(Tiểu luận) đề tài thiết kế hệ thống điều khiển giám sát dây chuyền trạm trộn bê tông ứng dụng plc s7 1200

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT DÂY CHUYỀN TRẠM TRỘN BÊ TÔNG ỨNG DỤNG PLC S7-1200 Giáo viên hướng dẫn: ThS Hà Trung Kiên Nhóm sinh viên: Lê Quang Nam Đinh Hồi Nam Nguyễn Hồi Nam Lớp: TĐH3 Khóa : K14 Hà Nội – Năm 2023 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH ẢNH Lời mở đầu CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG VÀ HỆ THỐNG TRẠM TRỘN BÊ TƠNG 11 1.1 Tổng quan bê tơng 11 1.1.1 Phân loại bê tông 11 1.1.2 Các thành phần cốt liệu bê tông tươi 12 1.1.3 Quá trình đơng cứng bê tơng biện pháp bảo quản 13 1.1.4 Ứng dụng bê tông 14 1.2 Tổng quan trạm trộn bê tông 14 1.2.1 Giới thiệu trạm trộn bê tông xi măng 15 1.2.2 Phân loại trạm trộn bê tông xi măng 15 1.2.3 Cấu tạo chung trạm trộn bê tông xi măng 15 1.2.4 Nguyên lý hoạt động 17 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ PLC – S7 1200 VÀ PHẦN MỀM LẬP TRÌNH PLC TIA – PORTAL V15 18 2.1 18 Khái quát chung PLC 2.1.1 Lịch sử hình thành 18 2.1.2 Các loại PLC thông dụng 18 2.1.3 Ngôn ngữ lập trình 19 2.1.4 Cấu trúc phương thức thực chương trình PLC 19 2.1.5 Ứng dụng PLC 21 2.2 PLC – S7 1200 21 2.2.1 Cấu trúc 21 2.2.2 Phân vùng nhớ 23 2.2.3 Tập lệnh S7 - 1200 24 2.2.4 Sơ đồ đấu dây 26 2.3 Phần mềm Tia – Portal v15 27 2.3.2 Giới thiệu SIMATIC STEP Basic 27 2.3.2 Các bước tạo project 28 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRẠM TRỘN BÊ TƠNG CĨ CƠNG SUẤT 35M3/H SỬ DỤNG PLC S7-1200 31 3.1 Phương án thiết kế hệ thống trạm trộn bê tơng có cơng suất 35m3 /h .31 3.2 Sơ đồ mạch động lực .32 3.3 Sơ đồ mạch điều khiển 34 3.4 Sơ đồ đấu dây 36 CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN CHỌN THIẾT BỊ 38 4.1 Tính tốn thiết kế mạch lực 38 4.1.1 Mạch lực động dẫn động buồng trộn 38 4.1.1 Mạch lực động kéo băng tải 39 4.1.2 Mạch lực động bơm nước 40 4.1.3 Mạch lực động vít tải xi măng 40 4.1.4 Mạch lực động máy nén khí 41 4.1.5 Tính chọn aptomat tổng 41 4.1.6 Tính chọn khởi động mềm 42 4.2 Tính tốn thiết kế mạch điều khiển 43 4.2.1 Mạch điều khiển động dẫn động buồng trộn 43 4.2.2 Mạch điều khiển động kéo băng tải 43 4.2.3 Mạch điều khiển động bơm nước 43 4.2.4 Mạch điều khiển động vít tải xi măng 43 4.2.5 Mạch điều khiển động máy nén khí 44 4.2.6 Tính chọn rơ le trung gian 44 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ XÂY DỰNG PHẦN MỀM ĐIỀU 45 5.1 Xây dựng thuật toán điều khiển 45 5.1.1 Sơ đồ khối chung toàn hệ thống 45 5.1.2 Sơ đồ khối tổng quan hoạt động hệ thống chế độ tự động 46 5.1.3 Sơ đồ khối tổng quan hoạt động hệ thống chế độ tay 47 5.1.4 Sơ đồ khối cân đá 48 5.1.5 Sơ đồ khối cân cát 48 5.1.6 Sơ đồ khối cân nước 49 5.1.7 Sơ đồ khối cân xi măng 49 5.1.8 Sơ đồ khối cân phụ gia 50 5.1.9 Sơ đồ khối hoạt động băng tải 51 5.1.10 Sơ đồ khối hoạt động thùng trộn 52 5.1.11 Sơ đồ khối hoạt động van xả bê tông 53 5.2 Lập trình điều khiển cho PLC S7 – 1200 .53 5.2.1 Xác định đầu vào/ra 53 5.2.2 Cấu hình phần cứng thiết bị 56 5.2.3 Giới thiệu khối hàm FC 58 5.2.4 Lập trình PLC – S7 1200 58 5.3 Thiết kế giao diện điều khiển 80 5.3.1 Cấu hình thiết bị 80 5.3.2 Thiết kế giao diện điều khiển hình 82 5.3.3 Thiết kế giao diện hình thơng báo 82 5.3.4 Màn hình cảnh báo lỗi 83 5.3.5 Màn hình đồ thị 83 CHƯƠNG 6: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 84 6.1 Download chương trình xuống PLC SIM 84 6.2 Màn hình .85 6.3 Chế độ tự động 86 6.4 Chế độ tay .89 CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN HƯỚNG PHÁT TRIỂN 91 7.1 Kết luận 91 7.1.1 Kết đạt 91 7.1.2 Điểm hạn chế 91 7.2 Hướng phát triển 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO 92 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Phân loại bê tông theo khối lượng thể tích 12 Bảng 1.2: Thành phần tỉ lệ cốt liệu theo mác bê tông 13 Bảng 1.3: Thời gian cho phép vận chuyển bê tông theo mức nhiệt độ .14 Bảng 1.4: Các phương pháp định lượng 16 Bảng 2.1: Một số loại PLC thông dụng .18 Bảng 2.2: Một số CPU S7 - 1200 22 Bảng 2.3: Phân vùng nhớ 23 Bảng 2.4: Tập lệnh xử lý bít 24 Bảng 2.5: Tập lệnh Timer, Counter 24 Bảng 2.6: Tập lệnh toán học 25 Bảng 2.7: Tập lệnh di chuyển 26 Bảng 3.1: Bảng địa sơ đồ đấu dây .37 Bảng 4.1: Tính chọn khởi động mềm hãng ABB 42 Bảng 5.1: Bảng địa tín hiệu từ loadcell 53 Bảng 5.2: Bảng địa tín hiệu input 53 Bảng 5.3: Bảng địa tín hiệu output 54 Bảng 5.4: Bảng địa biến phụ 54 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Trạm trộn bê tơng nhựa nóng 14 Hình 1.2: Trạm trộn bê tông xi măng 15 Hình 1.3: Kết cấu giá đỡ thép 17 Hình 2.1: Sơ đồ khối PLC 19 Hình 2.2: Sơ đồ đấu dây CPU 1214C AC/DC/Relay 26 Hình 2.3: Sơ đồ đấu dây CPU 1214C DC/DC/Relay 27 Hình 2.4: Sơ đồ đấu dây CPU 1214C DC/DC/DC 27 Hình 2.5: Biểu tượng phần mềm TIA - Portal V15 28 Hình 2.6: Creat new project .28 Hình 2.7: Đặt tên cho dự án .28 Hình 2.8: Configure a device .29 Hình 2.9: Add new device 29 Hình 2.10: Chọn loại CPU 30 Hình 2.11: Một project tạo 30 Hình 3.1: Sơ đồ cơng nghệ trạm trộn bê tông 31 Hình 3.2: Sơ đồ mạch động lực 32 Hình 3.3: Sơ đồ mạch điều khiển 34 Hình 3.4: Sơ đồ đấu dây 36 Hình 5.1: Sơ đồ tổng quan q trình trộn bê tơng tự động 46 Hình 5.2: Sơ đồ tổng quan q trình trộn bê tơng tay .47 Hình 5.3: Sơ đồ khối trình cân đá .48 Hình 5.4: Sơ đồ khối trình cân cát 48 Hình 5.5: Sơ đồ khối trình cân nước 49 Hình 5.6: Sơ đồ khối trình cân xi măng 49 Hình 5.7: Sơ đồ khối trình cân phụ gia .50 Hình 5.8: Sơ đồ khối hoạt động băng tải 51 Hình 5.9: Sơ đồ khối hoạt động thùng trộn 52 Hình 5.10: Sơ đồ khối hoạt động van xả bê tông 53 Hình 5.11: Tổng quan phần cứng 56 Hình 5.12: PLC S7 – 1200 AC/DC/RL .56 Hình 5.13: Module mở rộng analog 57 Hình 5.14: Module mở rộng đầu vào 57 Hình 5.15: Module mở rộng đầu vào 58 Hình 5.16: Cấu hình thiết bị 81 Hình 5.17: Kết nối PLC máy tính 81 Hình 5.18: Thiết kế giao diện hình 82 Hình 5.19: Màn hình cảnh báo hồn thành q trình trộn 82 Hình 5.20: Màn hình cảnh báo lỗi 83 Hình 5.21: Màn hình đồ thị 83 Hình 6.1: Start Simulation 84 Hình 6.2: Nhấn nút load 84 Hình 6.3: Start Simulation 85 Hình 6.4: Start Simulation 85 Hình 6.5: Start Simulation 86 Hình 6.6: Màn hình chế độ tự động 86