Mục tiêu đặt ra với đề tài “Thiết kế điều khiển, giám sát trạm xử lý nước thải” là cần nắm vững, hiểu rõ cách thức hoạt động điều khiển của trạm xử lý nước thải, qua đó hiểu rõ được lợi ích của xử lý nước thải với môi trường tự nhiên.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP PHƯƠNG ĐÔNG KHOA ĐIỆN – CƠ ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: Thiết kế điều khiển, giám sát Trạm xử lý nước thải sinh hoạt Giáo viên hướng dẫn: Ths Nguyễn Nhật Thanh Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Tài Hà nội -2018 LỜI CẢM ƠN 514121023 Để đồ án tốt nghiệp“Thiết kế điều khiển, giám sát trạm xử lý nước thải” đạt số mục tiêu đặt ra, hoàn thành thời gian, Tôi xin chân thành cảm ơn: Ths Nguyễn Nhật Thanh-GVHD –giảng viên Khoa Điện –Cơ Điện tử, Trường Đại học Dân Lập Phương Đơng tận tình bảo, giúp đỡ chuyên môn, tạo điều kiện thuận lợi, hỗ trợ tài liệu thiết bị hướng dẫn thời gian thực đề tài để hồn thành đồ án – Tơi xin chân thành cảm ơn giúp đỡ đóng góp ý kiến tồn thể Giáo Viên Bộ mơn Tự động hoá Khoa Điện –Cơ Điện tử, Trường Đại học Dân Lập Phương Đơng đóng góp nhiều ý kiến tạo điều kiện tốt để để em hoàn thành đề tài cách tốt – Tôi xin chân thành cảm ơn bạn sinh viên lớp 514 giúp đỡ đóng góp ý kiến động viên thời gian thực đồ án tốt nghiệp – Tôi xin chân thành cảm ơn Công ty cổ phần Thương mại Công nghệ Hồng Thanh giúp đỡ thời gian vừa qua để tơi hồn thành tốt đề tài Một lần xin chân thành cảm ơn giúp đỡ quý báu quý thầy cô bạn Hà Nội, ngày………tháng………năm 2018 SINH VIÊN Nguyễn Văn tài TRƯỜNG ĐHDL PHƯƠNG ĐƠNG KHOA ĐIỆN – CƠ ĐIỆN TỬ CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Đầu đề thiết kế ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Các số liệu ban đầu ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Nội dung phần thuyết minh tính tốn ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Các vẽ, đồ thị (ghi rõ loại vẽ, kích thước vẽ) ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Cán hướng dẫn ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Ngày giao:………………………………………………………………… Ngày hoàn thành:……………………………………………………………… Hà Nội, ngày………tháng………năm 2018 CHỦ NHIỆM KHOA (ký ghi rõ họ tên) CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (ký ghi rõ họ tên) SINH VIÊN THỰC HIỆN hoàn thành nộp toàn thiết kế cho Khoa (ký ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐHDL PHƯƠNG ĐÔNG KHOA ĐIỆN – CƠ ĐIỆN TỬ TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên: ………………………………………………… STT NGÀY NỘI DUNG CÔNG VIỆC % CÔNG VIỆC Mã số:………………… GVHD (ký) KIỂM TRA Sau lần kiểm tra tiến độ, khoa Điện – Cơ điện tử Giáo viên hướng dẫn đồng ý cho phép: sinh viên:………………………………………………… mã số:………………… sinh viên:………………………………………………… mã số:………………… sinh viên:………………………………………………… mã số:………………… trình bày đồ án tốt nghiệp trước Hội đồng bảo vệ đồ án tốt nghiệp KHOA ĐIỆN – CƠ ĐIỆN TỬ Chủ nhiệm khoa Giáo viên hướng dẫn Ghi chú: Sinh viên bảo vệ ĐATN sau có đầy đủ chữ ký Giáo viên kiểm tra tiến độ, Giáo viên hướng dẫn Ban chủ nhiệm Khoa NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Hà Nội, ngày…………tháng…………năm 2018 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (ký ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Hà Nội, ngày…………tháng…………năm 2016 GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN (ký ghi rõ họ tên) LỜI NÓI ĐẦU Nước thải sinh hoạt nước thải phát sinh từ hoạt động cộng đồng dân cư : khu đô thị, khu trung tâm thương mại , khu vực giải trí , quan công sở ,… Thông thường , nước thải sinh hoạt gia đình chia hai loại : nước đen nước xám Nước đen nước thải từ nhà vệ sinh , chứa phần lớn chất ô nhiễm , chủ yếu : chất hữu cơ, vi sinh vật gây bệnh cặn lơ lửng Nước xám nước phát sinh từ trình rửa , tăm, giặt , với thành phần chất ô nhiễm không đáng kể Các thành phần ô nhiễm đặc trưng thường thấy nước thải sinh hoạt BOD5, COD, Nito, Phốt Trong nước thải sinh hoạt, hàm lượng N P cao, lồi động vật thủy sinh phát triển mạnh chết , thối rữa, làm cho nguồn nước bị ô nhiễm Một yếu tố quan trọng gây ô nhiễm nước, đặc biệt phân , mầm bệnh lây truyền bời vi sinh vật có phân Vi sinh vật gây bệnh từ nước thải có khả lây lan qua nhiều nguồn khác , qua tiếp xúc trực tiếp , qua môi trường ( đất, nước , khơng khí trồng , vật ni , trùng,…) thâm nhập vào thể người qua đường thức ăn , nước uống, hơ hấp…, sau gây bệnh Vi sinh gấy bệnh virut , vi khuẩn, nguyên sinh bào giun sán Với thành phần ô nhiễm tạp chất nhiễm bẩn có tính chất khác , từ chất khơng tan đến chất tan trường hợp tan nước, việc xử lý nước thải loại bỏ tạp chất đó, làm nước đưa nguồn nước vào nguồn tiếp nhận đưa vào tái sử dụng Vì cơng nghệ xử lý nước thải sinh hoạt đưa vào để giải vấn đề nhiễm, phương pháp xử dụng là: Phương pháp hóa học, phương pháp hóa lý, phương pháp sinh học PHẦN 1: ĐẶT VẤN ĐỀ I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Ngày nay, phát triển nhanh chóng khoa học cơng nghệ người vận hành cần ngồi bàn điều khiển trung tâm, theo dõi giám sát toàn hệ thống thay phải chạy xuống tận chỗ để kiểm tra có cố xảy hệ thống Việc ứng dụng công nghệ vào trạm xử lý nước thải nhằm nâng cao lực quản lý, điều khiển sản xuất nhằm đáp ứng thỏa mãn nhu cầu nêu II MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Mục tiêu đặt với đề tài “Thiết kế điều khiển, giám sát trạm xử lý nước thải” cần nắm vững, hiểu rõ cách thức hoạt động điều khiển trạm xử lý nước thải, qua hiểu rõ lợi ích xử lý nước thải với môi trường tự nhiên PHẦN 2: NỘI DUNG ĐỀ TÀI CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu trình điều khiển giám sát 1.1.1 Giới thiệu - Các hệ thống giám sát cho phép thơng tin liệu q trình sản xuất lắp đặt vật lý theo dõi giám sát Ví dụ, thơng tin thu thập thông qua thiết bị thu thập liệu, chúng xử lý thơng tin, phân tích, lưu trữ, gửi thông tin tới người dùng Các hệ thống gọi hệ thống SCADA (Supervisory Controland Data Acquisition) - Các hệ thống SCADA đầu tiên, hệ thống đo xa bản, cho phép thông tin theo chu kỳ trạng thái thời q trình cơng nghiệp giám sát tín hiệu đo lường trạng thái thiết bị thơng qua bảng lắp bóng đèn chiếu sàng thị, khơng có giao diện ứng dụng cho người sử dụng - Ngày nay, hệ thống tự động hóa cơng nghiệp sử dụng máy tính cơng nghệ truyền thơng để tự động hóa q trình giám sát điều khiển cơng nghiệp, thu thập liệu môi trường phức tạp (kết hợp với vị trí địa lý khác nhau) biểu diễn chúng cách thân thiện cho người vận hành, với tài nguyên đồ họa phức tạp (giao diện người-máy) nội dung đa phương tiện - Để thực tính năng, hệ thống SCADA nhận diện tag thơng tin, biến số chữ liên quan tới ứng dụng thực hàm máy tính (tốn học, logic, vector, chuỗi ký tự) biểu diễn điểm vào/ra trình điều khiển -Trong trường hợp này, tương ứng với biến q trình thực tế (ví dụ, nhiệt độ, mức, lưu lượng,…) thể với kết nối điều khiển hệ thống Các thông tin dựa vào giá trị tag thu thập biểu diễn cho người dùng - Các hệ thống SCADA kiểm tra điều kiện cảnh báo, xác định giá trị tag vượt qua dải điều kiện định trước; lập trình ghi nhận lại giá trị vào sở liệu, kích hoạt âm thanh, tin nhắn, thay đổi màu sắc, gửi tin nhắn, email… 1.1.2 Các thành phần cứng ( vật lý ) hệ thống giám sát 10 -Layout : bảng tag PLC chứa định nghĩa Tag số có giá trị CPU Một bảng tag PLC tự động tạo cho CPU sử dụng project -Colum : mô tả biểu tượng nhấp vào để di chuyển vào hệ thống kéo nhả lệnh chương trình -Name : khai báo sử dụng lần CPU -Data type : kiểu liệu định cho tag -Address : địa tag -Retain : khai báo tag lưu trữ lại -Comment : comment miêu tả tag Nhóm tag : tạo nhóm tag cách chọn add new tag table Tìm thay tag PLC Ngồi có số chức sau: -Lỗi tag -Giám sát tag plc -Hiện / ẩn biểu tượng -Đổi tên tag : Rename tag -Đổi tên địa tag : Rewire tag -Copy tag từ thư viện Global Làm việc với trạm PLC Quy định địa IP cho module CPU IP TOOL thay đổi IP address PLC S7-1200 cách Phương pháp thích hợp tự động xác định trạng thái địa IP : -Gán địa IP ban đầu : Nếu PLC S7-1200 khơng có địa IP, IP TOOL sử dụng chức thiết lập để cấp phát địa IP ban đầu cho PLC S7- 1200 -Thay đổi địa IP : địa IP tồn tại, công cụ IP TOOL sửa đổi cấu hình phần cứng (HW config) PLC S7-1200 Đổ chương trình xuống CPU Đổ từ hình soạn thảo chương trình cách kích vào biểu tượng download cơng cụ hình Chọn cấu hình Type of the PG/PC interface PG/PC interface hình sau nhấn chọn load 104 Chọn start all hình vẽ nhấn finish Giám sát thực chương trình Để giám sát chương trình hình soạn thảo kích chọn Monitor công cụ Hoặc cách làm hình Sau chọn monitor chương trình soạn thảo xuất sau: 5.4 Thiết kế giao diện giám sát 5.4.1 Giới thiệu phần mềm WinCC Runtime Professional V14 Phầnmềm WinCC Siemens phần mềm chuyên dụng để xây dựng giao diện điều khiển HMI (Human Machine Interface) phục vụ việc xử lý lưu trữ liệu hệ thống SCADA (Supervisory Control And Data Aquisition) thuộc chuyên ngành tự động hóa 106 WinCC Runtime Professional V14 sử dụng sau: Phần mềm TIA Portal V14 sử dụng sau : Kích đúp chuột vào biểu tượng trên: Giao diện phần mềm TIA Portal V14 107 1) Tạo dự án 2) Điền thông tin đường dẫn dự án 3) Tạo 108 Giao diện tạo Project mới: 1) Thiết lập phần cứng hệ thống PLC 2) Viết chương trình điều khiển 109 Để thiết kế giao diện WinCC: 1) Chọn Add new device 2) Chọn PC systeams 3) Chọn WinCC RT Professional 4) Nhấn OK 110 Kết nối PLC tạo với WinCC cách nhấn vào Network view: Click chuột kết nối cổng 111 Để vào giao diện thiết kế ta Click chuột theo bước 1,2,3,4 trên: 1) Click vào PC-Systeam_2 2) HMI_RT_2 3) Screen 4) Screen_1 112 Đối với chương trình có sẵn ta cần chọn thiết kế giao diện Chọn Creen_1 để thiết kế giao diện Wincc Chọn từ thư viện bên phải hình để thiết kế thiết bị cần thiết 5.4.2 Thiết kế giao diện hệ thống giám sát WinCC 113 114 Hình 3.5: Màn hình điều khiển giám sát KẾT LUẬN Sau trình tháng nghiên cưu làm việc thực tế viết đồ án, giúp đỡ nhiệt tình thầy Nguyễn Nhật Thanh, thày cô trường ĐẠI 115 HỌC DÂN LẬP PHƯƠNG ĐƠNG, đặc biệt thầy giáo khoa CƠ- ĐIỆN TỬ kĩ sư Công ty cổ phần Thương mại Công nghệ Hồng Thanh Em hoàn thành đồ án“Thiết kế hệ thống điều khiển, giám sát trạm xử lý nước thải” Trong nội dung đồ án cung cấp số kiến thức thực nghiệm sau : Về thiết bị phần cứng : đồ án nghiên cứu thiết bị phần cứng PLC Siemens S7-1200,màn hình scada giám sát điều khiển thông qua PC Đồ án cung cấp kiến thức nguyên lý hoạt đông, cấu tạo, chức số thiết bị thường sử dụng như: cảm biến, bơm, rơ le chung gian, công tắc tơ , rơ le nhiệt, aptomat Đây thiết bị mà hệ thống điều khiển thường xuyên sử dụng Về phần mềm: đồ án đưa phần mềm tập lệnh giúp ta lập trình hệ thống đơn giản : phần mềm lập trình Tia portal V14 Về thực tế : đồ án trình bày tồn q trình thiết kế phần điện lâp trình phần mềm cho hệ thống với cho phép cán Công ty cổ phần Thương mại Công nghệ Hồng Thanh, đưa số thuật toán điều chỉnh cho PLC thiết bị giám sát Tuy có nhiều cố gắng thời gian hạn chế nên khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận nhận xét thầy cô nhằm nâng cao kiến thức 116 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu sách tham khảo [6] Catalog hãng Mitsubishi [7] Catalog hãng LS [8] Catalog hãng Omron Web tham khảo [9] http://www.mitsubishielectric.com/ [10] http://google.com.vn PHỤ LỤC I Chương trình điều khiển PLC S7-1200 BẢN VẼ 01 SƠ ĐỒ MẶT BẰNG CÔNG NGHỆ BẢN VẼ 02 SƠ ĐỒ MẶT BẰNG PHÂN VÙNG AHU, PHÂN VÙNG NHIỆT ĐỘ VÀ ĐỘ ẨM BẢN VẼ 03 SƠ ĐỒ BỐ TRÍ ĐƯỜNG ỐNG CẤP KHÍ BẢN VẼ 04 SƠ ĐỒ BỐ TRÍ ĐƯỜNG ỐNG HỒI KHÍ BẢN VẼ 05 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG PHỤ LỤC II BẢN VẼ 06 : SƠ ĐỒ MẠCH ĐỘNG LỰC BẢN VẼ 07 : SƠ ĐỒ THIẾT KẾ TỦ ĐIỆN ĐỘNG LỰC BẢN VẼ 08-15: SƠ ĐỒ THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN BẢN VẼ 16 : SƠ ĐỒ THIẾT KẾ TỦ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN PHỤ LỤC III BẢN VẼ 17-21:LƯU ĐỒ THUẬT TỐN Hình ảnh mô WinCC 117 ... đặt với đề tài Thiết kế điều khiển, giám sát trạm xử lý nước thải cần nắm vững, hiểu rõ cách thức hoạt động điều khiển trạm xử lý nước thải, qua hiểu rõ lợi ích xử lý nước thải với môi trường... trạm xử lý nước thải Đường nước thải Đường khí Đường hóa chất 1.7 Sơ đồ công nghệ trạm xử lý nước thải Hình 1.7: Sơ đồ cơng nghệ trạm xử lý nước thải CHƯƠNG II TÌM HIỂU CƠ SỞ KỸ THUẬT, TRANG THIẾT... ngăn ngừa tái nhiễm vi sinh vật nước thải Phát huy hiệu hầu hết loại vi sinh vật Có thể kiểm sốt liều lượng cách linh hoạt 1.4 Lợi ích xử lý nước thải Việc xử lý nước thải cách triệt để vừa