ĐỀ TÀI TÌM HIỂU VÀ THIẾT KẾ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRẠM TRỘN BÊ TÔNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN -o0o - BÁO CÁO ĐỒ ÁN THUỘC HỌC PHẦN : ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỀU KHIỂN LOGIC VÀ TRANG BỊ ĐIỆN ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU VÀ THIẾT KẾ MƠ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRẠM TRỘN BÊ TÔNG GVHD: THẦY DƯƠNG ANH TUẤN Sinh viên: (NHÓM 7) Hà Nội – Năm 2020 LỜI MỞ ĐẦU Ngành tự động hóa ngành quan trọng mang tính định cho phát triển quốc gia Từ thiết bị thô sơ lạc hậu ngày đầu, đến ngành tự động hóa Việt Nam có bước tiến, bước phát triển vượt bậc với hệ thống sở hạ tầng, công nghệ đại.Tự động hóa xem huyết mạch kinh tế, phát triển tự động hóa tiền đề cho ngành kinh tế khác phát triển Ngày hệ thống điều khiển, giám sát tự động không cịn q xa lạ với Nó đời từ sớm nhắm đáp ứng nhu cầu thiết yếu sống người vậy, điều khiển tự động hóa trở thành ngành khóa học kỹ thuật chuyên nghiên cứu ứng dụng tự động hóa vào thực tiễn lao động sản xuất người Đặc biệt lĩnh vực xây dựng, việc ứng dụng PLC vào trình sản xuất bê tông trạm trộn bê tông xi măng thực mang lại hiệu kinh tế lớn cho trình sản xuất thế, nhằm tạo điều kiện tốt để tiếp xúc, làm quen với thiết bị tự động vận dụng kiến thức học vào thực tế Nhóm em chọn đề tài:” Tìm hiểu thiết kế mơ hệ thống điều khiển trạm trộn bê tông” Trong q trình thực đề tài, nhóm chúng em ngồi cố gắng tìm hiểu học hỏi cịn nhận hướng dẫn tận tình từ thầy Dương Anh Tuấn Nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tời thầy Chúc thầy mạnh khỏe thành công công tác giảng dạy Do thời gian hạn hẹp kiến thực chúng em hạn chế, kinh nghiệm thực tế cịn nên khơng thể tránh khỏi sai sót Nhóm chúng em mong nhận nhận xét, bảo từ quý thầy cô để nhóm chúng em hồn thiện Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực đề tài MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRẠM TRỘN BÊ TƠNG 1.1 Giới thiệu bê tơng 1.1.1 Bê tơng gì? 1.1.2 Khái niệm mác bê tông 1.1.3 Các thành phần cốt yếu bê tông 1.1.3.1 Xi măng 1.1.3.2 Cát 1.1.3.3 Đá dăm 1.1.3.4 Nước .9 1.1.3.5 Phụ gia 1.2 Tổng quan trạm trộn bê tông 1.2.1 Giới thiệu chung 1.2.2 Phân loại 10 1.2.3 Cấu tạo chung trạm trộn bê tông xi măng 10 1.2.3.1 Cụm cấp nguyên liệu 10 1.2.3.2 Thiết bị định lượng .12 1.2.3.3 Thiết bị trộn 13 1.2.3.4 Kết cấu phụ 13 1.2.4 Nguyên lý hoạt động 14 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐIỀU KHIỂN 16 2.1 Khái quát chung vể PLC 16 2.1.1 Lịch sử hình thành .16 2.1.2 Các loại PLC thông dụng 16 2.1.3 Ngôn ngữ lập trình 17 2.1.4 Cấu trúc phương thức thực chương trình PLC 18 2.1.4.1 Câu trúc 18 2.1.4.2 Phương thức thực chương trình 19 2.1.4.3 Ứng dụng PLC .19 2.2 PLC S7 1200 20 2.2.1 Tổng quan PLC S7 1200 20 2.2.2 Phân vùng nhớ 21 2.2.3 Sơ đồ đấu dây 21 2.3 Phần mềm lập trình SIMATIC TIA Portal STEP7 BASIC .23 2.3.1 Giới thiệu chung 23 2.3.2 Giao diện phần mềm SIMATIC TIA Portal STEP7 BASIC ( Phần mềm TIA Portal V15.1) 23 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ LẬP TRÌNH DÙNG PLC S7-1200 27 3.1 Xây dựng thuật toán điều khiển .27 3.1.1 Sơ đồ khối chọn chế độ làm việc hệ thống 27 3.1.2 Sơ đồ thuật tốn chọn mác bê tơng cho phép hệ thống làm việc tự động 28 3.1.3 Sơ đồ thuật toán chế độ hoạt động tự động van cấp nguyên liệu van loadcell 29 3.1.4 Sơ đồ thuật toán băng tải hoạt động 30 3.1.5 Sơ đồ thuật tốn q trình trộn hoạt động 31 3.1.6 Sơ đồ thuật toán hệ thống điều khiển tay 32 3.2 Lập bảng địa biến vào 32 3.2.1 Đầu vào vật lý (Input ) 32 3.2.2 Đầu vào điều khiển HMI 33 3.2.3 Đầu (output) 34 3.3 Viết chương trình phần mềm Tia Portal V15 sp1 34 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN VÀ MẠCH LỰC 35 4.1 Sơ đồ mạch nguyên lý động kéo băng tải .35 4.2 Sơ đồ mạch nguyên lý động trộn 36 4.3 Sơ đồ mạch lực điều khiển cuộn hút đóng, mở van xả .37 4.4 Sơ đồ mạch điều khiển cuộn hut contactor 37 4.5 Sơ đồ mạch điều khiển PLC .38 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ KẾT LUẬN 39 5.1 Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát 39 5.1.1 Tổng quan phần mềm thiết kế hệ thống điều khiển giám sát 39 5.1.2 Các bước để tạo dự án phần mềm WinCC RT V15 .39 5.1.3 Thiết kế giao diện cho hệ thống phần mềm WinCC RT Professional V15 41 5.2 Kết mô phần mềm 42 5.2.1 Kết mô chế độ làm việc tay hệ thống 42 5.2.2 Kết mô chế độ làm việc tự động hệ thống 43 5.3 Tổng kết 44 DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRẠM TRỘN BÊ TÔNG 1.1 Giới thiệu bê tơng 1.1.1 Bê tơng gì? Bê tông vật liệu xây dựng quan trọng phổ biến cơng trình xây dựng Bê tơng sử dụng để thi công hạng mục rầm, sàn cơng trình, bê tơng cọc, bê tơng đúc sẵn… Bê tông hỗn hợp tạo từ cát, đá, xi măng, nước… Trong đá cát chiếm 80-85%, xi măng chiếm 8-15% lại nước Hỗn hợp vật liệu nhào trộn tạo nên hỗn hợp bê tơng Hỗn hợp bê tơng phải có độ dẻo định, phù hợp với mục đích sử dụng có nhiều loại bê tơng tùy thuộc vào thành phần hỗn hợp Tỉ lệ thành phần đá, cát, xi măng khác tạo loại bê tông khác Để phân biệt loại bê tông, người ta sử dụng khái niệm”mác bê tông” 1.1.2 Khái niệm mác bê tơng Khi nói đến mác bê tơng nói đến khả chịu nén mẫu bê tông Theo tiêu chuẩn xấy dựng cũ Việt Nam (TCVN 3105:1993, TCVN 4453:1995), mẫu dùng để đo cường độ mẫu bê tơng hình lập phương có kích thước 150mm x 150mm x 150mm, để điều kiện tiêu chuẩn quy định TCVN 3105:1993, thời gian 28 ngày sau bê tơng dính kết Sau đưa vào máy nén để đo ứng xuất nén phá hủy mẫu ( qua xác định độ chịu nén bê tơng), đơn vị tính Mpa (N/mm 2) daN/cm2 Trong kết cấu xây dựng, bê tông chịu nhiều tác động khác nhau: chịu nén, uốn, kéo trượt, chịu nén ưu lớn bê tơng Do đó, người ta thường lấy cường độ chịu nén tiêu đặc trưng để đánh giá chất lượng bê tông gọi “Mác bê tông” Mác bê tông phân loại từ 100, 150, 200, 250, 300, 400, 500 600 Trong phạm vi đề tài nhóm em tìm hiểu loại mác bê tơng mác 200, 250, 300 Bảng tỷ lệ cấp phôi bê tông (1m3) Mác Bê Tông 200 250 300 Xi măng Thành Phần Cát vàng Đá dăm Nước (Kg) (m3) (m3) (m3) 293 341 390 0,466 0,447 0,427 0,847 0,838 0,829 195 195 195 Kết Cấu Cơng Trình Thường Dùng Nền, nhà, xưởng Cột, dầm, mái ô văng KC đặc biệt, cọc đúc sẵn Bảng 1: tỷ lệ cấp phơi bê tơng (1m3) Ta có cát vàng :1m3 = 1400 Kg Đá : 1m3 = 1600 Kg Ta có bảng tỷ lệ cấp phôi bê tông(1m3) đổi sang đơn vị Kg Mác Bê tông 200 250 300 Xi măng Thành phần Cát vàng Đá dăm Nước (Kg) (Kg) (Kg) (Kg) 293 341 390 652 626 598 1355 1341 1326 195 195 195 Kết cấu cơng trình thường dùng Nền nhà, kho xưởng Cột, dầm, mái, ô, văng KC đặc biệt, cọc đúc sẵn Bảng 2: Đổi đơn vị thành phần nguyên liệu sang Kg 1.1.3 Các thành phần cốt yếu bê tông Thành phần chủ yếu bê tông bao gồm đá dăm, cát vàng, xi măng nước ngồi cịn có chất phụ gia… Hình 1 : Các thành phần nguyên liệu bê tông 1.1.3.1 Xi măng Việc lựa chọn xi măng đặc biệt quan trọng việc sản xuất bê tơng, có nhiều loại xi măng khác nhau, xi măng mác cao khả kết dính tốt cà làm chất lượng thiết kế bê tông tăng lên, nhiên giá thành xi măng mác cao lớn Vì vậy, thiết kế bê tông vừa phải đảm bảo chất lượng yêu cầu kỹ thuật vừa phải giải toán kinh tế Có số thương hiệu xi măng tốt thị trường như: xi măng Bỉm Sơn, xi măng Hà Tiên 1, xi măng Vicem Hoàng Thạch… 1.1.3.2 Cát Cát dùng sản xuất bê tơng cát tự nhiên hay cát nhân tạo, kích thước hạt từ 0,4 – 0,5 mm Chất lượng cát phụ thuộc vào thành phần khoáng, thành phần tạp chất, thành phần hạt… Trong thành phần bê tông, cát chiếm khoảng 29% 1.1.3.3 Đá dăm Đá dăm có nhiều loại tùy thuộc vào kích thước đá, tùy thuộc vào kích cỡ bê tơng mà ta chọn kích thước phù hợp thành phần bê tông, đá chiếm khoảng 52% 1.1.3.4 Nước Nước dùng sản xuất bê tông phỉa đáp ứng đủ tiêu chuẩn để không ảnh hưởng đến khả đông kết bê tông chống ăn mòn kim loại 1.1.3.5 Phụ gia Phụ gia sửa dụng có dạng bột, thường có loại phụ gia: - Loại phụ gia hoạt động bề mặt: loại phụ gia sử dụng lượng nhỏ có khả cải thiện đáng kể tính chất hỗn hợp bê tông tăng cường nhiều tính chất khác bê tơng - Loại phụ gia rắn nhanh: loại phụ gia có khả rút ngắn q trình rắn bê tơng điều kiện tự nhiên nâng cao cường độ bê tông Hiện công nghệ sản xuất bê tông người ta sử dụng phụ gia đa chức 1.2 Tổng quan trạm trộn bê tông 1.2.1 Giới thiệu chung Trạm trộn bê tông xi măng tổng thành nhiều cụm thiết bị, cụm thiết bị phải phối hợp nhịp nhàng với để hòa trộn thành phần: cát, đá, nước, phụ gia xi măng tạo thành hỗn hợp bê tông xi măng Một trạm trộn bê tơng có u cầu chung sau - Đảm bảo trộn cung cấp nhiều mác bê tông với thời gian điều chỉnh nhỏ - Cho phép sản xuất hai loại hỗn hợp bê tông khô ướt - Hỗn hợp bê tông không bị tách nước hay bị phân tầng vận chuyển - Trạm làm việc ổn định, không ồn, không gây ô nhiễm môi trường - Lắp đặt sửa chữa đơn giản - Có thể làm việc hai chế độ tự động tay Hình : Trạm trộn bê tơng tự động 1.2.2 Phân loại Có loại trạm trộn bê tơng xi măng sau: - Trạm trộn bê tông xi măng cấp liệu băng tải - Trạm trộn bê tông xi măng cấp liệu gầu Mặc dù có hai loại trạm trộn bê tơng xi măng, nhiên nhìn chung bao gồm cụm thiết bị sau: - Cụm cấp nguyên liệu - Thiết bị định lượng ( cát, đá, xi măng, nước phụ gia) - Hệ thống điều khiển - Thiết bị trộn, máy trộn - Kết cấu phụ 1.2.3 Cấu tạo chung trạm trộn bê tông xi măng 1.2.3.1 Cụm cấp nguyên liệu Việc cấp cát, đá cho trạm trộn có nhiều phương án khác nhiên tham khảo thực tế có phương án sau: Nguyên Cấp nguyên liệu kiểu gầu Vật liệu (đá, cát ) tập 10 Cấp nguyên liệu kiểu băng tải Vật liệu (cát, đá) tập kết ... thế, nhằm tạo điều kiện tốt để tiếp xúc, làm quen với thiết bị tự động vận dụng kiến thức học vào thực tế Nhóm em chọn đề tài: ” Tìm hiểu thiết kế mơ hệ thống điều khiển trạm trộn bê tông? ?? Trong... .37 4.4 Sơ đồ mạch điều khiển cuộn hut contactor 37 4.5 Sơ đồ mạch điều khiển PLC .38 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ KẾT LUẬN 39 5.1 Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát ... : Trạm trộn bê tơng tự động 1.2.2 Phân loại Có loại trạm trộn bê tơng xi măng sau: - Trạm trộn bê tông xi măng cấp liệu băng tải - Trạm trộn bê tông xi măng cấp liệu gầu Mặc dù có hai loại trạm