Điều khiển và ổn định mức nước ứng dụng bộ điều chỉnh PID và logic mờ

i
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN & TRUYỀN THÔNG

MẪN THỊ HOA

ĐIỀU KHIỂN VÀ ỔN ĐỊNH MỨC NƯỚC ỨNG DỤNG BỘ
ĐIỀU CHỈNH PID VÀ LOGIC MỜ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

THÁI NGUYÊN – 2020


ii
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN & TRUYỀN THÔNG

MẪN THỊ HOA

ĐIỀU KHIỂN VÀ ỔN ĐỊNH MỨC NƯỚC ỨNG DỤNG BỘ
ĐIỀU CHỈNH PID VÀ LOGIC MỜ
Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa
Mã số: 8520216

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HĨA
Người hướng dẫn khoa học:

TS. DƯƠNG CHÍNH CƯƠNG

THÁI NGUYÊN – 2020


iii
LỜI CAM ĐOAN
Tên tôi là: Mẫn Thị Hoa
Sinh ngày 03 tháng 04 năm 1987
Học viên lớp cao học khoá 17- Kỹ thuật điều khiển và tự động hoá Trường Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông - Đại học Thái Nguyên.
Hiện đang công tác tại Khoa Điện tử, Tin học Trường Cao đẳng Cơ điện
và Xây dựng Bắc Ninh.
Tôi xin cam đoan: Bản luận văn: “Điều khiển và ổn định mức nước ứng
dụng bộ điều chỉnh PID và logic mờ” do thầy giáo TS. Dương Chính Cương
hướng dẫn là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi. Tất cả các tài liệu tham khảo
đều có nguồn gốc, xuất xứ rõ ràng. Các số liệu, kết quả trong luận văn là hồn
tồn trung thực và chưa từng ai cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào khác. Nếu
sai tơi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.

Thái Nguyên, ngày 18 tháng 11 năm 2020
Tác giả luận văn

Mẫn Thị Hoa

LỜI CẢM ƠN


iv

Sau một thời gian nghiên cứu, được sự động viên, giúp đỡ và hướng dẫn
tận tình của thầy giáo TS. Dương Chính Cương, luận văn với đề tài “Điều khiển

ổn định mức nước ứng dụng bộ điều chỉnh PID và logic mờ” đã hồn thành.
Tác giả xin bày tỏ lịng cảm ơn sâu sắc đến:
Thầy giáo hướng dẫn TS. Dương Chính Cương đã tận tình chỉ dẫn, giúp
đỡ tác giả hồn thành luận văn này.
Phịng quản lý đào tạo sau đại học, các thầy giáo, cô giáo Khoa Công nghệ
Tự động hố Trường Đại học Cơng nghệ thơng tin và Truyền thông - Đại học
Thái Nguyên đã giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình học tập cũng như trong q
trình nghiên cứu đề tài.
Tồn thể các đồng nghiệp, bạn bè, gia đình và người thân đã quan tâm, động
viên, giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn.
Thái Nguyên, ngày 18 tháng 11 năm 2020
Tác giả luận văn

Mẫn Thị Hoa


iii
MỤC LỤC
Lời cam đoan.........…………………………………….………………………i
Lời cảm ơn….………………………………………………………………...ii
Mục lục ....................................................................................................... iii
Danh mục các thuật ngữ, ký hiệu viết tắt .....................................................v
Danh mục bảng biểu.................................................................................. vii
Danh mục hình ảnh .................................................................................. viii
MỞ ĐẦU .....................................................................................................1
NỘI DUNG..................................................................................................5
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH
MỨC NƯỚC ...............................................................................................5
1.1.Tổng quan hệ thống ổn định mức nước ................................................5
1.1.1.Sự cần thiết ổn định mức nước ...........................................................5

1.1.2.Ứng dụng của hệ thống ổn định mức nước ........................................5
1.2.Điều khiển ổn định mức nước và sự cần thiết phải ứng dụng tự động
hóa....... .......................................................................................................12
1.3. Các phương thức điều khiển ...............................................................13
1.4. Đặt bài toán điều khiển mức nước .....................................................15
1.5. Kết luận chương 1 ...............................................................................17
CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN ......................................18
2.1. Phương pháp điều khiển PID ..............................................................18
2.2. Phương pháp điều khiển sử dụng logic mờ.........................................20
2.2.1. Lịch sử phát triển logic mờ ..............................................................20
2.2.2. Cơ sở lý thuyết mờ ...........................................................................21
2.2.3. Mơ hình mờ TSK .............................................................................35
2.2.4. Bộ điều khiển mờ cơ bản .................................................................36
2.3. Kết luận chương 2 ...............................................................................38


iv
CHƯƠNG 3 ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH MỨC NƯỚC ỨNG DỤNG BỘ
ĐIỀU CHỈNH PID VÀ LOGIC MỜ ......................................................38
3.1. Mơ hình của bồn chứa .........................................................................38
3.2. Khảo sát đối tượng bồn chứa ..............................................................42
3.3. Phương án sử dụng bộ điều khiển PID ...............................................45
3.4. Phương án sử dụng bộ điều khiển mờ.................................................50
3.5. Kết luận chương 3....................................................................................58
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI...........................59
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................60


v
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

*Các toán tử
Min

phép lấy min

Max

phép lấy max

Sum

phép lấy tổng

PROD

phép nhân

*Các ký hiệu
A,B,C

tập mờ A, B, C

AC

tập bù của tập mờ A

B'

miền mờ đầu ra

A  x

hàm liên thuộc

B '  y 

hàm liên thuộc tập mờ đầu ra

Ri

luật hợp thành

Aik(xk)

độ phụ thuộc của xkvào tập mờ Aik

KP , KI , KD

các hệ số của bộ điều khiển PID

Qi

Lưu lượng nước chảy vào bình ( m3 / s );

Qi max

Lưu lượng nước chảy vào bình lớn nhất ( m3 / s );

Qo

Lưu lượng nước chảy ra khỏi bình ( m3 / s );

H

Mực nước trong bình ( m );

H max

Mực nước cao nhất trong bình ( m );

A

Tiết diện bình ( m2 );

a

Tiết diện đường ống dẫn nước ra khỏi bình ( m2 );

V

Thể tích nước trong bình ( m3 );

g

Gia tốc trọng trường (9.8 m / s 2 );

p

Vị trí góc mở của van lưu lượng, thay đổi từ 0 tới 1.

vi
*Các từ viết tắt
Từ viết
tắt
PID

Thuật ngữ tiếng anh

Proportional Intergral Derivative

HTĐK

Thuật ngữ tiếng việt
Bộ điều khiển vi tích phân tỉ
lệ
Hệ thống điều khiển

MIMO

Multiple In Multiple Out

Nhiều đầu vào, nhiều đầu ra

SISO

Single Input Single Output

một đầu vào, một đầu ra

TS

Takagi – Sugeno

Mô hình mờ TS

TSK

Takagi – Sugeno – Kang

Mơ hình mờ tuyến tính TSK

MCFC

Control Mamdani

Điều khiển Mamdani

SMFC

Điều khiển mờ trượt

CMFC

Điều khiển tra bảng

TSFC

Điều khiển Tagaki/ Sugeno

N

Negative

Âm

M

Medium

Trung bình

P

Positive

Dương

B

Big

Lớn

S

Small

Nhỏ

VB

Very Big

Rất lớn

VN

Very Negative

Rất âm

VP

Very Positive

Rất dương

Z

Zero

Khơng
Là phần mềm cho phép tính

MATLAB

Matrix Laboratory

tốn số với ma trận, vẽ đồ thị

hàm số, thuật toán...


vii
DANH MỤC BẢNG BIỂU
TT

Tên bảng biểu

Trang

Bảng 3.1. Các tham số bồn chứa................................................................

42

Bảng 3.2. Các tham số PID tìm được theo tiêu chuẩn tích phân.................

48

Bảng 3.3. Bảng tổng hợp các mệnh đề hợp thành.......................................

54


viii
DANH MỤC HÌNH ẢNH
TT

Tên hình

Hình 1.1. Hệ thống làm mát bình ngưng trong một nhà máy nhiệt
điện..............
Hình 1.2. Sơ đồ nguyên lý một nhà máy nhiệt điện
than......................................
Hình 1.3. Sơ đồ nguyên lý một nhà máy điện hạt
nhân........................................
Hình 1.4. Sơ đồ xử lý nước
thải............................................................................
Hình 1.5. Sơ đồ quy trình xử lý nước
cấp.............................................................
Hình 1.6. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của một dây chuyền sản xuất
nước..........
Hình 1.7. Hệ thống cơng trình máy
bơm..............................................................
Hình 1.8. Mơ hình hệ thống bồn
nước..................................................................
Hình 2.1. Sơ đồ khối của bộ điều khiển
PID……………………………............
Hình 2.2. Hàm đặc
trưng………………………………………………………..
Hình 2.3. Miền trong logic
mờ………………………………………………….
Hình 2.4. Tập mờ tuyến
tính.................................................................................
Hình 2.5. Dạng đường cong S, hình
chng…………………………………....

Trang
6

7

8

9

10

11

12

18

18

21

22

23

23


ix
Hình 2.6. Dạng hình thang và tam
giác………………………………………....
Hình 2.7. Hai tập nhanh chậm có hàm đặc trưng hình
thang................................

Hình 2.8. Tập bù mạnh AC của
A……………………………………………....
Hình 2.9. Xác định miền G chứa giá trị rõ
y’.......................................................
Hình 2.10. Giá trị rõ y’ phụ thuộc vào đáp ứng vào của luật điều khiển
quyết...
Hình 2.11. Giá trị rõ y’ phụ thuộc tuyến tính vào độ thỏa
mãn............................
Hình 2.12. Giá trị rõ y’ không phụ thuộc vào đáp ứng vào của luật điều
khiển
Hình 2.13. Giá trị rõ y’ là hồnh độ của điểm trọng
tâm......................................
Hình 2.14. Xác định giá trị rõ y’ theo phương pháp điểm trọng tâm
..................
Hình 2.15. Tập mờ có hàm thuộc hình
thang........................................................
Hình 2.16. Giải mờ theo quy ước
singleton……………………………………..
Hình 2.17. Cấu trúc của bộ điều khiển mờ
TSK...................................................
Hình 2.18. Bộ điều khiển mờ cơ
bản....................................................................
Hình 2.19. Nguyên lý điều khiển
mờ....................................................................

24

24

26

29

30

31

31

32

32

34

34

35

37

37


x
Hình 3.1. Cấu trúc của bồn
chứa...........................................................................
Hình 3.2. Cấu trúc hệ điều khiển
kín....................................................................
Hình 3.3.Sơ đồ cấu trúc đối

tượng.......................................................................
Hình 3.4. Sơ đồ cấu trúc của
PID.........................................................................
Hình 3.5. Sơ đồ cấu trúc của hệ thống điều chỉnh mức
nước...............................
Hình 3.6. Đáp ứng quá trình quá độ với
Kp=5.....................................................
Hình 3.7. Đáp ứng quá trình quá độ với
Kp=10...................................................
Hình 3.8. Đồ thị đáp ứng của hệ kín
...................................................................
Hình 3.9. Chương trình mơ phỏng HT ĐK với
PID.............................................
Hình 3.10. Đáp ứng chiều cao mức nước
H.........................................................
Hình 3.11. Hàm thuộc của biến
E.......................................................................
Hình 3.12. Hàm thuộc của biến
DE......................................................................
Hình 3.13. Hàm thuộc của
biếnV.........................................................................
Hình 3.14. Chương trình mô phỏng HT ĐK với
Fuzzy........................................

39

41

42

43

43

44

45

49

50

50

52

52

53

54


xi
Hình 3.15. Đáp ứng chiều cao mức nước H với HTĐK
Fuzzy............................
Hình 3.16. Cửa sổ Rule
Viewer…………………………………………...........
Hình 3.17. Chương trình mơ phỏng HT ĐK với Fuzzy và PID đưa qua bộ
mux.

Hình 3.18. So sánh đáp ứng chiều cao mức nước H với khi dùng Fuzzy và
PID

55

55

56

57


1
MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Hiện nay, trong cơng nghiệp hóa lọc dầu, cơng nghiệp hóa chất, cơng
nghiệp xử lý nước, sản xuất giấy, sản xuất điện năng…Vấn đề điều khiển mức,
lưu lượng dịng chảy cần đáp ứng với độ chính xác cao để phục vụ quá trình
sản xuất đạt hiệu quả tốt hơn. Chính vì vậy, vấn đề đặt ra trong đề tài là điều
khiển lưu lượng dòng chảy để ổn định mức chất lỏng với độ chính xác cao. Với
yêu cầu ứng dụng thực tế như vậy, đề tài nghiên cứu đối tượng chính ở đây là
hệ bồn nước. Hệ bồn nước được hình thành với hệ thống bơm và xả chất lỏng
nhưng luôn giữ ổn định theo giá trị mức đặt trước, cột chất lỏng của bồn được
duy trì ổn định. Để làm được điều này thì địi hỏi phải điều khiển đóng mở các
van để điều tiết lưu lượng dòng chảy cũng như điều khiển lưu lượng chất lỏng
từ máy bơm bơm vào hệ thống bồn nước, làm mức nước trong bồn luôn luôn
giữ một giá trị đặt trước là không đổi [2,3,4].
Việc điều khiển hệ thống này để giữ được mức chất lỏng trong bồn ổn
định là tương đối khó, cần phải có sự điều khiển phối hợp giữa các van và máy
bơm. Với sự phát triển của kỹ thuật điều khiển tự động hiện nay [2] thì có nhiều

cách để điều khiển mức chất lỏng của hệ thống bồn nước như PID kinh điển,
logic mờ...Bộ điều khiển PID được sử dụng rộng rãi trước đây để điều khiển
giữ mức nước cố định khi các vấn đề về nhiễu chưa đủ mạnh. Khi chúng trở
nên có tác động đáng kể đến chất lượng điều khiển thì phải có phương pháp
điều khiển khác bổ sung cho bộ điều khiển PID để bù lại những khiếm khuyết
của bộ điều khiển này. Một trong những phương pháp điều khiển hiện đại được
áp dụng rộng rãi hiện nay là ứng dụng logic mờ vào điều khiển [1,7,8]. Bộ điều
khiển mờ vừa có thể tích hợp kiến thức của các chun gia trong thao tác vào
các bộ điều khiển, quan hệ giữa các đầu vào và đầu ra của hệ điều khiển logic
mờ được thiết lập thông qua việc lựa chọn các luật điều khiển mờ trên các biến


2
ngôn ngữ. Mặt khác khối lượng công việc thiết kế giảm đi nhiều nên chất lượng
điều khiển được nâng cao.
2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
2.1. Đối tượng:
- Hệ thống bồn nước
- Nghiên cứu thiết kế các bộ điều khiển dựa trên cơ sở PID, logic mờ áp
dụng cho bài toán điều khiển mức nước .
2.2. Phạm vi nghiên cứu:
- Nghiên cứu xây dựng khảo sát mơ hình tốn của hệ thống bồn nước bằng
các phương pháp điều khiển PID, bộ điều khiển dựa trên logic mờ.
- Mô phỏng hệ thống điều khiển trên matlab-Simulink
- Đánh giá kết quả nghiên cứu.
3. Hướng nghiên cứu của đề tài
- Nghiên cứu lý thuyết logic mờ, lý thuyết bộ điều khiển PID.
- Nghiên cứu khả năng ứng dụng bộ điều khiển PID và logic mờ trong
điều khiển nói chung.
- Nghiên cứu điều khiển hệ thống bồn nước.

4. Những nội dung nghiên cứu chính
Luận văn dự kiến được chia làm 03 chương: Đề tài tập trung nghiên
cứu một số nội dung chính sau:
Chương 1: Bài toán điều khiển ổn định mức nước
1.1. Tổng quan hệ thống ổn định mức nước .
1.2. Điều khiển ổn định mức nước và sự cần thiết phải ứng dụng tự động
hóa.
1.3.Các phương thức điều khiển
1.4. Đặt bài tốn điều khiển mức nước


3
1.5. Kết luận chương 1
Chương 2: Phương pháp điều khiển
2.1. Phương pháp điều khiển PID
2.2. Phương pháp điều khiển sử dụng logic mờ
2.3. Kết luận chương 2
Chương 3: Điều khiển ổn định mức nước ứng dụng bộ điều chỉnh PID
và logic mờ.
3.1. Mơ hình của bồn chứa
3.2. Khảo sát đối tượng bồn chứa
3.3. Phương án sử dụng bộ điều chỉnh PID
3.4. Phương án sử dụng bộ điều khiển mờ
3.5. Kết luận chương 3
5. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết liên quan đến luận văn: Lý thuyết về logic mờ và
bộ điều chỉnh PID
- Nghiên cứu giải pháp sử dụng bộ điều chỉnh PID và logic mờ
- Phân tích, tính tốn lý thuyết kết hợp với thực nghiệm mơ phỏng. Sử dụng
công cụ hiện đại như logic mờ và Matlab-Simulink [6].

6. Ý nghĩa khoa học của đề tài
Ứng dụng logic mờđể thiết kế, tính tốn bộ điều khiển áp dụng để điều
khiển ổn định mức nước nhằm nâng cao chất lượng của hệ thống như:điều
khiển đóng mở các van để điều tiết lưu lượng dòng chảy cũng như điều
khiển lưu lượng chất lỏng từ máy bơm bơm vào hệ thống bồn nước. Xây
dựng mơ hình tốn học, thiết kế và cài đặt thuật tốn điều khiển, mơ phỏng
hệ thống ổn định mức nước trên máy tính bằng phần mềm matlab-Simulink
[6].


4
Là kết quả đạt được trong lĩnh vực điều khiển sử dụng logic mờ. Việc sử
dụng logic mờ trong điều khiển có khả năng cài đặt các tri thức, kinh nghiệm
của chuyên gia. Hệ thống sử dụng nhiều trong công nghiệp hóa lọc dầu,
cơng nghiệp hóa chất, cơng nghiệp xử lý nước, sản xuất giấy,sản xuất xi
măng…cũng như trong các lĩnh vực khác của đời sống.


5
NỘI DUNG
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH MỨC NƯỚC
1.1. Tổng quan hệ thống ổn định mức nước
1.1.1. Sự cần thiết ổn định mức nước
Hiện nay, sự nghiệp cơng nghiệp hóa hiện đại hóa ngày càng phát triển
mạnh mẽ, sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, trong đó kỹ thuật điều khiển tự
động cũng góp phần rất lớn tạo điều kiện để nâng cao hiệu quả trong q trình
sản xuất.
Trong các ngành cơng nghiệp sản xuất chất lỏng như hóa chất, nước uống
đóng chai, sữa, nước mắm, dầu ăn…vấn đề cần điều khiển mức, lưu lượng dòng

chảy cần đáp ứng với độ chính xác cao để phục vụ quá trình sản xuất đạt hiệu
quả tốt hơn, đảm bảo q trình sản xuất các chất lỏng khơng bị gián đoạn, tăng
tuổi thọ thiết bị. Người vận hành không cần phải trực tiếp kiểm tra trong các
bồn chứa hoặc đóng mở bơm liên tục, vấn đề bị cạn hay tràn trong bồn chứa
chất lỏng hoàn toàn được khắc phục cho dù đầu ra thay đổi. Chính vì vậy chúng
ta cần thiết phải “ Ổn định mức nước ”.
1.1.2. Ứng dụng của hệ thống ổn định mức nước
Hệ thống ổn định mức nước được ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực Cơng
nghiệp, Nơng nghiệp, ở nhiều Cơng ty, Xí nghiệp và các nhà máy như: cơng
nghiệp hóa lọc dầu, cơng nghiệp hóa chất, cơng nghiệp xử lý nước, sản xuất
giấy, sản xuất điện năng, bể chứa nước thải... Ứng dụng kiểm soát mức nước
điều chỉnh mức nước trong bể để giảm lượng nước thừa trong bể. Ngoài ra hệ
thống này còn tăng khả năng điều chỉnh của bể, để đảm bảo đầu ra ổn định tới
hệ thống nước thải và xử lý nước thải.
Có nhiều phương pháp để giám sát và quản lý chất lỏng như: phương pháp
thủ công, phương pháp tự động hóa. Và ngày này phần lớn đều sử dụng phương


6
pháp tự động hóa nhằm giảm bớt sức lao động con người, tăng hiệu quả sản
xuất về kinh phí cũng như độ chính xác.
Hệ thống ổn định mức nước được ứng dụng trong một số lĩnh vực cụ thể
như sau:
1.1.2.1. Lĩnh vực sản xuất điện
+Nhiệt điện
Phần lớn việc giám sát và quản lý chất lỏng trong các nhà máy nhiệt điện
tập trung vào hệ thống làm mát cho các bình ngưng

Hình 1.1. Hệ thống làm mát bình ngưng trong một nhà máy nhiệt điện
Trong nhà máy nhiệt điện đốt than dùng Tuabin ngưng hơi, hệ thống tuần

hồn bình ngưng làm nhiệm vụ rất quan trọng trong chu trình nhiệt. Nó giúp
thải một lượng nhiệt khá lơn ra bên ngoài (40-45%) lượng nhiệt mà nước nhận
được từ lò hơi. Tuy lượng nhiệt phải thải đi là lớn nhưng lại phải diễn ra ở điều
kiện nhiệt độ thải nhiệt gần với nhiệt độ mơi trường. Chính vì thế mà hiệu quả


7
thải nhiệt phụ thuộc vào những yếu tố môi trường và điều kiện truyền nhiệt
trong bình ngưng.
Ngồi ra việc giám sát và quản lý ổn định mức nước cũng được ứng dụng
trong hệ thống làm mát của các nhà máy nhiệt điện.

Hình 1.2. Sơ đồ nguyên lý một nhà máy nhiệt điện than
+ Điện hạt nhân
Cũng giống như nhà máy nhiệt điện nhà máy điện hạt nhân việc giám sát
quản lý ổn định mức nước được ứng dụng trong các hệ thống làm mát.


8

Hình 1.3. Sơ đồ nguyên lý một nhà máy điện hạt nhân
+ Thủy điện
Thủy điện là năng lượng điện có được từ nguồn nước, đa số năng lượng
điện có được từ thế năng của nước tích tại các đập nước làm quay Tuabin nước
và máy phát điện.
Do việc lấy nước là năng lượng chính trong việc sản xuất điện nên việc
điều tiết nước sao cho hợp lý và hiệu quả tùy vào thời điểm, lượng tiêu thụ điện,
cũng như đảm bảo việc xả nước cần đến tự động hóa nhằm đảm bảo độ chính
xác, tính hiệu qủa và hợp lý.
Ở nhà máy thủy điện thường có hệ thống tự động đo và điều chỉnh lưu

lượng nước trong hồ, lưu lượng nước chảy vào hệ thống điều khiển Tuabin làm
quay máy phát điện.
1.1.2.2. Lĩnh vực xử lý nước thải


9
Nước thải có ở mọi nơi như khu dân cư, cơng ty bệnh viện xí nghiệp. Vấn
đề xử lý nước thải ln là vấn đề nóng được quan tâm giải quyết và xử lý sao
cho hiệu quả nhằm bảo vệ sức khỏe và mơi trường.

Hình 1.4. Sơ đồ xử lý nước thải
Từ sơ đồ trên ta thấy các bể chứa đều được liên kết với nhau và vận hành
theo chu trình khép kín. Chính vì vậy mà cần có sự tự động hóa để điều
chỉnh và ổn định mức nước đảm bảo cho hệ thống hoạt động đạt hiệu quả
tốt nhất. Từ đó giúp làm tăng hiệu suất của hệ thống và giảm chi phí vận
hành.
1.1.2.3. Nhà máy sản xuất nước
Với tình trạng cơng nghiệp hố như hiện nay, nguồn nước sạch đang bị
ơ nhiễm nặng nề. Chính vì vậy các nhà máy sản xuất nước sạch, nước tinh


10
khiết đóng chai... được xây dựng ở khắp nơi nhằm cung cấp đầy đủ nhu cầu
sử dụng của người dân. Do lượng nước sạch tiêu thu không cố định nên hệ
thống cấp nước phải được điều khiển sao cho áp suất bơm trong đường ống
ln ổn định.

Hình 1.5. Sơ đồ quy trình xử lý nước cấp
Hầu hết các nhà may sản xuất nước tinh khiết trên thị trường hiện nay
đều sử dụng công nghệ giám sát điều khiển tự động nhằm ổn định mức nước .

Nước được bơm từ nguồn đưa qua hệ thống lọc nước gồm các bể chứa, qua các
giai đoạn xử lý và cuối cùng đưa đến đầu ra.


11

Hình 1.6. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của một dây chuyền sản xuất
nước tinh khiết


12
1.1.2.4. Cơng nghệ lọc hóa dầu, tháp nước tự động, trạm bơm nước lớn
Lọc hóa dầu, tháp nước và các trạm bơm lớn việc ứng dụng tự động hóa
vào để ổn định mức nước bình chứa cũng được áp dụng. Nó đảm bảo độ chính
xác cao và nâng cao năng suất đồng thời giảm bớt chi phí sản xuất.

Hình 1.7. Hệ thống cơng trình máy bơm
1.2. Điều khiển ổn định mức nước và sự cần thiết phải ứng dụng tự động hóa
Với yêu cầu ứng dụng thực tế trên, đối tượng đề tài thực hiện chính ở đây
là hệ thống bồn nước. Hệ thống bồn nước được hình thành với hệ thống bơm
và xả chất lỏng nhưng luôn giữ ổn định theo giá trị mức đặt trước, mức chất
lỏng trong bồn được duy trì ổn định. Để làm được điều này, nó địi hỏi ta phải
điều khiển lưu lượng chất lỏng từ máy bơm vào hệ thống bồn nước, làm mức