Đề tài: Hệ thống SCADA trong nhà máy nước

Chia sẻ: Nguyen Nhat Khanh | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:29

Thêm vào BST

Báo xấu

463
lượt xem 117
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài: Hệ thống SCADA trong nhà máy nước nhằm làm rõ một hệ thống SCADA là gì, các thành phần của SCADA, chức năng chính cũng như nguyên lý hoạt động ra sao, các phần mềm hệ thống chạy trên hệ thống, biết được tầm vai trò của SCADA trong nền công nghiệp hiện nay.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề tài: Hệ thống SCADA trong nhà máy nước

====o0o==== ĐỀ TÀI: HỆ TH ỐNG SCADA TRONG NHÀ MÁY NƯỚC H à N ội, 122013
MỤC LỤC Lời nói đầu…………………………………………………………… ...................2 Chương I.Tổng Quan Về SCADA…………………………………….. ............... . 3 Chương II.Hệ Thống SCADA Về Xử Lý Nước Trong Nhà Máy Nước ........... . 11 Chương III.Kết Luận……………………………………………….. .................. 24 Tài Liệu Tham Khảo……………………………………………….. ................... 25 Báo cáo tiến độ đồ án Page 1
Lời Nói Đầu ước Việt Nam trên con đường công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước. Trong đó N khoa học kĩ thuật là yếu tố giữ vai trò không nhỏ và việc ứng dụng những thành tựu về khoa học – kĩ thuật vào nghành nghề nói chung và điện tử nói riêng càng rộng rãi. SCADA về xử lý nước bên trong hệ thống vận hành và hoạt động của nhà máy nước cung cấp cho sinh viên chúng em những kiến thức vô cùng hiểu ích về toàn bộ quy trình, dây truyền hoạt động cũng như một SCADA không thể thiếu trong nền công nghiệp tự động hóa đất nước. Đối với các doanh nghiệp sản xuất và chế tạo thì việc nâng cao hiệu quả trong chất lượng sản phẩm. Việc ứng dụng công nghệ scada nhằm nâng cao năng lực quản lý, điều hành sản xuất nhằm thỏa mãn mục tiêu trên. Hơn nữa với đề tài nghiên cứu hệ thống SCADA trong nhà máy nước nói về một ứng dụng cụ thể , một nhà máy với ứng dụng của scada trong việc vận hành cũng như xử lý nước từ công đoạn nước thô cho tới những sản phẩm nước tinh khiết như hiện nay. Đó hoàn toàn là nhờ vào việc áp dụng khoa học – kĩ thuật, và điển hình là hệ scada. Đề tài hệ SCADA trong nhà máy nước cho chúng em hiểu hơn về SCADA, tầm vai trò quan trọng không thể thiếu trong thời đại hiện đại hóa ngày nay. ể hoàn thành được đề tài nghiên cứu này, chúng em muốn gửi lời cảm ơn tới thầy Đ ướng dẫn đã rất nhiệt tình chỉ dẫn, động viên, khích lệ chúng em để hoàn và anh h thành tốt đề tài này. Trong đề tài em có tham khảo rất nhiều các bài viết cũng như tư liệu liên quan về hệ thống scada của các bạn, các công ty, tập đoàn sảnxuất nước sạch như : nhà máy nước CIC, tập đoàn Toàn Á…từ các diễn đàn trên mạng, các trang web công ty, tập đoàn . Xin được gửi lời cảm ơn tới các bạn, các công ty, tập đoàn. Do ki ến thức còn hạn chế, thực tiễn chưa sâu trong việc thực hiện đồ án này nên khôngthể tránh khỏi sai sót. Vì vậy chúng em rất mong được sự đóng góp của quý thầy cô để đồ án chuyên nghành của chúng em được hoàn thiện tốt hơn. Báo cáo tiến độ đồ án Page 2
Phần I . Tổng Quan Về SCADA Đặt vấn đề: Bài toán đặt ra cho các nhà quản lý là làm sao quản lý tòa nhà và và nhà máy, xí nghiệp hiệu quả nhất để giảm chi phí, tiết kiệm năng lượng ở mức tối đa, tạo thuận lợi cho doanh nghiệp trong những hoạt động kinh doanh. Phương án tối ưu hiện nay là thiết lập hệ thống tự động hóa quản lý và giám sát SCADA 1. Lịch sử hình thành: SCADA được hình thành và phát triển cùng với sự phát triển chung của các ngành công nghiệp khác như công nghiệp vi xử lý, viễn thông, tin học ... Từ những năm đầu thập niên 70 nền công nghiệp các nước phát triển đi vào xu hướng tự động hóa. Việc sản xuất thủ công được thay thế dần ở các xí nghiệp công nghiệ p. Bên cạnh đó ngành công nghệ thông tin, ặc biệt sự đ phát ển m tri ạnh mẽ c ủa lĩnh ực tin v ọc h công nghệ phần mềm, các hệ thống tự động hóa điều khiển bằng chương trình cũng ra đời. Với đặc điểm là một công cụ tự động hóa nó được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ việc quản lý điều khiển trong sản xuất công nghiệp, đến quản lý truyền tải và phân phối điện năng trong Điện lực . khi chuyển sang cơ chế thị trường, đất nước mở cửa quá trình công nghiệp Sau tự động hóa bắt đầu, các nhà máy xí nghiệp xây dựng đều được ưu tiên về công nghệ tiên tiến và hệ thống SCADA công cụ của tự động hóa cũng được phát triển rộng, lắp đặt ở nhiều nhà máy, xí nghiệp công nghiệp sản xuất chất lượng cao. Công nghệ SCADA ở nước ta, do nhập thiết bị của nhiều nước công nghiệp tiên tiến nên nó rất đa dạng về mẫu mã, cấu trúc, về chuẩn và chủng loại. Nhưng là một hệ thống công nghiệp mới nên hệ thống SCADA phần lớn cũng là hệ thống theo chuẩn công nghiệp chung. Hiện nay SCADA không thể thiếu được cho việc sản xuất tự động ở xí nghiệp công nghiệp cần độ chính xác và tự động hóa cao. đáp ứng với khả năng phát triển chung của nền kinh tế Để , hệ thống điện đóng vai trò chủ đạo không những thúc đẩy nền kinh tế mà còn đảm bảo an ninh, chính trị , quốc phòng 2. Tổng quan Báo cáo tiến độ đồ án Page 3
2.1. Cấu trúc cơ bản SCADA (viết tắt tiếng Anh : S upervisory C ontrol A nd D ata A cquisition ) hiểu theo nghĩa truyền thống là một hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu. Nhằm hỗ trợ con người trong quá trình giám sát và điều khiển từ xa.  Trạm điều khiển giám sát trung tâm là một hay nhiều máy chủ trung tâm (central host computer server) T r ạm điều k h i ể n g i ám s á t t ru n g t âm ( SCADA c en t e r , m a s t erS t a t io n , MT U). H t hống d ự ệ a v ào m áy tí nh PC (PC b a s ed s y st e m s ) , ệ t h ống t rạm làm hay h v i ệc ( W o r k st a t ion s y st e m s ) , hay h ệ t h ố ng dùng m áy tí nh M ini.  T r ạm thu t h ập dữ l i ệu trung g i an : L à c khối t h i ế t cá b ị v à o r a đ ầ u c u ố i từ x a R T ( R e mote T U n i t s ) e r minal U h o ặ c l à cá c k h ố i ề u k i đ h i ể n l o g i c k h ả t r ình P L C ( P r og r am m a le L ogic ont r ol l e r s ) c ó c h ứ C c n i a o t i ế p ă ng g i cá c th i ế t b ị c h ấ v ớ p h à nh ( c ả m b i ế n cấ p t r ư ờ , cá c h ộp n g đ i ề u k h i ể n đ ó ng cắ t và các van c h ấ p h à nh… ) . t h ố ng tru y  H ệ ền t h ông : b a o g ồ m cá c m ạ ng t r u y ề n ng c ô ng nghiệp, cá c th i ế t b ị v i ễ n t h ô t h ô ng v à c th i ế t b ị cá c hu y ể n đ ổ i d ồ n k ê nh c ó c h ứ c n ă ng t r u y ề ữ l i ệ u cấ n d p t r ư ờ ng đ ế n cá c k h i đ i ề u k h i ể n v à m á y c hủ ố  G i ao d i ện ng ư ờ I : ( H uman M i m á y H M a c hine I nte r fac e ) : L c t h i ế t b à cá iểu h i ể n t hị q u á t r ình x ử ữ lí d l i ệ u đ ể ng ư ờ i v ậ n h i ề u k à nh đ h i ể n cá c q u á t r ình ho ạ t động c ủ a h ệ t h ố n g 2.2. Ưu nhược điểm Ưu điểm: Khả năng tự động hóa cao thay thế con người trong nhiều công việc, khả năng chịu lỗi cao. Nhược điểm: H ệ có cấu trúc tập trung, các thông tin từ nhiều điểm tập trung về máy tính chủ để xử lý dẫn đến việc dễ tắc nghẽn thông tin, hệ thống nhanh Báo cáo tiến độ đồ án Page 4
quá tải. Vì vậy chỉ thích hợp với các hệ thống nhỏ (thường dưới 100 điểm đo). Chẳng hạn hệ này phù hợp với hệ thống điều độ trung tâm hệ thống điện quốc gia . Hệ DCS ra đời để khắc phục nhược điểm của hệ SCADA , đó là chia dây chuyền hệ thống ra nhiều công đoạn khác nhau và mỗi công đoạn được xây dựng một hệ đo và điều khiển độc lập do một máy tính công nghiệp (IPC) đảm nhận. Các IPC sẽ xử lý tất cả rồi báo cáo kết quả lên máy chủ. Vì vậy hệ DCS có thể đảm nhận việc điều hành trong những hệ thống lớn (dây chuyền sản xuất hiện đại) . 2.3. Sơ đồ hệ thống Scada 2.4. Các thành phần chính ột ho ặ M c nhi ều t h i ế t bị gia o t iếp dữ l iệu t h ư ờ ng l à : RT U h ặ c P LC o RTU : t h i ế t b ị c ho p hép tru y ền dữ liệu ho ặc c ả n h ối tư báo đ ợ ận ng n h đ ư ợ ủa phép đo t ừ x a t ớ i hệ t hốn g c c . Phần m ềm ch ạy t rên RT U t hư ờ ng s ử d ụng ngôn ngữ lập t r ì nh b ậc c ao như C , C ++ Báo cáo tiến độ đồ án Page 5
R T U56 0 G Phânloại RTU: RTU dùng c ho c ác ạm t ru n c h g ển: c ó c hu y d ung lượng ngõ nhập x u ấ t rấ t l ớ n . G ồm nhiều ng ă n c a rd c ho phép k ế t nối t ới nhiều c ard v i x ử l ý , c ard A D C v à D AC c ard I / O R T dùng để t ự động hóa lưới p h â n U phố i : c ó dung lượ n g gõ nhậ p ất / x u nhỏ . T h ường là c á c m ạ c h đ i ều k hiển đ ơ n boar d , c ó m àn h ì nh M oni t or t rên t í c h hợp s ẵn c ác ngõ I / O . đó c ó Bộ điều k hiển log i c k hả t r ì n h : P LC ( P r o gra m able l o gic c o n t rol ) t hống c ủa I / O c ủa PLC H ệ c ó t h ể r ộng r ấ t l ớ n m ở ệu điều k h i ển c á c . T í n hi ng õ ra ho ặ c đ ợc điều k hiển bằng c ư h ương t r ì nh n ạp s ẵ n . ru T ền t hông t ro n y g SCADA ợc kết nối m ạng LAN hay W A N : đ ư Giao diện người – máy HMI 2.4.2 PLC PLC viết tắt của Programmable Logic Controller , là thiết bị điều khiển lập trình được (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình. Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện. Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện được đếm. PLC dùng để thay thế các mạch relay (rơ le) trong thực tế. PLC hoạt động theo phương thức quét các trạng thái trên đầu ra và đầu vào. Khi có sự thay đổi ở đầu vào thì đầu ra sẽ thay đổi theo. Ngôn ngữ lập trình của PLC có thể là Ladder hay State Logic. Hiện nay có nhiều hãng sản xuất ra PLC như Siemens,AllenBradley, Mitsubishi Electric, General Ele Báo cáo tiến độ đồ án Page 6
Hình 1.2 PLC ES2 Hình 1.3 PLC Fundamentals Một khi sự kiện được kích hoạt thật sự, nó bật ON hay OFF thiết bị điều khiển bên ngoài được gọi là thiết bị vật lý. Một bộ điều khiển lập trình sẽ liên tục “lặp” trong chương trình do “người sử dụng lập ra” chờ tín hiệu ở ngõ vào và xuất tín hiệu ở ngõ ra tại các thời điểm đã lập trình.  Để khắc phục những nhược điểm của bộ điều khiển dùng dây nối ( bộ điều khiển bằng Relay) người ta đã chế tạo ra bộ PLC nhằm thỏa mãn các yêu cầu sau : Lập trình dể dàng , ngôn ngữ lập trình dễ học . Gọn nhẹ, dể dàng bảo quản , sửa chữa. Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp . Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp . Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như : máy tính , nối mạng , các môi Modul mở rộng. Giá cả cá thể cạnh tranh được.  Các thiết kế đầu tiên là nhằm thay thế cho các phần cứng Relay dây nối và các Logic thời gian .Tuy nhiên ,bên cạnh đó việc đòi hỏi tăng cường dung lượng nhớ và tính dể dàng cho PLC mà vẫn bảo đảm tốc độ xử lý cũng như giá cả … Chính điều này đã gây ra sự quan tâm sâu sắc đến việc sử dụng PLC trong công nghiệp . Các tập lệnh nhanh chóng đi từ các lệnh logic đơn giản đến các lệnh đếm , định thời , thanh ghi dịch … sau đó là các chức năng làm toán trên các máy lớn … Sự phát triển các Báo cáo tiến độ đồ án Page 7
máy tính dẫn đến các bộ PLC có dung lượng lớn , số lượng I / O nhiều hơn.  Trong PLC, phần cứng CPU và chương trình là đơn vị cơ bản cho quá trình điều khiển hoặc xử lý hệ thống. Chức năng mà bộ điều khiển cần thực hiện sẽ được xác định bởi một chương trình . Chương trình này được nạp sẵn vào bộ nhớ của PLC, PLC sẽ thực hiện việc điều khiển dựa vào chương trình này. Như vậy nếu muốn thay đổi hay mở rộng chức năng của qui trình công nghệ , ta chỉ cần thay đổi chương trình bên trong bộ nhớ của PLC Việc thay đổi hay mở rộng chức năng sẽ được thực hiện một cách dễ dàng mà không cần một sự can thiệp vật lý nào so với sử dụng các bộ dây nối hay Relay . C ấu trúc ất cả các PLC đều có thành phần chính là : Một bộ nhớ chương trình RAM bên T trong ( có thể mở rộng thêm một số bộ nhớ ngoài EPROM ). Một bộ vi xử lý có cổng giao tiếp dùng cho việc ghép nối với PLC . Các Modul vào /ra.  Bên cạnh đó, một bộ PLC hoàn chỉnh còn đi kèm thêm một đơn vị lập trình bằng tay hay bằng máy tính. Hầu hết các đơn vị lập trình đơn giản đều có đủ RAM để chứa đựng chương trình dưới dạng hoàn thiện hay bổ sung . Nếu đơn vị lập trình là đơn vị xách tay , RAM thường là loại CMOS có pin dự phòng, chỉ khi nào chương trình đã được kiểm tra và sẳn sàng sử dụng thì nó mới truyền sang bộ nhớ PLC . Đối với các PLC lớn thường lập trình trên máy tính nhằm hổ trợ cho việc viết, đọc và kiểm tra chương trình . Các đơn vị lập trình nối với PLC qua cổng RS232, RS422, RS458, … Nguyên lý hoạt động của PLC  CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC. Bộ xử lý sẽ đọc và kiểm tra chương trình được chứa trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện thứ tự từng lệnh Báo cáo tiến độ đồ án Page 8
trong chương trình , sẽ đóng hay ngắt các đầu ra. Các trạng thái ngõ ra ấy được phát tới các thiết bị liên kết để thực thi. Và toàn bộ các hoạt động thực thi đó đều phụ thuộc vào chương trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ.  Hệ thống Bus là tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu song song : Address Bus : Bus địa chỉ dùng để truyền địa chỉ đến các Modul khác nhau. Data Bus : Bus dùng để truyền dữ liệu. Control Bus : Bus điều khiển dùng để truyền các tín hiệu định thì và điểu khiển đồng bộ các hoạt động trong PLC .  trên Address Bus, modul đầu ra tương ứng sẽ nhận được dữ liệu từ Data bus. Control Bus sẽ chuyển các tín hiệu điều khiển vào theo dõi chu trình hoạt động của Trong PLC các số liệu được trao đổi giữa bộ vi xử lý và các modul vào ra thông qua Data Bus. Address Bus và Data Bus gồm 8 đường, ở cùng thời điểm cho phép truyền 8 bit của 1 byte một cách đồng thời hay song song.  Nếu một modul đầu vào nhận được địa chỉ của nó trên Address Bus , nó sẽ chuyển tất cả trạnh thái đầu vào của nó vào Data Bus. Nếu một địa chỉ byte của 8 đầu ra xuất hiện PLC . Các địa chỉ và số liệu được chuyển lên các Bus tương ứng trong một thời gian hạn chế.  Hệ thống Bus sẽ làm nhiệm vụ trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và I/O . Bên cạch đó, CPU được cung cấp một xung Clock có tần số từ 1¸8 MHZ. Xung này quyết định tốc độ hoạt động của PLC và cung cấp các yếu tố về định thời, đồng hồ của hệ thống. Bộ nhớ  PLC thường yêu cầu bộ nhớ trong các trường hợp : Làm bộ định thời cho các kênh trạng thái I/O. Làm bộ đệm trạng thái các chức năng trong PLC như định thời, đếm, ghi các Relay. Báo cáo tiến độ đồ án Page 9
 Mỗi lệnh của chương trình có một vị trí riêng trong bộ nhớ, tất cả mọi vị trí trong bộ nhớ đều được đánh số, những số này chính là địa chỉ trong bộ nhớ . Địa chỉ của từng ô nhớ sẽ được trỏ đến bởi một bộ đếm địa chỉ ở bên trong bộ vi xử lý. Bộ vi xử lý sẽ giá trị trong bộ đếm này lên một trước khi xử lý lệnh tiếp theo .  Với một địa chỉ mới , nội dung của ô nhớ tương ứng sẽ xuất hiện ở đầu ra, quá trình quá trình này được gọi là quá trình đọc .Bộ nhớ bên trong PLC đ ược tạo bởi các vi mạch bán dẫn, mỗi vi mạch này có kh ả năng chứa 2.00016.000 dòng lệnh, tuỳ theo loại vi mạch. Trong PLC các b ộ nhớ như RAM, EPROM đều được sử dụng . RAM (Random Access Memory ) có thể nạp chương trình, thay đổi hay xóa bỏ nội dung bất kỳ lúc nào. Nội dung của RAM sẽ bị mất nếu nguồn điện nuôi bị mất . Để tránh tình trạng này các PLC đều được trang bị một pin khô, có khả năng cung cấp năng lượng dự trữ cho RAM từ vài tháng đến vài năm. Trong thực tế RAM được dùng để khởi tạo và kiểm tra chương trình. Khuynh hướng hiện nay dùng CMOSRAM nhờ khả năng tiêu thụ thấp và tuổi thọ lớn . EPROM (Electrically Programmable Read Only Memory) là bộ nhớ mà người sử dụng bình thường chỉ có thể đọc chứ không ghi nội dung vào được . Nội dung của EPROM không bị mất khi mất nguồn , nó được gắn sẵn trong máy , đã được nhà sản xuất nạp và chứa hệ điều hành sẵn. Nếu người sử dụng không muốn mở rộng bộ nhớ thì chỉ dùng thêm EPROM gắn bên trong PLC . Trên PG (Programer) có sẵn chỗ ghi và xóa EPROM. EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) liên kết với những truy xuất linh động của RAM và có tính ổn định. Nội dung của nó có thể được xóa và lập trình lại, tuy nhiên số lần lưu sửa nội dung là có giới hạn. Môi trường ghi dữ liệu thứ tư là đĩa cứng hoặc đĩa mềm, được sử dụng trong máy lập trình . Đĩa cứng hoặc đĩa mềm có dung lượng lớn nên thường được dùng để lưu những chương trình lớn trong một thời gian dài .  Kích thước bộ nhớ Các PLC loại nhỏ có thể chứa từ 300 1.000 dòng lệnh tùy vào công nghệ chế tạo . Các PLC loại lớn có kích thước từ 1K 16K, có khả năng chứa từ 2.000 16.000 dòng lệnh. Báo cáo tiến độ đồ án Page 10
 Ngoài ra còn cho phép gắn thêm bộ nhớ mở rộng như RAM , EPROM. 2.5 Hoạt động cơ bản  Dữ liệu t r u y ề t ả i t r on g n h ệ S C A là d ạn g DA có t h ể ương tự ( a n l o g ) , d ạ t n g số ( d igi t a l ) h ạn g a y d x u n g ( p u ls e Gi ). a o i ệ n c ơ sở đ d ể ậ n v h t ạ i c á c à n h t h i ế t b ị đ ầ u c uố i l à m ộ t mà n h ì n h g i ện đ ồ h i a o d a G U I ( G r aph i c a ọ l U s e r I n đ ể h t er f a c e ) d ùn g i ể n b ộ h ệ t h t h ị t oà n ố đ i ều k h i ể n n g s á t h oặ c c á c g iám th i ế t b ị t r on g ệ t h h ố n ạ i m g . T ộ t t h ời đ iể m , d liệu đ ữ ợc h ư i ệ n t h ị d ới ư d ạ n g h ì n h ả n h t ĩ n h , k h i d l i ệ u ữ ổ i t h ì h t h a y đ ì n h ả n h n à y c ũ n g t h a y đổ i t h eo . T ron g ờ n g tr ư h ợ liệu c ủ p d ữ a h ệ t hố n g b i ến đ ổ i l i ê n t ụ c t h e o t h ời g i a n , h ệ S C A DA ờ n g h i ện th ị q u th ư á tr ì n h t h a y đổ i d ữ ệ li u nà y t rê n m à n h ì n h g i a o i ện đ ồ h d ọ a ( G U I) ới d ạn g d ư đ ồ th ị . 2.5 Chức năng SCADA  C á c c h ức n ă n g c ủ a h ệ th ố n g SCADA, ứ n g ụ n g d t r o n g c ôn g n h i ệ p nh ư g : D ầ u v à k h í đ ố t c h ả y , qu ả n l ý n ư ớ i , đ i ệ n . c t h ả  SCADA l à m n h ữ ì: T ừ m ộ n g g t v ị t r í t r u n t h ệ t h ốn g S C A g t â m m ộ D A c ó t h ể t h eo d õ i ừ xa đ ư ợ c t r a n g t b ị t h i ế t b ị đ ầ u c u ố n vị t i đ ơ ừ xa (R T U ) h o ặ c P L C ( P L C ) . Các R T U c ó th ể l ư ờ n g đo m t l o ạ t cá ộ c th ô s ố t r on g đ i ề u n g k i ệ n đa d ạ n g, b m n h i ệ t đ ộ a o g ồ , h i ệ n t ạ i , d òn n á p , v à mức t g đi ệ ă n g . Đ o i gi a n t h ực đư ợ t h ờ c l ấ y t c ủ a R T U ừ th ô q u a cá c c ả m b i ế n kh á c n h a u m à n g h ọ c ó b ên t r o n g ữ n . N h g ph n c ó t r o n g ầ b c ả m b i ế n R T U b ộ a o g ồ m: n i ệ t đ ộ h , lưu lư ợ ng, c ấ p độ, á p s uấ t –tiệm cận. Các l i ệ u t h u d ữ đ ợ c sa u đó g ử ư i t r ở l ạ i t h ôn g qu a cá c l i ên k ế t t r u y ề n th ô n g . Mộ t s ố h ệ t h ốn g l ớ n h ơ n c ó t hể th e o d õ i 1 0 2 0 , 0 0 0 n ơ i ừ t xa, v ớ i m ỗ i n ơ x l ý n h i ề u h ơ i ử n 2 00 m t h i ế t b ị đ ầ 0 đi ể u r n v ị l a . C á c đ ơ ầ n l ư ợ t b á o cá o l ạ c i h o n v ị x cá c đ ơ ử l ý t r u n g U ) th ực h i ệ n cá c c t â m ( C P h ứ k i ể m s o á t v à p c n ă n g h â n t í c h c ầ n t h i ế t. G i a t ă n g n ư ớ i t ă n g t r ưởn g t r on g t hị t r ư ờ c t h ả n g n ớ c d ư k i ế n s ẽ v ự ư ợ á s ự t ă n g t qu t r ư ởn g c ủ a â n s ố t d c ả h a l r o n g i ĩ n h v ự á t t r i ể n v à k ém c p h p h á t t r i ể n . T h eo U N I C E F , Báo cáo tiến độ đồ án Page 11
1, 1 t ỉ n g ư ờ i , 1 8 , 3 % d â n s ố th ế g i ớ i , k h ôn c t i ế p c ậ n v ớ g đư ợ ớ c sạ c h ở c á c n ướ i n ư c á t t r i ể n t r ên t h ế p h i ớ i , v g ớ c t r ườ n g i cá h p t ử v o ợ n g li ê n qu ế n n a n đ ớ c c h i ế m g ầ ư n b ố u t r ẻ e m t ử v o n t ri ệ n g i n ă m . Ô n h i ễ m n ư ớ c n g m ỗ ầ u t ố q u a n t r ọn g . X â m m l à y ế p c ủ a cá n h ậ c c h ấ t g n h i ễ m t ừ c á c n â y ô i l ưu t r ữ c h ấ ơ t t h ả c l ĩ n h vực h i , cá ấ p t h ụ , ớ c t h ả n ư i v à xử l ý n ướ c t h ả ớ c th ả i n ư r ộ n g cá c v i , v à m ở ù đ ấ t ư n g t ớ ti u v ực i ê u . K h p h á t t r i ể n b a o g ồ m cá c t h à n h p c ầ n x hố ử l ý c h ấ t t h ả i b ổ s u n g v à ph ương tiện cấp n ước. Phần II . H ệ Thống Scada Về X ử Lý Nước Trong Nhà Máy Nước 1 . Yêu cầu cơ bản Đ i v ới c á c d o ố h i ệp s ả a nh n g n x u ấ v t à c ung p nước s ạ ch, c ấ vi ệ c n â n g c a o h i ệ u quả t r o n g n h à nh nhà m á y s ả n v ậ x u ấ t à hệ t h ố v ng cu n g p nước s ạ c ấ ch l à m ộ t đ ò i h ỏ i c ấ p b á ch n h m đến c á c m ục t i êu: đ ả ằ m b ả o c h t l ư ợng n ư ấ ớc, qu ả ý l ượ n n l nư ớ g c k h a i à l ư ợng nư ớ t h á c v c t i êu thụ, vậ n h à nh v n l ý hệ th ố à qu ả n g m c th i ết b ị q á y m ó , u ả n l ý hệ t h ố ng đ ư ờ ng ố n g cu n g c ấ nước. . V p . i ệc ứng dụ n g c ô n g n g h ệ S CAD A nh ằ m n â ng l ực q u c a o n ă n g n l ý , đ i ều h à nh s ả ả n x u ấ t v à cung c ấ ước s ạ p n ch nh ằ ỏa m ã n m th n h ữ m ục tiêu nêu tr ê n. ng Quy trình sản xuất và cung cấp nước Báo cáo tiến độ đồ án Page 12
H ì nh 2 1 .1. Quy t r ì n h ản x u s ất v à c ung c ấ nư ớ p s ạ c h c ủa m ột n h c à m áy nư ớ c Để nâng cao hiệu quả điều hành q u á t r ì n h , c ần phải gi á m nà y ụ c c á c t hông s ố s át liên t k ỹ t hu ật:  Lượng nư ớ c t hô k hai t há c : t h ông này liên quan đến phí phải t rả v ề s ố k hai t h á c t ài ngu y ên v à là ột t hông s m ố liên quan đến đánh giá t ổn t h ấ t nướ c . t hông s ố đo lường c ần giám s á t , lưu t rữ c ủa quá t r ì nh s ản x u ác C ất v à c ung c ấp c s ạ c h nư ớ : m ức nư ớ , gồ m c t ro n hồ nước t h ô, g c s ạ c h , bể nư ớ c ác bể t huộc c á c đoạn c ủa quá t r ì n h c ông lý nướ c , h àm x ử lượng c lo d ư c ác áp lực n ư , ớc tr ê n c á c đường ốn g , đ ộ P H , độ l ắ ng đụ c , độ c ặn. ượng nư ớ L c s ạ c h c ung c ấ p : t ại đầ u ra c ủa n h t ổng lượ n à m áy g nư ớ s ạ c h c t ại c á c hố v à địa c hỉ t iêu d ù ng n ướ c . T hông ố này liên quan đến t s hu t iền n ư ớc v à việc đánh giá t ổn t hất nước c ũng như hiệu quả s ản x ất k i n h doanh. u T rạng k ì nh t ỹ t ật c ủa c h u á c t hi ế t b ị , m áy m óc t rong n hà , gồ m m á y : t hông báo trạng t hái t ức t hời ch ấ t l ư ợng k ỹ t huật, l ư ợng đ i ện nă ng t i êu t h ụ . . . . Báo cáo tiến độ đồ án Page 13
N hư y , t ất c v ậ ả c hông t in t rên c ầ n á c t phải đ ư ợc t hể h i ện t r ự c qu a n s inh đ ộng t rên ì nh đặt t ại c á c phòng c hức nă n c á c m àn h liên quan đến điều k g hiển giám s át v à t hu t hập dữ liệ u , đ i ều này hoàn t oàn được t hỏa m ãn b ở i hệ S C A D A 2. Hệ th ố n g đ i ều k h i ển g i á m sá t v à thu t h ậ p d ữ li ệu (S CADA ) cho n h à m á y nước H t hống đư ệ ợ c c h ia t h ành c á c hệ t h ố điều k hi ng ển t hành ph ần bao gồ m : H ệ t hốngđ i ều k i ển t rạm b ơm nư ớ h c t hô: nhiệm v ụ c ủa c ông đo ạ này là bơm nước n t hô lên bể t rộn để t rộn đ ề u hóa c h ấ t v ào t rong nướ c , t heo d õ ưu lượn g i l l ự c , áp đ ường ố n g . . . ệ H t h ố điều k ng h i ển nhà hóa c hấ ệm v ụ t : n hi c ủa c ô ng đoạn này là x ử lý hóa c h ấ t ( v ôi, t rư ớ ph è n) c k hi đưa l ê n bể t r ộ n, g i ám s á t nồng độ C lo dư t rong k h ông k h í , b ơ t iếp áp C m lo . . . t hố n ệ H điều k g h i ển c ụm x ử ớc: s lý n ư t t h ời g ian l au m ộ ọc nư ớ c t hì c ặ n b ẩn c ó nhi ề u rong lỗ rỗng c ủa h ạ t t c á t lọc s ẽ làm giảm hi ệ u t lọc nư ớ s u ấ đó phải c , do t iến hà n rửa bể l ọ c để h nâ n g c k hả năng l ọ c n a o ước c ủa b ể . t hống điều k ệ H h i ển t rạm bơm nư ớ ạ c h : bơm n ư c s ớc v ào hệ t hống c ấp nướ c . bộ hoạt động c ủa c á c hệ t T oàn hống s ẽ đư ợ á t t ại nhà quản l ý , dữ liệu s ẽ c giám s c gửi đến c ô n đư ợ t y c ấp n ước đ ể g phân t íc h , t hống k ê , l ê n k ế hoạch s ả n x uấ t . Những đặc điểm cơ bản của hệ thống:  Hệ thống có cấu trúc tập trung  Mọi thông tin được tập trung về máy tính chủ thông qua các PLC  Việc truyền thông tin được thực hiện dưới dạng số thông qua Profibus  Việc truy cập trao đổi thông tin được thực hiện theo các chuẩn quốc tế RS232, RS485 và các giao thức công nghiệp (protocol) Các chức năng chính của hệ thống Thu th ập và các thông số của các thiết bị máy móc ,sản phẩm Báo cáo tiến độ đồ án Page 14
ền khiển và giám sát trạng thái của tất cả các thiết bị máy móc tại hiện trường Đi đảm bảo chất lượng. Báo cáo th ống kê và in ấn ạo lập và thực thi hàm, công thức T ảo mật và phân quyền thực thi hệ thống B ỉnh sữa online Ch C ác c hức năng c h í nh c ủa hệ t hống Nguy ê n l ý h o ạt đ ộng cơ b ả n c ủa h ệ th ốn g : h i ệ n tr ư T ừ ờng (nơi đ ặ t c t b ị, m á c t h iế c ủ a dây á y móc c h u y ề n s ả n xu ấ t và h ệ t h ố ng đườ n g ố n g , tro n t ương lai l à t g o à n ộ c á c đ b ịa c hỉ và h ộ t i ê u dùng ước) c á c c ả n m b iế đ ưa tín h i ệ u đ n (S) o : Đ ế n m o d u l v à o /ra ế n P ( I / O) và đ L C . T h ng t in t ạ i P LC đ ô ợc ư x ử lý sơ b ộ và tr u y ề n l ê n m á y tính c ủ , n h g ờ i t ư ha o ể t á c đ t á c c ó th ộ ng đ ế ấ t kỳ n b đ i ể m n à o t r ê n h i ệ n t r ường t h ô c á c cơ c ấ u ch n g qua ấ p h à nh (A). H ạ t đ o ộ n g củ a hệ Báo cáo tiến độ đồ án Page 15
S c a da s ẽ đ ả m ả o b tính  Điề u k h i ể n t ự đ ộ n g t b ị, m á y c á c t hi ế móc r ời r ạ c và c á c t h iế t b ị, m á y móc quá trình ụ c l i ê n t  Giám sát tự d ộ n g l ụ c t o à n i ê n t ộ q u b y trình s ả n xu ấ c ủ a n h t à m á y và mạ ng đườ n g ố n g c u n c ấ p nư g ớ c s ạ ch. v ề l  Thông báo thông tin đầ y đủ ỗ i và tr ạ ng i ệ c c ủ t há i làm v a t i ế t b ị, m á y móc h : chủ y ế u l á c b ơm, v a n, à c i ế n t b ầ n.  Thu thậ p và l ưu t rữ d ữ l iệ u n h ững t h ô ng tin p ụ c v h ụ q u ả n lý i ề u h à nh n và đ h ững t h ô ng tin chín h , ức n ư m ớ c b ể c h ứ a , ực, l ưu l ư ợ á p l ng, đ iệ n n ă ng t i ê u th ụ , ch ấ t l ư ợng nư ớ I n ấ n c. báo c á o k ế ả c á c d t q u ữ l i ệ u g iám s á t Báo cáo tiến độ đồ án Page 16
Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển nhà máy nước Báo cáo tiến độ đồ án Page 17
G i ả t i h í ch s ơ đ ồ h ệ t h ố n g đ i ều k h i ể n nhà m á y nư ớ c : Các Et h e r n e t k ế t n ố c t h i ế t bị t r o n i các các m á y m ó g h ệ thố n ới n h a u g v  M o n o it r >P L C >Pr o f i b u s >P L C (các h t h ố n ệ g đ i ều k h i ể n th à n h p h ầ n )  G i a o thứ l à một ti ê u c P r o f ibu s : P ro f i b us ch uẩ n m ạ n r ư ờ g t g m ở q n c tế t h , uố e o c h ẩ n u m ạ n r ư ờ g t n g c h â u Â u E N 5 01 7 0 và E N 50 2 5 4. T r o ng s ả n x ất, c á c ứ n u g d ụ n t ự đ ộ g n g hóa q uá t r ì nh c ô n g n g hi ệ p v ự đ ộ à t n g hóa t ò a n hà ạ ng , c á c m t r ư ờ n ối ti ế g n p ( s e r ial f i e l d b u s ) c ó t ể ho ạ h t đ ộ ng n h h ệ t ư h ố ng tr u y ề n t h ô ng, tr a o đ ổ t i h ô ng ữa c á c hệ tin gi t hố ng tự đ ộ ng I BUS l à một m ạ P R OF n g F i e l d b được t h us i ế t kế đ ể g i a o t i ế p g i ữa máy t í nh và P L . Dựa trên n g u C y ê n t ắ c t o k e n b u s k h đ ồ ng ô ng bộ ở chế độ t h ời gi a n t ực, h á c đ ị nh m ố i P r o f ib us x q u hệ tr u a n y ề n g i ữa n h t h ô ng i ều m a s t e r và g i ữ a m a s t e r s l a ve, với k h ả n ă n g tr u y c ậ p t h e o c hu kì và k h ô ng t ố c độtr u t he o chu kì, y ề n t ố i đa ới 500 l ê n t kbit / s (tr o n g m t số ứ ng d ụ ộ n g c ể lên tới1,5 M ó th bp hay 1 2 M bp ) th ốn g đ i ều k H ệ i ể n t h à n h h p ần b h ao g ồ m: th ốn g đ  H ệ i ều k i ển t h r ạ m b ơ m nư ớ c th ô : n i ệ m v h ụ c ủ a c ô n g đ ạn n à y l à b ơ o m n ư ớ c th ô l ên b t r ộ n ể t r ộ n đ ể ều hóa c h đ ấ t v ào ớ c , th eo t r on g n ư d õ l ư ợ n i lư u g , áp l ự c đ ư ờ g ốn g . n .. th ốn g đ i ều k  H ệ i ển nh h à h ó a c h ấ i ệ m v t : n h ụ ủ a c c ô g đ oạn n à y l à x ử n l ý hó a c h ấ t ( v ô i , ph è n ) t rư ớ i đưa l ên b c k h ể t r ộ n á t n ồn g độ C l o d ư , g i á m s t r on g kh ôn g k h , ơm í b ti ếp áp C l o . . . th ốn g đ i ều k  H ệ i ển c ụ h m x ử ớ c : s au l ý n ư m ộ h ời g t t i a n l ọ c n ớ c t h ì c ặn b ư ẩn có nh i ều t r o n g lỗ r ỗ n g c ủ a h ạ t c á t lọ c s ẽ i ả m h i ệu s u l à m g ấ t ọ c nư ớ l c , d o đ ó p h ả i i ế n t h à n ử a h r b lọ c ể đ ể n â n ả n g cao k h ă n ớ c c g lọ c n ư ủ a ể . b th ốn g đ  H ệ i ều k i ển t h r ạ m b ơ m nư c s ạc h ớ ơm n : b ớ c v à o h ệ ư thố n g cấ p n ớ c . ư T o àn bộ ho ạ ộn g c ủ t đ a các h ệ g s ẽ đ thố n ư ợ c g i á m s á t t ạ i n h ản l ý , d ữ à qu li ệu s ẽ đ ư ợ i đ ến cô c g ử g t y c ấp n ư ớ n c đ ể ph ân , t h ố n t í c h ế h g kê, l ê n k o ạch s ả n x u ấ t. Hệ S C A D A i ứng dụng cho m ộ kh t nh à m á y ộc một ng à nh cụ t h u t h ể đ ề i hỏi c ó u đ ò ph ầ mềm tương t h ích n ài v i ế t n à y . B g i ớ i t h i ệ u một ph ầ mềm đã đ n ược ứng dụ n g v à tỏ ra kh á hữu hi ệ u t ạ i một số cơ sở s ả n xu ấ t v à cu n g c ấ p ớc s ạ n ư t ạ i n ước t a , ch đ ó là ph ầ mềm i FIX. Một trong những phần mề hệ thống hiện nay đang được đưa n Báo cáo tiến độ đồ án Page 18
vào trong trong sản xuất nước sạch của các công ty và tập đoàn sử dụng trên thế giới ở những nước tiến tiến. Ở nước ta hiện nay được các công ty và tập đoàn sử dụng có uy tín tại khá nhiều cơ sở, đảm bảo uy tín tới các doanh nghiệp . Phần mềm iFix là sự lựa chon khôn ngoan . Hình 2. 1 3. Phần m ề m hệ th ống P h ầ ềm i F I X ch ạ n m y ệ đ i ề u h à nh trên h W in d o ws N T / 2 00 0 /XP. Khi hệ t h ố ng S C A D A ạ t đ ộ h o ng, ph ầ n m ề m s ẽ c h o c á c g i a o i ệ n t h ể hi ệ d n c á c chức n ă ng s a u:  Chức nă n g đ iề u ển v khi sá t : T r ê n t ấ t cả c á c m á y tính à gi á m v à m à n hình g iám l o ạ i 32 s á t ( i n) t h ộc h u ệ t h ố n g s ẽ t ậ p c ó c á c tr a ng m à n h ình c ng nghệ d ư ô ới dạ n g c đ ồ MI M á c sơ I C S . M ỗ i tr a ng m à n h một sơ đ ồ ình là t ương ứng c h ột o m c ô ạ n ng đ o cho một kh u (h a y vực) của quá t r ình s ả n xu ấ t và cu n g c ấ p ớc: n ư đ ồ b  C á c sơ t r í c á c t h i ế t b ố ị / m á y m ó c ( bằ n g h ình v ẽ i ể u b trư n g) t r o ng nh à m á y/tr ạ m v à ờng ố c á c ngã b a đ ư t ư ơng ứng với c hi ng u d i ễ n t ề i ế n của quy trình s ả n xu ấ t nước v à cu n g c ấ n ước. p  T r ê n c á c sơ đồ n à y sẽ h i ể n t h ị tr ạ t h á i t h ực của c á c t h i ế t bị (ch ạ ng y/k h ô ng ch ạ y b ằ ng c á c ô m à u), c ị a á c g iá tr n của c á c tín h i ệ u đo lư a log ng tức t h ời v ờ c ả tích à lũy ( g ồ m: á p , ưu l ượng, nồ n lự c l g đ ộ C lo ư, đ d ộ lắ n g c ặ n, n ồ ng độ P H, c ô ng s uấ t tr ạ đ i ệ n…) t ạ m i c á c tr ạ m b ơ ớc t h ô m n ư , tr ạ m b m nước s ạ ơ c h, c á c c ô ng ạ n đ o c ủa quá trình xử lý ước… v à c n á c đi ể m (ngã ba) c ầ t h i ế t t r ê n c á c h ệ n Báo cáo tiến độ đồ án Page 19