Đề tài nghiên cứu: Hệ thống điều khiển máy trộn bê tông tự động

Đề tài nghiên cứu: Hệ thống điều khiển máy trộn bê tông tự động trình bày phân tích công nghệ và lưu đồ thuật toán, tính chọn thiết bị cho hệ thống, xác định và phân công I/O, thiết kế mạch điên, xây dựng chương trình điều khiển với PLCS7-200, giám sát điều khiển mô phỏng bằng PC-SIMU,... Mời các bạn cùng tham khảo.

L I M  Đ U Ờ Ở Ầ

      Trong s  nghi p hi n đ i hóa công nghi p hóa đ t nự ệ ệ ạ ệ ấ ước thì v n đ  Tấ ề ự 

đ ng hóa quá trình s n xu t đóng vai trò h t s c quan tr ngộ ả ấ ế ứ ọ

đ ng th i c i thi n đi u ki n lao đ ng . S  c nh tranh hàng hóa đ t ra m t v n đồ ờ ả ệ ề ệ ộ ự ạ ặ ộ ấ ề 

th i s  là làm sao đ  h  th ng t  đ ng hóa s n xu t ph i có tính linh ho t caoờ ự ể ệ ố ự ộ ả ấ ả ạ  

nh m đáp  ng s  bi n đ ng thằ ứ ự ế ộ ường xuyên c a th  trủ ị ường hàng hóa c nh tranh.ạ    Trong ph n l n các nhà máy, phân xầ ớ ưởng đ u có góp m t c a t  đ ng hóa.ề ặ ủ ự ộ  Trong các dây chuy n s n xu t, băng t i đề ả ấ ả ượ ử ục s  d ng nh  m t phư ộ ương ti n v nệ ậ  chuy n hàng hóa, v t li u m t cách nhanh chóng và thu n ti n. S  d ng h  th ngể ậ ệ ộ ậ ệ ử ụ ệ ố  

Lý đã th c hi n đ  tài: “H  th ng đi u khi n máy tr n bê tông t  đ ng ”.ự ệ ề ệ ố ề ể ộ ự ộ

kh i nh ng thi u sót v  ki n th c và s  hi u bi t c a mình, kính mong th y cùngỏ ữ ế ề ế ứ ự ể ế ủ ầ  các b n sinh viên giúp chúng em hoàn thi n t t h n.ạ ệ ố ơ

1

M C L C Ụ Ụ

CHƯƠNG I PHÂN TÍCH CÔNG NGHỆ VÀ LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN 4

1.1 Phân tích công nghệ 4

a Khởi động hệ thống 4

b Dừng hệ thống 5

c Dừng khẩn cấp 5

1.2 Lưu đồ thuật toán 5

a Lưu đồ thuật toán khởi động chương trình 6

b Lưu đồ thuật toán đọc analog 9

c Lưu đồ thuật toán dừng hệ thống 10

CHƯƠNG II TÍNH CHỌN THIẾT BỊ CHO HỆ THỐNG 11

2.1 Cảm biến trọng lượng Loadceel 11

2.2 Cảm biến hồng ngoại 12

2.3 Tính chọn PLC và Modul mở rộng 13

a Tính chọn PLC 13

b Tính chọn modul mở rộng 14

CHƯƠNG III XÁC ĐỊNH VÀ PHÂN CÔNG I/O 16

CHƯƠNG IV THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN 17

4.1 Thiết kế sơ đồ mạch lực 17

4.2 Thiết kế sơ đồ mạch điều khiển 18

a Mạch kết nối Loadcell với modul EM235 18

b Mạch điện kết nối CPU-224 18

c Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển 19

CHƯƠNG V XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VỚI PLC S7-200 20

CHƯƠNG VI GIÁM SÁT ĐIỀU KHIỂN MÔ PHỎNG BẰNG PC - SIMU 27

2

M C L C HÌNH  NH Ụ Ụ Ả

Hình 1: Mô tả về mô hình hệ thống trộn nhiên liệu tự động 4

Hình 2: Loadcell Cảm biến lực H8C – Zemic 11

Hình 3 Modul cảm biến hồng ngoại 13

Hình 4: PLC S7-200 CPU 224 13

Hình 5: Module EM235 14

3

1 3

2 4

Kh i đ ng h  th ng , nh n nút  n Start , đèn báo h  th ng ho t đ ng đở ộ ệ ố ấ ấ ệ ố ạ ộ ượ  c

b t. Chậ ương trình s   ki m tra thùng tr n (9) b ng c m bi n g n dẽ ể ộ ằ ả ế ắ ưới đáy thùng 

tr n, n u còn nguyên li u trong thùng tr n, s  m  van (13) x  h t nhiên li u trongộ ế ệ ộ ẽ ở ả ế ệ  thùng tr n ra, sau khi x  h t van (13) đóng l i, đ ng c  băng t i (3) kh i đ ng. Cònộ ả ế ạ ộ ơ ả ở ộ  

trường h p  nh n nút Start mà thùng tr n 9 r ng ,đ ng c  v n hành băng t i (3)ợ ấ ộ ỗ ộ ơ ậ ả  

l i, kh i đ ng băng t i (4) đ a đá vào thùng cân v i m c 300kg. Van đi n t  (11)ạ ở ộ ả ư ớ ứ ệ ừ  

được đi u khi n m  thùng cân cát đá đ a h n h p cát đá vào thùng tr n (9) và ru tề ể ở ư ỗ ợ ộ ộ  

h n h p cát đá van (11) đi u khi n xilanh đóng l i chu n b  cho chu trình ti p theo.ỗ ợ ề ể ạ ẩ ị ế  

4

(12) đi u khi n xilanh đóng c a thùng cân (8) chu n b  cho chu trình ti p theo đ ngề ể ử ẩ ị ế ồ  

th i kh  đ ng đ ng c  tr n. Sau m t th i gian tr n t1, đ ng c  b m nờ ởỉ ộ ộ ơ ộ ộ ờ ộ ộ ơ ơ ước (14) 

được kh i đ ng đ a nở ộ ư ước vào thùng tr n. Sau th i gian t2 đ ng c  b m nộ ờ ộ ơ ơ ướ  c

ng ng ho t đ ng . Sau t3, d ng đ ng c  tr n, van (13) đi u khi n xilanh m  c aừ ạ ộ ừ ộ ơ ộ ề ể ở ử  thùng tr n đ a v a vào thùng v a chính (10). Khi h t v a trong thùng tr n , c mộ ư ữ ữ ế ữ ộ ả  

bi n g n   dế ắ ở ưới đáy thùng tr n (9) s  phát hi n, van (13) đi u khi n đóng c aộ ẽ ệ ề ể ử  thùng tr n chu n b  cho chu trình làm vi c sau.ộ ẩ ị ệ

b.  D ng h  th ngừ ệ ố

Khi h  th ng đang ho t đ ng nh n nút d ng Stop , thì h  th ng s  hoàn thànhệ ố ạ ộ ấ ừ ệ ố ẽ  

h t m t chu trình làm vi c r i m i d ng . Đèn báo h  th ng ho t đ ng   ch  đế ộ ệ ồ ớ ừ ệ ố ạ ộ ở ế ộ 

d ng s  ch p t t v i chu k  1s , cho t i khi h  th ng th c hi n song m t chu trìnhừ ẽ ớ ắ ớ ỳ ớ ệ ố ự ệ ộ  

kh i đ ng s  t t . Đ  kh i đ ng l i h  th ng thì nh n l i nút Start .ở ộ ẽ ắ ể ở ộ ạ ệ ố ấ ạ

c.  D ng kh n c pừ ẩ ấ

Khi v n hành 1 h  th ng t  đ ng thì s  c  là đi u không th  tránh kh i, chúngậ ệ ố ự ộ ự ố ề ể ỏ  

ta c n ta c n ph i tìm ra nguyên nhân cũng nh  cách kh c ph c s  c  Đ i v i b tầ ầ ả ư ắ ụ ự ố ố ớ ấ  

c  m t h  th ng t  đ ng nào vi c đ u tiên sau khi phát hi n có s  c  là d ng hứ ộ ệ ố ự ộ ệ ầ ệ ự ố ừ ệ 

th ng đó l i. Nh n nút d ng kh n c p , h  th ng s  d ng l i ngay. Đ  kh i đ ngố ạ ấ ừ ẩ ấ ệ ố ẽ ừ ạ ể ở ộ  

l i h  th ng , nh n nút kh i đ ng Start.ạ ệ ố ấ ở ộ

1.2 L u đ  thu t toán ư ồ ậ

L u đ  thu t toán c a h  th ng đi u khi n tr n bê tông t  đ ng đư ồ ậ ủ ệ ố ề ể ộ ự ộ ược chia làm 3 l u đ  . Vì PLC ho t đ ng theo chu trinh quét : Đ c tr ng thái ngõ vào ­ Th cư ồ ạ ộ ọ ạ ự  

xu t tín hi u ra các ngõ ra . Nên 3 l u đ  này s  ho t đ ng đ ng th i trong chấ ệ ư ồ ẽ ạ ộ ồ ờ ươ  ng

+ L u đ  thu t toán kh i đ ng chư ồ ậ ở ộ ương trình

+ L u đ  thu t toán đ c giá tr  tr ng lư ồ ậ ọ ị ọ ượng t  c m bi n Loadcell.ừ ả ế

+ L u đ  thu t toán d ng chư ồ ậ ừ ương trình

5

a. L u đ  thu t toán kh i đ ng chư ồ ậ ở ộ ương trình

6

b. L u đ  thu t toán đ c analogư ồ ậ ọ  

c. L u đ  thu t toán d ng h  th ng.ư ồ ậ ừ ệ ố

10

CHƯƠNG II. TÍNH CH N THI T B  CHO H  TH NG Ọ Ế Ị Ệ Ố

2.1 C m bi n tr ng l ả ế ọ ượ ng Loadceel

Theo yêu c u đ  tài và yêu c u k  thu t, nhóm quy t đ nh ch n Loadcell C mầ ề ầ ỹ ậ ế ị ọ ả  

đây là m t s  thông s  c a c m bi n Loadcell.ộ ố ố ủ ả ế

+  Loadcell d ng thanh H8C có các t i tr ng: 500kg, 1 t n, 1.5 t n, 2 t n, 2.5ạ ả ọ ấ ấ ấ  

t n, 3 t n, 5 t n, 10 t n.ấ ấ ấ ấ

+ C u t o b ng h p kim thép, ch ng nấ ạ ằ ợ ố ước, ch ng ăn mòn, thích h p v i cácố ợ ớ  

lo i môi trạ ường

+ D  dàng l p đ t cho cân sàn đi n t , cân ph u, cân có t i tr ng n ng….ễ ắ ặ ệ ử ễ ả ọ ặ

+ Nhi t đ  làm vi c: (­20 ~ +60) °C.ệ ộ ệ

+ Nhi t đ  tác đ ng đ n tín hi u ra: (≤ ± 0.002 )%R.O/°C.ệ ộ ộ ế ệ

+ Nhi t đ  tác đ ng làm thay đ i đi m “0  : (≤ ± 0.002 ) %R.O/°C.ệ ộ ộ ổ ể ″

t n.ấ

+ Phương th c đ nh lứ ị ượng : c m bi n l cả ế ự  (load cell)

2.2 C m bi n h ng ngo i  ả ế ồ ạ

    S  d ng modul c m bi n h ng ngo i đ  phát hi n trong thùng tr n (9) có ch aử ụ ả ế ồ ạ ể ệ ộ ứ  

bi n s  tác đ ng . ế ẽ ộ

12

       Hình 3 . Modul c m bi n h ng ngo i .ả ế ồ ạ

Các thông s  c a modul c m bi n :ố ủ ả ế

13

áp t  c m bi n tr ng lừ ả ế ọ ượng Loadcell, nên ph i s  d ng thêm m t modul m  r ngả ử ụ ộ ở ộ  analog modul EM235.

+/­ 200 mV; +/­ 500 mV; +/­ 1 V; +/­ 2.5 V; +/­5 V; +/­ 10V

+ Th i gian bi n đ i tờ ế ổ ương t  sang s : <250usự ố

+ S  đ u ra tố ầ ương t  : 1ự

+ Đ  phân gi i: Đ u ra áp: 12 bit. Đ u ra dòng: 11 bitộ ả ầ ầ

14

+ D i giá tr  bi n đ i: Tín hi u đ n c c: 0 đ n 32 000. Tín hi u hai c c: ­ả ị ế ổ ệ ơ ự ế ệ ự  

15

CHƯƠNG III. XÁC Đ NH VÀ PHÂN CÔNG I/O  Ị

CHƯƠNG IV. THI T K  M CH ĐI N Ế Ế Ạ Ệ

4.1 Thi t k  s  đ  m ch l c ế ế ơ ồ ạ ự

H  th ng tr n bê tông s  d ng các đ ng c  3 pha và 1 pha cho băng t i , máyệ ố ộ ử ụ ộ ơ ả  

tr n ,và máy b m nộ ơ ước , c  th   nh   sau:ụ ể ư

+ Băng t i 3 , 4, 6 và đ ng c  máy tr n s   d ng  đ ng c  không  đ ng  b  3ả ộ ơ ộ ử ụ ộ ơ ồ ộ  pha rotor  l ng  sóc.ồ

+ Đ ng c  máy b m nộ ơ ơ ước  M5 s  d ng đ ng c  đi n 1 pha.ử ụ ộ ơ ệ

Page :01 Design Draw Check

Name

Sign

Date

TỰ ĐỘNG HÓA B -K57 Hanoi University of Mining and Geology

Part

Version 1.0

4.2 Thi t k  s  đ  m ch đi u khi n ế ế ơ ồ ạ ề ể

Loadcell s  chuy n hóa tín hi u v t lý (tr ng lẽ ể ệ ậ ọ ượng) sang tín hi u đi n áp .ệ ệ  Tín hi u đi n áp này r t nh  ta có th  khu ch đ i đi n áp này trệ ệ ấ ỏ ể ế ạ ệ ước khi đ a vàoư  

d ng   cũng   đụ ược   vì   d i   do   c a   EM235   có   r t   nhi u   các   n c   đ   ta   ch n.ả ủ ấ ề ấ ể ọ

Page:02 Design Draw Check

Name

Sign

Date

TỰ ĐỘNG HÓA B- K57 Hanoi University of Mining and Geology

Part

Version 1.0

READ LOAD CELL

-8 7

9

1 1

12 1 0

2 3 4 5 6

8 7

9

1 1

12 1 0

2 3 4 5 6

-SIG +SIG +EXC

-SIG +SIG -EXC +EXC -EXC

+ -

+ -

+24V

0V

D+

D-RD C- C+

RC B- B+

RB A- A+

L+

M0

I0 V0

SW1 SW2 SW3 SW4 SW5

SW6 ON OFF OFF OFF ON OFF

EM235

18

INPUTS_ OUTPUTS_ CIRCUIT PLC_S7-200

7

3 5

7

3 5

7

3 5

Part

Version 1.0

7

7 Q1 1

Part

Version 1.0

CONTACTOR & VALVE

KA0

1 2

3

5

KM0

95 96

KA2

1 2

3

5

KM2

95 96 KA1

1 2

3

5

KM1

95 96

3

5

KM6

95 96 KA7

1 2

3

5

KM7

95 96

CHƯƠNG V. XÂY D NG CH Ự ƯƠ NG TRÌNH ĐI U KHI N Ề Ể  

V I PLC S7­200 Ớ

20

CHƯƠNG VI. GIÁM SÁT ĐI U KHI N  Ề Ể MÔ PH NG  Ỏ B NG Ằ  

PC ­ SIMU

27

K T LU N Ế Ậ

29

TÀI LI U THAM KH O Ệ Ả

[1] Phạm Thị Thanh Loan; “Thiết kế hệ thống điều khiển tự động”;

Microsoft PowerPoint; 2014

[2] Thái Duy Thức, Phan Minh Tạo; “Thiết kế truyền động điện tự động”;

Nhà xuất bản giao thông vận tải; 2000

[3] Nguyễn Phùng Quang; “Điều khiển tự động truyền động điện xoay

chiều ba pha”; Nhà xuất bản giáo dục; 1996.

30