Đề tài xây dựng chương trình điều khiển trạm trộn bê tông dùng PLC misubishi

LỜI NÓI ĐẦU 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 công nghệ máy tính bước phát triển tiếp cận theo nhu cầu phát triển công nghiệp Ngày PLC có vị trí quan trọng công 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 PLC với những ứng dụng quan trọng rộng lớn ngành công nghiệp cũng đời sống Và đặc biệt kỳ làm đồ án tốt nghiệp chúng em có hội kiểm nghiệm tính đắn ứng dụng những kiến thức lý thuyết học PLC Nội dung đồ án tốt nghiệp chúng em :” Xây dựng chương trình điều khiển trạm trộn bê tông dùng PLC Misubishi” với nội dung : - Tìm hiểu khái quát chung công nghệ trộn bê tông - Yêu cầu điều khiển công nghệ trạm trộn bê tông - Giới thiệu PLC Mitsubishi FX3U ngôn ngữ lập trình SFC - Thiết kế chương trình điều khiển Em xin chân thành cám ơn thầy giáo TS.XXX quan tâm hướng dẫn , giúp đỡ nhóm 22 lớp XXXXX chúng em tận tụy, nhiệt tình Em xin chân thành cám ơn ! Hà Nội, ngày 20 tháng năm 2011 Sinh viên thực hiện Nguyễn XXXXXx Chương KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ TRỘN BÊ TÔNG 1.1.Tổng quan về trạm trộn bê tông Hình 1.1 Trạm trộn bê tông 1.1.1 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 hóa cao thường sử dụng phục vụ cho công trình vừa lớn hay cho khu vực có nhiều công trình xây dựng Trước khoa học kĩ thuật chưa phát triển, máy móc 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% công nhân, từ 8%÷19% vốn đầu tư thiết bị Một nhà máy bê tông vữa liên hiệp có hiệu cao lượng bê tông vữa cung cấp không 300.000 m3 / năm 1.1.2 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 a) 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 b) 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 lô chứa xi măng, vít tải xi măng, thùng trộn bê tông, hệ thống khí nén Giữa phận có thiết bị nâng, vận chuyển phễu chứa trung gian c) Hệ thống cung cấp điện Trạm trộn bê tông sử dụng nhiều động có công suất lớn trạm trộn bê tông cần có hệ thống cung cấp điện phù hợp để cung cấp cho động nhiều thiết bị khác 1.2 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 tông suất trung bình (30÷60 m3 / h) - Nhà máy sản xuất bê tông suất lớn (60÷120 m3 / h) Có dạng trạm trộn: 1.2.1 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, công 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 lô) Trong 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 công 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 khô cho công trình nhỏ, phân tán đường xá lưu thông Nếu cung cấp bê tông phải dùng ôtô trộn cung cấp hỗn hợp khô việc trộn tiến hành đường vận chuyển hay nơi đổ bê tông 1.2.2 Trạm tháo lắp di chuyển Dạng có thể tháo lắp di chuyển dễ dàng, di động phục vụ số vùng hay công trình lớn thời gian định Thiết bị công nghệ trạm thường bố trí dạng hay nhiều công 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 Khi xây dựng công 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 1.3 Máy trộn 1.3.1 Cấu tạo chung máy trộn Nhìn chung máy trộn bê tông có nhiều loại có tính khác cấu tạo chung chúng có phận: -Bộ phận cấp liệu: Bao gồm máng cấp liệu thiết bị định lượng thành phần cốt liệu khô đá, cát, sỏi, xi măng -Bộ phận thùng trộn: Thùng trộn -Bộ phận dỡ sản phẩm -Hệ thống cấp nước 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 lô nhờ trục vít xoắn hướng trục với xi lô chứa Từ miệng xi lô chứa xi măng vận chuyển tới cân định lượng rồi 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 a) Kiểm tra các 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 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 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 b) 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 lô 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 khô Sau thời gian trộn khô 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 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 c) 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 chạy 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 tông hoàn 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 tông 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 tông (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 bêtông Bình thường hồ xi măng 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 trò định đến cường độ bê tông 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 toán hợp lý, nhiều cát tốn xi măng không kinh tế cát cường độ bê tông giảm 1.5.3 Đá dăm Sỏi có mặt tròn, nhẵn, độ rộng diện tích mặt ngoaì 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 lớn không 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 không ăn mòn thép Nước sinh hoạt nước có thể dùng Lượng nước nhào trộn yếu tố quan trọng định tính công tác hỗn hợp bê tông Lượng nước dùng nhào trộn bao gồm lượng nước tạo hồ xi măng lượng nước cốt liệu Lượng nước bê tông xác định tính chất hỗn hợp bê tông Khi lượng nước ít, tác dụng lực hút phân tử nước hấp thụ bề mặt vật rắn mà chưa tạo độ lưu động hỗn hợp, lượng nước tăng đến giới hạn đó xuất nước tự do, màng nước mặt vật rắn dày thêm, nội ma sát giảm xuống, độ lưu động tăng thêm, lượng nước ứng với lúc bê tông có độ lưu động lớn mà không bị phân tầng gọi khả giữ nước hỗn hợp Nước biển có thể dùng để chế tạo bê tông cho những kết cấu làm việc nước bẩn tổng loại muối nước không vượt 35g lít nước Tuy nhiên cường độ bê tông giảm không sử dụng bê tông cốt thép 1.5.5 Phụ gia Phụ gia chất vô hoá học cho vào bê tông cải thiện tính chất hỗn hợp bê tông bê tông cốt thép Có nhiều loại phụ gia cho bê tông để cải thiện tính dẻo, cường độ, thời gian rắn tăng độ chống thấm Thông thường phụgia sử dụng có hai loại: Loại rắn nhanh loại hoạtđộng bề mặt Phụ gia rắn nhanh thường loại muối gốc (CaCl2) hay muối Silic Do chất xúc tác tăng nhanh trình thuỷ hoá C3S C2S mà phụ gia CaCl2 có khả rút ngắn trình rắn bê tông điều kiện tự nhiên mà không làm giảm cường độ bê tông tuổi 28 ngày Hiện người ta sử dụng loại phụ gia đa chức năng, đó hỗn hợp phụ gia rắn nhanh phụ gia hoạt động bề mặt phụ gia tăng độ bền nước Thành phần vật liệu bê tông đóng vai trò định đến chất lượng hay định đến cường độ chịu lực cũng mác bê tông.Từ thực nghiệm người ta xác định mác bê ông ứng với loại vật liệu định với tỉ lệ xác định, ngược lại từ mác bê tông người ta dễ dàng tra tỉ lệ thành phần bê tông 1.5.6 Tỷ lệ pha trộn thành phần bê tông Khái niệm mác bê tông : Khi nói đến mác bê tông nói đến khả chịu nén mẫu bê tông Theo tiêu chuẩn xây dựng hành Việt Nam (TCVN 3105:1993, TCVN 4453:1995), mẫu dùng để đo cường độ mẫu bê tông hình lập phương có kích thước 150 mm × 150 mm × 150 mm, dưỡng hộ điều kiện tiêu chuẩn quy định TCVN 3105:1993, thời gian 28 ngày sau bê tông ninh kết Sau đó đưa vào máy nén để đo ứng suất nén phá hủy mẫu (qua đó xác định cường độ chịu nén bê tông), đơn vị tính MPa (N/mm²) daN/cm² (kg/cm²) Trong kết cấu xây dựng, bê tông chịu nhiều tác động khác nhau: chịu nén, uốn, kéo, trượt, đó chịu nén ưu lớn bê tông Do đó, người ta thường lấy cường độ chịu nén tiêu đặc trưng để đánh giá chất lượng bê tông, gọi mác bê tông Mác bê tông phân loại từ 100, 150, 200, 250, 300, 400, 500 600 Khi nói mác bê tông 200 nói tới ứng suất nén phá hủy mẫu bê tông kích thước tiêu chuẩn, dưỡng hộ điều kiện tiêu chuẩn, nén tuổi 28 ngày, đạt 200 kG/cm² Còn cường độ chịu nén tính toán bê tông mác 200 90 kG/cm² (được lấy để tính toán thiết kế kết cấu bê tông theo trạng thái giới hạn thứ nhất) Ngày người ta có thể chế tạo bê tông có cường độ cao lên đến 1000 kg/cm² Độ sụt bê tông : Độ sụt hay độ lưu động vữa bê tông, dùng để đánh giá khả dể chảy hỗn hợp bê tông tác dụng trọng lượng thân rung động -Thành phần định mức cấp phối vật liệu cho m3 bê tông dùng xi măng Hoàng Thạch PCB.30 Mác bê tông Xi măng (kg) Cát () Đá () Nước (Lit) 150 228,205 0,505 0,913 185 200 330,505 0,481 0,900 185 250 415,125 0,455 0,887 185 stt Bảng 1.1 Thành phần định mức cấp phối Từ bảng trhành phần bê tông , ta có thể tính toán giá trị khối lượng đá , cát , xi măng , nước , phụ gia cho mẻ Sau đó lấy giá trị để lập thành giá trị tương ứng đưa vào đầu cân để lấy tín hiệu điều khiển đưa PLC Chương YÊU CẦU ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHỆ TRẠM TRỘN BÊ TÔNG 2.1 Yêu cầu công nghệ trạm trộn bê tông 2.1.1.Yêu cầu công nghệ cối trộn Khi động trộn quay, qua hộp giảm tốc nó kéo trục trính cối trộn quay Trên trục có gắn cánh trộn, cánh trộn quay cối trộn đảo vật liệu cối trộn Thời gian trộn có thể kéo dài từ 30 đến 60 giây tuỳ theo người vận hành đặt + Yêu cầu chiều quay cánh trộn : - Đây chuyển động quay theo chiều, - Không cần ổn định tốc độ - Mômen quay lớn - Làm việc liên tục ca sản xuất + Yêu cầu động kéo cánh trộn - Làm việc chế độ dài hạn 10 .. .Chương KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ TRỘN BÊ TÔNG 1.1.Tổng quan về trạm trộn bê tông Hình 1.1 Trạm trộn bê tông 1.1.1 Khái niệm chức trạm trộn bê tông Trạm trộn bê tông chế... từ mác bê tông người ta dễ dàng tra tỉ lệ thành phần bê tông 1.5.6 Tỷ lệ pha trộn thành phần bê tông Khái niệm mác bê tông : Khi nói đến mác bê tông nói đến khả chịu nén mẫu bê tông Theo... lấy tín hiệu điều khiển đưa PLC Chương YÊU CẦU ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHỆ TRẠM TRỘN BÊ TÔNG 2.1 Yêu cầu công nghệ trạm trộn bê tông 2.1.1.Yêu cầu công nghệ cối trộn Khi động trộn quay, qua