Nước ta đang trong quá trình phát triển với nền kinh tế thế giới. Điều này đòi hỏi các xí nghiệp cần không ngừng nâng cao sản xuất lao động, hạ giá thành sản phẩm để có thể cạnh tranh và có chỗ đứng trên thị trường. Để làm được điều này thì các nhà máy xí nghiệp ngoài việc cải cách cơ cấu thì cần phải làm mới dây chuyền sản xuất. Vì thế tự động hoá được áp dụng vào hầu hết các dây chuyền sản xuất của các nhà máy xí nghiệp.Để thực hiện công việc một cách khoa học nhằm đạt số lượng sản phẩm lớn, nhanh và tiện lợi về kinh tế. Các công ti sản xuất thường sử dụng công nghệ lập trình PLC sử dụng các loại phần mền tự động.
Trang 1Mức độ hoàn thành
Ghi chú
Kế hoạch (15 tuần)
Thực hiện
2 Phân tích đối tượng điều
5 Lựa chọn thiết bị điều khiển,
thiết bị vào, cơ cấu chấp hành
7 Xây dựng thuật toán điều
khiển
Trang 28 Viết chương trình 11 Báo cáo
Ghi chú: - Thực hiện: Ghi thời gian hoàn thành thực tế của sinh viên
- Mức độ hoàn thành: XS(xuất sắc), T(Tốt), K(khá), TB(trung bình), Y(yếu)
Trang 3LỜI NÓI ĐẦU
Nước ta đang trong quá trình phát triển với nền kinh tế thế giới Điều này đòi hỏi các xí nghiệp cần không ngừng nâng cao sản xuất lao động, hạ giá thành sản phẩm để có thể cạnh tranh và có chỗ đứng trên thị trường Để làm được điều này thì các nhà máy xí nghiệp ngoài việc cải cách cơ cấu thì cần phải làm mới dây chuyền sản xuất Vì thế tự động hoá được áp dụng vào hầu hết các dây chuyền sản xuất của các nhà máy xí nghiệp
Để thực hiện công việc một cách khoa học nhằm đạt số lượng sản phẩm lớn, nhanh và tiện lợi về kinh tế Các công ti sản xuất thường sử dụng công nghệ lập trình PLC sử dụng các loại phần mền tự động
Dây chuyền sản xuất tự động PLC giảm sức lao động của công nhân mà lại đạt hiệu quả cao đáp ứng kịp thời nhu cầu đời sống Qua đồ án này nhóm em xin giới thiệu ứng dụng của PLC trong công nghệ chế tạo máy trộn hoá chất
Nhóm em được giao đề tài “Xây dựng hệ thống điều khiển cho trạm trộn ”
Quá trình thực hiện còn gặp nhiều khó khắn, vốn kiến thức còn hạn hẹp và khả năng thực tế còn ít nên không tránh khỏi những sai sót, rất mong được sự bổ xung góp ý kiến của các thầy cô để đồ án của nhóm em được hoàn thiện hơn
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Trang 4CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRẠM TRỘN BÊ TÔNG
I Giới thiệu chung:
Hiện nay trên thị trường có 2 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 hỗ hợp nhựa đường, đá, chất phụ gia…, nó được ứng dụng phổ biến trong xây dựng đường xá, các công trình giao thông, cầu cảng… được rải bề mặt
- 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 phụ gia
1.Trạm trộn bê tông xi măng:
1.1 Giới thiệu chung:
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 vơi nhau để hòa thành phần:cát, đá, nước, phụ gia và xi măng tạo thành hôn 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 chỉnhnhỏ nhất
-Cho phép sản xuất được sản xuất hai loại hỗn hơp bê tông khô hoặc ướt.-Hỗn hợp bê tông không bị tách nước hay bị phân tầng khi vận chuyển.-Trạm làm việc không ồn, không gây ô nhiễm môi trường
-Lắp dựng sửa chữa đơn giản
-Có thể làm việc bằng 2 chế độ tự động hoặc bằng tay
1.2 Phân loại:
Trang 5Có 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
1.3 Cấu trúc chung trạm trộn bê tông xi măng:
Mặc dù có 2 loại trạm trộn bê tông xi măng tuy nhiên chúng đều bao gồm các cụm và các thiết bị sau:
* Cấp cát đá lên thùng trộn bê tông
Việc cấp cát đá cho trạm trộn bê tông có nhiều phương án khác nhau tuy nhiên tham khảo thực tế có 2 phương án sau:
a) Cấp liệu kiểu gầu
Nguyên lý :
- Vật liệu đá, cát được tập kết ngoài bãi chứa liệu ở các ngăn riêng biệt, sau đó được gầu cào đổ vào thiết bị định lượng, sau khi được định lượng vật liệu được xả vào skip, từ skip vật liệu đổ vào thùng trộn
Ưu điểm:
- Cấp liệu trực tiếp từ bãi chứa mà không qua thiết bị vận chuyển chung gian
Trang 6- Diện tích mặt bằng cho toàn trạm không cần lớn lắm.
Nhược điểm:
- Vật liệu ở bãi chứa phải được vun cao cho đủ lượng dự trữ
- Việc cấp liệu cho máy trộn không liên tục
- Bãi chứa phải có vách ngăn phân chia vật liệu
- Với phương án này chỉ áp dụng cho trạm trộn có năng suất thấp
b) Cấp liệu kiểu băng tải :
Nguyên lý:
- Vật liệu được tập kết ngoài bãi sau đó được máy xúc gầu lật vào bunke, thiết
bị đinh lượng Sauk hi định lương đúng yêu cầu thì bang tải vận chuyển đồ vào thùng trộn
Ưu điểm:
- Cấp liệu cho máy trộn được liên tục
- Vật liệu ở bãi chứa không cần phải vun cao và không cần tấm phân cách vật liệu
Nhược điểm:
- Việc cấp liệu cho băng tải phải có thiết bị chuyên dùng
- Khoảng cách giữa băng tải và thùng trộn tương đối lớn dẫn đến khả năng tiếp xúc của vật liệu với môi trường nhiều, sẽ gây ô nhiễm môi trường nếu không được che chắn kỹ
- Phương án này áp dụng cho các trạm trộn có năng suất lớn
Trang 7-Có kết cấu xi măng cho trạm với khối lượng nhỏ.
-Kết cấu đơn giản
*Nhược điểm:
- Do cấp xi măng từ bao bì nên gây ô nhiễm
-Năng suất vận chuyển thấp không thích hợp với trạm trộn có năng suất cao
-Không gây ô nhiễm môi trường
-Tiết kiệm được chi phí vận chuyển do nạp xi măng với khối lượng lớn
*Nhược điểm:
- Khi cần nạp liệu với khối lượng nhỏ không thuận lợi
- Khi cấu phức tạp, giá thành đắt
Trang 8- Phương pháp này được dùng phổ biến ở các trạm bê tông.
1.3.3 Cấp nước và Phụ gia:
Việc cấp nước và phụ gia hầu như điều dựa trên phương pháp cấp trực tiếp từ bồn chứa nước và phụ gia từ chứ chứa theo đường ống cả xuống thiết bị định lượng và vào nồi trộn
b) Định lượng theo khối lượng:
Phương pháp này có sự kết hợp giữa cơ và điện nên có độ chính xác cao
*Nguyên lý:
- Vật liệu được xả vào bàn cân, trên bàn cân có gắn thiết bị cảm biến, tín hiệu nhận từ cảm biến được xử lý bởi máy tính sau đó kết quả được hiển thị trên bộ chỉ thị Ở đây cát đá được định lượng theo kiểu cộng dồn, còn nước, phụ gia và xi măng được định lượng độc lập
*Ưu điểm:
Trang 9- Định lượng vật liệu có độ chính xác cao, có thể cộng dồn nhiều loại vật liệu trong một mẻ.
*Nhược điểm:
- Kết cấu phức tạp, giá thành đắt
- Hiện nay người ta dùng phương pháp định lượng kiểu khối lượng là chủ yếu
1.3.5 Thiết bị trộn, máy trộn:
Dùng để trộn hỗn hợp các nguyên liệu và xả ra xe bồn Thường sử dụng động cơ
để quay trục quay trộn bê tông
1.3.6 Hệ thống điều khiển:
a 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……
b Hệ thống điều khiển khí nén thủy lực.
- Điều khiển các van khí và xi lanh để đóng mở cửa cấp liệu, cửa xả
1.3.7 Kết cấu thép
Dùng để làm giá đỡ giữ cho các cụm ở trên được chắc chắn, đảm bảo an toànkhi vận hành và sản xuất
1.4 Nguyên lý chung của trạm trộn bê tông xi măng
Trạm trộn bê tông xi măng hoạt động theo nguyên lý sau:
Trang 10Sơ đồ nguyên lý hoạt động của trạm trộn bê tông xi măng
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU PLC S7_200 CỦA SIEMMENS VÀ CÁC THIẾT
BỊ LIÊN QUAN
I PLC là gì?
Trang 11PLC viết tắt của (programable logic controller ) là thiết bị điều khiển logic lập trìnhđược, hay thiết bị logic khả trình cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điềukhiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình Như vậy với chương trình điềukhiển trong PLC trở thành bộ điều khiển số nhỏ gọn có thể dễ dàng thay đổi thuậttoán điều khiển và trao đổi thông tin với môi trường bên ngoài ( PLC khác hoặcmáy tính ).
S7-200 là thiết bị điều khiển logic khả trình của hãng Siemens (CHLB Đức), cócấu trúc kiểu module và có các module mở rộng Các module này được sử dụngvới những mục đích khác nhau
II Giới thiệu về module mở rộng
- Module đầu vào số: EM221, có nhiều loại bao gồm 8/16 đầu vào và điện áp24VDC/120 - 230VAC
- Module đầu ra số: EM222 bao gồm 4/8 đầu ra 24VDC/RELAY/230VAC
- Module vào/ra số: EM223 bao gồm 4/8/16 đầu vào 24VDC và 4/8/16 đầu ra24VDC/RELAY/230VAC
- Module đầu vào tương tự: EM231 từ 2/4 đầu vào với các loại tín hiệu 20mA
0-10V,4 Module đầu ra tương tự: EM232 có 2 đầu ra
- Module vào ra tương tự: EM235 gồm 4 đầu vào và 1 đầu ra
- Ngoài ra còn có các loại module thích hợp cho những ứng dụng khác nhưmodule điều khiển vị trí, module truyền thông
III Cấu trúc phần cứng của PLC S7 – 200.
3.1 Hình dáng và cấu trúc bên ngoài
Các đầu vào/ra số
- Đầu vào (Ix.x ): kết nối với nút bấm, công tắc, sensor…với điện áp vào tiêuchuẩn 24VDC
- Đầu ra (Qx.x): kết nối với thiết bị điều khiển với các điện áp
24VDC/220VAC ( tùy theo loại CPU )
Trang 12- Đầu vào nguồn: 24VDC/220VAC ( tùy theo loại CPU ).
3.2 Cấu trúc phần cứng
Cấu trúc phần cứng của một PLC gồm có các module sau:
- Module nguồn
- Module đầu vào
- Module đầu ra
- Module đơn vị xử lý trung tâm (CPU)
- Module bộ nhớ
- Module quản lý phối ghép vào ra
Mô hình tổng quát của một PLC
KHỐINGÕVÀO
KHỐINGÕRA
QUẢNLÝGHÉPNỐI
BỘ NHỚ
TRUNGTÂM
Trang 133.3 Đơn vị xử lý trung tâm (CPU Central Processing Unit).
- CPU dùng để xử lý, thực hiện những chức năng điều khiển phức tạp, quantrọng của PLC Mỗi PLC thường có từ một đến hai đơn vị xử lý trung tâm
- CPU thường được chia làm hai loại: đơn vị xử lý “một bit” và đơn vị xử lý
- Bộ nhớ có một tụ dùng để duy trì dữ liệu chương trình khi mất điện
Biến đổi từ nguồn cấp bên ngoài vào để cung cấp cho sự hoạt động của PLC
d Khối quản lý ghép nối.
Dùng để phối ghép giữa PLC với các thiết bị bên ngoài như máy tính, thiết bịlập trình, bảng vận hành, mạng truyền thông công nghiệp
Trang 14IV CẤU TRÚC BỘ NHỚ.
4.1 Phân chia bộ nhớ.
Bộ nhớ của PLC S7-200 được chia thành bốn vùng cơ bản và hầu hết có thểđọc ghi được chỉ trừ vùng nhớ đặc biệt (SM) chỉ có thể truy cập để đọc
Cấu trúc bộ nhớ PLC
-Vùng nhớ chương trình : Là miền nhớ được dùng để lưu trữ các lệnh được
dùng trong chương trình.Vùng này thuộc kiểu non-volatile có thể đọc và ghi được.-Vùng nhớ tham số : Dùng để lưu giữ các tham số như từ khóa, địa chỉ trạm…vùng này thuộc kiểu non-volatile có thể đọc và ghi được
Chương trình
Chương trình
Tham Số Tham Số
Tham Số
Chương trình
Dữ Liệu
Vùng đối tượng
Trang 15-Vùng nhớ dữ liệu : Dùng để cất giữ các dữ liệu của chương trình bao gồm kếtquả các phép tính, các hằng số được định nghĩa trong chương trình, bộ đếm truyềnthông
-Vùng nhớ đối tượng : Bao gồm các bộ đếm, bộ định thì, các cổng vào ra tương
tự Vùng này không thuộc kiểu non-volatile nhưng có thể đọc và ghi được
-Hai vùng nhớ cuối cùng vô cùng quan trọng nó quyết định việc thực hiện mộtchương trình
- INTERRUPT: Miền chứa chương trình ngắt, được tổ chức thành hàm và cókhả năng trao đổi dữ liệu với bất kỳ một khối chương trình nào khác Chương trìnhnày sẽ được thực hiện khi có sự kiện ngắt xảy ra
4.3 Vùng nhớ dữ liệu
Vùng dữ liệu được chia thành những vùng nhớ nhỏ để phục vụ cho những mụcđích và công dụng khác nhau, bao gồm các vùng :
- V (Variable memory): Vùng nhớ biến
- I (Input image register): Vùng đệm đầu vào
- Q (Output image register): Vùng đệm đầu ra
- M (Internal memory bits): Vùng nhớ các bit nội
- SM (Special memory): Vùng nhớ đặc biệt
Cách thức truy cập địa chỉ của vùng nhớ dữ liệu:
a) Truy cập trực tiếp.
- Truy cập theo bit: Tên miền nhớ + địa chỉ byte + • + chỉ số bit
Trang 16- Truy cập theo byte: Tên miền nhớ + B + địa chỉ byte
- Truy cập theo từ: Tên miền nhớ + W + địa chỉ byte cao của từ
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
VB183 (byte cao ) VB184 ( byte thấp )
- Truy cập theo từ kép: Tên miền + D + địa chỉ byte cao trong miền
31 24 23 16 15 8 7 0
b) Truy cập gián tiếp.
Truy cập địa chỉ gián tiếp thông qua con trỏ (pointer) Con trỏ là một miềnnhớ từ kép chứa địa chỉ của vùng nhớ khác Các vùng nhớ V, L và thanh ghi chỉmục ( AC1,AC2,AC3 ) có thể được sử dụng như là con trỏ Để sử dụng con trỏphải sử dụng lệnh MOVE_D để chuyển địa chỉ của vùng nhớ được định địa chỉgián tiếp vào vùng con trỏ Con trỏ cũng có thể được chuyển tới chương trình connhư là một tham số
4.4 Vùng đối tượng.
Vùng đối tượng được sử dụng để lưu giữ dữ liệu cho các đối tượng lập trìnhnhư các giá trị tức thời, giá trị đặt trước của bộ đếm, hay timer Dữ liệu kiểu đốitượng bao gồm các thanh ghi của Timer, Counter, HSC, bộ đệm vào ra tương tự vàcác thanh ghi chỉ mục
V Các thiết bị liên quan
5.1 Van thuỷ lực
Căn cứ theo yêu cầu công nghệ trộn bê tông, ta sử dụng loại van đảo chiều 4 của hai vị trí tác động trực tiếp bằng nam châm điện
5.2 Động cơ
Trang 17Động cơ được sử dụng rộng dãi trên các máy cố định hoặc di chuyển ngắn theoquỹ đạo nhất định như: bang tải, máy trộn bê tông, máy nghiền đá…
Động cơ điện có nhiều chủng loại công suất và chia làm 2 loại: động cơ điện 1 chiều và động cơ điện xoay chiều
Trong trạm trộn bê tông ta dung loại động cơ không đồng bộ với roto lồng sóc có cấu tạo đơn giản, dễ bảo quản, làm việc tin cậy…
5.3 Cảm biến báo mức
Cảm biến được đặt ở đầu và cuối phễu cân vật liệu Báo đầy phễu và báo vật liệu trông phễu đã hết, lấy tín hiệu đưa vào PLC để điều khiển bang tải cũng như các van
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ QUA STEP 7 MICROWIN
I Mô hình
Trang 18II Bảng định địa chỉ
Bảng định địa chỉ đầu vào
STT Đầu vào Địa chỉ Chức năng
1 START I0.0 Khởi động toàn bộ hệ thống
Bảng định địa chỉ đầu ra
STT Đầu ra Địa chỉ Chức năng
1 V1 Q0.0 Value xả cát lên băng tải
Trang 193 V3 Q0.2 Value xả xi măng vào bể trộn
5 V5 Q0.4 Value xả bê tông lên xe trở đi
6 M1 Q0.5 Động cơ băng tải trở cát và đá vào bể trộn
7 M2 Q0.6 Động cơ trộn hỗn hợp thành bê tông
8 D1 Q0.7 Đèn báo hệ thống đang hoạt động
III Sơ đồ đi dây
Trang 203.1 Giải thuật
Sơ đồ tổng quan chương trình hoạt động của hệ thống
Trang 213.2 Chương trình điều khiển viết cho PLC S7-200
Trang 253.3 Mô tả hoạt động của chương trình
- Khi ấn START hệ thống hoạt động,đèn báo D1 sáng Cảm biến báo đủ cát LCD1 và cảm biến báo đủ đá LCD2 có tín hiệu thì các value tương ứng V1 và V2
mở ra đưa cát và đá xuống băng tải, đồng thời động cơ băng tải M1 chạy để đưa cát và đá xuống bồn trộn Sau khi đưa hết cát và đá xuống thì cảm biến LCD11 và LCD22 báo đóng value V1 và V2
- Cảm biến báo đủ xi măng LCD3 và cảm biến báo đủ nước LCD4 có tín hiệu thì lập tức các value tương ứng V3 và V4 mở ra đưa nước và xi măng vào bồn trộn.Khi xi măng và nước đã xuống hết thì cảm biến báo hết LCD33 và LCD44 báo để đóng value V3 và V4
- Sau đó động cơ trộn M2 chạy, nhào trộn hỗn hợp trong vòng giả sử là 10 phút, sau khi nhào trộn xong thì value V5 mở ra đưa hỗn hợp bê tông ra xe để trở đến các công trình
- Nhấn STOP để bắt đầu phiên trộn tiếp theo hoặc để dừng toàn bộ hệ thống
Và đèn D1 sẽ tắt
CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN
Dưới sự hướng dẫn nhiệt tình của cô Phạm Thị Hồng Hạnh cùng các thầy cô
giáo bộ môn, đến nay em đã hoàn thành đồ án với đề tài “Xây dựng hệ thống điều
Trang 26khiển cho trạm trộn” Do còn hạn chế về kiến thức nên trong đồ án còn nhiều
thiếu sót
Em rất mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô để đồ án của em được hoàn thiện và đầy đủ hơn Cuối cùng em xin trân thành cảm ơn các thầy cô đã hết lòng giúp đỡ em
Em xin chân thành cảm ơn!
