Tìm hiểu về quy trình xử lý nước thải sinh hoạt

MỤC LỤCDANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BẢNG BIỂU3LỜI MỞ ĐẦU5LỜI CẢM ƠN6CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU CHUNG VỀ QUY TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT71. 1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC71.1.1 Nước trong tự nhiên71.1.1 Vai trò của nước trong tự nhiên101.1.2 Hiện tượng nguồn nước bị ô nhiễm111.1.3 Ô nhiễm do nước thải121.2 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT131.2.1 Nguồn gốc nước thải sinh hoạt131.2.2 Thành phần và đặc tính của nước thải sinh hoạt131.2.3 Tác hại đến môi trường141.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT151.3.1 Xử lý bằng phương pháp cơ học151.3.2 Xử lý bằng phương pháp hoá học161.3.3 Xử lý bằng phương pháp hóa lý161.3.4 Xử lý bằng phương pháp sinh học191.3.5 Xử lý nước thải bằng phương pháp tổng hợp201.4. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC201.4.1 Độ pH211.4.2 Hàm lượng các chất rắn211.4.3 Độ cứng211.4.4 Màu211.4.5 Độ đục221.4.6 Oxi hoà tan22CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU CHUNG VỀ PLC S7300232.1 KHÁI NIỆM PLC232.2 VAI TRÒ CỦA PLC TRONG CÔNG NGHIỆP232.3 ƯU THẾ CỦA PLC TRONG TỰ ĐỘNG HÓA CÔNG NGHIỆP232.4 PHẦN CỨNG CỦA PLC S7 300232.4.1. Module nguồn PS307 của S7300242.4.2. Khối xử lý trung tâm (CPU)252.4.3. Module mở rộng cổng tín hiệu252.4.4. Module ghép nối (Interface moduleIM)272.5 TỔ CHỨC BỘ NHỚ CỦA CPU S7 300272.6 VÒNG QUÉT CHƯƠNG CHÌNH282.7 CẤU TRÚC MỘT CHƯƠNG TRÌNH292.7.1 Lập trình tuyến tính292.7.2 Lập trình cấu trúc30CHƯƠNG 3: TÌM HIỂU PHẦN MỀM WINCC323.1. GIỚI THIỆU CHUNG323.2. CÁC BƯỚC CƠ BẢN TIẾN HÀNH THIẾT KẾ323.2.1. Khởi tạo một dự án323.2.2 Thiết kế giao diện đồ hoạ343.2.3 Thu thập dữ liệu và biểu diễn giá trị quá trình (Tag logging)343.2.4 Thu thập cảnh báo dữ liệu (alarm logging)363.3 CÁC CHỨC NĂNG CƠ BẢN CỦA WIN CC383.3.1 Chức năng đồ hoạ Trình soạn thảo Graphic Designer383.3.2 Thiết lập và hiển thị thông báo hệ thống383.3.3 Thiết lập và hiển thị thông tin thu thập dưới dạng đồ thị393.3.4 Hệ thống thông báo (Message system)403.3.5 Hệ thống báo cáo (report system)403.3.6 Chức năng một số công cụ khác của WinCC413.3.7 Tổng quan về biến chương trình trong WinCC Tag423.3.8 Kiểu dữ liệu của các Tag trong WinCC423.4 MỘT SỐ HÀM THƯỜNG SỬ DỤNG433.4.1 Gửi dữ liệu từ winCC xuống ô nhớ PLC433.4.2 Lấy dữ liệu từ ô nhớ PLC lên biến ngoại nào đó trên WinCC43CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG GIAO DIỆN GIÁM SÁT HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT454.1. CÁC LOẠI CẢM BIẾN454.1.1 Cảm biến mức chất lưu454.1.2 Cảm biến phao cơ khí …………………………………………………44 4.1.3 Điện cực đo độ PH464.2. CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT484.2.1 Công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt494.3. THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN504.3.1 Trang thiết bị của hệ thống504.3.2 Yêu cầu công nghệ điều khiển514.3.3 Bảng quy định địa chỉ đầu vào ra PLC S7300524.3.4 Cấu hình phần cứng cho hệ thống554.3.5 Sơ đồ đấu nối cho hệ thống554.4. CHƯƠNG TRÌNH VIẾT CHO S7300 ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG594.5. GIAO DIỆN GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN TRÊN WIN CC594.5.1 Các tag cần tạo trong WinCC594.5.2 Giao diện giám sát và điều khiển qua WinCC60KẾT LUẬN61TÀI LIỆU THAM KHẢO62

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BẢNG BIỂU

Hình 1.1: Vòng tuần hoàn của nước trong tự nhiên

Bảng 1.1: Thành phần hóa học của nước trong tự nhiên

Hình 3.5: Kết thúc việc tạo Archive

Hình 3.6: Tạo mới Table Windows

Hình 3.7: Màn hình giao diên Alarm Logging

Hình 3.8(a, b, c): Các bước thiết lập Alamrm Logging

Hình 4.1: Cấu tạo của phao cơ khí

Hình 4.2: Cấu tạo của đầu đo điện cực PH và đồng hồ

Hình 4.3: Sơ đồ khối xử lý nước thải sinh hoạt

Bảng 4.1: Bảng phân vùng địa chỉ đầu vào của PLC S7-300

Bảng 4.2: Bảng phân vùng địa chỉ đầu ra của PLC S7-300

Hình 4.4: Sơ đồ đấu nối cho modul đầu vào DI64xDC24V

Hình 4.5: Sơ đồ đấu nối cho modul đầu ra DO 32xAC120-230VAC/1A

Hình 4.6: Sơ đầu đấu nối mạch động lực

Hình 4.7: Sơ đầu đấu nối mạch động lực của động cơ bể gom, bể điều hòa Hình 4.8: Sơ đầu đấu nối mạch động lực của các bơm định lượng

Hình 4.9: Sơ đầu đấu nối mạch động lực của động cơ máy thổi khí và bơm bùn

Hình 5.0: Sơ đầu đấu nối mạch động lực của động cơ máy ép bùn và song chắn rác

Hình 5.1: Thiết lập các Tag trong Win CC

Hình 5.2: Màn hình giao diện giám sát

LỜI MỞ ĐẦU

Con người là một trong các sinh vật sống trong tự nhiên và là một phần của

hệ sinh thái môi trường Các hoạt động của con người ngày càng tác động đến môitrường sống càng rõ rệt Nước thải từ các hoạt động sản xuất, sinh hoạt là một nguy

cơ làm ô nhiễm và hủy hoại môi trường sống của chúng ta Việc hạn chế và ngănchặn ô nhiễm do nước thải là một vấn đề cấp thiết và quan trọng của con ngườichúng ta hiện nay

Qua quá trình tìm hiểu và nghiên cứu các tài liệu về môi trường và quy trìnhlàm sạch nước thải Em đã hoàn thành đồ án này với nhiệm vụ

“Tìm hiểu về quy trình xử lý nước thải sinh hoạt”.

Hà Nội, ngày 30 tháng 05 năm 2012

Sinh viên

Vũ Mạnh Hưng

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn đến toàn thể các thầy cô giáo khoa Điện

Tử đã đào tạo và truyền đạt cho em những kiến thức cơ bản để chúng em có thểthực hiện tốt quá trình học tập Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâusắc đến cô Bùi Thị Thu Hà Trong quá trình làm đồ án em đã nhận được sự giúp đỡtận tình về kiến thức và kinh nghiệm thực tế của cô Do thời gian, kiến thức và kinhnghiệm thực tế của em còn hạn chế nên chắc chắn báo cáo đồ án của em sẽ khôngtránh khỏi những thiếu sót, sai lầm Em mong các thầy cô giáo góp ý cho em để em

có thể hiểu sâu và hoàn thành báo cáo đồ án một cách tốt nhất

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô!

CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU CHUNG VỀ QUY TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI

SINH HOẠT

1 1 Tổng quan về nước

1.1.1 Nước trong tự nhiên

Nước trong tự nhiên bao gồm các đại dương, biển, vịnh, song, suối, ao, nướcngầm, băng tuyết, hơi ẩm trong đất và trong không khí Gần 94% nước trên trái đất

là nước mặn, nếu tính cả nước nhiễm mặn thì tỷ lệ này lên tới 97,5% nước ngọtchiếm tỷ lệ rất nhỏ

Nước đóng vai trò rất quan trọng trong việc điều hòa khí hậu và cho sự sốngtrên trái đất Nước là môi trường lí tưởng để hòa tan, phân bố các chất vô cơ, hữu

cơ, làm nguồn dinh dưỡng cho giới thủy sinh cũng như động thực vật trên cạn, chothế giới vi sinh vật và cả con người Nước giúp cho các tế bào sinh vật trao đổi chấtdinh dưỡng, tham gia vào các phản ứng hóa sinh và cấu tạo tế bào mới Có thể nóirằng ở đâu có nước là ở đó có sự sống và ngược lại Nhu cầu về nước của ngườidân ở đô thị khoảng 100150 lít/ngày để cung cấp cho ăn, uống, tắm, giặt, làm côngtác vệ sinh Ngoài nhu cầu sinh hoạt nước còn cung cấp cho tưới tiêu thủy lợi, cácngành công nghiệp chế biến nông sản, chế biến các sản phẩm khác như luyện kimdệt sợi, giấy… Nói chung nhu cầu nước ngày càng lớn

Nước dung cho sinh hoạt, trong sản xuất nông nghiệp, công nghiệp dịch vụ.Sau khi được sử dụng đều trở thành nước thải bị ô nhiễm với các mức độ khác nhau

và lại được đưa trở lại các nguồn nước và nếu không xử lý (làm sạch) thì sẽ ônhiễm môi trường Hơn nữa hàng năm nạn phá rừng trên toàn cầu rất lớn làm cholớp thực vật che phủ đất bị suy giảm, lượng nước ngọt càng dễ bị bay hơi và nướcnguồn bị hạ xuống Như vậy nước ngọt từ các ao, hồ, song, suối và một phần nướcngầm bị kiệt dần và chất lượng nước cũng bị suy giảm

Hình 1.1: Vòng tuần hoàn của nước trong tự nhiên.

Nước trong tự nhiên được tuần hoàn theo mooth chu trình Theo chu trìnhtuần hoàn, nước ngọt được chu chuyển qua quá trình bốc hơi và mưa (thường làngắn theo năm) Với chu trình này lượng nước được bảo toàn nhưng nước đượcbiến rạng từ lỏng sang hơi và rắn (băng tuyết), hoặc từ nơi này sang nơi khác ở cácthủy vực, biển và đại dương, nước mặt (song, suối, ao, hồ) và nước ngầm

1.1.1.1 Nước mặt

Đây là khái niệm chung chỉ các nguồn nước trên mặt đất, bao gồm ở dạngđộng (chảy) như song, suối, kênh, rạch và dòng tĩnh hoặc chảy chậm như ao, hồ,đầm, phá… Nước mặt có nguồn gốc chính là nước chảy tràn do mưa hoặc cũng cóthể từ nước ngầm chảy ra do áp suất cao hay dư thừa số lượng trong các tầng nướcngầm

Nước chảy vào các sông luôn ở trạng thái động phụ thuộc vào lưu lượng vàmùa Chất lượng nước phụ thuộc nhiều vào các lưu vực Nước qua vùng đá vôi đáphấn thì nước trong và cứng Nước chảy qua vùng có tính chất kém thì nước đục vàmềm Các hạt hữu cơ và vô cơ bị cuốn theo khó sa lắng Nước chảy qua rừng rậm

nước trong và chứa nhiều chất hữu cơ hòa tan Nạn phá rừng tràn lan làm nướccuốn trôi hầu hết các thành ohaanf trong đất.

Nước cứng thường giàu các ion Canxi và Magiê, pH cao (thường lớn hơn 7).Nước có pH nhỏ hơn 7 là nước mềm Khi chảy qua các lưu vực ở đồng bằng, nước

có nhiều phù sa, chứa nhiều tạp chất hữu cơ (humic), một số tạp chất chứa ion kimloại, đặc biệt là nhôm và sắt Nước ở vùng này có độ mặn cao, điển hình nhất lànước ở lưu vực song Hồng vào mùa mưa

Nước ở ao, hồ, đầm, phá về mùa mưa được bổ dung và chảy tràn, về nguyêntắc có thể coi là dòng chảy chậm, thời gian lưu lớn Nước này có độ đục thấp, hàmlượng các chất hữu cơ thấp thường được sử dụng làm nước sinh hoạt Trong trườnghơp nước ở các thủy vực này lưu quá lâu có thể sảy ra các hiện tượng phát triển củarong tảo làm giảm chất lượng nguồn nước Ở đây chưa kể tới các loài rong tảo cóđộc tính gây bệnh cho người và động vật

1.1.1.2 Nước ngầm

Nước ngầm tồn tại ở các tầng hoặc các túi trong đất Chất lượng nước ngầmphụ thuộc vào một loạt yếu tố: chất lượng nước mưa, thời gian tồn tại, bản chất lớpđất đá thấm qua hoặc chứa tầng nước thông thường nước chứa ít tạp chất hữu cơ vàsinh vật, giàu các ion vô cơ Nước ngầm ở các vùng khác nhau như ở vùng đá,vùng ven đô thị, công nghiệp tưới tiêu thủy lợi, đặc biệt là các cvungf trồng câycông nghiệp tập trung như cây cà phê ở Tây Nguyên

1.1.1.3 Nước biển

Nước biển tương đối đồng đều về thành phần, đặc biệt là giàu muối Nacl, vìvậy nước biển gọi là nước mặn Khoảng ¾ bề mặt trái đất được bao phủ bởi nướcbiển Có thể phân theo tỷ lệ muối hòa tan từ mức độ lớn tới nhỏ là nước mặn ở cácvùng biển và đại dương, nước lợ ở các vùng cửa song ven biển, nước ngọt ở cácsong ngòi, ao hồ Thành phần chủ yếu của nước biển là các ion Cl, SO42, CO32.SiO32, Na+, Ca2+, Mg2+ … Nước biển thích hợp với các loài thủy sản nước mặn,

là môi trường sống quan trọng của nhiều giới sinh vật Biển đóng vai trò quan trongtrong chu trình tuần hoàn nước hoàn cầu

Thành phần Nước biển Nước sông, hồ, đầm

Nồng độ mg/l Thứ tự Nồng độ mg/l Thứ tự

Các ion chính:

Clo (Cl)Natri (Na+)

Sunfat (SO4)

Magiê (Mg2+)

Canxi (Ca2+)

Kali (K+)Bicacbonat (HCO3)

Bromua (Br)

Stronti (Sr)

193401077027121290412399146659

123456789

8611415258

4536271

Các nguyên tố vi lượng Microgam/lit Microgam/lit

Bảng 1.1: Thành phần hóa học nước trong tự nhiên.

1.1.1 Vai trò của nước trong tự nhiên

Nước đóng vai trò rất quan trọng trong việc điều hoà khí hậu và cho sự sốngtrên trái đất Nước là dung môi lí tưởng để hoà tan, phân bố các chất vô cơ, hữu cơ,làm nguồn dinh dưỡng cho giới thuỷ sinh cũng như động thực vật trên cạn, cho thếgiới vi sinh vật và cả con người Nước giúp cho các tế bào sinh vật trao đổi chấtdinh dưỡng, tham gia vào các phản ứng hoá sinh và cấu tạo tế bào mới.Có thể nóirằng ở đâu có nước là ở đó có sự sống và ngược lại.Nhu cầu về nước của người dân

ở đô thị khoảng 100-150 lít/ngày để cung cấp cho ăn, uống, tắm, giặc, làm công tác

vệ sinh Ngoài nhu cầu sinh hoạt, nước còn cung cấp cho tưới tiêu thuỷ lợi, cácngành công nghiệp chế biến nông sản, chế biến các sản phẩm khác như luyện kimdệt sợi, giấy… Nói chung nhu cầu nước ngày càng lớn

Nước dùng cho sinh hoạt sau khi được sử dụng đều trở thành nước thải bị ônhiễm với các mức độ khác nhau và lại được đưa trở lại các nguồn nước và nếukhông xử lý (làm sạch) thì sẽ làm ô nhiễm môi trường Hơn nữa hàng năm nạn phárừng trên toàn cầu rất lớn làm cho lớp thực vật che phủ đất bị suy giảm, lượng nướcngọt càng dễ bay hơi và nước nguồn bị hạ xuống Như vậy nước ngọt từ các ao, hồ,

sông, suối và một phần nước ngầm bị kiệt dần và chất lượng nước cũng bị suygiảm.

1.1.2 Hiện tượng nguồn nước bị ô nhiễm

Nước bị ô nhiễm hay nước nhiễm bẩn có thể quan sát bằng cảm quan quacác hiện tượng khác thường như sau: thay đổi màu sắc (nước”nở hoa”), có mùi lạ,đục…

Màu sắc: Nước tự nhiên sạch không màu Nhìn sau vào bề sau nước sạch ta

có cảm giác màu xanh nhẹ do sự hấp thụ chọn lọc các bước sóng nhất định của ánhsáng Nước có rong tảo phát triển có màu xanh đậm hơn Nước có màu vàng donhiễm sắc, màu vàng bẩm sinh do nhiễm axit humic có trong mùn Nước thải làmcho nước có nâu đen hoặc đen Mỗi loại nước thải đều có những màu sắc khá đặctrưng, nhưng số các trường hợp nước nhiễm bẩn đều có màu nâu hoặc đen

Mùi vị: Nước sạch không có mùi vị, khi nhiễm bẩn có mùi lạ Thí dụ: mùi

thối, vị tanh, chát …Trong nước bẩn chứa nhiều tạp chất hoá học và làm cho nước

có mùi vị lạ đặc trưng Quá trình phân giải các chất hữu cơ có trong nước cứng làmcho nước có mùi vị khác thường

Độ trong: Nước tự nhiên sạch không có tạp chất thường rất trong Khi bị

nhiễm bẩn, các loại nước thải thường bị đục: độ trong giảm và độ đục tăng Độ đục

do các chất lơ lửng gây ra Các chất lơ lửng có kích thước rát khác nhau ở dạng keohoặc phân tán thô

Nước đục do:

Lẫn bụi và các hoá chất công nghiệp

Các chất hoà tan vào nước, rồi sau đó kết tủa thành các hạt rắn

Đất hoà vào nước ở dạng hạt phân tán

Các dạng hạt vật chất lơ lửng thường hấp thụ các ion kim loại độc hại và các

vi sinh vật (trong đó có loài gây bệnh) Nếu lọc nước không kĩ sẽ ảnh hưởng xấuđến người và động vật sử dụng

Độ đục càng lớn thì khả năng của ánh sáng qua nước bị giảm dẫn đến quátrình quang hợp trong nước bị yếu, nồng độ ôxi hoà tan trong nước nhỏ và môitrường trong nước trở nên kị khí ảnh hưởng đến đời sống của nhiều động, thực vậtthuỷ sinh, trong đó có vi sinh vật

Một số hiện tượng khác thường:”Nước nở hoa”: Nước vẫn bình thườngnhưng quan sát thấy nước như có cánh hổ ăn trong nước, là do nước giàu chất dinhdưỡng, đặc biệt là hàm lượng photpho cao làm cho tảo “bùng nổ” sinh trưởng vàphát triển Nhiều trường hợp khác nước vẫn bình thường nhnưng thấy cá tôm đờđẫn, thở ngáp trên mặt nước, thậm chí chết hàng loạt, có khi cả các loại bèo, đặcbiệt là bèo tấm, bị chết một số hoặc toàn bộ…Những trường hợp này có thể là donước bị nhiễm độc các khí hoà tan, các ion kim loại nặng, các hợp chất phenol, cácchất bảo vệ thực vật, phân hoá học, hoặc cũng có thể là do hàm lượng quá cao cácchất hữu cơ (kể cả chất dễ bị phân huỷ có giá trị dinh dưỡng), oxi hoà tan nhỏ hoặckhông có trong môi trường nước.

Các chất gây ô nhiễm môi trường nước bao gồm: các chất hữu cơ bền vữngkhó bị phân huỷ, các chất hữu cơ dễ bị phân huỷ, chủ yếu là do tác nhân sinh học;các kim loại nặng; các ion vô cơ; dầu mỡ và các chất hoạt động bề mặt; các chất cómùi hoặc màu; các chất rắn; các chất phóng xạ; các vi sinh vật

1.1.3 Ô nhiễm do nước thải

Nước thải sinh hoạt ô nhiễm chủ yếu bởi các thông số BOD5, COD, SS,Tổng N, Tổng P, dầu mỡ – chất béo

Hàm lượng các chất gây ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt phụ thuộc vàođiều kiện sống, chất lượng bữa ăn, lượng nước sử dụng và hệ thống tiếp nhận nướcthải Để đánh giá chính xác, cần khảo sát đặc điểm nước thải từng vùng dân cư như

ở đô thị, nông thôn, miền núi, đồng bằng, khu du lịch…Để có thể dễ tính toánngười ta tính số lượng nước dùng cho một người trong một ngày là 100-150 lít và

kể cả trại chăn nuôi là 250 lít/người/ngày

1.2 Tổng quan về nước thải sinh hoạt

1.2.1 Nguồn gốc nước thải sinh hoạt

Nước thải sinh hoạt là nước thải phát sinh từ các hoạt động sinh hoạt củacộng đồng dân cư như: khu vực đô thị, trung tâm thương mại, khu vực vui chơi giải

trí, cơ quan công sở,…Thông thường nước thải của hộ sinh hoạt gia đình được chia

ra làm 2 loại chính: nước đen và nước xám Nước đen là nước thải từ nhà vệ sinh,chứa phần lớn các chất ô nhiễm, chủ yếu là chất hữu cơ, các vi sinh vật gây bệnh vàcặn lơ lửng Nước xám là nước phát sinh từ các quá trình rửa, tắm, giặt với thànhphần các chất ô nhiễm không đáng kể

Lượng nước thải của một khu dân cư phụ thuộc vào dân số, vào tiêu chuẩncấp nước và đặc điểm của hệ thống thoát nước Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt chomột khu dân cư phụ thuộc vào khả năng cung cấp nước của các nhà máy nước haycác trạm cấp nước hiện có

Các trung tâm đô thị thường có tiêu chuẩn cấp nước cao hơn các vùng ngoạithành và nông thôn, do đó lượng nước thải sinh hoạt tính trên một đầu người cũng

có sự khác biệt giữa nông thôn và thành thị

Nước thải ở các trung tâm đô thị thường thoát bằng hệ thống thoát nước dẫn

ra các sông, rạch còn các vùng ngoại thành, nông thôn do không có hệ thống thoátnước nên nước thải thường được tiêu thoát tự nhiên vào các ao hồ hoặc thoát bằngbiện pháp tự thấm

1.2.2 Thành phần và đặc tính của nước thải sinh hoạt

Các thành phần ô nhiễm chính đặc trưng thường thấy ở nước thải sinh hoạt

là BOD5, COD, N và Phốt Pho Trong nước thải sinh hoạt hàm lượng N và P rấtlớn, nếu không được loại bỏ thì sẽ làm cho nguồn tiếp nhận nước thải bị phúdưỡng-một hiện tượng thường xảy ra ở nguồn nước có hàm lượng N và P cao,trong đó các loài thực vật thuỷ sinh phát triển mạnh rồi chết đi, thối rữa làm chonguồn nước trở nên ô nhiễm

Một yếu tố ô nhiễm quan trọng trong nước thải sinh hoạt, đặc biệt là trongphân đó là các loại mầm bệnh được lây truyền bởi các vi sinh vật có trong phân Visinh vật gây bệnh từ nước thải có khả năng lây lan qua nhiều nguồn khác nhau, quatiếp xúc trực tiếp, qua môi trường (đất, nước, không khí, cây trồng, vật nuôi, côntrùng…), thâm nhập vào cơ thể con người qua đường thức ăn, nước uống, hô hấp…

và sau đó có thể gây bệnh Vi sinh vật gây bệnh cho người bao gồm các nhómchính là virut, vi khuẩn, nguyên sinh bào và giun sán

Với thành phần ô nhiễm là các tạp chất nhiễm bẩn có tính chất khác nhau, từcác loại chất không tan đến chất ít tan và cả những hợp chất tan trong nước, việc xử

lý nước thải sinh hoạt là loại bỏ các tạp chất đó, làm sạch nước và có thể đưa nướcvào nguồn tiếp nhận hoặc đưa vào tái sử dụng Việc lựa chọn phương pháp xử lýthích hợp thường được căn cứ trên đặc điểm của các loại tạp chất có trong nướcthải

1.2.3 Tác hại đến môi trường

Tác hại đến môi trường của nước thải do các thành phần ô nhiễm tồn tạitrong nước thải gây ra

COD, BOD: Sự khoáng hoá, ổn định chất hữu cơ tiêu thụ một lượng lớn và

gây thiếu hụt ôxy của nguồn nước tiếp nhận dẫn đến ảnh hưởng đến hệ sinh tháimôi trường nước Nếu ô nhiễm quá mức điều kiện yếm khí có thể hình thành.Trong quá trình phân huỷ yếm khí sinh ra các sản phẩm như H2S, NH3, CH4,…Làm cho nước có mùi hôi thối và làm giảm pH của môi trường

SS: lắng đọng ở nguồn tiếp nhận, gây điều kiệm yếm khí

Nhiệt độ: Nhiệt độ của nước thải sinh hoạt thường không ảnh hưởng đến đời

sống của thuỷ sinh vật nước

Vi trùng gây bệnh: gây ra các bệnh lan truyền bằng đường nước như tiêu

chảy, ngộ độc thức ăn, vàng da…

Amonia, P: đây là những nguyên tố dinh dưỡng đa lượng Nếu nồng độ

trong nước quá cao dẫn đến hiện tượng phú dưỡng (sự phát triển bùng phát của cácloại tảo, làm cho nồng độ ôxy trong nước rất thấp vào ban đêm gây ngạt thở và diệtvong các sinh vật, trong khi đó vào ban ngày nồng độ oxy rất cao do quá trình hôhấp của tảo thải ra)

Màu: mất mỹ quan, làm giảm cường độ ánh sáng.

Dầu mỡ: gây mùi ngăn cản khuyếch tán oxy trên bề mặt.

1.3 Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt

Thường ta có các phương pháp xử lý nước thải sau:

Xử lý bằng phương pháp cơ học

Xử lý bằng phương pháp hoá lý và hoá học

Các loại tạp chất trên dùng các phương pháp xử lý cơ học là thích hợp (trừcác hạt dạng rắn keo).

Trong phương pháp này ta dùng song chắn rác để giữ lại các vật thô, kíchthước lớn Sau khi chắn rác ta dùng lưới lọc để loại bỏ các tạp chất nhỏ hơn, mịnhơn

Ngoài ra dựa vào nguyên lý trọng lượng để chế tạo các “bẫy” lắng cát, sỏihay để tách dầu mỏ Đối với bể lắng cát, sỏi thì cát, sỏi nặng sẽ lắng xuống và kéotheo một phần chất đông tụ Còn bể lọc dầu mỡ, do dầu mỡ nhẹ hơn nước nên nổilên trên nước

Đối với những tạp chất phân tán nhỏ mà bể lắng không lắng được thì người

ta dùng phương pháp lọc Trong các loại phin lọc thường có loại phin lọc dùng vậtliệu dạng tấm và loại hạt Ngoài tác dụng tách các phần tử tạp chất phân tán trongnước, các màng sinh học trên các vật liệu lọc cũng biến đổi các chất hoà tan trongnước thải nhờ quần thể vi sinh vật có trong màng sinh học

Hình1.2: Thiết bị tách dầu, mỡ

Dòng nước sạch ra

62

1 Thân thiết bị 2.Bộ phận hút cặn bằng thuỷ lực 3.Lớp dầu, mỡ

4 Ống gom dầu, mỡ 5 Vách ngăn dầu, mỡ 6 Răng cào trên băng tải 7 Hồchứa cặn

1.3.2 Xử lý bằng phương pháp hoá học

Các phương pháp hóa học dùng trong HTXLNT sinh hoạt gồm có: trunghoà, oxy hoá khử, tạo kết tủa hoặc phản ứng phân huỷ các hợp chất độc hại Cơ sởcủa phương pháp này là các phản ứng hoá học diễn ra giữa các chất ô nhiễm và hoáchất thêm vào, các quá trình hoá lí diễn ra giữa các chất bẩn với hoá chất thêm vào,

do đó ưu điểm của phương pháp này là có hiệu quả xử lý cao, thường được sử dụngtrong các hệ thống xử lý nước khép kín Tuy nhiên phương pháp hoá học có nhượcđiểm là chi phí vận hành cao, không thích hợp cho các HTXLNT sinh hoạt với quy

mô lớn

1.3.3 Xử lý bằng phương pháp hóa lý

Bản chất của phương pháp hoá lý là trong quá trình xử lý nước thải sinh hoạt

là áp dụng các quá trình vật lý và hoá học để đưa vào nước thải chất phản ứng nào

đó để gây ra tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hoá học, tạo thành các chấtkhác dưới dạng cặn hoặc chất hoà tan nhưng không độc hại hoặc gây ô nhiễm môitrường Những phương pháp hoá lý thường được áp dụng để xử lý nước thải là: keo

tụ, tuyển nổi, đông tụ, hấp thụ, trao đổi ion, thấm lọc ngược, và siêu lọc…Giai đoạn

xử lý hoá lý có thể là giai đoạn xử lý độc lập hoặc xử lý cùng với các phương pháp

cơ học cơ học, hoá học, sinh học trong công nghệ xử lý nước thải hoàn chỉnh

Những phản ứng xảy ra là phản ứng trung hoà, phản ứng oxi hoá khử, phảnứng tạo chất kết tủa hoặc phản ứng phân huỷ các chất độc hại

Trung hoà: Nước thải thường có những giá trị pH khác nhau Muốn nướcthải được xử lý tốt bằng phương pháp hoá học phải tiến hành trung hoà và điềuchỉnh pH về vùng 6.6÷7.6 Trung hoà bằng cách dùng các dung dịch axit hoặcmuối axit, các dung dịch kiềm hoặc oxit kiềm để trung hoà nươc thải

Keo tụ: Trong qua trình lắng cơ học chỉ tách được các hạt chất rắn huyềnphù có kích thước thước lớn hơn 10-2 mm, còn các hạt nhỏ hơn ở dạng keo khôngthể lắng được ta có thể làm tăng kích cỡ các hạt nhờ tác dụng tương hỗ giữa các hạtphân tán liên kết vào các tập hợp hạt để có thể lắng được Muốn vậy trước hết cần

trung hoà điện tích của chúng, thứ đến là liên kết chúng với nhau Quá trình trunghoà điện tích các hạt gọi là quá trình đông tụ, còn quá trình tạo thành từ các bônglớn từ các hạt nhỏ- quá trình keo tụ.

Các chất đông tụ thường dùng trong mục đích này là các muối sắt hoặc muốinhôm hoặc hỗn hợp của chúng Các muối nhôm gồm có: Al(SO4)3.18H2O, NaAlO2,Al(OH)5Cl, KAl(SO4)2.12H2O, NH4Al(SO4)2.12H2O Trong số này phổ biến nhất làAl2(SO4)3 vì chất này hoà tan tốt trong nước, giá rẻ và hiệu quả đông tụ cao ởpH=5-7.5

Các muối sắt dùng làm chất keo tụ là Fe2(SO4)3.2H2O, Fe(SO4)3.3H2O,FeSO4.7H2O và FeCl3

Sau đây giới thiệu sơ đồ thiết bị bằng phương pháp đông tụ

Hình 1.3: Sơ đồ thiết bị làm sạch nước thải bằng phương pháp đông tụ

1 Bể chứa chuẩn bị dung dịch 2 Thiết bị định lượng

3 Bể khuấy trộn 4 Bể tạo bông 5 Bể lắng trong

Hấp thụ: Phương pháp hấp thụ được dùng để loại hết các chất bẩn hoà tan

vào nước mà phương pháp xử lý sinh học và các phương pháp khác không loại bỏđược Với hàm lượng rất nhỏ, thông thường đây là các hợp chất hoà tan có độc tínhcao hoặc có mùi, vị và màu rất khó chịu

Các chất hấp thụ thường là than hoạt tính, đất sét hoạt tính, silicagen, keonhôm, một số chất tổng hợp hoặc chất thải trong sản xuất như sỉ tro, sỉ mạt sắt

Tuyển nổi: Các phần tử phân tán trong nước có khả năng tự lắng kém,

nhưng có khả năng kết dính vào các bọt khí nổi lên trên bề mặt nước Sau đó người

ta tách các bọt khí cùng các phần tử khí ra khỏi nước

Cặn lắng

Phương pháp tuyển nổi được dùng rộng rãi trong luyện kim, thu hồi khoángsản quý và cũng được dung trong xử lý nước thải.

Trao đổi ion: Thực chất của phương pháp trao đổi ion là một quá trình trong

đó các ion trên bề mặt chất rắn trao đổi với các ion có cùng điện tích trong dungdịch khi tiếp xúc với nhau Các chất này gọi là các ionit, chúng hoàn toàn khôngtan trong nước

Phương pháp này làm sạch nước nói chung và phổ biến nhất là dùng để làmmềm nước, loại ion Ca2+ và Mg2+ Ra khỏi nước cứng

Khử khuẩn: Dùng các hoá chất có tính độc đối với vi sinh vật, tảo, động vật

nguyên sinh, giun, sán để làm sạch nước, đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh để đổ vàonguồn hoặc tái sử dụng Khử khuẩn hay sát khuẩn có thể dùng hoá chất hoặc tácnhân vật lí như Ozon, tia tử ngoại…

Hoá chất sử dụng để khử khuẩn phải đảm bảo tính độc đối với vi sinh vậttrong một thời gian nhất định, sau đó phải được phân huỷ hoặc bay hơi, không còn

dư lượng gây độc cho người sử dụng hoặc vào các mục đích sử dụng khác

Vôi sống [CaO0.6 MgO0.4] 0.497

Vôi tôi dolomit [(Ca(OH)2)0.6(Mg

(OH)2)0.4]

0.677

Axit sulfuric H2SO4s 0.98

Bảng 1.2: Bảng hoá chất thường dùng để điều chỉnh pH nước thải

1.3.4 Xử lý bằng phương pháp sinh học

Bản chất của phương pháp sinh học trong quá trình xử lý nước thải sinh hoạt

là sử dụng khả năng sống và hoạt động của các vi sinh vật có ích để phân huỷ cácchất hữu cơ và các thành phần ô nhiễm trong nước thải Quá trình hoạt động củachúng cho kết quả là các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn được khoáng hoá và trở thànhnhững chất vô cơ trong nước và hàng loạt các yếu tố ảnh hưởng khác

Vi sinh vật có trong nước thải sử dụng các hợp chất hữu cơ và một sốkhoáng chất làm nguồn dinc h dưỡng và tạo ra năng lượng Quá trính dinh dưỡnglàm cho chúng sinh sản làm tăng số lượng tế bào (tăng sinh khối), đồng thời làmsạch (có thể là gần hoàn toàn) các chất hữu cơ hoà tan hoặc các hạt keo phân tánnhỏ Do vậy, trong xử lý sinh học, người ta phải loại bỏ các chất thô ra khỏi nướcthải trong giai đoạn xử lý sơ bộ Đối với các các tạp chất vô cơ có trong nước thảithì phương pháp xử lý sinh học có thể khử các muối sulfat muối a moni, nitrat…cácchất chưa bị oxi hoá hoàn toàn Sản phẩm của quá trình phân huỷ này là khí CO2,nước, khí N2, ion sulfat

Các quá trình sinh học chủ yếu trong xử lý nước thải:

Các quá trình sinh học dung trong xử lý nước thải đều xuất xứ trong tựnhiên Nhờ thực hiện các biện pháp tăng cường hoạt động của vi sinh vật trongcông trình nhân tạo quá trình làm sạch chất bẩn diễn ra nhanh hơn

Trong thực tế hiện nay người ta vẫn tiến hành xử lý nước thải bằng phươngpháp sinh học ở điều kiện tự nhiên và điều kiện nhân tạo tuỳ thuộc khả năng kinhphí, yêu cầu công nghệ, địa lý cùng hàng loạt các yếu tố khác

Nói chung các quá trình sinh học trong xử lý nước thải gồm năm quá trìnhchủ yếu sau: quá tình hiếu khí, quá tình trung gian-anoxic, quá trình kỵ khí, quátrình kết hợp hiếu khí-trung gian anoxic-kỵ khí và quá trình ở ao hồ

Từ những quá trình chủ yếu này lại thêm các quá trình phụ như sinh trưởng

lơ lửng, quá trình dính bám

Đối với việc xử lý nước thải sinh hoạt có yêu cầu đầu ra không quá khắt kheđối với chỉ tiêu N và P, quá trình xử lý hiếu khí bằng bùn hoạt tính là quá trình xử

lý sinh học thường được ứng dụng nhất

1.3.5 Xử lý nước thải bằng phương pháp tổng hợp

Tuỳ theo từng loại nước thải với các thành phần khác nhau ta có thể sử dụng

3 phương pháp trên một cách riêng biệt Nhưng trong thực tế thì nước thải sau khiđược sử dụng, nhất là nước thải công nghiệp sẽ qua nhiều giai đoạn làm nguồnnước bị ô nhiễm với nhiều thành phần rất phức tạp Việc xử lý các nguồn chất thảinày cần có một phương pháp tổng hợp để xử lý hầu hết các thành phần cặn, chấtđộc trong nước

1.4 Các thông số cơ bản đánh giá chất lượng của nước

Đánh giá chất lượng nước cũng như mức độ ô nhiễm cần dựa vào một sốthông số cơ bản so sánh với các chỉ tiêu cho phép về thành phần hoá học và sinhhọc đối với từng loại nước sử dụng cho các mục đích khác nhau Những thông số

đó bao gồm là:

1.4.1 Độ pH

Là một trong những chỉ tiêu xác định đối với nước cấp và nước thải Chỉ sốnày cho thấy cần thiết phải trung hoà hay không và tính lượng hoá chất cần thiếttrong quá trình xử lý đông keo tụ, khử khuẩn

Sự thay đổi trị số pH làm thay đổi quá trình hoà tan hoặc keo tụ, làm tăng,giảm vận tốc của các phản ứng hoá sinh xảy ra trong nước

Các chất rắn trong nước làm trở ngại cho việc sử dụng và lưu thông nước,làm giảm chất lượng nước sinh hoạt và sản xuất, gây trở ngại cho việc nuôi trồngthuỷ sản.

1.4.3 Độ cứng

Nước tự nhiên được phân thành nước cứng và nước mềm

Độ cứng của nước thường không được coi là ô nhiễm vì không gây hại chosức khoẻ con người Nhưng độ cứng lại gây ảnh hưởng lớn đến công nghệ, như cấutạo lò hơi, các thiết bị có gia nhiệt nước

1.4.4 Màu

Nước có thể có màu, đặc biệt là nước thải có màu đen hoặc đỏ nâu

Các chất hữu cơ trong xác động, thực vật phân rã tạo thành

Nước có sắt và mangan ở dạng keo hoặc hoà tan

Nước có chất thải công nghiệp

Màu của nước được phân thành hai dạng: màu thực do các chất hoà tanhoặc dạng hạt keo, màu biểu kiến là màu của các chất lơ lửng trong nước tạo nên.Trong thực tế người ta xác định màu thực của nước, nghĩa là sau khi lọc bỏ các chấtkhông tan

1.4.5 Độ đục

Độ đục của nước là do các hạt lơ lửng, các chất hữu cơ phân huỷ hoặc dogiới thuỷ sinh gây ra Độ đục làm giảm khả năng quang hợp của các sinh vật tựdưỡng trong nước gây giảm thẩm mỹ và giảm chất lượng của nước khi sử dụng.Visinh vật có thể bị hấp thụ bởi cá hạt rắn lơ lửng sẽ gây khó khăn khi khử khuẩn

1.4.6 Oxi hoà tan

Oxi hoà tan trong nước rất cần cho sinh vật hữu khí Bình thường oxi hoàtan trong nước khoảng 8-10 mg/l, chiếm 70-80% khi oxi bão hoà Nồng độ oxi hoàtan trong nước tự nhiên và nước thải phụ thuộc vào mức độ ô nhiễm chất hữu cơ,vào hoạt động của thế giới thuỷ sinh,các hoạt động hoá sinh, hoá học và vật lý củanước Trong môi trường nước bị ô nhiễm nặng, oxi được dùng nhiều cho quá trìnhhoá sinh và xuất hiện hiện tượng thiếu oxi trầm trọng

Ngoài ra còn có những thông số nhu cầu về oxi sinh hoá, nhu cầu về oxi hoáhọc, chỉ số N, P, và các chỉ số khác như vệ sinh

CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU CHUNG VỀ PLC S7-300

có CPU 312, CPU 314, CPU 316, CPU 315-2DP, CPU 614…

2.2 Vai trò của PLC trong công nghiệp

Trong hệ thống điều khiển tự động hoá PLC được xem như một trái tim, với chương trình ứng dụng được lưu trong bộ nhớ của PLC Nó điều khiển trạng thái của hệ thống thông qua tín hiệu phản hồi ở đầu vào, dựa trên nền tảng của chương trình logic để quyết định quá trình hoạt động và xuất tín

hiệu đến các thiết bị đầu ra.PLC có thể hoạt động độc lập hoặc có thể kết nối với nhau và với máy tính chủ thông qua mạng truyền thông để điều khiển một quá trình phức tạp.

2.3 Ưu thế của PLC trong tự động hóa công nghiệp

Thời gian lắp đặt ngắn

Dễ dàng thay đổi chương trình điều khiển mà không gây tổn thất

Thời gian huấn luyện sử dụng ngắn, bảo trì dễ dàng

Độ tin cậy cao, chuẩn hoá được phần cứng điều khiển.Thích ứng trong các môitrường khắc nghiệt như: nhiệt độ, áp suất, độ ẩm, điện áp thay đổi,…

2.4 Phần cứng của PLC S7 - 300

PLC S7-300 được thiết kế theo kiểu module Các module này sử dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau Việc xây dựng PLC theo cấu trúc module rất thuận tiện cho việc thiết kế các hệ thống gọn nhẹ và dễ dàng cho việc mở rộng hệ thống Số các module được sử dụng nhiều hay ít tuỳ theo từng ứng dụng, song tối thiểu bao giờ cũng có một module chính là module CPU Các module còn lại là những module truyền và nhận tín hiệu với đối tượng điều khiển bên ngoài, các module chức năng chuyên dụng… Chúng được gọi chung là các module mở rộng.

- Các module mở rộng gồm có:

Module nguồn (PS)

Module mở rộng cổng tín hiệu vào/ra (SM), gồm có: DI, DO, DI/DO, AI,

AO, AI/AO

Module ghép nối (IM)

Module chức năng điều khiển riêng (FM)

Module phục vụ truyền thông (CP)

M COIL VALE

2.4.1 Module nguồn PS307 của S7-300

Module PS307 có nhiệm vụ chuyển đổi nguồn xoay

chiều 120/230V thành nguồn một chiều 24V để cung cấp

cho các module khác của PLC Ngoài ra còn có nhiệm vụ

cung cấp nguồn cho các cảm biến và các cơ cấu tác động có

công suất nhỏ.

Module nguồn thường được lắp đặt bên trái hoặc phía dưới của CPU tuỳ theo cách lắp đặt theo bề ngang hoặc theo chiều dọc.

Module nguồn PS307 có 3 loại: 2 A, 5A và 10 A.

Mặt trước của module nguồn gồm có:

Một đèn Led báo hiệu trạng thái điện áp ra 24 V

Một công tắc dùng để bật / tắt điện áp ra

Một nút dùng để chọn điện áp đầu vào là 120 VAC hoặc 230VAC

Mặt sau của module gồm có các lỗ dùng để nhận điện áp vào và ra

Hình 2.1: Cấu trúc của PLC S7-300

2.4.2 Khối xử lý trung tâm (CPU)

Module CPU là loại module có chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành,

bộ nhớ, các bộ định thời, bộ đếm và cổng truyền thông (RS485)… và có thể có mộtvài cổng vào/ra số Các cổng vào ra số này được gọi là cổng vào ra onboard

Trong họ PLC S7-300 các module CPU được đặt tên theo bộ vi xử lí

có trong nó, như : module CPU312, module CPU314, module CPU315,…

Ngoài ra còn có các module được tích hợp sẵn cũng như các khối hàm đặt trong thư viện của hệ điều hành phục vụ cho việc sử dụng các cổng vào /ra onboard, được phân biệt bằng cụm chữ cái IFM (Intergrated Function Module) Ví dụ module CPU312 IFM, module CPU314 IFM… Bên cạnh đó còn có loại CPU với hai cổng truyền thông, trong đó cổng thứ hai có chức năng chính là phục vụ nối mạng phân tán và kèm theo phần mềm tiện dụng tích hợp sẵn trong hệ điều hành

Các loại module CPU này được phân biệt bằng cách thêm cụm từ DP (Distributed port) trong tên gọi Ví dụ: module CPU315-2DP, module CPU316-2DP.

2.4.3 Module mở rộng cổng tín hiệu

Digital Input Module: Module mở rộng các

cổng vào số, có nhiệm vụ nhận các tín hiệu số từ các

thiết bị ngoại vi vào vùng đệm để xử lý, gồm có các

SM 321 DI32xDC24V,…

Digital Output Module: Module mở rộng các cổng ra số, có nhiệm vụ

xuất các tín hiệu từ vùng đệm xử lý ra thiết bị ngoại vi, một số loại module ra số:

SM 322 DO16xAC120V/0.5A

SM 322 DO16xDC24V/0.5A

SM 322 DO 8xAC120/230V/1A, …

Digital Input/ Output Module: Module mở rộng các cổng vào/ra số.

Tích hợp nhiệm vụ của hai loại module trên Gồm có các loại sau:

SM 323 DI16/DO16x24V/0.5A

SM 323 DI8/DO8x24V/0.5A

SM 323 DI8/DO8xDC24V/0.5A…

Analog Input Module: Module mở rộng các cổng vào tương

tự, có nhiệm vụ chuyển các tín hiệu tương tự từ bên ngoài thành các

tín hiệu số để xử lý bên trong S7-300 Gồm các loại module sau:

SM 331 AI2x12bit

SM 331 AI8x12bit

SM 331 AI8x16bit…

Analog Output Module: Module mở rộng

các cổng ra tương tự, có nhiệm vụ chuyển các tín hiệu số bên trong S7-300 thành các tín hiệu tương tự để phục vụ cho quá trình hoạt động của các thiết

bị bên ngoài Gồm các loại module sau:

SM 332 AO2x12bit

SM 332 AO4x12bit

SM 332 AO4x16bit…

Analog Input/Output Module: Là module tích hợp nhiệm vụ của hai

2.4.4 Module ghép nối (Interface module-IM)

Là loại module chuyên dụng có nhiệm vụ ghép nối từng nhóm module mởrộng lại với nhau thành một khối và được quản lý chung bởi một module CPU Mộtmodule CPU S7-300 có thể làm việc trực tiếp với nhiều nhất 4 racks và các racksnày phải được nối với nhau bằng module IM Module IM gồm có các loại:

IM 360

IM 361

IM 365

2.5 Tổ chức bộ nhớ của CPU S7 - 300

Bộ nhớ của CPU bao gồm các vùng nhớ sau:

Vùng nhớ chứa các thanh ghi

System Memory: là vùng nhớ chứa các bộ đệm vào ra số (I, Q), các

biến cờ (M), thanh ghi T-Word, PV, T- bít của Timer và thanh ghi C-Word,

PV, C- bít của Counter.

DI (instance)

Data block register

Status Status word

Hình 2.2: Tổ chức bộ nhớ trong CPU

Load Memory: là vùng nhớ chứa chương trình ứng dụng do người sử

dụng viết, bao gồm tất cả các khối chương trình ứng dụng OB, FC, FB, các khối chương trình trong thư viện hệ thống được sử dụng (SFC, SFB), các khối dữ liệu DB Vùng nhớ này được tạo bởi một phần bộ nhớ RAM của CPU và EEPROM.

Work Memory: là vùng nhớ chứa các khối DB đang được mở, khối

chương trình (OB, FC, FB, SFC, SFB) đang được CPU thực hiện và phần bộ nhớ cấp phát cho những tham số hình thức để các khối chương trình này trao đổi tham trị với hệ điều hành và với các khối chương trình khác (local block).

2.6 Vòng quét chương chình

PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp Mỗi vòng lặp được gọi

là vòng quét (Scan) Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn chuyển dữ liệu từ cổng vào số tới vùng đệm ảo I, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình Trong từng vòng quét chương trình được thực hiện từ lệnh đầu tiên đến lệnh kết thúc của khối OB1 (Block End) Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn chuyển các nội dung của bộ đệm ảo Q tới các cổng ra số Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm tra lỗi.

Truyền thông và kiểm tra nội bộ

chuyển dữ liệu từ cổng vào tới I

Thực hiện chương trình Chuyển dữ liệu từ Q tới cổng ra

Vòng quét Hình 2.3: Vòng quét chương trình

Thời gian cần thiết để PLC thực hiện một vòng quét gọi là thời gian

vòng quét (Scan time) Thời gian vòng quét không cố định mà tuỳ thuộc vào

số lệnh trong chương trình được thực hiện và khối lượng dữ liệu được truyền

thông trong vòng quét đó.

Lệnh 2 Lệnh 1

2.7.2 Lập trình cấu trúc

Lập trình cấu trúc là phương pháp lập trình mà trong đó chương trình được chia thành những phần nhỏ với từng nhiệm vụ riêng và các phần này nằm trong những khối chương trình khác nhau, tương tự như việc thực hiện chương trình con Cấu trúc này phù hợp với những bài toán điều khiển nhiều nhiệm vụ, phức tạp và thường sử dụng các khối cơ bản sau:

Khối OB (Orgnization block): là khối tổ chức và quản lý chương trình điều

khiển Có nhiều loại khối OB với những chức năng khác nhau Chúng được phânbiệt với nhau bằng một số nguyên đi sau nhóm ký tự OB Ví dụ: OB1, OB3, OB40,

…

Hình 2.5: Lập trình cấu trúc

Khối FC (Program block): khối chương trình với những chức năng riêng

giống như một chương trình con hoặc một hàm Một chương trình ứng dụng có thể

có nhiều khối FC và các khối FC này được phân biệt với nhau bằng một số nguyêntheo sau nhóm ký tự FC Ví dụ: FC1, FC2,…

Khối FB (Function block): là loại khối FC đặc biệt có khả năng trao đổi

một lượng dữ liệu lớn với các khối chương trình khác Các dữ liệu này phải được tổchức thành khối dữ liệu riêng có tên gọi là Data block Trong một chương trình ứngdụng có thể có nhiều khối FB và các khối FB này cũng được phân biệt với nhaubằng một số nguyên theo sau nhóm ký tự FB Ví dụ: FB1, FB2,

Khối DB (Data block): là khối chứa các dữ liệu cần thiết để thực hiện

chương trình Các tham số của khối do người sử dụng tự đặt Trong một chươngtrình ứng dụng có thể có nhiều khối DB và các khối DB này cũng được phân biệtvới nhau bằng một số nguyên theo sau nhóm ký tự DB Ví dụ: DB1, DB2,

Chương trình trong các khối được liên kết với nhau bằng các lệnh gọi khối, chuyển khối Xem những phần chương trình trong các khối như là những chương trình con thì S7-300 cho phép gọi chương trình con lồng nhau.

Số các lệnh gọi lồng nhau tuỳ thuộc vào từng chủng loại module CPU.

CHƯƠNG 3: TÌM HIỂU PHẦN MỀM WINCC

3.1 Giới thiệu chung

WinCC (Windows Control Center - Điều khiển trung tâm trên nền Windows),Win CC (Windows Control Center) là phần mềm tích hợp giao diện người máyHMI cho phép kết hợp phần mềm điều khiển với QTTĐH, người sử dụng có thể tạo

ra một giao diện điều khiển giúp quan sát mọi hoạt động của QTTĐH một cách rễràng.Phần mềm này có thể trao đổi trực tiếp dữ liệu với nhiều loại PLC của cáchãng khác nhau: Siemens, Mitsubishi, Omron,…

3.2 Các bước cơ bản tiến hành thiết kế