Khu xử lý nước

Khái quát cơ bản về hệ thống Scada

Scada là hệ thống điều khiển, giám sát và thu thập dữ liệu (Supervisory control and Data Acquisition) có cấu trúc cơ bản theo sơ đồ khối như hình 1.

HÌnh 1: Cấu trúc khối hệ SCADA.

Những đặc điểm cơ bản của hệ thống:

• Hệ thống có cấu trúc tập trung
• Mọi thông tin được tập trung về máy tính chủ thông qua các PLC
• Việc truyền thông tin được thực hiện dưới dạng số thông qua Profibus
• Việc truy cập trao đổi thông tin được thực hiện theo các chuẩn quốc tế RS232, RS485 và các giao thức công nghiệp (protocol)

Những chức năng chính của hệ thống:

• Điều khiển và giám sát trạng thái của tất cả các thiết bị, máy móc…tại hiện trường
• Thu thập và lưu trữ các thông số của các thiết bị, máy móc, sản phẩm..
• Phân tích đảm bảo chất lượng sản phẩm
• Cảnh báo và báo lỗi xảy ra tại các thiết bị, máy móc…
• Báo cáo, thống kê và in ấn
• Tạo lập và thực thi hàm, công thức
• Bảo mật và phân quyền sử dụng hệ thống
• Chỉnh sửa online

Nguyên lý hoạt động cơ bản của hệ thống:

Từ hiện trường (nơi đặt các thiết bị, máy móc của dây chuyền sản xuất và hệ thống đường ống, trong tương lai là toàn bộ các địa chỉ và hộ tiêu dùng nước) các cảm biến(S) đưa tín hiệu đo: Đến modul vào/ra (I/O) và đến PLC. Thông tin tại PLC được xử lý sơ bộ và truyền lên máy tính chủ, người thao tác có thể tác động đến bất kỳ điểm nào trên hiện trường thông qua các cơ cấu chấp hành (A). Hoạt động của hệ Scada sẽ đảm bảo:

• Điều khiển tự động các thiết bị, máy móc rời rạc và các thiết bị, máy móc quá trình liên tục
• Giám sát tự dộng liên tục toàn bộ quy trình sản xuất (ở doanh nghiệp cấp nước là quá trình sản xuất của nhà máy và mạng đường ống cung cấp nước sạch)
• Thông báo thông tin đầy đủ về lỗi và trạng thái làm việc của thiết bị, máy móc (ở doanh nghiệp cấp nước chủ yếu là các bơm, van, biến tần)
• Thu thập và lưu trữ dữ liệu những thông tin phục vụ quản lý và điều hành (ở doanh nghiệp cấp nước là những thông tin chính, mức nước bể chứa, áp lực, lưu lượng, điện năng tiêu thụ, chất lượng nước
• In ấn báo cáo kết quả các dữ liệu giám sát.

Như vậy, có thể dễ thấy rằng: để đảm bảo can thiệp (tức điều khiển) quá trình sản xuất và cung cấp nước sạch thì các cơ cấu chấp hành (A) phải đảm bảo có tính năng nhận và chấp hành tín hiệu điều khiển. Ví dụ: các van trên đường ống phải là van điện, các động cơ điện phải có các khí cụ hoặc thiết bị cấp nguồn có khả năng nhận tín hiệu điều khiển để đóng, cắt nguồn hoặc thay đổi giá trị (có thể là tần số) nguồn cấp để đảm bảo khởi động- dừng hoặc thay đổi tốc độ. Một thực trạng ở đa phần các nhà máy sản xuất nước sạch và hệ thống đường ống là các van chủ yếu là van cơ, các động cơ điện chủ yếu được cấp điện từ khởi động từ. Chính vì vậy, để khai thác tính năng điều khiển của hệ Scada thì phải nâng cấp các thiết bị, máy móc tại hiện trường, nhưng điều này đòi hỏi nguồn vốn lớn. Đây thực sự là một vấn đề khó cho các doanh nghiệp. Nhưng không vì thế mà không ứng dụng công nghệ Scada, mà xét về nhiều mặt có thể khẳng định: nên ứng dụng công nghệ Scada vào quá trình sản xuất và cung cấp nước sạch trước để nâng cao hiệu quả điều hành, quản lý và sau đó sẽ nâng cấp dần thiết bị- máy móc tại hiện trường. Và đây có thể coi (một cách thận trọng) là một phương pháp đi tắt đón đầu, có tác dụng thúc đẩy và thay đổi nhận thức của toàn thể cán bộ kỹ thuật, quản lý trong doanh nghiệp, đẩy nhanh công cuộc hiện đại hóa quá trình sản xuất.

Khái quát cơ bản tổ chức, quy trình sản xuất và cung cấp nước sạch

Với một doanh nghiệp sản xuất và cung cấp nước sạch cấp Công ty thì phổ biến có tổ chức gồm: vài xí nghiệp sản xuất và cung cấp nước sạch; trong mỗi xí nghiệp có một hoặc hai (thường là một) nhà máy sản xuất sản xuất nước sạch; hệ thống đường ống cấp nước thuộc xí nghiệp. Các công ty chuyên ngành nước thường có đặc điểm: các nhà máy sản xuất nước, các phòng chức năng của xí nghiệp và của công ty… cách xa nhau (có công ty khoảng cách xa nhất lên đến vài chục km), các hệ thống đường ống… thường trải trên một địa bàn rộng lớn. Và một điều hiển nhiên là theo một thể thống nhất thì các phòng chức năng tại cấp Công ty, tại xí nghiệp, tại nhà máy và các thiết bị, máy móc… tại hiện trường phải có sự “liên kết” với nhau để thực hiện việc tổ chức sản xuất và cung cấp nước sạch. Việc ứng dụng công nghệ Scada chính là hiện đại hóa sự liên kết này, “xóa nhòa” khoảng cách.

Quy trình cơ bản của việc sản xuất và cung cấp nước sạch cho một xí nghiệp thuộc công ty có thể hiểu một cách đơn giản như hình 2.

Hình 2: Quy trình đơngiản của sản xuất và cung cấp nước sạch.

Trong đó, cần chú ý: hệ thống đường ống là một mạng gồm nhiều đường ống có kích thước khác nahu và mạng này luôn phát triển cùng với mức phát triển các địa chỉ và hộ tiêu dùng nước sạch

Với quy trình sản xuất và cung cấp nước sạch một cách đơn giản này, cũng dễ nhận thấy ngay rằng: để nâng cao hiệu quả điều hành quá trình này, cần phải trực quan giám sát liên tục các thông số kỹ thuật sau:

• Lượng nước thô khai thác: thông số này liên quan đến phí phải trả về khai thác tài nguyên và là một thông số liên quan đến đánh giá tổn thất nước
• Các thông số đo lường cần giám sát/ lưu trữ của quá trình sản xuất và cung cấp nước sạch, gồm: mức nước trong bể nước thô/ nước sạch/các bể thuộc các công đoạn của quá trình xử lý nước/hàm lượng clo dư/ các áp lực nước trên các đường ống( cả trong nhà máy và các điểm cần thiết trên mạng đường ống cung cấp nước sạch)/độ PH/độ đục/độ lắng cặn.
• Lượng nước sạch cung cấp: tại đầu ra của nhà máy tổng lượng nước sạch tại các hố và địa chỉ tiêu dùng nước. Thông số này liên quan đến thu tiền nước và việc đánh giá tổn thất nước cũng như hiệu quả sản xuất kinh doanh.
• Tình trạng kỹ thuật của các thiết bị, máy móc trong nhà máy, gồm: thông báo trạng thái tức thời chất lượng kỹ thuật, lượng điện năng tiêu thụ….

Như vậy, tất cả các thông tin trên cần phải được thể hiện trực quan sinh động trên các màn hình đặt tại các phòng chức năng liên quan đến điều khiển/ giám sát/ và thu thập dữ liệu. Điều này hoàn toàn được thỏa mãn bởi hệ Scada với phần mềm chuyên dụng cho ngành nước cũng những thiết bị phần cứng tương thích.

---------------------------------------------

Theo tự động hóa ngày nay