Mô hình điều khiển và giám sát trạm trộn bê tông đề tài nghiên cứu khoa học

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU VIỆN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN - ĐIỆN - ĐIỆN TỬ  BÁO CÁO KHOA HỌC ĐỀ TÀI: MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT TRẠM TRỘN BÊ TÔNG Chủ nhiệm: Huỳnh Tấn Sang Hướng dẫn khoa học: ThS Phạm Văn Tâm BÀ RỊA-VŨNG TÀU, 2019-2020 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG ĐHBRVT TRƯỜNG ĐH BÀ RỊA VŨNG TÀUCỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc o0o - VIỆN CNTT-ĐIỆN-ĐIỆN TỬ NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU Họ tên sinh viên: Huỳnh Tấn Sang MSSV: 15032008 Ngày, tháng, năm sinh: 07/06/1997 Nơi sinh: Vũng Tàu Chuyên Ngành: Tự động hóa I TÊN ĐỀ TÀI:Mơ hình điều khiển giám sát trạm trộn bê tông II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: • • • • Tìm hiểu quy trình cơng nghệ trạm trộn bê tơng Tìm hiểu thiết bị cảm biến , loadcell, … Tìm hiểu cách kết nối điều khiển PLC với WinCC hệ thống khác: động cơ, cảm biến , loadcell, … Đưa phương án nghiên cứu • Thiết kế thi cơng mơ hình trạm trộn bê tơng • Kiểm tra, đánh giá tính ứng dụng đề tài III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI: 01/11/2018 IV NGÀY HOÀN THÀNH ĐỀ TÀI: 31/03/2019 V HỌ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Th.S Phạm Văn Tâm CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) Bà Rịa - Vũng Tàu, Ngày… tháng …năm 2019 SINH VIÊN THỰC HIỆN CHÍNH (Ký ghi rõ họ tên) ThS Phạm Văn Tâm Huỳnh Tấn Sang PHÒNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC (Ký ghi rõ họ tên) TRƯỞNG VIỆN (Ký ghi rõ họ tên) TS Phan Ngọc Hoàng SVTH: Huỳnh Tấn Sang BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG ĐHBRVT LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu khoa học tổng quát lại kết q trình nghiên cứu tơi Các số liệu, hình ảnh, thơng tin đề tài trung thực, tơi tìm hiểu, tham khảo từ nhiều nguồn tư liệu Đề tài không chép đề tài có từ trước Nếu phát có gian lận tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung đề tài Trường đại học BÀ RỊA-VŨNG TÀU không liên quan đến vi phạm tác quyền, quyền gây q trình thực (nếu có) Vũng Tàu, ngày … tháng … năm 2019 Người cam đoan Huỳnh Tấn Sang SVTH: Huỳnh Tấn Sang BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG ĐHBRVT LỜI NĨI ĐẦU Trong nghiệp Cơng nghiệp hoá - Hiện đại hoá, ngành sản xuất, mục tiêu nâng cao suất lao động, chất lượng sản phẩm giá trị kinh tế mục tiêu quan trọng hàng đầu Để đạt mục tiêu cần phải có nhiều biện pháp thích hợp với giai đoạn phát triển Hiện nay, với phát triển nhanh chóng cơng nghệ cao, việc ứng dụng cơng nghệ điều khiển tự động vào quy trình sản xuất hướng tất yếu cho phát triển kinh tế xã hội Việc ứng dụng công nghệ PLC vào điều khiển tự động dây chuyền sản xuất kết hợp với việc ghép nối máy tính đem lại kết đầy tính ưu việt Các thiết bị, hệ thống đo lường điều khiển ứng dụng PLC ghép nối với máy tính có độ xác cao, thời gian xử lý liệu ngắn kể việc thống kê in kết Vì việc ứng dụng PLC vào điều khiển tự động vấn đề quan trọng sản xuất công nghiệp Được đồng ý nhà trường, viện công nghệ thông tin điện –điện tử, với hướng dẫn thầy Phạm Văn Tâm: Em nghiên cứu đề tài " Mơ hình điều khiển giám sát trạm trộn bê tơng ".Với đề tài em vừa nghiên cứu kỹ PLC S7-300, vừa biết thêm thiết bi tự động khác Load cell, van, đầu cân …Việc ứng dụng kỹ thuật điều khiển PLC, đề tài có tính thiết thực, áp dụng cho cơng việc giảng dạy PLC S7300, điều khiển trình scada Với hướng dẫn thầy Phạm Văn Tâm cộng với nổ lực nghiên cứu em hoàn thành đề tài nghiên cứu, mong nhận ý kiến đóng góp thầy bạn SVTH: Huỳnh Tấn Sang BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG ĐHBRVT LỜI CẢM ƠN Trước bắt đầu nghiên cứu khoa học, với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin cảm ơn quý thầy cô ngành Điện-Điện tử tận tình truyền đạt kiến thức giúp đỡ em trình học tập trường Đặc biệt, em xin ghi nhớ nhiệt tình thầy Phạm Văn Tâm, người trực tiếp hướng dẫn giúp em hoàn thành đề tài Sau cùng, em xin cảm ơn người bạn đóng góp ý kiến hỗ trợ thơng tin để em hồn thiện đề tài Vũng tàu, ngày …… tháng….… năm 2019 Sinh viên thực (Ký ghi rõ họ tên) Huỳnh Tấn Sang SVTH: Huỳnh Tấn Sang BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG ĐHBRVT MỤC LỤC Đề mục Trang NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI LỜI CAM ĐOAN MỞ ĐẦU LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1.Nhu cầu tự đơng hóa Việt Nam 1.2.Mục tiêu đề tài 1.3.Tính tối ưu đề tài CHƯƠNG II: THIẾT BỊ VÀ CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ 2.1.Hệ thống cân sử dụng Loadcell 2.2.Van điện từ 2.3.Cơng tắc hành trình 2.4 Động điện CHƯƠNG III: Thiết kế thi cơng mơ hình trạm trộn bê tơng 10 3.1.Nhiệm vụ quy trình thi cơng mơ hình 10 3.2.Điều khiển giám sát mô hình 19 KẾT LUẬN 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO 25 PHỤ LỤC 26 SVTH: Huỳnh Tấn Sang BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1.Nhu cầu tự động hóa việt nam Trong công đổi phát triển khoa học kỹ thuật ngày trọng, ngành cơng nghiệp hố đại hố quan tâm hàng đầu Nhằm giảm sức lao động người tăng cao suất hiệu kinh tế cao nhờ có dây chuyền hệ thống tự động ngày hoàn thiện, từ đơn giản đến phức tạp từ tự động hố phần đến tồn dây chuyền nhờ phát triển vượt bậc linh kiện điện tử gọn nhẹ đa làm việc ổn định độ tin cậy lớn giúp nhà thiết kế chế tạo sản phẩm với chất lượng cao giá thành hạ Được hỗ trợ phát triển mạnh công nghệ thông tin Bộ vi xử lý đời trở thành cơng cụ hồn hảo để phục vụ cho hệ thống tự động hoá q trình sản xuất Ngồi máy tính dùng thiết bị điều khiển vạn năng, đặt trực tiếp dây chuyền công nghệ để giám sát quản lý trình Để trợ giúp người điều khiển cách tối ưu trình sản xuất với hiệu cao Tự động hoá làm giảm sức lao động người, hệ thống máy móc tự động đem lại hiệu kinh tế rõ rệt nâng cao chất lượng sản phẩm, tăng suất lao động, hạ giá thành, sử dụng nguyên liệu tiết kiệm trạm trộn bê tơng điển hình cho điều 1.2.Mục tiêu đề tài - Nghiên cứu thi công mơ hình trạm trộn bê tơng quy trình cơng nghệ - Nghiên cứu sở lý thuyết để xây dựng mơ hình dựa kiến thức học lập trình - Dựa vào ứng dụng mơ hình để xây dựng lên mơ hình trạm trộn bê tơng 1.3.Tính tối ưu đề tài - Mơ hình dùng làm thiết bị thực hành cho môn PLC, điều khiển q trình , Scada - Mơ hình dùng để training nhân viên vận hình trạm trộn bê tông SVTH: Huỳnh Tấn Sang Trang BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT CHƯƠNG II: THIẾT BỊ VÀ CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ 2.1Hệ thống cân sử dụng Loadcell 2.1.1.Khái niệm Loadcell Loadcell thiết bị cảm biến dùng để chuyển đổi lực trọng lượng thành tín hiệu điện 2.1.2.Cấu tạo, sơ đồ đấu dây, nguyên lý hoạt động, thông số kĩ thuật, loại loadcell Cấu tạo: Loadcell cấu tạo hai thành phần, thành phần thứ "Strain gage" thành phần lại "Load" Strain gage điện trở đặc biệt nhỏ móng tay, có điện trở thay đổi bị nén hay kéo dãn nuôi nguồn điện ổn định, dán chết lên “Load” - kim loại chịu tải có tính đàn hồi SVTH: Huỳnh Tấn Sang Trang BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT Sơ đồ đấu dây: Trong thực tế cịn có loại loadcell sử dụng kỹ thuật dây cho đầu dây Sơ đồ nối dây loại loadcell có hai dạng sau: a Dạng nối dây b.Dạng nối dây Các dạng nối dây loadcell Như vậy, thực chất loadcell cho dây chất dây hai cách nối ta tìm hiểu dây +veInput (Exc+) +veSense (Sense+) nối tắt, dây -veInput (Exc-) -veSense (Sense-) nối tắt Có nhiều kiểu hình dạng loadcell cho ứng dụng khác Do cách kết nối loadcell vào hệ thống khác trường hợp Nguyên lý hoạt động: Hoạt động dựa nguyên lý cầu điện trở cân Wheatstone Giá trị lực tác dụng tỉ lệ với thay đổi điện trở cảm ứng cầu điện trở, trả tín hiệu điện áp tỉ lệ Cấu tạo loadcell gồm điện trở strain gauges R1, R2, R3, R4 kết nối thành cầu điện trở Wheatstone hình dán vào bề mặt thân loadcell SVTH: Huỳnh Tấn Sang Trang BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT Một điện áp kích thích cung cấp cho ngõ vào loadcell (2 góc (1) (4) cầu điện trở Wheatstone) điện áp tín hiệu đo hai góc khác Tại trạng thái cân (trạng thái khơng tải), điện áp tín hiệu số không gần không bốn điện trở gắn phù hợp giá trị Khi có tải trọng lực tác động lên thân loadcell làm cho thân loadcell bị biến dạng (giãn nén), điều dẫn tới thay đổi chiều dài tiết diện sợi kim loại điện trở strain gauges dán thân loadcell dẫn đến thay đổi giá trị điện trở strain gauges Sự thay đổi dẫn tới thay đổi điện áp đầu Đó lý cầu điện trở Wheatstone gọi mạch cầu cân Sự thay đổi điện áp nhỏ, đo chuyển thành số sau qua khuếch đại thị cân điện tử (đầu cân) Thơng số kỹ thuật - Độ xác: Cho biết phần trăm xác phép đo Độ xác phụ thuộc tính chất phi tuyến tính, độ trễ, độ lặp Tùy vào yêu cầu công nghệ khác hệ thống để lựa chọn thiết bị đo có độ xác phù hợp - Cơng suất định mức: giá trị khối lượng lớn mà Loadcell đo Nếu lực đặt nên thiết bị đo giá trị gây hư hỏng thiết bị đo - Dải bù nhiệt độ: khoảng nhiệt độ mà đầu Loadcell bù vào, nằm ngồi khoảng này, đầu khơng đảm bảo thực theo chi tiết kĩ thuật đưa Bởi vậy, cần lựa chọn thiết bị phù hợp với nhiệt độ môi trường cần đo - Cấp bảo vệ: đánh giá theo thang đo IP, (ví dụ: IP65: chống độ ẩm bụi) - Điện áp: giá trị điện áp làm việc Loadcell (thông thường đưa giá trị lớn giá trị nhỏ - 15 V) - Độ trễ:hiện tượng trễ hiển thị kết dẫn tới sai số kết Thường đưa dạng % tải trọng SVTH: Huỳnh Tấn Sang Trang BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT { P0=madongco[k]; Delay_ms(100) ; k=k+1; if(k==8)k=0; } if(P2_0==1) P0=0; //p1.4 LOW; P2_6 CAMBIEN GAU TREN; P3_0 CAM BIEN BON RONG KICH MUC , VAN XA P2.7 //CAN XI ANG P2_5 //CAN NUOC P2_3 P1_1 //CAN PHU GIA P2_4 if(P2_6==0) { P1_4=1; P1_3=1; } if(P2_5==0) { P1_2=1; } if(P2_3==0) { P1_1=1; } if(P2_4==0) { P1_0=1; SVTH: Huỳnh Tấn Sang Trang 28 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT } if (P2_7==0) {P1_0 =0 ,Delay_ms(300) ; P1_1 =0 ,Delay_ms(300) ; P1_2 =0 ,Delay_ms(300) ; P1_3 =0 ,Delay_ms(300) ; P1_4 =0 ,Delay_ms(300) ; } //dieu khien cam bien bon rong if(P1==0) P3_0=1;else P3_0=0; if(P2_7==0) { Delay_ms(900) ; P1=0; }}} Chương trình plc SVTH: Huỳnh Tấn Sang Trang 29 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SVTH: Huỳnh Tấn Sang TRƯỜNG DHBRVT Trang 30 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SVTH: Huỳnh Tấn Sang TRƯỜNG DHBRVT Trang 31 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SVTH: Huỳnh Tấn Sang TRƯỜNG DHBRVT Trang 32 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SVTH: Huỳnh Tấn Sang TRƯỜNG DHBRVT Trang 33 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SVTH: Huỳnh Tấn Sang TRƯỜNG DHBRVT Trang 34 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SVTH: Huỳnh Tấn Sang TRƯỜNG DHBRVT Trang 35 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SVTH: Huỳnh Tấn Sang TRƯỜNG DHBRVT Trang 36 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SVTH: Huỳnh Tấn Sang TRƯỜNG DHBRVT Trang 37 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SVTH: Huỳnh Tấn Sang TRƯỜNG DHBRVT Trang 38 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SVTH: Huỳnh Tấn Sang TRƯỜNG DHBRVT Trang 39 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SVTH: Huỳnh Tấn Sang TRƯỜNG DHBRVT Trang 40 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SVTH: Huỳnh Tấn Sang TRƯỜNG DHBRVT Trang 41 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SVTH: Huỳnh Tấn Sang TRƯỜNG DHBRVT Trang 42 ... kiệm trạm trộn bê tông điển hình cho điều 1.2.Mục tiêu đề tài - Nghiên cứu thi cơng mơ hình trạm trộn bê tơng quy trình cơng nghệ - Nghiên cứu sở lý thuyết để xây dựng mơ hình dựa kiến thức học. .. điện –điện tử, với hướng dẫn thầy Phạm Văn Tâm: Em nghiên cứu đề tài " Mơ hình điều khiển giám sát trạm trộn bê tông ".Với đề tài em vừa nghiên cứu kỹ PLC S7-300, vừa biết thêm thiết bi tự động... Tàu Chuyên Ngành: Tự động hóa I TÊN ĐỀ TÀI:Mơ hình điều khiển giám sát trạm trộn bê tơng II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: • • • • Tìm hiểu quy trình cơng nghệ trạm trộn bê tơng Tìm hiểu thiết bị cảm biến