ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - 125.234.102.27

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU

VIỆN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN - ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: MÔ HÌNH GIÁM SÁT TRẠM TRỘN BÊ TÔNG

QUA WINCC, STEP7-300

Giaó viên hướng dẫn : ThS. Phạm Văn Tâm

Sinh viên thực hiện : Huỳnh Tấn Sang

Mã số sinh viên : 15032008

Lớp : DH15TD

Trình độ đào tạo : Đại học chính quy

Chuyên ngành : Điều khiển & Tự động hóa

Niên khóa : 2015-2019

VŨNG TÀU 2019

Báo cáo đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths.Phạm Văn Tâm

SVTH: Huỳnh Tấn Sang Trang 1

LỜI NÓI ĐẦU

Trong sự nghiệp Công nghiệp hoá - Hiện đại hoá, ở mọi ngành sản xuất, mục

tiêu nâng cao năng suất lao động, chất lượng sản phẩm và giá trị kinh tế là mục tiêu

quan trọng hàng đầu. Để đạt được mục tiêu trên cần phải có nhiều biện pháp thích

hợp với từng giai đoạn phát triển. Hiện nay, với sự phát triển nhanh chóng của công

nghệ cao, việc ứng dụng các công nghệ điều khiển tự động vào các quy trình sản

xuất là hướng đi tất yếu cho sự phát triển kinh tế xã hội. Việc ứng dụng công nghệ

PLC vào điều khiển tự động các dây chuyền sản xuất kết hợp với việc ghép nối

máy tính đã đem lại kết quả đầy tính ưu việt. Các thiết bị, hệ thống đo lường và

điều khiển ứng dụng PLC ghép nối với máy tính có độ chính xác cao, thời gian xử

lý dữ liệu ngắn kể cả việc thống kê và in ra kết quả. Vì vậy việc ứng dụng PLC vào

điều khiển tự động là vấn đề rất quan trọng trong sản xuất công nghiệp.

Được sự đồng ý của nhà trường, của viện công nghệ thông tin điện –điện tử,

với sự hướng dẫn của thầy Phạm Văn Tâm: Em đã nhận đề tài " Mô hình giám sát

trạm trộn bê tông qua wincc, step7-300".Với đề tài này em có thể vừa nghiên

cứu kỹ hơn về PLC S7-300, vừa có thể biết thêm về các thiết bi tự động khác như

Load cell, van, đầu cân …Việc ứng dụng kỹ thuật điều khiển PLC, đây là đề tài có

tính thiết thực, có thể áp dụng cho công việc giảng dạy PLC S7300 và scada.

Với sự hướng dẫn của thầy Phạm Văn Tâm cộng với sự nổ lực nghiên cứu

em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp, rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các

thầy cô và các bạn.



LỜI CÁM ƠN

Trước khi bắt đầu nghiên cứu khoa học, với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin

cảm ơn quý thầy cô ngành Điện-Điện tử đã tận tình truyền đạt kiến thức cũng như

giúp đỡ em trong quá trình học tập tại trường.

Đặc biệt, em xin ghi nhớ sự nhiệt tình của thầy Phạm Văn Tâm, người trực

tiếp hướng dẫn và đã giúp em hoàn thành đề tài này.

Sau cùng, em cũng xin cảm ơn những người bạn đã đóng góp ý kiến và hỗ

trợ thông tin để em hoàn thiện đề tài.



TÓM TẮT ĐỒ ÁN

Sau khi hoàn thành xong đồ án với đề tài là “ Mô hình giám sát trạm trộn bê

tông qua wincc, step7-300” em xin tóm tắt lại những vấn đề sau:

Những công việc đã làm được:

- Thiết kế bản vẽ mô hình bằng autocad, corel.

- Thiết kế sơ đồ nguyên lý.

- Thiết kế mạch in bằng orcad.

- Hàn linh kiện vào mạch và tiến hành đi dây toàn mô hình.

- Lập trình c cho 89S52.

- Lập trình Step7-300

- Thiết kế giao diện điều khiển Wincc.



NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

1. Thái độ tác phong trong thời gian thi công đồ án:

------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------

2. Kiến thức chuyên môn:

------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------

3. Nhận thức thực tế:

------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------

4. Đánh giá khác:

------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------

5. Đánh giá chung kết quả đồ án:

------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------

Vũng Tàu, ngày tháng năm 2019.

Giảng viên hướng dẫn



NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

1. Thái độ tác phong trong thời gian bảo vệ đồ án:

------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------

2. Kiến thức chuyên môn:

------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------

3. Nhận thức thực tế:

------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------

4. Đánh giá khác:

------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------

5. Đánh giá chung kết quả đồ án:

------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------

Vũng Tàu, ngày tháng năm 2019

Giảng viên phản biện



MỤC LỤC

CHƯƠNG MỞ ĐẦU: Tổng quan về đề tài ........................................................... 8

1. Mục đích ...................................................................................................... 8

2. Nội dung ...................................................................................................... 8

3. Ứng dụng của đề tài. ................................................................................... 8

CHƯƠNG I: Tổng quan về bê tông và trạm trộn bê tông .................................. 9

1.Tổng quan về bê tông ................................................................................. 9

1.1.Khái niệm bê tông. .................................................................................... 9

1.2.Thành phần cấu tạo bê tông ...................................................................... 9

1.3.Các đặc tính của bê tông ......................................................................... 10

2.Tổng quan về trạm trộn bê tông. ............................................................ 11

2.1. Khái niệm và chức năng của trạm trộn bê tông ..................................... 11

2.2. Cấu tạo chung của trạm trộn .................................................................. 12

2.3. Phân loại trạm trộn. ................................................................................ 12

2.4. Máy trộn. ................................................................................................ 14

2.5. Nguyên lý hoạt động của trạm trộn bê tông. .......................................... 17

2.6. Thành phần vật liệu của bê tông. ........................................................... 20

2.7. Định lượng vật liệu................................................................................. 21

2.8. Hoạt động của máy nén khí. ................................................................... 22

CHƯƠNG II: Cơ sở lý thuyết .............................................................................. 23

1.Giới thiệu PLC S7-300 ............................................................................. 23

1.1. Các modul PLC S7-30. .......................................................................... 24

1.2. Ngôn ngữ lập trình. ................................................................................ 29

1.3. Những khối OB đặc biệt. ............................................................................... 29

2.Giới thiệu về Win cc ........................................................................................ 31

2.1.Giới thiệu về WinCC .............................................................................. 31

2.2.Một số lệnh thường dùng trong chương trình. ........................................ 33

3. Lựa chọn thiết bị điều khiển trạm trộn bê tông tươi .......................... 35

3.1.Hệ thống cân sử dụng Loadcell. .............................................................. 35

3.2.Van điện từ. ............................................................................................. 43

3.3. Công tắc hành trình. ............................................................................... 44

3.4. Động cơ điện ......................................................................................... 46

CHƯƠNG IV: Thiết kế và thi công mô hình trạm trộn bê tông. ..................... 47

1.Nhiệm vụ và quy trình thi công mô hình. ............................................. 47

1.1.Nhiệm vụ. ................................................................................................ 47

1.2.Quy trình thi công mô hình ..................................................................... 47



1.2.1.Thiết kế bản vẽ mô hình. ...................................................................... 47

1.2.2.Thiết kế sơ đồ nguyên lý và mạch in bằng orcad ................................. 49

1.2.3.Hàn linh kiện vào mạch và đi dây mô hình ......................................... 53

1.2.4.Mô hình hoàn thiện .............................................................................. 54

1.2.5.Lập trình vi điều khiển AT89S52 ........................................................ 55

2.Điều khiển và giám sát mô hình trạm trộn bê tông. ............................ 56

2.1.Lập trình PLC S7-300 ............................................................................. 56

2.2.Thiết kế giao diện wincc và kết quả nghiên cứu ..................................... 58

Kết luận. ....................................................................................................... 61

Tài liệu kham khảo ..................................................................................... 62

Phụ lục .......................................................................................................... 63



CHƯƠNG MỞ ĐẦU: Tổng quan về đề tài.

1 Mục đích.

Trong công nghiệp và điều khiển tự động ngày nay, máy tính và PLC ngày càng

trở thành bộ phận không thể thiểu trong quá trình điều khiển và hầu hết các xí

nghiệp tự động hay dùng đến nó. Để hiểu rõ hơn về PLC và bộ điều khiển PLC em

đã chọn thực hiện đề tài “ Mô hình giám sát trạm trộn bê tông qua wincc, step7-

300”

2 Nội dung.

Đề tài “ Mô hình giám sát trạm trộn bê tông qua wincc, step7-300” là sự kết

hợp giữa WinCC và PLC đề điều khiển và giám sát mô hình trạm trộn bê tông tươi.

Tình hình nghiên cứu:

Tìm hiểu về quy trình công nghệ trạm trộn bê tông.

Tìm hiểu về các thiết bị như cảm biến , loadcell, …

Tìm hiểu thiết kế giao diện điều khiển bằng WinCC

Tìm hiểu cách kết nối và điều khiển giữa PLC với WinCC và các hệ thống

khác: động cơ, cảm biến , loadcell, …

Hướng giải quyết:

Dùng Led mô phỏng băng tải, gầu, bồn trộn, mức trong bồn và các trạng

thái on, off của động cơ và van.

Dùng biến trở thay thế load cell để điều chỉnh khối lượng cốt liệu.

Dùng PLC kích vi điều khiển chạy led theo quy trình.

Dùng Wincc để giám sát mô hình.

3.Ứng dụng của đề tài.

- Mô hình dùng làm thiết bị thực hành cho các môn PLC, điều khiển quá trình ,

Scada.

-Mô hình có thể dùng để training nhân viên vận hình trạm trộn bê tông.



CHƯƠNG I: Tổng quan về bê tông và trạm trộn bê tông

1.Tổng quan về bê tông

1.1. Khái niệm bê tông.

Bê tông tươi là bê tông trộn sẵn, hay gọi là bê tông thương phẩm. Đây là một

hỗn hợp gồm cốt liệu cát, đá, xi măng, nước và phụ gia theo những tỉ lệ tiêu chuẩn

để có sản phẩm bê tông với từng đặc tính cường độ khác nhau.

1.2.Thành phần cấu tạo bê tông.

a)Xi măng.

Xi măng là thành phần đặc biệt quan trọng của bê tông. Xi măng có nhiều loại

khác nhau, xi măng mác càng cao thì khả năng kết dính càng tốt và làm chất lượng

thiết kế bê tông tăng lên. Tuy nhiên giá thành của xi măng cao. Vì vậy khi lựa chọn

loại xi măng, ta vừa phải đảm bảo chất đúng yêu cầu kĩ thuật, vừa phải giải quyết

tốt bài toán kinh tế.

b) Cát.

Cát dùng trong sản xuất bê tông có thể là cát thiên nhiên hay cát nhân tạo, kích

thước hạt cát là từ 0.4-5 mm. Chất lượng cát phụ thuộc vào thành phần khoáng,

thành phần tạp chất, thành phần hạt… Trong thành phần của bê tông cát chiếm

khoảng 29%.

c) Đá dăm.

Đá dăm có nhiều loại tùy thuộc vào kích cỡ của đá, do đó tùy thuộc vào kích

cỡ của bê tông mà ta chọn kích thước đá sao cho phù hợp. Trong thành phần bê

tông đá dăm chiếm khoảng 52%.

d) Nước.

Nước là thành phần quan trong không thể thiếu trong sản xuất bê tông. Nước

dùng trong sản xuất bê tông phải đáp ứng đủ tiêu chuẩn để không ảnh hưởng xấu

đến khả năng ninh kết của bê tông và chống ăn mòn kim loại.



e) Chất phụ gia.

Phụ gia sử dụng thường có dạng bột, được chia ra 2 loại:

-Loại phụ gia hoạt động bề mặt: Được sử dụng một lượng nhỏ nhưng có khả

năng cải thiện đáng kể tính chất của hỗn hợp bê tông và tăng cường nhiều tính chất

khác của bê tông.

-Loại phụ gia rắn nhanh: Có khả năng rút ngắn quá trình rắn chắc của bê tông

trong điều kiện tự nhiên cũng như nâng cao cường độ bê tông.

Hiện nay trong công nghệ sản xuất bê tông người ta còn sử dụng phụ gia đa

chức năng.

1.3.Các đặc tính của bê tông.

a)Cường độ bê tông.

Cường độ của bê tông tăng theo tuổi thọ của bê tông. Tuổi của bê tông là thời

gian tính từ lúc chế tạo bê tông đến khi cho nó chịu lực. trong thời gian đầu cường

độ tăng nhanh sau chậm dần.

b)Tính co nở của bê tông.

Bê tông tươi cũng như các vật liệu khác, dãn nở khi bị đốt nóng và co lại khi

làm lạnh. Hệ số dãn nở phụ thuộc vào cấp phối của bê tông, vào tính chất của cốt

liệu và chất kết dính. Khi hàm lượng của đá xi măng tăng thì hệ số dãn dài cũng

tăng.

Sự thay đổi của nhiệt độ trong giới hạn 0….50 độ ít ảnh hưởng đến hệ số dãn

nở vì nhiệt của bê tông khô, nếu như trong khi đó bê tông không có các biến đổi

hóa lý xảy ra. Khi nhiệt độ của bê tông ẩm thay đổi thì biến dạng co ngót ẩm hay

dẫn nở. Khi bê tông bị băng giá thì sự tạo thành đá trong các lỗ rỗng và các mao

quản của vật liệu có ảnh hưởng rất lớn đến biến dạng của nó. Trong rất nhiều

trường hợp cùng với biến dạng nhiệt của thép, điều đó đảm bảo cho sự làm việc

đồng đều vững chắc của chúng trong kết cấu cốt thép ở các nhiệt độ khác nhau

trong môi trường.



c)Tính chống thấm của bê tông.

Tính chống thấm của bê tông đặc trưng bởi độ thẩm thấu của nước qua kết cấu

bê tông. Độ chặt của bê tông ảnh hưởng quyết định đến tính chống thấm của nó. Để

tăng cường tính chống thấm phải nâng cao độ chặt của bê tông bằng cách đầm kỹ,

lựa chọn tốt thành phần cấp phối hạt của cốt liệu, giảm tỷ lệ nước, xi măng ở vị trí

số tối thiểu. Ngoài ra để tăng tính chống thấm người ta còn trộn bê tông một số chất

phụ gia.

d)Quá trình đông cứng của bê tông và biện pháp bảo quản.

Qúa trình đông cứng của bê tông phụ thuộc vào quá trình đông cứng của xi

măng thời gian đông kết cấu bắt đầu không sớm hơn 45 phút... vì vậy sau khi trộn

bê tông xong cần phải đổ ngay để tránh hiện tượng vữa xi măng bị đông cứng trước

khi đủ thời gian từ lúc bê tông ra khỏi máy trộn đến lúc đổ xong 1 lớp bê tông

không quá 90 phút.Thời gian vận chuyển bê tông đến lúc đổ vào khuôn và không

nên lâu quá làm cho vữa xi măng bị phân tầng.

Nhiệt độ (0C) Thời gian vận chuyển cho phép (phút)

Lớn hơn 30

20-30

10-20

5-10

30

45

60

90

Thời gian vận chuyển cho phép của bê tông (không phụ gia).

2.Tổng quan về trạm trộn bê tông.

2.1. Khái niệm và chức năng của trạm trộn bê tông

Trạm trộn bê tông được chế tạo nhằm sản xuất ra bê tông với chất lượng tốt và

đáp ứng nhanh nhu cầu về bê tông trong xây dựng. Trạm trộn bê tông là hệ thống



máy móc có mức độ tự động hóa cao thường được sử dụng phục vụ cho các công

trình vừa và lớn hay cho một khu vực có nhiều công trình đang xây dựng.

Trước đây khi khoa học kĩ thuật chưa phát triển, máy móc còn nhiều lạc hậu

thì việc có được một khối lượng bê tông lớn chất lượng tốt là điều rất khó khăn.

Chính vì vậy để thiết kế những dây chuyền bê tông tự động là điều cần thiết

cho mỗi công trường cũng như ngành xây dựng trong nước.

➢ Một trạm trộn gồm có 3 bộ phận chính:

Bộ phận chứa vật liệu và nước, bộ phận định lượng và máy trộn. Giữa các bộ

phận có các thiết bị nâng, vận chuyển và các phễu chứa trung gian.

2.2. Cấu tạo chung của trạm trộn

Một trạm trộn gồm có 3 bộ phận chính: Bãi chứa cốt liệu, hệ thống máy trộn

bê tông và hệ thống cung cấp điện.

2.2.1. Bãi chứa cốt liệu.

Bãi chứa cốt liệu là một khoảng đất trống 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 đưa lên máy trộn.

2.2.2. Hệ thống cung cấp điện.

Trạm trộn bê tông sử dụng nhiều động cơ có công suất lớn vì vậy trạm trộn bê

tông cần có một hệ thống cung cấp điện phù hợp để cung cấp cho các động cơ và

nhiều thiết bị khác.

2.3. Phân loại trạm trộn.

Dựa theo năng suất, người ta chia các nơi sản xuất bê tông thành 3 loại như

sau :

➢ Trạm bê tông năng suất nhỏ (10 30 m3 / h)

➢ Trạm trộn bê tông năng suất trung bình (3060 m3 / h)



➢ Nhà máy sản xuất bê tông năng suất lớn (60120 m3 / h)

Có 2 dạng trạm trộn:

2.3.1. Trạm cố định.

Trạm phục vụ cho công tác xây dựng một vùng lãnh thổ đồng thời cung cấp bê

tông phục vụ trong phạm vi bán kính làm việc hiệu quả. Thiết bị của trạm được bố

trí theo dạng tháp, một công đoạn có ý nghĩa là vật liệu được đưa lên cao một lần,

thao tác công nghệ được tiến hành. Thường vật liệu được đưa lên độ cao từ (18 -

20) m so với mặt đất, chứa trong các phễu xi măng (chứa trong xi lô).

Trong quá trình dịch chuyển xuống chúng được đi qua cân định lượng sau đó

đưa vào máy trộn. Điểm cuối cùng của cửa xả bê tông phải cao hơn miệng cửa

nhận của thiết bị nhận bê tông.Trong dây chuyền có thể lắp bất cứ loại máy trộn bê

tông nào chỉ cần chúng đảm bảo mối tương quan về năng suất với các thiết bị khác.

Để phục vụ cho công tác bê tông yêu cầu khối lượng lớn, tập trung, đường xá vận

chuyển thuận lợi, cự ly vận chuyển dưới 30 km thì sử dụng trạm này là kinh tế

nhất.

Trong trường hợp vừa có các công trình tập trung yêu cầu 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 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.

2.3.2. Trạm tháo lắp di chuyển được.

Dạng này có thể tháo lắp di chuyển dễ dàng, di động phục vụ một số vùng

hay công trình lớn trong một 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 trong giai đoạn này phần định lượng riêng



và phần trộn riêng, giữa hai phần được nối với nhau bằng thiết bị vận chuyển (gầu

vận chuyển, băng tải xe, xe vận chuyển).

Vật liệu được đưa lên cao lần đầu nhờ máy xúc, gàu xúc băng chuyền....vào

các phễu riêng biệt sau đó là quá trình định lượng. Tiếp theo vật liệu được đưa lên

cao lần nữa để cho vào máy trộn.

Cũng như dạng trên, trong dây chuyền có thể lắp 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 phải cao hơn cửa nhận bê tông của thiết bị vận chuyển (nếu tháp cao

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 mặt bằng khá lớn. Phần diện tích dành

cho khu vực định lượng, phần diện tích dành cho trộn bê tông 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.

2.4. Máy trộn

Có nhiệm vụ là tạo ra bê tông với những mác xác định.

2.4.1. Cấu tạo chung của các máy trộn.

Nhìn chung các máy trộn bê tông có nhiều loại và có tính năng khác nhau

nhưng cấu tạo chung của chúng đều có các bộ phận:

➢ Bộ phận cấp liệu: Bao gồm máng cấp liệu và các thiết bị định lượng

thành phần cốt liệu khô như đá, cát, sỏi, xi măng.

➢ Bộ phận thùng trộn: Thùng trộn.

➢ Bộ phận dỡ sản phẩm.

➢ Hệ thống cấp nước.



2.4.2. Phân loại máy trộn

- Căn cứ theo phương pháp trộn được chia thành hai nhóm: Nhóm máy trộn tự do

và nhóm máy trộn cưỡng bức

+ Nhóm máy trộn tự do:

Các cánh trộn được gắn trực tiếp vào thùng trộn, khi thùng trộn quay các cánh

trộn sẽ quay theo và nâng một phần các cốt liệu lên cao, sau đó để chúng rơi tự do

xuống phía dưới thùng trộn đều vơí nhau tạo thành hỗn hợp bê tông.

Loại máy này có cấu tạo đơn giản, tiêu hao năng lượng ít nhưng thời gian trộn

lâu và chất lượng hỗn hợp bê tông không tốt bằng phương pháp trộn cưỡng bức.

+ Nhóm máy trộn cưỡng bức.

Là loại máy có thùng trộn cố định còn trục trộn trên có gắn các cánh trộn, khi

trục quay các cánh trộn khuấy đều hỗn hợp bê tông.

Loại máy này cho phép trộn nhanh, chất lượng đồng đều và tốt hơn máy trộn

tự do. Nhược điểm của nó là kết cấu phức tạp hơn, năng lượng điện tiêu hao lớn

hơn. Thường dùng các loại máy này để trộn hỗn hợp bê tông khô, mác cao hoặc các

sản phẩm yêu cầu chất lượng cao.

Theo cấu tạo thì trong các máy trộn cưỡng bức hiện nay đang sử dụng có hai

loại: Máy trộn trụcđứng (còn gọi là máy trộn dạng Rôto) và máy trộn trục nằm

ngang, đễu là máy trộn có thùng trộn cố định.

• Máy trộn trục đứng:

Đối với các máy trộn trục đứng – như tên gọi – cánh trộn quay xung quanh

các trục đứng hoặc một trục thẳng đứng đặt trong khoang trộn hình trụ tròn hoặc

hình vành khăn. Người ta gọi các máy trộn này theo hình dáng của thùng trộn là

các “máy trộn hình đĩa”.



• Máy trộn trục nằm ngang:

Máy trộn bê tông có trục nằm ngang giống như hình dáng của nó còn được

đặt tên là “máy trộn hình con rùa”. Trong các loại máy này, cánh trộn chuyển động

theo phương vuông góc với trục, với cùng một bán kính. Vì vậy sự hình thành dòng

hỗn hợp di chuyển theo phương thức trục trộn là do các cánh trộn đặt nghiêng thực

hiện (góc nghiêng của các cánh đó với phương hướng kính thường có giá trị

(400...500).

Theo nguyên lý hoạt động máy trộn cưỡng bức có hai loại: Máy trộn cưỡng

bức liên tục và máy trộn cưỡng bức làm việc theo chu kỳ.

• Máy trộn cưỡng bức liên tục:

Quá trình nạp trộn và xả bê tông diễn ra đồng thời, loại máy này vật liệu vào

liên tục do các cánh trộn có hướng thích hợp nên vừa trộn vừa chuyển dịch về phía

xả, được dùng để sản xuất bê tông và vữa xây dựng có năng suất trộn từ 5 m3/ h ữ

60m3 /h thậm chí 120 m3 / h. Thường các loại máy này được tổ hợp trong các trạm

trộn vì ở đó yêu cầu lượng bê tông và vữa lớn, số mác hạn chế .

• Máy trộn cưỡng bức làm việc theo chu kỳ:

Quá trình làm việc của máy diễn ra theo trình tự: Nạp liệu, trộn 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 không đến 90s. Các máy này có dung tích nạp liệu từ

250 lít ữ 600 lít, thích hợp cho các trạm trộn riêng lẻ, phục vụ nhiều loại công trình

khác nhau.

Trong thực tế khi nhu cầu trộn bê tông lớn hơn 90m3 hay 1500 m3 tháng thì

phải thành lập trạm trộn bê tông trong nhà máy hay phân xưởng.

- Căn cứ vào phương pháp đổ bê tông xi măng ra khỏi thùng, chia thành 4 loại.

➢ Loại đổ bê tông bằng cách lật nghiêng thùng

➢ Loại đổ bê tông bằng máng dỡ liệu



➢ Loại đổ bê tông qua đáy thùng ( chỉ có loại máy trộn cưỡng bức)

➢ Loại đổ bê tông bằng cách thùng quay ngược lại

2.5. Nguyên lý hoạt động.

Mô hình một trạm trộn bê tông

Bãi chứa cốt liệu: Từ bãi chứa cốt liệu cát và đá. Vật liệu được đưa xuống 3

băng tải riêng biệt chờ để tiến hành cân.

Bộ phận định lượng: Phân phối liệu gồm 3 phễu: hai phễu đá và một phễu cát,

định lượng có 3 quả cân điện tử (3 cảm biến trọng lượng). Việc đóng, mở các phễu

được điều khiển bằng các xi lanh khí nén riêng biệt. Phía dưới các phễu là một

thùng đáy được mở nhờ một xi lanh khí nén lần lượt các cửa xả xuống thùng cân,

sau khi cân xong thì thùng liệu được trút xuống phễu trộn chung.

Chuyển xi măng lên xi lô: Xi măng được đưa lên xi lô chứa bằng cách bơm xi

măng từ xe chở xi măng chuyên dụng lên xi lô. Xi măng được đưa lên miệng xi lô

nhờ trục vít xoắn hướng trục với xi lô chứa. Từ miệng xi lô chứa xi măng được vận

chuyển tới cân định lượng rồi xả vào thùng trộn.



Băng tải: Băng tải có 3 chiếc vận chuyển cốt liệu từ 3 phễu riêng biệt lên các

thùng cân. Ba băng tải được kéo bởi 3 động cơ không đồng bộ rô to lồng sóc có đổi

nối sao – tam giác để hạn chế dòng khởi động.

Quá trình chuẩn bị

Từ các nguyên vật liệu xây dựng để sản xuất ra sản phẩm cuối cùng là bê tông

ta cần thực hiện các công việc như sau: 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 xả xuống

băng tải để vận chuyển lên các thùng cân cốt liệu, xi măng được đưa lên xi lô chứa

xi măng trên cao. Nước được bơm lên đầy các thùng chứa để chờ cân định lượng.

Kiểm tra các điều kiện làm việc

Để bắt đầu một quá trình hoạt động mới, tránh trường hợp có quá trình hoạt

động trước đó (chẳng hạn như sự cố). Trong thùng cân nước, cân phụ gia, cân xi

măng, thùng trộn vẫn chưa xả hết nguyên liệu. Tại bàn điều khiển người vận hành

ấn nút Reset để:

➢ Mở cửa xả bê tông

➢ Mở cửa xả thùng cân cát

➢ Mở cửa xả thùng cân đá.

➢ Mở cửa xả thùng cân xi măng

➢ Mở cửa xả thùng cân nước, phụ gia.

Lúc này mới cho phép hệ thống làm việc (điều kiện làm việc “=1” ). Sau khi

quá trình chuẩn bị xong. Từ máy tính người vận hành nhập các thông số của mác

bê tông như: khối lượng cát, đá1, đá2, xi măng, nước, phụ gia, số mẻ và các dữ liệu

quản lý hành chính như tên lái xe, biển số xe, ngày, giờ xuất hành...

Sau đó tới tủ điều khiển người vận hành chọn chế độ hoạt động cho máy là tự

động hay bằng tay.



Nếu là chế độ tự động người vận hành nhấn nút AUTO, nếu là chế độ bằng tay

thì nhấn nút MANUAL

Chế độ điều khiển tự động

Ở chế độ điều khiển tự động người vận hành chỉ cần nhấn nút Start trên bàn

điều khiển. Động cơ trộn bê tông cho chạy ở chế độ không tải. Máy sẽ tự động cân

đo các khối lượng nguyên vật liệu, ở đây thực hiện phương pháp cân riêng lẻ.

Mở van xả cát, cát được xả xuống băng tải để đưa lên thùng cân. Đồng thời

đá1 cũng xả để đưa lên thùng cân.

Trong quá trình cân cốt liệu đồng thời cân luôn xi măng ,nước và phụ gia. Xi

măng từ xi lô chứa đưa vào thùng cân nhờ vít tải, khi khối lượng xi măng bằng khối

lượng đặt thì dừng động cơ vít tải. Nước, phụ gia được bơm lên đưa vào thùng cân

cho đến khi bằng khối lượng đặt thì dừng động cơ bơm nước và phụ gia.

Khi điều kiện thùng trộn “rỗng’, cửa xả thùng trộn “đóng”, thì cốt liệu và xi

măng được đưa đổ vào thùng trộn bê tông bắt đầu quá trình trộn khô. Sau thời gian

trộn khô là 15s thì xả nước và phụ gia vào trộn, bắt đầu thời gian trộn ướt là 10s

(Thời gian trộn một mẻ khoảng 25s) thì cửa xả thùng trộn mở ra, bê tông được xả

vào xe chuyên dụng. Sau thời gian xả khoảng 10s, đóng cửa xả bê tông lại. Kết

thúc một mẻ trộn.

Để chuẩn bị cho một mẻ trộn mới thì trong quá trình trộn bê tông và sau khi

xả nguyên liệu: cát, đá1, đá2, nước, xi măng và phụ gia tiếp tục được vận chuyển

lên thùng cân nghĩa là: Khi số mẻ trộn chưa bằng số mẻ đặt thì sau khi xả cốt liệu

và xi măng xong sẽ tiếp tục quay lại thực hiện cân cốt liệu và xi măng. Khi xả nước

và phụ gia xong cũng tự động quay lại cân nước, phụ gia. Khi cân đủ thì dừng lại

chờ mẻ tiếp theo. Khi số mẻ bằng số mẻ đặt thì dừng hết quá trình cân lại.



Chế độ điều khiển bằng tay

Ở chế độ điều khiển bằng tay,người vận hành gạt công tắc cân vật liệu xuống

OFF, quan sát số liệu cân bằng thiết bị hiển thị trên bàn điều khiển hoặc quan sát

trên màn hình phần mềm. Nhấn nút chạy động cơ trộn. Đưa tay gạt sang chế độ

hoạt động bằng tay (MAN), gạt chuyển mạch đóng mở cửa xả sang vị trí “STOP”,

khi cần điểu khiển, gạt chuyển mạch sang vị trí đóng hoặc mở cửa xả để đóng, mở

cửa xả.

Nhấn nút cấp cát, đồng thời cấp luôn xi măng, nước, phụ gia. Người vận

hành theo dõi số cân hiển thị trên máy tính, khi đủ nhấn vào một lần nữa các nút để

dừng quá trình cấp. Trong quá trình cấp cốt liệu riêng đá thì cấp xong đá1 mới

được cấp đá2. Khi cốt liệu đã được cấp đủ đưa chúng vào thùng trộn. Lúc này 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, xi măng coi như máy đang trôn bê

tông khô, thời gian trộn ướt được bắt đầu tính khi xả nước và phụ gia. Sau khi trộn

ướt mẻ bê tông đã được hoàn thành, người vận hành chỉ việc nhấn nút xả bê tông.

Không để chuyển mạch đóng mở cửa xả ở vị trí “tự động” vì khi đó có thể bê

tông sẽ bị xả theo chế độ tự động trong khi chưa cân đủ nước hoặc đủ xi măng.

2.6. Thành phần vật liệu của bê tông

Thành phần vật liệu của bê tông đóng vai trò quyết định đến chất lượng hay

quyết định đến cường độ chịu lực cũng như mác của bê tông.Từ thực nghiệm người

ta đã xác định được mác của bê ông ứng với từng loại vật liệu nhất định với một tỉ

lệ xác định, ngược lại từ mác của bê tông người ta dễ dàng tra được tỉ lệ thành phần

trong bê tông.

Sau đây là một trong số mác bê tông do trạm bê tông thương phẩm Tây Mỗ –

Công ty cổ phần cơ giới lắp máy và xây dựng (VIMECO) cấp mẫu.

Cơ quan cấp mẫu : Trạm bê tông thương phẩm Tây Mỗ (VIMECO)



Loaị bê tông mác 150 độ sụt 60 20 mm tại công trường. Vật liệu sử dụng:

➢ Xi măng Bỉm Sơn

➢ Cát vàng

➢ Đá dăm 1x2.

➢ Nước sinh hoạt

➢ Phụ gia FDN 2002 A (0.40/100 kg xi măng)

Bảng thành phần cấp phối theo trọng lượng

Mác

Bê

tông

Vật liệu dùng cho 1m3 bê tông (kg)

Xi

măng

(Kg)

Cát

(kg)

Đá

(kg)

Nước

(kg)

Phụ gia

FDN

2002A

Độ sụt

Mm

Dung

trọng

(Kg/ m3)

150 250 851 1112 174 1.00 6020 2387

Loại bê tông : Bê tông mác 150 độ sụt 80 20 (mm) tại công trường

Vật liệu sử dụng: Xi măng Bỉm Sơn; Đá dăm 1x2 ; Cát vàng ; Nước sinh hoạt ; Phụ

gia FDN 2002A (0.40/100 kg xi măng).

Bảng thành phần cấp phối theo trọng lượng

Mác

bê tông

Vật liệu dùng cho 1m3 bê tông (kg)

Xi măng

(kg)

Cát

(kg)

Đá

(kg)

Nước

(kg)

Phụ gia

FDN 2002 A

Độ sụt

(mm)

Dung trọng

(Kg/ m3

150 260 852 1100 175 1.00 80 20 2388



2.7. Định lượng vật liệu

Bộ phận quan trọng nhất của một trạm trộn là bộ phận định lượng nguyên

liệu. Để có được bê tông theo đúng mác yêu cầu ta phải đảm bảo độ chính xác về tỷ

lệ các thành phần xi măng, nước, cát và phụ gia.

Việc định lượng vật liệu trước đây dùng dây cơ khí, hiện tại thường được

thực hiện chủ yếu trên các cân băng tải hay các cân có bộ cảm biến trọng lượng

Loadcell.

2.8. Hoạt động của máy nén khí

Máy nén khí dùng để cấp khí nén điều khiển các cửa đóng mở cân, cấp đá,

cát, xi măng, nước, phụ gia và xả bê tông. Máy nén khí là một máy đã được chu

hoá dùng điện một pha tự động ổn định áp lực thông qua rơ le, tự động ngắt, tự

động bảo vệ.

* Theo cấu tạo các máy khí nén được phân thành: Máy nén khí pittông, máy

nén khí rôto, máy nén khí ly tâm, máy nén khí hướng trục và máy nén khí kiểu

phun



CHƯƠNG II: Cơ sở lý thuyết

1.Giới thiệu PLC S7-300:

Để đáp ứng yêu cầu tự động hóa ngày càng tăng đòi hỏi kỹ thuật điều khiển

phải có nhiều thay đổi về thiết bị cũng như về phương pháp điều khiển. Vì

vậy người ta phát minh ra bộ điều khiển lập trình rất đa dạng như PLC. Sự phát

triển của PLC đã đem lại nhiều thuận lợi và làm cho các thao tác máy trở nên

nhanh nhạy, dễ dàng và tin cậy hơn. Nó có thể thay thế gần như hoàn toàn cho các

phương pháp điều khiển truyền thống. Như vậy PLC có tính năng ưu việt và thích

hợp trong môi trường công nghiệp là:

- Khả năng chống nhiễu tốt.

- Cấu trúc dạng modul rất thuận tiện cho việc mở rộng, cải tạo nâng cấp.

- Có những modul chuyên dụng để thực hiện chức năng đặc biệt.

- Khả năng lập trình được, lập trình dễ dàng cũng là đặc điểm quan trọng để

xếp hạng một hệ thống điều khiển tự động.

- Hiện nay trên thị trường có các loại PLC của các hãng sản xuất như:

Omron, Mitsubishi, Siemens, ABB, Allen Bradley...

Do yêu cầu đề tài nên em xin trình bày về Simatic S7-300 của Siemens.

S7-300 là Dòng sản phẩm cao cấp, được dùng cho những ứng dụng lớn với

những yêu cầu I/O nhiều và thời gian đáp ứng nhanh, yêu cầu kết nối mạng và có

khả năng mở rộng, nâng cấp.

Ngôn ngữ lập trình đa dạng cho phép người sử dụng có quyền chọn lựa. Đặc

điểm nổi bật của S7-300 đó là ngôn ngữ lập trình cung cấp những hàm toán đa

dạng cho những yêu cầu chuyên biệt. Hoặc ta có thể sử dụng ngôn ngữ chuyên biệt

đểxây dựng hàm riêng cho ứng dụng mà ta cần.

Ngoài ra S7-300 còn xây dựng phần cứng theo cấu trúc modul, nghĩa là đối với

S7-300 sẽ có những modul tích hợp cho những ứng dụng đặc biệt.



1.1. Các modul PLC S7-300:

Cấu hình của một trạm PLC S7-300.

Để tăng tính mềm dẻo trong ứng dụng vào thực tế phần lớn các đối tượng

điều khiển có số tín hiệu đầu vào, đầu ra cũng như chủng loại tín hiệu vào/ra khác

nhau mà các bộ điều khiển PLC được thiết kế không bị cứng hoá về cấu hình.

Chúng được sử dụng theo kiểu các modul, số lượng modul nhiều hay ít tuỳ vào

yêu cầu thực tế, xong tối thiểu bao giờ cũng có một modul chính là CPU, các

modul còn lại nhận truyền tín hiệu với các đối tượng điều khiển, các modul

chức năng chuyên dụng như PID, điều khiển động cơ, van thuỷ khí …Chúng gọi

chung là modul mở rộng.

Modul CPU:

Modul CPU là loại modul có chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, các bộ

thời gian, bộ đếm, cổng truyền thông (RS485) và có thể còn có một vài cổng vào ra

số. Các cổng vào ra số có trên modul CPU được gọi là cổng vào ra Onboard. PLC

S7_300 có nhiều loại modul CPU khác nhau. Chúng được đặt tên theo bộ vi xử lý

có trong nó như modul CPU312, modul CPU314, modul CPU315.

Những modul cùng sử dụng 1 loại bộ vi xử lý, nhưng khác nhau về

cổng vào/ra onboard cũng như các khối hàm đặc biệt được tích hợp sẵn trong thư



viện của hệ điều hành phục vụ việc sử dụng các cổng vào/ra onboard này sẽ được

phân biệt với nhau trong tên gọi bằng thêm cụm chữ IFM (Intergrated Function

Module). Ví dụ như modul CPU312 IFM, modul CPU314 IFM.

. Một số CPU của PLC S7-300.

Ngoài ra còn có các loại module CPU với 2 cổng truyền thông, trong đó

cổng truyền thông thứ hai có chức năng chính là phục vụ việc nối mạng phân tán.

Các loại modul này phân biệt với các loại modul khác bằng cụm từ DP

(Distributed Port) như là modul CPU314C-2DP.

Modul mở rộng:

Thiết bị điều khiển khả trình SIMATIC S7-300 được thiết kế theo kiểu

modul. Các modul này sử dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau. Việc xây dựng PLC

theo cấu trúc modul rất thuận tiện cho việc thiết kế các hệ thống gọn nhẹ và dễ

dàng cho việc mở rộng hệ thống. Số các modul được sử dụng nhiều hay ít tuỳ theo

từng ứng dụng nhưng tối thiểu bao giờ cũng phải có một modul chính là

modul CPU, các modul còn lại là những modul truyền và nhận tín hiệu với đối

tượng điều khiển bên ngoài như động cơ, các đèn báo, các rơle, các van từ. Chúng

được gọi chung là các modul mở rộng.

Các modul mở rộng chia thành 5 loại chính:

a) Module nguồn nuôi (PS - Power supply)

Có 3 loại: 2A, 5A, 10A.



b) Module xử lý vào/ra tín hiệu số (SM - Signal module)

Modul mở rộng cổng tín hiệu vào/ra, bao gồm:

DI (Digital input): Modul mở rộng các cổng vào số. Số các cổng vào số mở

rộng có thể là 8, 16, 32 tuỳ từng loại modul.

DO (Digital output): Modul mở rộng các cổng ra số. Số các cổng ra số mở

rộng có thể là 8, 16, 32 tuỳ từng loại modul.

DI/DO (Digital input/Digital output): Modul mở rộng các cổng vào/ra số...

Số các cổng vào/ra số mở rộng có thể là 8 vào/8ra hoặc 16 vào/16 ra tuỳ

từng loại modul.

AI (Analog input): Modul mở rộng các cổng vào tương tự. Số các cổng vào

tương tự có thể là 2, 4, 8 tuỳ từng loại modul.

AO (Analog output): Modul mở rộng các cổng ra tương tự. Số các cổng ra

tương tự có thể là 2, 4 tuỳ từng loại modul.

AI/AO (Analog input/Analog output): Modul mở rộng các cổng vào/ra

tương tự. Số các cổng vào/ra tương tự có thể là 4 vào/2 ra hay 4 vào/4 ra tuỳ từng

loại modul.

Các CPU của S7_300 chỉ xử lý được các tín hiệu số, vì vậy các tín hiệu

analog đều phải được chuyển đổi thành tín hiệu số. Cũng như các modul số, người

sử dụng cũng có thể thiết lập các thông số cho các modul analog.

c) Modul ghép nối (IM - Interface modul)

Modul ghép nối nối các modul mở rộng lại với nhau thành một khối và được

quản lý chung bởi 1 modul CPU. Thông thường các modul mở rộng được gắn liền

với nhau trên một thanh đỡ gọi là rack. Trên mỗi rack có nhiều nhất là 8 modul mở

rộng (không kể modul CPU, modul nguồn nuôi). Một modul CPU S7-300 có thể



làm việc trực tiếp với nhiều nhất 4 rack và các rack này phải được nối với

nhau bằng modul IM.

Các modul ghép nối (IM) cho phép thiết lập hệ thống S7_300 theo nhiều cấu

hình, S7-300 cung cấp 3 loại modul ghép nối sau:

IM 360 : Là modul ghép nối có thể mở rộng thêm một tầng chứa 8 modul

trên đó với khoảng cách tối đa là 10 m lấy nguồn từ CPU.

IM 361 : Là modul ghép nối có thể mở rộng thêm ba tầng, với một tầng chứa

8 modul với khoảng cách tối đa là 10 m đòi hỏi cung cấp một nguồn 24 VDC cho

mỗi tầng.

IM 365 : Là modul ghép nối có thể mở rộng thêm một tầng chứa 8 modul

trên đó với khoảng cách tối đa là 1m lấy nguồn từ CPU.

d) Modul chức năng (FM - Function modul)

Modul có chức năng điều khiển riêng. Ví dụ như modul PID, modul

điều khiển động cơ bước.

e) Module truyền thông (CP - Communication modul)

Modul phục vụ truyền thông trong mạng giữa các PLC với nhau hoặc

giữa PLC với máy tính.

a) Modul nguồn (PS) b) Modul vào số (DI) c) Modul ra analog (AO)



d) Modul ra số (DO) e) Modul chức năng (FM) f) Modul truyền thông(CP)

Các loại modul mở rộng của S7-300.

Các Tín hiệu kết nối với PLC:

a/ Tín hiệu số : Là các tín hiệu thuộc dạng hàm Boolean, dạng tín hiệu chỉ có 2 trị

0 hoặc 1.

Mức 0 : tương ứng với 0V hoặc hở mạch

Mức 1 : Tương ứng với 24V

b/ Tín hiệu tương tự : Là tín hiệu liên tục, từ 0-10V hay từ 4-20mA….

c/ Tín hiệu khác : Bao gồm các tín hiệu giaotiếp với máy tính ,với các thiết bị

ngoại vi khác bằng các giao thức khác nhau như giao thức RS232, RS485,

Modbus….

Kiểu dữ liệu:

a/ Kiểu Bool: True hoặc False ( 0 hoặc 1)

b/ Kiểu Byte : gồm 8 Bit

c/ Kiểu Word

d/ Kiểu DWord

e/ Kiểu Int

f/ Kiểu Real.....



Cấu trúc của một bộ điều khiển PLC.

1.2. Ngôn ngữ lập trình:

PLC S7_300 có 3 ngôn ngữ lập trình cơ bản sau:

Ngôn ngữ “liệt kê lệnh”, ký hiệu là STL (Statement List). Đây là dạng ngôn

ngữ lập trình thông thường của máy tính. Một chương trình được ghép bởi nhiều

câu lệnh theo 1 thuật toán nhất định, mỗi lệnh chiếm 1 hàng và đều có

cấu trúc chung là “tên lệnh”+”toán hạng”.

Ngôn ngữ “hình thang”, ký hiệu là LAD (Ladder Logic). Đây là dạng ngôn

ngữ đồ hoạ thích hợp với những người quen thiết kế mạch điều khiển logic.

Ngôn ngữ “hình khối”, ký hiệu là FBD (Function Block Diagram). Đây là

dạng ngôn ngữ đồ hoạ thích hợp với những người quen thiết kế mạch điều khiển số.

Trong đồ án nhóm em sử dụng ngôn ngữ LAD để lập trình để đơn giản và

trực quan hơn. Phần mềm dùng viết chương trình là Step7 V5.5



1.3. Những khối OB đặc biệt:

Khối OB1 có chức năng quản lý chính trong toàn bộ chương trình, có

nghĩa là nó sẽ thực hiện một cách đều đặn ở từng vòng quét trong khi thực

hiện chương trình. Ngoài ra Step7 còn có rất nhiều các khối OB đặc biệt khác và

mỗi khối OB đó có một nhiệm vụ khác nhau, ví dụ các khối OB chứa các

chương trình ngắt của các chương trình báo lỗi ,....Tuỳ thuộc vào từng loại

CPU khác nhau mà có các khối OB khác nhau. Ví dụ các khối OB đặc biệt.

OB10: (Time of Day Interrupt ): Chương trình trong khối OB10 sẽ được

thực hiện khi giá trị của đồng hồ thời gian thực nằm trong một khoảng thời

gian đã qui định. OB10 có thể được gọi một lần, nhiều lần cách đều nhau từng

phút, từng giờ, từng ngày,....Việc qui định thời gian hay số lần gọi OB10

được thực hiện bằng chương trình hệ thống SFC28 hoặc trong bảng tham số

modul CPU nhờ phần mềm Step7.

OB20: (Time Delay Interrupt): Chương trình trong khối OB20 sẽ được

thực hiện sau một khoảng thời gian trễ đặt trước kể từ khi gọi chương trình hệ

thống SFC32 để đăt thời gian trễ.

OB35: (Cyclic Interrupt ): Chương trình OB35 sẽ được thực hiện cách

đều nhau một khoảng thời gian cố định. Mặc định khoảng thời gian này là

100ms, xong ta có thể thay đổi trong bảng đặt tham số cho CPU nhờ phần mềm

Step7.

OB40 ( Hardware In terrupt ): Chương trình trong khối OB40 sẽ được

thực hiện khi xuất hiện một tín hiệu báo ngắt từ ngoại vi đưa vào CPU thông qua

các cổng vào/ra số onboard đặc biệt, hoặc thông qua các modul SM, CP, FM.

OB80: (cycle Time Fault ): Chương trình sẽ được thực hiện khi thời gian

vòng quét (scan time) vượt qua khoảng thời gian cực đại đã qui định hoặc khi

có một tín hiệu ngắt gọi một khối OB nào đó mà khối OB này chưa kết thúc ở

lần gọi trước. Mặc định, scan time cực đại là 150ms, nhưng có thể thay đổi tham

số nhờ phần mềm Step7.

OB81( Power Supply Fault ): nếu có lỗi về phần nguồn cung cấp thì sẽ

gọi chương trình trong khối OB81.



OB82: (Diagnost ic Interrupt ) chương trình trong khối này sẽ được

gọi khi CPU phát hiện có lỗi từ các modul vào/ra mở rộng. Với điều kiện các

modul vào/ra này phải có chức năng tự kiểm tra mình.

OB85 (Not Load Fault ): CPU sẽ gọi khối OB85 khi phát hiện chương

trình ứng dụng có sử dụng chế độ ngắt nhưng chương trình xử lý tín hiệu ngắt lại

không có trong khối OB tương ứng.

OB87 (Communication Fault ): Chương trình trong khối này sẽ được

gọi khi CPU phát hiện thấy lỗi trong truyền thông.

OB100 (Start Up Information ): Khối này sẽ được thực hiện một lần khi

CPU chuyển trạng thái từ STOP sang trạng thái RUN.

OB121: (Synchronouns error ): Khối này sẽ được gọi khi CPU phát

hiện thấy lỗi logic trong chương trình như đổi sai kiểu dữ liệu hoặc lỗi truy nhập

khối DB, FC, FB không có trong bộ nhớ của CPU.

OB122 (Synchronouns error ): Khối này sẽ được thực hiện khi CPU

phát hiện thấy lỗi truy nhập Modul trong chương trình, ví dụ trong chương trình

có lệnh truy nhập modul mở rộng nhưng lại không có modul này. Để thực

hiện thay đổi các chức năng của các khối OB trong CPU ta chỉ cần kích đúp

chuột trái vào vị tí CPU trong bảng cấu hình cứng của Project khi đó trên màn

hình sẽ xuất hiện một cửa sổ như sau:

2.Giới thiệu về Wincc

2.1.Giới thiệu về WinCC

WinCC (Windows Control Center): Là chương trình kết hợp với PLC dùng để

giám sát, thu thập dữ liệu và điều khiển các hệ thống tự động hóa quá trình sản

xuất. Nó là 1 chương trình HMI ( Human Machine Interface) hỗ trợ người dùng lập

trình thiết kế giao diện người-máy.

WinCC là hệ thống trung tâm điều khiển của cả hệ thống, nó cung cấp các tính

năng như: hiển thị hình ảnh, số liệu, lưu trữ dữ liệu,cảnh báo, giao diện thân thiện,

dễ sử dụng….



Graphics Designer: Thực hiện dể dàng các chức năng mô phỏng và hoạt

động qua các đối tượng đồ họa của chương trình WinCC, Windows, I/O,.. và các

thuộc tính hoạt động (Dynamic).

Alarm Logging: Thực hiện việc hiển thị các thông báo hay các cảnh báo khi

hệ thống vận hành. Nhận các thông tin từ các quá trình, hiển thị, hồi đáp và lưu trữ

chúng. Alarm Logging còn giúp ta phát hiện ra nguyên nhân của lỗi.

Tag Logging: Thu thập, lưu trữ và xuất ra dưới nhiều dạng khác nhau từ các

quá trình đang thực thi.

Report Designer: Tạo ra các thông báo, kết quả. Và các thông báo này được

lưu dưới dạng nhật ký sự kiện.

User Achivers: Cho phép người sử dụng lưu trữ dữ liệu từ chương trình ứng

dụng và có khả năng trao đổi với các thiết bị khác.Trong WinCC, các công thức và

ứng dụng có thể soạn thảo, lưu trữ và sử dụng trong hệ thống.



Ngoài ra, WinCC còn kết hợp với Visual C++, Visual Basic tạo ra một hệ

thống tinh vi và phù hợp cho từng hệ thống tự động hóa chuyên biệt.

WinCC có thể tạo một giao diện Người và Máy – HMI dựa trên sự giao tiếp

giữa con người với các thiết bị, hệ thống tự động hóa thông qua hình ảnh, số liệu,

sơ đồ,.. Giao diện có thể cho phép người dùng vận hành, theo dỏi từ xa và còn có

thể cảnh báo, báo động khi có sự cố.

WinCC là chương trình thiết kế giao diện Người Máy thực sự cần thiết cho các hệ

thống tự động hóa cao và hiện đại.

2.2.Một số lệnh thường dùng trong chương trình.

1. SetTagBit:

Cú pháp: BoolSetTagBit(Tag Tag_name, short int value)

Nội dung: định giá trị cho 1 Tag có kiểu dữ liệu là Binary

2. SetTagByte:

Cú pháp: BoolSetTagByte(Tag Tag_name, byte value)

Nội Dung: định giá trị cho 1 Tag có kiểu dữ liệu là 8 bit

3. SetTagSByte:

Cú pháp: BoolSetTagSByte(Tag Tag_name, single char value)

Nội Dung: định giá trị cho 1 Tag có kiểu dữ liệu là 8 bit có dấu

Tương tự có các hàm SetTagWord, SetTagDWord,....

4. GetTagBit:

Cú pháp: BoolGetTagBit(Tag Tag_name)

Nội dung: lấy giá trị cho 1 Tag có kiểu dữ liệu là Binary

5. SetTagByte:

Cú pháp: BoolGetTagByte(Tag Tag_name)

Nội Dung: lấy giá trị cho 1 Tag có kiểu dữ liệu là 8 bit



6. GetTagSByte:

Cú pháp: BoolGetTagSByte(Tag Tag_name)

Nội Dung: định giá trị cho 1 Tag có kiểu dữ liệu là 8 bit có dấu

Tương tự có các hàm SetTagWord, SetTagDWord,....

Các hàm điều khiển thường dùng:

Các hàm xử lý tính toán:

Operator Description

+(unary) Positive sign (actually has no effect)

-(unary) Negative sign

+(binary) Addition

-(binary) Subtraction

* Multiplication

/ Division

% Modulo(return the remainder of a

division)

++ Increment

-- Decrement

Các hàm tính toán:

Operator Description

& Bit-by-bit AND

| Bit-by-bit OR

^ Bit-by-bit exclusive OR

~ Bit-by-bit inversion

<< Move bit to the left

>> Move bit to the right



3. Lựa chọn thiết bị điều khiển trạm trộn bê tông tươi

3.1.Hệ thống cân sử dụng Loadcell.

3.1.1.Khái niệm Loadcell.

Loadcell là thiết bị cảm biến dùng để chuyển đổi lực hoặc trọng lượng thành

tín hiệu điện.

3.1.2.Cấu tạo, sơ đồ đấu dây và nguyên lý hoạt động.

Cấu tạo:

Loadcell được cấu tạo bởi hai thành phần, thành phần thứ nhất là "Strain

gage" và thành phần còn lại là "Load". Strain gage là một điện trở đặc biệt chỉ nhỏ

bằng móng tay, có điện trở thay đổi khi bị nén hay kéo dãn và được nuôi bằng một

nguồn điện ổn định, được dán chết lên “Load” - một thanh kim loại chịu tải có tính

đàn hồi.



Sơ đồ đấu dây:

Trong thực tế còn có loại loadcell sử dụng kỹ thuật 6 dây cho ra 6 đầu dây.

Sơ đồ nối dây của loại loadcell này có thể có hai dạng như sau:

a. Dạng nối dây 1 b.Dạng nối dây 2

Các dạng nối dây của loadcell

Như vậy, thực chất loadcell cho ra 6 dây nhưng bản chất vẫn là 4 dây vì ở cả

hai cách nối ta tìm hiểu ở trên thì các dây +veInput (Exc+) và +veSense (Sense+) là

nối tắt, các dây -veInput (Exc-) và -veSense (Sense-) là nối tắt.

Có nhiều kiểu hình dạng loadcell cho những ứng dụng khác nhau. Do đó

cách kết nối loadcell vào hệ thống cũng khác nhau trong từng trường hợp.

Nguyên lý hoạt động:

Hoạt động dựa trên nguyên lý cầu điện trở cân bằng Wheatstone. Giá trị lực

tác dụng tỉ lệ với sự thay đổi điện trở cảm ứng trong cầu điện trở, và do đó trả về

tín hiệu điện áp tỉ lệ.

Cấu tạo chính của loadcell gồm các điện trở strain gauges R1, R2, R3, R4 kết

nối thành 1 cầu điện trở Wheatstone như hình dưới và được dán vào bề mặt của

thân loadcell.



Một điện áp kích thích được cung cấp cho ngõ vào loadcell (2 góc (1) và (4)

của cầu điện trở Wheatstone) và điện áp tín hiệu ra được đo giữa hai góc khác.

Tại trạng thái cân bằng (trạng thái không tải), điện áp tín hiệu ra là số không

hoặc gần bằng không khi bốn điện trở được gắn phù hợp về giá trị.

Khi có tải trọng hoặc lực tác động lên thân loadcell làm cho thân loadcell bị

biến dạng (giãn hoặc nén), điều đó dẫn tới sự thay đổi chiều dài và tiết diện của các

sợi kim loại của điện trở strain gauges dán trên thân loadcell dẫn đến một sự thay

đổi giá trị của các điện trở strain gauges. Sự thay đổi này dẫn tới sự thay đổi trong

điện áp đầu ra.

Đó là lý do tại sao cầu điện trở Wheatstone còn được gọi là một mạch cầu

cân bằng.

Sự thay đổi điện áp này là rất nhỏ, do đó nó chỉ có thể được đo và chuyển

thành số sau khi đi qua bộ khuếch đại của các bộ chỉ thị cân điện tử (đầu cân).

3.1.3.Thông số kỹ thuật.

- Độ chính xác: Cho biết phần trăm chính xác trong phép đo. Độ chính xác

phụ thuộc tính chất phi tuyến tính, độ trễ, độ lặp. Tùy vào các yêu cầu công nghệ

khác nhau của hệ thống để lựa chọn thiết bị đo có độ chính xác phù hợp.

- Công suất định mức: giá trị khối lượng lớn nhất mà Loadcell có thể đo

được. Nếu lực đặt nên thiết bị đo quá giá trị này thì sẽ gây hư hỏng thiết bị đo.

- Dải bù nhiệt độ: là khoảng nhiệt độ mà đầu ra Loadcell được bù vào, nếu

nằm ngoài khoảng này, đầu ra không được đảm bảo thực hiện theo đúng chi tiết kĩ

thuật được đưa ra. Bởi vậy, cần lựa chọn thiết bị phù hợp với nhiệt độ môi trường

cần đo.

- Cấp bảo vệ: được đánh giá theo thang đo IP, (ví dụ: IP65: chống được độ

ẩm và bụi).

- Điện áp: giá trị điện áp làm việc của Loadcell (thông thường đưa ra giá trị

lớn nhất và giá trị nhỏ nhất 5 - 15 V).



- Độ trễ:hiện tượng trễ khi hiển thị kết quả dẫn tới sai số trong kết quả.

Thường được đưa ra dưới dạng % của tải trọng.

- Trở kháng đầu vào: trở kháng được xác định thông qua S- và S+ khi

Loadcell chưa kết nối vào hệ thống hoặc ở chế độ không tải.

- Điện trở cách điện: thông thường đo tại dòng DC 50V. Giá trị cách điện

giữa lớp vỏ kim loại củaLoadcell và thiết bị kết nối dòng điện.

- Phá hủy cơ học: giá trị tải trọng mà Loadcell có thể bị phá vỡ hoặc biến

dạng.

- Giá trị ra: kết quả đo được (đơn vị: mV).

- Trở kháng đầu ra: cho dưới dạng trở kháng được đo giữa Ex+ và EX- trong

điều kiện load cell chưa kết nối hoặc hoạt động ở chế độ không tải.

- Quá tải an toàn: là công suất mà Loadcell có thể vượt quá (ví dụ: 125%

công suất).

- Hệ số tác động của nhiệt độ: Đại lượng được đo ở chế độ có tải, là sự thay

đổi công suất củaLoadcell dưới sự thay đổi nhiệt độ, (ví dụ: 0.01%/10°C nghĩa là

nếu nhiệt dộ tăng thêm 10°C thì công suất đầy tải của Loadcell tăng thêm 0.01%).

- Hệ số tác động của nhiệt độ tại điểm 0: giống như trên nhưng đo ở chế độ

không tải.

3.1.4.Các loại Loadcell cơ bản.

Loadcell tương tự.



+ Khái niệm.

Loadcell cảm biến sức căng, biến đổi thành tín hiệu điện gọi là Loadcell

tương tự. Tín hiệu này được chuyển thành thông tin hữu ích nhờ các thiết bị đo

lường như bộ chỉ thị.

Mỗi Loadcell tải một đầu ra độc lập, thường 1 đến 3 mV/V. Đầu ra kết hợp

được tổng hợp dựa trên kết quả của đầu ra từng Loadcell. Các thiết bị đo lường

hoặc bộ hiển thị khuyếch đại tín hiệu điện đưa về, qua chuyển đổi ADC, vi xử lý

với phần mềm tích hợp sẵn thực hiện tính toán chỉnh định và đưa kết quả đọc được

lên màn hình. Đa phần các thiết bị hay bộ hiển thị hiện đại đều cho phép giao tiếp

với các thiết bị ngoài khác như máy tính hoặc máy in.

+ Ưu điểm và nhược điểm

Ưu điểm:

Ưu điểm chính của công nghệ này là xuất phát từ yêu cầu thực tế, với những

tham số xác định trước, sẽ có các sản phẩm thiết kế phù hợp cho từng ứng dụng của

người dùng. Ở đó các phần tử cảm ứng có kích thước và hình dạngkhác nhau phù

hợp với yêu cầu của ứng dụng.

Các dạng phổ biến: dạng kéo (shear), dạng uốn (bending), dạng nén

(compression).

Nhược điểm:

Tín hiệu điện áp đầu ra của Loadcell rất nhỏ(thường không quá 30mV).

Những tín hiệu nhỏ như vậy dễ dàng bị ảnh hưởng của nhiều loại nhiễu trong công

nghiệp như:

Nhiễu điện từ: sinh ra bởi quá trình truyền phát các tín hiệu điện trong môi

trường xung quanh, truyền phát tín hiệu vô tuyến điện trong không gian hoặc do

quá trình đóng cắt của các thiết bị chuyển mạch công suất lớn



Sự thay đổi điện trở dây cáp dẫn tín hiệu: do thay đổi thất thường của nhiệt độ

môi trường tác động lên dây cáp truyền dẫn.

Thực tế còn rất nhiều yếu tố khác liên quan đến độ chính xác của hệ thống cân

như:

➢ Quá trình chỉnh định hệ thống.

➢ Nhiễu rung và ồn.

➢ Do tác dụng chuyển hướng lực trong các cơ cầu hình ống.

➢ Quá trình phân tích dò tìm lỗi.

➢ Thay thế các thành phần trong hệ thống cân hoặc các hệ thống liên quan.

➢ Đi dây cáp tín hiệu dài.

➢ Môi trường hoạt động quá kín .

Loadcell số

+ Khái niệm, sự ra đời

Thời gian ra đời: Từ cuối những năm 1970.

Về cơ bản Loadcell số là sự tích hợp giữa load cell tương tự với công nghệ

điện tử hiện đại.

Ban đầu, khi khái niệm Loadcell số mới ra đời, nhiều người hiểu lầm là các

load cell số có các phần tử điện tiêu hao thấp có thể được sử dụng để chuyển đổi

một load cell chất lượng thấp lên một Loadcell chất lượng cao. Thực tế thì ngược

lại, mỗi Loadcell số đơn giản cũng mang trong nó một cấu trúc khá phức tạp.



- Thứ nhất: Phải có một Loadcell cơ bản với độ chính xác, độ ổn dịnh và khả

năng lặp lại rất cao trong mọi điều kiện làm việc.

- Thứ hai: Phải có một bộ chuyển đổi tương tự-số (ADC) 16 đến 20 bit tốc độ

cao để chuyển đổi tín hiệu điện tương tự sang dạng số.

- Thứ ba: Phải có hệ vi mạch xử lý để thực hiện điều khiển toàn bộ quá trình

chuyển đổi từ tín hiệu lực đo được thành dữ liệu số thể hiện trung thực nhất và giao

tiếp với các thiết bị khác để trao đổi thông tin.

+ Hoạt động:

Tín hiệu điện áp từ cầu điện trở của Loadcell chính xác cao được đưa đến đầu

vào của mạch tích hợp sẵn, bao gồm cả phần khuyếch đại, bộ giải điều chế, một

ADC tốc độ cao 20 bit và bộ lọc số. Một cảm biến nhiệt độ tích hợp sẵn được sử

dụng để đo nhiệt độ thực của Loadcell phục vụ cho việc bù sai số do nhiệt độ. Dữ

liệu từ ADC, cảm biến nhiệt độ cùng với các thuật toán trong phần mềm và một số

phần cứng bổ sung tích hợp sẵn có chức năng tối ưu hóa xử lý các sai số do không

tuyến tính, bù sai đường đặc tính, khả năng phục hồi trạng thái và ảnh hưởng của

nhiệt độ được vi xử lý tốc độ cao xử lý. Dữ liệu kết quả đầu ra được truyền đi xa

qua cổng giao tiếp theo một giao thức nhất định. Các module điện tử này có thể

được đặt ngay trong loadcell, load cell cable hoặc trong hộp junction box. Các đặc

tính tới hạn của từng load cell được đặt trong EEPROM nằm trong module của

Loadcell đó, điều đó cũng có nghĩa là mọi vấn đề xử lý sai số được thực hiện ngay

tại load cell, với chính Loadcell đó, cũng có nghĩa là phép bù sai số được thực hiện

khá triệt để.

Một hệ thống số điển hình bao gồm một số các Loadcell số nối với máy tính,

PLC hoặc thiết bị đo như bộ hiển thị.

Các Loadcell số hoạt động trên một chương trình điều khiển

kiểuMaster/Slave, ở đó định nghĩa một thiết bị (thường là PC hoặc indicator) là

master trên mạng.



Ưu điểm và nhược điểm

+ Ưu điểm:

- Tín hiệu ra số “khỏe”, rất ít bị ảnh hưởng của nhiễu điện từ hoặc thay đổi

nhiệt độ thất thường trên đường dây cable dẫn.

- Khoảng cách dây cáp dẫn có thể kéo dài đến 1200m.

- Dễ dàng thay thế Loadcell.

- Dữ liệu số có thể xử lý trực tiếp bằng máy tính, PLC hoặc trên bộ hiển thị

khi cần.

- Mỗi Loadcell là một thiết bị hoạt động độc lập trong hệ thống, do đó có thể

mở rộng cấu trúc dễ dàng.

- Có thể thực hiện tối ưu hóa hệ thống dễ dàng qua phân tích từng thành phần

tích hợp.

- Cân bằng các góc cân có thể thực hiện bằng thiết bị. Thay đổi, sửa lỗi một

Loadcell không ảnh hưởng đến các Loadcell khác. Công việc thực hiện dễ dàng và

đơn giản, tiết kiệm thời gian.

- Với hệ thống yêu cầu độ chính xác vừa và thấp có thể tự động chỉnh định

mà không cần tải chết.

- Loadcell có thể thay thế mà không cần chỉnh định lại.

- Các thiết bị theo chuẩn RS485/422 đều có thể tham gia vào hệ thống.

- Nhiều hệ thống có thể kết nối và điều khiển bởi một trạm. Chỉ đơn giản là

mở rộng đường dây cable. Tiết kiệm phần cứng. phần mềm dễ dàng phát triển.

Những ưu điểm của hệ Loadcell số cho phép trong các ứng dụng độ chính xác

cao và chống chịu nhiễu tốt, đặc biệt ở những ứng dụng yêu cầu các điểm đo nằm

phân tán trên phạm vi rộng.

+ Nhược điểm:

Chi phí đầu tư cao.



Đòi hỏi người vận hành phải có kiến thức nhất định về hệ thống.

3.2. Van điện từ.

Căn cứ theo yêu cầu điều khiển trạm trộn, Công ty hiện đang sử dụng hai loại

van điện từ. Loại dùng khí nén và loại dùng thủy lực.

3.2.1. Các van khí nén

a. Các van điều khiển hướng (solenoide):

Các van điều khiển hướng là các thiết bị tác động đến đường dẫn các dòng

Ckhí. Tác động có thể là: cho phép khí lưu thông đến các đường ống dẫn khí, ngắt

các dòng không khí khi cần thiết bằng cách đóng các đường dẫn hoặc phóng thích

không khí vào trong khí quyển thông qua cổng thoát.

Van điều khiển hướng được đặc trưng bằng số các đường dẫn được điều

khiển, cũng chính là số cổng của van và số vị trí chuyển mạch của nó. Cấu trúc của

van là yếu tố quan trọng ảnh hưởng về các đặc tính của dòng chảy của van, chẳng

hạn như lưu lượng, sự suy giảm áp suất và thời gian chuyển mạch.

b.Van chắn:

Van chắn là loại van chỉ cho dòng khí nén chảy theo một chiều, chiều ngược

lại dòng khí nén sẽ bị khóa lại. Áp suất ở phía sau van theo chiều dòng chảy, sẽ tác

động lên cơ cấu đóng cửa thông khí của van.

Van điều khiển hướng



C. Van áp suất:

Van áp suất là các van tác động chủ yếu đến áp suất hoặc được điều khiển bởi

độ lớn của áp suất. Chúng được chia thành 3 nhóm:

- Van điều tiết áp suất

- Van giới hạn áp suất

- Van trình tự

3.2.2. Loại van dùng thủy lực

Căn cứ theo yêu cầu công nghệ trộn bê tông, hiện công ty đang sử dụng loại

van đảo chiều 4 cửa hai vị trí tác động trự c tiếp bằng nam châm.

Cấu tạo van điện từ

Nguyên lý hoạt động như sau: Tại ví trí thông của P nối thông với của T khi

dòng điện vào cuộn dây, pittong được kéo lên van chuyển vị trí, lúc này cửa P được

nối thông với cửa A, còn cửa B nối với cửa R.

3.3. Công tắc hành trình

Công tắc cơ tạo ra tín hiệu đóng, mở, hoặc các tín hiệu là kết quả của tác động

cơ học làm công tắc mở hoặc đóng.

Loại công tắc này có thể được sử dụng để cho biết sự hiện diện của chi tiết gia

công trên bàn máy, do đó chi tiết ép vào công tắc làm cho công tắc đóng. Sự vắng

mặt của chi tiết gia công được chỉ thị bằng công tắc mở và sự hiện hữu của chi tiết



Được biểu thị bằng công tắc đóng.

Các bộ cảm biến công tắc

Do đó, với cách bố trí được trình bày trên hình a, các tín hiệu nhập đối với

kênh nhập đơn của PLC có các mức logic như sau:

+ Không có chi tiết: 0

+ Có chi tiết : 1

Mức 1 có thể tương ứng với tín hiệu nhập 24VDC, mức 0 tương ứng với tín

hiệu nhập 0V. Với cách bố trí được trình bày trên hình b, khi công tắc mở, điện áp

được cung cấp cho đầu vào của PLC, khi công tắc đóng điện áp vào sụt đến giá trị

thấp. Các mức logic là:

+ Không có chi tiết: 0

+ Có chi tiết : 1

Thuật ngữ công tắc giới hạn (công tắc hành trình) được sử dụng cho công tắc

chuyên dùng để phát hiện sự có mặt của chi tiết chuyển động. Công tắc này có thể

được vận hành bằng cam, trục lăn hoặc đòn bẩy.



Công tắc giới hạn vận hành.(a. Đòn bẩy, b. Con lăn, c. Cam)

3.4. Động cơ điện

Động cơ điện được sử dụng rộng rãi trên các máy cố định hoặc di chuyển

ngắn theo quỹ đạo nhất định như: băng tải, máy trộn bê tông, máy nghiền đá...

Động cơ điện có nhiều chủng loại công suất và chia ra làm 2 loại: động cơ

điện 1 chiều và động cơ điện xoay chiều. Động cơ điện xoay chiều lại chia ra: loại

không đồng bộ và loại đồng bộ.

Trong trạm trộn bê tông ta chọn loại động cơ không đồng bộ với roto lồng sóc

vì nó có cấu tạo đơn giản, rẻ tiền, dễ bảo quản, làm việc tin cậy, có thể mắc trực

tiếp vào lưới điện 2 pha không cần biến đổi dòng điện, hiệu suất cao, chịu vượt tải

tương đối tốt, thay đổi chiều quay và khởi động nhanh, dễ tự động hóa. Điều kiện

vệ sinh công nghiệp tốt, ít gây ô nhiễm môi trường.

Nhược điểm: Cos của máy thường không cao lắm và đặc tính điều chỉnh tốc

độ không tốt.



CHƯƠNG IV: Thiết kế và thi công mô hình trạm trộn bê tông.

1.Nhiệm vụ và quy trình thi công mô hình.

1.1.Nhiệm vụ.

-Thiết kế mô hình dùng PLC kích vi điều khiển chạy led băng tải, led gầu, led

bồn trộn, các trạng thái on /off của van, dùng biến trở mô phỏng loadcell điều chỉnh

khối lượng đá, cát xi măng, phụ gia, nước, mô phỏng đúng thực tế quá trình công

nghệ của trạm bê tông, giám sát bằng wincc.

-Trạng thái on/off của led cảm biến được vi điều khiển gửi về PLC.

-Các biến trở thay thế loadcell để điều chỉnh khối lượng cân.

1.2.Quy trình thi công mô hình.

-Thiết kế bản vẽ mô hình.

-Thiết kế sơ đồ nguyên lý và mạch in bằng orcad.

-Hàn linh kiện vào mạch và đi dây mô hình.

-Lập trình vi điều khiển AT89S52

-Lập trình PLC S7-300.

-Thiết kế dao diện Wincc.

1.2.1. Thiết kế bản vẽ mô hình.

-Trong đồ án này tôi ứng dụng autocad để thiết kế bản vẽ mô hình, việc thiết

kế bản vẽ sẽ giúp mọi người, có cách nhìn tổng quan, bao quát và chính xác hơn về

trạm trộn bê tông.





-Để có thể in mica cần Export file cad sang file corel để chỉnh sửa màu sắc, và in ra

bảng mica khổ a3

1.2.2. Thiết kế sơ đồ nguyên lý và mạch in bằng orcad.

-Sơ đồ nguyên lý:

+ Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn

c5

0.33uf

J19

24v

12

c4

104

J19

24v

12

J26

5v

1 2

U3

7812

13

2

VINVOUT GN

D

U2

7805

1 3

2

VIN VOUT

GN

D

D1

10v

J22

10v

12

c6

0.1uf

J24

5v

1 2

J21

5v

1 2

R1

470

10v

J25

5v

1 2

J23

12v

12

J1

CB CAN CAT

1R2

RESISTOR VAR



+ Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển led gầu, led cảm biến và led băng tải.

U2

cap dong led bang tai

109

12345678

1817161514131211

COMGND

IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7IN8

OUT1OUT2OUT3OUT4OUT5OUT6OUT7OUT8

5

37

6

20

22

U3

cap dong led gau

10 9

12345678

1817161514131211

COM GND



C310uf /10v

39 21

R17220

40

35

8

KICH BANG TAI

40

RN3

R-PACK6

1 2 3 4 5 6

7

R18220

2

R21220

KICH GAU XUONG

J2

bang tai

123456789

R11330

8

c1

33uf

3

10

R13330

J3

gau

1234567

2

R15220

R14220

11CB GAU DUOI

20

R12330

34

R9330

40

36

40

R8330

23

R16220

4

7

40

5

J1

5VDC

1 2

c2

33uf

3

KICH GAU LEN

SW1

U1

AT89C52

9

1819

20

2930

31

40

12345678

2122232425262728

1011121314151617

3938373635343332

RST

XTAL2XTAL1

GN

D

PSENALE/PROG

EA/VPP

VC

C

P1.0/T2P1.1/T2-EXP1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7

P2.0/A8P2.1/A9

P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15

P3.0/RXDP3.1/TXD

P3.2/INT0P3.3/INT1

P3.4/T0P3.5/T1

P3.6/WRP3.7/RD

P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7

12MHZ

X1

38

R1

10k

R19220

4

1

6

40

CB GAU TRÊN

R10330

1

R20220

R6 10k

R24

10K

40

R23

2.2k

J8

24V

1

J10

jack BT

1

Q2

NPN ECB

R28

10K

Q6PNP BCE

J6

24V

1

R27

2.2k

R31 10k

22

Q3NPN ECB

R30

10K

R25

10k

R26R

Q5NPN ECB

J7

JACK CB GAU DUOI

1

R4

2.2k 11

Q1

NPN ECB

R28

10K

10

21

R5

10K

R2

10K

R26R

40

D8

LED GAU XUONG

40

J9

JACK CB GAU TREN

1J5

jack BT

1

40

D3

LED CB GAU DUOI

23

D4

LED CB GAU TREN

R29

10k

Q9

NPN ECB

R7

2.2k

11

R32

2.2k

Q4PNP BCE

Q5NPN ECB

R22R

P2.6

D2

LED GAU LEN

J4

jack BT

1 D1

LED BT

R3 10k



+ Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển led: bồn, cảm biến bồn rỗng, mức,

van.

4

38

40

R9

2

R14

J3

led muc

123456

40

39

R18

21

24

37

R20

R15

20

U3

cap dong led muc

10 9

12345678

1817161514131211

COM GND



5

U1

AT89C52

9

1819

20

2930

31

40

12345678

2122232425262728

1011121314151617

3938373635343332

RST

XTAL2XTAL1

GN

D

PSENALE/PROG

EA/VPP

VC

C

P1.0/T2P1.1/T2-EXP1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7

P2.0/A8P2.1/A9

P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15

P3.0/RXDP3.1/TXD

P3.2/INT0P3.3/INT1

P3.4/T0P3.5/T1

P3.6/WRP3.7/RD

P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7

c2

33uf

RN1

R-PACK

12345678

23

R12

KICH BON RONG

36

J2

led bon

123456789

KICH NUOC

34

R19

33

37

C310uf /10v

2

40

KICH XI MANG33

c1

33uf

KICH PHU GIA35

10

38

35

25

36

34

40

40

R10

noi voi jack cam bien tren MDK1

22

34

32

R8

5

R1

10k

20

35

R17

U2

cap dong led BON

10 9

12345678

1817161514131211

COM GND



12MHZ

X1

26

KICH BON38

KICH XA BE TONG

1

3

39

J1

5VDC

1 2

33

4

R21

3740

R11

1

36

SW1

3

39

32

R16

32

R33

2.2k

R27

2.2k

2324

10

R28 10k

J11

jack bon

1

R4

2.2k

R7

2.2k

Q5

NPN ECB

R31 10k

D5

LED can nuoc

R29

10K

R6

10K

J10

jack bon

1

40

Q3NPN ECB

40

Q1

NPN ECB

Q6

NPN ECB

Q8

NPN ECB

D7

LED can xi mang

R2

10K

R30

2.2k

R32

10K

D6

LED can phu gia

21

R22R

Q7

NPN ECB

40

R24

10K

D4

LED can da

J9

jack bon

1

R23

2.2k

J4

jack bon

1

R34 10k

R36

2.2k

Q4PNP BCE

J8

jack bon

1

R35

10K

22

J5

jack bon

1

R5 10k

D1

LED dc bon

40 40

Q2

NPN ECB

J7

JACK CB bon rong

1

R3 10k

R25

10k

R26

10K

25R13 10k

26

J6

24V

1

40

D3

LED CB bon rong

D2

LED can cat



+ Sơ đồ nguyên lý led băng tải.

+ Sơ đồ nguyên lý led gầu.

+ Sơ đồ nguyên lý led bồn trộn.

+ Sơ đồ nguyên lý led mức.

D2

LED

D3

LED

D4

LED

D5

LED

J1

CON9

123456789

D6

LED

D7

LED

D1

LED

D8

LED

D3

LED

D4

LED

D6

LED

J1

CON 1

1

D7

LED

D1

LED

D8

LED

D2

LED

D9

LED

J2

CON 5v

1

D1

LED

D8

LED

D2

LED

D3

LED

D4

LED

D5

LED

D6

LED

J1

CON9

123456789

D7

LED

D2

LED

D3

LED

J1

CON6

123456

D4

LED

D5

LED

D1

LED



+ Mạch in sau khi hoàn thiện xong.

1.2.3.Hàn linh kiện vào mạch và đi dây mô hình.

+ Hàn linh kiện.

+ Đi dây mô hình.



1.2.4. Mô hình hoàn thiện.



1.2.5. Lập trình vi điều khiển AT89S52.

+ Sơ đồ thuật toán led băng tải.

START

DC BĂNG

TẢI= 1

1 LED SÁNG

S

END

1 ĐIỂM SÁNG

CHẠY

Đ

+ Sơ đồ thuật toán led gầu

START

DC GẦU LÊN=0

DC GẦU XUỐNG=0

DC GẦU LÊN=1

DC GẦU XUỐNG=0

DC GẦU LÊN=0

DC GẦU XUỐNG=1

1 LED SÁNG

S

GẦU ĐI

XUỐNG

Đ

GẦU ĐI LÊN

Đ

S

Đ

END



+ Sơ đồ thuật toán led bồn.

START

DC BỒN

TRỘN =1

S

END

1 ĐIỂM SÁNG

CHẠY

Đ

2.Điều khiển và giám sát mô hình trạm trộn bê tông

2.1. Lập trình PLC S7-300.

+ Sơ đồ kết nối phần cứng:

DIG

ITAL IN

PUT D

IGIT

AL

OU

TPU

T

CB GẦU TRÊNI124.0

CB GẦU DƯỚII124.1

CB GẦU BỒN RỖNGI124.2

Q124.0VAN_CAT

Q124.1VAN_DA1

Q124.2VAN_DA2

Q124.3VAN_XIMANG

Q124.4VAN_NUOC

Q124.5VAN_PHUGIA

Q124.6VAN_CANCAT

Q124.7VAN_CANDA

Q125.0VAN_CANXM

Q125.1VAN_CANNUOC

Q125.2VAN_CANPG

Q125.3DC_BANGTAI

Q125.4DC_GAULEN

Q125.5DC_GAUXUONG

Q125.6DC_BONTRON

Q125.7VAN_XABON

OV

LOAD CELL CÂN ĐÁ CÁT

LOAD CELL CÂN XM

LOAD CELL CÂN NƯỚC

LOAD CELL CÂN PG

IN 0

IN 1

IN 2

IN 3

AN

ALO

G IN

PUT



+ Thuật toán chương trình plc

AUTO

START

XÁC

NHẬN

CD

AUTO

STOP DỪNG

MANUALCD

BẰNG TAY

MANUALCD

BẰNG TAY

STOP DỪNG

AUTOXÁC

NHẬN

CD

AUTO

+ Thuật toán CD AUTO.

MỞ 4 VAN

CÁT, NƯỚC,

PG, XM

CÂN ĐỦ CÁT

TẮT VAN CÁT,

MỞ VAN CÂN CÁT,

BT CHẠY

HẾT CÁT

ĐÓNG VAN

CÂN CÁT

CHỌN ĐÁ1,2

MỞ VAN

ĐÁ1, 2

CÂN ĐỦ ĐÁ

TẮT VAN ĐÁ

MỞ VAN CÂN ĐÁ

HẾT ĐÁ

TẮT VAN CÂN ĐÁ

BĂNG TẢI DỪNG

GẦU ĐI LÊN

CB TRÊN

GẦU DỪNG

CÂN ĐỦ XM

TẮT VAN

XM

HẾT XM

BỒN TRỘN(TRỘN KHÔ)

GẦU ĐI XUỐNG

TẮT VAN CÂN XM

CB DƯỚI

GẦU DỪNG

HẾT TG TRỘN KHÔ

TẮT ĐỘNG CƠ

BỒN TRỘN

CÂN ĐỦ NƯỚC,PG

TẮT VAN NƯỚC,

TẮT VAN PG

HẾT NƯỚC,PG

BỒN TRỘN(TRỘN ƯỚT)

TẮT VAN CÂN NƯỚC

TẮT VAN PG

HẾT TG TRỘN ƯỚT

TẮT ĐỘNG CƠ BỒN TRỘN

MỞ VAN XẢ BỒN

TIẾP TỤC MẺ MỚI

ĐỦ SỐ MẺ

DỪNG HỆ THỐNG

CHƯA ĐỦ SỐ MẺ

+ Thuật toán CD BẰNG TAY.

NHẤN NÚT MỞ

VAN CÁT

MỞ VAN CÁT MỞ VAN

CÂN CÁT

NHẤN NÚT

KHỞI ĐỘNG

DC BĂNG TẢI

DC BĂNG TẢI

CHẠY

NHẤN NÚT

CHỌN ĐÁ 1, 2

MỞ VAN ĐÁ 1, 2

NHẤN NÚT MỞ

VAN CÂN ĐÁ

MỞ VAN CÂN ĐÁ

NHẤN NÚT

MỞ VAN XM

MỞ VAN XM

NHẤN NÚT MỞ

VAN CÂN XM

MỞ VAN CÂN XM

NHẤN NÚT KHỞI

ĐỘNG DC BỒN TRỘN

DC BỒN QUAY

NHẤN NÚT GẦU

XUỐNG

GẦU ĐI XUỐNG

NHẤN NÚT MỞ

VAN NƯỚC

NHẤN NÚT MỞ VAN

CÂN NƯỚC

MỞ VAN CÂN NƯỚC


PG

MỞ VAN PG

NHẤN NÚT MỞ

VAN CÂN CÁT

NHẤN NÚT

GẦU LÊN

GẦU ĐI LÊN

MỞ VAN NƯỚC


CÂN PG

MỞ VAN CÂN PG


XẢ BỒN

MỞ VAN XẢ BỒN



2.2.Thiết kế giao diện wincc và kết quả nghiên cứu.

+ Giao diện thông tin:

+ Giao diện đặt mác:



+ Giao diện điều khiển trạm trộn bê tông:

+ Giao diện xuất báo cáo:



+ File exel để xuất báo cáo :



Kết luận

➢ Kết quả đạt được.

✓ Hiểu về quy trình công nghệ trạm trộn bê tông.

✓ Nắm vững kiến thức cơ bản về PLC S7-300

✓ Hiểu về các thiết bị như cảm biến , loadcell, …

✓ Kết nối, sử dụng các thiết bị tự động như: động cơ, cảm biến ,

loadcell,…

✓ Thiết kế và thi công mô hình trạm trộn bê tông gần giống thực tế.

✓ Viết chương trình điều khiển mô hình trạm trộn bê tông chạy ổn định.

✓ Thực hiện điều khiển và giám sát mô hình trạm trộn bê tông qua wincc.

✓ Xuất hóa đơn bán hàng sang excel để dễ in ấn.

✓ Kiểm tra, đánh giá tính ứng dụng của đề tài.

➢ Hạn chế đề tài.

✓ Khi PLC xuất mức 0 với điện áp 2V trở lên sẽ kích được vi xử lí. ➢ Hướng phát triển của đề tài

✓ Xuất báo cáo tự động



TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Lê Văn Doanh, Nguyễn Thế Công, 1999, Điều khiển số máy điện,Nhà xuất bản

khoa học và kỹ thuật.

2. Thái Duy Thức, Phan Minh Tạo, 2000, Thiết kế truyền động điện, Nhà xuất bản

giao thông vận tải.

3. Nguyễn Phùng Quang, 1996, Điều khiển tự động truyền động xoay chiều ba pha,

nhà xuất bản giáo dục.

4. Nguyễn Doãn Phước, Phan Xuân Minh, Vũ Vân Hà, 2007, Tự động hóa với

Simatic S7-300, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật.

5. Trần Thu Hà, Trần Quang Huy, 2007, Lập trình với S7-300 & Wincc, Nhà xuât

bản Hồng Đức.

6. Internet.

7. Và một số tài liệu khác…



PHỤ LỤC

Chương trình c điều khiển led băng tải và led gầu.

#include <REGX52.H>

#include "..\lib\delay.h"

#define LEDBT P1

#define LEDGAU P0

sbit START_BT=P2^0;

sbit START_GAULEN=P2^1;

sbit START_GAUXUONG=P2^2;

unsigned char count=0;

bit run=0;

unsigned char g=0;

unsigned char magaulen[ ]={0x0,0x20,0x10,0x08,0x04,0x02,0x01};

unsigned char madongco[ ]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80};

unsigned char k=0;

void main()

{

LEDBT=0X01;

LEDGAU=0x20;

P3_1=0; P3_0=1;

while (1)

{

if(P2_0==0)

{do

{

P1=madongco[k];



Delay_ms(600) ;

k=k+1;

if(k==8)k=0;

}

while(k==8);

}

if(START_GAUXUONG==1 && START_GAULEN==0&& g<6)

{ g=g+1;

P0=magaulen[g];

if(g==6) P3_1=1; else P3_1=0;

if(g==1) P3_0=1; else P3_0=0;

Delay_ms(800);

}

if(START_GAUXUONG==0 && START_GAULEN==1&& g>1)

{g=g-1;

P0=magaulen[g];

if(g==6) P3_1=1; else P3_1=0;

if(g==1) P3_0=1; else P3_0=0;

Delay_ms(800) ; } }}

Chương trình c điều khiển led bồn trộn và led mức.

#include <REGX52.H>

#include "..\lib\delay.h"

unsigned char dem=1;

unsigned char mamuc[ ]={0x0,0x18,0x1C,0x1E,0x1F};

unsigned char madongco[ ]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80};

unsigned char k=0;



void main()

{

dem=1;

P2=0xff;

P0=0;

P1=0;

while (1)

{

if(P2_0==0 && k<8)

{

P0=madongco[k];

Delay_ms(100) ;

k=k+1;

if(k==8)k=0;

}

if(P2_0==1) P0=0;

//p1.4 LOW; P2_6 CAMBIEN GAU TREN; P3_0 CAM BIEN BON RONG KICH

MUC 1 , VAN XA P2.7

//CAN XI ANG P2_5

//CAN NUOC P2_3 P1_1

//CAN PHU GIA P2_4

if(P2_6==0)

{

P1_4=1;



P1_3=1;

}

if(P2_5==0)

{

P1_2=1;

}

if(P2_3==0)

{

P1_1=1;

}

if(P2_4==0)

{

P1_0=1;

}

if (P2_7==0)

{P1_0 =0 ,Delay_ms(300) ;

P1_1 =0 ,Delay_ms(300) ;

P1_2 =0 ,Delay_ms(300) ;

P1_3 =0 ,Delay_ms(300) ;

P1_4 =0 ,Delay_ms(300) ;

}

//dieu khien cam bien bon rong

if(P1==0) P3_0=1;else P3_0=0;

if(P2_7==0)

{



Delay_ms(900) ;

P1=0;

} }}

Chương trình plc.



























Documents

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - 125.234.102.27