thông thường, nguồn nước nhiễm mặn chủ yếu do quá trình xâm nhập mặn của nước biển vào sâu trong đất liền, khiến cho nguồn nước ở ao, hồ, sông, suối, …bị nhiễm muối.
Hiện tượng này thường chỉ xảy ra ở những vùng trũng, khu ven biển Tuy nhiên, khi mùa khô hạn kéo dài khiến cho nước ngọt ngày càng cạn kiệt thì quá trình xâm nhập của nước mặn vào trong đất liền cũng ngày càng sâu và nhanh hơn Do đó, không chỉ các nguồn nước ở sông, hồ…mà cả những mạch nước giếng khoan, nước ngầm cũng bị nhiễm mặn theo.
Nguyên nhân khiến nước nhiễm mặn chủ yếu là do thủy triều dâng cao và do sự xâm nhập mặn của nước biển vào sông, ngòi, kênh rạch Và nồng độ nước nhiễm mặn sẽ phụ thuộc vào hiện tượng thủy văn cũng như mức độ thủy triều toàn vùng.
Bảng 1.1: Độ mặn dựa trên các muối hòa tan Độ mặn của nước dựa trên các muối hòa tan theo ppt (Việt Nam)
Nước ngọt Nước lợ Nước mặn Nước muối
10 hoặc 50 Độ mặn của nước dựa trên các muối hòa tan theo ppt (Anh-Mỹ)
Nước ngọt Nước lợ Nước mặn Nước muối
Qua bảng biểu trên, ta có thể thấy độ mặn cho phép trong nước sinh hoạt nằm dưới 1ppt Và đây là cách nhận biết nước nhiễm mặn đơn giản nhất Có thể nhận biết nước nhiễm mặn bằng xúc giác, bởi vì nước sinh hoạt, nước sạch sẽ không bao giờ mặn. Hoặc có thể nhận biết nước nhiễm mặn bằng cách sử dụng máy đo độ muối trong nước.
1.1.2 Những tác hại khi sử dụng nguồn nước nhiễm mặn
Khi sử dụng nước nhiễm mặn sẽ gây ra những ảnh hưởng cực kì nghiêm trọng đến sức khỏe của con người Nước nhiễm mặn khi vào cơ thể sẽ hút nước từ các tế bào gây nên hiện tượng mất nước khiến tế bào ngày càng bị teo nhỏ Khi các tế bào chết đi, hệ miễn dịch của cơ thể bị suy giảm tạo điều kiện cho các vi khuẩn xâm nhập gây nên các bệnh lý về tiêu hóa, giảm chức năng đề kháng và dẫn đến tình trạng suy thận, suy gan…
Khi sử dụng nguồn nước nhiễm mặn trong sinh hoạt như tắm rửa, vệ sinh, …sẽ có khả năng gây ra các bệnh ngoài da như viêm da, mụn nhỏ, ghẻ lở…
Nghiêm trọng hơn là khi nguồn nước nhiễm mặn được sử dụng trong nông nghiệp sẽ khiến đất đai cằn cỗi, gây mất mùa, ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống và kinh tế của người dân Ngoài ra, nó còn phá hủy các thiết bị, đồ dùng sinh hoạt trong nhà đặc biệt là các thiết bị điện, các thiết bị được làm từ kim loại Vì muối sẽ tác dụng với kim loại và khiến chúng bị ăn mòn và phân hủy.
