ĐỀ tài tự động hóa dây chuyền lọc nước mặn sử dụng PLC 1200

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG LỌC NƯỚC MẶN

Xây dựng ý tưởng

Chương 2 Tính toán và lựa chọn thiết bị

2.1 Chọn động cơ bơm nước 2.2 Cảm biến (Sensor)

2.3 Lựa chọn van 2.4 Lựa chọn thiết bị điện 2.5 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 3.3 Chương trình LAD

3.4 Hệ thống giám sát trên WinCC

4 BẢN VẼ VÀ BIỂU ĐỒ Không yêu cầu

5 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TỪNG PHẦN

Họ tên giáo viên hướng dẫn

(Ký và ghi rõ Họ tên)

Những phương pháp lọc nước mặn

Chương 2 Tính toán và lựa chọn thiết bị

2.1 Chọn động cơ bơm nước 2.2 Cảm biến (Sensor)

2.3 Lựa chọn van 2.4 Lựa chọn thiết bị điện 2.5 Lựa chọn PLC sử dụng cho hệ thống 2.6 Mạc lực, mạch điều khiển hệ thống

TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ

Lựa chọn van

Lựa chọn thiết bị điện

Lựa chọn PLC sử dụng cho hệ thống

6 NGÀY GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Giáo viên hướng dẫn chính

Nhiệm vụ Đồ án tốt nghiệp đã được Hội đồng thi tốt nghiệp của Khoa thông qua

Sinh viên đã hoàn thành và nộp bản Đồ án tốt nghiệp cho Hội đồng thi

Sinh viên làm Đồ án tốt nghiệp

Tôi xin cam kết rằng bản đồ án tốt nghiệp này là sản phẩm nghiên cứu độc lập của cá nhân tôi Tất cả số liệu và kết quả trong đồ án đều là trung thực và chưa từng được công bố dưới bất kỳ hình thức nào trước khi trình bày, bảo vệ và được công nhận Mọi trích dẫn trong đồ án đều đã được ghi rõ nguồn gốc.

Hà nội, ngày tháng năm 2020

Trong quá trình hoàn thành đồ án tốt nghiệp, tôi đã nhận được sự hỗ trợ, đóng góp ý kiến và chỉ đạo tận tình từ thầy giáo TS Vũ Minh Quang Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy và các thầy cô giáo trong bộ môn đã hướng dẫn và chỉ đạo tôi trong suốt thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp, giúp tôi hoàn thiện và phát triển kiến thức của mình.

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo đã dạy dỗ em trong suốt hơn bốn năm qua tại trường Đại học Thủy Lợi Những kiến thức và kinh nghiệm quý báu mà thầy cô truyền đạt đã trang bị cho em hành trang vững chắc để bước vào tương lai.

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban giám hiệu nhà trường và Ban Chủ nhiệm khoa Kỹ thuật Điện - Điện tử, cùng các phòng, ban đã hỗ trợ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình thực hiện và hoàn thành đồ án của mình.

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè và tất cả những người đã luôn ủng hộ, động viên và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và hoàn thiện đồ án tốt nghiệp của mình.

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 nhanh chóng của con người và sự gia tăng các khu công nghiệp, dịch vụ đã dẫn đến ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Thiếu ý thức bảo vệ môi trường từ nhiều cư dân trên thế giới góp phần làm trầm trọng thêm tình trạng này Hệ quả rõ rệt nhất là hiện tượng nóng lên toàn cầu, gây băng tan ở hai cực và làm nước biển dâng, dẫn đến xâm nhập mặn ngày càng gia tăng ở các vùng ven biển.

Hình 1.1 Hình ảnh xâm nhập mặn tại Đồng Bằng Sông

Sự gia tăng dân số dẫn đến tình trạng thiếu hụt chỗ ở, khiến con người phải tìm kiếm những địa điểm mới như hải đảo và hoang mạc Những khu vực này thường cách xa đất liền và thiếu nước ngọt, điều kiện thiết yếu cho sự 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

Nước ngọt ngày càng khan hiếm so với nhu cầu của con người, trong khi nước mặn ngày càng xâm lấn Để giải quyết vấn đề này, tôi đã chọn đề tài “Ứng dụng PLC trong hệ thống lọc nước mặn” cho luận văn tốt nghiệp của mình.

Nước nhiễm mặn là nguồn nước có hàm lượng muối hòa tan cao, chủ yếu là NaCl, vượt quá mức cho phép Nguyên nhân chính của tình trạng này là do xâm nhập mặn từ nước biển vào các khu vực nội địa, dẫn đến ô nhiễm muối tại các nguồn nước như ao, hồ, sông và suối.

Hiện tượng xâm nhập mặn thường xảy ra ở những vùng trũng và ven biển, nhưng trong mùa khô hạn kéo dài, nước ngọt cạn kiệt, dẫn đến sự xâm nhập của nước mặn vào đất liền ngày càng sâu và nhanh hơn Hệ quả là không chỉ các nguồn nước ở sông, hồ bị ảnh hưởng, mà cả mạch nước giếng khoan và nước ngầm cũng bị nhiễm mặn.

Nước nhiễm mặn chủ yếu do thủy triều dâng cao và sự xâm nhập của nước biển vào các sông, ngòi, kênh rạch Nồng độ nước nhiễm mặn phụ thuộc vào các hiện tượng thủy văn và mức độ thủy triều trong khu vực.

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

Độ mặn cho phép trong nước sinh hoạt không vượt quá 1 ppt, và đây là tiêu chuẩn để nhận biết nước nhiễm mặn Cách đơn giản nhất để phát hiện nước nhiễm mặn là sử dụng xúc giác, vì nước sạch và nước sinh hoạt không bao giờ có vị 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

Sử dụng nước nhiễm mặn có thể gây ra những tác động nghiêm trọng đến sức khỏe con người Khi nước nhiễm mặn xâm nhập vào cơ thể, nó sẽ hút nước từ các tế bào, dẫn đến mất nước và làm teo nhỏ tế bào Sự chết đi của các tế bào này làm suy giảm hệ miễn dịch, tạo điều kiện cho vi khuẩn xâm nhập, gây ra các bệnh lý tiêu hóa, giảm chức năng đề kháng, và có thể dẫn đến suy thận, suy gan.

Sử dụng nguồn nước nhiễm mặn trong sinh hoạt, như tắm rửa và vệ sinh, có thể dẫn đến nguy cơ mắc các bệnh ngoài da, bao gồm viêm da, mụn nhỏ và ghẻ lở.

Nước nhiễm mặn trong nông nghiệp làm đất đai cằn cỗi, gây mất mùa và ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống và kinh tế của người dân Hơn nữa, muối trong nước nhiễm mặn còn phá hủy thiết bị sinh hoạt, đặc biệt là các thiết bị điện và kim loại, do tác dụng ăn mòn và phân hủy.

LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT HỆ THỐNG

Biểu đồ chức năng hệ thống

Địa chỉ các biến trong lập trình LAD

Tiêu đề	Tự Động Hóa Dây Chuyền Lọc Nước Mặn Với PLC S7-1200
Tác giả	Nguyễn Thị Thanh Hiền
Người hướng dẫn	TS. Vũ Minh Quang
Trường học	Trường Đại Học Thủy Lợi
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Điện, Điện Tử
Thể loại	Đồ Án Tốt Nghiệp
Năm xuất bản	2020
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	90
Dung lượng	3,46 MB