Nghiên cứu thiết kế hệ thống tự động định lượng nguyên liệu cho trạm trộn bê tông tươi lưu động

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BACH KHOA - TRÀ DUY QUỐC DŨNG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG ĐỊNH LƯỢNG NGUYÊN LIỆU CHO TRẠM TRỘN BÊ TÔNG TƯƠI LƯU ĐỘNG CHUN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ Mã số: 60.52.01.03 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng – Năm 2018 Cơng trình hồn thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN VĂN YẾN Phản biện 1: TS NGUYỄN XUÂN HÙNG Phản biện 2: PGS TS THÁI THẾ HÙNG Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật Cơ khí họp Trường Đại học Bách khoa vào ngày 27 tháng 10 năm 2018 *Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Trường Đại học Bách khoa - Thư viện Khoa Cơ khí, Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN LỜI NÓI ĐẦU Trong năm gần nhằm đáp ứng nhu cầu quy mô, chất lượng tiến độ thi công xây dựng dân dụng công nghiệp, xây dựng cầu đường, thuỷ lợi, sân bay, bến cảng nước ta áp dụng nhiều công nghệ sử dụng thiết bị thi công tiên tiến Trong tất máy móc phục vụ cơng trình xây dựng chưa đảm bảo yêu cầu chất lượng suất mà nhu cầu khối lượng bê tông lớn nên vấn đề suất, chất lượng sản phẩm phải quan tâm Vì cần phải cải tiến nâng cao mức độ giới hoá, tự động hoá thiết bị dây chuyền Đây vấn đề ngành khí ngành xây dựng quan tâm, tiến hành không ngừng cải tiến máy móc thiết bị sản phẩm có chất lượng tốt suất cao Nhằm đáp ứng yêu cầu nhu cầu phát triển ngành xây dựng nay, việc nghiên cứu đưa hệ thống điều khiển vào dây chuyền sản xuất nhằm thay dây chuyền cũ vấn đề cấp thiết Để giải vấn đề cần phải có quan tâm chuyên gia lĩnh vực tự động hoá nhằm đáp ứng nhu cầu xã hội định hướng phát triển đất nước phục vụ cho cơng nghiệp hố đại hố đất nước mà nhà nước đặt Các công việc gắn liền với dây chuyền sản xuất nhằm phục vụ nhu cầu tất yếu nhà sản xuất kinh doanh, tạo điều kiện thuật lợi cho việc cạnh tranh với nước giới, sản phẩm sản xuất nước xuất nước đảm bảo chất lượng giá thành phù hợp với nhu cầu người sử dụng Luận văn trình bày tồn hệ thống tự động định lượng nguyên liệu cho trạm trộn bê tông tươi lưu động Cảm ơn hướng dẫn thầy giáo khoa Cơ khí trường Đại học Bách Khoa tạo điều kiện cho em hoàn thành luận văn Trân trọng cảm ơn! MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài: Tính cấp thiết đề tài: Ngày lĩnh vực tự động hóa, đại hóa khí mục tiêu quan trọng đất nước thời đại khoa học phát triển hội nhập đất nước với giới, đạt thành tựu quan trọng vấn đề sản xuất nhằm giảm giá thành sản phẩm, tăng suất, đảm bảo an tồn cho mơi trường theo tiêu chí đất nước giới, chất lượng thành phẩm cao nhằm cạnh tranh đáp ứng nhu cầu cơng trình với nhiều sản phẩm đa dạng Để phát triển mục tiêu quan trọng cần hổ trợ lĩnh vực tin học, điện tử, điều khiển tự động, hệ thống đo lường, áp dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực nhằm tạo nên bước đột phá sản xuất với mục đích tăng suất đạt chất lượng cao Nhiều hệ thống điều khiển tự động đời nhằm phục vụ nhu cầu khác đời sống ứng thành công đem lại hiệu kinh tế cao Theo xu hướng nay, để tiết kiệm kinh phí thời gian cho việc vận chuyển bê tông tươi từ nhà máy sản xuất, cơng trình xây dựng có quy mơ lớn có nhu cầu sử dụng bê tông cao người ta thực công tác trộn bê tơng tươi chân cơng trình Tuy nhiên, trạm trộn bê tông lưu động chưa tự động bán tự động việc cấp nguyên liệu Với mong muốn tự động hóa định lượng, chuyển nguyên liệu vào trạm trộn nhằm giảm nhân công, tăng độ ổn định chất lượng bê tông tốt hơn, việc thay hệ thống điều khiển cũ hệ thống điều khiển tự động sử dụng PLC khả thi Vì vậy, em chọn đề tài Nghiên cứu thiết kế hệ thống tự động định lượng nguyên liệu cho trạm trộn bê tông tươi lưu động Mục đích nghiên cứu: Tự động hóa q trình sản xuất bê tơng tươi trạm lưu động nhằm mục đích giảm nhân cơng, giảm giá thành nâng cao chất lượng bê tông tươi Đối tượng phạm vi nghiên cứu: 3.1 Đối tượng: Trạm trộn bê tông tươi lưu động sử dụng để phục vụ cho cơng trình xây dựng 3.2 Phạm vi nghiên cứu: + Nguyên lý làm việc trạm trộn + Các thiết bị trạm trộn + Hệ thống điều khiển tự động PLC + Thuật toán + Sơ đồ khối hệ thống điều khiển PLC Phương pháp nghiên cứu Dùng lý thuyết kết hợp với thực nghiệm - Lý thuyết: Tham khảo tài liệu để tính tốn thiết kế Thực nghiệm: Tham quan khảo sát sở sản xuất bê tông tươi địa bàn thành phố Đà Nẵng Ý nghĩa khoa học thực tiễn - Về mặt khoa học: Tổng hợp kiến thức học nâng cao trình độ học viên cao học ngành Kỹ thuật khí - Về mặt thực tiễn: Tự động hóa trình sản xuất để giảm thiểu sức lao động cho cơng nhân, tiết kiệm chi phí nâng cao chất lượng sản phẩm bê tông tươi làm việc vị trí Cấu trúc luận văn : Chương Tổng quan tài liệu Chương Giới thiệu trạm trộn bê tông tươi lưu động Chương Thiết kế hệ thống tự động định lượng trạm trộn bê tông tươi lưu động Kết Kết luận CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Trạm trộn bê tông 1.1.1 Tổng quan hệ thống trộn, thành phần bê tông tươi phối liệu Trong lĩnh vực xây dựng, bê tông vật liệu vơ quan trọng, chất lượng bê tơng đánh giá chất lượng toàn sản phẩm chất lượng cơng trình xây dựng Do đó, việc xác định xác khối lượng ngun liệu có thành phần bê tơng việc xác định chất lượng sản phẩm Nhiệm vụ trạm trộn đề cân trộn cát, đá, nước, xi măng để đạt độ xác cao trình sản xuất để giải vấn đề cần phải áp dụng phương pháp điều khiển tự động đề Khối lượng nguyên liệu cần phải xác với khối lượng đặt ban đầu mẻ trộn, để xác định khối lượng ta sử dụng cảm biến trọng lượng loadcell Khái niệm chung bê tông Các thành phần cấu tạo bê tông + Xi măng + Cát + Đá dăm + Nước + Phụ gia + Loại phụ gia hoạt động bề mặt + Loại phụ gia rắn nhanh 1.1.2 Các loại trạm trộn sử dụng: Hình 1.1 Trạm trộn bê tơng Vinamac Các thành phần mẻ bê tông + Xi măng P400, đá dăm 10*20, cát vàng : tính cho mét khối bê tơng Bảng 1.1 Thành phần Đơn vị Mác bê tông 100 150 200 250 300 Xi măng kg 225.2 268.7 325.2 368.8 410.1 Cát kg 820 792.3 782.8 769.5 756.2 Đá kg 1668.2 1639.7 1628.3 1580.8 1571.3 Nước kg 146.4 174.4 208.2 228.7 246.1 + Xi măng P500, đá dăm 10*20, cát vàng : tính cho mét khối bê tông Bảng 1.2 Thành phần Đơn vị Mác bê tông 100 150 200 250 300 Xi măng kg 273.4 283.8 327.2 373.7 424.2 Cát kg 818.9 7999 782.8 775.2 765.7 Đá kg 1649.2 1634 1628.3 1615 1607.4 Nước kg 177.7 184.5 209.4 231.7 254.5 1.2 Cơ sở lý thuyết điều khiển tự động 1.2.1 Hệ thống điều khiển tự động 1.2.2 Vai trò PLC PLC (viết tắt cụm từ Programmable Logic Controller) thiết bị điện tử phức tạp, chúng có nhiều loại nhiều hãng sản xuất chế tạo, nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển sản xuất đại Trong hệ thống dây chuyền sản xuất tự động đại có sử dụng điều khiển PLC, thiết bị coi phần trung tâm, não hệ thống PLC nhận thông tin trạng thái hệ thống điều khiển truyền theo xác định danh sách lệnh: nhận yêu cầu đầu vào, điều khiển yêu cầu đầu theo thứ tự lệnh yêu cầu xử lý, danh sách lệnh yêu cầu người lập trình lưu vào nhớ 1.3 Các cấu chấp hành sử dụng trạm trộn Thùng theo thứ tự đạt khối lượng loại theo yêu cầu phối trộn Gồm thùng cốt liệu có ngăn kéo tời, có bánh xe lăn U100 ngăn chứa loại liệu khác phía đáy có cửa xả đóng mở píton-xylanh khí nén tự động xả loại liệu từ cửa xả xong xuống thùng định lượng, thùng định lượng đặt lên hệ thống cân treo load cell cân Các van xả xe cốt liệu cấp loại liệu đá 1-2, cát, đá 0,5-1 vào mẻ hệ thống tời kéo kéo cáp trở thành xe cấp liệu cho thùng trộn theo ray U100 lên phía Khi đến cửa nhận liệu máy trộn, xe cấp liệu nâng thùng nhờ bánh xe phía sau chạy cam nâng để mở cửa xe cấp liệu đổ liệu vào thùng trộn hết liệu tự động xuống, đóng cửa thùng định lượng để chuẩn bị định lượng cho mẻ liệu 1.4 Các loại cảm biến 1.4.1 Khái niệm cảm biến: Cảm biến thiết bị dùng để cảm nhận biến đổi đại lượng vật lý đại lượng khơng có tính chất điện cần đo thành đại lượng điện đo xử lý Các đại lượng cần đo (m) thường có tính chất điện (như nhiệt độ, áp suất ) tác động lên cảm biến cho ta đặc trưng (s) mang tính chất điện (như điện tích, điện áp, dòng điện trở kháng) chứa đựng thông tin cho phép xác định giá trị đại lượng cần đo (m): S=F(m) Người ta gọi (s) đại lượng đầu phản ứng cảm biến, (m) đại lượng đầu vào hay kích thích (có nguồn gốc đại lượng cần đo) Thơng qua đo đạc (s) cho phép nhận giá trị (m) 1.4.2 Các loai cảm biến - Cảm biến quang - Cảm biến đo nhiệt độ - Cảm biến đo vị trí dịch chuyển - Cảm biến đo biến dạng - Cảm biến đo lực - Cảm biến đo vận tốc, gia tốc rung - Cảm biến đo áp suất chất lưu - Cảm biến đo lưu lượng mức chất lưu - Cảm biến thông minh PW2 single point aluminum load cell Single point load cell PW12 PW15 Single point load cell from stainless steel PW16 - Single Point Load Cell Hình 1.6 Một số hình ảnh loadcell CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU TRẠM TRỘN BÊ TÔNG TƯƠI LƯU ĐỘNG 2.1 Yêu cầu kỹ thuật Trong q trình hoạt động trạm trộn đòi hỏi kết hợp phận với trình điều khiển cho sản phẩm theo yêu cầu - Tự động theo chương trình - Bằng tay 2.2 Nguyên lý làm việc thiết bị trạm trộn 2.1.1 Sơ đồ nguyên lý 15 14 12 11 10 16 13 Hình 2.1 Mơ hình trạm trộn bê tông thiết kế 1/ Máng cấp xi măng 2/ Vít tải xi măng I 3/ Xi lơ chứa xi măng 4/ Vít tải xi măng II 5/ Xi lơ cân xi măng 6/ Thùng cân nước 7/ Thùng trộn 8/ Máng hỗn hợp 9/ Xe vận chuyển liệu 10/ Xe skin 11/ Tủ điện 12/Động vít tải I 13/Động bơm nước 14/ Động kéo liệu 15/ Động kéo skin 16/Động vít tải II 2.1.2 Nguyên lý làm việc: 2.3 Chu trình hoạt động trạm trộn 2.4 Các kết cấu trạm trộn 2.4.1 Xylơ xi măng 2.4.2 Vít tải xi măng 2.4.3 Thùng định lượng xi măng 2.4.4 Thùng định lượng nước 2.4.5 Bơm nước 2.4.6 Thùng chứa nước 2.4.7 Xe cốt liệu 2.4.8 Thùng định lượng 2.4.9 Máy trộn 2.4.10 Xe skin 2.4.11 Tủ điện 2.4.12 Máy nén khí 2.4.13 Bầu lọc 2.4.14 Hệ thống van Solenoid 2.4.15 Van điện từ 2.4.16 Cơng tắc hành trình 10 Chương 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG ĐỊNH LƯỢNG TRONG TRẠM TRỘN BÊ TÔNG TƯƠI 3.1 Giới thiệu phương pháp điều khiển “Điều khiển” trình hệ thống, tác động hay nhiều đại lượng vào đại lượng thay đổi theo quy luật định Tín hiệu nhiễu z xe Đối tượng điều khiển Dây chuyền sản xuất Tín hiệu điều khiển xa xe1 xe2 Thiết bị điều khiển Hình 3.1: Sơ đồ hệ thống điều khiển Đối tượng điều khiển: Thiết bị, máy móc kỹ thuật Thiết bị điều khiển: Các phần tử truyền tín hiệu, phần tử xử lý điều khiển, cấu chấp hành 3.1.1 Điều khiển lôgic 3.1.2 Điều khiển PLC Cấu trúc phần cứng PLC Bộ nhớ 3.1.3 Điều khiển vi điều khiển a Khái quát chung vi điều khiển b Sơ đồ khối vi điều khiển c Cấu trúc vi điều khiển 8051 d Cấu trúc bên 8051 3.2 Thiết bị điều khiển ứng dụng đề tài 3.2.1 Khảo sát PLC loại S7-200 hãng siemens 3.2.1.1 Cấu Hình Phần Cứng 3.2.1.2 Cấu trúc phần cứng CPU 224 11 3.2.1.3 Cấu trúc nhớ Bộ nhớ S7- 200 chia làm vùng với tụ điện có nhiệm vụ trì liệu khoảng thời gian định bị nguồn Bộ nhớ S7- 200 có tính động cao, đọc, ghi tồn vùng, loại trừ bít nhớ đặc biệt SM (Special memory) truy nhập để đọc 3.2.1.4 Vùng chương trình 3.2.1.5 Vùng tham số 3.2.1.6 Vùng liệu 3.2.1.7 Vùng đối tượng 3.2.2 Các thông số kỹ thuật PLC họ S7-200 Mục Điện áp trung cấp 20 ngõ vào 30 ngõ vào Loại AC 100 đến 240 VAC, 50/60 Hz Loại DC 24 VDC Miền điện áp hoạt Loại AC động Loại DC 85 đến 264 VAC 20.4 đến 26.4 VDC 40 ngõ vào 12 Cơng suất tiêu thụ Loại AC Dòng ngột tăng 60VA Loại DC 20W đột Loại AC 60A Loại DC 20A Cung cấp Điện áp 24 VDC lượng bên cung cấp AC nguồn Tụ ngõ 300 Mal: Chỉ dùng để cấp nguồn cho ngõ vào cấp nguồn Điện trở điện cách 20MΩ (ở 500 VDC) thiết bị đầu cuối AC thiết bị đầu cuối nối đất bảo vệ Khả chống Theo tiêu chuẩn châu Âu IEC6100-4-4; nhiễu Điện trở dao động 10 đến 57 Hz, biên độ 0.075 - mm 57 đến 150 Hz, tốc độ đạt 9,8 m/s² hướng X,Y,Z hướng 80 phút Điện trở sốc 147m/s² , lần lần hướng X,Y Z Nhiệt độ trường môi Hoạt động: 0º - 25ºC Lưu trữ: 25º - 75ºC Độ ẩm trường mơi Từ 10% đến 90% (khơng có ngưng tụ) Mơi trường xung Khơng bị ơxi hố quanh Kích cỡ đinh vít M3 thiết bị đầu cuối Thời gian giữ Loại AC: Thấp 10 ms cung cấp nguồn Loại DC: Thấp 2ms Trọng lượng CPU Loại AC 650 g max 700 g max 800 g max Loại DC 550 g max 600 g max 700 g max Trọng lượng Loại 20 ngõ vào ra: 300 g Max khối mở rộng I/O Loại có ngõ ra: 250 g Max Loại có ngõ vào: 200 g Max Trọng lượng Modul mở rộng Anlog: 150 g Max khối mở rộng Modul cảm biến nhiệt: 250 g Max Modul mở rộng CompBus/S: 200 G Max 13 3.2.3 Cấu trúc chương trình S7- 200 Có thể lập trình cho S7- 200 cách sử dụng phần mềm: - Step 7- Micro/ Dos - Step - Micro/ Win 3.2.4 Thực chương trình S7- 200 PLC thực chương trình theo chu kỳ lặp Mỗi vòng lặp gọi vòng quét (scan) Mỗi vòng quét bắt đầu giai đoạn đọc liệu từ cổng vào vùng đệm ảo, giai đoạn thực chương trình vòng qt, chương trình thực lệnh kết thúc lệnh kết thúc MEND Sau gai đoạn thực chương trình giai đoạn truyền thơng nội kiểm lỗi Vòng quét kết thúc giai đoạn chuyển nội dung đệm ảo tới cổng 3.2.5 Các tốn hạng lập trình Có phần tử lập trình bản, phần tử có cơng dụng riêng Để dễ dàng xác định phần tử gán cho ký tự I :Dùng để ngõ vào vật lý nối trực tiếp với PLC Q : Dùng để ngõ vật lý nối trực tiếp với PLC T :Dùng để xác định phần tử định thời có PLC C :Dùng để xác định phần tử có bên PLC M S: Dùng cờ hoạt động bên PLC Tất phần tử tốn hạng có trạng thái ON OFF ( 0) Cuộn dây điều khiển trực tiếp ngõ từ PLC (như phần tử Q), điều khiển định thì, đếm cờ (như phần tử M S) Mỗi cuộn dây gắn với cơng tắc Các cơng tắc thường mở thường đóng Các ngõ vào vật lý nối đến điều khiển lập trình ( phần tử I) khơng có cuộn dây để lập trình Các phần tử dùng dạng cơng tắc mà thơi (loại thường đóng thường mở) 3.3 Cảm biến ứng dụng trạm trộn 3.3.1 Các loại cảm biến Các loại cảm biến sử dụng rộng rãi tự động hóa q trình sản xuất điều khiển tự động hệ thống khác Chúng có chức biến đổi thay đổi liên tục đại lượng đầu vào (đại lượng đo lường - kiểm tra, đại lượng khơng điện thành thay đổi đại lượng đầu đại lượng điện, ví dụ: điện trở, điện dung, điện kháng, dòng điện, tần số, điện áp rơi, góc pha, 14 3.3.1.1 Các thông số bản cảm biến a) Độ nhạy S= Y X X: gia số đại lượng đầu vào.Với: + Y: gia số đại lượng đầu ra.+ Trong thực tế sử dụng độ nhạy tương đối: S0= Y X Với: Y đại lượng X đại lượng vào Cảm biến tuyến tính S0=const phi tuyến S0= var Cảm biến phi tuyến có độ nhạy phụ thuộc vào giá trị đại lượng vào (X) b) Sai số Sự phụ thuộc đại lượng Y vào đại lượng đầu vào X gọi đặc tính vào cảm biến Sự sai khác đặc tính vào thực với đặc tính chuẩn (đặc tính tính tốn hay đặc tính cho lí lịch) đánh giá sai số Phân làm hai loại sai số + Sai số tuyệt đối ΔX=X'−X X': giá trị đo được; X: giá trị thực + Sai số tương đối a= X X Các nguyên nhân ảnh hưởng tới sai số Có nhiều nguyên nhân khách quan chủ quan ảnh hưởng tới sai số, thực tế người ta đưa tiêu chuẩn điều kiện kĩ thuật để hạn chế mức độ ảnh hưởng phạm vi cho phép 3.3.1.2 Các yêu cầu cảm biến Muốn có độ nhạy cao, sai số nhỏ, cảm biến cần có tính chất sau: + Có dải thay đổi đại lượng vào cần thiết + Thích ứng thuận tiện với sơ đồ đo lường, kiểm tra + Ảnh hưởng đến đại lượng đầu vào + Có qn tính nhỏ 3.3.1.3 Phân loại cảm biến Có thể phân cảm biến làm hai nhóm chính: cảm biến tham số (thụ động) cảm biến phát (chủ động hay tích cực) * Nhóm phát bao gồm loại cảm biến sử dụng hiệu ứng cảm ứng điện từ, hiệu ứng điện áp, hiệu ứng Holl xuất sức điện động cặp nhiệt ngẫu, tế bào quang điện 15 + Hiệu ứng cảm ứng điện từ: dây dẫn chuyển động từ trường không đổi xuất sức điện động tỉ lệ với từ thông cắt ngang dây đơn vị thời gian, nghĩa tỉ lệ với tốc độ dịch chuyển dây dẫn + Hiệu ứng cảm ứng điện từ ứng dụng để xác định tốc độ dịch chuyển vật thông qua việc đo sức điện động cảm ứng + Hiệu ứng quang phát xạ điện tử: tượng điện tử giải phóng khỏi vật liệu tạo thành dòng thu lại tác dụng điện trường + Hiệu ứng quang điện chất bán dẫn: tượng chuyển tiếp PN chiếu sáng phát sinh cặp điện tử-lỗ trống, chúng chuyển động tác dụng điện trường chuyển tiếp làm thay đổi hiệu điện hai đầu chuyển tiếp + Hiệu ứng Holl: vật liệu (thường bán dẫn) dạng mỏng có dòng điện chạy qua đặt từ trường B có phương tạo thành góc với dòng điện I xuất hiệu điện U theo hướng vng góc với B I Hiệu ứng Holl ứng dụng để xác định vị trí vật chuyển động Vật ghép nối học với nam châm, thời điểm vị trí nam châm xác định giá trị từ trường góc lệch tương ứng với bán dẫn mỏng làm trung gian Hiệu điện đo hai cạnh bán dẫn trường hợp (gián tiếp) hàm phụ thuộc vị trí 3.3.2 Lựa chọn cảm biến cho trạm trộn Cảm biến lực dùng việc đo khổi lượng sử dụng phổ biến Loadcell Đây kiểu cảm biến lực biến dạng Lực chưa biết tác động vào phận đàn hồi, lượng di động phận đàn hồi biến đổi thành tín hiệu điện tỉ lệ với lực chưa biết Bộ phận Loadcell điện trở mỏng loại dán Tấm điện trở phương tiện để biến đổi biến dạng nhỏ thành thay đổi tương ứng điện trở Một mạch đo dùng miếng biến dạng cho phép thu tín hiệu điện tỉ lệ với mức độ thay đổi điện trở - Nguyên lý bố trí cảm biến Các cảm biến bố trí vi trí thích hợp nhằm phù hợp với trình sản xuất đảm bảo độ xác q trình cân Được nối với máy tính nhằm thực việc giám sát q trình sản xuất theo dõi kiểm tra đánh giá tính ổn định khối lượng cung cấp vào hệ thống sản xuất, đáp ứng nhu cầu sản xuất thực tế 16 Cảm biến trọng lượng Cảm biến trọng lượng 17 Cảm biến trọng lượng Hình 3.8 Bố trí cảm biến Hình 3.9 Sơ đồ hệ thống điều khiển phần định lượng 18 3.4 Thuật toán điều khiển Bắt đầu Cát Đá Cân đủ khối lượng Đá Cân đủ khối lượng Nước Cân đủ khối lượng Xi măng Trộn tổng hợp Xả hỗn hợp Kết thúc Cân đủ khối lượng Cân đủ khối lượng 19 3.5 Chương trình điều khiển 3.6 Thiết kế phận tự động định lượng Tùy theo mẻ liệu yêu cầu, thứ tự loại vật liệu cho mẻ sau: Gồm thùng cốt liệu có ngăn kéo tời, có bánh xe lăn U100 ngăn chứa loại liệu khác phía đáy có cửa xả đóng mở píton-xylanh khí nén tự động xả loại liệu từ cửa xả xong xuống thùng định lượng, thùng định lượng đặt lên hệ thống cân treo load cell cân Các van xả xe cốt liệu cấp loại liệu đá 1-2, cát, đá 0,5-1 vào mẻ hệ thống tời kéo kéo cáp trở thành xe cấp liệu cho thùng trộn theo ray U100 lên phía Khi đến cửa nhận liệu máy trộn, xe cấp liệu nâng thùng nhờ bánh xe phía sau chạy cam nâng để mở cửa xe cấp liệu đổ liệu vào thùng trộn hết liệu tự động xuống, đóng cửa thùng định lượng để chuẩn bị định lượng cho mẻ liệu Thùng định lượng nước treo LOAD CELL đặt trọng tâm thùng Dung tích thùng định lượng nước 80lít Đầu vào thùng cấp nước từ bơm nước bơm từ thùng chứa phụ van xả nước loại van điện từ điều khiển tự động Nó đóng cân nước mở xả nước vào thùng trộn Thùng định lượng xi măng đuợc treo LOAD CELL có sức chứa 120lit vận hành tự động phối trộn liệu Trên thùng có cấu van đóng, mở cửa thùng định lượng piston - xi lanh khí nén để đóng định lượng mở xả xi măng vào thùng trộn Để đảm bảo q trình cân xi măng xác, vít tải - thùng định lượng - miệng xả vào thùng trộn liên kết ống cao su ruột gà để đảm bảo độ kín bụi xi măng làm việc không ảnh hưởng đến độ xác cân phần tách rời Ngoài để xả hết xi măng thùng trộn, có bố trí hệ thống thơng khí nén để thổi hệ thống máy rung phễu chứa xi măng để chắn xi măng xuống hết làm thùng định lượng xả Là loại máy trộn ngang lắp 14 cánh đảo, cánh khuấy cánh trộn để chuyển liệu theo di chuyển theo chiều dọc thùng đẩy liệu từ ngăn sang ngăn khác nhằm mục đích làm đồng loại liệu thùng Dung tích hữu dụng máy trộn 500lit Sau trộn xong mẻ liệu (theo thời gian đặt trước), cửa xả liệu đáy tự động mở nhờ piston - xilanh khí nén để tháo liệu cánh đảo, cánh trộn đẩy hết vữa bê tông xuống thùng chứa Sau xã hết liệu máy trộn xuống thùng chứa liệu, cửa xã liệu tự động đóng lại để chuẩn bị cho mẻ trộn 20 Trong thùng chứa có gắn cánh khuấy, cánh đảo cánh tải liệu để cấp liệu cho vít tải cách đồng vít tải hoạt động cấp liệu cho ống Ngồi ra, bố trí thêm máy rùng để liệu thùng chứa liệu thoát hết ngồi để cung cấp cho vít tải bê tơng Khi hết ca làm việc phải dừng máy lâu, cần phải làm thùng liệu làm thùng máy trộn để tránh tình trạng đơng kết bê tông thùng máy trộn thùng chứa cách mở cửa xả đáy phía đáy thùng chứa 3.7 Hướng dẫn lắp ráp, vận hành bảo dưỡng máy 3.7.1 Hướng dẫn lắp ráp + Sơ đồ lắp ráp phần điện PLC Quy định tiếp điểm vào hệ thống Nút ấn * STOP I0.0 * * * START PAUSE AUTOMATION * CẢM BIẾN * CẢM BIẾN * CẢM BIẾN * CẢM BIẾN Van khí nén động * CƠNG TẮC HÀNH TRÌNH CỐT LIỆU * CƠNG TẮC HÀNH TRÌNH CỐT LIỆU * CƠNG TẮC HÀNH TRÌNH CẤP LIỆU Ngõ vào I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 Ngõ Q0.0 Q0.1 Q0.2 * * * * * * * * CÔNG TẮC HÀNH TRÌNH CẤP LIỆU VÍT TẢI XI MĂNG MÁY TRỘN BƠM NƯỚC VAN XẢ ĐÁ VAN XẢ CÁT VAN XẢ ĐÁ VAN XẢ XI MĂNG Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 Q1.1 Q2.0 * * VAN XẢ NƯỚC VAN XẢ BÊ TÔNG Q2.1 Q2.2 21 3.7.2 Hướng dẫn vận hành máy Đóng điện tủ điều khiển : Thao tác kiểm tra: Cài đặt thơng số cho trạm trộn Giải thích chức phím: Cài đạt thơng số trạm trộn: a Cài đặt tỷ lệ thành phần mác bê tông: b Cài đặt mác bê tông khối lưỡng mẻ trước chạy trạm trộn: c Xem số liệu cân: 3.7.3 Hướng dẫn bảo dưỡng máy Hệ thống cân Hệ thống nén khí Thùng trộn Hệ thống điện Hệ thống vít tải Hệ thống xe cốt liệu, xe cấp liệu 22 KẾT LUẬN Kết đề tài: - Đã thiết kế, chế tạo lắp đặt hệ thống tự động định lượng cho trạm trộn bê tông tươi lưu động điều khiển PLC - Trên sở dây chuyền có sẵn hoạt động định lượng vật liệu cho mẻ bê tông hoạt động theo yêu cầu thiết kế điều khiển đặt Dây chuyền hoạt động ổn định, chu trình hoạt động theo yêu cầu Khả ứng dụng đề tài: - Ứng dụng vào sản xuất thực tế - Làm tài liệu phục vụ cho nghiên cứu học tập cho sinh viên khoa Cơ Hướng phát triển đề tài: - Nghiên cứu ứng dụng hệ thống điều khiển tự động không cho dây chuyền sản xuất bê tông tươi lưu động, mà phát triển với nhiều máy khác điều khiển hệ thống sản xuất xi măng, hệ thống định lượng sản phẩm dạng hạt 23 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT [1] KS Nguyễn Khánh An (2003), Giáo trình PLC simatíc S7 - 200, Trung tâm điện tự động, Đà Nẵng [2] Phạm Quang Dũng (1999), Máy sản xuất vật liệu xây dựng cấu kiện xây dựng, Nxb Khoa học kỹ thuật [3] Lê Văn Doanh (1999), Cẩm nang kỹ thuật điện tự động hoá tin học công nghiệp, Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [4] PGS.TS Phạm Đắp, PGS.TS Trần Xuân Tuỳ (1998), Điều khiển tự động lĩnh vực khí, tập 1, Nxb Giáo dục, Hà Nội [5] TS Trần Thu Hà, KS Phạm Quang Huy (2008), Tự động hố trongcơng nghiệp với S7&Protool, Nxb Hồng Đức [6] Phạm Thượng Hàn, Nguyễn Trọng Quế, Nguyễn Văn Hoà (2003), Kỹ thuật đo lường đại lượng vật lý, Nxb Giáo dục, Hà Nội [7] Nguyễn Văn Hoà, Bùi Đăng Thành, Hoàng Sỹ Hồng (2004), Đo lường điện cảm biến đo lường, Nxb Giáo dục, Hà Nội [8] Phạm Văn Khảo (1998), Truyền động tự động khí nén, Nxb Khoa học kỹ thuật [9] Phùng Văn Lự (1999), Vật liệu xây dựng, Nxb Giáo dục [10] Tăng Văn Mùi, TS Nguyễn Tiến Dũng (2002), Điều khiển logíc lập trình PLC, Nxb thống kê [11] Phạm Công Ngô (2002), Lý thuyết điều khiển tự động, Nxb Khoa học kỹ thuật [12] Tống Văn On, Hoàng Đức Hải (2005), Họ vi điều khiển 8051, Nxb Lao độngxã hội, TP Hồ Chí Minh [13] Nguyễn Ngọc Phương (1999), Hệ thống điều khiển khí nén, Nxb Giáo dục [14] TS Lê Hồi Quốc, KS Chung Tấn Lâm (2006), Bộ điều khiển lập trình PLC, Nxb Đại học quốc gia, TP Hồ Chí Minh [15] Trần Doãn Tiến (1999), Tự động điều khiển q trình cơng nghệ, Nxb Hà Nội Trang Web http://www.automation.simen.com http://www.techmart.cesti.gov.vn http://www.simentic.vn ... Chương Thiết kế hệ thống tự động định lượng trạm trộn bê tông tươi lưu động Kết Kết luận CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Trạm trộn bê tông 1.1.1 Tổng quan hệ thống trộn, thành phần bê tông tươi. .. thay hệ thống điều khiển cũ hệ thống điều khiển tự động sử dụng PLC khả thi Vì vậy, em chọn đề tài Nghiên cứu thiết kế hệ thống tự động định lượng nguyên liệu cho trạm trộn bê tông tươi lưu động ... trộn bê tông lưu động chưa tự động bán tự động việc cấp nguyên liệu Với mong muốn tự động hóa định lượng, chuyển nguyên liệu vào trạm trộn nhằm giảm nhân công, tăng độ ổn định chất lượng bê tông