Đồ án Thiết kế trạm trộn bê tông 30m3/h dùng PLC S7-200

trung tại PLC. Vì thế cho phép hệ thống hoạt động độc lập khi máy tính gặp sự số. Máy tính PLC có thể trao đổi dữ liệu để hệ thống vận hành đúng yêu cầu của từng loại mác bê tông. Trạm trộn bê tông trình bày trong đồ án dùng thiết bị khả trình PLC của hãng Siemen họ S7-200 với CPU 226AC/DC/Relay, có các tính năng kỹ thuật sau: Số đầu vào/ra số: 24DI/16DO Khả năng mở rộng tối đa khi sử dụng modul mở rộng: 128DI/120DO. Bộ nhớ chương trình: 8Kbyte Bộ nhớ dữ liệu: 4Kbyte Số cổng truyền thông: 2/RS485 Nguồn cấp 220 AVC Đầu vào một chiều 24DC Đầu ra Relay. c. Hệ thống hiển thị Chủ yếu dùng để hiển thị chế độ làm việc, tên mác bêtông đang trộn, trọng lượng vật liệu đang cân. Có thể dùng led 7 thanh, màn hình moniter, màn hình máy tính, thiết bị chuyên dụng của các hãng như BUCODATcủa hãng GEORG- BUTTNER, TD200 của hãng SIEMENS … d. Hệ thống cân Có thể dùng một trong những cách sau để cân cốt liệu: Cân thủ công: người công nhân cân trực tiếp bằng cân thường, rồi đổ vật liệu vào cối trộn. Cách này không khả quan vì tốn nhiều công, sức Cân bằng cách đong cốt liệu bằng gầu, xô, thùng… Các này chỉ áp dụng cho sản xuất nhỏ 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. Cách này được ứng dụng nhiều trong công nghệ trạm trộn 2.2. Tính toán mạch lực cho trạm trộn bê tông. Trạm trộn bê tông là hệ thống máy điện có công suất khá lớn khoảng 100 KVA, có thiết bị dùng điện 1 pha, có thiết bị dùng điện 3 pha ta cần phải thiết kế riêng cho hệ thống. 2.2.1. Tính toán hệ thống cung cấp điện cho hệ thống trạm trộn Điện áp được đưa vào trạm trộn được lấy từ lưới điện trung áp cấp cho nhà máy qua trạm phân phối trung tâm và đưa tới trạm biến áp của trạm trộn bằng cáp ngầm. Điện áp từ lưới trung áp là 10kv sau khi qua trạm biến áp hệ thống được giảm xuống 0,4kv. Điện áp sau khi biến áp được cung cấp cho các phụ tải có công suất sau. PDC trộn = 22kw Pvít tải kiên = 7,5kw Pvít tải đứng = 7,5kw Pđộng cơ xe kíp = 11kw Pbản nước = 3 kw Pkhí nén = 2kw Pmáy rung = 1.1kw a. Thiết kế trạm biến áp STT = 22+15+11+3+2+1 = 67,5KVA 0,8 0,8 là hệ số cos j tính cho toàn động cơ. Do sử dụng một máy biến áp nên ta chọn công suất Sđm ³ STT Ta chọn công suất mát Sđm = 100KVA 10KV/0,4KV do ABB chế tạo Do máy biến áp này được sản xuất trong nước nên không phải tính hệ số điều chỉnh nhiệt độ. b. Lựa chọn máy cắt cao áp: I cưỡng bức = Sđm = 100 =10A Uđm 10 Dòng điện ngắn mạch qua máy cắt = 10A Loại Điện áp định mức Dòng làm việc Giới hạn dòng cắt Dòng xung Pb – 10/400 10KV 30DA 20KA 40KA Chọn cầu chì của quá trình thông số máy cắt ta có thể chọn được cầu chì cao áp . Cầu chì cao áp ta chọn 2 loại của Siemens chế tạo có các thông số: Loại Uđm Iđm I cắt min I cắt max 3GDI 201 – 3B 10KV 20A 62A 63KA c. Chọn tủ động lực Tủ động lực gồm 1 át tô mát tổng đầu vào và 7 át tô mát nhánh. Chọn át tổng. Imax= Chọn át tổng có dòng định mức Iđm = 150A Át tô mát động cơ trộn chính Imax= Chọn áttômát động cơ trộn chính có dòng định mức Iđm = 50A Chọn khởi động từ có dòng định mức Iđm = 85A Át tô mát vít tải xiên Imax= Chọn áttômát động cơ kéo vít tải xiên có dòng định mức Iđm = 16A Chọn khởi động từ có dòng định mức Iđm = 30A Át tô mát vít tải đứng Imax= Chọn áttômát động cơ kéo vít tải đứng có dòng định mức Iđm = 16A Chọn khởi động từ có dòng định mức Iđm = 30A Át tô mát động cơ kéo xe skíp Imax= Chọn áttômát động cơ kéo xe skíp có dòng định mức Iđm = 16A Chọn khởi động từ có dòng định mức Iđm = 40A Át tô mát động cơ bơm nước Imax= Chọn áttômát động cơ bơm nước có dòng định mức Iđm = 10A Chọn khởi động từ có dòng định mức Iđm = 12A Át tô mát máy nén khí Imax= Chọn áttômát máy nén khí có dòng định mức Iđm = 10A Chọn khởi động từ có dòng định mức Iđm = 12A Sau khi tính toán ta có sơ đồ nguyên lý mạch lực như hình 2.1 2.2.2. Chức năng từng phần tử trong sơ đồ mạch động lực Hệ điều khiển trạm trộn bê tông không yêu cầu phải điều chỉnh tốc độ động cơ do vậy để tiết kiệm chi phí và tăng độ tin cậy cho hệ thống ta dùng động cơ không đồng bộ rô tô lồng sóc. Toàn bệ hệ thống điện có 8 động cơ công suất từ nhỏ đến lớn, đều dùng nguồn 3 pha, với các động cơ nhỏ như động cơ rung, động cơ bơm nước, phụ gia ta có thể khởi động trực tiếp và không cần dùng Role nhiệt bảo vệ. Các động cơ còn lại có công suất lớn hơn, ta phải có biện pháp giảm dòng khởi động và phải có Role nhiệt bảo vệ quá tải. Sơ đồ mạch động lực bao gồm: Áp tô mát tổng 150 A: Cắt, đóng và bảo vệ ngắn mạch cho toàn bộ điều khiển. Áp tô mát 50 A: Cắt, đóng và bảo vệ ngắn mạch cho động cơ trộn bê tông (công suất P = 22kw) 2 Áp tô mát 16 A: Cắt, đóng và bảo vệ ngắn mạch cho động cơ kéo xe skíp và động cơ vít tải đứng (công suất P=7,5Kw). Áp tô mát 16 A: Cắt, đóng và bảo vệ ngắn mạch cho động cơ kéo vít tải xiên (công suất P = 11Kw). 2 Áp tô mát 10 A: Cắt, đóng và bảo vệ ngắn mạch cho động cơ bơm nước (công suất P = 3kw) và máy nén khí (công suất P = 2kw) 5 Áp tô mát 10 A: Cắt, đóng và bảo vệ ngắn mạch cho cuộn hút của các van điện khí nén. 2 khởi động từ 30A, KM4 và KM5 cắt, đóng nguồn và bảo vệ quá tải động cơ kéo xe skíp . KM4 cấp nguồn cho động cơ chạy thuận (xe skip đi lên) KM 5 cấp nguồn cho động cơ chạy nghịch (Xe skip đi xuống) Khởi động từ 30 A, KM 6 cắt, đóng nguồn và bảo vệ quá tải động cơ kéo vít tải xiên. Khởi động từ 40A, KM 7 đóng, cắt nguồn và bảo vệ quá tải động cơ kéo vít tải xiên. Khởi động từ 12A, KM 8 cắt, đóng nguồn và bảo vệ qúa tải cho máy bơm nước. Khởi động từ 12A, KM9 cắt, đóng nguồn và bảo vệ quá tải cho máy nén khí. Khởi động từ 12 A, KM 10 cắt, đóng nguồn và bảo vệ qúa tải cho máy rung. Khởi động từ 10A, KM11, cắt đóng nguồn và bảo vệ quá tải cho cuộn hút van điện khí nén đóng mở cửa xả bê tông. Khởi động từ 10A, KM 12 cắt, đóng nguồn và bảo vệ quá tải cho cuộn hút van điện khí nén đóng mở cửa xả nước. Khởi động từ 10A, KM13 cắt, đóng nguồn và bảo vệ quá tải cho cuộn hút van địên khí nén đóng mở cửa xả xi măng. Khởi động từ 10A, KM14 cắt đóng nguồn và bảo vệ quá tải cho cuộn hút van điện, khí nén đóng mở cửa đá 1. Khởi động từ 10A, KM 15 cắt, đóng nguồn và bảo vệ quá tải cho cuôn hút van điện khí nén đóng mở cửa đá 2. Khởi động từ 10A, KM 15 cắt, đóng nguồn và bảo vệ quá tải cho cuộn hút van điện khí nén đóng mở cửa đá 2. Khởi động từ 10A, KM16, đóng nguồn và bảo vệ quá tải cho cuộn hút van điện khí nén đóng mở cửa cát. 2.3. Thiết kế mạch điều khiển: 2.3.1 Mạch điều khiển Từ yêu cầu công nghệ cụ thể của trạm trộn, em thiết kế mạch điều khiển như sau ( như hình vẽ dưới đây 2.2-2.9) Hình 2.2: Sơ đồ nguồn tủ điều khiển Hình 2.3: Sơ đồ đầu vào PLC Hình 2.4: Só đồ đầu tào PLC Hình 2.5: Sơ đồ mạch điều khiển các van Hình 2.6: Sơ đồ mạch công tắc hành chỉnh Hình 2.7: Sơ đồ mạch đèn báo Hình 2.8: Sơ đồ mạch điều khiển động lực K10 K9 K7 K1 K10 K9 K7 K1 Chạy trộn Chạy vít tải đứng Chạy nén khí Chạy máy rung D Dừng máy rung Dừng nén khí Dừng VTĐ Dừng trộn Hình 2.9: Sơ đồ mạch điều khiển những động cơ không điều khiển bằng PLC 2.3.2 Chức năng từng phần tử trong sơ đồ a. Chức năng từng đầu ra của PLC trong sơ đồ trạm trộn bêtông Đầu ra Q0.0: điều khiển cửa cấp cốt liệu VTP1 Đầu ra Q0.1: điều khiển cửa cấp cốt liệu VTP2 Đầu ra Q0.2: điều khiển cửa cấp cốt liệu VTP3 Đầu ra Q0.3: điều khiển nguồn cấp cho kênh cân 1 của BUCODAT Đầu ra Q0.4: điều khiển nguồn cấp cho kênh cân 2 của BUCODAT Đầu ra Q0.5: điều khiển vít tải xiên Đầu ra Q0.6: điều khiển bơm nước Đầu ra Q1.0 điều khiển cửa xả ximăng Đầu ra Q1.1: điều khiển cửa xả nước Đầu ra Q1.2: điều khiển cửa xả bêtông Đầu ra Q1.3: điều khiển rơle thời gian trộn Đầu ra Q1.4: điều khiển xe skíp lên Đầu ra Q1.5: điều khiển xe skíp xuống Đầu ra Q1.6: bảo vệ xe skíp xuống, lên không quá hành trình b. Chức năng từng đầu vào của PLC trong sơ đồ trạm trộn bêtông Đầu vào I0.0: nhận tín hiệu DS1 của BUCODAT ( tín hiệu báo đã cân đủ cốt liệu ở cửa cấp VTP1 ) Đầu vào I0.1: nhận tín hiệu DS2 của BUCODAT ( tín hiệu báo đã cân đủ cốt liệu ở cửa cấp VTP2 ) Đầu vào I0.2: nhận tín hiệu DS3 của BUCODAT ( tín hiệu báo đã cân đủ cốt liệu ở cửa cấp VTP3 ) Đầu vào I0.3: nhận tín hiệu chế độ hoạt động tự động hoạc bằng tay cho cân cốt liệu Đầu vào I0.4: nhận tín hiệu chế độ hoạt động tự động hoạc bằng tay cho se skíp Đầu vào I0.5: nhận tín hiệu chế độ hoạt động tự động hoạc bằng tay cho cửa xả bêtông Đầu vào I0.6: nhận tín hiệu PE1, tín hiệu báo kênh cân 1 của BUCODAT đang hoạt động Đầu vào I0.7: nhận tín hiệu EM1, tín hiệu báo mức rỗng của kênh cân 1 do BUCODAT gửi về Đầu vào I1.0: nhận tín hiệu DS4 của kênh cân 2 của BUCODAT ( tín hiệu báo đã cân đủ ximăng ở thùng cân xi măng ) Đầu vào I1.1: nhận tín hiệu PE2, tín hiệu báo kênh cân 2 của BUCODAT đang hoạt động Đầu vào I1.2: nhận tín hiệu EM2, tín hiệu báo mức rỗng của kênh cân 2 do BUCODAT gửi về Đầu vào I1.3: nhận tín hiệu chọn chế độ làm việc hoạc đặt định mức cho trạm trộn Đầu vào I1.4: nhận tín hiệu chọn chế độ làm việc hoạc đặt định mức cho trạm trộn Đầu vào I1.6, I1.7: nhận tín hiệu chọn chế độ làm việc của cân phụ gia Đầu vào I2.0: nhận tín hiệu Đ1 đóng hay mở của cửa VTP1 Đầu vào I2.1: nhận tín hiệu Đ2 đóng hay mở của cửa VTP2 Đầu vào I 2.2: nhận tín hiệu Đ3 đóng hay mở của cửa VTP3 Đầu vào I 2.3: nhận tín hiệu ĐTN trạng thái đóng hoạc mở cửa xả nước Đầu vào I 2.4: nhận tín hiệu ĐTX báo trạng thái đóng hoạc mở cửa xả ximăng Đầu vào I 2.5: nhận tín hiệu DT0 báo trạng thái xe skíp ở vị trí chờ cốt liệu Đầu vào I 2.6: nhận tín hiệu DT1 báo trạng thái xe skíp ở vị trí chờ xả cốt liệu Đầu vào I 2.7: nhận tín hiệu DT2 báo trạng thái xe skíp, cửa xả ximăng, cửa xả nước ở vị trí mở (đang xả cốt liệu ) vào cối trộn Đầu vào I 3.0: nhận tín hiệu T3 hết thời gian chẽ trộn bêtông Đầu vào I 3.1: nhận tín hiệu T4 hết thời gian xả bêtông Đầu vào I 3.2: nhận tín hiệu DTT báo trạng thái đóng cửa xả bêtông Đầu vào I 3.3: nhận tín hiệu MTT báo trạng thái mở cửa xả bêtông Đầu vào I 3.4: nhận tín hiệu K10 báo vít tải xiên đang hoạt động Đầu vào I 3.5: nhận tín hiệu K12 báo bơm nước đang hoạt động Đầu vào I 3.6: nhận tín hiệu K20 báo xe skíp đang lên Đầu vào I 3.7: nhận tín hiệu K21 báo xe skíp đang xuống c. Chức năng của các công tắc hành trình Công tắc hành trình Đ1: báo trạng thái đóng hoạc mở cửa VTP1 Công tắc hành trình Đ2: báo trạng thái đóng hoạc mở cửa VTP2 Công tắc hành trình Đ3: báo trạng thái đóng hoạc mở cửa VTP3 Công tắc hành trình ĐCN: báo trạng thái đóng hoạc mở cửa xả nước Công tắc hành trình ĐTX: báo trạng thái đóng hoạc mở cửa xả ximăng Công tắc hành trình ĐT0: báo trạng thái xe skíp ở vị trí chờ cốt liệu Công tắc hành trình ĐT1: báo trạng thái xe skíp ở vị trí chờ xả cốt liệu Công tắc hành trình ĐT2: báo trạng thái xe skíp, cửa xả ximăng, cửa xả nước ở vị trí mở (đang xả cốt liệu ) vào cối trộn Bộ cảm biến ĐTT và cuộn hút ĐTT: báo trạng thái đóng cửa xả bêtông Bộ cảm biến MTT và cuộn hút MTT: báo trạng thái mở cửa xả bêtông Công tắc hành trình HCL: hạn chế đi lên của xe skíp không qua khỏi điểm xả cốt liệu, đảm bảo an toàn cho xe skíp Công tắc hành trình HCX: hạn chế đi xuống của xe skíp không qua khỏi điểm đợi cốt liệu, đảm bảo an toàn cho xe skíp Công tắc hành trình NTT: đảm bảo cối trộn quay đúng chiều d.Các rơle thời gian Rơle thời gian T1: tạo khoảng thời gian trễ không cho vít tải xiên và vít phụ khởi động đồng thời Rơle thời gian T2: tạo khoảng thời gian trễ trùng cáp Rơle thời gian T3: tạo khoảng thời gian trễ trộn bêtông Rơle thời gian T4: tạo khoảng thời gian trễ xả bêtông e. Các rơle trung gian Rơle trung gian R1: điều khiển cửa cấp cốt liệu VTP1 Rơle trung gian R2: điều khiển cửa cấp cốt liệu VTP2 Rơle trung gian R3: điều khiển cửa cấp cốt liệu VTP3 Rơle trung gian R4: điều khiển nguồn cấp cho kênh cân 1 của BUCODAT Rơle trung gian R5: điều khiển nguồn cấp cho kênh cân 2 của BUCODAT Rơle trung gian R6: điều khiển vít tải xiên Rơle trung gian R7: điều khiển bơm nước Rơle trung gian R11: điều khiển cửa xả ximăng Rơle trung gian R12: điều khiển cửa xả nước Rơle trung gian R13: điều khiển cửa xả bêtông Rơle trung gian R14: điều khiển rơle thời gian trộn Rơle trung gian R15: điều khiển xe skíp lên Rơle trung gian R16: điều khiển xe skíp xuống Rơle trung gian R17: bảo vệ xe skíp xuống, lên không quá hành trình f. Chức năng của các công tắc chuyển mạch Chọn chế độ làm việc tự động hoặc bằng tay cho các khâu trong chu kỳ hoạt động của trạm. g. Chức năng của các nút bấm chạy, dừng Điều khiển các bước hoạt động của trạm trộn bằng tay. 2.4.Mạch nhận tín hiệu cân 2.4.1. Giới thiệu chung về BUCODAT Giới thiệu chung về BUCODAT: Là thiết bị chuyên dung của hãng GEORG BUTTNER Cộng hoà liên bang Đức, được thiết kế để lưu giữ các chương trình điều khiển( các mác betông ) và có đầu nhận tín hiệu tương tự từ cảm biến áp lực (Load cell ) gửi về. Bản thân BUCODAT có 2 kênh nhận tín hiệu, có sẵn các bộ khuếch đại, có hai bộ hiển thị tín hiệu. 2.4.2. Nguyên lý làm việc của BUCODAT Nguyên lý cân cốt liệu: Khi BUCODAT được cấp nguồn nuôi, nếu chân F1 được cấp nguồn 220V, kênh cân1 bắt đầu hoạt động. Chân EM1 có dương 24V DC gửi về PLC. Nhận được tín hiệu này PLC ra lệnh cho cửa VTP1 mở cấp cốt liệu 1 vào xe skip. Khi trọng lượng thành phần cốt liệu 1 đủ theo lượng đặt, (tín hiệu từ load cell 1,2,3 gửi về ) ,mức điện áp chân DS1 ngay lập tức lên + 24V DC gửi về PLC. Nhận được tín hiệu này PLC ra lệnh cho cửa VTP2 mở cấp cốt liệu 2 vào xe skip. Khi trọng lượng thành phần cốt liệu 2 đủ theo lượng đặt, (tín hiệu từ load cell 1,2,3 gửi về ) ,mức điện áp chân DS2 ngay lập tức lên + 24V DC gửi về PLC. Nhận được tín hiệu này PLC ra lệnh cho cửaVTP3 mở cấp cốt liệu 3 vào xe skip. Khi trọng lượng thành phần cốt liệu 3 đủ theo lượng đặt, (tín hiệu từ load cell 1,2,3 gửi về ) ,mức điện áp chân PE1 ngay lập tức lên + 24V DC gửi về PLC báo việc cân cốt liệu đã hoàn thành. Nhận được tín hiệu từ chân PE1, PLC tiến hành làm công việc tiếp theo. Nguyên lý cân ximăng: Khi BUCODAT được cấp nguồn nuôi, nếu chân F2 được cấp nguồn 220V, kênh cân 2 bắt đầu hoạt động. Chân EM2 có dương 24V DC gửi về PLC. Nhận được tín hiệu này PLC ra lệnh cho vít tải xiên hoạt động. Khi trọng lượng ximăng đủ theo lượng đặt, (tín hiệu từ load cell 4,5,6 gửi về ) ,mức điện áp chân DS2 và chân PE2 ngay lập tức lên + 24V DC gửi về PLC. Nhận được tín hiệu từ chân PE2, PLC tiến hành làm công việc tiếp theo 2.4.3. Sơ đồ nguyên lý mạch cảm biến áp lực 2.5 Nguyên lý làm việc của toàn bộ sơ đồ a. Nguyên lý hoạt động cửa cấp cát (VTP1) Chế độ hoạt động tự động: Công tắc cân đặt ở chế độ tự động, khi có tín hiệu điều khiển từ PLC (tiếp điểm thường mở Q0.0 đóng lại). Dương nguồn 24V cấp đến 1 đầu cuộn rơle trung gian R1. Để rơle này tác động, trước đó tiếp điểm thường mở DTO của công tắc hành trình DTO báo trùng cáp phải đóng lại (báo trạng thái chờ cấp liệu của xe skíp) cấp nguồn 0V cho 1 đầu của R1. Cuộn hút R1 được cấp đủ nguồn sẽ tác động. Tiếp điểm thường mở R1 (62-300) của rơle trung gian R1 đóng lại cấp nguồn 220V cho cuộn hút VTP1. Cuộn hút VTP1 sẽ điều khiển xilanh khí 1 đóng hoặc mở cửa Đ1 đáp ứng đúng tín hiệu điều khiển từ chân Q0.0 của PLC. Chế độ hoạt động bằng tay: Công tắc cân đặt ở chế độ tay, khi ấn nút chạy C1, đương nguồn 24V cấp đến 1 đầu cuộn hút rơle trung gian R1. Để rơle này tác động, trước đó tiếp điểm thường mở DTO của công tắc hành trình DTO báo trùng cáp phải đóng lại (báo trạng thái chờ cấp liệu của xe skíp) cấp nguồn 0V cho 1 đầu của R1. Cuộn hút R1 được cấp đủ nguồn sẽ tác động. Tiếp điểm thường mở R1 (62-300) của rơle trung gian R1 đóng lại cấp nguồn 220V cho cuộn hút VTP1. Cuộn hút VTP1 sẽ điều khiển xilanh khí 1 đóng hoặc mở cửa Đ1 đáp ứng đúng tín hiệu điều khiển từ việc ta ấn hay không ấn nút C1. b. Nguyên lý hoạt động cửa cấp đá 1( VTP2.) Chế độ hoạt động tự động: Công tắc cân đặt ở chế độ tự động, khi có tín hiệu điều khiển từ PLC (tiếp điểm thường mở Q0.1 đóng lại). Dương nguồn 24V cấp đến 1 đầu cuộn hút rơle trung gian R2. Để rơle này tác động, trước đó tiếp điểm thường mở DTO của công tắc hành trình DTO báo trùng cáp phải đóng lại (báo trạng thái chờ cấp liệu của xe skíp) cấp nguồn 0V cho 1 đầu của R2. Cuộn hút R2 được cấp đủ nguồn sẽ tác động. Tiếp điểm thường mở R2 (63-301) của rơle trung gian R2 đóng lại cấp nguồn 220V cho cuộn hút VTP2. Cuộn hút VTP2 sẽ điều khiển xilanh khí 2 đóng hoặc mở cửa Đ2 đáp ứng đúng tín hiệu điều khiển từ chân Q0.1 của PLC. Chế độ hoạt động bằng tay: Công tắc cân đặt ở chế độ tay, khi ấn nút chạy C2, dương nguồn 24V cấp đến 1 đầu cuộn hút rơle trung gian R1. Để rơle này tác động, trước đó tiếp điểm thường mở DTO của công tắc hành trình DTO báo trùng cáp phải đóng lại (Báo trạng thái chờ cấp liệu của xe skíp) cấp nguồn 0V cho 1 đầu của R1. Cuộn hút R2 được cấp đủ nguồn sẽ tác động. Tiếp điểm thường mở R2 (62-301) của rơle trung gian R2 đóng lại cấp nguồn 220V cho cuộn hút VTP2. Cuộn hút VTP2 sẽ điều khiển xilanh 2 đóng hoặc mở cửa Đ2 đáp ứng đúng tín hiệu điều khiển từ việc ta ấn hay không ấn nút C2. c. Nguyên lý hoạt động cửa cấp đá 2( VTP3 ) Chế độ hoạt động tự động: Công tắc cân đặt ở chế độ tự động, khi có tín hiệu điều khiển từ PLC (tiếp điểm thường mở Q0.2 đóng lại). Dương nguồn 24V cấp đến 1 đầu cuộn hút rơle trung gian R3. Để rơle này tác động, trước đó tiếp điểm thường mở DTO của công tắc hành trình DTO báo trùng cáp phải đóng lại (báo trạng thái chờ cấp liệu của xe skíp) cấp nguồn 0V cho 1 đầu của R3. Cuộn hút R3 được cấp đủ nguồn sẽ tác động. Tiếp điểm thường mở R3 (62-302) của rơle trung gian R3 đóng lịa cấp nguồn 220V cho cuộn hút VTP3. Cuộn hút VTP 3 sẽ điều khiển xi lanh khí 3 đóng hoặc mở cửa Đ3 đáp ứng đúng tín hiệu điều khiển từ chân Q0.2 của PLC. Chế độ hoạt động bằng tay: Công tắc cân đặt ở chế độ tay, khi ấn nút chạy C3, dương nguồn 24V cấp đến 1 đầu cuộn hút rơle trung gian R3. Để rơle này tác động, trước đó tiếp điểm thường mở DTO của công tắc hành trình DTO báo trùng cáp phải đóng lại (báo trạng thái chờ cấp liệp của xe skíp) cấp nguồn 0V cho 1 đầu của R3. Cuộn hút R3 được cấp đủ nguồn sẽ tác động. Tiếp điểm thường mở R3 (62-302) của rơle trung gian R3 đóng lại cấp nguồn 220V cho cuộn hút VTP3. Cuộn hút VTP sẽ điều khiển xilanh 3 đóng hoặc mở cửa Đ3 đáp ứng đúng tín hiệu điều khiển từ việc ta ấn hay không ấn nút C3. d. Nguyên lý hoạt động cửa xả xi măng Chế độ hoạt động tự động: Công tắc cửa xả đặt ở chế độ tự động, khi có tín hiệu điều khiển từ PLC (tiếp điểm thường mở Q1.0 đóng lại). Dương nguồn 24V từ Q100 qua tiếp điểm thường đóng R6 (220-221) của rơle trung gian điều khiển vít tải xiên (báo vít tải xiên không hoạt động) cấp đến 1 đầu cuộn hút rơle trung gian R11. Cuộn hút R11 được cấp đủ sẽ tác động. Tiếp điểm thường mở R11 (62-305) của rơle trung gian R11 đóng lại cấp nguồn 220V cho cuộn hút VXX. Cuộn hút VXX sẽ điều khiển xilanh khí 2 đóng hoặc mở cửa xả xi măng đáp ứng đúng tín hiệu điều khiển từ chân Q1.0 của PLC. Chế độ hoạt động bằng tay: Công tắc cửa xả đặt ở chế độ tay, khi ấn nút chạy C6, dương nguồn 24V từ C6 qua nút dừng D6 qua tiếp điểm thường đóng R6 (220-221) của rơle trung gian điều khiển vít tải xiên (báo vít tải xiên không hoạt động) cấp đến 1 đầu cuộn hút rơle trung gian R11. Cuộn hút R11 được cấp đủ nguồn sẽ tác động. Tiếp điểm thường mở R11 (62-305) của rơle trung gian R11 đóng lại cấp nguồn 220V cho cuộn hút VXX. Cuộn hút VXX sẽ điều khiển xi lanh khí 4 đóng lại, điều khiển cửa xả xi măng mở ra. Khi ta ấn nút dùng D6 nguồn 24V bị cắt, cuộn hút R6 mất điện. Tiếp điểm thường mở R11 (62-305) của rơle trung gian R11 mở ra cắt nguồn 220V cho cuộn hút VXX. Cuộn hút VXX sẽ điều khiển xi kanh khí 4 mở ra điều khiển cửa xả xi măng đóng lại. e. Nguyên lý hoạt động cửa xả nước Chế độ hoạt động tự động: Công tắc cửa xả đặt ở chế độ tự động, khi có tín hiệu điều khểin từ PLC (tiếp điểm thường mở Q1.1 đóng lại). Dương nguồn 24V từ Q1.1 qua tiếp điểm thường đóng R7 (225-226) của rơle trung gian điều khiển bơm nước (báo bơm nước không hoạt động) cấp đến 1 đầu cuộn hút rơle trung gian R12. Cuộn hút R12 được cấp đủ nguồn sẽ tác động. Tiếp điểm thường mở R12 (62-309) của rơle trung gian R12 đóng lại cấp nguồn 220V cho cuộn hút VXN. Cuộn hút VXN sẽ điều khiển xi lanh khí 5 đóng hoặc mở cửa xả nước đáp ứng đúng tín hiệu điều khiển từ chân Q1.1 của PLC. Chế độ hoạt động bằng tay: Công tắc cửa xả đặt ở chế độ tay, khi ấn nút chạy C7, dương nguồn 24V từ C7 qua nút dừng D7 qua tiếp điểm thường đóng R7 (225-226) của rơle trung gian điều khiển bơm nước (báo bơm nước không hoạt động) cấp đến 1 đầu cuộn hút rơle trung gian R12. Cuộn hút R12 được cấp đủ nguồn sẽ tác động. Tiếp điểm thường mở R12 (62-306) của rơle trung gian R12 đóng lại cấp nguồn 220V cho cuộn hút VXN. Cuộn hút VXN sẽ điều khiển xi lanh khí 5 đóng lại, điều khiển cửa xả xi măng mở ra. Khi ta ấn nút dừng D7 nguồn 24V bị vắt, cuộn hút R12 mất điện. Tiếp điểm thường mở R12 (62-306) của rơle trung gian R12 mở ra cắt nguồn 220V cho cuộn hút VXN. Cuộn hút VXN sẽ điều khiển xi lanh khí 5 mở ra điều khiển cửa xả nước đóng lại. f. Nguyên lý hoạt động cửa xả bê tông Chế độ hoạt động tự động: Công tắc cửa xả đặt ở chế độ tự động, khi có tín hiệu điều khiển từ PLC (tiếp điểm thường mở Q1.2 đóng lại). Dương nguồn 24V từ Q1.2 cấp đến 1 đầu cuộn hút rơle trung gian R13. Cuộn hút R13 được cấp đủ nguồn sẽ tác động. Tiếp điểm thường mở R13 (62-307) của rơle trung gian R13 đóng lại cấp nguồn 220V cho cuộn hút VXBT. Cuộn hút VXBT sẽ điều khiển xi lanh khí 6 đóng hoặc mở cửa xả bê tông đáp ứng đúng tín hiệu điều khiển từ chân Q1.2 của PLC. Chế độ hoạt động bằng tay: Công tắc cửa xả đặt ở chế độ tay, khi ấn nút chạy C8, dương nguồn 24V từ C8 qua nút dừng D8 cấp đến 1 đầu cuộn hút rơle trung gian R13. Cuộn hút R13 được cấp đủ nguồn sẽ tác động. Tiếp điểm thường mở R13 (62-307) của rơle trung gian R13 đóng lại cấp nguồn 220V cho cuộn hút VXBT. Cuộn hút VXBT sẽ điều khiển xi lanh khí 6 đóng lại, điều khiển cửa xả bê tông mở ra. Khi ta ấn nút dừng D8 nguồn 24V bị cắt, cuộn hút R13 mất điện. Tiếp điểm thường mở R13 (62-307) của rơle trung gian R13 mở ra cắt nguồn 220V cho cuộn hút VXBT. Cuộn hút VXBT sẽ điều khiển xi lanh khí 6 mở ra điều khiển cửa xả bê tông đóng lại. g. Nguyên lý hoạt động bơm nước Chế độ hoạt động tự động: Công tắc cân đặt ở chế độ tự động, khi có tín hiệu điều khiển từ PLC (tiếp điểm thường mở Q0.6 đóng lại). Dương nguồn 24V từ Q0.6 qua tiếp điểm thường đóng R12 (213-214) của rơle trung gian điều khiển cửa xả nước (báo cửa xả nước đang đóng) cấp đến 1 đầu cuộn hút rơle trung gian R7. Cuộn hút R7 được cấp đủ nguồn sẽ tác động. Tiếp điểm thường mở R7 (62-370) của rơle tủng gian R7 đóng lại cấp nguồn 220V cho cuộn hút K12. Tiếp điểm K12 sẽ cấp nguồn động lực cho bơm nước. Bơm nước bắt đầu hoạt động đưa nước lên thùng cân. Điều khiển tín hiệu từ chân Q0.6 của PLC (đóng hay không đóng) dẫn đến bơm nước hoạt động hay không hoạt động. Chế độ hoạt động bằng tay: Công tắc cân đặt ở chế độ tay, khi ấn nút chạy C5, dương nguồn 24V từ C5 quan tiếp điểm thường đóng R12 (213-214) của rơle trung gian điều khiển cửa xả nước (báo cửa xả nước đang đóng) cấp đến 1 đầu cuộn hút rơle trung gian R7. Cuộn hút R7 được cấp đủ nguồn sẽ tác động. Tiếp điểm thường mở R7 (63-370) của rơle trung gian R7 đóng lại cấp nguồn 220V cho cuộn hút K12. Tiếp điểm K12 sẽ cấp nguồn động lực cho bơm nước. Bơm nước bắt đầu hoạt động đưa nước lên thùng cân. Việc ấn hay không ấn C5 làm cho bơm nước hoạt động hay không hoạt động. h. Nguyên lý hoạt động xe skíp Hoạt động đi lên: Chế độ hoạt động tự động: Công tắc gầu đặt ở chế độ tự động, khi có tín hiệu điều khiển từ PLC (tiếp điểm thường mở Q1.4 đóng lại). Dương nguồn 24V từ Q1.4 qua tiếp điểm thường đóng công tắc hành trình DT1 (báo chưa đến điểm đợi), qua tiếp điểm thường đóng công tắc hành trình DT2 (báo chưa đến điểm xả cốt liệu), qua tiếp điểm thường đóng của rơle trung gian điều khiển xe skíp đi xuống R16 (248-249), (báo xe skíp không đi xuống) cấp đến 1 đầu cuộn hút rơle trung gian R15. Cuộn hút R15 được cấp đủ nguồn sẽ tác động. Tiếp điểm thường mở R15 (62-350) của rơle trung gian R15 đóng lại cấp nguồn 220V cgo cuộn hút K20. Tiếp điểm khởi động từ K20 sẽ cấp nguồn động lực cho động cơ kéo xe skíp, xe skíp bắt đầu đilên. Xe skíp đi lên đến DT1, tiếp điểm thường đóng R14 (251-252) và tiếp điểm thường đóng R13 (247-252) chưa đóng báo chưa hết một chu kỳ trộn đồng thời lúc đó Q1.4 đã mở thì rơle trung gian R15 không thể hoạt động, xe skíp sẽ dừng lại ở vị trí chờ đi tiếp. Khi đã kết thúc một chu kỳ trộn, DTT đóng báo cửa xả bê tông đã đóng, tiếp điểm Q1.4 lại đóng, nguồn 24V từ Q1.4 sẽ qua tiếp điểm thường mở DTT (246-251), qua tiếp điểm thường đóng R14 (251-252), qua tiếp điểm thường đóng 247-252), (hai tiếp điểm này báo toàn bộ thời gian trộn và xả bê tông) qua tiếp điểm thường đóng công tắc hành trình DT2 (báo chưa đến điểm xả cốt liệu), qua tiếp điểm thường đóng của rơle trung gian điều khiển xe skíp đi xuống R16 (248-249), (báo xe skíp không đi xuống) cấp đến 1 đầu cuộn hút role trung gian R15. Cuộn hút R15 được cấp đủ nguồn sẽ tác động. Tiếp điểm thường mở R15 (62-350) của rơle trung gian R17 đóng lại cấp nguồn 220V cho cuộn hút K20. Tiếp điểm khởi động từ K20 sẽ cấp nguồn động lực cho động cơ kéo xe skíp, xe skíp lại đi lên, xe skíp lên tới điểm xả cốt liệu, DTT mở ra, cắt nguồn 24V cấp cho rơle R15, xe skíp lên tới điểm xả cốt liệu, DTT mở ra, cắt nguồn 24V cấp cho rơle R15, xe skíp dừng và xả cốt liệu vào cối trộn. Chế độ hoạt động bằng tay: Công tắc gầu đặt ở chế độ bằng tay, khi ấn nút điều khiển chạy C9. Dương nguồn 24V từ C9 qua tiếp điểm thường đóng công tắc hành trình DT1 (báo chưa đến điểm đợi), qua tiếp điểm thường đóng công tắc hành trình DT2 (báo chưa đến điểm xả cốt liệu), qua tiếp điểm thường đóng cửa rơle trung gian điều khiển xe skíp đi xuống R16 (248-249), (báo xe skíp không đi xuống) cấp đến 1 đầu cuộn hút rơle trung gian R15. Cuộn hút R15 được cấp đủ nguồn sẽ tác động. Tiếp điểm thường mở R15 (62-350) của rơle trung gian R17 đóng lại cấp nguồn 220V cho cuộn hút K20. Tiếp điểm khởi động từ K20 sẽ cấp nguồn động lực cho động cơ kéo xe skíp, xe skíp bắt đầu đi lên. Xe skíp đi lên đến DT1, tiếp điểm thường đóng DT1 mở ra, cắt nguồn 24V cấp cho R15, nếu chưa hết một chu kỳ trộn, tiếp điểm thường đóng R14 (251-252) và tiếp điểm thường đóg R13 (247-252) chưa đóng báo chưa hết một chu kỳ trộn đồng thời lúc đó nếu có ấn C9 thì rơle trung gian R15 cũng không thể hoạt động, xe skíp sẽ dừng lại ở vị trí chờ đi tiếp. Khi đã kết thúc một chu kỳ trộn, DTT đóng báo cửa xả bê tông đã đóng, ta ấn nút C9, nguồn 24V từ nguồn qua C9 sẽ qua tiếp điểm thường mở DTT (246-251), qua tiếp điểm thường đóng R14 (251-252), qua tiếp điểm thường đóng R13 (247-252), (hai tiếp điểm này báo toàn bộ thời gian trộn và xả bê tông) qua tiếp điểm thường đóng công tắc hành trình DT2 (báo chưa đến điểm xả cốt liệu), qua tiếp điểm thường đóng của rơle trung gian điều khiển xe skíp đi xuống R16 (248-249), (báo xe skíp không đi xuống) cấp đến 1 đầu cuộn hút rơle trung gian R15. Cuộn hút R15 được cấp đủ nguồn sẽ tác động. Tiếp điểm thường mở R15 (62-350) của rơle trung R17 đóng lại cấp nguồn 220V cho cuộn hút K20. Tiếp điểm khởi động từ K20 sẽ cấp nguồn động lực cho động cơ kéo xe skíp, xe skíp lại đi lên, xe skíp lên tới điểm xả cốt liệu, DTT mở ra, cắt nguồn 24V cấp cho rơle R15, xe skíp dừng và xả cốt liệu vào cối trộn. Trong khi xe skíp đi lên, bất cứ khi nào ta ấn nút dừng D9, ngay lập tức cuộn hút R15 mất điện, xe skíp dừng ngay lập tức. Hoạt động đi xuống: Chế độ hoạt động tự động: Công tắc gầu đặt ở chế độ tự động, khi có tín hiệu điều khiển từ PLC (tiếp điểm thường mở Q1.5 đóng lại). Dương nguồn 24V từ nguồn qua Q1.4 qua tiếp điểm thường đóng mở chậm của rơle thời gian T2), qua tiếp điểm thường đóng của rơle trung gian điều khiển xe skíp đi lên R15 (255-256), (báo xe skíp không đi lên) cấp đến 1 đầu cuộn hút rơle trung gian R16 (62-360) của rơle trung gian R16 đóng lại cấp nguồn 220V cho cuộn hút K21. Tiếp điểm khởi động từ K21 sẽ cấp nguồn động lực cho động cơ kéo xe skíp, xe skíp bắt đầu đi xuống. Xe skíp đi xuống đến DT0 (báo đã đến điểm chờ cốt liệu từ bong ke), nó dừng lại nhưng cáp kéo vẫn còn căng, việc cân cốt liệu lúc này sẽ không chính xác. Để cho cáp trùng, tiếp điểm thường mở DTO (62-635) mở ra, cắt nguồn cấp cuộn hút rơle thời gian. Sau một khoảng thời gian chỉnh định, tiếp điểm thường đóng mở chậm của rơle thời gian T2 mở ra, cắt nguồn điều khiển R16, tời cáp bây giờ mới ngừng nhả cáp, cáp kéo liệu đã chùng, việc cân, đo cốt liệu bây giờ mới chính xác.Chế độ hoạt động bằng tay: Công tắc gầu đặt ở chế độ tay, khi ấn nút chạy C10 dương nguồn 24V từ nguồn qua C10 qua tiếp điểm thường đóng mở chậm của rơle thời gian T2), qua tiếp điểm thường đóng của rơle trung gian điều khiển xe skíp đi lên R15 (255-256), (báo xe skíp không đi lên) cấp đến 1 đầu cuộn hút rơle trung gian R16. Cuộn hút R16 được cấp đủ nguồn sẽ tác động. Tiếp điểm thường mở R16 (62-360) của rơle trung gian R16 đóng lại cấp nguồn 220V cho cuộn hút K21. Tiếp điểm khởi động từ K21 sẽ cấp nguồn động lực cho nguồn động cơ kéo xe skíp, xe skíp bắt đầu đi xuống. Xe skíp đi xuống đến DT0 (báo đã đến điểm chờ cốt liệu từ bong ke), nó dừng lại nhưng cáp kéo vẫn còn căng, việc cân cốt liệu lức này sẽ không chính xác. Để cho cáp trùng, tiếp điểm thường mở DTO (62-635) mở ra, cắt nguồn cấp cuộn hút rơle thời gian. Sau một khoảng thời gian chỉnh định, tiếp điểm thường đóng mở chậm của rơle thời gian T2 mở ra, cắt nguồn điều khiển R16, tới cáp bây giờ mới ngừng nhả cáp, cáp kéo liệu đã chùng, việc cân, đo cốt liệu bây giờ mới chính xác. Muốn dừng bất cứ khi nào, ta chỉ cần nhả nút bấm C10, ngay lập tức xe skíp dừng lại, không xuống nữa Chương 3 THIẾT KẾ PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN 3.1. Tổng quan về PLC họ S7 – 200 3.1.1. Giới thiệu chung: Kỹ thuật điều khiển khả trình đã phát triển mạnh và chiếm một vị trí rất quan trọng trong các ngành kinh tế quốc dân, nó không những thay thế cho cơ cấu rơle trước kia mà còn chiếm lĩnh các chức năng quan trọng khác như tính toán, chẩn đoán kỹ thuật này không những điều khiển hiệu quả hoạt động của từng máy đơn lẻ mà còn có khả năng nối mạng rất mạnh trong việc kết nối mạng sản xuất với hiệu quả, mức tin cậy cũng như độ bền rất cao. Kỹ thuật điều khiển logic khả trình phát triển trên cơ sở công nghệ máy tính và từng bước phát triển tiếp cận theo nhu cầu phát triển của công nghiệp. Từ đó bộ điều khiển logic khả trình PLC (Programmable Logic Controllor) ra đời. Ta có thể tạm định nghĩa PCL là một máy tính công nghiệp có khả năng thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông qua một ngôn ngữ lập trình. Thay cho việc phải thể hiện thuật toán bằng mạch số. Với PLC toàn bộ thuật toán chương trình điều khiển được lưu trong bộ nhớ của PLC, dưới dạng các khối chương trình và được thực hiện theo chu kỳ vòng quét gọi là Scan. PLC có khả năng giao tiếp dễ dàng với môi trường xung quanh. Ta có thể đánh giá khả năng của PLC qua bảng so sánh sau: STT Chỉ tiêu so sánh Hệ điều khiển Role Mạch số Máy tính PLC 1 Giá thành Khá thấp Thấp Cao Thấp 2 Kích thước Lớn Rất gọn Khá gọn Rất gọn 3 Tốc độ điều khiển Chậm Rất nhanh Khá nhanh Nhanh 4 Khả năng chống nhiễu Xuất sắc Tối Khá tốt Tốt 5 Lắp đặt Mất thời gian thiết kế và lắp ráp Mất thời gian thiết kế và lắp ráp Mất thời gian thiết kế và lập trình Lập trình và lắp ráp đơn giản 6 Khả năng điều khiển các công nghệ phức tạp Không Có Có Rất đơn giản 7 Dễ thay đổi hiệu chỉnh Rất khó Khó Khá đơn giản Tốt vì có thời gian chuẩn hoá 8 Công tác bảo trì Kém vì có nhiều tiếp điểm Kém vì các IC hàn cứng Kém vì có nhưng mạch phụ trợ Tốt vì có mô đun chuẩn hoá 3.1.2. Cấu trúc của PLC S7 – 200. Để có thể thực hiện được một chương trình điều khiển PLC có tính năng như một máy tính, nghĩa là phải có một bộ vi xử lý (CPU), một hệ điều hành, một bộ nhớ để lưu giữ chương trình, dữ liệu và tất nhiên phải có cổng vào ra để giao tiếp với thiết bị điều khiển và trao đổi thông tin với môi trường xung quanh. Bên cạnh đó, nhằm phục vụ các bài toán điều khiển số, PLC còn có thêm các khối chức năng đặc biệt như: Bộ đếm, bộ thời gian và những khối hàn chuyên dụng. Phần cứng của một bộ điều khiển khả trình PLC được cấu tạo thành những module cho thấy sơ đồ các modul phần cứng của một bộ PLC. Một bộ PLC thường có những Module sau: Module nguồn (PS) Module đơn vị xử lý trung tâm (CPU) Module bộ nhớ chương trình Module đầu vào Module đầu ra Module phối ghép Module chức năng phụ. Mỗi Module được ghép thành một đơn vị riêng, có phích cắm nhiều chân để cắm và rút ra dễ dàng trên một Pannel cơ khí có dạng bảng hoặc hộp. Trên Panel có lắp các đường: Đường ray nguồn để dẫn nguồn một chiều lấy từđầu Modul nguồn PS (thường là 24V) đến cung cấp cho các Module khác. Bus liên lạc để trao đổi thông tin giữa các Module với thế giới bên ngoài. Bộ nhớ chương trình Khối vi xử lý trung tâm và hệ điều hành Timer Bộ đếm Bít cờ Bộ đệm vào/ra Cổng vào/ ra on board Cổng ngắt và đếm tốc độ cao Quản lý ghép nối Bus CPU Hình 3.1. Cấu trúc bên trong PLC của Siemen Bảng bố trí đầu vào ra các ô chứa dữ liệu TT Chức năng Đầu ra TT Chức năng Đầu vào 1 Cấp H20 Q0.0 1 Khởi động 10.0 2 Xả H20 Q0.1 2 Dừng tổng 10.1 3 Cấp phụ gia Q0.2 3 Đếm mẻ 10.2 4 Xả phụ gia Q0.3 4 Chạy ĐC trộn 10.3 5 Chọn thùng xi 1 (2) Q0.4 5 TĐ/BT 10.4 6 Cấp xi 1 Q0.5 6 Thùng xi 1 (2) 10.5 7 Cấp xi 2 Q0.6 7 Rửa máy 10.6 8 Xả xi Q0.7 8 Cấp H20 10.7 9 Cấp cát Q1.0 9 Cấp phụ gia 11.0 10 Cấp đá 1 Q1.1 10 Cấp xi măng 11.1 11 Cấp đá 2 Q1.2 11 Cấp cát 11.2 12 Xả cốt liệu Q1.3 12 Cấp đá 1 11.3 13 Quay băng tải Q1.4 13 Cấp đá 1 11.4 14 Động cơ trộn bê tông Q1.5 14 Xả H20 11.5 15 Xả bê tông Q1.6 15 Xả phụ gia 11.6 16 Còi báo Q1.7 16 Xả xi măng 11.7 17 Chạy băng tải 12.0 18 Xả cốt liệu 12.1 19 Xả bê tông 12.2 20 Bật còi 12.3 3.2 lưu đồcác bước trong quá trình thiết kế phần mềm 3.2.1. Lưu đồ các bước trong quá trình thiết kế phần mềm a, lưu đồ xây dựng hệ điều khiển tự động Thiết kế Xây dựng Sắp đặt Lập trình Thử nghiệm Sửa chữa Yêu cầu (Tìm hiểu công nghệ sản xuất bê tông) (Thiết kế cấu trúc hệ điều khiển) (Xây dựng thuật toán điều khiển) (Bố trí các đầu vào ra cho PLC) (Viết chương trình cho PLC) (Chạy mô phỏng) (Thoả mãn công nghệ) S Đ Hinh 3.2. Lưu đồ cho công nghệ trạm trôn bêtông Tìm hiểu Được cấp nước = True Khối lượng nước <= Rỗng Khối lượng nước >= lượng đất Máy đang hoạt độngở chế độ tự động Được cấp nước = False Được cấp xong nước = True Đã cấp xong nước = True Trộn ướt = True Đã xả nước = False Ngừng cấp nước = True Được cấp nước = True Chưa đủ số mẻ = True Ổn định cân = True Xả nước vào thùng trộn = True Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Hình 3.3. Lưu đồ cấp xả nước Cấp nước = True Đã xả nước = True Hình 3.4. Lưu đồ cấp xả phụ gia Cấp phụ gia = True Được cấp phụ gia = True Khối lượng phụ gia <= Rỗng Khối lượng phụ gia >= lượng đất Được cấp phụ gia = False Đã cấp xong phụ gia = True Đã cấp xong phụ gia = True Xả nước = True Đã xả phụ gia = False Ngừng cấp phụ gia = True Được cấp phụ gia = True Chưa đủ số mẻ = True Ổn định cân = True Xả vào thùng trộn = True Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Máy đang hoạt động ở chế độ tự động Đã xả phụ gia = True Cấp xi măng = True ☻Được cấp xi măng = True Khối lượng xi măng <= Rỗng Khối lượng xi măng >= lượng đất Máy đang hoạt động ở chế độ tự động Được cấp xi măng = False Đã cấp xong xi măng = True Đã cấp xong xi măng = True Xả cốt tiêu = True Đã xả xi măng = False Ngừng cấp xi măng = True Được cấp xi măng = True Chưa đủ số mẻ = True Ổn định cân = True Xả vào thùng trộn = True Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Hình 3.5. Lưu đồ cấp xả xi măng Đã xả xi măng= True Được cấp cát = True Khối lượng cốt liệu <= Rỗng Khối lượng cốt liệu >= lượng đất Máy đang hoạt động ở chế độ tự động Được cấp cát = False Đã cấp xong cát = True Được cấp cát = True Chưa đủ số mẻ = True Ổn định cân = True Cấp cát Đ Đ Đ Đ Đ Đ Hình 3.6. Lưu đồ cấp xả cát Hình 3.7. Lưu đồ cấp xả đá 1 Ổn định cân = True Chưa xả cốt liệu = True Cấp đá 1 Được cấp đá 1 = True Khối lượng cốt liệu <= Rỗng Khối lượng cốt liệu >= lượng đất Máy đang hoạt động ở chế độ tự động Được cấp đá 1 = False Đã cấp xong đá 1 = True Được cấp đá 1 = True Đ Đ Đ Chưa đủ số mẻ = True Đã xả cát = True Đ Đ Đ Đ Đ Ổn định cân = True Chưa xả cốt liệu = True Cấp đá 2 Được cấp đá 2 = True Khối lượng cốt liệu <= Rỗng Khối lượng cốt liệu >= lượng đất Máy đang hoạt động ở chế độ tự động Được cấp đá 2 = False Đã cấp xong đá 2 = True Được cấp đá 2 = True Đ Đ Đ Chưa đủ số mẻ = True Đã xả cát = True Đ Đ Đ Đ Đ Hình 3.8. Lưu đồ cấp xả đá 2 Hết thời gian xả Máy đang hoạt động ở chế độ tự động Hết thời gian trộn khô Đã xả nước = True Đ Đã xả cốt liệu, xi măng Trộn khô bê tông Trộn bê tông ướt Hết thời gian trộn ướt Xả bê tông Đ Đã xả cốt liệu = False Đã xả nước = False Đã xả phụ gia = False Đã xả xi măng = False Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ S S Hình 3.9. Lưu đồ trộn bê tông 3.3. Chương trình điều khiển PLC Network 1 / / PROGRAM COMMENTS // LD M0.0 ED O SM0.1 MOVW + 10000, VW0 MOVW + 7000, VW2 MOVW + 7000, VW4 MOVW + 7000, VW6 MOVW + 7000, VW8 MOVW + 10000, VW10 MOVW + 200, VW12 MOVW + 400, VW14 MOVW + 100, VW16 MOVW + 100, VW18 MOVW + 100, VW20 MOVW + 100, VW22 MOVW + 20, VW24 MOVW + 0, VW28 MOVW + 50, VW30 MOVW + 0, VW42 MOVW + 0, VW44 MOVW + 0, VW46 MOVW + 0, VW48 MOVW + 0, VW10 MOVW + 0, VW8 MOVW + 0, VW0 R M1.1, 1 Network 2 LD SM0.1 MOVW +0, VW32 Network 3 / / NETWORK TITLE (single line) LD I0.1 OW = VW32, +0 = M0.1 R Q0.0, 1 R Q0.1, 1 R Q0.2, 1 R Q0.3, 1 R Q0.5, 1 R Q0.6, 1 R Q0.7, 1 R Q1.0, 1 R Q1.1, 1 R Q1.2, 1 R Q1.3, 1 R Q1.4, 1 R Q1.6, 1 R Q1.7, 1 R M2.2, 1 R M2.1, 1 MOVW +0, MW10 MOVW +0, MW8 MOVW +0, MW32 Network 4 LD I0.0 O M0.0 AN M0.1 AN M1.1 = M0.0 Network 5 / / Chay Dong Co Tron LD I0.3 EU A T61 AN Q1.5 S Q1.5, 1 LD Q1.5 TON T60, +20 LD I0.3 EU A T60 A Q1.5 R Q1.5, 1 LDN Q1.5 TON T61, +20 Network 6 / / Chon Thung Xi Mang LD I0.5 = Q0.4 Network 7 LD M0.0 O M1.0 MOVW AIW0, VW42 MOVW AIW2, VW44 MOVW AIW4, VW46 MOVW AIW6, VW48 / I +66, VW42 / I +66, VW44 / I +66, VW46 / I +48, VW48 Network 8 / / Bang tay LD I0.4 = M1.0 LD M1.0 EU R Q0.0, 1 R Q0.1, 1 R Q0.2, 1 R Q0.3, 1 R Q0.5, 1 R Q0.6, 1 R Q0.7, 1 R Q1.0, 1 R Q1.1, 1 R Q1.2, 1 R Q1.3, 1 R Q1.4, 1 R Q1.6, 1 R Q1.7, 1 R M2.2, 1 R M2.1, 1 Network 9 LD M1.0 JMP 1 Network 10 / / Cap Phu Gia LD M0.0 AW <= VW2, AIW2 EU R M8.0, 1 S M9.0, 1 LD M0.0 AW >= + 100, AIW2 EU S M8.0, 1 LD M0.0 AN Q0.3 TON T47, VW24 LD M0.0 A T47 A M8.0 AN C31 S Q0.2, 1 LD M0.0 A M9.0 R Q0.2, 1 Network 11 / / Xa Phu Gia LD M0.0 A Q0.1 A M9.0 AN Q0.2 AN Q1.6 AN M10.0 S Q0.3, 1 R M9.0, 1 LD M0.0 A Q0.3 TON T39, VW22 LD M0.0 A T39 R Q0.3, 1 S M10.0, 1 Network 12 / / cap H20 LD M0.0 AW <= VW0, AIW0 EU R M8.1, 1 S M9.1, 1 LD M0.0 AW>= +100, AIW0 EU S M8.1, 1 LD M0.0 AN Q0.1 TON T48, VW24 LD M0.0 A T48 A M8.1 AN C32 S Q0.0, 1 LD M0.0 A M9.1 R Q0.0, 1 Network 13 / / xa H20 LD M0.0 AN Q0.0 AW>= T37, VW12 AN M10.1 A M9.1 S Q0.1, 1 R M9.1, 1 LD M0.0 A Q0.1 TON T40, VW20 LD M0.0 A T40 R Q0.1, 1 S M10.1, 1 Network 14 / / Cap Xi Mang LD M0.0 AW <= VW4, AIW4 EU R M8.2, 1 S M9.2, 1 LD M0.0 AW>= +100, AIW4 EU S M8.2, 1 LD M0.0 AN Q0.7 TON T49, VW24 LD M0.0 A T49 A M8.2 AN C33 S M2.1, 1 LD M0.0 A M9.2 R M2.1, 1 / / LD M0.0 LD M2.1 A Q0.4 EU AN Q0.6 S Q0.6, 1 / / LD M0.0 LD M2.1 A Q0.4 ED A Q0.6 R Q0.6, 1 / / LD M0.0 LD M2.1 AN Q0.4 EU AN Q0.5 S Q0.5, 1 / / LD M0.0 LD M2.1 AN Q0.4 ED A Q0.5 R Q0.5, 1 Network 15 / / Xa Xi LD M0.0 A Q1.3 A M9.2 AN M2.1 AN Q1.6 AN M10.2 S Q0.7, 1 R M9.2, 1 LD M0.0 A Q0.7 TON T41, VW18 LD M0.0 A T41 R Q0.7, 1 S M10.2, 1 Network 16 / / cap CAT LD M0.0 AW<= VW6, AIW6 EU R M8.3, 1 S M9.3, 1 LD M0.0 AW>= +100, AIW6 EU S M8.3, 1 LD M0.0 AN Q1.3 TON T50, VW24 LD M0.0 A T50 AN Q1.1 AN Q1.2 AN Q1.3 A M8.3 AN C34 S Q1.0, 1 LD M0.0 A M9.3 R Q1.0, 1 Network 17 / / cap DA1 LD M0.0 MOVW VW8, VW28 +I VW6, VW28 LD M0.0 AW<= VW28, AIW6 EU R M8.4, 1 S M9.4, 1 LD M0.0 AW>= +100, AIW6 EU S M8.4, 1 LD M0.0 AN Q1.0 AN Q1.2 TON T51, VW24 LD M0.0 A T50 A T51 AN Q1.0 AN Q1.2 AN Q1.3 A M8.4 AN C35 S Q1.1, 1 LD M0.0 A M9.4 R Q1.1, 1 Network 18 / / cap DA2 LD M0.0 +I VW10, VW28 LD M0.0 AW<= VW28, AIW6 EU R M8.5, 1 S M9.5, 1 LD M0.0 AW>= +100, AIW6 EU S M8.5, 1 LD M0.0 AN Q1.0 AN Q1.1 TON T52, VW24 LD M0.0 A T50 A T52 AN Q1.0 AN Q1.1 AN Q1.3 A M8.5 AN C36 S Q1.2, 1 LD M0.0 A M9.5 R Q1.2, 1 Network 19 / / Xa Cot Lieu LD M0.0 AN Q1.6 AN Q1.0 AN Q1.1 AN Q1.2 AN M10.3 A M9.3 A M9.4 A M9.5 S Q1.4, 1 LD M0.0 A Q1.4 TON T53M, VW24 LD M0.0 A T53 A M0.0 S Q1.3, 1 LD M0.0 A Q1.3 TON T42, VW16 LD M0.0 A T42 TON T54, VW24 R Q1.3, 1 S M10.3, 1 R M9.3, 1 R M9.4, 1 R M9.5, 1 LD M0.0 A T54 R Q1.4, 1 MOVW +0, VW28 Network 20 / / Tron Be Tong LD M0.0 AN Q1.6 A M10.2 A M10.3 S M0.2, 1 LD M0.0 A M0.2 TON T37, VW14 LD T37 R M0.2, 1 Network 21 / / Xa Be Tong LD M0.0 A T37 AN M0.2 EU S Q1.6, 1 LD M0.0 A Q1.6 TON T38, VW30 LD M0.0 A T38 R Q1.6, 1 R M10.0, 1 R M10.1, 1 R M10.2, 1 R M10.3, 1 Network 22 / / Nhap Me Bo Dem LD I0.2 EU +I +1, VW32 LD T37 LD M0.0 EU CTU C30, VW32 Network 23 / / Coi LD M0.0 A C30 A T38 EU S M1.1, 1 S Q1.7, 1 LD M0.0 A Q1.7 TON T55, +50 LD T55 R Q1.7, 1 Network 24 / / Ngung Cap Khi Da Du So Me LD M10.0 LD M0.0 EU CTU C31, VW32 LD M10.1 LD M0.0 EU CTU C32, VW32 LD M10.2 LD M0.0 EU CTU C33, VW32 LD M9.3 LD M0.0 EU CTU C34, VW32 LD M9.4 LD M0.0 EU CTU C35, VW32 LD M9.5 LD M0.0 EU CTU C36, VW32 Network 25 LBL 1 Network 26 / / H20 LD M1.0 CALL SBR_0, I0.7, Q0.0 CALL SBR_0, I1.5, Q0.1 Network 27 / / Phu Gia LD M1.0 CALL SBR_0, I1.0, Q0.2 CALL SBR_0, I1.6, Q0.3 Network 28 / / Xi Mang LD M1.0 CALL SBR_0, I1.1, M2.2 LD M1.0 A M2.2 A Q0.4 EU AN Q0.6 S Q0.6, 1 LD M1.0 A M2.2 A Q0.4 ED A Q0.6 R Q0.6, 1 LD M1.0 A M2.2 AN Q0.4 EU AN Q0.5 S Q0.5, 1 LD M1.0 A M2.2 AN Q0.4 ED A Q0.5 R Q0.5, 1 LD M1.0 CALL SBR_0, I1.7, Q0.7 Network 29 / / Cap Cat Da1 Da2 LD M1.0 CALL SBR_0, I1.2, Q1.0CALL SBR_0, I1.3, Q1.1 CALL SBR_0, I1.4, Q1.2 Network 30 / / Chay Bang Chuyen Xa Cot Lieu LD M1.0 CALL SBR_0, I2.0, Q1.4 CALL SBR_0, I2.1, Q1.3 Network 31 / / Xa Be Tong LD M1.0 CALL SBR_0, I2.2, Q1.6 Network 32 / / Coi LD M1.0 CALL SBR_0, I2.3, Q1.7 END_ORGANIZATION_BLOCK SUBROUTINE_BLOCK SBR_0: SBR0 TITLE = / / SUBROUTINE COMMENTS / / VAR_INPUT Chương 4 MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT MỘTTRẠM TRỘN BÊ TÔNG TƯƠI 4.1. Yêu cầu đặt ra đối với phần mềm điều khiển và giám sát. Trạm trộn bê tông là hệ thống kết hợp linh hoạt giữa máy tính PC và thiết bị khả trình PLC, tận dụng được tốt thế mạnh của hai thiết bị. PC được cài đặt phần mềm chuyên dụng, truyền thông với PLC đã tạo ra một phương thức điều khiển và giám sát rất hợp lý. Chức năng chính của phần mềm điều khiển và giám sát là thay đổi linh hoạt được thông số về khối lượng của các nguyên vật liệu cấu thành bê tông, đáp ứng mọi nhu cầu của khách hàng về các loại bê tông có mác khác nhau. Trạm trộn bê tông xây dựng nhằm sản xuất nhanh một khối lượng lớn bê tông, kịp cung cấp cho các công trình lớn. Do vậy yếu tố thời gian của một mẻ trộn là quyết định, phần mềm điều khiển và giám sát phải có khả năng thay đổi thông số về thời gian, nhờ đó người vận hành có thể tối ưu thời gian cho một mẻ trộn. Chất lượng của bê tông được quyết định bởi tỉ lệ giữa các loại nguyên vật liệu tạo ra nó, mà trong điều kiện thời tiết khác nhau thì khối lượng của các loại nguyên vật liệu bị thay đổi, ví dụ trời mưa độ ẩm của Cát tăng lên ® khối lượng Cát cũng tăng lên ảnh hưởng đến chất lượng của bê tông. Mặt khác quán tính của vật liệu khi rơi xuống thùng cân ảnh hưởng tới hệ thống định lượng, khoảng cách giữa thùng xả và thùng cân cũng làm sai lệch hệ thống định lượng do vậy phần mềm điều khiển và giám sát cũng phải có khả năng điều chỉnh bù khối lượng. Ví dụ như: trời mưa khối lượng của các loại Cốt liệu tăng lên: Mcát tăng 10%, MĐá1 tăng 2%, MĐá2 tăng 2%, mẻ trộn đó cần 200kg Cát, 400Kg Đá 1, 300Kg Đá 2, 70Kg nước. Như vậy ta cần phải cấp 200Kg Cát, 408Kg Đá 1, 306KG Đá 2, mới đủ tỉ lệ, mặt khác phần khối lượng tăng thêm lại chính là Nước, do vậy ta chỉ phải cấp (70 - 20 - 8 - 6) = 36Kg Nước. Người vận hành nắm được điều này và chỉ phải điền vào bảng bù khối lượng là: 20Kg cho Cát, 8Kg cho Đá 1,6Kg cho Đá 2, -34Kg cho Nước. 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. Giải pháp tính toán của phần mềm điều khiển giám sát như sau: Gọi: Tổng khối lượng bê tông là TKL (m3) Khối lượng nước cho một mẻ là SM. Khối lượng phụ gia cho một mẻ là KLN. Khối lượng xi măng cho một mẻ là KLPG. Khối lượng cát cho một mẻ là KLXM. Khối lượng đá 1 cho một mẻ là KLC. Khối lượng đá 2 cho một mẻ là KLD1. Công suất định mức của một mẻ là 1 (m3): Suy ra: SM = TKL 1 SM=TKL: khi TKL là số nguyên. SM=phần nguyên (TKL) + 1: TKL là số thập phân Như vậy một mẻ cần trộn: (TKL/SM) (m3). Khối lượng riêng của bê tông nặng: 2000 (Kg/m3). Tổng khối lượng nguyên vật liệu: 2000*(TKL/SM) (Kg). Mác bê tông cho ta tỉ lệ giữa các loại nguyên vật liệu, đặt: A = mác (nước) + mác (phụ gia) + mác (xi măng) + mác (cát) + mác (đá 1) + mác (đá 2). B = 2000*(TKL/SM) A Như vậy: KLN = B*mác (nước) KPG = B*mác (phụ gia) KXM = B*mác (xi măng) KC = B*mác (cát) KD1 = B*mác (đá 1). KD2 = B*mác (đá 2) 4.2. Sơ đồ vận hành hệ thống trạm trộn bê tông Khởi động hệ thống Nhập dữ liệu vào máy tính và truyền xuống PLC Thao tác vận hành trên bàn điều khiển Dừng hệ thống Kết thúc 4.2.1. Sơ đồ Bước 1: Khởi động hệ thống 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. Nhập khối lượng bê tông, mác bê tông theo yêu cầu của khách hàng. Kiểm tra các hệ số thời gian, bù khối lượng, tổng tích luỹ. Lưu trữ dữ liệu nếu cần. Nhấn nút “Kết nối với PLC” để truyền dữ liệu bàn điều khiển. Bước 3: Vận hành, giám sát trên bàn điều khiển Chọn thùng xi măng đúng loại. Chọn chế độ vận hành thích hợp (tự động hay bằng tay). Nhấn nút chạy động cơ thùng trộn. Quan sát hệ thống trên mô hình mô phỏng hoặc trên máy tính. Nhấn nút khởi động, hệ thống bắt đầu hoạt động. Gặp sự cố có thể nhấn nút Dừng Tổng, hay chuyển sang điều khiển bằng tay, để thao tác hết mẻ đó. Bước 4: Kết thúc 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. Nếu còn khách hàng ta quay lên bước 2. 4.2.2. Những quy định khi vận hành trạm: Không được chạy trạm khi điện mất pha hoặc điện áp không nằm trong dải 380V ± 30V. Không được hàn điện ở gần khu vực đầu đo và trên thùng cân cốt liệu và xi măng. Không được chạy trạm khi thời tiết có nguy cơ sét và mưa giông. 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. Không được dùng các vật sắc nhọn, cứng... v.v. tác động vào đầu đo mà phải dùng khí nén hoặc chổi mềm làm sạch khi có bụi bẩn. Khu vực đầu đo luôn phải giữ sạch sẽ. Luôn kiểm tra mức và hiệu chỉnh các thông số. KẾT LUẬN CHUNG 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. Bám sát đề tài em đã làm được các công việc sau: Nghiên cứu công nghệ sản xuất bê tông và cấu tạo trạm trộn bê tông. Tính toán và lựa chọn các thiết bị cho một trạm sản xuất bêtông 3. Xây dựng được một cấu trúc hệ điều khiển trạm trộn bê tông. 4. Thiết kế phần mềm điều khiển trạm trộn bê tông, sử dụng PLC S7-200 của hãng Siemens. Trong quá trình làm đồ án em đã học hỏi và thu lượm được nhiều kiến thức cũng như kinh nghiệm thực tế. 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. MỤC LỤC Lời nói đầu Chương 1 : Khái quát chung về bê tông và trạm trộn bê tông………… 2 1.1. Khái quát chung về bêtông………..………………………… 2 1.1.1. Khái niệm……..………….. 3 1.1.2. Phân loại.……………………………………………..3