BỘ CÔNGNGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM gõh Khoa Điện Tử Ñeà Taøi: TRẠM BƠM CẤP I GVHD: PHẠM TRẦN BÍCH THUẬN SVTH: NGUYỄN PHƯỚC ĐỊNH TƯỜNG HUY NGUYỄN TRUNG LẬP TRẦN NGUYÊN KHOA LÊ ANH HOÀNG NGUYỄN MINH HIẾU TRƯƠNG BÌNH TIẾN LỚP: CĐĐT 7A Thành Phố Hồ Chí Minh tháng 1/2008 MỤC LỤC • LỜI MỞ ĐẦU • NỘI DUNG NGHIÊN CỨU: 1. CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC 2. NGUYÊN LÝ VẬN HÀNH CỦA HỆ THỐNG TRẠM BƠM CẤP 1 3. NGHIÊN CỨU CÁC THIẾT BỊ - PLC - CẢM BIẾN ÁP SUẤT - BIẾN TẦN - BƠM CHÌM VÀ VAN ĐIỆN • NỘI DUNG THỰC HIỆN: 1. LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT 2. CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 3. GIẢI THÍCH CHƯƠNG TRÌNH - HOẠT ĐỘNG Ở CHẾ ĐỘ TỰ ĐỘNG - HOẠT ĐỘNG Ở CHẾ ĐỘ ĐIỀU KHIỂN BẰNG TA LỜI MỞ ĐẦU I. ĐẶT VẤN ĐỀ: Trong thời đại bùng nổ của khoa học và kỹ thuật, vấn đề đặt ra là làm sao ứng dụng được những thành tựu tiên tiến trên thế giới vào sự nghiệp công nghiệp hóa - hiện đại hóa để đưa đất nước đi lên từ một nước nông nghiệp sang một nước có nền công nghiệp hiện đại ngang tầm với các nước trong khu vực cũng như trên thế giới.Nhóm chúng em quyết định nghiên cứu:”HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHAI THÁC VÀ GIÁM SÁT TRẠM BƠM NƯỚC SẠCH ” sử dụng các thiết bị tự động hóa. II. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU: Nước sạch là nhu cầu cần thiết cho mọi người. Mặc dù các nhà máy cấp nước đã có những cố gắng lớn nhưng hiện nay vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu của người dân.Do các thiết bị hầu như vẫn còn làm bằng phương pháp thủ công: + Khi trạm giếng ngừng người vận hành không kiểm soát được áp lực đường ống một cách cụ thể (áp lực tăng giảm thất thường). Khi áp lực tăng sẽ dẫn đến động cơ hoạt động non tải tổn thất năng lượng cao. Khi áp lực trong đường ống giảm dẫn đến nguy cơ tăng lượng nước đột ngột, nguy cơ hụt mực nước động và phá vỡ kết cấu của thành giếng, cát sẽ bị hút lên gây sập giếng + Các loại van xả, van đẩy đều được đóng mở bằng tay, thời gian đóng mở không ổn định, chính xác, dẫn đến không kiểm soát áp lực cũng như lưu lượng khai thác đồng thời công nhân phải thường xuyên đến mở thêm van đẩy mất nhiều thời gian và công sức. + Không có cảm biến áp suất để có thể kiểm soát cột áp hệ thống Vì vậy nếu áp dụng các thiết bị tự động hóa sẽ giúp khắc phục được các nhươc điểm trên. NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG CHẤM ĐIỂM NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1. Công nghệ xử lý nước: Quá trình xử lý nước được thực hiện như sau : Đầu tiên nước khai thác từ các trạm bơm giếng (trạm bơm cấp I) được đưa lên giàn mưa . Tại giàn mưa nước được tiếp xúc với Oxy trong không khí nhằm oxy hóa Sắt có trong nước đồng thời giải phóng CO 2 . Sau giàn mưa , Clo và Vôi được đưa vào và được hòa trộn trong bể trộn đứng . Mục đích đưa Clo vào nước nhằm oxy hóa Sắt và Mangan , còn Vôi được đưa vào nhằm mục đích nâng pH của nước tạo điều kiện cho phản ứng thủy phân Fe 2+ thành Fe 3+ . Sau khi đi qua bể trộn đứng, nước tiếp tục chảy qua bể lắng tiếp xúc. Bể lắng tiếp xúc là nơi xảy ra quá trình thủy phân Fe 2+ thành Fe 3+ , đồng thời giữ lại các bông cặn Sắt trong bể nhờ quá trình lắng bằng trọng lực . Sau khi ra khỏi bể lắng, nước được dẫn sang máng phân phối bằng chế độ tự chảy để tiếp tục phân phối nước vào các bể lọc . Bể lọc có nhiệm vụ lọc hết các chất lơ lửng có trong nước mà bể lắng không thể giữ lại được . Bể lọc này là bể lọc nhanh với vận tốc lọc khoảng 5 đến 6 m/h, vận tốc này được điều chỉnh bằng si phông đồng tâm . Vật liệu lọc sử dụng là cát với đường kính hạt là 0,7 đến 1,5 mm. Sau khi nước ra khỏi bể lọc thì đã đạt các tiêu chuẩn đối với nước cấp cho sinh hoạt , trước khi đưa sang bể chứa nước được châm thêm Clo để đảm bảo tiêu chuẩn. Nước chảy trong hệ thống xử lý từ đầu giàn mưa cho đến lúc ra khỏi bể chứa theo chế độ tự chảy . Từ bể chứa nước được bơm vào mạng lưới phân phối nước của Thành phố nhờ trạm bơm cấp II. Do hệ thống có quy mô lớn nên nhóm chỉ thực hiện mô phỏng một phần cuả hệ thống. Đó là trạm bơm cấp 1 Hình: Lưu đồ dây chuyền công nghệ xử lý và cấp nước nhà máy 2. Nguyên lý vận hành của hệ thống trạm bơm cấp I: Khi đóng điện, trạng thái các thiết bị được mô tả ở bảng sau BẢNG TRẠNG THÁI CÁC THIẾT BỊ Van xả Đóng Bơm Dừng Van đẩy Đóng Van Solenoid Đóng Trước tiên, ta mở van xả bằng tay (thực tế hiện nay tại công ty), kế đó khởi động cho bơm hoạt động một thời gian từ 10 đến 20 giây thì van đẩy mở đồng thời van Solenoid cũng mở để đo áp suất trong đường ống, kết thúc việc vận hành trạm bơm thứ nhất. Khi van Solenoid mở thì van xả của trạm thứ hai mở ra, bơm thứ hai hoạt động, sau thời gian 10 đến 20 giây thì van đẩy thứ hai mở đồng thời van Solenoid thứ hai cũng mở ra để đo áp suất trong đường ống thứ hai, kết thúc việc vận hành trạm bơm thứ hai. Khi van Solenoid thứ hai mở thì van xả của trạm thứ ba mở, bơm thứ ba hoạt động, sau thời gian 10 đến 20 giây thì van đẩy thứ ba mở đồng thời van Solenoid thứ ba cũng mở ra để đo áp suất trong đường ống thứ ba, kết thúc việc vận hành trạm bơm thứ ba. Khi ba trạm bơm đa vận hành thì sẽ cùng đưa ra chung một đường ống để đi đến giàn mưa, giàn mưa có nhiệm vụ lọc lại thành nước sạch để hòa vào mạng cấp nước của thành phố. _Một số hình ảnh thưc tế về hệ thống trạm bơm cấp I Hình:Một hệ thống gồm ba trạm bơm Hình:Vị trí của van đẩy Hình:Vị trí đặt van xả Hình: Vị trí đồng hồ đo áp lực đầu bơm 3.Nghiên cứu các thiết bị 3.1. PLC S7-200: PLC viết tắt của Programmable Logic Control, là thiết bị điều khiển Logic lập trình được, hay khả trình, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình. S7-200 là thiết bị điều khiển logic khả trình loại nhỏ của hãng Siemens(CHLB Đức), có cấu trúc theo kiểu modul và các modul mở rộng. Các modul này được sử dụng cho nhiều những ứng dụng lập trình khác nhau. Thành phần cơ bản của S7-200 là khối vi xử lý CPU212 hoặc CPU214. Vói sự phát triển ngày càng nhanh chóng như hiện nay thì Siemen đã cho ra đời thêm những khối vi xử lý khác như: CPU221, CPU222, CPU223, CPU224, CPU225, CPU226, và những CPU dùng cho S7300, S7400…với những tính năng rất hữu ích. CPU214 có 14 cổng vào và 10 cổng ra và có khả năng mở rộâng thêm 7 modul mở rộng. Bao gồm: - 2048 từ đơn (4K byte) thuộc miền nhớ đọc/ghi non-volatile để lưu chương trình (vùng nhớ có giao điện với EEPROM). - 2048 từ đơn (4K byte) kiểu đọc/ghi để lưu dữ liệu, trong đó 512 từ đầu thuộc miền non-volatile. - 14 cổng vào và 10 cổng ra logic. - Có 7 modul để mở rộng thêm cổng vào/ra bao gồm cả modul analog. - Tổng số cổng vào/ra cực đại là 64 cổng vào là 64 cổng ra. - 128 Timer chia làm 3 loại theo độ phân giải khác nhau: 4 Timer 1ms, 16 Timer 10 ms, và 108 Timer 100 ms. - 128 bộ đếm chia làm hai giai loại: chỉ đếm tiến vừa đếm lùi. - 688 bit nhớ đặc biệt dùng để thông báo trạng thái và đặt chế độ làm việc. - Các chế độ ngắt và xử lý ngắt gồm: ngắt truền thông, ngắt theo sườn lên hoặc xuống, ngắt thời gian, ngắt của bộ đếm tốc độ cao và ngắt truyền xung. - 3 bộ đếm tốc độ cao với nhịp 2 KHz và 7 KHz. - 2 bộ phát xung nhanh cho dãy xung kiểu PTO hoặc kiểu PWM. - 2 bộ điều chỉnh tương tự. - Toàn bộ vùng nhớ không bị mất dữ liệu trong khoảng thời gian 190 giờ khi PLC bị mất nguồn nuôi. [...]... hoạt động, khi bơm 2 hoạt động sau 10 giây thì van đẩy 2 mở cùng lúc van xả đóng hòa vào lượng nước từ trạm giếng 1 Và khi van đẩy 2 mở thì van xả 3 cũng mở ra khởi động hệ thống trạm giếng số 3, sau 10 giây bơm 3 sẽ hoạt động, khi bơm 3 hoạt động trong 10 giây thì van đẩy 3 mở cùng lúc van xả đóng để hòa vào hệ thống 3 trạm Hoàn tất quá trình điều khiển hệ thống khai thác nước ngầm 3.2 Hệ thống hoạt động... hành và -40o đến 105oC nhiệt độ lưu trữ (-40o đến 221oF) + Ứng dụng : − Dùng cho động cơ Diesel − Dùng cho hệ thống lạnh và HVAC − Dùng đo áp suất thủy lực − Dùng đo áp suất công nghiệp − Dùng làm phanh thủy lực 3.3 BIẾN TẦN: Hình 5.1 : Biến tần 3G3MV Đây là biến tần loại nhỏ, đa chức năng và hỗ trợ mạng Dễ sử dụng với chức năng tiến tiến và điều khiển linh hoạt Các đặc điểm của biến tần 3G3MV + Điều khiển. .. thông số và các giá trị bên trong sau khi chúng đã được đặt hay thay đổi Nút chạy RUN Chạy biến tần khi biến tần đang hoạt động với bộ giao diện Nút Stop/Reset Dừng biến tần trừ khi thông số n06 được đặt để cấm nút Stop Cũng làm chức năng như một phím Reset khi có lỗi với biến tần 3.4 Bơm chìm và van điện: Là loại bơm giếng khoan kiểu chìm hiện đang được sử dụng trong công ty khai thác và xử lý nước ngầm... loại bơm ly tâm nhiều cấp, trục đứng, bánh xe công tác kiểu dẫn nước vào một phía Bản thân máy bơm là một tổ máy Nó bao gồm phần bơm, phần động cơ, cáp điện, ống đẩy và gối đỡ lắp trên miệng giếng Trục bơm được nối với trục động cơ điện Phần bơm nằm trên, phần động cơ điện nằm dưới, giữa hai phần này là lưới chắn rác Phần bơm gồm nhiều cấp, mỗi cấp bơm gồm bánh xe công tác và bộ phận dẫn dòng kiểu cánh... 3.2 CẢM BIẾN ÁP SUẤT : Hình 5.6 : Cảm biến áp suất Trong hệ thống sử dụng cảm biến áp suất kiểu ML của hãng Honeywell Đây là loại cảm biến kết hợp kỹ thuật tiên tiến ASIC với thiết kế thép không rỉ Cảm biến bù số hóa này cung cấp một giá trị tuyệt vời và sự thực thi kết hợp làm nó trở thành cảm biến áp suất lý tưởng cho các ứng dụng tự động hóa và công nghiệp Bù nhiệt độ đầy đủ, cân chỉnh và khuếch... đèn này sáng Đèn báo tần số ra FOUT Tần số ra của biến tần có thể được theo dõi khi đèn này sáng Đèn báo dòng ra IOUT Dòng điện ra của biến tần có thể được theo dõi khi đèn này đang sáng Đèn báo MNTR Các giá trị đặt trong các thông số U01 đến U10 có thể được theo dõi khi đèn này đang sáng Đèn báo chiều quay thuận nghịch F/R Có thể lựa chọn chiều quay khi đèn này đang sáng khi thao tác với biến tần bằng... : 3.1 Hệ thống hoạt động ở chế độ tự động : Khi nhấn nút Start van xả 1 sẽ mở trong vòng 10 giây, sau 10 giây bơm sẽ hoạt động, khi bơm 1 hoạt động sau khoảng thời gian 10 giây van đẩy 1 sẽ mở cùng lúc van xả đóng để đẩy nước khai thác được từ trạm giếng 1 đưa lên giàn mưa xử lý thành nước sạch Khi van đẩy 1 đã mở thì van xả 2 cũng sẽ mở khởi động trạm giếng số 2, van xả 2 mở trong 10 giây thì bơm 2... thường van sẽ mở hết một góc 90 o trong khoảng thời gian 90 giây và cũng tương tự như thế cho trường hợp đóng van Nội dung thực hiện Chương trình điều khiển hệ thống trạm bơm cấp 1 dùng PLC S7-200: 1 Lưu đồ giải thuật : Start Van xã 1 mở T=10 s Bơm 1 mở T=10 s Van xã 1 đóng CBA S Van đẩy 1 mở A A B Van xã 2 mở Van xã 3 mở T=10 s T=10 s Bơm 2 mở Bơm 2 mở T=10 s T=10 s Van xã 2 đóng Van xã 3 đóng Van đẩy 2... chiều Các cấp bơm được ghép với nhau bằng các gu dông Các ổ trục của bơm là ổ trượt, lót cao su hoặc gỗ ép được bôi trơn vằng chính nước bơm lên Phần động cơ nằm phía dưới phần bơm Đây là động cơ điện xoay chiều ba pha không đồng bộ, rôto ngâm trong nước hoặc ngâm trong dầu Tuy nhiên loại động cơ ngâm trong nước có cấu tạo, vận hành đơn giản hơn nên hầu hết các bơm giếng khoan đều sử dụng loại động... động bơm 2 hoạt động, nhấn nút nhấn M_VD2 để mở van đẩy 2, đồng thời đóng van xả 2 Để khởi động trạm giếng số 3, ta nhấn M_VX3 mở van xả 3 , nhấn nút M_B3 khởi động bơm 3 hoạt động, nhấn nút nhấn M_VD3 để mở van đẩy 3, đồng thời đóng van xả 3 Để dừng mỗi trạng thái đều có nút dừng tương ứng Hoàn tất quá trình điều khiển hệ thống khai thác nước ngầm ở chế tay HẾT - . một nước có nền công nghiệp hiện đại ngang tầm với các nước trong khu vực cũng như trên thế giới.Nhóm chúng em quyết định nghiên cứu:”HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHAI THÁC VÀ GIÁM SÁT TRẠM BƠM NƯỚC SẠCH. phối nước của Thành phố nhờ trạm bơm cấp II. Do hệ thống có quy mô lớn nên nhóm chỉ thực hiện mô phỏng một phần cuả hệ thống. Đó là trạm bơm cấp 1 Hình: Lưu đồ dây chuyền công nghệ xử lý và. về hệ thống trạm bơm cấp I Hình:Một hệ thống gồm ba trạm bơm Hình:Vị trí của van đẩy Hình:Vị trí đặt van xả Hình: Vị trí đồng hồ đo áp lực đầu bơm 3.Nghiên cứu các thiết bị 3.1. PLC S7-200: PLC