ĐIỀU KHIỂN và GIÁM sát hệ THỐNG TRỘN bê TÔNG tự ĐỘNG DÙNG PLC , có CODE

ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG TRỘN BÊ TÔNG TỰ ĐỘNG DÙNG PLC S7-1200, CÓ CODE MỤC LỤC MỤC LỤC 8 Danh mục các hình vẽ 10 Danh mục các từ viết tắt 11 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 12 1.1 Giới thiệu đề tài 12 1.1.1 Tổng quan về bê tông 12 1.1.2 Tổng quan về trạm trộn bê tông 15 1.2 Mục đích nghiên cứu 19 1.3 Đối tượng nghiên cứu: 19 1.4 Phạm vi nghiên cứu 20 1.5 Dự kiến kết quả 20 Chương 2 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 21 2.1 Sơ đồ khối của hệ thống 21 2.1.1 Khối nguồn: 21 2.1.2 Khối xử lý và điều khiển: 22 2.1.3 Khối động lực 26 2.1.4 Khối cảm biến 32 2.1.5 Khối giám sát 34 2.2 Sơ đồ nguyên lý tổng quát 36 2.3 Thiết kế mô phỏng 37 Chương 3 GIẢI THUẬT VÀ ĐIỀU KHIỂN 39 3.1 Hoạt động của hệ thống 39 3.2 Lưu đồ giải thuật của hệ thống 42 Chương 4 THỰC NGHIỆM 47 4.1 Tiến trình thực nghiệm 47 4.2 Kết quả thực nghiệm: 63 Chương 5 KẾT LUẬN 65 5.1 Ưu điểm: 65 5.2 Nhược điểm: 65 5.3 Hướng phát triển 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 Phụ lục 67 Danh mục các hình vẽ Hình 1.1 Hình ảnh thật bê tông xi măng 13 Hình 1.2 Các loại mác bê tông thường dùng 16 Hình 1.3 Hình ảnh trạm trộn bê tông nhựa nóng 17 Hình 1.4 Hình ảnh trạm trộn bê tông xi măng 17 Hình 2.1 Sơ đồ khối của hệ thống 22 Hình 2.2 Nguồn tổ ong 24V 23 Hình 2.3 Các loại PLC thường dùng 24 Hình 2.4 PLC S7 - 1200 1212C AC/DC/Rly 25 Hình 2.5 Sơ đồ nối dây PLC S7-1200 26 Hình 2.6 Biểu tượng phần mềm TIA Portal V15.1 26 Hình 2.7 Biểu tượng phần mềm WinCC Runtime Advanced 27 Hình 2.8 Hình ảnh xilanh thủy lực 28 Hình 2.9 Cấu tạo xilanh thủy lực 28 Hình 2.10 Hình ảnh động cơ băng tải thực tế 30 Hình 2.11 Hình ảnh băng tải 30 Hình 2.12 Cấu tạo băng tải 31 Hình 2.13 Động cơ bơm nước công nghiệp 5.5 kW 32 Hình 2.14 Động cơ khuấy trộn 33 Hình 2.15 Cảm biến đo mức dùng sóng radar 34 Hình 2.16 Cảm biến loadcell SQB 35 Hình 2.17 Màn hình HMI Siemens 36 Hình 2.18 Sơ đồ nguyên lý tổng quát quá trình trộn bê tông 37 Hình 2.19 Mô phỏng màn hình chính hệ thống trên phần mềm TIA Portal 38 Hình 2.20 Màn hình cảnh báo trên TIA Portal 38 Hình 2.21 Màn hình đồ thị trên TIA Portal 39 Hình 2.22 Màn hình chọn mác trộn trên TIA Portal 39 Hình 3.1 Lưu đồ giải thuật ở chế độ bằng tay 43 Hình 3.2 Lưu đồ giải thuật ở chế độ tự động 44 Hình 3.3 Lưu đồ giải thuật cấp cát 45 Hình 3.4 Lưu đồ giải thuật cấp đá 45 Hình 3.5 Lưu đồ giải thuật cấp nước 46 Hình 3.6 Lưu đồ giải thuật cấp phụ gia 46 Hình 3.7 Lưu đồ giải thuật cấp xi măng 47 Hình 4.1 Mở tệp đồ án trên phần mềm TIA Portal V15.1 48 Hình 4.2 Nhấn chọn Open the project view 49 Hình 4.3 Giao diện S7 PLC-SIM 49 Hình 4.4 Chọn Program Blocks và Download to device 50 Hình 4.5 Cửa sổ Load preview 50 Hình 4.6 Chọn Screen và mở Starts simulation 51 Hình 4.7 Màn hình giao diện giới thiệu hệ thống trên WinCC 52 Hình 4.8 Cửa sổ Login mở ra 52 Hình 4.9 Màn hình chính của hệ thống trên WinCC 53 Hình 4.10 Chế độ điều khiển bằng tay 54 Hình 4.11 Màn hình chế độ Auto 54 Hình 4.12 Nhấn chọn mác trộn 55 Hình 4.13 Màn hình chọn mác trộn 55 Hình 4.14 Chọn tùy chỉnh theo yêu cầu của khách hàng 56 Hình 4.15 Nhập số liệu theo yêu cầu 57 Hình 4.16 Nhấn back lại màn hình chính 57 Hình 4.17 Mở mô phỏng Loadcell 58 Hình 4.18 Bắt đầu hoạt động cung cấp nguyên vật liệu 58 Hình 4.19 Xả đá cát vào băng tải 59 Hình 4.20 Bắt đầu đếm thời gian trộn khô 60 Hình 4.21 Xả nước và phụ gia vào bồn trộn 60 Hình 4.22 Bắt đầu trộn ướt 61 Hình 4.23 Sau khi xả bồn, bảng thông báo trộn xong xuất hiện, kết thúc chu trình 62 Hình 4.24 Chức năng khác 62 Hình 4.25 Đồ thị biểu diễn trọng lượng thực tế các nguyên vật liệu 63 Hình 4.26 Bảng cảnh báo khi hết nguyên vật liệu và khi cạn bồn trộn 63 Hình 2.27 Giao diện báo cáo excel 64 Hình 2.28 File xuất báo cáo về 64 Danh mục các từ viết tắt PLC Programmable Logic Controller SCADA Supervisory Control And Data Acquisition HMI Human-Machine-Interface TIA Totally Integrated Automation WinCC Windows Control Center Chương 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu đề tài 1.1.1 Tổng quan về bê tông ◆ Khái niệm bê tông: Bê tông là một hỗn hợp được tạo thành từ cát, đá, xi măng, nước và các chất phụ gia Trong đó cát và đá chiếm 80% – 85%, xi măng chiếm 8% – 15%, còn lại là khối lượng của nước và các chất phụ gia Hình 1.1 Hình ảnh thật bê tông xi măng Hỗn hợp vật liệu được nhào trộn tạo nên hỗn hợp bê tông Hỗn hợp bê tông phải có độ dẻo nhất định, phù hợp với mục đích sử dụng Có nhiều loại bê tông tùy thuộc vào thành phần của hỗn hợp Tỉ lệ mỗi thành phần cát, đá, xi măng,… khác nhau sẽ tạo ra những loại bê tông khác nhau Để phân biệt các loại bê tông, người ta sử dụng khái niệm “mác bê tông” ◆ Khái niệm Mác bê tông: Khi nói đến mác bê tông là nói đến khả năng chịu nén của mẫu bê tông Theo tiêu chuẩn xây dựng cũ của Việt Nam (TCVN 3105:1993, TCVN 4453:1995), mẫu dùng để đo cường độ là một mẫu bê tông hình lập phương có kích thước 150 mm × 150 mm × 150 mm, được dưỡng hộ trong điều kiện tiêu chuẩn quy định trong TCVN 3105:1993, trong thời gian 28 ngày sau khi bê tông ninh kết Sau đó được đưa vào máy nén để đo ứng suất nén phá hủy mẫu (qua đó xác định được cường độ chịu nén của bê tông), đơn vị tính bằng MPa (N/mm²) hoặc daN/cm² (kG/cm²) Trong kết cấu xây dựng, bê tông chịu nhiều tác động khác nhau: chịu nén, uốn, kéo, trượt, trong đó chịu nén là ưu thế lớn nhất của bê tông Do đó, người ta thường lấy cường độ chịu nén là chỉ tiêu đặc trưng để đánh giá chất lượng bê tông, gọi là mác bê tông Mác bê tông được phân loại thành: M100, M200, M250, M300, M350, M400, M500,… Hiện nay, với những chất liệu phụ gia mới thì có thể sản xuất được bê tông M1000 – M1500 Đối với các dự án thông thường như nhà ở, trường học, bệnh viện thì sẽ sử dụng bê tông 250 Còn đối với nhà cao tầng thì sử dụng mác lớn hơn ◆ Các thành phần cốt liệu: +Xi măng: Việc lựa chọn xi măng là đặc biệt quan trọng trong việc sản xuất ra bê tông, có nhiều loại xi măng khác nhau, xi măng mác càng cao thì khả năng kết dính càng tốt và làm chất lượng thiết kế bê tông tăng lên, tuy nhiên giá thành của xi măng mác cao rất lớn Vì vậy, khi thiết kế bê tông vừa phải đảm bảo chất lượng đúng yêu cầu kỹ thuật và vừa phải giải quyết bài toán kinh tế +Cát: Cát dùng trong sản xuất bê tông có thể là cát thiên nhiên hay cát nhân tạo, kích thước hạt cát là từ 0,4 – 0,5 mm Chất lượng cát phụ thuộc vào thành phần khoáng, thành phần tạp chất, thành phần hạt… Trong thành phần của bê tông, cát chiếm khoảng 29% +Đá: Đá có nhiều loại tùy thuộc vào kích thước của đá, do đó tùy thuộc vào kích cỡ của bê tông mà ta chọn kích thước đá phù hợp Trong thành phần bê tông, đá chiếm khoảng 52% +Nước: Nước dùng trong sản xuất bê tông phải đáp ứng đủ tiêu chuẩn để không ảnh hưởng đến khả năng đông kết của bê tông và chống ăn mòn kim loại +Phụ gia: Phụ gia sử dụng có dạng bột, thường có 2 loại phụ gia: Loại phụ gia hoạt động bề mặt: loại phụ gia này mặc dù được sử dụng lượng nhỏ nhưng có khả năng cải thiện đáng kể tính chất của hỗn hợp bê tông và tăng cường nhiều tính chất khác của bê tông Loại phụ gia rắn nhanh: loại phụ gia này có khả năng rút ngắn quá trình rắn chắc của bê tông trong điều kiện tự nhiên cũng như nâng cao cường độ bê tông Hiện nay trong công nghệ sản xuất bê tông người ta còn sử dụng phụ gia đa chức năng ◆ Cường độ của bê tông: Cường độ của bê tông là độ cứng rắn của bê tông chống lại các lực tác động từ bên ngoài mà không bị phá hoại Cường độ của bê tông phản ánh khả năng chịu lực của nó Cường độ của bê tông phụ thuộc vào tính chất của xi măng, tỉ lệ nước, xi măng, phương pháp đổ bê tông và điều kiện đông cứng Đặc trưng cơ bản của cường độ bê tông là “Mác” hay còn gọi là số liệu Mác bê tông kí hiệu là “M” là cường độ chịu nén tính theo (N/cm2) của mẫu bê tông tiêu chuẩn hình khối lập phương, kích thước cạnh 15 cm, tuổi 28 ngày được dưỡng hộ và thí nghiệm theo điều kiện tiêu chuẩn (nhiệt độ 200C ± 20C), độ ẩm không khí 90% đến 100% Mác “M” là chỉ tiêu cơ bản nhất đối với mọi loại bê tông và mọi kết cấu ... - Hệ thống điều khiển: Hệ thống điều khiển phân làm ba loại chính: điều khiển truyền động điện, điều khiển truyền động khí nén điều khiển truyền động thủy lực Hệ thống điều khiển giúp trạm trộn. .. nén, uốn, kéo, trượt, chịu nén ưu lớn bê tơng Do đ? ?, 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 thành: M10 0, M20 0,. .. trạm bê tông ứng dụng cho việc học tập, nghiên cứu Có thể phát triển để hồn thiện để ứng dụng công nghiệp 1.5 Dự kiến kết Hệ thống hoàn thành trạm trộn bê tông tự động, dùng PLC S7 - 120 0, mô