Thiết kế, chế tạo mô hình điều khiển, giám sát hệ thống xử lý nước thải sử dụng plc s7 1200

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Văn Linh, Trần Đặng Anh Khải ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT ÌNH ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SỬ DỤNG PLC S7-1200 2021 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SỬ DỤNG PLC S7-1200 NGƯỜI HƯỚNG DẪN : ThS PHẠM DUY DƯỞNG SINH VIÊN THỰC HIỆN : NGUYỄN VĂN LINH MÃ SINH VIÊN TRẦN ĐẶNG ANH KHẢI : 1711505510107 LỚP 1711505510105 : 17TDH1 Đà Nẵng, 08/2021 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SỬ DỤNG PLC S7-1200 NGƯỜI HƯỚNG DẪN : ThS PHẠM DUY DƯỞNG SINH VIÊN THỰC HIỆN : NGUYỄN VĂN LINH MÃ SINH VIÊN TRẦN ĐẶNG ANH KHẢI : 1711505510107 LỚP 1711505510105 : 17TDH1 Đà Nẵng, 08/2021 NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN TÓM TẮT Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo mô hình điều khiển và giám sát hệ thống xử lý nước thải sử dụng PLC S7-1200 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Linh, Trần Đặng Anh Khải Mã SV: 1711505510107, 1711505510105 Lớp: 17TDH1 Đà Nẵng là thành phố lớn với quy mô dân số trên 1 triệu người Là một trong những trung tâm lớn nhất nước về văn hóa, chính trị, kinh tế với mức tăng trưởng tăng đều qua các năm nên thành phố Đà Nẵng luôn thu hút một lượng lớn dân nhập cư về làm ăn và sinh sống Với sự gia tăng dân số do môi trường làm ăn thuận lợi nên nhu cầu về nhà ở cho người dân là rất lớn Bên cạnh đó, theo định hướng phát triển kinh tế - xã hội của thành phố, cơ cấu kinh tế của Đà Nẵng đang có sự dịch chuyển từ công – nông nghiệp – tiểu thủ công nghiệp sang công nghiệp – dịch vụ với sự hình thành các khu công nghiệp cho nên đã thu hút một lượng lớn dân cư về đây sinh sống Nắm bắt được nhu cầu cấp thiết hiện nay, nhiều nhà ở và khu chung cư được hình thành và nằm trong kế hoạch quy hoạch mặt bằng của thành phố Nhưng khi dự án bắt đầu hoạt động, vấn đề đáng quan tâm chính là việc nước thải sinh hoạt phát sinh từ khu nhà ở được xử lý và giải quyết như thế nào để không gây ô nhiễm môi trường cho nguồn nước khi thải ra ngoài Do yêu cầu cấp thiết đó, đề tài “Thiết kế, chế tạo mô hình điều khiển và giám sát hệ thống xử lý nước thải sử dụng PLC S7-1200” được đề ra nhằm đáp ứng nhu cầu trên NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: Ths Phạm Duy Dưởng Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Linh Mã SV: 1711505510107 Trần Đặng Anh Khải Mã SV: 1711505510105 1 Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo mô hình điều khiển và giám sát hệ thống xử lý nước thải sử dụng PLC S7-1200 2 Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Thiết kế mô hình điều khiển và giám sát hệ thống xử lý nước thải sử dụng PLC S7- 1200 - Tìm tài liệu liên quan về các hệ thống xử lý nước thải hiện nay, nghiên cứu cơ cấu chấp hành các cảm biến sử dụng trong hệ thống và PLC S7-1200 - Tiến hành tìm hiểu các hệ thống xử lý nước thải hiện nay - Xây dựng mô hình, bố trí cơ cấu chấp hành và cảm biến một cách hợp lý 3 Nội dung chính của đồ án: - CHƯƠNG I: Tổng quan về tình hình xử lý nước thải tại các khu dân cư - CHƯƠNG II: Khảo sát yêu cầu đối với hệ thống xử lý nước thải khu dân cư – đề xuất phương án thiết kế - CHƯƠNG III: Tổng quan về mạng truyền thông công nghiệp - CHƯƠNG IV: Lựa chọn bộ điều khiển PLC và thiết bị điện cho hệ thống - CHƯƠNG V: Thiết kế, thi công và lập trình cho hệ thống 4 Các sản phẩm dự kiến Mô hình điều khiển và giám sát hệ thống xử lý nước thải sử dụng PLC S7-1200 5 Ngày giao đồ án: 18/01/2021 6 Ngày nộp đồ án: 15/05/2021 Trưởng Bộ môn Đà Nẵng, ngày tháng năm 2021 Người hướng dẫn LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, trong quá trình sản xuất và ứng dụng việc tự động hoá mang một ý nghĩa hết sức to lớn, có thể nói ngành tự động hoá là ngành đánh giá sự phát triển công nghiệp, kỹ thuật của thế giới nói chung và một quốc gia nói riêng Sự tự động hoá trong sản xuất, dịch vụ, sinh hoạt làm tăng năng suất, giảm giá thành, nâng cao chất lượng sản phẩm và tiếp cận thị trường Những chỉ số đó là những mục tiêu mà các doanh nghiệp luôn muốn hướng đến và cải thiện chất lượng sản xuất Môn học nói chung và đồ án tốt nghiệp nói riêng, đã đem lại cho nhóm nhiều kiến thức cả về chuyên môn và thực tế trong quá trình nghiên cứu, tìm hiểu để hoàn thành đề tài Để hoàn thiện đề tài: “Thiết kế, chế tạo mô hình điều khiển và giám sát hệ thống xử lý nước thải sử dụng PLC S7-1200”, nhóm tiến hành tìm hiểu về PLC S7- 1200, các quy trình, phương pháp xử lý nước thải và vận dụng các kiến thức được học trên trường để hoàn thành đồ án Thời gian học tập tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật – Đại học Đà Nẵng là một chặng đường không dài cũng không ngắn Trong suốt quãng thời gian đó, các thầy cô đã luôn tạo mọi điều kiện, hướng dẫn chỉ bảo cho chúng em với sự tận tụy và nhiệt huyết của mình Chính những điều đó là động lực để chúng em không ngừng học hỏi, phấn đấu, trau dồi kiến thức trong những năm tháng sinh viên vừa qua Bên cạnh đó, để hoàn thành tốt bài báo cáo này, nhóm đã nỗ lực hết sức và nhận được sự giúp đỡ của mọi người, đặc biệt là thầy Phạm Duy Dưởng Thầy đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo những sai sót và những kinh nghiệm quý báu trong thực tiễn để giúp nhóm hoàn thành tốt báo cáo này Do đó, lời cảm ơn đầu tiên em xin chân thành gửi đến thầy Phạm Duy Dưởng Kế đến, em xin cảm ơn đến tất cả các thầy cô trong khoa Điện – Điện tử nói riêng và toàn thể thầy cô Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật – Đại học Đà Nẵng nói chung đã truyền đạt kiến thức cho em suốt quãng thời gian là sinh viên của trường Một lần nữa nhóm xin chân thành cảm ơn! i CAM ĐOAN Em xin cam đoan đề tài: “Thiết kế, chế tạo mô hình điều khiển và giám sát hệ thống xử lý nước thải sử dụng PLC S7-1200” là một công trình nghiên cứu độc lập dưới sự hướng dẫn của giảng viên hướng dẫn: Th.S Phạm Duy Dưởng Ngoài ra không có bất cứ sự sao chép của người khác Đề tài, nội dung báo cáo là sản phẩm mà nhóm đã nỗ lực nghiên cứu trong quá trình học tập tại trường Các số liệu, kết quả trình bày trong báo cáo là hoàn toàn trung thực, nhóm xin chịu hoàn toàn trách nhiệm, kỷ luật của bộ môn và nhà trường đề ra nếu như có vấn đề xảy ra Sinh viên thực hiện ii MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU i CAM ĐOAN .ii MỤC LỤC iii DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT x MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI TẠI CÁC KHU DÂN CƯ 3 1.1 Tổng quan về nước thải sinh hoạt .3 1.1.1 Nguồn phát sinh, những đặc tính nước thải sinh hoạt 3 1.1.2 Thành phần, tính chất của nước thải sinh hoạt .4 1.2 Những thông số ô nhiễm đặc trưng của nước thải 6 1.2.1 Thông số vật lý 6 1.2.2 Thông số hoá học 6 1.2.3 Thông số sinh học 7 1.3 Tình hình xử lý nước thải tại các khu dân cư hiện nay .8 1.4 Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải 9 1.4.1 Phương pháp xử lý cơ học 9 1.4.2 Phương pháp xử lý hoá lý 11 1.4.3 Phương pháp xử lý hoá học .11 1.4.4 Phương pháp xử lý sinh học 13 CHƯƠNG 2: KHẢO SÁT YÊU CẦU ĐỐI VỚI HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHU DÂN CƯ – ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 16 2.1 Yêu cầu của hệ thống xử lý nước thải khu dân cư 16 2.2 Những vấn đề đặt ra 16 2.3 Đề xuất phương pháp .16 2.3.1 Phương pháp xử lý hoá học .16 2.3.2 Phương pháp xử lý hoá – lý .16 2.3.3 Phương pháp xử lý sinh học 17 2.3.4 Kết luận .17 2.4 Quy trình công nghệ trong hệ thống 17 2.4.1 Bể cân bằng .18 iii 2.4.2 Bể trung hoà pH 19 2.4.3 Bể kỵ khí 20 2.4.4 Bể hiếu khí 20 2.4.5 Bể lắng .21 2.4.6 Bể chứa bùn .22 CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP .23 3.1 Khái quát chung .23 3.1.1 Khái niệm chung về mạng truyền thông công nghiệp 23 3.1.2 Vai trò mạng truyền thông công nghiệp .23 3.1.3 Mô hình phân cấp trong mạng truyền thông công nghiệp 23 3.2 Cơ sở kỹ thuật thực hiện mạng truyền thông trong công nghiệp 24 3.2.1 Các khái niệm cơ bản 24 3.2.2 Chế độ truyền tải .25 3.3 Tổng quan chung về scada .26 3.3.1 Định nghĩa và nguyên tắc làm việc của hệ thống SCADA 26 3.3.2 Chức năng chung của hệ thống SCADA 27 3.3.3 Các bộ phận chính của hệ thống SCADA lưới điện phân phối 27 3.3.4 Thiết bị của hệ thống SCADA 28 CHƯƠNG 4: LỰA CHỌN BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN CHO HỆ THỐNG 31 4.1 Giới thiệu về PLC 31 4.1.1 Cấu trúc của PLC .31 4.1.2 Các hoạt động xử lý bên trong PLC 33 4.2 Lựa chọn bộ điều khiển PLC dùng trong hệ thống 34 4.2.1 Giới thiệu về PLC S7- 1200 .34 4.2.2 Giới thiệu về phần mềm TIA Portal 38 4.3 Các cảm biến sử dụng trong hệ thống 39 4.3.1 Cảm biến đo độ pH (analog) 39 4.3.2 Cảm biến đo mức bùn (chất rắn) 41 4.4 Các cơ cấu chấp hành sử dụng trong hệ thống 41 4.4.1 Hệ thống sục khí 41 4.4.2 Máy bơm chìm nước thải 42 4.4.3 Máy khuấy chìm 43 4.5 Lựa chọn và tính toán thiết bị cho mạch động lực 44 4.5.1 Relay 44 iv