Tự động hóa quy trình công nghệ xử lý nước thải trong các tòa nhà cao tầng và khu đô thị

Thông tin khoa học công nghệ

TỰ ĐỘNG HÓA QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI
TRONG CÁC TÒA NHÀ CAO TẦNG VÀ KHU ĐÔ THỊ
Đỗ Quảng Đại*, Khắc Trung Kiên, Lê Khánh Thành, Vũ Quốc Huy
Tóm tắt: Việc xử lý nước thải sinh hoạt trong các khu đô thị và tòa nhà cao
tầng hiện nay là một vấn đề cấp thiết. Trạm xử lý nước thải (XLNT) có chức năng
xử lý toàn bộ nước đen và nước xám đạt tiêu chuẩn của Bộ Tài nguyên môi
trường (QCVN 14:2008/BTNMT) trước khi xả ra hệ thống thoát nước chung của
thành phố. Hệ thống XLNT được tự động hóa sẽ đảm bảo được được các yêu cầu
về tham số công nghệ và các yêu cầu về quản lý, quan trắc dữ liệu, làm tăng hiệu
quả xử lý nước, giảm nhân công và chi phí vận hành. Bài báo này trình bày giải
pháp tự động hóa và một số thuật toán điều khiển được thực thi trên PLC
Siemens, thực hiện tự động hóa quy trình công nghệ XLNT hiện nay.
Từ khóa: Xử lý nước thải; Tự động hóa; PLC.

1. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Trạm XLNT là một tổ hợp các thiết bị hợp khối có nhiệm vụ xử lý toàn bộ nước
đen và nước xám [1], [2], [3]. Nước đen (nước thải từ xí tiểu) có hàm lượng chất
hữu cơ rất cao, do vậy nước đen sẽ được xử lý sơ bộ bằng cách lên men yếm khí
nhằm làm giảm phần lớn lượng chất hữu cơ, chất lơ lửng trước khi được bơm sang
bể điều hòa thuộc công trình xử lý sinh học hiếu khí. Nước xám (nước thải từ nhà
bếp) có hàm lượng dầu mỡ cao sẽ được xử lý sơ bộ lắng cặn và tách mỡ tại bể tách
mỡ. Nước thải sau đó sẽ chảy tràn sang ngăn bơm và được bơm vào bể điều hòa
(hình 1).
Tại bể điều hòa, nước thải được khuấy trộn đều đảm bảo các dòng nước thải
được pha trộn ổn định nồng độ chất ô nhiễm vào các bể xử lý sinh học phía sau.
Sau khi được khuấy trộn, nước thải sẽ được bơm sang bể thiếu khí.
Quá trình xử lý thiếu khí-hiếu khí có giá thể vi sinh di động (bể MBBR) sẽ xử
lý các chất hữu cơ và nitơ có trong nước thải. Giá thể vi sinh là nơi các vi khuẩn
trú ngụ, phát triển và tiêu thụ các chất dinh dưỡng có trong nước thải. Trong bể còn

có các thiết bị phân phối khí tạo điều kiện cho các vi khuẩn hiếu khí hoạt động.
Dòng nước sau khi được xử lý ở bể MBBR, amoni trong nước thải đã được chuyển
hóa thành NO3-, sẽ được tuần hoàn về đầu bể thiếu khí để khử Nitơ.
Sau khi qua bể MBBR, nước thải vẫn còn hàm lượng chất rắn lơ lửng. Vì vậy,
nước thải sẽ được dẫn qua bể lắng. Bể lắng bao gồm ngăn phản ứng và ngăn lắng.
Trong giai đoạn đầu cần bổ sung chất keo tụ để tăng hiệu quả lắng. Bùn từ bể lắng
sẽ được thu sang ngăn thu bùn, hỗn hợp bùn nước sẽ được tuần hoàn về đầu bể
thiếu khí để bổ sung lượng vi sinh hoạt tính. Bùn dư sẽ được bơm về bể lắng bùn.
Nước thải sau khi qua bể lắng được dẫn qua bể trộn Clo diệt trùng. Hóa chất sử
dụng là dung dịch Clo-Javen. Sau khi được khử trùng bằng Clo, nước thải được
dẫn qua bể tiếp xúc. Sau một thời gian lưu nước, hầu hết các vi khuẩn gây bệnh
được tiêu diệt, nước thải đảm bảo yêu cầu chất lượng của Bộ Tài nguyên - Môi
trường và được bơm ra hệ thống cống thoát nước của thành phố.
Toàn bộ lượng khí phát sinh từ công trình sẽ được thu gom về hệ thống xử lý
khí mùi qua các ống thu gom (nhờ quạt hút) và được xử lý bằng hệ thống lọc than
hoạt tính trước khi nối với hệ thống thông hơi của tòa nhà.

Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san TĐH, 04 - 2019

279


K
Kỹỹ thuật điều khiển & Đi
Điện
ện tử

Hình 1.
1 Quy trình công ngh
nghệệ XLNT

XLNT.
2. BÀI TOÁN T
TỰ
Ự ĐỘNG HÓA QUY TR
TRÌNH
ÌNH CÔNG NGH
NGHỆ
Ệ XLNT
Đểể thực hiện tự động hóa quy tr
trình
ình XLNT, ccần
ần có sự tham gia của các thiết bị
điện
đi
ện như
như bơm (bơm nư
nước,
ớc, bơm
bơm bùn), máy th
thổi
ổi khí, quạt hút mùi,
mùi, máy khu
khuấy
ấy hóa
chất, máy khuấy ch
chất,
chìm
ìm và các thi
thiết
ết bị đo thông số nh

như
ư pH, DO, lưu lư
lượng.
ợng. V
Vìì là quá
trình xxử
ử lý liên
liên ttục
ục nên các thi
thiết
ết bị điện th
thường
ờng hoạt động luân phi
phiên
ên (bơm tu
tuần
ần
hoạt, máy thổi khí, quạt hút, máy khuấy ch
hoạt,
chìm),
ìm), ho
hoặc
ặc ở chế độ ngắn hạn lặp lại
(máy khuấy
khuấy hóa chất, bbơm
ơm định
định lượng
l ợng hóa chất, bbơm
ơm bùn).
Các thi

thiết
ết bị trong
trong hhệệ thống có thể hoạt động ở 3 ch
chếế độ: Tự đđộng
ộng ho
hoàn
àn toàn,
bán ttự
ự động (tự động từng công đoạn) vvàà vvận
ận hành
hành bằng
bằng tay. Hệ thống tự động hóa
sẽẽ tính toán vvàà đi
điều
ều khiển dựa tr
trên
ên các thông ssố
ố công nghệ mong muốn, thu thập
và xxử
ử lý dữ liệu, giám sát các trạng thái hoạt động của thiết bị, gửi các tham số
công nghệ
nghệ và
và tr
trạng
ạng thái thiết bị về máy chủ SCADA, ho
hoặc
ặc webServer.
webServer
N
Nội

ội dung tự động hóa bao gồm:
- Các bơm nư
nước
ớc đư
được
hành theo phao báo mức
mức trong các bbểể xử lý nnư
ước.
ớc.
ợc vận
vận hành
M
Mức
ức cao cho phép cả 2 bbơm
ơm cùng ch
chạy,
ạy, mức giữa cho phép 1 bbơm
ơm ch
ạy, 1 bbơm
ơm
chạy,
nghỉ vàà đảo
đảo nhau sau một
một số lần hoạt động đđược
ợc ccài
ài đđặt
ặt sẵn. Mức thấp không
cho phép bơm ch
chạy
ạy để bảo vệ động ccơ.

ơ.
- Các bơm hóa ch
chất
ất ho
ạt động
động theo ch
chếế độ ngắn hạn lặp lại, định llượng
ợng hóa chất
hoạt
theo công ngh
nghệệ yêu
yêu ccầu.
ầu.
- Các máy khu
khuấy
ấy hóa chất hoạt động tự động theo chế độ ngắn hhạn
ạn lặp lại
lại,, đđảm
ảm
bbảo
ảo hóa chất đđư
ược
ợc khuấy đều.
- Các máy khu
khuấy
ấy ch
chìm
ìm hoạt
hoạt động theo chế độ luân phi
phiên.

ên.

280 Đ. Q. Đại,
ại, …
…, V. Q. Huy, ““T
Tự
ự động hóa quy tr
trình
ình công ngh
nghệệ xử
ử lý nước
n ớc … và khu đô th
thị.”
”


Thông tin khoa học
học công nghệ

-

Các bơm bùn llắng
ắng hoạt động theo chế độ ngắn hạn lặp lại.
Các thông ssố vvề lưu lượng
lượng nước
nước,, hàm lư
lượng
ợng oxy hhòa
òa tan trong nnước
ớc (DO) vvàà

ước
pH đư
được
ợc ổn định tự động theo giá tr
trịị ccài
ài đặt
đặt trước.
tr ớc.
- Các thông ssố
ố công nghệ vvàà trạng
trạng thái của thiết bị đđư
ược
ợc llưu
ưu trữ
trữ trong thiết bị
đi
điều
ều khiển trung tâm ddưới
ới dạng webServer. Khi đđư
ược
ợc kết nối internet, dữ liệu
đo đạc
đạc và
và tr
trạng
ạng thái của hệ thống sẽ dễ ddàng
àng đư
được
ợc giám sát từ xa tại nh
nhàà đi

điều
ều
hành, ho
hoặc
ặc tại Sở T
Tài
ài nguyên môi trư
trường
ờng của Th
Thành
ành ph
phố.
ố.
Trong các nnội
ội dung sau đây, tự động hóa quy tr
trình
ình công ngh
nghệệ XLNT đđư
ược
ợc
nhóm tác gi
giảả thực
ực hiện nhờ một số thuật toán thực
thực thi tr
trên
ên PLC ccủa
ủa Siemens [[5].
5].
3.. MỘT
MỘT SỐ THUẬT TOÁN V

VÀ
À GI
GIẢI
ẢI PHÁP KỸ
KỸ THUẬT THỰC TH
THII CÔNG
NGHỆ
NGHỆ TỰ ĐỘNG HÓA XLNT
3.1.
.1. Thuật
Thuật toán AGR01 điều
bơm
ơm hoạt
hoạt động luân phi
phiên
ên
điều khiển hai b
*N
Nội
ội dung thuật toán: Giả
Giả sử cần điều khiển 02 bbơm
ơm P1, P2 ho
hoạt
ạt động luân
phiên theo th
thời
ời gian đặt tr
ước
ớc T. Thuật toán điều khiển AGR01 sử dụng 01 bộ định
trư

thời TR1 có thanh ghi thời gian ET. Thuật toán AGR01 đư
thời
được
ợc thể hiện tr
trên
ên hình 22..

Hình 22. Lưu đđồ
ồ thuật toán AGR01
AGR01.
* Thực
Thực tthi
hi thu
thuật
ật toán:
toán Bơm P1/P2 được
được điều khiển lần llượt
ợt bởi đầu ra
Q0.1/Q0.2. Ô nh
nhớ
ớ MD10 llưu
ưu trữ
trữ thời gian luân phi
phiên
ên T; ô nh
nhớ
ớ MD14 llưu
ưu tr
trữ
ữ một

nửa
ửa thời gian luân phi
phiên
ên T/2. Chương tr
trình
ình bắt
bắt đầu bằng việc kiểm tra chế độ
hoạt động. Nếu hoạt động tự động (AUTO) cchương
hoạt
hương tr
trình
ình ssẽẽ khai báo Timer TR1
và đđặt
ặt thời gian luân phi
ên T vào ô nh
nhớ
ớ MD10. Tr
Trư
ước
ớc 100ms, TR1 đđư
ợc khởi tạo
phiên
ược
bằng
ằng việc xóa bit nhớ RESET M0.3 về 0, cho bbơm
ơm P1 ch
chạy,
ạy, bơm
bơm P2 ddừng.
ừng. Khi

TR1 đđếm
ếm lên
lên th
thời
ời gian T/2 ch
chương
ương tr
trình
ình ssẽẽ đảo bbơm.
ơm. Khi TR1 đđếm
ếm llên
ên đến
đến th
thời
ời

Tạp
ạp chí Nghi
Nghiên
ên cứu
cứu KH&CN quân
uân sự,
sự, Số
ố Đặc san TĐH,
TĐH, 04 - 2019

281


K

Kỹỹ thuật điều khiển & Đi
Điện
ện tử

gian T, chương tr
trình
ình ssẽẽ đặt ô nhớ RESET llên
ên 1 để
để khởi tạo lại Timer, sau đó tiếp
tục
ục vvòng
òng lặp.
lặp. Lập
ập tr
trình
ình thuật
thuật toán AGR01 nh
như
ư hình
hình 3.

Hình 33. Thực
Thực thi thuật toán AGR01
AGR01.
3.2. Thuật
Thuật toán AGR02 điều
bơ
ơm
m hoạt
hoạt động luân phiên

phiên theo m
ức n
nư
ước
điều khiển 2 b
mức

Hình 4. Lưu đđồ
ồ thuật toán AGR02
AGR02.
*N
Nội
ội dung thuật toán: Giả
ơm P1, P2 ho
hoạt
ạt động dựa tr
trên
ên
Giả sử cần điều khiển 02 bbơm
mức nnư
mức
ước
ớc và
và luân phiên theo th
thờ
ờii gian đđặt
ặt trước
tr ớc T. Thu
Thuật
ật toán AGR02 sử dụng 01

bộ
ộ định thời TR2 có thanh ghi thời gian ET. Mức nnư
ước
ớc thấp nhất L0 khôn
g có bơm
không

282 Đ. Q. Đại,
ại, …
…, V. Q. Huy, ““T
Tự
ự động hóa quy tr
trình
ình công ngh
nghệệ xử
ử lý nước
n ớc … và khu đô th
thị.”
”


Thông tin khoa học
học công nghệ

nào ho
hoạt
ạt động, mức nnước
ớc trung bbình
ình L1 ssẽẽ có một bbơm
ơm ho

hoạt
ạt động, mức nnước
ớc cao
L2 ssẽẽ có cả 2 bbơm
ơm cùng ho
hoạt
ạt động. Trong AGR02 có 2 vvòng
òng llặp.
ặp. Vòng
Vòng llặp
ặp 1 thực
hiện nhiệm vụ nh
hiện
như
ư trong AGR01, khác ở chỗ thay vvìì điều
ều khiển bbơm
ơm P1/P2 tr
trực
ực
tiếp
ếp th
thìì vòng llặp
ặp này th
ực hiện bật một bít nhớ MB0.1 llên
ên 1, xóa bít nh
nhớ
ớ M0.2
thực
xuống 0 khi bbơm
xuống

ơm P1 ch
ạy/bơm
ơm P2 dừng
dừng vvàà ngược
ngược lại. V
Vòng
òng lặp
lặp 2 kiểm tra mức
chạy/b
nước cho phép và ra quy
nước
ết định điều khiển bbơm
ơm trực
trực tiếp khi đến llư
ượt
ợt (hình 4)
4).
quyết
* Thực
Thực thi thuật toán (hình 5):
5) Bơm P1/P2 lần
ần llư
ượt
ợt đư
được
ợc điều khiển bởi đầu ra
Q0.1/Q0.2. Ô nh
nhớ
ớ MD1 llưu
ưu trữ

phiên
ên T. Ô nh
nhớ
ớ MD2 llưu
ưu tr
ữ thời gian
trữ thời gian luân phi
trữ
một nửa thời gian luân phi
một
ên T/2. M
Mức
ức nư
nước
ớc thấp nhất L0 đọc ở đầu vvào
ào I0.0. M
Mức
ức
phiên
nước thấp nhất L1 đọc ở đầu vvào
nước
ào I0.1. M
Mức
ức nước
n ớc thấp nhất L2 đọc
ọc ở đầu vvào
ào I0.2

Hình 55. Thực
Thực thi vvòng

òng llặp
ặp 2 của thuật toán điều khiển AGR02
AGR02.
3.3. Thuật
Thuật toán AGR03 điều
ắn hạn lặp lại
điều khiển thiết bị hoạt động ở chế độ ngắn

Hình 6.
6.. Lưu đđồ
ồ thuật toán AGR03
AGR03.

Tạp
ạp chí Nghi
Nghiên
ên cứu
cứu KH&CN quân
uân sự,
sự, Số
ố Đặc san TĐH,
TĐH, 04 - 2019

283


K
Kỹỹ thuật điều khiển & Đi
Điện
ện tử

* Nội
Nội dung thuật toán: Giả
Giả sử cần điều khiển 01 máy khuấy hóa chất MK hoạt
động
ộng ở chế độ ngắn hạn lặp lại, có nghĩa llàà trong chu kỳ
kỳ T, máy khuấy hóa chất
trong thời
thời gian TON, kho
ảng thời gian sau TON đến
đến T máy nghỉ. Thuật toán điều
khoảng
khiển AGR03 sau đây sử dụng 01 bộ định thời TR
khiển
TR3
3 có thanh ghi th
thời
ời gian ET. L
Lưu
ưu
đồ
ồ thuật toán A
AGR03
GR03 đư
ợc thể hiện trên
trên hình 66.
được
* Thực
Thực thi thuật toán: Máy khu
khuấy

ấy hóa chất đđược
ợc điều khiển bởi đầu ra Q0.3 Ô
nhớ MD18 llưu
nhớ
ưu tr
trữ
ữ thời gian máy khuấy hoạt động TON. Ô nh
nhớ
ớ MD10 llưu
ưu tr
trữ
ữ chu
kỳỳ llàm
àm việc
việc T của máy khuấy.
khuấy. Thực
Thực thi thuật toán nh
như
ư hhình
ình 7.

Hình 7.
7 Thực
Thực thi thuật toán AGR03
AGR03.
3.4. Đi
Điều
ều khiển tự động ổn định các thông số công nghệ
3.4.1. Cấu
Cấu trúc của hệ điều khiển tự động ổn định thông số công nghệ

Các thông ssố
ố công nghệ cần ổn định tự động trong quy tr
trình
ình XLNT là hàm
lượng oxi hhòa
lượng
òa tan trong nnước
ớc DO, độ pH vvàà lưu lượng
lượng nnước
ớc thải bbơm
ơm đi xxử
ử lý từ bể
điều hhòa.
điều
òa. Cấu
Cấu trúc phần cứng của hệ điều khiển tự động ổn định các thông số nnày
ày
giống nhau, đa phần sử ddụng
giống
ụng động ccơ
ơ không đđồng
ồng bộ
bộ xoay chiều 3 pha vvàà biến
biến tần
đểể thay đổi tốc độ bbơm
ơm ((ổn
ổn định llưu
ưu lư
lượng,
ợng, pH) hay tốc độ thổi khí (ổn định DO).

Bài báo trình bày ccấu
ấu trúc điều khiển vvàà th
thủ
ủ tục thực hiện nhận dạng tham số điều
khiển đối với hệ điều khiển tự động ổn đđịnh
khiển
ịnh lưu
lưu lượng.
lượng. Hệ tự động điều khiển các
thông ssố
ố khác đđư
ược
ợc thực hiện ttương
ương tự.
tự.
Hệ điều khiển tự động ổn định llưu
Hệ
ưu lư
lượng
ợng sử dụng ccơ
ơ ccấu
ấu chấp hành
hành là động
động ccơ
ơ
không đđồng
ồng bộ xoay chiều 3 pha đđược
ợc điều khiển kèm theo biến
biến tần có công suất
tương đương đđểể làm

làm qquay
uay và thay đđổi
ổi tốc độ cánh bbơm
ơm [4]
[4].. Lưu lượng
lượng nnư
ước
ớc bơm
bơm
ra đư
được
ợc phản hồi nhờ một cảm biến llưu
ưu lượng
lượng bằng tín hiệu ddòng
òng đi
ện 4-20mA
điện
4 20mA
(hình 88)).. Bộ
Bộ điều khiển ((thư
thường
ờng là PID) đư
được
ợc cài
cài đặt
đặt trong m
một
ột bộ điều khiển logic
khả tr
khả

trình
ình (ở
(ở đây là PLC Siemens), nh
nhận
ận thông
thông số
số lưu
lưu lư
lượng
ợng đặt, nhận llưu
ưu lư
lượng
ợng
phản hồi từ đó so sánh, tính toán để đđưa
phản
ưa ra tín hi
hiệu
ệu điện áp trong ddải 0-10VDC
10VDC đđến
ến

284 Đ. Q. Đại,
ại, …
…, V. Q. Huy, ““T
Tự
ự động hóa quy tr
trình
ình công ngh
nghệệ xử
ử lý nước

n ớc … và khu đô th
thị.”
”


Thông tin khoa học
học công nghệ

ngõ vào analog ccủa
ủa biến tần. Với cách điều khiển điều chế véc
véc-tơ
tơ không gian ttựa
ựa
từ
ừ thông rotor, biến tần vvàà động
cơ không đđồng
ồng bộ xoay ch
chiều
ều ba pha có động học
động cơ
tương ttự
ự như
như động
động học của động ccơ
ơm
một
ột chiều [4
[4] – hàm truy
truyền
ền là

là khâu dao đđộng
ộng
bậc
ậc 2. Sau khi
khi khi cài đđặt
ặt biến tần, động học của hệệ điều khiển llưu
ưu lượng
lượng đđược
ợc mô
tả gần
ần đúng bằng
bằng hàm truy
ền của khâu quán tính với
ới đầu vvào
ào điện
điện áp, đầu rraa ttốc
ốc độ
truyền
bơm.

Hình 88. Sơ đồ
đồ vòng
vòng dòng đi
điện
ện 44-20mA
20mA đưa vào PLC
PLC.
Đối
Đ
ối với tải bbơm,

ơm, lưu lư
ợng ra của bơm tỉỉ lệ thuận với tốc độ quay nên khi đư
được
ợc
lượng
tính ch
chọn
ọn công suất bbơm
ơm phù hhợp,
ợp, đểể ổn định llưu
ưu lượng
lượng ta ch
chỉỉ cần ổn định tốc độ
của
ủa bbơm
ơm nhờ
nhờ hệ điều khiển phản hồi kín có cấu trúc nh
như
ư hhình
ình 9..

Hình 99. Sơ đđồ
ồ cấu trúc hệ điều khiển tự động ổn định llưu
ưu lư
lượng
ợng.
3.4.2. Ch
Chếế độ auto
auto-tuning
tuning hiệu

hiệu chỉnh tham số
số bộ
ộ điều khiển PID trong PLC
Siemens
Giả sử điều khiển tốc độ
Giả
ộ động ccơ
ơ KĐB 3 pha bbằng
ằng biến tần với dải đầu vvào
ào đi
điện
ện
3
áp 00--10VDC.
10VDC. Lưu lư
lượng
ợng lớn nhất khi động ccơ
ơ quay hhết
ết tốc độ llàà 120m /h. C
Cảm
ảm
biến llưu
biến
ưu lượng
lượng trả về tín hiệu ddòng
òng đi
điện
ện 44-20mA.
20mA. Đầu
Đầu ra của mô đun analog PLC

có ddải
ải điện áp 00--10VDC.
10VDC.
* Chu
Chuẩn
ẩn hóa thang đo củ
a đầu
vào ph
phản
ản hồi (Process Value):
của
đầu vào
AD 16 bit, bit có tr
trọng
ọng số lớn nhất (MSB) llàà bit ddấu,
ấu, dải giá trị đọc về: 215 =
32768 đơn vvịị lư
lượng
ợng tử. Cài
ài đặt
đặt trong
trong ccảm
ảm biến llưu
ưu lư
lượng
ợng lớn nhất 120m3/h tương
ứng với tín hiệu ddòng
òng đđiện
ện 20mA (32768 đđơn
ơn vị

vị llượng
ợng tử; lưu
lưu lư
lượng
ợng nhỏ nhất
0m3/h tương ứng với tín hiệu ddòng
òng đi
điện
ện 4mA (6554 đđơn
ơn vvị lư
ượng
ợng tử).
tử).
Trên hình 3.
3.99 bi
biểu
ểu diễn thuật toán hiệu chỉnh giá trị phản hồi llưu
ưu lư
ợng. Thực
lượng.
tếế cho thấy, ở tín hiệu ddòng
òng điện
điện 4mA, giá trị llượng
ợng tử không ho
hoàn
àn toàn nh
nhận
ận
được 6554 đđơn
được

ơn vvịị nh
như
ư tính toán. Do vvậy,
ậy, để có giá trị llư
ượng
ợng tử chính xác, ngo
ngoài
ài
việc hiển thị giá trị đo llường
việc
ờng cần hiển thị th
thêm
êm giá tr
trịị llượng
ợng tử. Khi đó cần bổ
sung thủ tục nhập vvàà hi
hiển
ển thị giá trị lư
lượng
ợng tử offset vvào
ào thu
thuật
ật toán hiệu chuẩn giá
trịị phản hồi.
Thuật toán hiệu chuẩn
Thuật
chuẩn giá trị phản hồi llưu
ưu lượng:
lượng:
Bư

ước
ớc 1: Đ
Đọc
ọc giá trị llư
ượng
ợng tử LL_AD từ đầu vvào
ào tương ttự
ự của PLC
PLC;
N
Nạp
ạp giá trị hệ số hiệu chuẩn
chuẩn;;
Bư
ước
ớc 2: Chuy
Chuyển
ển đôi kiểu dữ liệu từ Int (Integer) sang Dint (Double

Tạp
ạp chí Nghi
Nghiên
ên cứu
cứu KH&CN quân
uân sự,
sự, Số
ố Đặc san TĐH,
TĐH, 04 - 2019

285

K
Kỹỹ thuật điều khiển & Đi
Điện
ện tử

Integer)
Integer);
B
Bỏ
ỏ đi giá trị llư
ượng
ợng tử offset (giá trị
trị lư
lượng
ợng tử ứng với ddòng
òng
điện
đi
ph
phản
ản hồi 4mA)
4mA);;
Bư
ước
ớc 3: Chuy
Chuyển
ển đổi kiểu dữ liệu từ DInt sang Real
Real;

Bư
ước
ớc 4: Nhân giá tr
chuẩn;;
trịị lượng
l ợng tử với hệ số hiệu chuẩn
Bư
ước
ớc 5: Hi
Hiển
ển thị giá trị llưu
ưu lư
lượng
ợng (giá trị đo llư
ường)
ờng)
ờng);
Bư
ước
ớc 6: Quay vvềề B
ớc 1;
1
Bước
* Giao di
diện
ện auto
auto-tuning
tuning hiệu
ệu chỉnh ttham
ham ssố

ố PID trong PLC Siemens [5]

Hình 10.
10. Giao di
ện hiệu
ệu chỉnh tham số PID hệ điều khiển llưu
ưu lượng
lượng.
diện
PLC của
của hãng
hãng Siemens cung ccấp
ấp một công cụ trực quan để hiệu chỉnh tham số
bộ
ộ điều khiển PID thuận lợi (hình 10)
10).. Thông qua giao di
diện
ện autoauto-tuning,
tuning, các tham
số
ố PID đđư
ược
ợc tùy
tùy ch
chỉnh
ỉnh để đáp ứng chất llượng
ợng điều khiển mong muốn. V
ầu
Vìì yêu ccầu
vềề độ chính xác của các tham số llưu

ưu lư
lượng,
ợng, DO, áp suất, … trong hệ thống nnày
ày
không quá cao, thu
thuật
ật toán PID llàà một
một lựa chọn phù
phù hợp
hợp vvàà đư
được
ợc sử dụng
dụng chủ yếu.
4.. KẾT
ẾT LUẬN
Tự
ự động hóa quá trình XLNT trong các khu đô th
thịị vvàà tòa nhà cao ttầng
ầng llàà m
một
ột
ứng dụng cụ thể, ph
phùù hhợp
ợp trong lĩnh vực chung của tự động hóa môi tr
ờng. Giải
trường.
pháp ttự
ự động hóa vvàà m
một
ột số thuật toán điều khiển tr

trình
ình bày trong bài báo đãã được
được
nhóm tác gi
giảả hi
hiện
ện thực hóa cho một ssố tr
trạm
ạm XLNT ở tthành
hành phố
phố Hà
Hà N
ội như
Nội
như Khu
đô th
thịị mới Nghĩa Đô, T
òa nhà Mandarin, Tòa nhà Ecolife, Khu công nghi
nghiệp
ệp Nội
Tòa
Bài, TTTM Vincom Trung T
Tự,
ự, … Kết quả xử lý nnư
ước,
ớc, độ
ộ ổn định của hệ thống và
286 Đ. Q. Đại,
ại, …
…, V. Q. Huy, ““T

Tự
ự động hóa quy tr
trình
ình công ngh
nghệệ xử
ử lý nước
n ớc … và khu đô th
thị.”
”


Thông tin khoa học công nghệ

chi phí vận hành cho thấy việc ứng dụng công nghệ tự động hóa trong lĩnh vực xử
lý môi trường mang lại hiệu quả thiết thực. Ngoài việc ứng dụng trực tiếp vào hệ tự
động hóa quy trình XLNT, một số thuật toán đề xuất còn có thể được áp dụng để
điều khiển thiết bị điện trong các hệ thống tự động hóa khác.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về nước thải sinh hoạt (2008) - QCVN 14:
2008/BTNMT, Tổng cục môi trường, Bộ Tài nguyên môi trường.
[2]. Trịnh Xuân Lai (2009), “Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải”,
NXB Xây dựng.
[3]. Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân (2008), “Xử lý
nước thải đô thị và công nghiệp – Tính toán thiết kế công trình”, Nhà xuất bản
Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh.
[4]. Đào Hoa Việt (2005), “Phân tích và tổng hợp hệ thống truyền động điện tự
động”, Học viện KTQS.
[5]. Siemens, “Teleservice of a S7-1200 with Telecontrol Server Basic V3 and CP
1242-7 GPRS V2 (Set 33)”, Application example, Entry ID: 56720905, Entry
date: 10/26/2016.

ABSTRACT
TECHNOLOGY PROCESS AUTOMATION OF WASTE WATER
TREATMENT IN HIGH-RISE BUILDINGS AND URBAN AREAS
The treatment of domestic wastewater in urban areas and high-rise buildings
today is an urgent issue. Wastewater treatment station (WTP) handles all black
and gray water to meet the standards of Ministry of Natural Resources and
Environment (QCVN 14: 2008 / BTNMT) before discharging into the city's
general drainage system. The automated wastewater treatment system will
ensure technological parameter requirements and management and data
monitoring requirements, increasing water treatment efficiency, reducing labor
and operating costs. This paper presents automation solutions and some control
algorithms implemented on Siemens PLC, automating the current process of
wastewater treatment technology.
Keywords: Waste water treatment; Automation; PLC.

Nhận bài ngày 15 tháng 01 năm 2019
Hoàn thiện ngày 22 tháng 02 năm 2019
Chấp nhận đăng ngày 15 tháng 3 năm 2019
Địa chỉ: Viện Tự động hóa KTQS.
*
Email:

Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san TĐH, 04 - 2019

287