Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát trạm trộn bê tông sử dụng PLC S7

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

............................................................................................................................

.......................................................................................................................................

Trang 1

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

............................................................................................................................

.......................................................................................................................................

Trang 2

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG BIỂU ........................................................................................ 8

DANH MỤC HÌNH ẢNH. ......................................................................................... 9

Lời mở đầu ................................................................................................................ 12

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG. ............................................................ 13

1.1 Khái niệm. .................................................................................................... 13

1.2 Khái niệm về mác bê tông. .......................................................................... 13

1.3 Phân loại bê tông. ......................................................................................... 13

1.3.1 Theo cường độ. ...................................................................................... 13

1.3.2 Theo loại chất kết dính. ......................................................................... 14

1.3.3 Theo cốt liệu. ......................................................................................... 14

1.3.4 Theo khối lượng thể tích. ....................................................................... 14

1.3.5 Theo phạm vi sử dụng. ........................................................................... 14

1.4 Các thành phần cốt liệu. ............................................................................... 15

1.4.1 Xi măng. ................................................................................................. 15

1.4.2 Cát. ........................................................................................................ 15

1.4.3 Đá dăm. ................................................................................................. 15

1.4.4 Nước. ..................................................................................................... 15

1.4.5 Các chất phụ gia. ................................................................................... 15

1.5 Tính chất đặc thù của bê tông. ..................................................................... 15

1.5.1 Cường độ của bê tông. .......................................................................... 15

1.5.2 Tính giãn nở........................................................................................... 17

1.5.3 Tính chống thấm. ................................................................................... 17

1.6 Quá trình đông cứng của bê tông và biện pháp bảo quản. ........................... 17

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ TRẠM TRỘN BÊ TÔNG. .................................... 18

2.1 Giới thiệu chung. .......................................................................................... 18

Trang 3

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

2.2 Trạm trộn bê tông xi măng. .......................................................................... 19

2.2.1 Giới thiệu. .............................................................................................. 19

2.2.2 Phân loại. .............................................................................................. 19

2.2.3 Cấu tạo chung của trạm trộn bê tông xi măng. ..................................... 19

2.2.4 Nguyên lý hoạt động. ............................................................................. 23

CHƯƠNG 3 GIỚI THIỆU VỀ PLC. PLC – S7 1200. PHẦN MỀM LẬP TRÌNH PLC

TIA – PORTAL V13. ................................................................................................ 24

3.1 Khái quát chung về PLC. ............................................................................. 24

3.1.1 Lịch sử hình thành. ................................................................................ 24

3.1.2 Các loại PLC thông dụng. ..................................................................... 24

3.1.3 Ngôn ngữ lập trình. ............................................................................... 25

3.1.4 Cấu trúc và phương thức thực hiện chương trình PLC. ....................... 25

3.1.5 Ứng dụng PLC. ...................................................................................... 27

3.2 PLC – S7 1200. ............................................................................................ 27

3.2.1 Cấu trúc. ................................................................................................ 27

3.2.2 Phân vùng bộ nhớ. ................................................................................. 29

3.2.3 Tập lệnh S7 – 1200. ............................................................................... 30

3.2.4 Sơ đồ đấu dây. ....................................................................................... 32

3.3 Phần mềm Tia – Portal v13. ......................................................................... 33

3.3.1 Giới thiệu SIMATIC STEP 7 Basic. ...................................................... 33

3.3.2 Các bước tạo một project. ..................................................................... 34

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ MẠCH LỰC MẠCH ĐIỀU KHIỂN SƠ ĐỒ ĐẤU DÂY.

................................................................................................................................... 37

4.1 Đặt vấn đề. ................................................................................................... 37

4.2 Hướng giải quyết. ......................................................................................... 37

4.3 Tính toán thiết kế mạch lực. ......................................................................... 37

Trang 4

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

4.3.1 Mạch lực động cơ dẫn động buồng trộn. .............................................. 37

4.3.2 Mạch lực động cơ kéo băng tải. ............................................................ 38

4.3.3 Mạch lực động cơ bơm nước. ................................................................ 39

4.3.4 Mạch lực động cơ vít tải xi măng. ......................................................... 39

4.3.5 Mạch lực động cơ máy nén khí. ............................................................. 40

4.3.6 Tính chọn aptomat tổng. ........................................................................ 40

4.3.7 Tính chọn bộ khởi động mềm. ............................................................... 41

4.4 Tính toán thiết kế mạch điều khiển. ............................................................. 42

4.4.1 Mạch điều khiển động cơ dẫn động buồng trộn. ................................... 42

4.4.2 Mạch điều khiển động cơ kéo băng tải. ................................................. 42

4.4.3 Mạch điều khiển động cơ bơm nước. .................................................... 42

4.4.4 Mạch điều khiển động cơ vít tải xi măng. ............................................. 42

4.4.5 Mạch điều khiển động cơ máy nén khí. ................................................. 43

4.4.6 Tính chọn rơ le trung gian. .................................................................... 43

4.5 Sơ đồ mạch động lực. ................................................................................... 44

4.6 Sơ đồ mạch điều khiển. ................................................................................ 46

4.7 Sơ đồ đấu dây. .............................................................................................. 48

CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ XÂY DỰNG PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT.

................................................................................................................................... 49

5.1 Xây dựng thuật toán điều khiển. .................................................................. 51

5.1.1 Sơ đồ khối tổng quan hoạt động của hệ thống ở chế độ tự động. ......... 51

5.1.2 Sơ đồ khối tổng quan hoạt động của hệ thống ở chế độ bằng tay. ....... 52

5.1.3 Sơ đồ khối cân đá. ................................................................................. 52

5.1.4 Sơ đồ khối cân cát. ................................................................................ 53

5.1.5 Sơ đồ khối cân nước. ............................................................................. 53

5.1.6 Sơ đồ khối cân xi măng. ........................................................................ 54

Trang 5

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

5.1.7 Sơ đồ khối cân phụ gia. ......................................................................... 54

5.1.8 Sơ đồ khối hoạt động của băng tải. ....................................................... 55

5.1.9 Sơ đồ khối hoạt động của thùng trộn. ................................................... 56

5.1.10 Sơ đồ khối hoạt động của van xả bê tông. ............................................. 57

5.2 Lập trình điều khiển cho PLC S7 – 1200. .................................................... 57

5.2.1 Xác định đầu vào/ra. ............................................................................. 57

5.2.2 Cấu hình phần cứng thiết bị. ................................................................. 62

5.2.3 Giới thiệu khối hàm FC. ........................................................................ 64

5.2.4 Lập trình PLC – S7 1200. ...................................................................... 64

5.2.5 Các FC mô phỏng và cảnh báo. ............................................................ 86

5.3 Thiết kế giao diện điều khiển. ...................................................................... 96

5.3.1 Cấu hình thiết bị. ................................................................................... 96

5.3.2 Thiết kế giao diện điều khiển màn hình chính. ...................................... 97

5.3.3 Thiết kế giao diện màn hình điều khiển ở chế độ tự động. .................... 97

5.3.4 Thiết kế giao diện màn hình điều khiển ở chế độ bằng tay. .................. 98

5.3.5 Thiết kế giao diện các màn hình cảnh báo. ........................................... 98

CHƯƠNG 6 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG. ................................................................... 102

6.1 Download chương trình xuống PLC SIM. ................................................. 102

6.2 Màn hình chính. ......................................................................................... 105

6.3 Chế độ tự động. .......................................................................................... 106

6.3.1 Khu vực điều khiển. ............................................................................. 106

6.3.2 Khu vực mô phỏng quá trình. .............................................................. 108

6.3.3 Khu vực thông báo, cảnh báo nếu có lỗi xảy ra. ................................. 108

6.3.4 Chạy thử. ............................................................................................. 108

6.4 Chế độ bằng tay. ......................................................................................... 112

6.4.1 Khu vực bảng điều khiển. .................................................................... 112

Trang 6

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

6.4.2 Khu vực mô phỏng quá trình. .............................................................. 113

6.4.3 Chạy thử. ............................................................................................. 113

CHƯƠNG 7 KẾT LUẬN HƯỚNG PHÁT TRIỂN................................................ 117

7.1 Kết luận. ..................................................................................................... 117

7.1.1 Kết quả đạt được. ................................................................................ 117

7.1.2 Điểm còn hạn chế. ............................................................................... 117

7.2 Hướng phát triển. ....................................................................................... 117

TÀI LIỆU THAM KHẢO. ...................................................................................... 118

Trang 7

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

DANH MỤC BẢNG BIỂU

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG

Bảng 1. 1 Phân loại bê tông theo khối lượng thể tích. ................................... 14

Bảng 1. 2 Thành phần tỉ lệ các cốt liệu theo mác bê tông. ............................ 16

Bảng 1. 3 Thời gian cho phép vận chuyển bê tông theo từng mức nhiệt độ. 17

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ TRẠM TRỘN BÊ TÔNG

Bảng 2. 1 Cấp cát đá theo hai kiểu cấp liệu. .................................................. 20

Bảng 2. 2 Cấp xi măng theo hai kiểu cấp liệu. .............................................. 20

Bảng 2. 3 Các phương pháp định lượng. ....................................................... 21

CHƯƠNG 3 GIỚI THIỆU VỀ PLC. PLC – S7 1200. PHẦN MỀM LẬP TRÌNH PLC

TIA – PORTAL V13.

Bảng 3. 1 Một số loại PLC thông dụng. ........................................................ 24

Bảng 3. 2 Một số CPU S7 - 1200. .................................................................. 28

Bảng 3. 3 Phân vùng bộ nhớ. ......................................................................... 29

Bảng 3. 4 Tập lệnh xử lý bít. .......................................................................... 30

Bảng 3. 5 Tập lệnh Timer, Counter. .............................................................. 30

Bảng 3. 6 Tập lệnh toán học. ......................................................................... 31

Bảng 3. 7 Tập lệnh di chuyển. ....................................................................... 32

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ MẠCH LỰC MẠCH ĐIỀU KHIỂN SƠ ĐỒ ĐẤU DÂY.

Bảng 4. 1 Tính chọn khởi động mềm hãng ABB. .......................................... 41

Bảng 4. 2 Bảng địa chỉ sơ đồ đấu dây. ........................................................... 49

CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ XÂY DỰNG PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT.

Bảng 5. 1 Bảng địa chỉ tín hiệu từ loadcell. ................................................... 57

Bảng 5. 2 Bảng địa chỉ tín hiệu input. ............................................................ 57

Bảng 5. 3 Bảng địa chỉ tín hiệu output. .......................................................... 58

Bảng 5. 4 Bảng địa chỉ các biến phụ. ............................................................. 59

Bảng 5. 5 Bảng địa chỉ các biến phụ mô phỏng chuyển động. ...................... 61

Trang 8

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

DANH MỤC HÌNH ẢNH.

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ TRẠM TRỘN BÊ TÔNG.

Hình 2. 1 Trạm trộn bê tông nhựa nóng. ........................................................ 18

Hình 2. 2 Trạm trộn bê tông xi măng. ............................................................ 18

Hình 2. 3 Kết cấu thép. .................................................................................. 22

Hình 2. 4 Nguyên lý hoạt động trạm trộn bê tông xi măng. .......................... 23

CHƯƠNG 3 GIỚI THIỆU VỀ PLC. PLC – S7 1200. PHẦN MỀM LẬP TRÌNH PLC

TIA – PORTAL V13.

Hình 3. 1 Sơ đồ khối PLC .............................................................................. 25

Hình 3. 2 Sơ đồ đấu dây CPU 1214C AC/DC/Relay..................................... 32

Hình 3. 3 Sơ đồ đấu dây CPU 1214C DC/DC/Relay..................................... 33

Hình 3. 4 Sơ đồ đấu dây CPU 1214C DC/DC/DC. ....................................... 33

Hình 3. 5 Biểu tượng phần mềm TIA - Portal V13. ...................................... 34

Hình 3. 6 Creat new project. .......................................................................... 34

Hình 3. 7 Đặt tên cho dự án. .......................................................................... 34

Hình 3. 8 Configure a device. ........................................................................ 35

Hình 3. 9 Add new device. ............................................................................. 35

Hình 3. 10 Chọn loại CPU. ............................................................................ 36

Hình 3. 11 Một project mới được tạo ra. ....................................................... 36

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ MẠCH LỰC MẠCH ĐIỀU KHIỂN SƠ ĐỒ ĐẤU DÂY.

Hình 4. 1 Sơ đồ mạch động lực. ..................................................................... 44

Hình 4. 2 Sơ đồ mạch điều khiển. .................................................................. 46

Hình 4. 3 Sơ đồ đấu dây. ................................................................................ 48

CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ XÂY DỰNG PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT.

Hình 5. 1 Sơ đồ tổng quan quá trình trộn bê tông tự động. ........................... 51

Hình 5. 2 Sơ đồ tổng quan quá trình trộn bê tông bằng tay. .......................... 52

Hình 5. 3 Sơ đồ khối quá trình cân đá. .......................................................... 52

Hình 5. 4 Sơ đồ khối quá trình cân cát. .......................................................... 53

Hình 5. 5 Sơ đồ khối quá trình cân nước. ...................................................... 53

Trang 9

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Hình 5. 6 Sơ đồ khối quá trình cân xi măng. ................................................. 54

Hình 5. 7 Sơ đồ khối quá trình cân phụ gia. .................................................. 54

Hình 5. 8 Sơ đồ khối hoạt động của băng tải. ................................................ 55

Hình 5. 9 Sơ đồ khối hoạt động của thùng trộn. ............................................ 56

Hình 5. 10 Sơ đồ khối hoạt động của van xả bê tông. ................................... 57

Hình 5. 11 Tổng quan phần cứng. .................................................................. 62

Hình 5. 12 PLC S7 – 1200 AC/DC/RL. ......................................................... 62

Hình 5. 13 Module mở rộng analog. .............................................................. 63

Hình 5. 14 Module mở rộng đầu vào ra. ........................................................ 63

Hình 5. 15 Module mở rộng đầu vào. ............................................................ 64

Hình 5. 16 Cấu hình thiết bị. .......................................................................... 96

Hình 5. 17 Kết nối PLC và Máy tính. ............................................................ 96

Hình 5. 18 Thiết kế giao diện màn hình chính. .............................................. 97

Hình 5. 19 Thiết kế giao diện màn hình ở chế độ tự động. ............................ 97

Hình 5. 20 Thiết kế giao diện màn hình ở chế độ bằng tay. .......................... 98

Hình 5. 21 Màn hình cảnh báo hoàn thành quá trình trộn. ............................ 98

Hình 5. 22 Màn hình cảnh báo trộn xong một mẻ trộn. ................................. 99

Hình 5. 23 Màn hình báo lỗi nhập sai MAC bê tông. .................................... 99

Hình 5. 24 Màn hình báo lỗi chưa nhập số mẻ trộn. .................................... 100

Hình 5. 25 Màn hình báo lỗi chưa nhập thời gian trộn khô. ........................ 100

Hình 5. 26 Màn hình báo lỗi chưa nhập thời gian trộn ướt. ........................ 101

Hình 5. 27 Màn hình báo lỗi chưa nhập thời gian xả bê tông. ..................... 101

CHƯƠNG 6 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG.

Hình 6. 1 Start Simulation............................................................................ 102

Hình 6. 2 Start Simulation............................................................................ 102

Hình 6. 3 Start Simulation............................................................................ 103

Hình 6. 4 Mô phỏng PLC. ............................................................................ 103

Hình 6. 5 Tải chương trình xuống PLC. ...................................................... 104

Hình 6. 6 Start Simulation............................................................................ 105

Hình 6. 7 Start Simulation............................................................................ 105

Hình 6. 8 Màn hình ở chế độ tự động. ......................................................... 106

Trang 10

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Hình 6. 9 Chức năng các nút nhấn. .............................................................. 106

Hình 6. 10 Chức năng các đèn báo. ............................................................. 107

Hình 6. 11 Hệ thống nhập và hiển thị số liệu. .............................................. 107

Hình 6. 12 Màn hình quá trình chạy tự động. .............................................. 108

Hình 6. 13 Màn hình cảnh báo và báo lỗi. ................................................... 108

Hình 6. 14 Màn hình sau khi nhập đầy đủ thông số mẻ trộn. ...................... 109

Hình 6. 15 Ấn nút “Start”. ............................................................................ 109

Hình 6. 16 Cân cốt liệu. ............................................................................... 110

Hình 6. 17 Thực hiện quá trình trộn khô...................................................... 110

Hình 6. 18 Thực hiện quá trình trộn ướt. ..................................................... 111

Hình 6. 19 Thực hiện quá trình xả bê tông. ................................................. 111

Hình 6. 20 Hoàn thành quá trình trộn. ......................................................... 112

Hình 6. 21 Nút nhấn điều khiển trong chế độ bằng tay. .............................. 112

Hình 6. 22 Mô phỏng quá trình trộn điều khiển bằng tay. ........................... 113

Hình 6. 23 Start Hand. ................................................................................. 113

Hình 6. 24 Cân cốt liệu. ............................................................................... 114

Hình 6. 25 Cân đủ khối lượng. ..................................................................... 114

Hình 6. 26 Bật băng tải và thùng trộn chạy. ................................................ 115

Hình 6. 27 Xả nguyên liệu vào thùng trộn. .................................................. 115

Hình 6. 28 Xả bê tông vào xe chở. ............................................................... 116

Trang 11

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Lời mở đầu

Ngành Tự động hóa là một trong những ngành quan trọng và mang tính quyết

định cho sự phát triển của một quốc gia. Từ những thiết bị thô sơ lạc hậu trong những

ngày đầu, đến nay ngành Tự động hóa ở Việt Nam đã có những bước tiến, bước phát

triển vượt bậc với các hệ thống cơ sở hạ tầng, công nghệ hiện đại. Tự động hóa được

xem như là huyết mạch của nền kinh tế, phát triển Tự động hóa sẽ là tiền đề cho các

ngành kinh tế khác phát triển.

Ngày nay, hệ thống điều khiển, giám sát tự động không còn quá xa lạ với

chúng ta. Nó được ra đời từ rất sớm nhằm đáp ứng nhu cầu thiết yếu trong cuộc sống

của con người. Vì vậy, điều khiển tự động đã trở thành một ngành khoa học kỹ thuật

chuyên nghiên cứu và ứng dụng tự động hóa vào thực tiễn lao động và sản xuất của

con người.

Đặc biệt trong lĩnh vực xây dựng, việc ứng dụng PLC trong quá trình sản xuất

bê tông tại các trạm trộn bê tông xi măng thực sự đã mang lại hiệu quả kinh tế rất lớn

cho các quá trình sản xuất. Vì thế, nhằm tạo điều kiện tốt nhất để có thể tiếp xúc, làm

quen với các thiết bị tự động và vận dụng những kiến thức đã học vào thực tế. Nhóm

em đã chọn đề tài: “Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát trạm trộn bê tông sử dụng

PLC S7 – 1200”.

Trong quá trình thực hiện đề tài, nhóm chúng em ngoài sự cố gắng tìm hiểu và

học hỏi còn nhận được sự hướng dẫn tận tình từ thầy Hoàng Duy Khang. Nhóm

chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới thầy. Chúc thầy luôn mạnh khỏe và

thành công trong công tác giảng dạy. Do khả năng còn hạn chế, kinh nghiệm thực tế

còn ít nên có những sai sót không thể tránh, nhóm chúng em rất mong nhận được sự

chỉ bảo từ quý thầy cô. Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn.

Sinh viên thực hiện đề tài:

Đàm Thị Thúy

Nguyễn Tiến Toàn

Phạm Quốc Tuấn

Trang 12

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG.

1.1 Khái niệm.

Bê tông là một hỗn hợp được tạo thành từ cát, đá, xi măng, nước và các chất

phụ gia. Trong đó cát và đá chiếm 80% – 85%, xi măng chiếm 8% – 15%, còn lại là

khối lượng của nước và các chất phụ gia.

Hỗn hợp vật liệu được nhào trộn tạo nên hỗn hợp bê tông. Hỗn hợp bê tông

phải có độ dẻo nhất định, phù hợp với mục đích sử dụng. Có nhiều loại bê tông tùy

thuộc vào thành phần của hỗn hợp. Tỉ lệ mỗi thành phần cát, đá, xi măng,… khác

nhau sẽ tạo ra những loại bê tông khác nhau. Để phân biệt các loại bê tông, người ta

sử dụng khái niệm “mác bê tông”.

1.2 Khái niệm về mác bê tông.

Khi nói đến mác bê tông là nói đến khả năng chịu nén của mẫu bê tông.

Theo tiêu chuẩn xây dựng cũ của Việt Nam (TCVN 3105:1993, TCVN 4453:1995),

mẫu dùng để đo cường độ là một mẫu bê tông hình lập phương có kích thước 150 mm

× 150 mm × 150 mm, được dưỡng hộ trong điều kiện tiêu chuẩn quy định trong

TCVN 3105:1993, trong thời gian 28 ngày sau khi bê tông ninh kết. Sau đó được đưa

vào máy nén để đo ứng suất nén phá hủy mẫu (qua đó xác định được cường độ chịu

nén của bê tông), đơn vị tính bằng MPa (N/mm²) hoặc daN/cm² (kG/cm²).

Trong kết cấu xây dựng, bê tông chịu nhiều tác động khác nhau: chịu nén, uốn,

kéo, trượt, trong đó chịu nén là ưu thế lớn nhất của bê tông. Do đó, người ta thường

lấy cường độ chịu nén là chỉ tiêu đặc trưng để đánh giá chất lượng bê tông, gọi là

“Mác bê tông”.

Mác bê tông được phân loại từ 100, 150, 200, 250, 300, 400, 500 và 600. Khi

nói rằng “mác bê tông 200” chính là nói tới ứng suất nén phá hủy của mẫu bê tông

kích thước tiêu chuẩn, được dưỡng hộ trong điều kiện tiêu chuẩn, được nén ở tuổi 28

ngày, đạt 200 kG/cm². Còn cường độ chịu nén tính toán của bê tông mác 200 chỉ là

90 kG/cm² (được lấy để tính toán thiết kế kết cấu bê tông theo trạng thái giới hạn thứ

nhất).

1.3 Phân loại bê tông.

1.3.1 Theo cường độ.

- Bê tông thường: cường độ từ 150 – 1400 daN/cm2.

Trang 13

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

- Bê tông chất lượng cao: cường độ từ 500 – 1400 daN/cm2.

Trong xây dựng cầu đường thường sử dụng bê tông có cường độ khoảng 250

– 400 daN/cm2 hoặc lớn hơn.

1.3.2 Theo loại chất kết dính.

Bê tông xi măng, bê tông silicat (chất kết dính là vôi), bê tông thạch cao, bê

tông polime, bê tông đặc biệt (dùng chất kết dính đặc biệt).

1.3.3 Theo cốt liệu.

Bê tông cốt liệu đặc, bê tông cốt liệu rỗng, bê tông cốt liệu đặc biệt (chất phóng

xạ, chịu nhiệt, chịu axit), bê tông keramdit, bê tông cốt thép.

1.3.4 Theo khối lượng thể tích.

Bảng 1. 1 Phân loại bê tông theo khối lượng thể tích.

Loại bê γb (g/cm3) Ghi chú tông

Bê tông Chế tạo từ cốt liệu đặc biệt nặng dùng cho kết cấu đặc biệt > 2.5 đặc biệt. nặng

Bê tông Chế tạo từ cát sỏi bình thường, dùng cho kết cấu chịu 1.8 – 2.5 nặng lực.

Trong đó gồm có bê tông nhẹ cốt liệu rỗng (nhân tạo

hay tự nhiên), bê tông tổ ong (bê tông khí và bê tông Bê tông 0.5 – 1.8 bọt), chế tạo từ hỗn hợp chất kết dính, nước, cấu tử silic nhẹ nghiền mịn và chất tạp rồng, bê tông hốc lớn (không có

cốt liệu nhỏ).

Bê tông

đặc biệt < 0.5 Cũng là loại bê tông tổ ong và bê tông cốt liệu rỗng.

nhẹ

1.3.5 Theo phạm vi sử dụng.

Bê tông thường được dùng trong các kết cấu cầu bê tông cốt thép (móng, cột,

dầm, sàn…), bê tông thủy công, dùng để xây đập, âu thuyền, phủ lớp mái kênh các

công trình dẫn nước, bê tông đường, sân bay, bê tông kết cấu bao che (thường là bê

tông nhẹ), bê tông đặc biệt, bê tông chịu nhiệt, chịu axit, bê tông chống phóng xạ.

Trang 14

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

1.4 Các thành phần cốt liệu.

1.4.1 Xi măng.

Việc lựa chọn xi măng là đặc biệt quan trọng trong việc sản xuất ra bê tông,

có nhiều loại xi măng khác nhau, xi măng mác càng cao thì khả năng kết dính càng

tốt và làm chất lượng thiết kế bê tông tăng lên, tuy nhiên giá thành của xi măng mác

cao rất lớn. Vì vậy, khi thiết kế bê tông vừa phải đảm bảo chất lượng đúng yêu cầu

kỹ thuật và vừa phải giải quyết bài toán kinh tế.

1.4.2 Cát.

Cát dùng trong sản xuất bê tông có thể là cát thiên nhiên hay cát nhân tạo, kích

thước hạt cát là từ 0,4 – 0,5 mm. Chất lượng cát phụ thuộc vào thành phần khoáng,

thành phần tạp chất, thành phần hạt… Trong thành phần của bê tông, cát chiếm

khoảng 29%.

1.4.3 Đá dăm.

Đá dăm có nhiều loại tùy thuộc vào kích thước của đá, do đó tùy thuộc vào

kích cỡ của bê tông mà ta chọn kích thước đá phù hợp. Trong thành phần bê tông, đá

dăm chiếm khoảng 52%.

1.4.4 Nước.

Nước dùng trong sản xuất bê tông phải đáp ứng đủ tiêu chuẩn để không ảnh

hưởng đến khả năng đông kết của bê tông và chống ăn mòn kim loại.

1.4.5 Các chất phụ gia.

Phụ gia sử dụng có dạng bột, thường có 2 loại phụ gia:

Loại phụ gia hoạt động bề mặt: loại phụ gia này mặc dù được sử dụng lượng

nhỏ nhưng có khả năng cải thiện đáng kể tính chất của hỗn hợp bê tông và tăng cường

nhiều tính chất khác của bê tông.

Loại phụ gia rắn nhanh: loại phụ gia này có khả năng rút ngắn quá trình rắn

chắc của bê tông trong điều kiện tự nhiên cũng như nâng cao cường độ bê tông. Hiện

nay trong công nghệ sản xuất bê tông người ta còn sử dụng phụ gia đa chức năng.

1.5 Tính chất đặc thù của bê tông.

1.5.1 Cường độ của bê tông.

Cường độ của bê tông là độ cứng rắn của bê tông chống lại các lực tác động

từ bên ngoài mà không bị phá hoại.

Trang 15

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Cường độ của bê tông phản ánh khả năng chịu lực của nó. Cường độ của bê

tông phụ thuộc vào tính chất của xi măng, tỉ lệ nước, xi măng, phương pháp đổ bê

tông và điều kiện đông cứng.

Đặc trưng cơ bản của cường độ bê tông là “Mác” hay còn gọi là số liệu.

Mác bê tông kí hiệu là “M” là cường độ chịu nén tính theo (N/cm2) của mẫu

bê tông tiêu chuẩn hình khối lập phương, kích thước cạnh 15 cm, tuổi 28 ngày được

dưỡng hộ và thí nghiệm theo điều kiện tiêu chuẩn (nhiệt độ 200C ± 20C), độ ẩm không

khí 90% đến 100%. Mác “M” là chỉ tiêu cơ bản nhất đối với mọi loại bê tông và mọi

kết cấu.

Tiêu chuẩn nhà nước quy định bê tông có các mác thiết kế như sau:

- Bê tông nặng: M100, M150, M200, M250, M300, M350, M400, M500,

M600. Bê tông nặng có khối lượng riêng khoảng 1800 kg/m3 đến 2500

kg/m3 cốt liệu sỏi đá đặc chắc.

- Bê tông nhẹ: M50, M75, M100, M150, M200, M250, M300. Bê tông nhẹ

có khối lượng riêng trong khoảng 800 kg/m3 đến 1800 kg/m3, cốt liệu là các

loại đá có lỗ rỗng, keramzit, xỉ quặng…

Trong kết cấu bê tông cốt thép chịu lực phải dùng mác không thấp hơn 150.

Cường độ của bê tông tăng theo thời gian, đây là một tính chất đáng quý của

bê tông, đảm bảo cho công trình làm bằng bê tông bền lâu hơn những công trình làm

bằng gạch, đá, gỗ, thép… Lúc đầu cường độ bê tông tăng lên rất nhanh, sau đó tốc độ

giảm dần. Trong môi trường (nhiệt độ, độ ẩm) thuận lợi, sự tăng cường độ có thể kéo

dài hơn trong nhiều năm, trong điều kiện khô hanh hoặc nhiệt độ thấp thì cường độ

bê tông tăng không đáng kể.

Bảng 1. 2 Thành phần tỉ lệ các cốt liệu theo mác bê tông.

Mác (M) Xi măng (Kg) Cát (m3) Đá (m3) Nước (lít)

150 244 0.856 195 0.498

200 293 0.846 195 0.479

250 341 0.835 195 0.461

300 390 0.829 195 0.438

350 450 0.846 200 0.406

400 465 0.819 186 0.419

Trang 16

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

1.5.2 Tính giãn nở.

Trong quá trình rắn chắc, bê tông thường phát sinh biến dạng thể tích, nở ra

trong nước và co lại trong không khí. Về giá trị tuyệt đối độ co lớn hơn độ nở 10 lần

một giới hạn nào đó, độ nở có thể làm tốt hơn cấu trúc của bê tông còn hiện tượng co

ngót luôn kéo theo hậu quả xấu.

Bê tông bị co ngót do nhiều nguyên nhân. Trước hết là sự mất nước, quá trình

Cacbon hóa Hyđroxit trong đá, xi măng. Hiện tượng giảm thể tích tuyệt đối của hệ xi

măng – nước. Co ngót là nguyên nhân gây ra nứt, giảm cường độ, chống thấm, độ ổn

định của bê tông và bê tông cốt thép trong môi trường xâm thực. Vì vậy đối với những

công trình có chiều dài lớn, để tránh nứt người ta đã phân đoạn để tạo thành các khe

co giãn.

1.5.3 Tính chống thấm.

Tính chống thấm của bê tông đặc trưng bởi độ thẩm thấu của nước qua kết cấu

bê tông. Độ chặt của bê tông ảnh hưởng quyết định đến tính chống thấm của nó. Để

tăng cường tính chống thấm phải nâng cao độ chặt của bê tông bằng cách đầm kỹ, lựa

chọn tốt thành phần cấp phối hạt của cốt liệu, giảm tỉ lệ nước, xi măng ở vị trí số tối

thiểu. Ngoài ra, để tăng tính chống thấm người ta còn trộn bê tông với một số chất

phụ gia.

1.6 Quá trình đông cứng của bê tông và biện pháp bảo quản.

Quá trình đông cứng của bê tông phụ thuộc vào quá trình đông cứng của xi

măng, thời gian đông kết bắt đầu không sớm hơn 45 phút. Vì vậy sau khi trộn bê tông

xong cần phải đổ ngay để tránh hiện tượng vữa xi măng bị đông cứng trước khi đổ.

Thời gian từ lúc bê tông ra khỏi máy trộn đến lúc đổ xong một lớp bê tông (không

tính phụ gia) không quá 90 phút khi dùng xi măng pooclang và không quá 110 phút

khi dùng xi măng pooclang xi, tro núi lửa, xi măng pupơlan. Thời gian vận chuyển

bê tông (kể từ lúc đổ bê tông ra khỏi máy trộn) đến lúc đổ vào khuôn không nên lâu

quá làm cho vữa bê tông bị phân tầng.

Thời gian vận chuyển cho phép của bê tông (không có phụ gia):

Bảng 1. 3 Thời gian cho phép vận chuyển bê tông theo từng mức nhiệt độ.

Nhiệt độ (0C) 20 – 30 10 – 20 5 – 10

Thời gian vận chuyển (phút) 45 60 95

Trang 17

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ TRẠM TRỘN BÊ TÔNG.

2.1 Giới thiệu chung.

Hiện nay trên thị trường có hai loại trạm trộn chính: trạm trộn bê tông nhựa

nóng và trạm trộn bê tông xi măng.

Trạm trộn bê tông nhựa nóng: dùng để sản xuất bê tông từ hỗn hợp nhựa đường

(hắc ín), đá, chất phụ gia…, nó được ứng dụng phổ biến trong xây dựng đường xá,

các công trình giao thông, cầu, cảng… được rải lên bề mặt.

Hình 2. 1 Trạm trộn bê tông nhựa nóng.

Trạm trộn bê tông xi măng: Ứng dụng rộng rãi trong đời sống hiện nay nhất là

trong lĩnh vực xây dựng, bê tông được sản xuất từ hỗn hợp cát, đá, xi măng, nước và

phụ gia.

Hình 2. 2 Trạm trộn bê tông xi măng.

Trang 18

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

2.2 Trạm trộn bê tông xi măng.

2.2.1 Giới thiệu.

Trạm trộn bê tông xi măng là một tổng thành nhiều cụm và thiết bị, các cụm

thiết bị này phải phối hợp nhịp nhàng với nhau để hòa trộn các thành phần: cát, đá,

nước, phụ gia và xi măng được tạo thành hỗn hợp bê tông xi măng. Một trạm trộn bê

tông có các yêu cầu chung sau đây:

- Đảm bảo trộn và cung cấp được nhiều mác bê tông với thời gian điều chỉnh

nhỏ nhất.

- Cho phép sản xuất được hai loại hỗn hợp bê tông khô hoặc ướt.

- Hỗn hợp bê tông không bị tách nước hay bị phân tầng khi vận chuyển.

- Trạm làm việc ổn định, không ồn, không gây ô nhiễm môi trường.

- Lắp đặt sửa chữa đơn giản.

- Có thể làm việc ở hai chế độ là tự động hoặc bằng tay.

2.2.2 Phân loại.

Có 2 loại trạm trộn bê tông xi măng chính như sau:

- Trạm trộn bê tông xi măng cấp liệu bằng băng tải.

- Trạm trộn bê tông xi măng cấp liệu bằng gầu.

Mặc dù có hai loại trạm trộn bê tông xi măng, tuy nhiên nhìn chung đều bao

gồm các cụm và thiết bị sau:

- Cụm cấp nguyên liệu.

- Thiết bị định lượng (cát, đá, xi măng, nước và phụ gia).

- Hệ thống điều khiển.

- Thiết bị trộn, máy trộn.

- Kết cấu phụ.

2.2.3 Cấu tạo chung của trạm trộn bê tông xi măng.

2.2.3.1 Cụm cấp nguyên liệu.

Cấp cát, đá..

Việc cấp cát, đá cho trạm trộn có nhiều phương án khác nhau tuy nhiên tham

khảo thực tế ta có 2 phương án sau:

Trang 19

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Bảng 2. 1 Cấp cát đá theo hai kiểu cấp liệu.

Cấp liệu kiểu gầu Cấp liệu kiểu băng tải

Vật liệu (đá, cát) được tập kết Vật liệu (cát, đá) được tập kết

ngoài bãi chứa liệu ở các ngăn ngoài bãi sau đó được máy xúc gầu

riêng biệt, tiếp theo được gầu cào lật đổ vào bunke, thiết bị định lượng. Nguyên đổ vào thiết bị định lượng, sau khi Sau khi được định lượng đúng yêu lý định lượng được vật liệu được xả cầu thì băng tải vận chuyển đổ vào

vào skip, từ skip vật liệu được đổ thùng.

vào thùng trộn.

Cấp liệu trực tiếp từ bãi chứa Cấp liệu cho máy trộn được liên

mà không qua thiết bị vận chuyển tục. Ưu trung gian. Vật liệu ở bãi chứa không cần điểm Diện tích mặt bằng cho toàn phải vun cao và không cần phải có

trạm không lớn lắm. tấm cách vật liệu.

Vật liệu ở bãi chứa phải được Việc cấp liệu cho băng tải phải có

vun cao cho đủ lượng dự trữ. thiết bị chuyên dùng.

Việc cấp liệu cho máy trộn Khoảng cách giữa băng tải và

không liên tục. thùng trộn tương đối lớn dẫn đến

Nhược Bãi chứa phải có vách ngăn khả năng tiếp xúc của vật liệu với

điểm phân chia vật liệu. môi trường nhiều, sẽ gây ô nhiễm

Với phương án này chỉ áp dụng môi trường nếu không được che

cho trạm trộn có năng suất thấp. chắn kĩ.

Phương án này được áp dụng cho

các trạm trộn có năng suất lớn.

Cấp xi măng:

Bảng 2. 2 Cấp xi măng theo hai kiểu cấp liệu.

Dùng bằng gầu tải Dùng xi lô

Xi măng từ bao bì nhỏ đổ Xi măng rời được vận chuyển bằng

Nguyên vào phễu được băng gầu vận khí nén vào xi lô sau đó được vít tải vận

lý chuyển đổ vào xi lô nhỏ vào

Trang 20

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

thiết bị định lượng, sau đó chuyển đổ vào thiết bị định lượng trước

được xả vào thùng trộn. khi vào thùng trộn.

Có thể cấp xi măng cho Không gây ô nhiễm môi trường.

trạm với khối lượng nhỏ. Tiết kiệm được chi phí vận chuyển do Ưu

Kết cấu đơn giản, giá thành nạp xi măng với khối lượng lớn. điểm

hạ.

Do cấp xi măng từ bao bì Khi cần nạp liệu với khối lượng nhỏ

nên gây ô nhiễm. không thuận lợi.

Nhược Năng suất vận chuyển thấp Kết cấu phức tạp, giá thành đắt.

điểm không thích hợp với trạm trộn Phương pháp này được dùng phổ biến

có năng suất cao. ở các trạm trộn bê tông.

Cấp nước và phụ gia:

Việc cấp nước và phụ gia hầu như đều dựa trên phương pháp cấp trực tiếp từ

bồn chứa. Nước và phụ gia từ bồn chứa theo đường ống xả xuống thiết bị định lượng

và vào thùng trộn.

2.2.3.2 Thiết bị định lượng.

Bảng 2. 3 Các phương pháp định lượng.

Định lượng theo thể tích Định lượng theo khối lượng

Vật liệu được xả vào trong Vật liệu được xả vào bàn cân, trên

thùng chưa có thể tích phù hợp bàn cân có gắn thiết bị cảm biến, tín

với thể tích vật liệu cho một mẻ hiệu nhận từ cảm biến được xử lý bởi Nguyên máy tính sau đó kết quả được hiển thị trộn. lý trên bộ chỉ thị. Ở đây cát, đá, nước, phụ

gia và xi măng được định lượng độc

lập.

Ưu Kết cấu đơn giản, giá thành Định lượng vật liệu có độ chính xác

điểm rẻ. cao.

Nhược Định lượng thành phần cốt Kết cấu phức tạp, giá thành cao.

điểm liệu thiếu chính xác dẫn đến

Trang 21

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

chất lượng bê tông không được Hiện nay người ta thường dùng

đảm bảo. phương pháp định lượng kiểu khối

Định lượng theo thể tích lượng là chủ yếu.

thường dùng để định lượng

nước và phụ gia hoặc dùng để

định lượng vật liệu ở các trạm

trộn bê tông nhỏ lẻ, nhưng hiện

nay ít sử dụng.

2.2.3.3 Thiết bị trộn.

Dùng để trộn hỗn hợp các nguyên liệu và xả ra xe bồn. Thường sử dụng động

cơ để quay trộn bê tông.

2.2.3.4 Hệ thống điều khiển.

- Hệ thống điều khiển bằng điện.

- Cấp nguồn cho trạm trộn.

- Điều khiển các động cơ cấp liệu, động cơ trộn.

- Cảnh báo sự cố, báo lỗi.

- Dừng khi có lỗi…

- Hệ thống điều khiển khí nén thủy lực.

- Điều khiển các van khí nén và xy lanh để đóng mở cửa cấp liệu, cửa xả.

2.2.3.5 Kết cấu phụ.

Kết cấu thép dùng để làm giá đỡ cho các cụm ở trên được chắc chắn, đảm bảo

an toàn khi vận hành và sản xuất.

Hình 2. 3 Kết cấu thép.

Trang 22

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

2.2.4 Nguyên lý hoạt động.

Trạm trộn bê tông xi măng nhìn chung hoạt động theo nguyên lý sau:

Hình 2. 4 Nguyên lý hoạt động trạm trộn bê tông xi măng.

Trang 23

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

CHƯƠNG 3 GIỚI THIỆU VỀ PLC. PLC – S7 1200. PHẦN

MỀM LẬP TRÌNH PLC TIA – PORTAL V13.

3.1 Khái quát chung về PLC.

3.1.1 Lịch sử hình thành.

Thiết bị điều khiển khả trình (PLC, programmable logic controller) là một loại

máy tính điều khiển chuyên dụng, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều

khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình, do nhà phát minh người Mỹ Richard

Morley lần đầu tiên đưa ra ý tưởng vào năm 1968. Dựa trên yêu cầu kỹ thuật của

General Motors là xây dựng một thiết bị có khả năng lập trình mềm dẻo thay thế cho

mạch điều khiển logic cứng, công ty Allen Bradley và Bedford Associate (Modicon)

đã đưa ra trình bày đầu tiên. Trước đây thiết bị này thường được gọi với cái tên

Programmable Controller, viết tắt là PC, sau này khi máy tính cá nhân PC (Personal

Computer) trở nên phổ biến từ viết tắt PLC hay được dùng hơn để tránh nhầm lẫn.

3.1.2 Các loại PLC thông dụng.

Bảng 3. 1 Một số loại PLC thông dụng.

S7 – 200: CPU 212, CPU 214, CPU 222, CPU 224…

S7 – 300: CPU 313, CPU 314, CPU 315… Hãng Siemens S7 – 400: CPU 412, CPU 413, CPU 414, CPU 416…

S7 – 1200: CPU 1211C, CPU 1212C, CPU 1214C…

Dòng CPM1A, CPM2A, CPM2C

Dòng CQM1

Dòng CP1E Hãng Omron Dòng CP1L

Dòng CP1H

Dòng CJ1/M

Dòng FX: FX1N, FX1S, FX2N, FX3G…

Dòng A PLC: A large CPU, QnAS CPU, AnS CPU Hãng Mitsubishi Dòng Q PLC

Dòng L PLC

Hãng Delta Dòng DVP – SA

Trang 24

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Dòng DVP – SC

Dòng DVP – SX

Dòng DVP – SV

Dòng DVP – ES

3.1.3 Ngôn ngữ lập trình.

Các ngôn ngữ lập trình PLC được quy định trong chuẩn IEC 61131 – 3 bao

gồm:

Ngôn ngữ lập trình cơ bản:

- Instruction List (IL): dạng hợp ngữ.

- Structured Text (ST): giống Pascal.

Các ngôn ngữ đồ họa:

- Ladder Diagram (LD): giống mạch rơ le.

- Function Block Diagram (FBD): giống mạch nguyên lý.

- Sequential Function Charts (SFC): xuất xứ từ mạng Petri/Grafcet.

3.1.4 Cấu trúc và phương thức thực hiện chương trình PLC.

3.1.4.1 Cấu trúc.

Hình 3. 1 Sơ đồ khối PLC

Bộ xử lý trung tâm (CPU): Bao gồm một hay nhiều bộ vi xử lý điều hành hoạt

động của toàn hệ thống.

Trang 25

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Các kênh truyền (các BUS): bus dữ liệu (thường là 8 bit), đường dẫn các thông

tin dữ liệu, mỗi dây truyền 1 bit dạng số nhị phân. Bus địa chỉ (thường là 8 hoặc 16

bit), tải địa chỉ vị trí nhớ trong bộ nhớ. Bus điều khiển, truyền tín hiệu điều khiển từ

CPU đến các bộ phận. Bus hệ thống, trao đổi thông tin giữa các cổng nhập xuất và

thiết bị nhập xuất.

Bộ nguồn: cung cấp nguồn một chiều (5V) ổn định cho CPU và các thành phần

chức năng khác từ một nguồn xoay chiều (110, 220V…) hoặc nguồn một chiều (12,

24V…).

Các thành phần vào/ra: đóng vai trò là giao diện giữa CPU và quá trình kỹ

thuật. Nhiệm vụ của chúng là chuyển đổi, thích ứng tín hiệu và cách ly giữa các thiết

bị ngoại vi (cảm biến, cơ cấu chấp hành) và CPU.

Đầu vào số (DI: Digital Input): các ngõ vào của khối này được kết nối với các

bộ chuyển đổi tạo ra tín hiệu nhị phân như nút ấn, công tắc, cảm biến tạo tín hiệu nhị

phân. Dải điện áp đầu vào có thể là 5 VDC, 12 – 24 VDC/VAC, 48 VDC, 100 – 120

VAC, 200 – 240 VAC…

Đầu vào tương tự (AI: Analog Input): Khối này có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu

tương tự thành tín hiệu số. Các ngõ vào của khối này thường được kết nối với các bộ

chuyển đổi tạo ra tín hiệu analog như cảm biến nhiệt độ, cảm biến lưu lượng, hay ngõ

ra analog của biến tần. Các chuẩn tín hiệu tương tự thường gặp là 4 – 20mA, 0 – 5V,

0 – 10V.

Đầu ra tương tự (AO: Analog Output): Khối này có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu

số được gửi từ CPU đến đối tượng điều khiển thành tín hiệu tương tự. Các đầu ra của

khối này được kết nối với các đối tượng điều khiển nhận tín hiệu tương tự như ngõ

vào analog của biến tần, van điện từ…

Đầu ra số (DO: Digital Output): Các đầu ra của khối này được kết nối với các

đối tượng điều khiển nhận tín hiệu nhị phân như đèn báo, cuộn hút Relay… Có 3 loại

đầu ra số là dạng Trans (1 chiều), Triac (xoay chiều) và Relay với các dải điện áp 5

VDC, 24 VDC, 12 – 48VDC/VAC, 120 VAC, 230 VDC.

3.1.4.2 Phương thức thực hiện chương trình.

PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp. Mỗi vòng lặp được gọi là vòng

quét (Scan). Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn chuyển dữ liệu từ các cổng

vào số tới vùng bộ đệm ảo ngõ vào, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình.

Trang 26

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Trong từng vòng quét, chương trình được thực hiện từ lệnh đầu tiên cho đến lệnh kết

thúc. Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn chuyển các nội dung của bộ

đệm ảo ngõ ra tới các cổng ra số. Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn truyền

thông nội bộ và kiểm tra lỗi. Thời gian cần thiết để PLC thực hiện được một vòng

quét gọi là thời gian vòng quét (scan time). Thời gian vòng quét không cố định, tức

là không phải vòng quét nào cũng được thực hiện trong một khoảng thời gian như

nhau. Có vòng quét thực hiện lâu, có vòng quét thực hiện nhanh tùy thuộc vào số lệnh

trong chương trình được thực hiện và khối lượng dữ liệu truyền thông… trong vòng

quét đó.

3.1.5 Ứng dụng PLC.

- Điều khiển các dây truyền đóng gói bao bì, tự động mạ tráng kẽm, sản xuất

bia, sản xuất xi măng…

- Hệ thống rửa ô tô tự động.

- Điều khiển thang máy.

- Điều khiển máy sấy, máy ép nhựa…

3.2 PLC – S7 1200.

3.2.1 Cấu trúc.

S7 – 1200 là một dòng của bộ điều khiển logic khả trình (PLC) có thể kiểm

soát nhiều ứng dụng tự động hóa. Thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp và một tập lệnh mạnh

làm cho chúng ta có những giải pháp hoàn hảo hơn cho ứng dụng sử dụng với S7 –

1200.

S7 – 1200 bao gồm một microprocessor, một nguồn cung cấp được tích hợp

sẵn, các đầu vào vào/ra (DI/DO).

Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vào cả CPU và chương

trình điều khiển.

S7 – 1200 cung cấp một cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet và TCP/IP.

Ngoài ra bạn có thể dùng các module truyền thông mở rộng kết nối bằng RS485 hoặc

RS232.

Phần mềm dùng để lập trình cho S7 – 1200 là Step 7 Basic. Step 7 basic hỗ trợ

ba ngôn ngữ lập trình là FBD, LAD và SCL. Phần mềm này được tích hợp trong TIA

Portal của Siemens.

Trang 27

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Các module CPU khác nhau có hình dạng, chức năng, tốc độ xử lý lệnh, bộ

nhớ chương trình khác nhau. PLC S7 – 1200 có các loại sau:

Bảng 3. 2 Một số CPU S7 - 1200.

Tính năng CPU 1211C CPU 1212C CPU 1214C CPU 1215C

Kích thước vật lý 90x100x75 90x100x75 110x100x75 130x100x75 (mm)

30 Kbytes 50 Kbytes 75 Kbytes 100 Kbytes Work Bộ nhớ

1 Mbyte 1 Mbyte 4 Mbyte 4 Mbyte người Load

dùng Retentive 10 Kbytes 10 Kbytes 10 Kbytes 10 Kbytes

6 Inputs / 4 8 Inputs / 6 14 Inputs / 14 Inputs / Kiểu số I/O tích Out Out 10 Out 10 Out hợp trên 2 inputs / 2 Kiểu CPU 2 inputs 2 inputs 2 inputs outputs tương tự

Kích Inputs 1024 bytes 1024 bytes 1024 bytes 1024 bytes

thước bộ Outputs 1024 bytes 1024 bytes 1024 bytes 1024 bytes đệm

Bit nhớ (M) 4096 bytes 4096 bytes 4096 bytes 4096 bytes

Module mở rộng vào none 2 8 8 ra (SM)

Board tín hiệu (SB)

Board pin (BB) 1 1 1 1 Board truyền thông

(CB)

Module truyền thông 3 3 3 3 (CM)

3 built – in 4 built – in

6 6 Total I/O, 5 with I/O, 6 with Bộ đếm SB SB tốc độ 3 at 100kHz cao Singe 3 at 100kHz 3 at 100kHz 3 at 100kHz SB: 2 at phase 1 at 30kHz 3 at 30kHz 3 at 30kHz 30kHz

Trang 28

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

SB: 2 at

30kHz

3 at 80kHz 3 at 80kHz Quadrature 1 at 20kHz 3 at 80kHz 3 at 100kHz SB: 2 at phase SB: 2 at 3 at 20kHz 3 at 20kHz 20kHz 20kHz

4 Ngõ ra xung 4 4 4

Card nhớ SIMATIC Memory Card (optional)

Lưu trữ thời gian đồng Chuẩn là 20 ngày, nhỏ nhất là 12 ngày ở nhiệt độ 400C

hồ thời gian thực (duy trì bằng tụ điện có điện dung lớn)

1 cổng truyền thông 2 cổng truyền thông PROFINET Ethernet Ethernet

Tốc độ thực thi phép 2.3 µs/lệnh toán thực

Tốc độ thực thi logic 0.08 µs/lệnh Boolean

3.2.2 Phân vùng bộ nhớ.

PLC có 3 loại bộ nhớ sử dụng là Load memory, Work memory và Retentive

Memory:

- Load memory chứa bộ nhớ của chương trình khi down xuống.

- Work memory là bộ nhớ lúc làm việc.

- System memory thì có thể setup vùng này trong Hardware config, chỉ cần

chứa các dữ liệu cần lưu vào đây.

Bảng 3. 3 Phân vùng bộ nhớ.

Bộ nhớ CPU 1211C CPU 1212C CPU 1214C

Load memory 1 Mb 2 Mb

Work memory 25 Kb 50 Kb

System memory 2 Kb 2 Kb

Trang 29

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

3.2.3 Tập lệnh S7 – 1200.

3.2.3.1 Xử lý bít.

Bảng 3. 4 Tập lệnh xử lý bít.

Tiếp điểm thường hở sẽ đóng khi giá trị của bit có địa chỉ là n

bằng 1.

Toán hạng n: I, Q, M, L, D.

Tiếp điểm thường đóng sẽ đóng khi giá trị của bit có địa chỉ n

là 0.

Toán hạng n: I, Q, M, L, D.

Giá trị của bit có địa chỉ là n sẽ bằng 1 khi đầu vào của lệnh này

bằng 1 và ngược lại.

Toán hạng n: Q, M, L, D.

Chỉ sử dụng một lệnh out cho 1 địa chỉ.

Giá trị của bit có địa chỉ là n sẽ bằng 1 khi đầu vào của lệnh này

bằng 0 và ngược lại.

Toán hạng n: Q, M, L, D.

Chỉ sử dụng một lệnh out not cho 1 địa chỉ.

Giá trị của các bit có địa chỉ là n sẽ bằng 1 khi đầu vào của lệnh

này bằng 1. Khi đầu vào của lệnh bằng 0 thì bit này vẫn giữ nguyên

trạng thái.

Toán hạng n: Q, M, L, D.

Giá trị của các bit có địa chỉ là n sẽ bằng 0 khi đầu vào của lệnh

này bằng 1. Khi đầu vào của lệnh bằng 0 thì bit này vẫn giữ nguyên

trạng thái.

Toán hạng n: Q, M, L, D.

3.2.3.2 Timer và counter.

Bảng 3. 5 Tập lệnh Timer, Counter.

Timer trễ không nhớ – TON

Khi ngõ vào IN ngừng tác động thì reset và dừng hoạt động

Timer. Thay đổi PT khi Timer vận hành không có ảnh hưởng gì.

Trang 30

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Counter đếm lên – CTU.

Giá trị bộ đếm CV được tăng lên 1. Khi tín hiệu ngõ vào CU

chuyển từ 0 lên 1. Ngõ ra Q được tác động lên 1 khi CV >= PV.

Nếu trạng thái R = Reset được tác động thì bộ đếm CV = 0.

3.2.3.3 Lệnh toán học.

Bảng 3. 6 Tập lệnh toán học.

Lệnh so sánh dùng để so sánh hai giá trị IN1 và IN2 bao gồm

IN1= IN2, IN1>= IN2, IN1<= IN2, IN1< IN2, IN1> IN2, IN1<>

IN2.

So sánh 2 kiểu dữ liệu giống nhau, nếu lệnh so sánh thỏa mãn

thì ngõ ra sẽ là mức 1 = TRUE( tác động mức cao) và ngược lại.

Kiểu dữ liệu so sánh là: SInt, Int, Dint, USInt, UDInt, Real,

Lreal, String, Time, DTL, Constant.

Lệnh cộng ADD: OUT = IN1 + IN2.

Lệnh trừ SUB : OUT = IN1 - IN2.

Tham số IN1, IN2 phải cùng kiểu dữ liệu: Sint, Int, Dint,

USInt, Uint, UDInt, Real, Lreal, Constant.

Tham số OUT có kiểu dữ liệu: Sint, Int, Dint, USInt, Uint,

UDInt, Real, Lreal.

Tham số ENO = 1 nếu không có lỗi xảy ra trong quá trình thực

thi. Ngược lại ENO = 0 khi có lỗi, một số lỗi xảy ra khi thực thi

lệnh này:

Kết quả toán học nằm ngoài phạm vi của kiểu dữ liệu.

Real/Lreal: Nếu một trong những giá trị đầu vào là NaN sau

đó được trả về NaN.

ADD Real/Lreal: Nếu cả hai giá trị IN là INF có dấu khác

nhau, đây là một khai báo không hợp lệ và được trả về NaN

Trang 31

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

3.2.3.4 Di chuyển và chuyển đổi dữ liệu.

Bảng 3. 7 Tập lệnh di chuyển.

Lệnh Move di chuyển nội dung ngõ vào IN đến ngõ ra OUT

mà không làm thay đổi giá trị ngõ IN.

Tham số:

EN: cho phép ngõ vào.

ENO: cho phép ngõ ra.

IN: nguồn giá trị đến.

OUT1: nơi chuyển đến.

3.2.4 Sơ đồ đấu dây.

Hình 3. 2 Sơ đồ đấu dây CPU 1214C AC/DC/Relay.

Trang 32

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Hình 3. 3 Sơ đồ đấu dây CPU 1214C DC/DC/Relay.

Hình 3. 4 Sơ đồ đấu dây CPU 1214C DC/DC/DC.

3.3 Phần mềm Tia – Portal v13.

3.3.1 Giới thiệu SIMATIC STEP 7 Basic.

Step 7 Basic hệ thống kỹ thuật đồng bộ đảm bảo hoạt động liên tục hoàn hảo.

Thông minh và trực quan cấu hình phần cứng kỹ thuật và cấu hình mạng, lập

trình, chuẩn đoán và nhiều hơn nữa.

Trực quan dễ dàng để tìm hiểu và dễ dàng để hoạt động.

Trang 33

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

3.3.2 Các bước tạo một project.

Bước 1: Từ màn hình desktop nhấp đúp chọn biểu tượng TIA Portal V13

Hình 3. 5 Biểu tượng phần mềm TIA - Portal V13.

Bước 2: Click chuột vào “Create new project” để tạo dự án.

Hình 3. 6 Creat new project.

Bước 3: Nhập tên dự án vào “Project name” sau đó nhấn “Create”.

Hình 3. 7 Đặt tên cho dự án.

Trang 34

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Bước 4: Chọn “configure a device”.

Hình 3. 8 Configure a device.

Bước 5: Chọn “add new device”.

Hình 3. 9 Add new device.

Trang 35

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Bước 6: Chọn loại CPU PLC sau đó chọn “add”.

Hình 3. 10 Chọn loại CPU.

Bước 7: Project mới được hiện ra.

Hình 3. 11 Một project mới được tạo ra.

Trang 36

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ MẠCH LỰC MẠCH ĐIỀU KHIỂN

SƠ ĐỒ ĐẤU DÂY.

4.1 Đặt vấn đề.

Trong thực tế việc lựa chọn tính toán công suất động cơ là một công việc khá

phức tạp, đòi hỏi phải kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm thực tế. Đặc biệt đối với

hệ thống trạm trộn xi măng bê tông thì điều này càng trở nên quan trọng. Cần phải

tính toán công suất các động cơ sao cho hệ thống làm việc một cách phù hợp, đúng

công suất thiết kế và chất lượng bê tông luôn ở mức cao nhất. Khi tính toán thiết kế

không được để động cơ làm việc quá tải dẫn đến phá hỏng động cơ, hoặc làm việc

non tải dẫn đến chi phí đầu tư cao hơn mức cần thiết và tổn thất điện năng.

4.2 Hướng giải quyết.

Trong giới hạn tìm hiểu và nghiên cứu đề tài, việc xây dựng công thức tính

công suất động cơ của hệ thống gặp phải rất nhiều khó khăn và độ chính xác không

được cao. Vì thế, nhóm chúng em xin được tính toán và thiết kế mạch lực và mạch

điều khiển cho hệ thống trạm trộn bê tông với các thông số công suất động cơ được

xác định trước như sau:

- Công suất động cơ dẫn động máy trộn: Ptrộn = 37 kW.

- Công suất động cơ kéo băng tải: Pbăng tải = 7,5 kW.

- Công suất động cơ máy bơm nước: Pbơm nước = 4,5 kW.

- Công suất động cơ vít tải xi măng: Pvít tải = 5,5 kW.

- Công suất động cơ máy nén khí: Pkhí nén = 7,5 kW.

4.3 Tính toán thiết kế mạch lực.

4.3.1 Mạch lực động cơ dẫn động buồng trộn.

- Công suất động cơ trộn: Ptrộn = 37 kW.

- Cường độ dòng điện định mức động cơ:

37000 = = 66 (A) Iđm trộn = √3.380.0,85 Ptrộn √3.Ud. cos 𝜑

Trong đó:

+ Iđm trộn: dòng điện định mức của động cơ (A).

+ Ptrộn: công suất định mức động cơ dẫn động buồng trộn (W).

+ Ud: điện áp định mức động cơ (V).

Trang 37

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

+ Cos 𝜑: hệ số công suất. Lấy cos 𝜑 = 0,85.

- Cường độ dòng điện khởi động:

Ikđ trộn = Iđm trộn.kkđ = 66.4 = 264 (A)

Trong đó:

+ Ikđ trộn: dòng điện khởi động động cơ (A).

+ Iđm trộn: dòng điện định mức của động cơ (A).

+ kkđ: hệ số khởi động, kkđ = 2 ÷ 8. Chọn kkđ = 4.

Do công suất động cơ lớn nên sẽ áp dụng bộ khởi động mềm để khởi động

động cơ, dòng điện khởi động sẽ giảm 3 đến 4 lần so với khởi động trực tiếp.

- Chọn aptomat bảo vệ: Iđm = 90 (A).

- Chọn khởi động từ: Iđm = 90 (A).

4.3.2 Mạch lực động cơ kéo băng tải.

- Công suất động cơ băng tải: Pbăng tải = 7,5 kW.

- Cường độ dòng điện định mức động cơ:

7500 = = 13,4 (A) Iđm băng tải = √3.380.0,85 Pbăng tải √3.Ud. cos φ

Trong đó:

+ Iđm băng tải: dòng điện định mức của băng tải (A).

+ P băng tải: công suất định mức động cơ băng tải (W).

+ Ud: điện áp định mức động cơ (V).

+ Cos 𝜑: hệ số công suất. Lấy cos 𝜑 = 0,85.

- Cường độ dòng điện khởi động:

Ikđ băng tải = Iđm băng tải.kkđ = 13,4.4 = 53,6 (A)

Trong đó:

+ Ikđ băng tải: dòng điện khởi động động cơ băng tải (A).

+ Iđm băng tải: dòng điện định mức của động cơ băng tải (A).

+ kkđ: hệ số khởi động, kkđ = 2 ÷ 8. Chọn kkđ = 4.

Do công suất động cơ lớn nên sẽ áp dụng bộ khởi động mềm để khởi động

động cơ, dòng điện khởi động sẽ giảm 3 đến 4 lần so với khởi động trực tiếp.

- Chọn aptomat bảo vệ: Iđm = 20 (A).

- Chọn khởi động từ: Iđm = 20 (A).

Trang 38

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

4.3.3 Mạch lực động cơ bơm nước.

- Công suất động cơ bơm nước: Pbơm nước = 4,5 kW.

- Cường độ dòng điện định mức động cơ:

4500 = = 8,04 (A) Iđm bơm nước = √3.380.0,85 Pbơm nước √3.Ud. cos 𝜑

Trong đó:

+ Iđm bơm nước: dòng điện định mức của máy bơm nước (A).

+ P bơm nước: công suất định mức của máy bơm nước (W).

+ Ud: điện áp định mức động cơ (V).

+ Cos 𝜑: hệ số công suất. Lấy cos 𝜑 = 0,85.

- Cường độ dòng điện khởi động:

Ikđ bơm nước = Iđm bơm nước.kkđ = 8,04.4 = 32,2 (A)

Trong đó:

+ Ikđ bơm nước: dòng điện khởi động động cơ bơm nước (A).

+ Iđm bơm nước: dòng điện định mức của động cơ bơm nước (A).

+ kkđ: hệ số khởi động, kkđ = 2 ÷ 8. Chọn kkđ = 4.

Theo thiết kế sẽ sử dụng phương pháp khởi động đổi nối sao tam giác nên

dòng khởi động giảm √3 lần.

- Chọn aptomat bảo vệ: Iđm = 20 (A).

- Chọn khởi động từ: Iđm = 20 (A).

4.3.4 Mạch lực động cơ vít tải xi măng.

- Công suất động cơ vít xi măng: Pvít xi măng = 5,5 kW.

- Cường độ dòng điện định mức động cơ:

5500 = = 9,8 (A) Iđm vít xi măng = √3.380.0,85 Pvít xi măng √3.Ud. cos 𝜑

Trong đó:

+ Iđm vít xi măng: dòng điện định mức của máy vít xi măng (A).

+ P vít xi măng: công suất định mức của máy vít xi măng (W).

+ Ud: điện áp định mức động cơ (V).

+ Cos 𝜑: hệ số công suất. Lấy cos 𝜑 = 0,85.

- Cường độ dòng điện khởi động:

Ikđ vít xi măng = Iđm vít xi măng.kkđ = 9,8.4 = 34,3(A)

Trang 39

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Trong đó:

+ Ikđ vít xi măng: dòng điện khởi động động cơ vít xi măng (A).

+ Iđm vít xi măng: dòng điện định mức của động cơ vít xi măng (A).

+ kkđ: hệ số khởi động, kkđ = 2 ÷ 8. Chọn kkđ = 4.

Theo thiết kế sẽ sử dụng phương pháp khởi động đổi nối sao tam giác nên

dòng khởi động giảm √3 lần.

- Chọn aptomat bảo vệ: Iđm = 20 (A).

- Chọn khởi động từ: Iđm = 20 (A).

4.3.5 Mạch lực động cơ máy nén khí.

- Công suất động cơ máy nén khí: Pmáy nén khí = 7,5 kW.

- Cường độ dòng điện định mức động cơ:

7500 = = 13,4 (A) Iđm máy nén khí = √3.380.0,85 Pmáy nén khí √3.Ud. cos 𝜑

Trong đó:

+ Iđm máy nén khí: dòng điện định mức của máy máy nén khí (A).

+ P máy nén khí: công suất định mức của máy máy nén khí (W).

+ Ud: điện áp định mức động cơ (V).

+ Cos 𝜑: hệ số công suất. Lấy cos 𝜑 = 0,85.

- Cường độ dòng điện khởi động:

Ikđ máy nén khí = Iđm máy nén khí.kkđ = 13,4.4 = 53,6(A)

Trong đó:

+ Ikđ máy nén khí: dòng điện khởi động động cơ máy nén khí (A).

+ Iđm máy nén khí: dòng điện định mức của động cơ máy nén khí (A).

+ kkđ: hệ số khởi động, kkđ = 2 ÷ 8. Chọn kkđ = 4.

Do công suất động cơ lớn nên sẽ áp dụng bộ khởi động mềm để khởi động

động cơ, dòng điện khởi động sẽ giảm 3 đến 4 lần so với khởi động trực tiếp.

- Chọn aptomat bảo vệ: Iđm = 20 (A).

- Chọn khởi động từ: Iđm = 20 (A).

4.3.6 Tính chọn aptomat tổng.

Ta có tổng công suất các động cơ:

P∑ = Ptrộn + Pbăng tải + Pbơm nước + Pvít tải + Pkhí nén

Trang 40

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

P∑ = 37 + 7,5 + 4,5 + 5,5 + 7,5 = 62 (kW)

Dòng điện định mức của aptomat tổng tính theo tổng công suất là:

62000 = = 110,8 (A) Iđm = √3.380.0,85 P∑ √3.Uđm.cosφ

Chọn aptomat tổng có Iđm = 150 (A).

4.3.7 Tính chọn bộ khởi động mềm.

Các động cơ làm việc trong hệ thống trạm trộn bê tông xi măng đều có công

suất lớn, vì thế dòng điện khởi động rất cao. Nếu không có phương pháp khởi động

phù hợp sẽ gây ảnh hưởng tới hệ thống điện. Sau khi tìm hiểu và tham khảo trên thực

tế, các động cơ có công suất lớn hơn 7,5 kW sẽ được trang bị bộ khởi động mềm, các

động cơ có công suất nhỏ hơn 7,5 kW sẽ thực hiện phương pháp khởi động đổi nối

sao tam giác nhằm giảm dòng khởi động động cơ xuống các giá trị an toàn.

Việc tính toán, lựa chọn bộ khởi động mềm căn cứ vào hai thông số đó là điện

áp định mức và công suất định mức của động cơ cần khởi động.

Bảng 4. 1 Tính chọn khởi động mềm hãng ABB.

Công suất động cơ kW Loại Mã sản phẩm 230V 400V 500V

3 7.5 11 1SFA897101R7000 PSE18-600-70

4 11 15 1SFA897102R7000 PSE25-600-70

5.5 15 18.5 1SFA897103R7000 PSE30-600-70

7.5 18.5 22 1SFA897104R7000 PSE37-600-70

9 22 30 1SFA897105R7000 PSE45-600-70

11 30 37 1SFA897106R7000 PSE60-600-70

15 37 45 1SFA897107R7000 PSE72-600-70

18.5 1SFA897108R7000 PSE85-600-70 45 55

22 55 75 1SFA897109R7000 PSE105-600-70

30 75 90 1SFA897110R7000 PSE142-600-70

40 90 110 1SFA897111R7000 PSE170-600-70

45 110 132 1SFA897112R7000 PSE210-600-70

59 132 160 1SFA897113R7000 PSE250-600-70

75 160 200 1SFA897114R7000 PSE300-600-70

Trang 41

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Căn cứ vào số liệu tính toán trong hệ thống, ta sẽ sử dụng bộ khởi động mềm

để khởi động cho động cơ:

- Động cơ dẫn động buồng trộn: 1SFA897107R7000 - PSE60-600 -70.

- Động cơ kéo băng tải: 1SFA897101R7000 - PSE18-600 -70.

- Động cơ máy nén khí: 1SFA897101R7000 - PSE18-600 -70.

Còn động cơ bơm nước và động cơ vít tải sẽ khởi động theo phương pháp đổi

nối sao tam giác.

4.4 Tính toán thiết kế mạch điều khiển.

4.4.1 Mạch điều khiển động cơ dẫn động buồng trộn.

Mạch điều khiển động cơ dẫn động buồng trộn gồm có:

- 2 nút ấn thường mở ON/OFF phát tín hiệu điều khiển tới PLC.

- 1 rơ le trung gian nhận tín hiệu điều khiển từ PLC cấp điện cho cuộn

hút khởi động từ của động cơ dẫn động buồng trộn.

4.4.2 Mạch điều khiển động cơ kéo băng tải.

Mạch điều khiển động cơ kéo băng tải gồm có:

- 2 nút ấn thường mở ON/OFF phát tín hiệu điều khiển tới PLC.

- 1 rơ le trung gian nhận tín hiệu điều khiển từ PLC cấp điện cho cuộn

hút khởi động từ của động cơ kéo băng tải.

4.4.3 Mạch điều khiển động cơ bơm nước.

Mạch điều khiển động cơ bơm nước gồm có:

- 2 nút ấn thường mở ON/OFF phát tín hiệu điều khiển tới PLC.

- 1 rơ le trung gian nhận tín hiệu điều khiển từ PLC cấp điện cho cuộn

hút khởi động từ của động cơ bơm nước.

- 1 rơ le thời gian thực hiện quá trình đổi nối sao tam giác.

4.4.4 Mạch điều khiển động cơ vít tải xi măng.

Mạch điều khiển động cơ vít tải xi măng gồm có:

- 2 nút ấn thường mở ON/OFF phát tín hiệu điều khiển tới PLC.

- 1 rơ le trung gian nhận tín hiệu điều khiển từ PLC cấp điện cho cuộn

hút khởi động từ của động cơ vít tải xi măng.

- 1 rơ le thời gian thực hiện quá trình đổi nối sao tam giác.

Trang 42

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

4.4.5 Mạch điều khiển động cơ máy nén khí.

Máy nén khí hoạt động độc lập với hệ thống trạm trộn, vì vậy mạch điều khiển

động cơ vít tải xi măng chỉ gồm có:

- 2 nút ấn thường mở ON/OFF thực hiện bật tắt máy nén khí.

4.4.6 Tính chọn rơ le trung gian.

Rơ le trung gian thực hiện nhiệm vụ nhận tín hiệu điều khiển từ PLC để điều

khiển các thiết bị có dòng điện, điện áp định mức lớn hơn. Điện áp điều khiển cuộn

hút của rơ le trung gian được lấy trực tiếp từ đầu ra của PLC. Vì thế ta chọn rơ le

trung gian với các thông số kỹ thuật như sau:

- Điện áp định mức: 24 VDC.

- Dòng điện định mức: 5 A.

Trang 43

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

4.5 Sơ đồ mạch động lực.

Hình 4. 1 Sơ đồ mạch động lực.

Trang 44

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Trên sơ đồ mạch động lực:

- AT tổng: aptomat tổng bảo vệ mạch động lực.

- AT1: aptomat bảo vệ đóng cắt động cơ dẫn động buồng trộn.

- AT2: aptomat bảo vệ đóng cắt động cơ băng tải

- AT3: aptomat bảo vệ đóng cắt động cơ bơm nước.

- AT4: aptomat bảo vệ đóng cắt động cơ vít tải.

- AT5: aptomat bảo vệ đóng cắt động cơ nén khí.

- K11: tiếp điểm thường mở của khởi động từ đóng cắt động cơ dẫn động

buồng trộn.

- K13: tiếp điểm thường mở của khởi động từ đóng cắt động cơ băng tải.

- K7: tiếp điểm thường mở của khởi động từ đóng cắt động cơ bơm nước.

- K5: tiếp điểm thường mở của khởi động từ đóng cắt động cơ vít tải.

- K19: tiếp điểm thường mở của khởi động từ đóng cắt máy nén khí.

- K2: tiếp điểm thường mở của công tắc tơ đóng cắt cấp điện cho cuộn

hút của van điện điện từ điều khiển đóng mở cửa xả đá.

- K4: tiếp điểm thường mở của công tắc tơ đóng cắt cấp điện cho cuộn

hút của van điện điện từ điều khiển đóng mở cửa xả cát.

- K6: tiếp điểm thường mở của công tắc tơ đóng cắt cấp điện cho cuộn

hút của van điện điện từ điều khiển đóng mở cửa xả xi măng.

- K8: tiếp điểm thường mở của công tắc tơ đóng cắt cấp điện cho cuộn

hút của van điện điện từ điều khiển đóng mở cửa xả nước.

- K9: tiếp điểm thường mở của công tắc tơ đóng cắt cấp điện cho cuộn

hút của van điện điện từ điều khiển đóng mở cửa xả phụ gia.

- K12: tiếp điểm thường mở của công tắc tơ đóng cắt cấp điện cho cuộn

hút của van điện điện từ điều khiển đóng mở cửa xả bê tông.

- M1: động cơ dẫn động buồng trộn.

- M2: động cơ băng tải.

- M3: máy nén khí.

- M4: động cơ bơm nước.

- M5: động cơ vít tải xiên.

Trang 45

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

4.6 Sơ đồ mạch điều khiển.

Hình 4. 2 Sơ đồ mạch điều khiển.

Trên sơ đồ mạch điều khiển:

Trang 46

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

- K1: cuộn hút của công tắc tơ điều khiển đóng cắt thiết bị cấp đá vào

thùng cân.

- K2: cuộn hút của công tắc tơ điều khiển đóng cắt van xả đá.

- K3: cuộn hút của công tắc tơ điều khiển đóng cắt thiết bị cấp cát vào

thùng cân.

- K4: cuộn hút của công tắc tơ điều khiển đóng cắt van xả cát.

- K5: cuộn hút của công tắc tơ điều khiển đóng cắt động cơ vít tải xi

măng.

- K6: cuộn hút của công tắc tơ điều khiển đóng cắt van xả xi măng.

- K7: cuộn hút của công tắc tơ điều khiển đóng cắt động cơ bơm nước.

- K8: cuộn hút của công tắc tơ điều khiển đóng cắt van xả nước.

- K9: cuộn hút của công tắc tơ điều khiển đóng cắt động cơ bơm phụ gia.

- K10: cuộn hút của công tắc tơ điều khiển đóng cắt van xả phụ gia.

- K11: cuộn hút của công tắc tơ điều khiển đóng cắt động cơ trộn bê tông.

- K12: cuộn hút của công tắc tơ điều khiển đóng cắt van xả bê tông.

- K13: cuộn hút của công tắc tơ điều khiển đóng cắt động cơ băng tải.

- K14: cuộn hút của công tắc tơ điều khiển động cơ bơm nước khởi động

ở trạng thái đấu sao.

- K15: cuộn hút của công tắc tơ điều khiển động cơ bơm nước làm việc

ở trạng thái đấu tam giác.

- K16: cuộn hút của công tắc tơ điều khiển động cơ vít tải xiên khởi động

ở trạng thái đấu sao.

- K17: cuộn hút của công tắc tơ điều khiển động cơ vít tải xiên làm việc

ở trạng thái đấu tam giác.

- K18: cuộn hút của công tắc tơ điều khiển đóng cắt máy nén khí.

- R1, R2, R3,…: các cuộn hút của các rơ le trung gian điều khiển cấp

điện cho cuộn hút của các công tắc tơ K1, K2, K3… tương ứng.

Trang 47

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

4.7 Sơ đồ đấu dây.

Hình 4. 3 Sơ đồ đấu dây.

Trang 48

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Bảng 4. 2 Bảng địa chỉ sơ đồ đấu dây.

Địa chỉ/ Ký hiệu Ý nghĩa

CB1 Loadcell cân đá

CB2 Loadcell cân cát

CB3 Loadcell cân xi măng

CB4 Loadcell cân phụ gia

CB5 Loadcell cân nước

I0.0 Hệ thống làm việc ở chế độ auto

I0.1 Hệ thống làm việc ở chế độ hand

I0.2 Nút nhấn Start

I0.3 Nút nhấn Stop

I0.4 Xả đá vào thùng cân

I0.5 Ngừng xả đá vào thùng cân

I0.6 Xả cát vào thùng cân

I0.7 Ngừng xả cát vào thùng cân

I1.1 Xả phụ gia vào thùng cân

I1.2 Ngừng xả phụ gia vào thùng cân

I1.3 Bật động cơ bơm nước

I1.4 Tắt động cơ bơm nước

I1.5 Bật động cơ bơm xi măng

I1.6 Tắt động cơ bơm xi măng

I1.7 Bật động cơ trộn bê tông

I2.0 Tắt động cơ trộn bê tông

I2.1 Có xe chờ xả

I2.2 Bật băng tải chạy

I2.3 Dừng băng tải

I2.4 Xả đá vào băng tải

I2.5 Xả cát vào băng tải

I2.6 Xả xi măng vào thùng trộn

I2.7 Xả phụ gia vào thùng trộn

Trang 49

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Xả nước vào thùng trộn I3.0

Tiếp tục quá trình trộn. I3.1

Cấp đá vào thùng cân Q0.0

Điều khiển van xả đá Q0.1

Cấp cát vào thùng cân Q0.2

Điều khiển van xả cát Q0.3

Động cơ bơm xi măng Q0.4

Điều khiển van xả xi măng Q0.5

Động cơ bơm nước Q0.6

Điều khiển van xả nước Q0.7

Động cơ bơm phụ gia Q1.0

Điều khiển van xả phụ gia Q1.1

Động cơ trộn bê tông Q1.2

Điều khiển van xả bê tông Q1.3

Động cơ băng tải Q1.4

Trang 50

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ XÂY DỰNG PHẦN MỀM ĐIỀU

KHIỂN VÀ GIÁM SÁT.

5.1 Xây dựng thuật toán điều khiển.

5.1.1 Sơ đồ khối tổng quan hoạt động của hệ thống ở chế độ tự động.

Hình 5. 1 Sơ đồ tổng quan quá trình trộn bê tông tự động.

Trang 51

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

5.1.2 Sơ đồ khối tổng quan hoạt động của hệ thống ở chế độ bằng tay.

Hình 5. 2 Sơ đồ tổng quan quá trình trộn bê tông bằng tay.

5.1.3 Sơ đồ khối cân đá.

Hình 5. 3 Sơ đồ khối quá trình cân đá.

Trang 52

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

5.1.4 Sơ đồ khối cân cát.

Hình 5. 4 Sơ đồ khối quá trình cân cát.

5.1.5 Sơ đồ khối cân nước.

Hình 5. 5 Sơ đồ khối quá trình cân nước.

Trang 53

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

5.1.6 Sơ đồ khối cân xi măng.

Hình 5. 6 Sơ đồ khối quá trình cân xi măng.

5.1.7 Sơ đồ khối cân phụ gia.

Hình 5. 7 Sơ đồ khối quá trình cân phụ gia.

Trang 54

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

5.1.8 Sơ đồ khối hoạt động của băng tải.

Hình 5. 8 Sơ đồ khối hoạt động của băng tải.

Trang 55

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

5.1.9 Sơ đồ khối hoạt động của thùng trộn.

Hình 5. 9 Sơ đồ khối hoạt động của thùng trộn.

Trang 56

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

5.1.10 Sơ đồ khối hoạt động của van xả bê tông.

Hình 5. 10 Sơ đồ khối hoạt động của van xả bê tông.

5.2 Lập trình điều khiển cho PLC S7 – 1200.

5.2.1 Xác định đầu vào/ra.

5.2.1.1 Tín hiệu từ loadcell.

Bảng 5. 1 Bảng địa chỉ tín hiệu từ loadcell.

Name Address Retain

1 2 3 4 5 tin_hieu_cat tin_hieu_da tin_hieu_phu_gia tin_hieu_xi_mang tin_hieu_nuoc Data type Int Int Int Int Int %MW170 %MW172 %MW174 %MW176 %MW178 FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE Visible in HMI TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE Acessible from HMI TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE

5.2.1.2 Input.

Bảng 5. 2 Bảng địa chỉ tín hiệu input.

Name Address Retain

1 2 3 4 5 6 auto hand start stop on_da off_da Data type Bool Bool Bool Bool Bool Bool FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE %M10.0 %M10.1 %M10.2 %M10.3 %M10.7 %M11.1 Visible in HMI TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE Acessible from HMI TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE

Trang 57

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

on_cat off_cat on_phu_gia off_phu_gia on_xi_mang off_xi_mang on_nuoc off_nuoc on_tron off_tron

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 on_xa_ be_tong 18 off_xa_be_tong 19 20 21 22 23 24 25 26 27 co_xe_cho on_bang_tai off_bang_tai xacat xada xaximang xaphugia xanuoc restart Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool %M11.2 %M11.3 %M11.4 %M11.5 %M12.0 %M12.1 %M12.2 %M12.3 %M13.2 %M13.3 %M13.4 %M13.5 %M13.6 %M13.7 %M14.0 %M15.7 %M16.0 %M16.1 %M16.4 %M16.5 %M2.1 FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE

5.2.1.3 Output.

Bảng 5. 3 Bảng địa chỉ tín hiệu output.

Name Address Retain

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 xa_da xa_cat bom_xi_mang xa_xi_mang bom_nuoc xa_nuoc bom_phu_gia xa_phu_gia tron_be_tong xa_be_tong bom_da bom_cat bang_tai Data type Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool %Q0.1 %Q0.3 %Q0.4 %Q0.5 %Q0.6 %Q0.7 %Q1.0 %Q1.1 %Q1.2 %Q1.3 %Q0.0 %Q0.2 %Q1.4 FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE Visible in HMI TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE Acessible from HMI TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE

Trang 58

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

5.2.1.4 Bảng các biến phụ.

Bảng 5. 4 Bảng địa chỉ các biến phụ.

Name Address Retain Data type Visible in HMI Acessible from HMI

1 Bool %M14.1 FALSE TRUE TRUE

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 %M14.2 Bool Int %MW100 Real %MD102 Real %MD106 Real %MD110 Real %MD114 Real %MD118 Real %MD122 Real %MD126 Real %MD130 Real %MD134 Real %MD138 %MW142 Int FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE

15 Int %MW144 FALSE TRUE TRUE

16 Int %MW148 FALSE TRUE TRUE

17 Int %MW152 FALSE TRUE TRUE

18 Int %MW156 FALSE TRUE TRUE

19 Int %MW160 FALSE TRUE TRUE

20 Int %MW164 FALSE TRUE TRUE tin_hieu_cho_ph ep_hoat_dong bit_1ms mac_be_tong da cat phu_gia xi_mang nuoc do_da do_cat do_phu_gia do_xi_mang do_nuoc so_me_tron thoi_gian_tron_k ho thoi_gian_tron_u ot thoi_gian_xa_be _tong doc_thoi_gian_tr on_kho doc_thoi_gian_tr on_uot doc_thoi_gian_x a_be_tong

21 doc_so_me_tron Int %MW168 FALSE TRUE TRUE

22 23 24 25 26 27 28 bit_1s bit_tron_kho bit_tron_uot bit_auto bit_hand dem_can_da dem_can_cat Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool %M14.3 %M14.4 %M14.5 %M14.6 %M14.7 %M15.0 %M15.1 FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE

Trang 59

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

29 Bool %M15.2 FALSE TRUE TRUE

30 Bool %M15.3 FALSE TRUE TRUE

31 Bool %M15.4 FALSE TRUE TRUE

32 33 Bool Bool %M15.5 %M15.6 FALSE FALSE TRUE TRUE TRUE TRUE

34 Bool %M16.2 FALSE TRUE TRUE

35 Bool %M16.3 FALSE TRUE TRUE

36 37 dem_can_phu_gi a dem_can_nuoc dem_can_xi_ma ng reset_counter tron_xong chuyen_tron_uot _1 chuyen_tron_uot _2 ngung_tron cho_xa Bool Bool %M17.7 %M18.0 FALSE FALSE TRUE TRUE TRUE TRUE

38 cho_phep_tron Bool %M18.1 FALSE TRUE TRUE

cho_xa_da

Bool 39 40 cho_xa_phu_gia Bool %M18.2 %M18.3 FALSE FALSE TRUE TRUE TRUE TRUE

41 cho_xa_xi_mang Bool Bool 42 Bool 43 %M18.4 %M18.5 %M18.6 FALSE FALSE FALSE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE

44 Bool %M18.7 FALSE TRUE TRUE

45 Bool %M19.0 FALSE TRUE TRUE

46 Bool %M19.1 FALSE TRUE TRUE cho_xa_nuoc cho_xa_cat bao_loi_nhap_m ac bao_loi_nhap_so _me_tron bao_loi_nhap_th oi_gian_tron_kh o

47 Bool %M19.2 FALSE TRUE TRUE bao_loi_nhap_th oi_gian_tron_uot

48 Bool %M19.3 FALSE TRUE TRUE bao_loi_nhap_th oi_gian_xa_be_t ong

49 Bool %M19.4 FALSE TRUE TRUE

50 Bool %M19.5 FALSE TRUE TRUE

51 52 53 canh_bao_tron_x ong_me canh_bao_tron_x ong_toan_bo da_du_da da_du_cat da_du_nuoc Bool Bool Bool %M21.1 %M21.2 %M21.3 FALSE FALSE FALSE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE

54 da_du_phu_gia Bool %M21.4 FALSE TRUE TRUE

Trang 60

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

55 da_du_xa_mang Bool Int 56 Bool 57 timereal_now chon_mac %M21.5 %MW230 %M21.7 FALSE FALSE FALSE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE

5.2.1.5 Bảng các biến phụ mô phỏng chuyển động.

Bảng 5. 5 Bảng địa chỉ các biến phụ mô phỏng chuyển động.

Name Address Retain

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Data type %M19.6 Bool %M19.7 Bool %M20.0 Bool %M20.1 Bool %M20.2 Bool %M20.3 Bool %M20.4 Bool %M20.5 Bool %M20.6 Bool %M20.7 Bool Bool %M21.0 Time %MD216 Time %MD220 FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE Visible in HMI TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE Acessible from HMI TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE

14 Time %MD180 FALSE TRUE TRUE rs1 rs2 rs3 rs4 rs5 rs6 rs7 rs8 rs9 rs10 rs11 bom_da_run bom_cat_run bom_phu_gia_r un

Time %MD184 FALSE TRUE TRUE

16 Time %MD188 FALSE TRUE TRUE

15 bom_nuoc_run bom_xi_mang_ run xa_da_run xa_cat_run

17 18 19 xa_phu_gia_run 20 Time %MD192 Time %MD196 Time %MD200 Time %MD204 FALSE FALSE FALSE FALSE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE

21 Time %MD208 FALSE TRUE TRUE xa_nuoc_run xa_xi_mang_ru n

22 xa_be_tong_run 23 24 25 26 27 bang_tai_run rs12 test RS13 XE_RUN Time %MD212 Time %MD224 %M21.6 Bool %M2.0 Bool Bool %M2.2 Time %MD232 FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE

Trang 61

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

5.2.2 Cấu hình phần cứng thiết bị.

5.2.2.1 Tổng quan.

Hình 5. 11 Tổng quan phần cứng.

5.2.2.2 PLC S7 – 1200.

Hình 5. 12 PLC S7 – 1200 AC/DC/RL.

5.2.2.3 Module mở rộng Analog.

Trang 62

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Hình 5. 13 Module mở rộng analog.

5.2.2.4 Module mở rộng vào/ra.

Hình 5. 14 Module mở rộng đầu vào ra.

Trang 63

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

5.2.2.5 Module mở rộng đầu vào.

Hình 5. 15 Module mở rộng đầu vào.

5.2.3 Giới thiệu khối hàm FC.

Hàm chức năng FC là khối logic có các biến In, Out, In/Out do chương trình

gọi cung cấp cho hàm, ngoài ra còn có biến Temp sử dụng nội bộ (cục bộ), tuy nhiên

không bắt buộc phải dùng hết tất cả các biến này. Hàm FC không có bộ nhớ nội nên

dữ liệu mất đi khi ra khỏi khối, cũng như không có khối dữ liệu Instance DB giống

như khối hàm chức năng FB.

5.2.4 Lập trình PLC – S7 1200.

5.2.4.1 FC – đọc tín hiệu loadcell.

Trang 64

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

5.2.4.2 FC – tính toán khối lượng theo “Mác” bê tông.

Trang 65

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Trang 66

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Trang 67

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

5.2.4.3 FC – chương trình trộn.

Trang 68

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Trang 69

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Trang 70

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Trang 71

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

5.2.4.4 FC – tính thời gian trộn.

Trang 72

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

5.2.4.5 FC – chạy ở chế độ tự động.

Trang 73

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Trang 74

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Trang 75

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Trang 76

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Trang 77

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

5.2.4.6 FC – chạy ở chế độ bằng tay.

Trang 78

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Trang 79

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Trang 80

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Trang 81

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

5.2.4.7 FC – MAIN.

Trang 82

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Trang 83

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Trang 84

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Trang 85

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

5.2.5 Các FC mô phỏng và cảnh báo.

5.2.5.1 FC – mô phỏng loadcell.

Trang 86

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Trang 87

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Trang 88

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Trang 89

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

5.2.5.2 FC – mô phỏng chuyển động.

Trang 90

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Trang 91

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Trang 92

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Trang 93

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

5.2.5.3 FC – cảnh báo lỗi

Trang 94

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Trang 95

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

5.3 Thiết kế giao diện điều khiển.

5.3.1 Cấu hình thiết bị.

Hình 5. 16 Cấu hình thiết bị.

Hình 5. 17 Kết nối PLC và Máy tính.

Trang 96

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

5.3.2 Thiết kế giao diện điều khiển màn hình chính.

Hình 5. 18 Thiết kế giao diện màn hình chính.

5.3.3 Thiết kế giao diện màn hình điều khiển ở chế độ tự động.

Hình 5. 19 Thiết kế giao diện màn hình ở chế độ tự động.

Trang 97

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

5.3.4 Thiết kế giao diện màn hình điều khiển ở chế độ bằng tay.

Hình 5. 20 Thiết kế giao diện màn hình ở chế độ bằng tay.

5.3.5 Thiết kế giao diện các màn hình cảnh báo.

Hình 5. 21 Màn hình cảnh báo hoàn thành quá trình trộn.

Trang 98

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Hình 5. 22 Màn hình cảnh báo trộn xong một mẻ trộn.

Hình 5. 23 Màn hình báo lỗi nhập sai MAC bê tông.

Trang 99

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Hình 5. 24 Màn hình báo lỗi chưa nhập số mẻ trộn.

Hình 5. 25 Màn hình báo lỗi chưa nhập thời gian trộn khô.

Trang 100

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Hình 5. 26 Màn hình báo lỗi chưa nhập thời gian trộn ướt.

Hình 5. 27 Màn hình báo lỗi chưa nhập thời gian xả bê tông.

Trang 101

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

CHƯƠNG 6 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG.

6.1 Download chương trình xuống PLC SIM.

Từ giao diện màn hình hàm main. Kích vào biểu tượng (Start Simulation).

Hình 6. 1 Start Simulation.

Chương trình giả lập PLC được khởi động có giao diện như hình ảnh. Kích

vào lựa chọn “Load”.

Hình 6. 2 Start Simulation.

Trang 102

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Sau đó một cửa sổ mới hiện ra. Tích chọn vào ô “Start all”. Sau đó ấn “Finish”.

Hình 6. 3 Start Simulation.

Ở giao diện PLC SIM xuất hiện đèn báo màu xanh như hình ảnh là OK. Chúng

ta đã mô phỏng được một PLC ảo.

Hình 6. 4 Mô phỏng PLC.

Trang 103

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Kích vào biểu tượng “download to device”. Một cửa sổ xuất hiện, chọn “Load”

sau đó ấn “Finish” để download chương trình xuống PLC ảo vừa tạo ở trên.

Hình 6. 5 Tải chương trình xuống PLC.

Sau mỗi lần chỉnh sửa chương trình ta đều cần phải download lại chương trình

để PLC cập nhật chương trình mới nhất.

Trang 104

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

6.2 Màn hình chính.

Từ giao diện thiết kế màn hình chính, ta nhấn chuột vào biểu tượng Start

Simulation.

Hình 6. 6 Start Simulation.

Sau khi phần mềm thực hiện mô phỏng giao diện hiển thị điều khiển giám sát

có hình thức như sau:

Hình 6. 7 Start Simulation.

Trang 105

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

6.3 Chế độ tự động.

Để thực hiện quá trình trộn bê tông tự động, ta click chuột vào nút “AUTO”

có màu xanh. Giao diện điều khiển giám sát ở chế độ tự động được hiển thị.

Hình 6. 8 Màn hình ở chế độ tự động.

Ở phía bên trái là khu vực nhập các thông số và theo dõi các thông số nguyên

vật liệu tại thời điểm tức thời. Khu vực bên phải là nơi mô phỏng các quá trình cân,

xả và trộn bê tông.

6.3.1 Khu vực điều khiển.

6.3.1.1 Hệ thống nút ấn điều khiển.

Hình 6. 9 Chức năng các nút nhấn.

Trang 106

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

6.3.1.2 Hệ thống đèn báo.

Hình 6. 10 Chức năng các đèn báo.

6.3.1.3 Hệ thống nhập và hiển thị thông số mẻ trộn.

Hình 6. 11 Hệ thống nhập và hiển thị số liệu.

Trang 107

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

6.3.2 Khu vực mô phỏng quá trình.

Hình 6. 12 Màn hình quá trình chạy tự động.

6.3.3 Khu vực thông báo, cảnh báo nếu có lỗi xảy ra.

Hình 6. 13 Màn hình cảnh báo và báo lỗi.

6.3.4 Chạy thử.

Mác bê tông: 250

Số mẻ trộn: 3

Trang 108

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Thời gian trộn khô: 15s

Thời gian trộn ướt: 20s

Thời gian xả bê tông: 25s

Hình 6. 14 Màn hình sau khi nhập đầy đủ thông số mẻ trộn.

Hình 6. 15 Ấn nút “Start”.

Trang 109

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Hình 6. 16 Cân cốt liệu.

Hình 6. 17 Thực hiện quá trình trộn khô.

Trang 110

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Hình 6. 18 Thực hiện quá trình trộn ướt.

Hình 6. 19 Thực hiện quá trình xả bê tông.

Trang 111

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Hình 6. 20 Hoàn thành quá trình trộn.

6.4 Chế độ bằng tay.

Khi hệ thống làm việc ở chế độ bằng tay, sự đóng mở bật tắt các van xả, các

máy bơm nguyên liệu đều được thực hiện bằng tay thông qua màn hình điều khiển

hoặc thông qua hệ thống nút nhấn, công tắc chuyển mạch trên bảng điều khiển vật lý.

6.4.1 Khu vực bảng điều khiển.

Hình 6. 21 Nút nhấn điều khiển trong chế độ bằng tay.

Trang 112

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

6.4.2 Khu vực mô phỏng quá trình.

Hình 6. 22 Mô phỏng quá trình trộn điều khiển bằng tay.

6.4.3 Chạy thử.

Hình 6. 23 Start Hand.

Trang 113

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Hình 6. 24 Cân cốt liệu.

Hình 6. 25 Cân đủ khối lượng.

Trang 114

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Hình 6. 26 Bật băng tải và thùng trộn chạy.

Hình 6. 27 Xả nguyên liệu vào thùng trộn.

Trang 115

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

Hình 6. 28 Xả bê tông vào xe chở.

Trang 116

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

CHƯƠNG 7 KẾT LUẬN HƯỚNG PHÁT TRIỂN.

7.1 Kết luận.

7.1.1 Kết quả đạt được.

Đồ án của chúng em đã hoàn thành đúng với tiến độ đề ra, đáp ứng được cơ

bản các yêu cầu đặt ra trong nhiệm vụ thiết kế. Trong quá trình nghiên cứu và làm đồ

án, chúng em đã đạt được một số kết quả:

- Hiểu được nguyên lý hoạt động của trạm trộn bê tông xi măng. Cách vận

hành, giám sát và điều khiển một hệ thống trạm trộn.

- Nắm được những kiến thức cơ bản về PLC S7 – 1200. Một số module mở

rộng của S7 – 1200.

- Biết sử dụng cơ bản phần mềm TIA – Portal v13 để viết chương trình cho

PLC, thiết kế giao diện, điều khiển giám sát hệ thống tự động.

- Hiểu được nguyên lý hoạt động, cách kết nối các thiết bị trong hệ thống tự

động như: loadcell, cảm biến…

7.1.2 Điểm còn hạn chế.

- Do điều kiện khách quan, đồ án của chúng em không xây dựng được mô

hình thực tế mà chỉ thực hiện được trên mô phỏng bằng phần mềm.

- Do chưa có kinh nghiệm nên một vài chỗ còn chưa tối ưu, thiếu tính khách

quan.

7.2 Hướng phát triển.

Với đầy đủ phần cứng và các thiết bị phụ trợ, chúng em sẽ xây dựng được mô

hình thực tế, thể hiện được tính khách quan của đề tài.

Giải quyết vấn đề sai số về mặt định lượng đo lường để có thể áp dụng đề tài

vào thực tế sản xuất.

Xây dựng một cơ sở dữ liệu hoàn chỉnh đầy đủ các thông số để có thể quản lý

trực tiếp dễ dàng trên máy tính.

Thực hiện xây dựng chương trình kết nối với máy in để có thể in hóa đơn hoặc

thông tin mẻ trộn ngay sau khi hoàn thành mẻ trộn.

Trang 117

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang

TÀI LIỆU THAM KHẢO.

1. Đề cương bài giảng “Điều khiển lập trình PLC”_Trường Đại Học Công

Nghiệp Hà Nội.

S7 – 1200 System Manual_SIEMENS. 2.

Đề cương bài giảng “Khí cụ điện”_Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội. 3.

Giáo trình “Công nghệ bê tông xi măng”_GS.TS Nguyễn Tấn Quý. 4.

Giáo trình “Trang bị điện 1”_Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội. 5.

Giáo trình “Cung cấp điện”_TS Trần Quang Khánh. 6.

Đề cương bài giảng “Đo lường và cảm biến”_Trường Đại học Công Nghiệp 7.

Hà Nội.

8. Giáo trình “Máy điện 1”_Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội.

Trang 118

Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát trạm trộn bê tông sử dụng PLC S7 – 1200

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG BIỂU

DANH MỤC HÌNH ẢNH.

Lời mở đầu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG.

1.2 Khái niệm về mác bê tông.

1.3 Phân loại bê tông.

1.3.1 Theo cường độ.

1.3.2 Theo loại chất kết dính.

1.3.3 Theo cốt liệu.

1.3.4 Theo khối lượng thể tích.

Bảng 1. 1 Phân loại bê tông theo khối lượng thể tích.

1.3.5 Theo phạm vi sử dụng.

1.4 Các thành phần cốt liệu.

1.4.1 Xi măng.

1.4.2 Cát.

1.4.3 Đá dăm.

1.4.4 Nước.

1.4.5 Các chất phụ gia.

1.5 Tính chất đặc thù của bê tông.

1.5.1 Cường độ của bê tông.

Bảng 1. 2 Thành phần tỉ lệ các cốt liệu theo mác bê tông.

1.5.2 Tính giãn nở.

1.5.3 Tính chống thấm.

Bảng 1. 3 Thời gian cho phép vận chuyển bê tông theo từng mức nhiệt độ.

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ TRẠM TRỘN BÊ TÔNG.

2.1 Giới thiệu chung.

Hình 2. 1 Trạm trộn bê tông nhựa nóng.

Hình 2. 2 Trạm trộn bê tông xi măng.

2.2 Trạm trộn bê tông xi măng.

2.2.1 Giới thiệu.

2.2.2 Phân loại.

2.2.3 Cấu tạo chung của trạm trộn bê tông xi măng.

Bảng 2. 1 Cấp cát đá theo hai kiểu cấp liệu.

Bảng 2. 2 Cấp xi măng theo hai kiểu cấp liệu.

Bảng 2. 3 Các phương pháp định lượng.

Hình 2. 3 Kết cấu thép.

2.2.4 Nguyên lý hoạt động.

Hình 2. 4 Nguyên lý hoạt động trạm trộn bê tông xi măng.

CHƯƠNG 3 GIỚI THIỆU VỀ PLC. PLC – S7 1200. PHẦN

MỀM LẬP TRÌNH PLC TIA – PORTAL V13.

3.1 Khái quát chung về PLC.

3.1.1 Lịch sử hình thành.

3.1.2 Các loại PLC thông dụng.

Bảng 3. 1 Một số loại PLC thông dụng.

3.1.3 Ngôn ngữ lập trình.

3.1.4 Cấu trúc và phương thức thực hiện chương trình PLC.

Hình 3. 1 Sơ đồ khối PLC

3.1.5 Ứng dụng PLC.

3.2 PLC – S7 1200.

3.2.1 Cấu trúc.

Bảng 3. 2 Một số CPU S7 - 1200.

3.2.2 Phân vùng bộ nhớ.

Bảng 3. 3 Phân vùng bộ nhớ.

3.2.3 Tập lệnh S7 – 1200.

Bảng 3. 4 Tập lệnh xử lý bít.

Bảng 3. 5 Tập lệnh Timer, Counter.

Bảng 3. 6 Tập lệnh toán học.

Bảng 3. 7 Tập lệnh di chuyển.

3.2.4 Sơ đồ đấu dây.

Hình 3. 2 Sơ đồ đấu dây CPU 1214C AC/DC/Relay.

Hình 3. 3 Sơ đồ đấu dây CPU 1214C DC/DC/Relay.

Hình 3. 4 Sơ đồ đấu dây CPU 1214C DC/DC/DC.

3.3 Phần mềm Tia – Portal v13.

3.3.1 Giới thiệu SIMATIC STEP 7 Basic.

3.3.2 Các bước tạo một project.

Hình 3. 5 Biểu tượng phần mềm TIA - Portal V13.

Hình 3. 6 Creat new project.

Hình 3. 7 Đặt tên cho dự án.

Hình 3. 8 Configure a device.

Hình 3. 9 Add new device.

Hình 3. 10 Chọn loại CPU.

Hình 3. 11 Một project mới được tạo ra.

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ MẠCH LỰC MẠCH ĐIỀU KHIỂN

SƠ ĐỒ ĐẤU DÂY.

4.1 Đặt vấn đề.

4.2 Hướng giải quyết.