2.2.1 .Van điện nước
3.1. Lưu đồ điều khiển
Lưu đồ thuật toán điều khiển
Bắt Đầu
Nhập vào MAC Nhập khối lượng nguyên liệu
Nhập thời gian trộn khô
Nhập thời gian
trộn ướt Nhập thời gian xả
Tín hiệu cho phép hoạt động
Cân đá 1 Cân đá 2 Cân cát Cân phụ
gia Cân nhựa
Xả vào băng tải
Xả vào nồi trộn
Trộn khô
Trộn ướt
Chương 3: Xây dựng hệ thống điều khiển Mơ hình 3.2. Mạch lực điều khiển hì nh m ơl ực độ ng M ạc h3 .2 H ìn h
Chương 3: Xây dựng hệ thống điều khiển Mơ hình
Chương 3: Xây dựng hệ thống điều khiển Mơ hình
Trên sơ đồ mạch điều khiển:
-K1: cuộn hút của cơng tắc tơ điều khiển đóng cắt thiết bị cấp đá 1 vào thùng cân. -K2: cuộn hút của cơng tắc tơ điều khiển đóng cắt van xả đá 1.
-K3: cuộn hút của công tắc tơ điều khiển đóng cắt thiết bị cấp đá 2 vào thùng cân. -K4: cuộn hút của cơng tắc tơ điều khiển đóng cắt van xả đá 2.
-K5: cuộn hút của cơng tắc tơ điều khiển đóng cắt động cơ vít tải cát.
-K6: cuộn hút của cơng tắc tơ điều khiển đóng cắt van xả cát.
-K7: cuộn hút của cơng tắc tơ điều khiển đóng cắt động cơ bơm nhựa.
-K8: cuộn hút của cơng tắc tơ điều khiển đóng cắt van xả nhựa.
-K9: cuộn hút của cơng tắc tơ điều khiển đóng cắt động cơ bơm phụ gia.
-K10: cuộn hút của cơng tắc tơ điều khiển đóng cắt van xả phụ gia.
-K11: cuộn hút của cơng tắc tơ điều khiển đóng cắt động cơ trộ.
-K12: cuộn hút của cơng tắc tơ điều khiển đóng cắt van xả.
-K13: cuộn hút của cơng tắc tơ điều khiển đóng cắt động cơ băng tải.
-K14: cuộn hút của công tắc tơ điều khiển động cơ bơm nước khởi động đấu sao.
- K15: cuộn hút của công tắc tơ điều khiển động cơ bơm nước làm việc đấu tam giác.
-K16: cuộn hút của công tắc tơ điều khiển động cơ vít tải xiên khởi động đấu sao.
- K17: cuộn hút của công tắc tơ điều khiển động cơ vít tải xiên làm việc đấu tam giác.
-K18: cuộn hút của cơng tắc tơ điều khiển đóng cắt máy nén khí.
- R1, R2, R3,…: các cuộn hút của các rơ le trung gian điều khiển cấp điện cho cuộn hút của các công tắc tơ K1, K2, K3… tương ứng.
Chương 3: Xây dựng hệ thống điều khiển Mơ hình Sơ đồ đấu dây
Chương 3: Xây dựng hệ thống điều khiển Mơ hình
Bảng 4.2 Bảng địa chỉ đấu dây
Chương 3: Xây dựng hệ thống điều khiển Mơ hình
3.3. Cấu hình phần cứng cho PLC S7-1200 1212C AC/DC/RLY
Để cấu hình và lập trình cho hệ thống PLC Siemens ta sử dụng phần mềm Tia portal
v16. Cấu hình phần cứng cho PLC là một điều tất yếu trước khi tiến hành viết chương trình. Vào mục Configure a device trong project để xây dựng cấu hình.
Chọn Add new device →
Controllers. Lựa chọn PLC s7-1200 1212C AC/DC/RLY và sử dụng phiên bản cao nhất v4.4. Sau đó nhấn Add để thêm PLC.
Chương 3: Xây dựng hệ thống điều khiển Mơ hình
Sau khi tạo ra 1 con PLC ta chọn chuột phải →
Properties để cài đặt các thông số mặc định của PLC.
Chương 3: Xây dựng hệ thống điều khiển Mơ hình
Thêm 1 Scada bằng cách chọn Add new device →
PC systems →
SIMATIC HMI application →
WinCC RT Advanced.
Chương 3: Xây dựng hệ thống điều khiển Mơ hình
Vào network view, kéo kết nối vật lí từ HMI qua PLC. Tiếp tục vào Connection và kéo kết nối từ PLC qua HMI. Như vậy ta đã tạo xong kết nối truyền thông giữa PLC và Scada.
Chương 3: Xây dựng hệ thống điều khiển Mơ hình
3.4. Lập trình chương trình điều khiển
3.4.1. Các chế độ điều khiển mơ hình Trạm trộn bê tơng nhựa nóng
Biểu đồ 3.5 Lưu đồ các chế độ hoạt động của hệ thống
Như mục tiêu đặt ra từ khi bắt đầu đề tài, mơ hình Trạm trộn bê tơng nhựa nóng được thiết kế sẽ có 2 chế độ hoạt động:
• Chế độ thủ cơng: thao tác trên các nút bấm thực được đặt trên bảng điều khiển. Như đã đề cập ở phần trước, chế độ này được thiết kế để hoạt động độc lập không thông qua PLC, khi PLC gặp sự cố ta vẫn có thể điều khiển được trạm trộn.
Chương 3: Xây dựng hệ thống điều khiển Mơ hình
• Chế độ tự động : Hệ thống chạy hồn tồn tự động sau khi đặt các thơng số cần thiết (như số mẻ, thành phần cấp phối, thời gian trộn,...) và có thể theo dõi q trình hoạt động theo thời gian thực trên màn hình HMI.
3.4.2. Các tín hiệu vào/ra của module PLC
Chương 3: Xây dựng hệ thống điều khiển Mơ hình
Chương 3: Xây dựng hệ thống điều khiển Mơ hình
Bảng 3.3 bảng địa chỉ tín hiệu output ở chế độ auto
Chương 3: Xây dựng hệ thống điều khiển Mơ hình
Chương 3: Xây dựng hệ thống điều khiển Mơ hình
3.4.3. Danh sách và ý nghĩa các ô nhớ dùng trong chương trình
Bảng 3.6 Bảng địa chỉ các biến trung gian
Chương 3: Xây dựng hệ thống điều khiển Mơ hình
Bảng 3.8 Bảng địa chỉ tín hiệu từ loadcell
Bảng 3.9 Bảng địa chỉ các giá trị thực tế ban đầu cho từng mác
Chương 3: Xây dựng hệ thống điều khiển Mơ hình
3.4.4. Các khối chương trình trong project
Chương trình được lập trình cho PLC bao gồm nhiều khối chương trình nhỏ là:
OB1: Khối chương trình chính.
OB100: Move các giá trị cài đặt thời gian trộng khô, trộn ướt, số mẻ trộn. FC_AUTO: Chế độ tự động của hệ thống..
FC_DOC_VE_LOADCELL: Đọc về cân Loadcell FC_MANU: Chế độ bằng tay của hệ thống.
FC_OUTPUT: Tổng hợp tín hiệu giữa bằng tay và tự động để đưa ra đầu ra Q.
Chương 3: Xây dựng hệ thống điều khiển Mơ hình
3.5. Thiết kế giao diện người dùng HMI
3.5.1. Giới thiệu phần mềm
3.5.2. Thiết kế giao diện HMI cho Hệ thống điều khiển mơ hình Trạm trộn
Để thiết kế giao diện HMI, trong màn hình Tia portal ta sử dụng công cụ với rất nhiều các tùy biến hỗ trợ để ta có thể xây dựng một giao diện như mong muốn.
Chương 3: Xây dựng hệ thống điều khiển Mô hình
3.5.2.1. Cấu trúc giao diện HMI
Giao diện HMI được xây dựng bởi nhiều thành phần.
Chương 3: Xây dựng hệ thống điều khiển Mơ hình
Hình 3.8 Hệ thống cấp cát, phụ gia, nhựa.
Chương 3: Xây dựng hệ thống điều khiển Mô hình
Chương 4: Vận hành kiểm nghiệm và đánh giá hệ thống
Vận hành kiểm nghiệm và đánh giá hệ thống
4.1. Vận hành để kiểm nghiệm chương trình
Dưới đây là một số hình ảnh vận hành của mơ hình Trạm trộn bê tơng nhựa nóng Asphalt do em thiết kế.
• Với các chế độ Thủ công, hệ thống vận hành tốt, các cơ cấu chấp hành hoạt động chính xác dưới sự điều khiển của người dùng thông qua nút bấm ảo HMI.
• Với chế độ Tự động, sau khi thử chạy chế độ Giả lập và thấy hệ thống điều khiển ổn định, sau khi nhập đầy đủ các thông số cấp phối đầu vào, em cho mơ hình bắt đầu chạy.
Hình 4.1 Khởi động quá trình trộn Tự động
Trên màn hình HMI sẽ hiển thị giao diện mô phỏng để theo dõi, quan sát trạng thái của các cơ cấu chấp hành cũng như khối lượng cân các thành phần, từ đó em có thể so sánh, đánh giá mức độ vận hành ổn định cũng như hoạt động chính xác của hệ thống.
Chương 4: Vận hành kiểm nghiệm và đánh giá hệ thống
Chương 4: Vận hành kiểm nghiệm và đánh giá hệ thống
Hình 4.3 Xả đá và cát sau khi cân xong
Chương 4: Vận hành kiểm nghiệm và đánh giá hệ thống
Hình 4.5 Xả nhựa và phụ gia vào thùng trộn sau khi trộn khô
Chương 4: Vận hành kiểm nghiệm và đánh giá hệ thống
Hình 4.7 Kết thúc mẻ bằng cơng việc xả thảm
Phụ lục
4.2. Đánh giá kết quả đạt được
Như vậy, sau quá trình thiết kế, chế tạo, lập trình cũng như vận hành thực tế mơ hình, em có thể đánh giá các kết quả đạt được như sau:
• Hệ thống điều khiển các cơ cấu chấp hành hoạt động chính xác ở cả 3 chế độ:
o Thủ công: điều khiển thủ công các cơ cấu chấp hành không cần thông
qua PLC.
o Bán thủ công: điều khiển thủ công các cơ cấu chấp hành thông qua PLC và giao diện HMI.
o Tự động: điều khiển tự động các cơ cấu chấp hành hoạt động theo sơ đồ công nghệ thông qua PLC và giao diện HMI.
• Chương trình logic lập trình cho PLC hoạt động ổn định.
• Chương trình logic được lập trình để tối ưu thời gian trộn các mẻ từ đó giúp tiết kiệm thời gian và chi phí cho cả q trình trộn.
• Giao diện người dùng HMI được thiết kế đơn giản, dễ hiểu nhưng vẫn đầy đủ chức năng cho người sử dụng.
• HMI có đầy đủ các chức năng:
Giám sát, mô phỏng hoạt động của hệ thống dây chuyền đang vận hành.
KẾT LUẬN
Sau một thời gian nghiên cứu, tìm hiểu, em đã hồn thành đề tài“Thiết kế Mơ hình
trạm trộn bê tơng nhựa nóng asphalt”. Em đã thu được những kết quả như sau :
- Có thêm những hiểu biết về cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các loại trạm bê tơng nhựa nóng asphalt.
- Tìm hiểu thêm được cách thiết kế, chế tạo ra một sản phẩm cơ khí.
- Tìm hiểu được cách xây dựng một hệ thống điều khiển, giám sát.
- Biết được cách hoạt động cũng như cách cấu hình, lập trình cho PLC S7- 1200 .
Phụ lục
PHỤ LỤC
Chương trình lập trình cho PLC
Phụ lục
2.Khối OB100
Phụ lục
4.Khối FC_DOC_VE_LOADCELL
Phụ lục
Phụ lục