Nghiên cứu hệ thống điều khiển tự động trạm xử lý nước thải công nghiệp

Ngô văn tỉnh giáo dục đào tạo trường đại học bách khoa hà nội - luận văn thạc sĩ khoa học ngành :điều khiển Tự động hóa điều khiển Tự động hóa nghiên cứu hệ thống điều khiển tự động trạm xử lý nước thải công nghiệp Ngô văn tỉnh 2006 - 2008 Hà Nội 2008 Hà Nội 2008 giáo dục đào tạo trường đại học bách khoa hà nội - luận văn thạc sĩ khoa học nghiên cứu hệ thống điều khiển tự động Trạm xử lý nước thải công nghiệp ngành : điều khiển Tự động hóa mà số:1491 Ngô văn tỉnh Người hướng dẫn khoa học : TS Lê xuân rao Hà Néi 2008 Trang số: LỜI CAM ĐOA Tôi hồn thành luận văn tốt nghiệp hướng dẫn tận tình thày giáo TS Lê Xuân Rao thày giáo , cô giáo mơn tự động hóa , kiến thức thu trình học tập Các số liệu kết tính tốn luận văn hồn tồn trung thực , có sở khoa học , dựa kiến thức kinh nghiệm thân trang bị suốt trình học tập tài liệu tham khảo Nếu có sai trái , tơi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm Hà nội , ngày 16 tháng 11 năm 2008 Người cam đoan : Ngô Văn Tỉnh Trang số: MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .1 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU,CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU .3 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CƠNG NGHỆ VÀ TÍNH TỐN CƠ BẢN CỦA NHÀ MÁY XỬ LÝ NƯỚC THẢI .7 1.1 1.2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY XỬ LÝ NƯỚC THẢI PHẦN TÍNH TỐN CỦA NHÀ MÁY 20 CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG ĐIỆN NHÀ MÁY 33 2.1 2.2 2.3 PHÂN TÍCH MỨC ĐỘ TỰ ĐỘNG HĨA CỦA NHÀ MÁY 33 CHI TIẾT CÁC CỤM VẬN HÀNH THEO CÔNG NGHỆ .37 KẾT LUẬN 42 CHƯƠNG 3: MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN , THIẾT BN ĐO LƯỜN G ĐIỀU KHIỂN TRON G HỆ THỐN G 43 3.1 XÂY DỰN G MƠ HÌN H KHỐI CHO HỆ THỐN G ĐIỀU KHIỂN VÀ ĐO LƯỜN G .43 3.2 LỰA CHỌN THIẾT BN CHO HỆ THỐN G 45 CHƯƠN G 4: XÂY DỰN G PHẦN MỀM QUAN SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐN G TỪ TRUN G TÂM 59 THIẾT LẬP MẠN G PLC VÀ GIAO THỨC TRUYỀN 59 THIẾT KẾ MẠCH N GUYÊN LÝ VÀ MẠCH IN CHO CARD RS232/485 64 4.3 GIAO TIẾP PLC VÀ MÁY TÍN H 66 4.4 ĐNN H HƯỚN G XÂY DỰN G CHƯƠN G TRÌN H PLC 74 4.5 XÂY DỰN G CHƯƠN G TRÌN H GIAO DIỆN GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN TRÊN PC TẠI TRUN G TÂM 76 4.1 4.2 KẾT LUẬN .79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 PHỤ LỤC 82 Trang số: DA H MỤC CÁC KÝ HIỆU,CHỮ VIẾT TẮT STT Tên viết tắt PLC PC CPU DO WAS PST COD BOD SS Ý nghĩa, giải thích Thiết bị lơ gíc khả trình Máy tính để bàn cá nhân Môdul xử lý trung tâm Chỉ đời PLC Siemens Độ xy hịa tan nước Bùn hoạt tính dư Bể lắng cuối N hu cầu ô xy hóa học N hu cầu ô xy sinh học Chất lơ lửng DA H MỤC CÁC BẢ G BIỂU Bảng 1.1:Chất lượng nước vào Bảng 1.2: Bảng chức 17 Bảng 1.3: Bảng N ồng độ chất gây mùi 26 Bảng 1.4: Tỷ lệ sử dụng hóa chất N aOH N aClO .26 Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật: 49 Bảng 3.2: Chức loại cảm biến mức với model 50 Bảng 3.3: Chức cực điều khiển biến tần .58 Bảng 4.1: Biểu đồ làm việc chế độ giao tiếp PLC 70 Bảng 4.2: Các giá trị bit đặc biệt sử dụng phần giao tiếp Freeport .71 Trang số: DA H MỤC CÁC HÌ H VẼ Hình 3.1: PLC S7 – 200 hãng Siemens (Đức) 46 Hình 3.2: Chu trình thực vòng quét PLC S7-200 .48 Hình 3.3: Sơ đồ ứng dụng cho hệ đo mức nhà cung cấp giới thiệu 51 Hình 3.4: Hình ảnh thực tế thiết bị đo lưu lượng 52 Hình 3.5:Sơ đồ đấu nối hai đo trường Chuyển đổi tín hiệu .52 Hình 3.6: Hình ảnh thực tế thiết bị đo độ hòa tan oxy (DO) 53 Hình 3.7: Các ứng dụng ghép nối điều khiển thiết bị DO 54 Hình 3.8: Sơ đồ đấu nối cực DO 54 Hình 3.9: Hình ảnh thực tế thiết bị đo pH202G 55 Hình 3.10: Bộ biến tần SV075iH-4 LG với cơng suất 75 kw 55 Hình 3.11: Sơ đồ đấu nối chân biến tần, hãng LG cấp 57 Hình 3.12: Hình ảnh vị trí cực động lực biến tần LG .57 Hình 3.13: Hình ảnh vị trí cực điều khiển biến tần LG 58 Hình 4.1: Sơ đồ nối mạng PLC với máy tính chủ trung tâm 59 Hình 4.2: Khung truyền liệu 61 Hình 4.3 :sơ đồ ghép nối máy tính thiết bị điều khiển qua chuyển đổi 62 Hình 4.4: Vi mạch 232 63 Hình 4.5: Hình vẽ hình dáng ngồi mức lơgic vi mạch 232 63 Hình 4.6: Vi mạch SN 75176 64 Hình 4.7: Cửa sổ thiết kế nguyên lý cho mạch chuyển đổi 65 Hình 4.8: Cửa sổ thiết kế mạch in cho mạch chuyển đổi 66 Hình 4.9: Ghép nối PLC-Card chuyển đổi PC 67 Hình 4.10: Dữ liệu đặt block trình truyền nhận 73 Hình 4.11: Cửa sổ chương trình ngắt nhận giao tiếp 73 Hình 4.12: Giao diện chương trình điều khiển xây dựng 77 Hình 4.13: Màn hình giao diện khu điều khiển bể phản ứng sinh học 77 Hình 4.14: Màn hình giao diện khu xử lý bùn 78 Hình 4.15: Màn hình giao diện khu tách cặn 78 Hình 4.16: Màn hình giao diện khu hút mùi 79 Trang số: LỜI ĨI ĐẦU Trong bối cảnh tồn cầu chịu nóng lên trái đất hướng tới bảo vệ trái đất để trì hành tinh xanh việc bảo vệ mơi trường xử lý chất thải môi trường quan tâm hết Liên tiếp dịng sơng bị nhiễm nặng nề sông Thị Vải, Sông Đáy, Sông N huệ, sông Tô Lịch, thể mức độ ô nhiễm thải chất ô nhiễm ngày nặng nề nơi đất nước ta Đứng trước thực trạng đó, Đảng N hà nước ta cho xây dựng nhiều nhà máy xử lý nước thải, có nhà máy xử lý nước thải Bắc Thăng Long Vân Trì với cơng suất 42 000m3/ngày đêm vốn ODA N hật Bản Cơng trình tiến hành xây dựng từ năm 1997 dự kiến năm 2004 đưa vào sử dụng Tuy nhiên đến cuối năm 2008 cơng trình hồn tất N hà máy đầu tư với quy mô lớn vốn, mặt công nghệ thiết bị Tuy nhiên, trình nghiên cứu sơ khảo sát cho thấy: cơng trình cịn nhiều điểm bất cập, có hệ thống tự động hóa chưa thực mức độ cao, nhiều cụm thiết bị chấp hành vận hành riêng lẻ, độc lập khơng có khả điều khiển máy tính Máy tính có chức giám sát từ xa cho số thông số quan trọng nhà máy Được đồng ý Viện sau đại học, khoa Điện, mơn Tự động hố trường Đại học Bách khoa Hà nội, em giao luận văn thạc sỹ với đề tài “ N ghiên cứu hệ thống điều khiển tự động trạm xử lý nước thải công nghiệp” N ội dung luận văn em chia làm bốn chương: Chương I: Tổng quan cơng nghệ tính tốn nhà máy xử lý nước thải Chương II: Trang bị hệ thống điện nhà máy Chương III: Mơ hình điều khiển, thiết bị đo lường nhà máy Chương IV: Xây dựng hệ thống phần mềm giám sát điều khiển trung tâm Trong luận văn em thiết kế chế tạo chuyển đổi RS232/485 để phục vụ ghép nối truyền thơng, thiết bị điều khiển lơgíc S7- 200, xây dựng giao diện Trang số: máy tính mơi trường Visual Basic, lập trình cho PLC phần mềm Simantic V3.1 Trong thời gian nghiên cứu, em nhận giúp đỡ, bảo tận tình TS Lê Xuân Rao thầy cô giáo mơn tự động hố, điều khiển tự động, em tiếp thu thêm nhiều kiến thức hoàn thiện luận văn Em xin chân thành cảm ơn bảo, giúp đỡ vô quý báu Do trình kiến thức thân cịn hạn chế, thời gian nghiên cứu hạn hẹp khối lượng công việc lớn nên việc hoàn thành luận văn cịn nhiều thiếu xót hạn chế, em mong nhận bảo, ý kiến đóng góp thầy cô bạn đồng nghiệp để kết nghiên cứu em tiến gần tới đích hồn thiện Hà N ội ngày 16 tháng 11 năm 2008 Học viên: gô Văn Tỉnh Trang số: CHƯƠ G 1: TỔ G QUA CÔ G GHỆ VÀ TÍ H TỐ CƠ BẢ CỦA HÀ MÁY XỬ LÝ ƯỚC THẢI 1.1 GIỚI THIỆU CHU G VỀ HÀ MÁY XỬ LÝ ƯỚC THẢI 1.1.1 Giới thiệu chung N hà máy xử lý nước thải thiết kế để xử lý lưu lượng nước thải 38,000m3/ngày đêm, lưu lượng chưa tính đến hiệu ứng thấm Sau hồn thành xây dựng giai đoạn đầu, tổng lưu lượng nước thải thực tế đưa vào xử lý vào khoảng 4,000m3/ngày đêm Con số tính tới trình thiết kế xây dựng, vận hành hệ thống điều khiển nhằm đảm bảo N hà máy vận hành có hiệu với lưu lượng xử lý thấp, đồng thời đảm bảo khơng có phần tồn nhà máy khơng sử dụng thời gian dài hay bị xuống cấp chất lượng trình sử dụng N hà máy xử lý nước thải thiết kế để xử lý nước thải từ khu vực Dự án, nước sau xử lý đạt tiêu chuNn xả thải loại A ( Tiêu chuNn Việt N am TCVN 59451995) phần đây: N guồn nước thải đến: N ước thải từ khu vực Bắc Thăng Long N ước thải chủ yếu nước thải sinh hoạt, phần nước thải công nghiệp Công suất xử lý nhà máy: Lưu lượng nước thải: 38,000m3/ngày đêm (không bao gồm nước hiệu ứng thấm) Lưu lượng ngày: 42,000m3/ngày đêm (bao gồm 4,000m3/ngày đêm hiệu ứng thấm) Hệ số cao điểm: 2-2.5 (= Lưu lượng tối đa theo / Lưu lượng ngày) (Có nghĩa lưu lượng tối đa theo 105,000m3/ngày đêm) Thông số N hiệt độ Bảng 1.1:Chất lượng nước vào Đơn vị Dòng vào -