BÁO CÁO ĐỒ ÁN 3 VỀ THIẾT KẾ GIÁM SÁT TRẠM TRỘN BÊ TÔNG TỰ ĐỘNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH VIỆN KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ ========== ĐỒ ÁN 3 THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT TRẠM TRỘN BÊ TÔNG TỰ ĐỘNG SỬ DỤNG TIA PORTAL Nhóm sinh viên thực hiện Nguyễn Xuân Nam Nguyễn Thành Luân Trần Quang Khởi Giảng viên hướng dẫn ThS HỒ SỸ PHƯƠNG Nghệ An, 2022 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Đồ Án 3 GVHD HỒ SỸ PHƯƠNG Trang 10 MỤC LỤC MỤC LỤC 2 DANH MỤC BẢNG BIỂU 6 DANH MỤC HÌNH ẢNH 7 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG 11 1 1 Khái niệm 11 1 2 Khái niệm về mác bê tông 11 1 3 Phân loại bê tông 11.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH VIỆN KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ =====***===== ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT TRẠM TRỘN BÊ TƠNG TỰ ĐỘNG SỬ DỤNG TIA PORTAL Nhóm sinh viên thực : Nguyễn Xuân Nam Nguyễn Thành Luân Trần Quang Khởi Giảng viên hướng dẫn : ThS HỒ SỸ PHƯƠNG Nghệ An, 2022 Đồ Án GVHD: HỒ SỸ PHƯƠNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Trang MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU .6 DANH MỤC HÌNH ẢNH CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG .11 1.1 Khái niệm .11 1.2 Khái niệm mác bê tông .11 1.3 Phân loại bê tông 11 1.3.1 Theo cường độ 11 1.3.2 Theo loại chất kết dính 12 1.3.3 Theo cốt liệu .12 1.3.4 Theo khối lượng thể tích .12 1.3.5 Theo phạm vi sử dụng 12 1.4 Các thành phần cốt liệu 13 1.4.1 Xi măng 13 1.4.2 Cát .13 1.4.3 Đá dăm 13 1.4.4 Nước 13 1.4.5 Các chất phụ gia 13 1.5 Tính chất đặc thù bê tơng 13 1.5.1 Cường độ bê tông 13 1.5.2 Tính giãn nở 15 1.5.3 Tính chống thấm 15 1.6 Quá trình đông cứng bê tông biện pháp bảo quản 15 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TRẠM TRỘN BÊ TÔNG .16 2.1 Giới thiệu chung 16 2.2 Trạm trộn bê tông xi măng 17 2.2.1 Giới thiệu 17 2.2.2 Phân loại .17 2.2.3 Cấu tạo chung trạm trộn bê tông xi măng .17 2.2.4 Nguyên lý hoạt động 21 CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ PLC PLC – S7 1200 PHẦN MỀM LẬP TRÌNH PLC TIA – PORTAL V16 22 3.1 Khái quát chung PLC .22 3.1.1 Lịch sử hình thành 22 3.1.2 Các loại PLC thông dụng 22 3.1.3 Ngơn ngữ lập trình 23 3.1.4 Cấu trúc phương thức thực chương trình PLC 23 3.1.5 Ứng dụng PLC 25 3.2 PLC – S7 1200 .25 3.2.1 Cấu trúc .25 3.2.2 Phân vùng nhớ .27 3.2.3 Tập lệnh S7 – 1200 .28 3.2.4 Sơ đồ đấu dây 30 3.3 Phần mềm Tia – Portal v16 31 3.3.1 Giới thiệu SIMATIC STEP Basic .31 3.3.2 Các bước tạo project 32 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ XÂY DỰNG PHẦN MỀM ĐIỀU 35 KHIỂN VÀ GIÁM SÁT 35 4.1 Xây dựng thuật toán điều khiển 35 4.1.1 Sơ đồ khối chung toàn hệ thống 35 Sơ đồ khối tổng quan hoạt động hệ thống chế độ tự động 36 4.1.2.Sơ đồ khối tổng quan hoạt động hệ thống chế độ tay 37 4.1.3.Sơ đồ khối cân đá 38 4.1.4.Sơ đồ khối cân cát .38 4.1.5.Sơ đồ khối cân nước 39 4.1.6Sơ đồ khối cân xi măng 39 4.1.7.Sơ đồ khối cân phụ gia 40 4.1.8.Sơ đồ khối hoạt động băng tải 41 4.1.9 Sơ đồ khối hoạt động thùng trộn 42 4.1.10.Sơ đồ khối hoạt động van xả bê tông 43 4.2.Lập trình điều khiển cho PLC S7 – 1200 .43 4.2.1.Xác định đầu vào/ra 43 4.2.2.Cấu hình phần cứng thiết bị 46 4.2.3.Giới thiệu khối hàm FC .48 4.2.4.Lập trình PLC – S7 1200 49 4.3.Thiết kế giao diện điều khiển 68 4.3.1.Cấu hình thiết bị 68 4.3.2.Thiết kế giao diện điều khiển hình .69 4.3.3.Thiết kế giao diện hình thơng báo 69 4.3.4.Màn hình cảnh báo lỗi 69 4.3.5.Màn hình đồ thị 70 CHƯƠNG KẾT QUẢ MÔ PHỎNG .71 5.1.Download chương trình xuống PLC SIM 71 5.2.Màn hình .73 5.3.Chế độ tự động .74 5.4.Chế độ tay .78 CHƯƠNG KẾT LUẬN HƯỚNG PHÁT TRIỂN 79 6.1.Kết luận 79 6.1.1.Kết đạt 79 6.1.2.Điểm hạn chế 79 6.2.Hướng phát triển 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 DANH MỤC BẢNG BIỂU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG Bảng 1 Phân loại bê tơng theo khối lượng thể tích 13 Bảng Thành phần tỉ lệ cốt liệu theo mác bê tông 14 Bảng Thời gian cho phép vận chuyển bê tông theo mức nhiệt độ 15 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TRẠM TRỘN BÊ TÔNG Bảng Cấp cát đá theo hai kiểu cấp liệu 17 Bảng 2 Cấp xi măng theo hai kiểu cấp liệu 18 Bảng Các phương pháp định lượng 19 CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ PLC PLC – S7 1200 PHẦN MỀM LẬP TRÌNH PLC TIA – PORTAL V16 Bảng Một số loại PLC thông dụng 21 Bảng Một số CPU S7 - 1200 25 Bảng 3 Phân vùng nhớ 26 Bảng Tập lệnh xử lý bít 37 Bảng Tập lệnh Timer, Counter 27 Bảng Tập lệnh toán học 28 Bảng Tập lệnh di chuyển 29 CHƯƠNG THIẾT KẾ XÂY DỰNG PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT Bảng 4.1 Bảng địa tín hiệu từ loadcell 42 Bảng Bảng địa tín hiệu input 42 Bảng Bảng địa tín hiệu output 43 Bảng 4 Bảng địa biến phụ 44 DANH MỤC HÌNH ẢNH CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TRẠM TRỘN BÊ TƠNG Hình Trạm trộn bê tơng nhựa nóng 15 Hình 2 Trạm trộn bê tơng xi măng 15 Hình Kết cấu thép 19 Hình Nguyên lý hoạt động trạm trộn bê tông xi măng 20 CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ PLC PLC – S7 1200 PHẦN MỀM LẬP TRÌNH PLC TIA – PORTAL V13 Hình Sơ đồ khối PLC 22 Hình Sơ đồ đấu dây CPU 1214C AC/DC/Relay 29 Hình 3 Sơ đồ đấu dây CPU 1214C DC/DC/Relay 30 Hình Sơ đồ đấu dây CPU 1214C DC/DC/DC 30 Hình Biểu tượng phần mềm TIA - Portal V13 31 Hình Creat new project 31 Hình Đặt tên cho dự án 31 Hình Configure a device 32 Hình Add new device 32 Hình 10 Chọn loại CPU 33 Hình 11 Một project tạo 33 CHƯƠNG THIẾT KẾ XÂY DỰNG PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT Hình Sơ đồ tổng quan q trình trộn bê tơng tự động 35 Hình Sơ đồ tổng quan q trình trộn bê tơng tay 36 Hình Sơ đồ khối trình cân đá 37 Hình 4 Sơ đồ khối trình cân cát 37 Hình Sơ đồ khối trình cân nước 38 Hình Sơ đồ khối trình cân xi măng 38 Hình Sơ đồ khối trình cân phụ gia 39 Hình Sơ đồ khối hoạt động băng tải 40 Hình Sơ đồ khối hoạt động thùng trộn 41 Hình 10 Sơ đồ khối hoạt động van xả bê tông 42 Hình 11 Tổng quan phần cứng 45 Hình 12 PLC S7 – 1200 AC/DC/RL 45 Hình 13 Module mở rộng analog 46 Hình 14 Module mở rộng đầu vào 46 Hình 15 Module mở rộng đầu vào 47 Hình 16 Cấu hình thiết bị 67 Hình 17 Kết nối PLC Máy tính 67 Hình 18 Thiết kế giao diện hình 68 Hình 19 Màn hình cảnh báo hồn thành q trình trộn 68 Hình 20 Màn hình cảnh báo lỗi 69 Hình 21 Màn hình đồ thị 69 CHƯƠNG KẾT QUẢ MÔ PHỎNG Hình Start Simulation 70 Hình Nhấn nút load 70 Hình Start Simulation 71 Hình Mô PLC 71 Hình 5 Start Simulation 72 Hình Màn hình chế độ tay 72 Hình Màn hình chế độ tự động 73 Lời mở đầu Ngành Tự động hóa ngành quan trọng mang tính định cho phát triển quốc gia Từ thiết bị thô sơ lạc hậu ngày đầu, đến ngành Tự động hóa Việt Nam có bước tiến, bước phát triển vượt bậc với hệ thống sở hạ tầng, cơng nghệ đại Tự động hóa xem huyết mạch kinh tế, phát triển Tự động hóa tiền đề cho ngành kinh tế khác phát triển Ngày nay, hệ thống điều khiển, giám sát tự động khơng cịn q xa lạ với Nó 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 q trình sản xuất bê tơng trạm trộn bê tông xi măng thực mang lại hiệu kinh tế lớn cho trình sản xuất Vì thế, nhằm tạo điều kiện tốt để tiếp xúc, làm quen với thiết bị tự động vận dụng kiến thức học vào thực tế Nhóm em chọn đề tài: “Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát trạm trộn bê tông sử dụng PLC S7 – 1200” Trong q trình thực đề tài, nhóm chúng em ngồi cố gắng tìm hiểu học hỏi cịn nhận hướng dẫn tận tình từ thầy HỒ SỸ PHƯƠNG Nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Chúc thầy mạnh khỏe thành công công tác giảng dạy Do khả cịn hạn chế, kinh nghiệm thực tế cịn nên có sai sót khơng thể tránh, nhóm chúng em mong nhận bảo từ quý thầy Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn Sinh viên thực đề tài: Nguyễn Xuân Nam Nguyễn Thành Luân Trần Quang Khởi 4.3.Thiết kế giao diện điều khiển 4.3.1.Cấu hình thiết bị Hình 16 Cấu hình thiết bị Hình 17 Kết nối PLC Máy tính 4.3.2.Thiết kế giao diện điều khiển hình Hình 18 Thiết kế giao diện hình 4.3.3.Thiết kế giao diện hình thơng báo Hình 19 Màn hình cảnh báo hồn thành q trình trộn 4.3.4.Màn hình cảnh báo lỗi Hình 20 Màn hình cảnh báo lỗi 4.3.5.Màn hình đồ thị Hình 21 Màn hình đồ thị CHƯƠNG KẾT QUẢ MƠ PHỎNG 5.1.Download chương trình xuống PLC SIM Từ giao diện hình hàm main Kích vào biểu tượng (Start Simulation) Hình Start Simulation Chương trình giả lập PLC khởi động có giao diện hình ảnh Kích vào lựa chọn “Load” Hình nhấn nút load Trang 76 Sau cửa sổ Tích chọn vào “Start all” Sau ấn “Finish” Hình Start Simulation Hình Chạy mơ plc 5.2.Màn hình Từ giao diện thiết kế hình chính, ta nhấn chuột vào biểu tượng Start Simulation Hình 5.Start Simulation Sau phần mềm thực mô giao diện hiển thị điều khiển giám sát có hình thức sau: Hình 6.Màn hình chế độ tay 5.3.Chế độ tự động Để thực q trình trộn bê tơng tự động, ta click chuột vào nút “AUTO” có màu xanh Giao diện điều khiển giám sát chế độ tự động hiển thị Hình Màn hình chế độ tự động Ở phía bên trái khu vực nhập thông số theo dõi thông số nguyên vật liệu thời điểm tức thời Khu vực bên phải nơi mô trình cân, xả trộn bê tơng Trang 79 Bước 1: Chọn mác trộn Bước 2: Cài đặt thông số Trang 80 Bước 3: Sau đèn điều kiện vận hành sáng nhấn chọn start để chạy chế độ tự động Bước 4: Giao diện tự động sau Trang 81 Bước 5: Sau trộn xong số mẻ đặt hệ thống hiển thị thơng báo sau: Trang 82 5.4.Chế độ tay Chế độ điều khiển tay nút nhấn tủ trường điều khiển Scada thông qua Các switch chuyển mạch Bước 1: Chọn chế độ vận hành sang chế độ tay Bước 2: Tại thiết bị có Switch, nhấn chọn bật tắt thiết bị cần điều khiển tay (On: Bật, Off: tắt) Trang 83 CHƯƠNG KẾT LUẬN HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1.Kết luận 6.1.1.Kết đạt Đồ án chúng em hoàn thành với tiến độ đề ra, đáp ứng yêu cầu đặt nhiệm vụ thiết kế Trong trình nghiên cứu làm đồ án, chúng em đạt số kết quả: - Hiểu nguyên lý hoạt động trạm trộn bê tông xi măng Cách vận hành, giám sát điều khiển hệ thống trạm trộn - Nắm kiến thức PLC S7 – 1200 Một số module mở rộng S7 – 1200 - Biết sử dụng phần mềm TIA – Portal v16 để viết chương trình cho PLC, thiết kế giao diện, điều khiển giám sát hệ thống tự động - Hiểu nguyên lý hoạt động, cách kết nối thiết bị hệ thống tự động như: loadcell, cảm biến… 6.1.2.Điểm hạn chế - Do điều kiện khách quan, đồ án chúng em khơng xây dựng mơ hình thực tế mà thực mô phần mềm - Do chưa có kinh nghiệm nên vài chỗ cịn chưa tối ưu, thiếu tính khách quan 6.2.Hướng phát triển Với đầy đủ phần cứng thiết bị phụ trợ, chúng em xây dựng mơ hình thực tế, thể tính khách quan đề tài Giải vấn đề sai số mặt định lượng đo lường để áp dụng đề tài vào thực tế sản xuất Xây dựng sở liệu hồn chỉnh đầy đủ thơng số để quản lý trực tiếp dễ dàng máy tính Thực xây dựng chương trình kết nối với máy in để in hóa đơn thơng tin mẻ trộn sau hoàn thành mẻ trộn TÀI LIỆU THAM KHẢO Đề cương giảng “Điều khiển lập trình PLC”_Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà Nội S7 – 1200 System Manual_SIEMENS Đề cương giảng “Khí cụ điện”_Trường Đại học Cơng Nghiệp Hà Nội Giáo trình “Cơng nghệ bê tơng xi măng”_GS.TS Nguyễn Tấn Quý Giáo trình “Trang bị điện 1”_Trường Đại học Cơng Nghiệp Hà Nội Giáo trình “Cung cấp điện”_TS Trần Quang Khánh Đề cương giảng “Đo lường cảm biến”_Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Giáo trình “Máy điện 1”_Trường Đại học Cơng Nghiệp Hà Nội ... TỔNG QUAN VỀ TRẠM TRỘN BÊ TƠNG Hình Trạm trộn bê tơng nhựa nóng 15 Hình 2 Trạm trộn bê tông xi măng 15 Hình Kết cấu thép 19 Hình Nguyên lý hoạt động trạm trộn bê tông xi... để định lượng vật liệu trạm trộn bê tông nhỏ lẻ, sử dụng 2.2 .3. 3 Thiết bị trộn Dùng để trộn hỗn hợp nguyên liệu xả xe bồn Thường sử dụng động để quay trộn bê tông 2.2 .3. 4 Hệ thống điều khiển... trình trộn bê tơng tự động 4.1.2.Sơ đồ khối tổng quan hoạt động hệ thống chế độ tay Hình Sơ đồ tổng quan trình trộn bê tông tay 4.1 .3. Sơ đồ khối cân đá Hình Sơ đồ khối trình cân đá 4.1.4.Sơ đồ