Nghiên cứu thiết kế hệ thống ES-WTPSCADA nhà máy Cầu Nguyệt

Trân Vĩnh Phú, Trân Hậu Toàn

Công ty Ứng Dụng Giải Pháp Công Nghệ ASTEC

172/1/15 Nguyễn Tuân, Thanh Xuân, Hà Nội

Website: www.astecgroup.vn

Tel: 043 557 4683/ Fax: 043 557 4810

Abstract: While implemented Cau Nguyen Water Plant Control System project, we have researched and integrated Control System named ES-SCADAWTP successfully. From Operation Command Centre, all devices and instruments in plant and on water distribution
network in city can be monitored and controlled. ES-SCADAWTP have helped plant and distribution network be operated more effective and reliable: the water quality is controled, the input and output water is managed, instruments status are monitored and helpful for maintenance plan, distribution network is managed to keep in safety limit, good status, and enough output water to supply for each user on each brand.
1. Mở đầu:
Nhà máy nước Cầu Nguyêt (thuộc công ty TNHH một thành viên cấp nước Hải Phòng ) được đầu tư cải tạo, xây dựng với số vốn đầu tư tới 14tr USD từ nguồn vốn ODA của Ngân Hàng Thế Giới. Dự án nhà máy nước Cầu Nguyệt gồm các hạng mục: cải tạo nhà máy cấp nước công suất 40 000m3/ngày, bể chứa, nhà hóa chất, trạm bơm nước rửa lọc, xây dựng 23.8km đường ống dẫn chính, xây dựng hệ thống cấp nước tại 8 phường thuộc quận Kiến An, lắp đặt mới 32 nghìn đồng hồ nước...

Hình 1: Khu xử lý nước sạch nhà máy nước Cầu Nguyệt

Với dự án Nhà máy nước Cầu Nguyệt, chúng tôi đã nghiên cứu thiết kế và triển khai thành công hệ thống ES-WTPSCADA tại trung tâm điều hành cho phép thu thập số liệu, giám sát và điều khiển từ xa các thiết bị trong nhà máy nước và ngoài tuyết ống cấp nước sạch. Hệ thống ES - WTP- SCADA góp phần nâng cao hiệu quả trong vận hành nhà máy sản xuất và hệ thống cung cấp nước sạch nhằm đáp ứng các mục tiêu: đảm bảo chất lượng nước, quản lý lượng nước khai thác và tiêu thụ, vận hành và quản lý máy móc thiết bị tối ưu, quản lý hệ thống tuyến ống cấp nước sạch đến người tiêu dùng.

2. Mô hình hệ thống nhà máy nước Cầu Nguyệt
2.1. Quy trình sản xuất và cung cấp nước sạch

Hình 2: sơ đồ công nghệ sản xuất nước sạch

Với quy trình sản xuất và cung cấp nước sạch (Hình 2 ), để nâng cao hiệu quả và đảm bảo chất lượng nước sạch, chúng ta cần phải giám sát liên tục các thông số kỹ thuật sau:

- Công trình thu nước thô: độ PH, độ đục, độ dẫn và lưu lượng nước thô.

- Bể trộn, bể phản ứng và bể lắng: mức nước bể lắng

- Bơm cấp nước lọc: áp lực đường ống, độ PH, độ dẫn và mức nước.

- Bể lọc cát: mức nước để lọc

- Bể chứa nước sạch: mức nước

- Bơm rửa lọc và quạt gió: áp lực và lưu lượng nước đường ống

- Bơm rửa lọc và quạt gió: áp lực và lưu lượng nước đường ống

- Bơm tổng cấp nước sạch: áp lực và lưu lượng nước đường ống, độ PH, độ đục và độ dẫn.

- Bể chứa bùn: mức bùn

- Khu xử lý hóa chất: nồng độ Clo

Hình 3: sơ đồ mặt bằng khu xử lý nước sạch

2.2. Khu xử lý nước sạch trong nhà máy

- Bể thu nước thô từ sông Đa Độ

- Bể trộn, phản ứng và bể lắng

- Bể chứa nước sạch

- Sân phơi bùn

- Nhà hóa chất

- Trạm bơm nước rửa lọc cát

- Trung tâm điều khiển

- Nhà điều hành

2.3. Mạng truyền dẫn tuyến ống cấp nước sạch

3. Hệ thống giám sát và điều khiển ES- WTP- SCADA

3.1. Mô hình hệ thống SCADA giám sát và điều khiển.

Với yêu cầu thiết kế và hệ thống tự động hóa đáp ứng quy trình sản xuất và cung cấp nước sạch của nhà máy nước Cầu Nguyệt, chúng tôi đã nghiên cứu thiết kế và ứng dụng hệ thống SCADA giám sát và điều khiển trển nền tảng công nghệ PC, PLC của Siemens tích hợp với các biến tần, thiết bị đo thông minh chuyên biệt cho lĩnh vực nước sạch của ABB, các thiết bị hiển thị số liệu trên bàn điều khiển MIMIC của Redlion và Schneider.

Hệ thống SCADA giám sát và điều khiển gồm trạm điều khiển bơm tích hợp thiết bị điều khiển khả trình PLC và trạm giám sát mạng truyền dẫn tuyến ống từ xa ở nhà điều hành được kết nối với nhau qua cáp  quang theo tiêu chuẩn Ethernet. Trong đó, các thiết bị đo thông số chất lượng như độ PH, độ đục, độ dẫn, và đo lưu lượng, áp lực đường ống trong nhà máy kết nối với PLC S7300 của trạm điều khiển bơm chính qua tín hiệu dòng 4-20mA, các thiết bị hiển thị số liệu tại bàn điều khiển MIMIC kết nối với PLC S7300 của trạm điều khiển bơm qua mạng truyền thông RS485, thiết bị điều khiển PLC S7300 kết nối với biến tần qua mạng Profibus DP có khả năng điều khiển các máy bơm chính trong nhà máy theo áp lực đường ống bằng luật điều khiển PID....máy tính chủ tại trạm bơm giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nước sạch, kết nối với thiết bị điều khiển khả trình PLC S7300 qua mạng MPI

Hình 5: trung tâm SCADA giám sát và điều khiển trạm bơm chính

3.2. Mô hình điều khiển bể lọc

3.3. Mô hình điều khiển bơm bằng biến tần theo thuật toán PID

Hình 6: Mô hình điều khiển bơm nước sạch theo áp lực tuyến ống

4. Hệ phần mềm giám sát và điều khiển ES-WTPSCADA

Hệ thống giám sát và điều khiển ES-WTPSCADA gips phần nâng cao hiệu quả quản lý, vận hành và đảm bảo chất lượng nước sạch nước sạch cho nhà máy nước Cầu Nguyệt, đồng thời mang lại lợi ích to lớn cho cộng đồng dân cư sinh sống tại địa bàn quận Kiến An nói riêng và thành phố Hải Phòng nói chung. Đảm bảo nguồn nước sạch phục vụ sinh hoạt và sản xuất trên địa bàn góp phần tạo đà cho sự phát triển về kinh tế xã hội, nâng cao đời sống cho cư dân nơi đây góp phần đưa quận Kiến An trở thành đơn vị tiên phong, đi đầu trong mọi lĩnh vực của thành phố Hải Phòng.

Hệ thống ES-WTPSCADA là một trong những dự án do người Việt nghiên cứu thiết kế và triển khai thành công trên nền tảng công nghệ thiếp thu từ những hãng công nghệ hàng đầu trên thế giới như Siemens, ABB. Điều đó khẳng định giá trị chất xám của người Việt trong việc ứng dụng công nghệ cao trong sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, an sinh xã hội và an ninh quốc phòng.

website: www.astecgroup.vn