Lập trình điều khiển mô hình xử lý nước thải bằng PLC s7 1200 có giám sát bằng WinCC và webserver
Đờ Án Tớt Nghiệp Lập trình điều khiển mơ hình xử lý nước thải bằng PLC S7-1200 có giám sát bằng WinCC và Web server MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 1.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI HIỆN NAY 1.1.1 Nước thải từ khu công nghiệp 1.1.2 Các phương pháp xử lý nước thải công nghiệp 1.2 NƯỚC THẢI SINH HOẠT 1.2.1 Nguồn gốc phát sinh nước thải sinh hoạt 1.2.2 Thành phần và tính chất của nước thải sinh hoạt .7 1.2.3 Các phương pháp xử lý nước thải và xử lý cặn 1.3 NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN 10 CHƯƠNG 11 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 11 2.1 SENSOR ĐO COD 11 2.2 SENSOR ĐO TỔNG CHẤT RẮN LƠ LỬNG (TSS) 12 2.3 SENSOR ĐO PH 12 2.4 SENSOR ĐO OXY HÒA TAN 13 CHƯƠNG 15 BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC S7-1200 15 3.1 GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-1200 15 3.2 GIỚI THIỆU VỀ TIA PORTAL 17 3.2.1 Lập trình TIA Portal 18 3.2.2 Lập trình hướng đới tượng (Object-oriented programing) .19 3.2.3 Lập trình Đếm xung tớc độ cao (High Speed Counter) để đo lưu lượng nước .23 3.2.4 Đọc thời gian thực 25 CHƯƠNG 27 LẮP RÁP MƠ HÌNH VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 27 4.1 QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ CỦA MƠ HÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI 27 4.1.1 Mơ hình bể xử lý nước thải 27 SVTH: Võ Văn Cường Trang GVHD:Th.S Nguyễn Lê Hoàng Đồ Án Tốt Nghiệp Lập trình điều khiển mơ hình xử lý nước thải bằng PLC S7-1200 có giám sát bằng WinCC và Web server 4.1.2 Mơ hình tủ điện điều khiển giám sát hệ thống 29 4.2 CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 31 CHƯƠNG 37 ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG WIN CC VÀ WEB SERVER 37 5.1 THIẾT KẾ GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN VỚI WINCC - TIA PORTAL 37 5.1.1 Tạo kết nối (connections) 39 5.1.2 Tạo thư viện .39 5.1.3 Hiển thị cảnh báo với HMI Alarm 43 5.1.4.Vẽ đồ thị HMI 43 5.2 WEB SERVER .44 5.2.1 Tìm hiểu HTML .45 5.2.2 Tìm hiểu AWP .47 5.2.3 Tìm hiểu kỹ thuật AJAX: 48 5.2.3 Lập trình truy cập Web server TIA Portal 52 5.3 HMI 57 5.3.1 Giới thiệu HMI KTP400 57 5.3.2 HMI KTP400 TIA Portal 57 5.3.3 Thiết kế giao diện giám sát .60 5.4 Hướng phát triển đề tài 66 KẾT LUẬN 67 SVTH: Võ Văn Cường Trang GVHD:Th.S Nguyễn Lê Hoàng Đồ Án Tớt Nghiệp Lập trình điều khiển mơ hình xử lý nước thải bằng PLC S7-1200 có giám sát bằng WinCC và Web server LỜI MỞ ĐẦU Với phát triển vũ bão của kinh tế, tại các khu đô thị lớn, ngày càng có nhiều khu công nghiệp, nhà máy xây dựng lên kéo theo đó là thải môi trường lượng lớn chất thải dẫn đến hệ luỵ môi trường càng ngày càng bị ô nhiễm Ngày chất thải công nghiệp, các đô thị lớn nước thải sinh hoạt đổ sông, biển mùi hôi bẩn gây ảnh hưởng đến chất lượng đời sống của người dân và phát triển kinh tế - xã hội Mặc dù hàng loạt biện pháp bảo vệ môi trường đã đời và thực hiện như: luật quốc gia , công ước quốc tế… thời gian qua tình trạng mơi trường vẫn tiếp tục suy giảm, tiếp tục bị ô nhiễm: tài nguyên cạn kiệt, nhiệt độ trái đất ngày tăng, hạn hán, lũ lụt, ng̀n nước thiên nhiên khí bị ô nhiễm nặng nề… Trong giai đoạn thúc đẩy cơng nghiệp hóa hiện đại hóa, nước ta cũng khơng nằm ngồi khung cảnh chung đó Cùng với phát triển mạnh mẽ của đất nước vấn đề môi trường cũng trở nên gay gắt Trong đó, ô nhiếm nguồn nước thải vấn đề xử lý nó đã trở thành nhiệm vụ hàng đầu của chun gia kỹ thuật nói riêng của tồn xã hội nói chung Chính việc đầu tư và áp dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ sinh học là điều rất cần thiết để xử lý triệt để vấn đề gây ô nhiễm Là sinh viên ngành Điện Tự Động việc nghiên cứu lập trình điều khiển giám sát hệ thớng xử lý nước thải là những điều cần thiết để áp dụng những kiến thức đã học từ ghế nhà trường đưa vào sống nhằm nâng cao lực thực tế và giải vấn đề tồn tại sống.Trong khuôn khổ đề tài tốt nghiệp của mình, em định chọn đề tài “ Lập trình điều khiển mơ hình xử lý nước thải bằng PLC S7-1200 có giám sát bằng WinCC và Web server ” Sau thời gian bớn tháng tìm hiểu nghiên cứu thực tế sử dụng kiến thức đã học làm đề tài tớt nghiệp bằng nở lực của bản thân và hướng dẫn của thầy Nguyễn Lê Hồng, thầy giáo giúp đỡ của bạn sinh viên khác khoa em đã hoàn thành xong đồ án tốt nghiệp này thời gian quy định Một lần nữa cho phép em gửi đến q thầy bạn lòng biết ơn sâu nhất SVTH: Võ Văn Cường Trang GVHD:Th.S Nguyễn Lê Hoàng Đờ Án Tớt Nghiệp Lập trình điều khiển mơ hình xử lý nước thải bằng PLC S7-1200 có giám sát bằng WinCC và Web server CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 1.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI HIỆN NAY 1.1.1 Nước thải từ khu công nghiệp Tại các khu công nghiệp hàng ngày nhu cầu sản xuất rất là lớn , lượng lớn nước tẩy rửa sử dụng cho mục đích công nghiệp kéo theo đó là thải môi trường lượng lớn chất thải Nước thải công nghiệp ở doanh nghiệp gồm nhiều chất độc hại rất nguy hiểm, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường Nước làm mát sử dụng q trình cơng nghiệp sản xuất thép than cốc không tạo nước thải với nhiệt độ cao, gây ảnh hưởng đến hệ sinh vật, mà gây ô nhiễm với loạt chất độc hại, bao gồm cyanua, ammoniac, benzene, phenol, PAH…Nước cũng sử dụng chất bôi trơn máy móc công nghiệp trở nên nhiễm loại dầu thuỷ lực, thiếc, crom, sắt sunphat, loại axit khác Như ta cần phải có hồ chứa để xử lý nước thải Hình 1.1 Hệ thống xử lý nước thải công nghiệp Nước thải công nghiệp chia làm loại: SVTH: Võ Văn Cường Trang GVHD:Th.S Ngũn Lê Hoàng Đờ Án Tớt Nghiệp Lập trình điều khiển mơ hình xử lý nước thải bằng PLC S7-1200 có giám sát bằng WinCC và Web server + Nước bẩn: là nước thải sinh từ trình sản x́t, xúc rửa máy móc thiết bị hay từ q trình sinh hoạt của cơng nhân viên Loại nước thải chứa nhiều tạp chất, chất độc hại, ô nhiễm + Nước không bẩn: loại nước sinh chủ yếu làm nguội thiết bị, giải nhiệt trạm làm lạnh, ngưng tụ nước hay nước rửa số vật liệu sản xuất sạch Loại nước lấy nguồn từ nước sạch và nước phát sinh hầu vẫn là nước sạch, có chứa bụi bẩn 1.1.2 Các phương pháp xử lý nước thải công nghiệp Cũng tương tự nước thải sinh hoạt xử lý nước thải cơng nghiệp có những phương pháp sau: - Phương pháp xử lý học: Những phương pháp loại chất rắn có kích thước tỷ trọng lớn nước thải gọi chung là phương pháp học + Để giữ tạp chất khơng hồ tan lớn rác: dùng song chắn rác hoặc lưới lọc + Để tách chất lơ lửng nước thải dùng bể lắng: + Để tách chất cặn nhẹ nước dầu, mỡ dùng bể thu dầu, tách mỡ + Để giải phóng chất thải khỏi chất huyền phù, phân tán nhỏ…dùng lưới lọc, vải lọc, hoặc lọc qua lớp vật liệu lọc - Phương pháp xử lý hóa lý: Bản chất của trình xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý là áp dụng trình vật lý hóa học để loại bớt chất nhiễm mà khơng thể dùng q trình lắng khỏi nước thải Cơng trình tiêu biểu của việc áp dụng phương pháp hóa lý là: Bể keo tụ, tạo Quá trình keo tụ tạo bơng ứng dụng để loại bỏ chất rắn lơ lửng hạt keo có kích thước rất nhỏ (10-7 - 10-8 cm) Các chất tồn tại ở dạng phân tán loại bỏ bằng q trình lắng tớn rất nhiều thời gian Để tăng hiệu quả lắng, giảm bớt thời gian lắng của chúng thêm vào nước thải sớ hóa chất phèn nhơm, phèn sắt, polymer,… Các chất có tác dụng kết dính chất khuếch tán dung dịch thành hạt có kích cỡ tỷ trọng lớn nên lắng nhanh SVTH: Võ Văn Cường Trang GVHD:Th.S Nguyễn Lê Hoàng Đờ Án Tớt Nghiệp Lập trình điều khiển mơ hình xử lý nước thải bằng PLC S7-1200 có giám sát bằng WinCC và Web server Phương pháp keo tụ làm nước khử màu nước thải sau tạo bơng cặn, bơng cặn lớn lắng x́ng những bơng cặn kéo theo chất phân tán không tan gây màu - Phương pháp xử lý hóa học: Đó là quá trình khử trùng nước thải bằng hố chất (Clo, Javen), hoặc trung hòa độ pH với nước thải có độ kiềm hoặc axit cao -Phương pháp xử lý sinh học: Sử dụng loại vi sinh vật để khử chất bẩn hữu có nước thải Các vi sinh vật có sẵn nước thải hoặc bở sung vi sinh vật vào nước thải Các chất hữu ở dạng keo, huyền phù dung dịch ng̀n thức ăn của vi sinh vật Trong q trình hoạt động sớng, vi sinh vật oxy hố hoặc khử hợp chất hữu này, kết quả làm sạch nước thải khỏi chất bẩn hữu 1.2 NƯỚC THẢI SINH HOẠT 1.2.1 Nguồn gốc phát sinh nước thải sinh hoạt Hình 1.2 Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt Nguồn gốc nước thải sinh hoạt Nước thái sinh hoạt là nước thải bỏ sau sử dụng cho mục đích sinh hoạt của cộng đồng: tắm, giặt giũ,tẩy rửa, vệ sinh cá nhân,… Chúng thường thaỉ từ các hộ, quan, trường học, bệnh viện, chợ, cơng trình cơng cộng khác Lượng nước thải sinh hoạt của khu dân SVTH: Võ Văn Cường Trang GVHD:Th.S Nguyễn Lê Hoàng Đờ Án Tớt Nghiệp Lập trình điều khiển mơ hình xử lý nước thải bằng PLC S7-1200 có giám sát bằng WinCC và Web server cư phụ thuộc vào dân số, vào tiêu chuẩn cấp nước và đặc điểm của hệ thớng nước Tiêu ch̉n cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư phụ thuộc vào khả cung cấp nước của nhà máy nước hay trạm cấp nước hiện có Các trung tâm thị thường có tiêu chuẩn cấp nước cao so với vùng ngoại thành nông thôn, đó lượng nước thải sinh hoạt tính đầu người cũng có khác biệt giữa thành thị và nông thôn Nước thải sinh hoạt ở các trung tâm đô thị thường bằng hệ thớng thoát nước dẫn sơng rạch, vùng ngoại thành nơng thơn khơng có hệ thớng thoát nước nên nước thải thường tiêu thoát tự nhiên vào ao hờ hoặc bằng biện pháp tự thấm 1.2.2 Thành phần và tính chất của nước thải sinh hoạt 1.2.2.1 Thành phần nước thải sinh hoạt Thành phần và tính chất của nước thải sinh hoạt phụ thuộc rất nhiều vào nguồn nước thải Ngoài lượng nước thải ít hay nhiều phụ thuộc vào tập quán sinh hoạt Thành phần nước thải sinh hoạt gồm loại : –Nước thải nhiễm bẩn chất bài tiết người từ các phòng vệ sinh; –Nước thải nhiễm bẩn các chất thải sinh hoạt: cặn bã, dầu mỡ từ các nhà bếp của các nhà hàng, khách sạn, các chất tẩy rửa, chất hoạt động bề mặt từ các phòng tắm, nước rửa vệ sinh sàn nhà… 1.2.2.2 Tính chất nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu dễ bị phân huỷ sinh học, ngoài có cả các thành phần vơ cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm Chất hữu chứa nước thải bao gồm các hợp chất protein(40-50%);hydrat cacbon(40-50%) Nồng độ chất hữu nước thải sinh hoạt dao động khoảng 150-450mg/l theo trọng lượng khô Có khoảng 20-40% chất hữu khó bị phân huỷ sinh học Ơ những khu dân cư đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, nước thải sinh hoạt không xử lý thích đáng là những nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng 1.2.3 Các phương pháp xử lý nước thải và xử lý cặn 1.2.3.1 Xử lý học Xử lý học là nhằm loại bỏ các tạp chất không hoà tan chứa nước thải và thực hiện ở các cơng trình xử lý: song chắn rác, bể lắng cát, bể lắng, bể lọc các loại Song chắn rác, lưới chắn rác làm nhiệm vụ giữ lại các chất bẩn kích thước lớn có nguồn gốc hữu SVTH: Võ Văn Cường Trang GVHD:Th.S Nguyễn Lê Hoàng Đờ Án Tớt Nghiệp Lập trình điều khiển mơ hình xử lý nước thải bằng PLC S7-1200 có giám sát bằng WinCC và Web server Bể lắng cát thiết kế công nghệ xử lý nước thải nhằm loại bỏ các tạp chất vô cơ, chủ yếu là cát chứa nước thải Bể lắng làm nhiệm vụ giữ lại các tạp chất lắng và các tạp chất nổi chứa nước thải Khi cần xử lý ở mức độ cao(xử lý bổ sung) có thể sử dụng các bể lọc, lọc cát, Về nguyên tắc, xử lý học là giai đoạn xử lý sơ trước xử lý 1.2.3.2 Xử lý sinh học Cơ sở của phương pháp xử lý sinh học nước thải là dựa vào khả oxy hoá các liên kết hữu dạng hoà tan và không hoà tan của vi sinh vật – chúng sử dụng các liên kết đó là nguồn thức ăn của chúng Các cơng trình xử lý sinh học điều kiện tự nhiên gồm có: - Hồ sinh vật - Hệ thớng xử lý bằng thực vật nước(lục bình, lau, sậy, rong- tảo, ) - Cánh đồng tưới - Cánh đồng lọc - Đất ngập nước Các cơng trình xử lý sinh học điều kiện nhân tạo gồm có: - Bể lọc sinh học các loại - Quá trình bùn hoạt tính - Lọc sinh học tiếp xúc dạng trống quay(RBC) - Hồ sinh học thổi khí - Mương oxy hoá,… 1.2.3.3 Khử trùng nước thải Khử trùng nước thải là giai đoạn cuối cùng của công nghệ xử lý nước thải mhằm loại bỏ vi trùng và virus gây bệnh trước xả vào nguồn nước Để khử trùng nước thải có thể sử dụng clo và các hợp chất chứa clo, có thể tiến hành khử trùng bằng ozôn, tia hồng ngoại, ion bạc, cần phải cân nhắc kỹ mặt kinh tế 1.2.3.4 Xử lý cặn nước thải Nhiệm vụ của xử lý cặn ( cặn tạo nên quá trình xử lý nước thải) là: - Làm giảm thể tích và độ ẩm của cặn - Ổn định cặn - Khử trùng và sử dụng lại cặn cho các mục đích khác Rác (gồm các tạp chất không hoà tan kích thước lớn: cặn bã thực vật, giấy, giẻ lau, ) giữ lại ở song chắn rác có thể chở đến bãi rác( lượng rác không SVTH: Võ Văn Cường Trang GVHD:Th.S Nguyễn Lê Hoàng Đồ Án Tốt Nghiệp Lập trình điều khiển mơ hình xử lý nước thải bằng PLC S7-1200 có giám sát bằng WinCC và Web server lớn) hay nghiền rác và sau đó dẫn đến bể mêtan để tiếp tục xử lý Cát từ các bể lắng dẫn đến sân phơi cát để làm ráo nước và chở sử dụng vào mục đích khác Cặn tươi từ bể lắng cát đợt dẫn đến bể mêtan để xử lý Một phần bùn hoạt tính (vi sinh vật lơ lửng) từ bể lắng đợt dẫn trở lại aeroten để tiếp tục tham gia trình xử lý (gọi là bùn hoạt tính tuần hoàn) , phần lại ( gọi là bùn hoạt tính dư) dẫn đến bể nén bùn để làm giảm độ ẩm và thể tích, sau đó dẫn vào bể mêtan để tiếp tục xử lý Đối với các trạm xử lý nước thải xử dụng bể biophin với sinh vật dính bám, bùn lắng gọi là màng vi sinh và dẫn đến bể mêtan Cặn khỏi bể mêtan có độ ẩm 96-97% Để giảm thể tích cặn và làm ráo nước có thể ứng dụng các cơng trình xử lý điều kiện tự nhiên như: sân phơi bùn, hồ chứa bùn, hoặc điều kiện nhân tạo: thết bị lọc chân không, thết bị lọc ép, thiết bị li tâm cặn,… Độ ẩm của cặn sau xử lý đạt 55-75% Để tiếp tục xử lý cặn có thể thực hiện sấy bằng nhiệt với nhiều dạng thiết bị khác nhau: thiết bị sấy dạng ống, dạng khí nén, dạng băng tải,…Sau sấy độ ẩm 25-30% và cặn ở dạng hạt dễ dàng vận chuyển Đối với các trạm xử lý công suất nh, việc xử lý cặn có thể tiến hành đơn giản hơn: nén và sau đó làm ráo nước ở sân phơi cặn cát SVTH: Võ Văn Cường Trang GVHD:Th.S Nguyễn Lê Hoàng Đờ Án Tớt Nghiệp Lập trình điều khiển mơ hình xử lý nước thải bằng PLC S7-1200 có giám sát bằng WinCC và Web server 1.3 NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN Hình 1.3 Hệ thống xử lý nước thải bệnh viện Nước thải từ bệnh viện phần lớn là nguồn nước thải phát sinh từ nhà vệ sinh, khu vực rửa dụng cụ, nhà ăn, nhà bếp, nước thải từ các ca phẫu thuật, điểu trị, khám, chữa bệnh, xét nghiệm, từ hoạt động giặt giũ, vệ sinh của người bệnh,… Bên cạnh đó, chiếm phần nhỏ nước thải từ hoạt động in chụp X- quang, các chất phóng xạ lỏng và bệnh phẩm là phần nước thải nguy hại chứa rất nhiều chất độc hại, với lượng nồng độ kháng sinh và các vi khuẩn gây bệnh cao Nước thải bệnh viện có các thông số ô nhiễm khá cao: đặc biệt là nồng độ Amoni nước thải vượt tiêu chuẩn xả thải gấp lần Đặc biệt lượng Amoni nước thải gây ảnh hưởng rất lớn tới môi trường xung quanh Nếu lượng nước thải này phát sinh ngoài môi trường gây ô nhiễm nguồn nước trầm trọng – gây mùi thới, kênh đen, phú dưỡng hóa… Vì xây dựng cho bệnh viện là điều vô cùng cần thiết đối với bệnh viện hay trạm xá ở nước ta hiện * Phương pháp xử lý nước thải bệnh viện Người ta thường xử lý nước thải bằng phương pháp học nhằm mục đích: - Tách các chất khơng hòa tan,những vật chất lơ lửng có kích thước lớn (rác, nhựa, dầu mỡ,cặn lơ lửng,các tạp chất nổi…) khỏi nước thải - Loại bỏ cặn nặng sỏi,cát,mảnh kim loại,thủy tinh… - Điều hòa lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm nước thải Xử lý học là giai đoạn chuẩn bị và tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình xử lý hóa lý và sinh học SVTH: Võ Văn Cường Trang 10 GVHD:Th.S Nguyễn Lê Hoàng Đồ Án Tốt Nghiệp - Lập trình điều khiển mơ hình xử lý nước thải bằng PLC S7-1200 có giám sát bằng WinCC và Web server Nhấn chọn “Generate block” để đóng gói các tệp Web server thành các block Và địa DB Web server tạo thành nằm mục “Web DB number” , Ví dụ ở địa DB là 333 Trong giao diện lập trình LAD, tại cơng cụ “Instructions”, chọn mục “Communication” >> “Web Server” sử dụng khối FB “WWW” Điền địa DB Web server đã tạo trước đó vào “CTRL_BD”, ở địa 333 “RET_VAL” thông báo thông tin lỗi, đặt vào biến có độ lớn “Word” Để thuận tiện cho việc quản lý dữ liệu truyền nhận từ Web server, ta tạo DataBlock chưa các biến dữ liệu lấy từ biến trạng thái, biến thời gian,… của thiêt bị SVTH: Võ Văn Cường Trang 54 GVHD:Th.S Ngũn Lê Hoàng Đờ Án Tớt Nghiệp Lập trình điều khiển mơ hình xử lý nước thải bằng PLC S7-1200 có giám sát bằng WinCC và Web server 5.2.5 Truy cập Web server Trình duyệt Web Để truy cập vào Web server trình duyệt Web Google Chrome, FireFox… trước tiên máy tính hoặc thiết bị di động phải kết nối chung với PLC qua mạng LAN chung Nhập địa IP vào địa trình duyệt Web truy cập SVTH: Võ Văn Cường Trang 55 GVHD:Th.S Nguyễn Lê Hoàng Đồ Án Tốt Nghiệp Lập trình điều khiển mơ hình xử lý nước thải bằng PLC S7-1200 có giám sát bằng WinCC và Web server Trang “Start Page” hiện chứa thông tin PLC, nhấn chọn “User-defined pages” để vào trang web mà người dùng tạo Truy cập vào “Homepage of the application ”: Website giám sát hệ thống người dùng khởi tạo hiện SVTH: Võ Văn Cường Trang 56 GVHD:Th.S Ngũn Lê Hoàng Đờ Án Tớt Nghiệp Lập trình điều khiển mơ hình xử lý nước thải bằng PLC S7-1200 có giám sát bằng WinCC và Web server 5.3 HMI HMI tên viết tắt của Human Machine Interface, có nghĩa là thiết bị giao tiếp giữa người mà máy móc Hay nói cách khác người giao tiếp với máy móc thiết bị qua màn hình nó gọi HMI 5.3.1 Giới thiệu HMI KTP400 SIMATIC HMI KTP 400 hình HMI của hãng Siemens với thơng sớ sau: - Loại màn hình: TFT, có màu - Kích thước 4.3 inch Độ phân giải: 480 x 272 pixel Phím chức Nguồn điện cung cấp: 24VDC - Có đồng hồ thời gian thực tích hợp lên phần cứng Hỗ trợ giao thức tuyền thơng PROFINET Có thể kết nới với các dòng PLC S7-1200, S7-1500, S7-200, S7300/400, LOGO! 5.3.2 HMI KTP400 TIA Portal Sao mở phần mềm TIA Portal tạo Project, tiến hành thêm thiết bị HMI với mã của thiết bị Cấu hình nhanh HMI với Bảng “HMI Device Wizard”: PLC connections: - Select PLC: Chọn PLC muốn kết nối tới Interface: Chuẩn truyền thông là PROFINET SVTH: Võ Văn Cường Trang 57 GVHD:Th.S Nguyễn Lê Hoàng Đờ Án Tớt Nghiệp Lập trình điều khiển mơ hình xử lý nước thải bằng PLC S7-1200 có giám sát bằng WinCC và Web server Screen layout: - Background color: Màu màn hình hiển thị HMI Header: Với các tùy chọn có sẵn: Hiển thị Date/Time, chèn Logo! Alarm: Tùy chọn hiển thị cảnh báo có sẵn - Unacknowledged alarms Pending alarms - Active system events SVTH: Võ Văn Cường Trang 58 GVHD:Th.S Nguyễn Lê Hoàng Đồ Án Tớt Nghiệp Lập trình điều khiển mơ hình xử lý nước thải bằng PLC S7-1200 có giám sát bằng WinCC và Web server Screens: Tùy chọn chỉnh thêm/bớt nhanh các màn hình System screens: Thêm/bớt hình hệ thớng tích hợp chức có sẵn Buttons: Thêm bớt các nút nhấn tích hợp chức sẵn SVTH: Võ Văn Cường Trang 59 GVHD:Th.S Nguyễn Lê Hoàng Đồ Án Tớt Nghiệp Lập trình điều khiển mơ hình xử lý nước thải bằng PLC S7-1200 có giám sát bằng WinCC và Web server Các thành phần của HMI cũng tương tự WinCC (PC-System) Các thành phần chính: - Device configuration: Cấu hình thiết bị - Online & diagnostics: Cơng cụ chẩn đoán - Screens: Tạo và thiết kế các trang giao diện Screen management: Tạo và chỉnh sửa các trang Template, Global screen HMI tags: Gồm Tags nội và các Tags liên kết với PLC Connections: Thiết lập kết nối từ WinCC tới các thiết bị khác HMI alarms: Giao diện cảnh báo User administration: Thiết lập người dùng - 5.3.3 Thiết kế giao diện giám sát 5.3.3.1 Các trang giao diện Trước tiên cần tạo Template để hiển thị chung cho tất cả screen, template bao gồm : Nút nhấn tới bể xử lý, nút dừng khẩn cấp, nút khởi động, nút trang chủ, nút cài đặt thời gian, nút trang giám sát lưu lượng,… SVTH: Võ Văn Cường Trang 60 GVHD:Th.S Ngũn Lê Hoàng Đờ Án Tớt Nghiệp Lập trình điều khiển mơ hình xử lý nước thải bằng PLC S7-1200 có giám sát bằng WinCC và Web server Tạo hình screen tượng trưng cho các bể xử lý nước thải Thiết kế giao diện bể Điều hòa, gờm: Các bơm điều hòa, cảm biến lưu lượng, bơm sục khí Thiết kế giao diện bể Anoxic, gờm bơm sục khí: SVTH: Võ Văn Cường Trang 61 GVHD:Th.S Nguyễn Lê Hoàng Đờ Án Tớt Nghiệp Lập trình điều khiển mơ hình xử lý nước thải bằng PLC S7-1200 có giám sát bằng WinCC và Web server Thiết kế giao diện bể Aerobic, gờm bơm sục khí: Thiết kế giao diện bể Lắng bùn, gồm bơm hồi bùn, hai van khóa ớng hời bùn: Thiết kế giao diện bể Khử trùng, gờm bơm nước sạch, van hóa chất: SVTH: Võ Văn Cường Trang 62 GVHD:Th.S Nguyễn Lê Hoàng Đồ Án Tớt Nghiệp Lập trình điều khiển mơ hình xử lý nước thải bằng PLC S7-1200 có giám sát bằng WinCC và Web server 5.3.3.2 Màn hình cài đặt thời gian Màn hình cài đặt thời gian bao gờm thiết lập như: Cài đặt thời gian đổi cụm bơm theo thời gian thực, cài đặt thời gian luân phiên giữa các bơm bể điều hòa, thời gian bơm nước sạch chạy, thời gian các van mở… Vì là cài đặt thông số quan trọng nên yêu cầu phải đăng nhập dưới quyền cho trước Để thiết lập quyền quản trị cho truy cập người dùng của HMI, sử dụng chức “User adminstration” của HMI Tạo các nhóm người dùng, bao gờm tên nhóm hoạt động ủy quyền của nhóm người dùng tương ứng SVTH: Võ Văn Cường Trang 63 GVHD:Th.S Nguyễn Lê Hoàng Đồ Án Tớt Nghiệp Lập trình điều khiển mơ hình xử lý nước thải bằng PLC S7-1200 có giám sát bằng WinCC và Web server Sau tạo các nhóm người dùng, tiến hành tạo tài khoản người dùng đặt tài khoản người dùng đó vào nhóm có hoạt động ủy quyền tương ứng Để cài đặt mật khẩu nhấn vào nút nhấn chuyển trang cài đặt thời gian bằng cách vào “Properties” của nút nhấn, chọn mục “Security”, tại “Runtime security” – “Authorization”, chọn hoạt động ủy quyền là “admin” (đã tạo trước đó) SVTH: Võ Văn Cường Trang 64 GVHD:Th.S Nguyễn Lê Hoàng Đồ Án Tốt Nghiệp Lập trình điều khiển mơ hình xử lý nước thải bằng PLC S7-1200 có giám sát bằng WinCC và Web server Như sau khởi động hệ thống, người dùng muốn cài đặt thời gian cần phải đăng nhập theo tài khoản mật khẩu đã tạo trước 5.3.3.3 Tạo biểu đồ lưu lượng theo thời gian Biểu đồ lưu lượng theo thời gian hiển thị lưu lượng hiện tại đường ống của bể điều hòa Để tạo biểu đờ, nhấn vào biểu tượng “Trend view” công cụ Control Việc này tương tự thiết kế f(t) trend view WinCC Cài đặt biến lưu lượng cần hiển thị Đến đây, trình thiết kế lập trình hệ thớng giám sát, điều khiển hệ thống xử lý nước thải bản đã toàn tất SVTH: Võ Văn Cường Trang 65 GVHD:Th.S Ngũn Lê Hoàng Đờ Án Tớt Nghiệp Lập trình điều khiển mơ hình xử lý nước thải bằng PLC S7-1200 có giám sát bằng WinCC và Web server 5.4 Hướng phát triển đề tài Từ đờ án “Lập trình điều khiển mơ hình xử lý nước thải PLC S7-1200 có giám sát WinCC WebServer”, em có các hướng phát triển cho đồ án : - Thiết kế hệ thống sử dụng nhiều PLC truyền thông với các hệ thống, trạm xử lý nước thải quy mô lớn - Giám sát hệ thống và có thể điều khiển qua Internet - Áp dụng PID và biến tần điều khiển động SVTH: Võ Văn Cường Trang 66 GVHD:Th.S Nguyễn Lê Hoàng Đồ Án Tớt Nghiệp Lập trình điều khiển mơ hình xử lý nước thải bằng PLC S7-1200 có giám sát bằng WinCC và Web server KẾT LUẬN Sau thời gian dài nghiên cứu, tìm hiểu, xây dựng ý tưởng, thiết kế, thi cơng mơ hình hệ thớng điện điều khiển Nhóm chúng em đã hoàn thành đờ án “Lập trình điều khiển mơ hình xử lý nước thải bằng PLC S7-1200 có giám sát bằng WinCC Web Server” Em đã biết thêm nhiều kiến thức thiết bị ứng dụng hệ thớng xử lý nước thải, quy trình xử lý nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, nước thải bệnh viện,… Trong quá trình làm đờ án em phát triển kỹ làm việc nhóm, kỹ tư sáng tạo, kỹ áp dụng kiến thức đã học vào giải vấn đề thực tiễn Về nguyên ngành, em nâng cao kiến thức lập trình PLC S7-1200, thiết kế giao diện giám sát, điều khiển HMI, WinCC, WebServer Qua đó thấy tầm quan trọng cũng ứng dụng của PLC S7-1200 hệ thớng cơng nghiệp nhỏ tới trung bình Em xin cảm ơn của giúp đỡ, hỗ trợ tận tình kiến thức từ thầy giáo hướng dẫn, thầy cô giảng viên khoa Điện – ô tô để em hoàn thành đồ án thành công SVTH: Võ Văn Cường Trang 67 GVHD:Th.S Nguyễn Lê Hoàng Đồ Án Tớt Nghiệp Lập trình điều khiển mơ hình xử lý nước thải bằng PLC S7-1200 có giám sát bằng WinCC và Web server DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu sách tham khảo: 1) Trần Văn Hiếu – Thiết Kế Hệ Thống HMI/SCADA Với TIA Portal 2) Trần Văn Hiếu – Tự Động Hóa PLC S7-1200 Với TIA Portal Web tham khảo: 1) https://support.industry.siemens.com/cs/document/68011496/creatingand-using-user-defined-web-pages-on-s7-1200-s7-1500?dti=0&lc=enWW 2) https://sacotec.vn/quy-trinh-xu-ly-nuoc-thai-sinh-hoat/ SVTH: Võ Văn Cường Trang 68 GVHD:Th.S Nguyễn Lê Hoàng ... Nghiệp Lập trình điều khiển mơ hình xử lý nước thải bằng PLC S7- 1200 có giám sát bằng WinCC và Web server CHƯƠNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC S7- 1200 3.1 GIỚI THIỆU VỀ PLC S7- 1200 S7- 1200 điều khiển. .. HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 31 CHƯƠNG 37 ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG WIN CC VÀ WEB SERVER 37 5.1 THIẾT KẾ GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN VỚI WINCC - TIA... Nghiệp Lập trình điều khiển mơ hình xử lý nước thải bằng PLC S7- 1200 có giám sát bằng WinCC và Web server CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 1.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC