Xây dựng mô hình khoan tự động ứng dụng PLC

Header Page of 126 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG…………… Luận văn Xây dựng mô hình khoan tự động ứng dụng PLC Footer Page of 126 Header Page of 126 LỜI NÓI ĐẦU Trong công nghiệp hóa, đại hóa đất nước, nói tiêu chí để đánh giá phát triển kinh tế quốc gia mức độ tự động hóa trình sản xuất mà trước hết suất sản xuất chất lượng sản phẩm làm Sự phát triển nhanh chóng máy tính điện tử, công nghệ thông tin thành tựu lý thuyết Điều khiển tự động làm sở hỗ trợ cho phát triển tương xứng lĩnh vực tự động hóa Ở nước ta nước chậm phát triển, năm gần với đòi hỏi sản xuất hội nhập vào kinh tế giới việc áp dụng tiến khoa học kỹ thuật mà đặc biệt tự động hóa trình sản xuất có bước phát triển tạo sản phẩm có hàm lượng chất xám cao tiến tới hình thành kinh tế tri thức Ngày tự động hóa điều khiển trình sản xuất sâu vào ngóc ngách, vào tất khâu trình tạo sản phẩm Một ứng dụng mà đồ án thiết kế “Xây dựng mô hình khoan tự động ứng dụng PLC ” Tự động hóa điều khiển công nghệ khoan trình tạo lỗ thủng bề mặt vật thể có kích thước chiều sâu định trước Trong công việc thiết kế, tự động hóa điều khiển thể qua hai trình sau: Tự động hóa điều khiển công việc đưa vật thể vào vị trí định trước (xác định vị trí lỗ khoan) Tự động hóa đưa mũi khoan vào vật thể sau quay vị trí cũ để đảm bảo cho quy trình Chất lượng mũi khoan suất làm việc phụ thuộc nhiều vào công nghệ điều khiển Quá trình làm việc làm việc theo trật tự logic, theo trình tự thời gian xác định để điều khiển công nghệ ta phải tổng hợp hàm điều khiển cho hệ thống Có nhiều phương pháp để tổng hợp hàm điều khiển ta sử dụng phương pháp “ Ma trận trạng thái” So với phương pháp khác phương pháp hàm tác động có ưu điểm đơn giản đảm bảo xác thực trình Trong trình làm đồ án, giúp đỡ hướng dẫn nhiệt tình thầy giáo hướng dẫn bạn em hoàn thành đồ án Tuy nhiên trình độ có hạn, đổ án tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận góp ý thầy cô giáo bạn Hải Phòng, ngày….tháng…năm Footer Page of 126 Header Page of 126 CHƢƠNG Công nghệ khoan sử dụng phổ biến để chống thấm cho công trình thuỷ lợi Có nhiều loại khoan khác nhau, có loại lần áp dụng Việt nam Khoan phôt truyÒn thèng Khoan phôt kiÓu Ðp ®Êt Khoan phôt thÈm thÊu Khoan phôt Jet-grouting (KPCA) Hình 1.1 : Sơ đồ minh hoạ công nghệ khoan chống thấm Footer Page of 126 Header Page of 126 Hình 1.2 : Phạm vi ứng dụng loại khoan - Khoan truyền thống: Khoan truyền thống (còn gọi khoan có nút bịt) thực theo sơ đồ hình Mục tiêu phương pháp sử dụng áp lực để ép vữa xi măng (hoặc ximăng – sét) lấp đầy lỗ rỗng kẽ rỗng đá nứt nẻ Gần đây, có cải tiến để vữa cho công trình đất (đập đất, thân đê, ) Phương pháp sử dụng phổ biến khoan đá nứt nẻ, quy trình thi công kiểm tra hoàn chỉnh Tuy nhiên với đất cát mịn đất bùn yếu, mực nước ngầm cao nước có áp không kiểm soát dòng vữa theo hướng Hình 1.3 : Sơ đồ khoan có nút bịt Footer Page of 126 Header Page of 126 - Khoan kiểu ép đất Khoan kiểu ép đất biện pháp sử dụng vữa có áp lực, ép vữa chiếm chỗ đất - Khoan thẩm thấu Khoan thẩm thấu biện pháp ép vữa (thường hoá chất ximăng cực mịn) với áp lực nhỏ để vữa tự vào lỗ rỗng Do vật liệu sử dụng có giá thành cao nên phương pháp áp dụng - Khoan cao áp (Jet – grouting) Công nghệ trộn xi măng với đất chỗ- sâu tạo cọc XMĐ gọi công nghệ trộn sâu (Deep Mixing-DM) Hiện phổ biến hai công nghệ thi công cọc XMĐ là: Công nghệ trộn khô (Dry Mixing) Công nghệ trộn ướt (Wet Mixing) Công nghệ trộn khô (Dry Mixing):Công nghệ sử dụng cần khoan có gắn cánh cắt đất, chúng cắt đất sau trộn đất với vữa XM bơm theo trục khoan Công nghệ trộn ướt (hay gọi Jet-grouting):Phương pháp dựa vào nguyên lý cắt nham thạch dòng nước áp lực Khi thi công, trước hết dùng máy khoan để đưa ống bơm có vòi phun hợp kim vào tới độ sâu phải gia cố (nước + XM) với áp lực khoảng 20 MPa từ vòi bơm phun xả phá vỡ tầng đất Với lực xung kích dòng phun lực li tâm, trọng lực trộn lẫn dung dịch vữa, xếp lại theo tỉ lệ có qui luật đất vữa theo khối lượng hạt Sau vữa cứng lại thành cột XMĐ 1.1.2 Công nghệ tạo khoan cọc nhồi Khoan cọc nhồi có mục đích tạo cọc (đúc cọc) chỗ Công nghệ khoan cọc nhồi gồm bước tạo lôz khoan máy khoan chuyên dùng đúc cọc betong sau tạo lỗ Công nghệ khoan cọc nhồi đời năm 1950 ngày phát triển mạnh mẽ Nó cho phép tạo móng cọc chịu lực lớn để xây dựng công trình: cầu, tòa nhà cao tầng, công trình thủy lợi, thủy điện… Nói chung loại cọc khoan nhồi đường kính lớn thi công theo công nghệ đại phân theo nhóm công nghệ sau: Công nghệ đúc “khô” Footer Page of 126 Header Page of 126 Trình tự công nghệ mô tả sau  Khoan tạo lỗ mở rộng chân cọc ( yêu cầu)  Đổ bêtông bịt đáy ống rút thẳng đứng (nếu hút nước ảnh hưởng trạng thái ổn định lỗ cọc) “vòi voi” (chú ý chế độ cao rơi tự bêtông tránh tượng phân tầng)  Đặt lồng thép phần cọc (không thiết phải bố trí suốt chiều dài cọc chiều dài lồng cốt thép không ngắn nửa độ sâu lỗ khoan) Chú ý bảo đảm lớp bêtông bảo vệ cốt thép không vượt trị số quy định  Đúc nốt phần cọc lại hoàn toàn khô sau hút nước Hình 1.4: Công nghệ đúc khô cọc khoan nhồi b: Đổ bê tông bịt đáy a: Khoan lỗ c: Đặt lồng thép đổ bê tông cọc 1: Cần khoan; 2: Đầu khoan; 3: Ống rót bê tông; 4: Cốt thép cọc A: Vùng đất dính; B: Bê tông bịt đáy; C: Bê tông cọc Công nghệ thường sử dụng trường hợp suốt chiều sâu khoan cọc đât dính, sát chặt.Đối với cát pha sét phương pháp sử dụng mực nước ngầm thấp đáy lỗ khoan lưu lượng nước thấm vào không đáng kể, có khả bơm hút cạn, không sập vách hố khoan, không ảnh hường chất lượng bê tông đổ trực tiếp Footer Page of 126 Header Page of 126 - Công nghệ dùng ống vách: Trình tự công nghệ mô tả đây, bao gồm bước:  Khoan tạo lỗ lớp đất dính  Thêm vữa sét vào lỗ khoan đến lớp đất rời, thấm nước  Hạ ống vách qua hết lớp đất rời  Lấy hết vữa sét làm khô lỗ khoan  Tiếp tục khoan độ sâu thiết kế lớp đất “khô”  Mở rộng chân cách xén gá lắp đầu khoan  Đổ bê tông đồng thời kéo ống vách khỏi lỗ khoan Hình 1.5: Công nghệ khoan dùng ống vách 1: Đầu khoan; 2: Ống vách; 3: Vữa sét; 4: Thiết bị mở rộng chân cọc; 5: Cốt thép cọc A: Đất dính chỉnh; B- Đất rời; C- Cọc đúc hoàn chỉnh Ống vách thường sừ dụng trường hợp thi công nơi có nước mặt lỗ khoan cọc xiên qua tầng đất sét nhão cát sỏi cuội có cấu trúc rời rạc Nếu để ống vách lại, khoảng cách vỏ ống đất có đầy vữa sét (hoặc dung dịch khoan) phải thay cách bơm vữa xi măng có chất phụ gia với áp suất cao ống dẫn đa sâu vào khe, xuống tận đáy lớp vữa sét Vữa xi măng thay chỗ dần đẩy vữa sét (hoặc dung dịch khoan) sót lại khe Nếu rút ống vách khỏi lỗ khoan, cần phải tiến hành bê tông nhão mặt thoáng bê tông rơi ống lúc Footer Page of 126 Header Page of 126 phải cao mặt thoáng vữa sét để lượng bê tông đủ thay cho vữa sét tồn đọng bên chung quanh vỏ - Công nghệ dùng vữa sét dung dịch khoan Trình tự công nghệ bao gồm trình bày hình 1.3, bao gồm:  Khoan qua lớp đất dính  Thêm vữa sét gặp lớp đất dễ sạt lở có nước ngầm  Đặt lồng thép vào hố khoan đầy vữa sét  Đổ bê tông nước ống rút thẳng đứng bê tông thay chỗ dồn hết vữa sét bể chưa Hình 1.6: Công nghệ dùng vữa sét Ống vách tạm 1.Định tâm lỗ Khoan đất Phá đá cứng Đặt cốt thép Đổ bê tông Cọc hoàn chỉnh Công nghệ sử dụng để thay ống vách tình địa chất Trường hợp dùng ống vách khả cản triệt để Footer Page of 126 Header Page of 126 nước ngầm chảy vào lỗ khoan ( Gundrill ) Thật Gundrill tên cúng cơm máy khoan lổ sâu người Châu Âu chế 200 năm trước chuyên trị khoan nòng súng Bây Gundrill đựoc dùng nhiều ngành không dùng riêng để khoan nòng súng Nhưng người ta dùng chữ Gundrill để loại máy Gundrill để khoan lổ sâu, không riêng sản phẩm hình trụ , mà họ khoan lổ sâu dạng khối khác a b 1.7 : Máy gundrill Footer Page of 126 Header Page 10 of 126 Khoan 1.8 Footer Page 10 of 126 Header Page 48 of 126 hiệu điều khiển tới đối tượng có khoảng thời gian trễ thời gian vòng quét Nói cách khác, thời gian vòng quét định tính thời gian thực chương trình điều khiển PLC Thời gian quét ngắn, tính thời gian thực chương trình cao Tại thời điểm thực lệnh vào/ra, thông thường lệnh không làm việc trực tiếp với cổng vào/ra mà thông qua đệm ảo cổng vùng nhớ tham số Việc nhớ việc truyền thông đệm ảo với ngoại vi hệ điều hành CPU quản lý Ở số modul CPU, gặp lệnh vào/ra hệ thống cho dừng công việc khác, chương trình xử lý ngắt để thực lệnh trực tiếp cổng vào/ra ng Cơ 0V 24 V Q0.0 Q0.1 0V 0V 24 V 24 V 47 Footer Page 48 of 126 0V Header Page 49 of 126 3.1.3 Thiết kế nguồn Do mạch điện có thiết bị điện sử dụng nguồn điện chiều DC 24V zắc cắm thiết bị lại cắm trực tiếp vào nguồn điện AC 220V 50Hz , thiết bị điện tử cần có phận để chuyển đổi từ nguồn xoay chiều điện áp chiều để phù hợp với linh kiện điện tử sử dụng bài: Hình 3.3 : Sơ đồ khối nguồn  Biến áp nguồn : Hạ từ 220V xuống điện áp thấp 6V, 9V, 12V,15V,18V, 24V v v …Trong ta sử dụng biến áp KDK 3A (hình 3.3) Hình 3.4 : Biến áp KDK 3A Biến áp có cuộn sơ cấp thứ cấp Phía cuộn sơ cấp để cấp điện 220VAC ( điện lưới, tức điện lấy từ ổ cắm điện gia đình), phía thứ cấp ta lấy nguồn điện 24V  Mạch chỉnh lưu : Đổi điện AC thành DC 48 Footer Page 49 of 126 Header Page 50 of 126 - Do tính chất dẫn điện chiều nên Diode thường sử dụng mạch chỉnh lưu nguồn xoay chiều thành chiều, mạch tách sóng, mạch gim áp phân cực cho transistor hoạt động Trong mạch chỉnh lưu Diode tích hợp thành Diode cầu có dạng ( hình 3.4) Hình3.5 : Diode cầu chỉnh lưu  Mạch điện dùng tụ lọc Sau chỉnh lưu ta thu điện áp chiều nhấp nhô, tụ lọc điện áp nhấp nhô chưa thể dùng vào mạch điện tử , mạch nguồn, ta phải lắp thêm tụ lọc có trị số từ vài trăm µF đến vài ngàn µF vào sau cầu Diode chỉnh lưu, tụ lọc có điện dung lớn điện áp đầu phẳng, ta dùng tụ lọc 2200µF (hình 3.5) Hình3.6 :Tụ lọc 2200µF/25V Trong mạch chỉnh lưu, có tụ lọc mà tải tải tiêu thụ công xuất không đáng kể so với công xuất biến áp điện áp DC thu DC = 1,4.AC 49 Footer Page 50 of 126 Header Page 51 of 126 Như ta có sơ đồ tổng quát cấp nguồn sau(hình 3.6) Hình3.7 : Sơ đồ nguồn 3.2 I0.0 start I0.1 reset I0.2 pause I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 50 Footer Page 51 of 126 Header Page 52 of 126 I0.7 I1.0 stop I1.1 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 0.7 ) 51 Footer Page 52 of 126 Header Page 53 of 126 quay 0.7 ) 7( 0.7 ) M 24VDC L start 0V I0.0 52 Footer Page 53 of 126 Q0.0 R I0.1 R Header Page 54 of 126 Hì stop pause reset 3.8 a PLC 7-200 53 Footer Page 54 of 126 Header Page 55 of 126 54 Footer Page 55 of 126 Header Page 56 of 126 55 Footer Page 56 of 126 Header Page 57 of 126 56 Footer Page 57 of 126 Header Page 58 of 126 57 Footer Page 58 of 126 Header Page 59 of 126 58 Footer Page 59 of 126 Header Page 60 of 126 3.9 : 59 Footer Page 60 of 126 Header Page 61 of 126 Sau khoảng thời gian ngắn thực đề tài tốt nghiệp, với nỗ lực cố gắng thân giúp đỡ tận tình thầy cô giáo, bạn bè lớp, đến em hoàn thành đề tài tốt nghiệp Trong đề tài em tìm hiểu thực yêu cầu sau : - 7-200 Tuy nhiên thời gian có hạn trình độ thân nhiều hạn chế nên đề tài thực nhiều thiếu sót : Em mong nhận bảo, sửa chữa đóng góp ý kiến thầy cô giáo , bạn lớp để em thựu hoàn thành đề tài tốt Một lần em xin chân thành cảm ơn bảo, hướng dẫn tận tình , TH.S Nguyễ , thầy cô khoa , bạn bè lớp giúp đỡ em trình thực đề tài Em xin chân thành cảm ơn! Hải phòng, ngày…tháng…năm 2012 Sinh viên thực 60 Footer Page 61 of 126 Header Page 62 of 126 Th.S Châu Chí Đức, Kỹ thuật điều khiển lập trình PLC Simatic S7-200, Nhà xuất khoa học kỹ thuật GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn (2005) , Máy Điện, Nhà xuất xây dựng Ban điều khiển Cao đẳng Công nghiệp Hà Nội (2002) , Khí cụ điện, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội Webside: www.webdien.com www.tailieu.vn www.google.com.vn 61 Footer Page 62 of 126 ... hình thành kinh tế tri thức Ngày tự động hóa điều khiển trình sản xuất sâu vào ngóc ngách, vào tất khâu trình tạo sản phẩm Một ứng dụng mà đồ án thiết kế Xây dựng mô hình khoan tự động ứng dụng. .. (KPCA) Hình 1.1 : Sơ đồ minh hoạ công nghệ khoan chống thấm Footer Page of 126 Header Page of 126 Hình 1.2 : Phạm vi ứng dụng loại khoan - Khoan truyền thống: Khoan truyền thống (còn gọi khoan. .. lưu trữ lưu trữ với dung lượng - Môi trường làm việc khắc nghiệt 2.4 CÁC LĨNH VỰC ỨNG DỤNG VÀ CÁC ƢU ĐIỂM KHI SỬ DỤNG BỘ PLC 2.4.1 Các lĩnh vực ứng dụng PLC sử dụng rộng rãi ngành: Công nghiệp,