Đồ án tốt nghiệp Thiết kế và xây dựng mô hình trạm trộn bê tông dung plc s7 300

LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay q trình tự động hóa trong cơng nghiệp là hết sức quan trọng đối  với sự phát triển của một quốc gia. Với các nước phát triển như Mỹ, Nhật, … thì   tự động hóa khơng cịn xa lạ và đã trở nên quen thuộc. Ở các nước này máy móc  hầu như  đã thay thế  lao động chân tay, số  lượng cơng nhân trong nhà máy đã  giảm hẳn  và thay vào đó là những lao động chun mơn, những kỹ  sư  có tay   nghề, điều khiển giám sát trực tiếp q trình sản xuất thơng qua máy tính Bên cạnh đó, đất nước ta đang trong giai đoạn phát triển mạnh, đặc biệt là về  xây dựng. Rất nhiều các cơng trình có quy mơ lớn đã và đang được thi cơng. Điều đó  địi hỏi một số lượng lớn các trang thiết bị  phục vụ  cho việc xây dựng cơng trình,   trong đó có trạm trộn bê tơng xi măng. Các trạm trộn bê tơng xi măng đang được sử  dụng ở nước ta hiện nay rất đa dạng và phong phú cả về chủng loại, kích cỡ và xuất   sứ, trong đó có rất nhiều trạm do Việt Nam chế tạo Từ  những thực tế  trên, em đã lựa chọn đề  tài  “Thiết kế  và thi cơng mơ   hình trạm trộn bê tơng dùng PLC S7 300 và mơ 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 tơng 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 mô  phỏng bằng WinCC  Phần kết luận và tài liệu tham khảo Để  hồn thành đồ  án này, em xin gửi lời cảm  ơn chân thành tới thầy ThS.  Tạ Hùng Cường đã hướng dẫn nhiệt tình để em hồn thành đồ án tốt nghiệp. Em  xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tất cả các thầy cơ trong Viện Kỹ Thuật và Cơng   Nghệ, trường Đại học Vinh đã tận tình hướng dẫn và truyền đạt kiến thức cho  em trong suốt thời gian theo học ở trường. Do thời gian và kiến thức cịn hạn chế  nên trong đồ án tốt nghiệp sẽ khơng tránh khỏi sự sai lầm và thiếu sót vì vậy em   rất mong nhận được ý kiến đóng góp của Q thầy cơ và các bạn Em xin chân thành cảm ơn! Nghệ An, Ngày  tháng 5 năm 2018 TĨM TẮT ĐỒ ÁN Đồ án đã giới thiệu về cấu tạo, ngun lý làm việc hệ thống tự động trộn  bê tơng thực tế  dùng bộ  điều khiển PLC, đồ  án cũng đã trình bày về  cấu trúc   cũng như  ngun lý làm việc của hệ  thống tự   động dùng PLC cũng như  mơ  phỏng hệ thống trên WinCC. Đồ án cũng đã xây dựng được mơ hình trộn bê tơng  tự động và mơ 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 CÁC HÌNH VẼ SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN Hình 1.1 Trạm trộn bê tơng hương kính tai nghệ an Hình 1.2 Trạm trộn bê tơng cố định Hình 1.3 Trạm trộn bê tơng đi động Hình 2.1 Xy lanh khí nén Hình 2.2 Ngun lý làm việc của xy lanh khí nén Hình 2.3 Sơ đồ mạch điều khiển Hình 2.4 Sơ đồ cấu trúc Hình 2.5 Các module Hình 2.6 Mudule CPU Hình 2.7 Module IM Hình 2.8 Khởi tao NEW project Hình 2.9 Chọn CPU Hình 2.10 Chọn ngơn ngữ làm việc 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 tốn Hình 3.2 Đặt địa chỉ vào ra Hình 3.3 Mơ 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 cơng suất động cơ DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT PLC Programmable Logic Controller CPU Central Processing Unit CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TRẠM TRỘN BÊ TƠNG  1.1 Giới thiệu chung về trạm trộn bê tơng 1.1.1 Khái niệm Bê tơng là một hỗn hợp được tạo thành từ  cát, đá, xi măng, nước. Trong đó   cát, đá chiếm 80% ­ 85%, xi măng chiếm 8% ­ 15%, cịn lại là khối lượng nước.  Ngồi ra cịn có thêm phụ gia vào để thoả mãn u cầu đặt ra Hỗn hợp vật liệu mới nhào trộn xong gọi là hỗn hợp bê tơng, hỗn hợp bê  tơng phải có độ dẻo nhất định, tạo hình và dầm chặt được dễ dàng Cốt liệu có vai trị là bộ khung chịu lực, vữa xi măng và nước bao bọc xung   quanh đóng vai trị 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  bê tơng. Bê tơng có cốt thép gọi là bê tơng cốt thép Hình 1.1 Hình ảnh trạm trộn bê tơng hương kính tại nghệ an 1.1.2. Phân loại Bê tơng có nhiều loại, có thể phân loại như sau: * Theo cường độ ta có: Bê tơng thường có cường độ từ 150 ­ 400 daN/cm2 Bê tơng chất lượng cao có cường độ từ 500 ­ 1400 daN/ cm2 * Theo loại kết dính Bê tơng xi măng, bê tơng silicát, bê tơng thạch cao, bê tơng polime, bê tơng   đặc biệt * Theo loại cốt liệu: Bê tơng cốt liệu đặc, bê tơng cốt liệu rỗng, bê tơng cốt liệu đặc biệt, bê   tơng cốt kim loại *Theo phạm vi sử dụng: Bê tơng thường được dùng trong kết cấu bê tơng cốt thép (móng, cột, dầm,   sàn). Bê tơng thuỷ cơng dùng để xây đập. Bê tơng đặc biệt, bê tơng chịu nhiệt, bê  tơng chống phóng xạ 1.1.3. Vật liệu làm bê tơng Để kết cấu được bê tơng nhất thiết cần có các ngun 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 tơng (được đo bằng độ  sụt nón) Mác của   xi măng được chọn phải lớn hơn mác của bê tơng cần sản xuất, sự phân bố giữa   các hạt cốt liệu và tính chất của nó  ảnh hưởng lớn đến cường độ  của bêtơng.  Bình thường hồ xi măng lấp đầy phần rỗng giữa các hạt cốt liệu và đẩy chúng ra   xa nhau một chút (với cự li bằng 243 lần đường kính hạt xi măng) Trong trường hợp này phát huy được vai trị của cốt liệu nên cường độ của  bê tơng khá cao và u cầu cốt liệu cao hơn cường độ  bê tơng khoảng 1,5 lần   Khi bê tơng chưá lượng hồ  xi măng lớn, các hạt cốt liệu bị  đẩy ra xa nhau hơn   đến mức chúng hầu như khơng có tác dụng tương hỗ nhau. Khi đó cường độ của   đá, xi măng và cường độ của vùng tiếp xúc đóng vai trị quyết định đến cường độ  bê tơng nên u cầu cốt liệu thấp hơn Tuỳ  u cầu của loại bê tơng có thể  dùng các loại xi măng khác nhau, có   thể dùng xi măng pơ lăng, xi măng pơ lăng bền sunfat, xi măng pơlăng xủ, xi măng   puzolan và các chất kết dính khác để thoả mãn u cầu của chương trình  Cốt liệu nhỏ – cát Cát để làm bê tơng 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   phải được tính tốn hợp lý, nếu nhiều cát q thì tốn xi măng khơng kinh tế và ít  cát q thì cường độ bê tơng giảm  Cốt liệu lớn ­ đá dăm hoặc sỏi Sỏi có mặt trịn, nhẵn, độ rộng và diện tích mặt ngo 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 tơng sỏi thấp hơn bê tơng đá dăm. Ngược lại đá dăm được đập vỡ  có nhiều góc cạnh, diện tích mặt ngồi lớn và khơng nhẵn nên lực dính bám với   vữa xi măng lớn tạo ra được bê tơng có cường độ cao hơn. Tuy nhiên mác của xi   măng đá dăm phải 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 rắn chắc của xi măng và khơng ăn mịn thép  Nước sinh hoạt là nước   có thể dùng được Lượng nước nhào trộn là yếu tố  quan trọng quyết định tính cơng tác của   hỗn hợp bê tơng. Lượng nước dùng trong nhào trộn bao gồm lượng nước tạo hồ  xi măng và lượng nước do cốt liệu. Lượng nước trong bê tơng xác định tính chất  của hỗn hợp bê tơng. Khi lượng nước q ít, dưới tác dụng của lực hút phân tử  nước chỉ hấp thụ trên bề mặt vật rắn mà chưa tạo ra độ lưu động của hỗn hợp,  lượng nước tăng đến một giới hạn nào đó sẽ  xuất hiện nước tự do, màng nước   trên mặt vật rắn dày thêm, nội ma sát giảm xuống, độ lưu động tăng thêm, lượng   CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ CHẾ TẠO BẰNG PLC S7 300 VÀ MƠ PHỎNG TRÊN WINCC Hệ  thống trạm trộn bê tơng được hồn thành dựa trên sự  kết hợp giữa   chương trình sử  dụng ngơn ngữ  lập trình PLC S7­300 và phần mềm mơ phỏng  WinCC. S7­300 để  tạo thao tác vận hành cũng như  quy luật hoạt động và điều   khiển hệ thống 3.1 Sơ đồ thuật toán Khi   ấn   START   hệ   thống       khởi   động,     bồn   chứa   cát,   đá,   xi  măng,trộn sẽ được mở. Các ngun liệu được đưa vào bồn trộn theo thời gian ­ Băng tải cát hoạt động 8s,băng tải đá hoạt động 12,băng tải xi măng hoạt   động 4s ­ Động cơ trộn Trộn thêm 8s nữa ­ Bơm nước bắt đầu hoạt động và hoạt động trong vịng 5s thì dừng lại ­ Động cơ trộn hoạt động thêm 5s sau đó pít tơng xả hoạt động ­ Chương trình lặp đi lặp lại Hình 3.1 Sơ đồ thuật tốn 3.2 Thống kê đầu vào và ra của mơ hình Hình 3.2 Đầu vào và ra trong symbol 3.3 Lập trình hệ thống bằng PLC S7 300 3.4 Kết quả mơ phỏng trên win cc Hình 3.3 Mơ phỏng trên wincc Một số hình ảnh về mơ hình em làm: Hình 3.4 Kết nối mạch với PLC Hình 3.5 Kết nối mạch với PLC KẾT LUẬN Trạm trộn bê tơng xi măng là một  máy sản xuất vật liệu xây dựng lớn, có  cấu tạo, cách thức điều khiển phức tạp. Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế và thi cơng   mơ hình trạm trộn bê tơng dùng PLC S7 300 và mơ phỏng trên WIN CC”  của  em đã thực hiện được những vấn đề sau: - Tìm hiểu những trạm trộn bê tơng xi măng hiện đang được sử  dụng  ở  Việt Nam hiện nay. Quy trình vận hành, cấu tạo, ngun lý làm việc và  ưu   nhược điểm của từng loại trạm - Cơ sở về thiết bị điều khiển và giám sát PLC S7­300 và WinCC - Tính tốn thiết kế một số chi tiết của các bộ máy trong trạm - Xây dựng chương trình điều khiển và giám sát trên phần mềm PLC S7­ 300 và WinCC Đồ  án tốt nghiệp này mới chỉ tìm hiểu được một phần nhỏ  của trạm trộn   bê tơng xi măng, các kết quả  thu được chỉ  mang tính chất tương đối, đáp  ứng   phần nào u cầu điều khiển được đặt ra.  Với kiến thức và thời gian có hạn nên đồ án tốt nghiệp của em khơng tránh  khỏi những sai sót. Do vậy em rất mong nhận được sự góp ý và đánh giá của các   q thầy cơ để đồ án tốt nghiệp của em được hồn thiện hơn Em xin chân thành cảm ơn! TÀI LIỆU THAM  KHẢO [1] TS. Trần Quang Q, TS. Nguyễn Văn Vịnh, TS. Nguyễn Bính,  Máy và thiết   bị sản xuất vật liệu xây dựng, Nhà xuất bản Giao thơng Vận tải, Hà Nội 2001 [2] PGS. TS. Phạm Duy Hữu, TS. Ngơ Xn Quảng, Vật liệu xây dựng, Nhà xuất  bản  [3]   Nguyễn   Doãn   Phước,   Phan   Xuân   Minh,   Vũ   Văn   Hà,  Tự   động   hóa   với   SIMATIC S7­ [4] Trần Thu Hà, Phạm Quang Huy, Tự  động hóa trong cơng nghiệp với Wincc,  Nhà xuất 300, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật 2007.bản Hồng Đức [5] Siemens – Manual PLC S7 – 300, SIEMENS [6] Siemens – WinCC V 7.4, SIEMENS ... 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 và đáp ứng nhanh nhu cầu về? ?bê? ?tơng trong? ?xây? ?dựng. Trạm trộn? ?bê? ?tơng là hệ  thống máy móc có mức độ... đổ   bê   tông   bằng  phương pháp 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... tra được tỉ lệ thành phần trong? ?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)