Đồ án tốt nghiệp Xây dựng mô hình hệ thống điều khiển quá trình sản xuất bê tông thương phẩm

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Thanh Lịch Lời mở đầu Trong những năm gần đây, ở nước ta công cuộc xây dựng Công Nghiệp hóa & Tự Động hóa phát triển rất mạnh kéo theo tất cả các ngành công nghiệp khác phát triển theo.Trong các nghành công nghiệp đó thì công nghiệp Xây Dựng nhất là xây dựng cơ sở hạ tầng đã và đang phát triển rất mạnh mẽ.Bê tông là một trong những vật liệu rất quan trọng trong công nghiệp xây dựng vì thế công nghệ sản xuất bê tông cũng phải phát triển để theo kip sự phát triển của CN xây dưng Với sự ra đời của các thiết bị điều khiển hiện đại và sự phát triển vượt bậc của ngành tự động hóa thì dây chuyền sản xuất bê tông thương phẩm đã được tự động hoàn toàn từ công đoạn cân, trộn, cấp liệu, đến khi thành bê tông thương phẩm Được sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của thầy giáo Th.s Nguyễn Thanh Lịch, với đề tài: Xây dựng mô hình hệ thống điều khiển quá trình sản xuất bê tông thương phẩm ,em đã hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp này với hai phần chính Phần I: Tìm hiểu công nghệ sản xuất bê tông thương phẩm Phần II: Tự động hóa dây chuyền sản xuất bằng PLC S7-200 của hãng Siemens Tuy nhiên, do trình độ thực tế còn nhiều hạn chế, thời gian thực tập còn ngắn nên đồ án của em không thể tránh khỏi những thiếu sót.Em rất mong được sự góp ý của thầy cô và các bạn trong lớp LT_ Tự động hóa k3 Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội ngày … tháng … năm 2011 Sinh viên thực tập Lưu Đức Duy SV: Lưu Đưc Duy 1 Lớp: LT_Tự Động Hóa k3 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Thanh Lịch Mục Lục Trang 1 Lời nói đầu CHƯƠNG I: Giới Thiệu Tổng Quan Về Công Ty TNHH Xuân Long Và Công Nghệ Sản Xuất Bê Tông Thương Phẩm Trạm Trộn Ngõ 183 Hoàng Văn Thái 1.1Giới Thệu Tổng Quan Về Công Ty TNHH Xuân Long 4 1.1.1.Tổng quan về công ty TNHH Xuân Long 4 1.1.2.Sơ đồ tổ chức công ty TNHH Xuân Long 5 1.1.3.Mô hình tổ chức của trạm trộn bê tông thương phẩm 5 1.1.4.Năng lực thiết bị và nguồn nhân lực 6 1.1.5.Lưu đồ sản xuất bê tông thương phẩm 7 1.2.Công Nghệ Sản Xuất Bê Tông thương Phẩm Của Trạm Trộn Ngõ 183 Hoàng Văn Thái 1.2.1 Giới thiệu chung 8 1.2.2 Các phương pháp trộn bê tông 1.2.3.Tổng quan về trạm trộn bê tông tự động 9 11 1 2.4.Hình ảnh và thông số của trạm trộn bê tông công ty TNHH Xuân Long 17 CHƯƠNG II: Giới Thiệu Về Các Thiết Bị Và Cảm Biến Dùng Trong Công Nghệ Sản Xuất Bê Tông Thương Phẩm 2.1 Các thiết trong hệ thống máy trộn bê tông 26 2.1 1 Các động cơ 26 2.2 Các phần tử đóng cắt, bảo vệ, đo lường liên động 2.2.1 Thiết bị bảo vệ: 28 2.2.2 Khóa liên động 31 SV: Lưu Đưc Duy 2 Lớp: LT_Tự Động Hóa k3 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Thanh Lịch 2.2.3 Thiết bị đo lường: 31 2.3 Các cảm biến sử dụng trong hệ thống 32 2.3.1 Cảm biến trọng lượng 32 2.3.2 Cảm biến mức 33 2.3.3 Cảm biến vị trí 33 Chương III:Giới Thiệu Chung Về PLC Và PLC-S7-200 Của Hãng Siemens 3.1 Giới Thiệu Về PLC và Ứng Dụng Của PLC 3.1.1 Khái niệm chung 34 3.1.2 Bộ nhớ PLC: gồm 3 vùng chính 35 3.1.3 Vòng quét chương trình 3.2 Các khái niệm cơ bản về PLC S7-200: 36 37 3.3 Tổng quan về họ PLC S7-200 của hãng Siemens: 37 CHƯƠNG IV:Lưu Đồ Thuật Toán Và Chương Trình Điều Khiển Công Nghệ Trộn Bê Tông Thương Phẩm 4.1.Các phương án chọn thiết bị PLC để điều khiển dây chuyền sản xuất 4.2.Lưu đồ thuật toán của trạm trộn bê tông 4.2.1Chương trình chính 4.2.2.Chương trình trộn: 39 41 41 4.2.3.Chương trình dừng hệ thống: 46 4.2.4 Chương trình xử lý sự cố: 46 4.3.Bảng tín hiệu Input và Output của trạm trộn 47 4.4.Chương trình điều khiển 49 4.5.Giao diện giám sát bằng Protool 59 Kết luận 60 Tài liệu tham khảo 61 SV: Lưu Đưc Duy 3 Lớp: LT_Tự Động Hóa k3 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Thanh Lịch CHƯƠNG I Giới Thiệu Tổng Quan Về Công Ty TNHH Xuân Long Và Công Nghệ Sản Xuất Bê Tông Thương Phẩm Trạm Trộn Ngõ 183 Hoàng Văn Thái 1.1 Giới Thiệu Tổng Quan Về Công Ty TNHH Xuân Long 1.1.1.Tổng quan về công ty TNHH Xuân Long Công ty TNHH Xuân Long là đơn vị sản xuất gia công, lắp đặt xuất khập khẩu các thiết bị và thi công xây dựng phục vụ cho ngành công nghiệp như khai thác đá, khai thác khoáng sản, xây dựng và một số ngành công nghiệp khác Công ty được thành lập năm 2003, trong bẩy năm qua công ty không ngừng phát triển và mỏ rộng Hiện nay công ty đã mở rộng và có nhiều uy tín trong các ngành nghề đang hoạt động Với cái nhìn chiến lược của mình ban đại diện công ty TNHH Xuân Long đang từng bước gây và khẳng định thương hiệu, giữ vững niềm tin với khách hàng.Hiện nay do nền kinh tế thị trường thay đổi không ngừng, các doanh nghiệp gặp rất nhiều khó khăn Công ty TNHH Xuân Long đã kịp thời nắm bắt và vượt qua khó khăn chung của nền kinh tế Công ty đã đầu tư và mở rộng hơn nữa nhằm đáp ứng nhu cầu của thị trường trong nước, không ngừng đổi mới sản phẩm, chất lượng dịch vụ và nâng cao trình độ kỹ thuật cho công nhân viên trong công ty Không chỉ có vậy ngay từ khi đi vào hoạt động, công ty luôn luôn tuân thu các nguyên tắc nhằm mang lại cho khách hàng sự thoải mái, tin tưởng nhất, vì thế công ty luôn có thương hiệu trên thị trường Công ty TNHH Xuân Long có đội ngũ kỹ thuật được đào tạo chuyên sâu luôn luôn tận tâm và nhận thức rõ tầm quan trọng ‘‘khách hàng là sự sống còn của Công ty’’ TNHH Xuân Long luôn khẳng định chất lượng, giá cả, chế độ ưu đãi và chế độ bảo hàng tốt nhất để khách hàng yên tâm khi sử dụng Công ty có ba cơ sở đang hoạt động trong phạm vi Hà Nội, hiện nay công ty đang cố gắng làm tốt nhiệm vụ của mỗi cơ sở để đàm bảo được chất lượng một cách có hiệu quả nhất đem lại cho đối tác Với sự không ngừng phát triển của công ty nên việc cải thiện các công nghệ để làm cho có hiệu quả cao nhất mà công ty có thể đem lại cho đối tác và bên cạnh đó cũng nângcao tầm hiểu biết của công nhân trong công ty để có thể hoàn thành được những mác bê tông có được chất lượng là việc rất cần thiết SV: Lưu Đưc Duy 4 Lớp: LT_Tự Động Hóa k3 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Thanh Lịch 1.1.2 Sơ đồ tổ chức công ty TNHH Xuân Long GIÁM ĐỐC PHÓ GIÁM ĐÔC Phòng kinh doanh Phòng Kế hoạch Cụm trạm trộn BTTP số 1 ( Khu đô thị Mễ Lao – Hà Đông Phòng quản lý thiết bị cơ giới Cụm trạm trộn BTTP số 2 ( Ngõ số 183 Hoàng Văn Thái) Phòng kế toán tổng hợp Cụm trạm trộn BTTP số 1 ( Khu đô thị Bắc QL32 – TT Trôi) 1.1.3 Mô hình tổ chức của trạm trộn bê tông thương phẩm TRẠM TRƯỞNG TRẠM PHÓ KINH DOANH TRẠM PHÓ KỸ THUẬT TỔ XE MÁY BỘ PHẬN KẾ HOẠCH BỘ PHẬN TÀI CHÍNH TỔ THÍ NGHIỆM TỔ VẬN HÀNH BỘ PHẬN THỊ TRƯỜNG BỘ PHẬN 1.1.4 NăngKỸ THUẬTvà lực thiết bị TỔ VẬT TƯ ĐIỆN NƯỚC AN TOÀN SV: Lưu Đưc Duy BỘ PHẬN CHĂM SÓC KHÁCH HÀNG 5 Lớp: LT_Tự Động Hóa k3 TỔ LAO ĐỘNG PHỔ THÔNG Đồ án tốt nghiệp TT GVHD: Nguyễn Thanh Lịch TRÌNH ĐỘ CHUYÊN MÔN SỐ 1 Kỹ sư xây dựng (NGƯỜI) 03 2 Kỹ sư vật liệu xây dựng 02 3 Kỹ sư quản lý công nghiệp- ĐHBKHN 01 4 Cư nhân kinh tế 02 5 Cử nhân tài chính kế toán 03 6 Trung cấp xây dựng 05 7 Trung cấp kinh tế 02 8 Lái xe 16 9 Lái xe thi công 09 10 Nhân viên vận hành máy trộn 09 11 Nhân viên vân hành xe bơm bê tông 09 12 Nhân viên thí nghiệm 09 13 Thợ hàn 02 14 Thợ điện 03 15 Sữa chữa ô tô LƯỢNG GHI CHÚ 04 Bảng nguồn nhân lực của công ty TNHH Xuân Long SV: Lưu Đưc Duy 6 Lớp: LT_Tự Động Hóa k3 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Thanh Lịch 1.2.Công Nghệ Sản Xuất Bê Tông thương Phẩm Của Trạm Trộn Ngõ 183 Hoàng Văn Thái 1.2.1 Giới thiệu chung Bê tông là vật liệu đá nhân tạo, nhân tạo bằng cách đổ khuôn và làm rắn chắc một khối hỗn hợp, hợp lý bao gồm chất kết dính, nước, cốt liệu(cát, sỏi, xi măng hay đá dăm) và phụ gia Thành phần hỗn hợp bê tông phải đảm bảo sao cho sau một thời gian thì phải rắn chắc và đạt được những tính chất cho trước như là: cường độ, độ chống thấm … Hỗn hợp nguyên liệu mới được nhào trộn với nhau thì hình thành lên hỗn hợp bê tông hay còn gọi là bê tông tươi sau khi cứng rắn thi được gọi là bê tông Trong bê tông cốt liệu đóng vai trò là bộ khung chịu lực Hồ chất kết dính bao bọc xung quanh hạt cốt liệu, chúng là chất bôi trơn, đồng thời lấp đày khoảng trống và liên kết giữa các hạt cốt liệu Sau khi cứng rắn, hồ chất kết dính gắn kết các hạt cốt liệu thành một khối tương đối đồng nhất và được gọi là bê tông Bê tông có những ưu điểm như: cường độ chịu lực cao, có thể chế tạo ra các loại bê tông có cường độ, hình dáng và tính chất khác nhau Giá thành rẻ, khá bền vững và ổn định đối với mưa nắng, nhiệt độ, độ ẩm 1.2.2 Các phương pháp trộn bê tông Hiện nay trong điều kiện kinh tế, điều kiện sản xuất ở Việt Nam thì có rất nhiều phương pháp trộn bê tông - Với quy mô nhỏ có thể trộn bằng tay, trộn bằng máy trộn nhỏ có dung tích thùng trộn nhỏ hơn hoặc bằng 1000 lít - Với quy mô trung bình, trộn bê tông cho công trình nhà dân, các công trình nhỏ khác có thể dùng máy trộn di động với thùng trộn nhỏ hơn 4000 lít - Với quy mô lớn, sử dụng cho việc xây dựng cầu, đường, các nhà cao ốc, nhà trung cư thì phai dùng máy trộn bê tông Đây tất cả các quy trình cấp liệu, cân đo đều sử dụng máy nên công suất rất lớn và tạo được nhiều loại mác bê tông khác nhau, chất lượng cao SV: Lưu Đưc Duy 7 Lớp: LT_Tự Động Hóa k3 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Thanh Lịch 1.2.2.1 Trộn bê tông bằng tay Để được mác bê tông cao hay thấp đều do trực quan, kinh nghiệm của người công nhân Người công nhân đong cát, đá, xi măng bằng xô, thùng rồi đổ vào một đống, sau đó trộn đều với nhau Khi hỗn hợp vật liệu tương đối đều người công nhân bắt đầu đổ nước vào và bắt đầu trộn ướt Họ trộn cho đến khi đều hết các thành phần trong hỗn hợp mới mang đi đổ vào khuôn cốp pha - Ưu điểm: Linh động thích hợp cho sản xuất nhỏ - Nhược điểm:Bê tông không đều, công suất thấp, chi phí trộn cho một khối bê tông lớn, không kinh tế, việc kiểm soát mác bê tông khó khăn (không đồng đều về mác) người công nhân phải làm việc trực tiếp trong môi trường độc hại 1.2.2.2 Trộn bê tông bằng máy trộn công suất nhỏ Với phương pháp này việc cần đo vật liệu vẫn dùng sức người Người công nhân dùng xô, thùng, hộc đong vật liệu theo tỷ lệ rồi đổ vào thùng trộn Bên trong thùng trộn có hàn các cánh trộn Khi thùng quay cánh trộn và vật liệu di chuyển theo Khi lên đến điểm cao nhất mà vật liệu có thể rơi được vật liệu bắt đầu rơi Khi rơi do cấu tạo của cánh trộn vật liệu sẽ rơi theo dòng đan chéo nhau, vật liệu được trộn đều Khi tương đối đều người công nhân sẽ cấp nước vào thùng trộn bắt đầu trộn ướt cho đến khi bê tông thật đều Muốn xả bê tông thì người công nhân điều khiển cho cửa thùng trộn quay ngược lại Các cánh trộn sẽ kéo đầy bê tông ra ngoài - Ưu điểm: Trộn bê tông nhanh hơn trộn bằng tay, chất lượng bê tông đều hơn, cơ động, thích hợp cho những nơi có địa hình chật hẹp - Nhược điểm: Chưa kiểm soát được mác bê tông, cần nhiều người phục vụ(đóng vật liệu), năng suất còn thấp, điều kiện làm việc của người công nhân còn độc hại 1.2.2.3 Trộn bê tông bằng trạm cưỡng bức Phương pháp này cho ta bê tông rất đều, kiểm soát được mác bê tông và giá thành trộn bê tông trên một đơn vị thể tích là ít nhất SV: Lưu Đưc Duy 8 Lớp: LT_Tự Động Hóa k3 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Thanh Lịch Cát, đá, sỏi, xi măng và nước cấp vào thùng trộn cưỡng bức đều dùng máy, việc cân đo thì ding cân điện tử Khi trộn dùng phương pháp trộn cưỡng bức nghĩa là khi vật liệu đổ vào thùng trộn, thùng trộn đứng im, cánh trộn quay cưỡng bức đảo đều vật liệu trong thùng trộn Khi trộn xong bê tông được đổ vào ôtô chuyên dụng trở đến công trường - Ưu điểm: Ngoài những ưu điểm nêu trên, trộn bê tông bằng trạm trộn cho ta năng suất rất cao, cần ít người vận hành - Nhược điểm: Chỉ thích hợp cho sản xuất lớn, cần nhiều diện tích mặt bằng, hệ thống máy phức tạp, cần người kỹ sư có hiểu biết khi sửa chữa, vận hành hệ thống 1.2.3 Tổng quan về trạm trộn bê tông tự động 1.2.3.1 Khái niệm và chức năng của trạm trộn bê tông Trạm trộn bê tông được chế tạo nhằm sản xuất ra bê tông với chất lượng tốt và đáp ứng nhanh nhu cầu về bê tông trong xây dựng Trạm trộn bê tông là hệ thống máy móc có mức độ tự động hoá cao thường được sử dụng phục vụ cho các công trình vừa và lớn hay cho một khu vực có nhiều công trình đang xây dựng Trước đây khi khoa học kĩ thuật chưa phát triển, máy móc còn nhiều lạc hậu thì việc có được một khối lượng bê tông lớn, chất lượng cao là điều rất khó khăn Chính vì vậy để thiết kế những dây chuyền bê tông tự động là điều cần thiết cho mỗi công trường cũng như ngành xây dựng trong nước Vật liệu sau khi định lượng được đưa vào trộn đều Trong trường hợp kết hợp sản xuất bê tông và vữa xây dựng trong một dây chuyền thì có thể giảm được 32% diện tích mặt bằng, từ 30% - 50% công nhân, từ 8% - 19% vôn đầu tư thiết bị Một nhà máy bê tông và vữa liên hiệp có hiệu quả cao khi lượng bê tông và vữa cung cấp không quá 300.000 m2/năm SV: Lưu Đưc Duy 9 Lớp: LT_Tự Động Hóa k3 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Thanh Lịch 1.2.3.2 Cấu tạo chung của trạm trộn Một trạm trộn gồm có 3 bộ phận chính: Bãi chứa cốt liệu, hệ thống máy trộn bê tông và hệ thống cung cấp điện 1.2.3.2.1 Bãi chứa cốt liệu Bãi chứa cốt liệu là một khoảng đất trống dùng để chứa cốt liệu(cát, đá, xi măng) ở đây cát đá nhỏ được chất thành các đống riêng biết Yêu cầu đối với bãi chứa cốt liệu phải rộng và thuận tiện cho việc chuyên chở cũng như lấy cốt liệu đưa lên máy trộn 1 2.3.2.2 Hệ thống máy trộn bê tông Hệ thống máy trộn bê tông bao gồm hệ thống chứa liên kết với hệ thống định lượng dùng để xác định chính xác tỉ lệ các loại nguyên vật liệu cấu tạo nên bê tông Thùng skip dùng để đưa cốt liệu vào thùng trộn, máy bơm nước, máy bơm phụ gia, xi lô chứa xi măng, thùng trộn bê tông, hệ thống khí nén Ngoài ra giữa các bộ phận có các thiết bị vận chuyển, phễu trung gian a Cấu tạo chung của các máy trộn Nhìn chung các máy trộn bê tông có nhiều loại và có nhiều tính năng khác nhau nhưng cấu tạo chung của chúng đều có các bộ phận sau: - Bộ phận cấp liệu: Bao gồm máng cấp liệu và các thiết bị định lượng thành phần cốt liệu khô như đất, đá, sỏi, xi măng - Bộ phận thùng trộn: Thùng trộn - Bộ phận đỡ sản phẩm - Hệ thống cấp nước - Hệ thống cấp phụ gia • Định lượng vật liệu Bộ phận quan trọng nhất của một trạm trộn là bộ phận định lượng nguyên liệu Để có được bê tông theo đúng mác yêu cầu ta phải đảm bảo độ chính xác về tỷ lệ các thành phần xi măng, nước, cát và phụ gia SV: Lưu Đưc Duy 10 Lớp: LT_Tự Động Hóa k3 Đồ án tốt nghiệp SV: Lưu Đưc Duy GVHD: Nguyễn Thanh Lịch 52 Lớp: LT_Tự Động Hóa k3 Đồ án tốt nghiệp SV: Lưu Đưc Duy GVHD: Nguyễn Thanh Lịch 53 Lớp: LT_Tự Động Hóa k3 Đồ án tốt nghiệp SV: Lưu Đưc Duy GVHD: Nguyễn Thanh Lịch 54 Lớp: LT_Tự Động Hóa k3 Đồ án tốt nghiệp SV: Lưu Đưc Duy GVHD: Nguyễn Thanh Lịch 55 Lớp: LT_Tự Động Hóa k3 Đồ án tốt nghiệp SV: Lưu Đưc Duy GVHD: Nguyễn Thanh Lịch 56 Lớp: LT_Tự Động Hóa k3 Đồ án tốt nghiệp SV: Lưu Đưc Duy GVHD: Nguyễn Thanh Lịch 57 Lớp: LT_Tự Động Hóa k3 Đồ án tốt nghiệp SV: Lưu Đưc Duy GVHD: Nguyễn Thanh Lịch 58 Lớp: LT_Tự Động Hóa k3 Đồ án tốt nghiệp SV: Lưu Đưc Duy GVHD: Nguyễn Thanh Lịch 59 Lớp: LT_Tự Động Hóa k3 Đồ án tốt nghiệp SV: Lưu Đưc Duy GVHD: Nguyễn Thanh Lịch 60 Lớp: LT_Tự Động Hóa k3 Đồ án tốt nghiệp SV: Lưu Đưc Duy GVHD: Nguyễn Thanh Lịch 61 Lớp: LT_Tự Động Hóa k3 Đồ án tốt nghiệp SV: Lưu Đưc Duy GVHD: Nguyễn Thanh Lịch 62 Lớp: LT_Tự Động Hóa k3 Đồ án tốt nghiệp SV: Lưu Đưc Duy GVHD: Nguyễn Thanh Lịch 63 Lớp: LT_Tự Động Hóa k3 Đồ án tốt nghiệp SV: Lưu Đưc Duy GVHD: Nguyễn Thanh Lịch 64 Lớp: LT_Tự Động Hóa k3 Đồ án tốt nghiệp SV: Lưu Đưc Duy GVHD: Nguyễn Thanh Lịch 65 Lớp: LT_Tự Động Hóa k3 Đồ án tốt nghiệp SV: Lưu Đưc Duy GVHD: Nguyễn Thanh Lịch 66 Lớp: LT_Tự Động Hóa k3 ... 1.2.3.1 Khái niệm chức trạm trộn bê tông Trạm trộn bê tông chế tạo nhằm sản xuất bê tông với chất lượng tốt đáp ứng nhanh nhu cầu bê tông xây dựng Trạm trộn bê tông hệ thống máy móc có mức độ tự động... Lưu Đồ Thuật Tốn Và Chương Trình Điều Khiển Cơng Nghệ Trộn Bê Tông Thương Phẩm 4.1.Các phương án chọn thiết bị PLC để điều khiển dây chuyền sản xuất PLC có ưu điểm vượt trội so với hệ thống điều. .. lực 1.1.5.Lưu đồ sản xuất bê tông thương phẩm 1.2.Công Nghệ Sản Xuất Bê Tông thương Phẩm Của Trạm Trộn Ngõ 183 Hoàng Văn Thái 1.2.1 Giới thiệu chung 1.2.2 Các phương pháp trộn bê tông 1.2.3.Tổng