bai tập lớn đồ án điều khiển giám sát trạm trộn bê tông bằng plc

MÉu: MC - 11) Bộ Công Thương Trường ĐH Công ngiệp Hà Nội Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam Độc lập – Tự – Hạnh phúc Bài tập lớn môn học : HỆ THỐNG SCADA, DCS VÀ MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP Họ tên HS-SV : Nhóm Dương Văn Hùng Nguyễn Văn Long 081 Nguyễn Văn Long 082 Lương Mạnh Tuấn Lớp : ĐH TĐH1 Khoá:8…………………………… Khoa: Điện………….……………………… Giáo viên hướng dẫn : Hoàng Quốc Xuyên NỘI DUNG Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát cho mơ hình trạm trộn bê tông sử dụng phần mềm TIA Portal điều khiển PLC S7-1200 (Sử dụng khối hàm FC) PHẦN THUYẾT MINH Chương 1- Tổng quan công nghệ hệ thống trạm trộn bê tông Chương 2- Giới thiệu tổng quan phần mềm TIA-Portal điều khiển PLC S7-1200 Chương 3- Lập trình cho điều khiển thiết kế giao diện giám sát cho hệ thống Chương 4- Kết mô Ngày giao đề : 13/9/2016 Ngày hoàn thành : 13/11/2016 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Hoàng Quốc Xuyên MỤC LỤC (ghi chú: cần file chạy mô tập lớn đồ án liên hệ với qua sđt 0964062085 facebook tìm sdt) Kỹ thuật điều khiển khả trình phát triển mạnh chiếm vị trí quan trọng ngành kinh tế quốc dân Kỹ thuật điều khiển logic khả trình phát triển sở cơng nghệ máy tính bước phát triển tiếp cận theo nhu cầu phát triển công nghiệp Ngày PLC có vị trí quan trọng cơng nghiệp nó coi trung tâm não hệ thống điều khiển Là sinh viên ngành tự động hóa , em cảm thấy tự hào học tập nghiên cứu môn ngành tự động hóa đó điển hình môn “Hệ thống SCADA, DCS mạng truyền thông công nghiệp” với những ứng dụng quan trọng rộng lớn ngành công nghiệp cũng đời sống Và đặc biệt kỳ làm tập lớn chúng em có hội kiểm nghiệm tính đắn ứng dụng những kiến thức lý thuyết học PLC Nội dung tập lớn chúng em :” Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát cho mơ hình trạm trộn bê tơng sử dụng phần mềm TIA Portal điều khiển PLC S7-1200” với nội dung : - Chương 1- Tổng quan công nghệ hệ thống trạm trộn bê tông Chương 2- Giới thiệu tổng quan phần mềm TIA-Portal điều khiển PLC - S7-1200 Chương 3- Lập trình cho điều khiển thiết kế giao diện giám sát cho hệ - thống Chương 4- Kết mô Chúng em xin chân thành cám ơn thầy giáo Hoàng Quốc Xuyên quan tâm hướng dẫn , giúp đỡ nhóm lớp Tự động hóa – k8 chúng em tận tụy, nhiệt tình Chúng em xin chân thành cám ơn! Hà Nội, ngày tháng 11 năm 2016 Sinh viên thực hiện Nhóm Chương 1: Tổng quan công nghệ thống trạm trộn bê tơng GVHD: Hồng Quốc Xun hệ Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG TRẠM TRỘN BÊ TÔNG 1.1 Khái niệm chức trạm trộn bê tơng Hình 1.1: Trạm trộn bê tơng 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 hóa cao thường sử dụng phục vụ cho cơng trình vừa lớn hay cho khu vực có nhiều cơng trình xây dựng Trước khoa học kĩ thuật chưa phát triển, máy móc cịn nhiều lạc hậu việc có khối lượng bê tông lớn chất lượng tốt điều khó khăn Chính để thiết kế những dây chuyền bê tông tự động điều cần thiết cho công trường cũng ngành xây dựng nước Một trạm trộn gồm có phận chính: Bộ phận chứa vật liệu nước, phận định lượng máy trộn Giữa phận có thiết bị nâng, vận chuyển phễu chứa trung gian Công nghệ sản xuất bê tông nói chung tương tự nhau: Vật liệu sau định lượng đưa vào trộn Trong trường hợp kết hợp sản xuất bê tông vữa xây dựng dây chuyền có thể giảm 32% diện tích mặt bằng, từ 30%÷50% cơng nhân, từ 8%÷19% vốn đầu tư thiết bị Một nhà máy bê tông vữa Thực hiện: Nhóm Trang Chương 1: Tổng quan cơng nghệ thống trạm trộn bê tơng GVHD: Hồng Quốc Xuyên hệ liên hiệp có hiệu cao lượng bê tông vữa cung cấp không 300.000 m3 / năm 1.2 Cấu tạo chung trạm trộn Một trạm trộn gồm có phận chính: Bãi chứa cốt liệu, hệ thống máy trộn bê tông hệ thống cung cấp điện 1.2.1 Bãi chứa cốt liệu Bãi chứa cốt liệu khoảng đất trống dùng để chứa cốt liệu (cát, đá to đá nhỏ) cát, đá to, đá nhỏ chất thành đống riêng biệt Yêu cầu bãi chứa cốt liệu phải rộng thuận tiện cho việc chuyên chở cũng lấy cốt liệu đưa lên máy trộn 1.2.2 Hệ thống máy trộn bê tông Hệ thống máy trộn bê tông bao gồm hệ thống thùng chứa liên kết với hệ thống định lượng dùng để xác định xác tỉ lệ loại nguyên vật liệu cấu tạo nên bê tông Băng tải dùng để đưa cốt liệu vào thùng trộn gồm máy bơm nước, máy bơm phụ gia, xi lơ chứa xi măng, vít tải xi măng, thùng trộn bê tơng, hệ thống khí nén Giữa phận có thiết bị nâng, vận chuyển phễu chứa trung gian 1.2.3 Hệ thống cung cấp điện Trạm trộn bê tông sử dụng nhiều động có cơng suất lớn trạm trộn bê tơng cần có hệ thống cung cấp điện phù hợp để cung cấp cho động nhiều thiết bị khác 1.3 Phân loại trạm trộn Dựa theo suất, người ta chia nơi sản xuất bê tông thành loại sau: + + + Trạm bê tông suất nhỏ (10÷30 m3 / h) Trạm trộn bê tơng suất trung bình (30÷60 m3 / h) Nhà máy sản xuất bê tơng suất lớn (60÷120 m3 / h) 1.3.1 Trạm cố định Trạm phục vụ cho công tác xây dựng vùng lãnh thổ đồng thời cung cấp bê tông phục vụ phạm vi bán kính làm việc hiệu Thiết bị trạm bố trí theo dạng tháp, cơng đoạn có ý nghĩa vật liệu đưa lên cao lần, thao tác công nghệ tiến hành Thường vật liệu đưa lên độ cao từ (18÷20) m so với mặt đất, chứa phễu xi măng (chứa xi lơ) Thực hiện: Nhóm Trang Chương 1: Tổng quan công nghệ thống trạm trộn bê tông GVHD: Hồng Quốc Xun hệ Trong q trình dịch chuyển xuống chúng qua cân định lượng sau đó đưa vào máy trộn Điểm cuối cửa xả bê tông phải cao miệng cửa nhận thiết bị nhận bê tông.Trong dây chuyền có thể lắp loại máy trộn bê tông cần chúng đảm bảo mối tương quan suất với thiết bị khác Để phục vụ cho công tác bê tông yêu cầu khối lượng lớn, tập trung, đường xá vận chuyển thuận lợi, cự ly vận chuyển 30 km sử dụng trạm kinh tế Trong trường hợp vừa có cơng trình tập trung yêu cầu khối lượng lớn, vừa có điểm xây dựng phân tán đặc trưng cho đô thị Việt Nam cần sử dụng sơ đồ hỗn hợp, vừa cấp hỗn hợp khơ cho cơng trình nhỏ, phân tán đường xá lưu thông Nếu cung cấp bê tông phải dùng ơtơ trộn cịn cung cấp hỗn hợp khơ việc trộn tiến hành đường vận chuyển hay nơi đổ bê tông 1.3.2 Trạm tháo lắp di chuyển Dạng có thể tháo lắp di chuyển dễ dàng, di động phục vụ số vùng hay cơng trình lớn thời gian định Thiết bị công nghệ trạm thường bố trí dạng hay nhiều cơng đoạn, nghĩa vật liệu đưa lên cao nhờ thiết bị lần Thường giai đoạn phần định lượng riêng phần trộn riêng, giữa hai phần nối với thiết bị vận chuyển (gầu vận chuyển, băng tải xe, xe vận chuyển) Vật liệu đưa lên cao lần đầu nhờ máy xúc, gàu xúc băng chuyền vào phễu riêng biệt sau đó trình định lượng Tiếp theo vật liệu đưa lên cao lần nữa vào máy trộn Cũng dạng trên, dây chuyền có thể lắp loại máy trộn miễn đảm bảo mối tương quan suất chế độ làm việc thiết bị khác Cửa xả phải cao cửa nhận bê tông thiết bị vận chuyển (nếu tháp cao phải đưa lên cao lần nữa) So với dạng cố định loại trạm có độ cao nhỏ nhiều (từ 7m÷10m) lại chiếm mặt lớn Phần diện tích dành cho khu vực định lượng, phần diện tích dành cho trộn bê tông phần nối giữa hai khu vực dành cho vận chuyển Trên thực tế, tổng mặt cho loại trạm nhỏ chúng có sản lượng nhỏ nên bãi chứa cũng nhỏ Thực hiện: Nhóm Trang Chương 1: Tổng quan cơng nghệ thống trạm trộn bê tơng GVHD: Hồng Quốc Xun hệ Khi xây dựng cơng trình phân tán, đường xấu, lưu thông xe không tốt thường sử dụng trạm trộn di động cung cấp bê tông khô ô tô trộn Việc trộn tiến hành đường vận chuyển hay nơi đổ bê tông 1.4 Cấu tạo nguyên lý hoạt động trạm trộn bê tông 1.4.1 Cấu tạo - Bãi chứa cốt liệu: Từ bãi chứa cốt liệu cát đá Vật liệu đưa xuống - băng tải riêng biệt chờ để tiến hành cân Bộ phận định lượng: Phân phối liệu gồm phễu: hai phễu đá phễu cát, định lượng có cân điện tử (3 cảm biến trọng lượng) Việc đóng, mở phễu điều khiển xi lanh khí nén riêng biệt Phía phễu thùng đáy mở nhờ xi lanh khí nén cửa xả xuống thùng cân, sau cân xong thùng liệu trút xuống phễu trộn chung - Chuyển xi măng lên xi lô: Xi măng đưa lên xi lô chứa cách bơm xi măng từ xe chở xi măng chuyên dụng lên xi lô Xi măng đưa lên miệng xi lơ nhờ trục vít xoắn hướng trục với xi lô chứa Từ miệng xi lô chứa xi măng vận chuyển tới cân định lượng xả vào thùng trộn - Xe kíp, dùng để vận chuyển cốt liệu từ phễu riêng biệt lên thùng cân 1.4.2 Quá trình chuẩn bị Từ nguyên vật liệu xây dựng để sản xuất sản phẩm cuối bê tông ta cần thực công việc sau: Cốt liệu để riêng biệt bãi chứa cốt liệu Cốt liệu máy xúc lật đưa lên đầy thùng phễu riêng rẽ, chờ xả xuống băng tải để vận chuyển lên thùng cân cốt liệu, xi măng đưa lên xi lô chứa xi măng cao Nước bơm lên đầy thùng chứa để chờ cân định lượng 1.4.2.1 Kiểm tra điều kiện làm việc Để bắt đầu trình hoạt động mới, tránh trường hợp có trình hoạt động trước đó (chẳng hạn cố) Trong thùng cân nước, cân phụ gia, cân xi Thực hiện: Nhóm Trang Chương 1: Tổng quan cơng nghệ thống trạm trộn bê tơng GVHD: Hồng Quốc Xuyên hệ măng, thùng trộn chưa xả hết nguyên liệu Tại bàn điều khiển người vận hành ấn nút Reset để: + + + + + Mở cửa xả bê tông Mở cửa xả thùng cân cát Mở cửa xả thùng cân đá Mở cửa xả thùng cân xi măng Mở cửa xả thùng cân nước, phụ gia Lúc cho phép hệ thống làm việc Sau q trình chuẩn bị xong Từ máy tính người vận hành nhập thông số mác bê tông như: khối lượng cát, đá1, đá2, xi măng, nước, phụ gia, số mẻ dữ liệu quản lý hành tên lái xe, biển số xe, ngày, giờ xuất hành Sau đó tới tủ điều khiển người vận hành chọn chế độ hoạt động cho máy tự động hay tay Nếu chế độ tự động người vận hành nhấn nút Auto, chế độ tay nhấn nút Manual 1.4.2.2 Chế độ điều khiển tự động Ở chế độ điều khiển tự động người vận hành cần nhấn nút Start bàn điều khiển Động trộn bê tông cho chạy chế độ không tải Máy tự động cân đo khối lượng nguyên vật liệu, thực phương pháp cân riêng lẻ Mở van xả cát, cát xả xuống băng tải để đưa lên thùng cân Đồng thời đá cũng xả để đưa lên thùng cân Trong trình cân cốt liệu đồng thời cân xi măng ,nước phụ gia Xi măng từ xi lơ chứa đưa vào thùng cân nhờ vít tải, khối lượng xi măng khối lượng đặt dừng động vít tải Nước, phụ gia bơm lên đưa vào thùng cân khối lượng đặt dừng động bơm nước phụ gia Khi điều kiện thùng trộn “rỗng’, cửa xả thùng trộn “đóng”, cốt liệu xi măng đưa đổ vào thùng trộn bê tông bắt đầu trình trộn khơ Sau thời gian trộn khơ 30s xả nước phụ gia vào trộn, bắt đầu thời gian trộn ướt 30s (Thời gian trộn mẻ khoảng 60s) cửa xả thùng trộn mở ra, bê tông xả vào xe chuyên dụng Sau thời gian xả khoảng 10s, đóng cửa xả bê tông lại Kết thúc mẻ trộn Thực hiện: Nhóm Trang Chương 1: Tổng quan công nghệ thống trạm trộn bê tơng GVHD: Hồng Quốc Xun hệ Để chuẩn bị cho mẻ trộn trình trộn bê tông sau xả nguyên liệu: cát, đá, nước, xi măng phụ gia tiếp tục vận chuyển lên thùng cân nghĩa là: Khi số mẻ trộn chưa số mẻ đặt sau xả cốt liệu xi măng xong tiếp tục quay lại thực cân cốt liệu xi măng Khi xả nước phụ gia xong cũng tự động quay lại cân nước, phụ gia Khi cân đủ dừng lại chờ mẻ Khi số mẻ số mẻ đặt dừng hết trình cân lại 1.4.2.3 Chế độ điều khiển tay Ở chế độ điều khiển tay,người vận hành gạt công tắc cân vật liệu xuống OFF, quan sát số liệu cân thiết bị hiển thị bàn điều khiển quan sát hình phần mềm Nhấn nút chạy động trộn Đưa tay gạt sang chế độ hoạt động tay, gạt chuyển mạch đóng mở cửa xả sang vị trí “Stop”, cần điểu khiển, gạt chuyển mạch sang vị trí đóng mở cửa xả để đóng, mở cửa xả Nhấn nút cấp cát,đá, đồng thời cấp xi măng, nước, phụ gia Người vận hành theo dõi số cân hiển thị máy tính, đủ nhấn vào lần nữa nút để dừng trình cấp Khi cốt liệu cấp đủ đưa chúng vào thùng trộn Lúc nhấn nút xả cốt liệu đồng thời nhấn nút xả xi măng Do động trộn ln chạy q trình hoạt động nên sau xả xong cốt liệu, xi măng coi máy trôn bê tông khô, thời gian trộn ướt bắt đầu tính xả nước phụ gia Sau trộn ướt mẻ bê tơng hồn thành, người vận hành việc nhấn nút xả bê tông Không để chuyển mạch đóng mở cửa xả vị trí “tự động” đó có thể bê tơng bị xả theo chế độ tự động chưa cân đủ nước đủ xi măng 1.5 Thành phần vật liệu trộn bê tông Để kết cấu bê tông thiết cần có nguyên liệu sau: 1.5.1 Xi măng Xi măng kết hợp với nước tạo thành hồ xi măng xen giữa hạt cốt liệu, đồng thời tạo tính linh động bê tơng (được đo độ sụt nón) Mác xi măng chọn phải lớn mác bê tông cần sản xuất, phân bố giữa hạt cốt liệu tính chất nó ảnh hưởng lớn đến cường độ bêtơng Bình thường hồ xi măng Thực hiện: Nhóm Trang Chương 1: Tổng quan cơng nghệ thống trạm trộn bê tơng GVHD: Hồng Quốc Xun hệ lấp đầy phần rỗng giữa hạt cốt liệu đẩy chúng xa chút (với cự li 243 lần đường kính hạt xi măng) Trong trường hợp phát huy vai trò cốt liệu nên cường độ bê tông cao yêu cầu cốt liệu cao cường độ bê tông khoảng 1,5 lần Khi bê tông chưá lượng hồ xi măng lớn, hạt cốt liệu bị đẩy xa đến mức chúng không có tác dụng tương hỗ Khi đó cường độ đá, xi măng cường độ vùng tiếp xúc đóng vai trị định đến cường độ bê tơng nên yêu cầu cốt liệu thấp Tuỳ yêu cầu loại bê tông có thể dùng loại xi măng khác nhau, có thể dùng xi măng pô lăng, xi măng pô lăng bền sunfat, xi măng pôlăng xủ, xi măng puzolan chất kết dính khác để thoả mãn yêu cầu chương trình 1.5.2 Cát Cát để làm bê tông có thể cát thiên nhiên hay cát nhân tạo cỡ hạt từ (0,14÷5) mm theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN), từ (0,15÷4,75) mm theo tiêu chuẩn Mỹ, từ (0,08÷5) mm TCVN Lượng cát trộn với xi măng nước, phụ gia phải tính tốn hợp lý, nhiều cát tốn xi măng khơng kinh tế cát q cường độ bê tơng giảm 1.5.3 Đá dăm Sỏi có mặt trịn, nhẵn, độ rộng diện tích mặt ngo nhỏ nên cần nước, tốn xi măng mà dễ đầm, dễ đổ lực dính bám với vữa xi măng nhỏ nên cường độ bê tông sỏi thấp bê tông đá dăm Ngược lại đá dăm đập vỡ có nhiều góc cạnh, diện tích mặt ngồi lớn khơng nhẵn nên lực dính bám với vữa xi măng lớn tạo bê tông có cường độ cao Tuy nhiên mác xi măng đá dăm phải cao hay mác bê tông tạo hay bê tông cần sản xuất 1.5.4 Nước Nước để trộn bê tông (rửa cốt liệu, nhào trộn vệ sinh buồng máy, bảo dưỡng bê tông) phải đảm bảo không ảnh hưởng xấu đến thời gian đông kết thời gian rắn xi măng khơng ăn mịn thép Nước sinh hoạt nước có thể dùng Lượng nước nhào trộn yếu tố quan trọng định tính cơng tác hỗn hợp bê tơng Lượng nước dùng nhào trộn bao gồm lượng nước tạo hồ xi măng lượng nước cốt liệu Lượng nước bê tơng xác định tính chất hỗn hợp bê Thực hiện: Nhóm Trang 10