Thiết kế và thi công mô hình trạm trộn bê tông dùng PLC s7 300 và mô phỏng trên WinCC

TÓM TẮT ĐỒ ÁN Đồ án đã giới thiệu về cấu tạo, nguyên lý làm việc hệ thống tự động trộn bê tông thực tế dùng bộ điều khiển PLC,đồ án cũng đã trình bày về cấu trúc cũng như nguyên lý làm việc của hệ thống tự động dùng PLC cũng như mô phỏng hệ thống trên WinCC. Đồ án cũng đã xây dựng được mô hình trộn bê tông tự động và mô phỏng hệ thống trên WinCC. Introduction to the configuration, config of the system for the PLC auto process using the PLC controller, the graphic will be displayed to be configured as the database of your system using PLC also as system systems on WinCC. Toy was already built in the auto shelled modules and system systems on WinCC. MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 1 TÓM TẮT ĐỒ ÁN 2 MỤC LỤC 3 CÁC HÌNH VẼ SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN 5 CÁC BẢNG BIỂU SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN 6 DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT 7 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ TRẠM TRỘN BÊ TÔNG 8 1.1. Giới thiệu chung về trạm trộn bê tông 8 1.1.1. Khái niệm 8 1.1.2. Phân loại 8 1.1.3. Vật liệu làm bê tông 9 1.2 chức năng và cấu tạo của trạm trộn 11 1.2.1. chức năng của trạm trộn bê tông 11 1.2.2. Cấu tạo chung của trạm trộn 11 1.3. Phân loại trạm trộn 12 1.3.1. Trạm cố định 13 1.3.2. Trạm tháo lắp di chuyển được 14 1.3.3. Phân loại máy trộn 15 1.4. Nguyên lý hoạt động của trạm trộn bê tông 17 1.5. Thành phần vật liệu của bê tông 19 1.6. Định lượng vật liệu 20 1.7. Hoạt động của máy nén khí 20 1.8. Hoạt động của máy bơm nước 22 CHƯƠNG 2. GIỚI THIỆU VỀ PLC S7 300,WIN CC VÀ TRANG BỊ ĐIỆN CHO TRẠM TRỘN BÊ TÔNG 24 2.1. Yêu cầu về công nghệ trạm trộn bê tông 24 2.2. Cấu trúc của hệ điều khiển 25 2.3. Hệ thống máy tính giám sát trung tâm 27 2.4. Hệ thống điều khiển trực tiếp cho trạm trộn 27 2.5. Hệ thống cung cấp điện cho trạm trộn bê tông 27 2.5.1. Tính toán cung cấp điện cho hệ thống trạm trộn. 28 2.5.2. Các phần tử đóng cắt, bảo vệ, đo lường liên động. 29 2.6. Hệ thống an toàn của trạm 33 2.7. Mạch lực 34 2.8 giới thiệu chung về plc s7 300 36 2.9 Tìm hiểu về WinCC 51 2.9.1 Khái quát chung 51 2.9.2 Truyền thông trong môi trường wincc 51 2.9.3. Các chức năng của wincc 55 CHƯƠNG 3.THIẾT KẾ CHẾ TẠO BẰNG PLC S7 300 VÀ MÔ PHỎNG TRÊN WINCC 60 3.1 Sơ đồ thuật toán 60 3.2 Thống kê đầu vào và ra của mô hình 62 3.3 Lập trình hệ thống bằng PLC S7 300 62 3.4 Kết quả mô phỏng trên win cc 68 Một số hình ảnh về mô hình em làm 69 KẾT LUẬN 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72

LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay quá trình tự động hóa trong công nghiệp là hết sức quan trọng đốivới sự phát triển của một quốc gia Với các nước phát triển như Mỹ, Nhật, … thì tựđộng hóa không còn xa lạ và đã trở nên quen thuộc Ở các nước này máy móc hầunhư đã thay thế lao động chân tay, số lượng công nhân trong nhà máy đã giảm hẳn

và thay vào đó là những lao động chuyên môn, những kỹ sư có tay nghề, điều khiểngiám sát trực tiếp quá trình sản xuất thông qua máy tính

Bên cạnh đó, đất nước ta đang trong giai đoạn phát triển mạnh, đặc biệt là về xâydựng Rất nhiều các công trình có quy mô lớn đã và đang được thi công Điều đó đòi hỏimột số lượng lớn các trang thiết bị phục vụ cho việc xây dựng công trình, trong đó cótrạm trộn bê tông xi măng Các trạm trộn bê tông xi măng đang được sử dụng ở nước tahiện nay rất đa dạng và phong phú cả về chủng loại, kích cỡ và xuất sứ, trong đó có rấtnhiều trạm do Việt Nam chế tạo

Từ những thực tế trên, em đã lựa chọn đề tài “Thiết kế và thi công mô hình trạm trộn bê tông dùng PLC S7 300 và mô phỏng trên WinCC” để làm đồ án tốt

nghiệp của mình

Nội dung của đề tài gồm 3 chương:

 Chương 1: Tổng quan về trạm trộn bê tông tự động

 Chương 2:giới thiệu về về PLC S7 300,WIN CC và trang bị điện cho trạm

bê tông

 Chương 3: Thiết kế chế tạo trạm trộn bê tông dùng PLC S7 300 và môphỏng bằng WinCC

 Phần kết luận và tài liệu tham khảo

Để hoàn thành đồ án này, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy ThS TạHùng Cường đã hướng dẫn nhiệt tình để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Em xingửi lời cảm ơn sâu sắc đến tất cả các thầy cô trong Viện Kỹ Thuật và Công Nghệ,trường Đại học Vinh đã tận tình hướng dẫn và truyền đạt kiến thức cho em trongsuốt thời gian theo học ở trường Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên trong

đồ án tốt nghiệp sẽ không tránh khỏi sự sai lầm và thiếu sót vì vậy em rất mongnhận được ý kiến đóng góp của Quý thầy cô và các bạn

Em xin chân thành cảm ơn!

Nghệ An, Ngày tháng 5 năm 2018

TÓM TẮT ĐỒ ÁN

Đồ án đã giới thiệu về cấu tạo, nguyên lý làm việc hệ thống tự động trộn bêtông thực tế dùng bộ điều khiển PLC, đồ án cũng đã trình bày về cấu trúc cũng nhưnguyên lý làm việc của hệ thống tự động dùng PLC cũng như mô phỏng hệ thốngtrên WinCC Đồ án cũng đã xây dựng được mô hình trộn bê tông tự động và môphỏng hệ thống trên WinCC

Introduction to the configuration, config of the system for the PLC autoprocess using the PLC controller, the graphic will be displayed to be configured asthe database of your system using PLC also as system systems on WinCC Toy wasalready built in the auto shelled modules and system systems on WinCC

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

TÓM TẮT ĐỒ ÁN 2

MỤC LỤC 3

CÁC HÌNH VẼ SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN 5

CÁC BẢNG BIỂU SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN 6

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT 7

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TRẠM TRỘN BÊ TÔNG 8

1.1 Giới thiệu chung về trạm trộn bê tông 8

1.1.1 Khái niệm 8

1.1.2 Phân loại 8

1.1.3 Vật liệu làm bê tông 9

1.2 chức năng và cấu tạo của trạm trộn 11

1.2.1 chức năng của trạm trộn bê tông 11

1.2.2 Cấu tạo chung của trạm trộn 11

1.3 Phân loại trạm trộn 12

1.3.1 Trạm cố định 13

1.3.2 Trạm tháo lắp di chuyển được 14

1.3.3 Phân loại máy trộn 15

1.4 Nguyên lý hoạt động của trạm trộn bê tông 17

1.5 Thành phần vật liệu của bê tông 19

1.6 Định lượng vật liệu 20

1.7 Hoạt động của máy nén khí 20

1.8 Hoạt động của máy bơm nước 22

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU VỀ PLC S7 300,WIN CC VÀ TRANG BỊ ĐIỆN CHO TRẠM TRỘN BÊ TÔNG 24

2.1 Yêu cầu về công nghệ trạm trộn bê tông 24

2.2 Cấu trúc của hệ điều khiển 25

2.3 Hệ thống máy tính giám sát trung tâm 27

2.4 Hệ thống điều khiển trực tiếp cho trạm trộn 27

2.5 Hệ thống cung cấp điện cho trạm trộn bê tông 27

2.5.1 Tính toán cung cấp điện cho hệ thống trạm trộn 28

2.5.2 Các phần tử đóng cắt, bảo vệ, đo lường liên động 29

2.6 Hệ thống an toàn của trạm 33

2.7 Mạch lực 34

2.8 giới thiệu chung về plc s7 300 36

2.9 Tìm hiểu về WinCC 51

2.9.1 Khái quát chung 51

2.9.2 Truyền thông trong môi trường wincc 51

2.9.3 Các chức năng của wincc 55

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ CHẾ TẠO BẰNG PLC S7 300 VÀ MÔ PHỎNG TRÊN WINCC 60

3.1 Sơ đồ thuật toán 60

3.2 Thống kê đầu vào và ra của mô hình 62

3.3 Lập trình hệ thống bằng PLC S7 300 62

3.4 Kết quả mô phỏng trên win cc 68

Một số hình ảnh về mô hình em làm 69

KẾT LUẬN 71

TÀI LIỆU THAM KHẢO 72

Hình 2.2 Nguyên lý làm việc của xy lanh khí nén

Hình 2.3 Sơ đồ mạch điều khiển

Hình 2.11 Lữu tên chương trình

Hình 2.12 Giao diện 1 program

Hình 2.13 Giao diện làm việc

Hình 2.14 Đặt tên địa chỉ vào ra

Hình 2.15 PLC SIM

Hình 2.16 Tạo kết nối với PLC

Hình 2.17 Tạo drive kết nối PLC

Hình 3.1 Sơ đồ thuật toán

Hình 3.2 Đặt địa chỉ vào ra

Hình 3.3 Mô phỏng trên wincc

Hình 3.4 Kết nối mạch với wincc

Hình 3.5 Kết nối mạch với wincc

CÁC BẢNG BIỂU SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN

Bảng 1.1.Thành phần cấp phối theo trọng lượng

Bảng 1.2.Bảng phối phối theo thể tích tuyệt đối

Bảng 2.1 Tính chọn công suất động cơ

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TRẠM TRỘN BÊ TÔNG

1.1 Giới thiệu chung về trạm trộn bê tông

1.1.1 Khái niệm

Bê tông là một hỗn hợp được tạo thành từ cát, đá, xi măng, nước Trong đócát, đá chiếm 80% - 85%, xi măng chiếm 8% - 15%, còn lại là khối lượng nước.Ngoài ra còn có thêm phụ gia vào để thoả mãn yêu cầu đặt ra

Hỗn hợp vật liệu mới nhào trộn xong gọi là hỗn hợp bê tông, hỗn hợp bê tôngphải có độ dẻo nhất định, tạo hình và dầm chặt được dễ dàng

Cốt liệu có vai trò là bộ khung chịu lực, vữa xi măng và nước bao bọc xungquanh đóng vai trò là chất kết dính, đồng thời lấp đầy khoảng trống của cốt liệu.Khi rắn chắc, hồ xi măng kết dính các cốt liệu thành một khối đá và được gọi là bêtông Bê tông có cốt thép gọi là bê tông cốt thép

Hình 1.1 Hình ảnh trạm trộn bê tông hương kính tại nghệ an

1.1.2 Phân loại

Bê tông có nhiều loại, có thể phân loại như sau:

* Theo cường độ ta có:

Bê tông thường có cường độ từ 150 - 400 daN/cm2

Bê tông chất lượng cao có cường độ từ 500 - 1400 daN/ cm2

* Theo loại kết dính

Bê tông xi măng, bê tông silicát, bê tông thạch cao, bê tông polime, bê tôngđặc biệt

* Theo loại cốt liệu:

Bê tông cốt liệu đặc, bê tông cốt liệu rỗng, bê tông cốt liệu đặc biệt, bê tôngcốt kim loại

*Theo phạm vi sử dụng:

Bê tông thường được dùng trong kết cấu bê tông cốt thép (móng, cột, dầm,sàn) Bê tông thuỷ công dùng để xây đập Bê tông đặc biệt, bê tông chịu nhiệt, bêtông chống phóng xạ

1.1.3 Vật liệu làm bê tông

Để kết cấu được bê tông nhất thiết cần có các nguyên liệu sau:

 Xi măng

Xi măng kết hợp với nước tạo thành hồ xi măng xen giữa các hạt cốt liệu,đồng thời tạo ra tính linh động của bê tông (được đo bằng độ sụt nón) Mác của ximăng được chọn phải lớn hơn mác của bê tông cần sản xuất, sự phân bố giữa cáchạt cốt liệu và tính chất của nó ảnh hưởng lớn đến cường độ của bêtông Bìnhthường hồ xi măng lấp đầy phần rỗng giữa các hạt cốt liệu và đẩy chúng ra xa nhaumột chút (với cự li bằng 243 lần đường kính hạt xi măng)

Trong trường hợp này phát huy được vai trò của cốt liệu nên cường độ của bêtông khá cao và yêu cầu cốt liệu cao hơn cường độ bê tông khoảng 1,5 lần Khi bêtông chưá lượng hồ xi măng lớn, các hạt cốt liệu bị đẩy ra xa nhau hơn đến mứcchúng hầu như không có tác dụng tương hỗ nhau Khi đó cường độ của đá, xi măng

và cường độ của vùng tiếp xúc đóng vai trò quyết định đến cường độ bê tông nênyêu cầu cốt liệu thấp hơn

Tuỳ yêu cầu của loại bê tông có thể dùng các loại xi măng khác nhau, có thểdùng xi măng pô lăng, xi măng pô lăng bền sunfat, xi măng pôlăng xủ, xi măngpuzolan và các chất kết dính khác để thoả mãn yêu cầu của chương trình

 Cốt liệu nhỏ – cát

Cát để làm bê tông có thể là 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 khi trộn với xi măng và nước, phụ gia phảiđược tính toán hợp lý, nếu nhiều cát quá thì tốn xi măng không kinh tế và ít cát quáthì cường độ bê tông giảm.

 Cốt liệu lớn - đá dăm hoặc sỏi

Sỏi có mặt tròn, nhẵn, độ rộng và diện tích mặt ngoaì nhỏ nên cần ít nước, tốn

xi măng mà vẫn dễ đầm, dễ đổ nhưng lực dính bám với vữa xi măng nhỏ nên cường

độ bê tông sỏi thấp hơn bê tông đá dăm Ngược lại đá dăm được đập vỡ có nhiềugóc cạnh, diện tích mặt ngoài lớn và không nhẵn nên lực dính bám với vữa xi mănglớn tạo ra được bê tông có cường độ cao hơn Tuy nhiên mác của xi măng đá dămphải cao hơn hay bằng mác của bê tông tạo ra hay bê tông cần sản xuất

 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 và thời gian rắnchắc của xi măng và không ăn mòn thép Nước sinh hoạt là nước có thể dùng được.Lượng nước nhào trộn là yếu tố quan trọng quyết định tính công tác của hỗnhợp bê tông Lượng nước dùng trong nhào trộn bao gồm lượng nước tạo hồ xi măng

và lượng nước do cốt liệu Lượng nước trong bê tông xác định tính chất của hỗnhợp bê tông Khi lượng nước quá ít, dưới tác dụng của lực hút phân tử nước chỉ hấpthụ trên bề mặt vật rắn mà chưa tạo ra độ lưu động của hỗn hợp, lượng nước tăngđến một giới hạn nào đó sẽ xuất hiện nước tự do, màng nước trên mặt vật rắn dàythêm, nội ma sát giảm xuống, độ lưu động tăng thêm, lượng nước ứng với lúc bêtông có độ lưu động lớn nhất mà không bị phân tầng gọi là khả năng giữ nước củahỗn hợp

Nước biển có thể dùng để chế tạo bê tông cho những kết cấu làm việc trongnước bẩn nếu tổng các loại muối trong nước không vượt quá 35g trong một lít nước.Tuy nhiên cường độ bê tông sẽ giảm và không được sử dụng trong bê tông cốt thép

Thông thường phụgia sử dụng có hai loại: Loại rắn nhanh và loại hoạt động bềmặt.

Phụ gia rắn nhanh thường là loại muối gốc (CaCl2) hay muối Silic Do là chấtxúc tác và tăng nhanh quá trình thuỷ hoá của C3S và C2S mà phụ gia CaCl2 có khảnăng rút ngắn quá trình rắn chắc của bê tông trong điều kiện tự nhiên mà không làmgiảm cường độ bê tông ở tuổi 28 ngày

Hiện nay người ta sử dụng loại phụ gia đa chức năng, đó là hỗn hợp của phụgia rắn nhanh và phụ gia hoạt động bề mặt hoặc các phụ gia tăng độ bền nước

1.2 chức năng và cấu tạo của trạm trộn

1.2.1 chức năng của trạm trộn bê tông

Trạm trộn bê tông được chế tạo nhằm sản xuất ra bê tông với chất lượng tốt vàđáp ứng nhanh nhu cầu về bê tông trong xây dựng Trạm trộn bê tông là hệ thốngmáy móc có mức độ tự động hóa cao thường được sử dụng phục vụ cho các côngtrình vừa và lớn hay cho một khu vực có nhiều công trình đang xây dựng

Trước đây khi khoa học kĩ thuật chưa phát triển, máy móc còn nhiều lạc hậuthì việc có được một khối lượng bê tông lớn chất lượng tốt là điều rất khó khăn.Chính vì vậy để thiết kế những dây chuyền bê tông tự động là điều cần thiếtcho mỗi công trường cũng như ngành xây dựng trong nước

* Một trạm trộn gồm có 3 bộ phận chính:

Bộ phận chứa vật liệu và nước, bộ phận định lượng và máy trộn Giữa các bộphận có các thiết bị nâng, vận chuyển và các phễu chứa trung gian

Công nghệ sản xuất bê tông nói chung tương tự nhau:

Vật liệu sau khi định lượng được đưa vào trộn đều Trong trường hợp kết hợpsản xuất bê tông và vữa xây dựng trong một dây chuyền thì có thể giảm được 32%diện tích mặt bằng, từ 30% - 50% công nhân, từ 8% - 19% vốn đầu tư thiết bị Mộtnhà máy bê tông và vữa liên hiệp có hiệu quả cao khi lượng bê tông và vữa cungcấp không quá 300.000 m3/năm

1.2.2 Cấu tạo chung của trạm trộn

Một trạm trộn gồm có 3 bộ phận chính: Bãi chứa cốt liệu, hệ thống máy trộn

bê tông và hệ thống cung cấp điện

 Bãi chứa cốt liệu

Bãi chứa cốt liệu là một khoảng đất trống dùng để chứa cốt liệu (cát, đá to đánhỏ) ở đây cát, đá to, đá nhỏ được chất thành các đống riêng biệt

Yêu cầu đối với bãi chứa cốt liệu phải rộng và thuận tiện cho việc chuyên chởcũng như lấy cốt liệu đưa lên máy trộn

 Hệ thống máy trộn bê tông

Hệ thống máy trộn bê tông bao gồm hệ thống thùng chứa liên kết với hệ thốngđịnh lượng dùng để xác định chính xác tỉ lệ các loại nguyên vật liệu cấu tạo nên bêtông Băng tải dùng để đưa cốt liệu vào thùng trộn và gồm máy bơm nước, máybơm phụ gia, xi lô chứa xi măng, vít tải xi măng, thùng trộn bê tông, hệ thống khínén

Giữa các bộ phận có các thiết bị nâng, vận chuyển và phễu chứa trung gian

- Máy trộn

Có nhiệm vụ là tạo ra bê tông với những mác xác định

Nhìn chung các máy trộn bê tông có nhiều loại và có tính năng khác nhaunhưng cấu tạo chung của chúng đều có các bộ phận:

Bộ phận cấp liệu: Bao gồm máng cấp liệu và các thiết bị định lượng thànhphần cốt liệu khô như đá, cát, sỏi, xi măng

1.3 Phân loại trạm trộn

Dựa theo năng suất, người ta chia các nơi sản xuất bê tông thành 3 loại nhưsau :

Trạm bê tông năng suất nhỏ (1030 m3 / h)

Trạm trộn bê tông năng suất trung bình (3060 m3 / h)

Nhà máy sản xuất bê tông năng suất lớn (60120 m3 / h)

Có 2 dạng trạm trộn:

1.3.1 Trạm cố định

Trạm phục vụ cho công tác xây dựng một vùng lãnh thổ đồng thời cung cấp bêtông phục vụ trong phạm vi bán kính làm việc hiệu quả Thiết bị của trạm được bốtrí theo dạng tháp, một công đoạn có ý nghĩa là vật liệu được đưa lên cao một lần,thao tác công nghệ được tiến hành Thường vật liệu được đưa lên độ cao từ (18 -20) m so với mặt đất, chứa trong các phễu xi măng (chứa trong xi lô)

Trong quá trình dịch chuyển xuống chúng được đi qua cân định lượng sau đóđưa vào máy trộn Điểm cuối cùng của cửa xả bê tông phải cao hơn miệng cửa nhậncủa thiết bị nhận bê tông.Trong dây chuyền có thể lắp bất cứ loại máy trộn bê tôngnào chỉ cần chúng đảm bảo mối tương quan về năng suất với các thiết bị khác Đểphục vụ cho công tác bê tông yêu cầu khối lượng lớn, tập trung, đường xá vậnchuyển thuận lợi, cự ly vận chuyển dưới 30 km thì sử dụng trạm này là kinh tế nhất.Trong trường hợp vừa có các công trình tập trung yêu cầu khối lượng lớn, vừa

có các điểm xây dựng phân tán đặc trưng cho các đô thị Việt Nam cần sử dụng sơ

đồ hỗn hợp, vừa cấp hỗn hợp khô cho các công trình nhỏ, phân tán đường xá lưuthông kém Nếu cung cấp bê tông thì phải dùng ôtô trộn còn cung cấp hỗn hợp khôthì việc trộn sẽ được tiến hành trên đường vận chuyển hay tại nơi đổ bê tông

Hình 1.2 Trạm trộn bê tông cố định

1.3.2 Trạm tháo lắp di chuyển được

Dạng này có thể tháo lắp di chuyển dễ dàng, di động phục vụ một số vùng haycông trình lớn trong một thời gian nhất định Thiết bị công nghệ của trạm thườngđược bố trí dạng 2 hay nhiều công đoạn, nghĩa là vật liệu được đưa lên cao nhờ cácthiết bị ít nhất là 2 lần Thường trong giai đoạn này phần định lượng riêng và phầntrộn riêng, giữa hai phần được nối với nhau bằng thiết bị vận chuyển (gầu vậnchuyển, băng tải xe, xe vận chuyển)

Vật liệu được đưa lên cao lần đầu nhờ máy xúc, gàu xúc băng chuyền vàocác phễu riêng biệt sau đó là quá trình định lượng Tiếp theo vật liệu được đưa lêncao lần nữa để cho vào máy trộn

Cũng như dạng trên, trong dây chuyền có thể lắp bất cứ loại máy trộn nàomiễn là đảm bảo mối tương quan về năng suất và chế độ làm việc của các thiết bịkhác Cửa xả phải cao hơn cửa nhận bê tông của thiết bị vận chuyển (nếu tháp caohơn phải đưa lên cao một lần nữa) So với dạng cố định loại trạm này có độ cao nhỏhơn nhiều (từ 7m - 10m) nhưng lại chiếm mặt bằng khá lớn Phần diện tích dànhcho khu vực định lượng, phần diện tích dành cho trộn bê tông và phần nối giữa haikhu vực dành cho vận chuyển Trên thực tế, tổng mặt bằng cho loại trạm này nhỏhơn vì chúng có sản lượng nhỏ hơn nên bãi chứa cũng nhỏ hơn.Khi xây dựng cáccông trình phân tán, đường xấu, lưu thông xe không tốt thường sử dụng các trạmtrộn di động hoặc cung cấp bê tông khô trên các ô tô trộn Việc trộn được tiến hànhtrên đường vận chuyển hay tại nơi đổ bê tông

Hình 1.3 Trạm trộn bê tông di động

1.3.3 Phân loại máy trộn

 Căn cứ theo phương pháp trộn được chia thành hai nhóm: Nhóm máy trộn tự do và nhóm máy trộn cưỡng bức

*Nhóm máy trộn tự do:

Các cánh tr

ộn được gắn trực tiếp vào thùng trộn, khi thùng trộn quay các cánh trộn sẽ quay theo và nâng một phần các cốt liệu lên cao, sau đó để chúng rơi tự do xuống phía dưới thùng trộn đều vơí nhau tạo thành hỗn hợp bê tông

Loại máy này có cấu tạo đơn giản, tiêu hao năng lượng ít nhưng thời gian trộnlâu và chất lượng hỗn hợp bê tông không tốt bằng phương pháp trộn cưỡng bức

* Nhóm máy trộn cưỡng bức.

Là loại máy có thùng trộn cố định còn trục trộn trên có gắn các cánh trộn, khitrục quay các cánh trộn khuấy đều hỗn hợp bê tông

Loại máy này cho phép trộn nhanh, chất lượng đồng đều và tốt hơn máy trộn

tự do Nhược điểm của nó là kết cấu phức tạp hơn, năng lượng điện tiêu hao lớnhơn Thường dùng các loại máy này để trộn hỗn hợp bê tông khô, mác cao hoặc cácsản phẩm yêu cầu chất lượng cao

Theo cấu tạo thì trong các máy trộn cưỡng bức hiện nay đang sử dụng có hailoại: Máy trộn trụcđứng (còn gọi là máy trộn dạng Rôto) và máy trộn trục nằmngang, đễu là máy trộn có thùng trộn cố định

Máy trộn trục đứng:

Đối với các máy trộn trục đứng – như tên gọi – cánh trộn quay xung quanh cáctrục đứng hoặc một trục thẳng đứng đặt trong khoang trộn hình trụ tròn hoặc hìnhvành khăn Người ta gọi các máy trộn này theo hình dáng của thùng trộn là các

“máy trộn hình đĩa”

Máy trộn trục nằm ngang:

Máy trộn bê tông có trục nằm ngang - giống như hình dáng của nó – còn đượcđặt tên là “máy trộn hình con rùa” Trong các loại máy này, cánh trộn chuyển độngtheo phương vuông góc với trục, với cùng một bán kính Vì vậy sự hình thành dònghỗn hợp di chuyển theo phương thức trục trộn la do các cánh trộn đặt nghiêng thực

hiện (góc nghiêng của các cánh đó với phương hướng kính thường có giá trị(400 500).

Theo nguyên lý hoạt động máy trộn cưỡng bức có hai loại: Máy trộn cưỡngbức liên tục và máy trộn cưỡng bức làm việc theo chu kỳ

Máy trộn cưỡng bức liên tục:

Quá trình nạp trộn và xả bê tông diễn ra đồng thời, loại máy này vật liệu vàoliên tục do các cánh trộn có hướng thích hợp nên vừa trộn vừa chuyển dịch về phía

xả, được dùng để sản xuất bê tông và vữa xây dựng có năng suất trộn từ 5 m3/ h ữ60m3 /h thậm chí 120 m3 / h Thường các loại máy này được tổ hợp trong các trạmtrộn vì ở đó yêu cầu lượng bê tông và vữa lớn, số mác hạn chế

Máy trộn cưỡng bức làm việc theo chu kỳ:

Quá trình làm việc của máy diễn ra theo trình tự: Nạp liệu, trộn xả bê tông.Loại này dùng để sản xuất bê tông với thời gian trộn nhanh, chất lượng cao Thờigian hoàn thành một mẻ trộn không đến 90s Các máy này có dung tích nạp liệu từ

250 lít ữ 600 lít, thích hợp cho các trạm trộn riêng lẻ, phục vụ nhiều loại công trìnhkhác nhau

Trong thực tế khi nhu cầu trộn bê tông lớn hơn 90m3 hay 1500 m3 tháng thìphải thành lập trạm trộn bê tông trong nhà máy hay phân xưởng

 Căn cứ vào phương pháp đổ bê tông xi măng ra khỏi thùng, chia thành

4 loại

Loại đổ bê tông bằng cách lật nghiêng thùng

Loại đổ bê tông bằng máng dỡ liệu

Loại đổ bê tông qua đáy thùng ( chỉ có loại máy trộn cưỡng bức)

Loại đổ bê tông bằng cách thùng quay ngược lại

* Phương pháp đổ bằng cách nghiêng lật thùng:

Chỉ thích hợp với các máy trộn kiểu tự do dung tích thùng nhỏ hơn 250 lít (đốivới loại lật thùng bằng lực quay tay) và nhỏ hơn 350 lít (loại lật thùng nhờ lựccưỡng bức)

* Phương pháp đổ bằng máng:

Khi muốn lấy bê tông xi măng ra ta đưa máng vào, thùng trộn quay sẽ đổ bêtông vào máng để chảy ra ngoài Phương pháp này đổ chậm và không triệt để,

thường áp dụng với các máy trộn kiểu tự do hình trụ có dung tích thùng từ 450 lítđến 1000 lít.

* Phương pháp dỡ liệu bê tông xi măng qua đáy thùng:

Dưới đáy thùng có cửa dỡ liệu Khi lấy bê tông xi măng ra ta quay cửa tấm dỡliệu bê tông sẽ tự chảy ra Việc đóng, mở các cửa dỡ liệu thường do các xi lanh thuỷlực hoặc hơi ép điều khiển Phương pháp này thường áp dụng cho các máy trộn chu

kỳ kiểu cưỡng bức

* Phương pháp dỡ bê tông xi măng nhờ quay thùng ngược lại với chiều quayban đầu Cánh trộn sẽ đẩy bê tông ra khỏi thùng, phương pháp này thường áp dụng

ở các xe vận chuyển bê tông xi măng chuyên dùng

 Trong mô hình trạm trộn của em thì em đã dùng đổ bê tông bằng phươngpháp dỡ liệu bê tông qua đáy thùng

1.4 Nguyên lý hoạt động của trạm trộn bê tông

Từ các nguyên vật liệu xây dựng để sản xuất ra sản phẩm cuối cùng là bê tông

ta cần thực hiện các công việc như sau: Cốt liệu được để riêng biệt ở bãi chứa cốtliệu Cốt liệu được máy xúc lật đưa lên đầy các thùng phễu riêng rẽ, chờ xả xuốngbăng tải để vận chuyển lên các thùng cân cốt liệu, xi măng được đưa lên xi lô chứa

xi măng trên cao Nước được bơm lên đầy các thùng chứa để chờ cân định lượng

 Kiểm tra các điều kiện làm việc

Để bắt đầu một quá trình hoạt động mới, tránh trường hợp có quá trình hoạtđộng trước đó (chẳng hạn như sự cố) Trong thùng cân nước, cân phụ gia, cân ximăng, thùng trộn vẫn 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 này mới cho phép hệ thống làm việc (điều kiện làm việc “=1” ) Sau khiquá trình chuẩn bị xong Từ máy tính người vận hành nhập các thông số của mác bê

tông như: khối lượng cát, đá1, đá2, xi măng, nước, phụ gia, số mẻ và các dữ liệuquản lý hành chính như 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 là tựđộng hay bằng tay

Nếu là chế độ tự động người vận hành nhấn nút AUTO, nếu là chế độ bằng taythì nhấn nút MANUAL

 Chế độ điều khiển tự động

Ở chế độ điều khiển tự động người vận hành chỉ cần nhấn nút Start trên bànđiều khiển Động cơ trộn bê tông cho chạy ở chế độ không tải Máy sẽ tự động cân

đo các khối lượng nguyên vật liệu, ở đây thực hiện phương pháp cân riêng lẻ

Mở van xả cát, cát được xả xuống băng tải để đưa lên thùng cân Đồng thờiđá1 cũng xả để đưa lên thùng cân

Trong quá trình cân cốt liệu đồng thời cân luôn xi măng ,nước và phụ gia Ximăng từ xi lô chứa đưa vào thùng cân nhờ vít tải, khi khối lượng xi măng bằng khốilượng đặt thì dừng động cơ vít tải Nước, phụ gia được bơm lên đưa vào thùng câncho đến khi bằng khối lượng đặt thì dừng động cơ bơm nước và phụ gia

Khi điều kiện thùng trộn “rỗng’, cửa xả thùng trộn “đóng”, thì cốt liệu và ximăng được đưa đổ vào thùng trộn bê tông bắt đầu quá trình trộn khô Sau thời giantrộn khô là 15s thì xả nước và phụ gia vào trộn, bắt đầu thời gian trộn ướt là 10s(Thời gian trộn một mẻ khoảng 25s) thì cửa xả thùng trộn mở ra, bê tông được xảvào xe chuyên dụng Sau thời gian xả khoảng 10s, đóng cửa xả bê tông lại Kết thúcmột mẻ trộn

Để chuẩn bị cho một mẻ trộn mới thì trong quá trình trộn bê tông và sau khi xảnguyên liệu: cát, đá1, đá2, nước, xi măng và phụ gia tiếp tục được vận chuyển lênthùng cân nghĩa là: Khi số mẻ trộn chưa bằng số mẻ đặt thì sau khi xả cốt liệu và ximăng xong sẽ tiếp tục quay lại thực hiện cân cốt liệu và xi măng Khi xả nước vàphụ gia xong cũng tự động quay lại cân nước, phụ gia Khi cân đủ thì dừng lại chờ

mẻ tiếp theo Khi số mẻ bằng số mẻ đặt thì dừng hết quá trình cân lại

 Chế độ điều khiển bằng tay

Ở chế độ điều khiển bằng tay,người vận hành gạt công tắc cân vật liệu xuốngOFF, quan sát số liệu cân bằng thiết bị hiển thị trên bàn điều khiển hoặc quan sát

trên màn hình phần mềm Nhấn nút chạy động cơ trộn Đưa tay gạt sang chế độ hoạtđộng bằng tay (MAN), gạt chuyển mạch đóng mở cửa xả sang vị trí “STOP”, khicần điểu khiển, gạt chuyển mạch sang vị trí đóng hoặc mở cửa xả để đóng, mở cửaxả.

Nhấn nút cấp cát, đồng thời cấp luôn xi măng, nước, phụ gia Người vận hànhtheo dõi số cân hiển thị trên máy tính, khi đủ nhấn vào một lần nữa các nút để dừngquá trình cấp Trong quá trình cấp cốt liệu riêng đá thì cấp xong đá1 mới được cấpđá2 Khi cốt liệu đã được cấp đủ đưa chúng vào thùng trộn Lúc này nhấn nút xả cốtliệu đồng thời nhấn nút xả xi măng Do động cơ trộn luôn chạy trong quá trình hoạtđộng nên sau khi xả xong cốt liệu, xi măng coi như máy đang trôn bê tông khô, thờigian trộn ướt được bắt đầu tính khi xả nước và phụ gia Sau khi trộn ướt mẻ bê tông

đã được hoàn thành, người vận hành chỉ việc nhấn nút xả bê tông

Không để chuyển mạch đóng mở cửa xả ở vị trí “tự động” vì khi đó có thể bêtông sẽ bị xả theo chế độ tự động trong khi chưa cân đủ nước hoặc đủ xi măng

1.5 Thành phần vật liệu của bê tông

Thành phần vật liệu của bê tông đóng vai trò quyết định đến chất lượng hayquyết định đến cường độ chịu lực cũng như mác của bê tông.Từ thực nghiệm người

ta đã xác định được mác của bê ông ứng với từng loại vật liệu nhất định với một tỉ

lệ xác định, ngược lại từ mác của bê tông người ta dễ dàng tra được tỉ lệ thành phầntrong bê tông

Sau đây là một trong số mác bê tông do trạm bê tông thương phẩm Tây Mỗ –Công ty cổ phần cơ giới lắp máy và xây dựng (VIMECO) cấp mẫu

 Bảng thành phần cấp phối bê tông

Cơ quan cấp mẫu : Trạm bê tông thương phẩm Tây Mỗ (VIMECO)

Loaị bê tông mác 150 độ sụt 60 20 mm tại công trường Vật liệu sử dụng:

- Bảng thành phần cấp phối theo trọng lượng

Đá(kg)

Nước(kg)

Phụ giaFDN 2002A

Độ sụtMm

Dungtrọng(Kg/ m3)

Bảng 1.1 thành phần cấp phối theo trọng lượng

- Bảng thành phần cấp phối theo thể tích tuyệt đối

Thành phần vật liệu Nguồn gốc Khối lượng riêng(kg/m3) Thể tích(m3)

Bộ phận quan trọng nhất của một trạm trộn là bộ phận định lượng nguyên liệu

Để có được bê tông theo đúng mác yêu cầu ta phải đảm bảo độ chính xác về tỷ lệcác thành phần xi măng, nước, cát và phụ gia

Việc định lượng vật liệu trước đây dùng dây cơ khí, hiện tại thường được thựchiện chủ yếu trên các cân băng tải hay các cân có bộ cảm biến trọng lượng Loadcell

1.7 Hoạt động của máy nén khí

Máy nén khí dùng để cấp khí nén điều khiển các cửa đóng mở cân, cấp đá, cát,

xi măng, nước, phụ gia và xả bê tông Máy nén khí là một máy đã được chu hoádùng điện một pha tự động ổn định áp lực thông qua rơ le, tự động ngắt, tự độngbảo vệ

* Theo cấu tạo các máy khí nén được phân thành: Máy nén khí pittông, máynén khí rôto, máy nén khí ly tâm, máy nén khí hướng trục và máy nén khí kiểuphun.

Ví dụ:

Máy nén khí pittông:

Máy nén khí pittông đơn giản nhất gồm xi lanh hở, đầu kia được đậy nắp.Trong nắp có đặt van nạp và xả Pittông chuyển động tịnh tiến qua lại trong xi lanhnhờ được nối với cơ cấu thanh truyền – tay quay

Khi pittông rút về bên phải, van nạp tự động mở, khí được nạp vào xi lanh.Khi pittông chuyển động ngược lại, áp suất trong xi lanh tăng lên đến khi nào lớnhơn áp suất trong đường ống nạp thì van nạp tự động đóng lại Pittông tiếp tụcchuyển động về bên trái, khí trong xi lanh bị nén đến khi nào áp suất của nó lớn hơn

áp suất khí trong đường ống xả van xả mở ra, khí nén sẽ được đẩy vào bình chứa,các quá trình mô tả tiếp tục lặp lại

Máy nén khí pittông kể trên là loại một chiều Ngoài ra còn có loại máy nénkhí pittông hai chiều, trong đó cả hai đầu xi lanh đều được làm kín và đều có đặtvan nạp, xả Khi chuyển động pittông đồng thời thực hiện 2 quá trình: nạp khí ởphần xi lanh này và nén, xả khí ở xi lanh khác

Ưu điểm: Kết cấu gọn gàng, trọng lượng máy trên một đơn vị năng suất nhỏ,chiếm diện tích lắp đặt không nhiều, tiện lợi khi tháo lắp các cụm và chi tiết máy,

độ tin cậy cao

Nhược điểm: khó khăn chế tạo được máy có khả năng cân bằng tốt, không thểđạt được tốc độ cao, làm việc còn khá ổn và rung động

to, thể tích chứa hết chiều dài rôto, khí nén được đẩy ra cửa xả vào ống dẫn tới nơitiêu thụ hoặc tới bình chứa.

Ưu điểm:

- Do không có các khối lượng chuyển động tịnh tiến qua lại nên máy có thểlàm việc với tốc độ cao mà vẫn bảo đảm khả năng cân bằng, ổn định, có thể nốimáy trực tiếp với động cơ điện

- Các quá trình nạp và xả diễn ra liên tục

- Có độ tin cậy cao

- Theo năng suất các máy nén khí được phân thành: Máy nén khí năng suấtthấp, có năng suất từ 0,04ữ10m3/ph; máy nén khí năng suất trung bình có năng suất

từ 10 - 100m3/ph; máy nén khí năng suất cao, có năng suất lớn hơn 100m3/ph

- Theo nguyên lý nén khí chúng được chia thành hai nhóm:

Máy nén khí hoạt động theo nguyên tắc biến đổi động năng trong đó khôngkhí được truyền với một tốc độ lớn và được nén nhờ sự biến đổi động năng củadòng khi chuyển động thành công nén (máy nén khí ly tâm, hướng trục thuộc nhómnày)

Máy nén khí hoạt động theo nguyên tắc giảm thể tích chứa khí trong đó khílấy từ không gian có áp suất thấp đưa vào một không gian kín (không gian công tác)sau đó được nén và tăng áp suất do giảm thể tích không gian kín (các loại máy nénkhí pittông, rôto, thuộc nhóm này)

1.8 Hoạt động của máy bơm nước

Máy bơm là máy thuỷ lực dùng để hút và đẩy chất lỏng từ nơi này đến nơikhác Chất lỏng dịch chuyển trong đường ống nên bơm phải tăng áp suất chất lỏng

ở đầu đường ống để thắng trở lực trên đường ống và thắng hiệu áp suất ở 2 đầuđường ống Năng lượng bơm cấp cho chất lỏng lấy từ động cơ điện hoặc từ cácnguồn động lực khác Điều kiện làm việc của máy bơm rất khác nhau (trong nhà,ngoài trời, độ ẩm, nhiệt độ ) và bơm phải chịu được tính chất lý, hoá của chất lỏngcần vận chuyển

Kết luận:

Chương I cho ta hiểu được cấu tạo và thành phần chính của bê tông một cách

hệ thống, các nguyên vật liệu làm ra nó và những nguyên nhân làm giảm chất lượngcủa bê tông Đây là một điều quan trọng vì muốn thiết kế ra hệ thống trạm trộn bêtông tự động trước tiên ta phải hiểu được cấu tạo thành phần chính của bê tông.Chương này cũng cho ta một cái nhìn tổng quan về trạm trộn bê tông trongthực tế, nguyên tắc hoạt động để tạo ra được một mẻ bê tông từ các loại nguyên vậtliệu cơ bản

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU VỀ PLC S7 300,WIN CC VÀ TRANG BỊ ĐIỆN CHO TRẠM

TRỘN BÊ TÔNG

2.1 Yêu cầu về công nghệ trạm trộn bê tông

Ngày nay khoa học phát triển các ngành công nghiệp hoá được áp dụng kỹthuật tiên tiến đáp ứng được nhu cầu của thời đại vì vậy yêu cầu của trạm trộn bêtông tươi là phải đáp ứng nhanh và đủ lượng bê tông cũng như phải có khả nănglinh hoạt tạo ra nhiều mác bê tông đáp ứng nhu cầu cho khách hàng

Để giải quyết được vấn đề này đòi hỏi người thiết kế phải tìm hiểu sâu về côngnghệ, phải biết đan xen linh hoạt các công việc cần làm sao cho trong cùng một lúcmáy trộn bê tông có thể làm việc được nhiều nhất

Ví dụ:

Trong thời gian cân cốt liệu máy cũng cấp và cân luôn xi măng, nước, phụ gia.Thường các công việc cấp /cân này được thực hiện trong lúc máy đang trộn khôhoặc trộn ướt bê tông

Ngoài ra để bê tông trộn được nhiều hơn, nhằm giảm nhiều thời gian trộn, ta

xả hết cốt liệu và xi măng cùng một lúc để máy trộn khô sau đó xả nước và phụ giarồi trộn ướt làm như vậy nguyên vật liệu được phân bố đều hơn

Do đó thời gian trộn một mẻ bê tông trên thực tế là từ 25s - 60s Để có thể trộnđược nhiều loại bê tông chất lượng cao với mác xi măng cao hơn chất lượng thấpvới mác xi măng thấp hơn

Cần có các bảng biểu về số liệu bê tông sẵn sàng, chính xác để sử dụng khimáy tính truyền số liệu bị hỏng đảm bảo trạm trộn có thể hoạt động được liên tục.Theo qui chuẩn xây dựng, sai số cho phép khi định lượng vật liệu không vượt quá

±1% (theo trọng lượng) đối với nước và xi măng; không quá ±2% (theo trọnglượng) đối với cát vàđá dăm hoặc sỏi Để đáp ứng được yêu cầu trên đòi hỏi côngnghệ và thiết bị hiện đại với hệ số tin cậy rất cao Vì vậy, hoạt động của hệ thốngđịnh lượng vật liệu quyết định chất lượng của bê tông thành phẩm Đặt các cảmbiến trọng lượng tại các vị trí thích hợp để thu được đúng giá trị trọng lượng nguyênliệu, hạn chế tối đa sai số cho cả hệ thống Kết hợp bộ điều khiển khả lập trình PLC

và máy tính PC để điều khiển toàn bộ quá trình công nghệ sản xuất bê tông tươithương phẩm.

Từ yêu cầu của công nghệ trạm trộn ta nhận thấy có thể chia hoạt động củatrạm trộn thành 3 phần riêng biệt, chúng liên hệ với nhau ở khâu khởi động như sau:Chu trình trộn bê tông của trạm trộn thực chất là đóng mở cửa xả thích hợp,gốc xuất phát thời điểm nhận xong vật liệu vào thùng trộn

Chu trình hoạt động của cân cát, đá1, đá2, xi măng

Chu trình hoạt động của cân nước, phụ gia

2.2 Cấu trúc của hệ điều khiển

Hệ thống được điều khiển và giám sát bằng máy tính, có khả năng đặt cácthông số về khối lượng và thời gian từ chương trình điều khiển trực tiếp từ PLC vàcác quá trình hoạt động của trạm được hiển thị trên màn hình giao diện của máytính

Bộ điều khiển khả trình PLC và Modul vào/ ra tương tự có khả năng điềukhiển logic trực tiếp các quá trình hoạt động của hệ trạm trộn bê tông

Kiểm tra trạm trộn bê tông trước sản xuất

Bật Aptomat cấp nguồn cho phòng điều khiển và tụ điện

ấn nút “CẤP NGUỒN – SUPPLY” (cấp nguồn cho điện động lực và điện điềukhiển) lúc này máy nén khí bắt đầu hoạt động

Nguồn cấp cho các động cơ là 12V nguồn cấp cho các relay và các công tắcnút ấn là 24V

Nếu không đúng chiều quay của động cơ máy nén khí (động cơ ba pha) thìphải tắt nguồn điện cấp cho tủ điện phòng điều khiển và thực hiện đảo pha nguồn.Nếu đúng chiều quay của động cơ máy nén khí thì sau 5 phút máy sẽ cấp hơi

đủ cho trạm Lúc này toàn bộ trạm mới được phép kiểm tra các bứơc tiếp theo

Ấn nút “CHẠY” của thùng trộn, chạy thử các cánh trộn bê tông trong thùngtrộn, đèn LED sáng

Ấn nút “ĐÓNG” cửa xả bê tông, đèn LED sáng báo cửa xả bê tông đã đượcđóng

Tiếp tục kiểm tra các hoạt động của XI MĂNG, NƯỚC tương tự như cốt liệu

Ấn nút “Mở” cửa xả thùng trộn, tháo nước rửa, sau khi tháo hết nước ấn nút

“Đóng” cửa xả, đèn LED “ĐÓNG” sáng

Ấn nút “Dừng” thùng trộn, ngừng quay cánh trộn trong thùng trộn, đèn tắt.Kết thúc việc kiểm tra vận hành thử trạm Sau khi đã tiến hành kiểm tra trạmtrộn trước sản xuất ta có thể vận hành trạm trộn theo các chế độ sau:

Từ trên máy tính mác của bê tông (tỷ lệ khối lượng các loại nguyên vật liệu)được truyền xuống PLC, cùng với các thông số: Số mẻ trộn, bảng số liệu về thờigian xả các loại nguyên vật liệu và bê tông, số liệu hiệu chỉnh sai số khối lượng khicân Dựa vào các số liệu được chuyển xuống từ chương trình điều khiển trên máytính, chương trình từ PLC điều khiển trực tiếp hoạt động của trạm trộn ở các chế độsau:

- Chế độ điều khiển bằng tay (MANUAL).

Ở chế độ điều khiển bằng tay, hệ thống được điều khiển trên phím cứng là nút

ấn ở bàn điều khiển, các công việc cân đá, cát, xi măng, phụ gia, nước có thể thựchiện nhập bằng máy tính ở chế độ này chú yếu sử dụng cho mục đích thử sự hoạtđộng của các van điều khiển và động cơ

- Chế độ điều khiển tự động (AUTOMATIC).

Trên bàn điều khiển cứng chuyển nút ấn sang chế độ điều khiển tự động, khichuyển sang chế độ tự động, hệ thống sẽ yêu cầu nhập mác trộn, số mẻ trộn, một mẻtrộn bao nhiêu khối, thời gian trộn khô, thời gian trộn ướt chỉ khi nhập đầy đủ cácthông số trên thì hệ thống mới có thể làm việc, khi đã đầy đủ các điều kiện trên, ấn

nút Auto-Start ban đầu hệ thống sẽ tiến hành cân các thông số: Nước, Đá, Cát, Xi

măng, Phụ gia Sau khi đá+cát cân xong van cân đá sẽ xả đá và cát xuống băng tải

và đưa vào gầu, sau khi đá+cát đã xả hết vào gầu, động cơ băng tải kéo gầu lên và

xả vào thùng trộn, xi măng sau khi cân xong sẽ chờ đá+cá và cùng xả vào thùngtrộn cùng một lúc, căn cứ vào giá trị đặt thời gian trộn khô, sau khi chạy hết thờigian trộn khô hệ thống sẽ tiến hành mở van cân nước và van cân phụ gia bắt đầutrộn ướt, khi hết thời gian trộn ướt van xả của thùng trộn xả, trong quá trình trộnvan đá, cát, xi măng, nước, phụ gia vẫn tiếp tục tiến hành cân, vòng lặp cứ tiếp tụccho đến lúc trộn xong số mẻ đặt

2.3 Hệ thống máy tính giám sát trung tâm

Hệ thống máy tính giám sát trung tâm với phần mềm điều khiển giám sát cócác chức năng:

- Nhập và truyền các lượng đặt về thời gian xuống PLC

- Giám sát các quá trình hoạt động của trạm bằng tín hiệu đèn báo

- Giám sát hệ thống định lượng của máy

Máy tính (PC) giám sát truyền thông với PLC điều khiển trực tiếp bằng giaothức PC/MPI qua cáp PC Adapter

Nhờ đó ta có thể truyền thông dễ dàng giữa Máy tính và PLC Yêu cầu tốithiểu về cấu hình của máy tính tốc độ 300KHz, bộ nhớ RAM 32Mb

Ngoài giám sát bằng máy tính ta có thể theo dõi hoạt động của máy tính nhờ

hệ thống đèn báo Led thường được gắn trên tủ điều khiển

2.4 Hệ thống điều khiển trực tiếp cho trạm trộn

Để điều khiển trạm trộn bê tông máy tính có thể hoàn toàn đảm nhiệm chứcnăng này, tuy nhiên nhược điểm của máy tính này là độ an toàn thấp Ngày nay với

sự ra đời và phát triển của thiết bị điều khiển Logic khả trình PLC Hoạt động tincậy và thích hợp trong môi trường công nghiệp, khắc phục được các nhược điểmcủa máy tính, do đó việc trình bày hệ thống hoàn toàn cho phép ta lựa chọn giảipháp kết hợp khả năng của máy tính và PLC điều khiển chi phí thấp nà chất lượng

hệ thống được nâng cao rõ rệt

Trong hệ thống, nhiệm vụ điều khiển hoạt động các cơ cấu chấp hành tậptrung tại PLC Vì thế cho phép hệ thống hoạt động độc lập khi máy tính gặp sự cố.Máy tính và PLC có thể trao đổi dữ liệu để hệ thống vận hành đúng yêu cầu củatừng loại Mác bê tông

2.5 Hệ thống cung cấp điện cho trạm trộn bê tông

Trạm trộn bê tông là một hệ thống máy điện có công suất đặt khá lớn khoảng

200 KVA, có thiết bị dùng 1 pha, có thiết bị dùng 3 pha Ta cần thiết kế trạm biến

áp riêng cho hệ thống sao cho phải đủ năng lượng để cung cấp cho trạm hoạt động

và độ an toàn phải cao.Để đảm bảo tính liên tục khi làm việc thì ta thiết kế thêmmột máy phát dự phòng tránh trường hợp khi mất điện không làm ảnh hưởng đếnquá trình sản xuất

2.5.1 Tính toán cung cấp điện cho hệ thống trạm trộn.

Điện áp đưa vào trạm trộn được lấy từ lưới điện trung áp cấp cho nhà máy quatrạm phân phối trung tâm được đưa tới trạm biến áp của trạm bằng cáp ngầm, điện

áp từ lưới trung áp là 35KV sau khi qua trạm biến áp hệ thống được giảm xuống0,4KV

- Tính chọn công suất động cơ

Căn cứ vào yêu cầu của trạm ta sẽ chọn các động cơ làm việc ở chế độ ngắnhạn lặp lại Động cơ ngắn hạn lặp lại: là chế độ mà thời gian mang tải và thời giannghỉ xen kẽ nhau

Khi làm việc nhiệt sai tăng lên nhưng chưa tới ổn định Thời gian nghỉ giảm nhưng chưa tới 0

Đối với chế độ ngắn hạn lặp lại người ta dùng khái niệm hệ số đóng điện å%(Hệ số tiếp điện)

Trong đó: tlv: là thời gian làm việc có tải

tc.kỳ= tlv+ tnghỉ : là thời gian của một chu kỳ

Người ta đã chế tạo chuẩn:

Ngắn hạn lặp lại tải thay đổi:

Khi å% = å%chuẩn ta tính theo công thức:

Trong đó : Mi: trị số mômen ứng với khoảng thời gian ti

Mđt: mô men đẳng trị

Ptđ: Công suất tương đương

Khi å% ≠ å%chuẩn thì ta phải tính ra Mđt từ đó ta tính ra Pđt Do đó công suất tínhtoán Ptt được tính theo công thức sau:

lv t t

t

t

%60

%;

40:

%25

t

t Mi M

t P P

tt P P

Sau đó tính chọn công suất định mức Pđm lớn hơn hoặc bằng công suất tínhtoán Ptt (Pđm ≥ Ptt).

- Gắn hạn lặp lại tải không đổi:

Đối với ngắn hạn lặp lại tải không đổi thì chọn công suất định mức Pđm lớn hơnhoặc bằng công suất yêu cầu Pyc (Pđm ≥ Pyc) phù hợp giữa å%tải và å%chuẩn, tốc độthích hợp

Khi å% ≠ å%chuẩn thì ta phải tính:

(II.4)Sau đó tính chọn Pđm≥ Ptt như bình thường

Theo mô hình thực tế của em thì em chọn các loại động cơ có công suất như sau:

Loạiđộng cơ

Động cơtrộn

Động

cơ băngtải

Động cơnén khí

Động cơbơmnướcCông

Bảng 2.1 tính công suất chọn động cơ

2.5.2 Các phần tử đóng cắt, bảo vệ, đo lường liên động.

Cầu chì: dùng để bảo vệ cho thiết bị điện và lưới điện tránh khỏi dòng điện

ngắn mạch Cầu chảy có bộ phận chủ yếu là dây chảy Trị số mà dòng điện mà dâychảy bị chảy đứt được gọi là dòng điện giới hạn (Igh) Rõ ràng, cần có dòng điện

chuan

tai yc

tt P P

giới hạn lớn hơn dòng điện định mức (Igh >Iđm) để dây chảy không bị đứt khi làmviệc với dòng điện định mức Thông thường, đối với dây chảy cầu chì thì: Igh=(1,25 - 1,45)Iđm

Nhược điểm: Khi xảy ra sự cố ngắn mạch, dây chảy đứt, người vận hành phảithay dây chảy cầu chì do đó ảnh hưởng đến năng suất làm việc của máy Việc đểcho người vận hành thay dây chảy cầu chì là tạo cho người vận hành chấp hànhkhông đúng dẫn đến làm sai

Rơ le nhiệt:dùng để bảo vệ các thiết bị điện (động cơ) khỏi bị quá tải

Rơ le nhiệt có dòng điện làm việc tới vài trăm Ampe, ở lưới điện một chiều440V và xoay chiều tới 500V, tần số 50Hz

Trong thực tế sử dụng, dòng điện định mức của rơle nhiệt thường được chọnbằng dòng điện định mức của động cơ điện cần được bảo vệ quá tải, sau đó chỉnhgiá trị của dòng điện tác động là:

Nút ấn:

Dùng để đóng- cắt mạch ở lưới điện hạ áp Nút ấn thường được dùng để điềukhiển các rơ le, công tắc tơ, chuyển đổi mạch tín hiệu, bảo vệ Sử dụng phổ biếnnhất là dùng nút ấn trong mạch điều khiển động cơ để mở máy, dừng và đảo chiềuquay

Nút ấn cũng có kiểu hở và kiểu được bảo vệ kín để chống bụi, nước, chốngnổ và có loại có cả đèn báo để trạng thái của nút ấn

Aptomat (máy ngắt tự động): Là khí cụ điện đóng mạch bằng tay và cắt mạch

tự động khi có sự cố như: quá tải, ngắn mạch, sụt áp

Kết cấu các aptomat rất đa dạng và được chia theo chức năng bảo vệ: aptomatdòng điện cực đại, aptomat dòng điện cực tiểu, aptomat điện áp thấp

Aptomat dòng điện cực đại được dùng để bảo vệ mạch điện khi quá tải vàngắn mạch

Aptomat điện áp thấp dùng để bảo vệ mạch điện khi điện áp tụt thấp không đủđiều kiện làm việc hoặc khi mất điện áp

Các aptomat có thể kết hợp nhiều nguyên lý làm việc thành các aptomat vạnnăng: vừa bảo vệ quá dòng hay ngắn mạch, vừa bảo vệ điện áp thấp, vừa bảo vệ quátải

Các rơle:

Rơle là loại khí cụ điện tự động dùng để đóng- cắt mạch điện điều khiển hoặcmạch bảo vệ để liên kết giữa các khối điều khiển khác nhau, thực hiện các thao táclogic theo một quá trình công nghệ

Rơle điện từ: là loại rơle đơn giản nhất và dùng rộng rãi nhất, làm việc dựatrên nguyên lý điện từ và về kết cấu nó tương tự như công tắc tơ nhưng chiều đóng-cắt mach điện điệu khiển, không trực tiếp dùng trong mạch lực

Rơ le trung gian: khuyếch đại các tín hiệu điều khiển, nó nằm ở vị trí giữa hairơle khác nhau Số lượng tiếp điểm (tiếp điểm thường đóng, tiếp điểm thường mở,tiếp điểm chuyển đổi có cực động chung) của rơle trung gian thường nhiều hơn cácloại rơle khác

Rơle dòng điện: bảo vệ mạch điện khi dòng điện trong mạch vượt quá haygiảm dưới một trị số nào đó đã được chỉnh định trong rơle

Rơle điện áp: bảo vệ các thiết bị điện khi điện áp đặt vào thiết bị tăng quá hoặcgiảm quá mức qui định.Cuộn điện áp được mắc song song với mạch điện của thiết

bị điện cần bảo vệ

Rơle điện áp chia ra 2 loại theo nhiệm vụ bảo vệ:

Rơle điện áp cực đại: nắp từ động không quay ở điện áp bình thường Khi điện

áp tăng quá mức, lực từ thắng lực cản lò xo, nắp từ động sẽ quay và rơle tác động.Rơle điện áp cực tiểu: nắp từ động sẽ quay ở điện áp bình thường Khi điện ápgiảm quá mức, lực lò xo thắng lực từ, nắp từ động sẽ quay ngược và rơle tác động

Rơle thời gian: Là loại rơ le tạo trễ đầu ra nghĩa là khi đầu vào có tín hiệu điềukhiển thì sau một khoảng thời gian nào đó đầu ra mới tác động (tiếp điểm rơle mớiđóng hoặc mới mở).

Thời gian trễ có thể từ vài phần giây đến hàng giờ hoặc hơn nhiều

 Xi lanh khí nén

Xi lanh khí nén dùng trong cơ cấu phân loại sản phảm lỗi

Xi lanh khí nén hay còn gọi là piston khí nén, xi lanh khí, pen hơi Là thiết bị

cơ học tạo ra lực, được cung cấp bởi khí nén

Hình 2.1: Xi lanh khí nén

Xi lanh khí nén có cấu tạo gồm các thành phần: Thân trụ (Barrel) và Pít tông(Piston), trục pít tông (Piston rod), các lỗ cấp, thoát khí Cap-end port và Rod-endport Cylinder Stroke (hành trình xa nhất mà piston rod có thể di chuyển

Hình 2.2: Nguyên lý làm việc của xy lanh khí nénHoạt động bằng cách chuyển hóa năng lượng của khí nén thành động năngqua đó chuyền tới thiết bị Khi lượng khí nén đưa vào xy lanh tạo nên một áp xuấtlàm pít tông dịch chuyển theo hướng mong muốn Hoạt động chung: Khi được kíchthích, không khí nén vào thành ống với một đầu của piston và do đó sẽ chiếm khônggian trong xy lanh Lượng khí này lớn dần sẽ làm piston di chuyển, khi piston dichuyển sẽ sinh ra công và làm thiết bị bên ngoài hoạt động

2.7 Mạch lực

Hệ điều khiển trạm trộn bê tông không yêu cầu điều chỉnh tốc độ động cơ dovậy để tiết kiệm chi phí và tăng độ tin cậy cho hệ thống ta dùng động cơ khôngđồng bộ rô to lồng sóc

Trong toàn bộ hệ thống điện có 12 động cơ công suất từ nhỏ đến lớn, đều dùngnguồn 3 pha Với các động cơ công suất nhỏ như: động cơ bơm nước, động cơ bơmphụ gia, động cơ đầm rung ta có thể khởi động trực tiếp mà không cần dùng rơ lenhiệt bảo vệ Các động cơ còn lại có công suất lớn hơn ta phải có biện pháp giảmdòng khởi động và phải có rơle nhiệt bảovệ quá tải

Các biện pháp khởi động động cơ:

* Mở máy trực tiếp:

Đây là phương pháp đơn giản nhất, chỉ việc đóng trực tiếp động cơ vào lướiđiện Khuyết điểm của phương pháp này là dòng điện mở máy lớn, làm tụt điện ápmạng điện rất nhiều Nếu quán tính máy lớn, thời gian mở máy sẽ rất lâu, có thể tácđộng đến hệ thống bảo vệ Vì thế phương pháp này dùng được khi công suất mạngđiện lớn hơn công suất động cơ rất nhiều

* Giảm điện áp Stato khi mở máy:

Khi mở máy ta giảm điện áp đặt vào động cơ, để giảm dòng điện mở máy.Khuyết điểm của phương pháp này là mô men mở máy sẽ giảm đi rất nhiều

- Các biện pháp giảm điện áp đặt vào Stato của động cơ:

- Dùng điện kháng nối vào mạch Stato: Lúc mở máy ta đưa điện kháng vàomạch Stato, điện áp rơi trên địên kháng giúp làm giám điện áp đặt trực tiếp vàođộng cơ đi k lần, song Mômen giảm đi k2 lần

- Dùng máy biến áp tự ngẫu: Điện áp mạng đặt vào sơ cấp máy biến áp , điện

áp thứ cấp đưa vào động, thay đổi vị trí con chạy để cho lúc mở máy điện áp đặt vàođộng cơ nhỏ, sau đó tăng dần lên định mức

Điện áp pha mở máy động cơ là:

Uđc k (II.6)

U1



n n

dc dc

Z k

U Z

U I

1





* Đổi nối Sao- Tam giác (Y/Ä)

Phương pháp này áp dụng cho động cơ lúc làm việc bình thường dây quấn

Stato đấu tam giác, khi mở máy động cơ đấu sao (Y) để điện áp đặt vào mỗi pha

giảm đi lần Sau khi mở máy động cơ lại đổi nối tam giác như vậy dòng điện mởmáy giảm đi lần, song mô men giảm đi 3 lần Tuy nhiên phương pháp này kinh

tế hơn phương pháp trên Với đặc điểm của động cơ trong hệ trạm trộn bê tông lúckhởi động không tải nhỏ, không cần mô men khởi động lớn và để kinh tế ta dùng

phương pháp đổi nối sao – tam giác (Y/Ä).

 Xây dựng mạch điều khiển trạm trộn bê tông

Hình 2.3 Sơ đồ mạch điều khiển

Zn k

U k

U I

2.8 giới thiệu chung về plc s7 300

 Giới thiệu chung

PLC viết tắt của Progammble Logic Control, là thiết bị lập trình được, chophép thực hiện linh hoạt các phép toán điều khiển thông qua một ngôn ngữ lậptrình Nó đươc thiết kế chuyên dụng trong công nghiệp để điều khiển các quá trình

từ đơn giản đến phức tạp và tuỳ thuộc vào người sử dụng mà nó có thể thực hiệnhàng loạt các chương trình

Thiết bị điều khiển logic khả trình PLC hiện nay có ứng dụng rất rộng rãi nó có thểthay thế được cả một mảng rơle, hơn thế nữa PLC giống như một máy tính nên cóthể lập trình được Chương trình của PLC có thể thay đổi rất dễ dàng, các chươngtrình con cũng có thể sửa đổi nhanh chóng

Thiết bị điều khiển logic khả trình PLC đáp ứng được hầu hết các yêu cầu và như làyếu tố chính trong việc nâng cao hơn nữa hiệu quả sản xuất trong công nghiệp.Trước đây thì việc tự động hoá chỉ được áp dụng trong sản xuất hàng loạt năng suấtcao Hiện nay cần thiết phải tự động hoá cả trong sản xuất nhiều loại khác nhau đểnâng cao năng suất và chất lượng

 Đặc điểm và vai trò của PLC

Từ những đặc điểm của plc ta thấy vai trò của nó rất quan trọng trong ngành

tự động hoá nói riêng và ngành công nghiệp nói chung

Trong một hệ thống điều khiển tự động, PLC được xem như là một bộ não của

hệ thống điều khiển với một chương trình ứng dụng đã được lưu ở bên trong bộ nhớcủa PLC, PLC luôn kiểm tra trạng trái của hệ thống bao gồm: Kiểm tra tín hiệu