›
›

Đồ án Lập trình điều khiển lôgic cho hệ thống xả tràn bể chứa nước thải tự động

pdf 65 trang huongle 2240
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Lập trình điều khiển lôgic cho hệ thống xả tràn bể chứa nước thải tự động", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfdo_an_lap_trinh_dieu_khien_logic_cho_he_thong_xa_tran_be_chu.pdf

Nội dung text: Đồ án Lập trình điều khiển lôgic cho hệ thống xả tràn bể chứa nước thải tự động

  1. MỤC LỤC Lời mở đầu 3 CHƢƠNG 1. 4 HỆ THỐNG CHỨA NƢỚC THẢI. 4 1.1. TÌNH HÌNH XỬ LÝ NƢỚC THẢI Ở VIỆT NAM. 4 1.2. MỘT SỐ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC THẢI ĐANG ĐƢỢC SỬ DỤNG 6 1.2.1 Xử lý nƣớc thải sinh hoạt 6 1.2.2 Xử lý nƣớc thải công nghiệp 7 1.3. CÁC CÔNG ĐOẠN XỬ LÝ NƢỚC THẢI GIA DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP 8 1.3.1. Điều lƣu và trung hòa. 9 1.3.3 Tuyến nổi 12 1.3.5. Xử lý cấp 3 14 1.4. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG SỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP SINH HỌC ( VI SINH BÙN HOẠT TÍNH) 16 1.4.1. Phƣơng án công nghệ 16 1.4.2. Trình tự tính toán 17 1.4.2.1 Tính bể aerotank 17 1.4.2.2 Tính toán nhu cầu cấp ôxy 18 1.4.2.3 Tính độ sinh trƣởng của bùn ( tuổi của bùn) 19 1.4.2.4 Tính thiết bị lắng. 19 1.4.2.5 Đặt vấn đề 21 CHƢƠNG 2. 22 LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN LÔGIC 22 2.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN 22 2.1.1 Khái niệm về logic trạng thái: 22 2.1.2 Các hàm cơ bản của đại số logic và các tính chất cơ bản của chúng: 23 2.1.2.1 Hàm logic một biến: 23 2.1.2.2 Hàm logic hai biến y = f(x1,x2) 23 2.1.2.3 Định lý -tính chất -hệ số cơ bản của đại số logic 25 2.1.2.4 Các phƣơng pháp biểu diễn hàm logic : 27 2.1.2.5 Phƣơng pháp biểu diễn bằng bảng Karnaugh: 29 2.1.2.6 Phƣơng pháp tối thiểu hoá hàm logic : 29 2.2 MẠCH TỔ HỢP VÀ MẠCH TRÌNH TỰ 33 2.2.1 Mô hình toán của mạch tổ hợp 33 1
  2. 2.2.2 Phân tích mạch tổ hợp 34 2.2.3. Tổng hợp mạch tổ hợp 35 2.2.4. Một số mạch tổ hợp thƣờng gặp trong hệ thống là : 36 2.2.5. Khái niệm về mạch trình tự (hay mạch dãy) _ sequential circuits 36 2.2.6 một số phần tử mạch trình tự 38 2.2.6.1 Rơle thời gian 38 2.2.6.2.Các mạch lật 39 2.2.7. Phƣơng pháp mô tả mạch trình tự 40 2.2.7.1 Phƣơng pháp bảng chuyển trạng thái : 40 2.2.7.2. Phƣơng pháp hình đồ trạng thái : 42 2.3 BÀI TOÁN LOGIC VÀ CÁC BƢỚC GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN LOGIC 44 2.3.1 Bài toán logic 44 2.3.2 Các bƣớc giải quyết bài toán logic 44 CHƢƠNG 3. 47 GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN LOGIC THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC 47 3.1 Giải quyết bài toán logic: 47 3.1.1 Sơ đồ dạng đồ họa và cây sơ đồ thuật toán của bài toán: 47 3.1.1.1 Sơ đồ dạng đồ họa: 47 3.1.1.2 Cây sơ đồ thuật toán: 47 3.1.2 Xác định ma trận MI 48 3.1.3 Rút gọn ma trận MI đƣợc ma trận MII 49 3.1.4 Xác định biến trung gian: 49 3.1.5 Xác định hàm điều khiển: 49 3.1.6 Mạch điều khiển: 51 3.2 Các phần tử của mạch động lực 52 3.2.1 Bơm 52 3.2.1.1 Khái niệm chung về bơm 52 3.2.1.2 Điều chỉnh năng suất của máy bơm 54 3.3 Mạch động lực: 62 2
  3. Lời mở đầu Trong công cuộc phát triển xây dựng đất nƣớc không thể thiếu đi sự đóng góp to lớn của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là ngành công nghiệp với mọi dây truyền sản xuất đều sử dụng sự đa dạnh của linh kiện điện tử số, các thiết bị điều khiển tự động và bán tự động. Các công nghệ cũ dần đƣợc thay thế bằng các thiết bị hiện đại đi kèm các công nghệ hiện đại. Thiết bị tiên tiến với hệ thông điều khiển lập trình điều khiển, hệ thống lập trình điều khiển, vi xử lý, PLC, điều khiển lôgic Đƣợc ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp đang phát triển và hiện đại. Các nghành kĩ thuật trong các trƣờng Đại học, Cao đẳng, trung cấp đã sơm đƣa các kiến thức khoa học và các thiêt bị hiện đại vào giảng dạy. Để giúp cho sinh viên có cách nhìn cụ thể về các hệ thống, dây truyền tự động đƣợc lập trình điều khiển tự động. Em đã thực hiện đề tài : “ Lập trình điều khiển lôgic cho hệ thống xả tràn bể chứa nước thải tự động”. Dƣới sự chỉ bảo của thầy giáo, thạc sĩ Nguyễn Đức Minh đến nay đồ án của em đã hoàn thành, em xin chân thành cảm ơn thầy đã tận tâm chỉ bảo. Em xin chân thành cảm ơn ! 3
  4. CHƢƠNG 1. HỆ THỐNG CHỨA NƢỚC THẢI. 1.1. TÌNH HÌNH XỬ LÝ NƢỚC THẢI Ở VIỆT NAM. Ô nhiễm môi do nƣớc thải gây ra đƣợc các chuyên gia môi trƣờng đánh giá đang ở mức quá nghiêm trọng, thực trạng này đã đƣợc thể hiện trong các báo cáo của Bộ tài nguyên và Môi trƣờng, của Ủy ban bảo vệ môi trƣờng lƣu vực: sông Cầu, sông Đáy, sông Nhuệ và sông Đồng Nai, báo cáo của các sở tài nguyên môi trƣờng của các tỉnh, thành phố trong cả nƣớc và từ thực tế quan sát đƣợc ở các sông hồ nội thành của các thành phố Hà Nội, Đà Nẵng, Hồ Chí Minh Tại một số thành phố lớn, thị trấn và thị xã chỉ một số khu vực dân cƣ có hệ thống cống rãnh thải nƣớc thải sinh hoạt hàng ngày song hệ thống này thƣờng đƣợc dùng chung với hệ thống thoát nƣớc mƣa thải trực tiếp ra môi trƣờng tự nhiên hoặc ao hồ hoặc sông suối hoặc thải ra biển. Hầu nhƣ không có hệ thống thu gom và trạm xử lý nƣớc thải riêng biệt. Số liệu thống kê mới đây cho thấy, trung bình một ngày có 41% là nƣớc thải sinh hoạt, 57% là nƣớc thải công nghiệp, 2% là nƣớc thải bệnh viện. Chỉ có 4% nƣớc thải đƣợc xử lý. Phần lớn nƣớc thải không đƣợc xử lý đổ vào các sông hồ gây ô nhiễm các sông và các khu vực dân cƣ dọc theo sông. Hầu nhƣ các thành phố lớn nhƣ Hà Nội, Hồ Chí Minh, Hải phòng, Huế, Đà Nẵng, Hải Dƣơng nƣớc thải sinh hoạt không đƣợc xử lý độ ô nhiễm nguồn nƣớc nơi tiếp nhận nƣớc thải đều ô nhiễm quá mức cho phép, các thông số chất lơ lửng (SS), BOD; Nhu cầu oxy hóa học (COD); oxy hòa tan (DO) đều vƣợt từ 5–10 lần, thậm chi là 20 lần tiêu chuẩn cho phép. Tại các vùng nông thôn, các cụm dân cƣ tình hình vế sinh môi trƣờng còn đáng lo ngại hơn. Phần lớn các gia đình đều thải nƣớc thải sinh hoạt trực tiếp ra môi trƣờng tự nhiên. 4
  5. Về tình trạng ô nhiễm nƣớc ở nông thôn và khu vực sản xuất nông nghiệp, hiện nay Việt Nam co gần 75% dân số đang sinh sống ở nông thôn là nơi cơ sở hạ tầng còn lạc hậu, phần lớn các chất thải của cảu con ngƣời và gia súc không đƣợc xử lý hoặc thấm xuống đất hoặc bị rửa trôi, làm cho tình trạng ô nhiễm nguồn nƣớc về mặt hữu cơ và vi sinh vật ngày càng cao. Theo báo cáo của Bộ nông nghiệp và Phát triển nông thôn, số vi khuẩn E.coliform trung bình biến đổi từ 1500-3500MNP/100ml ở các vùng ven sông, tăng tới 3800-12500MNP/100ml ở các kênh tƣới tiêu. Việc thu gom và xử lý nƣớc thải tập trung còn bất cập và hạn chế. Công tác xử lý nƣớc thải chƣa đƣợc đẩy mạnh, tại một số đô thị cũng có xây dựng một số trạm xử lý nƣớc thải cục bộ cho các bệnh viện nhƣ ( Hà Nội, Hải Phòng, Quảng Ninh ) nhƣng do nhiều nguyên nhân nhƣ thiết kế, vận hành, bảo dƣỡng, không có kinh phí mà nhiều trạm xử lý sau một thời gian ngắn hoạt động đã xuonngs cấp và ngừng hoạt động. Do đó, các kế hoạch đầu tƣ cho các dự án xây dựng các trung tâm xử lý nƣớc thải sinh hoạt ở cuối nguồn phải đi đôi với việc hoàn chỉnh việc xây dựng lại hệ thống thoát nƣớc thải để thu gom và dẫn chúng đến các trung tâm xử lý. . Các giải pháp công nghệ xử lý nƣớc thải sinh hoạt ở Việt Nam đã đƣợc nhiều tổ chức khoa học và doanh nghiệp trong cả nƣớc đề xuất thử nghiệm trong nhiều năm qua, hầu hết các giải pháp này đƣợc thiết kế và chế tạo trong nƣớc, chất lƣợng thiết kế chƣa hoàn chỉnh, công nghệ chế tạo chƣa đạt hiệu quả cao Vì vậy, không đƣa ra đƣợc kết quả xử lý nhƣ mong muốn, hoặc chỉ sau một thời gian hoạt động ngắn các hệ thống xử lý này đã bị trục trặc. 5
  6. 1.2. MỘT SỐ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC THẢI ĐANG ĐƢỢC SỬ DỤNG 1.2.1 Xử lý nƣớc thải sinh hoạt Đề cập tới giải pháp để cải thiện môi trƣờng hiệu quả Việt Nam nên quan tâm đến hệ thống xử lý nƣớc thải sinh hoạt tại nguồn (Johkasou) đã đƣợc Nhật Bản ứng dụng rộng rãi trong toàn xã hội từ hơn 60 năm qua. Bởi theo một số chuyên gia thì thực trạng của Việt Nam tƣơng đối giống với Nhật Bản những năm đó nên việc áp dụng hệ thống Johkasou ở Việt Nam lúc này là rất phù hợp và thuận lợi. Đƣợc biết, thiết bị Johkasou gồm phần vỏ đƣợc chế tạo bằng vật liệu Dicyclopentadiene – Polymer hoặc nhựa Coposite kết hợp sợi hóa học, một máy bơm và 5 bể lọc khí, 2 bể lọc màng sinh học – vi sinh hiếm khí và một bể trữ nƣớc đã qua xử lý, có khoang khử trùng bằng clo Hệ thống thiết bị này đƣợc thiết kế gọn nhẹ, tối ƣu nhằm đem lại cho chúng ta sự đơn giản trong lắp đặt và sử dụng. Bên cạnh đó còn có hãng MCTECH cung cấp các giải pháp xử lý nƣớc thải tiên tiến cho các khu đô thị, nƣớc thải sản xuất, các trung tâm thƣơng mại. Nƣớc sau xử lý có thể sử dụng để cung cấp làm nƣớc tƣới cây cho các công viên, khu vực công cộng, sân golf và trồng rau. Thực hiện các dự án theo hình thức chìa khóa trao tay BOT cho các thành phố với kích thƣớc phù hợp và thiết kế nhỏ gọn. MCTECH cung cấp các hệ thống xử lý, lọc sáng tạo để đáp ứng các tiêu môi trƣờng. Hệ thống tái chế nƣớc thải nhỏ gọn đƣợc lắp đặt trong các khách sạn, cung cấp xử lý nƣớc thải hoàn chỉnh cho tất cả - nhà bếp, toilet, phòng tắm và giặt là. Xử lý nƣớc thải tái sử dụng để tƣới tiêu cho các vƣờn hoa, khuôn viên. Dành cho các đối tƣợng : - Khu chung cƣ trung bình và nhỏ - Khách sạn, khu resort, - Bệnh viện - Trung tâm thƣơng mại 6
  7. Hình 1.1 Nhà máy xử lý nƣớc thải thành phố 1.2.2 Xử lý nƣớc thải công nghiệp Trong các nghành công nghiệp nhƣ : - Vi điện tử và ngành công nghiệp bán dẫn - Công nghệ sinh học - Dƣợc phẩm Công nghiệp - Nhà máy bia và nhà máy nƣớc uống có ga - Các ngành công nghiệp chăn nuôi - Các nhà máy đƣờng và nhà máy dầu - Rau và nhà máy đóng hộp trái cây - Nhà máy lọc dầu - Hóa chất công nghiệp - Các ngành công nghiệp thép. MCTECH thiết kế và sản xuất các hệ thống lọc cho công nghiệp ứng dụng đặc biệt nhƣ: lọc các chất lỏng có độ pH thấp và cao, tùy theo tải trọng của chất rắn lơ lửng. Các giải pháp cung cấp bởi MCTECH là duy nhất và 7
  8. thích hợp nhất, sử dụng vật liệu xây dựng đặc biệt có khả năng kháng các chất lỏng. Gồm có các công nghệ xử lý: Sàng lọc cơ học Xử lý sinh học Phản ứng màng sinh học Xử lý bằng hóa chất Trao đổi ion Lọc Xử lý bùn. Đối với một số quy trình công nghiệp, nơi nƣớc thải có thể tái chế, cung cấp hệ thống xử lý nƣớc thải tái sử dụng theo một chu trình khép kín, hệ thống đƣợc thiết kế để tái chế nƣớc thải và liên tục tái sử dụng lại đảm bảo nƣớc có chất lƣợng nhƣ nguồn nƣớc cấp ban đầu, do đó giải quyết đƣợc bài toán cả về kinh tế và vấn đề môi trƣờng. 1.3. CÁC CÔNG ĐOẠN XỬ LÝ NƢỚC THẢI GIA DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP Nƣớc thải từ các hoạt động khác nhau của con ngƣời (sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp) không còn đƣợc thải thẳng ra môi trƣờng mà phải qua xử lý. Việc xử lý bao gồm một chuỗi các quá trình lý học, hóa học và sinh học. Các quá trình này nhằm thúc đẩy việc xử lý, cải thiện chất lƣợng nƣớc thải sau xử lý để có thể sử dụng lại chúng hoặc thải ra môi trƣờng với các ảnh hƣởng nhỏ nhất. Việc xử lý đƣợc tiến hành qua các công đoạn sau: Điều lƣu và trung hòa Keo tụ, tạo bông cặn và kết tủa Tuyển nổi Xử lý sinh học hiếu khí Lắng 8
  9. Xử lý cấp 3 (Lọc, hấp phụ, trao đổi ion) 1.3.1. Điều lƣu và trung hòa. Hình 1.2: Bể điều lƣu Điều lƣu là quá trình giảm thiểu hoặc kiểm soát các biến động về đặc tính của nƣớc thải nhằm tạo điều kiện tối ƣu cho các quá trình xử lý kế tiếp. Quá trình điều lƣu đƣợc tiến hành bằng cách trữ nƣớc thải lại trong một bể lớn, sau đó bơm định lƣợng chúng vào các bể xử lý kế tiếp. Quá trình điều lƣu đƣợc sử dụng để: Điều chỉnh sự biến thiên về lƣu lƣợng của nƣớc thải theo từng giờ trong ngày. Tránh sự biến động về hàm lƣợng chất hữu cơ làm ảnh hƣởng đến hoạt động của vi khuẩn trong các bể xử lý sinh học. Kiểm soát pH của nƣớc thải để tạo điều kiện tối ƣu cho các quá trình sinh học, hóa học sau đó. Khả năng chứa của bể điều lƣu cũng góp phần giảm thiểu các tác động đến môi trƣờng do lƣu lƣợng thải đƣợc duy trì ở một mức độ ổn định. Bể điều lƣu còn là nơi cố định các độc chất đối với quá trình xử lý sinh học làm cho hiệu suất của quá trình này tốt hơn. 9
  10. Hình 1.3: Bể trung hòa Nƣớc thải thƣờng có pH không thích hợp cho các quá trình xử lý sinh học hoặc thải ra môi trƣờng, do đó nó cần phải đƣợc trung hòa. Có nhiều cách để tiến hành quá trình trung hòa: Trộn lẫn nƣớc thải có pH acid và nƣớc thải có pH bazơ. Bằng cách trộn lẫn hai loại nƣớc thải có pH khác nhau, chúng ta có thể đạt đƣợc mục đích trung hòa. Quá trình này đòi hỏi bể điều lƣu đủ lớn để chứa nƣớc thải. Trung hòa nƣớc thải acid: ngƣời ta thƣờng cho nƣớc thải có pH acid chảy qua một lớp đá vôi để trung hoà; hoặc cho dung dịch vôi vào nƣớc thải, sau đó vôi đƣợc tách ra bằng quá trình lắng. Trung hòa nƣớc thải kiềm: bằng các acid mạnh (lƣu ý đến tính kinh tế). CO2 cũng có thể dùng để trung hòa nƣớc thải kiềm, khi sục CO2 vào nƣớc thải, nó tạo thành acid carbonic và trung hòa với nƣớc thải. 10
  11. 1.3.2. Keo tụ tạo băng cạn và kết tủa Hình 1.4: Hình miêu tả quá trình keo tụ và tạo bông cặn Hai quá trình hóa học này kết tụ các chất rắn lơ lửng và các hạt keo để tạo nên những hạt có kích thƣớc lớn hơn. Nƣớc thải có chứa các hạt keo có mang điện tích (thƣờng là điện tích âm). Chính điện tích của nó ngăn cản không cho nó va chạm và kết hợp lại với nhau làm cho dung dịch đƣợc giữ ở trạng thái ổn định. Việc cho thêm vào nƣớc thải một số hóa chất (phèn, ferrous chloride ) làm cho dung dịch mất tính ổn định và gia tăng sự kết hợp giữa các hạt để tạo thành những bông cặn đủ lớn để có thể loại bỏ bằng quá trình lọc hay lắng cặn. Các chất keo tụ thƣờng đƣợc sử dụng là muối sắt hay nhôm có hóa trị 3. Các chất tạo bông cặn thƣờng đƣợc sử dụng là các chất hữu cơ cao phân tử nhƣ polyacrilamid. Việc kết hợp sử dụng các chất hữu cơ cao phân tử với các muối vô cơ cải thiện đáng kể khả năng tạo bông cặn. 11
  12. Kết tủa là phƣơng pháp thông dụng nhất để loại bỏ các kim loại nặng ra khỏi nƣớc thải. Thƣờng các kim loại nặng đƣợc kết tủa dƣới dạng hydroxide. Do đó, để hoàn thành quá trình này ngƣời ta thƣờng cho thêm các base vào nƣớc thải để cho nƣớc thải đạt đến pH mà các kim loại nặng cần phải loại bỏ có khả năng hòa tan thấp nhất. Thƣờng trƣớc quá trình kết tủa, ngƣời ta cần loại bỏ các chất ô nhiễm khác có khả năng làm cản trở quá trình kết tủa. Quá trình kết tủa cũng đƣợc dùng để khử phosphate trong nƣớc thải. 1.3.3 Tuyến nổi Hình 1.5: Bể tuyến nổi Quá trình này dùng để loại bỏ các chất có khả năng nổi trên mặt nƣớc thải nhƣ dầu, mỡ, chất rắn lơ lửng. Trong bể tuyển nổi ngƣời ta còn kết hợp để cô đặc và loại bỏ bùn. Đầu tiên nƣớc thải, hay một phần của nƣớc thải đƣợc tạo áp suất với sự hiện diện của một lƣợng không khí đủ lớn. Khi nƣớc thải này đƣợc trả về áp suất tự nhiên của khí quyển, nó sẽ tạo nên những bọt khí. Các hạt dầu, mỡ và các chất rắn lơ lửng sẽ kết dính với các bọt khí và với nhau để nổi lên trên và bị một thanh gạt tách chúng ra khỏi nƣớc thải. 12
  13. 1.3.4. Lắng Quá trình lắng áp dụng sự khác nhau về tỉ trọng của nƣớc, chất rắn lơ lửng và các chất ô nhiễm khác trong nƣớc thải để loại chúng ra khỏi nƣớc thải. Đây là một phƣơng pháp quan trọng để loại bỏ các chất rắn lơ lửng. Bể lắng thƣờng có dạng chữ nhật hoặc hình tròn. Đối với dạng bể lắng hình chữ nhật ở đáy bể có thiết kế thanh gạt bùn theo chiều ngang của bể, thanh gạt này chuyển động về phía đầu vào của nƣớc thải và gom bùn về một hố nhỏ ở đây, sau đó bùn đƣợc thải ra ngoài. Có hai loại bể lắng hình tròn: Loại 1 nƣớc thải đƣợc đƣa vào bể ở tâm của bể và lấy ra ở thành bể Loại 2 nƣớc thải đƣợc đƣa vào ở thành bể và lấy ra ở tâm bể. Loại bể lắng hình tròn có hiệu suất cao hơn loại bể lắng hình chử nhật. Quá trình lắng còn có thể kết hợp với quá trình tạo bông cặn hay đƣa thêm vào một số hóa chất để cải thiện rõ nét hiệu suất lắng Phần lớn các chất hữu cơ trong nƣớc thải bị phân hủy bởi quá trình sinh học. Trong quá trình xử lý sinh học các vi sinh vật sẽ sử dụng oxy để phân hủy chất hữu cơ và quá trình sinh trƣởng của chúng tăng nhanh. Ngoài chất hữu cơ (hiện diện trong nƣớc thải), oxygen (do ta cung cấp) quá trình sinh học còn bị hạn chế bởi một số chất dinh dƣỡng khác. Ngoại trừ nitơ và phospho, các chất khác hiện diện trong chất thải với hàm lƣợng đủ cho quá trình xử lý sinh học. Nƣớc thải sinh hoạt chứa các chất này với một tỉ lệ thích hợp cho quá trình xử lý sinh học. Một số loại nƣớc thải công nghiệp nhƣ nƣớc thải nhà máy giấy có hàm lƣợng carbon cao nhƣng lại thiếu phospho và nitơ, do đó cần bổ sung hai nguồn này để vi khuẩn hoạt động có hiệu quả. Những yếu tố khác ảnh hƣởng đến quá trình xử lý sinh học là nhiệt độ, pH và các độc tố. Có nhiều thiết kế khác nhau cho bể xử lý sinh học hiếu khí, nhƣng loại thƣờng dùng nhất là bể bùn hoạt tính, nguyên tắc của bể này là vi khuẩn phân 13
  14. hủy các chất hữu cơ trong nƣớc thải và sau đó tạo thành các bông cặn đủ lớn để tiến hành quá trình lắng dễ dàng. Sau đó các bông cặn đƣợc tách ra khỏi nƣớc thải bằng quá trình lắng cơ học. Nhƣ vậy một hệ thống xử lý bùn hoạt tính bao gồm: một bể bùn hoạt tính và một bể lắng. Hình 1.6: Miêu tả quá trình sục khí Quá trình sục khí không những cung cấp oxy cho vi khuẩn hoạt động để phân hủy chất hữu cơ, nó còn giúp cho việc việc khử sắt, magnesium, kích thích quá trình oxy hóa hóa học các chất hữu cơ khó phân hủy bằng con đƣờng sinh học và tạo lƣợng DO đạt yêu cầu để thải ra môi trƣờng. Có nhiều cách để hoàn thành quá trình sục khí: bằng con đƣờng khuếch tán khí hoặc khuấy đảo. 1.3.5. Xử lý cấp 3 + Lọc: quá trình lọc nhằm loại bỏ các chất rắn lơ lửng hoặc các bông cặn (từ quá trình keo tụ hoặc tạo bông cặn), bể lọc còn nhằm mục đích khử bớt nƣớc của bùn lấy ra từ các bể lắng. Quá trình lọc dựa trên nguyên tắc chủ yếu là khi nƣớc thải đi qua một lớp vật liệu có lổ rỗng, các chất rắn có kích thƣớc lớn hơn các lổ rỗng sẽ bị giữ lại. Có nhiều loại bể lọc khác nhau nhƣng ít có loại nào sử dụng tốt cho quá trình xử lý nƣớc thải. Hai loại thƣờng sử dụng trong quá trình xử lý nƣớc thải là bề lọc cát và trống quay. 14
  15. + Hấp phụ: quá trình hấp phụ thƣờng đƣợc dùng để loại bỏ các mảnh hữu cơ nhỏ trong nƣớc thải công nghiệp (loại này rất khó loại bỏ bằng quá trình xử lý sinh học). Nguyên tắc chủ yếu của quá trình là bề mặt của các chất rắn (sử dụng làm chất hấp phụ) khi tiếp xúc với nƣớc thải có khả năng giữ lại các chất hòa tan trong nƣớc thải trên bề mặt của nó do sự khác nhau của sức căng bề mặt. Chất hấp phụ thƣờng đƣợc sử dụng là than hoạt tính (dạng hạt). Tùy theo đặc tính của nƣớc thải mà chúng ta chọn loại than hoạt tính tƣơng ứng. Quá trình hấp phụ có hiệu quả trong việc khử COD, màu phenol Than hoạt tính sau một thời gian sử dụng sẽ bảo hòa và mất khả năng hấp phụ, chúng ta có thể tái sinh chúng lại bằng các biện pháp tách các chất bị hấp phụ ra khỏi than hoạt tính thông qua: nhiệt, hơi nƣớc, acid, base, ly trích bằng dung môi hoặc oxy hóa hóa học. + Trao đổi ion: trao đổi ion là quá trình ứng dụng nguyên tắc trao đổi ion thuận nghịch của chất rắn và chất lỏng mà không làm thay đổi cấu trúc của chất rắn. Quá trình này ứng dụng để loại bỏ các cation và anion trong nƣớc thải. Các cation sẽ trao đổi với ion hydrogen hay sodium, các anion sẽ trao đổi với ion hydroxyl của nhựa trao đổi ion. Hầu hết các loại nhựa trao đổi ion là các hợp chất tổng hợp. Nó là các chất hữu cơ hoặc vô cơ cao phân tử đính kết với các nhóm chức. Các nhựa trao đổi ion dùng trong xử lý nƣớc thải là các hợp chất hữu cơ cao phân tử có cấu trúc không gian 3 chiều và có lổ rỗng. Các nhóm chức đƣợc đính vào cấu trúc cao phân tử bằng cách cho hợp chất này phản ứng với các hóa chất chứa nhóm chức thích hợp. Khả năng trao đổi ion đƣợc tính bằng số nhóm chức trên một đơn vị trọng lƣợng nhựa trao đổi ion. Hoạt động và hiệu quả kinh tế của phƣơng pháp này phụ thuộc vào khả năng trao đổi ion và lƣợng chất tái sinh cần sử dụng. Nƣớc thải đƣợc cho chảy qua nhựa trao đổi ion cho tới khi các chất ion cần loại bỏ biến mất. Khi nhựa trao đổi ion đã hết khả năng trao đổi ion, nó sẽ đƣợc tái sinh lại bằng các chất tái sinh thích hợp. Sau quá trình 15
  16. tái sinh các chất tái sinh sẽ đƣợc rửa đi bằng nƣớc và bây giờ nhựa trao đổi ion đã sẳn sàng để sử dụng cho chu trình kế. 1.4. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG SỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP SINH HỌC ( VI SINH BÙN HOẠT TÍNH) 1.4.1. Phƣơng án công nghệ Ta đặt giả thiết sơ đồ hệ thống xử lý nƣớc thải của nhà máy đƣợc biểu diễn qua hình 1.7 . 1 - Sàng chắn rác 2 - Bể điều hòa 3- Bơm 4 - Bể Aerotank 5 - Thiết bị lắng 6- Thiết bị tiếp xúc 7 - Bể xử lý bùn. I - Nƣớc thải II - Không khí III - Hóa chất IV - Bùn hoạt tính tuần hoàn V - Bùn dƣ VI - Nƣớc đã xử lý 16
  17. Hinh 1.7: Sơ đồ công nghệ xử lý nƣớc thải nhà máy bằng phƣơng pháp sinh học (vi sinh bùn hoạt tính). 1.4.2. Trình tự tính toán Phƣơng pháp tính toán các thông số thiết kế hệ thống xử lý bằng phƣơng pháp vi sinh bùn hoạt tính, sử dụng các thông số thực nghiệm. Các thông số thiết kế cơ bản của hệ thống xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp vi sinh cần đƣợc xác định là: thể tích bể Aerotank, nhu cầu cấp ôxy cho quá trình xử lý, tuổi của bùn, diện tích bề mặt thiết bị lắng, v.v 1.4.2.1 Tính bể aerotank Thể tích của bể đƣợc xác định nhƣ sau: Q.S V 0 S (1.1) b.F m Trong đó : V- thể tích bể aerotank, m3; Q- lƣu lƣợng nƣớc thải, m3/ ngày đêm; S0 – hàm lƣợng BOD5 trong nƣớc thải đầu vào, mg/l 3 Sb- hàm lƣợng bùn hoạt tính trong bể aerotank, mg/l (kg/m ), trong quá trình hoạt động của bể, chỉ số này cần duy trì ở mức 3-6 kg/m3; 17
  18. F/m – tỉ lệ giữa khối lƣợng vi sinh và tải lƣợng bùn trong bể aerotank, kg BOD5/kg MLSS/ ngày đêm. Tùy theo yêu cầu của nƣớc thải đầu ra mà chọn tỉ lệ F/m Bảng 1.1: Trình bày mối liên hệ giữa tỉ lệ F/m vào cấp độ yêu cầu của nƣớc thải đầu ra Tỉ lệ F/m Hiệu suất xử lý BOD5 (Kg BOD5/kg MLSS/ ngày đêm) (%) 0,0 - 0,2 95 - 90 0,2 – 0,4 90 - 85 0,4 – 0,5 85 - 50 1.4.2.2 Tính toán nhu cầu cấp ôxy Nhu cầu cấp ôxy trong 1 ngày đêm cho qui trình xử lý vi sinh và khử nitơ nhƣ sau: Qo = 1,2*BOD5 + DO*Q + NOD* Σ N (1.2) Trong đó : Q0 – nhu cầu oxy cho toàn bộ quá trình xử lý, kg/ ngày đêm; BOD5 – nhu cầu oxy hóa, kg BOD5/ ngày đêm, + Xác định theo cách sau: BOD5 = Q*(S0 - S1) (1.3) Trong đó : 3 S1 – Lƣợng BOD5 trong nƣớc thải đã xử lý, mg/l hoặc kg/m DO - Hàm lƣợng ôxy hòa tan trong bể aerotank, mg/l. (Trong điều kiện khí hậu Việt Nam, chỉ số này là 2-4 mg/l) NOD - nhu cầu ôxy cho quá trình nitrat hóa và khử nitơ của 1 kg nitơ, kgO2/kgN. Trong tính toán, sử dụng giá trị NOD = 4,3 - 4,7 kgO2/kgN. Σ N - khối lƣợng nitơ cần xử lý trong 1 ngàyđêm, kgN/ngày. Giá trị nhu cầu ôxy thực tế xác định theo công thức sau: 18
  19. Qoth=k* (1.4) Trong đó: k - hệ số hiệu chỉnh, k = 1,1 ÷ 1,3 1.4.2.3 Tính độ sinh trƣởng của bùn ( tuổi của bùn) Độ sinh trƣởng của bùn là một thông số rất quan trọng trong bài toán thiết kế, đƣợc xác định theo công thức sau: MLSS (SA) (1.5) BOD5 .y Trong đó: (SA) - độ sinh trƣởng của bùn, ngàyđêm; MLSS - tải lƣợng bùn hoạt tính, kg/ngàyđêm y - hằng số định mức, phụ thuộc vào tỉ lệ F/m. Giá trị hằng số này chọn theo bảng 2. Trong điều kiện khí hậu Việt Nam thì có thể nhận giá trị (SA)>10 ngày . Bảng 1.2: Tỷ lệ SA Tỉ lệ F/m y (Kg BOD5/kg MLSS/ ngày đêm) (kgMLSS/kg BOD5ngày) 0,0 - 0,2 0,5 – 0,8 0,2 – 0,4 0,8 – 1,0 0,4 – 0,5 1,0 – 1,3 1.4.2.4 Tính thiết bị lắng. Thông số cơ bản của thiết bị lắng là diện tích lắng của bể. Diện tích lắng đƣợc xác định theo công thức sau: Q S max .b.h lang v (1.6) Trong đó : Slang- diện tích lắng, m2; 19
  20. Qmax.b.h- lƣu lƣợng bùn cực đại trong thiết bị lắng, kg/h, tính theo công thức sau: Qmax. b. h = Qmax.Sb.SVI (1.7) v- vận tốc lắng của bùn hay tải lƣợng lắng bề mặt, m3/m2/giờ 3 Qmax.- lƣu lƣợng nƣớc thải cực đại, m /h; 3 Sb- nồng độ bùn hoạt tính trong bể aerotank, kg/m ; SVI - chỉ số thể tích của bùn hoạt tính, ml/g hoặc m3/kg. Trong khi tính toán hệ thống xử lý thƣờng nhận giá trị SVI=80- 100ml/g, với giá trị lớn hơn (SVI >150 ml/g), bùn rất khó lắng. 20
  21. 1.4.2.5 Đặt vấn đề Hệ thống xả tràn bể chứa đang đƣợc sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, thủy điện cũng nhƣ có thể áp dụng vào hệ thống thoát nƣớc trong hồ chứa hoặc trong các hệ thống thoát nƣớc ở mùa lũ. Dựa vào sơ đồ công nghệ (hình 1.7) ta có thể thấy hệ thống bơm xả tràn đặt nối tiếp với bể điều hòa đồng thời nối tiếp với bể aerotank. Trong đồ án, em lập trình điều khiển logic cho hệ thống xả tràn bể chứa nƣớc thải. Để bể điều hòa chứa nƣơc thải không bị vƣợt mức cho phép. 21
  22. CHƢƠNG 2. LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN LÔGIC 2.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN Ngƣời đặt nền móng cho nghành toán học này là D.Boole (1815 – 1864). Do vậy đại số logic còn có tên gọi là đại số boole. Đại số logic có nhiều ứng dụng. Ở đây chúng ta chỉ quan tâm đến các khía cạnh liên quan đến thiết kế các mạch logic, lập trình điều khiển logic. 2.1.1 Khái niệm về logic trạng thái: + Trong cuộc sống hàng ngày những sự vật hiện tƣợng đập vào mắt chúng ta nhƣ : có/không; thiếu/đủ; trong/đục; nhanh/chậm hai trạng thái đối lập nhau hoàn toàn. + Trong kĩ thuật ( đặc biệt kĩ thuật điện – điêu khiển) → khái niệm về logic hai trạng thái: đóng/tắt; bặt/tắt; start /stop ; + Trong toán học để lƣợng hoá hai trạng thái đối lạp của sự vật hay hiện tƣợng ngƣời ta dùng hai gía trị 0 &1 gọi là hai giá trị logic. Các nhà khoa học xây dựng các “ hàm“ & “ biến“ trên hai giá trị 0 &1 này . Hàm và biến đó đƣợc gọi là hàm & biến logic . Cơ sở để tính toán các hàm & số đó gọi là đại số logic. Đại số này có tên là boole (theo tên nhà bác học boole). 22
  23. 2.1.2 Các hàm cơ bản của đại số logic và các tính chất cơ bản của chúng: 2.1.2.1 Hàm logic một biến: Bảng 2.3: Sơ đồ biểu diễn các hàm bằng kí hiệu 2.1.2.2 Hàm logic hai biến y = f(x1,x2) Hàm hai biến, mỗi biến nhận hai giá trị 0 & 1, nên có 16 giá trị của hàm từ y0 → y15. Bảng 2.4: Biểu diễn các hàm 2 biến bằng kí hiệu Tên Bảng chân lý Thuậ Kiểu sơ đồ G hàm X1 0 0 1 1 t Kiểu rơle Kiểu khối hi toán ĐT ch X2 0 1 0 1 logic ú Hàm Y0 0 0 0 0 Y0= không x1.x2 +x2x1 23
  24. Hàm và Y1 0 0 0 1 Y1 = x1.x2 Hàm Y2 0 0 1 0 Y2 = x1 . cấm x1 x2 Hàm lặp Y3 0 0 1 1 Y3 = x1 x1 Hàm Y4 0 1 0 0 Y4= cấm x2 x 1.x2 Hàm lặp Y5 0 0 1 1 Y5 = x2 x2 Hàm Y6 0 1 1 0 Y6 = hoặc x 1.x2 loại trừ +x1. x2 Hàm Y7 0 1 1 1 Y7 = hoặc x1 + x2 Hàm Y8 1 0 0 0 Y8 = piec x . x 1 2 Hàm Y9 0 1 1 1 Y9= cùng x1⊕ x2 dấu Hàm Y10 1 1 0 0 Y10 = đảo x1 x1 Hàm Y11 1 0 1 1 Y11 24
  25. = kéo theo x2 + x1 x1 Hàm Y12 1 0 1 0 Y12 = đảo x2 x 2 Hàm Y13 1 1 0 1 Y13 kéo theo = x 1 x2 + x2 Hàm Y14 1 1 1 0 Y14 = chefer x1 + x2 Hàm Y15 1 1 1 1 Y15 = đơn vị x1 +x1 Ta thấy rằng : các hàm đối xứng nhau qua trục (y7 và y8 ) nghĩa là : y0 = y 15, y1 = y 14, y2=y13, Hàm logic n biến : y = f(x1,x2,x3, ,xn). 1 n 1 biến nhận 2 giá trị vậy n biến nhận 2 giá trị ;mà một tổ hợp nhận 2 giá trị do vậy hàm có tất cả là 2n 2.1.2.3 Định lý -tính chất -hệ số cơ bản của đại số logic a.Quan hệ gữa các hàm số. 0 .0 =0 0 .1 =0 1 .0 =0 0 +0 =0 (2.8) 0 +1 =1 1 +0 =1 25
  26. 1 +1 =1 0 =1 đây là quan hệ giữa hai hằng số (0,1) → hàm tiên đề của đại số logic → chúng là quy tắc phép toán cơ bản của tƣ duy logic b. Quan hệ giữa các biến và hằng số A.0 =0 A .1 =A A+1 =1 (2.9) A +0 =A A . A =0 A + A =1 c. Các định lý tƣơng tự đại số thƣờng + Luật giao hoán: A .B =B .A (2.10) A +B =B +A + Luật kết hợp ( A +B) +C =A +( B +C) (2.11) ( A .B) .C =A .( B .C) + Luật phân phối : A ( B +C) =A .B +A .C (2.12) d. Các định lý đặc thù chỉ có trong đại số logic : A .A =A (2.13) A +A =A Định lý De Mogan : A.B = A + B (2.14) 26
  27. A + B = A . B Luât hàm nguyên : A = A . e. Một số đẳng thức tiện dụng : A ( B +A) = A A + A .B = A A B +A . B = A A + A .B = A +B A( A + B ) = A .B (A+B)( A + B ) = B (2.15) (A+B)(A + C ) = A +BC AB+ A C + BC = AB+ A C (A+B)( A + C )(B +C) =(A+B)( A + C ) Các biểu thức này vận dụng để tinh giản các biểu thức logic ,chúng không giống nhƣ đại số thƣờng .Cách kiểm chứng đơn giản và dể áp dụng nhất để chứng minh là thành lập bảng sự thật . 2.1.2.4 Các phƣơng pháp biểu diễn hàm logic : a. phƣơng pháp biểu diễn thành bảng : *Nếu hàm có n biến thì bảng có n+1 cột .( n cột cho biến & 1 cột cho hàm ) n n * 2 hàng tƣơng ứng với 2 tổ hợp biến . →Bảng này gọi là bảng sự thật hay là bảng chân lý. b. Phƣơng pháp biểu diễn hình học: + Hàm một biến → biểu diễn trên 1 đƣờng thẳng Hình 2.8: Biểu diễn hàm bằng đƣờng thẳng 27
  28. + Hàm hai biến → biểu diễn trên mặt phẳng Hình 2.9: Biểu diễn hàm 2 biến bằng mặt phẳng + Hàm ba biến → biểu diễn trong không gian 3 chiều Hình 2.10: Biểu diễn hàm 3 biến bằng không gian 3 chiều + Hàm n biến → biểu diễn trong không gian n chiều 28
  29. Bất kỳ trong một hàm logic n biến nào cũng có thể biểu diễn thành các hàm có tổng chuẩn đầy đủ và tích chuẩn đầy đủ . + Cách viết dƣới dạng tổng chuẩn đầy đủ ( chuẩn tắc tuyển ): - Chỉ quan tâm đến những tổ hợp biến mà hàm có giá trị bằng một . - Trong một tổ hợp (đầy đủ biến ) các biến có giá trị bằng 1 thì giữ nguyên (xi). - Hàm tổng chuẩn đầy đủ sẽ là tổng chuẩn đầy đủ các tích đó . 2.1.2.5 Phƣơng pháp biểu diễn bằng bảng Karnaugh: n - Bảng có dạng cho n biến → 2 mỗi ô tƣơng ứng với giá trị của 1 tổ hợp biến . - Giá trị các biến đƣợc sắp xếp theo thứ tự theo mã vòng ( nếu không thì không còn là bảng Karnaugh nữa ). *Vài điều sơ lƣợc về mã vòng : Giả sử cho số nhị phân là B1B2B3B4→ G3G2G1G0 (mã vòng) thì có thể tính nhƣ sau : Gi= Bi+1⊕ Bi 2.1.2.6 Phƣơng pháp tối thiểu hoá hàm logic : Mục đích của việc tối ƣu hoá hàm logic → thực hiện mạch: kinh tế đơn giản ,vẫn bảo đảm chức năng logic theo yêu cầu . → tìm dạng biểu diễn đại số đơn giản nhất có các phƣơng pháp sau : a. Phƣơng pháp tối thiểu hàm logic bằng biến đổi đại số : Dựa vào các biểu thức ở phần 2.1.2.3 của chƣơng này . Ví dụ 1: y =a ( b c + a) + (b + c )ab = a b c + a + ba b + c a b = a Phƣơng pháp : y =a ( b c + a) + (b + c )a b = a b c + a + ba b + c a b = a hoặc y =a (b c + a) + (b + c )a b = a b c + a(b+ b )(c+ c )+a b c = a b c + abc + ab c + a b c + a b c +a b c m5 m7 m6 m5 m4 m4 b. Phƣơng pháp tối thiểu hoá hàm logic bằng bảng Karnaugh : 29
  30. Tiến hành thành lập bảng cho tất cả các ví dụ ở phần trên bằng cách biến đổi biểu thức đại số 1 tổ hợp có mặt đầy đủ các biến . c. Phƣơng pháp tối thiểu hàm lôgic bằng thuật toán Quire MC.Cluskey * Một số định nghĩa : + Là tích đầy đủ của các biến . - Đỉnh 1 là hàm có giá trị bằng 1. - Đỉnh 0 là hàm có giá trị bằng 0. - Đỉnh không xác định là hàm có giá trị không xác định x (0 hoặc 1). + Tích cực tiểu : tích có số biến là cực tiểu (ít biến tham gia nhất ) Để hàm có giá trị bằng “1” hoặc là không xác định “x” . + Tích quan trọng : là tích cực tiểu để hàm có giá trị bằng “1” ở tich này . Vi du: cho hàm f(x1,x2,x3) có L = 2,3,7 (tích quan trọng ) N =1,6 (tích cực tiểu ) có thể đánh dấu theo nhị phân hoặc thập phân . * Các buoc tiến hành : Bƣớc 1 : Tìm các cực tiểu (1) + lập bảng biểu diễn các giá trị hàm bằng 1 và các giá trị không xác định xứng với mã nhị phân của các biến . (2) + sắp xếp các tổ hợp theo thứ tự tăng dần (0,1,2, ) , tổ hợp đó gồm 1 chữ số 1, 2 chữ số 1, 3 chữ số 1. (3) + so sánh tổ hợp thứ I và i+1 & áp dụng tính chất xy +x y =x-. Thay bằng dấu “-“ & đánh dấu √ vào hai tổ hợp cũ . (4) + Tiến hành tƣơng tự nhƣ (3). 30
  31. Bảng 2.5: Bảng tối thiểu hóa hàm logic. Tổ hợp cuối cùng không còn khả năng liên kết nữa , đáy chính là các tích cực tiểu của hàm f đã cho & đƣợc viết nhƣ sau : 0-1- (phủ các đỉnh 2,3,6,7) : x1x3 -11- (phủ các đỉnh 6,7,14,15): x2,x3. 11 (phủ các đỉnh 12,13,14,15): x1,x2. Bƣớc 2 : Tìm tích quan trọng tiến hành theo i bƣớc (I =0 ÷n ) cho đến khi tìm đƣợc dạng tối thiểu . Li: tập các đỉnh 1 đang xét ở bƣớc nhỏ I (không quan tâm đến đỉnh không xác định “x” nữa) Zi: tập các tích cực tiểu sau khi đã qua các bƣớc tìm tích cực tiểu ở Bƣớc 1 31
  32. EI : là tập các tích quan trọng . Đƣợc thực hiện theo thụât toán sau : Hình 2.11: Cây sơ đồ thuật toán *Tiếp tục ví dụ trên :( Bƣớc 2). L0 = (2,3,7,12,14,15) Z0 =( x1x3,x2x3,x1x2 ) Tìm E0 ? Lập bảng EO 32
  33. Bảng 2.6: Bảng EO Lấy những cột chỉ có 1 dấu x vì đây là tích quan trọng → Tìm L1 từ L0 sau khi đã loại những đỉnh 1 của L0. Z1từ Z0 sau khi đã loại những tích không cần thiết → f = x1x3 +x1x2 2.2 MẠCH TỔ HỢP VÀ MẠCH TRÌNH TỰ 2.2.1 Mô hình toán của mạch tổ hợp - Mạch tổ hợp là mạch mà tự số ổn định của tín hiệu đầu ra ở thời điểm bất kỳ chỉ phụ thuộc vào tổ hợp các giá trị tín hiệu đầu vào ở thời điểm đó .- Mạch tổ hợp thƣờng có nhiều tín hiệu đầu vào (x1,x2,x3 , ) và nhiều tín hiệu đầu ra (y1 ,y2 ,y3 , ) .Một cách tổng quát có thể biểu diễn theo mô hình toán học nhƣ sau : 33
  34. Hình 2.12: Mô hình toán của mạch tổ hợp Với y1 =f(x1 ,x2 , ,xn ) y2 =f(x1 ,x2 , ,xn ) (2.16) ym =f(x1 ,x2 , ,xn ) Cũng có thể trình bày dƣới dạng vector nhƣ sau :Y =F(X) 2.2.2 Phân tích mạch tổ hợp : - Từ yêu cầu nhiệm vụ đã cho ta biến thành các vấn đề logic ,để tìm ra bảng chức năng ra bảng chân lý . - Đƣợc thực hiện theo các bƣớc sau : Hình 2.13: Các bƣớc tìm ra biểu thức logic Bƣớc phân tích mạch tổ hợp : 1. Phân tích yêu câu : ♦ Xác định nào là biến đầu vào . 34
  35. ♦ Xác định nào là biến đầu ra . ♦ Tìm ra mối liên hệ giữa chúng với nhau . Điều này đòi hỏi ngƣời thiết kế phải nắm rõ yêu cầu thiết kế đây là một việc khó khăn nhƣng rất quan trọng trong qua trình thiết kế . 2. Kê bảng chân lý : - Liêt kê thành bảng về mối quan hệ tƣơng ứng với nhau giữa trạng thái tín hiệu đầu vào với trạng thái hàm số đầu ra bảng này gọi là bảng chức năng . - Tiến hành thay giá trị logic (0 ,1 ) cho trạng thái đó ta đƣợc bảng chân lý . Ví dụ : 2.2.3. Tổng hợp mạch tổ hợp Nếu số biến tƣơng đối ít thì dùng phƣơng pháp hình vẽ Nếu số biến tƣơng đối nhiều thì dùng phƣơng pháp đại số. Đƣợc tiến hành theo sơ đồ sau : 35
  36. 2.2.4. Một số mạch tổ hợp thƣờng gặp trong hệ thống là : Các mạch tổ hợp hiện nay thƣờng gặp là: - Bộ mã hóa(mã hóa nhị phân, mã hóa BCD) thập phân , ƣƣ tiên - Bộ giải mã (giải mã nhị phân , giải mã BCD_ led 7 đoạn) bộ giải mã hiển thị kí tự - Bộ chọn kênh - Bộ cộng , bộ so sánh - Bộ kiểm tra chẳn lẻ - ROM , EPROM - Bộ dồn kênh , phân kênh 2.2.5. Khái niệm về mạch trình tự (hay mạch dãy) _ sequential circuits - Đầu ra chỉ bị kích hoạt khi các đầu vào đƣợc kích hoạt theo một trinh tự nào đó. Điều này không thể thực hiện bằng mạch logic tổ hợp thuầntúy mà cần đến đặc tính nhớ của FF. 36
  37. Hình 2.14: Mạch trình tự 37
  38. 2.2.6 một số phần tử mạch trình tự 2.2.6.1 Rơle thời gian Hình 2.15: Rơle 38
  39. 2.2.6.2.Các mạch lật Bảng 2.7: Bảng biểu diễn các mạch lật 39
  40. 2.2.7. Phƣơng pháp mô tả mạch trình tự Sau đây là một vài phƣơng pháp nêu ra để phân tích và tổng hợp mạch trình tự. 2.2.7.1 Phƣơng pháp bảng chuyển trạng thái : Sau khi khảo sát kỹ quá trình công nghệ, ta tiến hành lập bảng ,ví dụ ta cóbảng nhƣ sau : 40
  41. Bảng 2.8: Bảng trạng thái - Các cột của bảng ghi : Biến đầu vào ( tín hiệu vào ) : x1, x2, x3, ;hàm đầu ra y1,y2 ,y3 , - Số hàng của bảng ghi rõ số trạng thái trong cần có của hệ (S1,S2 ,S3 , ). - Ô giao giữ cột tín hiệu vào xi với hàng trạng thái Sj ghi trạng thái của mạch. Nếu trạng thái mạch trùng với trạng thái hàng đó là trạng thái ổn định. - Ô giao giữa cột tín hiệu ra Yi và hàng trạng thái Sj chính là tín hiệu ra tƣơng ứng . * Điều quan trọng là ghi đầy đủ và đúng các trạng thái ở trong các ô của bảng có hai cách: Cách 1: • Nắm rõ dữ liệu vào ,nắm sâu về quy trình công nghệ ghi trạng thái ổn định hiển nhiên . • Ghi các trạng thái chuyển rõ ràng (các trạng thái ổn định 2 dễ dàng nhận ra ). • Các trạng thái không biết chắc chắn thì để trống. Sẽ bổ xung sau. Cách 2: Phân tích xem từng ô để điền trạng thái .việc này là : logic , chặt chẽ , rõ ràng. Tuy nhiên rất khó khăn ,nhiều khi không phân biệt đƣợc các trạng thái 41
  42. tƣơng tự nhƣ sau . 2.2.7.2. Phƣơng pháp hình đồ trạng thái : Mô tả các ttrạng thái chuyển của một mạch logic tƣơng tự. Đồ hình gồm: các đỉnh, cung định hƣớng, trên cung này ghi tín hiệu vào / ra & kết quả .Phƣơng pháp này thƣờng dùng cho hàm chỉ một đầu ra. a. Đồ hình Mealy: Đồ hình Mealy chính là sự chuyển trạng tháo thành đồ hình. Ta thực hiện chuyển từ bảng hia sang đồ hình: Bảng có 5 trạng thái ; đó là năm đỉnh của đò hình . Các cung định hƣớng trên đó ghi hai thông số: Biến tác động, kết quả hàm khi chịu sự tác động của biến. Hình 2.16: Đồ hình Mealy Đồ hình Moore cũng thực hiện chuyển bẻng trạng thái thành đồ hình . Từ bảng trạng thái hay từ đồ hình Moore ta chuyển sang đồ hình nhƣ sau : ới đỉnh là các giá trị trạng thái :cung định hƣớng; biến ghi tác động Bƣớc 1: Từ các ô ở bảng trạng thái ta tìm ra các trạng thái & giá trị tƣơng ứng . Ví dụ: Trên có 5 trạng thái từ S1- S5 nhƣng chỉ có : S1 có giá trị S1/1 ;S5 có giá trị S5/0. Còn các trạng thái : S2 , S3 , S4 có 2 giá trị 0&1 nên ta có 6 đỉnh. 42
  43. Bƣớc 2: Tiến hành thành lập bảng nhƣ sau : (Từ bảng trạng thái ta tiến hành điền đỉnh Qi vào ô ví dụ ô ở góc đầu bên trái , gióng α với S2 bên bảng trạng thái ta đƣợc S4 /1 Q8 điền Q8 vào ô này, tƣơng tự nhƣ vậy cho đến hết ). Ở cột tín hiệu ra là kết quả của từng đỉnh Q tƣơng ứng . Bƣớc 3: Tiến hành vẽ đồ thị Moore tƣơng tự đồ hình Mealy . * Đồ thị Moore có nhiều đỉnh hơn đồ hình Mealy .Nhƣng biến đầu ra đơn giản hơn Hình 2.17: Đồ hình mealy có 8 đỉnh b. Phƣơng pháp lƣu đồ: - Phƣơng pháp này mô tả hệ thống một cách trực quan ,bao gồm các khối cơ bản sau : + khối này biểu thị giá trị ban đầu để chuẩn bị sẵn sàng hoạc cho hệ thống hoạt động. 43
  44. + Thực hiện công việc (sử lý , tính toán ) + Khối kiểm tra điều kiện và đƣa ra một trong hai quyết định . + Thúc công việc . 2.3 BÀI TOÁN LOGIC VÀ CÁC BƢỚC GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN LOGIC 2.3.1 Bài toán logic Cho hệ thống nƣớc thải nhƣ hình 1.7 hệ thống này chứa bể điều hòa - 2. Bể điều hòa có sử dụng hệ thống xả tràn với ba mức xả : Mức 1, mức 2 và mức 3 ứng với ba mức xả là ba bơm xả A, B, C khi nƣớc trong bể điều hòa đến mức 1 thì bơm A sẽ hoạt động, đến mức 2 thì 2 bơm A và B sẽ hoạt động, đến mức 3 thì cả 3 bơm A, B và C cùng hoạt động. Đến khi nƣớc trong bể giảm đến mức 2 thì 2 bơm A và B hoạt động, giảm đến mức 1 thì bơm A hoạt động dƣới mức 1 thì hệ thông bơm dừng hoạt động hoàn toàn. “ Lập trình điều khiển logic cho hệ thống xả tràn của bể điều hòa (bể chứa nƣớc thải)”. 2.3.2 Các bƣớc giải quyết bài toán logic Bƣớc 1: Xác định ma trận MI: - Xác định số biến vào, kí hiệu bằng n - Biến ra Biênvao - Lập mối quan hệ giữa biến vào và biến ra : Biênra - Vẽ Grap trạng thái. Nguyên lý “ Luôn luôn quay vòng trạng thái ( nếu 1 trạng thái không quay vòng đƣợc gọi là trạng thái chết). Nếu 1 tín hiệu đầu vào chuyển từ trạng thái này sang trạng thái kia chỉ có thể thay 1 giá trị biến” - Xác định ma trận MI: + Số hàng = 1 + số trạng thái + Số cột = 1 + 2n + số biến ra. Những trạng thái nào nằm trên hàng có số thứ tự cùng tên thì những trạng thái đó là ổn định và ta khoanh tròn trạng nó 44
  45. lại. Khi chuyển từ trạng thái này sang 1 trạng thái kế tiếp thì phải chuyển trên cùng một hàng. Mot trạng thái không ổn địnhphải chuyển về trạng thái ổn định khi chuyển phải chuyển trên cùng một cột Bƣớc 2: Rút gọn ma trận MI để đƣợc ma trận MII Nhập hàng - Nguyên tắc : + 1 trạng thái ổn định nhập với trạng thái không ổn định cùng tên thì viết trạng thái ổn định + 1 trạng thái ổn định nhập với ô trống thì viết trạng thái ổn định + 1 trạng thái không ổn định nhập với 1 ô trống thì viêt trạng thái không ổn định. Nhập trạng thái tƣơng đƣơng: + Điều kiện cần: 2 hay nhiều trạng thái đƣợc gọi là tƣơng đƣơng với nhau nếu chúng có cùng trạng thái đầu ra và nằm cùng một cột trên ma trận MI. + Điều kiện đủ : khi cùng thay đổi một giá trị đầu vào giống nhau thì các trạng thái đƣợc gọi là tƣơng đƣơng phải cho ra một đầu ra giống nhau. - Sau khi nhập các trạng thái tƣơng đƣơng thành một hàng thì ta kí hiệu thành một kí hiệu chung của các trạng thái tƣơng đƣơng đó rồi làm tiếp các bƣớc nhập hàng nhƣ đã nói ở trên. Bƣớc 3: Xác định biến trung gian ( tạo ra 1 số duy trì, trạng thái phù hợp với hàm): - Sau khi có đƣợc ma trận MII ta → đa giác trạng thái xác định biến trung gian bằng công thức : 2Smin ≥ M Với M : Số hàng ma trận MII Smin : số biến trung gian nhỏ nhất - Để kiểm tra biến trung gian có phải là đầu ra hay không, xem biến trung gian trên MII có trạng thái ổn định nằm trên cùng một hàng có đầu ra giống nhau → biến trung gian → Biến đầu ra. → Vậy biến trung gian chính là biến đầu ra. 45
  46. Bƣớc 4: Xác định hàm điều khiển của biến trung gian và biến đầu ra Mã hóa biến trung gian → xác định hàm điều khiển. Nếu biến trung gian không phải biến đầu ra khi tìn hàm điều khiển của biến trung gian thì tất cả các giá trị ổn định hay không ổn định ta viết hết vào. Bƣớc 5: Vẽ mạch điều khiển dạng Rơle Dựa vào hàm điều khiển ta co thể viết đƣợc mạch điều khiển kiểu Rơle 46
  47. CHƢƠNG 3. GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN LOGIC THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC 3.1 Giải quyết bài toán logic: 3.1.1 Sơ đồ dạng đồ họa và cây sơ đồ thuật toán của bài toán: 3.1.1.1 Sơ đồ dạng đồ họa: 3.1.1.2 Cây sơ đồ thuật toán: Hình 2.18: Cây sơ đồ thuật toán 47
  48. 3.1.2 Xác định ma trận MI - Xác định biến vào: a, b, c tai những sensor vị trí - Số biến vào n = 3. - Số biến ra : A, B, C Biênvào abc : - Lập mối quan hệ giữa : biênra ABC - Grap chuyển trạng thái : - Xác định ma trận MI Số hàng = 1 + số trạng thái = 5 Số cột = 1 + 2n + số biến ra = 7 48
  49. 3.1.3 Rút gọn ma trận MI đƣợc ma trận MII Từ ma trận MI ta có ma trận MII: - Đa giác trạng thái : 3.1.4 Xác định biến trung gian: Smin 2 ≥ M mà M = 2 ( số hàng ma trận MII ) → Smin = 1. Gọi biến trung gian là : X 3.1.5 Xác định hàm điều khiển: Mã hóa trạng thái : Xác định hàm điều khiển: f(X) 49
  50. - f(X) = b + X Hàm f(A): - f(A) = a + b + X Hàm f(B): - f(B) = b+ c Hàm f(C): 50
  51. - f(c) = c 3.1.6 Mạch điều khiển: + Mạch điều khiển: + Nguyên lí hoạt động: Ban đầu khi mực nƣớc chƣa tới b, b = 0 thì X = 0, x =1 → X = 1. Khi mực nƣớc tới a, a = 1→ A = 1, b vẫn bằng 0, x = 1, Bơm A bắt đầu 51
  52. hoạt động bơm chống tràn. Khi mực nƣớc trong bể tới mức b, b = 1, c = 0 → B =1 Bơm B hoạt động cùng với bơm A xả tràn cho bể. Khi c = 1 → C = 1, Ba bơm A, B, C đồng thời bơm xả tràn. Đến khi mức nƣớc rút tới mức b, c = 0 → C = 0, Bơm C ngừng bơm còn 2 bơm A, B vẫn hoạt động. Khi mức nƣớc tới mức a, b = 0 → B = 0, bơm B cũng ngừng hoạt động còn lại bơm A vẫn tiếp tục bơm. Khi nào nƣớc trong bể dƣới mức a, a = 0 → A = 0, bơm A ngừng hoạt động quá trình xả tràn của bể chứa nƣớc thải kết thúc. 3.2 Các phần tử của mạch động lực 3.2.1 Bơm 3.2.1.1 Khái niệm chung về bơm Bơm là máy thuỷ lực dùng để hút và đẩy chất lỏng từ nơi này đến nơi khác. Chất lỏng dịch chuyển trong đƣờng ống nên bơm phải tăng áp suất chất lỏng ở đầu đƣờng ống để thắng trở lực trên đƣờng ống và thắng hiệu áp suất ở hai đầu. Thƣờng sử dụng động cơ điện để làm nguồn năng lƣợng cấp cho bơm. a, Phân loại: -Theo nguyên lý làm việc hay cách cấp năng lƣợng cho bơm có: • Bơm thể tích: khi làm việc, không gian làm việc thay đổi nhờ chuyển động tịnh tiến của pittông (bơm pittông) hay nhờ chuyển động quay của rotor (bơm rotor). Kết quả là thế năng và áp suất chất lỏng tăng lên nghĩa là bơm cung cấp áp năng cho chất lỏng • Bơm động học: chất lỏng đƣợc cung cấp động năng từ bơm và áp suất tăng lên. Chất lỏng qua bơm, thu đƣợc động lƣợng nhờ va đập của các cánh quạt (bơm ly tâm, bơm hƣớng trục) hoặc nhờ ma sát của tác nhân làm việc (bơm xoáy lốc, bơm tia; bơm chấn động, bơm vít xoắn, bơm sục khí) hoặc 52
  53. nhờ tác dụng của trƣờng điện từ (bơm điện từ) hoặc các trƣờng lực khác. - Theo cấu tạo: • Bơm cánh quạt: trong loại này bơm ly tâm chiếm đa số và thƣờng gặp nhất (bơm nƣớc) • Bơm pittông (bơm dầu, bơm nƣớc) • Bơm rotor (bơm dầu, hoá chất, bùn ) Ngoài ra còn có các loại đặc biệt nhƣ bơm màng cách (bơm xăng trong ôtô), bơm phun tia (tạo chân không trong các bơm lớn nhà máy nhiệt điện) b, Sơ đồ các phần tử trong hệ thống bơm: Hình 3.20: Các phần tử của hệ thống bơm 1 - động cơ kéo bơm; 2 - bơm; 3 - lƣới; chắn rác; 4 - bể điều hòa; 5 - ống hút; 6 - van ống hút; 7- van ống đẩy; 8 - ống đẩy; 9 - bể chứa dự trữ; 10 - van và đƣờng ống đƣa nƣớc tới bể dự trữ; 11 - chân không kế lắp ở đầu vào bơm, đo áp suất chân không do bơm tạo ra trong chất lỏng; 12 - áp kế lắp ở đầu ra bơm, đo áp suất dƣ của chất lỏng ra khỏi bơm. Bơm hút chất lỏng từ bể điều hòa 4 qua ống hút 5 đẩy chất lỏng qua ống đẩy 8 vào bể chứa dự trữ 9. c. Các thông số cơ bản của bơm + Cột áp H (hay áp suất bơm) là lƣợng tăng năng lƣợng riêng cho một đơn vị trọng lƣợng của chất lỏng chảy qua bơm (từ miệng hút đến miệng 53
  54. đẩy). Cột áp H đƣợc tính bằng mét cột chất lỏng ( hay mét cột nƣớc ) hoặc tính đổi ra áp suất bơm. + Lƣu lƣợng (năng suất) bơm: là thể tích chất lỏng do bơm cung cấp vào 3 3 ống trong một đơn vị thời gian; tính bằng m /s, l/s, m /h. + Công suất bơm (P hay N): phân biệt 3 loại công suất - Công suất làm việc N (công suất hữu ích) là công để đƣa một lƣợng Q i chất lỏng lên độ cao H trong một đơn vị thời gian (s). - Công suất động cơ kéo bơm (N ) công suất này thƣờng lớn hơn N để đc bù hiệu suất truyền động giữa động cơ và bơm, ngoài ra còn dự phòng quá tải bất thƣờng. - Hiệu suất bơm (η ) là tỉ số giữa công suất hữu ích N và công suất tại b i trục bơm N. Hiệu suất bơm gồm 3 thành phần: η = η η η b Q H m Trong đó: η - hiệu suất lƣu lƣợng. Q η - hiệu suất thuỷ lực. H η - hiệu suất cơ khí. m 3.2.1.2 Điều chỉnh năng suất của máy bơm Lƣợng tiêu thụ nƣớc của phụ tải thay đổi trong một phạm vi khá rộng trong một ngày đêm. Vì vậy điều chỉnh lƣu lƣợng đóng một vai trò quan trọng trong hệ thống cấp nƣớc. a. Điều chỉnh lƣu lƣợng bơm bằng cách thay đổi tốc độ động cơ truyền động Đối với hệ thống cấp nƣớc có độ cao cột áp tĩnh lớn (đƣờng b hình 3.21), khi thay đổi năng suất từ Q đến Q , tốc độ động cơ truyền động thay đổi 1 2 không đáng kể (từ n đến n ). 1 2 54
  55. Đối với hệ thống cấp nƣớc có độ cao cột áp động lớn (đƣờng c hình 3.21), với cùng một lƣợng thay đổi năng suất (từ Q đến Q ), tốc độ động cơ 1 2 truyền động thay đổi đáng kể (từ n đến n ). Từ đó rút ra kết luận: 1 3 Điều chỉnh lƣu lƣợng của máy bơm bằng cách thay đổi tốc độ động cơ truyền động chỉ phù hợp với hệ thống cấp nƣớc có độ cao cột áp tĩnh cao (H ), c còn đối với hệ thống cấp nƣớc có độ cao cột áp động cao không phù hợp vì tổn thất trong roto hoặc trong phần ứng của động cơ tỷ lệ thuận với tốc độ (hoặc hệ số trƣợt ) của động cơ. Hình 3.21: Đặc tính của bơm khi điều chỉnh lƣu lƣợng b. Điều chỉnh lƣu lƣợng của máy bơm bằng van tiết lƣu Là phƣơng pháp điều chỉnh lực cản trong đƣờng ống bằng van tiết lƣu, khi điều chỉnh bằng phƣơng pháp này dẫn đến sự xuất hiện một áp suất động ΔH gây ra tổn thất công suất trong van tiết lƣu bằng: đ ΔP = QΔH đ (2.17) Trị số của ΔH trong hệ thống cấp nƣớc có áp suất động cao lớn hơn so với hệ thống cấp nƣớc có áp suất tĩnh cao. 55
  56. 3.2.1.3 Tính chọn công suất của động cơ truyền động Trang bị điện của một trạm bơm tối thiểu phải có hai hệ truyền động a.Truyền động chính: là truyền động quay bơm. Hệ truyền động này thƣờng dùng động cơ không đồng bộ điện áp thấp (380V) và cao áp (3 hoặc 6kV), và động cợ đồng bộ. Đối với động cơ có công suất ≥ 100kW, thƣờng dùng động cơ cao áp. b. Hệ truyền động phụ: là động cơ truyền động đóng mở van thƣờng dùng động cơ không đồng bộ roto lồng sóc điện áp thấp, có đảo chiều quay. c. Tính chọn công suất động : Công suất động cơ động bơm đƣợc tính theo biểu thức sau: (2.18) Trong đó: γ – Khối lƣợng riêng của chất lỏng Q – Năng suất của bơm, m3/s; H – chiều cao của cột áp (áp suất) ,m; ηb – Hiệu suất của bơm (0,45 ÷ 0,75) η – Hiệu suất của cơ cấu truyền lực (0,45 ÷ 0,9) 3.2.2 Lựa chọn dây dẫn: 3.2.2.1 Khái niệm chung: Tiết diện dây dẫn và lõi cáp phải đƣợc lựa chọn nhằm đảm bảo sự làm việc an toàn, đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật và kinh tế của mạng. Các yêu cầu kỹ thuật ảnh hƣởng đến việc chọn tiết diện dây là: 1- Phát nóng do dòng làm việc lâu dài (dài hạn). 2- Phát nóng do dòng ngắn mạch (ngắn hạn). 3- Tổn thất điện áp trong dây dẫn và cáp trong trạng thái làm việc bình thƣờng và sự cố. 56
  57. 4- Độ bền cơ học của dây dẫn và an toàn. 5- Vầng quang điện. Với 5 điều kiện trên ta xác định đƣợc 5 tiết diện, tiết diện dây dẫn nào bé nhất trong chúng sẽ là tiết diện cần lựa chọn thỏa mãn điều kiện kỹ thuật. Tuy nhiên có những điều kiện kỹ thuật thuộc phạm vi an toàn do đó dây dẫn sau khi đã đƣợc lựa chọn theo các điều kiện khác vẫn phải chú ý đến điều kiện riêng của từng loại dây dẫn, vị trí và môi trƣờng nơi sử dụng để có thể lựa chọn đƣợc đơn giản và chính xác hơn. 3.2.2.2 Sơ đồ đi dây của hệ thống: Hình 3.22: Sơ đồ đi dây tổng quan 3.2.3 Lựa chọn một số thiết bị bảo vệ và đóng cắt mạch điện: 3.2.3.1 Aptomat (MCCB) Để đóng ngắt không thƣờng xuyên trong các mạch điện ngƣời ta sử dụng các aptomat. Cấu tạo aptomat gồm hệ thống các tiếp điểm có bộ phận dập hồ quang, bộ phận tự động cắt mạch để bảo vệ quá tải và ngắn mạch. Bộ phận 57
  58. cắt mạch điện bằng tác động điện từ theo dòng cực đại. Khi dòng vƣợt quá trị số cho phép chúng sẽ cắt mạch điện để bảo vệ thiết bị. Nhƣ vậy áptomat đƣợc sử dụng để đóng, ngắt các mạch điện và bảo vệ thiết bị trong trong trƣờng hợp quá tải. Hình 3.23: Thiết bị đóng ngắt điện tự động (aptomat) 3.2.3.2 Rơ le nhiệt bảo vệ quá dòng và quá nhiệt (OCR) Rơ le nhiệt đƣợc sử dụng để bảo vệ quá dòng hoặc quá nhiệt. Khi dòng điện quá lớn hoặc vì một lý do gì đó nhiệt độ cuộn dây mô tơ quá cao. Rơ le nhiệt ngát mạch điện để bảo vệ mô tơ máy nén. Rơ le nhiệt có thể đặt bên trong hoặc bên ngoài máy nén. Trƣờng hợp đặt bên ngoài rơ le nhằm bảo vệ quá dòng thƣờng đƣợc lắp đi kèm công tắc tơ. Phần tử cơ bản của rơ le nhiệt là một cơ cấu lƣỡng kim gồm có 2 kim loại khác nhau về bản chất, có hệ số giãn nở nhiệt khác nhau và hàn với nhau. Bản lƣỡng kim đƣợc đốt nóng bằng điện trở có dòng điện của mạch cần bảo vệ chạy qua. Khi làm việc bình thƣờng sự phát nóng ở điện trở này không đủ để cơ cấu lƣỡng kim biến dạng. Khi dòng điện vƣợt quá định mức bản lƣỡng kim bị đốt nóng và bị uốn cong, kết quả mạch điện của thiết bị bảo vệ hở 3.2.3.3 Công tắc tơ và rơ le trung gian Các công tắc tơ và rơ le trung gian đƣợc sử dụng để đóng ngắt các mạch điện. Cấu tạo của chúng bao gồm các bộ phận chính sau đây 58
  59. 1. Cuộn dây hút 2. Mạch từ tính 3. Phần động (phần ứng) 4. Hệ thống tiếp điểm (thƣờng đóng và thƣờng mở) Hình 3.24: Công tắc tơ Cần lƣu ý các tiếp điểm thƣờng mở của thiết bị chỉ đóng khi cuộn dây hút có điện và ngƣợc lại các tiếp điểm thƣờng đóng sẽ mở khi cuộn dây có điện, đóng khi mất điện. Hệ thống các tiếp điểm có cấu tạo khác nhau và thƣờng đƣợc mạ kẽm để đảm bảo tiếp xúc tốt. Các thiết bị đóng ngắt lớn có bộ phận dập hồ quang ngoài ra còn có thêm các tiếp điểm phụ để đóng mạch điều khiển. - Ngoài ra còn có cầu chì, cầu dao . . . đóng cắt và bảo vệ phụ tải 59
  60. 3.2.3.4 Phao điện (Radar) - Sử dụng cho bồn chứa nƣớc, khi bồn đầy hay thiếu nƣớc phao sẽ tự động tắt /mở máy bơm nƣớc. Hình 3.25: Phao điện 60
  61. 3.3 Mạch động lực: Hình 3.26: Mạch động lực Trong đó : - MCCB1, MCCB2, MCCB3 : Aptomat - MCP1, MCP2, MCP3 : Tiếp điểm khởi động từ của bơm - OCRP1, OCRP2, OCRP3: Rơle nhiệt - 2AB : Biến áp cấp nguồn cho mạch điều khiển - 2CD : Cầu dao, cầu chì - 3AB : Biến áp biến đổi dòng xoay chiều thành dòng 1 chiều - V1 : Vôn kế đo điện áp mạch điều khiển 62
  62. + Nguyên lý hoạt động: - Khi đóng các aptomat cấp nguồn cho các bơm trong hệ thống hoạt động, nhƣng các tiếp điểm khởi động từ MCP1, MCP2, MCP3 vẫn mở nên các bơm A, B, C vẫn chƣa hoạt động. Khi nào nƣớc trong bể điều hòa đến mức a, phao điện a đóng cuộn hút trên mạch điều khiển, nếu không có bất cứ sự cố nào thì cuộn dây khởi động từ MCP1 có điện và đóng tiếp điểm thƣờng mở MCP1 trên mạch động lực. đƣa bơm A vào hoạt động, tƣơng tự nhƣ vậy khi nƣớc đến mức b,c các phao điện b,c lần lƣợt đóng đƣa các bơm B,C vào hoạt động bơm xả tràn cho bể chứa. Đến khi mực nƣớc trong bể chứa rút xuống dƣới mức c dẫn đến mở phao điện c, mở cuộn hút trên mạch điều khiển, cuộn dây khởi động từ MCP3 mất điện và mở tiếp điểm thƣờng mở MCP3 trên mạch động lực. Đƣa bơm C ra khỏi quá trình hoạt động bơm xả tràn. Cũng nhƣ vậy đến khi nào nƣớc trong bể rút đến dƣới mức a thì toàn bộ hệ thống xả tràn của bể đƣợc đƣa vào trạng thái dừng hoạt động. 63
  63. KẾT LUẬN Sau khi hoàn thành xong đề tài tốt nghiệp: “ Lập trình điều khiển logic cho hệ thống xả tràn bể chứa nƣớc thải tự động ”. đã giúp em có cái nhìn tổng quan về lập trình điều khiển logic và hệ thống bơm tự động. Đồng thời giúp em củng cố lại kiến thức về máy điện, trang bị điện, điều khiển logic đã học trong suốt thời gian vừa qua. Dƣới sự hƣớng dẫn của Th.s Nguyễn Đức Minh em thực hiện đã cố gắng để trình bày một cách khá đầy đủ yêu cầu của đề tài. Mặc dù đã hết sức cố gắng, nhƣng trong quá trình thực hiện đề tài chắc không tránh khỏi những thiếu xót. Em rất mong nhận đƣợc sự đóng góp của thầy cô và các bạn. Sau cuối, một lần nữa em xin chân thành cảm ơn Th.s Nguyễn Đức Minh, các bạn trong lớp đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đề tài này theo đúng yêu cầu đƣợc giao. Em xin chân thành cảm ơn ! 64
  64. Tài liệu tham khảo 1. Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh, Đề cương môn học điều khiển logic, Bộ môn tự động Đo Lƣờng – Khoa Điện. 2. TS. Nguyễn Bê (2007), Trang bị điện II, Nhà xuất bản Đà Nẵng. 3. Trƣơng Minh Tân (2009), Giáo trình cung cấp điện, Nhà xuất bản Quy Nhơn. 4. Báo cáo về tình hình môi trường ở Việt Nam, Việt báo 5. Tô Thị Hải Yến, Nguyễn Thành minh, Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải, Viện Công nghệ môi trƣờng - Trung tâm KHTN&CN Quốc gia. 6. Minh châu (2011), Hệ thống xử lý nước thải , Hà Nội 65