Đề tài Thiết kế trạm trộn bê tông 30m3/h dùng PLC S7-200

LỜI NÓI ĐẦU Trong công cuộc đổi mới và phát triển nền khoa học kỹ thuật ngày càng được chú trọng, do vậy ngành công nghiệp hoá và hiện đại hoá được quan tâm hàng đầu. Nhằm giảm sức lao động của con người tăng cao năng suất hiệu quả kinh tế cao nhờ có những dây chuyền hệ thống tự động ngày càng hoàn thiện, từ đơn giản đến phức tạp từ tự động hoá từng phần đến toàn bộ dây chuyền nhờ sự phát triển vượt bậc của các linh kiện điện tử gọn nhẹ và đa năng làm việc ổn định độ tin cậy lớn đã giúp các nhà thiết kế và chế tạo ra những sản phẩm với chất lượng cao giá thành hạ. Được sự hỗ trợ phát triển mạnh của công nghệ thông tin. Bộ vi xử lý ra đời đã trở thành một công cụ hoàn hảo để phục vụ cho hệ thống tự động hoá quá trình sản xuất. Ngoài ra máy tính cũng được dùng như một thiết bị điều khiển vạn năng, nó được đặt trực tiếp trên các dây chuyền công nghệ để giám sát và quản lý các quá trình. Để trợ giúp con người điều khiển một cách tối ưu của quá trình sản xuất với hiệu quả cao. Nhờ được tự động hoá làm giảm sức lao động của con người các hệ thống máy móc tự động đã đem lại hiệu quả kinh tế rõ rệt nâng cao chất lượng sản phẩm tăng năng suất lao động hạ giá thành, sử dụng nguyên liệu tiết kiệmv.v.. Trong quá trình học và được sự đồng ý của thầy cô trong bộ môn tự động hoá xí nghiệp. Em được giao nhận đề tài: "Thiết kế trạm trộn bê tông 30m3/h dùng PLC S7-200". Trong quá trình tham khảo, tìm tài liệu và nghiên cứu trong thực tế dây chuyền trạm trộn bê tông tươi và qua sách tham khảo kỹ thuật. Song do thời gian có hạn và kinh nghiệm chưa có, nên trong bản đồ án của em còn có nhiều sai sót. Nhưng được sự giúp đỡ của bạn bè trong lớp và đặc biệt được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Phan Cung đã giúp đỡ và sửa chữa để em hoàn thiện bộ đồ án tốt nghiệp này. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn và các thầy cô trong Bộ môn. Hà Nội, ngày 20 tháng 9 năm 2006 Chương 1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ BÊ TÔNG VÀ TRẠM TRỘN BÊ TÔNG. 1.1. Khái quát chung về bê tông: 1.1.1. Khái niệm. Bê tông là loại vật liệu rất quan trọng và rất phổ biến trong ngành xây dựng. Nó là nguyên vật liệu chính tạo bộ khung chịu lực, nền móng cho công trình, bê tông được hình thành khi làm rắn chắc hỗn hợp gồm xi măng, nước, cốt liệu (cát, sỏi hay đá răm) và phụ gia. Hỗn hợp vật liệu nêu trên mới nhào trộn xong gọi là hỗn hợp bê tông. Hỗn hợp bê tông phải có độ dẻo nhất định để vận chuyển, tạo hình và dầm chặt được dễ dàng. Bê tông được cấu tạo bởi bộ khung chịu lực chính là cốt liệu, vữa xi măng và nước bao bọc xung quanh hạt cốt liệu đóng vai trò kết dính, đồng thời lấp đầy các khoảng trống giữa các cốt liệu. Khi rắn chắc hồ xi măng dính kết các cốt liệu thành một khối đá và được gọi là bê tông, bê tông có cốt thép gọi là bê tông cốt thép. Ngoài xi măng các loại, có thể dùng một phần hoặc thay thế toàn bộ xi măng bằng chất polime đó là xi măng polime hoặc bê tong polime (bê tông nhựa). Trong bê tông xi măng cốt liệu thường chiếm 80-85%, còn xi măng chiếm 8-15% khối lượng. Bê tông và bê tông cốt thép được sử dụng rộng rãi trong xây dựng có những ưu điểm sau: Cường độ cao, có thể chế tạo được những loại bê tông có cường độ, hình dạng và tính chất khác nhau, giá thành hợp lý, bền vững và ổn định với Nước, nhiệt độ, độ ẩm. Tuy vậy bê tông khá nặng (gb=2,2-2,4) cách âm, cách nhiệt kém, khả năng chống ăn mòn yếu. Yêu cầu cơ bản của bê tông là phải đạt được cường độ ở độ tuỏi quy định hoặc đạt yêu cầu khác như độ chống thấm, ổn định với môi trường và tin cậy khi khai thác, giá thành không quá đắt. Với các loại bê tông đặc biệt phải tuân theo các quy định riêng. 1.1.2. Phân loại: Bê tông có nhiều loại, theo từng yêu cầu có thể phân loại như sau: Theo cường độ : Bê tông thường: Cường độ từ 150-1400daN/cm2 Bê tông chất lượng cao: Cường độ từ 500-1400 daN/cm2 Trong xây dựng cầu đường thường sử dụng bê tông có cường độ khoảng 250-400 daN/cm2 và lớn hơn. Theo loại chất kết dính: Bê tông xi măng, bê tông silicat (chất kết dính là vôi), bê tông thạch cao, bê tông polime, bê tông đặc biệt (dùng chất kết dính đặc biệt). Theo loại cốt liệu: Bê tông cốt liệu đặc, bê tông cốt liệu rỗng, bê tông cốt liệu đặc biệt (chống phóng xạ, chịu nhiệt, chịu axit), bê tông kêramdit, bê tông cốt thép kim loại. Theo khối lượng thể tích Bê tông đặc biệt nặng (gb>2,5g/cm3), chế tạo từ cốt liệu đặc biệt nặng dùng cho kết cấu đặc biệt. Bê tông nặng (gb=1,8 - 2,5), chế tạo từ cát sỏi bình thường, dùng cho kết cấu chịu lực. Bê tông nhẹ (gb=0,5-1,8), trong đó gồm có bê tông nhẹ cốt liệu rỗng (nhân tạo hay tự nhiên), bê tông tổ ong (bê tông khí và bê tông bọt), chế tạo từ hỗn hợp chất kết dính, nước, cấu tử silic nghiền mịn và chất tạo rồng và bê tông hốc lớn (không có cốt liệu nhỏ). Bê tông đặc biệt nhẹ (gb=1,8 - 2,5), cũng là loại bê tông tổ ong và bê tông cốt liệu rỗng. Theo phạm vi sử dụng: Bê tông thường được dùng trong các kết cầu bê tông cốt thép (móng, cột, dầm, sàn), bê tông thuỷ công, dùng để xây đập, âu thuyền, phủ lớp mái kênh các công trình dẫn nước, bê tông đường, sân bay, bê tông kết cấu bao che (thường là bê tông nhẹ), bê tông đặc biệt, bê tông chịu nhiệt, chịu a xit, bê tông chống phóng xạ. 1.1.3. Vật liệu làm bê tông nặng: a. Xi măng: Xi măng kết hợp với nước tạo thành hồ xi măng chen giữa các hạt cốt liệu, đồng thời tạo ra tính linh động của bê tông (được đo bằng độ sụt nón) mác của xi măng được chọn phải lớn hơn mác của bê tông cần sản xuất. Sự phân bố giữa các hạt cốt liệu và tính chất của nó ảnh hưởng lớn đến cường độ của bê tông. Bình thường hồ xi măng lấp đầy phần rỗng giữa các hạt cốt liệu và đẩy chúng ra xa nhau một chút (với cự ly 143 lần đường kính hạt xi măng) trong trường hợp này phát huy được vai trò của cốt liệu nên cường độ của bê tông khá cao và yêu cầu cốt liệu có cường độ cao hơn cường độ bê tông 1,542 lần. Khi xi măng chứa lượng hồ xi măng lớn hơn, các hạt cốt liệu bị đẩy ra xa nhau hơn đến mứ chúng hầu như không có tác dụng tương hỗ với nhau. Khi đó, cường độ của đá xi măng nên yêu cầu về cường độ của cốt liệu ở mức thấp hơn. Tuỳ yêu cầu của loại bê tông có thể dùng các loại xi măng khác nhau. Có thể dùng xi măng pô lăng, xi măng pô lăng bền sufat, xi măng pô lăng xủ, xi măng puzolan và các chất kết dính khác để thoả mãn các yêu cầu của công trình. Việc lựa chọn mác xi măng là đặc biệt quan trọng để vừa đảm bảo đạt yêu cầu bê tông thiết kế vừa đảm bảo yêu cầu kinh tế. Để thoả mãn các yêu cầu của công trình. Việc lựa chọn mác xi măng là đặc biệt quan trọng để đảm bảo đạt yêu cầu bê tông thiết kế vừa đảm bảo yêu cầu kinh tế. Để thoả mãn các yêu cầu trên cần phải dùng xi măng mác thích hợp để chế tạo bê tông, không nên dùng xi măng mác cao để chế tạo bê tông mác thấp, vì lượng xi măng dùng sẽ thấp, không tạo ra sự đồng nhất trong cấu trúc bê tông. Nên chọn mác xi măng theo mác bê tông theo định hướng sau: Mác bê tông 100 150 200 250 300 350 400 450 600 và lớn hơn Mác xi măng 200 300 300 400 400 400 500 400 500 500 600 600 600 và lớn hơn Lượng xi măng tối đa được quy định theo tuỳ loại công trình, thông thường xi măng tối đa khoảng 450-480kg/m3 cho các công trình cầu đường. b. Cốt liệu nhỏ cát. Cát dùng để chế tạo bê tông có thể là cát thiên nhiên hay cát nhân tạo có cỡ hạt từ 0,14 đến 5mm theo TCVN; từ 0,15 đến 4,75 mm theo tiêu chuẩn Mỹ và từ 0,08 đến 5mm theo tiêu chuẩn Pháp. Lượng cát khi trộn với xi măng, không kinh tế nếu ít cát quá thì cường độ bê tông giảm. c. Cốt liệu lớn -đá dăm hoặc sỏi: Sỏi do mặt tròn, nhẵn, độ rỗng và diện tích mặt ngoài nhỏ nên cần ít nước, tốn ít xi măng mà vẫn dễ dầm, dễ đổ, nhưng lực dính bán với vữa xi măng nhỏ nên cường độ bê tông sỏi thấp hơn bê tông đá dăm. Ngược lại do đá dăm bị dập vỡ có nhiều góc cạnh, diện tích bề mặt lớn và không nhẵn nên lực bám dính với vữa xi măng lớn đã tạo ta bê tông có cường độ cao hơn là bê tông dùng sỏi. Tuy nhiên mác của đã dăm phải lớn hơn hay bằng mác của bê tông được tạo ra. Cốt liệu lớn có kích thước của hạt từ 5-80 mm trong kết cấu khối lớn có thể đến 150 mm (TCVN; Pháp); theo tiêu chuẩn của Mỹ từ N08 đến 25inh, tức là 2,36mm đến 63mm (ASTM). Mác đá dăm phải tương đương mác của bê tông. Mác bê tông Mác nén giập, không lớn hơn 400 và lớn hơn 300 200 10 14 18 8 12 16 d. Phụ gia Phụ gia là các chất vô cơ hoặc hoá học khi cho vào bê tông sẽ cải thiện tính chất của hỗn hợp bê tông hoặc bê tông cốt thép. Có nhiều loại phụ gia cho bê tông để cải thiện tính dẻo, cường độ, thời gian rắn chắc hoạc làm tăng độ chống thấm. Phụ gia sử dụng thông thường có 2 loại: Loại rắn nhanh và hoạt động bề mặt (dẻo hoặc siêu dẻo). Phụ gia rắn thường là các loại muối gốc clo (CaCl2) hoặc muối silic. Do là chất xúc tác làm tăng nhanh quá trình thuỷ hoá của C3S và C2S mà phụ gia CaCl2 có khả năng rút ngắn quá trình rắn chắc của bê tông trong điều kiện tự nhiên, mà không làm giảm cường độ bê tông ở tuổi 28 ngày. Bê tông dùng CaCl toả nhiều nhiệt hơn và có thể gây ăn mòn cốt thép. Việc sử dụng phải rất thận trọng. Muối silic kết hợp với chất siêu dẻo sẽ tạo ra bê tông rất đặc và có cường độ sớm rất cao. Phụ gia hoạt động bề mặt sử dụng một lượng đặc và có cường độ sớm rất cao. Phụ gia hoạt động bề mặt sử dụng một lượng nhỏ nhưng không có khả năng cải thiện đáng kể tính chất của hỗn hợp bê tông và tăng cường nhiều tính chất khác của bê tông như: Tăng độ dẻo của bê tông từ 2 đến 6 hoặc 12 cm, giảm lượng mức nhào trộn và vì vậy làm tăng cường độ bê tông. Hiện nay trong công nghệ bê tông còn sử dụng phụ gia đa chức năng – hỗn hợp của phụ gia rắn nhanh và phụ gia hoạt động bề mặt các phụ gia tăng độ bền nước hoặc tăng độ bền nước biển cho bê tông. e. Nước. Nước để chế tạo bê tông (rửa cốt liệu, nhào trộn và bảo dưỡng bê tông) phải có đủ phẩm chất để không ảnh hưởng xấu đến thời gian ninh kết và rắn chắc của xi măng và không ăn mòn cốt thép. Nước sinh hoạt là nước có thể dùng được, còn các loại nước không nên dùng là: Nước đầm, ao hồ…Nước cống rãnh, nước chứa dầu mỡ, đường nước có dộ PH <4, muối có độ sunfat lớn hơn 0,27%. Lượng nước nhào trộn là yếu tố quan trọng quyết định tính công tác của hỗn hợp bê tông. Lượng nước nhào trộn bao gồm nước tạo hồ xi măng và lượng nước cho cốt liệu. Lượng nước trong bê tông các định tính chất của hỗn hợp bê tông: Độ lưu động và độ cứng của bê tông. Khi lượng nước quá ít dưới tác dụng của lực hút phân tử nước chỉ hấp thụ trên bề mặt vật rắn mà chưa tạo ra độ lưu động của hỗn hợp. Lượng nước tăng đến một giới hạn nào đó sẽ xuất hiện nước tự do, màng nước trên mặt vật rắn dày thêm, nội ma sát giảm xuống, độ lưu động tăng lên. Lượng nước ứng với lúc bê tông có độ lưu động tốt nhất mà không bị phân tầng được gọi là khả năng giữ nước của hỗn hợp. Nếu lượng nước nhiều quá, khi dầm nước ứng với lúc bê tông có độ lưu động tốt nhất mà không bị phân tầng được gọi là khả năng giữ nước của hỗn hợp tạo thành những hốc rỗng ảh hưởng không không tốt đến cấu trúc và tính chất bêtông. Nước biển có thể dùng để chế tạo bêtông cho những kết cấu làm việc trong Nước biển, nếu tổng các loại muối trong Nước vượt quá 35 kg trong một lít Nước, tuy nhiên cường độ bêtông sẽ giảm và không được sử dụng trong bêtông có cốt thép. 1.2. Tổng quan về trạm trộn bêtông. 1.2.1. Khái niệm và chức năng của trạm trộn bêtông. Trạm trộn bêtông được chế tạo nhằm sản xuất ra bêtông với chất lượng tốt và đáp ứng nhanh nhu cầu về bêtông trong xây dựng. Trạm trộn bê tông là hệ thống máy móc có mức độ tự động hoá cao thường được sử dụng phục vụ cho các công trình vừa và lớn, hay một khu vực có nhiều công trình đang xây dựng. Nếu trộn bê tông theo phương pháp thủ công thì tại hiện trường Cát, Đá, Nước đong bằng đơn vị thể tích (xô, thùng), xi măng là loại vật liệu đắt tiền phải đong bằng kg hay đong bằng bao. Đầu tiên người ta đổ cát vào sân, trộn cát và xi măng vào trước, sau khi cát xi măng đều màu thì tiếp tục cho đá vào. Khi cho đá và xi măng cát, vừa cho vừa đảo đều khi không đồng đều, dùng xẻng, cuốc vào và trộn đều. Thời gian trộn cốt bê tông thì không quá 15 – 20 phút. Nếu trộn bê tông bằng máy các nguyên vật liệu được cân đo tự động bằng cân điện tử rất chính xác và được trộn bằng máy, do đó thời gian để trộn một mẻ bê tông chỉ mất khoảng 1 phút. Máy trộn bê tông theo 2 phương pháp: Trộn rơi tự do và trộn cưỡng bức. Trộn rơi tự do: Quá trình xảy ra tích cực nhờ được các dòng vật liệu đa chéo nhay do cánh trộn và thành thùng trộn được lên cao rồi rơi xuống. Máy trộn rơi tự do gồm một thùng trộn (hình quả trám, quả đào, tang trống) quay xung quanh một trục nằm ngang hoặc nằm nghiêng (khoảng 15 phút) phía trong có cánh trộn. Trộn cưỡng bức: Là dùng lực ngoài làm chuyển động cánh trộn, qua đó tiến hành trộn bê tông. Máy trộn gồm một thùng trộn, trong có hai trục đăthực hiện thẳng đứng hay nằm ngang, trên có cánh trộn . Khi trục quay thì công việc trộn được tiến hành. Là loại máy tốn năng lượng nhưng năng suất cao. Bê tông chất lượng đáp ứng được nhu cầu của thực tế sản xuất, dùng nhiều ở các trạm sản xuất bê tông. Máy trộn cưỡng bức có hai loại: Trộn cưỡng bức liên tục và trộn cưỡng bức theo chu kỳ. Máy trộn cưỡng bức liên tục: Quá trình nạp trộn và xả bê tông diễn ra đồng thời, loại này trộn vật liệu vào và liên tục, do các cánh trộn có hướng thích hợp nên vừa trộn vừa dịch chuyển về phía xả, được dùng để sản xuất bê tông và vữa xây dựng, có năng xuất trộn từ 5m3/h - 60m3/h thậm chí 120m3/h. Thường các máy này được tổ hợp trong các trạm trộn vì ở đó yêu cầu chatá lượng bê tông và vữa lớn, số mác hạn chế. Máy trộn cưỡng bức làm viêc theo chu kỳ: quá trình làm việc của máy diễn ra theo trình tự: Nạp liệu, trộn và xả bê tông. Loại này dùng để sản xuất bê tông với thời gian trộn nhanh, chất lượng cao. Thời gian hoàn thành một mẻ trộn bê tông không đến 90 giây. Các máy này có dung tích nạp liệu từ 250-600 lít, thích hợp cho các trạm trộn riêng lẻ, phục vụ nhiều loại công trình khác nhau. Trong thực tế khu nhu cầu trộn bê tông lớn hơn 9m3/h hay 1500m3 /tháng thì phải thành lập trạm trộn bê tông trong nhà máy hay phân xưởng. 1.2.2. Phân loại trạm trộn: Trạm loại nhỏ, dung tích thùng trộn nhỏ hơn hay bằng 1000 lít Trạm loại trung bình, dung tích thùng trộn đến 4000 lít Trạm loại lớn, dung tích thùng trộn đến 4000 lít Phân loại nhà máy trộn bê tông. Nhà máy cỡ nhỏ, có sản lượng nhỏ hơn 40.000m3/năm Nhà máy cỡ trung bình, có sản lượng tử 40.000m3/năm đến 120.000m3/năm. Một trạm trộn thường có 3 bộ phận chính: Kho chứa vật liệu và nước thiết bị định lượng và máy trộn. Giữa các bộ phận có các thiết bị nâng, vận chuyển các phễu chứa trung gian. Công nghệ sản xuất bê tông và vữa nói chung tương tự nhau: Vật liệu sau khi định lượng đưa vào trộn đều. Trong trường hợp kết hợp sản xuất bê tông và vữa xây dựng được đưa vào trộn đều. Trong trường hợp kết hợp sản xuất bê tông và vữa sử dụng trong một dây truyền thì có thể giảm được 32% diện tích mặt bằng, từ 30%-35% công nhân, từ 8%-19% vốn đầu tư thiết bị. Một nhà máy bê tông vữa liên hiệp có hiệu quả cao khi lượng bê tông và vữa cung cấp không quá 300.000m3 /năm. Có hai dạng trạm trộn: Trạm cố định và tháo lắp di chuyển được. Trạm cố định: Trạm phù hợp cho công tác xây dựng một vùng lãnh thổ, đồng thời cung cấp bê tông phục vụ cho phạm vi bán kính làm việc hiệu quả. Thiết bị của trạm được bố trí theo dạng tháp, một công đoạn có nghĩa là vật liệu được đưa lên cao một lầm, trên đường rơi tự do các thao tác công nghệ được tiến hành. Thường vật liệu được đưa lên độ cao từ 18-20m so với mặt đất, chứa trong các phễu (xi măng chứa trong xilô). Trong quá trình dịch chuyển xuống chúng được đi qua định lượng sau đó đưa vào máy trộn. Điểm cuối cùng của cửa cả bêtông phải cao hơn miệng cửa nhận của thiết bị nhận bêtông. Trong dây chuyền có thể lắp bất cứ loại máy trộn bêtông nào, chỉ cần chúng đảm bảo mối tương quan về năng suất với các thiết bị khác. Để phục vụ cho công tác bêtông yêu cầu khối lượng lớn, tập trung, đường xá vận chuyển thuận lợi, cự ly vận chuyển dưới 30 km tình hình sử dụng trạm này là kinh tế nhất. Trong trường hợp vừa có các công trình tập trung yêu khối lượng lớn, vừa có các điểm xây dựng phân tán, đặc trưng cho các đô thị Việt Nam cần sử dụng sơ đồ hỗn hợp: Vừa cấp hỗn hợp khô cho các công trình nhỏ, phân tán đường xá lưu thông kém. Nếu cung cấp bêtông thì phải dùng ôtô trộn còn cung cấp hỗn hợp khô thì việc trộn sẽ được tiến hành trên đường xá lưu thông kém. Nếu cung cấp bê tông thì phải dùng ôtô trộn còn cung cấp hỗn hợp khô thì việc trộn sẽ được tiến hành trên đường vận chuyển hay tại nơi đổ bê tông. Tháo lắp di chuyển được: Dạng này có thể tháo lắp dễ dàng, di động phục vụ một số vùng hay công trình lớn trong thời gian nhất định. Thiết bị công nghệ của trạm thường được bố trí dạng 2 hay nhiều công đoạn, nghĩa là vật liệu được đưa lên cao nhờ các thiết bị ít nhất là 2 lần. Thường ở gia đoạn này phần định lượng riêng và phần trộn riêng, giữa hai phần được nối nhau bằng thiết bị vận chuyển (gầu vận chuyển, băng tải, xe vận chuyển…). Vật liệu được đưa lên cao lần đầu nhờ máy xúc, gàu xúc băng truyền …vào các phễu riêng biệt, sau đó là quá trình định lượng. Tiếp theo vật liệu được đưa lên cao lần nữa để cho máy trộn. Cũng như dạng trên, trong dây chuyền có thể lắp đặt bất cứ loại máy trộn nào miễn là đảm bảo mối tương quan về năng suất và chế độ làm việc của các thiết bị khác, cửa xả bê tông phải cao hơi cửa nhận của thiết bị vận chuyển (nếu thấp hơn phải đưa lên cao một lần nữa). So với dạng cố định, loại trạm này có độ cao nhỏ hơn nhiều (từ 7m-10m) nhưng lại chiếm diện tích mặt bằng khá lớn: Phần diệc tích dành cho khu vực định lượng, phần diện tích dành cho trộn bê tong và phần nối giữa hai khu vực dành cho vận chuyển. Trên thực tế, tổng mặt bằng cho loại trạm này nhỏ hơn vì chúng có sản lượng nhỏ hơn nên bãi chứa cũng nhỏ hơn. Khi xây dựng các công trình phân tán, đường xấu, lưu thông xe không tốt thường sử dụng các trạm trộn di động hoặc cung cấp bê tông khô trên các ô tô trộn …Việc trộn được tiến hành trên đường vận chuyển hay tại nơi đổ bê tông. 1.2.3. Cấu tạo chung: Sơ đồ công nghệ trạm trộn bê tông: b. Bãi chứa cốt liệu: Là một khoảng đất trống đủ rộng, dùng để chứa cốt liệu (cát, đá to, đá nhỏ). Ở đây cát, đá to, đá nhỏ được chất thành các đống riêng biệt. Yêu cầu đối với bãi chứa cốt liệu phải rộng và thuận tiện cho việc chuyên chở cũng như lấy cốt liệu phải rộng và thuận tiện cho việc chuyên chở cũng như lấy cốt liệu đưa lên máy trộn. c. Hệ thống máy trộn bê tông: Bao gồm hệ thống thùng chứa liên kết với hệ thống cân định lượng dùng để xác định chính xác tỷ lệ các loại nguyên vật liệu cấu tạo nên bê tông. Động cơ kéo xe skíp dùng để đưa cốt liệu vào thùng trộn, máy bơm nước, máy bơm phụ gia, xilô chứa xi măng, vít tải xi măng, thùng trộn bê tông với những mác xác định. 1.2.4. Ngyên lý hoạt động chung của một trạm trộn bê tông. Để sản xuất ra bê tông từ các loại nguyên vật liệu xây dựng bằng máy trộn bê tông cần làm các công việc sau: Các loại vật liệu cấu tạo nên bê tông như: Cát, đá to, đá nhỏ, xi măng, nướcvà phụ gia được chuyển đến trạm trộn bê tông, trong đó cát, đá to, đá nhỏ (cốt liệu) được để riêng biệt ở bãi chứa cốt liệu. Cốt liệu được máy xúc lật đưa lên đầy các thùng phễu riêng rẽ, chờ để thả xuống thùng cân cốt liệu. Xi măng được đưa lên lô chứ xi măng trên cao. Phụ gia và nước được bơm đầy vào các tét chứa chuyên dụng chờ để cân định lượng. Lúc này trạm trộn bê tông đã ở trạng thái sẵn sàng làm việc tự động. Từ máy tính người vận hành nhập số liệu mác bê tông (chính là tỷ lệ khốia lượng giữa các loại nguyên vật liệu), và các dữ liệu quản lý hành chính như tên lái xe, biển số xe, ngày giờ xuất hàng… Sau đó tới tủ điều khiển người vận hành chọn chế độ hoạt động cho máy là tự động hay bằng tay. Nếu ở chế độ tự động người vận hành chỉ còn thao tác nhấn nút khởi động trên bàn điều khiển, sau đó máy tự động cân đo khối lượng các loại nguyên vật liệu theo đúng tỷ lệ đã đặt trước, băng truyền chuyển cốt liệu vào thùng trộn, xi măng được xả máy thực hiện quá trình trộn khô, hết thời gian trộn khô máy xả nước cùng phụ gia, quá trình trộn ướt bắt đầu, hết thời gian trộn ướt, máy xả bê tông xuống các xe chứa và báo cho người vận hành biết khi kết thúc công việc. Còn ở chế độ bằng tay người vận hành có thể điều khiển hoàn toàn các quá trình hoạt động của máy. Ví dụ như: Người vận hành nhấn nút cấp xi măng thì máy lập tức xả xi măng xuống thùng cân, khối lượng cua xi măng được người sử dụng theo dõi trên bộ phận hiển thị và khi đủ khối lượng cần thiết người vận hành nhấn nút để ngừng quá trình cấp xi măng. Tương tự như vậy người vận hành có thể thao tác trộn hoàn tất một mẻ bê tông. Chương 2. THIẾT KẾ MẠCH LỰC VÀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 2.1. Tổng quan chung về trạm trộn bêtông 2.1.1 Yêu cầu về trạm trộn bê tông Trong thựcc tế ta dùng trạm trộn bê tông tươi cho những công trình vừa và lớn hay phục vụ nhanh cho một khu vực. Vì vậy yêu cầu cơ bản của một trạm trộn bê tông tươi là: Phải đáp ứng nhanh và đủ bê tông, cũng như phải có khả năng linh hoạt tạo ra nhiều mác bê tông đáp ứng nhu cầu của khách hàng. Để giải quyết được vấn đề về thời gian cho một mẻ trộn sao cho ngắn nhất ta cần phải đan xen linh hoạt các công việc cần làm, sao cho trong cùng một lúc máy trộn bê tông có thể làm được nhiều việc nhất. Ví dụ: Trong thời gian cân cốt liệu máy cung cấp và cân luôn xi măng nước và phụ gia thường các công việc cấp và cân này được thực hiện trong lúc máy đang trộn khô hoặc ướt bê tông. Ngoài ra để bê tông trộn được đều hơn, nhằm giảm thời gian trộn khô và trộn ướt ta dùng phương pháp xả cốt liệu và xi măng cùng một lúc, để máy trộn khô sau đó xả gia phụ và nước cùng một lúc rồi trộn ướt, làm như vậy nguyên vật liệu phân bố đều hơn. Với các biện pháp này thời gian trộn một mẻ bê tông trên thực tế là từ 60-90 giây. Để có thể trộn được nhiều loại bê tông, chất lượng cao với mác xi măng cao hơn, chất lượng thấp với mác xi măng thấp hơn. Trạm trộn bê tông được trình bày với hai xilô độc lập trong chứa hai loại xi măng với mác khác nhau , giúp ta có được hai loại bê tông chất lượng khác nhau. Trạm cũng cần được trình bày sao cho khoảng cách chuyển nguyên vật liệu vào thúng trộn ngắn nhất có thể. Cần có các bảng biểu về số liệu bê tông sẵn sàng, chính xác để sử dụng khi máy tính truyền số liệu bị hỏng, bảo đảm trạm trộn có thể hoạt động được liên tục. 2.1.2 Đặt vấn đề về hệ điều khiển trạm trộn bê tông được trình bày trong đồ án. Sau khi nghiên cứu và khảo sát các trạm trộn bê tông trong thực tế, trong đồ án này em xin trình bày hệ điều khiển trạm trộn bê tông như sau: Đây là 1 trạm trộn sản xuất ra loại bê tông tươi (chất kết dính xi măng). Là trạm trộn cỡ trung bình (sản lượng khoảng 80.000m3/năm) và là trạm tháo lắp được. Thơi gian trộn một mẻ có thể thay đổi theo yêu cầu của người sử dụng Cấu trúc hệ điều khiển bao gồm: Hệ thống điều khiển và giám sát bằng máy tính và phần mềm (viết bằng ngôn ngữ lập trình Visual Basic) có khả năng đặt các thông số về khối lượng và thời gian xuống chương trình điều khiển trực tiếp từ PLC, và giám sát các quá trình hoạt động của trạm bằng cách báo đèn trên màn hình giao điện của máy tính. Bộ điều khiển khả trình PLC và một modul vào ra tương tự có khả năng điều khiển logic trực tiếp các quá trình hoạt động của trạm trộn bê tông. 2.1.3. Yêu cầu của hệ điều khiển của trạm trộn bê tông tươi. Từ đặc điểm của công nghệ trộn bê tông tươi ta giải quyết hệ điều khiển với nguyên lý hoạt động như sau: Từ trên máy tính mác của bê tông (tỷ lệ khối lượng các nguyên vật liệu) được truyền xuống PLC, cùng các thông số: số mẻ trộn, bảng số liệu về thời gian xả các loại nguyên vật liệu và bê tông, số liệu hiệu chỉnh sai số khối lượng khi cân. Dựa vào các số liệu được chuyển xuống từ chương trình điều khiển trên máy tính, chương trình PLC điều khiển trực tiếp hoạt động của trạm trộn ở các chế độ sau: 2.1.4. Chế độ hoạt động bằng tay Ở chế độ này người vận hành hoàn toàn làm chủ quá trình hoạt động của máy. Để máy có thể hoàn tất một mẻ bê tông tươi người vận hành sẽ thao tác như sau trên bàn điều khiển. Nhấn nút chạy động cơ trộn Đưa tay gạt sang chế độ hoạt động bằng tay Chọn thùng xi măng cần thiết. Nhán nút cấp cát đồng thời cấp xi măng nước và phụ gia người vận hành theo dõi chỉ số cân trên thiết bị hiển thị khối lượng khi thấy đủ nhấn một lần nữa vào các nút cấp để dừng quá trình cấp. Riêng với cấp cốt liệu phải sau khi ta đã cấp cát ta mới lần lượt cấp đá nhỏ và đá to, sau khi đã cấp đủ các nguyên vật liệu ta sẽ đến quá trình đưa chúng vào thùng trộn bê tong với các thao tác sau: Nhấn nút chạy xe skíp trở cốt liệu, chờ ổn định (khoảng 2 giây) và nhấn nút xả cốt liệu đồng thời nhấn nút xả xi măng, do động cơ trộn luôn chạy trong quá trình hoạt động nên sau khi xả xong cốt liệu và xi măng coi như máy đang trộn bê tông khô. Sau khoảng thời gian trộn khô người vận hành nhấn nút xả nước và phụ gia bắt đầu quá trình trộn ướt. Sau thời gian trộn ướt mẻ bê tông đã được hoàn thành người vận hành chỉ việc nhấn nút xả bê tông. 2.1.5 Chế độ hoạt động tự động. Nhấn nút chạy động cơ trộn Đưa tay gạt sang chế độ hoạt động tự động Chọn thùng xi măng cần thiết. Nhấn nút khởi động: Kể từ lúc này máy hoạt động hoàn toàn tự động. Ban đầu cửa cát sẽ được mở ra, cát đổ xuống thùng se skíp cân đối cốt liệu khối lượng cát tăng dần cho tới khi đạt được khối lượng đạt cửa thùng cát sẽ tự động đóng lại kết thúc quá trình cân cát cho một mẻ. Do quá trình cân cốt liệu (cát, đá nhỏ, đá to) thực hiện theo nguyên tắc cộng dồn trên cùng một cân nên phải sau khi cấp cát xong 2 giây sau ta mới có thể cấp tiếp đá nhỏ sau đó là đá to (dừng 2 giây để ổn định cân và hệ thống). Trong khi mở cửa cấp cốt liệu động cơ tạo dung cũng được khởi động, hoạt động cho tới khi ngừng cấp. Để đảm bảo thời gian trộn 1 mẻ là nhỏ nhất thì trong lúc đang cân cốt liệu, xi măng cũng được vít tải xi măng đưa lên thùng cân xi măng cho tới khi khối lượng xi măng bằng khối lượng đặt thì ngừng chạy vít tải. Nước và phụ gia cũng được bơm cấp theo nguyên lý trên. Nếu thùng trộn đang không trộn và cửa xả của thùng trộn đã đóng thì cốt liệu và xi măng sẽ được tự động đưa vào thùng trộn theo cách sau: Se skíp trở cốt liệu chạy sau 1 giây thùng cân cốt liệu mở cửa xả, cốt liệu theo băng truyền đổ xuống thùng trộn. Đồng thời cửa xả thùng cân xi măng được mở xả xi măng xuống thùng trộn, quá trình trộn khô bắt đầu. Sau thời gian trộn khô (được nhập xuống từ máy tính), nước và phụ gia được xả vào thùng trộn quá trình trộn ướt bắt đầu hết thời gian trộn ướt cửa xả bê tông mở ra trong khoảng thời gian đặt trước cửa xả bê tông ra ngoài kết thúc 1 mẻ trộn. Máy trộn ngừng hoạt động khi đã trộn đủ số mẻ (được nhập vào từ máy tính), còi báo đủ mẻ sẽ kéo lên trong một khoảng thời gian quy định. Nếu ta tiếp tục trộn mà không cần thay đổi các tham số ta chỉ cần nhấn nút khởi động máy sẽ tự động làm lại quá trình đã nêu trên. 2.1.6. Xử lý sự cố: Để xử lý sự cố bất ngờ xảy ra trong quá trình hoạt động tự động của máy ta có hai cách: Nhấn vào nút dừng tổng lập tức hệ thống sẽ ngừng hoạt động. Gạt tay gạt từ chế độ tự động sang chế độ bằng tay lập tức hệ thống ngừng hoạt động tự động trao quyền cho người điều khiển. Với chế độ hoạt động bằng tay hệ thống ở trạng thái mở, ta có thể chỉ cấp cát, xi măng, nước để tạo thành vữa chát xây dựng. Hay chỉ cần trộn khô bê tông rồi xả nước và đổ vào thùng xe chứa để xe trộn ướt bê tông đường chuyên trở nhằm giảm thời gian trộn và đảm bảo chất lượng bê tông tới chân công trình. 2.1.7. Cấu trúc hệ điều khiển trạm trộn bê tông tươi Hệ thống điều khiển trạm trộn bao gồm các phần sau: 1. Hệ thống máy tính giám sát trung tâm (Dùng PC) 2. Hệ thống điều khiển trực tiếp với trạm trộn (Dùng PLC) 3. Tín hiệu ra của hệ thống 4. Phần hiển thị 5. Hệ thống cân 6. Tín hiệu của các công tắc hành trình, các công tắc chọn chế độ, tín hiệu cân… a Hệ thống máy tính giám sát trung tâm Hệ thống máy tính giám sát trung tâm với phần mềm điều khiển giám sát có chức năng. Nhập và truyền các lượng đặt về khối lượng xuống PLC Nhập và truyền các lượng đặt về thời gian xuống PLC Nhập và quản lý các thông tin về khách hàng, in hoá đơn thanh toán Giám sát các quá trình hoạt động của máy bằng tín hiệu đèn báo Giám sát hệ thống định lượng của máy,. Hệ thống điều khiển trực tiếp trạm trộn. Để điều khiển trạm trộn bê tông, máy tính có thể hoàn toàn đảm nhiệm chức năng này, tuy nhiên nhược điểm của máy tính là độ an toàn thấp. Ngày nay với sự ra đời và phát triển của thiết bị điều khiển logic khả trình (PLC) hoạt động tin cậy và thích hợp trong môi trường công nghiệp, khắc phục được các nhược điểm của máy tính, do đó việc trình bày hệ thống hoàn toàn cho phép ta lựa chọn giải pháp kết hợp khả năng của máy tính và PLC điều khiển chi phí thấp mà chất lượng hệ thống được nâng cao rõ rệt. Trong hệ thống, nhiệm vụ điều khiển hoạt động các cơ cấu chấp hành tập 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