LỜI CÁM ƠN 5 LỜI MỞ ĐẦU 6 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 8 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ: 8 1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỂ TÀI: 8 1.3 MÔ TẢ HOẠT ĐỘNG CỦA MÔ HÌNH: 9 1.4 ƯU ĐIỂM VÀ THIẾU XÓT TRONG KHI THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 10 1.5 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 10 2.1 CẢM BIẾN: 11 2.1.1 Cảm biến đo pH: 11 2.1.2 Cảm biến đo khí H2S: Dò khí QD6310 12 2.1.3 Máy dò khí độc GX 2009: 13 2.2 THIẾT BỊ ĐIỆN: 14 2.2.1: Nguồn 12V 1A: 14 2.2.2 CB, relay, các thiết bị nhỏ: 14 2.2.3 Động cơ bơm: 14 2.3 THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN VÀ TRUYỀN THÔNG: 15 2.3.1 PLC: 15 2.3.2 Sơ đồ đấu dây: 19 2.3.3 Các tập lệnh cơ bản sử dụng trên họ PLC FX: 21 2.3.4 PLC sử dụng trong đề tài: FX 1N 24MR 35 2.3.5 Khối biến đổi ADDA FX 0N3A: 36 2.3.6 Phần mềm sử dụng để lập trình: phần mềm GX Developer 45 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỰC TẾ ĐIỀU KHIỂN H2S VÀ NỒNG ĐỘ PH TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 48 3.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG: 48 3.1.1. Tổng quan: 48 3.1.2 Hệ thống ngõ vào ra và sơ đồ đấu dây: 49 3.1.4 Lưu đồ giải thuật: 52 3.1.5 Chương trình PLC 52 3.2 THIẾT KẾ GIAO DIỆN VÀ ĐIỀU KHIỂN: 52 3.2.1 Giới thiệu về phần mềm thiết kế: 52 3.2.2. Các thành phần của Intouch: 54 3.2.4 Thiết kế giao diện trong WindowMaker: 63 3.2.5 Liên kết các đối tượng( Animation Links): 70 3.2.6. Phần mềm DeviceXPlorer OPC Server: 79 3.2.7 Giao diện mô phỏng về hệ thống: 84 KẾT LUẬN 85 PHỤ LỤC 87 Lưu đồ giải thuật 87 Chương trình PLC điều khiển nồng độ pH và khí H2S trong hệ thống xử lí nước thải 90 Giao diện của hệ thống xử lý nước thải: 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO 96
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Tp Hồ Chí Minh, Ngày Tháng Chữ kí giáo viên Năm 2016 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Tp Hồ Chí Minh, Ngày Tháng Chữ kí giáo viên Năm 2016 MỤC LỤC Trang LỜI MỞ ĐẦU .4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI .6 CHƯƠNG 3: 41 3.2.7 Giao diện mô hệ thống: 76 KẾT LUẬN 77 PHỤ LỤC 79 Lưu đồ giải thuật 79 Chương trình PLC điều khiển nồng độ pH khí H2S hệ thống xử lí nước thải 83 83 Giao diện hệ thống xử lý nước thải: 87 LỜI MỞ ĐẦU Hiện tiến khoa học kỹ thuật giới diễn nhanh chóng, với đời hàng loạt sản phẩm ứng dụng tiến nước phát triển Đặc biệt năm gần kĩ thuật điều khiển phát triển mạnh mẽ, có nhiều công nghệ điều khiển đời để thay cho công nghệ lỗi thời Để bắt kịp với tiến khoa học kĩ thuật giới đáp ứng yêu cầu Công Nghiệp Hóa – Hiện Đại Hóa đất nước ngành công nghiệp Việt Nam thay đổi nhanh chóng, công nghệ thiết bị đại thay công nghệ lạc hậu thiết bị cũ Các thiết bị công nghệ tiên tiến với hệ thống điều khiển lập trình PLC, SCADA, Vi xử lý, điện khí nén, điện tử Đang ứng dụng rộng rãi nhà máy công nghiệp với dây chuyền sản xuất tiên tiến, tự động hóa cao, hệ thống điều khiển giao thông, lượng, viễn thông đại; nông nghiệp hệ thống giám sát điều khiển trình nước, dinh dưỡng cho trồng tự động; ứng dụng dân dụng, nhận dạng thẻ mã vạch, thẻ từ, thẻ RFID, khóa điện tử, quảng cáo điện tử, bán vé tự động, mạch điều khiển thang máy, máy điều hòa thông minh, kĩ thuật Logistic ( tự động hóa vận chuyển giao dịch hàng hóa toàn cầu) Trong trường đại học, cao đẳng trường trung học đưa thiết bị đại có khả lập trình vào giảng dạy Một loại thiết bị có ứng dụng mạnh mẽ đảm bảo độ tin cậy cao hệ điều khiển tự động PLC Với đề tài “ Điều khiển khí H2S nồng độ pH hệ thống nước thải” Chúng em tiếp xúc vận dụng ưu điểm hệ thống điều khiển Sau trình học tập rèn luyện nghiên cứu trường chúng em tích lũy số kiến thức để thực đề tài Cùng với hướng dẫn tận tình thầy TS Ngô Thanh Quyền thầy cô khoa bạn sinh viên khóa, đến chúng em hoàn thành đề tài Do thời gian nghiên cứu có hạn nên tránh khỏi sai xót,chúng em mong nhận đóng góp,chỉ dẫn thêm thầy cô ý kiến góp ý bạn sinh viên để đề tài chúng em hoàn thiện hơn, đáp ứng đầy đủ mục tiêu đặt Em xin chân thành cảm ơn! CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ: Trong thời kỳ công nghiêp hóa, đại hóa phát triển, ngành công nghệ kỹ thuật điện tự động ngày áp dụng không lĩnh vực công nghiệp điện mà hầu hết lĩnh vực khác khoa học, môi trường,… Thông qua thiết bị tự động PLC, vi xử lý mà điều khiển, xử lý nhiều công việc, quy trình đòi hỏi người phải nhiều thời gian, công sức thực Với việc sử dụng PLC ta ứng dụng lĩnh vực hóa học, sinh học để điều khiển việc xử lý khí thải, chất thải, nuôi cấy vi sinh vật Vậy để sử dụng PLC ứng dụng vào lĩnh vực trên, đòi hỏi phải có thiết bị trung gian để biến đổi, xử lý tín hiệu từ hóa chất _là module mở rộng A/D (biến đổi tín hiệu sang tín hiệu số) D/A (biến đổi tín hiệu số sang tín hiệu tuần tự) Đồng thời phải có cảm biến ứng với đối tượng nhận biết thay đổi chúng Máy tính ngày ứng dụng nhiều lĩnh vực Công nghệ ngành tự động hóa nằm xu hướng tất yếu Với tiện nghi máy tính với trí tuệ tuyệt vời người tạo nên phần mềm kết nới với PLC… qua việc điều khiển giám sát công việc đơn giản tốn sức lực nhiều so với trước In touch phần mềm giúp người thiết kế hệ thông SCADA giám sát điều khiển mạnh với hình ảnh, công cụ trực quan Với vấn đề đặt ra, em thực mô hình có tên “ Hệ thống điều khiển H2S nồng độ pH xử lý nước thải “ Cùng với tích hợp nhiều thiết bị đại module A/D, PLC, loại cảm biến khí H2S cảm biến pH… SCADA thực giao diện hình máy tính nhằm giúp cho người dễ dàng quan sát điều khiển 1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỂ TÀI: Mục tiêu đạt sau hoàn thành đề tài: kết nối cảm biến khí H 2S cảm biến pH với PLC thông qua module A/D 0N-3A để xử lý nồng độ khí thải H2S độ pH nước mức tiêu chuẩn để nuôi cấy vi sinh vật xử lý khí thải phòng thí nghiệm 1.3 MÔ TẢ HOẠT ĐỘNG CỦA MÔ HÌNH: Sau cấp nguồn cho hệ thống hoạt động, có hai chọn lựa: - Thứ nhất: Chon lựa trình điều chỉnh nồng độ pH cách tác động công tắc X00 Trong trình ta điều chỉnh tay ( nhấn M0 giao diện) điều chỉnh tự động ( nhấn M1 giao diện) Điều chỉnh tay, ta tác động nút nhấn giao diện để động hoạt động, cự thể như: tác động M10 động bơm acid hoạt động, tác động M11 động bơm bazo hoạt động, tác động M12 bơm định lượng hoạt động, muốn dừng động ta tác động công tắc M5 giao diện Điều chỉnh tự động, ta tác động công tắc START (X02) bảng điều khiển, giá trị lấy từ module mở rộng FX 0n-3A xử lý, cách so sánh giá trị khác mà cho phép động hoạt động ( pH < 6.5 cho bơm bazo hoạt động, pH > 7.5 cho bơm acid hoạt động, 6.5< pH < 7.5 bơm định lượng hoạt động đồng thời ngắt bơm acid bazo) Nhấn công tắc STOP ( X03) muốn dừng trình hoạt động - Thứ hai: Chọn lựa trình điều chỉnh H2S cách tác động công tắc X01 Khi tác động công tắc START (X02) bảng điều khiển,động bơm khí H2S hoạt động đồng thời giá trị pH H2S lấy từ module mở rộng xử lý; cách so sánh giá trị khác mà cho phép động hoạt động ( pH < 6.5 cho bơm bazo hoạt động, pH > 7.5 cho bơm acid hoạt động, 6.5< pH < 7.5 bơm định lượng hoạt động đồng thời ngắt bơm acid bazo), đồng thời giá trị H2S nằm khoảng từ 0-5ppm trình xử lí đạt yêu cầu Nhấn công tắc STOP ( X03) muốn dừng trình hoạt động 1.4 ƯU ĐIỂM VÀ THIẾU XÓT TRONG KHI THỰC HIỆN ĐỀ TÀI Với kiến thức hạn chế, thời gian thực không lâu cộng với điều kiện kinh tế nên mô hình đơn giản, thiết bị chưa hoàn toàn đầy đủ Giao diện điều khiển máy tính, thiết giao diện điều khiển giám sát đơn giản Tuy nhiên đề tài phần đáp ứng yêu cầu thực tế lĩnh vực môi trường 1.5 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI Điều khiển tự động xu phát triển tất yếu lĩnh vực công nghiệp sinh hoạt ưu điểm vượt trội Ở hệ thống điều khiển tự động có quy mô vừa lớn PLC sử dụng làm thiết bị điều khiển cho toàn hệ thống Thiết bị điện tử công suất ngày quan tâm nhờ khả linh hoạt điều khiển, hiệu suất làm việc cao, công suất tiêu thụ thấp… Kết hợp xây dựng hệ thống điều khiển tự động với thiết bị điện tử công suất có ý nghĩa khoa học lớn việc xây dựng hệ thống tự động hoàn chỉnh chức lẫn hiệu kinh tế Về mặt thực tiễn đề tài theo nhu cầu thực tế bên nhà máy dây chuyền sản xuất cấp mở rộng Đặc biệt ưu điểm đề tài áp dụng cho ngành thí nghiệm với quy mô nhỏ, sử dụng điều khiển tự động để điều chỉnh môi chất cần thiết cho trình nuôi cấy vi sinh vật CHƯƠNG 2: TỔNG HỢP CÁC THIẾT BỊ DÙNG TRONG MÔ HÌNH 2.1 CẢM BIẾN: 2.1.1 Cảm biến đo pH: Hình 2.1.1 : Cảm biến đo pH Thông số kỹ thuật: Dải đo: 0-14 pH độ xác: ± 0.1 pH Thời gian phản ứng: [...]... thời gian huấn luyện + Dễ dàng thay đổi ph n mềm + Ph m vi sử dụng rộng rãi + Dễ bảo trì, xử lý sự cố dễ dàng và nhanh chóng + Độ tin cậy cao, chuẩn hóa được ph n cứng điều khiển + Thích ứng với môi trường khắc nghiệt - Nhược điểm: tuy nhiên mức độ quản lý và điều khiển rộng thì PLC lại không ph hợp với những hệ thống nhỏ, đơn giản vì khi đó sẽ không tận dụng được khả năng làm việc của thiết bị này... module xử lý , chuyển đổi thành tín hiệu số để có thể báo cho người xử dụng biết 2.1.3 Máy dò khí độc GX 2009: Máy dò khí độc GX 2009 có thể ph t hiện đồng thời 4 loại khí: LEL, O2, H2S và CO Hiển thị kỹ thuật số với màn hình LCD hiển thị 4 khí đồng thời, tự động sáng nền Sử dụng ph ơng ph p lấy mẫu ph n tán (chuẩn) hoặc bơm (lựa chọn thêm) Thông số kỹ thuật: Dải ph t hiện : 0- 100 ppm (đối với H2S) ... Thời gian xử lí (Thời gian xử lý lệnh T0 x 2) + thời gian xử lý lệnh FROM Thời gian 100us chuyển đổi A/D Đặc tính ngõ vào Lưu ý: đặc tính ngõ vào không bị ảnh hưởng bởi số kênh ngõ vào sử dụng - Ngõ ra tương tự Bảng 4 ngõ ra tương tự Điện áp ngõ vào Dòng điện ngõ vào Tại các ô, khoảng 0-250 được lựa chọn cho ngõ vào 0Khoảng ngõ 10V DC Điều chỉnh cho ngõ vào khác 0-5V DC hoặc ngõ ra tương tự vào 4-20mA... O2); 0-500ppm ( đối với khí CO) Độ chính xác: ±2%LEL; ± 0.5 O2; ± 2 ppm H2S; ± 5ppm C0 Môi trường: Nhiệt độ: -200C ~ +500C – Độ ẩm: 0-95% RH 2.2 THIẾT BỊ ĐIỆN: 2.2.1: Nguồn 12V -1A: Cấp nguồn cho 2 mạch điều chỉnh điện áp, 2 mạch này có chức năng điều khiển độ nhanh hay chậm của 2 động cơ bơm có công suất nhỏ 2.2.2 CB, relay, các thiết bị nhỏ: - CB 1 pha: trước mỗi một hệ thống điện, để đảm bảo an toàn,... 2 động cơ bơm khí và bơm định lượng với ngõ ra của PLC, việc gắn Role trung gian này nhằm mục đích bảo vệ cho PLC - Công tắc và đèn báo: công tắc dùng để điều khiển các ngõ vào của PLC nhằm thực hiện quá trình hoạt động Sử dụng hầu hết là công tắc 3 chiều Đèn báo có chức năng thông báo trạng thái hoạt động của mô hình, sử dụng nguồn cấp 220V - Mạch PWM 6 - 90VDC: mạch này cho ph p điều chỉnh tốc độ. .. FX0N-3A khi M0 ON, và dữ liệu ngõ vào tương tự của kênh 2 khi M2 OFF (H00) được ghi vào BFM#17 chọn ngõ vào A/D là - B0 b8 #0 #16 #17 #1#15 #18#31 B7 kênh 1 (H02) được ghi vào BFM#17 bắt đầu xứ lí chuyển đổi A/D cho kênh 1 BFM#0 được đọc, lưu trữ giá trị dòng của kênh 1 trong thanh ghi D00 - (H01) được ghi vào BFM#17 chọn ngõ vào A/D là kênh 2 - (H03) được ghi vào BFM#17 để khởi động lại xử lý chuyển đổi... Điện áp ngõ vào, định dạng từ 0 đến 10V (được cài đặt cho ô nhớ) - Điện áp ngõ vào, định dạng từ 0 đến 5V - Dòng điên ngõ vào, định dạng từ 4 đến 20mA Lưu ý: chỉ duy nhất 1 kênh nên được chọn để thực thi hiệu chỉnh của cả kênh ngõ vào tương tự Hình 2.3.4.2 kênh ngõ vào tương tự Ph ơng ph p hiêu chỉnh Sử dụng chương trình ph a dưới và hình dạng dây dẫn thích hợp để hiệu chỉnh ngõ vào kênh 1 ( và gián tiếp... 220V/50hz, công suất 35W, lưu lượng bơm khí 65lit/h Được sử dụng trong mô hình nhằm bơm khí H2S vào bồn chứa vi sinh vật -2 động cơ bơm nước mini: sử dụng nguồn điện từ 6 – 12 VDC, dòng tiêu thụ 700mA, có khả năng đẩy được dòng nước lên cao 1.5m nên rất thích hợp cho việc lắp đặt trong mô hình đồ án để bơm dung dịch acid và bazo 2.3 THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN VÀ TRUYỀN THÔNG: 2.3.1 PLC: 2.3.1.1 Giới thiệu chung về... trị dòng của kênh 2 trong thanh ghi D01 Thời gian yêu cầu TAD để đọc kênh ngõ vào tương tự được tính theo công thức sau: TAD=(thời gian xử lý lệnh T0) x2 + (thời gian xử lý lệnh From) Hình 2.3.4.1 Lệnh T0-FROM Lưu ý: lệnh định dạng ph a trên nên luon được dùng khi dọc dữ liệu từ kênh ngõ vào tương tự của FX0N-3A 2.3.5.5 Lựa chọn và hiệu chỉnh ngõ vào tương tự Có 3 định dạng ngõ vào khác nhau có thể... định thì mỗi thiết bị gán cho một ký tự X: Dùng để chỉ ngõ vào vật lý gắn trực tiếp vào PC Các ngõ vào này có thứ tự đếm theo hệ đếm bát ph n X0X1X2X3X4X5X6X7, X10X11… Y: Dùng để chỉ ngõ ra trực tiếp từ PC Các ngõ ra này có thứ tự đếm theo hệ đếm bát ph n Y0 Y 1 Y 2 Y 3 Y 4 Y 5 Y 6 Y 7, Y 10 Y 11… M và S : Dùng như là các cờ hoạt động trong PC Tất cả các thiết bị trên được gọi là các ‘thiết bị