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

Đề tài nghiên cứu: Hệ thống điều khiển máy trộn bê tông tự động trình bày phân tích công nghệ và lưu đồ thuật toán, tính chọn thiết bị cho hệ thống, xác định và phân công I/O, thiết kế mạch điên, xây dựng chương trình điều khiển với PLCS7-200, giám sát điều khiển mô phỏng bằng PC-SIMU,... Mời các bạn cùng tham khảo.

LỜI MỞ ĐẦU        Trong sự  nghiệp hiện đại hóa cơng nghiệp hóa đất nước thì vấn đề  Tự  động hóa q trình sản xuất đóng vai trò hết sức quan trọng        Mục tiêu của q trình Tự  Động Hóa là nhằm nâng cao năng suất dây   chuyền cơng nghệ  , nâng cáo chất lượng và khả  năng cạnh tranh của sản phẩm ,  đồng thời cải thiện điều kiện lao động . Sự cạnh tranh hàng hóa đặt ra một vấn đề  thời sự  là làm sao để  hệ  thống tự  động hóa sản xuất phải có tính linh hoạt cao  nhằm đáp ứng sự biến động thường xun của thị trường hàng hóa cạnh tranh     Trong phần lớn các nhà máy, phân xưởng đều có góp mặt của tự động hóa.  Trong các dây chuyền sản xuất, băng tải được sử  dụng như  một phương tiện vận   chuyển hàng hóa, vật liệu một cách nhanh chóng và thuận tiện. Sử dụng hệ thống   này độ an tồn cao. Nên chúng em dưới sự hướng dẫn và giúp đỡ của cơ Tống Thị  Lý đã thực hiện đề tài: “Hệ thống điều khiển máy trộn bê tơng tự động ”       Trong q trình nghiên cứu và thực hiện đề  tài, chúng em sẽ  khơng tránh   khỏi những thiếu sót về kiến thức và sự  hiểu biết của mình, kính mong thầy cùng   các bạn sinh viên giúp chúng em hồn thiện tốt hơn MỤC LỤC CHƯƠNG I PHÂN TÍCH CƠNG NGHỆ VÀ LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN 1.1 Phân tích cơng nghệ a Khởi động hệ thống .4 b Dừng hệ thống c Dừng khẩn cấp 1.2 Lưu đồ thuật toán a Lưu đồ thuật tốn khởi động chương trình b Lưu đồ thuật toán đọc analog c Lưu đồ thuật toán dừng hệ thống .10 CHƯƠNG II TÍNH CHỌN THIẾT BỊ CHO HỆ THỐNG 11 2.1 Cảm biến trọng lượng Loadceel 11 2.2 Cảm biến hồng ngoại 12 2.3 Tính chọn PLC Modul mở rộng 13 a Tính chọn PLC 13 b Tính chọn modul mở rộng 14 CHƯƠNG III XÁC ĐỊNH VÀ PHÂN CÔNG I/O 16 CHƯƠNG IV THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN 17 4.1 Thiết kế sơ đồ mạch lực 17 4.2 Thiết kế sơ đồ mạch điều khiển 18 a Mạch kết nối Loadcell với modul EM235 .18 b Mạch điện kết nối CPU-224 18 c Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển 19 CHƯƠNG V XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VỚI PLC S7-200 20 CHƯƠNG VI GIÁM SÁT ĐIỀU KHIỂN MÔ PHỎNG BẰNG PC - SIMU 27 MỤC LỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Mơ tả mơ hình hệ thống trộn nhiên liệu tự động Hình 2: Loadcell Cảm biến lực H8C – Zemic 11 Hình Modul cảm biến hồng ngoại 13 Hình 4: PLC S7-200 CPU 224 13 Hình 5: Module EM235 14 CHƯƠNG I PHÂN TÍCH CƠNG NGHỆ VÀ LƯU ĐỒ  THUẬT TỐN  Sơ đồ gồm: ­ (1): Thùng chứa cát ­ (2): Thùng chứa đá ­ (3): Băng tải chở cát ­ (4): Băng tải chở đá ­ (5): Thùng chứa ximăng ­ (6): Ruột gà chứa ximăng ­ (7): Thùng cân cát đá ­ (8): Thùng cân ximăng ­ (9): Thùng trộn ­ (10): Thùng chứa vữa ­ (11): Van điện từ để đóng mở thùng cân cát đá ­ (12): Van điện từ để đóng mở thùng cân ximăng ­ (13): Van điện từ để đóng mở thùng trộn 12 11 14 13 10 Hình 1: Mơ tả về mơ hình hệ thống trộn nhiên liệu tự động 1.1 Phân tích cơng nghệ  a.  Khởi động hệ thống.  Khởi động hệ  thống , nhấn nút  ấn Start , đèn báo hệ  thống hoạt động được  bật. Chương trình sẽ   kiểm tra thùng trộn (9) bằng cảm biến gắn dưới đáy thùng   trộn, nếu còn ngun liệu trong thùng trộn, sẽ mở van (13) xả hết nhiên liệu trong   thùng trộn ra, sau khi xả hết van (13) đóng lại, động cơ băng tải (3) khởi động. Còn   trường hợp   nhấn nút Start mà thùng trộn 9 rỗng ,động cơ  vận hành băng tải (3)  được khởi động đưa nguyên liệu cát   vào thùng cân (7), đạt mức 200Kg thì dừng   lại, khởi động băng tải (4) đưa đá vào thùng cân với mức 300kg. Van điện từ  (11)   được điều khiển mở thùng cân cát đá đưa hỗn hợp cát đá vào thùng trộn (9) và ruột   gà chứa ximăng (6) được khởi động đưa ximăng vào thùng cân ximăng (8). Khi hết  hỗn hợp cát đá van (11) điều khiển xilanh đóng lại chuẩn bị cho chu trình tiếp theo.  Khi cân được 100kg ximăng thì (6) dừng lại đồng thời van (12) mở  cửa thùng cân  ximăng, ximăng được đưa vào thùng trộn (9). Khi hết ximăng trong thùng (8), van  (12) điều khiển xilanh đóng cửa thùng cân (8) chuẩn bị cho chu trình tiếp theo đồng  thời khởỉ  động động cơ  trộn. Sau một thời gian trộn t1, động cơ  bơm nước (14)  được khởi động đưa nước vào thùng trộn. Sau thời gian t2 động cơ  bơm nước   ngừng hoạt động . Sau t3, dừng động cơ  trộn, van (13) điều khiển xilanh mở  cửa   thùng trộn đưa vữa vào thùng vữa chính (10). Khi hết vữa trong thùng trộn , cảm  biến gắn   dưới đáy thùng trộn (9) sẽ  phát hiện, van (13) điều khiển đóng cửa  thùng trộn chuẩn bị cho chu trình làm việc sau b.  Dừng hệ thống Khi hệ thống đang hoạt động nhấn nút dừng Stop , thì hệ thống sẽ hồn thành   hết một chu trình làm việc rồi mới dừng . Đèn báo hệ  thống hoạt động   chế  độ  dừng sẽ chớp tắt với chu kỳ 1s , cho tới khi hệ thống th ực hi ện song m ột chu trình  làm việc thì mới kết thúc chớp tắt và sáng ln . Khi chương trình dừng đèn báo   khởi động sẽ tắt . Để khởi động lại hệ thống thì nhấn lại nút Start  c.  Dừng khẩn cấp Khi vận hành 1 hệ thống tự động thì sự cố là điều khơng thể tránh khỏi, chúng  ta cần ta cần phải tìm ra ngun nhân cũng như cách khắc phục sự cố. Đối với bất    một hệ thống tự  động nào việc đầu tiên sau khi phát hiện có sự  cố  là dừng hệ  thống đó lại. Nhấn nút dừng khẩn cấp , hệ thống sẽ dừng lại ngay. Để  khởi động  lại hệ thống , nhấn nút khởi động Start 1.2 Lưu đồ thuật tốn Lưu đồ  thuật tốn của hệ  thống điều khiển trộn bê tơng tự  động được chia  làm 3 lưu đồ . Vì PLC hoạt động theo chu trinh qt : Đọc trạng thái ngõ vào ­ Thực  hiện theo logic điều khiển trong chương trình – xử  lý các u cầu truyền thơng –  xuất tín hiệu ra các ngõ ra . Nên 3 lưu đồ này sẽ hoạt động đồng thời trong chương   trình của PLC S7­200 + Lưu đồ thuật tốn khởi động chương trình + Lưu đồ thuật tốn đọc giá trị trọng lượng từ cảm biến Loadcell + Lưu đồ thuật tốn dừng chương trình a. Lưu đồ thuật tốn khởi động chương trình b. Lưu đồ thuật tốn đọc analog.  c. Lưu đồ thuật tốn dừng hệ thống 10 CHƯƠNG III XÁC ĐỊNH VÀ PHÂN CƠNG I/O  Bảng phân cơng I/O, PLC s7­200 CPU224 và modul mở rộng EM235 Địa chỉ  Ký hiệu Chú thích I0.0 Nút bấm Start , thường hở (NC) I0.1 Nút bấm Stop , thường hở (NO) I0.2 Cảm biến báo dung lượng thùng trộn 9(NC) I0.3 Nút bấm Stop khẩn cấp , thường hở (NO) Q0.0 Động cơ băng tải 3 Q0.1 Động cơ băng tải 4 Q0.2 Động cơ băng tải 6 Q0.3 Van 11 Q0.4 Van 12 Q0.5 Van 13 Q0.6 Động cơ máy bơm nước Q0.7 Động cơ máy trộn  Q1.0 Đèn báo hệ thống đang hoạt động Q1.1 Đèn báo hệ thống dừng A+ , A­ Cảm   biến   trọng   lượng   thùng     (   ngõ   vào  EM235) B+, B­ Cảm biến trọng lượng thùng 8( ngõ vào EM235) 16 CHƯƠNG IV THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN 4.1 Thiết kế sơ đồ mạch lực Hệ thống trộn bê tơng sử dụng các động cơ 3 pha và 1 pha cho băng tải , máy  trộn ,và máy bơm nước , cụ thể  như  sau: + Băng tải 3 , 4, 6 và động cơ máy trộn sử  dụng  động cơ khơng  đồng  bộ 3  pha rotor  lồng  sóc + Động cơ máy bơm nước  M5 sử dụng động cơ điện 1 pha Q3 6 10A 10A 6 Q7 5A 50A Q6 10A Q5 Q4 10A Q2 Q1 5A 5 KM0 U1 5 KM2 KM1 KM7 KM6 PS307 L+ 12 M 24V 0V 6 6 Q9 M5 3A Z1 Z4 Z3 Z2 0V 24V /3.1 /2.1 PE /3.1 /2.1 M1 M2 M M3 M M4 M L1 L2 L3 N Design Name LICH Draw Check LICH LICH TỰ ĐỘNG HÓA B -K57 Hanoi University of Mining and Geology Sign Date 17 Part Page :01 POWERS & MOTORS Version 1.0 4.2 Thiết kế sơ đồ mạch điều khiển a. Mạch kết nối Loadcell với modul EM235 Loadcell sẽ  chuyển hóa tín hiệu vật lý (trọng lượng) sang tín hiệu điện áp    Tín hiệu điện áp này rất nhỏ  ta có thể  khuếch đại điện áp này trước khi đưa vào   EM235 để  đọc analog, nhờ  vào bộ  khuếch đại TW­35­023 , hoặc không cần sử  dụng         dải       EM235   có     nhiều     nấc   để   ta   chọn /1.2 +24V /1.3 0V /3.7 AG LOAD CELL 0V + - +10V Design Sign Draw Check D+ 10 RD C+ SW2 ON RC SW1 OFF B- I0 V0 12 B+ 11 RB 10 A- + TỰ ĐỘNG HÓA B- K57 Hanoi University of Mining and Geology Date SW3 OFF + +EXC SW4 OFF C- +SIG -EXC SW5 OFF - -SIG AG Name 11 SW6 ON M0 A+ L+ RA M Part onfiguart C +10V D- ảiđầuvàochọntừ D -EXC +EXC 12 EM 235 - TW - 3S - 023 -SIG +SIG + TW - 3S - 023 0V 0-10 V LOAD CELL   Page:02 READ LOAD CELL Version 1.0 b. Mạch điện kết nối CPU­224 Mạch điện kết nối CPU­224 với ngõ vào là các nút nhấn và cảm biến và ngõ   ra  kết  nối  với các  rơ  le  trung  gian  , kết nối  giữa  CPU­224 và  modul  mở  rộng  EM235 18 (9) / 1.2 24V= S4 S2 s3 / 2.7 g ù th c ứ n iế b m ả C p ấ c ẩ h k g n D R A T S P O T S S1 I0.1 I0.0 I0.2 L+ / 1.2 I0.3 PLCS7-200 24VDC CPU 224 M Name Design Draw LICH LICH KA1 0V / 1.3 8 KA3 Check 8 Q1 7  ctrộ g n Đ KA7 3 KA8 8 7 5 INPUTS_ OUTPUTS_ CIRCUIT Hanoi University of Mining and Geology Sign KA9 Part TỰ ĐỘNG HÓA B – K57 LICH P O T S áo  b èn Đ (9) (1 4) KA6 Q1 ướ n m  b áy M itệ  đ an V KA5 7 (1 3) (1 2) KA4 Q0.7 R A T S áo  b èn Đ Q0.6 Q0.5 itệ  đ an V ứ ộ ăn im ax àch t g u R KA Q0.4 Q0.3 (1 1) (4) áả đ  tich g ăn B (3) áả  tich g ăn B KA0 Q0.2 (6) Q0.1 itệ  đ an V Q0.0 Page:03 PLC_S7- 200 Date Version 1.0 c. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển 220V~ /1.8 KA2 KA3 5 95 95 96 96 3 KA5 5 95 95 95 96 96 96 /1.8 Design Name KM1 KM2 19 KA9 5 KM6 2 KM7 P O T S áo  b èn Đ (9) (1 3) itệ  đ an V (1 4) (1 2) itệ  đ an V 1 0V Draw Check Automation Department Hanoi University of Mining and Geology Sign Date ướ n m  b áy M (1 1) itệ  đ an V ứ ộ ăn im ax àch t g u R áả đ  tich g ăn B 3 KA8 (4) (3) áả  tich g ăn B KM0 KA7 KA6 (6) KA4 R A T S áo  b èn Đ KA1  ctrộ g n Đ KA0 Part Page:04 CONTACTOR & VALVE Version 1.0 CHƯƠNG V XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN  VỚI PLC S7­200 20 21 22 23 24 25 26 CHƯƠNG VI GIÁM SÁT ĐIỀU KHIỂN MÔ PHỎNG BẰNG  PC ­ SIMU 27 28 KẾT LUẬN 29 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Thị Thanh Loan; “Thiết kế hệ thống điều khiển tự động”; Microsoft PowerPoint; 2014 [2] Thái Duy Thức, Phan Minh Tạo; “Thiết kế truyền động điện tự động”; Nhà xuất giao thông vận tải; 2000 [3] Nguyễn Phùng Quang; “Điều khiển tự động truyền động điện xoay chiều ba pha”; Nhà xuất giáo dục; 1996 30 ... Hình 1: Mơ tả về mơ hình hệ thống trộn nhiên liệu tự động 1.1 Phân tích cơng nghệ  a.  Khởi động hệ thống.   Khởi động hệ thống , nhấn nút  ấn Start , đèn báo hệ thống hoạt động được  bật. Chương trình sẽ...  một hệ thống tự động nào việc đầu tiên sau khi phát hiện có sự  cố  là dừng hệ thống đó lại. Nhấn nút dừng khẩn cấp , hệ thống sẽ dừng lại ngay. Để  khởi động lại hệ thống , nhấn nút khởi động Start... 4.1 Thiết kế sơ đồ mạch lực Hệ thống trộn bê tơng sử dụng các động cơ 3 pha và 1 pha cho băng tải , máy trộn ,và máy bơm nước , cụ thể  như  sau: + Băng tải 3 , 4, 6 và động cơ máy trộn sử  dụng  động cơ khơng  đồng  bộ 3