Hệ thống cân tải trọng ô tô

1.1.Dải cân ( 0- 50 tấn). 1.2.Bàn cân bằng kim loại. 1.3.Sai số của phép đo là 0,1% 2.Yêu cầu: 2.1. Trình bày tổng quan về công nghệ cân kiểm tải trọng oto? 2.2. Mô tả nguyên lý vận hành hệ thống? 2.3. Liệt kê các cảm biến có trong hệ thống 2.4. Các phương án lựa chọn cảm biến cho hệ thống? 2.5. Trình bày về loại cảm biến lựa chọn?(chi tiết) 2.6. Thiết kế vị trí lắp đặt, cảm biến và tính toán, xử lý, đo tín hiệu đầu ra của cảm biến để tác động đến các đối tượng điều khiển?

Nhóm 3- TĐH2-HAUI PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI Đề tài 3: Hệ thống cân tải trọng ô tô Yêu cầu đề tài Giới hạn điều kiện: 1.1 Dải cân ( 0- 50 tấn) 1.2 Bàn cân bằng kim loại 1.3 Sai số của phép đo 0,1% Yêu cầu: 2.1 Trình bày tổng quan công nghệ cân kiểm tải trọng oto? 2.2 Mô tả nguyên lý vận hành hệ thống? 2.3 Liệt kê các cảm biến có hệ thống 2.4 Các phương án lựa chọn cảm biến cho hệ thống? 2.5 Trình bày loại cảm biến lựa chọn?(chi tiết) 2.6 Thiết kế vị trí lắp đặt, cảm biến tính toán, xử lý, đo tín hiệu đầu của cảm biến để tác động đến các đối tượng điều khiển? Nhóm 3- TĐH2-HAUI 2.7 Đánh giá sai số của hệ thống ( giới hạn, nguyên nhân biện pháp khắc phục) YÊU CẦU CHUNG 3.1 Bìa gồm: - Tên đề tài - Danh sách SV nhóm - Tên GV hướng dẫn 3.2 Đầu qủn có nợi dung giao đề tài( Phiếu giao đề tài)- Và hướng dẫn yêu cầu chung Bố cục trình bày 3.3 Giả sử các hệ thống nối với thiết bị điều khiển PLC S7-1200 1214C DC/DC/DC (có 14 DI (Digital Input) cởng nhận tín hiệu vào 24V DC, AI (Analog input) cổng nhận tín hiệu vào 0-10VDC, 10 DO tín hiệu 24VDC) Nêu cách thực ghép nối các cảm biến chọn với PLC trên, vẽ sơ đồ nối dây I Bố cục trình bày theo hướng dẫn sau: Chương 1: Tổng quan hệ thống thiết kế Chương 2: Nội dung thực 2.1- Yêu cầu của đề tài 2.2- Các hướng giải quyết 2.3- Lý lựa chọn cho thiết kế 2.4- Tính chọn thiết bị Chương 3: Kết luận Nhóm 3- TĐH2-HAUI 3.1- Các kết đạt được 3.2- Các hạn chế thực 3.3- Biện pháp khắc phục Mục lục Tài liệu tham khảo 3.5 Phông chữ sử dụng báo cáo: Times New Roman-14 3.6 Không phép chép coppy tập lớn nhóm • Hình vẽ ghi tên ký hiệu hình đầy đủ • Mỗi nhóm in nộp, in mặt giấy A4 • Lớp trưởng tởng hợp file mềm của các nhóm nợp cho GV 3.7 Thời gian nợp : Xem lịch thi qlcl Địa điểm nộp vấn đáp tầng 5-A7 Nhóm 3- TĐH2-HAUI MỤC LỤC 1.1 Khái niệm cấu tạo hệ thống cân ô tô .9 a Khái niệm b Cấu tạo hệ ô tô 1.2 Phân loại .10 1.3 Tiêu chí chọn cân tơ 12 a Loại cân .12 b Độ xác 12 c Độ ổn định 12 d Độ bền 13 2.1 Nguyên lý vận hành hệ thống 14 2.2 Các loại cảm biến có hệ thống 14 a Phân loại theo phương hướng lực tác dụng .14 b Phân loại theo hình dạng loadcell 15 c Phân loại theo dạng tín hiệu truyền nhận 16 2.3 Các phương án lựa chọn cho cảm biến hệ thống 16 2.4 Nguyên lý hoạt động số lượng loadcell .18 a Nguyên lý hoạt động loadcel .18 b Chọn số lượng load cell 23 2.5 Thiết kế vị trí lắp đặt, cảm biến tính toán 23 a Danh mục thiết bị 23 b Chi tiết thiết bị sử dụng .24 c Mơ hình hệ thống 31 d Sơ đồ đấu dây 32 2.6 Đánh giá sai số hệ thống 33 a Hạn chế hệ thống cân trọng tải ô tô: 33 Nhóm 3- TĐH2-HAUI b Nguyên nhân sai số 33 c Biện pháp khắc phục .33 3.1 Các kết đạt 34 a Với làm: .34 b Với thân 34 3.2 Các hạn chế thực 34 3.3 Biện pháp khắc phục 34 Nhóm 3- TĐH2-HAUI MỤC LỤC HÌNH Hình 1.1.a Móng cân sau hoàn thành Hình 1.1.b Mặt cân ô tô .10 Hình 1.2.a Cân nổi .10 Hình 1.2.b Cân chìm 11 Hình 1.2.c Cân nửa chìm 11 Hình 2.2.a loadcell dạng nén .15 Hình 2.2.b Loadcell dạng uốn 15 Hình 2.2.c Loadcell cầu bi 16 Hình 2.4.a Cấu tạo loadcell .18 Hình 2.4.b Nguyên lý hoạt động loadcell a .19 Hình 2.4.c Nguyên lý hoạt động của loadcell b 20 Hình 2.4.d Cách đặt Strain gauge 21 Hình 2.4.e Sự thay đổi điện trở tác động lực .22 Hình 2.4.f Các loại strain gauge .22 Hình 2.5.a Mặt bàn cân thép 24 Hình 2.5.b Bộ thị 25 Hình 2.5.c Hộp nối tín hiệu .26 Hình 2.5.d Cáp loadcell .27 Hình 2.5.e Bảng hiển thị 27 Hình 2.5.f Máy in .28 Nhóm 3- TĐH2-HAUI Hình 2.5.g Máy plc 29 Hình 2.5.h Chuông báo 30 Hình 2.5.i Loadcell ZSF 30 Hình 2.5.m Mô hình hệ thống 31 Hình 2.5.n Sơ đồ đấu dây 31 Hình 2.5.o Màn hình hiển thị HMI…………………………………………… 32 Nhóm 3- TĐH2-HAUI Lời nói đầu Trước đây, hệ thống cân học được sử dụng doanh nghiệp cho kết định lượng mang tính “gần” hoặc “xấp xỉ” với mức sai số lớn khiến cho lợi nhuận ít nhiều bị ảnh hưởng Bên cạnh đó, cân học thực quá trình cân đo mất nhiều thời gian khó khăn hơn, nhất cần cân đo khối lượng hàng hóa lớn tơ chun chở Chúng ta hồn tồn n tâm với hệ thốngcân điện tử vì khắc phục tất nhược điểm của cân học Hiện nay, hầu hết cân ô tô đạt cấp chính xác theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN hay Class theo tiêu chuẩn quốc tế OIML được đảm bảo cho số liệu cân chính xác với sai số rất nhỏ Đặc biệt, cân ô tô điện tử được kết nối với phần mềm quản lý trạm cân tự động giúp quá trình cân đo nhanh chóng, chính xác dễ dàng gấp nhiều lần Tình trạng phương tiện chở quá tải một vấn đề xúc dư ḷn Khơng khơng bảo đảm an tồn tham gia giao thơng, phương tiện chở quá tải "thủ phạm" chính phá hoại đường xá Do vậy để bảo vệ lợi ích quốc gia các doanh nghiệp cần trang bị hệ thống cân Dưới phần trình bày đề tài hệ thống cân tải trọng ô tô nhóm chúng em thực Do kiến thức nhiều hạn chế nên khơng khỏi tránh được thiếu sót, vì vậy chúng em mong nhận được nhận xét ý kiến từ phía thầy Nhóm 3- TĐH2-HAUI Chương : Tổng quan hệ thống cân kiểm tải ô tô 1.1 Khái niệm cấu tạo hệ thống cân ô tô a Khái niệm Cân ô tô hệ thống được sử dụng để có thể kiểm tra chính xác được hàng hóa trọng lượng xe ô tô b Cấu tạo hệ ô tô Cân ô tô được cấu tạo từ phần bản: • Móng trạm cân ( Được xây từ bê tơng cốt thép) Vì tơ có khối lượng rất lớn nên móng trạm cân phải được xây dựng chắc chắn, quá trình xây dựng phải đảm bảo kỹ tḥt Hình 1.1.a Móng cân sau hồn thành • Phần mặt cân hay gọi bàn cân Được làm từ sắt hợp kim hoặc thép hoặc bê tơng cốt thép có đợ cứng cao, chịu được áp lức tác đợng lớn, bề mặt phải có đợ nhám chống trượt tốt Nhóm 3- TĐH2-HAUI Ngồi mặt cân bằng kim loại được sơn mợt lớp sơn khơng tạo thẩm mỹ mà ngăn chặn quá trình oxi hóa Hình 1.1.b Mặt cân tơ • Phần thiết bị điện cho trạm cân ( Bao gồm các cảm biến, đèn led, bộ hiển thị, …) 1.2 Phân loại Hiện cân ô tô gồm có loại: • Cân nởi (Pitless Type) 10 Nhóm 3- TĐH2-HAUI Hình 2.4.e Sự thay đổi điện trở tác động lực Hầu hết các nhà sản xuất strain gauge cung cấp nhiều loại strain gauge khác để phù hợp với các sản phẩm loadcell khác nhau, các ứng dụng nghiên cứu công nghiệp dự án khác Hình 2.4.f Các loại strain gauge Họ cung cấp tất các phụ kiện cần thiết bao gồm công cụ chuẩn bị, vật liệu, chất kết dính liên kết, cáp, Công việc gắn kết các strain gauge đòi hỏi kỹ năng, sự tỉ mỉ, cẩn thận các khóa đào tạo kỹ được cung cấp một số nhà cung cấp nhất định 22 Nhóm 3- TĐH2-HAUI b Chọn số lượng load cell Vì loadcell trụ có sai số nhiều các loại khác nên nhóm chọn loadcell 2.5 Thiết kế vị trí lắp đặt, cảm biến tính toán a Danh mục thiết bị • Bợ cảm biến lực Loadcell: Gờm Loadcell • Cáp chống nhiễu • hợp nối dây Junction Box • đầu cân Indicator • bảng đèn Led hiển thị • bộ PLC máy in • bàn cân thép Tên thiết bị Chức Số lượng Cảm biến lực Cảm biến áp lực trọng tải xe truyền tín hiệu đầu cân bộ Loadcell Hộp nối dây Kết nối các cảm biến Đầu cân Nhận tín hiệu từ bộ cảm biến xử lí, thị thông số, truyền liệu vào plc Bảng đèn LED Hiển thị khối lượng Bàn cân thép Là nơi lắp đặt cảm biến chịu tải trọng xe Bộ PLC máy in Điều hành, quản lí, lưu trữ in phiêu cấn 23 Nhóm 3- TĐH2-HAUI b Chi tiết thiết bị sử dụng • Mặt bàn cân 3x12m, bàn cân thép Hình 2.5.a Mặt bàn cân thép Đặc tính kỹ thuật:  Cân đạt cấp chính xác III theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN4988-89 hay Class III theo tiêu chuẩn quốc tế OIML-R76  Cân đặt chìm hoặc nổi tùy theo diện tích mục đích sử dụng  Mức cân max : 20 tấn, 40 tấn, 60 tấn, 80 tấn, 100 tấn  Phân độ chia : 10 kg, 20kg  Bàn cân thiết kế sử dụng đặc biệt để phù hợp với tình trạng cân xe ô tô chở quá tải Việt Nam  Thiết kế gồm 01 modul, 02 modul ghép lại lắp đặt nhanh chóng dể dàng, model dài 3mx6m 24 Nhóm 3- TĐH2-HAUI  Mặt tơn sử dụng dày mm,10 mm giúp bề mặt cân chịu được mài mòn sử dụng thời gian dài  Hệ thống dây hộp tín hiệu nằm gọn trọng thân cân, có ống bảo vệ  Tồn bộ bàn cân được sơn lớp: lớp sơn chống gỉ, lớp sơn phủ bằng sơn màu đảm bảo tính thẩm mỹ khà chống ăn mòn cho cân  Có hệ thống giảm dao đợng gờm 04 giảm dao động ngang 04 giảm dao động dọc góc bàn cân giúp cân chịu được va đập ngang dọc  04, 06 thành lan can định hướng dọc thẳng giúp tài xế điều khiển xe vào dễ dàng ( Đối với sàn nổi)  Sử dụng liên tục 24/24h ngày  Kiểu : Dùng lắp đặt dạng nổi hoặc chìm  Vật liệu: Thép nhập  Quá tải an toàn max: 150%  Quá tải hư hỏng max :200% • Bợ thị kỹ thuật số ( Đầu cân ) 25 Nhóm 3- TĐH2-HAUI Hình 2.5.b Bộ thị  Tiêu chuẩn: OIML  Vỏ làm bằng Inox  Độ chia vạch: 50.000  Màu hiển thị: Trắng  Đa chức năng, kết nối với plc, hiển thị phụ  Điện áp làm việc: 220V-50Hz • Hợp nối tín hiệu loadcell 26 Nhóm 3- TĐH2-HAUI Hình 2.5.c Hộp nối tín hiệu  Số lượng : 01 bộ  Đảm bảo kết nối loadcell, loadcell với bộ thị của hệ thống cân, dễ dàng chỉnh tải trọng các góc, các trục của hệ thống cân bị sai lệch khối lượng các vị trí khác bàn cân  Được sản xuất bằng vật liệu thép không gỉ ( inox 304), kín, chống ẩm tốt, chống nhiễu  Khối lượng nhẹ, dễ dàng cho việc lắp đặt  Hoạt động ổn định bền môi trường cơng nghiệp • Cáp loadcell chống nhiễu Hình 2.5.d Cáp loadcell  Đảm bảo truyền tín hiệu từ các loadcell bộ thị  Lớp nhựa PVC với lớp phủ hóa chất gây khó chịu cho các loài gậm nhấm  Lớp lưới bọc kim chống nhiễu • Bảng hiển thị 27 Nhóm 3- TĐH2-HAUI Hình 2.5.e Bảng hiển thị Bảng hiển thị phụ trời, hiển thị khối lượng xe, để tài xế xe hoặc chủ hàng có thể nhìn thấy mà khơng cần vào phòng điều hành trạm cân • Chương trình quản lý trạm cân Chương trình quản lý cân được thiết kế dành riêng cho các trạm cân tơ có chức năng:  Khi nhập, xuất hàng hóa, chương trình quản lý lưu lại tất thông tin liên quan đến lô hàng ngày xe vào(ra), số phiếu, tên chủ hàng, số xe, tên hàng, khối lượng xe (hàng), tên nhân viên trực cân, cân lần 1, cân lần 2, tìm kiếm thông tin lưu  Số phiếu cân tự động tăng theo số lần xe vào (ra)  Cài đặt chế độ Password cho người quản lý, người vận hành  Định dạng mẩu phiếu xuất kho – nhập kho các thông tin cần khai báo được thực theo yêu cầu cụ thể của khách hàng  In ấn phiếu cân cho lần cân xe  Sao chép tập tin số liệu để lưu trữ  Chương trình có khả thống kê tồn bợ khối lượng hàng hóa (vào) theo ngày, tháng, theo tên khách hàng • Máy in 28 Nhóm 3- TĐH2-HAUI Hình 2.5.f Máy in          Tốc độ in: 416 ký tự/giây (High Speed Draft 12cpi) Kỹ thuật in: Impact dot matrix Khổ giấy: Rộng: 100-257mm, Dài: 100-364mm Khổ giấy in liên tục: Rộng: 101.6- 254mm, Dài: 101.6 – 558.8mm Khổ giấy cuộn: Rộng 216mm Khả chụp: 01 chính, Bộ nhớ đệm: 128KB Kích thước: 362 (W) x 275 (D) x 154 (H) mm Trọng lượng: 4.1 kg • Thiết bị điều khiển PLC S7-1200 1214C DC/DC/DC 29 Nhóm 3- TĐH2-HAUI Hình 2.5.g Máy plc  Có 14 DI (Digital Input)  Cởng nhận tín hiệu vào 24V DC  AI (Analog input) cổng nhận tín hiệu vào 0-10VDC  10 DO tín hiệu 24VDC  Được lập trình phần mềm quản lí chuyên biệt chuyên phục vụ trạm cân điện tử Lưu trữ quản lý liệu vào bộ nhớ các thông tin, số liệu khách hàng như: biển số xe, khối lượng hàng hóa xuất nhập, thời gian … In phiếu cân cho mã cân, xe hàng Trong phiếu cân thể rõ các thông tin: Biển số xe, tên khách hàng, trọng lượng tổng, trọng lượng xe, trọng lượng hàng, thời gian cân ra, vào…Thống kê chi tiết hàng hóa theo mã hàng…  Tương thích các loại bộ thị cân tơ có cởng kết nối RS232 • Hệ thống chng báo 30 Nhóm 3- TĐH2-HAUI Hình 2.5.h Chng báo Dùng để nhắc nhở hoặc thông báo cho xe lên hoặc xuống cân • Loadcell 50 tấn x ( loadcell ZSF) Hình 2.5.i Loadcell ZSF c Mơ hình hệ thống 31 Nhóm 3- TĐH2-HAUI Hình 2.5.m Mơ hình hệ thống d Sơ đồ đấu dây Hình 2.5.n Sơ đồ đấu dây 32 Nhóm 3- TĐH2-HAUI Dây truyền tín hiệu số từ cổng Relay out của bộ thị được nối vào cổng DI của plc Tín hiệu từ DO của plc được nối với bảng hiển thị phụ, đèn phụ máy in Để có kết nối dễ dàng với plc máy in ta có thể sử dụng thêm hình hiển thị HMI Hình 2.5.o Màn hình hiển thị HMI 2.6 Đánh giá sai số hệ thống a Hạn chế hệ thống cân trọng tải tơ: • Do điều kiện nên phải dung PLC thay cho máy tính được cài đặt phần mềm quản lý chun dụng • Hệ thống cờng kềnh chưa được kiểm định kỹ • Ng̀n cấp chưa đảm bảo cần có thiết bị ởn áp bảo vệ quá tải • Chi phí lớn nếu thực thiết kế b Nguyên nhân sai số 33 Nhóm 3- TĐH2-HAUI Với công nghệ cân trọng tải ô tô thiết kế, đề tài với loadcell dùng công nghệ cân phổ biến nhất cáp chống nhiễu thì khả gây sai số rất nhỏ < 0.1% với cân 50 tấn nhiên vì mợt vài sai sót sau dẫn đến số cao hơn: • Lắp đặt thiết bị sai kỹ thuật • Chất lượng của bàn cân (bàn cân đường dẫn không nằm một trục mặt phẳng, đặt bàn cân khơng kỹ tḥt) • Do hoạt đợng của loadcell (khơng ởn định, hư hỏng) • Tính ổn định của hệ điều hành c Biện pháp khắc phục • Thường xuyên kiểm tra giám sát để tìm nguyên nhân • Lắp đặt theo phương án đề mợt cách chính xác nhất có thể • Tuân thủ quy trình thi công vận hành tránh trường hợp cân hư hỏng quá tải trọng, ng̀n kém ởn định … • Ln có biện pháp thay thế lập tức nếu có sự cố 34 Nhóm 3- TĐH2-HAUI CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN 3.1 Các kết đạt a Với làm: • Phân tích một cách tổng quát công nghệ cân kiểm tải trọng ôtô (các thiết bị, các loại cảm biến sử dụng cơng nghệ được ứng dụng) • Xây dựng được một hệt thống cân ôtô với đầy đủ thiết bị chủ yêú, hiểu rõ hệ thống • Biết các ưu nhược điểm của các loại cân ôtô, bàn cân, loại cảm biến để lựu chọn hướng giải quyết tối ưu cho hệ thống b Với thân • Nâng cao kĩ làm việc nhóm • Tích lũy thêm được nhiều kiến thức bổ ích thực tế lẫn lý thuyết hệ thống cân kiểm tải trọng ôtô 3.2 Các hạn chế thực • Do tài liệu thảm khảo kiến thức hạn chế nên làm nhiều thiết sơ sài, kỹ thuật trình bày soạn thảo văn kém • Khơng có tích lũy thực tế nên chọn các thiết bị quá phụ tḥc vào lý thuyết, chưa có nhiều giải pháp xử lý gặp khó khăn • Kinh tế khơng cho phép nên khơng thể dựng mô hình hệ thống cân kiểm tải trọng ôtô 3.3 Biện pháp khắc phục 35 Nhóm 3- TĐH2-HAUI • Thu thập thêm nhiều tài liệu từ các nguồn tin khác để bở sung cho thiếu xót • Đi tìm hiểu thực tế nhiều để làm chính xác biết được sai lầm thực để tìm cách khắc phục 36