Thiet Ke He Thong Do Luong Va Dieu Khien Trong Xu Li Nuoc Thai Cong Nghiep

Thiết kế hệ thống đo lường điều khiển trong xử lý nước thải công nghiệp

1

BÁO CÁO ĐỒ ÁN I

Đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐO LƯỜNG ĐIỀU KHIỂN

TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn: TS. Bùi Đăng Thảnh

Sinh viên thực hiện:

Nhóm 1: 1. Cao Ngọc Thắng ĐK TĐH 1 – K56

2. Bùi Bình Dương ĐK TĐH 8 – K56

3. Bùi Minh Đức ĐK TĐH 3 – K56


2

A. LỜI MỞ ĐẦU

Xử lí nước thải công nghiệp là một vấn đề quan trọng và chuyên biệt với

mỗi một ngành công nghiệp, đảm bảo vệ sinh môi trường và phát triển bền vững

cho kinh tế. Ngày nay, mô hình xử lí nước thải công nghiệp đã có rất nhiều cải

tiến nhằm phục vụ cho mục đích quản lí và điều khiển dễ dàng hơn cho người sử

dụng. Tiêu biểu là việc áp dụng công nghệ tự động hóa trong mô hình SCADA,

mọi động tác giám sát và điều khiển người quản lý đều thực hiện thao tác trên

một chiếc PC. Chỉ cần một cái click chuột hay gõ phím đơn giản thay vi điều

khiển bằng tay tại mỗi công đoạn trong mỗi khâu xử lý. Việc này góp phần nâng

cao hiệu quả, tiết kiệm thời gian sức lực cho người sử dụng.

Trong quá trình học tập được sự giúp đỡ hướng dẫn của thầy giáo Bùi Đăng

Thảnh cũng như tham khảo thêm các tài liệu chúng em đã hoàn thành bài báo cáo.

Nội dung bài báo cáo gồm 3 phần :

Phần 1 : Tổng quan và hướng nghiên cứu đề tài

Phần 2 : Hệ thống xử lí nước thải trong công nghiệp

Phần 3 : Nghiên cứu ứng dụng SCADA vào hệ thống xử lí nước thải công

nghiệp.

Tuy nhiên, trong quá trình làm bài không thể tránh khỏi có sai sót, chúng

em mong nhận được sự góp ý, nhận xét của thầy cô giáo và các bạn để bài báo

cáo có thể hoàn thiện hơn nữa..

Em xin chân thành cảm ơn !!!


3

B. NỘI DUNG

Đề tài: Tìm hiểu và thiết kế hệ thống đo lường điều khiển trong xử lý nước

thải công nghiệp

I. TỔNG QUAN HƯỚNG NGHIÊN CỨU

Xử lí nước thải công nghiệp là vấn đề vô cùng quan trọng trong sản xuất

công nghiệp hiện nay bảo đảm cho sự trong sạch của môi trường và tạo sự phát

triển bền vững cho nền kinh tế. Trên thế giới, các hệ thống xử lí nước thải đã được

nghiên cứu và ứng dụng từ rất lâu, và công nghệ xử lí nước thải cũng ngày càng

tiên tiến và hiệu quả hơn. Có thể nói trình độ tự động hoá xử lý nước thải đã đạt

mức cao, tất cả các công việc giám sát, điều khiển đều có thể thực hiện được tại

một trung tâm, tại đây người vận hành được hỗ trợ bởi những công cụ đơn giản,

dễ sử dụng như giao diện đồ hoạ trên PC, điều khiển bằng kích chuột,... góp phần

nâng hiệu quả cho công việc quản lý điều hành dây chuyền công nghệ. Ngoài ra

cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin và viễn thông, khoảng cách về

không gian và thời gian đã được rút ngắn, cho phép người vân hành có thể điều

khiển từ cách xa hàng ngàn km với chỉ một máy tính PC hoặc nhận được thông

tin về hệ thống thông qua sms…

SCADA là viết tắt của Supervisory Control And Data Acquisition (Điều

khiển giám sát và thu thập dữ liệu). Nó không những là một hệ thống điều khiển

đầy đủ mà còn là hệ thống giám sát. Hệ thống SCADA là kết quả của sự kết hợp

chặt chẽ giữa công nghệ thông tin và và công nghệ tự động hóa. Các thiết bị tự

động hóa ở đây đều có khả năng truyền thông và tham gia vào mạng truyền thông

công nghiệp.

Một hệ thống SCADA bao gồm một hay nhiều máy tính, dùng kèm với một

phần mềm ứng dụng thích hợp có thành phần cấu trúc cơ bản gồm:

Remote Terminal Unit (RTU): thiết bị đầu cuối từ xa, thực hiện các công

việc xử lý và điều khiển ở chế độ thời gian thực. Các RTU được đặt ở nhiều vị trí

khác nhau để thu thập dữ liệu, điều khiển từ xa, tự điều khiển linh hoạt hệ thống

và thông báo định kì kết quả về máy tính chủ.

Master Terminal Unit (MTU): trung tâm điều phối, thực hiện công việc xử

lí dữ liệu và điều khiển ở mức cao ở chế độ thời gian thực mềm. Một trong những


4

chức năng cơ bản của MTU là cung cấp giao diện giữa con người – quan sát viên

với hệ thống.

Communication System (CS): hệ thống truyền thông (kênh liên kết) cần

thiết để truyền dữ liệu từ các địa điểm ở xa đến MTU và truyên tín hiệu điều khiển

đến RTU.

Cấu trúc cơ bản của hệ thống SCADA:

Trong hệ thống xử lí nước thải công nghiệp, hệ thống SCADA đóng vai trò

trong quá trình đo lường điều khiển và giám sát. Ví dụ về hệ thống SCADA trong

xử lí nước thải:


5

Từ một vị trí trung tâm SCADA có thể theo dõi được các trang thiết bị đầu

cuối đơn vị từ xa RTU hoặc PLC. Các RTU có thể đo lường một loạt các thông

số trong điều kiện đa dạng bao gồm nhiệt độ hiện tại, dòng điện, điện áp và mức

tăng... theo thời gian thực. Kết quả được lấy từ RTU qua các cảm biến khác nhau

được tích hợp bên trong. Các thành phần của cảm biến bao gồm: nhiệt độ, lưu

lượng, áp suất, cấp độ… Các dữ liệu sau đó được gửi trở lại các đơn vị thông qua

các kênh truyền thông. Các đơn vị lần lượt báo cáo lại cho các đơn vị xử lí trung

tâm CPU thực hiện các chức năng kiểm soát và phân tích cần thiết.

MÁY TÍNH PLC

BẢNG ĐIỀU

KHIỂN

CƠ CẤU

CHẤP

HÀNH

CẢM BIẾN


6

Tài liệu tham khảo:

1. Giáo trình công nghệ xử lí nước thải (Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga – Nhà

xuất bản khoa học kỹ thuật).

2. Wastewater treatment plan SCADA application (Humoreanu, B. Fac. of

Autom. & Comput. Sci, Tech. Univ. of Cluj-Napoca, Cluj-Napoca,

Romania - Nascu, I. )

3. Wastewater treatment with scada application (Z. Tugce OZCAN)

4. S7-300 programmable controller installation and hardware - SIEMENS

5. Giáo trình S7-300 tiếng việt - Hà Văn Trí

6. Wincc manual – SIEMENS

7. Measuring, modeling and controlling the pH value – Jean-peter Ylén

8. Tài liệu SCADA, WINCC , STEP7 (internet)

http://ieeexplore.ieee.org/search/searchresult.jsp?searchWithin=p_Authors:.QT.Humoreanu,%20B..QT.&searchWithin=p_Author_Ids:38261698800&newsearch=true

http://ieeexplore.ieee.org/search/searchresult.jsp?searchWithin=p_Authors:.QT.Nascu,%20I..QT.&searchWithin=p_Author_Ids:38268160300&newsearch=true


7

II. HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP

1. Khảo sát và đánh giá công nghệ xử lý nước thải.

Hiện nay công nghệ xử nước thải công nghiệp trên thế giới ngày càng

tiên tiến và hiện đại. Càng ngày càng có nhiều quy trình xử lí nước thải

trên thế giới. Mỗi quy trình lại tương ứng với một ngành công nghiệp, nhà

máy, phân xưởng nhất định. Đề tài này sẽ thiết kế hệ thống đo lường và

điều khiển cho hệ thống xử lí nước thải sau:

BỂ LẮNG

SP

BÙN KHÔ

NƯỚC THẢI

TỪ NHÀ MÁY

B

P1

P2

P3THẢI RA

SÔNG, HỒ

Hình 1: Quy trình xử lí nước thải công nghiệp

TT TÊN THIẾT BỊ THÔNG SỐ KỸ THUẬT

1 Bơm nước P1, P2, P3 Công suất 5.5 kw

2 Bơm bùn SP Công suất 2.2 kw

3 Máy thổi khí B Công suất 15 kw

4 Máy khuấy M1 Công suất 2.2 kw; 60rpm

5 Máy gạt bùn M2 Công suất 5.5 kw; 0.2rpm

6 Bơm hóa chất DP Công suất 0.5 kw

7 Van điện tử V1, V2 Nguồn cấp 220V AC

Bảng 1: Danh sách thiết bị trong hệ thống xử lí nước thải nhà máy bia


8

Hệ thống xử lý nước thải gồm những công đoạn như sau:

Nước thải từ nhà máy được thu vào hố bơm. Từ hố bơm, bơm nước

qua song chắn rác.Mục đích là để khử tất cả tạp vật có thể gây sự cố trong

quá trình vận hành như: tắc máy bơm, đường ống hoặc kênh dẫn. Rác vào

thùng chứa bằng cách xối liên tục hoặc cào thủ công.

Sau khi đi qua song chắn rác, nước tự chảy vào bể cân bằng làm điều

hòa lưu lượng để duy trì dòng thải không đổi ở công đoạn sau, khắc phục

những vấn đề vận hành do sự dao động lưu lượng nước thải gây ra và nâng

cao hiệu suất của quá trình ở cuối dây chuyền xử lí. Nhiệt độ nước đo thủ

công theo chu kỳ hoặc theo thời điểm cụ thể. Máy bơm sẽ bơm nước từ bể

cân bằng vào bể trung hòa và ổn định lưu lượng.

Nước thải chứa acid vô cơ hoặc kiềm cần được trung hòa về pH trong

khoảng 7±0.2 trước khi sử dụng cho công đoạn xử lí tiếp theo bằng cách

sử dụng tác nhân hóa học. Trong quá trình trung hòa sẽ có một lượng bùn

tạo thành. Lượng bùn này phụ thuộc vào nồng độ và thành phần của nước

thải cũng như loại và lượng các tác nhân sử dụng cho quá trình.

Các tác nhân hóa học thường sử dụng là NaOH và HCl. Khi pH vượt

ngưỡng dưới thì bơm định lượng DP bổ sung thêm NaOH, khi pH vượt

ngưỡng trên thì DP bổ sung HCl vào cho máy khuấy M1 hoạt động. Máy

khuấy tạo điều kiện thuận lợi cho phản ứng trung hòa và làm đồng đều hóa

chất bổ sung với nước thải. Điều khiển pH được thực hiện thủ công. Để

đảm bảo an toàn cho cho vi sinh vật, người vận hành thường xuyên phải

đo tay độ pH đầu nguồn nước vào bể kỵ khí để đảm bảo độ pH không vượt

ngưỡng cho phép. Khi phát hiện pH không đạt yêu cầu thì người vận hành

tắt P1, P2, P3 để cắt nguồn nước không đảm bảo chỉ tiêu cho công đoạn xử

lí sinh học tiếp theo vì các vi sinh vật rất nhạy cảm với độ pH, pH ảnh

hưởng rất lớn đến quá trình tạo tạo men và hấp thụ chất dinh dưỡng trong

tế bào.

Sau khi trung hòa nước được xử lý tiếp bằng biện pháp sinh học để

làm sạch nước khỏi chất hữu cơ hòa tan và một số chất vô cơ như H2S,

chất sunfit, amoni, nitơ,… Phương pháp này sử dụng vi sinh vật để phân

hủy các chất hữu cơ gây ô nhiễm vì chúng sử dụng chất hữu cơ để lấy dinh

dưỡng sinh trưởng. Quá trình này gọi là quá trinh oxy hóa sinh hóa. Ở đây

dụng hai phương pháp là kỵ khí và hiếu khí.

Phương pháp kỵ khí được dùng để lên men bùn cặn sinh ra trong quá

trình xử lí bằng phương pháp sinh học hoặc nước thải công nghiệp chứa

hàm lượng các chất hữu cơ cao. Đây là phương pháp cổ điển nhất dùng để

ổn định bùn cặn, trong đó các vi khuẩn kỵ khí phân hủy các chất hữu cơ.

Tùy thuộc vào sản phẩm cuối cùng người ta phân loại quá trình này thành:

lên men rượu, lên men axit lactic, lên men metan…Những sản phẩm cuối

của quá trình lên men là: cồn, các axit, axeton, khí CO2, H2, CH4. Trong


9

công nghệ các chất khí (biogas) sẽ được thu hồi và đốt nhờ hệ thống thu

hồi và xử lý.

Phương pháp hiếu khí là phương pháp sử dụng các nhóm vi sinh vật

hiếu khí. Bể hiếu khí luôn chứa các vi sinh vật hiếu khí. Trong công đoạn

có hê thống sục khí bao gồm máy thổi khí B và ống dẫn khí làm nhiệm vụ

cung cấp đủ oxi cần thiết cho vi khuẩn trong quá trình phân giải chất hữu

cơ. Kết qua hình thành các bông sinh học có thể lắng trọng lực ở đầu ra của

bể. Đối với đa số các sinh vật khoảng giá trị pH tối ưu là 6,5 – 8,5. Nhiệt

độ nước thải ảnh hưởng rất lớn đến khả năng hoạt động của vi sinh vật. Đối

với đa số vi sinh vật nhiệt độ nước thải phải từ 6 – 37 độ C. Nói chung giá

trị DO luôn được đảm bảo trong khoảng cho phép nhờ công suất không đổi

của máy thổi khí theo thiết kế trừ trường hợp có sự cố.

Nước thải sau khi được xử lý tại bể hiếu khí sẽ tràn sang bể lắng đứng.

Ở đây dùng phương pháp lắng trọng lực. Trong nước chứa bùn hoạt tính là

do quá trình phân giải vi sinh vật ở bể hiếu khí chứa các vi sinh vật sống

và chất rắn. Một phần bùn đưa quay lại bể hiếu khí để đảm bảo lượng vi

sinh vật cần thiết. Bể lắng có thể tích thiết kế đủ lớn để nước được lưu

thông trong đó nhiều giờ đảm bảo quá trình lắng. Do đó máy gạt bùn, bơm

hút bùn và ép bùn hoạt động liên tục (luôn bật gạt bùn M2, bơm hút bùn

SP và máy ép bùn D). Các van tay V4, V5 được mở trước ở các chế độ mở

nhất định, các mức mở này do kỹ sư vận hành thực hiện nhằm cân bằng

giữa thức ăn và vi khuẩn hiếu khí.

Đánh giá công nghệ xử lí:

- Công nghệ có khả năng cho phép nước đầu ra đạt chuẩn

- Công nghệ chưa áp dụng tự động hóa, việc giám sát và điều khiển được

thực hiện thủ công dẫn đến độ tin cậy, độ ổn định, an toàn thấp.

- Hiệu quả kỹ thuật kinh tế chưa cao

Yêu cầu đặt ra:

Thiết kế hệ thống đo lường và điều khiển tự động (SCADA) cho hệ thống

trên.

III. NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG SCADA VÀO HỆ THỐNG XỬ LÝ

NƯỚC THẢI.

1. Tổng quan về hệ thống SCADA trong xử lý nước thải công nghiệp.

SCADA là viết tắt của Supervisory Control And Data Acquisition

(Điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu). Nó không những là một hệ thống

điều khiển đầy đủ mà còn là hệ thống giám sát. Hệ thống SCADA là kết

quả của sự kết hợp chặt chẽ giữa công nghệ thông tin và và công nghệ tự

động hóa. Các thiết bị tự động hóa ở đây đều có khả năng truyền thông và

tham gia vào mạng truyền thông công nghiệp.

Để giám sát tất cả các hoạt động của hệ thống từ một trung tâm điều

khiển cần có một mạng truyền thông để truyền tất cả các thông tin thu thập


10

được trong suốt hệ thống. Sự giao tiếp trong mạng SCADA diễn ra trên

PROFIBUS với chuẩn RS485, và phương thức TCP/IP trên mạng cáp

quang. Để đảm bảo an toàn thông tin khi truyền dữ liệu thông tin liên lạc

được thực hiện qua mạng nội bộ LAN, không phải qua mạng internet công

cộng.

Một hệ thống SCADA bao gồm một hay nhiều máy tính, dùng kèm

với một phần mềm ứng dụng thích hợp có thành phần cấu trúc cơ bản gồm:

Humen Machine Interface (HMI): kết nối người dùng với hệ thống

bằng cách sử dụng một giao diện cho phép người điều khiển hệ thống tương

tác với dữ liệu từ tất cả các thành phần của mạng truyền thông.

Central Monitoring Station (CMS): là đơn vị cơ bản của hệ thống

SCADA có nhiệm vụ thu thập thông tin từ các trạm từ xa và đưa ra các

hoạt động cần thiết cho bất kì sự kiện nào được phát hiện.

Remote Terminal Unit (RTU): thiết bị đầu cuối từ xa, thực hiện các

công việc xử lý và điều khiển ở chế độ thời gian thực. Các RTU được đặt

ở nhiều vị trí khác nhau để thu thập dữ liệu, điều khiển từ xa, tự điều khiển

linh hoạt hệ thống và thông báo định kì kết quả về máy tính chủ.

Programmable Logic Controller (PLC): được sử dụng để tự động

hóa quá trình xử lí nước thải, được thiết kế với nhiều đầu vào và nhiều đầu

ra.

Communication Infrastructure (CI): kết nối RTC và PLC với hệ

thống giám sát.

Field Instrumentation (FI): đề cập đến các thiết bị đã được kết nối

với thiết bị hoặc máy móc được điều khiển và giám sát bởi hệ thống

SCADA. Đây là bộ cảm biến để giám sát thông số và truyền động cho việc

điều khiển chính xác mô đun của hệ thống.

2. Các chức năng của SCADA trong xử lí nước thải công nghiệp

2.1. Điều chỉnh tự động

Điều chỉnh tự động là sử dụng các thiết bị tự động để tác động lên

quá trình công nghệ cần điều khiển theo một chếđộ làm việc đã định sẵn.

Mỗi quá trình công nghệ xảy ra trong đối tượng điều chỉnh được đặc trưng

bởi một hay vài đại lượng. Một số đại lượng được duy trì không đổi, một

số đại lượng khác được thay đổi trong giới hạn cho trước nào đó.

2.2. Giám sát điều khiển

Nếu điều khiển bằng tay trực tiếp tại chỗ người vận hành có thể phải

tiếp xúc với môi trường độc hại, đi lại khó khăn và tốn thời gian. Mặt khác

nhiều trường hợp, ví dụ như sự cố hoặc mất điều khiển tự động, đòi hỏi

điều khiển tay phải kịp thời và đồng bộ, ví dụ như dừng nhanh nhiều máy

bơm đặt tại nhiều vị trí khác nhau, điều khiển cùng lúc nhiều quá trình có


11

liên quan hệ quả với nhau. Để làm được điều này hệ thống phải có chức

năng điều khiển có khoảng cách, cụ thể là điều khiển từ Trung tâm đặt cách

dây chuyền công nghệ một khoảng cách nhất định (hàng chục đến hàng

trăm mét).

Điều khiển từ xa qua mạng LAN, WAN cũng là một chức năng

không thể thiếu hiện nay trong nhiều hệ thống nói chung và xử lý nước thải

nói riêng. Giám sát, điều khiển, trao đổi dữ liệu từ xa là nền tảng cho việc

xây dựng hệ thống điều hành sản xuất MES (Manufacturing Execution

System) nhằm đem lại hiệu quả kỹ thuật, kinh tế, xã hội một cách toàn diện.

MES tạo ra một cầu nối thông suốt hai chiều giữa khối quản lý và sản xuất,

giúp tối ưu hóa quá trình sản xuất từ khâu hoạch định kế hoạch đến khâu

sản xuất ra thành phẩm cuối cùng, cung cấp các chức năng lập kế hoạch;

quản lý nhân lực, thiết bị, nguyên vật liệu; theo dõi quá trình sản xuất, chất

lượng sản phẩm, sự cố máy móc,....

2.3. Hiển thị thông số công nghệ

Chức năng này giúp cho việc theo dõi, giám sát các thông số chất

lượng nước, trạng thái thiết bị, sự cố một cách thuận tiện, dễ hiểu đối với

người vận hành. Việc hiển thị được thiết kế hợp lý về màu sắc, bố trí các

cửa sổ, kiểu thể hiện. Màu sắc không quá loè loẹt, dùng các gam màu dịu

không gây mỏi mắt khi nhìn lâu. Cảnh báo, báo động bằng đổi màu và nhấp

nháy liên tục để gây sự chú ý. Kiểu thể hiện đa dạng : kiểu số riêng biệt,

kiểu bảng thống kê, kiểu đồ thị trực tuyến (online trend).

2.4. Cấu hình hệ thống

Chức năng này dùng để đặt và thay đổi các tham số công nghệ cho hệ

thống SCADA, chủ yếu là các giá trị đặt (setpoint), ngưỡng cảnh báo sớm,

ngưỡng báo động. Các tham số đặt sẽ được truyền từ PC xuống thiết bịđiều

khiển sau đó lại được truyền ngược lại PC để so sánh, nếu thấy không trùng

nhau thì báo động, trái lại chứng tỏ rằng việc truyền và xử lý dữ liệu chính

xác, đường truyền và thiết bị điều khiển không có sự cố. Chức năng này nâng

cao độ an toàn (fail-safe) của hệ thống.

2.5. Bảo vệ tự động

Bảo vệ hệ thống máy móc, đường ống và các đối tượng khác khỏi các

sự cố được thực hiện bởi các thiết bị chuyên dụng để ngắt các bộ phận bị sự


12

cố. Ngoài ra các thiết bị còn thực hiện chức năng liên động tự động, cho phép

bảo vệ các thiết bị máy móc khỏi nguy hiểm do thao tác nhầm lẫn của người

vận hành. Ta phân biệt hai loại liên động: liên động sự cố và liên động cấm

chỉ. Liên động sự cố dùng để điều khiển bảo vệ (ví dụ: điều khiển dừng) một

nhóm máy móc thiết bị có liên quan khi sự cố xảy ra. Liên động cấm chỉ loại

trừ khả năng điều khiển sai, không đúng trình tự có khả năng gây sự cố.

2.6. Cảnh báo/Báo động

Chức năng được thực hiện bằng còi, đèn nhấp nháy trên bàn điều khiển

hoặc biểu tượng nhấp nháy trên PC, hiển thị thông báo dạng chữ trên PC. Hệ

thống đưa ra cảnh báo khi giá trị thông số vượt ngưỡng cảnh báo sớm hoặc

thông số vượt ngưỡng báo động trong giai đoạn quá độ của quá trình điều

khiển. Báo động được đưa ra khi thông số vượt ngưỡng báo động liên tục trong

khoảng thời gian nhất định (lớn hơn thời gian điều chỉnh ngầm định) hoặc báo

động sự cố đường truyền, sự cố thiết bị điều khiển, cơ cấu chấp hành, báo

động sự cố cảm biến. Sự khác biệt giữa cảnh báo và báo động ở chỗ: cảnh báo

tự mất đi khi thông số hết vượt ngưỡng, trái lại báo động sẽ tồn tại cho đến

khi người vận hành xử lý xong sự cố và tự quyết định xoá bỏ trạng thái báo

động. Như vậy mức độ cần chú ý của người vận hành đối với báo động phải

cao hơn cảnh báo.

2.7. Lưu trữ, báo cáo thống kê

Lưu trữ và lập báo cáo thống kê dữ liệu về thông số chất lượng nước,

trạng thái hoạt động, sự cố, thời gian hoạt động của máy móc thiết bị, tổng

lượng nước đã xử lý, lượng hoá chất đã dùng, danh sách người đã vận hành,

bộ tham số công nghệ đã thay đổi và nhiều thông tin khác cần thiết cho các

chuyên gia công nghệ, kỹ thuật và các nhà quản lý trong việc điều chỉnh để

đạt chế độ làm việc tối ưu; phát hiện, dự báo sự cố; bảo trì thay thế kịp thời

máy móc thiết bị, điều hành sản xuất và tính toán hiệu quả kinh tế.

3. Thiết kế hệ thống SCADA cho quy trình xử lý nước thải công nghiệp.

3.1. Phân tích các quy trình có thể ứng dụng SCADA

Qua việc phân tích hệ thống xử lý nước thải ở phần II ta nhận thấy có

thể thiết kế lắp đặt hệ thống đo lường, điều khiển cho hệ thống xử lý nước

thải trên ở các quy trình như sau:


13

Sử dụng thiết bị đo T1 để đo nhiệt độ nước thải trước khi vào bể cân

bằng; T2 để đo nhiệt độ bể hiếu khí.

Sử dụng thiết bị đo pH1, pH2 để đo độ pH của chất thải trong bể trung

hòa và độ pH của chất thải trước khi vào bể kỵ khí.

Thiết bị đo DO đo nồng độ ô xi trong bể hiếu khí

Thiết bị đo lưu lượng FL1 đo lưu lượng nước thải từ máy bơm P3 vào

bể kỵ khí; FL2 để đo lưu lượng khí biogas từ bể kỵ khí vào hệ thống thu

hồi xử lí biogas.

Để khống chế mức nước trong bể cân bằng ta sử dụng 2 thiết bị LV1,

LV2; để khống chế mức dung dịch NaOH và HCl sử dụng 2 thiết bị LV3,

LV4.

Sử dụng 2 biến tần FI1, FI2 để điều khiển máy bơm nước P3 và máy

bơm khí B.

Sơ đồ hệ thống sau khi áp dụng SCADA

SP

BÙN KHÔ

NƯỚC THẢI

TỪ NHÀ MÁY

BP1

P2 P3

T1

LV1

LV2

LV3 LV4

pH1

FI1

FL1 pH2

FL2 FI2

T2 D0

BỂ LẮNGTHẢI RA SÔNG HỒ

V1 V2

Hình 2: Áp dụng SCADA cho quy trình xử lý nước thải công nghiệp


14

3.2. Tính toán thông số của thiết bị trong hệ thống

TT Tên thiết bị Thông số kỹ thuật chính

1 Bơm nước P1, P2, P3 Công suất 5.5 KW

2 Bơm bùn SP Công suất 2.2 KW

3 Máy thổi khí B Công suất 15 KW

4 Máy khuấy M1 Công suất 2.2 KW; 60 rpm

5 Máy ép bùn D Công suất 15 KW

6 Máy gạt bùn M2 Công suất 5.5 KW; 0.2rpm

7 Bơm hoá chất DP Công suất 0.5 KW

8 Van điện từ V1, V2 Nguồn cấp 220V AC

9 Thiết bịđo pH1, pH2, T, DO, FL1, FL2 Mức bảo vệ IP65-68

10 Khống chế mức LV1, LV2, LV3, LV4

11 Biến tần FI1 điều khiển P3 Công suất 5.5 KW

12 Biến tần FI2 điều khiển B Công suất 15 KW

Bảng 2: Các thiết bị trong hệ thống xử lí nước thải khi áp dụng SCADA

3.3. Lưu đồ hoạt động của các quá trình đo lường và điều khiển trong xử lý

nước thải công nghiệp.

- Điều chỉnh pH trong bể trung hòa (hình 3)

Thiết bị bao gồm bơm P2, P3, máy khuấy DP. Ta chỉ dùng 1 bơm

định lượng để tiết kiệm chi phí. Khi pH<pH_low (ngưỡng điều khiển dưới

đóng van HCl, nếu còn NaOH thì mở van NaOH,tính lượng NaOH cần

thiết rồi điều khiển bơm lượng cần thiết. Bật bơm NaOH và máy khuấy.

Khi pH>pH_hi (ngưỡng điều khiển trên) đóng van NaOH, nếu còn HCl thì

mở van HCl, tính lượng bơm để điều khiển bơm đạt lượng cần, bật bơm

HCl và máy khuấy.


15

Lưu đồ hoạt động:

Hết NaOH

Hết HCl

pH1<pH_lo

w

pH1>pH_H

i

Đóng van điện từ NaOH Đóng van điện từ HCl Mở van đt NaOH

Mở van đt HCl

Bơm NaOH (bơm DP)

Bật M1

Tính lượng NaOH cần bơm

Tắt bơm DP

Tắt M1

Đóng van đt NaOH Đóng van đt HCl

Tính lượng HCl cần bơm

Bơm HCl (bơm DP)

Bật M1

start

end

Y

N

Y

Y

Y Y

N

N

N

N

Hình 3: lưu đồ điều chỉnh pH trong bể trung hòa


16

Trong quá trình làm việc chú ý không được phép mở cả hai van

NaOH và HCl cùng lúc. Khi muốn bơm NaOH (hoặc HCl) bắt buộc phải

mở van NaOH (HCl) trước, trái lại nếu van đang đóng thì không cho phép

bơm. Đây gọi là điều kiện khóa liên động để tránh hỏng bơm. Khi vận hành

có thể chọn chế độ Manual để có thể quyết định bật bơm hóa chất. Thời

gian bơm tỷ lệ thuận với lượng hóa chất bơm vào. Hoặc có thế dùng núm

điều chỉnh lượng hóa chất bơm vào nhờ dùng biến tần.

- Điều khiển khóa lưu động đối với độ pH

Khi giá trị pH2 vượt ngưỡng, ở chế độ manual thì người vận hành

sẽ tự quyết định đưa ra lệnh điều khiển cho PLC để tắt các bơm P1, P2, P3.

Nếu ở chế độ auto thì PLC sẽ tự động tắt các bơm P1, P2, P3 nếu các khoá

liên động được khoá, bơm vẫn hoạt động bình thường. Có nhiều khóa liên

động cho phép tắt một bơm nào đó khi có sự cố, cũng sẽ có nút cho phép

bơm hoạt động trở lại sau khi xử lý sự cố.

Trong lưu đồ biến SC (sự cố) chỉ được chương trình trên PLC cho =

1 duy nhất 1 lần khi pH2 vượt ngưỡng và chương trình chỉ đưa biến này về

0 khi tín hiệu từ nút giải trừ sự cố đưa về PLC là =1. Còn nếu không thì

cho dù pH2 sau đó có không vượt ngưỡng nữa thì biến SC vẫn duy trì =1

và đèn báo động nhấp nháy để người vận hành biết được đã có sự cố nào

đó trong công đoạn Bể trung hoà, từ đó kiểm tra xem khâu điều khiển pH

có vấn đề gì không (ví dụ: hỏng bơm định lượng, hỏng van điện, tắc ống

dẫn hoá chất, hỏng cảm biến pH1), và sau khi xử lý xong thì bấm giải trừ

để xoá bỏ sự cố đi. Như vậy sau một khâu điều khiển nào đó mà kiểm tra

thấy thông số điều chỉnh vẫn không đạt yêu cầu thì phải ngừng bắt buộc

một số thiết bị để đảm bảo an toàn.


17

9. Điều khiển bơm P1 vào bể cân bằng

Lưu đồ điều khiển bơm P1 vào bể cân bằng được hiển thị trên Hình 5.

Ở chếđộ Auto bơm P1 sẽ được điều khiển tự động tắt/bật theo mức nước trong

bể cân bằng. Ở chế độ Manual việc tắt/bật P1 hoàn toàn do người vận hành

quyết định.

Start

LV=LV_low

Bật bơm P1

LV=LVHi

end

Tắt bơm P1

Hình 5: Điều khiển bơm P1 vào bể cân bằng

N

Y

Y

N


18

- Điều chỉnh DO trong bể hiếu khí

Lưu đồ điều chỉnh DO được hiển thị trên Hình 6 . Thiết bị đo DO sẽ

đưa giá trị phản hồi cho vòng điều khiển kín trong chương trình PLC. PLC

sẽ đưa ra tín hiệu điều khiển (dòng hoặc áp) cho biến tần cho động cơ của

máy thổi khí để có DO như mong muốn. Sử dụng biến tần sẽ tiết kiệm điện

năng nhờ điều chỉnh DO vừa đủ yêu cầu, trái với trường hợp không có điều

chỉnh DO có thể quá lớn không cần thiết.

Nếu DO không đạt yêu cầu thì chứng tỏ khâu điều khiển có sự cố (ví

dụ: hỏng biến tần, tắc đường dẫn khí, hỏng động cơ) và cần báo động.

Hình 6: Lưu đồ điều chỉnh DO trong bể hiếu khí.

- Điều chỉnh lưu lượng vào bể kị khí.

Start

Chọn mode

Mode auto

DO_low<DO<DO_hi

Điều chỉnh lưu lượng

blower

Giữ lưu lượng

blower

Điều khiển

blower theo yêu

cầu người vận

hành

END

N

N

Y

Y


19

Để điều chỉnh lưu lượng (Hình 7) chỉ cần đặt trước giá trị đầu vào

(dòng hoặc áp) cho biến tần, trong biến tần tích hợp sẵn bộ điều khiển PID

để điều chỉnh ổn định tốc độ động cơ bơm, nhờ đó ổn định lưu lượng theo

giá trị đặt (setpoint). Sử dụng biến tần sẽ tiết kiệm điện vì biến tần có sẵn

chức năng tự động điều chỉnh công suất động cơ theo phụ tải. Nếu lưu

lượng không đạt thì P1, P2 hoặc P3 có sự cố hoặc đường ống có sự cố và

cần báo động.

Hình 7: Lưu đồ điều chỉnh lưu lượng vào bể kỵ khí.

Start

Chọn mode

Mode auto

Điều khiển theo lưu

lượng đặt (biến tần)

Điều khiển lưu

lượng theo yêu

cầu người vận

hành

END

N

N

Y

Lấy giá trị lưu lượng đặt


20

N

- Điều khiển bơm bùn

Hình 8: Lưu đồ điều khiển bơm bùn

Y

Start

Bật máy gạt M2

Bật bơm bùn SP

Chạy máy ép bùn D

Chọn Mode

Điều khiển M2, SP và D

theo yêu cầu người

vận hành.

END

Mode

Auto


21

- Cảnh báo sự cố

Đèn CB T1 nhấp nháy

Đèn cảnh báo lưu lượng

nước nhấp nháy

Không cảnh báo lưu lượng nước

Không CB T1

Không CB DO

Đèn cảnh báo pH1 nhấp nháy Không CB pH1

Đèn cảnh báo DO nhấp nháy

T1>T1_Hi or T1<T1_low

pH>pH_Hi or pH<pH_low

FL1>FL1_Hi or FL1<FL1_LoW

DO>DO_Hi or DO<DO_low

Start

N

N

Y

Y

N

N

Y

Y


22

Hình 9: Lưu đồ cảnh báo sự cố

Lưu đồ cảnh báo sự cố được hiển thị trên Hình 9. Các cảnh báo gồm

hai loại: cảnh báo vượt ngưỡng (phát hiện bằng cách so sánh giá trị thiết bị

đo với ngưỡng đặt trước trong chương trình) và cảnh báo theo thiết bị

khống chế dạng tiếp điểm (ví dụ: van phao). Trong dây chuyền công nghệ

có các cảnh báo cho các thông số: T, pH, DO, lưu lượng, mức nước, hóa

chất..

4. Lựa chọn thiết bị vè thiết kế mô hình SCADA

4.1. Các thành phần trong hệ thống SCADA

- Trung tâm điều khiển

T2>T2_Hi or T2<T2_low

LV1=1 or LV2=1

LV3=1 or LV4=1

Đèn CB T2 nhấp nháy Không CB T2

Đèn CB mức nước nhấp nháy Không CB mức nước

Đèn CB hết hóa chất nhấp nháy Không CB hết hóa chất

END

N

N

N

Y

Y

Y


23

Trung tâm điều khiển là đầu não của toàn bộ hệ thống. Tại đây toàn

bộ các thông tin đo lường từ các thiết bị đo, cơ cấu chấp hành, trạng thái

hệ thống được kiểm soát chặt chẽ, xử lý, tính toán và ra các lệnh điều khiển

kịp thời, trực tiếp tới từng đối tượng điều khiển.

Trạm điều khiển tự động được xây dựng trên cơ sở bộ khả trình

SIMATIC PLC S7-300 của hãng SIEMENS cho phép đáp ứng các yêu cầu

lựa chọn công nghệ đã nêu trên đồng thời giá thành phải chăng và có khả

năng mở rộng, nâng cấp thành hệ điều khiển dự phòng một cách dễ dàng.

- Trạm máy tính

Do yêu cầu làm việc liên tục 24/24 , 7/7 nên Trạm máy tính được

xây dựng trên cơ sở các PC công nghiệp có độ bền, tin cậy cao. Trạm máy

tính bao gồm 01 IPC SIMATIC WinCC Server, 01 máy IPC SIMATIC

WinCC Client, Switch Module và Router.

- Bàn điều khiển bằng tay

Bàn điều khiển giúp vận hành hệ thống trong chế độ bằng tay. Bàn

điều khiển được thiết kế gồm các nút ấn, đèn hiệu và còi báo động.

- Khối các thiết bị đo, cảm biến, transmitter

Các đầu đo là loại đặc chủng dùng trong xử lý nước thải với mức độ

bảo vệ cao (đa phần IP65, IP67 hoặc IP68)

- Cơ cấu chấp hành (động cơ, van điện)

Các động cơ, van điện từ đã có sẵn trong hệ thống.


24

4.2. Mô hình hệ thống SCADA

Hình 10: Mô hình hệ thống SCADA

Việc điều khiển xử lý nước thải được tập trung vào một Trung tâm

điều khiển từ đây có thể theo dõi giám sát, điều khiển toàn bộ dây chuyền.

Trung tâm điều khiển có thể đặt ngay bên cạnh công trình cần điều khiển

hoặc ở vị trí cách xa công trình. Người vận hành tại Trung tâm phải làm

các nhiêm vụ sau:

- Theo dõi, kiểm tra các thông số về mặt chất lượng và số lượng của

quá trình công nghệ

- Theo dõi các tín hiệu về trạng thái, chế độ làm việc của thiết bị, về

cảnh báo, báo động

- Thông qua các chỉ số theo dõi để lựa chọn chế độ làm việc tối ưu

cho dây chuyền công nghệ.

Người vận hành điều khiển hệ thống thông qua IPC hoặc Bàn điều

khiển. Trạm điều khiển tự động PLC đặt trong phòng điều khiển cách hệ

MÁY TÍNH PLC

BẢNG ĐIỀU

KHIỂN

CƠ CẤU

CHẤP

HÀNH

CẢM BIẾN


25

thống máy tính và bàn điều khiển một khoảng cách ngắn và không cần phải

theo dõi thường xuyên trong quá trình vận hành. Toàn bộ các số liệu quá

trình và trạng thái hệ thống cũng như các cảnh báo, báo động sẽ được thể

hiện trên máy tính và các đèn báo, trên bàn điều khiển.

Tín hiệu từ tất cả các nút điều khiển tay đều đi qua PLC, trừ nút dừng

khẩn cấp STOP. Trên bàn điều khiển có nút chuyển đổi giữa hai chế độ:

điều khiển tự động (Auto) và điều khiển tay (Manual). Chế độ điều khiển

do người vận hành bằng tay quyết định. Khi người vận hành chuyển khoá

sang Manual thì PLC sẽ không thực hiện các chức năng điều khiển tự động

của các khâu sau: pH, DO, Flow và người vận hành hoàn toàn chủ động

trong điều khiển tay. Cũng có thể thiết kế chi tiết hơn nữa bằng cách thêm

03 khoá phụ cho ba khâu điều khiển pH, DO, Flow, nếu đã chuyển sang

Manual nhưng khoá phụ nào vẫn mở thì vẫn bị sự chi phối của điều khiển

tự động (trong trường hợp này Manual chỉ là chế độ bán tự động). Khi chế

độ điều khiển là Manual tất cả các nút điều khiển ON/OFF trên giao diện

người máy (HMI) trên IPC đều bị vô hiệu hoá. Tuy nhiên PLC vẫn đưa dữ

liệu về IPC và thực hiện cảnh báo/báo động và cho phép đặt cấu hình. Khi

vận hành hệ thống trong chế độ bằng tay có thể lựa chọn một số hoặc tất

cả các công đoạn trong hệ thống sẽ điều khiển bằng tay (thông qua bàn điều

khiển bằng tay hoặc kích hoạt chuột trên máy tính) trong khi các công đoạn

còn lại vẫn chạy trong chếđộ tự động. Đối với các công đoạn vận hành

bằng tay, người vận hành sẽtự quyết định việc điều khiển các thiết bị trong

công đoạn đó trong khi PLC mặc dù không tham gia trực tiếp vào quá trình

điều khiển nhưng vẫn giám sát các hoạt này và do vậy vẫn đảm bảo các

chức năng hiển thị các giá trịđo, cảnh báo, báo động sự cố cho người vận

hành.

Trái lại, nếu người vận hành vặn khoá trên bàn điều khiển sang chế

độ Auto thì các nút điều khiển ON/OFF các động cơ, điều khiển lượng hoá

chất, lưu lượng nước trên bàn điều khiển tay đều bị vô hiệu hoá trừ nút

STOP và nút giải trừ sự cố. Khi chuyển chế độ thì đèn trên bàn điều khiển

và trên HMI đều đồng bộ thay đổi theo. Khi vận hành trong chế độ tự động,

hệ thống sẽ tự động cập nhật số liệu từ các đầu đo, nhận biết trạng thái làm

việc của các thiết bị, máy móc trong hệ thống và xử lý, tự động điều khiển

các thiết bị theo chu trình công nghệ định trước. Chu trình này có thể dễ

dàng thay đổi các tham số làm việc, có thể can thiệp, chuyển đổi sang chế


26

độ vận hành bằng tay dễ dàng cũng như sau đó có thể đưa trở lại về chế độ

tự động để hệ thống tiếp tục điều khiển chu trình công nghệ. Việc điều

khiển các thiết bị có thể đơn giản thông qua chuột máy tính.

Tín hiệu từ tất cả các sensor (đầu đo) và điều khiển cơ cấu chấp hành

(bơm, van điện, máy sục, ...) đặt tại các khu vực trong dây chuyền được

đưa tập trung về một trung tâm giám sát và điều hành. Tại đây mọi diễn

biến hoạt động của từng đối tượng được theo dõi và kiểm soát chặt chẽ

thông qua bàn điều khiển và trợ giúp của máy tính.

Các thông số về lưu lượng nước thải, khống chế mực nước trong các

bể, chất lượng nước thải như pH, nhiệt độ, ô xy hòa tan (DO) và tình trạng

hoạt động của các thiết bị được cập nhật về phòng điều khiển trung tâm và

hiển thị lên màn hình máy tính. Từ đây, người vận hành hệ thống có thể

nhận biết một số thông số quan trọng về tính chất của nước thải trong từng

hệ thống xử lý, hoạt động của các thiết bị và có thểđiều khiển chúng theo

mong muốn.

Các thông số hoạt động của hệ thống được ghi lưu lại trong đĩa cứng.

Báo cáo hàng ngày qua các bảng biểu được in ra máy in gắn với máy tính

nhờ một chức năng trong phần mềm SCADA đã cài đặt.

Một số quá trình điều khiển tự động đặc biệt trong dây chuyền công

nghệ như điều chỉnh pH, lưu lượng nước được thực hiện thông qua các

khối phần mềm chuyên dụng sử dụng các thuật toán điều khiển kinh điển

(PI, PID) và có thể kết hợp với phương pháp điều khiển hiện đại khác như

điều khiển mờ, mạng nơron…

4.3. Các thiết bị trong hệ thống SCADA

a. Thiết bị trong trung tâm điều khiển, trạm máy tính

Bảng 3: SIMATIC CPU 315-DP

Tên Đặc điểm

Bộ nhớ chương trình 66K

Thời gian xử lý 1K lệnh 0.3ms

Số module mở rộng max 32

Bit nhớ 2048


27

Giao diện truyền thông PROFIBUS DP master/slave, MPI

Bộ thời gian/Bộđếm 128 Timers / 64 Counters

Nguồn cung cấp 24 VDC

Bảng 4 SIMATIC SM 321- 16DI

Tên Đặc điểm

Số lượng đầu vào 16 đầu vào

Điện áp nguồn cấp 24V DC (min 20,4 max 28,8V DC)

Điện áp đầu vào 24V DC Từ 13 đến 30V DC là mức “1” Từ –

30 đến +5V DC là mức “0”

Dòng vào 9 mA

Đầu vào Cách li quang

Trễ tín hiệu vào 1,2 đến 4,8ms

Chiều dài cáp nối Cáp không chống nhiễu 600m Cáp chống

nhiễu là 1000m

Bảng 5: SIMATIC SM 331-8AI

Tên Đặc điểm


Điện áp nguồn cấp 24V DC

Báo lỗi Thông qua đèn đỏ báo lỗi trên modul

Điện áp cho phép đối với

đầu vào điện áp

20V

Dòng điện cho phép đối

với đầu vào dòng điện

0÷40mA

Độ phân giải Đơn cực: 9/12/14bit Lưỡng cực:

9+S/12+S/14+S

Chiều dài cáp nối cho phép Cáp chống nhiễu 200 m

Bảng 6: SIMATIC SM 322- 16D0

Tên Đặc điểm

Số lượng đầu ra 16 đầu ra

Điện áp nguồn cấp 24V DC (min 20,4 max 28,8V DC)


28

Dòng ra 5 mA

Đầu ra Cách li quang

Tần suất đầu ra Max 100Hz


nhiễu là 1000m

Bảng 7: SIMATIC SM332-4AO

Tên Đặc điểm


Điện áp nguồn cấp 24V DC

Điện áp đầu vào 24V DC Mức logic “1” ứng với : 13 ÷ 30V

Mức logic “0” ứng với : -30 ÷ 5V

Dòng điện đầu vào ứng

với mức logic “1” 7 mA

Đầu vào Cách li quang

Trễ tín hiệu vào 1,2 đến 4,8ms

Số lượng đầu ra 8 đầu ra

Dòng điện đầu ra Mức logic “1” : 0.5A tại 600 Mức logic “0”

: 0.5 mA

Dòng điện tổng của các

đầu ra 4A

Tổn hao công suất 4.5W


nhiễu là 1000m

Bảng 8: Cấu hình IPC SIMATIC PC

TT Tên

1 CPU Bộ xử lí intel

2 RAM 1 Gbyte

3 Card mạng được tích hợp PROFIBUS-DP/MPI, và Ethernet

4 Hard disk 320 Gbyte

5 Keyboard, mouse, 2 cổng UBS, CD-ROM


29

b. Thiết bị đo lường (cảm biến + transmitter)

Đo độ pH

Transmitter CPM 223-PR0305: Cho phép nối với các loại đầu đo

CPF81/82. Hiện thị tại chỗ với màn hình LCD với 6 loại ngôn ngữ khác

nhau. Hiển thị các giá trị đo nhiệt độ, độ pH cùng một thời điểm. Ngoài ra

còn cho phép báo động, cảnh báo và điều khiển các thiết bị ngoại vi .

Bảng 9: Các thông số kỹ thuật Transmitter CPM 223-PR0305

Tên Đặc điểm

Số lượng kênh đo 2 (đo pH và nhiệt độ)

Màn hình hiển thị LCD

Tín hiệu ra kênh

pH và T0

0.4 ÷ 20mA

Dòng báo lỗi 2,4 ÷ 22mA

Độ phân dải lớn

nhất

700 digits/mA

Dải đo pH pH -2 ÷ 16

Độ dài cáp đến

sensor pH

Max.50m

Dải đo nhiệt độ -5 ÷ +700C

Số lượng đầu ra

kiểu Relay

Max .4 (Dòng max.2A với tải cosϕ=1, tải kháng

cosϕ=0,4 max.500V)

Khối lượng 0,7 Kg

Kích thước 96×96×145mm

Nhiệt độ làm việc -10 ÷ +550C

Nguồn cấp 220VAC

Cấp bảo vệ IP65

Đầu đo CPF81: Loại đầu đo này có hai loại là tích hợp sensor đo

nhiệt độ và không tích hợp sensor nhiệt độ được thiết kế để đo trong môi

trường nước thải công nghiệp.


30

Bảng 10: Các thông số kỹ thuật đầu đo CPF81

Tên Đặc điểm

Dải đo pH 0 ÷ 14 pH

Độ phân dải 0,01 pH

Dải đo nhiệt độ 0 ÷ 1100C

Độ phân dải 0,10C

Cáp nối 7 m (Max.200m)

Sensor nhiệt độ NTC

Nhiệt độ môi

trường -10 ÷ +550C

Áp suất 10 bar/800C ; 3 bar/+1100C


Nguồn cấp Theo đường transmitter

Đo nồng độ oxi

Transmitter COM 223/253: Cho phép nối với các loại đầu đo

COS31/41/71. Hiện thị tại chỗ với màn hình LCD trên hai dòng text với 6

loại ngôn ngữ khác nhau. Hiển thị các giá trị đo nhiệt độ, độ pH cùng một

thời điểm. Ngoài ra còn cho phép báo động, cảnh báo và điều khiển các

thiết bị ngoại vi .

Bảng 11: Các thông số kỹ thuật Transmitter COM 223/253

Tên Đặc điểm

Số lượng kênh đo 2 (đo DO và nhiệt độ)

Màn hình hiện thị LCD

Tín hiệu ra kênh

DO và T0 0.4 ÷ 20mA

Dòng báo lỗi 2,4 ÷ 22mA

Độ phân dải lớn

nhất 700 digits/mA

Dải đo DO 0 ÷ 20mg/L

Độ dài cáp đến

đầu đo Max.100m

Dải đo nhiệt độ -10 ÷ +600C

Số lượng đầu ra

kiểu rơle

Max .4 (Dòng max.2A với tải cosϕ=1, tải kháng

cosϕ=0,4 max.500V)


31

Khối lượng 0,7 Kg

Kích thước 96×96×145mm

Nhiệt độ làm việc -10 ÷ +550C

Nguồn cấp 220VAC


Đầu đo COS41: Loại đầu đo này có hai loại là tích hợp sensor đo

nhiệt độ và không tích hợp sensor nhiệt độđược thiết kế để đo trong môi

trường nước thải công nghiệp.

Bảng 12: Các thông số kỹ thuật đầu đo COS41

Tên Đặc điểm

Dải đo DO 0 ÷ 20mg/L

Độ phân giải 0,01 mg/L

Dải đo nhiệt độ 0 ÷ 500C

Cáp nối 7 m (Max.50m)

Sensor nhiệt độ NTC

Nhiệt độ môi

trường -5 ÷ +500C

Áp suất Max.10 bar


Nguồn cấp Theo đường transmitter

Bảng 13: Thiết bị đo lưu lượng nước SmartScan50

Tên Đặc điểm

Hãng SX SolidAT

Khoảng đo sâu 0.4 – 12 m

Độ chính xác 0.2%

Độ phân giải 1mm

Hiển thị LCD


Tín hiệu ra 0.4 – 20 mA

Đầu đo Transducer

Nhiệt độ -40 – 90 độ C

c. Thiết bị chấp hành


32

Bảng 14 Thông số biến tần Commander SE của hãng Control Techniques

Tên thông số Giá trị

Nguồn cấp 3 pha 220-240V ± 10%, 48-62Hz

Hệ số cosφ > 0.97

Công suất động cơ - kW 5.5

Tần số ra 0 - 1000Hz

Dòng quá tải 150% trong

vòng 60s - A 37.5

Tên thông số Giá trị

Nguồn cấp 3 pha 220-240V ± 10%, 48-62Hz

Hệ số cosφ > 0.97

Công suất động cơ - kW 15

Tần số ra 0 - 1000Hz

Dòng quá tải 150% trong

vòng 60s - A 45.75

4.4. Thiết kế phần mềm SCADA

Chương trình giám sát, điều khiển được phát triển trên nền SIMATIC

WinCC V7.0 của hãng SIEMENS. SIMATIC WinCC (Windows Control

Center) là phần mềm giao diện người-máy (HMI Human Machine Interface)

dựa trên máy tính PC và được chạy trên nền Windows. WinCC được thiết kế

cho phép theo dõi trực quan về quá trình hoạt động và xử lí của hệ thống tự

động cũng như hỗ trợ mạnh về xử lí giao diện. WinCC có đặc điểm chính sau:

Xử lí tin cậy và đảm bảo tính toàn vẹn dữ liệu thông qua chức năng dự

phòng (redundancy) mở rộng (Add-On) của các hãng thứ ba.

- Chức năng mở rộng nhờ có tích hợp thành phần ActiveX

- Hệ thống giao tiếp mở thông qua OPC (OLE cho điều khiển quá trình)

- Dễ dàng cấu hình thông qua phần mềm SIMATIC STEP7.

- Khả năng cấu hình nối với nhiều máy tính theo mô hình Client-Server.


33

- Dễ dàng phát triển nhờ các công cụ, thư viện tuỳ chọn (options) và các thành

phần

4.4.1. Màn hình điều khiển hệ thống

4.4.2. Phần lập trình cho các quá trình trong hệ thống


34


35


36


37


38


39


40


41


42


43


44


45


46


47


48

C. KẾT LUẬN

Qua việc tìm hiểu và thực hiện đề tài “Thiết kế hệ thống đo lường điều

khiển trong xử lí nước thải công nghiệp”. Chúng em đã có được sự hiểu biết

nhất định về quy trình công nghệ xử lí nước thải công nghiệp cũng như cách

thiết kế ứng dụng SCADA vào quy trình xử lý nước thải.

Một lần nữa chúng em mong được sự góp ý và nhận xét của thầy cô

giáo và các bạn để nhóm em có thể hoàn thiện đồ án cũng như kiến thức của

mình hơn nữa để có thể ứng dụng vào thực tiễn cuộc sống.

Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Bùi Đăng Thảnh đã luôn

tạo điều kiện giúp đỡ chúng em trong qúa trình làm đồ án !!!

………………………………………………………………………..

Documents

Thiet Ke He Thong Do Luong Va Dieu Khien Trong Xu Li Nuoc Thai Cong Nghiep