Thiết kế hệ SCADA điều khiển và giám sát nhà máy nước thủ đức dùng PLC s7 1500

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH KHOA ĐIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài Thiết kế hệ SCADA điều khiển giám sát nhà máy nước Thủ Đức dùng PLC S71500 Sinh viên thực hiện: Hoàng Văn Tuấn Lớp: TĐH(B) Mã số sinh viên: 1305180882 Giảng viên hướng dẫn: ThS NGÔ THỊ LÊ Nghệ An, 11-2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH KHOA ĐIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài Thiết kế hệ SCADA điều khiển giám sát nhà máy nước Thủ Đức dùng PLC S71500 Sinh viên thực hiện: Hoàng Văn Tuấn Lớp: TĐH(B) Mã số sinh viên: 1305180882 Giảng viên hướng dẫn: ThS NGÔ THỊ LÊ Nghệ An, 11-2021 TRƯỜNG ĐH SPKT VINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN/TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên: Hoàng Văn Tuấn Lớp: DHTDHCK13B Mã số sinh viên: 1305180882 Ngành: Điều khiển & Tự động hóa Hệ đào tạo: Chính quy Tên đề tài Thiết kế hệ SCADA điều khiển giám sát nhà máy nước Thủ Đức dùng PLC S7-1500 Các liệu ban đầu: Nội dung phần thuyết minh tính tốn 3.1 Các phần thuyết minh đề tài đồ án/tiểu luận tốt nghiệp Lời nói đầu Các nội dung chính: chương 1, chương 2, … Kết luận hướng phát triển đề tài Phụ lục Tài liệu tham khảo 3.2 Đề cương chương Chương 1: Công nghệ xử lý nước Chương 2: PLC S7-1500 Chương Chương trình điều khiển giám sát Kết luận hướng phát triển đề tà Tài liệu tham khảo Giáo viên hướng dẫn: Ths Ngô Thị Lê Ngày giao nhiệm vụ đồ án/tiểu luận tốt nghiệp: Ngày 30 tháng năm 2021 Ngày hoàn thành đồ án tốt nghiệp: Trước ngày 25 tháng 10 năm 2021 KHOA ĐIỆN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Ngô Thị Lê ĐÁNH GIÁ QUYỂN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dùng cho giảng viên hướng dẫn) Tên giảng viên đánh giá: Họ tên Sinh viên: MSSV: Tên đồ án: Nhận xét nội dung trình bày Đồ án: Nhận xét khác (về thái độ tinh thần làm việc sinh viên) Nghệ An, ngày: … / … / 20… Người nhận xét (Ký ghi rõ họ tên) ĐÁNH GIÁ QUYỂN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dùng cho cán phản biện) Giảng viên đánh giá: Họ tên sinh viên: MSSV: Tên đồ án: Nhận xét nội dung trình bày Đồ án (Về nội dung: nhận xét phương pháp nghiên cứu, mục tiêu, kết đạt được, chưa đạt được…; Về hình thức trình bày đồ án: chương mục hợp lý chưa? Lỗi tả,…) Nhận xét khác Nghệ An, ngày: … / … / 20 … Người nhận xét (Ký ghi rõ họ tên) LỜI MỞ ĐẦU Trong năm gần nước ta bước vào công công nhiệp hóa đại hóa đất nước, giáo dục đóng vai trị quan trọng cơng đặc biệt đào tạo đội ngũ có tay nghề cao biết kết hợp chặt chẽ lý thuyết thực tiễn vào lao động sản xuất Cùng với phát triển nghành kỹ thuật điện điện tử, công nghệ thông tin…, nghành kỹ thuật điều khiển tự động hóa đạt nhiều tiến Tự động hóa q trình sản xuất phổ biến rộng rãi hệ thống công nghiệp giới nói chung Việt Nam nói riêng Tự động hóa khơng làm giảm nhẹ sức lao động cho người mà cịn góp phần lớn việc nâng cao suất lao động, cải thiện chất lượng sản phẩm Với mục tiếu công nghiệp hóa đại hóa đất nước, ngày có thêm nhiều xí nghiệp sử dụng kỹ thuật cao địi hỏi cán kỹ thuật kỹ sư điện kiến thức điện tử công suất, truyền động điện, vi mạch xử lý công tác kỹ thuật Để đáp ứng cầu em giao nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp “Thiết kế hệ SCADA điều khiển giám sát nhà máy nước Thủ Đức dùng PLC S7-1500’’ CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC I.1 Tổng quan chung xử lý nước thải sinh hoạt Việt Nam: 1.1.1 Tổng quan quy mô đô thị Việt Nam: Tính đến năm 2006, nước ta có 718 thị (96 thành phố, thị xã 622 thị trấn), có thị có quy mơ dân số triệu người, 17 thị có quy mô dân số từ 250.000 đến 3.000.000 người, 77 đô thị có quy mơ dân số  từ 50.000 đến 250.000 người 622 thị có quy mơ dân số  nhỏ 50.000 người Trên địa bàn nước thành lập khoảng 150 khu công nghiệp tập trung, 10 đô thị mới, 25 khu kinh tế mở, khu kinh tế cửa khẩu, góp phần mở rộng mạng lưới đô thị quốc gia vùng ven biển biên giới Trong đó, theo niên giám thống kê năm 2004, Việt Nam có 672 thị, bao gồm thành phố trực thuộc Trung ương, 84 thành phố, thị xã trực thuộc tỉnh 583 thị trấn, cho thấy tốc độ thị hóa tăng nhanh [1] Tỷ lệ thị hóa tăng từ 18% (1986) lên 27% (6/2006) Nhiều đô thị phát triển mở rộng vượt dự báo tăng trưởng dân số, nhu cầu sử dụng đất sở hạ tầng [1] Dự báo năm 2010, dân số nước 93 triệu người, dân số đô thị tăng khoảng 1,14 triệu người/năm, tương ứng tỷ lệ tăng trưởng 6% trung bình năm, đưa tổng dân số đô thị nước lên 30,4 triệu người chiếm 33% số dân nước Đến năm 2020, dân số nước 103 triệu người, dân số đô thị 46 triệu người, chiếm tỷ lệ 45% số dân nước, bình quân tăng 1,56 triệu người/năm [2] Mật độ dân số cao, sản xuất dịch vụ đô thị phát triển đồng nghĩa với nhu cầu tiêu thụ ngày lớn, nước thải cịn phát sinh lượng lớn chất thải rắn, khí thải gây ô nhiễm đến môi trường tiếp nhận 1.1.2 Hiện trạng sử dụng nước Việt Nam: Cùng với gia tăng dân số, thị hố, phát triển kinh tế, nhu cầu nước dùng cho ăn uống - sinh hoạt, sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, du lịch, dịch vụ ngày tăng Lượng nước cần năm 2000 79,61 tỷ m 3/năm, số có 2,91 tỷ m3 cho ăn uống - sinh hoạt, 16,2 tỷ m3 cho công nghiệp 60,5 tỷ m cho nơng nghiệp Trong vịng 15 năm, nhu cầu nước tăng 1,76 lần (ăn uống - sinh hoạt: 1,65 lần; công nghiệp: 5,62lần; nông nghiệp: 1,49lần) [3] Sau năm 2015 - 2020, nhu cầu nước vào khoảng 140 tỷ m 3/năm, tạo nên sức ép lớn, chưa kể đến nước ta trở thành nước công nghiệp, dân số khoảng 120 150 triệu, mức sống cao đòi hỏi lượng nước dùng lớn hơn: trung bình cư dân thị người ngày dùng 120 - 150 lít nước cao so với (mức 80 - 100 lít), cịn người dân nơng thơn dùng 80 - 100 lít thay 40 - 60 lít [3] Theo dự báo ủy hội Tài nguyên nước quốc tế nhu cầu nước vào năm 2020 tăng 6,5 lần so với năm 1990, nhu cầu nước Việt Nam lúc lớn vào khoảng 510 520 tỷ m3 /năm [3] Lượng nước thải sinh hoạt sở dịch vụ, cơng trình cơng cộng phụ thuộc vào loại cơng trình, chức năng, số người tham gia Thơng thường tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt lấy 90 đến 100% tiêu chuẩn cấp nước [4] Tiêu chuẩn thải nước số sở dịch vụ cơng trình cơng cộng nêu bảng I.1 Bảng 1.1 Tiêu chuẩn thải nước số sở dịch vụ cơng trình cơng cộng.[4] Nguồn nước thải Lưu lượng (lít/đơn vị tính.ngày) Nhà ga, sân bay Hành khách 7,5 – 15 Khách sạn Khách 152 – 212 Nhân viên phục vụ 30 – 45 Nhà ăn Người ăn 7,5 – 15 Siêu thị Người làm việc 26 - 50 Bệnh viện Giường bệnh 473 – 908 Nhân viên phục vụ 19 – 56 Trường Đại học Sinh viên 56 – 113 Bể bơi Người tắm 19 – 45 Khu triển lãm, giải trí Người tham quan 15 - 30 Đặc trưng nước thải sinh hoạt hàm lượng chất hữu hàm lượng chất lơ lửng lớn (hàm lượng chất hữu chiếm 55% – 65% tổng lượng chất ô nhiễm); giàu Nitơ Phơtpho; chứa nhiều vi sinh vật, có vi sinh vật kí sinh trùng gây bệnh (tổng số Coliform từ 106 – 109 MPN/100ml, Fecal Coliform từ 104 – 107 MPN / 100ml) Mặt khác, nước thải cịn có nhiều vi khuẩn phân hủy chất hữu cần thiết cho trình chuyển hóa chất bẩn nước [4] Bảng 1.2 Tiêu chuẩn nước thải lượng chất nhiễm tính cho người số nước [5] Tên nước Đơn vị tính Tiêu chuẩn thải nước (l/người.ngày) Lượng chất bẩn (g/người.ngày) 3.2 Mô Phỏng 3.3 Nguyên lý hoạt động hệ thống Hệ thống hoạt động bao gồm chế độ tự động tay - Khi hệ thống hoạt động chế độ auto + Khi nhấn nút start hệ thống hoạt động , trạm bơm (1) khí clo , van đo hoạt động , trạm trộn hoạt động + Sau khoảng thời gian đặt trước van đóng lại , mở van nước chảy sang trạm (6) bể lắng + Sau nước bể lắng thời gian van đóng , van mở nước sang trạm (7) bể lọc + Sau khoảng thời gian lọc van đóng , van mở xả nước vào trạm số , khí clo , vơi , flor cho vào -> Khoảng thời gian dừng van xả , xả nước +Tiếp tục quy trình hoạt động - Khi mực nước bể (3) lớn 80 dừng bơm (1) , Khi mực nước xuống 1o bơm hoạt động -Khi mực nước mở bể (10)lớn 80 bơm khởi động để bơm nước bể (3) Khi mực nước xuống 1o bơm tắt - Khi bùn bể (11) vượt mức 80 bùn tự động xả Khi mực bùn xuống 10 van xả đóng lại - Khi hoạt động chế độ tay Thì hệ thống khơng thể tự động hoạt động mà điều khiển thông qua nút nhấn + Khi nhấn nút Stop hệ thống tạm dừng … nhấn nút start hệ thống tiếp tục chạy + Khi nhấn nút start đèn xanh sáng … nhấn nút stop đèn xanh tắt ... thu gom xử lý theo quy định CHƯƠNG II : GIỚI THIỆU VỀ PLC S7- 1500 2.1 Giới thiệu PLC 2.1.1 Khái niệm PLC Hình 2.1 Hình ảnh tổng quan PLC PLC viết tắt Programmable Logic Controller, thiết bị điều... hóa + Có hiệu suất tồn hệ thống PLC SIEMENS + Cấu hình TIA STEP Professional V12 trở lên Hình 2.2 Hình ảnh PLC S7 – 1500 a) S7- 1500 có hiệu suất cao sản phẩm PLC SIEMENS , thông qua : + Thực... dụng PLC S7 – 1500 SIMATIC S7 – 1500 hệ thống điều khiển module cho nhiều ứng dụng tự động hóa , có thiết kế module hệ thống quạt có sẵn cấu trúc phân tán đơn giản , xử lý thuận tiện S71 500 nhờ