đồ án kỹ thuật điều khiển tự động Thiết kế mạng Profibus DP cho hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy Thụy Vân khu công nghiệp thành phố Việt Trì.

LỜI NÓI ĐẦUMột trong nhưng nội dung quan trọng của cuộc cách mạng trên toàn cầu nói chung và với việc công nghiệp hoá hiện đại hoá nước ta nói riêng đó chính là tự động hoá trongquá trìn

LỜI NÓI ĐẦU

Một trong nhưng nội dung quan trọng của cuộc cách mạng trên toàn cầu nói chung

và với việc công nghiệp hoá hiện đại hoá nước ta nói riêng đó chính là tự động hoá trongquá trình sản xuất.Nó nhằn tăng năng suất lao động,sản xuất ra nhiếu sản phẩm hơn,cảithiện và nâng cao đời sống con người,giảm sức lao động cho con người một cách đángkể.Hiện nay nước ta đang ứng dụng tự động hoá vào rất nhiều ngành,một trong nhữngngành cần thiết đó chính là ngành xử lý nước thải công nghiệp.Với việc ứng dụng tựđộng hoá vào ngành xử lý nước thải đã làm cho môi trường Việt Nam cũng như môitrường thế giới ngày càng được cải thiện nhiều hơn.Trong đồ án này en nghiên cứu vàthiết kế mạng Profibus DP cho hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy xử lý nước thải ThụyVân khu công nghiệp thành phố Việt Trì

Được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo Phan Cung, cô giáo Phan Thị Huyền Châu

và các thầy cô trong bộ môn Tự Động Hóa của trường đại học Bách Khoa Hà Nội đã giúp

em hoàn thành đúng tiến độ đồ án.Trong quá trình làm đồ án nếu em có gì sai sót mongthầy cũng như cô thông cảm và bỏ qua cho em.Em xin chân thành cảm ơn thầy cô

Hà nội ngày 28 tháng 5 năm 2008

Sinh viên Nguyễn Đức Cường

Chương 1 : Công nghệ xử lý nước thải công nghiệp

1.1 Sự ô nhiễm môi trường nước

1.1.1 Tìm hiểu về sự ô nhiễm nước

Nước tự nhiên là nước được hình thành cả số lượng và chất lượng dưới ảnh hưởngcủa các quá trình tự nhiên,không có tác động của nhân sinh.Do tác động của nhân sinhnước tự nhiên bị nhiễm bẩn bởi các chất khác nhau dẫn đến kết quả là làm ảnh hưởng đếnchất lượng của nó

Các khuynh hướng thay đổi chất lượng của nước dưới nảh hưởng các hoạt động củacon người bao gồm:

-Giảm độ pH của nước ngọt do ô nhiễm bởi H2SO4,HNO3 từ khí quyển và nước thảicông nghiệp,tăng hàm lượng SO3 2- và NO3- trong nước

-Tăng hàm lượng các ion Ca,Mg,Si trong nước ngầm và nước sông do nước mưa hoàtan,phong hoá các quặng cacbonat

-Tăng hàm lượng các ion kim loại nặng trong nước tự nhiên,trước hết làPb,Cd,Hg,As,Zn và cả các anion PO43-,NO3-

-Tăng hàm lượng các muối trong nước bề mặt và nước ngầm do chúng đi vào môitrường nước cùng nước thải,từ khí quyển và từ các chất thải rắn

-Tăng hàm lượng các hợp chất hữu cơ,trước hết là các chất khó bị phân huỷ sinh học.-Giảm nồng độ oxy hoà tan trong nước tự nhiên do các quá trình oxy hoá liên quan tớiquá trình phì dưỡng các nguồn chứa nước và các khoáng hoá các hợp chất hữu cơ -Giảm độ trong nước.Tăng khả năng nguy hiểm của ô nhiễm nước tự nhiên do cácnguyên tố phóng xạ

Các chỉ tiêu quan trọng của nước cần được xem xét trong cấp nước là độ pH,độtrong,độ cứng,hàm lượng sắt,mângn và các chỉ số coli

Các tính chất đặc trưng của nước thải gồm:pH,hàm lượng chất rắn,nhu cầu õy sinhhoá BOD(Biochemical Oxygen Demand)hoặc nhu cầu oxy hoá học COD(ChemicalOxygen Demand),các dạng nitơ,photpho,dầu mỡ,mùi,màu,các kim loại nặng trong nướcthải công nghiệp

Việc nước thải chỉ qua xử lý bằng phương pháp thông thường đã đẩy nhanh quá trìnhphì dưỡng do sự phát triển bùng nổ của tảo và các thực vật khác,làm giảm chất lượngnước,cản trở việc sử dụng lại nước và các hoạt động nghỉ ngơi giải trí.Do đó ngày nay đãphát triển và ứng dụng thêm các phương pháp xử lý cấp ba vào các dây chuyền xử lýnước thải

1.1.2 Một số thông số quan trọng của nước thải:

1.1.2.2.Hàm lượng oxy hoà tan DO(Dissolved oxy gen) :

Một trong những chỉ tiêu quan trọng nhất của nước là hàm lượng oxy hoà tan,vì oxykhông thể thiếu được đối với tất cả các sinh vật sống trên cạn cũng như dưới nước.Oxyduy trì quá trình trao đổi chất,sinh ra năng lượng cho sự sinh trưởng,sinh sản và tái xuất Oxy là chất khó hoà tan trong nước,không tác dụng với nước về mặt hoá học.Độ hoàtan của nó phụ thuộc vào các yếu tố như áp suất,nhiệt độ và các đặc tính của nước.Nồng

độ bão hoà của oxy trong nước ở nhiệt độ cho trước có thể tính theo định luậtHenry.Nồng độ này thường nằm trong khoảng 8-15mg/l ở nhiệt độ thường

Khi thải các chất thải sử dụng oxy vào các nguồn nước,quá trình oxy hoá chúng sẽlàm giảm nồng độ oxy hoà tan trong các nguồn nước này,thậm chí có thể đe doạ được sựsống của các loài cá cũng như sinh vật sống trong nước

1.1.2.3 Nhu cầu oxy sinh hoá BOD (Biochemical Oxygen Demand) :

Nhu cầu oxy sinh hóa là chỉ tiêu thông dụng nhất để xác định mức độ ô nhiễm củanước thải đô thị và chất thải trong nước thải của công nghiệp

BOD được định nghĩa là lượng oxy vi sinh vật đã sử dụng trong quá trình oxy hoá cácchất hữu cơ

1.1.2.4.Nhu cầu hoá học COD(Chemical Oxygen Demand) :

Chỉ số này được sử dụng rộng rãi để biểu thị hoá hàm lượng chất hữu cơ trong nướcthải và mức độ ô nhiễm nước tự nhiên.COD được định nghĩa là lượng oxy cần thiết choquá trình oxy hoá hoá học các chất hữu cơ trong mẫu nước thành CO2 và nước.Lượngoxy này tương đương với hàm lượng chất hữu cơ có thể bị oxy hoá được xác định khi sửdụng một tác nhân oxy hóa hóa học mạnh trong môi trường axit

1.1.2.5.Chỉ thị chất thải về lượng vi sinh của nước :

Nước là một phương tiện lan truyền các nguồn bệnh và trong thực tế các bệnh lây lanqua môi trường nước là nguyên nhân chính gây ra bệnh tật và tử vong,nhất là ở các nướcđang phát triển.Các tác nhân gây bệnh thường được bài tiết trong phân của ngườibệnh,bao gồm các nhóm chính sau : các vi khuẩn,virut,động vật đơn bào,giun ký sinh.Ba

bệnh do các vi khuẩn của nguồn nước thường gặp nhất là sốt thương hàn,bệnh tả châuÁ,ly khuẩn que.Các bệnh này thường có ở những nơi thải phân người tuỳ tiện.

Chất lượng về mặt vi sinh của nước thường được biểu thị bằng nồng độ của vi khuẩnchỉ thị - đó là những vi khuẩn không gây bệnh và về nguyên tắc đó là nhóm trựckhuẩn.Thông số được sử dụng rộng rãi nhất đó là chỉ số coli.Nước thải sinh hoạt chưaqua xử lý thường chứa trên 3 triệu coli/100 ml.Các tiêu chuẩn nước uống thường định rõ

sự an toàn vệ sinh bằng một phương pháp xét nghiệm xác định mà không phát hiện ra ởmức trung bình và không vượt quá 1 coliform/100 ml

1.1.3 Nước thải sinh hoạt :

Lượng nước thải sinh hoạt dao động trong phạm vi rất lớn,tuỳ thuộc vào mức sống vàcác thói quen của người dân,có thể ước tính bằng 80% lượng nước được cấp.Ở Mỹ vàCanada là nơi có nhu cầu cấp nước nên lượng nước thải thường tới 200 – 400l/người.ngày(số liệu 1979).Giữa lượng nước thải và tải trọng chất thải của chúng biểu thịbằng các chất lắng hoặc BOD5 có một mối tương quan nhất định.Đặc trưng củ nước thảisinh hoạt là thường chứa nhiều tạo chất với nhau,trong đó khoảng 52% là chất hữucơ,48% là chất vô cơ và vi sinh vật.Phần lớ các vi sinh vật trong nước thải thường ở dạngcác virut và vi khuẩn lây bệnh như tả.lỵ,thương hàn Đồng thời trong nước thải cũngchứa các vi khuẩ không có hại có tác dụng phân huỷ các chất thải

1.1.4.Nước thải công nghiệp :

Trong công nghiệp, nước được sử dụng như là một loại nguyên liệu thô,phương tiệnsản xuất và phục vụ cho các mục đích truyền nhiệt.Nước cấp cho sản xuất có thể lấy từmạng cấp nước sinh hoạt chung hoặc lấy trực tiếp từ nguồn nước ngầm hay nước mặt nếu

xí nghiệp có hệ thống xử lý nước riêng.Nhu cầ về cấp nước và lượng nước thải trong sảnxuất phụ thuộc vào nhiều yếu tố.Lưu lượng nước thải của các xí nghiệp công nghiệpđược xác định chủ yếu bởi đặc tính sản phẩm được sản xuất

Ngoài ra trình độ công nghệ sản xuất và khối lượng sản xuất của xí nghiệp cũng có ýnghĩa quan trọng.Lưu lượng tính cho một đơn vị sản phẩm có thể khác nhau.Lưu lượngnước thải sản xuất lại dao động rảt lớn.Bởi vậy các số liệu nêu trong tài liệu thườngkhông ổn định và ở nhiều xí nghiệp lại có khả năng tiết kiệm lượng nước cấp do sử dụng

hệ thống tuần hoàn trong sản xuất

Thành phần nước thải rất đa dạng,thậm chí ngay trong một ngành công nghiệp,số liệucũng thay đổi đáng kể do mức độ hoàn thiện của công nghệ sản xuất hoặc điều kiênk môitrường.Trong trường hợp cụ thể cần sử dụng nguồn tài liệu thích hợp

1.1.5.Nước thải đô thị :

Nước thải đô thị gồm khoảng 50% là nước thải sinh hoạt,14% là các loại nước thấm

và 36% là nước thải sản xuất.cũng cần lưu ý rằng,nhu cầu cấp nước và nước thải đô thị ởcác ở các nước công nghiệp phát triển cao hơn rất nhiều so với các nước đang phát triển Lưu lượng nước thải đô thị phụ thuộc rấ nhiều vào điều kiện khí hậu và các tính chấtđặc trưng của thành phố.Khoảng 65 đến 85% lượng nước cấp cho một người trở thànhnước thải.Lưu lượng và hàm lượng các chất thải của nước thải đô thị thường dao độngtrong phạm vi rất lớn.Lưu lượng nước thải lớn nhất trong ngày vào lúc 10 – 12 giờ trưa

và thấp nhất vào khoảng 5 giờ sáng

1.2 Các phương pháp xử lý nước thải :

1.2.1 Phân loại các quá trình và các phương pháp xử lý nước thải :

Nước thải thường chứa rất nhiều tạp chất có bản chất khác nhau.Vì vậy,mục đích của

xử lý nước thải là khử các tạp chất đó sao cho nước sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn ở mứcchấp nhận được theo các chỉ tiêu đặt ra.Các tiêu chuẩn chất lượng ở mức chấp nhận đượctheo các chỉ tiêu đặt ra.Các tiêu chuẩn chất lượng đó phụ thuộc vào mục đích và cáchthức sử dụng:nước sẽ được tái sử dụng hay thải thẳng vào các nguồn tiếp nhận nước.Theo chất lượng nước đạt được, các quá trình xử lý được nhóm lại thành các côngđoạn: xử lý cấp I, xử lý cấp II và xử lý cấp III

- Xử lý cấp I gồm các quá trình xử lý ơ bộ và lắng, bắt đầu từ song chắn và kết thúcsau lắng cấp I.Công đoạn này có nhiệm vụ khử các vạt rắn nổi có kích thước lớn và cáctạp chất có thể lắng ra khỏi bể nước thải để bảo vệ bơm và đường ống.Hầu hết các chấtrắn lơ lửng lắng ở bể cấp I.Ở đây thường gồm các quá trình lọc qua song chắn, lắng,tuyển nổi, tách dầu mỡ và trung hoà

- Xử lý cấp II gồm các quá trình sinh học(đôi khi cả quá trình hoá học) có tác dụngkhử hầu hết các tạp chất hữu cơ hoà tan có thể phân huỷ bằng con đường sinh học,nghĩa

là khử BOD.Đó là các quá trình :hoạt hoá bùn,lọc sinh học hay oxy hoá sinh học trongcác hồ và phân huỷ yếm khí.Tất cả các quá trình này đều sử dụng khả năng của các sinhvật chuyển hoá chất thải hữu cơ về dạng ổn định và năng lượng thấp

- Xử lý cấp III thường gồm các quá trình : vi lọc,kết tủa hoá học và đông tụ,hấp thụbằng than hoạt tính,trao đổi ion,thẩm thấu ngược,điện thấm tích,các quá trình khử chấtdinh dưỡng,clo hoá và ozon hoá

Nhìn chung tất cả các phương pháp và quá trình xử lý nước thải đều dựa trên cơ sởcác quá trình vật lý,hoá học và sinh học.Các hệ thống xử lý chất thải được thiết lậpthường bao gồm hàng loạt các quá trình trên kết hợp theo trật tự công nghệ tuỳ thuộc vàođặc tính nước thải,tiêu chuẩn dòng ra và các điều kiện cụ thể khác

1.2.2.Làm sạch nước thải bằng các phương pháp cơ học :

Nước thải công nghiệp và nước thải sinh hoạt thường chứa các chất tan và không tan

ở dạng hạt lơ lửng.Các tạp chất lơ lửng có thể ở dạng rắn và lỏng, chúng tạo với nướcthành hệ huyền phù

Để tách các hạt lơ lửng ra khỏi nước thải,thường người ta sử dụng các quá trình thuỷ

cơ : lọc qua song chắn hoặc lưới,lắng dưới tác dụng của lực trọng trường hoặc lực ly tâm

và lọc.Việc lựa chọn phương pháp xử lý tuỳ thuộc vào kích thước hạt,tính chất hoálý,nồng độ hạt lơ lửng,lưu lượng nước thải và mức độ làm sạch cần thiết

1.2.2.1.Lọc qua song chắn hoặc lưới chắn :

Đây là bước xử lý sơ bộ,mục đích của quá trình là khử tất cả các tạp vật có thể gây racác ự cố trong quá trình vận hành hệ thống xử lý nước thải như làm tắc bơm,đường ốnghoặc kênh dẫn.Trong xử lý nước thải đô thị,thường dùng các song chắn để lọc nước vàdùng máy nghiền nhỏ các vật bị giữ lại.Còn trong xử lý nước thải công nghiệp người tadùng thêm lưới chắn

- Song chắn

Nước thải đưa tới công trình làm sạch trước hết phải qua song chắn rác.Tại songchắn,các tạp vật thô như giẻ, rác,vỏ đồ hộp,các mẩu đá,gỗ và các vật thải khác được giữlại.Song chắn có thể đặt cố định hoặc di động,cũng có thể là tổ hợp cùng với máy nghiềnnhỏ.Thông dụng hơn cả là các song chắn cố định.Các song chắn được làm bằng kimloại,đặt ở cửa vào của kênh dẫn,nghiêng một góc 60 -75o .Thanh song chắn có thể có tiếtdiện tròn,vuông hoặc hỗn hợp.Thông dụng nhất là thanh có tiết diện hỗn hợp,cạnh vuônggóc ở phía sau và cạnh tròn ở phía trước hướng đối diện với dòng chảy

- Lưới lọc

Để khử các chất lơ lửng có kích thước nhỏ hoặc các sản phẩm có giá trị,thường sửdụng lưới lọc.Lưới có kích thước lỗ từ 0,5 đến 1mm.Khi tang trống quay,thường với vậntốc 0,1 đến 0,5m/s ,nước thải được lọc qua bề mặt trong hay ngoài,tuỳ thuộc vào sự bố tríđường dẫn nước thải vào.Các vật thải được cào ra khỏi mặt lưới bằng hệ thống cào.Loạilưới lọc này hay dùng trong các hệ thống xử lý nước thải của công nghiệp dệt,giấy và da

1.2.2.2 Điều hoà lưu lượng :

Điều hoà lưu lượng được đung để duy trì dòng thải vào gần như không đổi,khắc phụcnhững vấn đề vận hành do sự dao động lưu lượng nước thải gây ra và nâng cao hiệu suấtcủa các quá trình ở cuối dây chuyền xử lý

1.2.2.3 Quá trình lắng :

a Phân tích quá trình lắng của các chất rắn trong nước thải:

Trong xử lý nước thải,quá trình lắng được sử dụng để loại các tạp chất ở dạng huyềnphù thô ra khỏi nước.Sự lắng của các hạt xảy ra dưới tác dụng của trọng lực.Để tiến hànhquá trình này người ta thường dùng các loại bể lắng khác nhau.Trong công nghệ xử lý

nước thải,theo chức năng các bbể lắng được phân thành : bể lắng cát,bể lắng cấp I và bểlắng trong(cấp II).Bể lắng cấp I có nhiệm vụ tách các chất rắn hữu cơ(60%) và các chấtrắn khác,còn bể lắng cấp II có nhiệm vụ tách bùn sinh học ra khỏi nước thải.Các bể lắngđều phải thoả mãn yêu cầu : có hiệu suất lắng cao và xả bùn dễ dàng.

Nước thải nói chung thường là hệ dị thể đa phân tán hợp thể không bền.Trong quátrình lắng,kích thước,mật độ hình dạng của các hạt và cả tính chất vật lý của hệ bị thayđổi.Ngoài ra,khi hoà nhập vào nước thải có thành phần hoá học khác nhau cũng có thểtạo thành các chất rắm,trong đó có các chất đông tụ.Những quá trình này sẽ làm ảnhhưởng tới hình dạng và kích thước hạt,gây phức tạp cho việc thiết lập qui luật thực củaquá trìng lắng

Quá trình lắng chịu ảnh hưởng của các yếu tố sau : lưu lượng nước thải,thời gianlắng ,khối lượng riêng và tải lượng tính theo chất rắn lơ lửng,tải lượng thuỷ lực,sự keo tụcác hạt rắn,vận tốc dòng chảy trong bể,sự nén bùn đặc,nhiệt độ của nước thải và kíchthước bể lắng

- Bể lắng ngang : có thể được làm bằng các vật liệu khác nhau như bê tông,bê tông

cốt thép,gạch hoặc bằng đât tuỳ vào kích thước, yêu cầu của quá trình lắng và điều kiệnkinh tế.Bể lắng có thể chia ra làm 4 vùng :

+ Vùng nước thải vào : có chức năng phân phối đều dòng nước thải vào bể lắng theotoàn bộ tiết diẹn cắt ngang dòng chảy,sao cho không có hiện tượng xoáy ở vùng lắng + Vùng lắng : chiếm hầu hết thể tích bể,lắgn trong bùn này tuân theo định luậtstockes.Một yêu cầu rất quan trọng là duy trì điều kiện chảy dòng trong bể

+ Vùng xả nước ra có chức năng tháo nước trong ra một cách ổn định

+ Vùng bùn cặn : cần được trang bị các phương tiện tháo bùn bằng phương pháp thuỷlực hay cơ khí

Các bể lắng ngang thường có chiều sâu H từ 1,5 đến 4m,chiều dài bằng (8-12)H chiềurộng kênh từ 3 đến 6 m.Để phân phối nước người ta thường chia bể thành nhiều ngănbằng vách ngăn.Các bể lắng ngang thường được sử dụng khi lưu lượng nướcthải trên

15000m3/ngày Hiệu suất lắng đạt 60%.Vận tốc dòng chảy của nước thải trong bể lắngthường được chọn không lớn hơn 0,01m/s,thời gian lưu từ 1-3 giờ.

- Bể lắng đứng :

Bể lắng đứng có dạng hình hộp hoặc hình trụ với đáy hình chóp.Nước thải được đưavào ống phân phối ở tâm bể với vận tốc không quá 30m/s.Nước thải chuyển động theophương đứng từ dưới lên trên tới vách tràn với vận tốc 0,5-0,6 m/s.Thời gian lưu lại trong

bể từ 45-120 phút và được xả ra ngoài bằng áp lực thuỷ tĩnh

- Bể lắng theo phương bán kính :

Loại bể này có tiết diện hình tròn,đường kính 16-40m.Chiều sâu phần nước chảy 5m.Nước thải được dẫn vào bể theo chiều từ tâm ra thành bể và thu vào máng tập trungdẫn ra ngoài

-Lọc qua vách lọc:

Việc lựa chọn lọc qua vách lọc phụ thuộc vào tính chất nước thải,nhiẹt độ, áp suất lọc

và kết cấu thiết bị lọc.Vách lọc giữ các hạt cần có các tính chất sau :trở lực nhỏ,đủ bền vàdẻo cơ học,đủ bền về hoá học,không bị trương nở và bị phá huỷ ở điều kiện lọc chotrước

- Bể lọc với lớp vật liệu lọc dạng hạt :

Trong các quá trình làm sạch nước thải thường phải xử lý một lưọng lớn nước,do đóngười ta không cần sử dụng các thiết bị lọc với áp suất cao mà dùng các bể lọc với lớpvật liệu lọc dạng hạt.Vật liệu lọc có thể sử dụng là cát thạch anh,than cốc hoặc sỏinghiền,thậm chí cả than nâu,than bùn hoặc than gỗ

- Thiết bị lọc chậm :

Người ta dùng bể lọc chậm để lọc nước thải không đông tụ.Tốc độ lọc trong các thiết

bị này phụ thuộc vào nồng độ chất rắn lơ lửng.Khi nồng độ các chất rắn nhỏ hơn 25mg/l

có thể lấy tốc độ lọc bằng 0,2 đến 0,3m/h,còn khi nồng độ các hạt rắn lơ lửng bằng 25-30mg/l thì tốc độ lọc sẽ chọn trong khoảng từ 0,1 đến 0,2m/h.

Ưu điểm của lọc chậm là có kha năng làm sạch cao.Nhược điểm của loại này là kíchthước lớn,giá thành cao,làm sạch bùn khó và phức tạp

- Thiết bị lọc nhanh :

Bể lọc nhanh làm việc với kích thước hữu hiệu lớn hơn và hệ số đồng đèu nhỏ hơn sovới bể lọc chậm.Về kết cấu thiết bị lọc nhiều lớp rất ít khac biệt so với thiết bị lọc mộtlớp,nhưng thiết bị loại này có năng suất lọc cao và thời gian lọc kéo dài

1.2.3.Các phương pháp hoá lý :

1.2.3.1 Đông tụ và keo tụ :

Quá trình lắng chỉ có thể tách được các hạt rắn huyền phù nhưng không thể tách đượccác chất gây nhiễm bẩn ở dạng keo và hoà tan vì chúng là những hạt rắn có kích thướcquá nhỏ.Để tách các hạt rắn đó một cách có hiệu quả bằng phương pháp lắng,cần tăngkích thước củ chúng nhờ sự tác động tương hỗ giữa các hạt phân tán liên kết thành tậphợp các hạt nhằm làm tăng vận tốc lắng của chúng.Việc khử các chất keo rắn bằng trọnglượng trước hết đòi hỏi cần trung hoà điện tích của chúng,thứ đến là liên kết chúng vớinhau.Quá trình trung hoà điện tích thường gọi là quá trình đông tụ còn quá trình tạo thànhcác bông lớn hơn từ các hạt nhỏ gọi là quá trình keo tụ

sẽ kéo theo hạt cùng nổi lên bề mặt,sau đó chúng tập hợp lại với nhau thành các lớp bọtchứa hàm lượng các hạt cao hơn trong chất lỏng ban đầu

1.2.3.3 Hấp phụ :

Phương pháp hấp phụ được dùng rộng rãi để làm sạch triệt để nước thải khỏi các chấthữu cơ hoà tan sau khi xử lý sinh học cũng như xử lý cục bộ khi trong nước thải có chứamột hàm lượng rất nhỏ các chất đó.Những chẩt này không phân huỷ bằng con đường sinh

học và thường có độc tính cao.Nếu các chất cần khử bị hấp phụ tốt và khi chi phí riênglượng chất hấp phụ không lớn thì việc ứng dụng phương pháp này là hợp lý hơn cả.Ứng dụng của quá trình hấp phụ: quá trình hấp phụ có thể được sử dụng để tách cácchất hữu cơ như phenol,thuốc nhuộm,các hợp chất thơm từ nước thải bằng than hoạt tính.

1.2.3.4 Trao đổi ion :

Phương pháp trao đổi ion được ứng dụng để làm sạch nước hoặc nước thải khỏi cáckim loại như Zn,Cu,Ni,Pb,Hg,Cd,Mn cũng như các hợp chất của asen,photpho,xyanua

Màng được định nghĩa là một pha đóng vai trò ngăn cách giữa các pha khác nhau.Đó

có thể là chất rắn,hoặc một gel trương nở do dung moi hoặc thậm chí cả một chấtlỏng.Việc ứng dụng màng để tách các chất phụ thuộc vào độ thấm qua của các hợp chất

đó qua màng

1.2.3.6 Các phương pháp điện hoá :

Người ta sử dụng các quá trình oxy hoá cực anot và khử của catot,đông tụ điện đểlàm sạch nước thải khỏi các chất hoà tan và phân tán

Tất cả các quá trình này đều xảy ra trên các điện cực khi cho dòng điện một chiều điqua nước thải

Các phương pháp điện hoá cho phép lấy ra từ nước thải các sản phẩm có giá trị bằngcác sơ đồ công nghệ tương đối dơn giản và tự động hoá.Không cần sử dụng các tác nhânhoá học

Nhược điểm chính của phương pháp này là tiêu hao điện năng lớn

Việc làm sạch nước thải bằng các phương pháp điện hoá có thể tiến hành gián đoạnhoặc liên tục

Hiệu suât của các phương pháp điện hoá được đánh giá bằng một loạt các yếu tố nhưmật độ dòng điện,điện áp,hệ số sử dụng hữu ích điện áp,hiệu suất theo dòng,hiệu suâttheo năng lượng

1.2.3.7 Các phương pháp hoá học :

a Phương pháp trung hoà :

Nước thải chứa các axit vô cơ hoặc kiềm cần được trung hoà đưa pH về khoảng 6,5đến 8,5 trước khi thải vào nguồn nước hoặc sử dụng cho công nghệ xử lý tiếp theo

-Trộn lẫn nước thải với nước thải kiềm

-Bổ sung các tác nhân hoá học

-Lọc nước ãit qua vật liệu có tác dụng trung hoà

-Hấp thụ khí axít bằng nước kiềm hoặc hấp thụ amoniac bằng nước axít

b Phương pháp oxy hoá khử :

Để làm sạch nước thải người ta có thể sử dụng các chất oxy hoá như clo ở dạng khí vàhoá lỏng,dioxyt cko,clorat cãni,hypoclorit canxi,penmângnat kali,bỉcomat kali

Trong quá trình oxy hoá,các chât độc hại trong nước thải được chuyển thành các chất

ít độc hơn và tách ra khỏi nước.Quá trình này tiêu tốn một lượng nước lớn các tác nhânhoá học,do đó quá trình oxy hoá hoá học chỉ được dùng trong những trường hợp khi cáctạp chất gây nhiễm bản trong nước thải không thể tách bằng phương pháp khác

c Làm sạch bằng khử :

Phương pháp làm sạch nước thải bằng quá trình khử được ứng dụng trong các trườnghợp khi nước thải chứa các chất đẽ bị khử.Dùng để tách các hợp chất thuỷngân,crom,asen ra khỏi nước thải

Trong xử lý nước thải chứa hợp chất thuỷ ngân ở dạng vô cơ,người ta khử thành thuỷngân kim loại và tách ra khỏi nước bằng quá trình lắng,lọc hoặc tuyển nổi

1.2.3.8 Xử lý nước thải bằng các phương pháp sinh học:

Người ta sử dụng các phương pháp sinh học để làm sạch nước thải sinh hoạt cũng nhưnước thải sản xuất khỏi nhiều chất hữu cơ hoà tan một số chất vô cơ như H2S,cácsunfit,amoniac.nito

Phương pháp này dựa trên cơ sở sử dụng hoạt động của vi sinh vật để phân huỷ cácchất hữu cơ gây hniễm bẩn trong nước thải.Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ vàmột số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng.Trong quá trình dinhdưỡng,chúng nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào,sinh trưởng và sinh sản nênsinh khối của chúng được tăng lên.Qáu trình phân huỷ các chất hữu cơ nhờ vi sinh vậtnhư vậy gọi là quá trình oxy hoá sinh hoá

Như vậy,nước thải có thể được xử lý bằng phương pháp sinh học sẽ được đặc trưngbởi chỉ tiêu BOD hoặc COD.Để có thể xử lý bằng phương pháp này nước thải sản xuấtcần không chứa các chất độc và tạp chất,các muối kim loại nặng hoặc nồng độ của chúngkhông được vượt quá nồng độ cực đại cho phép

Chương 2: Tìm hiểu chung về mạng truyền thông công nghiệp

2.1 Mạng truyền thông công nghiệp là gì ?

Sự phổ biến của cá giải pháp tự động hoá sử dụng hệ thống truyền thông số là kết quảtổng hợp của các tiến bộ trong kỹ thuật vi điện tử,kỹ thuật máy tính,kỹ thuật thông tin vàđương nhiên cả kỹ thuật ự động hoá.Mạng truyền thông công nghiệp hay mạng côngnghiệp(MCN) là một khái niệm chung chỉ các hệ thông mạng truyền thông số,truyền bitnối tiếp,được sử dụng để ghép nối các thiết bị công nghiệp.Các hệ thống truyền thôngcông nghiệp phổ biến hiện nay cho phép liên kết mạng ở nhiều mức khác nhau,từ cáccảm biến,cơ cấu chấp hành dưới cấp trường cho đến các máy tính điều khiển,thiết bị quansat,máy tính điều khiển giám sát và các máy tính cấp điều hành xí nghiệp,quản lý côngty

Để thấy rõ phạm vi đề cập của lĩnh vực truyền thông công nghiệp,ta cần phân biệt vớicác hệ thống mạng viễn thông và mạng máy tính.Về cơ sở kỹ thuật,mạng công nghiệp vàcác mạng viễn thông có rất nhiều điểm tương đồng,tuy nhiên có những điểm khác biệtsau :

- Mạng viễn thông có phạm vi địa lý và số lượng thành viên tham gia lớn hơn rấtnhiều,nên các yêu cầu kỹ thuật(cấu trúc mạng,tốc đọ truyền thông,tính năng thời gianthực )rất khác,cũng như các phương pháp truyền thông thườn phức tạp hơn nhiều so vớimạng công nghiệp

- Đối tượng của mạng viễn thông bao gồm cả con người và thiết bị kỹ thuật,trong đócon người đóng vai trò chủ yếu.Vì vậy các dạng thông tin cần trao đổi bao gồm cả tiếngnói,hình ảnh ,văn bản và dữ liệu.Đối tượng của mạng công nghiệp thuần tuý là các thiết

bị công nghiệp,nên dạng thông tin được quan tâm duy nhất là dữ liệu.Các kỹ thuật vàcông nghệ được dùng trong mạng viễn thông rất phong phú,trong kỹ thuật truyền dữ liệutheo chế độ bit nối tiếp là đặc trưng của mạng công nghiệp

Mạng truyền thông công nghiệp thực chất là một dạng đặc biệt của mạng máy tính,cóthể so sánh với mạng máy tính thông thường ở những điểm giống nhau và khác nhau nhưsau :

+ Kỹ thuật truyền thông số hay truyền dữ liệu là đặc trưng chung của cả hai lĩnh vực.+ Trong nhiều trường hợp,mạng máy tính được sử dụng trong công nghiệp được coi

là một phần trong mô hình phân cấp của mạng công nghiệp

+ Yêu cầu về tính năng thời gian thực,độ tin cậy và khả năng tương thích trong môitrường công nghiệp của mạng truyền thông công nghiệp cao hơn so với một mạng máytính thông thường,trong khi đó mạng máy tính thường đòi hỏi cao hơn về độ bảo mật

+ Mạng máy tính có phạm vi trải rộng rất khac nhau,ví dụ có thể nhỏ như mạng LANcho một nhóm vài máy tính,hoặc lớn như mạng Internet.Trong nhiều trường hợp,mạngmáy tính gián tiếp sử dụng dịch vụ truyền dữ liệu của mạng viễn thông.Trong khi đó,chođến nay các hệ thống mạng công nghiệp thường có tính chất độc lập,phạm vi hoạt độngtương đối hẹp.

Sự khác nhau trong phạ vi và mục đích sử dụng giữa các hệ thống mạng truyền thôngcông nghiệp với các mạng viễn thông và mạng máy tính dẫn đến sự khác nhau trong cácyêu cầu về mặt kỹ thuật cũng như kinh tế

2.2 Vai trò của mạng truyền thông công nghiệp:

Ghép nối thiết bị,trao đổi thông tin là một trong những vấn đề cơ bản trong bất cứ mộtgiải pháp tự động hoá nào.Một bộ điều khiển cần được ghép nối với các cảm biến cơ cấu

và chấp hành.Giữa các bộ điều khiển trong một hệ thống điều khiển phân tán cũng cầntrao đổi thông tin với trong một hệ thống điều khiển phân tán cũng cần trao đổi thông tinvới nhau để phối hợp thực hiện điều khiển cả quá trình sản xuất.Ở một cấp cao hơn,cáctrạm vận hành trong trung tâm điều khiển cũng cần được ghép nối và giao tiếp với các bộđiều khiển để có thể theo dõi,giám sát toàn bộ quá trình sản xuất và hệ thống điều khiển.Vậy mạng truyền thông công nghiệp có vai trò quan trọng như thế nào trong các lĩnhvực đo lường,điều khiển và tự động hoá ngày nay?Sử dụng mạng truyền thông côngnghiệp ,đặc biệt là bus trường để thay thế cách nối điểm cổ điển giữa các thiết bị côngnghiệp mang lại hàng loạt lợi ích như sau :

- Đơn giản hoá cấu trúc liên kết giữa các thiết bị công nghiệp :Một số lượng lớn cácthiết bị thuộc các chủng loại khác nhau được ghép nối với nhau thông qua đường truyềnduy nhất

- Tiết kiệm dây nối và công thiết kế,lắp đặ hệ thống:Nhờ cấu trúc đơn giản,việc thiết

kế hệ thống trở nên đễ dàng hơn nhiều.Một số lượng lớn cáp truyền được thay thế bằngmột đường duy nhất,giảm chí phí đáng kể cho nguyên vật liệu và công lắp đặt

- Nâng cao độ tinh cậy và độ chính xác của thông tin : Khi dùng phương phá truyềntín hiệu tương tự cổ điển,tác động của nhiễu dễ làm thay đổi nội dung thông tin mà cácthiết bị không có cách nào nhận biết.Nhờ kỹ thuật truyền thông số,không những thông tintruyền đi khó bị sai lệch hơn,mà các thiết bị nối mạng còn có thêm khả năng tự phát hiệnlỗi và chuẩn đoán lỗi nếu có.Hơn thế nữa,việc bỏ qua nhiều lần chuyển đổi qua lại tươngtự-số và số-tương tự nâng cao độ chính xác của thông tin

- Nâng cao độ linh hoạt,tính năng mở của hệ thống:Một hệ thống mạng chuẩn hoáquốc tế tạo điều kiênj cho việc sử dụng các thiết bị của nhiều hãng khác nhau.Việc thaythế thiết bị,nâng cấp và mở rộng phạm vi chức năng của hệ thống cũng dễ dàng hơnnhiều.Khả năng tương tác giữa các thành phần được nâng cao nhờ cá giao diện chuẩn

- Đơn giản hoá /tiện lợi hoá việc tham số hoá,chuẩn đoán,định vị lỗi,sự cố các thiếtbị:Với một đường truyền duy nhất không những các thiết bị có thể trao đổi dữ liệu quátrình mà còn có thể gửi cho nhau các dữ liệu tham số,dữ liệu trạng thái,dữ liệu cảnh báo

và dữ liệu chuẩn đoán.Các thiết bị có thể tích hợp khả năng tự chuẩn đoán,các trạm trongmạng có khả năng tự cảnh báo lẫn nhau

- Mở ra nhiều chức năng và khả năng ứng dụng mới của hệ thống:sử dụng mạngtruyền thông công nghiệp cho phép áp dụng các kiến trúc điều khiển mới như điều khiểnphân tán,điều khiển phân tán với các thiết bị trường,điều khiển giám sát hoặc chuẩn đoánlỗi từ xa qua Internet,tích hợp thông tin của hệ thống điều khiển giám sát với thông tinđiều hành sản xuất và quản lý công ty

2.3 Phân loại và đặc trưng mạng truyền thông công nghiệp :

Để sắp xếp phân loại và phân tích đặc trưng các hệ thống mạng truyền thông côngnghiệp,ta dựa vào mô hình phân cấp cho các công ty xí nghiệp sản xuất

Tương ứng với năm cấp chức năng là bốn cấp của hệ thống truyền thông.Từ cấp điềukhiển giám sát trở xuống thuật ngữ “bus” thường được dùng thay thế cho thuật ngữ

“mạng” vì hầu hết các hệ thống mạng phía dưới đều có cấu trúc vật lý hoặc logic theokiểu bus

Bus (fieldbus) là một khái niệm chung dùng trong các ngành công nghiệp chế biến đểchỉ hệ thống bus nối tiếp,sử dụng kỹ thuật truyền tin số để kết nối các thiết bị thuộc cấpthuộc cấp điều khiển với nhau và với các thiết bị chấp hành

Hệ thống bus trường được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay là PROFIBUS,ControlNet,INTERBUS,CAN,P-Net,và gần đây phải kể đến device net,AS-i

2.4 Eithernet :

- Eithernet là kiểu mạng cụu bộ(LAN) được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay.Thựcchất,Eithernet chỉ là mạng cấp dưới,vì vậy có thể sử dụng các giao thức khác nhau ở phíatrên,trong đó TCP/IP là tập giao thức được sử dụng phổ biến nhất.Tuy vậy,mỗi nhà cungcấp sản phẩm có thể thực hiện giao tiếp riêng hoặc theo một chuẩn quốc tế cho giải phápcủa mình trên cơ sở Eithernet High Speed Eithernet (HSE) của Fieldbus Foundationchính là một trong tám hệ bus trường được chuẩn hoá quốc tế theo IEC 61158

- Industrial Eithernet

Hiện tại Industrial Eithernet chưa phải là một chuẩn quốc tế mà chỉ la tên của mộtloạt các sản phẩm do một số nhà sản xuất(Synergetic,Siemens) dưa ra.Thực chất IE chỉ làEithernet vói các thành phần mạng thích hợp trong môi trường công nghiệp

2.5 Các hệ thống bus tiêu biểu :

2.5.1 Profibus:

Là một hệ thống bú trường được phát triển tại Đức từ năm 1987 do 21 công ty và cơquan nghiên cứu hợp tac.Sau khi được chuẩn hoá quốc gia với DIN 19245,Profibus đã trởthành chuẩn Châu Âu EN 50 170 trong năm 1996 và chuẩn quốc tế IEC 61158 vào cuốinăm 1999.Bên cạnh đó,Profibus còn được đưa vào trong chuẩn IEC 61784 -một chuẩn

mở rộng trên cơ sở IEC 61158 cho các hệ thống sản xuất công nghiệp.Với sự ra đời củachuẩn mới IEC 61158 và IEC 61784 cũng như với các phát triển mới gần đây,Profibuskhông chỉ dừng lại là một hệ thống truyền thông mà còn được coi là một công nghệ tựđộng hoá

Profibus định nghĩa các đặc tính của một hệ thống bú cho phép kết nối nhiều thiết bịkhác nhau,từ các thiêt bị trường cho tới vào/ra phân tán,các thiết bị đièu khiển và giámsát.Profibus định nghĩa ba loại giao thức là :Profibus FMS,Profibus DP và ProfibusPA.FMS là giao thức nguyên bản của Profibus,được dùng chủ yếu cho việc giao tiếp giữacác máy tính điều khiển và điều khiển giám sat.Bước tiếp theo là sự ra đời của DP vàonăm 1993_một giao thức đơn giản và nhanh hơn nhiều so với FMS.Profibus DP được xâydựng tối ưu cho việc kết nối các thiết bị vào/ra phân tán và các thiết bị trường với cácmáy tính điều khiển Profibus-FMs và Profibus-DP lúc đầu được sử dụng phổ biến trongcác ngành công nghiệp chế tạo,lắp ráp.Tuy nhiên gần đây,vai trò của Profibus –FMs ngàycàng mờ nhạt bởi sự cạnh tranh của các hệ dựa trên nền Eithernet.Trong khi đó phạm vihoạt động của Profibus-DP ngày càng lan rộng sang nhiều lĩnh vực khác.Profibus-PA làkiểu đặc biệt được sử dụng ghép nối trực tiếp các thiết bị trường trong lĩnh vực tự độnghoá các quá trình có môi trường dễ cháy nổ,đặc biệt trong công nghiệp chế biến

Ngày nay, Profibus là hệ bus trường hàng đầu thế giới với hơn 20% thị phần và vớihơn 5 triệu thiết bị lắp đặt trong khoảng 500000 ứng dụng.Có thể nói Profibus là giảipháp chuẩn,đáng tin cậy cho nhiều phạm vi ứng dụng khác nhau,đặc biệt các ứng dụng cóyêu cầu cao về tính thời gian thực.

2.5.2 Kiến trúc giao thức :

Profibus chỉ thực hiện các lớp 1,2,7 theo mô hình quy chiếu OSI,tuy nhiên

Profibus-DP và Profibus-PA bỏ qua cả lớp 7 nhằm tối ưu hóa việc trao đổi dữ liệu quá trình giữacấp điều khiển với cấp chấp hành

Cả ba giao thức Profibus-FMS,DP,PA đều có chung lớp liên kết dữ liệu FDL(fieldbusData link) Profibus-PA có cùng giao diện sử dụng như DP,tuy nhiên tính tất cả các trạmkhông vượt quá một giá trị tối đa cho phép Các thử nghiệm cho thấy cũng có thể ghépnối tối đa 32 trạm trong một đoạn mạng RS-485IS

2.5.3 Truy nhập bus :

Profibus phân biệt hai thiết bị chính là trạm chủ(master) và trạm tớ (slave).Các trạmchủ có khả năng kiểm soát truyền thông trên bus.Một trạm chủ có thể gửi thông tin khi nógiữ quyền truy nhập bus.Trạm tớ chỉ được truy nhập bus khi có yêu cầu của trạm chủ,mộttrạm tớ phải thực hiện ít dịch vụ hơn,tức xử lý giao thức đơn giản hơn so với trạm chủ

Về khả năng gán địa chỉ, bộ nối phân đoạn hoạt động hoàn toàn trong suốt(transparent), ví dụ các thiết bị PA và DP không thích nghi với các địa chỉ thiết bị giốngnhau Bên cạnh đó, các bộ nối phân đoạn của các nhà sản xuất khác nhau hoạt động tạicác tốc độ truyền dữ liệu khác nhau đối với Profibus DP (chẳng hạn Pepperl+Fuchs:93.75 kbit/s; Siemens: 45.45 kbit/s) Thêm vào đó, có các thành phần mạng để kết nốiDP/PA hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu DP lên tới 1.200 kbit/s, chẳng hạn như PA-Link củaSiemens PA-Link hoạt động như một slave trên bus DP, nhận địa chỉ thiết bị riêng vàcung cấp tới 5 phân đoạn PA trên bộ nối riêng Về phía PA, PA-Link hoạt động như mộtmaster và định địa chỉ tối đa 30 thiết bị hiện trường Tuy nhiên, các thiết bị như vậy phảiđược tham số hóa sử dụng công cụ cấu hình phù hợp trước khi bắt đầu hoạt động

2.5.4 Profibus-DP:

Profibus-DP được phát triển nhằm đáp ứng các yêu cầu cao về tính năng thời giantrong trao đổi dữ liệu dưới cấp trường.Việc trao đổi dữ liệu được thực hiện theo giao thứcchủ/ tớ.Bên cạnh đó Dp còn hỗ trợ các dịch vụ truyền thông không tuần hoàn,phục vụtham số hóa,vận hành và chẩn đoán các thiết bị trường thông minh

Đối với mô hình OSI, Profibus-DP chỉ thực hiện các lớp 1 và 2 vì lý do hiệu suất xử

lý giao thức và tính năng thời gian.Tuy nhiên DP còn định nghĩa phía trên lớp 7 một ánh

xạ liên kết với lớp 2 gọi là DDLM cũng như một giao diện sử dụng chứa các hàm DP cơ

sở và các hàm DP mở rộng.Trong khi các hàm cơ sở chủ yếu phục vụ trao đổi dữ liệu

tuần hoàn,thời gian thực thì các hàm DP mở rộng cung cấp các dịch vụ truyền dữ liệukhông định kỳ hạn như tham số thiết bị,chế độ vận hành,thông tin chẩn đoán.Với các pháttriển gần đây, Profibus-DP được coi là kỹ thuật truyền thông,là giao thức truyền thôngduy nhất trong công nghệ Profibus.

a Cấu hình hệ thống và các kiểu thiết bị :

Profibus-DP cho phép sử dụng cấu hình một trạm chủ hoặc nhiều trạm chủ.Trong cấuhình nhiều trạm chủ tất cả các trạm chủ đều có thể đọc được ảnh dữ liệu đầu vào/ra củatrạm tớ,tuy nhiên chỉ duy nhất một trạm chủ được quyền ghi dữ liệu đầu ra

Tùy theo phạm vi chức năng,kiểu dịch vụ thực hiện,người ta phân biệt các kiểu thiết

bị DP như sau:

- Trạm chủ DP cấp ( DPM1) : Các dữ liệu thuộc kiểu này trao đổi dữ liệu với các trạm

tớ theo một chu trình được quy định,thông thường đó là các bộ điều khiển trung tâm,ví dụPLC,hoặc PC ,hoặc các module thuộc bộ điều khiển trung tâm

- Trạm chủ DP cấp 2 ( DPM2 ) : Các máy lập trình,công cụ cấu hình và vậnhành,chẩn đoán hệ thống BUS

- Trạm tớ (DP-slave ) : Các thiết bị tớ không có vai trò kiểm soát truy nhập bus,vì vậychỉ cần thực hiện một phần nhỏ các dịch vụ so với một trạm chủ

b Đặc tính vận hành hệ thống :

Chuẩn DP mô tả chi tiết đặc tính vận hành hệ thống để đảm bảo tính tương thích vàkhả năng thay thế lẫn nhau của các thiết bị.trước hết đặc tính vận hành của hệ thống đượcxác định qua các trạng thái hoạt động của các thiết bị chủ:

STOP: không truyền dữ liệu giữa các trạm chủ và trạm tớ,chỉ có thể chẩn đoán vàtham số hóa

CLEAR : Trạm chủ đọc thông tin đầu vào từ các trạm tớ và giữ các đầu ra ở giá trị antoàn

OPERATE : trạm chủ ở chế độ trao đổi dữ liệu đầu vào và đầu ra tuần hoàn với cáctrạm tớ.Trạm chủ cũng thường xuyên gửi thông tin trạng thái của nó tới các trạm tớ sửdụng lệnh gửi đồng loạt vào các khoảng thời gian đặt trước

c Trao đổi dữ liệu tuần hoàn :

Trao đổi dữ liệu giữa trạm chủ và các trạm tớ gán cho nó được thực hiện tự động theomột trình tự qui định sẵn.Khi đặt cấu hình hệ thống bus,người sử dụng định nghĩa cáctrạm tớ cho một thiết bị DPM1,quy định các trạm tớ tham gia và các trạm tớ không thamgia trao đổi dữ liệu tuần hoàn

Trong mỗi chu kỳ,trạm chủ đọc các thông tin đầu vào lần lượt từ các trạm tớ lên bộnhớ đệm cũng như đưa các thông tin đầu ra từ bộ nhớ đệm xuống lần lượt các trạm tớtheo một trình qui định sẵn trong danh sách

d Tham số hóa và chẩn đoán hệ thống :

Trong trường hợp có thông tin chẩn đoán,ví dụ báo cáo trạng thái vượt ngưỡng haycác cảnh báo khác,một DP-slave có thể báo cáo cho các trạm chủ của nó qua bức điện trảlời.Nhận được thông báo,trạm chủ sẽ có trách nhiệm tra hỏi trạm tớ liên quan về các chitiết thông tin chẩn đoán

Các hàm chẩn đoán của DP cho phép định vị lỗi một cách nhanh chóng,các thông tinchẩn đoán được truyền qua bus và thu thập tại trạm chủ.Các thông báo này được chiathành ba cấp:

- Chẩn đoán trạm : Các thông báo liên quan đến trạng thái hoạt động chung của cảtrạm,ví dụ tình trạng quá nhiệt hoặc sụt áp

- Chẩn đoán module : Các thông báo này chỉ thị lỗi nằm ở một khoảng vào/ra nào đócủa một module

- Chẩn đoán kênh : Trường hợp này nguyên nhân lỗi nằm ở một lỗi vào/ra riêng biệt

2.5.5 Profibus-PA :

Profibus-PA(process Automation) là một thể loại bus trường thích hợp cho các hệthống điều khiển trong các ngành công nghiệp,chế biến,đặc biệt trong hóa dầu hay trongnhững ngành mà môi trường làm việc khác nghiệt.Thực chất Profibus-PA là một sự mởrộng của profibus-dp với kỹ thuật truyền dẫn MBP theo IEC 1158-2 cũ và một số quyđịnh chuyên biệt về thống số và đặc tính của các thiết bị trường.Các quy định chuyên biệtnày tạo điều kiện cho khả năng tương tác thay thế lẫn nhau giữa các thiết bị của nhiềunhà sản xuất khác nhau

Với khả năng đồng tải nguồn,Profibus-PA cho phép kết nối mạng các thiết bị đolường và điều khiển tự động trong các ứng dụng công nghiệp bằng một cặp đôi dây xoắnduy nhất.Profibus-PA cũng cho phép bảo trì,bảo dưỡng cũng như thay thế các trạm trongkhi vận hành.Đặc biệt nó được phát triển để thích hợp sử dụng trong các khu vực nguyhiểm dễ cháy nổ

a PA-profile

PA-profile hỗ trợ khả năng tương tác và thay thế lẫn nhau giữa các thiết bị của nhiềunhà sản xuất khác nhau.Các thiết bị trường PA được chia thành hai loại,dựa theo cácprofile như sau:

- Profile cấp A : Quy định các đặc tính và chức năng cho các thiết bị đơn giản như cáccảm biến nhiệt độ,áp suất,đo mức hoặc lưu lượng và các cơ cấu truyền động.Các giá trịcũng như tham số có thể truy nhập là giá trị và trạng biến quá trình,đơn vị đo,phạm vilàm việc,giới hạn trễ và ngưỡng cảnh báo

- Profile cấp B : Qui định đặc tính và chức năng cho các thiết bị có chức năng phứchợp,hay còn gọi là các thiết bị trường thông minh

b Các khối PA

PA-profile sử dụng mô hình khối để mô tả các chức năng và tham số thiết bị.Mỗi khốiđại diện cho một chức năng sử dụng.Các khối chức năng có thể được liên kết logic vớinhau qua các đầu vào và đầu ra,tạo ra một chương trình ứng dụng.Trên thực tế,một mốiliên kết logic giữa hai khối chức năng thuộc hai trạm thiết bị sẽ được thực hiện bằng mộtmối liên kết truyền thông của hệ thống bus

Ba loại khối đặc thù cho các thiêt bị PA là :

- Khối vật lý : Chứa các thông tin chung của một thiết bị như tên thiêt bị,nhà sảnxuất,chủng loại,mã số serie

- Khối biến đổi : Chứa các tham số cần thiết cho việc ghép nối một thiết bị trường vớiquá trình kỹ thuật,ví dụ các thông tin phục vụ chỉnh định và chẩn đoán vào/ra

- Khối chức năng có nhiệm vụ thực hiện chức năng vào/ra( AI,AO,DI,DO) nằm trongsách lược điều khiển

Các khối chức năng được nhà sản xuất thực hiện và tích hợp trong các thiết bịtrường.Các công cụ phát triển có thể truy nhập các khối,đặt tham số và liên kết chúng vớinhau tạo nên các chương trình ứng dụng

2.5.6 Profibus-FMS

Mặc dù Profibus-FMS không được chuẩn hóa trong IEC 61158 và một phần vì thế vaitrò của nó cũng mờ nhạt dần trong các phát triển tiếp theo,ứng dụng của nó có một vai trònhất định trong một số lĩnh vực chế tạo,lắp ráp

Profibus-FMS cho phép thực hiện các hoạt động giao tiếp hướng đối tượng theo cơchế client/server.Các phần tử có thể truy nhập được từ một trạm trong mạng,đại diện chocác đối tượng thực hay các biến quá trình gọi là các đối tượng giao tiếp.Việc truy nhậpcác đối tượng có thể thực theo nhiều cách khác nhau.Phương pháp hiệu quả nhất là sửdụng chỉ số đối tượng còn gọi là phương pháp định địa chỉ logic

Việc trao đổi thông tin trong FMS luông được thực hiện giữa hai đối tác truyền thôngdưới hình thức có nối theo cơ theo cơ chế client/server.Một client được hiểu là mộtchương trình ứng dụng gửi yêu cầu để truy nhập các đối tượng.Còn một server chính làmột chương trình cung cấp các dịch vụ truyền thông qua các đối tượng.Mối quan hệ giữamột client và một server gọi là một kênh logic.Vể nguyên tắc một chương trình ứng dụng

có thể đóng cả hai vai trò là client và server

Với mục đích hỗ trợ nhiều loại ứng dụng mạng khác nhau Profibus-FMS chuẩn hóamột loạt các dịch vụ,có thể chia thành hai phạm trù là các dịch vụ ứng dụng và các dịch

vụ quản trị

Các dịch vụ ứng dụng bao gồm :

- Variable Access : Truy nhập dữ liệu

- Program Invocation : Đối tượng chương trình,liên kết các domain thành một chươngtrình và kiểm soát các hoạt động của trình.

- Domain Management:Quản lý miền nhớ,truyền nạp và quản lý các vùng nhớ cólogic

- Event Management :Hỗ trợ xử lý sự kiện (kiểm soát bởi các chương trình ứng dụng)Các dich vụ quản lý gồm có :

- VFD support : Hỗ trợ thiết bị ảo,cung cấp thông tin về các thiết bị trường thông quađối tượng thiết bị trường ảo VFD ( Virtual Field Device)

- Object List Management : Quản lý danh mục các đối tượng

- Context Management : Quản lý ngữ cảnh,có nghĩa là quản lý các mối liên kết

2.5.7 Ghép nối Profibus-DP/PA :

Xét theo mô hình quy chiếu OSI, Profibus-PA giống hoàn toàn Profibus-DP từ lớpliên kết dữ liệu trở lên.Vì vậy việc ghép nối giữa hai hệ thống có thể thực hiện đơn giảnqua các bộ chuyển đổi DP/PA –link hoặc DP/PA coupler.Bên cạnh các chức năng DPchuẩn,PA còn bổ xung thêm hàm quản trị hệ thống có đồng bộ hóa thời gian

2.6 Khái niệm về SCADA :

SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) là một hệ thống thu thập dữliệu, giám sát và điều khiển các quá trình từ xa Người vận hành có thể nhận biết và điềukhiển hoạt động các thiết bị thông qua máy tính và mạng truyền thông Nói cách khác,

SCADA thường được dùng để chỉ tất cả các hệ thống máy tính được thiết kế để thực hiệncác chức năng sau:

- Thu thập dữ liệu từ các thiết thiết bị công nghiệp hoặc các cảm biến

- Xử lý và thực hiện các phép tính trên các dữ liệu thu thập được

- Hiển thị các dữ liệu thu thập được và kết quả đã xử lý

- Nhận các lệnh từ người điều hành và gửi các lệnh đó đến các thiết bị của nhà máy

- Xử lý các lệnh điều khiển tự động hoặc bằng tay một cách kịp thời và chính xác

Các hệ thống SCADA thế hệ mới được xây dựng theo cấu trúc phân bố, trong đó máychủ được phân bố trên một số các bộ xử lý được nối với nhau thông qua mạng cục bộ(LAN) Trong đó, mỗi bộ xử lý có một nhiệm vụ riêng nhất định như: thu thập và xử lý,xây dựng hiển thị, tạo báo cáo… và một số bộ xử lý dùng để dự phòng.Hệ thống đượcthiết kế theo giao thức mở và cơ chế Client – Server

Về phần giao tiếp giữa người và máy, các hệ thống SCADA ngày nay được trang bịcác khối hiển thị hình ảnh VDU (Video Display Unit), hiển thị đầy đủ hình ảnh đồ họacủa các quá trình Ngoài ra còn có kèm theo mouse, trackball, joystick và bàn phím, cácnút điều khiển được thay thế bằng các biểu tượng (Icon) trên màn hình Chúng được tácđộng bằng mouse, bàn phím hay có thể chỉ tay lên biểu tượng trên màn hình đối với cácmàn hình cảm ứng

Các thiết bị đó giúp cho người điều hành có khả năng:

-Nhanh chóng hoán đổi giữa các hiển thị

-Nhanh chóng xem được chi tiết các thông tin được cập nhật

-Tạo và sửa đổi các hiển thị trực tiếp trên màn hình hệ thống

-Có những hiệu ứng đặc biệt giúp dễ dàng phân biệt trạng thái cũng như nhận biết dữliệu (Ví dụ: các màu khác nhau cho các trạng thái khác nhau)

2.7 Chuẩn RS-485

RS-485 sử dụng tín hiệu điện áp chênh lệch đối xứng giữa hai dây dẫn A và B.ngưỡnggiới hạn quy định cho VCM với chuẩn RS-485 được nới rộng ra khoảng -7V đến12V,cũng như trở kháng đầu vào lớn gấp 3 lần so với RS-422

RS-485 có khả năng ghép nối nhiều điểm,vì thế được dùng phổ biến trong các hệthống bus trường.Cụ thể,32 trạm có thể tham gia ghép nối,được định địa chỉ và giao tiếpđồng thời trong một đoạn RS-485 mà không cần bộ lặp.Để đạt được điều này,trong mộtthời điểm chỉ một trạm được phép kiểm soát đường dẫn và phát tín hiệu,vì thế một bộkích thích đều phải đưa về chế độ trở kháng cao mỗi khi rỗi,tạo điều kiện cho các bộ kíchthích ở các trạm khác tham gia

RS-485 cho phép khoảng cách truyền tối đa giữa trạm đầu và trạm cuối trong mộtđoạn mangn là 1200m,không phụ thuộc vào số trạm tham gia.Tốc độ truyền dẫn tối đa có

thể lên đến 10Mbit/s.Tuy nhiên tốc độ truyền còn phụ thuộc vào độ dài dây dẫn chophép.Quan hệ giữa chúng còn phụ thuộc nhiều vào chất lượng cáp dẫn được dùng cũngnhư phụ thuộc vào việc đánh giá chất lượng tín hiệu.

RS-485 là chuẩn duy nhất mà EIA đưa ra mà có khả năng truyền thông đa điểm thực

sự chỉ dùng một đường dẫn chung duy nhất,được gọi là bus.Vì thế nó được dùng làmchuẩn cho lớp vật lý ở đa số các hệ thống bus hiện thời

RS-485 không phải là một chuẩn trọn vẹn mà chỉ là một chuẩn về đặc tính điện học,vìvậy không đưa ra các quy định cho cáp nối cũng như các bộ nối.Có thể dùng đôi dâyxoắn,cáp trơn hoặc các loại cáp khác,tuy nhiên đôi dây xoắn vẫn là loại cáp được sử dụngphổ biến nhất nhờ đặc tính chống tạp nhiễu và xuyên âm

Do tốc độ truyền thông và chiều dài dây dẫn có thể khác nhau rất nhiều trong các ứngdụng đầu cuối,hầu như tất cả các bus RS-485 đều yêu cầu sử dụng trở đầu cuối tại haiđầu dây.Sử dụng trở đầu cuối có tác dụng chống các hiệu ứng phụ trong truyền dẫn tínhiệu,ví dụ sự phản xạ tín hiệu

Mặc dù mức tín hiệu được xác định bằng điện áp chênh lệch giữa hai đầu dây dẫn A

và B không có liên quan tới đất, hệ thống RS-485 vẫn cần một đường dây nối đất để tạomột đường thoát cho nhiễu chế độ chung và các dòng khác,ví dụ dòng đầu vào bộ thu

Chương 3: Lựa chọn công nghệ xử lý nước thải công nghiệp

3.1 Mục đích lựa chọn công nghệ xử lý nước thải :

Như trên đã nói để lựa chọn một công nghệ xử lý nước thải cho một khu côngnghiệp phụ thuộc vào nhiều yếu tố đặc biệt đối với tình hình kinh tế nước ta bâygiờ.Một số yếu tố đó là :

- Thành phần tính chất nước thải

- Mức độ xử lý cần thiết

- Các yếu tố : điều kiện nhà máy,khả năng tài chính,năng lượng tính chất đất

đai,diện tích khu xây dựng,lưu lượng nước thải,công suất nguồn tiếp nhận…

Ngoài việc chọn lựa công nghệ xử lý nước thải phù hợp với điều kiện Việt Nam

và được dựa trên tiêu chí sau :

- Giá thành thấp hơn so với dây chuyền công nghệ nước ngoài có cùng côngsuất

- Dễ dàng vận hành

- Cho phép chủ động bảo dưỡng,bảo trì

- Có khả năng nâng cấp mức độ tự động hoá khi cần thiết

- Đảm bảo các chỉ tiêu về chất lượng nước thải sau xử lý theo đúng các TCVN

về chất lượng nước thải công nghiệp

Tại mỗi nhà máy,xí nghiệp của khu công nghiệp đều có các trạm xử lý nước thảicục bộ Sau khi xử lý cục bộ xong,nước thải phải đạt một tiêu chuẩn chất lượngnhất định và được bơm vào kênh thoát nước tới nhà máy xử lý nước thải côngnghiệp tập trung.Nước thải sau xử lý đạt chất lượng theo TCVN 5945:1995

Từ những lý do trên ta thấy việc tự động hóa trong xử lý nước thải là hết sứccần thiết,nó góp phần làm cho xã hội Việt Nam ngày càng phát triển và theo kịp cácnước trên thế giới đồng thời nó cũng góp phần làm cho môi trường của Việt Namcũng như thế giới ngày càng trong sạch hơn.Sau đây là công nghệ của hệ thống xử

lý nước thải tại khu công nghiệp Thụy Vân thành phố Việt Trì đang áp dụng

3.2 Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải của khu công nghiệp Thụy Vân thành phố Việt Trì :

Hình 3.1: Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải của khu công nghiệpThụy Vân với công suất 5000m3 /NGD

3.3 Công nghệ của các công đọan xử lý nước thải của khu công nghiệp :

Nước thải công nghiệp của các nhà máy xí nghiệp sau khi thải ra được tập trung lại

rồi được đưa vào khu xử lý nước thải công nghiệp.

3.3.1 Khu đầu vào và song chắn rác :

Nước thải sau khi được tập trung trước tiên được đưa qua song chắn rác.Tại đây cácsong chắn có nhiệm vụ giữ các rác thải của nước bằng động cơ cào rác có công suấtP=1Kw.Tùy theo mức đầu vào mà đưa tín hiệu điều khiển động cơ cào rác,giá trị củasensor đo mức LV1 sẽ đưa ra mức để điều khiển động cơ.Rác sau khi được động cơ cào

sẽ đưa đến các thùng chứa rác

Hình 3.2 : Khu đầu vào và song chắn rác

T/C 1 : Sensor đo nhiệt độ

D/O : Sensor đo oxy hòa tan

pH 1 : Sensor đo độ pH

FL 1 : Sensor đo lưu lượng nước

Tub 1 : Sensor đo độ đục

Hình 3.3 : Khu bể lắng cát ngang

3.3.3 Khu bể điều hòa :

Dây chuyền bao gồm 2 bể điều hòa nước thải B-04,B-05.Trước mỗi bể có một cửaphai điện hoạt động dựa vào động cơ M6,M7 công suất P= 0.5Kw để đóng mở kênh dẫnnước vào bể.Đóng một trong hai bể khi hoạt động nửa dây chuyền hoặc cần sửa chữa khi

có sự cố.Mỗi bể có 2 bơm hoạt động luân phiên theo thời gian đặt, công suất mỗi bơm là8Kw.Các van điện V7,V8 đóng ống dẫn khí khi cần sửa chữa hoặc chạy nửa dâychuyền.Khi chạy nửa dây chuyền cần giảm công suất máy sục khí đi một nửa

Bể này dùng để điều hòa lưu lượng nước tránh trường hợp dòng vào các công đoạnsau và làm sạch các chất bẩn bằng cách thổi không khí nén qua các ống có châm lỗ

Hình 3.4 : Khu bể điều hòa

3.3.4.Khu bể trung hòa :

Để trung hoà trong công nghệ này người ta sử dụng tác nhân hoá học là NaOH vàHCl.Bể B-08 là bể khuấy phụ tăng cường cho cả 2 bể B-06 và B-07,đảm bảo cho cácphản ứng diễn ra hoàn toàn va đồng nhất của hỗn hợp nước thải trước khi đưa vào bểlắng đứng đợt 1.Theo chỉ số pH tại sensor pH4 để điều khiển các van điện V9,V10 và cácmáy khuấy M8,M9,M10 để điều chỉnh độ pH Khi pH vượt ngưỡng dưới (6.5) thì mở V9

để bơm bổ sung thêm NaOH, khi pH vượt ngưỡng trên (8.5)thì mở V10 bổ sung HCl vàcho các máy khuấy hoạt động Máy khuấy tạo điều kiện thuận lợi cho phản ứng trung hoà

và làm đồng đều hoá chất bổ sung với nước thải.Sensor pH5 chỉ để chắc chắn độ pH saukhi điều chỉnh đã đạt yêu cầu chưa.Công suất mỗi bơm hóa chất là 4Kw

Bể đông tụ B-07:Hiệu suất đông tụ cao nhất khi pH từ 4 đến 8.5 nên bể đông tụ đặtngay sau bể trung hòa B-06.Khi cho FeCl3 vào thì xảy ra đông tụ nên làm tăng đổi độđục,vì vậy sensor Tub 4 phải đặt trước B-07.Theo chỉ số độ đục tại sensor Tub4 để điềukhiển van điện V11 của bơm định lượng FeCl3 P12 và các máy khuấy

Hình 3.5 : Khu bể trung hòa

3.3.5 Khu bể lắng đứng đợt 1 :

-10 actuator:V12,V13,V14,V15,V16,V17,P13,P14,P15,M11

Dây chuyền gồm 2 bể lắng đứng đợt 1 là B-09 và B-08 có thể hoạt động luânphiên.Nươc sạch bề mặt sẽ chảy vào bể AEROTEN,bùn cặn dưới đáy bể sẽ được xả thủylực bằng 2 bơm xả bùn P13,P14 (công suất mỗi bơm là 5Kw).Các van điện V14,V15điều khiển đóng, mở xả cặn.Sau chu kỳ 12 giờ tiến hành quá trình xả cặn bùn như sau:mởvan V14 xả 3m3 cặn vào bể thu B-18 sau đó đóng V14 và mở V15 để xả tiếp 3m3 cặn vào

bể thu B-18.Sau đó đổ dusau đó đóng V14 và mở V15 để xả tiếp 3m3 cặn vào bể thu 18.Sau đó đổ dung dịch vôi 10% vào bể B-18 và khuấy trộn đưa pH=12,điều hoà ổn địnhbùn.Quá trình điều hoà bùn nhằm giảm trở lực lọc riêng,cải thiện tính chất của mối liênkết nước

Hình 3.6 : Khu bể lắng đứng đợt 1

3.3.6 Khu bể AEROTEN :

Dây chuyền bao gồm hai bể AEROTEN B-11,B-12 luôn chứa các vi khuẩn hiếukhí.Trong mỗi bể có hệ thống sục khí nhằm cung cấp đủ lượng oxi cần thiết cho vi khuẩntrong quá trình phân giải chất hữu cơ, đồng thời xáo trộn làm tăng khả năng hấp thụ cácchất hữu cơ của vi sinh vật đảm bảo sự phân giải tối đa.Kết quả là hình thành các bông

sinh học có thể lắng trọng lực ở đầu ra của bể AEROTEN.Giá trị pH, nhiệt độ của nước

thải ảnh hưởng rất lớn đến quá trình tạo men trong tế bào và quá trình hấp thụ các chấtdinh dưỡng vào tế bào.Điều khiển đóng mở các van V12,V13 để điều khiển việc cungcấp ure và axit photphoric theo quyết định của kỹ sư vận hành.Quyết định này phụ thuộcvào kết quả phân tích mẫu nước (BOD,COD )

B-13,B-14,B-15,B-cặn (qua V30 ) vào bể thu B-19 và tuần hoàn một phần bùn trở lại bể AEROTEN (qua V26) sau đó đóng V26 và V30.Tiếp tục tương tự đối với B-14,B-15,B-16.Các van bùn tuần hoàn V26,V27,V28,V29 có 3 mức mở van 40%,70%,100%.Các mức mở này phụ thuộc vào chỉ số BOD và do kỹ sư vận hành quyết định

Hình 3.8 : Khu bể lắng đứng đợt 2.

3.3.8 Nhà khử trùng và khu đầu ra :

Khâu cuối cùng trong dây chuyền xử lý nước thải là khử trùng nhằm tiêu diệt các vikhuẩn.Dung dịch Clo sẽ được trộn tại máng trộn B-17 trước khi đổ ra sông.Tại đầu ra củamáng trộn,có đặt các sensor đo một số thông số chất lượng nướcsau xử lý

Hình 3.9 : Nhà khử trùng và khu đầu ra.

3.3.9 Khu bể nén bùn :

Khi xử lý nước thải sẽ tạo ra nhiều bùn cặn, chúng cần được giảm khối lượng để giảm

sự nhiễm bẩn môi trường.Trong dây chuyền này sử dụng phương pháp nén bằng lắngtrọng lực đứng.Quá trình lắng được thực hiện trong bể B-20.Bể B-20 thu nước xả từ các

bể lắng đứng đợt 1 và đợt 2 đã được điều hoà ổn định (pH=12).Nước bề mặt chảy vào

B-21 và được bơm ngược lại bể điều hoà,còn bùn cặn sẽ được ép khô và trở đi (chôn lấp)

Hình 3.10 : Khu bể nén bùn

3.3.10 Dây chuyền làm khô bùn :

Cứ sau 2 ngày nén bùn thì tiến hành bơm bùn trong bể nén bùn vào máy ép cặn kiểukhung bản.Sau 8h làm việc thì dừng lại.Sau khi kết thúc,bặt máy nén khí và máy bơmnước sạch để rửa máy ép cặn

Hình 3.11 : Dây chuyền làm khô bùn

Chương 4 : Thiết kế hệ thống phần cứng

4.1 Các yêu cầu thiết kế hệ thống

- Hệ thống được xây dựng trên công nghệ đã lựa chọn

- Hệ thống phải đáp ứng được các yêu cầu về công nghệ,khả năng vận hành thuận tiện, đơn giản đối với người sử dụng ở cả 2 chế độ tự động và bán tự động

- Hệ thống sử dụng công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực tự động hoá cụ thể là sử dụng PLC S7-300,giao diện người_máy HMI,mạng công nghiệp theo các chuẩn quốc tế,chuẩn đoán lỗi toàn bộ hệ thống đến mức điểm đo và khả năng chỉ dẫn xử lý sự cố

- Hệ thống phải có các phương án dự phòng đảm bảo hoạt động ổn định,tin cậy và dễ dàng khắc phục nhanh khi có sự cố ở CPU của PLC

- Hệ thống phải dễ dàng mở rộng,hỗ trợ ghép nối với các hệ thống khác qua mạng công nghiệp thông dụng và được chuẩn hóa theo mức tiêu chuẩn quốc tế

- Phần mềm điều hành hệ thống cung cấp các tính năng điều khiển, giám sát,lưu trữ sốliệu và các chức năng quản lý khác

- Các cơ cấu chấp hành và đầu đo được lựa chọn hợp lý đảm bảo làm việc tốt trong điều kiện làm việc đặc biệt như xử lý nước thải

4.2 Các sơ đồ thỏa mãn yêu cầu thiết kế

Có 2 phương án thỏa mãn yêu cầu thiết kế được thể hiên ở trang bên :

Ưu nhược điểm của các phương án:

- Phương án 1:

+ Ưu điểm:

.Công nghệ quen thuộc

.Chí phí thiết bị thấp hơn

.Hệ thống dây từ các thiết bị tới hệ thống điều khiển không phụ thuộc vào nhau,do đó

1 thiết bị có vấn đề về dây dẫn cũng không làm ảnh hưởng đến các thiết bị khác

+Nhược điểm:

Chi phí lắp đặt cao

Hệ thống đi dây theo kiểu điểm tới điểm khá đắt đỏ

Nhiều kết nối khi đi dây:cần nhiều người lắp,tạo ra nhiều điểm bị lỗi,tăng độ phức tạp khi có sự cố,đòi hỏi khối lượng không gian cabinet và rack lớn để lắp đặt các thiết bị đầu cuối

- Phương án 2:

+ Ưu điểm :

Được sử dụng rất rộng rãi trên thế giới

Hỗ trợ mạng tại các cấp độ thiết bị, điều khiển quá trình và Ethernet

Sẵn có giao diện cho các ứng dụng varialb speed drive và trung tâm điều khiển động

cơ

Ứng dụng trên toàn doanh nghiệp với PROFInet

Sử dụng trong môi trường an toàn (Intrinsically Safe) (đối với các thiết bị Profibus PA)

Các cổng nối (gateway) cho phép tích hợp Profibus PA trực tiếp với mạng Profibus DP

Giao diện chủ (host) sẵn có cho hầu hết PLC, DCS và các hệ thống máy tính

Thiết bị gateway hỗ trợ trực tiếp các mạng bus sensor chi phí thấp hơn, đặc biệt là AS-Interface

Sẵn có hơn 2.000 sản phẩm

+Nhược điểm:

Profibus DP không hỗ trợ ứng dụng Intrinsically Safe

Những yêu cầu về hệ thống dây, điện, tiếp đất, bọc và đầu cuối phải được tính đến trong quá trình thiết kế và lắp đặt

Như vậy so sánh ưu nhươc điểm giữa 2 phương án trên ta thấy phương án 2 phù hợp với yêu cầu thiết kế của hệ thống cũng như giá thành chi phí rẻ hơn,làm việc được trong môi trường khắc nghiệt cao.Vậy ta chọn phương án thứ 2

4.3 Nguyên tắc hoạt động của hệ thống :

Tất cả các thiết bị của hệ thống được điều khiển tập trung thông qua bộ PLC 400)

S7-300(S7 Hoạt động của sensor và các đối tượng điều khiển hoạt động được điều khiển thôngquá một hệ thống điều khiển tự động tại phồng điều khiển trung tâm.Tại đây ta có thểđiều khiển cũng như theo dõi toàn bộ quá trình xử lý nước thải

- Các thông số được đưa về phòng điều khiển trung tâm,tại đây các thông số kỹ thuậtnhư pH,DO,nhiệt độ ,độ đục được máy tính hiển thị lên trên màn hình như vậy sẽ giúpcho người điều khiển ngồi theo dõi và quan sat xem có đạt chất lượng theo yêu cầukhông.Nếu không đạt chất lượng theo yêu cầu cũng như các thiết bị có sự cố thì ngườiđiều khiển sẽ có biện pháp để khắc phục sự cố ngay.Các thông số này có được lưu trữ lạitrên máy tính chủ

- Toàn bộ máy móc trong nhà máy đều vận hành được ở 2 chế độ :

+ Bằng tay : có thể lựa chọn một số hoặc tất cả các công đoạn trong hệ thống sẽ điềukhiển bằng tay.Khi mà có sự cố ở một công đoạn nào đó người vận hành sẽ phải chodừng công đọan đó lại để điều chỉnh cũng như sữa chữa trong khi đó các công đọan khácvẫn hoạt động bình thường theo chế độ tự động