Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát trạm trộn bê tông sử dụng PLC S7 – 1200
Ngành Tự động hóa là một trong những ngành quan trọng và mang tính quyết định cho sự phát triển của một quốc gia. Từ những thiết bị thô sơ lạc hậu trong những ngày đầu, đến nay ngành Tự động hóa ở Việt Nam đã có những bước tiến, bước phát triển vượt bậc với các hệ thống cơ sở hạ tầng, công nghệ hiện đại. Tự động hóa được xem như là huyết mạch của nền kinh tế, phát triển Tự động hóa sẽ là tiền đề cho các ngành kinh tế khác phát triển. Ngày nay, hệ thống điều khiển, giám sát tự động không còn quá xa lạ với chúng ta. Nó được ra đời từ rất sớm nhằm đáp ứng nhu cầu thiết yếu trong cuộc sống của con người. Vì vậy, điều khiển tự động đã trở thành một ngành khoa học kỹ thuật chuyên nghiên cứu và ứng dụng tự động hóa vào thực tiễn lao động và sản xuất của con người. Đặc biệt trong lĩnh vực xây dựng, việc ứng dụng PLC trong quá trình sản xuất bê tông tại các trạm trộn bê tông xi măng thực sự đã mang lại hiệu quả kinh tế rất lớn cho các quá trình sản xuất. Vì thế, nhằm tạo điều kiện tốt nhất để có thể tiếp xúc, làm quen với các thiết bị tự động và vận dụng những kiến thức đã học vào thực tế. Nhóm em đã chọn đề tài: “Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát trạm trộn bê tông sử dụng PLC S7 – 1200”
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát trạm trộn bê tông sử dụng PLC S7 – 1200, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang
Trang 1
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
............................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang
Trang 2
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
............................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang
Trang 3
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
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang
Trang 4
2.2 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
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang
Trang 5
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
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang
Trang 6
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
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hoàng Duy Khang
Trang 7
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. ...................................................................
