MÔ HÌNH MẠNG SCADA QUẢN LÝ TRẠM XỬ LÍ NƯỚC THẢI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP MƠ HÌNH MẠNG SCADA QUẢN LÝ TRẠM XỬ LÍ NƯỚC THẢI Họ tên sinh viên : NGUYỄN VŨ HOÀNG DUY TRẦN KIM TRỌNG Ngành: ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Niên khóa: 2006- 2010 Tháng 6/2010 MƠ HÌNH MẠNG SCADA QUẢN LÝ TRẠM XỬ LÍ NƯỚC THẢI Tác giả NGUYỄN VŨ HỒNG DUY TRẦN KIM TRỌNG Khóa luận đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp kỹ sư ngành Điều Khiển Tự Động Giáo Viên Hướng Dẫn : Th.s Đặng Ngọc Toàn Th.s Đặng Phi Vân Hài Tháng năm 2010 LỜI CẢM ƠN Chúng em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tất Quý Thầy Cô trường Đại Học Nông Lâm TP.HCM, đặc biệt Quý Thầy Cô ngành Điều Khiển Tự Động dìu dắt truyền lại kiến thức cho chúng em suốt trình học tập làm khóa luận tốt nghiệp, để chúng em có hành trang kiến thức vững cho nghiệp chúng em sau Đặc biệt chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy Đặng Ngọc Tồn Cơ Đặng Phi Vân Hài tận tình trực tiếp hướng dẫn, cung cấp tài liệu, thiết bị tạo điều khiện thuận lợi để chúng em hồn thành khóa luận tốt nghiệp Chúng em xin chân thành cảm ơn gia đình bạn bè - người giúp đỡ mặt vật chất tinh thần cho chúng em suốt khóa học 2006 – 2010, suốt q trình làm khóa luận tốt nghiệp Tuy chúng em cố gắng nhiều kiến thức hạn hẹp, nên tập khóa luận tốt nghiệp khơng thể tránh khỏi sai sót, chúng em xin Quý Thầy Cô dẫn thêm Chúng em xin chân thành tiếp thu ý kiến đóng góp quý báu Q Thầy Cơ để khóa luận tốt nghiệp hồn chỉnh Chúng em xin kính chúc Q Thầy Cô mạnh khỏe, hạnh phúc công tác tốt nghiệp Khoa Học – Giáo Dục TP.Hồ Chí Minh, tháng năm 2010 Sinh Viên Thực Hiện : Nguyễn Vũ Hồng Duy Trần Kim Trọng TĨM TẮT Ngày nay, với tốc độ phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật giới, nhiều ngành công nghiệp nước ta tiếp thu ứng dụng nhiều công nghệ đại vào sản xuất Ngành Điều Khiển Tự Động không ngừng phát triển để vươn lên đáp ứng nhu cầu sản xuất ngày cao xã hội Điều Khiển Tự Động trình sản xuất bước thay dần sức lao động chân tay người nhiều thiết bị nhỏ gọn, giá thành tương đối lại đại nhằm nâng cao suất lao động, tăng hiệu sản xuất, nâng cao chất lượng sản phẩm, tiết kiệm thời gian sản xuất, hạ giá thành sản phẩm làm Điều đem lại ý nghĩa vô to lớn đến phát triển ngành cơng nghiệp nói riêng kinh tế nước nhà nói chung Ngồi ra, việc ứng dụng Điều Khiển Tự Động vào trình sản xuất xu hướng tất yếu giới nước ta, nhằm góp phần đẩy mạnh chủ trương: “ Cơng nghiệp hóa – Hiện đại hóa đất nước “ Hiện nay, nhiều hãng cung cấp giải pháp công nghệ giới đưa nhiều thiết bị để giám sát điều khiển dây chuyền sản xuất thay dần phương pháp giám sát điều khiển tay trước Module điều khiển lập trình cỡ nhỏ với giá thành chấp nhận được, dễ dàng thao tác điều khiển Để cụ thể hóa cho ứng dụng mạnh mẽ Điều Khiển Tự Động trình sản xuất giúp chúng em củng cố lại kiến thức tích lũy suốt trình học tập Dưới định hướng hướng dẫn tận tình Thầy Đặng Ngọc Tồn Cơ Đặng Phi Vân Hài, chúng em mạnh dạn thực đề tài : “ MƠ HÌNH MẠNG SCADA QUẢN LÝ TRẠM XỬ LÍ NƯỚC THẢI ” Với nội dung sau : • Tìm hiểu tính cách sử dụng PLC OMRON C200 • Tìm hiểu tính cách sử dụng hình cảm ứng Pro-face GP2501S • Tìm hiểu phần mềm KEPServerEx, phần mềm C-Package 3, phần mềm WinCC 6.0 phần mềm CX-Progammer • Tìm hiểu phương pháp xử lí nước thải ứng dụng thực tế • Thiết kế chế tạo Panel giám sát điều khiển hệ thống xử lí nước thải • Thiết kế giao diện giám sát hệ thống xử lí nước thải cơng ngơn ngữ WinCC • Viết chương trình cho PLC OMRON C200 ngơn ngữ LAD • Viết chương trình cho hình cảm ứng Pro-face GP2501S Kết đạt trình thực đề tài : • Đã thiết kế thi cơng Panel mơ hình giám sát điều khiển hệ thống xử lí nước thải • Thiết kế giao diện điều khiển máy tính phần mềm WinCC 6.0 • Viết chương trình cho PLC OMRON C200 phần mềm CX-Programmer • Viết chương trình cho hình cảm ứng Pro-face GP2501S phần mềm C-package • Kết nối giao tiếp PLC OMRON C200 với máy tính theo chuẩn RS232 phần mềm KEPServerEx • Kết nối giao tiếp PLC OMRON C200 với hình cảm ứng Proface GP2501S theo chuẩn RS232 MỤC LỤC Trang tựa ………………………………………………………………………… i Lời cảm ơn ………………………………………… …………………………… ii Tóm tắt …………………………………………………………………… …….iii Mục lục …………………………………………………………………………….v Danh sách hình ……………………………………………………………………ix Danh sách bảng ……………………………………………………………………xi CHƯƠNG MỞ ĐẦU ……… 1.1 Tổng quan đề tài …………………………………………………………1 1.2 Mục đích đề tài ………………………………………………………………1 1.3 Giới hạn đề tài ……… ……………………………………………………….2 CHƯƠNG TỔNG QUAN ……………………………………………………3 2.1 Tìm hiểu chung tính chất thành phần nước thải ……………………….3 2.1.1 Những sản phẩm có tạo chất thải q trình sản xuất …………3 2.1.2 Thành phần tính chất nước thải gây ô nhiễm ……………………3 2.2 Những phương pháp xử lí nước thải [ Phục lục ] …………………4 2.3 Tìm hiểu tổng quan hệ thống xử lí nước thải ……………………………… 2.3.1 Sơ đồ hệ thống xử lí nước thải ……………………………………… 2.3.2 Sơ đồ cơng nghệ hệ thống xử lí nước thải ……………………… 2.3.3 Quy trình cơng nghệ hệ thống xử lí nước thải ………………….…9 2.3.3.1 Sơ đồ hệ thống xử lí nước thải ………………………………… 2.3.3.2 Giải thích quy trình cơng nghệ xử lí nước thải …………………10 2.3.4 Một số ứng dụng mạng SCADA vào giám sát điều khiển [ phụ lục ] ……………………………………………………………….……………15 2.4 Tìm hiểu tổng quát hệ thống SCADA ……………………………………15 2.4.1 Giới thiệu SCADA …………………………………………………15 2.4.2 Cấu trúc hệ thống SCADA ……………………………………….16 2.4.3 Phần mềm SCADA …………………………………………………17 2.5 Chức hệ thống SCADA …………………………………….17 2.5.1 Thu nhận số liệu …………………… ………………………………17 2.5.2 Quản lí số liệu ……………………………………………………… 17 2.5.3 Chức điều khiển có giám sát …………………………………….17 2.5.4 Hệ thống SCADA có cấu trúc mở phần cứng phần mềm …… 18 2.6 Tổng quan điều khiển lập trình – PLC …………………………18 2.6.1 Bộ lập trình – PLC ( Programmable Logic Controller ) …………18 2.6.1.1 Hệ thống tuyến ( system bus ) ………………………………….19 2.6.1.2 Tuyến địa ( address bus ) ……………………………………19 2.6.1.3 Tuyến liệu ( data bus ) ………………………………………19 2.6.1.4 Tuyến điều khiển ( control bus ) …………………………………19 2.6.2 Cấu trúc phân chia nhớ …………………………………………19 2.6.2.1 Các module PLC OMRON C200 ……………………………19 2.6.2.2 Module CPU………………………………………………………20 2.6.2.3 Các thiết bị sử dụng hệ thống xử lí nước thải ……… ……20 2.6.2.4 Xác định địa Input Output thiết bị hệ thống …….22 2.6.2.5 Giới thiệu phần mềm KEPServerEx ………………………… …26 2.6.2.6 Giới thiệu phần mềm CX – Programmer …………………………27 2.6.2.7 Giới thiệu phần mềm C – Package 3………………………………28 2.7 Tổng quan phần mềm thiết kế giao diện – WinCC ……… ……………29 2.7.1 Tìm hiểu phần mềm thiết kế giao diện – WinCC ……… ……………29 2.7.2 Control Center hệ thống WinCC ………………………………30 2.7.3 Nhiệm vụ Control Center ……………………………………….30 2.7.4 Cấu trúc WinCC ……………………………………………… 31 2.7.5 Các thành phần Project Control Center ……………………31 2.7.6 Kiểu liệu …………………………………………………………32 2.7.7 Soạn thảo ……………………………………………………………32 2.8 Kết luận ……………………………………………………………………32 CHƯƠNG NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Thời gian địa điểm nghiên cứu đề tài …………………………………….34 3.1.1 Địa điểm tiến hành đề tài …………………………………………….34 3.1.2 Phân bố thời gian tiến hành đề tài ……………………………………34 3.2 Đối tượng thiết bị nghiên cứu …………………………………………35 3.2.1 Đối tượng nghiên cứu …………………………………………………35 3.2.2 Các thiết bị nghiên cứu …………………………………….…………35 3.3 Phương pháp thực đề tài …………………………………….…….……35 3.3.1 Lựa chọn phương pháp thiết kế cho hệ thống xử lí nước thải ……… 35 3.3.2 Phương pháp thực phần khí …………………………………36 3.3.3 Phương pháp thực phần điện tử …………………………………36 3.3.4 Phương pháp thực phần mềm ………………… …………36 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 Thiết kế mơ hình ………………………… ……………… ……………….38 4.1.1 Chọn mơ hình chung …………………… …………… ……………38 4.1.2 Ngun lý hoạt động mơ hình hệ thống xử lí nước thải …… ……39 4.2 Thực phần khí …………………… ……………… ………………40 4.2.1 Thiết kế thi cơng Panel phần điều khiển tín hiệu đầu vào ……… 40 4.2.2 Thiết kế thi công Panel phần hiển thị tín hiệu đầu …… …… …41 4.2.3 Sơ đồ điện mơ hình hệ thống xử lí nước thải [ phục lục ] …………41 4.3 Thực phần mềm ……………………………….…………….…………41 4.3.1 Lưu đồ giải thuật chương trình ………………………………………42 4.3.2 Viết chương trình giám sát cho PLC [ Phục lục ] ……………… 45 4.3.3 Thiết kế giao diện giám sát phần mềm WinCC ………………… 45 4.3.4 Thiết kế giao diện giám sát phần mềm C – Package ………… 49 4.4 Thi công, hiệu chỉnh chạy thử nghiệm ………… ………………………51 4.4.1 Thi công ………………………………………………………………51 4.4.2 Hiệu chỉnh máy ………………………………………………………53 4.4.3 Chạy thử nghiệm mơ hình ……………………………………………53 4.4.3.1 Mục đích chạy thử nghiệm mơ hình ……………………………53 4.4.3.2 Dụng cụ, thiết bị khảo nghiệm 4.4.3.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 4.5 Kết thí nghiệm thảo luận 4.5.1 Bố trí thí nghiệm …………………………………53 …………………………………… …54 ……………………………………… …54 ……………………………………………… …54 4.5.2 Kết thí nghiệm hiệu chỉnh lại hệ thống …………………….55 4.5.2.1 Kết thí nghiệm nồng độ pH trước hiệu chỉnh … … 55 4.5.2.2 Kết thí nghiệm nồng độ WL, DO, MLSS EFFL trước hiệu chỉnh …………………………………………………………………….… 55 4.5.2.3 Kết thí nghiệm nồng độ pH sau hiệu chỉnh ….… …56 4.5.2.4 Kết thí nghiệm nồng độ WL, DO, MLSS EFFL sau hiệu chỉnh ………………………………………………………………….…… 56 4.5.3 Thảo luận …………………………………………………………… 57 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ …………………………………… 58 5.1 Kết luận ……………………………………………………………….… … 58 5.2 Đề nghị ……………………………………………………………… …… 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO …………………………………………… ……… 60 DANH SÁCH HÌNH Hình 2.1 : Sơ đồ hệ thống xử lí nước thải …………………………………… …5 Hình 2.2 : Sơ đồ cơng nghệ hệ thống xử lí nước thải ……………………… Hình 2.3 : Sơ đồ cụm Rotary Drum ……………………………………………….8 Hình 2.4 : Sơ đồ bể điều hòa …………… ……………………………………….8 Hình 2.5 : Sơ đồ bể hóa chất …………………………………………………… Hình 2.6 : Sơ đồ bể lắng sơ cấp ………………………………………………10 Hình 2.7 : Sơ đồ bể xử lí sinh học ………………………………………………10 Hình 2.8 : Sơ đồ bể lắng thứ cấp ………………………………………………11 Hình 2.9 : Sơ đồ bể thu bùn …………………………………………………… 12 Hình 2.10 : Sơ đồ cấu trúc hệ thống SCADA ………………………… …….14 Hình 2.11 : PLC OMRON ………………………………………………… ……16 Hình 2.12 : Các module có PLC OMRON C200 …………………………17 Hình 2.13 : Module CPU42 Power Supply PLC OMRON C200 …… …18 Hình 2.14 : Bố trí module PLC OMRON C200 …………………………23 Hình 2.15 : Màn hình cảm ứng Pro-face GP2501S ………………………………23 Hình 2.16 : Phần mềm KEPServerEx ……………………………………………24 Hình 2.17 : Giao diện thao tác phần mềm KEPServerEx ……………………24 Hình 2.18 : Phần mềm CX – Programmer ………………………………………25 Hình 2.19 : Giao diện thao tác phần mềm CX – Programmer …………… 25 Hình 2.20 : Phần mềm C-Package ……………………………………………26 Hình 2.21 : Phần mềm WinCC ………………………………………………… 27 Hình 2.22 : Mạng giao tiếp máy tính PLC ………………….……………29 Hình 3.1 : Sơ đồ kết nối thiết bị hệ thống SCADA …………….…………33 Hình 4.1 : Mơ hình Panel hệ thống xử lí nước thải …………… …………36 Hình 6.64 Mạng SCADA nhà máy đường Bourbon Tây Ninh Phụ lục 4.2.3 Sơ đồ hệ thống điện phần cứng mơ hình xử lí nước thải 4.2.3.1 Sơ đồ điện khối Analog 4.2.3.2 Sơ đồ điện khối Input Digital 2.4.3.3 Sơ đồ điện khối Output Digital Phụ Lục 4.3.2 Chương trình giám sát mơ hình hệ thống xử lí nước thải ... khí : cung cấp khí cho khoang thứ ba Ngoài ra, khoang thứ khoang thứ ba lắp kênh chảy tràn để xả nước sạch, nên khoang thứ khoang thứ ba vừa có chức khoang sục khí vừa khoang lắng Nước xả qua... làm khoang, khoang nối thông với qua khe chung Trong khoang lắp đặt hệ thống phân phối khí máy sục khí Máy sục khí : cung cấp khí cho khoang thứ Máy sục khí : luân phiên cung cấp khí cho khoang... hệ phản ứng cho khoang thứ Van xả : cho nước thải qua hệ phản ứng cho khoang thứ ba Nước thải cấp vào khoang thông qua van tự động đến khoang Van cấp : cho phép nước thải qua khoang thứ Van cấp