Điều khiển giám sát trạm trộn bê tông qua webserver
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT TRẠM TRỘN BÊ TÔNG TỰ ĐỘNG SVTH1: Lê Thành Trung MSSV: 18151137 SVTH2: Lê Toàn Gia Khánh MSSV: 18151191 GVHD: NGUYỄN TẤN ĐỜI TPHCM, Tháng 12, Năm 2021 MỤC LỤC MỤC LỤC BẢNG MỤC LỤC HÌNH ẢNH CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Tổng quan đề tài Ngày nay, hệ thống điều khiển, giám sát tự động khơng cịn q xa lạ với chúng ta, đời từ sớm nhằm đáp ứng nhu cầu thiết yếu sống người Vì vậy, điều khiển tự động trở thành ngành khoa học kỹ thuật chuyên nghiên cứu ứng dụng tự động hóa vào thực tiễn lao động sản xuất người Đặc biệt lĩnh vực xây dựng, việc ứng dụng PLC trình sản xuất bê tông trạm trộn bê tông xi măng thực mang lại hiệu kinh tế lớn cho q trình sản xuất Với quy mơ cơng trình xây dựng ngày lớn nay, nhu cầu cung cấp tiêu thụ bê tông thương phẩm với số lượng lớn chất lượng điều cấp thiết Chính điều mà trạm trộn bê tông xi măng đời, với công nghệ đại cách hoạt động xác để đem lại chất lượng bê tông tốt cho công trình xây dựng Ưu điểm sử dụng trạm trộn thay loại máy trộn thơng thường tạo lượng lớn vữa bê tơng thương phẩm lần trộn Nhược điểm cấu tạo phức tạp, cồng kềnh cần phải sử dụng diện tích đất trống lớn để lắp đặt thiết bị Thơng thường cơng trình lớn xây nhà chung cư cao tầng, làm cầu qua sông … người ta cần lắp đặt trạm trộn công trình cịn điều kiện khơng lắp đặt phải mua bê tông thương phẩm từ trạm trộn thương mại Trạm trộn bê tơng tươi có hai dạng chính: trạm trộn cố định trạm trộn di động Trạm trộn bê tông cố định dạng trạm trộn thường công ty bê tông thương phẩm công ty sản xuát cọc bê tông sử dụng Hình 1-1 Trạm trộn bê tơng cố định Trạm trộn bê tông di động dạng trạm trộn thường sử dụng để phục vụ cơng trình ngắn hạn, dễ dàng di chuyển từ nơi đến nơi khác đẻ phục vụ cơng trình xây dựng Hình 1-2 Trạm trộn bê tơng di động Nhận thấy nhu cầu thực tế, hiệu công việc cao hệ thống trộn bê tông xây dựng, em tiến hành tìm hiểu thiết kế hệ thống “Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát trạm trộn bê tông tự động” 1.2 Mục tiêu đề tài Đề tài “Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát trạm trộn bê tông tự động” thực với mục tiêu cụ thể sau: - Thực hệ thống trộn bê tơng theo quy trình Thực thao tác vận hành hệ thống giao diện SCADA Thiết lập hệ thống trộn bê tông theo tiêu chuẩn độ cứng khác Có cảnh báo xảy xự cố 1.3 Giới hạn nội dung đề tài Đề tài chúng em giới hạn việc làm sau: - Chỉ lập trình phần mềm Tia Portal mơ phần mềm PLC SIM Tập trung vào điều khiển việc cân cốt liệu quy trình trộn khơ, trộn ướt bê tông Thiết kế giao diện điều khiển WinCC CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Khái niệm mác bê tông Bê tông hỗn hợp tạo thành từ cát, đá, xi măng, nước chất phụ gia Trong cát đá chiếm 80% – 85%, xi măng chiếm 8% – 15%, lại khối lượng nước chất phụ gia Hỗn hợp vật liệu nhào trộn tạo nên hỗn hợp bê tông Hỗn hợp bê tông phải có độ dẻo định, phù hợp với mục đích sử dụng Có nhiều loại bê tơng tùy thuộc vào thành phần hỗn hợp Tỉ lệ thành phần cát, đá, xi măng khác tạo loại bê tông khác Để phân biệt loại bê tông, người ta sử dụng khái niệm “mác bê tông” Theo tiêu chuẩn xây dựng cũ Việt Nam (TCVN 3105:1993, TCVN 4453:1995), mẫu dùng để đo cường độ mẫu bê tơng hình lập phương có kích thước 150 mm × 150 mm × 150 mm, dưỡng hộ điều kiện tiêu chuẩn quy định TCVN 3105:1993, thời gian 28 ngày sau bê tơng ninh kết Sau đưa vào máy nén để đo ứng suất nén phá hủy mẫu (qua xác định cường độ chịu nén bê tông), đơn vị tính MPa (N/mm²) daN/cm² (kG/cm²) Trong kết cấu xây dựng, bê tông chịu nhiều tác động khác nhau: chịu nén, uốn, kéo, trượt, chịu nén ưu lớn bê tông Do đó, người ta thường lấy cường độ chịu nén tiêu đặc trưng để đánh giá chất lượng bê tông, gọi “Mác bê tông” Mác bê tông phân loại từ 100, 150, 200, 250, 300, 400, 500 600 Khi nói “mác bê tơng 200” nói tới ứng suất nén phá hủy mẫu bê tơng kích thước tiêu chuẩn, dưỡng hộ điều kiện tiêu chuẩn, nén tuổi 28 ngày, đạt 200 kG/cm² Cịn cường độ chịu nén tính tốn bê tông mác 200 90 kG/cm² (được lấy để tính tốn thiết kế kết cấu bê tơng theo trạng thái giới hạn thứ nhất) Tiêu chuẩn nhà nước quy định bê tơng có mác thiết kế sau: - - Bê tông nặng: M100, M150, M200, M250, M300, M350, M400, M500, M600 Bê tơng nặng có khối lượng riêng khoảng 1800 kg/m3 đến 2500 kg/m3 cốt liệu sỏi đá đặc Bê tông nhẹ: M50, M75, M100, M150, M200, M250, M300 Bê tơng nhẹ có khối lượng riêng khoảng 800 kg/m3 đến 1800 kg/m3, cốt liệu loại đá có lỗ rỗng, keramzit, xỉ quặng… Trong kết cấu bê tông cốt thép chịu lực phải dùng mác không thấp 150 Cường độ bê tơng tăng theo thời gian, tính chất đáng quý bê tông, đảm bảo cho công trình làm bê tơng bền lâu cơng trình làm gạch, đá, gỗ, thép… Lúc đầu cường độ bê tơng tăng lên nhanh, sau tốc độ giảm dần Trong môi trường (nhiệt độ, độ ẩm) thuận lợi, tăng cường độ kéo dài nhiều năm, điều kiện khô hanh nhiệt độ thấp cường độ bê tơng tăng khơng đáng kể Mác (M) Xi măng (Kg) Cát (m3) Đá (m3) Nước (lít) 150 244 0.498 0.856 195 200 293 0.479 0.846 195 250 341 0.461 0.835 195 300 390 0.438 0.829 195 350 450 0.406 0.846 200 400 465 0.419 0.819 186 Bảng 2-1 Thành phần tỉ lệ cốt liệu theo mác bê tông 2.2 Phương pháp cấp liệu trạm trộn bê tông xi măng Cấp cát, đá: Việc cấp cát, đá cho trạm trộn có nhiều phương án khác nhiên tham khảo thực tế ta có phương án sau: Cấp liệu kiểu gầu Vật liệu (đá, cát) tập kết bãi chứa liệu ngăn riêng biệt, gầu cào đổ vào thiết bị Nguyên định lượng, sau định lượng vật liệu xả vào skip, từ skip vật lý liệu đổ vào thùng trộn Ưu điểm Cấp liệu kiểu băng tải Vật liệu (cát, đá) tập kết ngồi bãi sau máy xúc gầu lật đổ vào bunke, thiết bị định lượng Sau định lượng yêu cầu băng tải vận chuyển đổ vào thùng Cấp liệu trực tiếp từ bãi chứa mà Cấp liệu cho máy trộn liên không qua thiết bị vận chuyển trung tục gian Vật liệu bãi chứa khơng cần Diện tích mặt cho tồn trạm phải vun cao khơng cần phải khơng lớn có cách vật liệu Vật liệu bãi chứa phải vun Việc cấp liệu cho băng tải phải có cao cho đủ lượng dự trữ thiết bị chuyên dùng Việc cấp liệu cho máy trộn không Khoảng cách băng tải liên tục thùng trộn tương đối lớn dẫn đến khả tiếp xúc vật liệu với Bãi chứa phải có vách ngăn phân chia môi trường nhiều, gây ô nhiễm vật liệu môi trường không che Nhược Với phương án áp dụng cho chắn kĩ điểm trạm trộn có suất thấp Phương án áp dụng cho trạm trộn có suất lớn Bảng 2-2 Phương pháp cấp cát, đá cho trạm trộn Cấp xi măng: Việc cấp xi măng cho trạm trộn có phương án phổ biến sau: Dùng gầu tải Dùng xi lô Xi măng từ bao bì nhỏ đổ vào phễu Xi măng rời vận chuyển băng gầu vận chuyển đổ vào xi khí nén vào xi lơ sau Ngun lơ nhỏ vào thiết bị định lượng, sau vít tải vận lý xả vào thùng trộn Có thể cấp xi măng cho trạm với Không gây ô nhiễm môi trường Ưu khối lượng nhỏ Tiết kiệm chi phí vận điểm Kết cấu đơn giản, giá thành hạ chuyển nạp xi măng với khối lượng lớn Do cấp xi măng từ bao bì nên gây Khi cần nạp liệu với khối lượng nhiễm nhỏ không thuận lợi Nhược Năng suất vận chuyển thấp không Kết cấu phức tạp, giá thành đắt điểm thích hợp với trạm trộn có suất Phương pháp dùng phổ cao biến trạm trộn bê tông Bảng 2-3 Phương pháp cấp cát, đá cho trạm trộn Cấp nước phụ gia: Việc cấp nước phụ gia dựa phương pháp cấp trực tiếp từ bồn chứa Nước phụ gia từ bồn chứa theo đường ống xả xuống thiết bị định lượng vào thùng trộn Định lượng theo thể tích Nguyên lý Ưu điểm Nhược điểm Định lượng theo khối lượng Vật liệu xả vào thùng Vật liệu xả vào bàn cân, chưa tích phù hợp với thể tích bàn cân có gắn thiết bị cảm vật liệu cho mẻ trộn biến, tín hiệu nhận từ cảm biến xử lý máy tính sau kết hiển thị thị Ở cát, đá, nước, phụ gia xi măng định lượng độc lập Kết cấu đơn giản, giá thành rẻ Định lượng vật liệu có độ xác cao Định lượng thành phần cốt liệu Kết cấu phức tạp, giá thành cao thiếu xác dẫn đến chất lượng Hiện người ta thường dùng bê tông không đảm bảo phương pháp định lượng kiểu Định lượng theo thể tích thường khối lượng chủ yếu dùng để định lượng nước phụ gia dùng để định lượng vật liệu trạm trộn bê tông nhỏ lẻ, sử dụng Bảng 2-4 Phương pháp cấp nước, phụ gia cho trạm trộn 2.3 Lý thuyết chung PLC PLC từ viết tắt cụm từ “Programmable Logic Controller” (Bộ điều khiển Logic thực việc lập trình được) Hiểu nơm na não, thực việc điều khiển hệ thống Hình 2-3 Một số dịng PLC Hiện có nhiều hãng sản xuất PLC Với hãng lớn thông dụng thị trường như: Siemens, Schneider, Allen-Bradley, Mitsubishi Electric, Omron, Honeywell… Các loại ngơn ngữ lập trình cho PLC: - Ngơn ngữ lập trình LAD (Ladder logic) Ngơn ngữ lập trình FBD (Function Block Diagram) Ngơn ngữ lập trình STL (Statement List) Trong “Ladder” ngơn ngữ lập trình PLC ưa chuộng thông dụng Hiện PLC ứng dụng phổ biến rộng rãi công nghiệp với nhiều lĩnh vực như: - - Công nghệ sản xuất giấy, sản xuất thuỷ tinh, sản xuất xi măng, sản xuất xe ôtô, sản xuất vi mạch, may công nghiệp, lắp ghép Tivi, chế tạo linh kiện bán dẫn, đóng gói sản phẩm Xử lý hố học, Chế biến thực phẩm Hệ thống nâng vận chuyển Điều khiển hệ thống đèn giao thông Quản lý tự động bãi đậu xe Hệ thống báo động… 10 PHỤ LỤC Chương trình chế độ tự động (FC3) 35 36 37 38 39 Chương trình đọc analog giá trị loadcell (FC1) Chương trình chế độ tay (FC2) 40 41 42 43 44 Chương trình xuất đầu Output (FC4) 45 46 47 48 49 ... Trạm trộn bê tông cố định dạng trạm trộn thường công ty bê tông thương phẩm công ty sản xuát cọc bê tông sử dụng Hình 1-1 Trạm trộn bê tơng cố định Trạm trộn bê tông di động dạng trạm trộn thường... trạm trộn cơng trình cịn điều kiện khơng lắp đặt phải mua bê tơng thương phẩm từ trạm trộn thương mại Trạm trộn bê tơng tươi có hai dạng chính: trạm trộn cố định trạm trộn di động Trạm trộn bê. .. giám sát trạm trộn bê tông tự động? ?? 1.2 Mục tiêu đề tài Đề tài “Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát trạm trộn bê tông tự động? ?? thực với mục tiêu cụ thể sau: - Thực hệ thống trộn bê tơng theo quy