ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỀU KHIỂN LOGIC Đề tài Ứng dụng PLC S7 – 1200 điều khiển hệ thống trộn bê tông tự động

Sau một thời gian tiến hành nghiên cứu và làm mô hình với đề tài là “Ứng dụng PLC S7-1200 điều khiển hệ thống trộn bê tông tự động” nhờ sự hướng dẫn giúp đỡnhiệt tình của thầy Bùi Văn Vũ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỀU KHIỂN LOGIC

Đề tài: Ứng dụng PLC S7 – 1200 điều khiển hệ thống trộn bê tông tự động

Giảng viên hướng dẫn : ThS Bùi Văn Vũ

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Văn Ninh

Mã số sinh viên : 4151170006

Quy Nhơn, 09/2021

KHOA KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

ĐIỀU KHIỂN LOGIC

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Văn Ninh

Khoá: 41

Khoa: Kỹ thuật và Công nghệ

Ngành: Kỹ thuật điện

I Đề tài thiết kế:

Ứng dụng PLC S7-1200 điều khiển hệ thống trộn bê tông tự động

II Các số liệu ban đầu

Hệ thống thực tế

III Nội dung thiết kế

- Tổng quan vềhệ thống trộn bê tông tự động

- Bộ điều khiển PLC S7(1200, 1500)

- Lập trình điều khiểnhệ thống trộn bê tông tự động

- Điều khiển và giám sáthệ thống trộn bê tông tự độngbằng WinCC

Quy Nhơn, 15 tháng 09 năm 2021

TRƯỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

ThS Bùi Văn Vũ

Sau một thời gian tiến hành nghiên cứu và làm mô hình với đề tài là “Ứng dụng PLC S7-1200 điều khiển hệ thống trộn bê tông tự động” nhờ sự hướng dẫn giúp đỡ

nhiệt tình của thầy Bùi Văn Vũ cùng với sự đóng góp ý kiến của các bạn sinh viên tronglớp, đến nay em đã hoàn thành đồ án này

Do hiểu biết của bản thân còn có nhiều hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếusót Vì vậy em rất mong được quý thầy cô và các bạn đóng góp ý kiến bổ sung, sửa chữa

để đồ án này được hoàn chỉnh hơn

Điều cuối cùng mà em nhận được sau khi hoàn thành đồ án này đó là những kiếnthức cần thiết mà các thầy cô giáo đã tận tình truyền đạt trong suốt thời gian ngồi trêngiảng đường đại học để làm hành trang sau này em bắt tay vào công việc thực tiễn

Qua đây em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến thầy Bùi Văn Vũ cùng các bạn tronglớp những người đã nhiệt tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án này một cách hoàn thiện vàsớm nhất

Em xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRỘN BÊ TÔNG TỰ ĐỘNG 3

1.1 Giới thiệu tổng quan về hệ thống trộn bê tông tự động: 31.1.1 Giới thiệu một số hệ thống và phương pháp trộn bê tông hiện nay 3

1.2.1 Mô hình chi tiết của hệ thống trộn bê tông tự động 6

1.2.3 Nguyên lý của hệ thống được thể hiện lại dưới dạng sơ đồ khối: 8

1.3.2 Chọn thiết bị và thiết bị bảo vệ cho hệ thống 10

2.2 Module phần cứng của PLC S7-1200 27

3.4 Sơ đồ khối và lưu đồ thuật toán của hệ thống trộn bê tông 43

3.6.2 Tạo giao diện cho hệ thống trộn bê tông tự động bằng phần mềm WinCC 65

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76

Bảng 3.1 Ký hiệu sơ đồ mạch động lực hệ thống 40

Hình 1.1 Trộn bê tông bằng tay 4Hình 1.2 Trộn bê tông bán tự động (bằng máy trộn) 5

Hình 1.5 Sơ đồ khối nguyên lý của hệ thống trộn bê tông tự động 9

Hình 2.4 Mô-đun truyền thông CM 1242-5 30

Hình 3.8 Thiết lập kết nối mô phỏng Win CC Run time 68

Hình 3.12 Giao diện hệ thống trộn bê tông tự động trên WinCC 70

PLC là một thiết bị điều khiển đa năng được ứng dụng rộng rãi trong côngnghiệp để điều khiển hệ thống theo chương trình được viết bởi người sử dụng Nhờhoạt động theo chương trình PLC có thể ứng dụng điều khiển nhiều thiết bị khácnhau Nếu muốn thay đổi quy luật hoạt động của máy móc, thiết bị hay hệ thống sảnxuất tự động, rất đơn giản ta chỉ cần thay đổi chương trình điều khiển Các đối

lò nhiệt,…đến các hệ thống phức tạp như: băng tải, hệ thống chuyển mạch tự động(ATS), thang máy, dây chuyền sản xuất,…

Trong nền sản xuất công nghiệp, đặc biệt là nhu cầu xây dựng là rất lớn Trongthực tế có rất nhiều thiết bị và phương pháp để trộn bê tông, nhưng để có một hệthống điều khiển quá trình trộn bê tông với giá cả thích hợp, đáp ứng nhu cầu lớn,không tốn nhiều nhân công là rất cần thiết nhưng vẫn đáp ứng được các yêu cầu đặtra

Để tăng năng suất quá trình trộn bê tông thì vấn đề áp dụng điều khiển tự động

là không thể thiếu Thế nhưng vấn đề được lựa chọn thiết bị cũng như phương phápđiều khiển sao cho đáp ứng nhu cầu nhưng vẫn đảm bảo yêu cầu đặt ra là một vấn

đề khó khăn đòi hỏi người thiết kế phải am hiểu về cơ khí cũng như kiến thức điềukhiển tự động

Với nhu cầu trên, em đã chọn đề tài “ Ứng dụng PLC S7-1200 điều khiển hệthống trộn bê tông tự động ”

b Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là điều khiển hệ thống trộn bê tông tự động trong các hệthống trộn bê tông của nước ta hiện nay và từ đó mô phỏng lại bằng một mô hình trênphần mềm WinCC

c Mục đích nghiên cứu

Khi nghiên cứu đề tài này em muốn vận dụng những sản phẩm công nghệ khoahọc tiên tiến áp dụng vào quá trình sản xuất tự động nhằm tạo ra năng suất, chất lượngcũng như giảm thiểu tối đa sức người trong sản xuất công nghiệp đồng thời củng cố lạikiến thức lý thuyết đã được học tập nghiên cứu tại trường

Đây là đồ án môn học để sinh viên nắm vững thêm kiến thức khi học tập, nghiêncứu tại trường Chứng minh khả năng, năng lực của bản thân để sau khi ra trường trởthành một kĩ sư giỏi đóng góp nhiều cho nền công nghiệp nước nhà và xã hội

Với giới hạn của đề tài: “Ứng dụng PLC S7-1200 điều khiển hệ thống trộn bê tông

tự động” Từ đó em đi sâu vào nghiên cứu những vấn đề chính sau đây:

Tìm hiểu về PLC mà trọng tâm là PLC hãng Siemens dòng S7-1200 phần cứng vàtập lệnh

Tìm hiểu phần mềm viết ladder cho PLC S7-1200 cũng như tìm hiểu phần mềm

mô phỏng PLC SIM và WinCC

e Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Hiện nay trong nhiều hệ thống sản xuất vẫn còn áp dụng công nghệ sản xuất lạchậu Các nhà máy này chưa theo kịp với xu thế phát triển và đáp ứng được nhu cầu sảnxuất trong nước và trên thị trường quốc tế Vì thế em xin nhận đề tài này với mongmuốn đưa ra giải pháp nhằm cải thiện quá trình sản xuất sao cho giảm được chi phínhân công, tăng năng suất mà vẫn đảm bảo được chất lượng sản phẩm

Để hoàn thành đồ án này em đã được sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình từ các thầytrong bộ môn Em xin cảm ơn thầy Bùi Văn Vũ bằng kinh nghiệm và vốn kiến thứcdày dặn đã giúp em hoàn thành đồ án môn học này

TÔNG TỰ ĐỘNG

1.1 Giới thiệu tổng quan về hệ thống trộn bê tông tự động:

Hiện nay, đất nước bước vào thời kỳ công nghiệp hóa hiện đại hóa, để quá trìnhnày phát triển chúng ta cần đầu tư vào các dây chuyền sản xuất tự động hóa, nhằmmục đích giảm chi phí sản xuất, nâng cao năng suất lao động và cho ra các sản phẩmchất lượng cao Một trong những phương án đầu tư vào tự động hóa là việc ứng dụngPLC vào các dây chuyền sản xuất

Đối với những tính năng tiện ích của hệ thống PLC nên bộ điều khiển này đangđược ứng dụng rất nhiều trong các lĩnh vực khác nhau

Một trong những ngành đang phát triển mạnh mẽ nhất hiện nay là ngành xây dựng

và việc ứng dụng công nghệ PLC vào ngành xây dựng là một việc làm sẽ mang lạihiệu quả cao và rất phù hợp, mà công đoạn chúng ta muốn nói ở đây là công nghệ trộn

bê tông

Bê tông là một trong những nguyên vật liệu chủ yếu trong ngành xây dựng, chủyếu làm nguyên vật liệu để xây dựng kết cấu nền (tường, móng,…) vì thế việc trộn bêtông đạt chất lượng cao là một yếu tố quan trọng hàng đầu Đa số việc trộn bê tông ởnông thôn, vùng sâu vùng xa và một số ít công trình nhỏ ở thành thị hiện nay đượcthực hiện bằng phương pháp thủ công (theo kinh nghiệp là chủ yếu) Chính vì vậy độchính xác không cao, sản phẩm sản xuất ra đôi khi không theo ý muốn, tỷ lệ phế phẩmnhiều, năng suất thấp, lãng phí sức lao động, thời gian, đầu tư kinh phí

Để loại bỏ những đặc điểm trên Thì hệ thống “Trộn bê tông tự động” là lựa chọn

ưu tiên hàng đầu của các nhà thầu công trình hiện nay

1.1.1 Giới thiệu một số hệ thống và phương pháp trộn bê tông hiện nay

a Trộn bê tông thủ công (bằng tay)

Bê tông là một thành phần rất quan trọng để quyết định đến độ vững chắc của mộtcông trình Do đó trộn bê tông như thế nào để đạt chuẩn là điều mà nhiều chủ đầu tư

phương pháp này vẫn được áp dụng khá phổ biến Phương pháp trộn bê tông sử dụngtay của thợ ngay tại công trình thông qua máy trộn bê tông hoặc dụng cụ trộn nhưxẻng, cuốc Đây là một phương pháp truyền thống để tiến hành trộn xi măng, cát sỏi,nước, theo một tỷ lệ nào đó rồi tiến hành thi công công trình.

Để trộn bê tông bằng tay thì yêu cầu phải có mặt bằng trộn sạch sẽ và bằng phẳng

Sử dụng các dụng cụ thủ công để chia tỷ lệ nguyên vật liệu rồi trộn cho đều

Hình 1.1 Trộn bê tông bằng tay.

b Trộn bê tông bán tự động (bằng máy trộn)

Máy trộn bê tông là một phát minh để giúp quá trình trộn bê tông diễn ra nhanhhơn, tiết kiệm được công sức hơn và chất lượng bê tông được trộn cũng từ đó mà tốthơn Cụ thể, ưu điểm của máy trộn bê tông so với việc trộn bê tông bằng tay có thể kểđến như sau:

Dung tích chứa của máy trộn bê tông lớn, đồng thời với khả năng chứa nguyênliệu lớn hơn sẽ giúp việc thi công diễn ra nhanh chóng hơn Trên thị trường hiện nayphổ biến nhất là loại máy trộn bê tông 450 lít Chỉ với dung tích này, trong mọt thờigian ngắn bạn đã có thể nhào trộn một cách đơn giản và nhanh chóng khoảng 1 bao ximăng cùng các cốt liệu khác như cát, nước, đá, chất phụ gia… Bởi vậy, việc sử dụng

nhiều lần việc trộn bê tông bằng tay.

Máy trộn bê tông có thể trộn được nhiều nguyên liệu trong khoảng thời gian ngắnnên cho năng suất trộn cao hơn trộn bằng thủ công

Dùng máy trộn còn có thể tiết kiệm được nhân công một cách vượt trội Thay vìphải dùng 10 người tham gia vào quá trình trộn, giờ đây bạn chỉ cần có từ 3 – 5 người

là đã có được sản phẩm bê tông trộn chất lượng với khối lượng vượt trội hơn hẳn Đây

là lý do nhiều nhà thầu chọn phương pháp này để có thể giảm bớt chi phí trong quátrình thi công

Hơn thế nữa nếu dùng máy trộn, chất lượng bê tông được trộn sẽ tốt hơn Rõ ràngrằng lực trộn đều đặn của máy móc sẽ vượt trội hơn hẳn so với các động tác dùng taychân đảo trộn không đều của con người Cộng thêm chất lượng các cốt liệu tốt, độ bềncủa sản phẩm sẽ cao

Hình 1.2 Trộn bê tông bán tự động (bằng máy trộn).

c Hệ thống trộn bê tông tự động

Hệ thống trộn bê tông được nghiên cứu chế tạo ra giúp con người sản xuất vật liệu

quan trọng Hệ thống trộn bê tông là hệ thống máy móc có mức độ tự động hóa caothường được sử dụng phục vụ cho các công trình vừa và lớn hay cho một khu vực

có nhiều công trình đang xây dựng Sử dụng máy móc giúp con người nâng cao hiệuquả tối đa trong công việc, tiết kiệm thời gian và tiền bạc, tăng năng suất lao động vàchất lượng công trình Chính vì vậy, hệ thống trộn bê tông đã trở thành loại máy xâydựng không thể thiếu trên thị trường Tuy các ngành công nghiệp khác nhau có yêucầu khác nhau đối với vật liệu bê tông đặc biệt là yêu cầu độ mịn khác nhau cho bêtông Với sự phát triển của nền kinh tế và khoa học kỹ thuật, máy trộn bê tông tổngnăng suất cao được đưa vào sử dụng trong sản xuất, đáp ứng nhu cầu của các ngànhkhác nhau của vật liệu bê tông, có thể nói rằng thiết bị trộn bê tông giúp ngành xâydựng rất nhiều Hỗn hợp vữa bê tông tươi được trộn bằng hệ thống trộn luôn mang lạichất lượng rất tốt giúp cho công nhân có nhiều thời gian sử dụng bê tông trước khi bịđông cứng Tuy nhiên không phải lúc nào chúng ta cũng cần sử dụng đến hệ thống trộntrộn bê tông bởi vì hệ thống trộn này cho ra lượng bê tông thương phẩm rất lớn chonhững công trình lớn như làm nhà chung cư cao tầng, làm cầu, những dự án lớn…

Hình 1.3 Hệ thống trộn bê tông tự động.

1.1.2 Kết luận

Từ những phương pháp trộn bê tông thủ công, bán tự động và hệ thống trộn bêtông tự động ta thấy mỗi phương pháp có một số ưu và nhược điểm riêng nên em

dựng, dễ dàng tháo lắp, vận chuyển cũng như không cần dùng hệ thống xe bồn chuyênchở cho các công trình ở những nơi hệ thống giao thông không cho phép Sự kết hợpcủa các thiết bị máy móc lại với nhau để tạo nên một hệ trộn bê tông hoàn thiện, gópphần thành công lớn trong công cuộc xây dựng, giảm được chi phí về nhân công, tiếtkiệm tối đa cho khâu vật tư, vận chuyển, giá thành cạnh tranh nhất, chất lượng bê tôngthì tối ưu hóa được sản phẩm, mác bê tông có thể đẩy cao lên, thời gian trộn được rútngắn.

1.2 Giới thiệu hệ thống trộn bê tông tự động:

1.2.1 Mô hình chi tiết của hệ thống trộn bê tông tự động

Hình 1.4 Mô hình chi tiết hệ thống.

Bảng 1.1 Thông số các loại Mác trộn

1.2.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống

Các cốt liệu được cấp sẵn trong các bồn chứa Hệ thống hoạt động 2 chế độ: chế

độ Auto và chế độ Manual

Hệ thống trộn được các loại mác trộn như ở Bảng 1.1.

Hệ thống chỉ sẵn sàng làm việc khi chúng ta đã chọn chế độ trộn, Mác trộn, cài đặt

số mẻ trộn, cài đặt thời gian trộn khô và thời gian trộn ướt

- Chế độ Auto:

Nhấn nút Start hệ thống trộn bắt đầu hoạt động các van 1 của các bồn chứa sỏi,cát, nước, phụ gia và động cơ xilo xi măng bắt đầu mở xả và vận chuyển các cốt liệuvào các phễu cân bắt đầu cân khối lượng

Khi cân đủ khối lượng, van 1 và xi lo của các bồn chứa đóng lại ngừng quá trình

Khi xả hết nước và phụ gia các van này sẽ đóng lại đồng thời bắt đầu quá trìnhtrộn ướt với thời gian trộn ướt cài đặt trước.

Khi hết thời gian trộn ướt, van của bồn trộn sẽ mở ra xả bê tông thành phẩm vào

xe vận chuyển, sau khi xả hết thời gian cài đặt trước tầm 20s thì cảm biến cạn bồn trộn

sẽ tác động đóng van xả bồn trộn lại

Tiếp tục lặp lại chu trình trộn cho đến khi đủ số mẻ cài đặt trước thì hệ thống sẽ tựđộng dừng hoặc khi tác động nút stop thì hệ thống trộn sẽ dừng ngay lập tức

- Chế độ Manual:

Tương tự như ở chế độ Auto, hệ thống chỉ làm việc khi chúng ta nhập các thông số

mẻ trộn, thời gian trộn ướt và thời gian trộn khô

Nhấn nút Start để khởi động hệ thống, hệ thống bắt đầu khi chúng ta tác động vàocác Switch của các thiết bị thì các thiết bị mới tiến hành quá trình xả cát, sỏi, nước,phụ gia, vận chuyển xi măng và trộn bê tông

Ở chế độ này có thể dừng bất cứ lúc nào khi chúng ta muốn thì chỉ cần tác độngvào các Switch Chế độ này thường dùng để bảo dưỡng các thiết bị nên ít sử dụng

Hệ thống dừng ngay lập tức nếu ta nhấn nút dừng hoặc hết số mẻ trộn đã cài đặt

1.2.3 Nguyên lý của hệ thống được thể hiện lại dưới dạng sơ đồ khối:

Hình 1.5 Sơ đồ khối nguyên lý của hệ thống trộn bê tông tự động.

1.3 Chọn công nghệ và thiết bị cho hệ thống:

1.3.1 Các công nghệ phổ biến hiện nay

- Ưu điểm:

● Dễ dàng thay đổi chương trình theo ý muốn thực hiện được các thuậttoán phức tạp và độ chính xác cao

● Mạch điện gọn nhẹ, dễ dàng trong việc bảo quản và sửa chữa

● Cấu trúc PLC dạng module, cho phép dễ dàng thay thế, mở rộng đầuvào/ra, mở rộng chức năng khác khả năng chống nhiễu tốt, hoàn toànlàm việc tin cậy trong môi trường công nghiệp

● Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như: Máy tính, nốimạng truyền thông với các thiết bị khác

● Dễ dàng kết nối thêm các cổng RAM, ROM, I/O.

● Cần ít thời gian để thực hiện các hoạt động

- Nhược điểm:

● Vi điều khiển có kiến trúc phức tạp hơn so với vi xử lý

● Chỉ thực hiện đồng thời một số lệnh thực thi giới hạn Chủ yếu được sửdụng trong các thiết bị vi mô Không thể trực tiếp giao tiếp các thiết bịcông suất cao

- Ưu điểm:

● Rơle có ưu điểm có thể tác động ngay lập tức, không thông qua bất kỳ

cơ cấu cơ khí nào, đáp ứng nhanh chóng các yêu cầu của người sửdụng

● Rơle có cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ, dễ dàng thay thế.

● Rơle có độ tin cậy, độ nhạy và độ chính xác cao.

- Nhược điểm:

● Tuổi thọ thấp, phụ thuộc vào số lần đóng cắt, các cặp tiếp điểm dễ bị ô

xi hóa theo thời gian trong môi trường công nghiệp

● Tiếp điểm của rơle chịu được điện áp còn nhỏ, sẽ bị hao mòn dần do

phóng điện hồ quang

● Một vài loại rơ le bị nhiễu điện từ khi vận hành gây ảnh hưởng đến quá

trình vận hành

Kết luận: Qua các công nghệ nói trên, em đã chọn được công nghệ PLC để điều

khiển cho hệ thống trộn bê tông tự động của mình

Các thiết bị, động cơ của các hãng phù hợp với hệ thống trộn bê tông đã có thông

số sẵn nên em sẽ lựa chọn thiết bị có thông số theo các hãng Vì thế, em chỉ tính toánchọn thiết bị bảo vệ cho hệ thống trộn bê tông với các thông số công suất động cơđược của các hãng như sau:

- Công suất động cơ 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 = 5,5 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

Dựa theo các tài liệu tham khảo: “Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4đến 500kV” – Ngô Hồng Quang – Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật; “Sổ tay chuyênngành điện” – Tăng Văn Mùi, Trần Duy Nam – Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật;Slide bài giảng “Khí cụ điện” – TS Đoàn Thanh Bảo - Trường Đại học Quy Nhơn đểtính toán và lựa chọn các thiết bị đóng cắt, bảo vệ phù hợp

a Máy trộn bê tông

- Động cơ máy trộn có công suất 37KW x 2 động cơ

- Điện áp/Tần số: 380V/50Hz

- Xuất xứ: China

Công suất của mỗi động cơ trộn là: 37KW => 2 Động cơ trộn : 74 KW

Cường độ dòng điện định mức của mỗi động cơ trộn:

Trong đó:

● : dòng điện định mức của động cơ (A)

● : công suất định mức động cơ dẫn động máy trộn (W)

● : điện áp định mức động cơ (V)

● Cos : hệ số công suất Lấy cosφ φ = 0,8

Cường độ dòng điện khởi động:

Trong đó:

● : dòng điện khởi động động cơ (A)

● : dòng điện định mức của động cơ (A)

: hệ số khởi động, = 2 ÷ 8 Chọn = 4 Do công suất động cơ lớn nên sẽ

áp dụng bộ khởi động mềm để khởi động 2 động cơ, dòng điện khởi động sẽ giảm 3đến 4 lần so với khởi động trực tiếp

- Chọn MCCB loại khối 3 pha có dòng định mức 100 (A) của hãng LS, mã hiệu:

- Chọn khởi động từ có dòng định mức 100 (A) của hãng LS, mã hiệu: MC-100a.

b Động cơ kéo băng tải

Hình 1.7 Động cơ kéo băng tải.

Thông số động cơ kéo băng tải:

- Công suất động cơ kéo băng tải: 7,5KW

- Điện áp/Tần số: 380V/50Hz

- Tỷ số truyền: 1/3 – 1/200

Công suất của mỗi động cơ trộn là: 7,5KW

Cường độ dòng điện định mức của động cơ kéo băng tải:

Trong đó:

● : dòng điện định mức của động cơ (A)

● : công suất định mức động cơ kéo băng tải (W)

● : điện áp định mức động cơ (V)

● Cos : hệ số công suất Lấy cosφ φ = 0,8

Cường độ dòng điện khởi động:

● : dòng điện khởi động động cơ (A).

● : dòng điện định mức của động cơ kéo băng tải (A)

● : hệ số khởi động, = 2 ÷ 8 Chọn = 4 Do công suất động cơlớn nên sẽ áp dụng bộ khởi động mềm để khởi động động cơ, dòng điệnkhởi động sẽ giảm 3 đến 4 lần so với khởi động trực tiếp

- Chọn MCCB 3 pha bảo vệ cho động cơ kéo băng tải có: Iđm = 20 (A) của hãng

LS, mã hiệu ABN53c

- Chọn khởi động từ: Iđm = 22 (A) của hãng LS, mã hiệu MC-22b

c Động cơ bơm nước

Các thông số cơ bản của máy bơm chìm KTZ 45.5:

Hình 1.8 Máy bơm nước KTZ 45.5.

Công suất của động cơ máy bơm nước là: 5,5KW

Cường độ dòng điện định mức của động cơ bơm nước:

Trong đó:

● : dòng điện định mức của động cơ bơm nước(A)

● : công suất định mức động cơ bơm nước (W)

● : điện áp định mức động cơ (V)

● Cos : hệ số công suất Lấy cosφ φ = 0,8

● Cường độ dòng điện khởi động:

Trong đó:

● : dòng điện khởi động động cơ (A)

● : dòng điện định mức của động cơ bơm nước (A)

● : hệ số khởi động, = 2 ÷ 8 Chọn = 4 Theo thiết kế sẽ sửdụng phương pháp khởi động đổi nối sao tam giác nên dòng khởi độnggiảm lần.

Dòng điện sau khi qua phương pháp đổi nối sao/ tam giác:

- Chọn MCCB khối 3 pha bảo vệ cho động cơ bơm nước có: Iđm = 30 (A) củahãng LS có mã hiệu: ABN53c

- Chọn khởi động từ cuả hãng LS có: Iđm = 32 (A) mã hiệu MC-32a

d Động cơ máy nén khí đóng mở các van

Hình 1.9 Máy nén khí JS – 10AT.

Các thông số chính của máy nén khí JS – 10AT:

- Công suất động cơ: 7,5KW

- Áp suất xả: 0,8 Mpa

- Tốc độ động cơ: 1470 vòng/phút

- Điện áp/Tần số: 380V/50Hz

- Cách điện: cấp F

Công suất của động cơ máy nén khí: 7,5KW

Cường độ dòng điện định mức của động cơ máy nén khí:

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

● : công suất định mức động cơ máy nén khí (W)

● : điện áp định mức động cơ (V)

● Cos : hệ số công suất Lấy cosφ φ = 0,8

Cường độ dòng điện khởi động:

Trong đó:

● : dòng điện khởi động động cơ máy nén khí (A)

● : dòng điện định mức của động cơ máy nén khí (A)

: hệ số khởi động, = 2 ÷ 8 Chọn = 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 MCCB khối 3 pha bảo vệ cho động cơ máy nén khí có: Iđm = 20 (A) củahãng LS, mã hiệu: ABN53c

- Chọn khởi động từ của hãng LS có: Iđm = 22 (A) mã hiệu: MC-22b

Hình 1.10 Xilo xi măng (Vít tải xi măng LSY160).

Các thông số chính của vít tải xi măng LSY 160:

- Đường kính trục vít tải: 160 mm

- Vành đai dài: 2,5 – 6m

- Tốc độ xoắn: 112 (r/phút)

- Đường kính: 194 mm

- Công suất truyền dẫn: 25 tấn/h ( xấp xỉ 6,94 kg/s)

- Công suất động cơ: 3 - 7,5KW ( Chọn động cơ 5,5 KW)

Công suất của động cơ xilo xi măng: 5,5KW

Cường độ dòng điện định mức của động cơ xilo xi măng:

Trong đó:

● : dòng điện định mức của động cơ xilo xi măng (A)

● : công suất định mức động cơ xilo xi măng (W)

● : điện áp định mức động cơ (V)

● Cos : hệ số công suất Lấy cosφ φ = 0,8

Cường độ dòng điện khởi động:

● : dòng điện khởi động động cơ xilo xi măng (A).

● : dòng điện định mức của động cơ xilo xi măng (A)

: hệ số khởi động, = 2 ÷ 8 Chọn = 4 Theo thiết kế sẽ sử dụng phương

pháp khởi động đổi nối sao tam giác nên dòng khởi động giảm lần

- Chọn MCCB khối 3 pha bảo vệ cho động cơ xi lo xi măng có: Iđm = 30 (A), mãhiệu ABN53c

- Chọn khởi động từ có: Iđm = 32 (A), mã hiệu MC-32a

1.3.3 Tính toán áp tô mát (MCCB) tổng

a Aptomat 1 pha (MCB) bảo vệ mạch điều khiển

Aptomat 1 pha là một từ có nguồn gốc từ tiếng Nga, trong từ tiếng Anh nó được

gọi là Circuit Breaker (viết tắt là CB) Là một thiết bị điện dùng để tự động cắt các

mạch điện bảo vệ hệ thống hay các thiết bị điện tránh khỏi trường hợp bị ngắn mạch ,sụt áp,… Aptomat còn được sử dụng để đóng cắt không thường xuyên các mạch điềukhiển làm việc ở chế độ bình thường, giúp bảo vệ các thiết bị điện

Cấu tạo của Aptomat có các bộ phận chính sau:

- Dòng định mức từ 5-10A

Hình 1.11 Aptomat dạng tép MCB của hãng LS.

b Aptomat 3 pha (MCCB) bảo vệ mạch động lực

Aptomat 3 pha là một từ có nguồn gốc từ tiếng Nga, trong từ tiếng Anh nó được

gọi là Moulded Case Circuit Breaker (viết tắt là MCCB) Là một thiết bị điện dùng

để đóng cắt các mạch điện cấp điện cho các động cơ, thiết bị điện có công suất lớnhoạt động ngoài ra nó còn có chức năng đóng cắt bảo vệ các thiết bị điện tránh khỏitrường hợp bị ngắn mạch , sụt áp, với dòng điện lớn phù hợp với môi trường côngnghiệp

Dòng điện định mức áp tô mát tổng tính theo công suất định mức:

- Chọn áp tô mát (MCCB khối 3 pha) tổng có dòng định mức: Idmtong= 200 (A),

mã hiệu: ABN203c

1.3.4 Tính chọn bộ khởi động mềm

Các động cơ làm việc trong hệ thống trộn bê tông xi măng đều có công suất lớn, vìthế dòng điện khởi động rất cao Nếu không có phương pháp khởi động phù hợp sẽgây 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 cócông suất nhỏ hơn 7,5 kW sẽ thực hiện phương pháp khởi động đổi nối sao tam giácnhằm 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 địnhmức của động cơ cần khởi động

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

- Còn động cơ bơm nước và động cơ Xilo xi măng sẽ khởi động theo phương phápđổi nối sao tam giác

9 22 30 1SFA897105R7000 PSE45-600-70

11 30 37 1SFA897106R7000 PSE60-600-70

Loại Mã sản phẩm

15 37 45 1SFA897107R7000 PSE72-600-70 18,5 45 55 1SFA897108R7000 PSE85-600-70

Sử dụng van khí nén 5/2 điều khiển xi lanh để đóng mở van xả cốt liệu

● Điện áp điều khiển: 24VAC 50/60 Hz

● Chất liệu: Nhôm, đồng thau, inox,

● Đường kính 21 – 220mm

● Nhiệt độ làm việc: -5 – 180 độ C

● Xuất xứ: Nhật Bản, Đài Loan,…

Hình 1.14 Van điện từ 24V.

- Sử dụng van nước điện từ 24V để đóng mở van xả nước

● Van UD10 24V 2 cửa 2 vị trí

- Điện áp cuộn dây: 24VDC.

- Thời gian đóng, ngắt: 25ms Tần số hoạt động: 1800 lần/giờ

Sử dụng đèn màu xanh để báo hệ thống sẵn sàng làm việc Sử dụng đèn màu vàng

để báo đang trong quá trình trộn Sử dụng đèn màu đỏ để báo dừng quá trình trộn Đènmàu đỏ báo hệ thống bị lỗi

Hình 1.18 Đèn báo trạng thái.

1.3.8 Tính toán lựa chọn Contactor (Khởi động từ)

Contactor hay còn gọi là khởi động từ Là khí cụ điện hạ áp, thực hiện việc đóngngắt thường xuyên các mạch điện động lực có dòng điện ngắt không vượt quá giới hạndòng điện quá tải của mạch điện

Hoạt động đóng ngắt của contactor có thể thực hiện nhờ cơ cấu điện từ, cơ cấuthuỷ lực, nhưng thông dụng nhất là contactor điện từ

- Động cơ trộn có dòng khởi động sau khi qua bộ khởi động mềm là 93,69

(A) (tính ở mục 1.3.2.) vì thế ta chọn khởi động từ có dòng định mức là 100

(A) của hãng LS chế tạo, mã hiệu: MC-100a

b Khởi động từ động cơ băng tải:

- Động cơ băng tải có dòng khởi động sau khi qua bộ khởi động mềm là

18,99 (A) (tính ở mục 1.3.2.) vì thế ta chọn khởi động từ có dòng định mức

là 22 (A) của hãng LS chế tạo, mã hiệu: MC-22b

c Khởi động từ động cơ bơm nước:

- Động cơ bơm nước có dòng khởi động sau khi khởi động bằng phương

pháp sao tam giác là 24,13 (A) (tính ở mục 1.3.2.) vì thế ta chọn khởi động

từ có dòng định mức là 32 (A) của hãng LS chế tạo, mã hiệu: MC-32a

d Khởi động từ động cơ máy khí nén

- Động cơ nén khí có dòng khởi động sau khi qua bộ khởi động mềm là 18,99

(A) (tính ở mục 1.3.2.) vì thế ta chọn khởi động từ có dòng định mức là 22

(A) của hãng LS chế tạo, mã hiệu: MC-22b

e Khởi động từ động cơ xilo xi măng (Vít xi măng)

- Động cơ băng tải có dòng khởi động sau khi khởi động bằng phương pháp

sao tam giác là 24,13 (A) (tính ở mục 1.3.2.) vì thế ta chọn khởi động từ có

dòng định mức là 32 (A) của hãng LS chế tạo, mã hiệu: MC-32a

Hình 1.19 Contactor LS 220/380V.

Hình 1.20 Rơ le nhiệt hãng LS.

Rơ le nhiệt (hay còn gọi là Relay nhiệt, Rơle nhiệt) là một loại thiết bị điện dùng

để bảo vệ động cơ và mạch điện khỏi bị quá tải, thường dùng kèm với contactor (Khởiđộng từ) Rơ le nhiệt có chức năng tự động đóng cắt tiếp điểm nhờ sự co dãn vì nhiệtcủa các thanh kim loại

Rơ le nhiệt được lắp cùng với Contactor (Khởi động từ) để bảo vệ các thiết bị điệnđặc biệt là động cơ điện khi quá dòng, quá tải trong quá trình hoạt động Lưu ý: Rơ lenhiệt chỉ tác động thay đổi trạng thái tiếp điểm chứ không tự ngắt được nguồn điện do

đó bắt buộc phải kết hợp với 1 thiết bị đóng cắt khác

Rơ le nhiệt dùng để bảo vệ quá tải cho động cơ, do đó khi chọn rơ le nhiệt cần phảichọn loại phù hợp với động cơ thì mới có tác dụng bảo vệ

Chọn rơ le nhiệt có ngưỡng điều chỉnh tương ứng với dải hoạt động của động cơhoặc cao hơn một chút Ngưỡng điều chỉnh thấp nhất của rơ le nhiệt nên thấp hơnkhoảng giữa trong dải hoạt động của động cơ Ngưỡng điều chỉnh cao nhất của rơ lenhiệt phải cao hơn ngưỡng trên của dải hoạt động của động cơ

1.3.9 Nút nhấn

Nút nhấn công nghiệp LA38-11BN sản phẩm nút nhấn công nghiệp, Dùng trongcác bảng điều khiển công nghiệp Sản phẩm gồm 2 cặp tiếp điểm thường đóng và

đề tài điều khiển hệ thống trộn bê tông tự động của mình Tính chọn được các thiết bị

và bảo vệ cần thiết cho hệ thống

2.1 Tổng quan PLC S7-1200:

2.1.1 Khái niệm PLC

PLC viết tắt của Programmable Logic Controller, là thiết bị điều khiển lập trình

được (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông quamột ngôn ngữ lập trình Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tựcác sự kiện Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác độngvào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện đượcđếm PLC dùng để thay thế các mạch relay (rơ le) trong thực tế PLC hoạt động theophương thức quét các trạng thái trên đầu ra và đầu vào Khi có sự thay đổi ở đầu vàothì đầu ra sẽ thay đổi theo Ngôn ngữ lập trình của PLC có thể là Ladder hay StateLogic Hiện nay có nhiều hãng sản xuất PLC như: Siemens, Allen-Bradley, MitsubishiElectric, General Electric, Omron, Honeywell…

2.1.2 Ưu điểm của PLC

Để khắc phục những nhược điểm của bộ điều khiển dùng dây nối (bộ điều khiểnbằng Relay) người ta đã chế tạo ra bộ PLC nhằm thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học

- Gọn nhẹ, dễ dàng bảo quản, sửa chữa

- Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp

- Giá cả cá thể cạnh tranh được

PLC hiện nay được chế tạo và cải tiến gọn nhẹ

Các PLC đời mới hiện nay có các Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa đượcnhững chương trình phức tạp nhiều đầu In và Out

PLC hiện nay được cải tiến qua nhiều năm nên có thể hoàn toàn tin cậy trong môitrường tủ bảng điện công nghiệp

Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như: máy tính, nối mạng, cácModul mở rộng đáp ứng được cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 Do có sử cải tiến nhỏ