Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án môn tự động hóa. Người thiết kế Lê Hữu Huy . Tên đề tài: Thiết kế hệ thống PLC điều khiển trạm trộn bê tông tự động và mô phỏng chương trình trên wincc và TIAPORTAL V17................................................................................................................................................................
KHOA ĐIỆN BỘ MÔN ĐK VÀ TĐH -0&0 - ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA Sinh viên thiết kế : Lê Hữu Huy lớp: DHTDHCK15A2 Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Minh Thư Tên đề tài: Thiết kế hệ thống PLC điều khiển trạm trộn bê tông tự động Các thông số thiết kế Nội dung phần thuyết minh tính tốn: - Tổng quan hệ thống điều khiển trạm trộn bê tơng tự động - Tính tốn thơng số điều khiển - Xây dựng chương trình mơ Bản vẽ biểu đồ (ghi rõ tên kích thước vẽ) Ngày giao đề tài: Ngày 20 tháng năm 2023 Ngày nộp đồ án: Ngày 04 tháng năm 2023 Yêu cầu trình bày đồ án Bài tập làm khổ giấy A4; đánh máy phơng chữ Times New Roman 13; giãn dịng 1,5; lề trên, 2.5cm; lề trái 3cm; lề phải 2cm Tài liệu tham khảo Trưởng Bộ môn (Ký ghi rõ họ tên) Giáo viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) Nguyễn Minh Thư Nhận xét giáo viên hướng dẫn …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ………… MỤC LỤC MỤC LỤC Trang Đề tài đồ án môn học Nhận xét giáo viên hướng dẫn LỜI NÓI ĐẦU .4 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG VÀ CÁC HỆ THỐNG TRẠM TRỘN .5 1.1 Giới thệu bê tông trạm trộn bê tông .5 1.1.1 Khái niệm chung bê tông 1.1.2 Theo loại chất kết dính 1.1.3 Theo cốt liệu .6 1.1.4 Theo khối lượng thể tích .6 1.1.5 Theo phạm vi sử dụng 1.2 Các thành phần cốt liệu 1.2.1 Xi măng 1.2.2 Cát 1.2.3 Đá dăm .6 1.2.4 Nước 1.2.5 Chất phụ gia 1.3 Một số tính chất đặc thù bê t ô n g .7 1.3.1 Cường độ bê tông 1.3.2 Tính co nở bê tơng 1.3.3 Tính chống thấm bê tông 1.3.4 Q trình đơng cứng bê tơng biện pháp bảo quản 1.3.5 Quá trình đông cứng bê tông biện pháp bảo quản 1.4 Trạm trộn bê tông xi măng 1.4.1 Giới thiệu 1.4.2 Cụm cấp liệu .12 1.4.3 Thiết bị trộnMáy trộn 14 1.4.4 Hệ thống điều khiển .15 1.4.5 Một số cụm thiết bị khác .16 1.4.6 Đặc điểm công nghệ trạm trộn bê tông tươi tự động .16 Chương TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC S7 – 1200 VÀ PHẦN MỀM WINCC………………………………………………… 18 2.1 Giới thiệu chung PLC S71200 18 2.1.1 Khái niệm plc s7-1200 18 2.1.2 Đặc điểm PLC S7-1200 18 2.1.3 Phân loại 19 2.1.4 Hình dạng bên (CPU 1214C) 20 2.1.5 Cấu trúc bên PLC S7-1200 22 2.1.6 Đấu 23 2.1.7 Module mở rộng 24 2.1.8 Phương pháp lập trình điều khiển .24 2.1.9 Các ngơn ngữ lập trình PLC S71200 25 2.1.9.1 Ngôn ngữ lập trình LAD (ladder Logic) .25 2.1.9.2 Ngơn ngữ lập trình FDB (Funtion Block Diagram) .26 2.2 Phần mềm lập trình SIMATIC TIA PORTAL STEP7 BASIC 27 2.2.1 Giới thiệu phần mềm lập trình SIMATIC TIA Portal STEP7 Basic 27 2.2.2 Trình tự bước thiết kế chương trình điều khiển 28 2.2.3 Giao diện phần mềm SIMATIC TIA Portal STEP7 Basic 28 2.2.3.1 Các công cụ thường dùng .31 2.2.3.2 Các phần tử lập trình thường dùng 32 2.2.3.3 Nạp chương trình xuống PLC 34 2.2.3.4 Giao tiếp máy tính PLC .35 2.3 Tập lệnh PLC S71200 .35 2.3.1 Các lệnh bit 35 2.3.1.1 Công tắc 35 2.3.1.2 Lệnh đảo bit, lệnh sườn 37 2.3.1.3 COIL (cuộndây) .37 2.3.1.4 P N 39 2.3.1.4 RS SR 39 2.3.2 Các lệnh timer 40 2.3.2.1 TON .40 2.3.2.2 TOF .41 2.3.2.3 TONR 42 2.3.3 Các lệnh đếm (counter) .43 2.3.3.1 Đếm lên CTU (CounterUp) 43 2.3.3.2 Đếm xuống CTD (CounterDown) .44 Đếm lên / xuống CTUD (Counter Up /Down) 45 2.3.2.4 Đếm tốc độ cao(CTRL_HSC) 46 2.3.4 Lệnh so sánh .47 2.3.4.1 Các hàm so sánh sau 47 2.3.4.2 OK NOT_OK 47 2.3.5 Các lệnh toán học .48 2.3.5.1 Lệnh cộng_trừ .48 2.3.5.2 Lệnh nhân/ chia .49 2.3.5.3 Lệnh MOD 50 2.3.5.4 MIN and MAX 51 2.3.5.6 MOV .52 2.4 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM WINCC 52 2.4.1 Tổng quan phần mềm wincc .52 2.4.2 Các khái niệm thường dùng WinCC 56 2.4.3 Tạo giao diện mô WinCC phần mềm Tia Portal .59 Chương : XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH VÀ MƠ PHỎNG 62 3.1 Xây dựng sơ đồ mạch lực trạm trộn bê tông tự động 62 3.1.1 Sơ đồ nguyên lý mạch lực 64 3.1.2 Sơ đồ kết nối PLC thiết bị hệ thống 65 3.2 Lưu đồ thuật toán .66 3.3 Bảng địa vào 69 3.4 Chương trình điều khiển 3.5 Mô trạm trộn bê tông LỜI NÓI ĐẦU Như biết phái triển khoa học kỹ thuật qua thời kì lịch sử, có ảnh hưởng khơng nhỏ để thúc đẩy nên kinh tế phát triển, cụ thể ngành sản xuất cơng nghiệp đại Có thể nói phát triển Công nghệ điện tử - tin học, coi cách mạng công nghệ toàn giới Ở nước ta, ngành kĩ thuật điện tử - tin học ứng dụng vào lĩnh vực điều khiển tự động, đặc biệt kĩ thuật vi xử lí Trên giới người ta sản xuất thiết bị lập trình Đó thiết bị điều khiển có lập trình Programable Logic Controlle viết tắt PLC PLC coi ứng dụng điển hình mạch vi xử lí So với q trình điều khiển mạch điện tử thơng thường PLC có nhiều ưu điểm hẳn, ví dụ như: Kết nối mạch điện đơn giản, rút ngắn thời gian lắp đặt cơng trình, dễ dàng thay đổi cơng nghệ nhờ việc thay đổi nội dung chương trình điều khiển, ứng dụng điều khiển phạm vi rộng, độ tin cậy cao Sự đời thiết bị điều khiển làm thay đổi suất lao động chất lượng sản phẩm rõ rệt Vì việc cải tiến phát triển thiết bị điều khiển quan tâm, để đáp ứng yêu cầu thay người môi trường độc hại, u cầu cơng nghệ địi hỏi xác tuyệt đối mức độ tự động hóa cao Trong trình học tập làm việc trường, tìm hiểu điều khiển, em giao đề tài tốt nghiệp với nội dung: “Thiết kế hệ thống PLC điều khiển trạm trộn bê tông tự động” Bản đồ án hoàn thành với hướng dẫn trực tiếp nhiệt tình giáo Nguyễn Minh Thư, với nỗ lực thân Em hoàn thành đề tài giao Do hạn chế thời gian kinh nghiệm thực tế không nhiều, nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót Rất mong đóng góp ý kiến quý thầy côvà bạn bè đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Tp.Vinh, ngày…tháng … năm 2023 Sinh viên thực Chương I : TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG VÀ CÁC HỆ THỐNG TRẠM TRỘN 1.1 Giới thệu bê tông trạm trộn bê tông 1.1.1 Khái niệm chung bê tông – Trong lãnh vực xây dựng, bê tông nguyên vật liệu vô quan trọng, thông qua chất lượng bê tông thể đánh giá chất lượng tồn cơng trình Chất lượng bê tơng phụ thuộc vào thành phần như: cát, đá, nước, xi măng … – Bê tông mooth hỗn hợ từ cát, đá, xi măng, nước chất phụ gia Trong cát đá chiềm 80% - 85%, xi măng chiếm 8% - 15%, cò lại kkhoois lượng nước chât phụ gia – Hỗn hợp vật liệu nhào trộn tạo nên hỗn hợp bê tơng Hỗn hợp bê tơng phải có độ dẻo định, phù hợp với mục đích sử dụng Có nhiều loại bê tông 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” Khái niệm mác bê tơng : – Khi nói mác bê tơng nói đến khả chịu nén bê tông Theo tiêu chuẩn xây dựng cũ Việt Nam (TCVN 3105:1993, TCVN 445:1995), mẫu dùng để đo cường độ mẫu bê tơng hình lập phương có kích thước 150mm×150mm×150mm, 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 chịu nén bê tơng ), đơn vị tính Mpa ( N /nm2) daN /cm2 (kG /cm2 ) – Trong kết cấu xây dựng, bê tông chịu nhiều tác độg 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 Còn cường độ chị nén tính tốn bê tơng mác 200 90 kG /cm2 (được lấy để tính tốn thiết kế kết cấu bê tơng theo trạng thái giới hạn thứ nhất) - Phân loại bê tông - Theo cường độ - Bê tông thường: cường độ từ 150 – 1400 daN/cm2 - Bê tông chất lượng cao: cường độ từ 500 – 1400 daN/cm2 - Trong xây dựng cầu đường thường sử dụng bê tơng có cường độ khoảng 250 400 daN/cm lớn 1.1.2 Theo loại chất kết dính – Bê tơng xi măng, bê tơng silicat ( Chất kết dính vơi ), Bê tông thạch, cao bê tông polime, bê tông đặc biệt ( dùng chất kết dính đặc biệt ) 1.1.3 Theo cốt liệu – Bê tông cốt liệu đặc, bê tông cốt liệu rỗng, bê tông cốt liệu đặc biệt, (chất phóng xạ, chịu nhiệt, chịu axit ) bê tơng keramdit, bê tông cốt thép 1.1.4 Theo khối lượng thể tích γb( g / cm2 ) Loại bê Ghi tông Bê tông đặc biệt nặng ¿ 2.5 Chế tạo từ cốt liệu đặc biệt nặng dùng cho kết cấu đặc biệt Bê tông nặng 1.8 – 2.5 Chế tạo từ cát sỏi bình thường, dùng cho kết cấu chịu lực Bê tông nhẹ 0.5 – 1.8 Bê tông đặc biệt nhẹ ¿ 0.5 Trong gồm có bê tơng nhẹ cốt liệu rỗng ( nhân tạo hay tự nhiên ), bê tơng tổ ong ( bê tơng khí bê tông bọt ), chế tạo từ hỗ hợp chất kết dính, nước cấu tử silic nghiền mịn chất tạp rồng, bê tơng hốc lớn ( khơng có cốt liệu nhỏ ) Cũng loại bê tông tổ ong bê tơng cốt liệu rỗng Hình 1.1 Phân loại bê tơng theo khối lượng thể tích 1.1.5 Theo phạm vi sử dụng – Bê tông thường sử dụng kết cấu cầu bê tông cốt thép ( móng, cột, đầm, sàn,… ), bê tơng thủy cơng, dùng để xây đập, âu thuyền, phú lớp mái kênh cơng trình dẫn nước, bê tơng đường, sân bay, bê tông kết cấu bao che ( thương bê tông nhẹ ), bê tông đặc biệt, bê tông chịu nhiêt, chịu axit, bê tơng chống phóng xạ 1.2 Các thành phần cốt liệu 1.2.1 Xi măng Việc lựa chon xi măng đặc biệt quan trọng việc sản xuất bê tơng, có nhiều loại xi măng khác nhau, xi măng mác cao khả kết dính tốt làm chất lượng thiết kế bê tông tăng lên nhiên giá thành xi măng mác cao lớn Vì thiết kế bê tông vừa phải đảm bảo chất yêu cầu kĩ thuật giải tốt bàni toán kinh tế 1.2.2 Cát Cát dùng sản xuất bê tơng cát thiên nhiên hay cát nhân tạo, kích thước hạt cát từ 0.4 – mm Chất lượng cát phụ thuộc vào thành phần khoáng, thành phần tạp chất, thành phần hạt… Trong thành phần bê tông cát chiếm khoảng 29%.S 1.2.3 Đá dăm Đá dăm có nhiều loại tùy thuộc vào kích cỡ đá, tùy thuộc vào kích cỡ bê tơng mà ta chọn kích thước đá phù hợp Trong thành phần bê tông dăm chiếm khoảng 52% 1.2.4 Nước - Nước dùng sản xuất bê tông phải đáp ứng đủ tiêu chuẩn để không ảnh hưởng xấu đến khả ninh kết bê tông chống ăn mòn kim loại 1.2.5 Chất phụ gia Phụ gia sử dụng có dạng bột, thường có hai loại phụ gia: – Loại phụ gia hoạt động bề mặt: – Loại phụ gia hoạt động bề mặt sử dụng lượng nhỏ có khả cải thiện đáng kể tính chất hỗn hợp bê tơng tăng cường nhiều tính chất khác bê tông Loại phụ gia rắn nhanh: – Loại phụ gia rắn nhanh có khả rút ngắn trình rắn bê tơng điều kiện tự nhiên nâng cao cường độ bê tông Hiện công nghệ sản xuất bê tông người ta cịn sử dụng phụ gia đa chức Ví dụ tỷ lệ pha trộn thành phần bê tơng - Tính cho 1m3 bê tơng: Thành phần Đơn vị Mác bê tông 100 150 200 250 300 Xi măng Kg 225.2 268.7 325.2 368.8 410.1 Cát Kg 820.8 792.3 782.8 769.5 756.2 Đá Kg 1668.2 1639.7 1628.3 1580.8 1571.3 Nước Lít 146.4 174.7 208.2 228.7 246.1 Hình 1.2 Tỷ lệ pha trộn bê tông với xi măng P400 10