Nội dung

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ............................................................................................................................ ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... Trang 1 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ............................................................................................................................ ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... Trang 2 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU ........................................................................................8 DANH MỤC HÌNH ẢNH. .........................................................................................9 Lời mở đầu ................................................................................................................12 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG. ............................................................13 1.1 Khái niệm. ....................................................................................................13 1.2 Khái niệm về mác bê tông. ..........................................................................13 1.3 Phân loại bê tông. .........................................................................................13 1.3.1 Theo cường độ. ......................................................................................13 1.3.2 Theo loại chất kết dính. .........................................................................14 1.3.3 Theo cốt liệu. .........................................................................................14 1.3.4 Theo khối lượng thể tích. .......................................................................14 1.3.5 Theo phạm vi sử dụng............................................................................14 1.4 Các thành phần cốt liệu. ...............................................................................15 1.4.1 Xi măng. .................................................................................................15 1.4.2 Cát. ........................................................................................................15 1.4.3 Đá dăm. .................................................................................................15 1.4.4 Nước. .....................................................................................................15 1.4.5 Các chất phụ gia. ...................................................................................15 1.5 Tính chất đặc thù của bê tông. .....................................................................15 1.5.1 Cường độ của bê tông. ..........................................................................15 1.5.2 Tính giãn nở...........................................................................................17 1.5.3 Tính chống thấm. ...................................................................................17 1.6 Quá trình đông cứng của bê tông và biện pháp bảo quản. ...........................17 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ TRẠM TRỘN BÊ TÔNG. ....................................18 2.1 Giới thiệu chung. ..........................................................................................18 Trang 3 Đồ án tốt nghiệp 2.2 GVHD: Hoàng Duy Khang Trạm trộn bê tông xi măng. ..........................................................................19 2.2.1 Giới thiệu. ..............................................................................................19 2.2.2 Phân loại. ..............................................................................................19 2.2.3 Cấu tạo chung của trạm trộn bê tông xi măng. .....................................19 2.2.4 Nguyên lý hoạt động. .............................................................................23 CHƯƠNG 3 GIỚI THIỆU VỀ PLC. PLC – S7 1200. PHẦN MỀM LẬP TRÌNH PLC TIA – PORTAL V13. ................................................................................................24 3.1 Khái quát chung về PLC. .............................................................................24 3.1.1 Lịch sử hình thành. ................................................................................24 3.1.2 Các loại PLC thông dụng. .....................................................................24 3.1.3 Ngôn ngữ lập trình. ...............................................................................25 3.1.4 Cấu trúc và phương thức thực hiện chương trình PLC. .......................25 3.1.5 Ứng dụng PLC. ......................................................................................27 3.2 PLC – S7 1200. ............................................................................................27 3.2.1 Cấu trúc. ................................................................................................27 3.2.2 Phân vùng bộ nhớ. .................................................................................29 3.2.3 Tập lệnh S7 – 1200. ...............................................................................30 3.2.4 Sơ đồ đấu dây. .......................................................................................32 3.3 Phần mềm Tia – Portal v13. .........................................................................33 3.3.1 Giới thiệu SIMATIC STEP 7 Basic. ......................................................33 3.3.2 Các bước tạo một project. .....................................................................34 CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ MẠCH LỰC MẠCH ĐIỀU KHIỂN SƠ ĐỒ ĐẤU DÂY. ...................................................................................................................................37 4.1 Đặt vấn đề. ...................................................................................................37 4.2 Hướng giải quyết. .........................................................................................37 4.3 Tính toán thiết kế mạch lực..........................................................................37 Trang 4 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang 4.3.1 Mạch lực động cơ dẫn động buồng trộn. ..............................................37 4.3.2 Mạch lực động cơ kéo băng tải. ............................................................38 4.3.3 Mạch lực động cơ bơm nước. ................................................................39 4.3.4 Mạch lực động cơ vít tải xi măng. .........................................................39 4.3.5 Mạch lực động cơ máy nén khí. .............................................................40 4.3.6 Tính chọn aptomat tổng. ........................................................................40 4.3.7 Tính chọn bộ khởi động mềm. ...............................................................41 4.4 Tính toán thiết kế mạch điều khiển. .............................................................42 4.4.1 Mạch điều khiển động cơ dẫn động buồng trộn. ...................................42 4.4.2 Mạch điều khiển động cơ kéo băng tải. .................................................42 4.4.3 Mạch điều khiển động cơ bơm nước. ....................................................42 4.4.4 Mạch điều khiển động cơ vít tải xi măng. .............................................42 4.4.5 Mạch điều khiển động cơ máy nén khí. .................................................43 4.4.6 Tính chọn rơ le trung gian.....................................................................43 4.5 Sơ đồ mạch động lực....................................................................................44 4.6 Sơ đồ mạch điều khiển. ................................................................................46 4.7 Sơ đồ đấu dây. ..............................................................................................48 CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ XÂY DỰNG PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT. ...................................................................................................................................49 5.1 Xây dựng thuật toán điều khiển. ..................................................................51 5.1.1 Sơ đồ khối tổng quan hoạt động của hệ thống ở chế độ tự động. .........51 5.1.2 Sơ đồ khối tổng quan hoạt động của hệ thống ở chế độ bằng tay. .......52 5.1.3 Sơ đồ khối cân đá. .................................................................................52 5.1.4 Sơ đồ khối cân cát. ................................................................................53 5.1.5 Sơ đồ khối cân nước. .............................................................................53 5.1.6 Sơ đồ khối cân xi măng. ........................................................................54 Trang 5 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang 5.1.7 Sơ đồ khối cân phụ gia. .........................................................................54 5.1.8 Sơ đồ khối hoạt động của băng tải. .......................................................55 5.1.9 Sơ đồ khối hoạt động của thùng trộn. ...................................................56 5.1.10 Sơ đồ khối hoạt động của van xả bê tông. .............................................57 5.2 Lập trình điều khiển cho PLC S7 – 1200. ....................................................57 5.2.1 Xác định đầu vào/ra. .............................................................................57 5.2.2 Cấu hình phần cứng thiết bị. .................................................................62 5.2.3 Giới thiệu khối hàm FC. ........................................................................64 5.2.4 Lập trình PLC – S7 1200. ......................................................................64 5.2.5 Các FC mô phỏng và cảnh báo. ............................................................86 5.3 Thiết kế giao diện điều khiển. ......................................................................96 5.3.1 Cấu hình thiết bị. ...................................................................................96 5.3.2 Thiết kế giao diện điều khiển màn hình chính. ......................................97 5.3.3 Thiết kế giao diện màn hình điều khiển ở chế độ tự động. ....................97 5.3.4 Thiết kế giao diện màn hình điều khiển ở chế độ bằng tay. ..................98 5.3.5 Thiết kế giao diện các màn hình cảnh báo. ...........................................98 CHƯƠNG 6 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG. ...................................................................102 6.1 Download chương trình xuống PLC SIM. .................................................102 6.2 Màn hình chính. .........................................................................................105 6.3 Chế độ tự động. ..........................................................................................106 6.3.1 Khu vực điều khiển. .............................................................................106 6.3.2 Khu vực mô phỏng quá trình. ..............................................................108 6.3.3 Khu vực thông báo, cảnh báo nếu có lỗi xảy ra. .................................108 6.3.4 Chạy thử. .............................................................................................108 6.4 Chế độ bằng tay..........................................................................................112 6.4.1 Khu vực bảng điều khiển. ....................................................................112 Trang 6 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang 6.4.2 Khu vực mô phỏng quá trình. ..............................................................113 6.4.3 Chạy thử. .............................................................................................113 CHƯƠNG 7 KẾT LUẬN HƯỚNG PHÁT TRIỂN................................................117 7.1 Kết luận. .....................................................................................................117 7.1.1 Kết quả đạt được. ................................................................................117 7.1.2 Điểm còn hạn chế. ...............................................................................117 7.2 Hướng phát triển. .......................................................................................117 TÀI LIỆU THAM KHẢO. ......................................................................................118 Trang 7 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang DANH MỤC BẢNG BIỂU CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG Bảng 1. 1 Phân loại bê tông theo khối lượng thể tích. ...................................14 Bảng 1. 2 Thành phần tỉ lệ các cốt liệu theo mác bê tông. ............................16 Bảng 1. 3 Thời gian cho phép vận chuyển bê tông theo từng mức nhiệt độ. 17 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ TRẠM TRỘN BÊ TÔNG Bảng 2. 1 Cấp cát đá theo hai kiểu cấp liệu. ..................................................20 Bảng 2. 2 Cấp xi măng theo hai kiểu cấp liệu. ..............................................20 Bảng 2. 3 Các phương pháp định lượng. .......................................................21 CHƯƠNG 3 GIỚI THIỆU VỀ PLC. PLC – S7 1200. PHẦN MỀM LẬP TRÌNH PLC TIA – PORTAL V13. Bảng 3. 1 Một số loại PLC thông dụng. ........................................................24 Bảng 3. 2 Một số CPU S7 - 1200. ..................................................................28 Bảng 3. 3 Phân vùng bộ nhớ. .........................................................................29 Bảng 3. 4 Tập lệnh xử lý bít. ..........................................................................30 Bảng 3. 5 Tập lệnh Timer, Counter. ..............................................................30 Bảng 3. 6 Tập lệnh toán học. .........................................................................31 Bảng 3. 7 Tập lệnh di chuyển. .......................................................................32 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ MẠCH LỰC MẠCH ĐIỀU KHIỂN SƠ ĐỒ ĐẤU DÂY. Bảng 4. 1 Tính chọn khởi động mềm hãng ABB...........................................41 Bảng 4. 2 Bảng địa chỉ sơ đồ đấu dây. ...........................................................49 CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ XÂY DỰNG PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT. Bảng 5. 1 Bảng địa chỉ tín hiệu từ loadcell. ...................................................57 Bảng 5. 2 Bảng địa chỉ tín hiệu input. ............................................................57 Bảng 5. 3 Bảng địa chỉ tín hiệu output. ..........................................................58 Bảng 5. 4 Bảng địa chỉ các biến phụ. .............................................................59 Bảng 5. 5 Bảng địa chỉ các biến phụ mô phỏng chuyển động. ......................61 Trang 8 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang DANH MỤC HÌNH ẢNH. CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ TRẠM TRỘN BÊ TÔNG. Hình 2. 1 Trạm trộn bê tông nhựa nóng. ........................................................18 Hình 2. 2 Trạm trộn bê tông xi măng. ............................................................18 Hình 2. 3 Kết cấu thép. ..................................................................................22 Hình 2. 4 Nguyên lý hoạt động trạm trộn bê tông xi măng. ..........................23 CHƯƠNG 3 GIỚI THIỆU VỀ PLC. PLC – S7 1200. PHẦN MỀM LẬP TRÌNH PLC TIA – PORTAL V13. Hình 3. 1 Sơ đồ khối PLC ..............................................................................25 Hình 3. 2 Sơ đồ đấu dây CPU 1214C AC/DC/Relay.....................................32 Hình 3. 3 Sơ đồ đấu dây CPU 1214C DC/DC/Relay.....................................33 Hình 3. 4 Sơ đồ đấu dây CPU 1214C DC/DC/DC. .......................................33 Hình 3. 5 Biểu tượng phần mềm TIA - Portal V13. ......................................34 Hình 3. 6 Creat new project. ..........................................................................34 Hình 3. 7 Đặt tên cho dự án. ..........................................................................34 Hình 3. 8 Configure a device. ........................................................................35 Hình 3. 9 Add new device. .............................................................................35 Hình 3. 10 Chọn loại CPU. ............................................................................36 Hình 3. 11 Một project mới được tạo ra. .......................................................36 CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ MẠCH LỰC MẠCH ĐIỀU KHIỂN SƠ ĐỒ ĐẤU DÂY. Hình 4. 1 Sơ đồ mạch động lực......................................................................44 Hình 4. 2 Sơ đồ mạch điều khiển. ..................................................................46 Hình 4. 3 Sơ đồ đấu dây. ................................................................................48 CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ XÂY DỰNG PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT. Hình 5. 1 Sơ đồ tổng quan quá trình trộn bê tông tự động. ...........................51 Hình 5. 2 Sơ đồ tổng quan quá trình trộn bê tông bằng tay. ..........................52 Hình 5. 3 Sơ đồ khối quá trình cân đá. ..........................................................52 Hình 5. 4 Sơ đồ khối quá trình cân cát. ..........................................................53 Hình 5. 5 Sơ đồ khối quá trình cân nước. ......................................................53 Trang 9 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang Hình 5. 6 Sơ đồ khối quá trình cân xi măng. .................................................54 Hình 5. 7 Sơ đồ khối quá trình cân phụ gia. ..................................................54 Hình 5. 8 Sơ đồ khối hoạt động của băng tải. ................................................55 Hình 5. 9 Sơ đồ khối hoạt động của thùng trộn. ............................................56 Hình 5. 10 Sơ đồ khối hoạt động của van xả bê tông. ...................................57 Hình 5. 11 Tổng quan phần cứng. ..................................................................62 Hình 5. 12 PLC S7 – 1200 AC/DC/RL. .........................................................62 Hình 5. 13 Module mở rộng analog. ..............................................................63 Hình 5. 14 Module mở rộng đầu vào ra. ........................................................63 Hình 5. 15 Module mở rộng đầu vào. ............................................................64 Hình 5. 16 Cấu hình thiết bị. ..........................................................................96 Hình 5. 17 Kết nối PLC và Máy tính. ............................................................96 Hình 5. 18 Thiết kế giao diện màn hình chính. ..............................................97 Hình 5. 19 Thiết kế giao diện màn hình ở chế độ tự động. ............................97 Hình 5. 20 Thiết kế giao diện màn hình ở chế độ bằng tay. ..........................98 Hình 5. 21 Màn hình cảnh báo hoàn thành quá trình trộn. ............................98 Hình 5. 22 Màn hình cảnh báo trộn xong một mẻ trộn. .................................99 Hình 5. 23 Màn hình báo lỗi nhập sai MAC bê tông. ....................................99 Hình 5. 24 Màn hình báo lỗi chưa nhập số mẻ trộn. ....................................100 Hình 5. 25 Màn hình báo lỗi chưa nhập thời gian trộn khô. ........................100 Hình 5. 26 Màn hình báo lỗi chưa nhập thời gian trộn ướt. ........................101 Hình 5. 27 Màn hình báo lỗi chưa nhập thời gian xả bê tông. .....................101 CHƯƠNG 6 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG. Hình 6. 1 Start Simulation............................................................................102 Hình 6. 2 Start Simulation............................................................................102 Hình 6. 3 Start Simulation............................................................................103 Hình 6. 4 Mô phỏng PLC. ............................................................................103 Hình 6. 5 Tải chương trình xuống PLC. ......................................................104 Hình 6. 6 Start Simulation............................................................................105 Hình 6. 7 Start Simulation............................................................................105 Hình 6. 8 Màn hình ở chế độ tự động. .........................................................106 Trang 10