Giới thiệu hệ thống tự động hóa xử lý nước thải pptx

CÔNG TY CỔ PHẦN MINH VIỆT
TRUNG TÂM ĐIỀU KHIỂN – TĐH - CNTT










GIỚI THIỆU
HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HOÁ
XỬ LÝ NƯỚC THẢI

THÁNG 2-2006
Công ty Cổ phần Minh Việt – www.minhviet.com.vn
Trung tâm ĐK-TĐ-CNTT – 04-5187221 – Fax: 04-5187262
2


MỤC LỤC

HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HOÁ XỬ LÝ NƯỚC THẢI



I. KHẢO SÁT, PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI.5
1. Khảo sát và đánh giá trình độ công nghệ xử lý nước thải 5
2. Khả năng áp dụng tự động hoá xử lý nước thải nhà máy bia 9
II. NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG HOÁ XỬ LÝ NƯỚC
THẢI 10
1. Mục đích áp dụng tự động hoá xử lý nước thải 10
2. Yêu cầu và cơ sở xây dựng hệ thống tự động hoá 10
3. Thiết kế các chức năng hệ thống tự động hoá xử lý nước thải 12
4. Lưu đồ hoạt động của hệ thống tự động hoá xử lý nước thải 19
5. Lựa chọn công nghệ và thiết kế mô hình hệ thống tự động hoá 30
6. Giới thiệu các thiết bị chính trong hệ thống tự động hoá 35
7. Thiết kế phần mềm SCADA (Superviser Control And Data Aquisision) cho hệ
thống TĐH 42
III. PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ ÁP DỤNG TỰ ĐỘNG HOÁ XỬ LÝ NƯỚC THẢI51
1. Tính ưu việt của tự động hoá về mặt kinh tế - kỹ thuật 51
2. Các chỉ số về hiệu quả kinh tế của tự động hoá 51
IV. PHỤ LỤC 55

1. Sơ đồ hệ thống điện - tự động hoá 55
2. Mã chương trình điều khiển trên PLC 55
V. TÀI LIỆU THAM KHẢO VÀ SỬ DỤNG 65





Công ty Cổ phần Minh Việt – www.minhviet.com.vn
Trung tâm ĐK-TĐ-CNTT – 04-5187221 – Fax: 04-5187262
3



Quy định các từ viết tắt trong tài liệu

Từ viết tắt Viết đầy đủ
XLNT
Xử lý nước thải
HTXLNT
Hệ thống xử lý nước thải
HTTĐH
Hệ thống tự động hoá
ĐK
Điều khiển
CB
Cảnh báo
BĐ
Báo động
SC

Sự cố
P
Pump (bơm)
DP
Dosing Pump (bơm định lượng)
SP
Sludge Pump (bơm bùn)
D
Decanter (máy ép bùn)
M
Motor
B
Blower (máy thổi khí)
FL
Flow (lưu lượng)
LV
Level (mức nước)
FI
Frequency Inverter (Biến tần)




Công ty Cổ phần Minh Việt – www.minhviet.com.vn
Trung tâm ĐK-TĐ-CNTT – 04-5187221 – Fax: 04-5187262
4


TỔNG QUAN VỀ TỰ ĐỘNG HOÁ XỬ LÝ
NƯỚC THẢI TRÊN THẾ GIỚI

Cùng với sự phát triển của sản xuất công nghiệp, xử lý nước thải công nghiệp đang là vấn
đề vô cùng quan trọng, bảo đảm cho sự trong sạch môi trường sống đồng thời góp phần vào
sự phát triển bền vững của nền kinh tế mọi quốc gia trên thế giới. Tại nhiều nước có nền công
nghiệp phát triển cao như Nhật, Mỹ, Anh, Pháp, các hệ thống xử lý nước thả
i công nghiệp
đã được nghiên cứu và đưa vào ứng dụng từ lâu, đặc biệt các thành tựu tiên tiến trong lĩnh
vực tự động hoá cũng đã được áp dụng và đem lại hiệu quả kỹ thuật, kinh tế xã hội vô cùng to
lớn.
Nhiều hãng đi đầu trong lĩnh vực này như USFilter, Aquatec Maxcon, Hunter Water
Corporation (HWC), Global Industries.Inc đã đưa ra các giải pháp công nghệ xử lý nước
thải hiện đại. Những công nghệ tự
động hoá của các công ty hàng đầu trên thế giới như
SIEMENS, AB, YOKOGAWA, được sử dụng rộng rãi trong các công trình xử lý nước thải.
Có thể nói trình độ tự động hoá xử lý nước thải đã đạt mức cao, tất cả các công việc giám sát,
điều khiển đều có thể thực hiện được tại một Trung tâm, tại đây người vận hành được hỗ trợ
bởi những công cụ đơn giản, dễ s
ử dụng như giao diện đồ hoạ trên PC, điều khiển bằng kích
chuột, góp phần nâng hiệu quả cho công việc quản lý điều hành dây chuyền công nghệ.
Ngoài ra cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin và viễn thông, khoảng cách về không
gian và thời gian đã được rút ngắn, cho phép người vân hành có thể điều khiển từ cách xa
hàng ngàn km với chỉ một máy tính PC hoặc nhận được thông tin về hệ thống thông qua
SMS. Hơn th
ế, hệ thống tự động hoá xử lý nước thải còn được tích hợp với các hệ thống điều
hành ở cấp độ điều khiển cao hơn như cấp điều hành sản xuất (manufacturing execution:
workflow, order tracking, resources), cấp xí nghiệp (enterprise:Production planning, orders,
purchase) và trên cùng là cấp quản trị (administration:Planning, Statistics, Finances) nhằm
nâng cao hơn nữa mức tự động hoá và tối ưu hoá quá trình sản xuất.
Ngoài ra, trong lĩnh vực điều khiể
n đã có rất nhiều các lý thuyết điều khiển hiện đại được

áp dụng như điều khiển mờ, mạng nơ-ron, điều khiển dự báo trước (predicted control), điều
khiển lai ghép (hybrid control), được ứng dụng trong xử lý nước thải để nâng cao chất
lượng điều khiển và hiệu suất của các công đoạn xử lý. Lý thuyết hệ chuyên gia cũng được áp
d
ụng mở ra khả năng tự động hoá hoàn toàn cho xử lý nước thải[3].


Công ty Cổ phần Minh Việt – www.minhviet.com.vn
Trung tâm ĐK-TĐ-CNTT – 04-5187221 – Fax: 04-5187262
5

I. KHẢO SÁT, PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
1. Khảo sát và đánh giá trình độ công nghệ xử lý nước thải
Khảo sát công nghệ xử lý nước thải nhà máy bia
Hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia gồm nhiều công đoạn được thể hiện như trên
Hình 1. Hoạt động của hệ thống như sau:
Nước thải từ nhà máy được thu gom vào hố bơm. Từ hố bơm P1 bơm nước qua song chắn
rác. Đây là bước xử lý sơ bộ. Mục đích của quá trình là khử tất cả các tạ
p vật có thể gây ra sự
cố trong quá trình vận hành hệ thống xử lý nước thải như làm tắc máy bơm, đường ống hoặc
kênh dẫn. Đây là bước quan trọng đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệ
thống. Rác tự động vào thùng chứa bằng cách xối nước liên tục hoặc cào thủ công.
Sau song chắn rác, nước tự chảy vào bể cân bằng. Bể này có tác dụng
điều hoà lưu lượng
để duy trì dòng thải vào gần như không đổi cho các công đoạn sau, khắc phục những vấn đề
vận hành do sự dao động lưu lượng nước thải gây ra và nâng cao hiệu suất của các quá trình ở
cuối dây chuyền xử lý. Nhiệt độ nước được đo thủ công theo chu kỳ hoặc thời điểm tuỳ thuộc
vào kỹ sư vận hành. Máy bơm P2 sẽ bơm n
ước từ bể cân bằng vào bể trung hoà và ổn định
lưu lượng.[5]

Nước thải chứa các axít vô cơ hoặc kiềm cần được trung hoà đưa pH về khoảng 7±0.2
trước khi sử dụng cho công đoạn xử lý tiếp theo. Trung hoà nước thải thực hiện bằng cách bổ
sung các tác nhân hoá học. Trong quá trình trung hoà, một lượng bùn cặn được tạo thành.
Lượng bùn này phụ thuộc vào nồng độ và thành phần của nước thải c
ũng như loại và lượng
các tác nhân sử dụng cho quá trình [5]
Để trung hoà trong công nghệ này người ta sử dụng tác nhân hoá học là NaOH và HCl.
Khi pH vượt ngưỡng dưới thì bơm định lượng DP bổ sung thêm NaOH, khi pH vượt ngưỡng
trên thì DP bổ sung HCl và cho máy khuấy M1 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. Điều khiển pH được
thực hiện thủ công.
Để bảo đảm an toàn cho vi sinh vật người vận hành thường xuyên phải đo
tay độ pH đầu nguồn nước vào bể kỵ khí để đảm bảo chắc chắn rằng pH không vượt ngưỡng
cho phép. Khi phát hiện pH không đạt yêu cầu thì người vận hành tắt P1, P2, P3 để cắt nguồn
nước không bảo đảm chỉ tiêu pH cho công đoạn xử lý sinh học tiếp sau vì các vi sinh vật rất
nhạy cảm với pH, pH ảnh hưởng rấ
t lớn đến quá trình tạo men trong tế bào và quá trình hấp
thụ các chất dinh dưỡng vào tế bào. Nếu vi sinh vật chết sẽ cần nhiều thời gian và kinh phí để
khôi phục lại chúng đồng thời làm gián đoạn sản xuất [5]
Sau khi trung hoà nước được xử lý tiếp bằng các phương pháp sinh học. Người ta sử dụng
các phương pháp sinh học để làm sạch nước thải khỏi nhiều chất hữu cơ hoà tan và một số
chất vô cơ như H
2
S, các chất sunfit, amoniac, nitơ…Phương pháp này dựa trên cơ sở sử dụng
hoạt động của vi sinh vật để phân huỷ các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn trong nước thải. Các vi
sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng
lượng. Trong quá trình dinh dưỡng, chúng nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh
trưởng và sinh sản nên sinh khối của chúng được tăng lên. Quá trình phân hu
ỷ các chất hữu
cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hoá sinh hoá [4]. Trong công nghệ sử dụng hai phương

pháp là kỵ khí và hiếu khí tại các bể kỵ khí và hiếu khí (Hình 1).
Công ty Cổ phần Minh Việt – www.minhviet.com.vn
Trung tâm ĐK-TĐ-CNTT – 04-5187221 – Fax: 04-5187262
6
Phương pháp kỵ khí được dùng để lên men bùn cặn sinh ra trong quá trình xử lý bằng
phương pháp sinh học hoặc nước thải công nghiệp chứa hàm lượng các chất hữu cơ cao
(BOD=4÷5 g/l). Đây là phương pháp cổ điển nhất dùng để ổn định bùn cặn, trong đó các vi
khuẩn kỵ khí phân huỷ các chất hữu cơ. Tuỳ thuộc vào loại sản phẩm cuối cùng, người ta
phân loại quá trình này thành: lên men rượu, lên men axit lactic, lên men metan, Những sản
phẩm cu
ối của quá trình lên men là: cồn, các axit, axeton, khí CO
2
, H
2
, CH
4
. Trong công nghệ
các chất khí (biogas) sẽ được thu hồi và đốt nhờ hệ thống thu hồi và xử lý khí[4].
Phương pháp hiếu khí là phương pháp sử dụng các nhóm vi sinh vật hiếu khí. Bể hiếu khí
luôn chứa các vi khuẩn hiếu khí. Trong công đoạn có hệ thống sục khí bao gồm máy thổi khí
B và các ống dẫn khí làm nhiệm vụ cung cấp đủ lượng ôxi cần thiết cho vi khuẩn trong quá
trình phân giải chất hữu cơ đồng thời xáo trộn làm tă
ng khả năng hấp thụ các chất 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. Đối với đa số các vi sinh vật khoảng giá trị pH tối ưu là 6.5÷8.5.
Nhiệt độ nước thải ảnh hưởng rất lớn tới chức năng hoạt động củ
a vi sinh vật. Đối với đa số
vi sinh vật, nhiệt độ nước thải phải từ 6÷37
0
C[4]. Nói chung giá trị DO luôn được bảo đảm

trong khoảng cho phép nhờ công suất không đổi của máy thổi khí theo thiết kế trừ trường hợp
có sự cố (hỏng máy thổi, tắc ống dẫn khí, ) và được giám sát thủ công. Nhiệt độ nước trong
bể đo thủ công theo quy trình vận hành (định kỳ hoặc theo thời điểm do kỹ sư vận hành quyết
định).
Nước thải sau khi được xử lý tại bể hi
ếu khí sẽ tràn sang bể lắng đứng. Tại đây sử dụng
phương pháp lắng trọng lực. Trong nước thải vào các bể này chứa bùn hoạt tính là sản phẩm
của quá trình phân giải của vi sinh tại bể hiếu khí. Bùn hoạt tính có dạng bông màu vàng nâu,
dễ lắng, kích thước từ 3 đến 5µm. Những bông này gồm các vi sinh vật sống và chất rắn
(40%). Vi sinh bao gồm vi khuẩn, động vật bậc thấp, dòi, giun, nấm men, nấm mốc, xạ

khuẩn, [4], một phần bùn được đưa quay trở lại bể hiếu khí để bảo đảm đủ lượng vi sinh
cần thiết. Bể lắng có thể tích thiết kế đủ lớn để nước được lưu trong đó vài giờ, đủ thời gian
cho quá trình lắng, do đó có thể xả bùn và ép bùn liên tục (luôn bật máy gạt bùn M2, bơm hút
bùn SP và máy ép bùn D). Các van tay V4, V5 được mở trước ở các độ mở nhất định, các
m
ức mở này do kỹ sư vận hành thực hiện nhằm đảm bảo sự cân bằng giữa thức ăn và vi
khuẩn hiếu khí.
Đánh giá trình độ công nghệ tự động hoá xử lý nước thải nhà máy bia
Trên cơ sở khảo sát công nghệ xử lý nước thải nhà máy bia nói trên chúng tôi đưa ra đánh
giá như sau:
 Công nghệ có khả năng cho phép chất lượng nước đầu ra đạt TCVN theo đúng quy
định (TCVN 7221:2002, TCVN 5945:1995)
 Công nghệ
chưa áp dụng tự động hoá, việc giám sát điều khiển được thực hiện thủ
công dẫn tới độ ổn định, tin cậy thấp
 Hiệu quả kỹ thuật, kinh tế, xã hội chưa cao.

Công ty Cổ phần Minh Việt – www.minhviet.com.vn
Trung tâm ĐK-TĐ-CNTT – 04-5187221 – Fax: 04-5187262
7


Thống kê các thiết bị điện hiện có trong dây chuyền công nghệ XLNT
Bảng 1 Danh mục thiết bị điện hiện có
TT Tên thiết bị Thông số kỹ thuật chính
1 Bơm nước P1, P2, P3 Công suất 5.5 KW
2 Bơm bùn SP Công suất 2.2 KW
3 Máy thổi khí B Công suất 15 KW
4 Máy khuấy M1 Công suất 2.2 KW; 60 rpm
5 Máy ép bùn D Công suất 15 KW
6 Máy gạt bùn M2 Công suất 5.5 KW; 0.2rpm
7 Bơm hoá chất DP Công suất 0.5 KW
8 Van điện từ V1, V2 Nguồn cấp 220V AC








Công ty Cổ phần Minh Việt – www.minhviet.com.vn
Trung tâm ĐK-TĐ-CNTT – 04-5187221 – Fax: 04-5187262
8

Hình 1 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải nhà máy bia hiện tại



CHẮN RÁC
P1
P2
HỐ BƠM
NƯỚC THẢI TỪ
NHÀ MÁY
BỂ CÂN BẰNG
HCl
NaOH

DP
M1
BỂ TRUNG HOÀ
P3
BỂ KỴ KHÍ
BIOGAS
V1
V2
V3
B
BỂ HIẾU KHÍ
M2
SP
BÙN KHÔ
D
BỂ LẮNG
V4
V5
MÁY ÉP BÙN

HỆ THỐNG THU HỒI
VÀ XỬ LÝ BIOGAS
Công ty Cổ phần Minh Việt – www.minhviet.com.vn
Trung tâm ĐK-TĐ-CNTT – 04-5187221 – Fax: 04-5187262
9

2. Khả năng áp dụng tự động hoá xử lý nước thải nhà máy bia
Tại nhiều quốc gia có nền công nghiệp phát triển cao (Mỹ, Nhật, Đức, Anh, Pháp, ), các
hệ thống xử lý nước thải công nghiệp đã được nghiên cứu và đưa vào ứng dụng từ lâu. Nhiều
hãng hàng đầu trong lĩnh vực này như USFilter, Aquatec Maxcon, Hunter Water

Corporation(HWC), Global Industries.Inc đã đưa ra các giải pháp công nghệ tiên tiến xử lý
nước thải. Hầu hết các công nghệ hiện đại ngày nay đều được tự động hoá cao, nhờ đó đảm
b
ảo năng suất, chất lượng, hiệu quả như mong muốn.
Tại Việt Nam đã có những nhà máy xử lý nước thải hiện đại, sử dụng hoàn toàn hoặc phần
lớn các công nghệ của nước ngoài do đó mức độ tự động hoá cao, tuy nhiên giá thành đắt,
nhiều công nghệ không mang tính mở nên khó làm chủ hoàn toàn, chi phí nâng cấp, bảo trì
rất lớn.
Qua khảo sát kết hợp nghiên cứu, tìm hiểu các hệ thống xử lý n
ước thải trong và ngoài
nước, chúng tôi khẳng định rằng chúng ta hoàn toàn có thể tự thiết kế và xây dựng một hệ
thống tự động hoá hiện đại cho dây chuyền xử lý nước thải nhà máy bia. Bên cạnh đó, chính
nhờ phát huy tối đa nội lực trong nước chi phí đầu tư và bảo trì hệ thống sẽ giảm đáng kể.
Mức độ tự động hoá chủ yếu phụ thuộc vào khả nă
ng đầu tư của nhà máy, song một thiết
kế hợp lý dựa trên các chuẩn quốc tế mở sẽ cho phép linh hoạt khi lựa chọn cấu hình hệ thống
cũng như nâng cấp mức độ tự động hoá và mở rộng hệ thống một cách dễ dàng trong tương
lai.
Hệ thống tự động hoá sẽ cho phép giám sát điều khiển tất cả các công đoạn xử lý nước
thả
i từ một Trung tâm điều khiển. Để làm được điều này cần trang bị thêm các thiết bị đo
lường, điều khiển và xây dựng thêm một số chức năng cần thiết đối với hệ thống tự động hoá
xử lý nước thải hiện đại. Các thiết bị đo lường, điều khiển nói chung rất sẵn có tại Việt Nam
với nhiề
u đại diện của các hãng lớn như Endress+Hauser, Yokogawa, Siemens, Đây là một
thuận lợi khi xây dựng hệ thống tự động hoá.

Tóm lại:
Tự động hoá cho xử lý nước thải nhà máy bia là hoàn toàn khả thi về kỹ thuật và kinh tế
trong điều kiện Việt Nam hiện nay.

Công ty Cổ phần Minh Việt – www.minhviet.com.vn
Trung tâm ĐK-TĐ-CNTT – 04-5187221 – Fax: 04-5187262
10



II. NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG HOÁ XỬ LÝ NƯỚC
THẢI
1. Mục đích áp dụng tự động hoá xử lý nước thải
Tự động hoá xử lý nước thải là điều cần thiết nhưng cũng không cần phải chạy đua theo
mốt, mà phải phân tích rõ mục đích của tự động hoá và đặc biệt phải chú ý: vì sao phải tự
động hoá và cho ai?[1]
Cải thiện điều kiện làm việc: Mục đích đầu tiên của tự động hoá là phải loại bỏ công việc
lặp lại và khó nhọc cho việc v
ận hành, ví dụ: liên tục theo dõi, kiểm tra nhiều thông số công
nghệ, tắt bật cơ cấu chấp hành, ghi chép số liệu, sự cố, Tự động hoá và giám sát bằng máy

tính làm tiện lợi thêm khả năng khống chế từ xa một số lượng lớn các thông tin, đơn giản hoá
nhiệm vụ khai thác, giám sát và quản lý.[1]
Nâng cao hiệu quả của thiết bị: Trước hết ta có thể cải thiện chất lượng xử lý n
ước bằng
các thiết bị đo và điều chỉnh . Ví dụ như định lượng chất phản ứng, mức độ ô xy hoá, kiểm tra
nhiệt độ các bể phản ứng…Tự động hoá quá trình cho phép giải phóng con người và làm tăng
tốc độ tin cậy của hệ thống. Nhưng mục tiêu quan trọng là nâng cao độ chắc chắn vận hành
của thiết bị có tính đến các tiêu chuẩn độ tin cậy qua việ
c nghiên cứu các sự cố vận hành.
Nghĩa là dự phòng các phương án để thiết bị có thể làm việc liên tục trong trường hợp bị
hỏng hóc một bộ phận nào đó bằng cách đưa tự động các thiết bị dự phòng vào làm việc và
giải quyết hỏng hóc. Tự động hoá cho phép việc nghiên cứu thống kê các dữ liệu đã thu được,
mở ra con đường tối ưu của việc xử lý.[1]
Tăng năng suất lao động: Tự động hoá nhằm nâng cao năng suất bằng cách giảm chi phí
vận hành. Ta cũng có thể tối ưu hoá giá thành năng lượng chi phí hàng giờ và chi phí vật liệu.
Giảm nhân công vận hành và giảm công việc bảo dưỡng cũng cho phép giảm giá thành.[1]
Trợ giúp việc giám sát: Nó bao gồm việc lắp đặt bộ biến đổi, phát hiện báo động, đặt các
phương tiện ghi các dữ liệu và truyền đi xa cho
đến nơi giám sát bằng máy tính. Tự động hoá
không có mục đích riêng, mức độ phức tạp của thiết bị phải đáp ứng điều kiện của nhà máy
và đối tượng xử lý. Tự động hoá chỉ xem như một bộ trợ giúp, không ép buộc. Một trong
những hậu quả của một hệ thống tự động không chắc chắn là khi “mất nhớ” nó không tiếp
xúc trực tiế
p được với quá trình công nghệ được nữa. Tuy nhiên những ưu điểm của nó quá
rõ ràng nếu thiết bị được một chuyên gia về xử lý nước thải thiết kế và vận hành thực hiện.[1]

2. Yêu cầu và cơ sở xây dựng hệ thống tự động hoá
Hệ thống tự động hoá có thể chia làm hai phần: hệ thống thông tin và hệ thống điều khiển.
Hệ thống thông tin có nhiệm vụ thực hiện các chức năng thông tin. Các chức năng này cho
phép giám sát quá trình công nghệ: cụ thể là thu thập, bảo quản, thống kê và ghi lại các thông

tin đã diễn ra của quá trình điều khiển, cần cho dự báo trước các tình huống sự cố hay thông
tin về sự thay đổi yêu cầu đặt tr
ước của quá trình[1].
Hệ thống điều khiển dùng để tạo ra và thực hiện các tác động điều khiển dựa trên các
nguyên lý điều khiển các đại lượng phụ thuộc của quá trình công nghệ; thực hiện điều khiển
Công ty Cổ phần Minh Việt – www.minhviet.com.vn
Trung tâm ĐK-TĐ-CNTT – 04-5187221 – Fax: 04-5187262
11
tối ưu; bằng các phương tiện tự động thực hiện các thao tác logic và theo chương trình đối với
các phần tử phân tán (điều khiển phân tán các cơ cấu chấp hành , các liên động sự cố, khởi
động và dừng hệ thống máy ).[1].
Đối với mỗi hệ thống tự động điều khiển quá trình công nghệ không nhất thiết phải thực
hiện tất cả các chức năng kể
trên. Một số các chức năng không thích hợp với đối tượng công
nghệ này lại có thể thích hợp với đối tượng công nghệ trong hệ thống điều khiển ở mức cao
hơn. Hệ thống tự động điều khiển quá trình công nghệ thực chất là điều khiển tập trung quá
trình đó nhờ các phương tiện kỹ thuật điều khiển tự độ
ng.[1].
Vấn đề đo lường từ xa các thông số của hệ thống công nghệ là rất quan trọng. Các thông số
cần đo có thể kể đến như: mực nước trong các bể chứa, trong các buồng đầu vào công trình,
lưu lượng, các chỉ số chất lượng nước như pH, T, DO, Các thiết bị cho tín hiệu từ xa giúp
người điều khiển nhìn nhận được toàn cảnh về trạng thái làm việc của các thi
ết bị. Các thiết
bị hiện trường truyền về Trung tâm điều khiển các tín hiệu sau đây: tín hiệu về tắt sự cố, về
hỏng hóc các thiết bị điều khiển hay của các thiết bị phụ trợ (quạt, máy bơm ), giá trị sự cố
của các thông số công nghệ, sự trục trặc điều tiết chất phản ứng [1].
Các phòng trong Trung tâm điề
u khiển thường được sắp xếp liền kề nhau, phòng có diện
tích lớn là phòng điều khiển chính có đặt các tủ nhiều thiết bị có bàn ghế của người vận hành.
Đằng sau tủ là các bộ phận cung cấp nguồn, điều khiển xa và các đầu vào của cáp. Trong

Trung tâm điều khiển, các tủ, trạm đặt thiết bị điều khiển cần được sắp xếp như thế nào
để
người điều khiển từ chỗ ngồi làm việc có thể bao quát được tất cả các dụng cụ đo lường và
các tín hiệu. Kết cấu các tủ và trạm điều khiển yêu cầu phải đơn giản nhưng cho khả năng lắp
ráp dụng cụ một cách dễ dàng hoặc có thể thực hiện đổi chỗ chúng khi cần thiết. Trên sơ đồ
bằng các ký hiệ
u tương ứng làm tái hiện lại các tín hiệu truyền từ xa, đánh dấu trạng thái tác
động của các máy bơm, của khoá van, của các cầu giao dầu và các thiết bị khác. Bằng sự thay
đổi màu sắc, ánh sáng và kim quay chỉ trạng thái của đối tượng. Khi có các tín hiệu cảnh báo,
báo động cần cho ánh sáng đèn nhấp nháy [1].
Với tiến bộ không ngừng của khoa học công nghệ tự động các phương tiện điều khiển
ngày mộ
t hiện đại hơn, có độ chắc chắn, tinh vi trong công tác lại có kích thước thu nhỏ. Rất
tiện ích về nhiều mặt. Điều đó đạt được khi các quá trình công nghệ được điều khiển bằng các
thiết bị vừa tính toán vừa điều khiển lại vừa có khả năng tự động lập trình gọi là thiết bị tự
động lập trình công nghiệp (máy tính PC và các thiết bị tự
động khả trình PLC) và chúng
được lắp đặt làm việc trong mạng riêng gọi là mạng công nghiệp. Nhờ có mạng truyền thông
công nghiệp mà điều hành, quản lý giám sát một nhà máy, xí nghiệp nói chung hay một quá
trình công nghệ nói riêng thu được nhiều kết quả tốt hơn [1].
Chúng ta cũng biết rằng công nghệ làm sạch nước thải rất phức tạp, vì trong đó có nhiều
quá trình khác biệt nhau xảy ra… Mặt khác các quá trình đó về phương diện công nghệ cũng
còn nhi
ều vấn đề chưa được nghiên cứu thấu đáo. Nước thải là một môi trường luôn thay đổi
về thành phần cấu tạo bởi các hợp chất và lưu lượng: lại có độ ẩm, độ kết dính, độ ô xít hoá,
nhiệt độ biến đổi nên gây nhiều khó khăn phức tạp cho việc áp dụng tự động hoá. Cụ thể như
ta không thể sử dụng các thiết bị tự
động đã sản xuất hàng loạt lưu hành trên thị trường như
cho tự động hoá các môi trường bình thường khác, mà phải chọn các thiết bị tự động hoá
chuyên sử dụng cho tự động hoá ở môi trường đặc biệt như nước thải. Các loại cảm biến này

phải chống chọi được những ảnh hưởng khắc nghịêt của môi trường ô xy hoá cao, có độ đậm
đặc các loại rác bẩn vô c
ơ và hữu cơ, có thể có nhiệt độ cao….[1].
Công ty Cổ phần Minh Việt – www.minhviet.com.vn
Trung tâm ĐK-TĐ-CNTT – 04-5187221 – Fax: 04-5187262
12
Với một đối tượng luôn thay đổi là nước thải (lưu lượng, mức độ bẩn, nồng độ các chất
bẩn, lượng bùn hoạt tính…), lại có những hạn chế về phía công nghệ nên việc đưa công trình
vào làm việc ở chế độ tối ưu về cả kỹ thuật lẫn kinh tế là một nhiệm vụ nan giải. Vì vây, khi
tự động hoá các quá trình xử lý nước thải, chế
độ công nghệ luôn cần được dịch chỉnh sao
cho theo sát gần với các điều kiện thay đổi của môi trường. Như vậy nhiệm vụ của tự động
hoá các công trình xử lý nước thải đã được hiện ra rõ nét là: tổ chức việc điều khiển, kiểm tra,
bảo vệ, cho tín hiệu tự động về sự làm việc của các công trình công nghệ từ một Trung tâm
điều khiển sao cho công trình x
ử lý nước thải có hiệu quả cao. Tuỳ thuộc vào qui mô của
trạm xử lý (công suất thiết kê, kết cấu của công trình) và đặc tính của nước thải cần xử lý mà
chọn khối lượng và mức độ tự động hoá cho phù hợp về mặt kinh tế (tự động hoá từng phần
hay toàn phần).[1].
Trong các trạm điều khiển được trang bị nhiều sơ đồ của quá trình công nghệ xử
lý nước
thải. Các sơ đồ này phải chỉ rõ được trạng thái làm việc của tất cả các công trình, máy móc
mà nó điều khiển (trạng thái "làm việc", "dừng máy", hay "sự cố"). Ngoài ra các sơ đồ đó
phải cho khả năng theo dõi dễ dàng các tín hiệu; đơn giản hoá và giảm các sai sót trong việc
điều khiển. Để tiện cho việc theo dõi, kiểm tra công tác của các thiết bị máy móc, ở các trạm
điều khiển đặt cách xa công trình nên sử
dụng thiết bị truyền hình công nghiệp [1].
Ngày nay khoa học công nghệ mỗi ngày một phát triển. Trong việc áp dụng tự động hoá
vào việc điều khiển, kiểm tra, bảo vệ các công trình công nghệ đã gặt hái được những thành
quả đáng ca ngợi. Trong các hệ thống điều khiển người ta đã sử dụng các block logic hay các

máy tính điện tử có thiết bị đo lường từ xa các thông tin ở dạng tín hi
ệu tương tự hoặc dạng
số rất tiện ích, đã có các thiết bị gọi là thiết bị tự động lập trình công nghiệp ra đời (API) hơn
hẳn các bộ điều chỉnh trước đây, có khả năng tính toán và điều khiển; có thể kết nối với đối
tượng điều khiển qua các cảm biến điện tử có độ tin cậy cao với c
ơ cấu chấp hành và các thiết
bị ngoại vi khác (màn hình, phím lập trình, thẻ điện tử, mạng thông tin…). Cũng đã có các
API có khả năng điều khiển quá trình đồng thời với nhiều thông số đầu vào biến đổi với các
qui luật khác nhau. Các API có khả năng làm việc trong điều kiện khắc nghiệt về môi trường.
Sự xuất hiện của thiết bị tự động lập trình công nghiệ
p đã mở ra những triển vọng tốt đẹp
trong việc áp dụng tự động hoá vào điều khiển các công trình xử lý nước thải [1].

3. Thiết kế các chức năng hệ thống tự động hoá xử lý nước thải
Để đạt được mục đích cũng như đáp ứng các yêu cầu nói trên, hệ thống tự động hoá xử lý
nước thải cần có những chức năng cơ bản sau đây:
a) Điều chỉnh tự động
Điều chỉnh tự động là sử dụng các thiết bị tự động để tác động lên quá trình công nghệ cần
điều khiển theo một chế độ làm việc đã định sẵn. Mỗi quá trình công nghệ xảy ra trong đối
tượng điều chỉnh được đặc trưng bởi một hay vài đại lượng. Một số đại lượng được duy trì
không đổi, một số đại lượ
ng khác được thay đổi trong giới hạn cho trước nào đó.[1]
Đây là một trong những chức năng quan trọng nhất quyết định đến mức độ tự động hoá.
Trong dây chuyền xử lý nước thải nhà máy bia có ba khâu điều chỉnh tự động là điều chỉnh
pH tại Bể trung hoà, lưu lượng nước vào Bể kỵ khí và DO tại bể hiếu khí.
Công ty Cổ phần Minh Việt – www.minhviet.com.vn
Trung tâm ĐK-TĐ-CNTT – 04-5187221 – Fax: 04-5187262
13
b) Giám sát điều khiển có khoảng cách hoặc từ xa
Nếu điều khiển bằng tay trực tiếp tại chỗ người vận hành có thể phải tiếp xúc với môi

trường độc hại, đi lại khó khăn và tốn thời gian. Mặt khác nhiều trường hợp, ví dụ như sự cố
hoặc mất điều khiển tự động, đòi hỏi điều khiển tay phải kịp thời và đồng bộ, ví dụ nh
ư dừng
nhanh nhiều máy bơm đặt tại nhiều vị trí khác nhau, điều khiển cùng lúc nhiều quá trình có
liên quan hệ quả với nhau. Để làm được điều này hệ thống tự động hoá phải có chức năng
điều khiển có khoảng cách, cụ thể là điều khiển từ Trung tâm đặt cách dây chuyền công nghệ
một khoảng cách nhất định (hàng chục đến hàng trăm mét).
Điều khiển t
ừ xa qua mạng LAN, WAN cũng là một chức năng không thể thiếu hiện nay
trong nhiều hệ thống tự động hoá nói chung và xử lý nước thải nói riêng. Giám sát, điều
khiển, trao đổi dữ liệu từ xa là nền tảng cho việc xây dựng hệ thống điều hành sản xuất MES
(Manufacturing Execution System) nhằm đem lại hiệu quả kỹ thuật, kinh tế, xã hội một cách
toàn diện. MES tạo ra một cầu nố
i thông suốt hai chiều giữa khối quản lý và sản xuất, giúp tối
ưu hóa quá trình sản xuất từ khâu hoạch định kế hoạch đến khâu sản xuất ra thành phẩm cuối
cùng, cung cấp các chức năng lập kế hoạch; quản lý nhân lực, thiết bị, nguyên vật liệu; theo
dõi quá trình sản xuất, chất lượng sản phẩm, sự cố máy móc,
Ngoài ra, điều khiển từ xa còn cho phép giảm đáng kể số
lượng chuyên gia công nghệ, kỹ
thuật cần thiết cho vận hành, bảo trì hệ thống tự động hoá. Một nhóm chuyên gia có thể điều
hành cùng lúc cả mạng lưới các nhà máy xử lý nước thải tại nhiều nơi trong thành phố, nhiều
tỉnh mà không cần đến tận nơi. Đặc biệt, ngày nay mạng Internet toàn cầu đã rút ngắn khoảng
cách về không gian và thời gian khiến cho khó ai có thể tin được từ cách xa hàng nghìn km
vẫn có thể giám sát, đ
iều khiển thậm chí chuẩn đoán, sửa lỗi, nạp lại chương trình cho thiết bị
điều khiển từ bất kỳ địa điểm nào trên thế giới, nhưng đó là sự thực!!!
Hệ thống tự động hoá xử lý nước thải nhà máy bia có chức năng giám sát điều khiển có
khoảng cách (từ Trung tâm điều khiển) và từ xa (qua mạng LAN hoặc Internet) các máy bơm,
máy khuấ
y, máy gạt bùn, ép bùn, thổi khí, van điện từ và các thông số công nghệ

c) Hiển thị thông số công nghệ
Chức năng này giúp cho việc theo dõi, giám sát các thông số chất lượng nước, trạng thái
thiết bị, sự cố một cách thuận tiện, dễ hiểu đối với người vận hành. Việc hiển thị được thiết
kế hợp lý về màu sắc, bố trí các cửa sổ, kiểu thể hiện. Màu sắc không quá loè loẹt, dùng các
gam màu dịu không gây mỏi mắt khi nhìn lâu. Cảnh báo, báo động bằng đổi màu và nhấp
nháy liên tục để gây s
ự chú ý. Kiểu thể hiện đa dạng : kiểu số riêng biệt, kiểu bảng thống kê,
kiểu đồ thị trực tuyến (online trend).
d) Cấu hình hệ thống
Chức năng này dùng để đặt và thay đổi các tham số công nghệ cho hệ thống tự động hoá,
chủ yếu là các giá trị chủ đạo (setpoint), ngưỡng cảnh báo sớm, ngưỡng báo động. Các tham
số đặt sẽ được truyền từ PC xuống thiết bị điều khiển sau đó lại được truyền ngược lại PC để
so sánh, nếu thấy không trùng nhau thì báo động, trái lại chứng tỏ rằng việc truyề
n và xử lý
dữ liệu chính xác, đường truyền và thiết bị điều khiển không có sự cố. Chức năng này nâng
cao độ an toàn (fail-safe) của hệ thống.
e) Bảo vệ tự động
Bảo vệ hệ thống máy móc, đường ống và các đối tượng khác khỏi các sự cố được thực
hiện bởi các thiết bị chuyên dụng để ngắt các bộ phận bị sự cố. Ngoài ra các thiết bị tự động
Công ty Cổ phần Minh Việt – www.minhviet.com.vn
Trung tâm ĐK-TĐ-CNTT – 04-5187221 – Fax: 04-5187262
14
còn thực hiện chức năng liên động tự động, cho phép bảo vệ các thiết bị máy móc khỏi nguy
hiểm do thao tác nhầm lẫn của người vận hành. Ta phân biệt hai loại liên động: liên động sự
cố và liên động cấm chỉ.
Liên động sự cố dùng để điều khiển bảo vệ (ví dụ: điều khiển dừng) một nhóm máy móc
thiết bị có liên quan khi sự cố xảy ra
Liên
động cấm chỉ loại trừ khả năng điều khiển sai, không đúng trình tự có khả năng gây
sự cố.

f) Cảnh báo/Báo động
Chức năng được thực hiện bằng còi, đèn nhấp nháy trên bàn điều khiển hoặc biểu tượng
nhấp nháy trên PC, hiển thị thông báo dạng chữ trên PC, gửi tin nhắn tới điện thoại di động
của những người có trách nhiệm thông qua dịch vụ tin nhắn SMS. Hệ thống đưa ra cảnh báo
khi giá trị thông số vượt ngưỡng cảnh báo sớm hoặc thông số vượt ngưỡng báo động trong
giai
đoạn quá độ của quá trình điều khiển. Báo động được đưa ra khi thông số vượt ngưỡng
báo động liên tục trong khoảng thời gian nhất định (lớn hơn thời gian điều chỉnh ngầm định)
hoặc báo động sự cố đường truyền, sự cố thiết bị điều khiển, cơ cấu chấp hành, báo động sự
cố cảm biến. Sự khác bi
ệt giữa cảnh báo và báo động ở chỗ: cảnh báo tự mất đi khi thông số
hết vượt ngưỡng, trái lại báo động sẽ tồn tại cho đến khi người vận hành xử lý xong sự cố và
tự quyết định xoá bỏ trạng thái báo động. Như vậy mức độ cần chú ý của người vận hành đối
với báo động phải cao hơn cảnh báo.
g) Lưu trữ, báo cáo thống kê
Lưu trữ và lập báo cáo thống kê dữ liệu về thông số chất lượng nước, trạng thái hoạt động,
sự cố, thời gian hoạt động của máy móc thiết bị, tổng lượng nước đã xử lý, lượng hoá chất đã
dùng, danh sách người đã vận hành, bộ tham số công nghệ đã thay đổi và nhiều thông tin
khác cần thiết cho các chuyên gia công nghệ, kỹ thuật và các nhà quản lý trong việc điều
ch
ỉnh để đạt chế độ làm việc tối ưu; phát hiện, dự báo sự cố; bảo trì thay thế kịp thời máy
móc thiết bị; điều hành sản xuất và tính toán hiệu quả kinh tế.

Một số chức năng mở rộng trong tương lai
h) Điều khiển dự phòng
Sự cố của hệ thống tự động có thể gây ra những tổn thất vô cùng lớn (do chi phí khởi động
lại, do dẫn đến hỏng thiết bị, hỏng sản phẩm, ), thậm chí gây nguy hiểm tới tính mạng con
người. Trong dây chuyền xử lý nước thải nhà máy bia bằng phương pháp sinh học, vi khuẩn
nếu bị chết sẽ đòi hỏi nhiều thời gian và kinh phí để phục hồi, mặt khác nế
u thiết bị điều

khiển bị hỏng thì phải điều khiển tay, khó chính xác, do đó điều khiển dự phòng là cần thiết
để nâng cao độ tin cậy của hệ thống điều khiển. Xây dựng hệ thống có điều khiển dự phòng
sẽ làm tăng chi phí đầu tư ban đầu, nhưng với lựa chọn giải pháp hợp lý cùng với thiết kế ban
đầu có kh
ả năng mở rộng sẽ làm cho việc nâng cấp thành hệ điều khiển dự phòng ít tốn kém
mà vẫn có hiệu quả. Chúng tôi lựa chọn điều khiển dự phòng mềm (Software Redundancy)
hay còn gọi là dự phòng ấm (Warm Standby) cho CPU điều khiển vì vừa đáp ứng yêu cầu
công nghệ vừa có giá thành rẻ, phù hợp với điều kiện Việt Nam
i) Hỗ trợ quyết định hoặc hệ chuyên gia
Số lượng thông số chất lượng nước cần đảm bảo đạt TCVN là vài chục (TCVN 5945:1995
có khoảng 30), tuy nhiên do trình độ công nghệ, do bản chất thông số, do điều kiện kinh tế
Công ty Cổ phần Minh Việt – www.minhviet.com.vn
Trung tâm ĐK-TĐ-CNTT – 04-5187221 – Fax: 04-5187262
15
nhà máy không cho phép đo tức thời được tất cả các thông số cần cho hệ thống điều khiển.
Chỉ một vài thông số như pH, T, DO, Turbidity, NO
3
, được đo và điều khiển tự động, các
thông số khác phải dùng máy phân tích, có thông số đòi hỏi thời gian phân tích lâu như BOD
5

cần tới 5 ngày. Mặt khác chất lượng nước đầu vào nói chung là không ổn định, phụ thuộc vào
thời gian, thời tiết, vào hoạt động của nhà máy do đó cần hiệu chỉnh lại tham số công nghệ là
cần thiết.
Để điều chỉnh tham số công nghệ, sau khi phân tích chất lượng nước, chuyên gia công
nghệ sẽ căn cứ vào chỉ số chất lượng nước đầu vào và đầu ra để đi
ều chỉnh lại các thiết bị cho
hợp lý (điều chỉnh bơm định lượng hoá chất, thời gian phản ứng, thời gian lắng, ). Tuy vậy
việc điều chỉnh này mang tính chủ quan và phụ thuộc nhiều vào trình độ và kinh nghiệm của
chuyên gia. Chính vì vậy chức năng hỗ trợ quyết định sẽ đưa ra các bộ tham số có tính chất

gợi ý cho người vận hành khi điều chỉnh (đ
iều chỉnh xung quanh giá trị gợi ý), đồng thời nếu
bộ tham số điều chỉnh đem đến chất lượng nước đầu ra đạt yêu cầu thì người vận hành có thể
lưu lại trong cơ sở dữ liệu tạo ra kho kinh nghiệm cho các lần điều chỉnh sau. Ở mức cao hơn,
hệ chuyên gia sẽ thay cho một chuyên gia công nghệ để tự động phát sinh ra bộ tham số điề
u
chỉnh và tự học.
Hình 2 là sơ đồ tổng kết các chức năng của hệ thống tự động hoá. Để thực hiện các chức năng
trên Hệ thống TĐH cần có thêm một số thiết bị bổ sung. Dây chuyền công nghệ áp dụng tự
động hoá và danh mục các thiết bị điện - tự động hoá tại hiện trường thể hiện tương ứng trong
Hình 3 và Bảng 2



Công ty Cổ phần Minh Việt – www.minhviet.com.vn
Trung tâm ĐK-TĐ-CNTT – 04-5187221 – Fax: 04-5187262
16

Hình 2 Sơ đồ chức năng hệ thống tự động hoá
Hệ thống tự động hoá xử lý nước thải nhà máy bia
Cấu hình hệ thống
Hỗ trợ quyết định,
hệ chuyên gia
Giám sát, điều khiển có
khoảng cách hoặc từ xa
Cảnh báo/ Báo động Bảo vệ tự động Điều chỉnh tự động Lưu trữ, báo cáo thống kê Điều khiển dự phòng
Điều chỉnh pH
Điều chỉnh DO
Điều chỉnh lưu lượng
Giám sát, điều khiển động cơ
Giám sát, điều khiển thông số nước
Giám sát, điều khiển van
Nhập giá trị chủ đạo (setpoint)
Nhập ngưỡng cảnh báo/báo động
Bảo vệ liên động tự động sự cố
Bảo vệ liên động cấm chỉ
Cảnh báo sớm
Báo động sự cố
Giải trừ sự cố
Các chức năng mở rộng
Lưu trữ, báo cáo thông số chất lượng nước
Lưu trữ, báo cáo sự cố, cảnh báo, báo động
Lưu trữ, báo cáo thông số cần cho quản lý

Nhập các thông số khác của hệ thống
Công ty Cổ phần Minh Việt – www.minhviet.com.vn
Trung tâm ĐK-TĐ-CNTT – 04-5187221 – Fax: 04-5187262
17

Hình 3 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải nhà máy bia sau khi áp dụng tự động hoá


CHẮN RÁC

T1
P1
P2
HỐ BƠM
NƯỚC THẢI TỪ
NHÀ MÁY
BỂ CÂN BẰNG
LV1 LV2
HCl
NaOH
DP

PH1
M1
BỂ TRUNG HOÀ
P3

PH2
BỂ KỴ KHÍ
BIOGAS
V1
V2
V3
B

BỂ HIẾU KHÍ

DO
M2
SP
BÙN KHÔ
D
BỂ LẮNG
V4
V5
MÁY ÉP BÙN

HỆ THỐNG THU HỒI
VÀ XỬ LÝ BIOGAS
T2

FL1

FL2

LV3

LV4
FI1
FI2
Công ty Cổ phần Minh Việt – www.minhviet.com.vn
Trung tâm ĐK-TĐ-CNTT – 04-5187221 – Fax: 04-5187262
18

Bảng 2 Danh mục thiết bị điện - tự động hoá tại hiện trường của hệ thống TĐH XLNT

TT Tên thiết bị Thông số kỹ thuật chính
1 Bơm nước P1, P2, P3 Công suất 5.5 KW
2 Bơm bùn SP Công suất 2.2 KW
3 Máy thổi khí B Công suất 15 KW
4 Máy khuấy M1 Công suất 2.2 KW; 60 rpm
5 Máy ép bùn D Công suất 15 KW
6 Máy gạt bùn M2 Công suất 5.5 KW; 0.2rpm
7 Bơm hoá chất DP Công suất 0.5 KW
8 Van điện từ V1, V2 Nguồn cấp 220V AC
9 Thiết bị đo pH1, pH2, T1, T2, DO, FL1, FL2 Mức bảo vệ IP65-68
10 Khống chế mức LV1, LV2, LV3, LV4
11 Biến tần FI1 điều khiển P3 Công suất 5.5 KW
12 Biến tần FI2 điều khiển B Công suất 15 KW

Công ty Cổ phần Minh Việt – www.minhviet.com.vn
Trung tâm ĐK-TĐ-CNTT – 04-5187221 – Fax: 04-5187262
19


4. Lưu đồ hoạt động của hệ thống tự động hoá xử lý nước thải
Điều chỉnh pH trong Bể trung hoà
Lưu đồ điều chỉnh pH được hiển thị trên Hình 4. Để tiết kiệm chi phí mua thiết bị, chỉ
dùng một bơm định lượng. Khi pH<pH_Low (ngưỡng điều khiển dưới), đóng van HCl, nếu
còn NaOH thì mở van NaOH, tính lượng bơm để điều khiển bơm đạt lượng cần, bật bơm
NaOH và máy khuấy. Trái lại nếu pH>pH_Hi (ngưỡng điều khiể
n trên), đóng van NaOH, nếu
còn HCl thì mở van HCl, tính lượng bơm để điều khiển bơm đạt lượng cần, bật bơm HCl và
máy khuấy. Điều khiển theo luật PID sử dụng PID mềm kiểu điều khiển liên tục hoặc điều
khiển tạo xung.[6]
Khi điều khiển tay, không cho phép mở cùng một lúc hai van NaOH và HCl (liên động
cấm chỉ). Khi muốn bơm NaOH bắt buộc phải mở van NaOH trướ
c, trái lại nếu van đang
đóng thì không cho phép bơm. Tương tự đối với bơm HCl. Đây chính là điều kiện khoá liên
động để tránh hỏng bơm. Điều kiện liên động này được đặt trong PLC. Khi chế độ là Manual
thì người vận hành có thể tự quyết định bật bơm hoá chất bao lâu để pH đạt yêu cầu (lượng
hoá chất tỷ lệ với thời gian mở bơm). Nếu bơm hoá chất dùng bi
ến tần thì có thể thiết kế núm
điều chỉnh mịn cho lượng hoá chất trên bàn điều khiển hoặc HMI.

Điều khiển khoá liên động đối với pH
Lưu đồ điều khiển khoá liên động đối với pH thể hiện trên Hình 5. Đối với trường hợp giá
trị pH2 vượt ngưỡng, nếu đặt chế độ là Manual thì người vận hành sẽ quan sát biến động pH
trên màn hình. Khi pH2 vượt ngưỡ
ng thì người vận hành sẽ tự quyết định đưa ra lệnh điều

khiển cho PLC để tắt các bơm P1, P2, P3. Nếu chế độ là Auto thì PLC sẽ tự động tắt các bơm
P1, P2, P3 nếu các khoá liên động được khoá, trái lại bơm vẫn hoạt động bình thường. Có
nhiều khoá liên động phụ cho phép người vận hành lựa chọn bơm cần tắt khi có sự cố. Việc
cho phép bơm hoạt động trở l
ại và hết báo động chỉ khi đã bấm nút giải trừ sự cố trên bàn
điều khiển.
Trong lưu đồ biến SC (sự cố) chỉ được chương trình trên PLC cho =1 duy nhất 1 lần khi
pH2 vượt ngưỡng và chương trình chỉ đưa biến này về 0 khi tín hiệu từ nút giải trừ sự cố đưa
về PLC là =1. Còn nếu không thì cho dù pH2 sau đó có không vượt ngưỡng nữa thì biến SC
vẫn duy trì =1 và đèn báo động nhấp nháy để
người vận hành biết được đã có sự cố nào đó
trong công đoạn Bể trung hoà, từ đó kiểm tra xem khâu điều khiển pH có vấn đề gì không (ví
dụ: hỏng bơm định lượng, hỏng van điện, tắc ống dẫn hoá chất, hỏng cảm biến pH1), và sau
khi xử lý xong thì bấm giải trừ để xoá bỏ sự cố đi. Như vậy sau một khâu điều khiể
n nào đó
mà kiểm tra thấy thông số điều chỉnh vẫn không đạt yêu cầu thì phải ngừng bắt buộc một số
thiết bị để đảm bảo an toàn.





Công ty Cổ phần Minh Việt – www.minhviet.com.vn
Trung tâm ĐK-TĐ-CNTT – 04-5187221 – Fax: 04-5187262
20

Hình 4 Lưu đồ điều chỉnh pH trong Bể trung hoà
Công ty Cổ phần Minh Việt – www.minhviet.com.vn
Trung tâm ĐK-TĐ-CNTT – 04-5187221 – Fax: 04-5187262

21

Hình 5 Lưu đồ điều khiển khoá liên động đối với pH
Công ty Cổ phần Minh Việt – www.minhviet.com.vn
Trung tâm ĐK-TĐ-CNTT – 04-5187221 – Fax: 04-5187262
22

Điều chỉnh DO trong Bể hiếu khí
Lưu đồ điều chỉnh DO được hiển thị trên Hình 6. Thiết bị đo DO sẽ đưa giá trị phản hồi
cho vòng điều khiển kín trong chương trình PLC. PLC sẽ đưa ra tín hiệu điều khiển (dòng
hoặc áp) cho biến tần cho động cơ của máy thổi khí để có DO như mong muốn. Sử dụng biến
tần sẽ tiết ki
ệm điện năng nhờ điều chỉnh DO vừa đủ yêu cầu, trái với trường hợp không có
điều chỉnh DO có thể quá lớn không cần thiết.
Nếu DO không đạt yêu cầu thì chứng tỏ khâu điều khiển có sự cố (ví dụ: hỏng biến tần, tắc
đường dẫn khí, hỏng động cơ) và cần báo động.

Hình 6 Lưu đồ điều chỉnh DO trong Bể hiếu khí





Công ty Cổ phần Minh Việt – www.minhviet.com.vn
Trung tâm ĐK-TĐ-CNTT – 04-5187221 – Fax: 04-5187262
23


Điều chỉnh lưu lượng vào Bể kỵ khí
Để điều chỉnh lưu lượng (Hình 7) chỉ cần đặt trước giá trị đầu vào (dòng hoặc áp) cho biến
tần, trong biến tần tích hợp sẵn bộ điều khiển PID để điều chỉnh ổn định tốc độ động cơ bơm,
nhờ đó ổn định lưu lượng theo giá trị ch
ủ đạo (setpoint). Sử dụng biến tần sẽ tiết kiệm điện vì
biến tần có sẵn chức năng tự động điều chỉnh công suất động cơ theo phụ tải. Nếu lưu lượng
không đạt thì P1, P2 hoặc P3 có sự cố hoặc đường ống có sự cố và cần báo động.

Hình 7 Lưu đồ điều chỉnh lưu lượng vào Bể kỵ khí





Công ty Cổ phần Minh Việt – www.minhviet.com.vn
Trung tâm ĐK-TĐ-CNTT – 04-5187221 – Fax: 04-5187262
24

Điều khiển bơm P1 vào Bể cân bằng
Lưu đồ điều khiển bơm P1 vào bể cân bằng được hiển thị trên Hình 8. Ở chế độ Auto bơm
P1 sẽ được điều khiển tự động tắt/bật theo mức nước trong bể cân bằng. Ở chế độ Manual
việc tắt/bật P1 hoàn toàn do người vận hành quyết định

Hình 8 Lưu đồ điều khiển bơm P1




Công ty Cổ phần Minh Việt – www.minhviet.com.vn

Trung tâm ĐK-TĐ-CNTT – 04-5187221 – Fax: 04-5187262
25

Cảnh báo sự cố
Lưu đồ cảnh báo sự cố được hiển thị trên Hình 9 và Hình 10. Các cảnh báo gồm hai loại:
cảnh báo vượt ngưỡng (phát hiện bằng cách so sánh giá trị thiết bị đo với ngưỡng đặt trước
trong chương trình) và cảnh báo theo thiết bị khống chế dạng tiếp điểm (ví dụ: van phao).
Trong dây chuyền công nghệ có các cảnh báo cho các thông số sau: T, pH, DO, lưu lượng,
mức nước, m
ức hoá chất.

Báo động sự cố
Lưu đồ báo động sự cố được hiển thị trên Hình 11. Việc Kiểm tra phát hiện sự cố được
thực hiện bằng các phương pháp sau:
 PP1 : Bằng thiết bị chuyên dụng như các thiết bị bảo vệ và báo động sự cố động cơ,
bơm,
 PP2: Xây dựng mạch phụ trợ riêng phục vụ báo động và b
ảo vệ liên động
 PP3: Bằng chương trình kết hợp tín hiệu phản hồi
Trong đó PP3 là đơn giản nhất, được thực hiện theo nguyên tắc so sánh kết quả đầu ra thực
tế của quá trình điều khiển với giá trị yêu cầu. Ví dụ: nếu người vận hành hoặc chương trình
ra lệnh điều khiển bật động cơ nhưng tín hiệu phản hồi (từ
mạch phụ trợ hoặc thiết bị đo như
đo tốc độ, ) báo động cơ tắt thì báo động sự cố. Tuy nhiên PP3 có nhược điểm là nếu thiết bị
điều khiển (PLC) hỏng thì không thể báo động được, do đó cần kết hợp cả 3 phương pháp và
thậm chí cả điều khiển dự phòng để tăng độ tin cậy.