ĐỀ TÀI THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN LOGIC CHO HỆ THỐNG XỬ LÍ NƯỚC THẢI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HỐ ĐỒ ÁN MƠN HỌC ĐIỀU KHIỂN LOGIC ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN LOGIC CHO HỆ THỐNG XỬ LÍ NƯỚC THẢI GVHD: TS NGUYỄN KHÁNH QUANG SVTH: BÙI QUỐC LÝ HỒ VIẾT VĨNH NGUYÊN TRẦN HỮU NHẬT NGUYÊN LÊ QUANG LINH TRẦN NGỌC NHÂN NHÓM 3- 18N33C LỚP: 18TDH2 Đà Nẵng,… tháng …… năm 2021 NHÓM GVHD: NGUYỄN KHÁNH QUANG MỤC LỤC MỤC LỤC .2 MỤC LỤC HÌNH ẢNH CHƯƠNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 1.1 Sơ đồ công nghệ 1.2 Nguyên lý làm viêc 1.2.1 Hệ thống song chắn rác 1.2.1.1 Mô tả 1.2.2 Bể tiếp nhận 1.2.3 Bể điều hòa 1.2.4 Bể trung hòa 1.2.5 Bể lắng .8 1.2.6 Bể chưa bùn 1.2.7 Bể aerotank 1.2.8 BỂ LẮNG 10 1.2.9 Bể Khử Trùng .11 1.3 Kết luận 11 CHƯƠNG CÁC CẢM BIẾN VÀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG .12 2.1 Các cảm biến 12 2.1.1 Cảm biến độ PH 12 2.1.2 Cảm biến đo độ đục 13 2.1.3 Cảm biến mức bùn ( level sensor) 14 2.1.4 Cảm biến siêu âm đo mực nước………………………………………………………16 2.2 Các thiết bị sử dụng hệ thống 17 2.2.1 Hệ Thống Sục khí: 17 2.2.1 Máy Khuấy(trộn) Chìm: .18 Hình Cấu tạo máy khuấy chìm 19 2.2.2 Hệ thống van điều khiển .19 2.2.3 Máy bơm chìm 20 2.2.4 Phao Điện: 23 2.3 Bảng phân chia thiết bị vào, ra: 24 NHÓM GVHD: NGUYỄN KHÁNH QUANG 2.4 Kết luận: .25 CHƯƠNG LỰA CHỌN BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC VÀ THIẾT KẾ TRANG BỊ ĐIỆN CHO HỆ THỐNG .26 3.1 GIỚI THIỆU VỀ PLC .26 3.1.1 CẤU TRÚC CỦA PLC: .28 3.1.2 CÁC HOẠT ĐỘNG XỬ LÝ BÊN TRONG PLC: .29 3.1.3 NGƠN NGỮ LẬP TRÌNH: 31 3.2 GIỚI THIỆU MỘT SỐ PLC CỦA HÃNG MITSUBISHI ELECTRIC: 34 3.3 LỰA CHỌN THIẾT BỊ CHO HỆ THỐNG: .34 3.4 GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN DÙNG TRONG HỆ THỐNG: .34 3.4.1 FX3U-64MR/ES-A: 34 3.4.2 MODUL MỞ RỘNG FX3U-4AD-ADP: 37 3.5 LỰA CHỌN VÀ TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHO MẠCH ĐỘNG LỰC: 41 3.5.1 RƠ LE: 41 3.5.2 LỰA CHỌN CONTACTOR: .42 3.5.3 LỰA CHỌN APTOMAT 43 3.6 BẢN VẼ SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN: .45 CHƯƠNG THIẾT KẾ SƠ ĐỒ THUẬT TOÁN VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN .47 4.1 LƯU ĐỒ THUẬT TỐN: 47 4.1.1 Khâu 1: vùng & vùng 47 4.1.2 Khâu 2: vùng 47 4.1.3 Khâu 3: vùng 48 4.1.4 Khâu 4: vùng 49 4.1.5 Khâu 5: vùng 50 4.1.6 Khâu 6: vùng 52 4.1.7 Khâu 7: vùng cung cấp .53 4.2 CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN: 53 4.3 KẾT LUẬN .60 MỤC LỤC HÌNH ẢN NHĨM GVHD: NGUYỄN KHÁNH QUANG Hình 1 Sơ đồ cơng nghệ Hình Cảm biến độ PH .4 Hình 2 Cảm biến độ đục Hình Cấu tạo cảm biếm level Hình 4Sơ đồ nguyên lý máy thổi khí .10 Hình 5Máy khuấy chìm 11 Hình 6Bản vẽ máy khuấy chìm .12 Hình Cấu tạo máy khuấy chìm .13 Hình Cấu tạo van 14 Hình cấu tạo máy bơm chìm 16 Hình 10 Chi tiết cấu tạo máy bơm chìm 17 Hình 11 Cấu tạo phao điện 18 Hình Hình ảnh minh họa PLC 26 Hình Minh họa công việc PLC .27 Hình 3 Hệ thống PLC 28 Hình Mơ tả hoạt động chu trình 31 Hình Mơ tả thuật tốn chương trình 32 Hình Mơ tả thuật tốn chương trình 32 Hình Mơ tả thuật tốn chương trình 33 Hình Mơ tả thuật tốn chương trình 33 Hình Sơ đồ FX3U-64MR/ES-A 35 Hình 10 Hình ảnh PLC thực tế 35 Hình 11 Sơ đồ kích thước FX3U-64MR/ES-A 36 Hình 12 Sơ đồ chân PLC 37 Hình 13 Sơ đồ nối dây .37 Hình 14 Minh họa module FX3U-4AD-ADP 38 Hình 15 Sơ đồ kích thước module 38 Hình 16 sơ đồ chân module .39 Hình 17 Cấu tạo kích thước module 40 Hình 18 Minh họa aptomat 43 Hình 19 Cấu tạo Aptomat MCCB Schneider 44 NHÓM GVHD: NGUYỄN KHÁNH QUANG NHÓM GVHD: NGUYỄN KHÁNH QUANG CHƯƠNG QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 1.1 Sơ đồ cơng nghệ Hình 1 Sơ đồ công nghệ 1.2 Nguyên lý làm viêc 1.2.1 Hệ thống song chắn rác 1.2.1.1 Mô tả Nước thải trước đưa tới bể tiếp nhận trước hệt phải qua song chắn rác Tại tạp chất thơ có kích thước lớn giữ lại Song chắn rác đan xếp với khe hở từ 16-50mm, làm thép nhựa hay gỗ , tiết điện hình chữ nhật hình trịn 1.2.1.2 Nguyên lý hoạt động Ban đầu nước từ khâu sản xuất dẫn qua hệ thống thu gom chảy qua song chắn rác Tại rác có kích thước lớn giữ lại rác sẻ thu gom thương xuyên để tránh tắc nước 1.2.2 Bể tiếp nhận NHÓM GVHD: NGUYỄN KHÁNH QUANG 1.2.2.1 Mô tả Nước thải từ nguồn phát sinh theo mạng lưới thu gom chảy vào bể tiếp nhận Bẫy cát đặt sau bể tiếp nhận nhằm loại bỏ rác thải nhỏ để bảo vệ thiết bị hệ thống đường ống cơng nghệ phía sau tránh bị tắc hay bào mòn cát sỏi Thiết bị lọc rác tinh đặt sau bể tiếp làm cho chất lượng nước tốt nhận trước cho qua bể điều hòa Bệ tiếp nhận gồm lớp cát lớp soi lớp than đồng thời đâu bể tiếp nhận lọc rác tinh 1.2.2.2 Nguyên lý hoạt động Ban đầu bắt đầu hoạt động van tự động V1.V1 mở nước thải chảy vào bể tiếp nhận Khi nước bể đầy phao mức cao V1.F1 phát truyền hệ thống để khóa van V1.V1 lại không cho nước thải chay vào Tức : Phao mức cao có nhiệm vụ điều khiển van tự động V1.V1 đưa nước thải vào bể tiếp nhận Cảm biến mức nước đưa tín hiệu Digital 1; tín hiệu mức van tự động mở, tín hiệu mức van tự động đóng; có nghĩa van ln mở nước bể tiếp nhận dâng lên làm phao V1.F1nổi lên làm kín mạch dịng điện sinh van se khóa lại 1.2.3 Bể điều hịa 1.2.3.1 Mơ tả Do lưu lượng nồng độ chất thải nước thải từ hệ thống thu gom không ổn định thường dao động lớn vào cac thời điểm sản xuất khác nên bể điều hịa có tác dụngđiều hịa lưu lượng đảm bảo nồng độ chất thải có nước thải ổn định dao động mức độ chấp nhận vào hệ thống Bể điều hịa gồm có: -Hai phao dùng để đo mức nước thấp V2.F2và mức nước cao V2.F3 bể -Hai máy bơm nước V2.P1 V2P2 dùng để bơm nước từ bể điều hòa lên bể phán ứng-keo tụ -Một máy khuấy V2.M1giúp cho nồng độ chất nơi ngăn ngừa lắng cặn đáy bể -Một máy sục khí V2.B1 tác dụng trộn lẫn nước tạp chất có nước giúp cho trình xử lý dễ dàng 1.2.3.2 Nguyên lý hoạt động Khi nước bể tiếp nhận chay sang bể điều hịa mực nước bệ sẻ kiểm soát hai phao mức nước thấp V2.F2 mức nước cao V2.F3 Hai phao V2.F2 V2.F3 sẻ có nhiệm vụ điều khiển hai máy bơm V2.P1,V2.P2 ; máy sục khí V2.B1 máy khuấy V2.M1 Khi mực nước bể điều hòa thấp so với phao V2.F2 lúc cảm biển truyền tín hiệu làm cho máy khuấy V2.M1 máy sục khí V2.B1 hai máy bơm V2.P1 V2P2 dừng hoạt động Còn mực nước cao so với phaoV2.F2 thấp so với phao V2.F3 tín hiệu hoạt động gửi đến cho máy khuấy V2.M1 máy sục khí V2.B1sẽ hoạt động trởi lại đồng thơi hai máy bơm V2.P1 V2P2 hoạt động thay phiên sau khoảng thời gian định Nếu mức nước cao so với phao V2.F3 lúc hai máy bơm V2.P1; V2P2 NHĨM GVHD: NGUYỄN KHÁNH QUANG hoạt động Khơng có trường hợp nước tràn nước bể điều hòa chảy từ bể tiếp nhân trọng lực mà V1.V1 kiểm soát lượng nước vào 1.2.4 Bể trung hịa 1.2.4.1 Mơ tả Những loại nước thải có tính axit cao cần phải trải qua q trình trung hòa để ổn định độ pH, làm giảm hợp chất hữu có nước thải Bể trung hòa giúp ổn định lại độ axit bazơ có nước thải nhằm ngăn ngừa tượng xâm thực cơng trình nước tránh cho q trình sinh hóa cơng trình xử lý khơng bị phá hoại Bể trung hịa gốm có phận sau : - Bồn chứa axit: gồm có hai máy bơm axit V3.AX1 ,V3.AX2, máy khuấy V3.M3, phao đo mức axit bồn V3.FAX - Bồn chứa bazo: gồm có máy bơm bazo V3.BZ1, V3.BZ2, máy khuấy V3.M4, phao đo mức bazo bồn V3.FBZ - Một máy khuấy V3.M2: đặt bể trung hồ có tác dụng khuấy cho axit/bazo vào nước thải q trình trung hồ pH - Một cảm biến level sensor để đo mức nước V3.LS1 : ta thiết lập hai giá trị cho cảm biến giá trị mực nước hai giá trị mực nước max - Một cảm biến pH V3.PHS : có nhiệm vụ kiểm tra độ pH bể - Một van tự động V3.V2: có nhiệm vụ đưa nước thải trung hoà qua bể lắng1 1.2.4.2 Nguyên lý làm việc Một cảm biến V3.LS1 có nhiệm vụ điều khiển máy khuấy V3_M2, bơm V2.P1, V2.P2, van tự động V3.V2 Khi mực nước bể trung hoà xuống mức thấp so với giá trị cảm biến V3.LS1 , bơm V2.P1 V2.P2 hoạt động bơm nước qua bể trung hồ Cịn mực nước lên cao giá trị max cảm biến V3.LS1 cho ngưng hoạt động bơm V2.P1 V2.P2 Lúc ta thực trình trung hoà pH Cảm biến level sensor kết hợp với cảm biến pH chuyên dụng với thang đo 14 để điều khiển V3.M2, V3.M3 V3,M4 bơm AX BZ NHÓM GVHD: NGUYỄN KHÁNH QUANG Khi pH nước nhỏ 6,5 bơm bazơ hoạt động, bơm bazơ từ bồn bazơ vào bể Đồng thời máy khuấy bể hoạt động; bazơ bơm pH nước đo nằm khoảng 6.5-7.5thì bơm BZ dừng hoạt động Khi pH nước lớn 7.5 bơm axit hoạt động, bơm axit từ bồn axit vào bể Đồng thời máy khuấy bể hoạt động; axit bơm pH nước đo nằm khoảng 6.5-7.5thì bơm AX dừng hoạt động Cụ thể sau: - Độ pH nhỏ khởi động V3.BZ1, V3.BZ2 V3.M2 Độ pH nằm khoảng (3 ÷ 6.5) khởi động V3.BZ1và V3.M2 Độ pH nằm khoảng (7.5 ÷ 10) khởi động V3.AX1 V3.M2 Độ pH lớn 10 khởi động V3.AX1, V3.AX2 V3.M2 Độ pH nằm khoảng (6.5 ÷ 7.5) cho tất máy vùng ngừng hoạt động mở van V3.V2 Nước sau xử lý xong xả qua bể lắng Sau nước xả hết qua bể lắng van V3.V2 đóng lại 1.2.5 Bể lắng 1.2.5.1 Mổ tả Bể lắng dùng đẻ tách chất lơ lưng khỏi nước tác dụng lực lên hạt lơ lửng có tỷ nặng tỷ trọng nước Dùng bể lắng phương pháp quan trọng hệ thống xử lý nước Dùng để xử lý học nhằm loại bỏ số chất rắn có khả lắng nước Trước chuyển sang giai đoạn xử lý sau Kết hợp với trình keo tụ hiệu lắng nâng lên nhiều Trong đồ án ta sử dụng bể lắng đứng Bể lắng đứng thường có dạng hình trịn vng mặt bằng, đường kính từ 4-9m Nước thải chuyển động vùng lắng theo hướng thẳng đứng từ lên Bể lắng gồm có phần tử : Cảm biến đo độ đục V4.TS1 Một máy khuấy V4.M5 có nhiệm vụ khuấy cho chất PAC vào bể để đẩy nhanh trình lắng Một cảm biến level sensor đo mức bùn bể V4.LS2 : ta sẻ thiết lập cho cảm biến hai giá trị lượng bùn max lượng bùn Một máy bơm bùn V4.P3: có nhiệm vụ bơm bùn bể lắng mức bùn bể vượt mức cho phép NHÓM GVHD: NGUYỄN KHÁNH QUANG Bồn chứa PAC gồm có : hai máy bớm V4.PAC1, V4.PAC2 ;một máy khuấy V4.M6 phao đo mực PAC (F.PAC) 1.2.5.2 Nguyên lý hoạt động Ống trung tâm đưa nước thải vào bể lắng, nước chảy từ dưới lên vào các rãnh chảy tràn Q trình lắng cặn diễn theo dịng lên vận tốc nước đo 0,5-0,6m/s Trong đó, quy định sau: Mỡi hạt chuyển đô ̣ng theo nước lên với vâ ̣n tốc v Dưới tác dụng của trọng lực, hạt chuyển đô ̣ng xuống dưới với vâ ̣n tốc ω Nếu ω > v hạt lắng nhanh, ngược lại hạt bị lên Sau trình lắng, cặn bùn đáy hút để xử lý riêng Thiết bị đo độ đục V4.TS1 tiến hành đo lượng tạp chất hạt lơ lửng nước để tham chiếu tiến hành điều khiển bơm chất PAC để cố định lắng bùn xuống đáy bể -