1. Trang chủ
  2. » Giáo Dục - Đào Tạo

(Đồ án tốt nghiệp) thi công mô hình xử lý nước thải công nghiệp

69 7 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Thi Công Mô Hình Xử Lý Nước Thải Công Nghiệp
Tác giả Trương Thành Nam, Trần Văn Phúc
Người hướng dẫn TS. Quách Thanh Hải
Trường học Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM
Chuyên ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử - Truyền Thông
Thể loại đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản 2016
Thành phố Tp. Hồ Chí Minh
Định dạng
Số trang 69
Dung lượng 2,75 MB

Cấu trúc

  • Chương 1. DẪN NHẬP (12)
    • 1.1. Đặt vấn đề (12)
    • 1.2. Lý do chọn đề tài (12)
    • 1.3. Nội dung nghiên cứu (13)
    • 1.4. Giới hạn đề tài (13)
    • 1.5. Bố cục đề tài (13)
  • Chương 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ (14)
    • 2.1. Khái niệm trong quy trình xử lý nước thải (14)
    • 2.2. Nước thải công nghiệp (15)
      • 2.2.1. Nước thải công nghiệp là gì? (15)
      • 2.2.2. Dấu hiệu của nguồn nước bị nhiễm bẩn (15)
      • 2.2.3. Xác định mức độ xử lý nước thải [1] (15)
    • 2.3 Các phương pháp xử lý nước thải sử dụng trong đề tài [1] (17)
      • 2.3.1. Xử lý nước thải bằng phương pháp trung hòa (17)
      • 2.3.2. Xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ tạo bông (17)
      • 2.3.3. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học (19)
  • Chương 3. CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG (24)
    • 3.1. Bộ điều khiển lập trình s7-1200 (24)
      • 3.1.1. Phân loại (25)
      • 3.1.2. Cấu trúc bên trong (26)
      • 3.1.4. Bộ nhớ (28)
      • 3.1.5. Kết nối dây (29)
      • 3.1.6. Phần mềm lập trình (30)
      • 3.1.7. Ngôn ngữ lập trình (0)
      • 3.1.8. Một số lệnh dùng trong chương trình (32)
    • 3.2. Cảm biến đo chỉ số pH (46)
      • 3.2.1. Định nghĩa pH (46)
      • 3.2.2. Phương pháp đo pH (46)
    • 3.3. Cảm biến mức (47)
    • 3.4. Bộ điều khiển số PID500 (48)
      • 3.4.1 Đặc tính kỹ thuật (48)
      • 3.4.2 Cách cài đặt (50)
  • Chương 4: XÂY DỰNG MÔ HÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI (52)
    • 4.1. Sơ đồ khối (52)
    • 4.2. Yêu cầu khi thiết kế mô hình (53)
    • 4.3. Quy trình xử lý nước thải (53)
    • 4.4. Các bước thực hiện (54)
      • 4.3.1. Thiết kế phần cứng (54)
      • 4.3.2. Thiết kế phần mềm cho PLC (0)
      • 4.3.3. Thiết kế hệ thống giám sát và thu thập dữ liệu – SCADA (61)
  • Chương 5: VẬN HÀNH VÀ ĐÁNH GIÁ (63)
    • 5.1. Vận hành hệ thống ở chế độ tự động (63)
      • 5.1.1. Trình tự vận hành (63)
      • 5.1.2. Đánh giá khả năng vận hành (64)
    • 5.2. Vận hành hệ thống thông qua màn hình máy tính (64)
      • 5.2.1. Trình tự vận hành (64)
      • 5.2.2. Đánh giá khả năng vận hành (65)
    • 5.3. Vận hành hệ thống ở chế độ bằng tay trên bảng điều khiển (65)
      • 5.3.1. Trình tự vận hành (65)
      • 5.3.2. Đánh giá khả năng vận hành (65)
  • Chương 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN (66)
    • 6.1. Kết luận (66)
    • 6.2. Hướng phát triển (66)
  • TÀI LIỆU THAM KHẢO (68)

Nội dung

DẪN NHẬP

Đặt vấn đề

Sự gia tăng dân số và quá trình đô thị hóa, công nghiệp hóa nhanh chóng đã gây áp lực lớn lên môi trường sống tại Việt Nam Điều này dẫn đến tình trạng thiếu hụt và ô nhiễm nguồn nước sinh hoạt ngày càng nghiêm trọng.

Tình trạng ô nhiễm nước đang gia tăng tỷ lệ tử vong do các bệnh như viêm màng kết, tiêu chảy và ung thư, đặc biệt là ở trẻ em tại các khu vực bị ô nhiễm Chính phủ đã đầu tư vào các dự án nước sạch và công trình xử lý nước thải, nhưng cần áp dụng quy định nghiêm ngặt hơn để kiểm soát ô nhiễm Các doanh nghiệp, từ nhỏ đến lớn, phải tuân thủ tiêu chuẩn tối thiểu về nước thải Tuy nhiên, việc xử lý nước thải gặp nhiều khó khăn như chi phí đầu tư và vận hành cao, cùng với việc thiếu nhân sự được đào tạo chuẩn mực Để nâng cao chất lượng đào tạo cho kỹ sư ngành công nghệ kỹ thuật điện-điện, việc xây dựng mô hình xử lý nước thải phục vụ giảng dạy là cần thiết, không chỉ cho giáo dục mà còn cho nghiên cứu khoa học nhằm đề xuất các giải pháp xử lý hiệu quả và kinh tế hơn.

Lý do chọn đề tài

Bảo vệ tài nguyên môi trường sống là trách nhiệm của mỗi cá nhân, không chỉ của các tổ chức hay cơ quan Đề tài này tập trung vào việc bảo vệ nguồn nước sạch bằng cách giảm thiểu ô nhiễm từ nước thải của các nhà máy sản xuất Việc thiết kế và thi công mô hình giúp hệ thống hóa kiến thức đã học và áp dụng vào thực tiễn Quá trình thực hiện không chỉ mang lại trải nghiệm hữu ích mà còn là sự chuẩn bị cho công việc tương lai.

Nội dung nghiên cứu

 Các phương pháp xử lý nước thải hiện có.

 Các mô hình xử lý nước thải ứng dụng công nghệ mới.

 Tìm hiểu bộ điều khiển lập trình S7-1200, các loại cảm biến đo mức chất lỏng, đo pH …

 Cách giao tiếp giữa các thiết bị điện và PLC.

 Xây dựng mô hình hệ thống xử lý nước thải, lập trình và lắp đặt hệ thống PLC.

 Vận hành và đánh giá hệ thống.

 Đề xuất các giải pháp phù hợp.

Giới hạn đề tài

Với giới hạn về thời gian và kiến thức chuyên môn, đề tài chỉ tập trung vào việc xử lý nước thải có pH từ 6,5 đến 7,5 (trung tính) Ngoài việc đạt tiêu chuẩn về pH, chúng ta cũng cần chú ý đến các chỉ số BOD, COD và nồng độ kim loại nặng trong nước Đề tài không bao gồm giai đoạn lọc nước ở đầu ra và xử lý tách bùn thải.

Bố cục đề tài

CHƯƠNG 1: Trình bày dẫn nhập về vấn đề nghiên cứu.

CHƯƠNG 2: Trình bày các phương pháp xử lý nước thải hiện nay Trong chương này sẽ tập trung tìm hiểu về các nguyên lý các phương pháp xử lý nước thải và ưu nhược điểm của chúng Đây chính là cơ sở để đề xuất mô hình xử lý nước thải trong chương 4.

CHƯƠNG 3: Các thiết bị cơ sở trong hệ thống xử lý nước thải Nội dung chương này tập trung vào việc trình bày nguyên lý hoạt động, cách kết nối và lập trình của các thiết bị điện trong mô hình hệ thống xử lý nước thải sẽ xây dựng tại chương 4 Các thiết bị được đề cập gồm PLC, các cảm biến đo lường, các ngôn ngữ lập trình, các phần mềm sử dụng …

CHƯƠNG 4: Xây dựng mô hình xử lý nước thải.

CHƯƠNG 5: Vận hành và đánh giá mô hình đã đề xuất.

CHƯƠNG 6: Kết luận và hướng phát triển.

CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ

Khái niệm trong quy trình xử lý nước thải

Vi sinh vật hiếu khí là những sinh vật tồn tại và phát triển trong môi trường có không khí Chúng không thể sống sót hoặc phát triển hiệu quả trong điều kiện thiếu không khí, tức là trong môi trường yếm khí hoặc kị khí.

Vi sinh vật kị khí là những loài sinh vật tồn tại và phát triển trong môi trường không có không khí Chúng không thể sống sót hoặc phát triển hiệu quả trong điều kiện có không khí.

Chỉ số DO (Oxy hòa tan) là lượng oxy cần thiết cho sự hô hấp của các sinh vật nước như cá, lưỡng cư, và côn trùng, thường được tạo ra từ khí quyển hoặc quá trình quang hợp của tảo Nồng độ oxy tự do trong nước dao động từ 8 - 10 ppm và phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nhiệt độ, sự phân hủy hóa chất, và hoạt động quang hợp Khi nồng độ DO giảm, sinh vật nước sẽ giảm hoạt động hoặc có thể chết, do đó, DO là chỉ số quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm của các thủy vực.

Chỉ số BOD (Biochemical Oxygen Demand) là lượng oxy cần thiết để vi sinh vật oxy hóa các chất hữu cơ trong nước BOD không chỉ là một chỉ số mà còn là một quy trình quan trọng để đánh giá tốc độ tiêu thụ oxy của sinh vật trong môi trường nước Chỉ số này được áp dụng rộng rãi trong quản lý chất lượng nước, khảo sát sinh thái và nghiên cứu khoa học môi trường.

Chỉ số COD (Nhu cầu oxy hóa học) đại diện cho lượng oxy cần thiết để oxy hóa toàn bộ các hợp chất hóa học trong nước, bao gồm cả chất vô cơ và hữu cơ Trong khi đó, chỉ số BOD (Nhu cầu oxy sinh học) chỉ phản ánh lượng oxy cần thiết để oxy hóa một phần các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy bởi vi sinh vật.

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3

Nước thải công nghiệp

2.2.1 Nước thải công nghiệp là gì?

Nước thải công nghiệp là sản phẩm phát sinh từ quá trình sản xuất, có đặc điểm ô nhiễm và nồng độ khác nhau tùy thuộc vào loại hình công nghiệp và công nghệ được sử dụng.

Trong ngành công nghiệp, nước đóng vai trò quan trọng như nguyên liệu thô và phương tiện sản xuất, đồng thời phục vụ cho việc truyền nhiệt Nguồn nước cho sản xuất có thể được cung cấp từ hệ thống cấp nước sinh hoạt chung hoặc trực tiếp từ nguồn nước ngầm và nước mặt, nếu doanh nghiệp có hệ thống xử lý riêng Nhu cầu về nước và lưu lượng nước thải trong sản xuất phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó lưu lượng nước thải chủ yếu được xác định bởi đặc tính của sản phẩm được sản xuất.

2.2.2 Dấu hiệu của nguồn nước bị nhiễm bẩn

Nguồn nước bị nhiễm bẩn sẽ dẫn đến tình trạng mất cân bằng sinh thái và có thể đƣợc nhận biết bằng các dấu hiệu sau:

• Xuất hiện chất nổi lên trên bề mặt và cặn lắng ở đáy.

• Thay đổi tính chất vật lý (Màu sắc, mùi vị…).

• Thay đổi thành phần hóa học (số lƣợng CHC, phản ứng, chất khoáng và chất độc).

• Lƣợng oxy hòa tan giảm giảm xuống.

• Thay đổi hình dạng và số lƣợng vi trùng gây bệnh.

Tuy nhiên, để đánh giá sự nhiễm bẩn của nguồn nước cần phải phân tích đo đếm cụ thể bằng các máy đo, các dụng cụ chính xác.

2.2.3 Xác định mức độ xử lý nước thải [1]

Khi loại bỏ các chất ô nhiễm trong nước thải, mục tiêu không phải là làm cho chúng bằng không, mà là đạt đến mức độ cho phép xả vào nguồn nước Đánh giá chất lượng công trình xử lý nước thải dựa vào hai yếu tố chính: hiệu quả xử lý và niên hạn sử dụng của công trình Để xác định mức độ xử lý, thường áp dụng hai phương pháp chính: theo chỉ số SS (suspended solids) và theo chỉ số BOD (biochemical oxygen demand).

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 4

Là phương pháp xác định hàm lượng các chất lơ lửng là các hạt nhỏ (hữu cơ hoặc vô cơ) có trong nước thải Công thức xác định:

 C2: Hàm lượng chất lơ lửng cho phép trong nước thải xả vào nguồn.

 p: Hàm lượng chất lơ lửng tăng cho phép trong nước nguồn sau xáo trộn (g/m 3 ).

 C ng : Hàm lượng chất lơ lửng trong nước nguồn (g/m 3 ).

 γ: Hệ số phụ thuộc đặc tính thủy lực.

 E 0 : Mức độ cần thiết để xử lý nước thải. b) Xác định mức độ xử lý theo BOD :

Là phương pháp xác định lượng oxy cần thiết để phân hủy hoàn toàn chất hữu cơ.

 k 1 , k 1 ‟: Hằng số tốc độ tiêu thụ oxy của nước thải và nước nguồn

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 5 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - THI CÔNG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI -

2016 Bảng 2.2: Bảng xác định k1‟ Đặc tính nguồn nước

Nguồn nước không có dòng chảy hoặc chảy chậm

Nguồn nước có tốc độ dòng chảy < 0,5m/s

Nguồn nước với dòng chảy mạnh

Nguồn nước nhỏ với dòng chảy mạnh

 L th : BOD tới hạn của hỗn hợp nước thải nguồn.

 E 0 : Mức độ cần thiết để xử lý nước thải.

Các phương pháp xử lý nước thải sử dụng trong đề tài [1]

2.3.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp trung hòa

Nước thải từ nhiều ngành công nghiệp thường chứa axit hoặc kiềm, và quá trình trung hòa là cần thiết để loại bỏ một số ion kim loại nặng khỏi nước thải Để đảm bảo nước thải được xử lý hiệu quả bằng phương pháp sinh học, cần điều chỉnh pH về mức 6.5 - 7.5 Do đó, việc trung hòa thường được thực hiện trước khi tiến hành xử lý sinh học.

Để trung hòa nước thải, người ta sử dụng các dung dịch axit, muối axit, dung dịch kiềm hoặc oxit kiềm nhằm kiểm soát độ pH trong khoảng 6.5-7.5.

Trong công nghiệp, một số hóa chất dùng để trung hòa là CaCO3, CaO, Ca(OH)2,

MgO, Mg(OH)2, (Ca(OH)2)0.6(Mg(OH)2)0.4, NaOH, Na2CO3, H2SO4, HCl, HNO3 là những hợp chất quan trọng trong việc xử lý nước thải Ngoài ra, việc tận dụng nước thải có tính axit để trung hòa nước thải có tính kiềm hoặc ngược lại cũng là một phương pháp hiệu quả trong quản lý chất thải.

2.3.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ tạo bông

Trong nước thải, các hạt cặn lơ lửng mang điện tích âm hoặc dương có kích thước từ vài phần triệu milimet đến vài milimet, tùy thuộc vào tính chất của ngành sản xuất Các biện pháp như lắng và lọc chỉ hiệu quả với hạt cặn lớn, trong khi hạt cặn nhỏ khó loại bỏ bằng lắng tĩnh do mất nhiều thời gian và hiệu quả thấp Do đó, việc bổ sung tác chất để phá vỡ thế cân bằng điện động và kết nối các hạt cặn lại với nhau là cần thiết để nâng cao hiệu quả xử lý nước thải.

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 6 nhau để tạo thành tổ hợp các bông cặn to hơn và đƣợc giữ lại dễ dàng ở các công trình lắng, lọc phía sau gọi là quá trình keo tụ - tạo bông.

Mục đích thực hiện phương pháp:

• Loại bỏ các hạt lơ lửng có kích thước nhỏ khó lắng ra khỏi nước làm tăng hiệu suất lắng của bể.

• Cải thiện độ đục, độ màu trong nước gây ra bởi các hạt lơ lửng.

Việc sử dụng chất trợ lắng trong xử lý nước thải giúp giảm nồng độ COD và BOD, hỗ trợ hiệu quả cho quá trình xử lý sinh học Chất trợ lắng đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện hiệu suất lắng đọng, từ đó nâng cao chất lượng nước thải trước khi thải ra môi trường.

Việc hạn chế điều chỉnh pH của nguồn nước bằng các loại phèn hiện tại giúp tiết kiệm hóa chất và giảm thiểu chi phí cho các thiết bị đi kèm như bơm định lượng.

• Liều lƣợng sử dụng thấp.

• Bông cặn to dễ lắng, giảm thể tích bùn.

• Dễ bảo quản, không bị chảy nước hay vón cục sau khi xé bao.

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ - tạo bông:

• pH ảnh hưởng rất lớn đến khả năng tạo bông của quá trình.

Lượng hóa chất keo tụ cần được điều chỉnh một cách hợp lý; nếu cho quá ít, hiệu quả keo tụ sẽ kém, trong khi nếu sử dụng quá nhiều, bông cặn có thể trở lại trạng thái ban đầu, dẫn đến hiện tượng tái bền hạt keo.

• Nhiệt độ càng cao thì tốc độ phản ứng diễn ra càng nhanh, hiệu quả keo tụ càng cao.

• Thời gian khuấy trộn và thời gian phản ứng đóng vai trò quan trọng trong quá trình keo tụ.

Vận tốc khuấy trộn đóng vai trò quan trọng trong quá trình keo tụ và tạo bông Nếu khuấy quá nhanh, bông cặn sẽ bị vỡ, trong khi khuấy quá chậm sẽ kéo dài thời gian phản ứng và làm lắng cặn Do đó, nên khuấy nhanh với tốc độ 100 – 150 vòng/phút trong 5 phút đầu, sau đó giảm tốc độ xuống 10 – 15 vòng/phút trong 12 – 15 phút tiếp theo để đạt hiệu quả tối ưu.

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 7 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - THI CÔNG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI - 2016

Các chất đông tụ phổ biến bao gồm muối nhôm, muối sắt hoặc hỗn hợp của chúng Việc lựa chọn chất đông tụ phù thuộc vào nhiều yếu tố như tính chất hóa lý, chi phí, nồng độ tạp chất trong nước, pH và thành phần muối trong nước Một số chất thường được sử dụng là Al2(SO4)3.18H2O và NaAlO2.

NH4Al(SO4)2.12H2O,KAl(SO4)2.12H2O, FeCl3, Fe2(SO4)3.2H2O trong đó Al2(SO4)3 được dùng nhiều hơn vì dễ hòatan trong nước.

2.3.3 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học được coi là phương pháp tự nhiên, thân thiện với môi trường và tiết kiệm chi phí nhất Phương pháp này dựa trên các nguyên lý sinh học để loại bỏ chất ô nhiễm trong nước thải.

• Hoạt động của vi sinh vật để phân huỷ các chất hữu cơ gây ô nhiễm có trong nước thải.

• Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số khoáng chất làm thức ăn để sinh trưởng và phát triển.

Quá trình xử lý nước thải bao gồm việc tách các chất hữu cơ và dinh dưỡng ra khỏi nước, chuyển hóa các chất hữu cơ gây ô nhiễm thành các chất vô cơ và khí đơn giản thông qua quá trình khoáng hóa.

Các quá trình sinh học trong nước thải diễn ra khác nhau tùy thuộc sử dụng vi sinh vật hiếu khí hay kị khí.

Quá trình phân hủy hiếu khí gồm 3 giai đoạn:

 Oxi hóa các chất hữu cơ :

 Tổng hợp tế bào mới

Quá trình phân hủy kị khí gồm 4 giai đoạn

Trong môi trường thiếu oxy, vi sinh vật có khả năng phân hủy các chất hữu cơ, tạo ra các sản phẩm cuối cùng như CH4 và CO2 Quá trình chuyển hóa này chủ yếu diễn ra thông qua nguyên lý lên men, bao gồm nhiều bước khác nhau do vi khuẩn kị khí thực hiện.

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 8

Trong giai đoạn đầu tiên, quá trình thủy phân diễn ra, biến đổi các chất hữu cơ phức tạp và chất béo thành những hợp chất hữu cơ đơn giản hơn như monosacarit, amino axit và muối Những sản phẩm này cung cấp nguồn dinh dưỡng và năng lượng thiết yếu cho sự hoạt động của vi khuẩn.

Trong giai đoạn 2, các nhóm vi khuẩn kị khí thực hiện quá trình lên men axit, chuyển hóa các chất hữu cơ đơn giản thành các loại axit hữu cơ như axit axetic, glixerin và axetat.

CH3CH2COOH + 2H2OCH3COOH + CO2 + 3H2

CH3CH2 CH2COOH + 2H2O 2CH3COOH + 2H2

CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG

Bộ điều khiển lập trình s7-1200

S7-1200 là một thiết bị điều khiển lập trình (PLC) lý tưởng cho tự động hóa, mang lại giải pháp điều khiển linh hoạt cho các thiết bị Với thiết kế nhỏ gọn và cấu hình dễ dàng, S7-1200 phù hợp cho nhiều ứng dụng công nghiệp đa dạng.

Năm 2009, Siemens ra mắt dòng sản phẩm S7-1200 dùng để thay thế dần cho S7-

CPU là một vi xử lý tích hợp, bao gồm bộ nguồn cung cấp nội bộ cùng với mạch điện vào và ra Nó được trang bị một số tính năng bảo mật nhằm ngăn chặn xâm nhập đối với cả CPU và các chương trình.

 Mỗi CPU sẽ cung cấp một mã bảo vệ cho phép bạn cấu hình và truy cập vào các chức năng trong CPU

 Có thể ẩn mật mã trong một vài khối đặc biệt.

CPU cung cấp cổng PROFINET cho việc giao tiếp trong mạng PROFINET Module giao tiếp hỗ trợ mạng RS485 và RS232.

Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật của PLC S7-1200 (CPU 12XX ) Đặc điểm

CHƯƠNG 3: CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG 11 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - THI CÔNG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI - 2016 Đếm xung tốc độ cao

Thời gian lưu thời gian thực

Tốc độ thực thi toán số thực

Tốc độ thực thi kiểu boolean

 Điện áp nguồn cung cấp là 220 VAC hoặc 24 VDC.

 Ngõ ra loại Relay hoặc transistor.

Bảng 3.2: Bảng so sánh ngõ ra kiểu Relay và Transistor

Relay Transistor áp khác nhau ( 24 VDC hoặc 220 VAC )

Nhƣợc điểm: thời gian đáp ứng không nhanh

Bộ nguồn: chuyển đổi điện áp AC thành DC cần thiết để cung cấp cho các bộ xử lý mạch điện bên trong và các module giao tiếp.

Bộ nhớ: là nơi lưu trữ chương trình được sử dụng cho các hoạt động điều khiển dưới sự kiểm soát của bộ vi xử lý.

Bộ xử lý trung tâm (CPU) là thành phần chính chứa vi xử lý, có nhiệm vụ biên dịch các tín hiệu và thực hiện các hoạt động điều khiển dựa trên chương trình được lưu trữ trong bộ nhớ Nó cũng truyền tải các quyết định dưới dạng tín hiệu đến các module ngõ ra.

CHƯƠNG 3: CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG 12 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - THI CÔNG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI - 2016

Các I/O đóng vai trò quan trọng trong việc nhận thông tin từ môi trường bên ngoài và truyền tải dữ liệu đến các thiết bị điều khiển Tín hiệu đầu vào có thể được thu thập từ các nút nhấn, cảm biến và các thiết bị cần điều khiển có thể bao gồm van, solenoid, rơle và khởi động từ.

Hình 3.1: Cấu trúc bên trong PLC S7-

1200 3.1.3 Nguyên lý và các chế độ hoạt động của CPU

CPU là bộ phận điều khiển các hoạt động bên trong PLC, đọc và kiểm tra chương trình trong bộ nhớ Sau đó, CPU thực hiện tuần tự từng lệnh, qua đó điều khiển trạng thái ngõ ra và ảnh hưởng đến các thiết bị ngoại vi Tất cả các hoạt động này đều phụ thuộc vào chương trình điều khiển được lưu trữ trong bộ nhớ.

CPU có 3 chế độ hoạt động: STOP, STARTUP, RUN

 Chế độ STOP - CPU không thực thi chương trình, ta có thể tải chương trình vào PLC.

 Chế độ STARTUP - các Obs (nếu có) đƣợc thực thi 1 lần Sự kiện ngắt không đƣợc thực thi trong giai đoạn khởi động của chế độ RUN.

 Chế độ RUN - vòng quét đƣợc thực thi nhiều lần Sự kiện ngắt có thể xảy ra và đƣợc xử lý ở bất thời điểm nào trong chu kỳ.

Không thể tải chương trình vào CPU khi ở chế độ RUN.

CHƯƠNG 3: CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG 13

Hình 3.2: LED chỉ thị trạng thái hoạt động (nguồn: SIEMENS Automation) Ý nghĩa các đèn báo ở mặt trước CPU:

 RUN/STOP: PLC đang ở chế độ RUN (đèn màu xanh), PLC đang ở chế độ STOP (đèn màu cam)

 ERROR (đèn màu đỏ): báo hiệu việc thực thi chương trình xảy ra lỗi.

 MAINT : báo hiệu có thẻ nhớ gắn vào hay không.

Là nơi lưu trữ tạm thời các trạng thái I/O.

Là bộ đệm trạng thái các chức năng trong PLC nhƣ định thời, đếm, thanh ghi.

Mỗi lệnh trong chương trình được lưu trữ tại các vị trí riêng biệt trong bộ nhớ, với mỗi vị trí được đánh số cụ thể Địa chỉ của từng ô nhớ được xác định bởi một bộ đếm địa chỉ bên trong, và bộ vi xử lý sẽ tăng giá trị của bộ đếm này lên một trước khi thực hiện lệnh tiếp theo Khi có địa chỉ mới, nội dung của ô nhớ tương ứng sẽ được hiển thị ra đầu ra, quá trình này được gọi là quá trình đọc.

CPU cung cấp vài tùy chọn cho việc lưu trữ dữ liệu trong khi lập trình:

 Vùng nhớ: inputs (I), outputs (Q), vùng nhớ bit (M), khối dữ liệu (DB), vùng nhớ tạm (L) Chương trình sẽ được lưu trữ trên những vùng nhớ này.

 Khối dữ liệu (DB): có thể gồm DBs trong chương trình người dùng Dữ liệu lưu trữ trên DB không bị xóa khi khối dữ liệu bị đóng.

CHƯƠNG 3: CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG 14 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - THI CÔNG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI - 2016

Vùng nhớ tạm là nơi mà CPU thực hiện các hoạt động khi một khối được gọi Trong quá trình thực thi, bộ nhớ trong sẽ được sử dụng và sau khi hoàn tất, CPU sẽ phân bổ lại bộ nhớ để thực hiện các khối khác.

Mỗi vị trí bộ nhớ khác nhau có một địa chỉ duy nhất Người dùng sử dụng những địa chỉ này để truy cập thông tin trong vùng nhớ.

Phương thức truy cập bộ nhớ:

Truy cập theo bit: Tên miền (+) địa chỉ byte (+) (+) chỉ số bit.

Truy cập theo byte: Tên miền (+) B (+) địa chỉ của byte trong miền.

Truy cập theo từ: Tên miền (+) W (+) địa chỉ byte cao của từ trong miền.

Truy cập theo từ kép: Tên miền (+) D (+) địa chỉ byte cao của từ trong miền.

3.1.5 Kết nối dây Ở đây ta chọn CPU 1212C để trình bày đấu dây tiêu biểu

Hình 3.3: CPU 1212C AC/DC/Relay(nguồn: SIEMENS Automation)

Nguồn cung cấp 24VDC Điện áp có thể thay đổi trong khoảng 20.4V đến 28.8V. Nguồn cung cấp 220VAC Điện áp có thể thay đổi trong khoảng 85V đến 264V.

CHƯƠNG 3: CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG 15

Các ngõ vào đƣợc tác động ở mức điện thế tiêu biểu là 24VDC.

 Các ngõ ra của PLC ở mức „0‟ khi điện áp ≤ 5VDC

 Ngõ vào ở mức „1‟ khi công tắc đóng hay điện áp ≥ 15VDC.

Thời gian đổi trạng thỏi từ „0‟ lờn „1‟ và ngƣợc lại tối thiểu là 0.1às để PLC nhận biết đƣợc.

Phần mềm SIMATIC TIA Portal STEP 7 mang đến một môi trường thân thiện với người dùng, hỗ trợ hiệu chỉnh và cung cấp thư viện cũng như bộ điều khiển logic cần thiết cho các ứng dụng điều khiển Bên cạnh đó, nó còn tích hợp bộ công cụ để tạo và cấu hình thiết bị HMI, giúp tối ưu hóa quy trình tự động hóa.

Hình 3.4:Giao diện chương trình SIMATIC TIA Portal STEP 7 V13

CHƯƠNG 3: CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG 16 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - THI CÔNG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI -

3.1.7.1 Ngôn ngữ lập trình dạng LAD

Hình 3.5: Ngôn ngữ lập trình dạng LAD

Ngôn ngữ LAD cho phép lập trình tương tự như mạch điện trong sơ đồ nối dây Chương trình LAD giúp CPU mô phỏng quá trình di chuyển của dòng điện từ nguồn qua các điều kiện ngõ vào, ảnh hưởng đến ngõ ra.

3.1.7.2.Ngôn ngữ lập trình dạng FDB (Function Block Diagram)

Hình 3.6: Ngôn ngữ lập trình dạng FDB

Phương pháp FDB cho phép xem các lệnh dưới dạng các hộp logic tương tự như sơ đồ cổng logic, không sử dụng tiếp điểm và cuộn dây Chương trình được tạo ra bằng cách kết nối các hộp, trong đó ngõ ra lệnh này tác động đến ngõ vào lệnh kia, hình thành chương trình điều khiển logic Phương pháp này giúp giải quyết nhiều bài toán logic khác nhau một cách hiệu quả.

3.1.7.3 Ngôn ngữ lập trình dạng SCL (Structured Control Language)

Ngôn ngữ SCL, một ngôn ngữ bậc cao dựa trên PASCAL, cho phép kết hợp các khối lập trình viết bằng SCL với những khối được lập trình bằng FBD hoặc LAD.

CHƯƠNG 3: CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG 17

Có thể thiết kế bất kì loại khối nào (OB, FB hoặc FC) bằng ngôn ngữ SCL.

3.1.8 Một số lệnh dùng trong chương trình

Bảng 3.3: Bảng dữ liệu nhóm lệnh BIT

CHƯƠNG 3: CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG 18

IN1: Input IN2: Input IN1: Input IN2: Input

: Lựa chọn kiểu dữ liệu trong hộp hướng dẫn

Hình 3.7 : Các lệnh toán học cơ bản

Bảng 3.5: Bảng thông số nhóm lệnh toán học

CHƯƠNG 3: CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG 19 point numbers

: Lựa chọn kiểu dữ liệu trong hộp hướng dẫn

Lệnh tạo một xung dương thời gian có thể lập trình được.

Hình 3.8 : Lệnh tạo một xung TP

Bảng 3.6: Bảng thông số lệnh TP

Hình 3.9: Giản đồ thời gian lệnh TP

Lệnh tạo một khoảng thời gian trì hoãn ngõ ra Q

CHƯƠNG 3: CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG 20

Bảng 3.7: Bảng thông số lệnh TON

Thông số IN PT Q ET

Hình 3.11: Giản đồ thời gian lệnh TON 3.1.8.5 Nhóm lệnh di chuyển

Sao chép dữ liệu từ địa chỉ này đến địa chỉ khác

CHƯƠNG 3: CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG 21

2016 Bảng 3.8: Bảng thông số lệnh Move

IN SInt, Int, DInt, USInt, UInt, UDInt, Real, LReal,

Byte, Word, DWord, Char, Array, Struct, DTL, Time

OUT SInt, Int, DInt, USInt, UInt, UDInt, Real, LReal,

Byte, Word, DWord, Char, Array, Struct, DTL, Time

3.1.8.6 Nhóm lệnh thời gian thực

Lệnh đọc và ghi thời gian vào CPU Giá trị thời gian này không bao gồm múi giờ.

Hình 3.12: Lệnh đọc và ghi thời gian thực Bảng 3.9: Bảng thông số nhóm lệnh thời gian thực

CHƯƠNG 3: CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG 22

Lệnh NORM_X dùng để tiêu chuẩn hóa giá trị ngõ vào

Hình 3.14:Hình mô tả ý nghĩa lệnh

NORM_X Công thức tính giá trị ngõ ra:

OUT = (VALUE – MIN) / (MAX – MIN)

Bảng 3.10: Bảng thông số lệnh NORM_X

CHƯƠNG 3: CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG 23

Lệnh SCALE_X dùng để căng tỉ lệ giá trị ngõ vào trong một khoảng giá trị nào đó

Hình 3.15: Hình mô tả ý nghĩa lệnh

SCALE_X Công thức tính lệnh SCALE_X:

OUT = [VALUE ∗ (MAX – MIN)] + MIN Bảng 3.11: Bảng thông số lệnh SCALE_X

CHƯƠNG 3: CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG 24

Cảm biến đo chỉ số pH

3.2.1 Định nghĩa pH pH là đại lƣợng dùng để chỉ nồng độ của ion H + trong dung dịch đƣợc tính bằng công thức sau: pH = -log10[H + ] Trong đó: H + là nồng độ (mol/l) của ion H + trong dung dịch. Độ pH nói lên tính axit hay bazơ của dung dịch:

 pH < 7 là dung dịch axit

 pH > 7 là dung dịch bazơ.

 pH = 7 là dung dịch trung tính.

Phần lớn các chất có pH nằm trong khoảngtừ 0 đến 14, mặc dù các chất cực axit hay cực kiềm có thể có pH < 0 hay pH > 14.

3.2.2 Phương pháp đo pH Đo pH là xác định nồng độ ion H + có trong dung dịch cần đo Hai phương pháp thường được sử dụng để đo độ pH là phương pháp quang và phương phápđiện hóa. Phần này sẽ trình bày về phương pháp điện hóa vì phần lớn các cảm biến pH đều dùng phương pháp này.

Phương pháp điện hóa chuyển đổi độ pH, tức hoạt động của ion H+, thành tín hiệu điện như điện áp hoặc dòng điện Kỹ thuật đo được thực hiện thông qua việc sử dụng điện cực màng thủy tinh.

Nguyên lý hoạt động: Điện cực màng thủy tinh có chứa ion kim loại kiềm nhƣ K.

Khi điện cực thủy tinh được nhúng vào dung dịch, các ion kiềm K+ từ điện cực sẽ di chuyển vào dung dịch, trong khi các ion hydro từ dung dịch sẽ chiếm chỗ của chúng Điều này khiến điện cực thủy tinh hoạt động giống như điện cực hydro Điện thế xuất hiện trên điện cực thủy tinh phụ thuộc vào nồng độ ion H+ Do điện thế này rất nhỏ, nên cần thiết phải sử dụng một mạch khuếch đại ở đầu ra để tăng cường tín hiệu.

CHƯƠNG 3: CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG 25 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - THI CÔNG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI - 2016

Cảm biến mức

Thiết bị dùng để nhận biết vị trí mức chất lỏng trong bể.

Hình 3.17: Hình ảnh cảm biến mức

CHƯƠNG 3: CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG 26

2016 Bảng 3.12: Bảng thông số kỹ thuật

Công suất (Tối đa) Điện áp (Tối đa)

Dòng điện Điện áp hƣ hại Điện trở tiếp xúc

Bộ điều khiển số PID500

Hình 3.18: Hình ảnh bộ điều khiển PID500

Bảng 3.13: Bảng đặc tính kỹ thuật bộ PID500 Đặc tính chung

CHƯƠNG 3: CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG 27

3.4.2 Cách cài đặt Đề tài sử dụng ngõ vào analog dạng điện áp 0-10V DC Đầu tiên cần tháo mặt trước của bộ điều khiển ra và cấu hình lại các jumper theo hình sau.

Hình 3.19: Cách cài đặt chân jumper

To configure the input parameters, set the input type to 10V with a resolution of 0.1 For display value scaling, establish point 1 at 0 and point 2 at 14, corresponding to input values of 0 and 10, respectively Ensure that reverse scaling is disabled, and define the set point high limit as 9999 and the low limit as 0.

Cài đặt thông số ngõ ra theo [6] o Main Output Mode: Fd o Proportional band- heat: 0 o Các thông số còn lại để mặc định

CHƯƠNG 3: CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG 28

XÂY DỰNG MÔ HÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Sơ đồ khối

Hình 4.1: Sơ đồ khối của hệ thống

Khối nguồn: có chức năng cấp nguồn cho toàn hệ thống để hoạt động.

Ngõ vào: cập nhật trạng thái của hệ thống,

Ngõ ra: nhận tín hiệu từ PLC và thực thi.

Bảng điều khiển: bao gồm các nút nhấn, nút chọn chế độ, giúp hệ thống vận hành lúc gặp sự cố: mất điện, PLC hỏng.

PLC: bộ xử lý trung tâm của hệ thống, nhận tín hiệu từ ngõ vào, sau đó phân tích và gửi tín hiệu cho ngõ ra.

CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG MÔ HÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI 29

Yêu cầu khi thiết kế mô hình

Mô hình xử lý nước thải cần đáp ứng đầy đủ các bước trong quy trình xử lý Trong mô hình này, các thành phần bao gồm phần điện, đóng vai trò quan trọng trong việc vận hành hệ thống.

 Hệ thống PLC và các module.

 Bộ nguồn cung cấp: 12V và 24V.

 Bộ điều khiển số PID500.

 Bảng điều khiển gồm các nút nhấn khi chạy chế độ tay.

 Các thiết bị điện: Cảm biến mức, Rơle, van từ, bơm nước, động cơ. o Phần không điện:

 Hệ thống 3 bể: bể trung gian, bể xử lý 1 và bể xử lý 2.

 Hệ thống chứa chất xử lý hóa học (trung hòa): thùng chứa bazơ, axit, chất phá bọt, chất tạo keo tụ.

 Khung giá đỡ… o Có khả năng tùy chỉnh và xử lý tình huống linh hoạt khi gặp sự cố.

Quy trình xử lý nước thải

Nước thải từ nhà máy được dẫn qua hệ thống thoát nước đến bể chứa trung gian Khi bể chứa này đầy, nước thải sẽ được bơm chuyển sang các bể xử lý tiếp theo.

Mô hình xử lý nước thải bao gồm hai bể hoạt động luân phiên và liên tục Khi bể trung gian đầy, cảm biến mức sẽ phát hiện và nước thải sẽ được bơm sang bể xử lý 1 hoặc bể xử lý 2 để thực hiện các giai đoạn xử lý tiếp theo.

Cả 2 bể xử lý có quy trình xử lý giống nhau Giai đoạn đầu tiên là xử lý trung hòa nhằm tạo điều kiện để vi sinh vật ở giai đoạn sau phát triển tốt hơn Đầu tiên NaOH đƣợc cho vào bể, NaOH tác dụng với các kim loại nặng (Zn, Ni, Cu, Fe, Pb …) trong nước tạo kết tủa không tan và tác dụng với những chất có tính axit trong nước thải. Trong quá trình xử lý NaOH bọt khí sẽ hình thành gây cản trở cho các quá trình sau.Đó là lý do mô hình sẽ sử dụng một dung dịch để phá các bọt khí này Tiếp theo, axit đƣợc cho vào để trung hòa lượng NaOH dư làm cho độ pH của nước thải ở mức trung tính (pH 6.5 – 7.5) Cuối cùnglà cho chất trợ lắng vào để tăng hiệu suất xử lý độ trong của

CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG MÔ HÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI 30 nước thải Tiếp theo là quá trình xử lý sinh học sử dụng vi sinh vật yếm khí Một phần vi sinh vật bị chết đi trong quá trình xử lý hóa học, nhằm duy trì lƣợng vi sinh vật cần thiết thì lúc này ta sẽ bơm một phần vi sinh hiện có trong bể còn lại vào bể đang xử lý Một nguyên nhân thứ 2 để giải thích cho quá trình này là trong thời gian chờ bể trung gian đầy để bơm qua bể xử lý thì vi sinh vật có sẵn trong bể sẽ chết đi do thiếu thức ăn (chất hữu cơ) gây lãng phí và không đạt hiệu suất cao.

Các bước thực hiện

Mô hình xử lý nước thải sử dụng PLC S7-1200 làm trung tâm điều khiển tự động, kết hợp với hệ thống điều khiển bằng tay qua các nút nhấn và màn hình máy vi tính.

4.3.1.1 Hệ thống các bể xử lý nước thải

Hình 4.1:Sơ đồ chung của hệ thống

CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG MÔ HÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI 31 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - THI CÔNG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI - 2016

 H_TG và L_TG: Các cảm biến báo mức nước cao và thấp của bể trung gian.

 H1 và L1: Các cảm biến mức cao và mức thấp của bể xử lý 1.

 H2 và L2: Các cảm biến mức cao và mức thấp của bể xử lý 2.

 DC_1 và DC_2: Các động cơ dùng để khuấy nước bên trong bể.

 Bơm 1-2 và bơm 2-1: Hai bơm dùng để bơm vi sinh qua lại giữa 2 bể xử lý.

 Van bể 1và Van bể 2: Van dùng để quyết định bơm nước qua bể xử lý 1 hoặc bể xử lý 2.

Kích thước các bể xử lý nước thải được xác định dựa trên lưu lượng nước thải trung bình của nhà máy và thời gian cần thiết để hoàn thành các công đoạn xử lý Từ đó, kích thước và số lượng bể trung gian cũng như bể xử lý sẽ được tính toán hợp lý Để tiết kiệm chi phí trong khâu bơm nước từ bể trung gian qua hai bể xử lý, đề tài chọn phương án sử dụng 1 bơm và 2 van thay vì 2 bơm Đối với việc cung cấp 4 dung dịch bazơ, axit, chất phá bọt và chất tạo keo tụ, phương án được lựa chọn là sử dụng 4 bình chứa và hệ thống 8 van điều khiển, thay cho việc sử dụng các máy bơm để bơm dung dịch vào bể.

Bảng 4.1: Các thiết bị sử dụng trong đề tài

Bể xử lý 2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - THI CÔNG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI - 2016

Bảng PLC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - THI CÔNG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI - 2016

Hình 4.2:Hình ảnh mô hình sau khi thi công

4.3.1.2 Thiết kế bảng điều khiển

Bảng điều khiển đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì hoạt động liên tục của hệ thống khi PLC gặp sự cố hoặc hư hỏng, nhờ vào sự giám sát của con người Nó bao gồm các đèn báo, sơ đồ hệ thống xử lý và các nút nhấn để điều khiển hiệu quả.

Hướng dẫn vận hành bảng điều khiển:

CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG MÔ HÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI 34

Khi bể trung gian đạt dung tích tối đa, người vận hành sẽ bơm nước thải sang bể xử lý 1 hoặc 2 bằng cách nhấn nút “van nước 1” hoặc “van nước 2” Khi đó, bơm sẽ hoạt động và van tương ứng mở để cho nước thải chảy qua Khi bể xử lý đầy, hệ thống sẽ tự động ngắt bơm và van.

Theo quy trình xử lý, người vận hành cho hóa chất vào bể xử lý và khởi động động cơ khuấy Sau đó, sử dụng các nút nhấn để điều khiển bơm vi sinh hoạt động giữa các bể trong quá trình xử lý sinh học.

Sau khi hoàn tất các giai đoạn xử lý nước thải, nước có thể được xả ra môi trường hoặc vào bể chứa khác bằng cách nhấn nút “Van xả” Van xả nước sẽ tự động đóng lại khi phát hiện bể chứa đã hết nước.

Hình 4.3: Hình ảnh bảng điều khiển

CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG MÔ HÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI 35 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - THI CÔNG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI -

2016 4.3.2 Thiết kế phần mềm cho PLC

Để kiểm soát quy trình vận hành hiệu quả hơn, quy trình này được chia thành nhiều giai đoạn xử lý, với tất cả các giai đoạn được lưu trữ trong "bộ nhớ có lưu dữ liệu" của CPU Điều này giúp đảm bảo khả năng xử lý sự cố khi xảy ra mất nguồn đột ngột.

Các giai đoạn: (điều kiện là bể xử lý 1 hoặc bể xử lý 2 đã đầy)

 Giai đoạn 0: Chờ nước thải trong bể ổn định khi vừa bơm đầy (5s theo đề tài)

 Giai đoạn 1: Bật động cơ khuấy nước trong bể, đồng thời cho dung dịch Bazo và chất phá bọt vào (15s theo đề tài).

 Giai đoạn 2: Chờ cho Bazo phản ứng Thời gian chờ có lưu trữ tránh trường hợp mất điện và có điện lại thì hệ thống vẫn chạy đúng.

Trong giai đoạn 3, nếu cảm biến phát hiện mức pH chưa đạt yêu cầu trong khoảng thời gian 20 giây, hệ thống sẽ tự động bổ sung dung dịch axit để điều chỉnh pH về mức trung hòa.

 Giai đoạn 4: Chờ Axit trung hòa (15s theo đề tài) và cho chất tạo keo tụ (15s theo đề tài).

 Giai đoạn 5: Tương tự như giai đoạn 2 Chờ keo tụ tác dụng.

 Giai đoạn 6 (Giai đoạn xử lý sinh học): Bơm bùn hoạt động (15s theo đề tài)

 Giai đoạn 7: Chờ vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ trong nước thải (1ph theo đề tài)

 Giai đoạn 8: Xả nước ra ngoài môi trường.

4.3.3 Thiết kế hệ thống giám sát và thu thập dữ liệu– SCADA

Hệ thống giám sát, điều khiển và thu thập dữ liệu được phát triển trên nền tảng WinCC, cho phép người dùng quan sát trực quan từng giai đoạn xử lý qua màn hình máy tính Ngoài ra, hệ thống còn hỗ trợ người dùng can thiệp và điều chỉnh các giai đoạn xử lý theo nhu cầu của mình.

CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG MÔ HÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI 36

Hình 4.4: Hình ảnh giao diện khi chạy runtime

Hình 4.5: Màn hình cài đặt và điều chỉnh bằng tay

CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG MÔ HÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI 37 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - THI CÔNG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI - 2016

VẬN HÀNH VÀ ĐÁNH GIÁ

Vận hành hệ thống ở chế độ tự động

Hình 5.1: Sơ đồ trình tự vận hành của hệ thống

CHƯƠNG 5: VẬN HÀNH VÀ ĐÁNH GIÁ 38

Bơm 1 phần vi sinh từ bể còn lại qua bể cần xử lý t

Cho axit đến khi pH 6.5 – 7.5 t

Hình 5.2: Sơ đồ trình tự quá trình xử lý trung hòa

5.1.2 Đánh giá khả năng vận hành

Hình 5.3: Sơ đồ trình tự quá trình xử lý vi sinh

Hệ thống vận hành ổn định theo sơ đồ đã thiết lập và có khả năng xử lý sự cố mất điện đột ngột Khi có điện trở lại, PLC vẫn lưu trữ các thông số đang xử lý Người dùng có thể điều chỉnh và thay đổi từng giai đoạn xử lý bất cứ lúc nào, tuy nhiên, việc này yêu cầu đăng nhập với quyền administrator để đảm bảo an toàn và ngăn chặn sự can thiệp từ những người không có thẩm quyền.

Vận hành hệ thống thông qua màn hình máy tính

Màn hình "RunScreen" là giao diện mặc định, cho phép người vận hành theo dõi hoạt động của hệ thống một cách dễ dàng Trong trường hợp xảy ra sự cố, người dùng có thể dừng hệ thống hoặc điều khiển các thiết bị hoạt động độc lập với chế độ tự động Ngoài ra, người vận hành có thể chuyển đến bất kỳ giai đoạn xử lý nào khi cần thiết Để thực hiện các thao tác này, người dùng cần truy cập vào màn hình "Set Up" và đăng nhập bằng tổ hợp phím ctrl+L, sau đó hộp thoại đăng nhập sẽ xuất hiện.

CHƯƠNG 5: VẬN HÀNH VÀ ĐÁNH GIÁ 39 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - THI CÔNG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI - 2016 thoát đăng nhập bằng cách nhấn tổ hợp phím ctrl+O hoặc hệ thống sẽ tự động thoát sau

10 phút kể từ lúc đăng nhập.

5.2.2 Đánh giá khả năng vận hành

Tất cả các thiết bị đều hoạt động và phản hồi tốt trên màn hình máy tính.

Vận hành hệ thống ở chế độ bằng tay trên bảng điều khiển

Người vận hành sử dụng sơ đồ quy trình xử lý nước thải (Hình 5.1) để điều khiển các thiết bị tương ứng với từng giai đoạn xử lý, hoặc có thể thực hiện xử lý riêng lẻ cho một giai đoạn cụ thể.

5.3.2 Đánh giá khả năng vận hành

Tất cả thiết bị hoạt động hiệu quả, đảm bảo nước thải được trung hòa khi hệ thống điều khiển bằng tay thông qua bộ điều khiển PID500.

CHƯƠNG 5: VẬN HÀNH VÀ ĐÁNH GIÁ 40

Ngày đăng: 21/12/2021, 09:08

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật của PLC S7-1200 (CPU 12XX ) - (Đồ án tốt nghiệp) thi công mô hình xử lý nước thải công nghiệp
Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật của PLC S7-1200 (CPU 12XX ) (Trang 24)
Hình 3.1: Cấu trúc bên trong PLC S7- - (Đồ án tốt nghiệp) thi công mô hình xử lý nước thải công nghiệp
Hình 3.1 Cấu trúc bên trong PLC S7- (Trang 27)
Hình 3.2: LED chỉ thị trạng thái hoạt động (nguồn: SIEMENS Automation) - (Đồ án tốt nghiệp) thi công mô hình xử lý nước thải công nghiệp
Hình 3.2 LED chỉ thị trạng thái hoạt động (nguồn: SIEMENS Automation) (Trang 28)
Hình 3.3: CPU 1212C AC/DC/Relay(nguồn: SIEMENS Automation) - (Đồ án tốt nghiệp) thi công mô hình xử lý nước thải công nghiệp
Hình 3.3 CPU 1212C AC/DC/Relay(nguồn: SIEMENS Automation) (Trang 29)
Hình 3.4:Giao diện chương trình SIMATIC TIA Portal STEP 7 V13 - (Đồ án tốt nghiệp) thi công mô hình xử lý nước thải công nghiệp
Hình 3.4 Giao diện chương trình SIMATIC TIA Portal STEP 7 V13 (Trang 30)
Sơ đồ nối dây mạch điện. Chương trình LAD cho phép CPU mô phỏng di chuyển của dòng điện từ nguồn qua một loạt các điều kiện ngõ vào để tác động đến ngõ ra. - (Đồ án tốt nghiệp) thi công mô hình xử lý nước thải công nghiệp
Sơ đồ n ối dây mạch điện. Chương trình LAD cho phép CPU mô phỏng di chuyển của dòng điện từ nguồn qua một loạt các điều kiện ngõ vào để tác động đến ngõ ra (Trang 31)
Bảng 3.5: Bảng thông số nhóm lệnh toán học - (Đồ án tốt nghiệp) thi công mô hình xử lý nước thải công nghiệp
Bảng 3.5 Bảng thông số nhóm lệnh toán học (Trang 34)
Hình 3.7 : Các lệnh toán học cơ bản - (Đồ án tốt nghiệp) thi công mô hình xử lý nước thải công nghiệp
Hình 3.7 Các lệnh toán học cơ bản (Trang 34)
Bảng 3.6: Bảng thông số lệnh TP - (Đồ án tốt nghiệp) thi công mô hình xử lý nước thải công nghiệp
Bảng 3.6 Bảng thông số lệnh TP (Trang 36)
Hình 3.10: Lệnh TON - (Đồ án tốt nghiệp) thi công mô hình xử lý nước thải công nghiệp
Hình 3.10 Lệnh TON (Trang 38)
Bảng 3.7: Bảng thông số lệnh TON - (Đồ án tốt nghiệp) thi công mô hình xử lý nước thải công nghiệp
Bảng 3.7 Bảng thông số lệnh TON (Trang 38)
2016 Bảng 3.8: Bảng thông số lệnh Move - (Đồ án tốt nghiệp) thi công mô hình xử lý nước thải công nghiệp
2016 Bảng 3.8: Bảng thông số lệnh Move (Trang 40)
Hình 3.13: Lệnh NORM_X - (Đồ án tốt nghiệp) thi công mô hình xử lý nước thải công nghiệp
Hình 3.13 Lệnh NORM_X (Trang 42)
Hình 3.14:Hình mô tả ý nghĩa lệnh - (Đồ án tốt nghiệp) thi công mô hình xử lý nước thải công nghiệp
Hình 3.14 Hình mô tả ý nghĩa lệnh (Trang 42)
Hình 3.15: Hình mô tả ý nghĩa lệnh - (Đồ án tốt nghiệp) thi công mô hình xử lý nước thải công nghiệp
Hình 3.15 Hình mô tả ý nghĩa lệnh (Trang 44)

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w