• Giao diện khối chạy bằng tay
Mơ phỏng hoạt động của nhà máy nước với chế độ điều khiển nhấn nút trên màn hình, quá trình vận hành sẽ được thực hiện tuần tự theo thao tác nhấn nút điều khiển.
Giao diện khối chạy bằng tay, trong BANG DIEU KHIEN BANG TAY gồm các nút điều khiển sau:
- Nút GIAO DIEN CHINH: cho phép hệ chuyển giao diện về màn hình giao diện chính.
- Nút TAG LOGGING: chuyển đổi sang khối hiển thị các giá trị sử lý, cụ thể là hiển thị đồ thị và giá trị mô phỏng của mức nước trong bể trọn dung dịch.
- Nút ALARM LOGGING: chuyển đổi sang khối cảnh báo, hiển thị các cảnh báo về mức nước, hoạt động của bơm...
- Các nút điều khiển bằng tay: gồm các nút nhấn trong điều khiển bằng tay của hệ thống.
- Khối CAM BIEN MUC NUOC, bao gồm các cảm biến giả lập cho mực nước đó là cảm biến báo đầy, cảm biến báo cạn cho bể trộn, bể chứa nước sạch, đài chứa nước sạch.
- Ngồi ra trên giao diện chính cũng hiển thị các thơng số độ đục, độ PH, lưu lượng…
Hình 2.14. Màn hình giao diện khối điều khiển bằng tay
• Giao diện khối rửa lọc
Mơ phỏng hoạt động rửa bể lọc của nhà máy nước với chế độ điều khiển tự động thơng qua giao diện chính.
Giao diện khối rửa lọc, trong BANG DIEU KHIEN gồm các nút điều khiển sau: - Nút GIAO DIEN CHINH: cho phép hệ chuyển giao diện về màn hình giao diện chính.
- Nút TAG LOGGING: chuyển đổi sang khối hiển thị các giá trị sử lý, cụ thể là hiển thị đồ thị và giá trị mô phỏng của mức nước trong bể trọn dung dịch.
- Nút ALARM LOGGING: chuyển đổi sang khối cảnh báo, hiển thị các cảnh báo về mức nước, hoạt động của bơm...
- Nút STOP: dừng hệ thống trong bất kỳ hoàn cảnh nàọ
- Khối CAM BIEN MUC NUOC, bao gồm các cảm biến giả lập cho mực nước đó là cảm biến báo đầy, cảm biến báo cạn cho bể trộn, bể chứa nước sạch,
đài chứa nước sạch.
- Ngoài ra trên giao diện cũng hiển thị các thông số độ đục, độ PH, lưu lượng… sử dụng phần mềm mô phỏng cảm biến đo thực tế.
Hình 2.15. Màn hình giao diện khối điều khiển rửa lọc
• Giao diện khối hiển thị
Khối hiển thị, hiển thị các giá trị sử lý, cụ thể là hiển thị đồ thị và giá trị mô phỏng của mức nước trong bể trộn dung dịch. Qúa trình hiển thị được mô phỏng thông qua ứng dụng mô phỏng của phần mềm WinCC. Ở đây tôi chỉ mô phỏng cho bể trộn dung dịch. Riêng bể chứa nước sạch và đài chứa cũng thao tác tương tự.
Giao diện khối hiển thị , gồm các nút điều khiển sau:
- Nút GIAO DIEN CHINH: cho phép hệ chuyển giao diện về màn hình giao diện chính.
- Nút TAG LOGGING: chuyển đổi sang khối hiển thị các giá trị sử lý, cụ thể là hiển thị đồ thị và giá trị mô phỏng của mức nước trong bể trọn dung dịch.
- Nút ALARM LOGGING: chuyển đổi sang khối cảnh báo, hiển thị các cảnh báo về mức nước, hoạt động của bơm...
• Giao diện khối cảnh báo
Trên màn hình cảnh báo, hiển thị một số cảnh báo như cảnh báo bể trộn, bể chứa nước, đài nước ở hai mức cạn và đầỵ Ngồi ra cịn có thể hiển thị cảnh báo về chế độ hoạt động của động cơ, lưu lượng vượt ngưỡng, độ đục vượt ngưỡng…
Giao diện khối cảnh báo , gồm các nút điều khiển sau:
- Nút GIAO DIEN CHINH: cho phép hệ chuyển giao diện về màn hình giao diện chính.
- Nút TAG LOGGING: chuyển đổi sang khối hiển thị các giá trị sử lý, cụ thể là hiển thị đồ thị và giá trị mô phỏng của mức nước trong bể trọn dung dịch.
- Nút CHAY BANG TAY : chuyển đổi giao diện sang khối chạy bằng tay, cho phép chạy bằng thao tác điều khiển bằng taỵ
CHƯƠNG 3:
THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
3.1. Đặt vấn đề
Do chi phí để thực hệ hệ thống thực là rất lớn nên phương án đưa ra là thực hiện mô phỏng hệ thống trên máy tính, các thiết bị điều khiển được chuẩn hoá theo phần mềm điều khiển nên đạt độ chính xác caọ Tuy nhiên, với việc sử dụng cảm biến để xác định đầu vào cho bộ điều khiển trung tâm, khi mô phỏng không thể thực hiện tự động hố hồn tồn theo đúng quy trình sản xuất mà phải dùng kết hợp các nút nhấn để điều khiển bán tự động. Điều này có thể khắc phục bằng phần mềm điều khiển nhưng sẽ khác với hệ thống thực tế. Mục đích làm đề tài là tiếp cận thực tế nên ở đây chọn phương án điều khiển bán tự động cho nhà máỵ Ngồi ra cịn có chế độ điều khiển bằng tay, các thao tác thực hiện tuần tự thơng qua nhấn nút điều khiển.
Q trình thực hiện kết nối bộ điều khiển trung tâm (PLC) với WinCC thì đầu vào ( Input) của PLC phải dưới dạng biến nhớ (Memory) thì trong WinCC mới hiểu để liên kết. Quy trình thực nghiệm được tiến hành trên các phần sau:
- Trên giao diện chính: mục đích kiểm tra kết nối giữa bộ điều khiển trung tâm và thiết bị chấp hành, tìm và khắc phục những lỗi liên quan.
- Trên giao diện điều khiển khối rửa lọc: với mục đích kiểm tra kết nối, thực hiện quy trình điều khiển rửa bể lọc, bể phản ứng.
- Trên giao diện điều khiển bằng tay: với mục đích kiểm tra kết nối, thực hiện quy trình điều khiển bằng tay bằng nhấn nút điều khiển.
- Ngồi ra cịn thực hiện trên khối cảnh báo và khối thông báo: nhằm kiểm tra, đánh giá kết quả thực hiện trên khối hiển thị và khối cảnh báọ
3.2. Thực nghiệm và kết quả 3.2.1. Giao diện chính 3.2.1. Giao diện chính
3.2.1.1. Quy trình thực hiện
Để tiện quan sát việc kết nối, thời gian thực hiện quy trình đã có sự thay đổị Thay vì trộn dung dịch vơi, phèn trong 5 phút thì chỉ thực hiện trong 20 giây; Thời gian chờ mở van đầu ra bể lọc cũng thực hiện trong 20 giây và thời gian rửa bể lọc từ 30 phút sẽ thực hiện trong 60 giâỵ Quy trình kiểm tra thực nghiệm như sau:
- Tiến hành mở phần mềm PLC, bao gồm phần cứng đã thiết lập, phần mềm mô phỏng và chương trình điều khiển. Download phần cứng, chương trình điều khiển và kiểm tra chương trình mơ phỏng PLC.
- Khởi động phần mềm WinCC 6.0, mở phần giao diện và cho chạy giao diện chính. Trong giao diện chính, nhấn nút CHAY TU DONG để quan sát quá trình làm việc tư động của hệ thống, so sánh với quy trình làm việc đã lập trình thơng qua các giai đoạn sau:
Giai đoạn 1: sau khi nhấn nút CHAY TU DONG ( lúc này bể trộn, bể chứa nước sạch và đài nước đang ở mức cạn), ngay tức thì động cơ trộn dung dịch vôi, động cơ trộn dung dịch phèn hoạt động trong 5 giâỵ Khi hai động cơ trộn dừng hoạt động thì bơm cấp 1, bơm dung dịch phèn, bơm dung dịch vôi hoạt động, van vào bể lọc mở. Hỗn hợp nước thô, dung dịch vôi, dung dịch phèn bắt đầu chảy vào bể trộn, qua bể phản ứng, bể lắng rồi sang bể lọc. Sau 5 giây van ra bể lọc mở, đồng thời bơm dung dịch CLO hoạt động, nước sạch được lọc qua bể chứa với lượng dung dịch CLO khử trùng theo định mức bơm trực tiếp vào đường ống.
Giai đoạn 2: thực nghiệm khi tác động cảm biến mức nước ở bể chứa nước sạch.
Quan sát giai đoạn 1 một thời gian, tiến hành nhấn nút báo bể trộn và bể chứa nước sạch qua mức cạn, đèn báo cạn tắt. Khi đó đèn báo cạn của đài chứa sáng, bơm cấp 2 hoạt động, nước được bơm lên đài nước. Tiếp tục quan sát và kiểm tra tiếp trường hợp bể chứa nước sạch đầy bằng cách nhấn cảm biến báo bể chứa nước sạch đầỵ Khi đó bơm nước thơ, bơm dung dịch vơi và bơm dung dịch phèn dừng các hoạt động. Sau thời gian 20 giây, tiếp tục dừng hoạt động của bơm dung dịch CLO, van đầu vào bể lọc và van đầu ra bể lọc. Bơm cấp 2 vẫn tiếp tục bơm nước lên đài chứa nước.
Hình 3.1. Thực nghiệm trên màn hình giao diện chính
Giai đoạn 3: thực nghiệm khi tác động cảm biến mức nước ở bể chứa nước sạch.
Trong trường hợp bơm cấp 2 bơm nước lên đài như giai đoạn 2 (đài chứa nước cạn, đồng thời bể chứa nước sạch khơng cạn), kích cảm biến mức nước của đài chứa nước qua mức cạn, đèn báo cạn tắt. Sau một thời gian, nhấn cảm biến báo đài chứa nước đầỵ Đèn báo đầy sáng, ngay lập tức bơm cấp 2 dừng hoạt động.
Thực nghiệm khi tác động cảm biến mức nước ở bể trộn được thực hiện trên giao diện rửa lọc.
- Nhấn nút CHAY BANG TAY để chuyển sang giao diện điều khiển bằng tay, màn hình điều khiển chuyển sang giao diện điều khiển bằng taỵ Tại giao diện điều khiển bằng tay, nhấn nút GIAO DIEN CHINH để chuyển về trạng thái trên giao diện chính. Làm tương tự với các nút nhấn TAG LOGGING và ALARM LOGGING đều quan sát được kết quả tương tự như nút CHAY BANG TAỴ
Mở Nhấn nút Hoạt động Hoạt động Qua mức cạn Hoạt động Mở
3.2.1.2. Kết quả và đánh giá
Thực nghiệm trên giao diện chính đã được thực hiện tuần tự theo các bước và thực hiện với rất nhiều lần khác nhaụ Đa số những lần thực hiện, tín hiệu liên kết đều diễn ra nhanh, hiển thị trên màn hình dễ quan sát, phân tích kết quả nhận được. Tuy nhiên, có một số lần tín hiệu liên kết bị chậm, khó quan sát trên màn hình. Dù vậy, tiến hành thực nghiệm trên giao diện chính đã thu được kết quả tốt, đạt được mục đích kiểm tra kết nối giữa bộ điều khiển trung tâm (PLC) với các thiết bị chấp hành được mô phỏng trên phần mềm WinCC. Quy trình hoạt động của nhà máy được tự động hóa theo đúng quy trình đã được lập trình trên PLC.
3.2.2. Giao diện điều khiển khối rửa lọc
Khi hoạt động bình thường, bơm cấp 1 bơm nước lên bể trộn, nước qua bể phản ứng, bể lắng, bể lọc rồi qua bể chứa nước sạch. Nếu bể lọc khơng bị nghẹt thì quy trình đó được thực hiện liên tục đến khi bể chứa nước sạch đầy, bơm cấp 1, bơm dung dịch vôi, bơm dung dịch phèn và bơm dung dịch CLO sẽ dừng hoạt động. Trong trường hợp đang bơm mà bể trộn báo đầy thì phải dừng hoạt động bơm cấp 1, bơm dung dịch phèn, bơm dung dịch vôi, van xả đầu ra và đầu vào bể lọc. Đồng thời mở van xả từ đài xuống bể lọc, van xả bể lọc để rửa bể lọc. Sau 60 giây, đóng van xả đài nước, đóng van xả bể lọc, cho hệ thống hoạt động lại bình thường.
3.2.2.1. Quy trình thực hiện
Thực hiện các bước khởi động phần mềm PLC, phần mềm WinCC như thực nghiệm ở giao diện chính.
- Mở giao diện chính, nhấn nút CHAY TU DONG và thực hiện như giai đoạn 1 phần quy trình thực hiện trên giao diện chính.
- Thực nghiệm khi tác động cảm biến mức nước ở bể trộn: ở thời điểm hiện tại, mức nước đã qua mức cạn. Khi chưa nhấn ngắt cảm biến cạn thì đèn báo cạn vẫn hoạt động, khi nhấn ngắt cảm biến cạn thì đèn báo cạn khơng hoạt động. Quan sát và tiếp tục nhấn cảm biến mức nước ở bể trộn đầy, đèn báo đầy của bể trộn hoạt động. Khi đó quan sát thấy bơm cấp 1, bơm dung dịch phèn, bơm dung dịch vôi, van đầu ra và van đầu vào bể lọc ngừng hoạt động. Đồng thời van xả từ đài xuống
bể lọc, van xả bể lọc, van xả bể phản ứng hoạt động. Sau một thời gian, van xả đài nước và van xả bể lọc, van xả bể phản ứng ngừng hoạt động.
Hình 3.2. Thực nghiệm giao diện khối điều khiển rửa lọc
Nhấn cảm biến để bể trộn cạn, hệ thống chưa hoạt động lạị Nhấn cảm biến để bể chứa nước sạch cạn, hệ thống lại hoạt động theo các bước như trên giao diện chính đã tiến hành kiểm nghiệm.
- Trong giao diện chính, nhấn nút KHOI RUA LOC, màn hình giao diện chuyển sang khối rửa lọc. Tiến hành các bước tương tự cũng thu được kết quả như đã làm ở trên.
- Từ giao diện khối rửa lọc, nhấn nút GIAO DIEN CHINH để chuyển sang giao diện chính, màn hình điều khiển chuyển sang giao diện chính. Làm tương tự với các nút nhấn TAG LOGGING và ALARM LOGGING đều quan sát được kết quả tương tự như nút GIAO DIEN CHINH.
Ngừng hoạt động Ngừng hoạt động Ngừng hoạt động Hoạt động Đóng Mở Mở g Đóng Báo đầy
3.2.2.2. Kết quả và đánh giá
Thực nghiệm trên giao diện khối rửa lọc cũng đã thu được kết quả và mục đích như thực hiện trên giao diện chính.
3.2.3. Giao diện điều khiển bằng tay 3.2.2.1. Quy trình thực hiện 3.2.2.1. Quy trình thực hiện
Thực hiện các bước khởi động phần mềm PLC, phần mềm WinCC như thực nghiệm ở giao diện chính. Mở giao diện điều khiển bằng tay và cho chạy mô phỏng. - Khi nhấn nút BOM CAP 1_ON quan sát thấy bơm cấp 1 trên giao diện hoạt động; Khi nhấn nút BOM CAP 1_OFF quan sát thấy bơm cấp 1 trên giao diện ngừng hoạt động.
- Khi nhấn nút B ĐVOI_ON, B ĐPHEN_ON quan sát thấy bơm dung dịch vôi và bơm dung dịch phèn trên giao diện hoạt động. Khi nhấn nút B ĐVOI_OFF, B ĐPHEN_OFF quan sát thấy bơm dung dịch vôi và bơm dung dịch phèn trên giao diện ngừng hoạt động.
- Làm tương tự với các nút còn lại trên giao diện điều khiển bằng tay cũng đều thu được kết quả tương tự.
- Nhấn nút STOP trong khi bơm cấp 1, bơm cấp 2, van xả lọc… hoạt động, quan sát thấy tất cả các thiết bị đều ngừng hoạt động.
- Từ giao diện chạy bằng tay, nhấn nút GIAO DIEN CHINH để chuyển sang giao diện chính, màn hình điều khiển chuyển sang giao diện chính. Làm tương tự với các nút nhấn TAG LOGGING và ALARM LOGGING đều quan sát được kết quả tương tự như nút GIAO DIEN CHINH.
Hình 3.3. Thực nghiệm giao diện khối điều khiển bằng tay
3.2.2.2. Kết quả và đánh giá
Trong quá trình kiểm tra thực nghiệm, việc kết nối bộ điều khiển trung tâm với các thiết bị chấp hành để hiển thị lên màn hình giao diện thơng qua phần mềm WinCC đạt kết quả tốt, theo đúng yêu cầu đặt rạ Tuy nhiên, khi kết hợp chuyển đổi giao diện giữa các khối màn hình giao diện với nhau thì quá trình thực thi lệnh diễn ra chậm hơn, hiệu quả mô phỏng thấp hơn.
Nhấn nút
CHƯƠNG 4:
4.1. Kết luận
Sau một thời gian đi thực tế và nghiên cứu làm đề tài, bản thân em đã củng cố lại được những kiến thức đã học một cách chi tiết để áp dụng giải quyết những vấn đề mà thực tế đưa rạ
Qua thời gian làm đồ án, với sự cố gắng, nỗ lực của bản thân cộng với sự hướng dẫn và tạo điều kiện hết mức của thầy ThS Vũ Thăng Long, em đã đạt được một số kết quả sau :
- Nắm được quy trình làm việc của một nhà máy nước sạch, tiêu biểu là nhà máy nước sạch Phước Nhơn – Ninh Thuận.
- Nghiên cứu tổng quan về hệ SCADẠ
- Nghiên cứu hai phần mềm của Siemens là : WinCC và STEP 7 áp dụng vào hệ SCADA thiết kế giao diện vận hành nhà máy nước sạch Phước Nhơn.
4.2. Đề xuất
Với cố gắng xây dựng hệ SCADA có chất lượng, có ứng dụng rộng rãi trong các nhà máy nước sạch, hướng phát triển tiếp theo của đề tài là cần giải quyết các