Đồ Án thiết kế hệ thống Điều khiển và tự Động hóa Đề tài thiết kế hệ thống Điều khiển và tự Động hóa cho trạm cân Điện tử

KẾ HOẠCH THỰC HIỆN ĐỒ ÁNTên nhóm: Nhóm 22 Họ và tên thành viên trong nhóm: Lê Minh Hiếu , Trần Đức Hiếu , Triệu Việt Hòa , Nguyễn Phi Hùng Tên chủ đề: Thiết kế hệ thống điều khiển và tự

TỔNG QUAN VỀ TRẠM CÂN ĐIỆN TỬ

Giới thiệu về trạm cân điện tử

1.2 Nguyên lý hoạt động của trạm cân

1.3 Cấu tạo và phân loại trạm cân

1.4 Thực tiễn áp dụng của các trạm cân

Chương 2: Lựa chọn các thiết bị dựa trên cơ sở lý thuyết và thực tế

2.1 Cơ sở lựa chọn thiết bị

2.2 Lựa chọn PLC và thiết bị điều khiển

2.3 Lựa chọn Module mở rộng cho PLC

2.4 Lựa chọn cảm biến lực loadcell và bộ xử lý tín hiệu

Trần Đức Hiếu 2021601544 Triệu Việt Hòa

Chương 3: Thiết kế hệ thống điều khiển và tự động hóa cho trạm cân

3.4 Lập trình trên phần mềm điều khiển TIA

Chương 4: Kết quả, hướng phát triển đề tài

4.2 Hướng phát triển đề tài

III Nhiệm vụ học tập

1 Hoàn thành Đồ án theo đúng thời gian quy định

2 Báo cáo sản phẩm nghiên cứu theo chủ đề lựa chọn

3 Sản phẩm nghiên cứu: Báo cáo, mô phỏng.

KẾ HOẠCH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN

Họ và tên thành viên trong nhóm: Lê Minh Hiếu , Trần Đức Hiếu , Triệu Việt Hòa , Nguyễn Phi Hùng

Tên chủ đề: Thiết kế hệ thống điều khiển và tự động hóa cho trạm cân điện tử

Tuần Người thực hiện Nội dung công việc Phương pháp thực hiện

Trần Đức Hiếu Triệu Việt Hòa Nguyễn Phi Hùng Ứng dụng của đề tài trong thực tiễn và quy trình công nghệ

Tìm hiểu các thiết bị trên mô hình

Trao đổi, thảo luận, tìm hiểu thông qua giáo trình

Trần Đức Hiếu Triệu Việt Hòa Nguyễn Phi Hùng

Tìm hiểu về thiết bị điều khiển Xây dựng thuật toán

Trao đổi, thảo luận, tìm hiểu thông qua giáo trình và internet

Trần Đức Hiếu Triệu Việt Hòa Nguyễn Phi Hùng qua giáo trình và internet

Mô phỏng kiểm nghiệm, chạy thử, hoàn thiện báo cáo

XÁC NHẬN CỦA GIẢNG VIÊN

(Ký, ghi rõ họ tên)

BÁO CÁO HỌC TẬP CÁ NHÂN/NHÓM

Tuầ n Người thực hiện Nội dung công việc Kết quả đạt được

Kiến nghị với giảng viên hướng dẫn

Nguyễn Phi Hùng Ứng dụng của đề tài trong thực tiễn và quy trình công nghệ

Hiểu được quy trình của hệ thống và ứng dụng của nó

Xác định rõ các thiết bị để hoàn thành hệ thống

Tìm hiểu về thiết bị điều khiển

Tìm hiểu được cách thức hoạt động , điều khiển của các thiết bị

Lập trình và kết nối cho hệ thống điều khiển

Biết rõ được nguyến lý hoạt động, cách thức lập trình theo quy trình

Mô phỏng kiểm nghiệm Hoàn thành báo cáo Không có

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRẠM CÂN ĐIỆN TỬ 15

1.1 Giới thiệu về trạm cân điện tử 15

1.2 Cấu tạo và phân loại trạm cân 15

1.3 Nguyên lý hoạt động tổng quát của trạm cân 18

1.3.1 Nguyên lý của thiết bị Analog 19

1.3.2 Nguyên lý của thiết bị kỹ thuật số 19

1.4 Thực tiễn áp dụng của các trạm cân 20

1.4.1 Lắp đặt trạm cân cần đúng với tiêu chuẩn, quy định 20

1.4.2 Vai trò của trạm cân trong sản xuất 21

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ DỰA TRÊN CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THỰC TẾ 22

2.1 Cơ sở lựa chọn các thiết bị 22

2.1.1 Nguyên lý trạm cân hoạt động ( yêu cầu công nghệ) 22

2.1.2 Phân tích thực tế, mức độ phù hợp 24

2.2 Lựa chọn PLC và thiết bị điều khiển 24

2.2.2 Lựa chọn chi tiết phù hợp với thực tế 25

2.2.3 Máy tính lập trình và điều khiển 26

2.3 Lựa chọn Module mở rộng cho PLC 26

2.3.2 Chọn Module mở rộng phù hợp với điều kiển thực tế 27

2.4 Lựa chọn cảm biến lực loadcell và bộ xử lý tín hiệu 28

2.4.1 Lựa chọn cảm biến lực loadcell 28

2.4.2 Bộ xử lý tín hiệu từ cảm biến 29

2.5 Các thiết bị liên quan đến hệ thống 31

2.5.1 Thiết bị chuyển đổi nguồn 31

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ VẬN HÀNH TRẠM CÂN TỰ ĐỘNG 34

3.4 Lập trình trên phần mềm điều khiển TIA PORTAL 43

3.4.1 Cài đặt trước khi viết chương trình 43

3.4.2 Lập bảng địa chỉ tín hiệu của PLC 46

3.5.1 Thiết kế giao diện điều khiển : 57

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ, HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 69

4.2 Hướng phát triển đề tài 70

Hình 1.1: Cấu tạo của hệ thống cân điện tử 13

Hình 1.2: Trạm cân xe điện tử chìm 14

Hình 1.3: Trạm cân xe điện tử nổi 15

Hình 1.4: Sơ đồ khối hệ thống trạm cân 17

Hình 2.2: Module mở rộng SB 1221 4DI 24VDC 26

Hình 2.3: Cảm biến lực loadcell 28

Hình 2.4: Sơ đồ dây nối cảm biến lực 28

Hình 2.5: Bộ cộng tín hiệu từ cảm biến lực 29

Hình 2.6: Sơ đồ cấu trúc bộ cộng tín hiệu 30

Hình 3.1: Chuyển đổi nguồn từ lưới 33

Hình 3.2: Sơ đồ mạch lực 34

Hình 3.3: Sơ đồ đấu dây của cảm biến lực loadcell(bản vẽ 1) 35

Hình 3.4: Sơ đồ đấu dây của PLC(bản vẽ 2) 35

Hình 3.7: Chọn chế độ single phase 44

Hình 3.8:Chọn địa chỉ cho bộ đếm HSC 45

Hình 3.9:Cài đặt địa chỉ cho modul mở rộng 45

Hình 3.10: Network 1 Bật tắt hệ thống 52

Hình 3.11: Network 2 đóng, mở Barie 53

Hình 3.13: Network 4 cảnh báo phù hợp, quá tải 54

Hình 3.14: Network 5 bảo vệ barie khi có sự cố 55

Hình 3.18: Xe đang chuẩn bị vào trạm cân 59

Hình 3.19: Xe vào gần barrie 1 59

Hình 3.20:Hệ thống chưa hoạt động 60

Hình 3.21: Nhấn ON, hệ thống hoạt động 60

Hình 3.23: Barrie 1 ngừng mở, oto có thể đi vào 61

Hình 3.24: Khi Barrie gặp sự cố 62

Hình 3.25: Xe lên bàn cân 62

Hình 3.27: Barrie ngừng việc đóng 63

Hình 3.28: Trọng lượng cân hiển thị trên màn hình HMI 64

Hình 3.29: Tính toán khi cân 64

Hình 3.30: Đèn cảnh báo tín hiệu sáng 65

Hình 3.31: Cân xong, mở barrie 2 cho xe đi 65

Hình 3.32: Barrie 2 ngưng việc mở 65

Hình 3.33: Xe cân xong đi ra ngoài 66

Hình 3.34: Xe đi qua cảm biến 3 thì barrie 2 đóng 67

Hình 3.35:Barrie 2 ngừng việc đóng 67

DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Bảng tín hiệu đầu vào/ra của hệ thống 21

Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật của PLC 25

Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật của Module mở rộng 27

Bảng 3.1: Bảng địa chỉ các chân tín hiệu vào/ra 46

Bảng 3.2: Bảng địa chỉ chi tiết lập trình 48

Sự phát triển của khoa học công nghệ hiện nay đang ảnh hưởng đến hầu hết các lĩnh vực, đặc biệt là trong việc lưu thông hàng hóa và sản phẩm, từ xuất nhập khẩu đến tay người tiêu dùng Hệ thống giao thông, đặc biệt là giao thông đường bộ, đã được cải thiện đáng kể nhờ vào nguồn vốn trong và ngoài nước, góp phần thúc đẩy nhiều loại hình kinh tế Tuy nhiên, giao thông đường bộ vẫn đối mặt với nhiều vấn đề, đặc biệt là tình trạng quá khổ, quá tải của xe chở hàng và xe container, điều này không chỉ ảnh hưởng đến tuổi thọ của đường mà còn đến sự an toàn của người tham gia giao thông Về lâu dài, những vấn đề này có thể tác động tiêu cực đến chính sách kinh tế của nhà nước.

Chúng em là sinh viên năm 4, đã quyết định nghiên cứu đề tài "Thiết kế trạm cân tự động" dựa trên kiến thức đã học và tìm hiểu thêm Hệ thống trạm cân tự động giúp giảm chi phí nhân lực và nâng cao hiệu suất công việc thông qua việc trang bị hệ thống giám sát và tự động hóa Đề tài này nhằm thử nghiệm các mô hình giám sát và kiểm tra cho trạm cân đơn giản, từ đó giúp phát hiện các trường hợp quá khổ quá tải, hỗ trợ lực lượng chức năng đưa ra phương án xử lý có căn cứ Đồng thời, nghiên cứu này cũng khẳng định tính ứng dụng của kiến thức học được vào thực tiễn, mang lại lợi ích cho xã hội.

Với đề tài thực tế này chúng em thực hiện gồm những nội dung chính sau :

- Chương 1: Tổng quan về trạm cân điện tử

- Chương 2: Lựa chọn các thiết bị dựa trên cơ sở lý thuyết và thực tế

- Chương 3: Thiết kế hệ thống điều khiển và tự động cho hóa trạm cân

- Chương 4: Kết quả, hướng phát triển đề tài

Trong quá trình nghiên cứu và thiết kế, chúng em xin lỗi nếu có sai sót do hạn chế về thời gian và mong nhận được sự góp ý từ các thầy cô Chúng em chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn TS PHẠM VĂN HÙNG đã nhiệt tình hỗ trợ và giải đáp các thắc mắc của chúng em Xin trân trọng cảm ơn!

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRẠM CÂN ĐIỆN TỬ

1.1 Giới thiệu về trạm cân điện tử

Trạm cân điện tử, còn gọi là cân xe tải hay cân xe ô tô, là một hệ thống thiết bị chuyên dụng dùng để cân các phương tiện vận tải Đây không phải là sản phẩm tiêu dùng thông thường, mà là một hệ thống hoàn chỉnh được thiết kế nhằm phục vụ cho các hoạt động thương mại và sản xuất.

Trạm cân điện tử đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả sản xuất và kinh doanh cho doanh nghiệp Nó cũng giúp kiểm soát số lượng hàng hóa một cách dễ dàng và thuận tiện trong quá trình lưu thông.

Cấu tạo và phân loại trạm cân

Hệ thống cân bao gồm ba thành phần chính: hố móng cân để lắp đặt thiết bị, sàn cân (hay cầu cân) dùng để đặt vật phẩm cần cân, và thiết bị cân để đo lường khối lượng chính xác.

Trạm cân được trang bị đầy đủ các thiết bị ngoại vi như máy tính, máy in, màn hình hiển thị điện tử, phần mềm quản lý cân, hệ thống chống sét lan truyền, cùng với hệ thống camera giám sát và nhận dạng biển số xe Sự tích hợp của tất cả các thiết bị này tạo thành một hệ thống hoàn chỉnh, đáng tin cậy, đảm bảo độ chính xác và hiệu quả trong quá trình cân.

Hình TỔNG QUAN VỀ TRẠM CÂN ĐIỆN TỬ.1: Cấu tạo của hệ thống cân điện tử

Có 2 tiêu chí chính cần quan tâm khi lắp đặt hệ thống cân xe tải, thứ nhất là mặt bằng và địa hình, thứ hai là tính kinh tế khi lắp đặt trạm cân.

Theo các yêu cầu này, cầu cân được chia thành hai loại:

1.2.2.1 Trạm cân xe điện tử chìm

Hình TỔNG QUAN VỀ TRẠM CÂN ĐIỆN TỬ.2: Trạm cân xe điện tử chìm Ưu điểm:

 Diện tích sử dụng: Hoàn toàn chìm dưới lòng đất, trạm cân này chỉ chiếm diện tích bằng kích thước của một chiếc cân điện tử thông thường.

 Tính thẩm mỹ: Trạm cân xe điện tử chìm được thiết kế sao cho đẹp và hài hòa với khung tổng thể của nhà xưởng.

 Chịu ảnh hưởng thời tiết ít hơn: Trạm cân chìm ít bị ảnh hưởng bởi thời tiết như gió, mưa và nhiệt độ so với trạm cân nổi.

 Chi phí cao: Việc xây dựng và lắp đặt trạm cân chìm có chi phí cao hơn so với các loại cân khác.

 Thoát nước kém: Trạm cân chìm thường gặp vấn đề về thoát nước do có hầm cầu, dễ bị tích nước.

Việc vệ sinh và bảo dưỡng trạm cân chìm gặp nhiều khó khăn do quy trình cài đặt và hiệu chỉnh phức tạp Nếu không được vệ sinh thường xuyên, cặn bẩn có thể tích tụ và gây hư hỏng, đặc biệt là khi gặp mưa, nước có thể làm hỏng cảm biến lực của cân.

1.2.2.2 Trạm cân điện tử dạng nổi

Hình TỔNG QUAN VỀ TRẠM CÂN ĐIỆN TỬ.3: Trạm cân xe điện tử nổi Ưu điểm:

 Dễ vệ sinh: Trạm cân dạng nổi có thiết kế giúp quá trình vệ sinh, cài đặt và hiệu chỉnh trở nên dễ dàng hơn.

Trạm cân điện tử dạng nổi được thiết kế đặc biệt để phù hợp với khí hậu khắc nghiệt tại Việt Nam Với khả năng hoạt động ổn định ngay cả khi ngâm trong nước liên tục lên đến 120 giờ, sản phẩm này đảm bảo hiệu suất tối ưu trong mọi điều kiện thời tiết.

 Thoát nước tốt: Trạm cân dạng nổi thường có khả năng thoát nước tốt, giảm nguy cơ tích nước.

 Chi phí cơ sở cân thấp: So với một số loại cân khác, trạm cân dạng nổi có chi phí xây dựng thấp hơn.

 Chiếm nhiều không gian: Do có dạng dốc đi lên và xuống, trạm cân này chiếm không gian khá lớn.

 Thẩm mỹ kém: Thiết kế của trạm cân dạng nổi ít được chú trọng đến yếu tố thẩm mỹ.

Thực tiễn áp dụng của các trạm cân

Chương 2: Lựa chọn các thiết bị dựa trên cơ sở lý thuyết và thực tế

2.1 Cơ sở lựa chọn thiết bị

2.2 Lựa chọn PLC và thiết bị điều khiển

2.3 Lựa chọn Module mở rộng cho PLC

2.4 Lựa chọn cảm biến lực loadcell và bộ xử lý tín hiệu

Ngày nay, sự phát triển của khoa học công nghệ đang ảnh hưởng sâu sắc đến việc lưu thông hàng hóa, từ xuất nhập khẩu đến tay người tiêu dùng Hệ thống giao thông, đặc biệt là giao thông đường bộ, đã được cụ thể hóa và hoạt động hiệu quả nhờ vào nguồn vốn trong và ngoài nước, góp phần thúc đẩy nhiều loại hình kinh tế Tuy nhiên, giao thông đường bộ vẫn đối mặt với nhiều vấn đề, đặc biệt là tình trạng quá khổ, quá tải của xe chở hàng và xe container, gây ảnh hưởng đến tuổi thọ của đường và sự an toàn của người tham gia giao thông Về lâu dài, tình trạng này có thể tác động tiêu cực đến chính sách kinh tế của nhà nước.

Chúng em, sinh viên năm 4, đã quyết định nghiên cứu đề tài "Thiết kế trạm cân tự động" dựa trên kiến thức học được và sự tìm tòi thêm Hệ thống trạm cân tự động không chỉ giảm chi phí nhân lực mà còn nâng cao hiệu suất công việc nhờ vào việc trang bị hệ thống giám sát và tự động hóa Mục tiêu của chúng em là thử nghiệm các mô hình giám sát và kiểm tra cho một trạm cân đơn giản, từ đó phát hiện các trường hợp quá khổ quá tải và hỗ trợ lực lượng chức năng trong việc xử lý tình huống Qua nghiên cứu này, chúng em cũng khẳng định rằng những kiến thức từ nhà trường có thể áp dụng vào thực tiễn, mang lại lợi ích cho xã hội.

Trong quá trình nghiên cứu và thiết kế, chúng em xin nhận lỗi nếu có sai sót do hạn chế về thời gian và mong nhận được sự góp ý từ các thầy cô Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn TS PHẠM VĂN HÙNG đã tận tình hỗ trợ và giải đáp những thắc mắc của chúng em Một lần nữa, chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc!

Trạm cân điện tử, hay còn gọi là cân xe tải, là một hệ thống thiết bị chuyên dụng dùng để cân các phương tiện vận tải Đây không phải là sản phẩm tiêu dùng thông thường mà là một hệ thống hoàn chỉnh, được thiết kế đặc biệt để phục vụ cho các hoạt động thương mại và sản xuất.

Trạm cân điện tử đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả sản xuất và kinh doanh của doanh nghiệp, đồng thời giúp quản lý số lượng hàng hóa một cách dễ dàng và thuận tiện trong quá trình lưu thông.

Hệ thống này bao gồm ba phần chính: hố móng cân để lắp đặt thiết bị, sàn cân (cầu cân) để đặt vật phẩm cần cân, và thiết bị cân để đo lường khối lượng chính xác.

Trạm cân được trang bị nhiều thiết bị ngoại vi như máy tính, máy in, màn hình hiển thị điện tử, phần mềm quản lý cân, hệ thống chống sét lan truyền, cùng với hệ thống camera giám sát và nhận dạng biển số xe Tất cả các thiết bị này được tích hợp chặt chẽ, tạo thành một hệ thống hoàn chỉnh và đáng tin cậy, giúp đảm bảo độ chính xác và hiệu quả trong quá trình cân.

Việc vệ sinh và bảo dưỡng trạm cân chìm gặp nhiều khó khăn do quy trình cài đặt và hiệu chỉnh phức tạp Nếu không được duy trì thường xuyên, cặn bẩn có thể tích tụ và gây ra hư hỏng cho cảm biến lực, đặc biệt khi gặp mưa.

Trạm cân điện tử dạng nổi được thiết kế đặc biệt để phù hợp với khí hậu khắc nghiệt tại Việt Nam Sản phẩm này có khả năng hoạt động ổn định ngay cả khi ngâm trong nước liên tục trong thời gian lên đến 120 giờ.

1.3 Nguyên lý hoạt động tổng quát của trạm cân

Cân xe tải điện tử hoạt động dựa trên nguyên lý tương tác với cảm biến lực loadcell Khi xe tải chở hàng được đặt lên bàn cân, cảm biến lực loadcell sẽ nhận tín hiệu, xử lý và chuyển tiếp tín hiệu đến bộ cộng tín hiệu để hiển thị trọng lượng chính xác.

Bộ cộng tín hiệu tổng hợp các tín hiệu từ cảm biến loadcell, thực hiện phép cộng và chia trung bình để xác định trọng lượng của vật cần cân Sau đó, tín hiệu được chuyển đổi thành thiết bị đầu cuối cân (bộ điều khiển) để nhận, xử lý và truyền thông số về máy tính qua phần mềm cân Cuối cùng, phần mềm sẽ phân tích và đưa ra kết quả.

Hình TỔNG QUAN VỀ TRẠM CÂN ĐIỆN TỬ.4: Sơ đồ khối hệ thống trạm cân

1.3.1 Nguyên lý của thiết bị Analog

Trong thiết bị analog, lực nén từ xe và hàng hóa tác động trực tiếp lên cảm biến loadcell, tạo ra tín hiệu "tương tự" thông qua điện trở cầu Hộp nối tín hiệu nhận tín hiệu từ loadcell và truyền đến đầu cân, nơi tín hiệu được xử lý để hiển thị trọng lượng của xe và hàng hóa Thiết bị analog có giá thành ổn định, phù hợp với nhu cầu của nhiều doanh nghiệp tại Việt Nam.

1.3.2 Nguyên lý của thiết bị kỹ thuật số

Cân xe tải kỹ thuật số sử dụng công nghệ Digital Loadcell, truyền tín hiệu số từ các đầu đọc, giúp cải thiện độ chính xác và ổn định so với công nghệ analog Bộ vi xử lý nhận và hiển thị trọng lượng phương tiện, làm cho công nghệ này trở nên lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu hiệu suất cao và độ chính xác tối ưu.

1.4.1 Lắp đặt trạm cân cần đúng với tiêu chuẩn, quy định

1.4.1.1 Đồng bộ hóa thiết bị

Việc đồng bộ hóa các thiết bị cân điện tử là cần thiết để đáp ứng tiêu chuẩn đo lường quốc tế và bảo vệ hệ thống, từ đó tối ưu hóa hiệu suất làm việc Điều này giúp trạm cân hoạt động hiệu quả nhất và kéo dài tuổi thọ của hệ thống.

LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ DỰA TRÊN CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THỰC TẾ

Lựa chọn cảm biến lực loadcell và bộ xử lý tín hiệu

Ngày nay, sự phát triển của khoa học công nghệ ảnh hưởng sâu sắc đến việc lưu thông hàng hóa và sản phẩm, từ xuất nhập khẩu đến tay người tiêu dùng Hệ thống giao thông, đặc biệt là giao thông đường bộ, đã được cải thiện đáng kể nhờ vào nguồn vốn trong và ngoài nước, góp phần thúc đẩy nhiều loại hình kinh tế Tuy nhiên, giao thông đường bộ vẫn gặp nhiều vấn đề, đặc biệt là tình trạng quá khổ quá tải của xe chở hàng và xe container, ảnh hưởng đến tuổi thọ của đường và an toàn giao thông Về lâu dài, vấn đề này có thể tác động tiêu cực đến chính sách kinh tế của nhà nước.

Chúng em, sinh viên năm 4, đã quyết định nghiên cứu đề tài "Thiết kế trạm cân tự động" dựa trên kiến thức đã học và sự tìm hiểu thêm Việc trang bị hệ thống giám sát và tự động hóa cho trạm cân giúp giảm chi phí nhân lực và nâng cao hiệu suất công việc Chúng em sẽ thử nghiệm các mô hình giám sát và kiểm tra cho một trạm cân đơn giản, từ đó phát hiện các trường hợp quá khổ quá tải, hỗ trợ lực lượng chức năng đưa ra phương án xử lý hợp lý Đồng thời, nghiên cứu này cũng khẳng định rằng kiến thức từ nhà trường có thể áp dụng vào thực tiễn, mang lại lợi ích cho xã hội.

Trong quá trình nghiên cứu và thiết kế, chúng em nhận thức được những hạn chế về thời gian có thể dẫn đến sai sót Chúng em rất mong nhận được sự góp ý từ các thầy cô để hoàn thiện hơn Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn, TS PHẠM VĂN HÙNG, vì đã nhiệt tình chỉ dẫn và giải đáp những thắc mắc của chúng em Một lần nữa, chúng em xin trân trọng cảm ơn!

Trạm cân điện tử, hay còn gọi là cân xe tải và cân xe ô tô, là một hệ thống thiết bị chuyên dụng để cân các phương tiện vận tải Đây không phải là sản phẩm tiêu dùng thông thường mà là một hệ thống hoàn chỉnh, được thiết kế đặc biệt để phục vụ cho các hoạt động thương mại và sản xuất.

Trạm cân điện tử đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả sản xuất và kinh doanh của doanh nghiệp Nó giúp kiểm soát số lượng hàng hóa một cách dễ dàng và thuận tiện trong quá trình lưu thông.

Hệ thống cân bao gồm ba phần chính: hố móng cân để lắp đặt thiết bị, sàn cân (hay cầu cân) để đặt vật phẩm cần cân, và thiết bị cân dùng để đo lường khối lượng.

Trạm cân được trang bị các thiết bị ngoại vi như máy tính, máy in, màn hình hiển thị điện tử, phần mềm quản lý cân, hệ thống chống sét lan truyền, và hệ thống camera giám sát cùng nhận dạng biển số xe Sự tích hợp của tất cả các thiết bị này tạo nên một hệ thống hoàn chỉnh, đáng tin cậy, đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong quá trình cân.

Việc vệ sinh và bảo dưỡng trạm cân chìm thường gặp nhiều khó khăn, đặc biệt là trong quá trình cài đặt và hiệu chỉnh Nếu không được thực hiện thường xuyên, cặn bẩn có thể tích tụ và gây ra hư hỏng cho cảm biến lực của cân khi gặp mưa.

Trạm cân điện tử dạng nổi được thiết kế đặc biệt để phù hợp với khí hậu khắc nghiệt tại Việt Nam Với khả năng hoạt động ổn định ngay cả khi ngâm trong nước lên đến 120 giờ, sản phẩm này mang lại hiệu suất vượt trội trong mọi điều kiện thời tiết.

Cân xe tải điện tử hoạt động dựa trên nguyên lý tương tác với cảm biến lực loadcell Khi xe tải chở hàng được đặt lên bàn cân, cảm biến này sẽ nhận tín hiệu, xử lý và gửi thông tin đến bộ cộng tín hiệu để hiển thị trọng lượng chính xác.

Bộ cộng tín hiệu tổng hợp các tín hiệu từ cảm biến loadcell, thực hiện phép cộng và chia trung bình để xác định tổng trọng lượng của vật cần cân Sau khi xử lý, tín hiệu được chuyển đổi thành dữ liệu số và truyền về máy tính qua phần mềm cân Phần mềm này sau đó sẽ phân tích và hiển thị kết quả.

Trong thiết bị analog, lực nén từ xe và hàng hóa tác động trực tiếp lên cảm biến loadcell, tạo ra tín hiệu "tương tự" thông qua điện trở cầu Hộp nối tín hiệu tiếp nhận và truyền tín hiệu từ loadcell đến đầu cân, nơi tín hiệu được xử lý và hiển thị trọng lượng Thiết bị analog có giá thành ổn định, phù hợp với nhiều doanh nghiệp tại Việt Nam.

Cân xe tải kỹ thuật số sử dụng công nghệ Digital Loadcell, khác biệt với công nghệ analog nhờ khả năng truyền tín hiệu số từ các đầu đọc Bộ vi xử lý nhận, xử lý và hiển thị trọng lượng phương tiện, mang lại độ chính xác và ổn định cao Công nghệ này rất phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu hiệu suất và độ chính xác tốt.

Việc đồng bộ hóa các thiết bị cân điện tử là cần thiết để đáp ứng tiêu chuẩn đo lường quốc tế và bảo vệ, từ đó nâng cao hiệu suất của hệ thống cân trong môi trường làm việc Sự đồng bộ này giúp trạm cân hoạt động hiệu quả nhất và kéo dài tuổi thọ cho toàn bộ hệ thống.

Các thiết bị liên quan đến hệ thống

2.5.1 Thiết bị chuyển đổi nguồn

Khi trạm cân sử dụng điện 3 pha công nghiệp, việc lựa chọn loại PLC phù hợp cho phép sử dụng trực tiếp điện từ lưới, giúp giảm chi phí, đơn giản hóa quá trình lắp đặt và giảm thiểu số lượng thiết bị ngoại vi cần thiết.

Trong mô phỏng đồ án, việc sử dụng nguồn DC không chỉ đảm bảo an toàn cho các thiết bị điện mà còn nâng cao độ chính xác với các dải tín hiệu nhỏ hơn.

Chọn bộ chuyển đổi nguồn 220V sang 24-12 VDC là giải pháp lắp đặt tiêu chuẩn DIN35mm, tiết kiệm chi phí và hiệu quả năng lượng Sản phẩm đảm bảo an toàn và có đặc tính EMC tốt, cung cấp nguồn điện ổn định và chống nhiễu cho thiết bị công nghiệp trong môi trường khắc nghiệt Với kích thước nhỏ gọn và trọng lượng nhẹ, bộ nguồn dễ dàng lắp đặt trên ray tiêu chuẩn, giúp tiết kiệm không gian cho khách hàng.

Hình LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ DỰA TRÊN CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ

THỰC TẾ.11: Chuyển đổi nguồn

 Dải điện áp đầu vào rộng: 85 - 264VAC, 50-60Hz, 120 – 370VDC

 AC và DC (cùng điện áp đầu vào đầu cuối)

 Phạm vi nhiệt độ làm việc: -40℃ -> 70℃

 Điện áp chịu được cách ly cao 4000VAC

 Thiết kế kỹ thuật sản phẩm công nghiệp

 Quá áp loại III (tuân theo EN61558-1)

 Tiêu thụ điện năng ở chế độ chờ thấp, hiệu quả cao

 Tiếng ồn gợn sóng thấp

 Bảo vệ ngắn mạch đầu ra (cụt, ngắn mạch bền vững, tự phục hồi), bảo vệ quá dòng, quá áp (kẹp điện áp đầu ra hoặc trục trặc)

 Khả năng chống quá áp đầu vào: đầu vào 300VAC trong 5 giây mà không bị hỏng

 Tuân thủ tiêu chuẩn chứng nhận EN61558

Ngoài các thiết bị điều khiển chính, thì trong hệ thống thiết kế cần có rất nhiều thiết bị, vật liệu liên quan

Các thiết bị chính được liệt kê như sau :

Tên thiết bị Số lượng Ghi chú Hình ảnh Đèn cảnh báo 4 2 xanh, 2 đỏ 24V

Nút nhấn 9 Có tên ghi chú trên bảng điều khiển

Công tắc hành trình 4 2 vị trí trên

2 vị trí dưới Động cơ 1 chiều 2

24V, 30W, I đ m 1.25A, Mômen 1.25N.m – trang bị phanh từ 24VDC

Rơle trung gian 4 24 VDC, I đ m = 3A, 8 chân

MCB 1 220VAC 2 cực, I đ m 5A Màn hình HMI

Các thiết bị minh họa và liệt kê tập trung vào thiết kế hệ thống điều khiển, đặc biệt chú trọng vào các thiết bị điều khiển trung tâm.

Một số cấc thiết bị khác liên quan đến vấn đề thi công cơ khí như : nền móng, bàn cân, thiết kế barie…

Khi chọn các thiết bị này cần phải dựa vào nhu cầu, mục đích, giá thành phù hợp tối ưu hóa về tài chính và ứng dụng.

THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ VẬN HÀNH TRẠM CÂN TỰ ĐỘNG

Mô phỏng, vận hành

Sự phát triển của khoa học công nghệ hiện nay đang ảnh hưởng mạnh mẽ đến tất cả các lĩnh vực, đặc biệt là trong việc lưu thông hàng hóa và sản phẩm, từ xuất nhập khẩu đến tay người tiêu dùng Hệ thống giao thông, đặc biệt là giao thông đường bộ, đã được cải thiện đáng kể nhờ vào nguồn vốn trong và ngoài nước, góp phần thúc đẩy nhiều loại hình kinh tế Tuy nhiên, giao thông đường bộ vẫn gặp nhiều vấn đề, đặc biệt là tình trạng xe chở hàng quá khổ quá tải, gây ảnh hưởng đến tuổi thọ của đường và sự an toàn của người tham gia giao thông Về lâu dài, những vấn đề này có thể tác động tiêu cực đến chính sách kinh tế của nhà nước.

Chúng em là sinh viên năm 4, đã quyết định nghiên cứu đề tài "Thiết kế trạm cân tự động" dựa trên kiến thức đã học và sự tìm hiểu thêm Hệ thống trạm cân tự động, với trang bị giám sát và tự động hóa, giúp giảm chi phí nhân lực và nâng cao hiệu suất công việc Mục tiêu của chúng em là thử nghiệm các mô hình giám sát và kiểm tra cho một trạm cân đơn giản, từ đó phát hiện các trường hợp quá khổ quá tải, hỗ trợ lực lượng chức năng trong việc xử lý Đồng thời, nghiên cứu này cũng khẳng định rằng kiến thức từ nhà trường có thể áp dụng vào thực tiễn, mang lại lợi ích cho xã hội.

Trong quá trình nghiên cứu và thiết kế, do thời gian hạn chế, nếu có sai sót, mong thầy cô góp ý và bỏ qua Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn TS PHẠM VĂN HÙNG đã nhiệt tình chỉ dẫn và giải đáp những thắc mắc của chúng em Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy!

Trạm cân điện tử, còn được gọi là cân xe tải hay cân xe ô tô, là một hệ thống thiết bị chuyên dụng dùng để cân các phương tiện vận tải Đây không phải là sản phẩm tiêu dùng thông thường, mà là một hệ thống hoàn chỉnh được thiết kế đặc biệt để phục vụ cho các hoạt động thương mại và sản xuất.

Hệ thống cân này bao gồm ba thành phần chính: hố móng cân để lắp đặt thiết bị, sàn cân (hay còn gọi là cầu cân) để đặt các vật phẩm cần cân, và thiết bị cân dùng để đo lường khối lượng.

Trạm cân được trang bị các thiết bị ngoại vi như máy tính, máy in, màn hình hiển thị điện tử, phần mềm quản lý cân, hệ thống chống sét lan truyền, và hệ thống camera giám sát cùng nhận dạng biển số xe Sự tích hợp này tạo thành một hệ thống hoàn chỉnh, đáng tin cậy, đảm bảo chính xác và hiệu quả trong quá trình cân.

Việc vệ sinh và bảo dưỡng trạm cân chìm là một thách thức lớn Quá trình này bao gồm cài đặt, hiệu chỉnh và bảo trì thường xuyên Nếu không được thực hiện định kỳ, cặn bẩn có thể tích tụ và gây ra hư hỏng cho cảm biến lực của cân, đặc biệt khi gặp mưa.

Trạm cân điện tử dạng nổi được thiết kế đặc biệt để phù hợp với khí hậu khắc nghiệt tại Việt Nam Sản phẩm này có khả năng hoạt động ổn định ngay cả khi ngâm trong nước lên đến 120 giờ, cho thấy tính năng vượt trội và độ bền cao trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt.

Cân xe tải điện tử hoạt động dựa trên nguyên lý tương tác với cảm biến lực loadcell Khi xe tải chở hàng được đặt lên bàn cân, cảm biến loadcell nhận tín hiệu và xử lý chúng, sau đó chuyển tiếp tín hiệu đến bộ cộng tín hiệu để hiển thị trọng lượng chính xác.

Bộ cộng tín hiệu tổng hợp các tín hiệu từ cảm biến loadcell để xác định tổng trọng lượng của vật cần cân Sau khi xử lý, tín hiệu được chuyển đổi thành dữ liệu cho thiết bị đầu cuối cân, giúp truyền thông số về máy tính qua phần mềm cân Phần mềm này sau đó sẽ phân tích và đưa ra kết quả chính xác.

Trong thiết bị analog, lực nén từ xe và hàng hóa tác động trực tiếp lên cảm biến loadcell, tạo ra tín hiệu "tương tự" thông qua điện trở cầu Hộp nối tín hiệu tiếp nhận và truyền tín hiệu từ loadcell đến đầu cân, nơi tín hiệu được xử lý và hiển thị trọng lượng Thiết bị analog có giá thành ổn định, phù hợp với nhiều doanh nghiệp tại Việt Nam.

Cân xe tải kỹ thuật số sử dụng công nghệ Digital Loadcell, truyền tín hiệu số từ các đầu đọc, mang lại độ chính xác và ổn định cao Bộ vi xử lý tiếp nhận và hiển thị trọng lượng của phương tiện, phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu hiệu suất tốt và độ chính xác cao.

Tích hợp đồng bộ các thiết bị cân điện tử là yếu tố quan trọng để đáp ứng tiêu chuẩn đo lường quốc tế và bảo vệ hệ thống, từ đó tối ưu hóa hiệu suất của trạm cân trong môi trường làm việc Việc này giúp trạm cân hoạt động hiệu quả nhất và kéo dài tuổi thọ cho toàn bộ hệ thống.

KẾT QUẢ, HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI

Hướng phát triển đề tài

Sự phát triển của khoa học công nghệ hiện nay đang ảnh hưởng mạnh mẽ đến hầu hết các lĩnh vực, đặc biệt là trong việc lưu thông hàng hóa và sản phẩm phục vụ xuất nhập khẩu, đến tay người tiêu dùng Hệ thống giao thông, đặc biệt là giao thông đường bộ, đã được cải thiện đáng kể nhờ nguồn vốn từ trong và ngoài nước, góp phần thúc đẩy nhiều loại hình kinh tế Tuy nhiên, giao thông đường bộ vẫn đối mặt với nhiều vấn đề, đặc biệt là tình trạng quá khổ quá tải của các phương tiện vận chuyển hàng hóa, như xe container Tình trạng này không chỉ làm giảm tuổi thọ của đường mà còn ảnh hưởng đến an toàn của người tham gia giao thông, và về lâu dài có thể tác động tiêu cực đến chính sách kinh tế của nhà nước.

Chúng em là sinh viên năm 4, đã quyết định nghiên cứu đề tài "Thiết kế trạm cân tự động" dựa trên kiến thức đã học và sự tìm hiểu thêm Hệ thống trạm cân tự động với trang bị giám sát và tự động hóa giúp giảm chi phí nhân lực và nâng cao hiệu suất công việc Đề tài nhằm thử nghiệm các mô hình giám sát và kiểm tra của trạm cân đơn giản, từ đó phát hiện các trường hợp quá khổ quá tải, hỗ trợ lực lượng chức năng đưa ra phương án xử lý hợp lý Qua đó, chúng em cũng khẳng định rằng kiến thức từ nhà trường có thể áp dụng vào thực tiễn, mang lại lợi ích cho xã hội.

Trong quá trình nghiên cứu và thiết kế, chúng em nhận thức được rằng thời gian có hạn, vì vậy nếu có bất kỳ sai sót nào, rất mong các thầy cô góp ý và thông cảm Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn, TS PHẠM VĂN HÙNG, đã tận tình chỉ dẫn và giải đáp những thắc mắc của chúng em Một lần nữa, chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc!

Trạm cân điện tử, hay còn gọi là cân xe tải và cân xe ô tô, là một hệ thống thiết bị chuyên dụng để cân các phương tiện vận tải Đây không phải là sản phẩm tiêu dùng thông thường, mà là một hệ thống hoàn chỉnh được thiết kế đặc biệt nhằm phục vụ cho các hoạt động thương mại và sản xuất.

Hệ thống này bao gồm ba thành phần chính: hố móng cân dùng để lắp đặt thiết bị cân, sàn cân (hay còn gọi là cầu cân) nơi đặt các vật phẩm cần cân, và thiết bị cân để thực hiện việc đo lường khối lượng.

Trạm cân được trang bị các thiết bị ngoại vi như máy tính, máy in, màn hình hiển thị điện tử, phần mềm quản lý cân, hệ thống chống sét lan truyền, và hệ thống camera giám sát cùng nhận dạng biển số xe Sự tích hợp của những thiết bị này tạo nên một hệ thống hoàn chỉnh, đáng tin cậy, giúp đảm bảo độ chính xác và hiệu quả trong quá trình cân.

Việc vệ sinh và bảo dưỡng trạm cân chìm là một thách thức lớn, do quy trình cài đặt và hiệu chỉnh thường phức tạp Nếu không được thực hiện định kỳ, cặn bẩn có thể tích tụ và gây ra sự cố, đặc biệt là khi gặp mưa, nước có thể làm hỏng cảm biến lực của cân.

Trạm cân điện tử dạng nổi được thiết kế để hoạt động hiệu quả trong điều kiện khí hậu khắc nghiệt của Việt Nam Với khả năng chịu đựng ngâm trong nước lên đến 120 giờ, thiết bị này vẫn đảm bảo hoạt động ổn định và đáng tin cậy.

Cân xe tải điện tử hoạt động dựa trên cảm biến lực loadcell, cho phép đo trọng lượng chính xác Khi xe tải chở hàng được đặt lên bàn cân, cảm biến loadcell nhận tín hiệu và xử lý thông tin trước khi chuyển đến bộ cộng tín hiệu.

Bộ cộng tín hiệu tổng hợp các tín hiệu từ cảm biến loadcell, thực hiện phép cộng và chia trung bình để xác định tổng trọng lượng của vật cần cân Sau đó, tín hiệu được chuyển đổi thành dữ liệu cho thiết bị đầu cuối cân (bộ điều khiển), nơi nhận, xử lý và truyền thông số về máy tính qua phần mềm cân Cuối cùng, phần mềm sẽ phân tích và đưa ra kết quả.

Trong thiết bị analog, lực nén từ xe và hàng hóa tác động trực tiếp lên cảm biến loadcell, tạo ra tín hiệu "tương tự" thông qua điện trở cầu Hộp nối tín hiệu nhận và truyền tín hiệu từ loadcell đến đầu cân, nơi tín hiệu được xử lý để hiển thị trọng lượng Thiết bị analog có giá thành ổn định, phù hợp với nhiều doanh nghiệp tại Việt Nam.

Cân xe tải kỹ thuật số sử dụng công nghệ Digital Loadcell, truyền tín hiệu số từ các đầu đọc, mang lại độ chính xác và ổn định cao Bộ vi xử lý tiếp nhận và hiển thị trọng lượng phương tiện, phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu hiệu suất tốt.

Tích hợp đồng bộ các thiết bị cân điện tử là yếu tố quan trọng để đáp ứng tiêu chuẩn đo lường quốc tế và bảo vệ hệ thống, giúp tối ưu hóa hiệu suất làm việc Điều này đảm bảo trạm cân hoạt động hiệu quả và kéo dài tuổi thọ cho hệ thống.

Tiêu đề	Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Và Tự Động Hóa Cho Trạm Cân Điện Tử
Tác giả	Lê Minh Hiếu, Trần Đức Hiếu, Triệu Việt Hòa, Nguyễn Phi Hùng
Người hướng dẫn	TS. Phạm Văn Hùng
Trường học	Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
Thể loại	đồ án
Năm xuất bản	2024
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	77
Dung lượng	14,86 MB