Thiết kế trạm trộn bê tông 30m3/h sử dụng PLC S7-200: Hệ điều khiển tự động

Cấu tạo chung

Yêu cầu đối với bãi chứa cốt liệu phải rộng và thuận tiện cho việc chuyên chở cũng như lấy cốt liệu phải rộng và thuận tiện cho việc chuyên chở cũng như lấy cốt liệu đưa lên máy trộn. Bao gồm hệ thống thùng chứa liên kết với hệ thống cân định lượng dùng để xác định chính xác tỷ lệ các loại nguyên vật liệu cấu tạo nên bê tông. Động cơ kéo xe skíp dùng để đưa cốt liệu vào thùng trộn, máy bơm nước, máy bơm phụ gia, xilô chứa xi măng, vít tải xi măng, thùng trộn bê tông với những mác xác định.

Ngyên lý hoạt động chung của một trạm trộn bê tông

Còn ở chế độ bằng tay người vận hành có thể điều khiển hoàn toàn các quá trình hoạt động của máy. Ví dụ như: Người vận hành nhấn nút cấp xi măng thì máy lập tức xả xi măng xuống thựng cõn, khối lượng cua xi măng được người sử dụng theo dừi trên bộ phận hiển thị và khi đủ khối lượng cần thiết người vận hành nhấn nút để ngừng quá trình cấp xi măng. Tương tự như vậy người vận hành có thể thao tác trộn hoàn tất một mẻ bê tông.

Yêu cầu của hệ điều khiển của trạm trộn bê tông tươi

Nhán nút cấp cát đồng thời cấp xi măng nước và phụ gia người vận hành theo dừi chỉ số cõn trờn thiết bị hiển thị khối lượng khi thấy đủ nhấn một lần nữa vào các nút cấp để dừng quá trình cấp. Riêng với cấp cốt liệu phải sau khi ta đã cấp cát ta mới lần lượt cấp đá nhỏ và đá to, sau khi đã cấp đủ các nguyên vật liệu ta sẽ đến quá trình đưa chúng vào thùng trộn bê tong với các thao tác sau: Nhấn nút chạy xe skíp trở cốt liệu, chờ ổn định (khoảng 2 giây) và nhấn nút xả cốt liệu đồng thời nhấn nút xả xi măng, do động cơ trộn luôn chạy trong quá trình hoạt động nên sau khi xả xong cốt liệu và xi măng coi như máy đang trộn bê tông khô. Sau khoảng thời gian trộn khô người vận hành nhấn nút xả nước và phụ gia bắt đầu quá trình trộn ướt.

Chế độ hoạt động tự động

Riêng với cấp cốt liệu phải sau khi ta đã cấp cát ta mới lần lượt cấp đá nhỏ và đá to, sau khi đã cấp đủ các nguyên vật liệu ta sẽ đến quá trình đưa chúng vào thùng trộn bê tong với các thao tác sau: Nhấn nút chạy xe skíp trở cốt liệu, chờ ổn định (khoảng 2 giây) và nhấn nút xả cốt liệu đồng thời nhấn nút xả xi măng, do động cơ trộn luôn chạy trong quá trình hoạt động nên sau khi xả xong cốt liệu và xi măng coi như máy đang trộn bê tông khô. Sau khoảng thời gian trộn khô người vận hành nhấn nút xả nước và phụ gia bắt đầu quá trình trộn ướt. Sau thời gian trộn ướt mẻ bê tông đã được hoàn thành người vận hành chỉ việc nhấn nút xả bê tông. ổn định cân và hệ thống). Nếu thùng trộn đang không trộn và cửa xả của thùng trộn đã đóng thì cốt liệu và xi măng sẽ được tự động đưa vào thùng trộn theo cách sau: Se skíp trở cốt liệu chạy sau 1 giây thùng cân cốt liệu mở cửa xả, cốt liệu theo băng truyền đổ xuống thùng trộn. Sau thời gian trộn khô (được nhập xuống từ máy tính), nước và phụ gia được xả vào thùng trộn quá trình trộn ướt bắt đầu hết thời gian trộn ướt cửa xả bê tông mở ra trong khoảng thời gian đặt trước cửa xả bê tông ra ngoài kết thúc 1 mẻ trộn.

Cấu trúc hệ điều khiển trạm trộn bê tông tươi

Để điều khiển trạm trộn bê tông, máy tính có thể hoàn toàn đảm nhiệm chức năng này, tuy nhiên nhược điểm của máy tính là độ an toàn thấp. Ngày nay với sự ra đời và phát triển của thiết bị điều khiển logic khả trình (PLC) hoạt động tin cậy và thích hợp trong môi trường công nghiệp, khắc phục được các nhược điểm của máy tính, do đó việc trình bày hệ thống hoàn toàn cho phép ta lựa chọn giải pháp kết hợp khả năng của máy tính và PLC điều khiển chi phớ thấp mà chất lượng hệ thống được nõng cao rừ rệt.  Cân bằng phương pháp cân tự động: Sử dụng các Load cell cảm biến áp lực, khi có trọng lượng đè lên Load cell, làm thay đổi giá trị điện trở nội của Load cell, giá trị này gửi về bộ điều khiển trung tâm đẻ giải quyết.

Tính toán mạch lực cho trạm trộn bê tông

Tính toán hệ thống cung cấp điện cho hệ thống trạm trộn

Chọn áttômát động cơ kéo vít tải xiên có dòng định mức Iđm = 16A Chọn khởi động từ có dòng định mức Iđm = 30A. Chọn áttômát động cơ kéo vít tải đứng có dòng định mức Iđm = 16A Chọn khởi động từ có dòng định mức Iđm = 30A. Chọn áttômát động cơ kéo xe skíp có dòng định mức Iđm = 16A Chọn khởi động từ có dòng định mức Iđm = 40A.

Thiết kế mạch điều khiển

Mạch nhận tín hiệu cân

Yêu cầu đặt ra đối với phần mềm điều khiển và giám sát

Ở đây chưa tính đến sự sai lệch khối lượng do quán tính, và lượng vật liệu rơi trong khoảng không giữa thùng xả và thùng cân, vấn đề này cũng được giải quyết nhờ khả năng bù khối lượng và kinh nghiệm của người vận hành. Trạm trộn bê tông là cơ sở sản xuất bê tông đồng thời cũng là đơn vị kinh doanh do vậy ngoài vấn đề kỹ thuật, còn có cả vấn đề quản lý hành chính, phần mềm điều khiển và giám sát phải có khả năng nhập, lưu giữ, tìm kiếm và sửa đổi thông tin về khách hàng. Để trộn một lần ta chỉ có hai thông tin là: khối lượng bê tông và mác bê tông do khách hàng cung cấp.

Trong khi đó PLC cần đầy đủ thông tin về khối lượng của các loại nguyên vật liệu để hoạt động, do vậy phần mềm điều khiển giám sát phải tính toán và đáp ứng đủ thông tin cho PLC. Gọi: Tổng khối lượng bê tông là TKL (m3) Khối lượng nước cho một mẻ là SM.

Sơ đồ vận hành hệ thống trạm trộn bê tông 1. Sơ đồ

Bao gồm các công việc, kiểm tra lưới điện, kiểm tra hệ thống máy móc, nếu tốt thì cấp nguồn cho hệ thống, khởi động máy tính để bàn (PC), khởi động phần mềm điều khiển trạm trộn bê tông. Bước 2: Nhập dữ liệu vào máy tính và truyền xuống PLC Nhập tên tuổi, biển số xe, địa chỉ của khách hàng. Gặp sự cố có thể nhấn nút Dừng Tổng, hay chuyển sang điều khiển bằng tay, để thao tác hết mẻ đó.

Sau khi trộn đủ số mẻ khách hàng yêu cầu, còi báo keo lên báo hiệu hoàn tất công việc, nếu không có khách hàng tiếp theo ta sẽ dừng máy bằng cách nhấn nút dừng tổng, hệ thống ngừng hoạt động, ra khỏi phần mềm điều khiển trạm trộn bê tông trên máy tính để bàn, tắt máy, cắt nguồn điện.  Không được hàn điện ở gần khu vực đầu đo và trên thùng cân cốt liệu và xi măng.  Cân sẽ không chạy tự động khi 2 công tắc hành trình báo đóng ở thùng cân cốt liệu và xi măng làm việc không tốt.

 Không được để nguyên liệu bám quá nhiều vào các thùng cân đặc biệt là thùng cân xi măng. Trong toàn bộ 4 chương của đồ án em đã cố gắng giải quyết đầy đủ các vấn đề liên quan tới cấu tạo và chủ yếu là hệ điều khiển trạm trộn bê tông tươi. Thiết kế phần mềm điều khiển trạm trộn bê tông, sử dụng PLC S7-200 của hãng Siemens.

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Phan Cung và các thầy giáo trong bộ môn Tự Động Hoá Xí Nghiệp Sản Xuât đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.