Do An Logic PDF

Preview

Summary

MỤC LỤCCHƯƠNG 1 : QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI...................................1.1ơ đồ công nghệ........................................................................................................... CHƯƠNG 1 : QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI................................... 1.1ơ ...

Description

Đồ án môn học điều khiển logic

GVHD: TS. Nguyễn Kim Ánh

MỤC LỤC CHƯƠNG 1 : QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI...................................3 1.1.Sơ đồ công nghệ........................................................................................................... 3 1.2. Nguyên lý làm việc.....................................................................................................3 1.2.1. Mương lắng cát........................................................................................................3 1.2.2. Bể cân bằng.............................................................................................................. 4 1.2.3. Bồn định lượng.........................................................................................................5 1.2.4. Bể trung hòa pH.......................................................................................................6 1.2.5. Bể lắng..................................................................................................................... 7 1.2.6. Bể chứa bùn.............................................................................................................9 1.2.7. Bể vi sinh..............................................................................................................10 1.2.8. Bể khử trùng.......................................................................................................... 11 1.3. Kết luận:....................................................................................................................12 CHƯƠNG 2: CÁC CẢM BIẾN VÀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG..................................................................................................................... 13 2.1. Các cảm biến............................................................................................................13 2.1.1. Cảm biến đo độ PH................................................................................................13 2.1.2. Cảm biến đo mức bùn............................................................................................15 2.1.3. Cảm biến đo độ đục...............................................................................................17 2.2. Các thiết bị sử dụng trong hệ thống..........................................................................18 2.2.1. Hệ thống sục khí.....................................................................................................18 2.2.2. Máy khuấy chìm..................................................................................................... 20 2.3. Kết luận..................................................................................................................... 23 Chương 3 LỰA CHỌN BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC VÀ THIẾT KẾ TRANG BỊ ĐIỆN CHO HỆ THỐNG............................................................................................................24 3.1. Giii thiê j u PLC.........................................................................................................24 3.1.1. Cấu trkc cla PLC...................................................................................................26 3.1.2. Các homt đôngj xử lý bên trong PLC.......................................................................29 3.1.3. Ngôn ngo lâ jp trình.................................................................................................31 3.2. Giii thiê j u môtj số PLC cla hpng MITSUBISHI ELECTRIC....................................35 3.3. Lựa chọn thiết bị cho hệ thống..................................................................................36 3.4. Giii thiệu về bộ điều khiển dùng trong hệ thống......................................................36 1

Đồ án môn học điều khiển logic

GVHD: TS. Nguyễn Kim Ánh

3.4.1. Fx3u-64mr/Es-A....................................................................................................36 3.4.2. Fx3u-4ad-Adp........................................................................................................39 3.4. Phân chia vào đầu vào đầu ra....................................................................................42 3.5. Lựa chọn và tính toán thiết bị cho mmch động lực.....................................................44 3.5.1. Relay.....................................................................................................................44 3.5.2. Công tắc tơ............................................................................................................. 45 c. Các yêu cầu cơ bản cla tắc công tơ..............................................................................46 3.5.3. Lựa chọn áptômát..................................................................................................46 3.6. Bản vẽ sơ đồ hệ thống...............................................................................................48 3.7. Kết luận..................................................................................................................... 49 Chương 4: THIẾT KẾ SƠ ĐỒ THUẬT TOÁN VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN............................................................................................................................. 50 4.1. Sơ đồ thuật toán........................................................................................................50 4.2. Chương trình điều khiển............................................................................................57 4.3. Kết luận...................................................................................................................583 TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................64

CHƯƠNG 1 : QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 1.1. Sơ đồ công nghệ Trong bản vẽ CAD

2

Đồ án môn học điều khiển logic

GVHD: TS. Nguyễn Kim Ánh

1.2. Nguyên lý làm việc Nưic thải ở mỗi dây chuyền sản xuất và nguồn nưic phát sinh từ homt động sinh homt cla công nhân được thu gom lmi và cho chảy tự nhiên nhờ vào trọng lực qua bộ lọc rác thô. Rác thải có kích thưic lin gồm: cát đá vụn, gỗ, giấy, giẻ, nylon… sẽ được gio lmi tránh gây ra các sự cố trong quá trình vận hành ở các công trình sau như làm tắc bơm, đường ống dẫn đảm bảo an toàn và thuận lợi cho cả hệ thống trong quá trình vận hành. Các rác thải này sẽ được lấy lên thường xuyên để tránh làm tắc lọc. 1.2.1. Mương lắng cát a. Định nghĩa Tmi mương lắng cát, tấm lọc rác tinh được lắp đặt nhằm gio lmi các rác thải có kích cỡ nhỏ hơn để hmn chế tối đa rác thải theo vào ngăn bơm, tăng cường khả năng bảo vệ bơm. Lượng rác tinh này được vit lên định kỳ để duy trì tác dụng cla tấm lọc rác. Nưic thải sau đó được cho chảy tự nhiên qua bể cân bằng nhờ vào trọng lực. b. Cấu tạo

Hình 1.1: Mương lắng cát Cấu tmo cla mương lắng cát gồm có: - Tấm lọc rác thô: dùng để gio lmi các lomi rác lin từ bên ngoài vào để đưa ra nưic mịn hơn; - Tấm lọc rác tinh: dùng để lọc các lomi bùn và rác lmi nhỏ làm cho chất lượng nưic tốt hơn trưic khi đưa vào bơm để bơm vào bể cân bằng; - Phao đo mức nưic: phao này dùng để đo mức nưic có trong mương lắng cát. c. Nguyên lý hoạt động Ban đầu khi bắt đầu homt động thì trong mưing lắng cát sẽ chưa có nưic nên làm cho phao V1_P1 trong bể sẽ hm thấp xuống làm cho mmch điện trong phao sẽ hở ra, từ đó sẽ đưa tín hiệu đến van đưa nưic vào sẽ mở ra làm cho nưic từ ngoài chảy vào bể lắng cát.

3

Đồ án môn học điều khiển logic

GVHD: TS. Nguyễn Kim Ánh

Khi nưic trong bể đầy thì phao V1_P1 sẽ được đẩy lên làm cho mmch điện trong phao sẽ đóng lmi, tín hiệu này sẽ được đưa tii làm cho van tự động đóng lmi không cho nưic vô tránh trường hợp tràng nưic ra ngoài. Tức là: Phao V1_P1 có nhiệm vụ điều khiển van tự động V1_V1 đưa nưic thải vào mương lắng cát, có một cảm biến đưa tín hiệu Digital 0 hoặc 1; khi tín hiệu ở mức 0 thì van tự động mở, tín hiệu ở mức 1 thì van tự động đóng; có nghĩa là van sẽ luôn mở cho đến khi nưic trong mương lắng cát dâng lên làm phao V1_P1 nổi lên làm kín mmch dòng điện sinh ra làm van đóng lmi. 1.2.2. Bể cân bằng a. Định nghĩa Tmi bể cân bằng, một dàn ống sục khí được bố trí dưii đáy vii mục đích là khuấy trộn, tmi đây nưic thải được trộn lẫn, làm đồng đều các thành phần (BOD, COD, pH, N, P, Nhiệt độ…). Do tính chất nưic thải thay đổi theo từng giờ sản xuất và tùy vào tính chất nưic thải cla từng công đomn nên bể cân bằng rất cần thiết trong việc điều hòa nồng độ và lưu lượng nưic thải, làm giảm kích thưic và tmo chế độ làm việc ổn định liên tục cho các công trình phía sau, tránh sự cố quá tải. Ngoài ra bể cân bằng còn có mục đích là giảm bit sự dao động hàm lượng các chất bẩn trong nưic thải, làm giảm và ngăn cản lượng nưic thải có nồng độ các chất độc hmi cao đi trực tiếp vào các công trình xử lý sinh học. b. Cấu tạo Cấu tmo cla bể cân bằng gồm có: -

Hai phao để đo mức nưic thấp (V2_P2) và mức nưic cao (V2_P3) trong bể cân bằng;

- Hai máy bơm nưic (V2_B1 và V2_B2) : dùng để bơm nưic từ bể cân bằng lên bồn định lượng; -

Một máy sục khí (V2_MSK1) : máy sục khí có tác dụng là trộn lẫn nưic và các lomi tmp

chất có trong nưic như (BOD, COD, pH, N, P, Nhiệt độ…) để dễ dàng xử lý hơn.

4

Đồ án môn học điều khiển logic

GVHD: TS. Nguyễn Kim Ánh

Hình 1.2: Bể cân bằng c. Nguyên lý hoạt động Khi nưic trong bể lắng cát chảy vào bể cân bằng thì mực nưic trong bể cân bằng sẽ được đo bởi hai phao mức thấp và phao mức cao. Hai phao V2_P2 và V2_P3 có nhiệm vụ điều khiển máy sục khí V2_MSK1 và máy bơm V2_B1, V2_B2. Phao V2_P2 là cảm biến mức thấp. Khi mực nưic trong bể cân bằng xuống mức thấp hơn so vii phao V2_P2 thì mmch điện trong phao P2 sẽ hở ra nên không có tín hiệu nào được gửi đi nên hai máy bơm V2_B1, V2_B2 và máy sục khí V2_MSK1 sẽ không homt động. Còn khi mực nưic lên bằng hoặc cao hơn phao V2_P2 thì mmch điện trong phao sẽ đóng lmi nên có tín hiệu Digital từ V2_P2 gửi đi thì khởi động máy bơm V2_B1, nếu mà mực nưic đi xuống thì ngừng bơm. Đồng thời khởi động máy sục khí V2_MSK1, nếu mực nưic đi xuống thì ngừng sục khí. Phao V2_P3 là cảm biến mức cao, khi mực nưic trong bể cân bằng thấp hơn phao V2_P3 thì mmch điện trong phao V2_P3 sẽ hở ra nên sẽ không có tín hiệu gì gửi đi. Còn khi mực nưic trong bể bằng hoặc cao hơn phao V2_P3 thì mmch điện trong phao sẽ kín mmch nên có tín hiệu Digital từ phao V2_P3 gửi đi thì cả hai bơm V2_B1 và V2_B2 khởi động. Khi mực nưic giảm thì cho V2_B1 ngưng homt động và cho V2_B2 homt động. Hai máy bơm homt động luân phiên nhau để tăng tuổi thọ cla bơm. Không có trường hợp nưic tràn vì nưic chảy qua bể cân bằng từ mương lắng cát bằng trọng lực mà V1_P1 đp kiểm soát lượng nưic vào. 1.2.3. Bồn định lượng a. Bồn định lượng: Là nơi điều tiết nưic chảy vào bể trung hòa, làm cho nưic chảy vào bồn trung hòa không vượt mức cho phép.

5

Đồ án môn học điều khiển logic

GVHD: TS. Nguyễn Kim Ánh

b. Cấu tạo của bồn định lượng Bồn định lượng: có hai ngăn nhằm không để cho nưic chảy qua bồn trung hòa quá nhiều, nưic được bơm thừa lên sẽ tự động chảy xuống lmi bể cân bằng. c. Nguyên lý hoạt động của bồn Từ bể cân bằng nưic thải được bơm lên bồn định lượng bởi 1 trong 2 bơm V2_B1 và V2_B2 rồi cho chảy tự nhiên xuống bể trung hòa. Nếu lượng nưic được bơm lên ngăn thứ nhất bị tràn sang ngăn thứ hai, từ ngăn thứ hai nưic thải sẽ tự động chảy về lmi bể cân bằng. 1.2.4. Bể trung hòa pH a. Tổng quan Là nơi xử lý cân bằng tính axit/bazo trong nưic thải, đảm bảo cho độ pH trong nưic thải luôn duy trì ở mưic cho phép. Mục đích cla bể này dùng để tránh được hiện tượng ăn mòn, phá hly vật liệu cla hệ thống ống dẫn, công trình thoát nưic, cũng như đảm bảo độ pH cho phép cla ngồn nưic tiếp nhận như sông, ngòi, ao hồ, nưic thải công nghiệp có tính axit. b. Cấu tạo của bể trung hòa Gồm các bộ phận chính như sau:

Hình1.3 : Cấu tmo cla bể trung hòa pH -

Bồn chứa axit: gồm có 2 máy bơm axit (V3_AX1, V3_AX2), 1 máy khuấy

(V3_MK2), 1 phao đo mức axit có trong bồn (P7_AX). - Bồn chứa bazo: gồm có 2 máy bơm bazo (V3_BZ1, V3_BZ2), 1 máy khuấy (V3_MK3), 1 phao đo mức bazo có trong bồn (P8_BZ). - 1 máy khuấy (V3_MK1): được đặt trong bể trung hoà và có tác dụng khuấy đều khi cho axit/bazo vào nưic thải trong quá trình trung hoà pH. - Phao để đo mức nưic cao (V3_P5) và mức nưic thấp trong bể (V3_P4) - Sensors đo pH: có nhiệm vụ kiểm tra độ pH trong bể. - 1 van tự động (V3_V2): có nhiệm vụ đưa nưic thải đp được trung hoà qua bể lắng.

6

Đồ án môn học điều khiển logic

GVHD: TS. Nguyễn Kim Ánh

c. Nguyên lý làm việc Phao V3_P4(Cảm biến mức thấp) và Phao V3_P5 (Cảm biến mức cao) có nhiệm vụ điều khiển máy khuấy V3_MK1, bơm V2_B1, V2_B2, và van tự động V3_V2. Khi mực nưic trong bể trung hoà xuống mức thấp hơn so vii phao V3_P4 (Cảm biến V3_P4 không tác động), thì 2 bơm V2_B1 và V2_B2 homt động luân phiên bơm nưic lên bồn định lượng, rồi sau đó nưic chảy tự nhiên qua bể trung hoà. Và lkc này van V3_V2 ở trmng thái đóng. Còn khi mực nưic lên bằng hoặc cao hơn phao V3_P5 (Cảm biến V3_V2 tác động) thì sẽ cho ngưng homt động 2 bơm V2_B1 và V2_B2. Lkc này ta thực hiện quá trình trung hoà pH. Phao V3_P5 kết hợp vii thiết bị đo pH chuyên dụng vii thang đo 14 để điều khiển V3_MK1, V3_MK2 và V3_MK3 cũng như các bơm AX và BZ. Khi pH trong nưic nhỏ hơn 6,5 thì bơm bazo homt động, bơm bazo từ bồn bazo vào bể. Đồng thời máy khuấy trong bể homt động; bazo được bơm cho đến khi pH trong nưic đmt mức cho phép. Khi pH trong nưic lin hơn 7.5 thì bơm axit homt động, bơm axit từ bồn axit vào bể. Đồng thời máy khuấy trong bể homt động; axit được bơm cho tii khi pH trong nưic thải đmt mức cho phép. Cụ thể như sau: -

Độ pH nhỏ hơn 3.5 thì khởi động V3_BZ1, V3_BZ2 và V3_MK1, V3_MK3

-

Độ pH nằm trong khoảng (3.5 ÷ 6.5) thì khởi động V3_BZ1, V3_MK1 và V3_MK3.

-

Độ pH nằm trong khoảng (7.5 ÷ 10.5) thì khởi động V3_AX1, V3_MK1 và V3_MK2.

-

Độ pH lin hơn 10.5 thì khởi động V3_AX1, V3_AX2, V3_MK1 và V3_MK2.

-

Độ pH nằm trong khoảng (6.5 ÷ 7.5) thì cho MK1 ngừng homt động và mở van V3_V2.

Nưic sau khi xử lý xong sẽ được xả qua bể lắng. Sau khi nưic được xả hết qua bể lắng (Lkc này mực nưic sẽ thấp hơn so vii phao V3_P4) thì van V3_V2 đóng lmi. 1.2.5. Bể lắng a. Định nghĩa Bể lắng dùng để tách các tmp chất thô ra khỏi nưic thải và lắng diễn ra dưii tác dụng cla trọng lực. Bể lắng có vai trò lomi bỏ các tmp chất dmng huyền phù thô ra khỏi nưic. Đồng thời tmi đây một phần cặn lơ lửng có trong nưic thải sẽ tách ra và lắng xuống đáy bể. Để tiến hành quá trình này bể lắng thường được thiết kế theo kiểu ngang hoặc đứng. Chất PAC sẽ được châm

7

Đồ án môn học điều khiển logic

GVHD: TS. Nguyễn Kim Ánh

vào vii một liều lượng nhất định và được kiểm soát chặt chẽ bằng bơm định lượng hóa chất để bổ trợ cho quá trình keo tụ các hmt cặn lắng. Các hmt cặn lắng này sẽ kết dính và hình thành nên nhong bông cặn có kích thưic và khối lượng lin hơn gấp nhiều lần so vii nhong hmt cặn lắng ban đầu gikp chkng lắng tốt hơn tmo thành lip bùn cặn dưii đáy bể lắng. Phần bùn này sau đó sẽ được bơm ra bể chứa bùn. Phần nưic phía trên cla bể lắng sẽ được cho chảy tự nhiên qua bể vi sinh nhờ vào trọng lực. b. Cấu tạo: Trong đồ án này ta dùng lomi bể lắng ngang.

Hình 1.4: Bể lắng ngang Bể lắng ngang là bể có hình cho nhật. có hai hay nhiều ngăn homt động đồng thời. Nưic chuyển động từ đầu này đến đầu kia cla bể. Chiều sâu cla bể lắng H = (1,5 ÷ 4) m, chiều dài L = (8 ÷ 12) m, chiều rộng B= (3 ÷ 6) m. Bể lắng ngang có ứng dụng khi lưu lượng nưic thải lin hơn 15.000m3/day. Hiệu quả lắng 60%. Bể lắng gồm các phần tử: - 1 cảm biến đo độ đục; - 1 máy khuấy: có nhiệm vụ khuấy đều khi cho chất PAC vào bể để đẩy nhanh quá trình lắng. - 2 cảm biến đo mức bùn có trong bể: 1 cảm biến mức thấp (V4_SB1) và 1 cảm biến mức cao (V4_SB2) - 1 máy bơm bùn (V4_BB): có nhiệm vụ bơm bùn trong bể lắng khi mức bùn trong bể vượt quá mức cho phép c. Nguyên lý hoạt động Trong quá trình lắng gián đomn, các hmt lơ hửng phân bố không đồng đều theo chiều cao lip nưic thải. Qua một thời gian nào đó, phần trên cla thiết bị lắng xuất hiện mức nưic trong. Càng xuống đáy, nồng độ chất lơ lửng càng cao và ngay tmi đáy, lip cặn được tmo thành. Theo

8

Đồ án môn học điều khiển logic

GVHD: TS. Nguyễn Kim Ánh

thời gian, chiều cao lip nưic trong và lip cặn tăng lên. Sau một khoảng thời gian xác định, trong thiết bị lắng chỉ còn hai lip nưic trong và lip cặn. Tiếp theo nếu cặn không được lấy ra thì nó sẽ ép và chiều cao lip cặn bị giảm. Trong bể lắng liên tục cũng có các vùng tương tự nhưng chiều cao cla chkng không thay đổi trong suốt quá trình. Ngoài ra, trong bể lắng một hmt chuyển động theo dòng nưic có vận tốc v và dưii tác dụng cla trọng lực chuyển động xuống dưii vii vận tốc ω Như vậy, bể lắng có thể lắng nhong hmt có quỹ đmo cla chkng cắt ngang đáy bể trong phmm vi chiều dài cla nó.Vận tốc chuyển động cla nưic trong bể lắng không lin hơn 0,01m/s. Thời gian lắng 1-3 giờ. Thiết bị đo độ đục V4_DDUC tiến hành đo lượng tmp chất cũng như các hmt lơ lửng trong nưic để tham chiếu và tiến hành điều khiển bơm chất PAC để cố định cũng như lắng bùn xuống đáy bể. - 0 2mg/l. Thiết bị cung cấp khí cho hệ thống. Gồm: máy thổi khí Longtech-Đài Loan; đĩa/ống phân phối khí Longtech –Đài loan hoặc Jager-Đức. Tính toán lượng khí cần cung cấp(m3/phkt) dựa vào nhong số liệu sau: Công suất xử lý(m3/ngày đêm)/Thể tích bể cần sục khí(Dài x Rộng x Cao).

18

Đồ án môn học điều khiển logic

GVHD: TS. Nguyễn Kim Ánh

Hình 2.6: Hình dáng và sơ đồ nguyên lí máy thổi khí Tính toán lựa chọn máy thổi khí Longtech –Đài Loan Lượng không khí cần cung cấp cho quá trình xử lý nưic thải tính theo công thức: Qk = Qtt.D (m3 khí/h); Vii Qtt – lưu lượng nưic thải tính toán (m3/h); D – Lượng không khí cần thiết để xử lý 1 m3 nưic thải (m3 khí/ m3 nưic thải); p 98066,5(1 

HS ) 10, 33

Áp lực cla máy thổi khí tính theo công thức : Vii Hs – Độ ngập cla thiết bị phân tán khí trong nưic (m); Công suất cla máy thổi khí được tính theo công thức sau: 0,29

N

3, 64( p  26,3)Qx 1000 n

Vii QK – Tổng lưu lượng khí cấp cho bể xử lý (m3/h): n – Hệ số sử dụng hou ích cla máy thổi khí (lấy khoảng 0,5 –

0,75).

Từ các tính toán kỹ thuật như trên ta lựa chọn Model máy thổi khí Longtech có các thông số về lưu lượng khí, áp lực máy, công suất điện năng, kích thưic chi tiết cla máy phù hợp thông qua catalog cla nhà sản xuất. Tính toán số lượng đĩa/ống phân phối khí cần dùng: Để thực hiện việc phân phối khí ta có thể sử dụng các đĩa phân phối khí sau: Đĩa phân phối khí bọt mịn Lưu lượng: 0.02 – 0.2 m3/phkt Số lượng đĩa cần dùng = Lưu lượng máy thổi khí/lưu lượng đĩa thổi khí = 30/0,1 = 300 cái. Lưu ý: Việc lựa chọn thiết bị phân tán khí phụ thuộc vào từng quy mô công trình. Đảm bảo cường độ khí phân tán phải đảm bảo lin hơn giá trị tối thiểu để có thể tách cặn bẩn chui ra khỏi các lỗ và phải nhỏ hơn giá trị tối đa để vận tốc nổi không lin, gio được thời gian tiếp xkc cla khí và nưic

19

Đồ án môn học điều khiển logic

GVHD: TS. Nguyễn Kim Ánh

Đối vii các đĩa phân phối khí bọt mịn, kích thưic bọt khí từ 1 – 6mm; Đối vii hệ ống đục lỗ, đĩa khí thô thì kích thưic bọt khí từ 2 – 10 mm. 2.2.2. Máy khuấy chìm Lựa chọn máy khuấy chìm GM17A1T (GM17A471T1-4V2KA0) 1.1 Kw. Máy khuấy chìm Faggiolati cho các hệ thống xử lý nưic thải cơ bản là một động cơ có đầu trục gắn một cánh qumt để khuấy trộn chất lỏng, hòa tan các hmt lắng và ngăn chặn sự phân tầng.Đây là thiết bị được sử dụng phổ biến trong các nhà máy, các hồ nuôi trồng thly sản,….

Hình2.7 : Một số hình ảnh về máy khuấy chìm Thông sôố kỹỹ thuật củ a máỹ khuấốỹ chìm GM17A1T (GM17A471T1-4V2KA0) 1.1 Kw

Công suất máy Công suất cánh khuấy

: 1.1 Kw : 0.42 kw

Sức đẩy :

120 N

...