ĐIỀU KHIỂN và GIÁM sát hệ THỐNG TRỘN bê TÔNG tự ĐỘNG DÙNG PLC , có CODE

● 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

ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG TRỘN BÊ TÔNG TỰ ĐỘNG DÙNG PLC

S7-1200, CÓ CODE

MỤC LỤC

Danh mục các hình vẽ

Hình 1.1 Hình ảnh thật bê tông xi măng 13 Hình 1.2 Các loại mác bê tông thường dùng 16 Hình 1.3 Hình ảnh trạm trộn bê tông nhựa nóng 17 Hình 1.4 Hình ảnh trạm trộn bê tông xi măng 17

Hình 2.4 PLC S7 - 1200 1212C AC/DC/Rly 25

Hình 2.6 Biểu tượng phần mềm TIA Portal V15.1 26 Hình 2.7 Biểu tượng phần mềm WinCC Runtime Advanced 27

Hình 2.10 Hình ảnh động cơ băng tải thực tế 30

Hình 2.13 Động cơ bơm nước công nghiệp 5.5 kW 32

Hình 3.6 Lưu đồ giải thuật cấp phụ gia 46 Hình 3.7 Lưu đồ giải thuật cấp xi măng 47 Hình 4.1 Mở tệp đồ án trên phần mềm TIA Portal V15.1 48

Hình 4.2 Nhấn chọn Open the project view 49

Hình 4.4 Chọn Program Blocks và Download to device 50

Hình 4.6 Chọn Screen và mở Starts simulation 51 Hình 4.7 Màn hình giao diện giới thiệu hệ thống trên WinCC 52

Hình 4.9 Màn hình chính của hệ thống trên WinCC 53

Hình 4.14 Chọn tùy chỉnh theo yêu cầu của khách hàng 56

Hình 4.16 Nhấn back lại màn hình chính 57

Hình 4.18 Bắt đầu hoạt động cung cấp nguyên vật liệu 58

Hình 4.20 Bắt đầu đếm thời gian trộn khô 60 Hình 4.21 Xả nước và phụ gia vào bồn trộn 60

Danh mục các từ viết tắt

PLC Programmable Logic Controller

SCADA Supervisory Control And Data AcquisitionHMI Human-Machine-Interface

TIA Totally Integrated Automation

WinCC Windows Control Center

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1 Giới thiệu đề tài

1.1.1 Tổng quan về bê tông

◆ Khái niệm bê tông:

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 làkhối lượng của nước và các chất phụ gia

Hình 1.1 Hình ảnh thật bê tông xi măng

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 dụngkhái niệm “mác bê tông”

◆ Khái niệm 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 thành: M100, M200, M250, M300, M350, M400, M500,… Hiện nay, với những chất liệu phụ gia mới thì có thể sản xuất được bê tông M1000 – M1500 Đối với các dự án thông thường như nhà ở, trường học, bệnhviện thì sẽ sử dụng bê tông 250 Còn đối với nhà cao tầng thì sử dụng mác lớn hơn

◆ Các thành phần cốt liệu:

+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 máccao 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

+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%

+Đá:

Đá 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 chiếm khoảng 52%

+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

+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 naytrong công nghệ sản xuất bê tông người ta còn sử dụng phụ gia đa chức năng

◆ 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

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

Hình 1.2 Các loại mác bê tông thường dùng

1.1.2 Tổng quan về trạm trộn bê tông

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 1.3 Hình ảnh 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 1.4 Hình ảnh trạm trộn bê tông xi măng

● Trạm trộn bê tông xi măng

a) 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

b) 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

c) Cấu tạo:

Với 1 “cỗ máy” cồng kềnh và chiếm phần lớn diện tích lắp đặt như trạm trộn bê tông nếu để “soi” chi tiết thì có cấu tạo rất phức tạp, tuy nhiên về cơ bản cấu tạo củatrạm trộn bê tông có những bộ phận chính sau:

- Bộ phận cung cấp vật liệu:

Đây là nơi chứa các vật liệu thô: đá, cát, sỏi, xi măng, phụ gia khác được tập kết bên ngoài trước khi đem vào cối trộn Các vật liệu được chứa riêng trong các phễu cấp liệu, khi tiến hành chạy máy móc sẽ tính toán lượng vật liệu vừa đủ theo lệnh từ

trạm điều khiển trung tâm Sau khi cân các vật liệu xong, sẽ được chuyển đến cối trộn bằng băng tải hoặc tời kéo.

lý bởi máy tính sau đó kết quả được hiển thị trên bộ chỉ thị Ở đâycát, đá, nước, phụ gia và xi măng được định lượng độc lập

lượng bê tông không được đảm bảo

Định lượng theo thể tích 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

Kết cấu phức tạp, giá thành cao.Hiện nay người ta thường dùng phương pháp định lượng kiểu khối lượng là chủ yếu

- Máy trộn bê tông:

Được ví như “trái tim” của hệ thống trạm trộn, máy trộn bê tông hay cối trộn sẽ làmnhiệm vụ chính là trộn các loại nguyên vật liệu với nhau theo công thức đã được chỉđịnh sẵn, để cho ra các mẻ bê tông thương phẩm đạt chất lượng như yêu cầu.Với

mỗi cấp độ công suất của trạm trộn mà người ta sử dụng các loại máy trộn bê tông khác nhau.VD như trạm trộn công suất 60m3/h thì cần sử dụng máy trộn JS1000, trạm có công suất 35 m3/h thì chỉ cần sử dụng máy trộn JS750 …Và những máy này đều là máy trộn bê tông cưỡng bức 2 trục ngang song song.

- Hệ thống điều khiển:

Hệ thống điều khiển được phân làm ba loại chính: điều khiển truyền động điện, điềukhiển truyền động khí nén và điều khiển truyền động thủy lực Hệ thống điều khiển này sẽ giúp trạm trộn đóng mở các cửa phối xả như mong muốn

xi măng Ngoài ra biết thêm về các máy móc, thiết bị điện và các công trình có quy

mô lớn, hơn nữa là kiến thức về điều khiển tự động để làm tiền đề cho đồ án tốt nghiệp cũng như công việc sau này

1.3 Đối tượng nghiên cứu:

- Phần mềm Tia Portal V15.1

- PLC S7 - 1200

- WinCC, HMI

- Cảm biến Loadcell, cảm biến mức

- Vận hành bằng tải, băng kéo

- Máy trộn, buồng trộn, máy bơm

+Mô phỏng trên WinCC

Mô hình trạm bê tông này được ứng dụng cho việc học tập, nghiên cứu Có thể pháttriển để hoàn thiện hơn để ứng dụng trong công nghiệp

1.5 Dự kiến kết quả

Hệ thống hoàn thành là trạm trộn bê tông tự động, dùng PLC S7 - 1200, được mô phỏng thông qua phần mềm Tia Portal V15.1

Có thể phát triển thêm để sử dụng trong công nghiệp hiện nay

Hệ thống hoạt động theo đúng chu trình được đề ra

Chương 2 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG

2.1 Sơ đồ khối của hệ thống

Hình 2.1 Sơ đồ khối của hệ thống

2.1.1 Khối nguồn:

- Chức năng: Cung cấp nguồn điện áp để duy trì hoạt động cho toàn bộ hệ thống

- Linh kiện chính: Nguồn tổ ong 24V 10A

Nguồn tổ ong 24V 10A hay còn gọi là bộ nguồn một chiều 24 Vôn được thiết kế để chuyển đổi điện áp từ nguồn xoay chiều 220VAC thành nguồn một chiều 24VDC

để cung cấp cho các thiết bị hoạt động

-Thông số kỹ thuật:

Điện Áp Đầu Vào : AC 220V ( Chân L và N )

Điện Áp Đầu Ra : DC 24V 10A

Công Suất : 240W

Điện áp ra điều chỉnh : +/-10%

Phạm vi điện áp đầu vào: 85 ~ 132VAC / 180 ~ 264VAC

Dòng vào: 2.6a / 115V 1.3a / 230V

Rò rỉ: <1mA / 240VAC

Hình 2.2 Nguồn tổ ong 24V

Nguồn tổ ong 24V 10A được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị công nghiệp và dân dụng Trong công nghiệp chúng thường được sử dụng để cấp nguồn cho một số thiết bị của tủ điện Ví dụ một bộ nguồn 24VDC 10A có thể vừa cung cấp nguồn 24VDC cho PLC, cho màn hình HMI và cho các cuộn coil van điện từ 24V…

2.1.2 Khối xử lý và điều khiển:

- Chức năng: Nhận thông tin và tín hiệu của các thiết bị điện tử trong hệ thống, xử

lý và truyền tín hiệu cho các máy móc thiết bị làm việc, điều khiển toàn mạch

- PLC S7 - 1200 CPU 1212C AC/DC/Rly

+Khái niệm PLC:

PLC là tên viết tắt của dòng chữ Programmable Logic Controller (Có thể hiểu một cách đơn giản trong tiếng việt là: Thiết bị điều khiển cho phép người dùng lập trình) PLC là các máy tính công nghiệp được sử dụng để điều khiển các quá trình

cơ điện khác nhau để sử dụng trong sản xuất, nhà máy hoặc các môi trường tự động hóa khác

PLC khác nhau về kích thước và hình thức Một số đủ nhỏ để vừa với túi của bạn trong khi một số khác đủ lớn để yêu cầu giá đỡ hạng nặng của riêng chúng để lắp Một số PLC có thể được tùy chỉnh với mặt sau và mô-đun chức năng để phù hợp với các loại ứng dụng công nghiệp khác nhau

Hình 2.3 Các loại PLC thường dùng

+ PLC S7 - 1200 :

PLC S7-1200 được hãng Siemens cho ra đời năm 2009 nhằm thay thế S7-200 Nó được giới tự động hóa đánh giá cao và yêu thích bởi vì S7-1200 đã khắc phục những nhược điểm của S7-200 một cách hoàn hảo.

Dòng PLC Siemens S7 1200 là thiết bị tự động hóa đơn giản nhưng có độ chính xáccao, tốc độ xử lý nhanh Thiết bị PLC S7 1200 được thiết kế dạng module nhỏ gọn, linh hoạt, phù hợp cho một loạt các ứng dụng

PLC S7 1200 của hãng Siemens có một giao diện truyền thông mạnh mẽ đáp ứng tiêu chuẩn cao nhất của truyền thông công nghiệp và đầy đủ các tính năng công nghệ mạnh mẽ tích hợp sẵn làm cho nó trở thành một giải pháp tự động hóa hoàn chỉnh và toàn diện

+PLC S7 - 1200 CPU 1212C AC/DC/Rly:

Hình 2.4 PLC S7 - 1200 1212C AC/DC/Rly

Bộ lập trình điều khiển trung tâm PLC SIEMENS SIMATIC S7-1200 CPU 1212C, compact CPU AC/DC/Rly, tích hợp cồng truyền thông giao tiếp PROFINET, ngõ vào/ra tích hợp( onboard I/O): 8 DI 24VDC, 6 DO rờ le 2A, 2 AI 0-10 VDC, nguồn cung cấp AC 85 - 264 VAC tại 47 - 63 Hz, Bộ nhớ lập trình/dữ liệu 75 KB

Hình 2.5 Sơ đồ nối dây PLC S7-1200

- Phần mềm TIA Portal:

TIA Portal viết tắt của Totally Integrated Automation Portal là một phần mềm tổng hợp của nhiều phần mềm điều hành quản lý tự động hóa, vận hành điện của hệ thống Có thể hiểu, TIA Portal là phần mềm tự động hóa đầu tiên, có sử dụng chung

1 môi trường/ nền tảng để thực hiện các tác vụ, điều khiển hệ thống

TIA Portal được phát triển vào năm 1996 bởi các kỹ sư của Siemens, nó cho phép người dùng phát triển và viết các phần mềm quản lý riêng lẻ một cách nhanh chóng,trên 1 nền tảng thống nhất Giải pháp giảm thiểu thời gian tích hợp các ứng dụng riêng biệt để thống nhất tạo hệ thống

TIA Portal - Tích hợp tự động toàn diện là phần mềm cơ sở cho tất cả các phần mềm khác phát triển: Lập trình, tích hợp cấu hình thiết bị trong dải sản phẩm Đặc điểm TIA Portal cho phép các phần mềm chia sẻ cùng 1 cơ sở dữ liệu, tạo nên tính thống nhất, toàn vẹn cho hệ thống ứng dụng quản lý, vận hành

Hình 2.6 Biểu tượng phần mềm TIA Portal V15.1

Hiện tại phần mềm TIA Portal có nhiều phiên bản như TIA Portal V14,TIA Portal V15, TIA Portal V16 và mới nhất là TIA Portal V17 Tùy theo nhu cầu sử dụng mà người dùng sẽ lựa chọn cài đặt TIA portal phiên bản tương ứng Ở đây em sử dụng V15.1

- Phần mềm WinCC RT Advanced

WinCC Runtime Advanced cung cấp một giao diện phần mềm điều khiển và giám sát vận hành dựa trên PC dành cho các hệ thống một người dùng trực tiếp tại máy SIMATIC WinCC Runtime Advanced được cấu hình bằng phần mềm cấu hình SIMATIC WinCC Advanced hoặc SIMATIC WinCC Professional

Hình 2.7 Biểu tượng phần mềm WinCC Runtime Advanced

SIMATIC WinCC Runtime Advanced là phần mềm trực quan hóa hiệu suất cao dành cho các tác vụ trực quan hóa đơn giản theo hướng máy móc Nó có thể được

sử dụng như một giải pháp cho một người dùng dành cho tất cả các ứng dụng tự động hóa (tự động hóa sản xuất, tự động hóa quy trình và tự động hóa tòa nhà)

2.1.3 Khối động lực

-Xilanh thủy lực (Dùng để đóng mở van)

Trong hệ thống thủy lực có rất nhiều thiết bị như: van các loại, lọc dầu, thùng chứa, phụ kiện, ống dẫn, đồng hồ đo áp, motor, bơm thủy lực, xi lanh… Tất cả những thiết bị này được kết nối với nhau để tạo nên một hệ thống làm việc khép kín Trong

đó, xi lanh thủy lực đóng vai trò là thiết bị chấp hành quan trọng, là một bộ phận chính của cơ cấu truyền động

Thiết bị này dùng để chuyển đổi nguồn năng lượng của dầu, chất lỏng thủy lực thành động năng để có lực ở đầu cần, tác động thực hiện những nhiệm vụ: ép, nén, kéo, đẩy, nghiền… theo yêu cầu

Hình 2.8 Hình ảnh xilanh thủy lực

Bên cạnh cách gọi xi lanh thì chúng ta có thể gọi là ben thủy lực, ben dầu Thiết bị này xuất hiện trong rất nhiều hệ thống vận hành bằng thủy lực đơn giản hay phức tạp với các xi lanh dầu cỡ nhỏ cho đến cỡ lớn

- Cấu tạo của xilanh thủy lực:

Hình 2.9 Cấu tạo xilanh thủy lực

+Ống xi lanh: Ống xi lanh của xi lanh thủy lực là một bộ phận có hình trụ tròn liền mạch Chức năng chính của ống xi lanh là chứa đựng và giữ áp suất của xi lanh Ngoài ra thì ống xi lanh cũng chính là nơi chứa piston

+Đế (nắp hình trụ): Phần đế của xi lanh thủy lực điện có nhiệm vụ đi kèm với buồng áp suất ở một đầu Đế xi lanh được thiết kế nối liền với thân xi lanh bằng cách gắn bulong, thanh tie hoặc hàn xì.

+Đầu xi lanh: Đầu xi lanh thủy lực hay Cylinder head đảm nhận chức năng đi kèm với buồng áp suất ở phía đầu còn lại Đầu xi lanh được nối với xi lanh thông qua các bu lông hoặc thanh tie

+Piston: Pít tông hay Piston là chi tiết vô cùng quan trọng trong hệ thống xi lanh thủy lực Nhiệm vụ chính của piston là thực hiện phân tách các vùng áp lực bên trong ống xi lanh Các piston của xi lanh được đều được gắn với thanh piston thông qua bulong

+Thanh piston: Thanh piston hay còn được gọi là piston rod Thanh piston xi lanh thủy lực thường có cấu tạo bằng thép hoặc thép mạ crom, nhằm đảm bảo có độ cứng cao, cùng khả năng chống ăn mòn tốt nhất Nhiệm vụ của thanh piston là kết nối thiết bị truyền động với thành phần của máy móc để thực hiện công việc theo yêu cầu

+Con dấu: Con dấu của xi lanh thủy lực còn có cách gọi phổ thông là seal Để chế tạo ra một con dấu phù hợp với xilanh người ta cần phải dựa vào các thông số như nhiệt độ môi trường, nhiệt độ của dầu, ứng dụng của xin lanh sau khi được chế tạo

và áp suất làm việc

- Động cơ băng tải:

Trong tất cả các hệ thống băng tải, băng chuyền đều sử dụng kết cấu và nguyên lý máy là biến chuyển động quay thành chuyển động thẳng của mặt băng tải đề vận chuyển sản phẩm, hàng hóa đi từ điểm này đến điểm khác Nguồn cung cấp chuyển động quay người ta gọi là động cơ Động cơ băng tải chính là 1 cơ chế hay một máy

có khả năng vận chuyển được một tải đơn, chẳng hạn như hộp, túi, thùng carton, hay 1 số lượng lớn vật liệu, chẳng hạn như đất, bột, hóa chất, thực phẩm,… từ điểm

A di chuyển đến điểm B

Hình 2.10 Hình ảnh động cơ băng tải thực tế

Để phân loại động cơ người ta có thể phân loại theo nhiều tiêu chí điển hình gồm các tiêu chí sau:

+ Phân loại theo dòng điện: động cơ xoay chiều (AC) hay động cơ 1 chiều (DC).+ Phân loại theo điện áp pha : Động cơ 1 pha hay 3 pha

+ Phân loại theo công xuất : Động cơ công xuất lớn thường trên 3,7KW, Động cơ công xuất trung bình từ 0.2 Kw đến 3.7 Kw, động cơ công xuất nhỏ dưới 200w.+ Phân loại theo kết cấu lắp đặt : Bao gồm động cơ chân đế, hay động cơ mặt bích, động cơ code trục âm, hay dương, Động cơ trục thẳng hay trục vuông góc, động cơ trục giữa hay trục chìa khóa, động cơ có hộp giảm tốc hay động cơ tang trống ( con lăn điện)

- Băng tải:

Hình 2.11 Hình ảnh băng tải

Băng tải là thiết bị có chức năng chuyển tải với đặc tính kinh tế cao nhất trong số rất nhiều các ứng dụng vận chuyển hàng hóa hay nguyên vật liệu sản xuất cho dù là bất cứ khoảng cách nào.

Băng tải, hệ thống băng tải, băng tải công nghiệp đóng vai trò quan trọng đối với quá trình tạo nên băng chuyền sản xuất, hệ thống lắp ráp của các doanh nghiệp, phân xưởng hay nhà máy trong cả nước Nhờ nó mà môi trường và điều kiện sản xuất ngày càng trở nên năng động và đa dạng hơn, đồng thời có tính khoa học hơn

vì nó giúp giải phóng được nhiều công sức lao động và mang lại hiệu quả kinh tế tốtnhất đối với các nhà đầu tư

Cấu tạo băng tải:

Hình 2.12 Cấu tạo băng tải

+ Khung băng tải : thường được làm bằng nhôm định hình, thép sơn tĩnh điện hoặc inox

+ Dây băng tải: Thường là dây băng PVC dày 2mm và 3mm hoặc dây băng PU dầy 1.5mm

+ Động cơ chuyền động: Là động cơ giảm tốc công suất 0.2KW, 0.4KW, 0.75KW, 1.5KW, 2.2KW

+ Bộ điều khiển băng chuyền: Thường gồm có biến tần, sensor, timer, PLC

+ Cơ cấu truyền động gồm có: Rulo kéo, con lăn đỡ, nhông xích

+ Hệ thống bàn thao tác trên băng chuyền thường bằng gỗ, thép hoặc inox trên mặt

có dán thảm cao su chống tĩnh điện

+ Hệ thống đường khí nén và đường điện có ổ cắm để lấy điện cho các máy dùng trên băng chuyền

- Động cơ bơm nước

Máy bơm nước là một loại máy thủy lực, nhận năng lượng từ bên ngoài (cơ năng, điện năng, thủy năng, ) và truyền năng lượng cho dòng chất lỏng, nhờ vậy đưa chấtlỏng lên một độ cao nhất định hoặc dịch chuyển chất lỏng theo hệ thống đường ống.Hiểu nôm na máy bơm nước là loại máy được sử dụng trong các nhà máy, xí

nghiệp, hộ gia đình giúp vận chuyển nước từ nơi này đến nơi khác, tăng áp lực cho đường ống nước, cung cấp nước cho lò hơi, bồn chứa, dự phòng cho hệ thống PCCC, bơm hóa chất,…

Hình 2.13 Động cơ bơm nước công nghiệp 5.5 kW

Lưu lượng: 21-78 m3/h

-Động cơ khuấy trộn:

Máy khuấy trộn hóa chất được dùng để khuấy trộn, hòa lẫn, đánh tan và làm đều tất các chất lỏng phục vụ cho nhu cầu sản xuất trong công nghiệp Máy khuấy trộn hóa chất hiện nay rất đa dạng về mẫu mã cũng như chủng loại, có nhiều ứng dụng

và đặc biệt là thiết kế vô cùng đặc biệt

Hình 2.14 Động cơ khuấy trộn

Động cơ khuấy có trục ra thường là mặt bích, trên mặt bích có lỗ để treo motor vào các bồn Chiều dài thường lớn hơn motor thường đôi khi nối trục dài thêm tới 2-3 mét, ví dụ xử lý nước thải Với loại tốc độ biến đổi liên tục, chạy với biến tần thì có quạt cưỡng bức để làm mát sau đuôi motor; cần chế tạo với motor có tính tản nhiệt cao, đồng là loại chịu nhiệt tốt Khi vận tải động cơ khuấy, cánh khuấy phải được bảo vệ thật tốt, chống va đập gây mất cân bằng giữa các cánh, tuổi thọ sẽ giảm

2.1.4 Khối cảm biến

- Cảm biến đo mức dùng sóng radar

Dùng để đo mức nguyên liệu (xi măng, cát, đá, nước, phụ gia) trong bồn chứa

Hình 2.15 Cảm biến đo mức dùng sóng radar

+Dãy đo: Tối đa là 65m

+Tần số phát sóng radar: 4Khz, 5Khz, 9Khz, 10Khz, 20Khz, 30Khz, 40KhZ, 50KhZ

+Nguồn cấp có 3 tuỳ chọn: 12-30VDC, 90-265VAC, 36-60VDC

Loadcell thường được sử dụng để cảm ứng các lực lớn, tĩnh hay các lực biến thiên chậm.Một số trường hợp loadcell được thiết kế để đo lực tác động mạnh phụ thuộc vào thiết kế của Loadcell

Tuy nhiên, trong thực tế có một số hệ thống vẫn thường được gọi là SCADA, mặc

dù những hệ thống này chỉ thực hiện duy nhất một chức năng là thu thập dữ liệu.SCADA cho phép các tổ chức công nghiệp kiểm soát các quy tình công nghiệp tại chỗ hoặc từ xa; theo dõi, thu thập và xử lý dữ liệu thời gian thực; tương tác trực tiếpvới các thiết bị như cảm biến, van, máy bơm, động cơ và hơn thế nữa thông qua cácphần mềm giao diện người – máy (HMI) Ghi lại sự kiện vào tệp nhật ký (log file)

- HMI : HMI là từ viết tắt của 3 chữ cái trong tiếng Anh: Human- Machine-

Interface, là một thiết bị để giao tiếp giữa người vận hành và máy móc Nói một cách đơn giản hơn, là bất cứ cách nào để con người ” giao tiếp” với một máy móc thông qua một màn hình giao diện thì màn hình đó chính là HMI

Hình 2.17 Màn hình HMI Siemens

- Chức năng của HMI

Phần cứng HMI bao gồm thân vỏ, khung, các thiết bị vi mạch điện tử… Những chi tiết phần cứng cụ thể và chức năng của chúng bao gồm:

+Màn hình: Có chức năng cảm ứng để người vận hành có thể chạm tay vào để điều khiển các thao tác trên đó như 1 điện thoại Smartphone hiện đại mà chúng ta hay dùng hàng ngày Ngoài ra màn hình còn dùng để hiển thị các trạng thái cũng như các tín hiệu hoạt động của máy và thiết bị tùy thuộc vào nhu cầu người dung và do người lập trình Cod lên

+Các phím để bấm

+Chip: chính là CPU của màn hình

+Bộ nhớ chương trình: ROM, RAM, EPROM/Flash…

2.2 Sơ đồ nguyên lý tổng quát

Hình 2.18 Sơ đồ nguyên lý tổng quát quá trình trộn bê tông

2.3 Thiết kế mô phỏng

Hình 2.19 Mô phỏng màn hình chính hệ thống trên phần mềm TIA Portal

Hình 2.20 Màn hình cảnh báo trên TIA Portal

Hình 2.21 Màn hình đồ thị trên TIA Portal

Hình 2.22 Màn hình chọn mác trộn trên TIA Portal

Chương 3 GIẢI THUẬT VÀ ĐIỀU KHIỂN

3.1 Hoạt động của hệ thống

Khi nhấn bắt đầu, hệ thống cho phép hoạt động Ta có thể chọn 2 chế độ hoạt động

đó là chế độ tự động (auto) và chế độ bằng tay (manual)

- Chế độ bằng tay (manual): Ở mỗi máy móc thiết bị (Valse, động cơ, băng tải, máy bơm, máy khuấy…) sẽ có công tắc on/off Ta thao tác thủ công tại vị trí thiết bị

đó bằng cách bật tắt khi sử dụng, hoàn toàn bằng tay Ở chế độ này, ta chỉ có thể thao tác tại hiện trường của trạm bê tông

- Chế độ tự động (auto): Khi ta chọn chế độ này, chỉ cần nhập vào mác bê tông muốn trộn, hệ thống sẽ tự động trộn bê tông theo yêu cầu số liệu của mác đó ( bao gồm thời gian trộn, khối lượng nguyên liệu,…) sau đó tự động cân các nguyên vật liệu theo yêu cầu đề ra, rồi xả vào băng tải và bồn trộn Tiếp theo là tự động trộn theo thời gian của tựng mác ( trộn khô và trộn ướt) rồi xả bồn qua van xả vào xe

Ta có thể tự chọn khối lượng nguyên vật liệu và thời gian trộn khô, ướt bằng cách nhấn vào nút tự chọn ( chỉ có admin mới có quyền truy cập)

Ngoài ra có chọn xem đồ thị biến thiên nguyên liệu của hệ thống để theo dõi sự hao hụt, xem cảnh báo hết nguyên liệu và cạn bồn trộn để kịp thời xử lý

Có xuất ra báo cáo bằng file Excel , để xem khối lượng nguyên vật liệu đã dùng

- Địa chỉ của tín hiệu input:

6 I_SW_V1_Cat I0.5 Đóng/mở van cấp cát

10 I_SW_V1_Phugia I1.1 Đóng/mở van cấp phụ gia

11 I_SW_V2_Phugia I1.2 Đóng/mở van xả phụ gia

12 I_SW_Xilo_Ximang I1.3 Chạy/dừng xilo xi măng

13 I_SW_V2_Ximang I1.4 Đóng/mở van xả xi măng

14 I_SW_Bangtai I1.5 Chạy/dừng băng tải đá cát

18 I_CB_Low_Cat I2.1 Cảm biến báo hết cát

19 I_CB_Low_Nuoc I2.2 Cảm biến báo hết nước

20 I_CB_Low_Phugia I2.3 Cảm biến báo hết phụ gia

21 I_CB_Low_Ximang I2.4 Cảm biến báo hết xi măng

22 I_CB_Low_Bontron I2.5 Cảm biến cạn bồn trộn

- Địa chỉ tín hiệu output:

10 Q_V1_Phugia Q1.1 Đầu ra van cấp phụ gia

11 Q_V2_Phugia Q1.2 Đầu ra van xả phụ gia

12 Q_Xilo_Ximang Q1.3 Đầu ra động cơ xilo xi măng

- Các địa chỉ khác:

3 I_Loadcell_Nuoc IW68 Cảm biến cân nước

4 I_Loadcell_Phugia IW70 Cảm biến cân phụ gia

5 I_Loadcell_Ximang IW72 Cảm biến cân xi măng

6 Set_Time_Tron_Kho MW200 Cài đặt thời gian trộn khô

7 Set_Time_Tron_Uot MW202 Cài đặt thời gian trộn ướt

9 Set_Weight_Da MD206 Cài đặt trọng lượng đá

10 Set_Weight_Cat MD210 Cài đặt trọng lượng cát

11 Set_Weight_Nuoc MD214 Cài đặt trọng lượng nước

12 Set_Weight_Phugia MD218 Cài đặt trọng lượng phụ gia

13 Set_Weight_Ximang MD222 Cài đặt trọng lượng xi măng

3.2 Lưu đồ giải thuật của hệ thống

Hình 3.1 Lưu đồ giải thuật ở chế độ bằng tay

Hình 3.2 Lưu đồ giải thuật ở chế độ tự động

Hình 3.3 Lưu đồ giải thuật cấp cát

Hình 3.4 Lưu đồ giải thuật cấp đá