Thiết kế modul mô phỏng dùng trong thử nghiệm hệ thống điều khiển - Giám sát - Quản lý trạm trộn bê tông

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(34).2009<br /> <br /> <br /> <br /> THIẾT KẾ MODUL MÔ PHỎNG DÙNG TRONG THỬ NGHIỆM HỆ<br /> THỐNG ĐIỀU KHIỂN – GIÁM SÁT - QUẢN LÝ<br /> TRẠM TRỘN BÊ TÔNG<br /> DESIGNING A MODEL MODULE FOR TESTING BATCH CONCRETE<br /> MANAGEMENT – MONITOR - CONTROL SYSTEM<br /> Ngô Như Khoa - Phạm Ngọc Phương<br /> Đại học Thái Nguyên<br /> <br /> <br /> TÓM TẮT<br /> Trong bài báo này, chúng tôi ập<br /> t trung vào việc thiết kế và xây dựng modul mô phỏng<br /> vào/ra dựa trên vi điều khiển nhúng PsoC, phục vụ cho công tác thử nghiệm và hiệu chỉnh hệ<br /> thống điều khiển – giám sát và quản lý trong các trạm trộn bêtông kiểu không liên tục. Modul có<br /> chức năng giả lập toàn bộ các tín hiệu vào/ra sát thực tế. Đặc biệt trong đó, các đầu ra tương<br /> tự giả lập tín hiệu cảm biến trọng lượng của các hệ cân định lượng – định lượng cốt liệu, định<br /> lượng ximăng, định lượng nước và phụ gia được thiết kế có tính toán đến tốc độ nạp của từng<br /> thành phần phối liệu vào hệ cân định lượng đảm bảo mô phỏng sát với thực tế. Qua thử<br /> nghiệm, về cơ bản modul đã đáp ứng đầy các yêu cầu của công tác thử nghiệm hệ thống, chi<br /> phí thấp và áp dụng hiệu quả trong sản xuất kể cả trong điều kiện sản xuất hàng loạt.<br /> ABSTRACT<br /> In this paper, we focus on designing and making an in/out model module based on<br /> embedded microprocessor PsoC for testing and adjusting batch concrete management –<br /> monitor – control systems. The module can simulate the entire in/out situations matching with<br /> real conditions. Especially, the outputs simulate loadcell signals of weight batching systems -<br /> weight batching of soil and sand, cement, water and additives designed with due attention to the<br /> speed of loading the components into weight batching systems ensuring the match with reality.<br /> The test of this module has shown that, basically, it has fully met the requirements of system<br /> testing with low cost and effective application to production even mass production.<br /> <br /> <br /> 1. Đặt vấn đề<br /> Mỗi hệ thống điều khiển trước khi đưa đi lắp đặt vào các trạm trộn trong thực tế<br /> đều cần phải được chạy thử nghiệm và hiệu chỉnh tổng thể hệ thống. Công đoạn này bao<br /> gồm các khâu:<br /> - Thử nghiệm tính thông suốt của các đầu vào số, độ chính xác và độ tin cậy của<br /> các đầu vào tương tự;<br /> - Khả năng hoạt động của các thiết bị đệm công suất (rơle, contactor, vv) và sự<br /> hoạt động của toàn bộ các thiết bị khi được lắp đặt vào tủ điều khiển;<br /> - Phần mềm điều khiển;<br /> - Phần mềm quản lý phối liệu, nhật ký sản xuất, quản lý sản phẩm, vật tư tiêu hao<br /> và kho công trường.<br /> Để tiến hành công tác thử nghiệm các hệ thống điều khiển – giám sát và quản lý<br /> trạm trộn bêtông theo mẻ, có thể tiến hành theo ba phương án:<br /> 73<br />  TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(34).2009<br /> Phương án 1: Lắp đặt hệ thống điều khiển trên thiết bị trạm trộn thực tế hoặc kết nối<br /> đến các khâu chấp hành thực tế và tiến hành thử nghiệm. Phương án này có hạn chế về<br /> mặt chi phí cao, không chủ động hoàn toàn trong toàn bộ việc giả lập tham số.<br /> Phương án 2: Xây dựng một modul mô phỏng vào/ra, modul có chức năng giả lập toàn<br /> bộ các tín hiệu vào/ra sát thực tế.<br /> Phương án 3: Xây dựng modul phần mềm chạy trên máy tính, độc lập với các phần mềm<br /> điều khiển, giám sát và quản lý. Modul này có chức năng giả lập các dữ liệu đầu vào cho<br /> hệ thống. Phương án thứ 3 này chỉ phù hợp cho việc kiểm tra và hiệu chỉnh các phần<br /> mềm: phần mềm điều khiển trên PC và PLC, phần mềm giám sát và quản lý trên PC.<br /> Qua phân tích các phương án, chúng tôi đã lựa chọn phương án thứ hai để phát<br /> triển modul mô phỏng phục vụ cho công tác thử nghiệm và hiệu chỉnh hệ thống. Đây là<br /> phương án có tính kinh ết và tham số giả lập rộng và chủ động theo chương trình điều<br /> khiển.<br /> Trong phạm vi nghiên cứu của bài báo này, chúng tôi tập trung trình bày về một<br /> số vấn đề chính trong việc thiết kế và xây dựng mạch điện tử mô phỏng các tín hiệu đầu<br /> vào/ ra cho tủ điều khiển bằng mạch nhúng vi điều khiển để giả lập toàn bộ tín hiệu đầu<br /> vào (nguồn áp, dòng, tín hiệu logic) cho PLC theo chu trình đã được lập trình sẵn. Mạch<br /> mô phỏng dựa trên vi điều kh iển nhúng có thể được lập trình để tham số hóa các tín<br /> hiệu:<br /> - Đầu vào số: Giả lập các tín hiệu của các công tắc hành trình và lấy tín hiệu trực<br /> tiếp tới đầu vào I/O của PLC.<br /> - Đầu vào tương tự: Giả lập các tín hiệu của đầu cân loadcell (có thể lựa chọn đầu<br /> vào dòng hoặc áp) để đưa đến modul vào số EM231 của PLC S7-200.<br /> 2. Xác định bài toán mô phỏng<br /> 2.1. Đối tượng giả lập - trạm trộn bêtông<br /> Các trạm trộn bêtông theo chu kỳ có thể được thiết kế khác nhau ở một số khâu<br /> chính, đó là: (i) Kiểu máy trộn sử dụng (máy trộn k iểu turbin, máy trộn kiểu hành tinh,<br /> máy trộn kiểu trục ngang); (ii) Cách cân cốt liệu (cân cộng dồn đá, cát khi xả trực tiếp<br /> lên xe skip; cân cộng dồn đá, cát khi xả lên băng tải định lượng; cân cộng dồn đá, cát<br /> khi xả lên bunke định lượng phụ); (iii) Cách vận chuyển cốt liệu (băng tải, xe skip). Tuy<br /> nhiên, về khía cạnh bài toán điều khiển, ta có thể sử dụng một mô hình tổng quát cho<br /> các kiểu thiết kế trên. Để thuận tiện cho việc mô tả bài toán, chúng tôi sử dụng mô hình<br /> thiết kế như sau.<br /> - Máy trộn kiểu hành tinh, có m ột động cơ trộn (không đảo chiều), cửa xả<br /> ximăng được điều khiển bằng xilanh khí, có 2 công tắc hành trình xác định trạng thái;<br /> - 04 bunke cốt liệu, ở mỗi bunke cốt liệu có sensor đo độ ẩm; cửa xả cốt liệu<br /> được điều khiển bằng xilanh khí, có 2 công tắc hành trình xác định trạng thái;<br /> - Cân cộng dồn đá, cát khi xả trực tiếp lên xe skip, hệ cân cốt liệu đặt ngay dưới<br /> vị trí nạp liệu cho xe skip, toàn bộ xe skip được đặt trên giá cân có 4 loadcell;<br /> 74<br />  TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(34).2009<br /> - Vận chuyển cốt liệu bằng xe skip, xe skip được kéo bởi động cơ có đảo chiều;<br /> trên đường ray skip có 3 công tắc hành trình báo vị trí của xe: (1) vị trí cân, (2) vị trí cận<br /> trên sẵn sàng đổ liệu vào buồng trộn và (3) vị trí đổ liệu vào buồng trộn;<br /> - Bunke định lượng ximăng sử dụng 3 loadcell, xi măng cấp cho bunke định<br /> lượng từ 1 trong 2 vít tải ứng với 2 silo chứa 2 loại xi măng khác nhau. Các động cơ vít<br /> tải không cần đảo chiều.<br /> - Cân cộng dồn nước và phụ gia, dùng 1 loadcell; Sử dụng một máy bơm nước<br /> từ bể và 1 máy bơm phụ gia từ thùng chứa phụ gia lên silo định lượng. Xả nước và phụ<br /> gia vào buồng trộn thông qua việc điều khiển một xilanh khi đóng mở cửa xả, có 2 công<br /> tắc hành trình xác định trạng thái cửa xả.<br /> - Trạm trộn được thiết kế có 2 chế độ làm việc: (1) Chế độ điều khiển bằng tay<br /> qua bàn điều khiển trên tủ; (2) Chế độ điều khiển tự động.<br /> - Hệ điều khiển cho phép nhập tham số mẻ trộn qua 3 phương pháp: (1) Qua<br /> phần mềm giám sát trên máy tính; (2) Qua bàn điều khiển trên tủ và (3) Qua màn hình<br /> công nghiệp TD200.<br /> 2.2. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển – giám sát trạm trộn bêtông<br /> <br /> <br /> <br /> Giao tiếp PLC Bàn điều PC<br /> TD200 khiển<br /> Cảm biến<br /> định lượng<br /> Bộ điều khiển trung tâm PLC<br /> Cảm biến<br /> trạng thái Mạch động lực (Tủ điện)<br /> <br /> <br /> Thiết bị chấp hành 1 Thiết bị chấp hành 2 Thiết bị chấp hành n<br /> <br /> Hình 1. Sơ đồ giao tiếp các khối trong hệ thống điều khiển<br /> Trong đó:<br /> - PC: Được cài đặt phần mềm điều khiển, giám sát và quản lý trạm trộn.<br /> Bàn điều khiển: Lựa chọn chế độ điều khiển và cho phép điều khiển hệ thống ở chế độ<br /> bằng tay.<br /> - PLC: Bộ điều khiển trung tâm, trực tiếp điều khiển hệ thống thông qua các<br /> mạch động lực. Chương trình điều khiển chính được thực thi trên đây. Có chức năng<br /> nhận lệnh và gửi thông tin giám sát với PC và TD200 qua đường truyền RS845. Thu<br /> nhận và chuyển đổi các tín hiệu từ các loadcell trọng lượng, sensor độ ẩm, sensor trạng<br /> thái.<br /> <br /> 75<br />  TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(34).2009<br /> - Tủ động lực: Được lắp đặt toàn bộ các thiết bị điều khiển cho hệ thống<br /> - Các thiết bị chấp hành: Các động cơ, các van khí,…<br /> - Cảm biến: Các loadcell trọng lượng và các sensor xác định độ ẩm của cốt liệu<br /> và các công tắc hành trình xác định trạng thái của các cơ cấu.<br /> Sơ đồ giao tiếp chi tiết các thành phần trên được mô tả trong Hình 2.<br /> <br /> <br /> Sw cửa xả nước<br /> Sw cửa xả ximăng<br /> Sw cửa xả bê tông<br /> Sw nạp cốt liệu<br /> Computer<br /> Sw chờ nạp cốt liệu<br /> Sw chờ cân cốt liệu<br /> Sw cửa xả cốt liệu 1 RS232/ RS485<br /> Sw cửa xả cốt liệu 2<br /> Sw cửa xả cốt liệu 3<br /> Sw cửa xả cốt liệu 4 Upto 16 DI<br /> <br /> ADC 12 (16) bit<br /> Loadcell cốt liệu 8 AI TD 200<br /> 0-100<br /> deg<br /> 12 bit PLC<br /> T S7 200<br /> mV<br /> 10-50<br /> T A<br /> Up to 16 DO<br /> Xi lanh cửa xả 1<br /> Vít tải 5, 6<br /> B<br /> T<br /> <br /> <br /> T<br /> <br /> Loadcell ximăng Xi lanh cửa xả 2 Tủ điều khiển Motor (5), (6)<br /> T<br /> A<br /> Xi lanh cửa xả 3<br /> T B<br /> Motor (7) Xe Skip<br /> T<br /> <br /> Xi lanh cửa xả 4 Motor (8) Bơm nước<br /> 1U<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> T<br /> <br /> <br /> Xi lanh cửa xả 11<br /> <br /> <br /> Xi lanh cửa xả 12 Motor (9) Bơm phụ gia<br /> <br /> <br /> <br /> Xi lanh cửa xả 13<br /> Mixer<br /> Motor (10)<br /> <br /> Hình 2. Sơ đồ kết nối các thành phần trong hệ thống điều khiển<br /> <br /> <br /> 2.3. Sơ đồ ghép nối hệ thống điều khiển với MODUL mô phỏng<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 76<br />  TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(34).2009<br /> <br /> ADC PLC S7-200<br /> EM 231<br /> <br /> 12 lines (digital):<br /> 4 lines (analog): 1. Van xả liệu (4)<br /> 1. Cân cốt liệu (1) 2. Bơm ximăng (2) 6 lines (digital):<br /> Cân nước, PG (1) 3. Bơm nước (1)<br /> 2. 1. Vị trí xe Skip (3)<br /> Cân ximăng (1) 4. Bơm phụ gia (1)<br /> 3. 2. Cửa xả ximăng (1)<br /> Đo độ ẩm (1) 5. Đcơ xe Skip (1)<br /> 4. 3. Cửa xả nước (1)<br /> 6. Van xả ximăng (1)<br /> 7. Van xả nước (1) 4. Cửa xả bêtông (1)<br /> 8. Van xả bêtông (1)<br /> <br /> Simulator MODUL<br /> <br /> Hình 3. Sơ đồ ghép nối hệ thống điều khiển với MODUL mô phỏng<br /> <br /> 3. Thiết kế modul mô phỏng<br /> 3.1. Lựa chọn thiết kế<br /> Với bài toán đặt ra chúng tôi đã lựa chọn thiết kế mạch mô phỏng dựa trên vi<br /> điều khiển 8 bit PSoC (Programmable System on Chip) của hãng Cypress [2] (Hình<br /> bên). So với các vi điều khiển 8 -bít tiêu chuẩn, các chip PSoC có thêm các khối tương<br /> tự và số lập trình có khả năng lập trình được, chúng cho phép việc thiết lập một số<br /> lượng lớn các ngoại vi. Các khối số chứa một<br /> số các khối số nhỏ hơn có khả năng lập trình<br /> được có thể được cấu hình cho các ứng dụng<br /> khác nhau. Các khối analog được sử dụng cho<br /> việc phát triển các thành phần analog như các<br /> bộ lọc tương tự, các bộ so sánh, các bộ chuyển<br /> đổi ADC độ phân giải tối đa 14 bít, các bộ<br /> chuyển đổi DAC độ phân giải tối đa 9 bít. Có<br /> một số họ PSoC khác nhau cho phép lựa chọn<br /> theo yêu cầu của thiết kế. Sự khác nhau giữa<br /> các họ PSo C là số lượng các k h ố i A/D có th ể<br /> lập trình được và số lượng các chân vào ra. Phụ<br /> thuộc vào các họ vi điều khiển, PSoC có thể có<br /> từ 4 đến 16 khối số và từ 3 đến 12 khối tương<br /> tự có khả năng lập trình được.<br /> <br /> <br /> <br /> 77<br />  TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(34).2009<br /> <br /> 3.2. Sơ đồ nguyên lý mạch điện modul mô phỏng<br /> Modul được thiết kế bao gồm: 08 đầu vào số cách ly. Sử dụng cho 12 đường tín<br /> hiệu số được liệt kê trong Hình 3, trong đó 4 tín hiệu báo kích hoạt van xả liệu được<br /> ghép song song tạo nên 1 tín hiệu duy nhất, chỉ thị quá trình cân cốt liệu; 2 tín hiệu báo<br /> kích hoạt động cơ vít tải ximăng ghép song song tạo nên 1 tín hiệu duy nhất chỉ thị quá<br /> trình cân ximăng; 08 đầu ra số cách ly, sử dụng cho 6 đường tín hiệ u số; 04 đầu ra<br /> tương tự, sử dụng cho 4 đường tín hiệu tương tự (Hình 3); màn hiển thị LCD 16x2. Sơ<br /> đồ mạch nguyên lý của modul được thể hiện trong Hình 4.<br /> D25<br /> DIODE<br /> 5V 5V<br /> JP10<br /> C14 0 1 12V LS1 JP2<br /> 5V LCD_D7 2<br /> 0 LCD_D6 3 12V 5 2<br /> J13 103 LCD_D5 4 3 1<br /> U2 LCD_D4 5 R30 R23 R22 R5 R6 R7 R8 R9 4 3<br /> 28<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 9 6 1K 1K R 1k 1k 1k 1k 1k 1 HEADER 3<br /> INP1 8 1 27 7 2<br /> VDD<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> INP2 7 DA4 2 P0.7 P0.6 26 DA3 8<br /> INP3 6 DA2 3 P0.5 P0.4 25 DA1 9<br /> INP4 5 OE1 4 P0.3 P0.2 24 LE2 LCD_E 10 D21 D20 D19 D10 D11 D12 D13 D14 RELAY SPDT<br /> INP5 4 P0.1 P0.0 LCD_RW 11 LS3 JP3<br /> INP6 3 5 23 LCD_RW LCD_RS 12 LED LED LED LED LED LED LED LED<br /> INP7 2 LCD_RS 6 P2.7 P2.6 22 LCD_E 13 5 2<br /> INP8 1 LCD_D7 7 P2.5 P2.4 21 LCD_D6 14 3 1<br /> LCD_D5 8 P2.3 P2.2 20 LCD_D4 5V 15 4 3<br /> P2.1 P2.0 16 1 HEADER 3_0<br /> trotreo 4.7K 9 19 XRES 0 LCD16x2 RL8 RL7 RL6 RL5 RL4 RL3 RL2 RL1 2<br /> SMP XRES C3<br /> DATA6 10 18 DATA3 C1<br /> DATA5 11 P1.7 P1.6 17 DATA2 104 RELAY SPDT<br /> DATA4 12 P1.5 P1.4 16 DATA1 10u LS4 JP4<br /> SCLK/DATA8 13 P1.3 P1.2 15 SDATA/DATA7<br /> P1.1 P1.0 5 2<br /> GND<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 0 J12 3 1<br /> 27443-PI OUT1 RL1 4 3<br /> OUT2 1 18 RL2 1 HEADER 3_0<br /> 2 17<br /> 14<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> OUT3 RL3 2<br /> OUT4 3 16 RL4<br /> OUT5 4 15 RL5<br /> OUT6 5 14 RL6 RELAY SPDT<br /> 0 6 13<br /> OUT7 RL7 LS5 JP5<br /> 1<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> J16 OUT8 7 12 RL8<br /> R10 8 11 5 2<br /> U4<br /> 1 6 5V 9 10 12V 3 1<br /> 1 4 - + 2 100K UNL2803 4 3<br /> 2 C23 5 INP1 C12 1 HEADER 3_0<br /> 470u/25v 2<br /> 4<br /> 2<br /> 220V_in 4N35 0 104 RELAY SPDT<br /> 3<br /> 1<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> J17 U12 LS6<br /> 20<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> U5 JP6<br /> R11 1 6<br /> INP1 2 19 DATA1 5 2<br /> VCC<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 1 4 - + 2 100k 5 INP2 INP2 3 1D 1Q 18 DATA2 3 1<br /> 2 C21 INP3 4 2D 2Q 17 DATA3 5V 4 3<br /> 470u/25v 4 INP4 5 3D 3Q 16 DATA4 1 HEADER 3_0<br /> 2 INP5 6 4D 4Q 15 DATA5 2<br /> INP6 7 5D 5Q 14 DATA6 VCC<br /> 4N35<br /> 220V_in INP7 8 6D 6Q 13 DATA7<br /> 3<br /> 1<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> J18 INP8 9 7D 7Q 12 DATA8 RELAY SPDT<br /> U6<br /> R12 1 6 8D 8Q<br /> 100K OE1 1 74HC573_INP SW1 LS7 JP7<br /> 1 4 - + 2 5 INP3 OE<br /> 2 C20 5 2<br /> GND<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 470u/25v 4 11 3 1<br /> 2 LE RESET 4 3<br /> 4N35 1 HEADER 3_0<br /> 10<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 220V_in XRES 2<br /> 13<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> J19 U7<br /> R13 1 6<br /> 100K R21 RELAY SPDT<br /> 1 4 - + 2 5 INP4 D16 10K<br /> 2 C19 0 LS8 JP8<br /> 470u/25v 4 DIODE<br /> 2 5 2<br /> GND 3 1<br /> 4N35<br /> 220V_in 5V 4 3<br /> 13<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> J20 U8 1 HEADER 3_0<br /> R15 1 6 0 2<br /> 100K<br /> 1 4 - + 2 5 INP5<br /> 2 C18 RELAY SPDT<br /> 470u/25v 4 U13<br /> 20<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 2 SDATA/DATA7 LS9 JP9<br /> 4N35 DATA1 2 19 OUT1 SCLK/DATA8<br /> VCC<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 220V_in DATA2 3 1D 1Q 18 OUT2 XRES 5 2<br /> 3<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> DATA3 4 2D 2Q 17 OUT3 GND 3 1<br /> 1<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> J21 DATA4 5 3D 3Q 16 OUT4 VCC 4 3<br /> U9<br /> R16 1 6 DATA5 6 4D 4Q 15 OUT5 J22 1 HEADER 3_0<br /> 100K DATA6 7 5D 5Q 14 OUT6 2<br /> 1 4 - + 2 5 INP6 DATA7 8 6D 6Q 13 OUT7 1 10<br /> 2 C17 DATA8 9 7D 7Q 12 OUT8 2 9<br /> 470u/25v 4 8D 8Q 3 8 C13 RELAY SPDT<br /> 2 LE2 1 74HC573_RELAY 4 7 1000u/25V<br /> OE 5 6<br /> 4N35<br /> 220V_in<br /> 13<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> GND<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> J24 11 PROGRAMER 0<br /> LE<br /> U14<br /> R18 1 6<br /> 10<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 1 4 - + 2 100K<br /> 2 5 INP7<br /> C16<br /> 470u/25v 4<br /> 2 5V<br /> 220V_in 4N35 0 J26<br /> 3<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 12V<br /> 1<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> J25 U15 1<br /> R17 1 6 2<br /> 100K 5V 3 DA4 0<br /> 1 4 - + 2 5 INP8 R32 4 DA3<br /> 2 C15 1K 5 DA2<br /> 470u/25v 4 JP1 6 DA1<br /> 2<br /> 3 DIODE R31<br /> 4N35<br /> 220V_in 2 D22 560R D24<br /> 3<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 1 HEADER 6<br /> 0 C10 C11 LED<br /> POWER IN 1000u/5V 104 D23<br /> <br /> <br /> LED<br /> 0<br /> <br /> <br /> <br /> Hình 4. Sơ đồ mạch nguyên lý của modul mô phỏng<br /> <br /> 78<br />  TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(34).2009<br /> <br /> 3.3. Các thuật toán chính<br /> Bước 1: Kiểm tra tín hiệu van xả liệu 1, nếu được kích hoạt (mức tích cực) thì tăng giá<br /> trị đầu ra Analog1 với độ dốc k1 sau đó chuyển sang Bước 2. Nếu van xả liệu 1 không<br /> kích hoạt thì chuyển sang Bước 2.<br /> Bước 2: Kiểm tra tín hiệu van xả liệu 2, nếu được kích hoạt thì tăng giá trị đầu ra<br /> Analog1 với độ dốc k2 sau đó chuyển sang Bước 3. Nếu van xả liệu 2 không kích hoạt<br /> thì chuyển sang Bước 3.<br /> Bước 3: Kiểm tra tín hiệu van xả liệu 3, nếu được kích hoạt thì tăng giá trị đầu ra<br /> Analog1 với độ dốc k3 sau đó chuyển sang Bước 4. Nếu van xả liệu 3 không kích hoạt<br /> thì chuyển sang Bước 4.<br /> Bước 4: Kiểm tra tín hiệu van xả liệu 4, nếu được kích hoạt thì tăng giá trị đầu ra<br /> Analog1 với độ dốc k4 sau đó chuyển sang Bước 5. Nếu van xả liệu 4 không kích hoạt<br /> thì chuyển sang Bước 5.<br /> Bước 5: Kiểm tra tín hiệu động cơ xe Skip&Skip1, nếu được kích hoạt thì đặt đầu ra<br /> Skip1 = 0; đặt đầu ra Skip2 = 1 sau thời gian trễ T1; sau đó chuyển sang Bước 6. Nếu<br /> không được kích hoạt thì chuyển sang Bước 6.<br /> Bước 6: Kiểm tra tín hiệu động cơ Skip&Skip2, nếu được kích hoạt thì đặt đầu ra<br /> Skip2=0; đặt đầu ra Skip3=1 sau thời gian trễ T2; sau đó chuyển sang Bước 7. Nếu<br /> không được kích hoạt thì chuyển sang Bước 7.<br /> Bước 7: Kiểm tra tín hiệu động cơ Skip&Skip3, nếu được kích hoạt thì đặt đầu ra<br /> Skip3=0; đặt đầu ra Skip1=1 sau thời gian trễ T3; sau đó chuyển sang Bước 8. Nếu<br /> không được kích hoạt thì chuyển sang Bước 8.<br /> Bước 8: Kiểm tra tín hiệu bơm nước, nếu được kích hoạt thì tăng giá trị đầu ra<br /> Analog2 với độ dốc k5 sau đó chuyển sang Bước 9. Nếu không được kích hoạt thì<br /> chuyển sang Bước 9.<br /> Bước 9: Kiểm tra tín hiệu bơm phụ gia, nếu được kích hoạt thì tăng giá trị đầu ra<br /> Analog2 với độ dốc k6 sau đó chuyển sang Bước 10. Nếu không được kích hoạt thì<br /> chuyển sang Bước 10.<br /> Bước 10: Kiểm tra tín hiệu Van xả nước, nếu được kích hoạt thì đặt đầu ra cửa xả<br /> nước =1; đặt đầu ra Cửa xả nước=0 sau thời gian trễ T3; sau đó chuyển sang Bước 11.<br /> Nếu không được kích hoạt thì chuyển sang Bước 11.<br /> Bước 11: Kiểm tra tín hiệu Bơm xi măng, nếu được kích hoạt thì tăng giá trị đầu ra<br /> Analog3 với độ dốc k7 sau đó chuyển sang Bước 12. Nếu không được kích hoạt thì<br /> chuyển sang Bước 12.<br /> Bước 12: Kiểm tra tín hiệu van xả xi măng, nếu được kích hoạt thì đặt đầu ra cửa xả<br /> ximăng =1; đặt đầu ra Cửa xả ximăng=0 sau thời gian trễ T4 sau đó chuyển sang bước<br /> 13. Nếu không được kích hoạt thì chuyển sang bước 13.<br /> Bước 13: Kiểm tra tín hiệu Van xả bêtông, nếu được kích hoạt thì đặt đầu ra cửa xả<br /> ầ ễ<br /> 79<br />  TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(34).2009<br /> Trong đó, các độ dốc ki (i=1..4) được xác định phụ thuộc vào tốc độ xả cốt liệu<br /> [1] (cỡ hạt cốt liệu và diện tích cửa xả); ki (i=5,6) được xác định theo công suất bơm<br /> của các hệ thống bơm nước (k5) và bơm phụ gia ( k6); k7 được xác định theo công suất<br /> hệ thống vít tải ximăng. Các bộ định thời T1..T5 được xác lập theo quy trình trộn bêtông<br /> tương ứng với loại máy trộn cụ thể [3].<br /> 4. Kết quả và thảo luận<br /> Từ thiết kế trên đây, chúng tôi đã lắp đặt thử nghiệm modul mô phỏng. Việc thử<br /> nghiệm cho thấy bản thiết kế mạch mô phỏng đầu vào cho tủ điều khiển bằng mạch điều<br /> khiển nhúng có thể đưa ra được các tham số: Các đầu vào số - giả lập các tín hiệu của<br /> các công tắc hành trình và lấy tín hiệu trực tiếp tới đầu vào I/O của PLC và các đầu vào<br /> tương tự - giả lập các tín hiệu của đầu cân loadcell để đưa đến modul vào số EM231 của<br /> PLC.<br /> Qua quá trình thử nghiệm, hiệu chỉnh và hoàn thiện phần mềm nhúng, modul<br /> này về cơ bản đáp ứng đầy đủ các yêu cầu của công tác thử nghiệm hệ thống, chi phí<br /> thấp và áp dụng hiệu quả trong sản xuất. Các tính năng cơ bản của modul này gồm: (i)<br /> Thử nghiệm tính thông suốt của các đầu vào số, độ chính xác và độ tin cậy của các đầu<br /> vào tương tự; (ii) Khả năng hoạt động của các thiết bị đệm công suất (rơle, contactor,<br /> vv) và sự hoạt động của toàn bộ các thiết bị khi được lắp đặt vào tủ điều khiển; (iii) Các<br /> chức năng của phần mềm điều khiển; và (iv) Thử nghiệm các tính năng của phần mềm<br /> quản lý phối liệu, nhật ký sản xuất, quản lý sản phẩm, vật tư tiêu hao và kho công<br /> trường.<br /> Trên thực tế, tốc độ xả cốt liệu từ các bunke chứa xuống xe skip trong quá trình<br /> cân còn phụ thuộc rất đáng kể vào các yếu tố: (i) độ ẩm của cốt liệu; (ii) cỡ hạt của cốt<br /> liệu và độ cao (lượng) cốt liệu hiện thời trong bunke. Vì thế, để tăng cường khả năng<br /> mô phỏng sát thực tế c ủa modul, cần phát triển thuật toán thay tính các độ dốc ki<br /> (i=1..4) là hàm theo thời gian, độ ẩm và cỡ hạt. Vấn đề này sẽ tiếp tục được đề cập đến<br /> trong các nghiên cứu tiếp theo của nhóm.<br /> <br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> <br /> <br /> [1] IU. M. Bazenov, Bạch Đình Thiên, Trần Ngọc Tí nh. Công nghệ Bê tông. Nxb Xây<br /> dựng, Hà Nội, 2004.<br /> [2] CYPRESS MICROSYSTEMS. 8-Bit Programmable System-on-Chip (PSoC™)<br /> Microcontrollers, 2002.<br /> [3] http://www.sicoma.biz/code/planetary.htm.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 80<br />