Luận văn Xây dựng mô hình, điều khiển giám sát trạm trộn bê tông

cùng là người sử dụng có thể nhận biết các trục trặc hệ thống của PLC nhờ giao diện qua màn hình máy tính (một số PLC thế hệ sau có khả năng nhận biết các hỏng hóc (trouble shoding ) của hệ thống và báo cho người sử dụng), điều này làm cho việc sửa chữa thuận lợi hơn. 1.2.4 Một vài lĩnh vực ứng dụng PLC Hiện nay PLC đã được ứng dụng thành công trong nhiều lĩnh vực sản xuất cả trong công nghiệp và dân dụng. Từ những ứng dụng để điều khiển các hệ thống đơn giản, chỉ có chức năng ON/OFF thông thường đến các ứng dụng cho các lĩnh vực phức tạp, đòi hỏi chính xác cao, ứng dụng các thuật toán trong quá trình sản xuất. Một số lĩnh vực tiêu biểu ứng dụng PLC như sau:  Hóa học và dầu khí: định áp suất, bơm dầu, điều khiển hệ thống ống dẫn…  Chế tạo máy và sản xuất: tự động hóa trong chế tạo máy, điều khiển nhiệt độ lò nhiệt luyện kim…  Công nghiệp giấy, xi măng: Tự động hóa trong qua trình sản xuất nghiền bột giấy, bột đá, trộn hỗn hợp… Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 23  Thực phẩm, sản xuất bia, rượu, thuốc lá: đóng gói sản phẩm, phân loại…  Kim loại: Điều khiển qua trình luyện, cán thép…  Năng lượng, giao thông… 1.3 Thiết bị điều khiển logic khả trình PLC S7-200 của Siemens. 1.3.1 Cấu hình phần cứng: PLC S7-200 là thiết bị điều khiển logic khả trình loại nhỏ của hãng Siemens ( Cộng hòa liên bang Đức ), có cấu trúc theo kiểu modul và có các modul mở rộng. Các modul này được sử dụng cho những lập trình ứng dụng khác nhau. Thành phần cơ bản của S7-200 là khối vi xử lí CPU. Hiện nay PLCS7-200 có nhiều loại PLC như CPU 212, CPU 214, CPU 224, CPU 224XP…Về hình thức bên ngoài các CPU này chỉ khác nhau số lượng ngõ vào/ngõ ra.  CPU 212 có 8 cổng vào và 6 cổng ra và có thể mở rộng thêm bằng 2 modul mở rộng.  CPU 214 có 14 cổng vào và 10 cổng ra và có khả năng được mở rộng thêm bằng 7 modul mở rộng  CPU 224XP có 14 cổng vào và 10 cổng ra có khả năng được mở rộng thêm bằng 7 modul mở rộng. Trong đề tài này nhóm chỉ đề cập đến PLC S7- 200, CPU 224XP ( xem mục 3.2 ), các CPU khác tương tự. Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 24 1.3.2 CPU 224XP: Hình II.1.4: Hình ảnh thực tế PLC S7-200, CPU 224XP – CPU 224XP có hai loại chủ yếu: nguồn cấp 24VDC hoặc 220VAC. – 512 từ đơn ( word ), tức là 1K byte, để lưu chương trình thuộc miền bộ nhớ đọc/ghi được và không bị mất dữ liệu nhờ có giao diện với EEPROM.( Vùng nhớ có giao diện với EEPROM ). – 14 cổng vào logic và 10 cổng ra logic. – 2 ngõ vào analog và một ngõ ra analog. – 6 bộ đếm tốc độ cao: 2x200kHz và 4x400kHz. – 2 ngõ ra xung tần số cao: tối đa 100kHz. – Có thể ghép nối thêm 7 modul để mở rộng số cổng vào và ra, bao gồm cả modul tương tự ( analog ). – Tổng số cổng logic vào/ra cực đại là 256: 128 cổng vào và 128 cổng ra. – Có 256 bộ tạo thời gian trễ ( Timer ), trong đó 4 Timer có độ phân giải 1ms, 16 Timer có độ phân giải 10ms và 236Timer có độ phân giả 100ms. Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 25 – Có 256 bộ đếm ( Counter ), chia làm hai loại: một loại chỉ đếm lên và một loại vừa đếm lên vừa đếm xuống. – 688 bit nhớ đặc biệt, sử dụng làm các bit trạng thái hoặc các bit đặt chế độ làm việc. – Có các chế độ ngắt và xử lý tín hiệu ngắt khác nhau bao gồm: ngắt truyền thông, ngắt xung cạnh lên hoặc xung cạnh xuống, ngắt theo thời gain và ngắt báo hiệu bộ đếm tốc độ cao và ngắt truyền xung. – Có 2 cổng truyền thông port0/port1: qua RS485. – Bộ nhớ không bị mất dữ liệu trong khoảng thời gian 100 giờ khi PLC bị mất nguồn nuôi. Hình II.1.5: Sơ đồ đấu dây CPU224XP DC Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 26 Hình II.1.6: Sơ đồ đấu dây CPU 224XP AC 1.3.3 Cổng truyền thông: S7-200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS485 với phích nối 9 chân để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với các trạm PLC khác.Tốc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI là 9600 baud. Tốc độ truyền cung cấp của PLC theo kiểu tự do là từ 300 đến 38.400 Hình II.1.7: Sơ đồ chân của cổng truyền thông Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 27 Để ghép nối S7-200 với máy lập trình PG702 hoặc với các loại máy lập trình thuộc họ PG7xx có thể sử dụng một cáp nối thẳng qua MPI. Hình II.1.8: Ghép nối qua cổng MPI Ghép nối S7-200 với máy tính PC qua cổng RS-232 cần có cáp nối PC/PPI với bộ chuyển đổi RS-232/RS-485. Hình II.1.9: Ghép nối PC/PPI - Công tắc chọn chế độ làm việc cho PLC S7-200: Côngtắcchọnchếđộlàmviệcnắmphíatrên,bêncạnhcáccổngracủaS7- 200cóbavịtríchophépchọncácchếđộlàmviệckhácnhauchoPLC. Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 28  RUN cho phép PLC thực hiện chương trình trong bộ nhớ .PLCS7-200 sẽ rời khỏi chế độ RUN và chuyển sang chế độ STOP nếu trong máy có sự cố hoặc trong chương trình gặp lệnh STOP ,thậm chí ngay cả khi công tắc ở chế độ RUN.Nên quan sát trạng thái thực tại của PLC theo đèn báo.  STOP cưỡng bức PLC dừng thực hiện chương trình đang chạy và chuyển sang chế độ STOP .Ở chế độ STOP PLC cho phép hiệu chỉnh lại chương trình hoặc nạp một chương trình mới.  TERM cho phép máy lập trình tự quyết định một trong các chế độ làm việc cho PLC hoặc ở chế độ RUN hoặc ở chế độ STOP. Điều chỉnh tương tự cho phép điều chỉnh các biến cần phải thay đổi và sự dụng trong chương trình .Núm chỉnh analog được lắp đặt dưới nắp đậy bên cạnh các cổng ra.Thiết bị chỉnh định có thể quay 270 độ.  Mô tả các đèn báo trên PLC S7-200: + Đèn đỏ SF: đèn sáng khi PLC đang làm việc báo hiệu hệ thống bị hỏng hóc + Đèn xanh RUN: đèn sáng báo hiệu PLC đang ở chế độ làm việc + Đèn vàng STOP: đèn sáng báo PLC đang ở trạng thái dừng + Đèn xanh Ix.x: đèn sáng báo tín hiệu ở cổng vào đang ở mức logic 1 và ngược lại ở mức logic 0. + Đèn xanh Qx.x: đèn sáng báo tín hiệu ở đầu ra đang ở mức logic 1 và ngược lại ở mức logic 0. 1.3.4 Pin và nguồn nuôi bộ nhớ: Nguồn nuôi dùng để mở rộng thời gian lưu giữ cho các dữ liệu có trong bộ nhớ. Nguồn Pin tự động được chuyển sang trạng thái tích cực nếu như dung lượng tụ nhớ bị cạn kiệt và nó phải thay thế vào vị trí đó để dữ liệu trong bộ nhớ không bị mất đi. Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 29 1.4 Cấu trúc chƣơng trình của S7-200: Có thể lập trình cho S7–200 bằng cách sử dụng phần mềm STEP 7 MicroWIN: Những phần mềm này đều có thể cài đặt được trên máy lập trình họ PG7xx và các máy tính cá nhân (PC). Các chương trình cho S7–200 phải có cấu trúc bao gồm chương trình chính (mainprogram) và sau đó đến các chương trình con và các chương trình xử lý ngắt được chỉ ra trong hình II.1.10. Chương trình chính được kết thúc bằng lệnh kết thúc chương trình (MEND).Chương trình con là một bộ phận của chương trình.Các chương trình con phải được viết sau lệnh kết thúc chương trình chính,đó là lệnh MEND. Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 30 Mạch nạp PLC Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 31 Các chương trình xử lý ngắt là một bộ phận của chương trình.Nếu cần sử dụng chương trình xử lý ngắt phải viết sau lệnh kết thúc chương trình chính MEND. Các chương trình con được nhóm lại thành một nhóm ngay sau chương trình chính .Sau đó đến chương trình xử lý ngắt.Bằng cách viết như vậy,cấu trúc chương trình rõ rang và thuận tiện hơn trong việc đọc chương trình sau này. Có thể tự do trộn lẫn chương trình con và chương trình xử lý ngắt sau chương trình chính. Hình II.1.10: Cấu trúc chương trình S7-200 1.5 Các lệnh sử dụng trong chƣơng trình: a) Lệnh xử lý bit ( công tắc ) Công tắc thường mở (Nomally Open, viết tắt là NO) và công tắc thường đóng (Nomally Closed, viết tắt là NC). Đối với PLC, mỗi công tắc đại diện cho trang thái 1 bit trong bộ nhớ dữ liệu hay vùng ảnh của các đầu vào, ra. Công tắc thường mở sẽ đóng (ON nghĩa là cho dòng điện đi qua) khi bit bằng 1, còng công tắc thường đóng sẽ đóng (ON) khi bit bằng 0. Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 32 Trong LAD, các lệnh này được biểu diễn bằng chính các công tắc thường đóng và thường mở. Trong FBD, các công tắc thường mở được biểu diễn như các đầu vào hoặc ra của các khối chức năng AND hoặc OR. Công tắc thường đóng được thêm dấu đảo (vòng tròn nhỏ) ở đầu vào tương ứng. Hình II.1.11: Ký hiệu công tắc trong LAD và FBD. b) Bộ định thời: Có 3 loại bộ định thời :  Bộ đóng trễ (On – Delay Timer) TON  Bộ đóng trễ có nhớ (Retentive On – Delay Timer) TONR  Bộ ngắt trễ (Off – Delay Timer) TOF Hình II.1.12: Ký hiệu bộ định thời Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 33 Các bộ đóng trễ và đóng trễ có nhớ bắt đầu đếm thời gian khi có đầu vào EN (enable) ở mức 1 (ON). Lúc giá trị đếm được lớn hơn hay bằng giá trị đặt trước tại đầu vào PT (Preset Time) thì bit trạng thái sẽ được đặt bằng 1 (ON). Điều khác nhau giữa 2 loại bộ đóng trễ này là bộ đóng trễ bình thường sẽ bị Reset (cả giá trị đan đếm lẫn bit trang thai đều được đưa về 0) khi đầu vào EN = 0; trong khi bộ định thời có nhớ lưu lại giá trị của nó khi đầu vào EN bằng 0 và tiếp tục đếm khi đầu vào EN bằng 1. Như vậy ta có thể dùng loại có nhớ để cộng thời gian những lúc đầu vào EN bằng 1. Loại bộ định thời này có thể reset (xóa giá trị đang đếm về 0) bằng lệnh R (Reset). Cả hai loại bộ đóng trễ vẫn tiếp tục đếm thời gian ngay cả sau khi đạt đến giá trị đặt trước PT và chỉ dừng đếm khi đạt giá trị tối đa 32767 (16#7FFF). Bộ ngắt trễ để đưa giá trị đầu ra (bit trạng thái) về 0 (OFF) trễ 1 khoảng thời gian sau khi đầu vào (EN) đổi về 0. Khi đầu vào EN được đặt bằng 1 (ON) thì bit trạng thái của bộ ngắt trễ cũng bằng 1 ngay lúc đó đồng thời giá trị đếm của nó bị xóa về 0. Khi đầu vào EN về 0, thì bộ định thời bắt đầu đếm cho đến khi đạt được giá trị đặt trước PT. Lúc đó bit trạng thái của bộ ngắt trễ sẽ về 0 đồng thời nó cũng ngừng đếm. Nếu đầu vào EN chỉ bằng không trong khoảng thời gian ngắn hơn thời gian được đặt rồi quay lại bằng 1 thì bit trạng thái của bộ định thời vẫn giữ nguyên bằng 1. Bộ ngắt trễ chỉ bắt đầu đếm khi có sườn thay đổi từ 1 về 0 ở đầu vào EN. Hình II.1.13: Địa chỉ và thời gian trễ của bộ định thời Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 34 c) Bộ đếm: Ba loại bộ đếm : bộ đếm lên (Count Up) , bộ đếm xuống (Count Down) và bộ đếm lên xuống (Count Up/Down). Bộ đếm lên đếm cho đến giá trị tối đa của nó (32767) mỗi khi có sườn lên ở đầu vào đếm lên (CU). Khi giá trị đếm (Cxxx) lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước (PV) thì bit trạng thái (Cxxx) sẽ có giá trị 1 (ON). Bộ đếm có thể bị xóa (reset) bởi mức 1 ở đầu vào reset (R), lúc đó cả giá trị đếm và bit trạng thái sẽ bị xóa về 0. Bộ đếm xuống đếm từ giá trị đặt trước (PV) mỗi khi có sườn lên ở đầu vào đếm xuống (CD). Khi giá trị đếm (Cxxx) bằng 0, bit trang thái (Cxxx) bằng 1 đồng thời bộ đếm ngừng đếm. Mức cao ở đầu vào LD xóa bit trạng thái về 0 và tải giá trị đặt trước PV vào giá trị đếm. Bộ đếm vừa đếm lên vừa đếm xuống đếm lên khi có sườn lên ở đầu vào đếm lên (CU) và đếm xuống khi có sườn lên ở đầu vào đếm xuống (CD). Khi giá trị đếm (Cxxx) lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước (PV) thì bit trạng thái (Cxxx) sẽ có giá trị 1 (ON). Bộ đếm có thể bị xóa (reset) bởi mức 1 ở đầu vào reset (R), lúc đó cả giá trị đếm và bit trạng thái sẽ bị xóa về 0. Số hiệu các bộ đếm : C0 đến C255. Trong CPU 221 , 222 và 224 mỗi bộ đếm được xác định loại tùy theo lệnh khai báo nhưng không thể khai báo các bộ đếm loại khác nhau với cùng một địa chỉ (trong vùng C). Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 35 Hình II.1.14: Ký hiệu bộ đếm trong LAD và FBD d). Lệnh scale: Hình II.1.15: Ký hiệu lệnh đọc giá trị analog từ loadcell trong LAD Trong đó: Ov = ((OSH – OSL) * (Iv-ISL)/(ISH-ISL)) + OSL Với: Ov = output value ( Real ) Iv = input value ( INT ) OSH = high limit of the scale output value ( Real ) OSL = low limit of the scale output value ( Real ) ISH = high limit of the scale input value ( INT) ISL = low limit of the scale input value ( INT) Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 36 CHƢƠNG 2: CÁC THIẾT BỊ LIÊN QUAN 2.1 Module analog của Siemems. 2.1.1 Giới thiệu chung về Module analog: a) Khái niệm: Module analog là một công cụ để xử lý các tín hiệu tương tự thông qua việc xử lý các tín hiệu số. b) Analog input: Thực chất nó là một bộ biến đổi tương tự -số (ADC). Nó chuyển tín hiệu tương tự ở đầu vào thành tín hiệu số ở đầu ra. Dùng để kết nối các thiết bị đo với bộ điều khiển: chẳng hạn như đo nhiệt độ, đo khối lượng... c) Analog output: Thực chất nó là một bộ biến đổi số-tương tự (DAC). Nó chuyển tín hiệu số ở đầu vào thành tín hiệu tương tự ở đầu ra. Dùng để điều khiển các thiết bị với dải đo tương tự.Chẳng hạn như điều khiển Van mở với góc từ 0-100%, hay điều khiển tốc độ biến tần 0-50Hz. Nguyên lý hoạt động của module analog ( xem hình II.2.1 )  Điện áp : 0 – 10V, 0-5V, 5V…  Dòng điện : 4 – 20 mA, 0-20mA, 10mA. Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 37 Hình II.2.1: Nguyên lý hoạt động của module analog 2.2 Module analog EM 235: Hình II.2.2: Module analog EM235  Module analog EM235 là Module analog sử dụng cho PLC S7-200.  Gồm có 4 đầu vào Analog hay 4 kênh ADC 12bit.  Gồm có 1 đầu ra Analog hay 1 kênh ADC 12bit. Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 38 Thành phần Mô tả 4 đầu vào tương tự được kí hiệu bởi các chữ cái A, B, C, D A+, A-, RA Các đầu nối của đầu vào A B+, B-, RB Các đầu nối của đầu vào B C+, C-, RC Các đầu nối của đầu vào C D+, D-, RD Các đầu nối của đầu vào D 1 đầu ra tương tự ( MO, VO, IO ) Các đầu nối của đầu ra Gain Chỉnh hệ số khuếch đại Offset Chỉnh trôi điểm không Switch cấu hình Cho phép chọn dải đầu vào và độ phân giải Bảng II.2.1: Thành phần của module analog EM235 Hình II.2.3: Thành phần của module EM235 Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 39 a) Nguyên tắc đầu vào module analog EM235 Hình II.2.4: Nguyên tắc đầu vào module analog EM235 b) Nguyên tắc đầu ra module analog EM235: Hình II.2.5: Nguyên tắc đầu ra module analog EM235 Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 40 c) Định dạng dữ liệu đầu vào EM235:  Đối với dải tín hiệu đo không đối xứng ( ví dụ 0-10V,0-20mA ): Modul Analog Input của S7-200 chuyển dải tín hiệu đo đầu vào ( p, dòng ) thành giá trị số từ 0- 32000.  Đối vớ dải tín hiệu đo đốixứng ( Ví dụ +,-10V, +,-10mA,): Modul Analog Input của S7-200 chuyển dải tín hiệu đo đầu vào ( p, dòng ) thành giá trị số từ -32000 đến 32000. Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 41 d) Cách nối dây module EM235: Hình II.2.6: Cách đấu dây module analog EM235 e) Cài đặt giải tín hiệu đầu ra: Dải không đối xứng Dải đầu vào Độ phân giải SW1 SW2 SW3 SW4 SW5 SW6 ON OFF OFF ON OFF ON 0 – 50 mV 12.5 uV OFF ON OFF ON OFF ON 0 – 100 mV 25 uV Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 42 ON OFF OFF OFF ON ON 0 – 500 mV 125 uV OFF ON OFF OFF ON ON 0 – 1 V 250 uV ON OFF OFF OFF OFF ON 0 – 5 V 1.25 mV ON OFF OFF OFF OFF ON 0 – 20 mA 5 uA OFF ON OFF OFF OFF ON 0 – 10 V 2.5 mV Dải đối xứng Dải đầu vào Độ phân giải SW1 SW2 SW3 SW4 SW5 SW6 ON OFF OFF ON OFF OFF ± 25 mV 12.5 uV OFF ON OFF ON OFF OFF ± 50 mV 25 uV OFF OFF ON ON OFF OFF ± 100 mV 50 uV ON OFF OFF OFF ON OFF ± 250 mV 125 uV OFF ON OFF OFF ON OFF ± 500 mV 250 uV OFF OFF ON OFF ON OFF ± 1V 500 uV ON OFF OFF OFF OFF OFF ± 2.5 V 1.25 mV OFF ON OFF OFF OFF OFF ± 5 V 2.5 mV OFF OFF ON OFF OFF OFF ± 10 V 5 mV Bảng II.2.2: Cài đặt giải tín hiệu đầu ra của module analog EM235 Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 43 2.3 Module analog EM 223: Hình II.2.7: Modul số mở rộng EM 223 Mã sản phẩm: 6ES7223-1PH22-0XA0, sử dụng cho CPU S7-22X.  Thông số kỹ thuật: - Ngõ vào: 4 DI 24 V DC, SINK/SOURCE. - Ngõ ra: 4 DO RELAY, 2A/POINT. - Đầu vào: 24 VDC/ 15 đến 30 VDC. - Đầu ra: Relay. - Cách điện: cách ly quang. - Dòng điện vào ( tín hiệu mức 1): 4mA. - Điện áp tải định mức L+/L1: 24VDC/ 24 đến 230VAC. - Dòng điện đầu ra tối đa: 2A. - Công suất: 3W. 2.4 Đầu đọc tín hiệu cân PAXS và PAXI: 2.4.1 Giới thiệu về bộ hiển thị giá trị loadcell PAXS. a) Giới thiệu chung: Bộ đếm PAXS là sản phẩm của hãng Redlion. Nó là bộ hiển thị giá trị loadcell có nhiều điểm đặc trưng và khả năng thích hợp cho việc mở rộng những ứng dụng trong công nghiệp. Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 44 Bộ đếm này có thể dùng được 5 chế độ khác nhau cho phép nhận các ngõ vào tương tự bao gồm cả các tín hiệu từ bộ chuyển đổi tín hiệu từ điện áp sang dòng điện 1 chiều, xoay chiều ( DC Voltage / Current, AC Voltage / Current ), tín hiệu của cảm biến nhiệt độ và tín hiệu ngõ vào Strain Gate. Bộ đếm này có màn hình LED hiển thị là 0.56”và tầm đo cho phép là từ - 19999 đến 99999, có tất cả 4 setpoint ngõ ra. Ngoài ra ta có thể thay đổi chương trình bằng các phím nhấn chức năng hoặc bằng phần mềm Crimson. Bộ đếm PAXS có hỗ trợ giao tiếp, truyền thông với các thiết bị khác bằng cổng Enthernet, RS232, RS485 và các bus dùng công nghiệp như Divicenet, Modbus, Profibus – DP. Giá trị đọc ngõ ra và giá trị setpoint có thể điều khiển thông qua bus. Hình II.2.8: Bộ đếm PAXS ○ DSP: Thoát ra ngoài hiển thị ○ PAR: Vào menu bên trong hoặc là phím lưu giá trị ○ F1: Tăng giá trị hoặc trở về menu trước ○ F2: Giảm giá trị hoặc trở về menu trước ○ RESET: Reset về giá trị 0 Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 45 b) Thông số kỹ thuật: Hiển thị ○ 6 số 0.56” ( 14.2mm ), led hiển thị màu đỏ, có thể hiển thị trong khoảng từ -19999 đến 99999 Nguồn cung cấp ○ Nguồn AC: từ 85 – 250VAC, 50/60 Hz, 18VA ○ NguồnDC: 11 – 36VDC, 11W Bộ chuyển đổi A/D ○ 16 bit Tốc độ cập nhập ○ Tốc độ chuyển đổi A/D: 20 chỉ số/ s ○ Thời gian đáp ứng: lớn nhất là 200ms ○ Tốc độ cập nhập hiển thị: 1 – 20 lần/ s ○ Tốc độ cập nhập ngõ ra analog: 0 – 10s Các thông báo hiển thị ○ OLOL: thông báo này sẽ hiện ra khi ta đo vượt tầm đo cho phép ○ ULUL: thông báo này sẽ hiện ra khi ta đo dưới dải tầm đo cho phép ○ ...: thông báo này sẽ hiện thị khi giá trị hiển thị vượt qua giá trị cho phép hiển thị lớn nhất là 99999 ○ - ….: thông báo này sẽ hiện thị khi giá trị hiển thị nhỏ hơn giá trị cho phép hiển thị nhỏ nhất là - 19999 Phím nhấn ○ Gồm có 3 phím nhấn chức năng chương trình và có toàn bộ là 5 phím nhấn Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 46 Ngõ vào ○ Có 3 chương trình sử dụng ngõ vào. Điện áp ngõ vào lớn nhất cho phép là 30VDC Bộ nhớ ○ Sử dụng bộ nhớ EFROM để lưu trữ tất cả thông số và giá trị hiển thị của chương trình Khối lượng ○ 286 gram Điều kiện môi trường ○ Dải nhiệt độ môi trường hoạt động từ 0 – 50 độ C ○ Dải nhiệt đọ bảo quản: - 40 đến + 60 độ C ○ Độ ẩm: Độ ẩm môi trường lớn nhất cho phép dùng hoạt động và bảo quản là 85% độ ẩm môi trường Card giao tiếp ○ Card giao tiếp thông thường RS232, RS485 ○ Divicenet card ○ Modbus card ○ Profibus – DP card Bảng II.2.3: Thông số kỹ thuật PAXS Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 47 c) Sơ đồ kết nối của bộ hiển thị giá trị loadcell PAXS: Hình II.2.9:: Sơ đồ đấu nối cấp nguồn cho bộ hiển thị giá trị loadcell PAXS Hình II.2.10 : Sơ đồ đấu nối ngõ vào của bộ đếm PAXS d) Các module chƣơng trình của bộ hiển thị giá trị loadcell PAXS: PAXS có tất cả 9 modul từ modul 1 đến modul 9. Tùy theo yêu cầu mà người sử dụng sẽ cài đặt các thông số cho các modul này Thông thường bộ hiển thị giá trị loadcell PAXS hoạt động ở chế độ hiển thị mặc định và các thông số ở chế độ này đã được lập trình sẵn. Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 48 Hình II.2.11: Sơ đồ chương trình của bộ đếm PAXS Modul Ký hiệu Chức năng 1 1 - LNP ○ Dùng để cài đặt thông số cho tín hiệu ngõ vào 2 2 - FNC ○ Dùng để thay đổi các thông số cho ngõ vào bằng 3 phím nhấn chức năng F1, F2, RST trên bảng điều khiển 3 3 - LOC ○ Dùng để hiển thị các thông số ngõ ra của bộ hiển thị giá trị loadcell PAXS và khóa chương trình. Khi bộ hiển thị giá trị loadcell PAXS đang hoạt động ở chế độ này thì các thông số không thể thay đổi và ta chỉ có thể thay đổi được các thông số của modul này khi nhấn phím DSP 4 4 - SEC ○ Dùng để cài đặt các thông số chức năng phụ khác của bộ hiển thị giá trị loadcell PAXS 5 5 - tOt ○ Modul này dùng để cài đặt thông số tổng của bộ đếm PAXS Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 49 6 6 - Out ○ Modul này dùng để cài đặt thông số setpoint 7 7 - SrL ○ Modul này dùng để cài đặt các thông số truyền thông với thiết bị khác của bộ hiển thị giá trị loadcell PAXS như chế độ truyền thông, tốc độ baud… 8 8 - AnA ○ Modul này dùng để cài đặt các thông số ngõ ra analog như ngõ ra điện áp hay dòng điện … 9 9 - FCS ○ Modul này dùng để hiển thị các thông số hoạt động mặc định của nhà sản xuất Bảng II.2.4: Chức năng các module của PAXS e) Ứng dụng:  Hiệu chỉnh cân bằng Hình II.2.12:Bộ hiển thị giá trị loadcell PAXS ○ DSP : Thoát ra ngoài hiển thị ○ PAR : Vào menu bên trong hoặc là phím lưu giá trị ○ F1 : Tăng giá trị hoặc trở về menu trước ○ F2 : Giảm giá trị hoặc trở về menu trước ○ RESET : Reset về giá trị 0 Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 50 Đây là phương pháp hiệu chuẩn 02 điểm ( INP1, dSP1 ) và ( INP2, dSP2 ) của bộ đếm PAXS.  Trình tự các bước thực hiện như sau: Bƣớc 1: Vào menu 1: 1- INP chỉnh không tải: điểm ( INP1, dSP1 ) không đặt quả cân lên.Lúc này trên cân không có quả cân chuẩn hay tải. - Ta chọn và gán các giá trị như sau: Rang = 0.02u, Pts = 2, Style = APPLY ○ INP 1 = xxx: đầu cân tự đọc giá trị này, chờ ổn định ( số này không nhảy ) rồi bấm PAR lưu giá trị lại. ○ dSP 1 = 0: nhập vào giá trị 0, dùng phím F1 hoặc F2 để tăng hoặc giảm. Bƣớc 2: Chỉnh có tải: điểm ( INP2, dSP2 ) đặt quả cân lên. Theo thứ tự từ bước 1, sau khi giảm dSP 1 về 0, nhấn PAR chuyển sang INP 2 .Lúc này sẽ đặt quả cân lên cân. ○ INP 2= xxx:đầu cân tự đọc giá trị này, chờ ổn định rồi bấm PAR lưu giá trị lại. ○ dSP 2 = KL : đặt quả cân lên cân, dùng phím F1 hoặc F2 để tăng hoặc giảm. Bƣớc 3: Kiểm tra hiệu chỉnh cân đã tuyến tính chưa? Ví dụ: Hiện tại trên đầu cân hiển thị là 500 kg, kiểm tra sự tuyến tính của cân như sau: Lấy bớt quả cân xuống 100 kg, rồi coi trên đầu cân có hiển thị đúng 400 kg không? Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 51 Nếu giá trị hiển thị trên đầu cân là đúng, thì lấy thêm quả cân xuống 3 lần 100 kg và coi lại trên đầu cân, tất cả 3 lần đều đúng như vậy là hoàn thành việc hiệu chỉnh cân. Ví dụ: Hiệu chỉnh cân với khối lượng cân tối đa là 100kg ○ Không đặt quả cân lên → Vào menu 1 : chọn các giá trị: Rang = 0.02u, Pts = 2, Style = APPLY → INP 1 = xxx: giá trị này đầu cân tự đọc → Đợi giá trị INP 1 ổn định ( số này không nhảy ) → ấn PAR → dSP 1 = 0: nhập vào 0, dùng phím F1 hoặc F2 để tăng giảm giá trị → Nhấn PAR để lưu giá trị đã lựa chọn ○ Đặt quả cân lên cân là 100 kg → INP 2 = xxx: giá trị này đầu cân tự đọc → Đợi giá trị INP 2 ổn định ( số này không nhảy ) → ấn PAR → dSP 2= 100: nhập vào 100,dùng phím F1 hoặc F2 để tăng giảm giá trị → Nhấn DSP để thoát ra ngoài → Kiểm tra lại giá trị hiển thị bằng cách lấy quả cân chuẩn ra khỏi cân mỗi lần 10 kg, nếu đầu cân hiển thị đúng cả 3 lần là đúng → Hiệu chuẩn xong. → Nếu giá trị hiển thị 1 trong 3 lần không đúng thì phải hiệu chỉnh lại các giá trị từ đầu Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 52 Hình II.2.13: Hình ảnh kết quả hiệu chỉnh cân trong thực tế  Chỉnh card out analog của đầu cân: Giả sử khối lượng cân tối đa là 50 kg. Ta vào modul 8 và chọn các giá trị như sau: HìnhII.2.14: Các thông số card out analog của PAXS ○ tYPE = 0 -10 V: dùng phím F1 hoặc F2 để chọn ra 0 - 10 ○ ASIN = INP : dùng phím F1 hoặc F2 để chọn ra INP ○ AN – LO : dùng phím F1 hoặc F2 để đưa giá trị này về 0 ○ AN – HI : dùng phím F1 hoặc F2 để đưa giá trị này về 50 ○ udt =0 : thời gian cập nhập dữ liệu cân đưa lên máy tính Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 53 2.4.2 Giới thiệu về bộ đếm PAXI: a) Giới thiệu chung: Bộ đếm PAXI là sản phẩm của hãng Redlion. Nó là bộ đếm ngõ vào số có nhiều điểm đặc trưng và khả năng thích hợp cho việc mở rộng những ứng dụng trong công nghiệp.Bộ đếm này chấp nhận các ngõ vào số đa dạng bao gồm cả tín hiệu ngõ ra của CMOS hay dòng TTL, tín hiệu của cảm biến…Bộ đếm này có màn hình LED hiển thị là 0.56”và tầm đo cho phép là từ -19999 đến 99999 và có khả năng chuyển đổi ngõ ra tương tự bằng W/option Card. Bộ đếm PAXI có hỗ trợ giao tiếp, truyền thông với các thiết bị khác bằng cổng Enthernet, RS232, RS485 và các bus dùng công nghiệp như Divicenet, Modbus, Profibus – DP. Ngoài ra ta có thể thay đổi, sửa chữa chương trình bằng phần mềm Crimson. Hình II.2.15: Bộ đếm PAXI ○ DSP : Thoát ra ngoài hiển thị ○ PAR : Vào menu bên trong hoặc là phím lưu giá trị ○ F1 : Tăng giá trị hoặc trở về menu trước ○ F2 : Giảm giá trị hoặc trở về menu trước ○ RESET : Reset về giá trị 0 Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 54 b) Thông số kỹ thuật: Hiển thị ○ 6 số 0.56” ( 14.2mm ), led hiển thị màu đỏ Nguồn cung cấp ○ Nguồn AC: từ 85 – 250VAC, 50/60 Hz, 18VA ○ NguồnDC: 11 – 36V, 14W Nguồn cung cấp cho cảm biến ○ 12VDC ± 10%, dòng điện cho phép lớn nhất là 100 mA. Bảo vệ ngắn mạch Phím nhấn ○ Gồm có 3 phím nhấn chức năng chương trình và có toàn bộ là 5 phím nhấn Ngõ vào ○ Có 3 chương trình sử dụng ngõ vào. Điện áp ngõ vào lớn nhất cho phép là 30VDC Thời gian đáp ứng ○ 6 ms Bộ nhớ ○ Sử dụng bộ nhớ EFROM để lưu trữ tất cả thông số và giá trị hiển thị của chương trình Khối lượng ○ 286 gram Điều kiện môi trường ○ Dải nhiệt độ môi trường hoạt động từ 0 – 50 độ C ○ Dải nhiệt đọ bảo quản: - 40 đến + 60 độ C ○ Độ ẩm: Độ ẩm môi trường lớn nhất cho phép dùng hoạt động và bảo quản là 85% độ ẩm môi trường Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 55 Card giao tiếp ○ Card giao tiếp thông thường RS232, RS485 ○ Divicenet card ○ Modbus card ○ Profibus – DP card Bảng II.2.5: Thông số kỹ thuật của PAXI c) Sơ đồ kết nối bộ đếm PAXI Hình II.2.16: Sơ đồ đấu nối cấp nguồn cho bộ đếm PAXI Hình II.2.17: Sơ đồ đấu nối ngõ vào của bộ đếm PAXI Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 56 HìnhII.2.18: Sơ đồ đấu nối ngõ ra của bộ đếm PAXI d) Các module chƣơng trình của bộ đếm PAXI: PAXI có tất cả 9 modul từ modul 1 đến modul 9. Tùy theo yêu cầu mà người sử dụng sẽ cài đặt các thông số cho các modul này. Thông thường bộ đếm PAXI hoạt động ở chế độ hiển thị mặc định và các thông số ở chế độ này đã được lập trình sẵn. Hình II.2.19: Sơ đồ chương trình của bộ đếm PAXI Modul Ký hiệu Chức năng 1 1 - LNP ○ Modul này dùng để cài đặt thông số cho ngõ vào của bộ đếm A và B ○ Modul này dùng để thay đổi các thông số cho ngõ Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 57 2 2 - FNC vào bằng 3 phím nhấn chức năng F1, F2, RST trên bảng điều khiển 3 3 - LOC ○ Modul này dùng để hiển thị các thông số ngõ ra của bộ đệm PAXI và khóa chương trình. Khi bộ đệm PAXI đang hoạt động ở chế độ này thì các thông số không thể thay đổi và ta chỉ có thể thay đổi được các thông số của modul này khi nhấn phím DSP 4 4 - rtE ○ Modul này dùng để cài đặt chế độ và tốc độ cho ngõ vào của bộ đếm PAXI 5 5 - CtrC ○ Modul này dùng để cài đặt thông số cho ngõ vào cho counter C của bộ đếm PAXI 6 6 - SPt ○ Modul này dùng để cài đặt thông số setpoint cho ngõ ra 7 7 - SrL ○ Modul này dùng để cài đặt các thông sốtruyền thông với thiết bị khác của bộ đếm PAXI như chế độ truyền thông, tốc độ baud… 8 8 - AnA ○ Modul này dùng để cài đặt các thông số ngõ ra analog như ngõ ra là điện áp hay dòng điện … 9 9 - FCS ○ Modul này dùng để hiển thị các thông số hoạt động mặc định của nhà sản xuất Bảng II.2.6: Chức năng các module của PAXI Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 58 2.5 Thiết bị khí nén: 2.5.1 Xylanh khí: - Xy lanh ZG2-16-20 của hãng Kuroda Nhật Bản. Hình II.2.20: Xy lanh khí ZG2-16-20  Thông số kỹ thuật: Chất lưu Không khí Áp suất làm việc Mpa 0.35 – 0.7 Nhiệt độ làm việc cho phép 0C 0 – 60 Tốc độ làm việc của piston mm/s 50 – 300 Đường kính trục piston mm 16 Hành trình làm việc Mm 20 Đệm Không sử dụng Kiểu tác động Tác động đôi Bảng II.2.7: Thông số kỹ thuật của ZG2-16-20 Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 59 2.5.2 Van điều khiển: - Van điện từ 5/2 RCS242 của hãng Kuroda Nhật Bản. Hình II.2.21: Van điện từ 5/2 RCS242  Thông số kỹ thuật van: Kiểu van Van điện từ 5/2 Áp suất làm việc Mpa 0.2 – 0.7 Kiểu điều khiển Một đầu cuôn dây Nhiệt độ làm việc cho phép 0C 0 – 60 Kiểu chuyển động Dẫn hướng bên trong Điện áp làm việc VDC 24 Kết nối Đầu dây ra để kết nối Bảng II.2.8: Thông số kỹ thuật của Van điện từ 5/2 RCS242 - Hê thống xy lanh va van diều khiển này dùng để điều khiển đóng, mở các cửa xả của xi lô chứa liệu. Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 60 2.6 Cảm biến: 2.6.1 Cảm biến quang: Hình II.2.22: Cảm biến quang  Thông số kỹ thuật: Nguồn cấp 10 đến 30VDC ( Dao động Tối đa 10%), dòng bé hơn 35mA, bao gồm tải, 10 đến 24VDC tại nhiệt độ lớn hơn 55oC Mạch bảo vệ nguồn Bảo vệ chống đấu ngược cực tính, chống hiện tượng transient ( xung điện áp) Cấu hình ngõ ra Bán dẫn loại NPN ( loại Sink) hoặc PNP ( loại Source) tùy từng loại. Cấu hình trong TEACH cho hoạt động chế độ LO(light operate) hay DO(dark operate). Dòng định mức: Tối đa 100mA Dòng rò trạng thái OFF: nhỏ hơn 50 micro A ở 30 VDC Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 61 Điện áp bảo hòa trạng thái ON: nhỏ hơn 1.5V ( cáp 2m); 1.7V ( cáp 9m) Bảo vệ chống xung nhiễu lúc khởi động, trạng thái quá tải dài hạn, ngắn mạch ngõ ra. Phần chỉ thị Bộ phát laser có LED xanh lá báo hiệu cấp nguồn. Còn lại, sẽ có 2 LED chỉ thị: Đèn xanh ổn định: Báo nguồn Đèn xanh nhấp nháy: Ngõ ra quá tải Đèn vàng ổn định: Cảm biến ánh sáng Đèn vàng nhấp nháy: Độ lợi vượt quá giới hạn ( vượt 1 đến 1,5 lần độ lợi) trong điều kiện có ánh sáng. Lưu ý: Với code 0223, chỉ thị ngõ ra là đỏ thay vì vàng. Cấu trúc Vỏ làm bằng Polycarbonat / Nhựa ABS phù hợp tiêu chuẩn IEC IP67, NEMA 6 Kết nối 2m hay 9m dây PVC 4 lõi, loại Pico (Q) 4 chân 150mm, loại Euro 4 chân 150mm, 4 chân loại Pico (QD) Q7, 4 chân Euro (QD-Q8) tùy từng loại, cáp QD phải đặt rời. Điều kiện hoạt động -20 đến 70oC Độ ẩm tương đối 95% ở 50oC ( không ngưng tụ) Thời gian đáp ứng ở ngõ ra Chế độ tương phản:750 micro giây khi ON và 375 micro giây khi OFF. Chế độ khuyếch tán, hiệu chỉnh vùng: 700 micro giây khi ON/OFF Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 62 Chế độ cố định vùng: 850 micro giây ON/OFF Còn lại: 600 micro giây ON/OFF Chứng chỉ Siêu âm: , Các loại khác: Bảng II.2.9: Thông số kỹ thuật cảm biến quang 2.6.2 Cảm biến tiệm cận: Hình II.2.23: Cảm biến tiệm cận - Loại cảm biến: Cảm biến điện kháng. - Loại: Hình chữ nhật, phẳng, không dây chống nhiễu. - Điện áp cấp: 10 đến 30 VDC, tối đa 10% dòng đỉnh-đỉnh. - Dòng tiêu thụ: Tối đa 10mA. - Loại vật phát hiện: Vật bằng kim loại. - Khoảng cách tối đa phát hiện: 0-4.5mm ( 0-0.18 inch ). - Kích thước vật phát hiện (dài x rộng x cao): 18 x 18 x 1 mm ( 0.71 x 0.71 x 0.04 inch ). Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 63 - Ngõ ra điều khiển:  Kiểu: NPN và PNP.  Dòng tải tối đa: Tối đa 50mA ở 12VDC, tối đa 100mA ở 24VDC.  Điện áp rơi: Tối đa 1V.  Tần số đáp ứng: 500Hz. - Bảo vệ:  Bảo vệ ngắn mạch ngõ ra: Không  Bảo vệ chống cấp ngược cực áp DC: Có - Phần báo hiệu: Báo hiệu khi có vật ( LED đỏ ). - Vật liệu:  Vỏ bọc: Nhựa (ABS).  Bề mặt cảm biến: Nhựa (ABS).  Vỏ cáp: Nhựa Vinyl chịu dầu. - Cách lắp đặt: Bề mặt đáy với 2 lỗ bắt vít. - Đấu nối: 3 điểm đấu dây, chiều dài dây 2m (6.56 ft). - Khối lượng bao gồm cáp: 45g (1.59 oz). - Tiêu chuẩn: NEMA 1, 2, 3, 4X, 6, 12, 13; IEC 144: IP67. - Nhiệt độ hoạt động cho phép: -25oc đến 70oc (-13 đến 158oF). - Khả năng chịu rung: 10 đến 55 Hz, tại 1.5mm theo 3 hướng trục X, Y, Z, gấp đôi biên độ trong 2 giờ. - Khả năng chống sốc: 50 G, 3 lần. Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 64 2.6.3 Đấu dây cảm biến a. Cảm biến loại NPN: Hình II.2.24: Đấu dây cảm biến loại NPN b. Cảm biến loại PNP: Hình II.2.25: Đấu dây cảm biến loại PNP 2.7 Loadcell: Hình II.2.26: Loadcell thực tế Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 65  Thông số kỹ thuật: Đặc tính Đơn vị Thông số Vật liệu Nhôm Điện áp cấp V 24VDC Độ nhạy mV/V 1  0.15 Điện trở đầu vào  1000  10 Điện trở đầu ra  1000  5 Nhiệt độ hoạt động 0C -10 – 60 Đầu dây ra Đỏ: +24VDC – Đen: 0VDC – Trắng: Signal+; Xanh: Signal- Khối lượng Kg 2 Kích thước mm 380x380 Chuẩn bảo vệ IP66 Bảng II.2.10: thông số kỹ thuật loadcell  Kết nối Loadcell với PAXS Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 66 Hình II.2.27: Sơ đồ đấu nối loadcell với PAXS 2.8 Một số thiết bị khác: 2.8.1 Động cơ DC và động cơ DC có hộp số: Trong đề tài này nhóm sử dụng 2 động cơ DC 24V để giả lập motor bơm nước và motor bơm xi măng. Sử dụng 2 dộng cơ DC 24V có hộp số để làm motor nồi trộn và motor gầu. Hình II.2.28: Động cơ DC và động cơ DC có hộp số Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 67 2.8.2 Relay: Hình II.2.29:Relay MY2DC24 của Chint MY2DC24 là loại relay 8 chân dẹt ,tiếp điểm : 220VAC/24VDC - 5A - 2NO+2NC - Coil: 24VDC  Thông số kĩ thuật của relay MY2DC24: Thông số Loại : MY2DC24 Điện trở tiếp điểm Tối đa 100mΩ Thời gian tác động Tối đa 20ms Thời gian ngắt Tối đa 20ms Tần suất hoạt động tối đa Tác động cơ học 18.000 lần/giờ Tác động điện 1.800 lần/giờ Điện trở cách điện Tối thiểu1.000MΩ (tại 500VDC) Sức bền điện môi 2.000VAC, 50/60Hz trong 1 phút (1.000VAC giữa các tiếp điểm). Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 68 Chịu rung Phá huỷ : 10 đến 55 đến 10Hz, 0.5 mm biên độ đơn (1.0mm biên độ kép) Làm việc sai chức năng : 10-55-10Hz, 0.5mm biên độ đơn (1.0mm biên độ kép) Chịu va đập Destruction : 1.000m/s2 Malfunction: 200m/s2 Nhiệt độ môi trường xung quanh Vận hành : -55°C to 70°C (với điều kiện không đóng băng Độ ẩm môi trường Hoạt động : 5% đến 85% Trọng lượng Khoảng 35g Bảng II.2.11: Thông số kỹ thuật của relay 2.8.3 Nút nhấn và đèn báo: Được sử dụng để điều khiển và hiển thị trên tủ điện điều khiển. Hình II.2.30: Nút nhấn và đèn led. Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 69 PHẦN III:THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG TRẠM TRỘN BÊ TÔNG CHƢƠNG 1: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH PHẦN CỨNG Mô hình phần cứng được thiết kế trong đề tài dựa theo mô hình trạm trộn bê tông xi măng tải liệu dạng gầu bên ngoài thực tế. Dưới đây là hình ảnh mô hình mà nhóm thực hiện: Hình III.1.1: Mô hình demo trạm trộn bê tông Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 70 - Gồm có các thành phân sau:  (1): Xi lô cấp cát  (2): Xi lô cấp đá dăm  (3): Xi lô trung gian chứa cát đá  (4): Xi lô cấp nước  (5): Xi lô cấp xi măng  (6): Nồi trộn hỗn hợp bê tông  (7): Cảm biến hành trình gầu tải  (8): Xi lanh khí nén  (9): Gầu tải cát đá Hình III.1.2: Mô hình trạm trộn bê tông Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 71 CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG TỦ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN Tủ điện điều khiển được thiết kế để có thể vận hành hê thống một cách dễ dàng nhất, đặc biệt là khi hoạt động ở chế độ Manual. Với hệ thống nút nhấn, đèn báo, bộ hiển thị ở bề mặt tủ điện chúng ta có thể thực hiện các thao tác để vận hành hệ thống. Hình III.2.1: Tủ điện thực tế được thiết kế Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 72 Hình III.2.3: Bề mặt trong tủ điện Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 73 Hinh III.2.4. Hình nối dây CP Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 74  Sơ đồ đi dây: Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 75 Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 76  Ghi chú: TÊN CHỨC NĂNG SW1 Dừng động cợ trộn. SW2 Khởi động động cơ trộn. SW3 Chọn chế độ Auto hay Manual cho hệ thống. SW4 Dừng dầu tải. SW5 Cho gầu đi lên. SW6 Cho gầu đi xuống. SW7 Chọn chế độ Auto hay Manual cho việc xả nồi. SW8 Ngưng xã nồi. SW9 Xả nồi khi đã trộn xong. SW10 Xả cát xuống hopper. SW11 Xả đá xuống hopper. Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 77 SW12 Đóng hopper. SW13 Xả hổn hợp cát đá từ hopper xuống gầu tải. SW14 On/Off động cơ bơm nước. SW15 Xả nước vào nồi trộn. SW16 On/Off động cơ bơm xi măng. SW17 Xả xi măng vào nồi trộn. SW18 On/Off động cơ rung. SW19 On/Off máy nén khí. DC1 Động cơ trộn nồi. DC2 Động cơ gầu tải. DC3 Động cơ bơm nước. DC4 Động cơ bơm xi măng. DC5 Động cơ rung. DC6 Máy khí nén. Qx.x Ngõ ra tương ứng nối với PLC. Ix.x Ngõ vào tương ứng nối với PLC. REx Kí hiệu của cuộn dây và tiếp điểm của Relay. XN1 Van xả nước. XL1 Xylanh của nồi. XL2 Xylanh của hopper. XL3 Xylanh của xilô cát. XL4 Xylanh của xilô đá. Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 78 XL5 Xylanh của xilô xả xi măng. DEN1 Đèn báo hoạt động của động cơ trộn nồi. DEN2 Đèn báo cảm biến trên phát hiện gầu. DEN3 Đèn báo cảm biến giữa phát hiện gầu. DEN4 Đèn báo cảm biến dưới phát hiện gầu. DEN5 Đèn báo xả nồi. DEN6 Đèn báo ngưng xả nồi. DEN7 Đèn báo xả cát. DEN8 Đèn báo xả đá. DEN9 Đèn đóng hopper. DEN10 Đèn xả hopper.. DEN11 Đèn báo bơm nước. DEN12 Đèn báo xả nước. LINEx Là các đường dây mang số “x”. Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 79 CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN MỀM 3.1 Chương trình điều khiển 3.1.1 Giải thuật:  Sơ đồ khối tổng quan chương trình hoạt động của hệ thống: Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 80  Cân cát đá: Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 81  Cân nước: Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 82  Hành trình gầu chạy và nồi trộn hoạt động: Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 83 3.1.2 Chương trình LAD viết cho PLC S7-200 CPU 224XP 3.1.3 MAIN : SBR-0 Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 84 Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 85 Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 86 Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 87 Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 88 Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 89 Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 90 Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 91 Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 92 Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 93 Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 94 Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 95 Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 96 Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 97 Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 98 Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 99 Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 100 SBR-1 Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 101 Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 102 Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 103 Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 104 Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 105 Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 106 Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 107 Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 108 SBR-3 Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 109 Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 110 Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 111 Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 112 Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 113 Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 114 Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 115 3.2 Thiết kế giao diện điều khiển và giám sát sử dụng WinnCC 3.2.1 Giới thiệu về WinCC: WinCC ( Windows control center ) là phần mềm tích hợp giao diện người máy IHMI ( Integrated Human Machine Interface ) đầu tiên cho phép kết hợp phần mềm điều khiển với quá trình tự động hóa. Những thành phần dễ sử dụng của WinCC giúp tích hợp những ứng dụng mới hoặc có sẵn mà không gặp bất kỳ trở ngại nào. Đặc biệt với WinCC, người sử dụng có thể tạo ra một giao diện giúp quan sát mọi hoạt động của quá trình tự động hóa một cách dễ dàng. Phần mềm này có thể trao đổi dữ liệu trực tiếp với nhiều loại PLC của các hãng khác nhau như Siemens, Mitsubishi, Allen Bradley…, nhưng nó đặc biệt truyền thông rất tốt với PLC của hãng Siemens. Nó được cài đặt trên máy tính và giao tiếp với PLC qua cổng COM1 và COM2 ( chuẩn RS232 ).  Thành lập một dự án trên WinCC  Khởi động WinCC  Khởi tạo dự án  Chọn và cài đặt PLC hoặc bộ điều khiển  Định nghĩa tags.  Tạo và hiệu chỉnh hình ảnh của quá trình  Thiết lập thuộc tính thời gian thực thi WinCC Runtime  Hiển thị thông số và lưu trữ dữ liệu 3.2.2 Thiết kế giao diện - Giao diện được thiết kế để điều khiển và giám sát quá trình hoạt động auto của hệ thống trạm trộn. Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 116 Hình III.3.2: Giao diện điều khiển chính trạm trộn Hình III.3.3: Hiển thị thông số và xuất dữ liệu lưu trữ Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 117 PHẦN IV: KẾT LUẬN I. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC  Hiểu nguyên lý trạm trộn, cách vận hành trạm trộn bê tông xi măng.  Nắm vững kiến thức cơ bản về PLC S7-200 và các thiết bị kết nối liên quan.  Kết nối, sử dụng các thiết bị tự động như: loadcell, đầu đọc giá trị cân, cảm biến…  Thiết kế, thi công thành công mô hình trạm trộn bê tông gần giống thực tế.  Thiết kế, đấu nối các thiết bị trong tủ điện điều khiển, đấu nối van solenoid.  Viết chương trình điều khiển và giám sát hệ thống chạy ổn định.  Thực hiện điều khiển giám sát thông qua giao diện HMI WinCC. II. HẠN CHẾ CỦA ĐỀ TÀI  Chưa có kinh nghiệm nên thiếu chính xác về một số khâu, bộ phận cơ khí.  Do thực hiện đề tài với mô hình nên khó khăn về vấn đề sai số khi cân khối lượng nhỏ.  Hạn chế về mặt kinh phí nên chỉ thực hiện cân thực bằng loadcell với cát và đá, còn nước và xi măng chỉ cân giả lập.  Hạn chế về ngõ ra nên chưa đưa ra đc một số cảnh báo lỗi. III. HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI  Với đầy đủ I/O và chính xác về phần cơ khí, đề tài sẽ cho kết qua cao hơn, cho phép hệ thống hoạt động ổn định, chính xác và có thể áp dụng bên ngoài thực tế.  Giải quyết vấn đề sai số khi cân thực tế.  Gắn thêm CT đo dòng theo dõi để biết được hệ thống chạy ổn định hay không.  Thiết kế hệ thống tải liệu cát đá bằng băng tải để nâng cao công suất mẻ trộn. Đồ án chuyên ngành tự động. GVHD: Thầy.Trần Quang Vinh Mô Hình Điều Khiển – Giám Sát Trạm Trộn Bê-tông Trang 118 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Hướng Dẫn Sử Dụng Simatic Step 7-Micro/Dos _ Trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật. 2. Tự Động Hóa Với S7-200 _ NXB Nông Nghiệp Hà Nội. 3. Truyền Động Điện và Trang Bị Điện với S7 – VISU – WINCC _ Nguyễn Thị Ngọc Loan , Phùng Thị Nguyệt , Phạm Quang Hiển. 4. Linh Kiện Quang Điện Tử _ Dương Minh Trí - NXB Khoa Học Kỹ Thuật. 5. GIAO DIỆN NGƯỜI- MÁY HMI ( HUMAN MACHINE INTERFACE ) LẬP TRÌNH VỚI S7 – VÀ WINCC 6.0 của TS. TRẦN THU HÀ VÀ KS. PHẠM QUANG HUY. 6. TỰ ĐỘNG HÓA VỚI SIMATIC S7-200 của NGUYỄN DOÃN PHƯỚC. 7. Tài liệu điều khiển thủy khí – TS. TRẦN HOÀI AN – ĐH GTVT TP HCM 8. Industrial Automation – Circuit Design and Component – David W. Pessen – Department of Mechanical Engineering Technion, Israel Institue of Technology Haifa, Israel. 9. Giáo trình cảm biến công nghiệp – TS. Hoàng Minh Công – ĐH Bách Khoa Đà Nẵng. 10. Siemens STEP 2000 Baiscs of PLCs – Training Document of Siemens.