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

để hệ thống tự động hóa sản xuất phải có tính linh hoạt cao nhằm đáp ứng sự biếnđộng thường xuyên của thị trường hàng hóa cạnh tranh.. Nên chúng em dưới sự hướng dẫn và giúp đỡ của cô Tố

để hệ thống tự động hóa sản xuất phải có tính linh hoạt cao nhằm đáp ứng sự biếnđộng thường xuyên của thị trường hàng hóa cạnh tranh.

Trong phần lớn các nhà máy, phân xưởng đều có góp mặt của tự động hóa.Trong các dây chuyền sản xuất, băng tải được sử dụng như một phương tiện vậnchuyển hàng hóa, vật liệu một cách nhanh chóng và thuận tiện Sử dụng hệ thống này

độ an toàn cao Nên chúng em dưới sự hướng dẫn và giúp đỡ của cô Tống Thị Lý đãthực hiện đề tài: “Hệ thống điều khiển máy trộn bê tông tự động ”

Trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài, chúng em sẽ không tránh khỏinhững thiếu sót về kiến thức và sự hiểu biết của mình, kính mong thầy cùng các bạnsinh viên giúp chúng em hoàn thiện tốt hơn

1

MỤC LỤC

CHƯƠNG I PHÂN TÍCH CÔNG NGHỆ VÀ LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN 5

1.1 Phân tích công nghệ 5

a Khởi động hệ thống 5

b Dừng hệ thống 6

c Dừng khẩn cấp 6

1.2 Lưu đồ thuật toán 6

a Lưu đồ thuật toán khởi động chương trình 7

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 và 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

2

MỤC LỤC HÌNH ẢNH

Hình 1: Mô tả về mô hình hệ thống trộn nhiên liệu tự động 5

Hình 2: Loadcell Cảm biến lực H8C – Zemic 11

Hình 3 Modul cảm biến hồng ngoại 12

Hình 4: PLC S7-200 CPU 224 13

Hình 5: Module EM235 14

3

1 3

2 4

- (11): Van điện từ để đóng mở thùng cân cát đá

- (12): Van điện từ để đóng mở thùng cân ximăng

4

(13) điều khiển xilanh mở cửa thùng trộn đưa vữa vào thùng vữa chính (10) Khi hếtvữa trong thùng trộn , cảm biến gắn ở dưới đáy thùng trộn (9) sẽ 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 đang hoạt động nhấn nút dừng Stop , thì hệ thống sẽ hoàn thành hếtmột chu trình làm việc rồi mới dừng Đèn báo hệ thống hoạt động ở chế độ dừng sẽchớp tắt với chu kỳ 1s , cho tới khi hệ thống thực hiện song một chu trình làm việc thìmới kết thúc chớp tắt và sáng luôn Khi chương trình dừng đèn báo khởi động sẽ tắt

Để khởi động lại hệ thống thì nhấn lại nút Start

1.2 Lưu đồ thuật toán

Lưu đồ thuật toán của hệ thống điều khiển trộn bê tông tự động được chia làm 3lưu đồ Vì PLC hoạt động theo chu trinh quét : Đọc trạng thái ngõ vào - Thực hiệntheo logic điều khiển trong chương trình – xử lý các yêu cầu truyền thông – xuất tínhiệu ra các ngõ ra Nên 3 lưu đồ này sẽ hoạt động đồng thời trong chương trình củaPLC S7-200

+ Lưu đồ thuật toán khởi động chương trình

+ Lưu đồ thuật toán đọc giá trị trọng lượng từ cảm biến Loadcell

+ Lưu đồ thuật toán dừng chương trình

5

a Lưu đồ thuật toán khởi động chương trình

6

b Lưu đồ thuật toán đọc analog

c Lưu đồ thuật toán dừng hệ thống.

9

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 và yêu cầu kỹ thuật, nhóm quyết định chọn Loadcell Cảmbiến lực H8C – Zemic để đo trọng lượng của nguyên liệu trong các thùng cân Sauđây là một số thông số của cảm biến Loadcell

+ Loadcell dạng thanh H8C có các tải trọng: 500kg, 1 tấn, 1.5 tấn, 2 tấn, 2.5 tấn,

3 tấn, 5 tấn, 10 tấn

+ Độ chính xác cao, đạt tiêu chuẩn OIML R60 C3

+ Cấu tạo bằng hợp kim thép, chống nước, chống ăn mòn, thích hợp với các loạimôi trường

+ Dễ dàng lắp đặt cho cân sàn điện tử, cân phễu, cân có tải trọng nặng…

+ Loadcell H8C có khả năng 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 bằng tại điểm : (“0″ ≤ ± 1) %R.O

+ Bù nhiệt : ( -10 ~ +40) °C

+ Nhiệt độ làm việc: (-20 ~ +60) °C

10

+ Nhiệt độ tác động đến tín hiệu ra: (≤ ± 0.002 )%R.O/°C.

+ Nhiệt độ tác động làm thay đổi điểm “0″ : (≤ ± 0.002 ) %R.O/°C

+ Điện trở đầu vào : (381 ± 4) Ω

+ Điện trở đầu ra : (350 ± 1) Ω

+ Điện trở cách điện: ≥ 5000 (ở 50VDC) MΩ

+ Điện áp kích thích: 6 ~ 15 (DC/AC) V

+ Điện áp kích thích tối đa : 20 (DC/AC) V

+Quá tải an toàn: 150 %

+ Quá tải phá hủy hoàn toàn: 300%

+ Tuân thủ theo tiêu chuẩn: IP67

+ Chiều dài dây tín hiệu: 4m cho 0.5-3 tấn , 6m cho 5, 10 tấn, 9.5m cho 20, 30tấn

+ Màu sắc dây : Đỏ , Đen , Xanh , Trắng

+ Phương thức định lượng : cảm biến lực (load cell)

Các thông số của modul cảm biến :

+ Điện áp hoạt động 12V

+ Dòng điện hoạt động 28mA

+Dòng đóng tiếp điểm của role 70mA

+ Thời gian lưu dữ liệu 100 giờ

+ Ngõ vào ra số :14 In/10 Out

+ Ngõ vào ra tương tự: 2 In/1 Out

+ Module mở rộng :7

+ Bộ đếm tốc độ cao : 30kHz cho 1 pha 6, 20kHz cho 2 pha 4

+ Xuất xung tốc độ cao: 2 x 20KHZ

+ Truyền thông : 1xRS485

+ Số lượng I/O tối đa : 128 in, 128 out

+ Tốc độ thực thi lệnh : 0.22 micro giây/lệnh

12

b Tính chọn modul mở rộng

iHình 5: Module EM235

Do PLC S7-200, CPU224 không được thiết kế có ngõ vào analog để đọc điện áp

từ cảm biến trọng lượng Loadcell, nên phải sử dụng thêm một modul mở rộng analogmodul EM235

Thông số kỹ thuật của modul EM235 như sau:

+ 4 ngõ vào tương tự +/-10VCD, 1 ngõ ra tương tự +/-10V 12 Bit

+ 4 ngõ vào tương tự +/-10VCD, 1 ngõ ra tương tự +/-10V 12 Bit

+ Dải đầu vào/trở kháng đầu vào: 0 đến 50 mV; 0 đến 100 mV; 0 đến 500 mV; 0đến 1V 0 đến 5 V; 0 đến 10 V; 0 đến 20 mA; +/- 25 mV; +/- 50 mV;+/- 100 mV; +/-

200 mV; +/- 500 mV; +/- 1 V; +/- 2.5 V; +/-5 V; +/- 10V

+ Thời gian biến đổi tương tự sang số: <250us

+ Số đầu ra tương tự : 1

+ Dải đầu ra: Dòng: 0 đến 20 mA Áp : -10 đến +10 V

+ Độ phân giải: Đầu ra áp: 12 bit Đầu ra dòng: 11 bit

+ Dải giá trị biến đổi: Tín hiệu đơn cực: 0 đến 32 000 Tín hiệu hai cực: - 32000đến + 32000

+ Công suất: 2W

13

CHƯƠNG III XÁC ĐỊNH VÀ PHÂN CÔNG I/O

Bảng phân công I/O, PLC s7-200 CPU224 và modul mở rộng EM235

14

CHƯƠNG IV THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN

Name

Sign

Date

TỰ ĐỘNG HÓA B -K57 Hanoi University of Mining and Geology

Part

Version 1.0

4.2 Thiết kế sơ đồ mạch điều khiển

a Mạch kết nối Loadcell với modul EM235

Loadcell sẽ chuyển hóa tín hiệu vật lý (trọng lượng) sang tín hiệu điện áp Tínhiệu điện áp này rất nhỏ ta có thể khuếch đại điện áp này trước khi đưa vào EM235 đểđọc analog, nhờ vào bộ khuếch đại TW-35-023 , hoặc không cần sử dụng cũng được vìdải do của EM235 có rất nhiều các nấc để ta chọn

Page:02 Design Draw Check

Name

Sign

Date

TỰ ĐỘNG HÓA B- K57 Hanoi University of Mining and Geology

Part

Version 1.0

READ LOAD CELL

-8 7 9

1 1

12 1 0

2 3 4 5 6

8 7

9

1 1

12 1 0

2 3 4 5 6

-SIG +SIG

+EXC

-SIG +SIG -EXC +EXC -EXC

+ -

+ -

+24V

0V

D+

D-RD C- C+

RC B- B+

RB A- A+

L+

M0

I0 V0

SW1 SW2 SW3 SW4 SW5

SW6 ON OFF OFF OFF ON OFF

b Mạch điện kết nối CPU-224

Mạch điện kết nối CPU-224 với ngõ vào là các nút nhấn và cảm biến và ngõ rakết nối với các rơ le trung gian , kết nối giữa CPU-224 và modul mở rộng EM235

16

INPUTS_ OUTPUTS_ CIRCUIT PLC_S7-200

KA1 8 7 3 5

KA 2 8 7 3 5

KA3 8 7 3 5

KA4 8 7

24V=

0V

Page:03 Design Draw Check

Name

Sign

Date

TỰ ĐỘNG HÓA B – K57 Hanoi University of Mining and Geology

Part

Version 1.0

KA7 8 7

KA8 8 7

KA9 8 7

Name

Sign

Date

Automation Department Hanoi University of Mining and Geology

Part

Version 1.0

CONTACTOR & VALVE

KA0

1 2

1 2

5 KA4 3

5 KA5 3

5 KA6

1 2

1 2

5 KA9 3

CHƯƠNG V XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN

VỚI PLC S7-200

18

CHƯƠNG VI GIÁM SÁT ĐIỀU KHIỂN MÔ PHỎNG BẰNG

PC - SIMU

25

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 bản giao thông vận tải; 2000

[3] Nguyễn Phùng Quang; “Điều khiển tự động truyền động điện xoay

chiều ba pha”; Nhà xuất bản giáo dục; 1996.

28