Đề tài nghiên cứu hệ thống điều khiển máy trộn bê tông tự động

LỜI MỞ ĐẦU Trong nghiệp đại hóa cơng nghiệp hóa đất nước vấn đề Tự động hóa q trình sản xuất đóng vai trò quan trọng Mục tiêu q trình Tự Động Hóa nhằm nâng cao suất dây chuyền công nghệ , nâng cáo chất lượng khả cạnh tranh sản phẩm , đồng thời cải thiện điều kiện lao động Sự cạnh tranh hàng hóa đặt vấn đề thời để hệ thống tự động hóa sản xuất phải có tính linh hoạt cao nhằm đáp ứng biến động thường xuyên thị trường hàng hóa cạnh tranh Trong phần lớn nhà máy, phân xưởng có góp mặt tự động hóa Trong dây chuyền sản xuất, băng tải sử dụng phương tiện vận chuyển hàng hóa, vật liệu cách nhanh chóng thuận tiện Sử dụng hệ thống độ an toàn cao Nên chúng em hướng dẫn giúp đỡ cô Tống Thị Lý thực đề tài: “Hệ thống điều khiển máy trộn bê tông tự động ” Trong trình nghiên cứu thực đề tài, chúng em khơng tránh khỏi thiếu sót kiến thức hiểu biết mình, kính mong thầy bạn sinh viên giúp chúng em hoàn thiện tốt MỤC LỤC CHƯƠNG I PHÂN TÍCH CƠNG NGHỆ VÀ LƯU ĐỒ THUẬT TỐN 1.1 Phân tích cơng nghệ .5 a Khởi động hệ thống b Dừng hệ thống c Dừng khẩn cấp 1.2 Lưu đồ thuật toán a Lưu đồ thuật tốn khởi động chương trình b Lưu đồ thuật toán đọc analog 10 c Lưu đồ thuật toán dừng hệ thống .10 CHƯƠNG II TÍNH CHỌN THIẾT BỊ CHO HỆ THỐNG 11 2.1 Cảm biến trọng lượng Loadceel 11 2.2 Tính chọn PLC Modul mở rộng .12 a Tính chọn PLC 12 b Tính chọn modul mở rộng 13 CHƯƠNG III XÁC ĐỊNH VÀ PHÂN CÔNG I/O 15 CHƯƠNG IV THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN 16 4.1 Thiết kế sơ đồ mạch lực 16 4.2 Thiết kế sơ đồ mạch điều khiển 17 a Mạch kết nối Loadcell với modul EM235 17 b Mạch điện kết nối CPU-224 18 c Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển .19 CHƯƠNG V XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VỚI PLC S7-200 20 CHƯƠNG VI GIÁM SÁT ĐIỀU KHIỂN MÔ PHỎNG BẰNG PC - SIMU 24 MỤC LỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Mơ tả mơ hình hệ thống trộn nhiên liệu tự động Hình 2: Loadcell Cảm biến lực H8C – Zemic 11 Hình Modul cảm biến hồng ngoại 12 Hình 4: PLC S7-200 CPU 224 13 Hình 5: Module EM235 14 CHƯƠNG I PHÂN TÍCH CƠNG NGHỆ VÀ LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN Sơ đồ gồm: - (1): Thùng chứa cát (2): Thùng chứa đá (3): Băng tải chở cát (4): Băng tải chở đá (5): Thùng chứa ximăng (6): Ruột gà chứa ximăng (7): Thùng cân cát đá (8): Thùng cân ximăng (9): Thùng trộn (10): Thùng chứa vữa (11): Van điện từ để đóng mở thùng cân cát đá (12): Van điện từ để đóng mở thùng cân ximăng (13): Van điện từ để đóng mở thùng trộn 12 11 14 13 10 Hình 1: Mơ tả mơ hình hệ thống trộn nhiên liệu tự động 1.1 Phân tích cơng nghệ a Khởi động hệ thống Khởi động hệ thống , nhấn nút ấn Start , đèn báo hệ thống hoạt động bật Chương trình kiểm tra thùng trộn (9) cảm biến gắn đáy thùng trộn, nguyên liệu thùng trộn, mở van (13) xả hết nhiên liệu thùng trộn ra, sau xả hết van (13) đóng lại, động băng tải (3) khởi động Còn trường hợp nhấn nút Start mà thùng trộn rỗng ,động vận hành băng tải (3) khởi động đưa nguyên liệu cát vào thùng cân (7), đạt mức 200Kg dừng lại, khởi động băng tải (4) đưa đá vào thùng cân với mức 300kg Van điện từ (11) điều khiển mở thùng cân cát đá đưa hỗn hợp cát đá vào thùng trộn (9) ruột gà chứa ximăng (6) khởi động đưa ximăng vào thùng cân ximăng (8) Khi hết hỗn hợp cát đá van (11) điều khiển xilanh đóng lại chuẩn bị cho chu trình Khi cân 100kg ximăng (6) dừng lại đồng thời van (12) mở cửa thùng cân ximăng, ximăng đưa vào thùng trộn (9) Khi hết ximăng thùng (8), van (12) điều khiển xilanh đóng cửa thùng cân (8) chuẩn bị cho chu trình đồng thời khởỉ động động trộn Sau thời gian trộn t1, động bơm nước (14) khởi động đưa nước vào thùng trộn Sau thời gian t2 động bơm nước ngừng hoạt động Sau t3, dừng động trộn, van (13) điều khiển xilanh mở cửa thùng trộn đưa vữa vào thùng vữa (10) Khi hết vữa thùng trộn , cảm biến gắn đáy thùng trộn (9) phát hiện, van (13) điều khiển đóng cửa thùng trộn chuẩn bị cho chu trình làm việc sau b Dừng hệ thống Khi hệ thống hoạt động nhấn nút dừng Stop , hệ thống hồn thành hết chu trình làm việc dừng Đèn báo hệ thống hoạt động chế độ dừng chớp tắt với chu kỳ 1s , hệ thống thực song chu trình làm việc kết thúc chớp tắt sáng ln Khi chương trình dừng đèn báo khởi động tắt Để khởi động lại hệ thống nhấn lại nút Start c Dừng khẩn cấp Khi vận hành hệ thống tự động cố điều tránh khỏi, cần ta cần phải tìm nguyên nhân cách khắc phục cố Đối với hệ thống tự động việc sau phát có cố dừng hệ thống lại Nhấn nút dừng khẩn cấp , hệ thống dừng lại Để khởi động lại hệ thống , nhấn nút khởi động Start 1.2 Lưu đồ thuật toán Lưu đồ thuật tốn hệ thống điều khiển trộn bê tơng tự động chia làm lưu đồ Vì PLC hoạt động theo chu trinh quét : Đọc trạng thái ngõ vào - Thực theo logic điều khiển chương trình – xử lý u cầu truyền thơng – xuất tín hiệu ngõ Nên lưu đồ hoạt động đồng thời chương trình PLC S7-200 + Lưu đồ thuật tốn khởi động chương trình + Lưu đồ thuật tốn đọc giá trị trọng lượng từ cảm biến Loadcell + Lưu đồ thuật tốn dừng chương trình a Lưu đồ thuật tốn khởi động chương trình b Lưu đồ thuật toán đọc analog c Lưu đồ thuật tốn dừng hệ thống CHƯƠNG II TÍNH CHỌN THIẾT BỊ CHO HỆ THỐNG 2.1 Cảm biến trọng lượng Loadceel Hình 2: Loadcell Cảm biến lực H8C – Zemic Theo yêu cầu đề tài yêu cầu kỹ thuật, nhóm định chọn Loadcell Cảm biến lực H8C – Zemic để đo trọng lượng nguyên liệu thùng cân Sau số thông số cảm biến Loadcell + Loadcell dạng H8C có tải trọng: 500kg, tấn, 1.5 tấn, tấn, 2.5 tấn, tấn, tấn, 10 + Độ xác cao, đạt tiêu chuẩn OIML R60 C3 + Cấu tạo hợp kim thép, chống nước, chống ăn mòn, thích hợp với loại mơi trường + Dễ dàng lắp đặt cho cân sàn điện tử, cân phễu, cân có tải trọng nặng… + Loadcell H8C có khả chống cháy nổ Thông số kỹ thuật: + Điện áp biến đổi : (2 ± 0.002 ) mV/V + Sai số lặp lại : (≤ ± 0.01) %R.O + Độ trễ : ≤ ± 0.02 ( ≤ ± 0.03 cho 30 tấn) %R.O + Sai số tuyến tính: ( ≤ ± 0.02 (≤ ± 0.03 cho 30 tấn) %R.O + Quá tải (30 phút) : ( ≤ ± 0.02 ) %R.O + Cân điểm : (“0″ ≤ ± 1) %R.O + Bù nhiệt : ( -10 ~ +40) °C + Nhiệt độ làm việc: (-20 ~ +60) °C 10 CHƯƠNG III XÁC ĐỊNH VÀ PHÂN CÔNG I/O Bảng phân công I/O, PLC s7-200 CPU224 modul mở rộng EM235 Địa Ký hiệu Chú thích I0.0 Nút bấm Start , thường hở (NC) I0.1 Nút bấm Stop , thường hở (NO) I0.2 Cảm biến báo dung lượng thùng trộn 9(NC) I0.3 Nút bấm Stop khẩn cấp , thường hở (NO) Q0.0 Động băng tải Q0.1 Động băng tải Q0.2 Động băng tải Q0.3 Van 11 Q0.4 Van 12 Q0.5 Van 13 Q0.6 Động máy bơm nước Q0.7 Động máy trộn Q1.0 Đèn báo hệ thống hoạt động Q1.1 Đèn báo hệ thống dừng A+ , A- Cảm biến trọng lượng thùng ( ngõ vào EM235) B+, B- Cảm biến trọng lượng thùng 8( ngõ vào EM235) 14 CHƯƠNG IV THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN 4.1 Thiết kế sơ đồ mạch lực Hệ thống trộn bê tông sử dụng động pha pha cho băng tải , máy trộn ,và máy bơm nước , cụ thể sau: + Băng tải , 4, động máy trộn sử dụng động không đồng pha rotor lồng sóc + Động máy bơm nước M5 sử dụng động điện pha 15 4.2 Thiết kế sơ đồ mạch điều khiển a Mạch kết nối Loadcell với modul EM235 Loadcell chuyển hóa tín hiệu vật lý (trọng lượng) sang tín hiệu điện áp Tín hiệu điện áp nhỏ ta khuếch đại điện áp trước đưa vào EM235 để đọc analog, nhờ vào khuếch đại TW-35-023 , không cần sử dụng dải EM235 có nhiều nấc để ta chọn b Mạch điện kết nối CPU-224 Mạch điện kết nối CPU-224 với ngõ vào nút nhấn cảm biến ngõ kết nối với rơ le trung gian , kết nối CPU-224 modul mở rộng EM235 16 c Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển 17 CHƯƠNG V XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VỚI PLC S7-200 18 19 20 21 22 23 24 CHƯƠNG VI GIÁM SÁT ĐIỀU KHIỂN MÔ PHỎNG BẰNG PC - SIMU 25 26 KẾT LUẬN 27 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Thị Thanh Loan; “Thiết kế hệ thống điều khiển tự động”; Microsoft PowerPoint; 2014 [2] Thái Duy Thức, Phan Minh Tạo; “Thiết kế truyền động điện tự động”; Nhà xuất giao thông vận tải; 2000 [3] Nguyễn Phùng Quang; “Điều khiển tự động truyền động điện xoay chiều ba pha”; Nhà xuất giáo dục; 1996 28 ... mơ hình hệ thống trộn nhiên liệu tự động 1.1 Phân tích công nghệ a Khởi động hệ thống Khởi động hệ thống , nhấn nút ấn Start , đèn báo hệ thống hoạt động bật Chương trình kiểm tra thùng trộn (9)... mạch lực Hệ thống trộn bê tông sử dụng động pha pha cho băng tải , máy trộn ,và máy bơm nước , cụ thể sau: + Băng tải , 4, động máy trộn sử dụng động không đồng pha rotor lồng sóc + Động máy bơm... thống dừng lại Để khởi động lại hệ thống , nhấn nút khởi động Start 1.2 Lưu đồ thuật toán Lưu đồ thuật toán hệ thống điều khiển trộn bê tông tự động chia làm lưu đồ Vì PLC hoạt động theo chu trinh