Giao diện điều khiển và giám sát tổng quan toàn bộ hệ thống (xem hình Hình 4.39). Giao diện này được thiết kế tương tự với mô hình hệ thống, do đó chúng ta có thể dễ dàng giám sát được tình trạng hoạt động của các động cơ có trong hệ thống và thời gian hoạt động của từng động cơ cũng được hiển thị rõ. Ngoài ra, các thông số pH và mức bùn cũng như tốc độ động cơ bơm hóa chất axit bazo cũng được hiển thị để thuận tiện cho việc giám sát.
Việc khởi động, dừng hệ thống bằng các nút nhấn ở tụ điện thì chúng ta cũng có thể làm việc đó trên giao diện này với các nút nhấn ảo đã được tạo ra.
Sinh viên thực hiện: Đặng Quang Chiến Người hướng dẫn: ThS. Phạm Duy Dưởng 80 Nguyễn Văn Xuân Mỹ
Sinh viên thực hiện: Đặng Quang Chiến Người hướng dẫn: ThS. Phạm Duy Dưởng 81 Nguyễn Văn Xuân Mỹ
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
I. Kết luận
Trong suốt khoảng thời gian làm đồ án tốt nghiệp nhóm đã có nhiều trải nghiệm cùng những kinh nghiệm quý báu cho chuyên ngành của mình. Với sự nỗ lực của nhóm và sự giúp đỡ tận tình của quý thầy cô đang giảng dạy tại trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật, đặc biệt với sự hướng dẫn của thầy Phạm Duy Dưởng, nhóm đã hoàn thành được đề tài “Hệ thống xử lý nước thải công nghiệp, giám sát và điều khiển qua WinCC”.
1. Đánh giá hệ thống
- Hệ thống được lập trình với chế độ hoạt động luân phiên đối với các khâu sử dụng 2 bơm, đồng thời những khâu sử dụng 1 động cơ được lập trình theo chu kỳ chạy, dừng được cài đặt trước. Do đó tránh được việc động cơ hoạt động liên tục ảnh hưởng tới tuổi thọ động cơ.
- Giao diện WinCC có thể điều khiển và giám sát hệ thống một cách chi tiết và thuận tiện.
- Hệ thống chỉ hướng đến việc đáp ứng về việc điều chỉnh độ pH đảm bảo yêu cầu nước thải đầu ra. Ngoài ra, do hạn chế về kinh tế cũng như kiến thức chuyên môn về xử lý nước thải, hệ thống nhóm đã thiết kế chưa có khả năng hướng đến việc đảm bảo những thông số còn lại của nước thải đầu ra theo chuẩn cột A, QCVN40:2011/BTNMT.
2. Tính mới của đề tài
- Quy trình hoạt động của hệ thống hoàn toàn mới, bơm nước thải hoạt động luân phiên và tự động điều chỉnh tốc độ bơm hóa chất để trung hòa pH, đảm bảo việc nước thải được xử lý liên tục và đạt hiệu quả cao.
- Hệ thống có khả năng báo lỗi khi thiết bị gặp sự cố và tự tạm động tạm dừng hệ thống để không ảnh hưởng tới chất lượng nước thải đầu ra.
- Sử dụng thiết bị điều khiển PLC S7-1200 cùng với giao diện WinCC điều khiển và giám sát chi tiết hệ thống.
3. Tính an toàn và liên quan đến môi trường toàn cầu
Đề tài có thể ứng dụng nghiên cứu trong phòng thí nghiệm để hoàn thiện và phát triển thêm, làm tiền đề cho việc xây dựng hệ thống thực tiễn, giúp các doanh nghiệp có thể giải quyết được vấn đề về xử lý nước thải trong quá trình sản xuất đồng thời có thể điều khiển và giám sát một cách dễ dàng và chi tiết nhất.
Sinh viên thực hiện: Đặng Quang Chiến Người hướng dẫn: ThS. Phạm Duy Dưởng 82 Nguyễn Văn Xuân Mỹ
Đồng thời, trong mô hình cũng đã có nút nhấn dừng khẩn cấp, có thể đảm bảo an toàn cho hệ thống cũng như con người khi gặp sự cố bất ngờ.
4. Những kết quả đạt được
Trải qua 3 tháng làm đồ án, nhóm cũng đã được củng cố lại và tích lũy nhiều kiến thức chuyên ngành, có kĩ năng giải quyết vấn đề, tổng hợp và tận dụng được mọi nguồn thông tin để hoàn thành đề tài của mình. Cụ thể, nhóm đã đạt được những kết quả sau:
- Thiết kế, chế tạo được mô hình phần cứng hệ thống xử lý nước thải công nghiệp.
- Thiết kế và thi công được tủ điện công nghiệp.
- Lập trình điều khiển mô hình hoạt động theo đúng lưu đồ thuật toán. - Thiết kế được giao diện điều khiển, giám sát trên WinCC.
II. Hướng phát triển
Cơ bản, đề tài đã đáp ứng được những yêu cầu đặt ra. Tuy nhiên đề tài còn tồn tại một số hạn chế đặc biệt là việc điều chỉnh chưa thực sự đạt được độ pH chính xác như mong muốn. Nguyên nhân do động cơ hoạt động chưa chính xác khi cấp điện áp thấp từ khâu băm xung khi chênh lệch giữa độ pH mong muốn và độ pH thực tế thấp.
Để khắc phục được hạn chế nêu trên, nhóm xin kiến nghị khi thi công hệ thống thực tế, khâu điều chỉnh độ pH sử dụng loại bơm định lượng xoay chiều và sử dụng biến tần để có thể điều khiển tốc độ bơm. Ngoài ra, bố trí thêm cảm biến lưu lượng để đo tốc độ nước bơm nước thải đầu vào, tốc độ bơm hóa chất và ứng dụng bộ điều khiển PID của PLC S7-1200 để có thể tối ưu việc điều chỉnh tốc độ bơm axit, bazo và độ pH cũng được điều chỉnh một cách chính xác nhất.
Ngoài ra, để hệ thống hoàn thiện hơn nữa thì nhóm xin đề xuất những cải tiến sau: - Phát triển thêm chương trình để có thể nhận biết được sự cố về phần cơ của các
cơ cấu chấp hành như bơm, máy khuấy, …
Sinh viên thực hiện: Đặng Quang Chiến Người hướng dẫn: ThS. Phạm Duy Dưởng 83 Nguyễn Văn Xuân Mỹ
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga (2005). Giáo trình công nghệ xử lý nước thải, NXB Khoa học Kỹ thuật.
[2] Trần Văn Hiếu (2019). Sách Tự động hóa PLC S7-1200 với TIA Portal, NXB Khoa học Kỹ thuật.
[3] Trần Văn Hiếu (2019). Sách Thiết kế hệ thống HMI/SCADA với TIA Portal, NXB Khoa học Kỹ thuật.
[4] Nguyễn Văn Khương (2021). Thiết kế và chế tạo thiết bị kiểm soát độ pH hồ thủy sinh, Hội nghị tổng kết hoạt động sinh viên nghiên cứu khoa học và nhóm SRT năm 2021.
Phụ lục
PHỤ LỤC
I. Chương trình điều khiển 1. Chương trình chính
Phụ lục
2. Chương trình điều khiển 2 bơm (hố gom, bể điều hòa, bể hiếu khí, bể khử trùng)
Phụ lục
Phụ lục
Phụ lục
Phụ lục
Phụ lục
Phụ lục
Phụ lục
Phụ lục
Phụ lục
Phụ lục
12.Chương trình hiển thị trạng thái bơm ở WinCC
Phụ lục
Phụ lục
II. Phương pháp điều xung PWM
HÌNH 1 Đồ thị dạng xung điều chế PWM
Phương pháp điều xung PWM (Pulse Width Modulation) là phương pháp điều chỉnh điện áp ra tải, hay nói cách khác, là phương pháp điều chế dựa trên sự thay đổi độ rộng của chuỗi xung vuông, dẫn đến sự thay đổi điện áp ra.
Các PWM khi biến đổi thì có cùng 1 tần số và khác nhau về độ rộng của sườn dương hay sườn âm. PWM được ứng dụng nhiều trong điều khiển. Điển hình nhất mà chúng ta thường hay gặp là điều khiển động cơ và các bộ xung áp, điều áp... Sử dụng PWM điều khiển độ nhanh chậm của động cơ hay cao hơn nữa, nó còn được dùng để điều khiển sự ổn định tốc độ động cơ.
HÌNH 2 Sơ đồ xung của van điều khiển đầu ra
PWM còn gặp nhiều trong thực tế ở các mạch điện điều khiển. Điều đặc biệt là PWM chuyên dùng để điều khiển các phần tử điện tử công suất có đường đặc tính là tuyến tính khi có sẵn 1 nguồn 1 chiều cố định.
Nguyên lý : Trong khoảng thời gian 0 - t0, ta cho van G mở, toàn bộ điện áp nguồn Ud được đưa ra tải. Còn trong khoảng thời gian t0 - T, cho van G khóa, cắt nguồn cung cấp cho tải. Vì vậy với t0 thay đổi từ 0 cho đến T, ta sẽ cung cấp toàn bộ, một phần hay khóa hoàn toàn điện áp cung cấp cho tải.
Phụ lục
Gọi t1 là thời gian xung ở sườn dương (khóa mở) còn T là thời gian của cả sườn âm và dương, Umax là điện áp nguồn cung cấp cho tải. Ta có:
Ud = Umax.(t1/T) (V) Hay Ud = Umax.D Trong đó:
D = t1/T là hệ số điều chỉnh và được tính bằng % tức là PWM Như vậy diệm áp trung bình trên tải sẽ là:
Ud = 12.20% = 2.4V (D = 20%) Ud = 12.40% = 4.8V (D = 40%) Ud = 12.90% = 10.8V (D = 90%)
Đối với động cơ điều mà chúng ta dễ nhận thấy rằng là PWM rất hay được sử dụng trong động cơ để điều khiển động cơ hoạt động nhanh, chậm, thuận ,nghịch và ổn định tốc độ cho nó. Cái này được ứng dụng nhiều trong điều khiển động cơ 1 chiều.