ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC PLC Đề tài: TRẠM TRỘN BÊ TÔNG TỰ ĐỘNG Mục lục 1.1 Khái niệm. 5 1.2 Khái niệm về mác bê tông. 5 1.3 Phân loại bê tông. 5 1.3.1 Theo cường độ. 5 1.3.3 Theo cốt liệu. 5 1.3.4 Theo khối lượng thể tích. 6 1.3.5 Theo phạm vi sử dụng. 6 1.4 Các thành phần cốt liệu. 6 1.4.1 Xi măng. 6 1.4.2 Cát. 6 1.4.3 Đá dăm. 6 1.4.4 Nước. 6 1.4.5 Các chất phụ gia. 7 1.5 Tính chất đặc thù của bê tông. 7 1.5.1 Cường độ của bê tông. 7 1.5.2 Tính giãn nở. 8 1.5.3 Tính chống thấm. 8 1.6 Quá trình đông cứng của bê tông và biện pháp bảo quản. 8 2. Tổng quan về trạm trộn bê tông. 8 2.1 Giới thiệu chung. 8 2.2 Trạm trộn bê tông xi măng. 9 2.2.1 Giới thiệu. 9 2.2.2 Phân loại. 9 2.2.3 Cấu tạo chung của trạm trộn bê tông xi măng. 10 2.2.3.1 Cụm cấp nguyên liệu. 10 2.2.3.2 Thiết bị định lượng. 11 2.2.3.3 Thiết bị trộn. 12 2.2.3.4 Hệ thống điều khiển. 12 2.2.3.5 Kết cấu phụ. 12 2.2.4 Load cell 12 2.2.4.1 Định nghĩa: 12 2.2.4.2 Cấu tạo: 12 2.2.4.3 Nguyên lý hoạt động 12 2.2.4.4 Thông số kĩ thuật cơ bản 13 2.2.4.5 Phân loại: 13 2.2.5 Nguyên lý hoạt động. 14 3. Thiết kế và xây dựng phần mềm điều khiển và giám sát. 14 3.1 Xây dựng thuật toán điều khiển. 14 3.1.1 Sơ đồ khối chung toàn hệ thống. 14 3.1.2 Sơ đồ khối tổng quan hoạt động của hệ thống ở chế độ tự động. 15 3.1.3 Sơ đồ khối tổng quan hoạt động của hệ thống ở chế độ bằng tay. 16 3.1.4 Sơ đồ khối cân đá. 17 3.1.5 Sơ đồ khối cân cát. 18 3.1.6 Sơ đồ khối cân nước. 18 3.1.7 Sơ đồ khối cân xi măng. 18 3.1.8 Sơ đồ khối cân phụ gia. 19 3.1.9 Sơ đồ khối hoạt động của băng tải. 19 3.1.10 Sơ đồ khối hoạt động của thùng trộn. 20 3.1.11 Sơ đồ khối hoạt động của van xả bê tông. 21 TÀI LIỆU THAM KHẢO 23
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -***** Link full source: https://drive.google.com/file/d/1_Nuxr2wFQuGp3iJksESDuT89K (phần đuôi ở cuối tài liệu) BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC: PLC Đề tài: TRẠM TRỘN BÊ TÔNG TỰ ĐỘNG Nhóm 3 – L01 GVHD: Ts Trần Ngọc Huy Thành viên: MSSV Họ và tên 1812693 1.Phạm Nguyễn Hoàng Khương 1511839 2.Huỳnh Hoàng Lộc 1914023 1811061 3.Nguyễn Tấn Lộc 4.Trần Xuân Thành Long Mục lục 1.1 Khái niệm .5 1.2 Khái niệm về mác bê tông 5 1.3 Phân loại bê tông 5 1.3.1 Theo cường độ 5 1.3.3 Theo cốt liệu 5 1.3.4 Theo khối lượng thể tích 6 1.3.5 Theo phạm vi sử dụng .6 1.4 Các thành phần cốt liệu 6 1.4.1 Xi măng 6 1.4.2 Cát 6 1.4.3 Đá dăm .6 1.4.4 Nước 6 1.4.5 Các chất phụ gia .7 1.5 Tính chất đặc thù của bê tông 7 1.5.1 Cường độ của bê tông .7 1.5.2 Tính giãn nở 8 1.5.3 Tính chống thấm .8 1.6 Quá trình đông cứng của bê tông và biện pháp bảo quản 8 2 Tổng quan về trạm trộn bê tông .8 2.1 Giới thiệu chung 8 2.2 Trạm trộn bê tông xi măng 9 2.2.1 Giới thiệu 9 2.2.2 Phân loại 9 2.2.3 Cấu tạo chung của trạm trộn bê tông xi măng 10 2.2.3.1 Cụm cấp nguyên liệu 10 2.2.3.2 .Thiết bị định lượng 11 2.2.3.3 .Thiết bị trộn 12 2.2.3.4 Hệ thống điều khiển 12 2.2.3.5 .Kết cấu phụ 12 2.2.4 Load cell 12 2.2.4.1 Định nghĩa: 12 2.2.4.2 Cấu tạo: 12 2.2.4.3 Nguyên lý hoạt động 12 2.2.4.4 .Thông số kĩ thuật cơ bản 13 2.2.4.5 Phân loại: 13 2.2.5 Nguyên lý hoạt động 14 3 Thiết kế và xây dựng phần mềm điều khiển và giám sát 14 3.1 Xây dựng thuật toán điều khiển 14 3.1.1 Sơ đồ khối chung toàn hệ thống .14 3.1.2 Sơ đồ khối tổng quan hoạt động của hệ thống ở chế độ tự động 15 3.1.3 Sơ đồ khối tổng quan hoạt động của hệ thống ở chế độ bằng tay 16 3.1.4 Sơ đồ khối cân đá .17 3.1.5 Sơ đồ khối cân cát .18 3.1.6 Sơ đồ khối cân nước 18 3.1.7 Sơ đồ khối cân xi măng .18 3.1.8 Sơ đồ khối cân phụ gia 19 3.1.9 Sơ đồ khối hoạt động của băng tải 19 3.1.10 Sơ đồ khối hoạt động của thùng trộn 20 3.1.11 Sơ đồ khối hoạt động của van xả bê tông 21 TÀI LIỆU THAM KHẢO 23 Bảng phân công hoàn thành công việc: ST Họ và tên T MSSV Công việc Mức độ Phạm Nguyễn Hoàng hoàn thành 1 Khương 18126 được phân công Huỳnh Hoàng Lộc 100% 2 Tìm hiểu, lập trình & cải tiến PLC Nguyễn Tấn Lộc 100% 3 93 Trần Xuân Thành Long 15118 Lập trình PLC, viết báo cáo Word 100% 4 39 100% 19140 Lập trình PLC, viết báo cáo Word 23 18110 Lập trình PLC, viết báo cáo PPT 61 1 Tổng quan về bê tông 1.1 Khái niệm 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 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” 1.2 Khái niệm về 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 từ 100, 150, 200, 250, 300, 400, 500 và 600 Khi nói rằng “mác bê tông 200” chính là nói tới ứng suất nén phá hủy của mẫu bê tông kích thước tiêu chuẩn, được dưỡng hộ trong điều kiện tiêu chuẩn, được nén ở tuổi 28 ngày, đạt 200 kG/cm² Còn cường độ chịu nén tính toán của bê tông mác 200 chỉ là 90 kG/cm² (được lấy để tính toán thiết kế kết cấu bê tông theo trạng thái giới hạn thứ nhất) 1.3 Phân loại bê tông 1.3.1 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 tông có cường độ khoảng 250 - 400 daN/cm2 hoặc lớn hơn 1.3.2 Theo loại chất kết dính Bê tông xi măng, bê tông silicat (chất kết dính là vôi), bê tông thạch cao, bê tông polime, bê tông đặc biệt (dùng chất kết dính đặc biệt) 1.3.3 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 tông keramdit, bê tông cốt thép 1.3.4 Theo khối lượng thể tích Bảng: Phân loại bê tông theo khối lượng thể tích Loại bê tông γb (g/cmb (g/cm3) Ghi chú Bê tông đặc biệt nặng > 2.5 Chế tạo từ cốt liệu đặc biệt nặng Bê tông nặng 1.8 – 2.5 dùng cho kết cấu đặc biệt Bê tông nhẹ 0.5 – 1.8 Chế tạo từ cát sỏi bình thường, dùng cho kết cấu chịu lực Bê tông đặc biệt nhẹ < 0.5 Trong đó gồm có bê tông nhẹ cốt liệu rỗng (nhân tạo hay tự nhiên), bê tông tổ ong (bê tông khí và bê tông bọt), chế tạo từ hỗn hợp chất kết dính, nước, cấu tử silic nghiền mịn và chất tạp rồng, bê tông hốc lớn (không có cốt liệu nhỏ) Cũng là loại bê tông tổ ong và bê tông cốt liệu rỗng 1.3.5 Theo phạm vi sử dụng Bê tông thường được dùng trong các kết cấu cầu bê tông cốt thép (móng, cột, dầm, sàn…), bê tông thủy công, dùng để xây đập, âu thuyền, phủ lớp mái kênh các công trình dẫn nước, bê tông đường, sân bay, bê tông kết cấu bao che (thường là bê tông nhẹ), bê tông đặc biệt, bê tông chịu nhiệt, chịu axit, bê tông chống phóng xạ 1.4 Các thành phần cốt liệu 1.4.1 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 1.4.2 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% 1.4.3 Đá dăm Đá dăm 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 dăm chiếm khoảng 52% 1.4.4 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 1.4.5 Các chất 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 1.5 Tính chất đặc thù của bê tông 1.5.1 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 Tiêu chuẩn nhà nước quy định bê tông có các mác thiết kế như sau: Bê tông nặng: M100, M150, M200, M250, M300, M350, M400, M500, M600 Bê tông nặng có khối lượng riêng khoảng 1800 kg/m3 đến 2500 kg/m3 cốt liệu sỏi đá đặc chắc Bê tông nhẹ: M50, M75, M100, M150, M200, M250, M300 Bê tông nhẹ có khối lượng riêng trong khoảng 800 kg/m3 đến 1800 kg/m3, cốt liệu là các loại đá có lỗ rỗng, keramzit, xỉ quặng… Trong kết cấu bê tông cốt thép chịu lực phải dùng mác không thấp hơn 150 Cường độ của bê tông tăng theo thời gian, đây là một tính chất đáng quý của bê tông, đảm bảo cho công trình làm bằng bê tông bền lâu hơn những công trình làm bằng gạch, đá, gỗ, thép… Lúc đầu cường độ bê tông tăng lên rất nhanh, sau đó tốc độ giảm dần Trong môi trường (nhiệt độ, độ ẩm) thuận lợi, sự tăng cường độ có thể kéo dài hơn trong nhiều năm, trong điều kiện khô hanh hoặc nhiệt độ thấp thì cường độ bê tông tăng không đáng kể Bảng: Thành phần tỉ lệ các cốt liệu theo mác bê tông Mác (M) Xi măng (Kg) Cát (m3) Đá (m3) Nước (lít) 150 244 0.498 0.856 195 200 293 0.479 0.846 195 250 341 0.461 0.835 195 300 390 0.438 0.829 195 350 450 0.406 0.846 200 400 465 0.419 0.819 186 1.5.2 Tính giãn nở Trong quá trình rắn chắc, bê tông thường phát sinh biến dạng thể tích, nở ra trong nước và co lại trong không khí Về giá trị tuyệt đối độ co lớn hơn độ nở 10 lần một giới hạn nào đó, độ nở có thể làm tốt hơn cấu trúc của bê tông còn hiện tượng co ngót luôn kéo theo hậu quả xấu Bê tông bị co ngót do nhiều nguyên nhân Trước hết là sự mất nước, quá trình Cacbon hóa Hyđroxit trong đá, xi măng Hiện tượng giảm thể tích tuyệt đối của hệ xi măng – nước Co ngót là nguyên nhân gây ra nứt, giảm cường độ, chống thấm, độ ổn định của bê tông và bê tông cốt thép trong môi trường xâm thực Vì vậy đối với những công trình có chiều dài lớn, để tránh nứt người ta đã phân đoạn để tạo thành các khe co giãn 1.5.3 Tính chống thấm Tính chống thấm của bê tông đặc trưng bởi độ thẩm thấu của nước qua kết cấu bê tông Độ chặt của bê tông ảnh hưởng quyết định đến tính chống thấm của nó Để tăng cường tính chống thấm phải nâng cao độ chặt của bê tông bằng cách đầm kỹ, lựa chọn tốt thành phần cấp phối hạt của cốt liệu, giảm tỉ lệ nước, xi măng ở vị trí số tối thiểu Ngoài ra, để tăng tính chống thấm người ta còn trộn bê tông với một số chất phụ gia 1.6 Quá trình đông cứng của bê tông và biện pháp bảo quản Quá trình đông cứng của bê tông phụ thuộc vào quá trình đông cứng của xi măng, thời gian đông kết bắt đầu không sớm hơn 45 phút Vì vậy sau khi trộn bê tông xong cần phải đổ ngay để tránh hiện tượng vữa xi măng bị đông cứng trước khi đổ Thời gian từ lúc bê tông ra khỏi máy trộn đến lúc đổ xong một lớp bê tông (không tính phụ gia) không quá 90 phút khi dùng xi măng pooclang và không quá 110 phút khi dùng xi măng pooclang xi, tro núi lửa, xi măng pupơlan Thời gian vận chuyển bê tông (kể từ lúc đổ bê tông ra khỏi máy trộn) đến lúc đổ vào khuôn không nên lâu quá làm cho vữa bê tông bị phân tầng Thời gian vận chuyển cho phép của bê tông (không có phụ gia): Bảng: Thời gian cho phép vận chuyển bê tông theo từng mức nhiệt độ Nhiệt độ (0C) 20 – 30 10 – 20 5 – 10 Thời gian vận chuyển (phút) 45 60 95 2 Tổng quan về trạm trộn bê tông 2.1 Giới thiệu chung Hiện nay trên thị trường có hai loại trạm trộn chính: trạm trộn bê tông nhựa nóng và trạm trộn bê tông xi măng Trạm trộn bê tông nhựa nóng: dùng để sản xuất bê tông từ hỗn hợp nhựa đường (hắc ín), đá, chất phụ gia…, nó được ứng dụng phổ biến trong xây dựng đường xá, các công trình giao thông, cầu, cảng… được rải lên bề mặt Hình: Trạm trộn bê tông nhựa nóng Việc cấp cát, đá cho trạm trộn có nhiều phương án khác nhau tuy nhiên tham khảo thực tế ta có 2 phương án sau: Bảng: Cấp cát đá theo hai kiểu cấp liệu Cấp liệu kiểu gầu Cấp liệu kiểu băng tải Nguyên lý Vật liệu (đá, cát) được tập kết ngoài Vật liệu (cát, đá) được tập kết Ưu điểm bãi chứa liệu ở các ngăn riêng biệt, ngoài bãi sau đó được máy xúc tiếp theo được gầu cào đổ vào thiết bị gầu lật đổ vào bunke, thiết bị định Nhược định lượng, sau khi định lượng được lượng Sau khi được định lượng điểm vật liệu được xả vào skip, từ skip vật đúng yêu cầu thì băng tải vận liệu được đổ vào thùng trộn chuyển đổ vào thùng Cấp liệu trực tiếp từ bãi chứa mà Cấp liệu cho máy trộn được liên không qua thiết bị vận chuyển trung tục gian Vật liệu ở bãi chứa không cần Diện tích mặt bằng cho toàn trạm phải vun cao và không cần phải có không lớn lắm tấm cách vật liệu Vật liệu ở bãi chứa phải được vun cao Việc cấp liệu cho băng tải phải có cho đủ lượng dự trữ thiết bị chuyên dùng Việc cấp liệu cho máy trộn không liên Khoảng cách giữa băng tải và tục thùng trộn tương đối lớn dẫn đến Bãi chứa phải có vách ngăn phân chia khả năng tiếp xúc của vật liệu với vật liệu môi trường nhiều, sẽ gây ô nhiễm Với phương án này chỉ áp dụng cho môi trường nếu không được che trạm trộn có năng suất thấp chắn kĩ Phương án này được áp dụng cho các trạm trộn có năng suất lớn Cấp xi măng: Bảng: Cấp xi măng theo hai kiểu cấp liệu Dùng bằng gầu tải Dùng xi lô Nguyên Xi măng từ bao bì nhỏ đổ vào Xi măng rời được vận chuyển bằng khí lý phễu được băng gầu vận chuyển nén vào xi lô sau đó được vít tải vận đổ vào xi lô nhỏ vào chuyển đổ vào thiết bị định lượng trước khi vào thùng trộn Ưu điểm Có thể cấp xi măng cho trạm với Không gây ô nhiễm môi trường khối lượng nhỏ Tiết kiệm được chi phí vận chuyển do nạp Kết cấu đơn giản, giá thành hạ xi măng với khối lượng lớn Nhược Do cấp xi măng từ bao bì nên gây Khi cần nạp liệu với khối lượng nhỏ điểm ô nhiễm không thuận lợi Năng suất vận chuyển thấp không Kết cấu phức tạp, giá thành đắt thích hợp với trạm trộn có năng Phương pháp này được dùng phổ biến ở suất cao các trạm trộn bê tông Cấp nước và phụ gia: Việc cấp nước và phụ gia hầu như đều dựa trên phương pháp cấp trực tiếp từ bồn chứa Nước và phụ gia từ bồn chứa theo đường ống xả xuống thiết bị định lượng và vào thùng trộn 2.2.3.2 Thiết bị định lượng Bảng: Các phương pháp định lượng Định lượng theo thể tích Định lượng theo khối lượng Nguyên Vật liệu được xả vào trong Vật liệu được xả vào bàn cân, lý thùng chưa có thể tích phù trên bàn cân có gắn thiết bị hợp với thể tích vật liệu cảm biến, tín hiệu nhận từ cảm Ưu cho một mẻ trộn biến được xử lý bởi máy tính điểm sau đó kết quả được hiển thị Kết cấu đơn giản, giá thành trên bộ chỉ thị Ở đây cát, đá, rẻ nước, phụ gia và xi măng được Định lượng vật liệu có độ chính xác cao Nhược Định lượng thành phần cốt điểm liệu thiếu chính xác dẫn đến chất lượng bê tông không được đảm bảo Kết cấu phức tạp, giá thành cao Định lượng theo thể tích Hiện nay người ta thường dùng thường dùng để định lượng phương pháp định lượng kiểu nước và phụ gia hoặc dùng khối lượng là chủ yếu để định lượng vật liệu ở các trạm trộn bê tông nhỏ lẻ, nhưng hiện nay ít sử dụng 2.2.3.3 Thiết bị trộn Dùng để trộn hỗn hợp các nguyên liệu và xả ra xe bồn Thường sử dụng động cơ để quay trộn bê tông 2.2.3.4 Hệ thống điều khiển -Hệ thống điều khiển bằng điện -Cấp nguồn cho trạm trộn -Điều khiển các động cơ cấp liệu, động cơ trộn -Cảnh báo sự cố, báo lỗi -Dừng khi có lỗi… -Hệ thống điều khiển khí nén thủy lực -Điều khiển các van khí nén và xy lanh để đóng mở cửa cấp liệu, cửa xả 2.2.3.5 Kết cấu phụ Kết cấu thép dùng để làm giá đỡ cho các cụm ở trên được chắc chắn, đảm bảo an toàn khi vận hành và sản xuất 2.2.4 Load cell 2.2.4.1 Định nghĩa: Load cell là thiết bị cảm biến dùng để chuyển đổi lực hoặc trọng lượng thành tín hiệu điện Load cell thường được sử dụng để cảm ứng các lực lớn, tĩnh hay các lực biến thiên chậm Một số trường hợp loadcell được thiết kế để đo lực tác động mạnh phụ thuộc vào thiết kế của Load cell Hiện tại Load cell gồm các loại: Load cell thủy lực, Load cell khí nén, Load cell strain gauge 2.2.4.2 Cấu tạo: Load cell được cấu tạo bởi hai thành phần, thành phần thứ nhất là “Strain gage” và thành phần còn lại là “Load” -Strain gage: là một điện trở đặc biệt chỉ nhỏ bằng móng tay, có điện trở thay đổi khi bị nén hay kéo dãn và được nuôi bằng một nguồn điện ổn định, được dán chết lên “Load” -Load: một thanh kim loại chịu tải có tính đàn hồi 2.2.4.3 Nguyên lý hoạt động Hoạt động dựa trên nguyên lý cầu điện trở cân bằng Wheatstone Giá trị lực tác dụng tỉ lệ với sự thay đổi điện trở cảm ứng trong cầu điện trở, và do đó trả về tín hiệu điện áp tỉ lệ Sơ đồ mạch cầu Wheatstone Điện trở Rx chưa biết được đo; điện trở R1, R2 và R3 đã biết và R2 có thể điều chỉnh được Nếu điện áp đo VG là 0, thì R2/R1 = Rx/R3 2.2.4.4 Thông số kĩ thuật cơ bản -Độ chính xác: cho biết phần trăm chính xác trong phép đo Độ chính xác phụ thuộc tính chất phi tuyến tính, độ trễ, độ lặp -Công suất định mức: giá tị khối lượng lớn nhất mà Load cell có thể đo được -Dải bù nhiệt độ: là khoảng nhiệt độ mà đầu ra Load cell được bù vào, nếu nằm ngoài khoảng này, đầu ra không được đảm bảo thực hiện theo đúng chi tiết kĩ thuật được đưa ra -Cấp bảo vệ: được đánh giá theo đang đo IP, (ví dụ: IP65: chống được độ ẩm và bụi) -Điện áp: giá trị điện áp làm việc của Load cell (thông thường đưa ra giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất 5 – 15 V) -Độ trễ: hiện tượng trễ khi hiển thị kết quả dẫn tới sai số trong kết quả Thường được đưa ra dưới dạng % của tải trọng -Trở kháng đầu vào: trở kháng được xác định thông qua S- và S+ khi Load cell chưa kết nối vào hệ thống hoặc ở chế độ không tải -Điện trở cách điện: thông thường đo tại dòng DC 50V Giá trị cách điện giữa lớp vỏ kim loại của Load cell và thiết bị kết nối dòng điện -Phá hủy cơ học: giá trị tải trọng mà Load cell có thể bị phá vỡ hoặc biến dạng -Giá trị ra: kết quả đo được (đơn vị: mV) -Trở kháng đầu ra: cho dưới dạng trở kháng được đo giữa Ex+ và Ex- trong điều kiện Load cell chưa kết nối hoặc hoạt động ở chế độ không tải -Quá tải an toàn: là công suất mà Load cell có thể vượt quá (ví dụ: 125% công suất) -Hệ số tác động của nhiệt độ: Đại lượng được đo ở chế độ có tải, là sự thay đổi công suất của Load cell dưới sự thay đổi nhiệt độ (ví dụ: 0,01%/10oC nghĩa là nếu nhiệt độ tăng thêm 10oC thì công suất đầy tải của Load cell tăng thêm 0,01%) -Hệ số tác động của nhiệt độ tại điểm 0: giống như trên nhưng đo ở chế độ không tải 2.2.4.5 Phân loại: Có thể phân loại load cell như sau: -Theo lực tác động: chịu kéo (shear loadcell), chịu nén (compression loadcell), dạng uốn (bending), chịu xoắn (Tension loadcell) -Theo hình dạng: dạng đĩa, dạng thanh, dạng trụ, dạng cầu, dạng chữ S -Theo kích thước và khả năng chịu tải: loại bé, vừa, lớn Hình: Cảm biến Load cell SQB 0.5T, 1T, 2T, 3T, 5T 2.2.5 Nguyên lý hoạt động Trạm trộn bê tông xi măng nhìn chung hoạt động theo nguyên lý sau: Hình: Nguyên lý hoạt động trạm trộn bê tông xi măng 3 Thiết kế và xây dựng phần mềm điều khiển và giám sát 3.1 Xây dựng thuật toán điều khiển 3.1.1 Sơ đồ khối chung toàn hệ thống START No TỰ ĐỘNG No BẰNG TAY Yes Yes CHẠY CHƯƠNG CHẠY CHƯƠNG TRÌNH TỰ ĐỘNG TRÌNH BẰNG TAY END 3.1.2 Sơ đồ khối tổng quan hoạt động của hệ thống ở chế độ tự động START SAI 1 ĐIỀU KIỆN ĐÚNG VẬN HÀNH OK MỞ VAN CẤP ĐÁ ĐÚNG MỞ VAN CẤP XI MỞ VAN CẤP MỞ VAN CẤP PHỤ SAI MỞ VAN CẤP CÁT MĂNG NƯỚC GIA SAI SAI SAI SAI SỐ LÍT TT >= SỐ LÍT TT >= TRỌNG LƯỢNG TRỌNG LƯỢNG TRỌNG LƯỢNG CÀI ĐẶT CÀI ĐẶT TT >= CÀI ĐẶT TT >= CÀI ĐẶT TT >= CÀI ĐẶT ĐÚNG ĐÚNG ĐÚNG ĐÚNG ĐÚNG ĐÓNG VAN CẤP ĐÓNG VAN CẤP PHỤ - ĐÓNG VAN CẤP ĐÁ - ĐÓNG VAN CẤP CÁT - ĐÓNG VAN CẤP XM NƯỚC GIA - MỞ VAN XẢ ĐÁ - MỞ VAN XẢ CÁT - MỞ VAN XẢ XM - CHẠY BĂNG TẢI - CHẠY BĂNG TẢI SAI SAI SAI TRỌNG LƯỢNG TRỌNG LƯỢNG TRỌNG LƯỢNG TT