Xây dựng hệ thống giám sát và điều khiển từ xa trạm bơm thoát nước trên địa bàn thành phố Đà Nẵng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG LÊ QUÝ LONG XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN TỪ XA TRẠM BƠM THOÁT NƯỚC TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60.52.02.02 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng – Năm 2016 Công trình hoàn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: TS ĐOÀN ANH TUẤN Phản biện 1: TS Nguyễn Hữu Hiếu Phản biện 2: TS Vũ Phan Huấn Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ ngành Kỹ thuật điện họp Đại học Đà Nẵng vào ngày 05 tháng 01 năm 2017 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Công nghiệp hóa - đại hóa sản xuất, quản lý ngày mở rộng hầu hết ngành nghề, nhằm hướng đến kinh tế phát triển ổn định, tiết kiệm hiệu Áp dụng thành tựu khoa học kỹ thuật vào sản xuất góp phần giải phóng người khỏi lao động chân tay nhàm chán độc hại Do đó, việc ghép nối thiết bị hoạt động đơn lẻ thành hệ thống thống nhất, hoạt động linh hoạt xu hướng phát triển toàn giới Hệ thống giám sát điều khiển từ xa công cụ thiếu hệ thống sản xuất tự động Đi đôi với phát triển đời sống, sản xuất vấn đề xử lý nước thải vô quan trọng, bảo đảm cho môi trường Theo Hội đồng Nước Thế giới, lượng nước tiêu thụ toàn cầu tăng gấp đôi 20 năm, nhanh gấp đôi mức tăng trưởng dân số gây áp lực lớn yêu cầu XLNT[3] Theo báo cáo Freedonia Group (Mỹ), nhu cầu XLNT giới năm 2015 tăng trưởng 5,7% bất chấp kinh tế suy thoái Do đó, chi phí đổ vào thị trường xử lý nước thải ngày phình to Chỉ tính năm 2013, giới tiêu tốn hết 177.739 triệu USD vào thị trường XLNT[7] Ở Việt Nam, trình công nghiệp hóa - đô thị hóa diễn nhanh chóng, gia tăng dân số gây áp lực ngày lớn tài nguyên nước Tình trạng ô nhiễm nước mặt đô thị mức báo động cao nước thải sinh hoạt trực tiếp xả nguồn tiếp nhận gây ảnh hưởng lớn đến môi trường sức khỏe Số liệu thống kê Bộ Y tế cho thấy, gần số 26 bệnh truyền nhiễm có nguyên nhân liên quan đến nguồn nước bị ô nhiễm Điển hình bệnh tiêu chảy cấp, dịch tả, thương hàn, đau mắt đỏ, bệnh đường tiêu hóa, viêm gan A, viêm não, ung thư…[8] Trung bình năm Việt Nam có khoảng 9.000 người chết, 100.000 trường hợp mắc ung thư phát (tính đến năm 2014) mà nguyên nhân sử dụng tiếp xúc thường xuyên với nguồn nước ô nhiễm Cho nên, XLNT trước đưa nguồn tiếp nhận để bảo vệ sức khỏe cộng đồng phòng ngừa ô nhiễm nguồn nước vấn đề cấp bách cần giải Với tầm nhìn đưa Đà Nẵng trở thành thành phố thân thiện môi trường, tháng 10/2008, Ủy ban Nhân dân thành phố phê duyệt Đề án “Xây dựng Đà Nẵng - Thành phố môi trường” Một mục tiêu Đề án: giai đoạn 2011-2015, 90% nước thải sinh hoạt tất quận nội thành thu gom xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường, giai đoạn 2016-2020 đạt 100% nước thải công nghiệp sinh hoạt xử lý Hiện nay, thành phố đầu tư xây dựng hệ thống thoát nước để thu gom nước thải đưa 04 nhà máy xử lý với tổng công suất thiết kế là: 266.681m3/ngày đêm nhằm đảm bảo nước xử lý đạt tiêu chuẩn trước thải môi trường Hệ thống gồm 44 trạm bơm chìm vận hành tự động điều khiển cảm biến mức nước Bộ điều khiển báo tín hiệu cho phép chạy bơm nước mức cao báo tín hiệu dừng bơm nước mức thấp Để bảo vệ bơm đơn vị quản lí vận hành lắp đặt mạch điều khiển với chức có gồm: bảo vệ dòng, nhiệt động Khi xảy cố bơm tự động dừng, lúc việc nước thải từ trạm bơm tràn trực tiếp đường, sông, biển… tránh khỏi Điều đòi hỏi nhân viên vận hành phải đến trực tiếp để kiểm tra hoạt động trạm bơm liên tục môi trường nước thải độc hại Muốn khắc phục tình trạng cần thiết phải có hệ thống giám sát điều khiển từ xa Từ lý trên, tiến hành nghiên cứu: “Xây dựng hệ thống giám sát điều khiển từ xa trạm bơm thoát nước địa bàn thành phố Đà Nẵng” với mục đích nghiên cứu khả áp dụng hệ thống vào thực tế vận hành Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu mạch điều khiển để áp dụng cho trạm bơm thoát nước Công ty Thoát nước XLNT Đà Nẵng quản lý - Nghiên cứu hệ thống giám sát điều khiển từ xa trạm bơm để đưa khuyến nghị ứng dụng vào thực tế vận hành Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Trạm bơm thoát nước địa bàn thành phố Đà Nẵng Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu mạch điều khiển xây dựng hệ thống giám sát, điều khiển từ xa cho trạm bơm Các nội dung nghiên cứu - Lựa chọn công nghệ, cấp bảo vệ phần tử mạch điều khiển Thiết kế mạch điều khiển cho trạm bơm thoát nước - Nghiên cứu công nghệ, thiết kế chương trình điều khiển giao diện hệ thống giám sát, điều khiển từ xa trạm bơm Phương pháp nghiên cứu - Tìm hiểu hệ thống thoát nước XLNT thành phố Đà Nẵng - Nghiên cứu lý thuyết mạch điều khiển, ứng dụng thiết kế mạch điều khiển cho trạm bơm thoát nước - Nghiên cứu công cụ mô FactoryTalk View, ứng dụng mô hệ thống giám sát điều khiển từ xa trạm bơm thoát nước địa bàn thành phố Đà Nẵng Ý nghĩa đề tài Hệ thống giám sát điều khiển từ xa xuất từ năm 70 kỷ XX cho thấy ưu điểm vượt trội nên nghiên cứu ứng dụng cụ thể nhiều lĩnh vực khác Trong lĩnh vực XLNT có số nghiên cứu ứng dụng vào hệ thống xử lý nước chưa có nghiên cứu thức sâu tìm hiểu ứng dụng vào hệ thống thu gom, thoát nước cho dù khâu quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường xung quanh Vì vậy, luận văn sâu nghiên cứu công nghệ giám sát điều khiển từ xa hệ thống thu gom, thoát nước để có nhìn tổng quát hơn, định hướng khả áp dụng hệ thống vào thực tế Với nghiên cứu cụ thể cho hệ thống thoát nước thành phố Đà Nẵng, luận văn không cung cấp thông tin hữu ích việc nâng cao hiệu vận hành trạm bơm thoát nước, mà bước chuẩn bị quan trọng cho dự án cải tạo nâng cấp hệ thống thoát nước địa bàn thành phố Đà Nẵng thời gian tới Bố cục đề tài - Mở đầu - Chương 1: Tổng quan hệ thống thoát nước xử lý nước thải thành phố Đà Nẵng - Chương 2: Thiết kế mạch điều khiển trạm bơm thoát nước - Chương 3: Thiết kế hệ thống giám sát điều khiển từ xa - Kết luận kiến nghị CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG 1.1 GIỚI THIỆU VỀ CÁC DỰ ÁN THOÁT NƯỚC VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Ở ĐÀ NẴNG Trước tình trạng ô nhiễm ngày diễn trầm trọng, Ủy ban nhân dân thành phố Đà Nẵng đưa nhiều biện pháp nhằm xây dựng Đà Nẵng trở thành “Thành phố môi trường - Thành phố đáng sống” nhiều dự án điển hình như: Dự án “Thoát nước Vệ sinh môi trường” khởi động năm 1999 công ty Môi trường Đô thị làm chủ đầu tư (nay Ban quản lý dự án đầu tư sở hạ tầng ưu tiên) Dự án đầu tư Ngân hàng Thế giới (WB) tài trợ với tổng số vốn 41,05 triệu USD, vốn WB 32,589 triệu USD, thực từ năm 1999 đến 2007 Dự án “Đầu tư sở hạ tầng ưu tiên” đầu tư nguồn vốn ODA WB vốn đối ứng thành phố Đà Nẵng, có tổng mức đầu tư 218,471 triệu USD, nguồn vốn ODA WB 152,438 triệu USD vốn đối ứng nước 66,033 triệu USD, thực từ năm 2008 đến 2013 Dự án “Phát triển bền vững thành phố Đà Nẵng” với tổng kinh phí 272 triệu USD, 202,4 triệu USD từ nguồn vốn vay Ngân hàng Thế giới, 69,7 triệu USD nguồn vốn đối ứng từ ngân sách thành phố Với việc đầu tư đồng hệ thống sở hạ tầng nhiều dự án thể tâm xây dựng thành phố trở thành trung tâm văn hóa nước 1.2 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI TẠI THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG 1.2.1 Tuyến ống thu gom tự chảy (GID) Hầu hết tuyến GID thuộc hệ thống nước thải làm chất liệu HDPE loại áp lực PN6, ống có đường kính 800mm làm ống HDPE xoắn chất PVC 1.2.2 Giếng thăm Có hai loại: - Giếng thăm bình thường: Đường kính giếng D=1000mm Loại chủ yếu để vệ sinh, thông tắc ống tự chảy - Giếng thăm đặc biệt: Đường kính giếng D=1200mm Loại nằm vị trí đặc biệt, chức thăm vệ sinh nơi kết nối tiếp nhận nước thải từ cấu trúc đập chuyển dòng 1.2.3 Cấu trúc chuyển dòng Các cấu trúc chuyển dòng đặt cuối tuyến cống bao gồm đoạn cống có tiết diện mở rộng với đập tràn 1.2.4 Các trạm bơm nước thải (SPS) Các trạm bơm nước thải xây dựng nhằm thu gom nước thải từ tuyến cống thu gom tự chảy cấu trúc chuyển dòng Tại SPS, công suất tất máy bơm trạm khác SPS tùy thuộc vào lưu vực thu gom nước thải Các trạm bơm thoát nước xây dựng năm trở lại vận hành tương đối ổn định Bên cạnh có đến 18 trạm bơm xây dựng từ trước năm 2006 nên xuống cấp nghiêm trọng, cố diễn liên tục gây nhiều khó khăn cho đơn vị quản lý vận hành 1.2.5 Tuyến ống nâng đặc điểm a Tuyến ống nâng (RM) Các tuyến ống nâng hệ thống nước thải làm HDPE PN10 chịu lực tốt áp suất bên thấp lưu lượng nước thải bên ống lớn b Van xả khí c Van xả cặn 1.2.6 Các trạm xử lý nước thải Các trạm XLNT có thiết kế gồm hai hồ kị khí song song Nước thải qua cấu trúc dẫn vào, sau lưu lại hồ vài ngày chảy khỏi hồ phía cuối hồ Từ đây, nước sau xử lý theo cấu trúc xả thải đổ sông, biển… cửa xả 1.3 HIỆN TRẠNG CÁC TRẠM BƠM THOÁT NƯỚC TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG Hiện địa bàn thành phố Đà Nẵng có 44 trạm bơm thoát nước đưa vào vận hành sử dụng, 18 trạm bơm thoát nước thải đầu tư xây dựng từ trước năm 2006, tức đưa vào vận hành sử dụng 10 năm Hệ thống điện trạm bơm lạc hậu xuống cấp nghiêm trọng, không đảm bảo vận hành ổn định Các tồn cụ thể là: - Các thiết bị bảo vệ tải, nhiệt, lỗi nguồn… bị hư hỏng nghiêm trọng nên khả bảo vệ bơm bị ảnh hưởng - Các bơm khởi động trực tiếp khởi động - tam giác nên xung lực khởi động lớn ảnh hưởng đến thiết bị khí bơm - Bộ phao điều khiển hoạt động bơm thường xuyên bị kẹt môi trường nước thải chứa nhiều rác thải, bùn đất lẫn lộn nên dễ tác động nhầm Bên cạnh đó, cảm biến đo mức nước kiểu chìm phải đặt trực tiếp liên tục môi trường nước thải nên dễ hư hỏng dẫn đến chi phí thay thế, sữa chữa cao - Hệ thống FMC điều khiển bơm tự động cho thấy khả chịu nhiệt, ẩm nên không phù hợp với môi trường nước thải - Hệ số công suất bơm thoát nước thấp chưa lắp đặt thiết bị bù phù hợp gây nhiều tổn thất lượng Hình 1.3 Thực trạng trạm bơm thoát nước 1.4 KẾT LUẬN Thực tế cho thấy, tồn đề cập đến mục 1.3 gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến khả vận hành hệ thống thoát nước xử lý nước thải thành phố Đà Nẵng Trong đó, 18 trạm bơm thuộc dự án cũ thường xuyên rơi vào tình trạng không vận hành phát sinh nhiều lỗi Để giải tồn này, tác giả đề giải pháp sau: - Trạm bơm thoát nước thải vận hành liên tục điều kiện môi trường khắc nghiệt nên trạm bơm hoạt động ổn định có mạch điều khiển ổn định - Trên sở có mạch điều khiển ổn định, tác giả đề xuất giải pháp lắp đặt PLC điều khiển vận hành trạm bơm chế độ tự động, đồng thời xây dựng hệ thống giám sát điều khiển từ xa cho trạm bơm thoát nước 10 2.2.4 Cách thể sơ đồ Các phần tử sơ đồ mạch điều khiển nối với đường dây điện theo trình tự định phù hợp với chức sơ đồ Sơ đồ mạch điều khiển có thiết bị điều khiển tự động như: khởi động từ, contactor, rơle trung gian, rơle thời gian, rơle bảo vệ cố…; thiết bị cho tín hiệu tự động bảo vệ tự động hệ thống máy móc, tiếp điểm cầu dao chuyển mạch 2.2.5 Cách thành lập sơ đồ mạch điều khiển Sơ đồ mạch điều khiển tập hợp hàng loạt sơ đồ đơn giản có mắc rơle, khởi động từ Các sơ đồ đơn giản kể đến gồm: a Sơ đồ nhắc lại Khi nhấn nút Nd, rơle R cấp điện thả nút Nd rơle R điện, nút Nd trở lại trạng thái ban đầu gọi nhắc lại b Sơ đồ tự hồi Khi nhấn nút Nd, mạch cuộn dây rơle có điện, rơle tác động đóng tiếp điểm thường mở R mắc song song với Nd Khi thả nút Nd ra, cuộn dây rơle R trạng thái cấp điện qua tiếp điểm R Rơle làm việc, nhớ lại xung ngắn nhận nhấn nút Nd nên gọi tự hồi 11 c Sơ đồ liên động tương hỗ Sơ đồ có khả tự ngăn ngừa tác động lúc hai hay nhiều rơle Trên sơ đồ liên động tương hỗ, tiếp điển K1 đóng, rơle R1 có điện, rơle R2 không làm việc đồng thời K2 đóng tiếp điểm thường đóng R1 rơle R1 ngắt mạch cung cấp R2 Lúc rơle R2 làm việc R1 phải ngừng làm việc K1 đóng tiếp điểm R2 rơle R2 ngắt mạch cung cấp R1 Tức hai rơle R1 R2 không làm việc làm việc luân phiên làm việc đồng thời d Sơ đồ liên động làm việc nối tiếp Sơ đồ cho phép đóng làm việc theo trình tự từ rơle R1 đến rơle R2 rơle R3 Khi K1 đóng R1 cấp điện, đóng tiếp điểm thường mở mạch rơle R2 Khi K2 đóng, R2 làm việc lại đóng tiếp điểm R2 mạch rơle R3 Khi K3 đóng R3 phép làm việc 12 e Sơ đồ liên động ngừng làm việc nối tiếp Sự ngừng làm việc rơle sơ đồ thực theo trình tự ngừng R1 đến R2 không ngừng làm việc R1 trước dù có ngắt tiếp điểm K2 không ngắt làm việc R2 lúc tiếp điểm R1 cho dòng cung cấp vào cuộn dây rơle R2 2.3 SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỀU KHIỂN VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 2.3.1 Các kí hiệu sử dụng sơ đồ mạch điều khiển Bảng 2.1 Ý nghĩa kí hiệu sơ đồ mạch điều khiển 2.3.2 Tính chọn cảm biến mức nước điều khiển hoạt động trạm bơm 13 a Các loại cảm biến đo mức nước - Cảm biến báo mức dạng phao - Cảm biến đo mức nước kiểu chìm - Cảm biến đo mức nước kiểu điện cực - Cảm biến đo mức nước kiểu sóng siêu âm b Tính chọn cảm biến đo mức nước Cảm biến đo mức nước kiểu sóng siêu âm có lợi hoạt động đặt trực tiếp môi trường nước thải mà đặt mặt giếng nên có độ bền cao Cảm biến mức nước dạng điện cực với ưu giá thành rẻ có độ bền tương đối cao môi trường nước thải 2.3.3 Nguyên lý vận hành trạm bơm Trong trạm bơm, bơm thiết kế gồm chế độ: tay, tắt tự động thông qua công tắc vị trí “Man-Off-Auto” a Chế độ vận hành tay Khi công tắc vị trí chuyển sang chế độ “Man”, lúc bơm vận hành nhấn nút khởi động chỗ Chế độ vận hành tay chủ yếu sử dụng sữa chữa, bảo trì trạm bơm chế độ tự động gặp cố làm việc lỗi PLC, cảm biến mức nước tác động sai… b Chế độ vận hành tự động Nếu nguời vận hành chuyển công tắc vị trí sang chế độ “Auto”, lúc trạm bơm vận hành hoàn toàn tự động Bơm tự động bật mức nước giếng dâng cao tắt mức nước giếng xuống thấp giá trị cài đặt Trường hợp công tắc vị trí chỉnh chế độ “Off”, bơm khởi động 14 2.3.4 Sơ đồ mạch điều khiển a Sơ đồ điều khiển Bơm Các chế độ hoạt động bơm điều khiển trạm bơm thông qua công tắc xoay Man-Off-Auto Hình 2.8 Mạch điều khiển bơm b Sơ đồ đấu dây thiết bị điều khiển thiết bị bảo vệ bơm 2.4 KẾT LUẬN Mạch điều khiển thiết kế giúp trạm bơm thoát nước địa bàn thành phố Đà Nẵng vận hành hiệu So với hệ 15 thống trạng, mạch điều khiển thiết kế có nhiều ưu điểm vượt trội Cụ thể sau: - Các thiết bị thay khởi động từ, rơle bảo vệ nguồn, rơle bảo vệ nhiệt, tải động cơ,… giúp việc bảo vệ bơm ổn định hơn, cố nhanh chóng cách ly nên bơm bảo vệ toàn diện - Sử dụng khởi động mềm khởi động động thay cho phương pháp khởi động trực tiếp, phương pháp khởi động đổi nối sao/tam giác sử dụng cho trạm bơm thoát nước hạn chế vấn đề sụt áp khởi động bơm gây Đồng thời, chức bảo vệ động tích hợp sẵn khởi động mềm giúp bảo vệ động tốt đặc biệt trường hợp thiết bị bảo vệ bị hư hỏng Khởi động mềm có chức dừng mềm loại trừ tượng xấu xung áp lực nước, tăng vọt áp suất hệ thống bơm tránh hư hỏng cho đường ống nâng - Mạch điều khiển thiết kế sử dụng cảm biến mức nước kiểu điện cực thay cho cảm biến mức nước kiểu phao chế độ vận hành tay giúp trạm bơm hoạt động hiệu khắc phục cố tác động nhầm không tác động cảm biến mức nước kiểu phao kẹt rác, kẹt bùn đất Đồng thời tác giả tính chọn cảm biến mức nước kiểu sóng siêu âm thay cảm biến mức nước kiểu chìm đem lại tiện ích lớn, cảm biến sóng siêu âm ngâm trực tiếp nước thải cảm biến mức nước kiểu chìm nên tuổi thọ thiết bị cao - Trong mạch điều khiển mới, chế độ vận hành tay chức vận hành chỗ tác giả cải tiến cho phép trở thành chế độ vận hành tự động dự phòng 16 CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN TỪ XA 3.1 TÍNH CHỌN PLC 3.1.1 Ưu điểm PLC hãng Rockwell - Rockwell hãng sản xuất thiết bị tự động hóa tiếng thường sử dụng dây chuyền sản xuất có xuất xứ từ Mỹ - Khả làm việc môi trường khắc nghiệt 3.1.2 Định nghĩa Tag danh sách Tag sử dụng thiết kế a Định nghĩa Tag Với PLC hãng Rockwell, định nghĩa địa vào/ra, địa ô nhớ, địa vùng nhớ không sử dụng làm việc PLC hãng khác Thay vào chương trình truy cập vào module vào/ra tương tự, module vào/ra số, timer, counter… thông qua “Tag” b Các Tag chung trạm bơm c Các Tag riêng bơm 3.2 THIẾT KẾ GIAO DIỆN HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN TỪ XA 3.2.1 Giới thiệu công cụ FactoryTalk View FactoryTalk View Studio sản phẩm phần mềm giao tiếp người máy, phần hợp mở rộng cho giải pháp giám sát điều khiển vốn thiết kế để mở rộng ứng dụng cấp độ máy đơn lẻ ứng dụng cấp độ giám sát qua mạng [7] 17 3.2.2 Thiết kế giao diện SCADA a Khai báo ban đầu cho FactoryTalk View Studio Qui trình khai báo bao gồm bước:  Khởi động FactoryTalk View Studio  Chọn loại giao diện thiết kế  Tạo dự án  Tạo giao diện giám sát điều khiển b Thiết kế giao diện trang TONG QUAN Là trang thiết kế giúp người vận hành có nhìn tổng quan tình trạng trạm bơm Do vậy, tác giả chọn đồ Đà Nẵng làm hình cách coppy đồ Đà Nẵng vào liệu trang thiết kế theo đường dẫn sau: My Computer/ (C:)/ User/ Public/ Public Documents/ RSView Enterprise/ SE/ HMI Projects/ DAWACO/ Images Mở giao diện FactoryTalk View Studio, vào trang TONG QUAN, chọn Edit/Propertiers, cửa sổ General/Image dẫn đến đường dẫn hình ảnh bàn đồ coppy phần nhấn OK Như chèn xong hình ảnh cho trang TONG QUAN Tiếp tục vẽ biểu tượng trạm bơm coppy trực tiếp vào hình trang đặt tên cho biểu tượng tên trạm bơm, thiết kế đề tài đặt tên New_station Để hiển thị trạng thái trạm bơm, ta tiến hành gán Tag cho biểu tượng Trạng thái trạm bơm sử dụng Tag “diStateFaultStation” cách click chuột phải vào biểu tượng trạm chọn Global Object Parameter Values, gõ [New_station] distaste FaultStation Trong [New_station] tên trạm diStateFaultStation Tag gán cho biểu tượng trạm bơm 18 c Thiết kế giao diện trang TRAM BOM Đây trang quan trọng hiển thị tất thông số, trạng thái cụ thể bơm trạm Để thiết kế giao diện hình giám sát điều khiển từ xa điều quan trọng phải viết chương trình thống kê Tag dự định thực giao diện muốn thiết kế Để viết chương trình gán Tag, ta khởi động chương trình FactoryTalk View, tiếp tục truy cập đến đường dẫn DAWACO\Graphics\Parameters Sau click chuột phải chọn New để tạo Parameters Trong Parameters, ta tiến hành gán Tag Sau có chương trình gán Tag, ta tiến hành vẽ giao diện muốn hiển thị, đưa thông số cần giám sát vào giao diện thiết kế công cụ vẽ hình có chương trình, hình mẫu đưa hình mẫu có sẵn từ bên vào chương trình 3.3 KẾT QỦA MÔ PHỎNG 3.3.1 Kết mô trang TONG QUAN Tại người vận hành biết trạng thái trạm: kết nối, bình thường lỗi (a) (b) (c) Hình 3.2 Trạng thái hoạt động trạm bơm 19 Qua kết mô trang TONG QUAN cho thấy giao diện SCADA PLC kết nối truyền thông với hiển thị trạng thái, cụ thể là: - Mất kết nối - hiển thị ô vuông màu đen (hình 3.2/a) - Kết nối thành công lỗi - hiển thị màu xanh (hình 3.2/b) - Kết nối thành công, có báo lỗi - hiển thị vàng/đỏ chớp nháy liên tục (hình 3.2/c) 3.3.2 Kết mô trang New_station Đây trang thiết kế cụ thể cho trạm bơm có tên New_station Tất thông số giám sát, điều khiển trạm New_station hiển thị đầy đủ trang a Sơ đồ trạm bơm Hình 3.3 Giao diện mô sơ đồ trạm bơm Sơ đồ trạm bơm gồm thành phần hiển thị hình 3.3 Ta giám sát thông số sau: lưu lượng vào, lưu lượng ra, tổng lưu lượng ra, áp suất tuyến ống nâng chính, cao trình thấp nhất, cao trình cao nhất, cao trình tràn, cao trình hành - hiển thị số hình ảnh mức nước lên xuống, cao trình trường hợp chạy 20 máy bơm chạy tự động, trạng thái hoạt động bơm biểu thị với màu tương ứng chạy - màu xanh, dừng - màu đỏ lỗi/cảnh báo - nhấp nháy đỏ vàng b Vận hành trạm bơm Hình 3.4 Giao diện vận hành trạm bơm Tại trang giao diện để vận hành trạm bơm, ta thực công việc cài đặt, cấu hình, giám sát thông số cảnh báo c Vận hành bơm trạm Hình 3.5 Giao diện vận hành bơm trạm Các thao tác để làm việc với bơm trạm nằm khu vực "Bom – Bom – Bom 3" Ta điều khiển, giám sát, cấu hình, cài đặt giám sát lỗi cảnh báo 21 d Hệ thống cảnh báo Hình 3.6 Giao diện cảnh báo bơm Kết mô hoàn toàn phù hợp với giá trị đầu vào đặt Tag chương trình FactoryTalk View tức giao diện hệ thống giám sát điều khiển từ xa thiết kế vận hành giả lập có tính ổn định cao 3.4 KẾT LUẬN Hệ thống giám sát điều khiển từ xa cho trạm bơm thoát nước địa bàn thành phố Đà Nẵng đem lại nhiệu tính tiện ích sau: - Điều khiển tự động; - Giám sát điều khiển từ xa; - Hiển thị thông số công nghệ ; - Cấu hình hệ thống; - Bảo vệ tự động ; - Cảnh báo, báo động; - Lưu trữ, báo cáo thống kê Với tính ưu việt nói trên, hệ thống giám sát điều khiển từ xa trạm bơm thoát nước làm tăng suất lao động cải thiện môi trường làm việc công nhân lĩnh vực xử lý nước thải Người công nhân thực thao tác lặp lặp lại vừa nhàm chán mà khó khăn, nặng nhọc Họ làm việc môi trường bụi, bẩn, độc hại 22 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Luận văn giới thiệu tổng quan hệ thống thoát nước xử lý nước thải địa bàn thành phố Đà Nẵng, đánh giá thực trạng trạm bơm thoát nước Từ đưa giải pháp cải tạo 18 trạm bơm thoát nước thuộc dự án cũ vận hành liên tục 10 năm qua Tác giả thiết kế lại mạch điều khiển cho trạm bơm thoát nước, cụ thể thiết kế cho trạm bơm SPS34 với quy mô trạm bơm gồm bơm, công suất định mức bơm 22kW Mạch điều khiển tác giả thiết kế có nhiều tính ưu việt so với mạch điều khiển trạng Ngoài ra, luận văn đưa quy trình công nghệ, lưu đồ thuật toán thông số cần thiết để xây dựng nguyên lý vận hành tối ưu cho trạm bơm thoát nước Luận văn xây dựng hệ thống giám sát điều khiển từ xa cho trạm bơm thoát nước công cụ FactoryTalk View với giao diện thân thiện với người sử dụng Đây công cụ thiết kế giao diện hệ thống SCADA hãng Rocwell Automation nên phù hợp với chương trình điều khiển dòng PLC ConpactLogix, MicroLogix… hỗ trợ miễn phí Kết trình mô cho thấy việc liên kết Tag chương trình lập trình giao diện SCADA thiết kế đáp ứng yêu cầu đề ra, từ giao diện SCADA người vận hành giám sát nhiều thông số như: dòng điện, mực nước, nhiệt độ, áp suất… điều khiển việc bật/ tắt bơm từ xa cho trạm bơm Như việc đầu tư xây dựng hệ thống giám sát điều khiển từ xa cho trạm bơm thoát nước địa bàn thành phố Đà Nẵng hoàn toàn khả thi Nếu dự án triển khai giải toán thiếu hụt nhân tương lai hệ thống thoát nước thu gom nước thải thành phố ngày gia 23 tăng, số lượng trạm bơm ngày nhiều lên dàn trãi khắp quận Việc giám sát trạng thái hoạt động, thông số trạm bơm điều khiển bật/ tắt bơm từ xa việc click chuột máy tính phòng điều khiển trung tâm làm giảm đáng kể công việc vận hành tuyến vô nguy hiểm độc hại công nhân Công ty Thoát nước Xử lý nước thải Đà Nẵng Ngoài ra, hệ thống giám sát điều khiển từ xa trạm bơm thoát nước địa bàn thành phố Đà Nẵng giúp phát nhanh cố bơm, trạm bơm góp phần gìn giữ môi trường phù hợp với chiến lược phát triển bền vững thành phố - Đà Nẵng, thành phố môi trường KIẾN NGHỊ Qua việc thực luận văn “Xây dựng hệ thống giám sát điều khiển từ xa trạm bơm thoát nước địa bàn thành phố Đà Nẵng”, có số kiến nghị, cụ thể sau:  Kiến nghị với Ủy ban nhân dân thành phố Đà Nẵng, Sở Tài nguyên Môi trường: xem xét thông qua việc cấp kinh phí thực việc cải tạo 18 trạm bơm thoát nước xuống cấp, cho phép áp dụng mô hình giám sát điều khiển từ xa trạm bơm thoát nước địa bàn thành phố Đà Nẵng  Kiến nghị Ban lãnh đạo Công ty Thoát nước Xử lý nước thải Đà Nẵng: tiếp tục tạo điều kiện cho cán công nhân viên chức người lao động tìm hiểu công nghệ tối ưu hóa vận hành hệ thống; xem xét cấp kinh phí mua phần mềm giám sát điều khiển từ xa để tác giả tiếp tục thực tiếp tính bị hạn chế phiên dùng thử hãng Rockwell Automation Do phần mềm quyền nên giao diện thiết kế chưa thể hiển thị đầy tiện ích nhà sản xuất phát triển 24  Đề tài có khả ứng dụng phát triển cho tất 44 trạm bơm thoát nước, 02 trạm bơm chống ngập 01 trạm bơm thau rửa Âu thuyền Đồng thời phát triển thêm nhiều tính tương lai áp dụng như: bổ sung thiết bị đo lượng mưa để gởi tín hiệu tắt bơm trời mưa lớn, lắp đặt cảm biến nhận diện cửa xả để phát địa điểm, thời điểm nước tràn, lắp đặt cảm biến nhận diện cấu tách dòng để phát việc nước biển xâm nhập vào hệ thống thu gom nước thải triều cường cao dẫn đến tình trạng chết vi sinh trình xử lý nước… Chính vậy, tác giả kiến nghị Lãnh đạo Sở Tài Nguyên Môi trường, Công ty Thoát nước Xử lý nước thải thành phố Đà Nẵng xem xét tiếp tục bổ sung ứng dụng tính phù hợp với thực tế vận hành đơn vị ... xa cho trạm bơm thoát nước địa bàn thành phố Đà Nẵng đem lại nhiệu tính tiện ích sau: - Điều khiển tự động; - Giám sát điều khiển từ xa; - Hiển thị thông số công nghệ ; - Cấu hình hệ thống; -. .. - hiển thị số hình ảnh mức nước lên xuống, cao trình trường hợp chạy 20 máy bơm chạy tự động, trạng thái hoạt động bơm biểu thị với màu tương ứng chạy - màu xanh, dừng - màu đỏ lỗi/cảnh báo -. .. đồ điều khiển Bơm Các chế độ hoạt động bơm điều khiển trạm bơm thông qua công tắc xoay Man-Off-Auto Hình 2.8 Mạch điều khiển bơm b Sơ đồ đấu dây thiết bị điều khiển thiết bị bảo vệ bơm 2.4 KẾT