(Luận văn) mô hình điều khiển và giám sát trạm trộn bê tông đề tài nghiên cứu khoa học

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU VIỆN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN - ĐIỆN - ĐIỆN TỬ  lu an n va tn to ie gh BÁO CÁO KHOA HỌC p ĐỀ TÀI: MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT d oa nl w TRẠM TRỘN BÊ TÔNG u nf va an lu Chủ nhiệm: Huỳnh Tấn Sang ll Hướng dẫn khoa học: ThS Phạm Văn Tâm oi m z at nh z m co l gm @ an Lu BÀ RỊA-VŨNG TÀU, 2019-2020 n va ac th si BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG ĐHBRVT CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐH BÀ RỊA VŨNG TÀU Độc lập - Tự - Hạnh phúc o0o - VIỆN CNTT-ĐIỆN-ĐIỆN TỬ NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU Họ tên sinh viên: Huỳnh Tấn Sang MSSV: 15032008 Ngày, tháng, năm sinh: 07/06/1997 Nơi sinh: Vũng Tàu Chuyên Ngành: Tự động hóa I TÊN ĐỀ TÀI:Mơ hình điều khiển giám sát trạm trộn bê tông II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: lu • Tìm hiểu quy trình cơng nghệ trạm trộn bê tơng • Tìm hiểu thiết bị cảm biến , loadcell, … • Tìm hiểu cách kết nối điều khiển PLC với WinCC hệ thống khác: động cơ, cảm biến , loadcell, … • Đưa phương án nghiên cứu an n va gh tn to • Thiết kế thi cơng mơ hình trạm trộn bê tơng p ie • Kiểm tra, đánh giá tính ứng dụng đề tài w III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI: 01/11/2018 oa nl IV NGÀY HOÀN THÀNH ĐỀ TÀI: 31/03/2019 V HỌ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Th.S Phạm Văn Tâm d an lu va Bà Rịa - Vũng Tàu, Ngày… tháng …năm 2019 SINH VIÊN THỰC HIỆN CHÍNH (Ký ghi rõ họ tên) ll u nf CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) oi m z at nh ThS Phạm Văn Tâm Huỳnh Tấn Sang z gm @ TRƯỞNG VIỆN (Ký ghi rõ họ tên) m co l PHÒNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC (Ký ghi rõ họ tên) an Lu n va TS Phan Ngọc Hoàng ac th SVTH: Huỳnh Tấn Sang si BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG ĐHBRVT LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu khoa học tổng quát lại kết trình nghiên cứu tơi Các số liệu, hình ảnh, thơng tin đề tài trung thực, tơi tìm hiểu, tham khảo từ nhiều nguồn tư liệu Đề tài khơng chép đề tài có từ trước Nếu phát có gian lận tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung đề tài Trường đại học BÀ RỊA-VŨNG TÀU không liên quan đến vi phạm tác quyền, quyền tơi gây q trình thực (nếu có) lu an Vũng Tàu, ngày … tháng … năm 2019 n va Người cam đoan gh tn to p ie Huỳnh Tấn Sang d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th SVTH: Huỳnh Tấn Sang si BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG ĐHBRVT LỜI NÓI ĐẦU Trong nghiệp Cơng nghiệp hố - Hiện đại hoá, ngành sản xuất, mục tiêu nâng cao suất lao động, chất lượng sản phẩm giá trị kinh tế mục tiêu quan trọng hàng đầu Để đạt mục tiêu cần phải có nhiều biện pháp thích hợp với giai đoạn phát triển Hiện nay, với phát triển nhanh chóng cơng nghệ cao, việc ứng dụng công nghệ điều khiển tự động vào quy trình sản xuất hướng tất yếu cho phát triển kinh tế xã hội Việc ứng dụng công nghệ PLC vào điều khiển tự động dây chuyền sản xuất kết hợp với việc ghép nối máy tính đem lại kết đầy tính ưu việt Các thiết bị, hệ thống đo lường điều khiển ứng dụng PLC lu ghép nối với máy tính có độ xác cao, thời gian xử lý liệu ngắn kể việc an thống kê in kết Vì việc ứng dụng PLC vào điều khiển tự động vấn đề n va quan trọng sản xuất công nghiệp tn to Được đồng ý nhà trường, viện công nghệ thông tin điện –điện tử, với ie gh hướng dẫn thầy Phạm Văn Tâm: Em nghiên cứu đề tài " Mơ hình điều p khiển giám sát trạm trộn bê tông ".Với đề tài em vừa nghiên cứu kỹ w PLC S7-300, vừa biết thêm thiết bi tự động khác Load cell, oa nl van, đầu cân …Việc ứng dụng kỹ thuật điều khiển PLC, đề tài có tính thiết thực, d áp dụng cho cơng việc giảng dạy PLC S7300, điều khiển trình scada lu va an Với hướng dẫn thầy Phạm Văn Tâm cộng với nổ lực nghiên cứu em hoàn thành đề tài nghiên cứu, mong nhận ý kiến đóng góp thầy ll u nf bạn oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th SVTH: Huỳnh Tấn Sang si BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG ĐHBRVT LỜI CẢM ƠN Trước bắt đầu nghiên cứu khoa học, với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin cảm ơn quý thầy cô ngành Điện-Điện tử tận tình truyền đạt kiến thức giúp đỡ em trình học tập trường Đặc biệt, em xin ghi nhớ nhiệt tình thầy Phạm Văn Tâm, người trực tiếp hướng dẫn giúp em hoàn thành đề tài Sau cùng, em xin cảm ơn người bạn đóng góp ý kiến hỗ trợ thơng tin để em hoàn thiện đề tài lu Vũng tàu, ngày …… tháng….… năm 2019 an Sinh viên thực va n (Ký ghi rõ họ tên) p ie gh tn to w d oa nl Huỳnh Tấn Sang ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th SVTH: Huỳnh Tấn Sang si BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG ĐHBRVT MỤC LỤC lu an n va p ie gh tn to Đề mục Trang NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI LỜI CAM ĐOAN MỞ ĐẦU LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1.Nhu cầu tự đơng hóa Việt Nam 1.2.Mục tiêu đề tài 1.3.Tính tối ưu đề tài CHƯƠNG II: THIẾT BỊ VÀ CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ 2.1.Hệ thống cân sử dụng Loadcell 2.2.Van điện từ 2.3.Cơng tắc hành trình 2.4 Động điện CHƯƠNG III: Thiết kế thi cơng mơ hình trạm trộn bê tông 10 3.1.Nhiệm vụ quy trình thi cơng mơ hình 10 3.2.Điều khiển giám sát mơ hình 19 KẾT LUẬN 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO 25 PHỤ LỤC 26 d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th SVTH: Huỳnh Tấn Sang si BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1.Nhu cầu tự động hóa việt nam Trong công đổi phát triển khoa học kỹ thuật ngày trọng, ngành cơng nghiệp hố đại hố quan tâm hàng đầu Nhằm giảm sức lao động người tăng cao suất hiệu kinh tế cao nhờ có dây chuyền hệ thống tự động ngày hoàn thiện, từ đơn giản đến phức tạp từ tự động hố phần đến tồn dây chuyền nhờ phát triển vượt bậc linh kiện điện tử gọn nhẹ đa làm việc ổn định độ tin cậy lớn giúp nhà thiết kế chế tạo sản phẩm với chất lượng cao giá thành hạ Được hỗ trợ phát triển mạnh công nghệ thông tin Bộ vi xử lý đời trở thành lu cơng cụ hồn hảo để phục vụ cho hệ thống tự động hố q trình sản xuất Ngồi an máy tính dùng thiết bị điều khiển vạn năng, đặt trực va n tiếp dây chuyền công nghệ để giám sát quản lý q trình Để trợ Tự động hố làm giảm sức lao động người, hệ thống máy móc tự ie gh tn to giúp người điều khiển cách tối ưu trình sản xuất với hiệu cao p động đem lại hiệu kinh tế rõ rệt nâng cao chất lượng sản phẩm, tăng nl w suất lao động, hạ giá thành, sử dụng nguyên liệu tiết kiệm trạm trộn bê tơng oa điển hình cho điều d 1.2.Mục tiêu đề tài lu Nghiên cứu thi cơng mơ hình trạm trộn bê tơng quy trình cơng nghệ - Nghiên cứu sở lý thuyết để xây dựng mơ hình dựa kiến thức m Dựa vào ứng dụng mơ hình để xây dựng lên mơ hình trạm trộn bê tơng oi - Mơ hình dùng làm thiết bị thực hành cho môn PLC, điều khiển trình , z @ Scada Mơ hình dùng để training nhân viên vận hình trạm trộn bê tơng m co l gm - z at nh 1.3.Tính tối ưu đề tài - ll học lập trình u nf va an - an Lu n va Trang ac th SVTH: Huỳnh Tấn Sang si BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT CHƯƠNG II: THIẾT BỊ VÀ CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ 2.1Hệ thống cân sử dụng Loadcell 2.1.1.Khái niệm Loadcell Loadcell thiết bị cảm biến dùng để chuyển đổi lực trọng lượng thành tín hiệu điện lu an n va p ie gh tn to w 2.1.2.Cấu tạo, sơ đồ đấu dây, nguyên lý hoạt động, thông số kĩ thuật, d Cấu tạo: oa nl loại loadcell an lu Loadcell cấu tạo hai thành phần, thành phần thứ "Strain u nf va gage" thành phần lại "Load" Strain gage điện trở đặc biệt nhỏ móng tay, có điện trở thay đổi bị nén hay kéo dãn nuôi ll z at nh đàn hồi oi m nguồn điện ổn định, dán chết lên “Load” - kim loại chịu tải có tính z m co l gm @ an Lu n va Trang ac th SVTH: Huỳnh Tấn Sang si BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT Sơ đồ đấu dây: Trong thực tế cịn có loại loadcell sử dụng kỹ thuật dây cho đầu dây Sơ đồ nối dây loại loadcell có hai dạng sau: lu an a Dạng nối dây b.Dạng nối dây n va Các dạng nối dây loadcell tn to Như vậy, thực chất loadcell cho dây chất dây hai cách nối ta tìm hiểu dây +veInput (Exc+) +veSense (Sense+) gh p ie nối tắt, dây -veInput (Exc-) -veSense (Sense-) nối tắt Có nhiều kiểu hình dạng loadcell cho ứng dụng khác Do cách nl w kết nối loadcell vào hệ thống khác trường hợp d oa Nguyên lý hoạt động: an lu Hoạt động dựa nguyên lý cầu điện trở cân Wheatstone Giá trị lực ll u nf hiệu điện áp tỉ lệ va tác dụng tỉ lệ với thay đổi điện trở cảm ứng cầu điện trở, trả tín oi m Cấu tạo loadcell gồm điện trở strain gauges R1, R2, R3, R4 kết loadcell z at nh nối thành cầu điện trở Wheatstone hình dán vào bề mặt thân z m co l gm @ an Lu n va Trang ac th SVTH: Huỳnh Tấn Sang si BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT Một điện áp kích thích cung cấp cho ngõ vào loadcell (2 góc (1) (4) cầu điện trở Wheatstone) điện áp tín hiệu đo hai góc khác Tại trạng thái cân (trạng thái khơng tải), điện áp tín hiệu số không gần không bốn điện trở gắn phù hợp giá trị Khi có tải trọng lực tác động lên thân loadcell làm cho thân loadcell bị biến dạng (giãn nén), điều dẫn tới thay đổi chiều dài tiết diện sợi kim loại điện trở strain gauges dán thân loadcell dẫn đến thay đổi giá trị điện trở strain gauges Sự thay đổi dẫn tới thay đổi điện áp đầu Đó lý cầu điện trở Wheatstone gọi mạch cầu cân lu an Sự thay đổi điện áp nhỏ, đo chuyển va n thành số sau qua khuếch đại thị cân điện tử (đầu cân) - Độ xác: Cho biết phần trăm xác phép đo Độ xác ie gh tn to Thông số kỹ thuật p phụ thuộc tính chất phi tuyến tính, độ trễ, độ lặp Tùy vào yêu cầu công nghệ nl w khác hệ thống để lựa chọn thiết bị đo có độ xác phù hợp oa - Cơng suất định mức: giá trị khối lượng lớn mà Loadcell đo d Nếu lực đặt nên thiết bị đo giá trị gây hư hỏng thiết bị đo lu va an - Dải bù nhiệt độ: khoảng nhiệt độ mà đầu Loadcell bù vào, u nf nằm khoảng này, đầu không đảm bảo thực theo chi tiết kĩ ll thuật đưa Bởi vậy, cần lựa chọn thiết bị phù hợp với nhiệt độ môi trường oi m cần đo bụi) z at nh - Cấp bảo vệ: đánh giá theo thang đo IP, (ví dụ: IP65: chống độ ẩm z lớn giá trị nhỏ - 15 V) l gm @ - Điện áp: giá trị điện áp làm việc Loadcell (thông thường đưa giá trị - Độ trễ:hiện tượng trễ hiển thị kết dẫn tới sai số kết m co Thường đưa dạng % tải trọng an Lu n va Trang ac th SVTH: Huỳnh Tấn Sang si BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT { P0=madongco[k]; Delay_ms(100) ; k=k+1; if(k==8)k=0; } if(P2_0==1) P0=0; //p1.4 LOW; P2_6 CAMBIEN GAU TREN; P3_0 CAM BIEN BON RONG KICH MUC , VAN XA P2.7 lu //CAN XI ANG P2_5 an //CAN NUOC P2_3 P1_1 va n //CAN PHU GIA P2_4 tn to { p ie gh if(P2_6==0) w P1_4=1; oa nl P1_3=1; } d { ll } u nf P1_2=1; va an lu if(P2_5==0) oi m { if(P2_4==0) P1_0=1; an Lu { m co l gm @ } z P1_1=1; z at nh if(P2_3==0) n va Trang 28 ac th SVTH: Huỳnh Tấn Sang si BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT } if (P2_7==0) {P1_0 =0 ,Delay_ms(300) ; P1_1 =0 ,Delay_ms(300) ; P1_2 =0 ,Delay_ms(300) ; P1_3 =0 ,Delay_ms(300) ; P1_4 =0 ,Delay_ms(300) ; } //dieu khien cam bien bon rong if(P1==0) P3_0=1;else P3_0=0; if(P2_7==0) lu { an Delay_ms(900) ; n va to tn P1=0; gh } }} p ie Chương trình plc d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va Trang 29 ac th SVTH: Huỳnh Tấn Sang si BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va Trang 30 ac th SVTH: Huỳnh Tấn Sang si BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va Trang 31 ac th SVTH: Huỳnh Tấn Sang si BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va Trang 32 ac th SVTH: Huỳnh Tấn Sang si BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va Trang 33 ac th SVTH: Huỳnh Tấn Sang si BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va Trang 34 ac th SVTH: Huỳnh Tấn Sang si BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va Trang 35 ac th SVTH: Huỳnh Tấn Sang si BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va Trang 36 ac th SVTH: Huỳnh Tấn Sang si BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va Trang 37 ac th SVTH: Huỳnh Tấn Sang si BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va Trang 38 ac th SVTH: Huỳnh Tấn Sang si BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va Trang 39 ac th SVTH: Huỳnh Tấn Sang si BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va Trang 40 ac th SVTH: Huỳnh Tấn Sang si BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va Trang 41 ac th SVTH: Huỳnh Tấn Sang si BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va Trang 42 ac th SVTH: Huỳnh Tấn Sang si