Thiết kế hệ thống điều khiển tự động trạm trộn bê tông sử dụng PLC S7-300

Giới thiệu chung về trạm trộn bê tông 1. Bê tông

Bờ tụng ủược sử dụng rộng rói trong xõy dựng hiện ủại bởi những ưu ủiểm nổi trội: Cường ủộ chịu lực cao, cú khả năng chống chỏy, tạo ra cỏc kết cấu cú tĩnh mĩ quan hay những loại bờ tụng cú hỡnh dạng, tớnh chất, cường ủộ khỏc nhau, giỏ thành rẻ, bền vững, ổn ủịnh ủối với mưa, nắng, nhiệt ủộ, ủộ ẩm. Với vai trò quan trọng như vậy, bê tông là loại vật liệu xây dựng cần ủược quan tõm nghiờn cứu từ lý thuyết cơ bản, lý thuyết tớnh toỏn thiết kế và ủầu tư kỹ thuật cho việc hiện ủại hoỏ cụng tỏc chế tạo ra bờ tụng mà cụ thể là các nhà máy và các trạm trộn.

Hệ thống cấp liệu

Phạm vi luận văn chỉ giới hạn tìm hiểu trạm trộn bê tông xi măng sản xuất theo mẻ, cú thể thỏo lắp di chuyển ủược, sử dụng mỏy trộn cưỡng chế, thể tích thùng trộn 1,5m3. Thời gian trộn phụ thuộc vào lượng nước và xi măng, ủộ lớn của cốt liệu, ủộ lưu ủộng của hỗn hợp và thể tớch của mẻ trộn.

Hệ thống cân

Nhiệm vụ của thiết bị trộn là trộn ủều tất cả cỏc thành phần vật liệu gồm cỏt, ủỏ, xi măng, nước, phụ gia thành một hỗn hợp ủồng nhất. Việc trộn trong cỏc mỏy trộn cưỡng bức ủược tiến hành nhờ cỏc xẻng hay cỏc quả ủấm quay ủược gắn trờn trục dẫn thẳng ủứng.

Cơ cấu chấp hành

Vật liệu ủược nhào trộn theo quỹ ủạo phức tạp hơn, do ủú nõng cao cường ủộ bờ tụng và cho phộp giảm lượng xi măng. Loại mỏy trộn này thường dùng cho loại bê tông ít dẻo, khô và bê tông hạt nhỏ cũng như bê tông nhẹ cốt liệu xốp.

Cơ cấu vận chuyển

Con lăn ở nhỏnh cú tải cú thể dựng loại con lăn thẳng hoặc con lăn ủỡ hỡnh lũng mỏng, cũn ở nhỏnh khụng tải thường dựng loại con lăn ủỡ thẳng. Việc ủiều khiển van - xi lanh ủược thực hiện từ PLC và tỏc ủộng bằng dũng ủiện qua cuộn dõy của van, nhờ ủú mà cú thể tiến hành tự ủộng hoỏ quỏ trình cân - trộn - xả ở trạm bê tông.

Hệ thống ủiện ủộng lực và ủiều khiển tự ủộng

Cấu trúc PLC S7-300 1. Khái niệm PLC

Cổng vào của PLC bao gồm các thiết bị nhập logic (S/W contact, sensor digital, sensor analog, contac, bộ nhập panel số, HMI) ủưa ra ủồng thời một loạt cỏc tỏc vụ ra lệnh cho PLC thi hành, cú thể là một ủoạn chương trỡnh thụng qua ủường truyền thụng và ủược lưu giữ trong bộ nhớ nội của PLC, cỏc lệnh logic ủược lập trỡnh sẽ xử lý và thực thi từ cỏc cổng vào sau ủú kết quả xử lý trả về qua ủường cổng ra cú thể là cỏc Relay, Tranzitor, Triac, kiểu ủiện ỏp thay ủổi ủược hay vũng dũng ủiện ( 4-20 mA), một nhúm bit ủơn hoặc thậm chớ là cả một loạt các dòng lệnh có dung lượng lớn xuất ra một cổng truyền thông khác. - AO (Analog Output): Module mở rộng các cổng ra tương tự, số các cổng ra tương tự có thể là 2 hoặc 4 tùy thuộc vào loại module. 4 ra tùy thuộc vào từng loại module. 3) Module ghép nối IM (Interface Module): Là loại module có. nhiệm vụ kết nối cỏc module mở rộng lại với nhau thành một khối và ủược quản lý chung bởi module CPU. 4) Module chức năng FM (Function module): Là module chức năng có chức năng ủiều khiển riờng, vớ dụ như module PID, module ủiều khiển ủộng. Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………. 19 cơ bước, module ủiều khiển ủộng cơ Servo, module ủiều khiển vũng kớn. 5) Module CP (Communication Module): Là module phục vụ truyền thông trong mạng giữa PLC với nhau hoặc PLC với máy tính.

Kỹ thuật lập trình 1. Lập trình tuyến tính

Lập trỡnh cú cấu trỳc (structure programming) là kỹ thuật cài ủặt thuật toỏn ủiều khiển bằng cỏch chia nhỏ cỏc khối chương trỡnh con FC hay FB với mỗi khối thực hiện một nhiệm vụ cụ thể của bài toỏn ủiều khiển chung và toàn bộ cỏc khối chương trỡnh này ủược quản lý một cỏch thống nhất bởi OB1. Trong OB1 có các lệnh gọi những khối chương trình con theo thứ tự phự hợp với bài toỏn ủiều khiển ủặt ra. Hoàn toàn tương tự, một nhiệm vụ ủiều khiển cũn cú thể ủược chia nhỏ thành nhiều nhiệm vụ nhỏ cụ thể hơn nữa, do ủú một khối chương trỡnh con cũng cú thể ủược gọi từ một khối chương trỡnh con khỏc. ðể ủơn giản trong trỡnh bày, khi một khối chương trỡnh con này gọi một khối chương trình con khác, ta sẽ ký hiệu khối chứa lệnh là khối mẹ và khối ủược gọi là khối con. Giữa khối mẹ và khối con cú sự liờn kết thể hiện qua việc trao ủổi cỏc giá trị. Khi gọi khối con, khối mẹ cần cho những sơ kiện thông qua các tham trị ủầu vào ủể khối con thực hiện nhiệm vụ. Sau khi thực hiện xong nhiệm vụ, khối con phải trả lại cho khối mẹ kết quả bằng những tham trị ủầu ra. Hệ ủiều hành của CPU tổ chức việc truyền tham trị thông qua local block của từng khối con. Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………. Như vậy thực hiện lệnh gọi một khối con, hệ ủiều hành sẽ:. 1) Chuyển khối con ủược gọi từ vựng Local memory vào vựng Work Memory. 2) Cấp phỏt cho khối con một phần bộ nhớ trong Work memory ủể làm local block. Cấu trỳc local block ủược quy ủịnh khi soạn thảo cỏc khối. 3) Truyền các tham trị từ khối mẹ cho biến hình thức IN, IN - OUT của local block. 4) Sau khi khối con thực hiện xong nhiệm vụ và ghi kết quả dưới dạng tham trị ủầu ra cho biến OUT, IN - OUT của khối local block, hệ ủiều hành sẽ chuyển các tham trị này cho khối mẹ và giải phóng khối con cùng local block ra khỏi vùng Work memory. Ngay khi gặp lệnh gọi một khối con, chương trình soạn thảo Step7 sẽ căn cứ và cấu trúc local block, cụ thể là những biến hình thức của khối con (biến IN, OUT, IN - OUT), mà cho hiện lại những biến này chờ người sử dụng khai bỏo tham trị ủú giải phúng local block cựng khối FB ra khỏi Word memory.

TEMP OB1_DATE_TIME DATE_AND_TIME 20.0 TEMP Analog_value REAL

31 cú thề ủược sử dụng như một khối dữ liệu thụng thường, tức là ta cú thể dựng cỏc lệnh mở khối ủể mở chỳng, truy nhập vào cỏc ụ nhớ của chỳng. - Cất vào B - Stack nội dung cỏc thanh ghi DB, DI, tờn khối mẹ, ủịa chỉ câu lệnh tiếp ngay sau lệnh gọi trong khối mẹ và con trỏ chỉ vùng dữ liệu trong L - Stack.

Phần mềm giám sát WinCC

36 ðể thiết kế ủồ hoạ cho bức tranh vừa tạo, ta cú thể nhắp ủỳp chuột vào tên bức tranh hoặc kích phải chuột vào tên bức tranh và chọn “Open picture”,cửa sổ thiết kế ủồ hoạ “Graphic Designer” xuất hiện. Object Palette: Chứa cỏc ủối tượng chuẩn (Polygon, Ellipse, Rectangle,..), cỏc ủối tượng thụng minh (OLE Control, OLE Element, I/O Field,..) và cỏc ủối tượng Windows (Button, Check Box,..).

Sơ ủồ nguyờn lý hệ thống trạm trộn bờ tụng

PLC sẽ ra lệnh ủiều khiển van khớ nộn mở cửa xả ủỏ 1, cựng lỳc ủú cảm biến sẽ ủo trọng lượng ủỏ 1 ủược xả vào cõn ủể bỏo về cho PLC và PLC sẽ so sỏnh lượng thực tế ở trờn cõn với một lượng ủặt trước là SP1, khi hai lượng này bằng nhau thỡ PLC sẽ ra lệnh cho van khớ nộn ủúng cửa xả ủỏ 1, mở cửa xả cát và lúc này cảm biến lại tiếp tục làm việc nhưng lúc này nó sẽ cộng lượng ủỏ loại 1 ủó ủược cõn với lượng cỏt ủang ủược xả vào cõn ủể so sỏnh với lượng ủặt trước SP2. Khi cõn xi măng, PLC sẽ ủiều khiển cuộn hỳt của cụng tắc tơ khởi ủộng vớt tải ủể ủưa xi măng vào cõn và so sỏnh với lượng ủặt trước, khi nào bằng nhau thỡ PLC sẽ ủiều khiển cắt ủộng cơ vớt tải.

Thiết kế sơ ủồ khối và sơ ủồ nguyờn lý hệ thống ủiện 1. Thiết kế sơ ủồ khối hệ thống ủiều khiển

Cấp quản lý: Do một mỏy vi tớnh ủảm nhận, nú cho phộp người vận hành ủặt cỏc tham số cần thiết trước khi hệ thống làm việc như số mẻ, khối lượng mẻ, khối lượng từng phần cốt liệu, cũng như thời gian trộn, thời gian xả… cỏc tham số và lệnh khởi ủộng ủược gửi từ mỏy tớnh xuống cấp ủiều khiển thụng qua ủường truyền số liệu chuẩn của mỏy tớnh. Cấp ủiều khiển: Do bộ ủiều khiển khả trỡnh PLC S7-300 ủảm nhận, nú cú nhiệm vụ nhận cỏc tham số và lệnh khởi ủộng từ cấp quản lý, kiểm tra trạng thỏi của toàn trạm, tớnh toỏn và ủịnh lượng cỏc thành phần cốt liệu, ủiều khiển cỏc cõn, cỏc van ủiện khớ nộn, cỏc quỏ trỡnh trộn và xả trộn tới khi ủó ủủ số mẻ ủịnh trước.