thiết kế dây chuyền sản xuất bê tông xi măng

Chương 1: Tổng quan dây chuyền sản xuất bê tông xi măng CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT BÊ TÔNG XI MĂNG 1.1 Tổng quan xi măng bê tông 1.1.1 Khái niệm Hồ xi măng Bê tông - Xi măng chất kết dính thủy lực tào thành cách nghiền mịn Clinke, thạch cao thiên nhiên phụ gia - Khi Xi măng tiếp xúc với nước xảy phản ứng thủy hóa tạo thành dạng hồ gọi Hồ xi măng Sau Hồ xi măng qua trình ninh kết hóa cứng để tạo dạng vật liệu có cường độ độ ổn định Vì tính kết dính Xi măng tác dụng với nước nên có công dụng quan trọng dùng để sản xuất Bê tông - Vậy Bê tông sản phẩm trình ninh kết Hồ xi măng trộn với số cốt liệu đá, cát, phụ gia mà tạo thành Trong cát đá chiếm 80% - 85%, xi măng chiếm 8% - 15%, lại khối lượng nước Phụ gia thêm vào hỗn hợp bê tông nhằm đáp ứng yêu cầu kỹ thuật hỗn hợp bê tông xi măng 1.1.2 Một số cấp phối bê tông xi măng thông thường Bảng 1.1: Định mức cấp phối bê tông đá 1x2, xi măng PC40 TT Vật liệu Xi măng Đá 1x2 Cát vàng Nước Phụ gia ninh kết nhanh 1.2 Tổng quan Trạm trộn bê tông Đơn vị Kg Kg Kg Lít Lít M200 285 1123 790 192 2.57 M250 390 1038 782 190 3.51 1.2.1 Khái niệm chức Trạm trộn bê tông - Trạm trộn bê tông hệ thống máy móc thiết bị có mức độ tự động hóa cao để trộn bê tông sử dụng nhà máy sản xuất bê tông hay công trường xây dựng 1.2.2 Cấu tạo chung Trạm trộn bê tông - Một trạm trộn bê tông có phận chính: + Bãi chứa vật liệu; dụng cụ chứa nước phụ gia + Hệ thống định lượng + Hệ thống máy trộn bê tông + Hệ thống cung cấp điện điều khiển SVTH: Đào Quang Lai – Lớp 14D1-B2 Trang Chương 1: Tổng quan dây chuyền sản xuất bê tông xi măng 1.2.2.1 Bãi chứa cốt liệu; dụng cụ chứa nước phụ gia Bãi chứa cốt liệu khu vực đất trống dùng để chứa cốt liệu như: Đá, cát thành đống riêng biệt sau máy xúc gầu lật đổ vào boongke, thiết bị định lượng; xi măng chứa xi lô; nước phụ gia chứa thùng tẹc a Cấp cốt liệu - Cấp cốt liệu kiểu boongke - băng tải dùng phổ biến - Cốt liệu (cát, đá) tập kết bãi sau máy xúc gầu lật đổ vào boongke, thiết bị định lượng Sau định lượng yêu cầu băng tải vận chuyển đổ vào thùng trộn - Ưu điểm: + Cấp liệu cho máy trộn liên tục + Vật liệu bãi chứa không cần phải vun cao không cần phải có phân cách vật liệu - Nhược điểm: + Việc cấp liệu cho boongke phải có thiết bị chuyện dùng + Khoảng cách boongke thùng trộn tương đối lớn dẫn đến khả tiếp xúc vật liệu với môi trường nhiều, gây ô nhiễm môi trường không che chắn kỹ b Cụm cấp xi măng - Cụm cấp xi măng dùng vít tải xiên dùng phổ biến - Xi măng rời từ xe téc vận chuyển khí nén vào xilô sau vít tải vận chuyển đổ vào thiết bị định lượng trước vào thùng trộn - Ưu điểm: + Không gây ô nhiểm môi trường + Tiết kiệm chi phí vận chuyển nạp xi măng với khối lượng lớn - Nhược điểm: + Khi cần nạp liệu với khối lượng nhỏ không thuận lợi + Kết cấu phức tạp, giá thành đắt c Cấp nước phụ gia SVTH: Đào Quang Lai – Lớp 14D1-B2 Trang Chương 1: Tổng quan dây chuyền sản xuất bê tông xi măng - Nước phụ gia chứa thùng tẹc máy bơm bơm lên thiết bị định thể tích xả xuống buồng trộn 1.2.2.2 Hệ thống định lượng a Thiết bị định lượng kiểu thể tích: Thường dùng để định lượng nước phụ gia - Nước phụ gia bơm lên xả vào thùng chứa có cảm biến thể tích phù hợp với lượng đặt, sau van thùng chứa phụ gia van thùng chứa nước mở cho phụ gia nước vào thùng trộn - Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, giá thành thấp - Nhược điểm: Định lượng thành phần cốt liệu thiếu xác dẫn đến chất lượng bê tông không đảm bảo b Thiết bị định lượng kiểu khối lượng: Thường dùng định lượng cát, đá, xi măng - Phương pháp có kết hợp điện nên độ xác cao - Vật liệu xả vào bàn cân, bàn cân có gắn thiết bị cảm biến, tín hiệu nhận từ cảm biến xử lý máy tính sau kết hiển thị thị - Ở cát đá định lượng độc lập - Ưu điểm: Định lượng vật liệu có độ xác cao; cộng dồn nhiều loại vật liệu mẻ - Nhược điểm: Kết cấu phức tạp, giá thành cao 1.2.2.3 Hệ thống máy trộn - Hệ thống máy trộn bê tông gồm hệ thống liên kết thùng trộn - Hệ thống liên kết gồm băng tải để đưa cốt liệu vào thùng trộn, máy bơm nước, máy bơm phụ gia, vít xiên vận chuyển xi măng, thùng trộn bê tông, hệ thống động khí nén 1.2.2.4 Hệ thống cung cấp điện điều khiển Do Trạm trộn bê tông sử dụng nhiều động có công suất lớn nên cần có hệ thống cung cấp điện phù hợp cho động thiết bị khác cho trạm trộn a Hệ thống điều khiển kiểu truyền động điện Chủ yếu dùng để điều chỉnh tốc độ, đóng mở động điện b Hệ thống điều khiển kiểu thủy lực SVTH: Đào Quang Lai – Lớp 14D1-B2 Trang Chương 1: Tổng quan dây chuyền sản xuất bê tông xi măng - Chủ yếu dùng để đóng mở cấu chấp hành cửa xả thùng trộn, băng tải - Việc đóng mở cấu chấp hành nhờ áp lực dòng chất lỏng - Ưu điểm: + Có khả truyền lực lớn xa + Truyền động êm dịu + Lực tác động lớn nên khắc phục tượng kẹt vật liệu cửa xả + Tuổi thọ hệ thống cao bôi trơn tốt - Nhược điểm: + Các phận thiết bị thường đắt tiền 1.3 Nguyên lý hoạt động chung Trạm trộn bê tông Lần lượt loại cốt liệu Máy xúc lật xúc vận chuyển đưa lên đầy thùng phểu riêng lẻ, sau xả xuống cân điện tử có gắn cảm biến trọng lượng để định lượng đủ khối lượng đặt, sau xả xuống băng tải vận chuyển lên thùng trộn Các phểu đóng mở xi lanh khí nén riêng biệt Xi măng đưa lên xi lô bơm gắn xe chở xi măng chuyên dụng Xi măng kết nối với hệ thống máy trộn thông qua vít xiên, cân trọng lượng trước mở van xả vào thùng trộn Nước phụ gia chứa thùng tẹc nước, máy bơm bơm lên thùng có vạch đo thể tích có gắn cảm biến định thể tích Thể tích nước phụ gia bơm lên đủ thể tích đặt Khi trình trộn khô kết thúc van xả phụ gia nước vào thùng trộn để bắt đầu trình trộn ướt Các cốt liệu xi măng trộn khô sau thời gian đặt t cho nước phụ gia vào trộn ướt thêm thời gian đặt t Khi trình trộn hoàn thành xả đáy thùng trộn mở xả vào xe chuyên chở vữa bê tông chờ sẵn Quá trình lặp lại xe chở đủ khối lượng đặt báo hiệu đèn cho xe chở hổn hợp bê tông đến công trình xây dựng SVTH: Đào Quang Lai – Lớp 14D1-B2 Trang Chương 1: Tổng quan dây chuyền sản xuất bê tông xi măng 1.4 Hình ảnh tổng quan trạm trộn bê tông xi măng thiết kế SVTH: Đào Quang Lai – Lớp 14D1-B2 Trang Chương 2: Sơ đồ công nghệ quy trình vận hành trạm trộn BTXM CHƯƠNG SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ VÀ QUY TRÌNH VẬN HÀNH TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI MĂNG 2.1 Sơ đồ công nghệ trạm trộn bê tông xi măng Hình 2.1: Sơ đồ công nghệ trạm trộn Mô tả thiết bị có sơ đồ công nghệ: START: Nút ấn khởi động hệ thống STOP: Nút ấn dừng hệ thống CB1T: Cảm biến ứng với mức khối lượng thấp thùng cân đá CB1C: Cảm biến ứng với mức khối lượng cao thùng cân đá CB2T: Cảm biến ứng với mức khối lượng thấp thùng cân cát CB2C: Cảm biến ứng với mức khối lượng cao thùng cân cát CB3T: Cảm biến ứng với mức khối lượng thấp thùng cân xi măng CB3C: Cảm biến ứng với mức khối lượng cao thùng cân xi măng CB4: Cảm biến ứng với mức thấp thùng đo phụ gia SVTH: Đào Quang Lai – Lớp 14D1-B2 Trang Chương 2: Sơ đồ công nghệ quy trình vận hành trạm trộn BTXM CB5: Cảm biến ứng với mức cao thùng đo phụ gia CB6: Cảm biến ứng với mức thấp thùng đo nước CB7: Cảm biến ứng với mức cao thùng đo nước CB8: Cảm biến mức thấp thùng trộn CB9: Cảm biến có/không có xe chuyên chở BTXM vị trí nhận BTXM D1: Đèn tín hiệu báo Trạm trộn BTXM bắt đầu làm việc D2: Đèn tín hiệu báo có xe chở BTXM vị trí nhận BTXM V1: Van xả đá từ phểu đá vào Cân V2: Van xả cát từ phểu cát vào Cân V3: Van xả đá Cân lên băng tải BT V4: Van xả cát từ Cân lên băng tải BT V5: Van xả xi măng từ cân vào vào thùng trộn V6: Van xả phụ gia từ bình đo phụ gia vào thùng trộn V7: Van xả nước từ thùng đo nước vào thùng trộn V8: Van xả bê tông thành phẩm vào xe vận chuyển BTXM M1: Mô tơ dùng để quay ruột gà đưa xi măng vào thùng cân M2: Mô tơ kéo băng tải vận chuyển cát, đá từ băng tải vào thùng trộn M3: Mô tơ quay cánh trộn bê tông B1: Máy bơm phụ gia B2: Máy bơm nước 2.2 Quy trình công nghệ trạm trộn bê tông xi măng → (1) Ấn nút khởi động Start => đèn tín hiệu D1 sáng ( đèn báo trạm trộn BTXM bắt đầu làm việc) → (2) CB9 tác động ( có xe chở BTXM vị trí nhận BTXM) => đèn tín hiệu D2 sáng → (3) Mở van V1, V2, khởi động mô tơ M1, bơm phụ gia B1, bơm nước B2 → (4) CB1T, CB2T, CB3T, CB4, CB6 tác động → (5) Khi CB1C tác động => khóa V1; CB2C tác động => khóa V2; CB3C tác động => dừng M1; CB5 tác động => dừng B1; CB7 tác động => dừng B2 → (6) Khởi động M2, mở van V3, V4, V5; sau M2 khởi động quay Băng tải 5s tự động khởi động M3 SVTH: Đào Quang Lai – Lớp 14D1-B2 Trang Chương 2: Sơ đồ công nghệ quy trình vận hành trạm trộn BTXM → (7) CB1C, CB2C, CB3C ngừng tác động → (8) Khi CB1T ngừng tác động => khóa V3; CB2T ngừng tác động => khóa V4; CB3T ngừng tác động => khóa V5; Băng tải quay thêm 5s tự động dừng => M2 dừng lại → (9) Bắt đầu đếm thời gian trình trộn khô 30s → (10) Khi trình trộn khô kết thúc => mở V6, V7 → (11) Lúc CB5, CB7 ngừng tác động → (12) Khi CB4 ngừng tác động => khóa V6; CB6 ngừng tác động => khóa V7 → (13) Bắt đầu đếm thời gian trình trộn ướt 30s → (14) Quá trình trộn ướt kết thúc mở van V8 => lúc CB8 ngừng tác động → (15) Khi xả hết Bê tông thùng trộn => CB8 tác động => khóa van V8 dừng động M3 → (16) Tự động lặp lại bước từ (2) đến (15) thêm lần theo số lần đặt → (17) Sau trộn xả đủ số lần đặt đèn tín hiệu D tắt (báo hoàn thành số mẻ trộn BTXM đặt để tài xế cho xe chạy) đèn tín hiệu D1 tắt → (18) Hệ thống tự động dừng SVTH: Đào Quang Lai – Lớp 14D1-B2 Trang Chương 3: Tóm tắt sơ lược PLC S7-200, cảm biến, TB cấu chấp hành CHƯƠNG 3: TÓM LƯỢC VỀ PLC S7-200, CẢM BIẾN, CÁC THIẾT BỊ CHẤP HÀNH VÀ CÁC CƠ CẤU CHẤP HÀNH TRONG TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI MĂNG 3.1 Tóm lược PLC S7-200 3.1.1 Cấu trúc phần cứng PLC S7-200 thiết bị điều khiển logic khả trình loại nhỏ hãng Siemens Cấu trúc nhỏ gọn có khả mở rộng, giá rẻ tập lệnh mạnh PLC S7-200 có cấu trúc theo kiểu modul có modul mở rộng Một modul bao gồm: 3.1.1.1 Khối xử lý trung tâm CPU-210, CPU-212, …, CPU-216, CPU-221, CPU-222, CPU-224,… + Gồm có từ đơn (Word) để lưu chương trình, liệu + Tiếp nhận tín hiệu vào xử lý, chạy chương trình xuất kết 3.1.1.2 Nguồn nuôi pin + Nguồn nuôi: Điện áp chiều 24V, điện áp xoay chiều 220V, 110V, dùng để cung cấp cho than CPU tất modul mở rộng + Nguồn pin: Dùng để hỗ trợ việc lưu giữ tất liệu có nhớ 3.1.1.3 Cổng truyền thông PLC s7-200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS485 với phích nối chân để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình khác với trạm PLC khác - Truyền thông với Simatic S7-200: Để ghép nối với máy tính lập trình PG702 loại máy lập trình họ PG7xx, sử dụng cáp nối thẳng qua MPI Cáp kèm theo máy lập trình 3.1.1.4 Cấu trúc nhớ Bộ nhớ S7-200 gồm loại: Bộ nhớ nhớ Bộ nhớ chia thành vùng: Vùng chương trình, vùng tham số, vùng liệu vùng đối tượng Bộ nhớ chia thành vùng: Vùng chương trình, vùng tham số, vùng liệu 3.1.1.5 Modul vào/ra: - Modul vào: Với chức chuẩn bị tín hiệu bên để chuyên vào panel, tầng đệm đầu vào Modul vào có đầu vào số (DI) tương tự (AI) - Modul ra: Có cấu tạo tương tự modul vào, gửi kết CPU qua tầng đệm đến thiết bị đầu Modul có đầu số (DO) tương tự (AO) SVTH: Đào Quang Lai – Lớp 14D1-B2 Trang Chương 3: Tóm tắt sơ lược PLC S7-200, cảm biến, TB cấu chấp hành 3.1.1.6 Modul mở rộng cổng vào/ra: Các modul mở rộng cắm liên tiếp vào bên CPU Địa đầu vào/ra model mở rộng tính liên tiếp, riêng cho loại Số lượng modul mở rộng tối đa tùy thuộc vào loại CPU 3.1.2 Cấu trúc phần mềm PLC 3.1.2.1 Cấu trúc chương trình S7-200 Có thể lập trình cho PLC S7-200 cách sử dụng phần mềm sau: + Step – Micro/DOS + Step – Micro/WIN 3.1.2.2 Ngôn ngữ lập trình S7-200 Cách lập trình cho S7-200 chủ yếu dựa hai phương pháp bản: + Phương pháp liệt kê lệnh: Statement List – viết tắt STL + Phương pháp hình thang: ladder logicn – viết tắt LAD Ngoài có thêm phương pháp khối hàm: Function Block Diagram – viết tắt FBD 3.1.2.3 Bảng lệnh S7-200 Hệ lệnh S7-200 chia thành nhóm bảng 3.1, 3.2, 3.3 Bảng 3.1: Các lệnh S7-200 thực vô điều kiện Tên lệnh = n A n Mô tả Giá trị bit chép sang điểm n dẫn lệnh Giá trị ngăn xếp thực phép tính AND với điểm n dẫn lệnh Kết ghi lại vào bit đầu AN n tiên ngăn xếp Thực lệnh AND giá trị bit ngăn xếp với giá trị nghịch đảo điểm n dẫn Kết AB[...]... tải: Trong sơ đồ công nghệ trạm trộn bê tông xi măng Băng tải là cơ cấu vận chuyển cốt liệu đã được định lượng đến thùng trộn Băng tải được vận hành bằng động cơ M2 SVTH: Đào Quang Lai – Lớp 14D1-B2 Trang 21 Chương 4: Thiết kế chương trình điều khiển tự động trạm trộn BTXM dùng PLC S7-200 CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI MĂNG DÙNG PLC S7-200 4.1 Sơ đồ công nghệ... 4: Thiết kế chương trình điều khiển tự động trạm trộn BTXM dùng PLC S7-200 4.5 Lập chương trình điều khiển dạng LAD SVTH: Đào Quang Lai – Lớp 14D1-B2 Trang 24 Chương 4: Thiết kế chương trình điều khiển tự động trạm trộn BTXM dùng PLC S7-200 SVTH: Đào Quang Lai – Lớp 14D1-B2 Trang 25 Chương 5: Thiết kế mạch điều khiển kết nối giữa các thiết bị đầu vào PLC, TB chấp hành CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN KẾT... chấp hành CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN KẾT NỐI GIỮA CÁC THIẾT BỊ ĐẦU VÀO –PLC – THIẾT BỊ CHẤP HÀNH 5.1 Sơ đồ kết nối giữa các thiết bị đầu vào – PLC- Thiết bị chấp hành Van di?n t? V2 Van di?n t? V3 Van di?n t? V4 Van di?n t? V Van di?n t? V Van di?n t? V Van di?n t? V Hình 5.1: Sơ đồ kết nối giữa các thiết bị đầu vào – PLC- Thiết bị chấp hành 5.2 Kết luận SVTH: Đào Quang Lai – Lớp 14D1-B2 Trang 26 Tài... quay trục vít vận chuyển xi măng Động cơ kéo băng tải Động cơ quay cánh trộn bê tông Van điện từ đóng mở cửa xả phểu đá Van điện từ đóng mở cửa xả phểu cát Van điện từ đóng mở cửa xả cân đá Van điện từ đóng mở cửa xả cân cát Van điện từ đóng mở cửa xả cân xi măng Van điện từ đóng mở cửa xả bình đo phụ gia Van điện từ đóng mở cửa xả bình đo nước Van điện từ đóng mở cửa xả bê tông của thùng Q1.3 Q1.4... I0.6 thùng cân cát Cảm biến ứng với mức khối lượng thấp trong SVTH: Đào Quang Lai – Lớp 14D1-B2 Trang 22 Chương 4: Thiết kế chương trình điều khiển tự động trạm trộn BTXM dùng PLC S7-200 8 9 10 CB3C CB4 CB5 I0.7 thùng cân xi măng Cảm biến ứng với mức khối lượng cao trong I1.0 thùng cân xi măng Cảm biến ứng với mức thấp trong thùng đo phụ I1.1 gia Cảm biến ứng với mức cao trong thùng đo phụ 11 12 13 14... biến, các TB và cơ cấu chấp hành Hình 3.3: Nguyên lý hoạt động của cảm biến siêu âm Trong sơ đồ công nghệ của trạm trộn bê tông nêu trên có sử dụng cảm biến Cảm biến siêu âm Sick UM18-218127111 để đo mực phụ gia, mực nước trong bình đo và mức thấp của hỗn hợp bê tông trong thùng trộn bê tông Hình 3.4: Cảm biến siêu âm Cảm biến siêu âm Sick UM18-218127111 Các thông số kỹ thuật của cảm biến Sick UM18-218127111... nghệ của trạm trộn sử dụng trục vít loại LSY250 để vận chuyển xi măng từ si lô sang thùng cân Trục vít xi n LSY250 có các thông số như sau: Động cơ điện: 11Kw Chiều dài: 8m Năng suất: 50 tấn/h Góc xi n tốt nhất : ≤35o Tốc độ xoắn: 209 vòng/phút Đường kính trong: 273mm Hình 3.13: Vít tải LSY300 3.3.2.2 Cánh trộn: Cánh trộn là cơ cấu trộn bê tông cưỡng bức Cánh trộn được vận hành bằng động cơ điện xoay... các bộ chỉ thị cân điện tử (Tham khảo: http://codientu.org/threads/8668/) Tuỳ ứng dụng cụ thể mà cách chọn loại loadcell có thông số và hình dạng khác nhau Để cân khối lượng cát, đá, xi măng trong trạm trộn bê tông xi măng ta sử dụng Loadcell TSB SVTH: Đào Quang Lai – Lớp 14D1-B2 Trang 13 Chương 3: Tóm tắt sơ lược về PLC S7-200, cảm biến, các TB và cơ cấu chấp hành Hình 3.2: Loadcell TSB Loadcell TSB... http://tienphat-automation.com/San-pham/Cam-bien-sieu-am-Sick- UM18-218127111-ad112561.html ) 3.3 Các thiết bị chấp hành và cơ cấu chấp hành 3.3.1 Thiết bị chấp hành: 3.3.1.1 Động cơ M1: M1 là Động cơ điện không đồng bộ 3 pha 3K160S4 được sử dụng trong trạm trộn bê tông để quay vít tải xi măng Động cơ M1 có các thông số kỹ thuật như sau: Loại động cơ Điện áp (V) Dòng điện (A) Tốc độ vòng quay (v/phút) Công suất (kW)... lượng max(L/phút) Cột áp tổng: Nhiệt độ nước max:(độ C) Nhà sản xuất PM-753FG :1.5 KW : 220V/380V : 350 25 m 80 WILO Đức Hình 3.12: Bơm định lượng phụ gia PM-753FG SVTH: Đào Quang Lai – Lớp 14D1-B2 Trang 20 Chương 3: Tóm tắt sơ lược về PLC S7-200, cảm biến, các TB và cơ cấu chấp hành 3.3.2 Cơ cấu chấp hành: 3.3.2.1 Trục vít xi n: Trục vít xi n là thiết bị thường được sử dụng để vận chuyển các vật liệu