Đang tải... (xem toàn văn)
Nước ta đang trong quá trình phát triển với nền kinh tế thế giới. Điều này đòi hỏi các xí nghiệp cần không ngừng nâng cao sản xuất lao động, hạ giá thành sản phẩm để có thể cạnh tranh và có chỗ đứng trên thị trường. Để làm được điều này thì các nhà máy xí nghiệp ngoài việc cải cách cơ cấu thì cần phải làm mới dây chuyền sản xuất. Vì thế tự động hoá được áp dụng vào hầu hết các dây chuyền sản xuất của các nhà máy xí nghiệp.Để thực hiện công việc một cách khoa học nhằm đạt số lượng sản phẩm lớn, nhanh và tiện lợi về kinh tế. Các công ti sản xuất thường sử dụng công nghệ lập trình PLC sử dụng các loại phần mền tự động.
PHIẾU ĐÁNH GIÁ SỐ Tên đề tài: Tìm hiểu PLC s7 200 kết hợp phần mềm Win CC thực giao diện điều khiển mơ hình trạm trộn Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm Lớp-Khóa: Tự Động Hóa - K7 Nội dung đánh giá: THỰC HIỆN SỐ TT CÁC BƯỚC THỰC HIỆN (Ghi tóm tắt nội dung) Kế hoạch Thực Sản phẩm đạt (15 tuần) Tìm hiểu sở lý thuyết Báo cáo Phân tích đối tượng điều khiển Báo cáo Báo cáo Phân tích tiêu, chất lượng hệ thống điều khiển Báo cáo Báo cáo Lựa chọn phương pháp điều Báo cáo khiển Báo cáo Lựa chọn thiết bị điều khiển, Báo cáo Báo cáo 10 Báo cáo 11 Báo cáo 12 Báo cáo 13 mơ hình, mơ 14 mơ hình, mơ 15 Báo cáo thiết bị vào, cấu chấp hành 10 Sơ đồ nguyên lý Xây dựng thuật tốn điều khiển Viết chương trình Lắp đặt thử nghiệm mô Nhận xét kết Ghi chú: - Thực hiện: Ghi thời gian hoàn thành thực tế sinh viên - Mức độ hoàn thành: XS(xuất sắc), T(Tốt), K(khá), TB(trung bình), Y(yếu) Mức độ hồn thành Ghi LỜI NĨI ĐẦU Nước ta q trình phát triển với kinh tế giới Điều địi hỏi xí nghiệp cần khơng ngừng nâng cao sản xuất lao động, hạ giá thành sản phẩm để cạnh tranh có chỗ đứng thị trường Để làm điều nhà máy xí nghiệp ngồi việc cải cách cấu cần phải làm dây chuyền sản xuất Vì tự động hoá áp dụng vào hầu hết dây chuyền sản xuất nhà máy xí nghiệp Để thực công việc cách khoa học nhằm đạt số lượng sản phẩm lớn, nhanh tiện lợi kinh tế Các công ti sản xuất thường sử dụng cơng nghệ lập trình PLC sử dụng loại phần mền tự động Dây chuyền sản xuất tự động PLC giảm sức lao động công nhân mà lại đạt hiệu cao đáp ứng kịp thời nhu cầu đời sống Qua đồ án nhóm em xin giới thiệu ứng dụng PLC công nghệ chế tạo máy trộn hố chất Nhóm em giao đề tài “Xây dựng hệ thống điều khiển cho trạm trộn ” Quá trình thực cịn gặp nhiều khó khắn, vốn kiến thức hạn hẹp khả thực tế nên khơng tránh khỏi sai sót, mong bổ xung góp ý kiến thầy để đồ án nhóm em hồn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn! CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRẠM TRỘN BÊ TÔNG I Giới thiệu chung: Hiện thị trường có loại trạm trộn chính: trạm trộn bê tơng nhựa nóng trạm trộn bê tông xi măng - Trạm trộn bê tông nhựa nóng: Dùng để sản xuất bê tơng từ hỗ hợp nhựa đường, đá, chất phụ gia…, ứng dụng phổ biến xây dựng đường xá, công trình giao thơng, cầu cảng… rải bề mặt - Trạm trộn bê tông xi măng: Ứng dụng rộng rãi đời sống lĩnh vực xây dựng, bê tông sản xuất từ hỗn hợp cát, đá, xi măng, nước phụ gia 1.Trạm trộn bê tông xi măng: 1.1 Giới thiệu chung: Trạm trộn bê tông xi măng tổng thành nhiều cụm thiết bị, cụm thiết bị phải phối hợp nhịp nhàng vơi để hòa thành phần:cát, đá, nước, phụ gia xi măng tạo thành hôn hợp bê tơng xi măng Một trạm trộn bê tơng có yêu cầu chung sau đây: -Đảm bảo trộn cung cấp nhiều Mác bê tông với thời gian điều chỉnh nhỏ -Cho phép sản xuất sản xuất hai loại hỗn hơp bê tông khô ướt -Hỗn hợp bê tông không bị tách nước hay bị phân tầng vận chuyển -Trạm làm việc không ồn, không gây ô nhiễm môi trường -Lắp dựng sửa chữa đơn giản -Có thể làm việc chế độ tự động tay 1.2 Phân loại: Có loại trạm trộn bê tơng xi măng sau: -Trạm trộn bê tông xi măng cấp liệu băng tải -Trạm trộn bê tông xi măng cấp liệu gầu 1.3 Cấu trúc chung trạm trộn bê tông xi măng: Mặc dù có loại trạm trộn bê tơng xi măng nhiên chúng bao gồm cụm thiết bị sau: - Cụm cấp liệu - Thiết bị định lượng - Hệ thống điều khiển - Thiết bị trộn-máy trộn - Kết cấu thép 1.3.1 Cụm cấp liệu * Cấp cát đá lên thùng trộn bê tông Việc cấp cát đá cho trạm trộn bê tơng có nhiều phương án khác nhiên tham khảo thực tế có phương án sau: a) Cấp liệu kiểu gầu Nguyên lý : - Vật liệu đá, cát tập kết bãi chứa liệu ngăn riêng biệt, sau gầu cào đổ vào thiết bị định lượng, sau định lượng vật liệu xả vào skip, từ skip vật liệu đổ vào thùng trộn Ưu điểm: - Cấp liệu trực tiếp từ bãi chứa mà không qua thiết bị vận chuyển chung gian - Diện tích mặt cho tồn trạm khơng cần lớn Nhược điểm: - Vật liệu bãi chứa phải vun cao cho đủ lượng dự trữ - Việc cấp liệu cho máy trộn không liên tục - Bãi chứa phải có vách ngăn phân chia vật liệu - Với phương án áp dụng cho trạm trộn có suất thấp b) Cấp liệu kiểu băng tải : Nguyên lý: - Vật liệu tập kết ngồi bãi sau máy xúc gầu lật vào bunke, thiết bị đinh lượng Sauk hi định lương yêu cầu bang tải vận chuyển đồ vào thùng trộn Ưu điểm: - Cấp liệu cho máy trộn liên tục - Vật liệu bãi chứa không cần phải vun cao không cần phân cách vật liệu Nhược điểm: - Việc cấp liệu cho băng tải phải có thiết bị chuyên dùng - Khoảng cách băng tải thùng trộn tương đối lớn dẫn đến khả tiếp xúc vật liệu với môi trường nhiều, gây ô nhiễm môi trường không che chắn kỹ - Phương án áp dụng cho trạm trộn có suất lớn 1.3.2 Cấp xi măng: a) Dùng gầu tả liệu: *Nguyên lý: -Xi măng từ bao bì nhỏ đồ vào phễu băng gầu vận chuyển đổ vào xi lô nhỏ vào thiết định lượng, sau xả vào thùng trộn *Ưu điểm: -Có kết cấu xi măng cho trạm với khối lượng nhỏ -Kết cấu đơn giản *Nhược điểm: - Do cấp xi măng từ bao bì nên gây ô nhiễm -Năng suất vận chuyển thấp không thích hợp với trạm trộn có suất cao b) Dùng xi lô: *Nguyên lý: - Xi măng rời vận chuyển khí nén vào xiclo sau vít tải vận chuyển vào thiết bị định lượng trước vào thùng trộn *Ưu điểm: -Không gây ô nhiễm môi trường -Tiết kiệm chi phí vận chuyển nạp xi măng với khối lượng lớn *Nhược điểm: - Khi cần nạp liệu với khối lượng nhỏ không thuận lợi - Khi cấu phức tạp, giá thành đắt - Phương pháp dùng phổ biến trạm bê tông 1.3.3 Cấp nước Phụ gia: Việc cấp nước phụ gia điều dựa phương pháp cấp trực tiếp từ bồn chứa nước phụ gia từ chứa theo đường ống xuống thiết bị định lượng vào nồi trộn 1.3.4 Thiết bị định lượng: a) Định lượng theo thể tích: *Nguyên lý: Vật liệu xả vào thùng chứa có thê tích phù hợp với mẻ trộn *Ưu điểm: kết cấu đơn giản, giá thành hạ *Nhược điểm: - Đinh lượng thành phần cốt liệu thiếu xác dẫn đến chất lượng bê tông không đảm bảo - Định lượng theo thể tích thường dùng để định lượng mức & phụ gia dùng để định lượng vật liệu trạm trộn bê nhỏ lẻ b) Định lượng theo khối lượng: Phương pháp có kết hợp điện nên có độ xác cao *Ngun lý: - Vật liệu xả vào bàn cân, bàn cân có gắn thiết bị cảm biến, tín hiệu nhận từ cảm biến xử lý máy tính sau kết hiển thị thị Ở cát đá định lượng theo kiểu cộng dồn, nước, phụ gia xi măng định lượng độc lập *Ưu điểm: - Định lượng vật liệu có độ xác cao, cộng dồn nhiều loại vật liệu mẻ *Nhược điểm: - Kết cấu phức tạp, giá thành đắt - Hiện người ta dùng phương pháp định lượng kiểu khối lượng chủ yếu 1.3.5 Thiết bị trộn, máy trộn: Dùng để trộn hỗn hợp nguyên liệu xả xe bồn Thường sử dụng động để quay trục quay trộn bê tông 1.3.6 Hệ thống điều khiển: a Hệ thống điều khiển điện - Cấp nguồn cho trạm trộn - Điều khiển động cấp liệu, động trộn - Cảnh báo cố, báo lỗi - Dừng có lỗi…… b Hệ thống điều khiển khí nén thủy lực - Điều khiển van khí xi lanh để đóng mở cửa cấp liệu, cửa xả 1.3.7 Kết cấu thép Dùng để làm giá đỡ giữ cho cụm chắn, đảm bảo an toàn vận hành sản xuất 1.4 Nguyên lý chung trạm trộn bê tông xi măng Trạm trộn bê tông xi măng hoạt động theo nguyên lý sau: PLC viết tắt (programable logic controller ) thiết bị điều khiển logic lập trình được, hay thiết bị logic khả trình cho phép thực linh hoạt thuật tốn điều khiển logic thơng qua ngơn ngữ lập trình Như với chương trình điều khiển PLC trở thành điều khiển số nhỏ gọn dễ dàng thay đổi thuật tốn điều khiển trao đổi thông tin với môi trường bên ngồi ( PLC khác máy tính ) S7-200 thiết bị điều khiển logic khả trình hãng Siemens (CHLB Đức), có cấu trúc kiểu module có module mở rộng Các module sử dụng với mục đích khác II Giới thiệu module mở rộng - Module đầu vào số: EM221, có nhiều loại bao gồm 8/16 đầu vào điện áp 24VDC/120 - 230VAC - Module đầu số: EM222 bao gồm 4/8 đầu 24VDC/RELAY/230VAC - Module vào/ra số: EM223 bao gồm 4/8/16 đầu vào 24VDC 4/8/16 đầu 24VDC/RELAY/230VAC - Module đầu vào tương tự: EM231 từ 2/4 đầu vào với loại tín hiệu 0-10V,420mA - Module đầu tương tự: EM232 có đầu - Module vào tương tự: EM235 gồm đầu vào đầu - Ngoài cịn có loại module thích hợp cho ứng dụng khác module điều khiển vị trí, module truyền thông III Cấu trúc phần cứng PLC S7 – 200 3.1 Hình dáng cấu trúc bên ngồi Các đầu vào/ra số - Đầu vào (Ix.x ): kết nối với nút bấm, công tắc, sensor…với điện áp vào tiêu chuẩn 24VDC - Đầu (Qx.x): kết nối với thiết bị điều khiển với điện áp 24VDC/220VAC ( tùy theo loại CPU ) - Đầu vào nguồn: 24VDC/220VAC ( tùy theo loại CPU ) 3.2 Cấu trúc phần cứng Cấu trúc phần cứng PLC gồm có module sau: - Module nguồn - Module đầu vào - Module đầu - Module đơn vị xử lý trung tâm (CPU) - Module nhớ - Module quản lý phối ghép vào Mơ hình tổng quát PLC KHỐI NGÕ VÀO BỘ QUẢN LÝ GHÉP NỐI BỘ NHỚ KHỐI NGÕ RA ĐƠN VỊ XỬ LÝ TRUN G TÂM 3.3 Đơn vị xử lý trung tâm (CPU Central Processing Unit) - CPU dùng để xử lý, thực chức điều khiển phức tạp, quan trọng PLC Mỗi PLC thường có từ đến hai đơn vị xử lý trung tâm - CPU thường chia làm hai loại: đơn vị xử lý “một bit” đơn vị xử lý “từ ngữ”: - Đơn vị xử lý “một bit”: Chỉ áp dụng cho ứng dụng nhỏ, đơn giản, đơn xử lý ON/OFF nên kết cấu đơn giản, thời gian xử lý dài - Đơn vị xử lý “từ ngữ”: Có khả xử lý nhanh thông tin số, văn bản, phép toán, đo lường, đánh giá, kiểm tra nên cấu trúc phần cứng phức tạp nhiều nhiên thời gian xử lý cải thiện nhanh a Bộ nhớ - Bao gồm loại nhớ RAM, ROM, EEFROM, nơi lưu trữ thông tin cần xử lý chương trình PLC - Bộ nhớ thiết kế thành dạng module phép dễ dàng thích nghi với chức điều khiển với kích cỡ khác Muốn mở rộng nhớ cần cắm thẻ nhớ vào rãnh cắm chờ sẵn module CPU - Bộ nhớ có tụ dùng để trì liệu chương trình điện b Khối vào/ra: - Khối vào dùng để giao tiếp mạch vi điện tử PLC (điện áp 5/15VDC) với mạch cơng suất bên ngồi (điện áp 24VDC/220VAC) - Khối ngõ vào thực việc chuyển mức điện áp từ cao xuống mức tín hiệu tiêu chuẩn để đưa vào xử lý - Khối ngõ thực việc chuyển mức tín hiệu từ tiêu chuẩn sang tín hiệu ngõ cách ly quang c Bộ nguồn Biến đổi từ nguồn cấp bên vào để cung cấp cho hoạt động PLC d Khối quản lý ghép nối Dùng để phối ghép PLC với thiết bị bên ngồi máy tính, thiết bị lập trình, bảng vận hành, mạng truyền thơng công nghiệp IV CẤU TRÚC BỘ NHỚ 4.1 Phân chia nhớ Bộ nhớ PLC S7-200 chia thành bốn vùng hầu hết đọc ghi trừ vùng nhớ đặc biệt (SM) truy cập để đọc Chươn g trình Chươn g trình Tham Số Tham Số Dữ Liệu Dữ Liệu Chươn g trình Tham Số Dữ Liệu Vùng đối tượng Cấu trúc nhớ PLC -Vùng nhớ chương trình : Là miền nhớ dùng để lưu trữ lệnh dùng chương trình.Vùng thuộc kiểu non-volatile đọc ghi -Vùng nhớ tham số : Dùng để lưu giữ tham số từ khóa, địa trạm… vùng thuộc kiểu non-volatile đọc ghi -Vùng nhớ liệu : Dùng để cất giữ liệu chương trình bao gồm kết phép tính, số định nghĩa chương trình, đếm truyền thơng -Vùng nhớ đối tượng : Bao gồm đếm, định thì, cổng vào tương tự Vùng khơng thuộc kiểu non-volatile đọc ghi -Hai vùng nhớ cuối vô quan trọng định việc thực chương trình 4.2 Vùng nhớ chương trình Vùng nhớ chương trình gồm ba khối chính: OB1, SUBROUTIN INTERRUPT - OB1: Chứa chương trình chính, lệnh khối ln qt vịng qt - SUBROUTIN: Chứa chương trình con, tổ chức thành hàm có biến hình thức để trao đổi liệu, chương trình thực có lệnh gọi từ chương trình - INTERRUPT: Miền chứa chương trình ngắt, tổ chức thành hàm có khả trao đổi liệu với khối chương trình khác Chương trình thực có kiện ngắt xảy 4.3 Vùng nhớ liệu Vùng liệu chia thành vùng nhớ nhỏ để phục vụ cho mục đích công dụng khác nhau, bao gồm vùng : - V (Variable memory): Vùng nhớ biến - I (Input image register): Vùng đệm đầu vào - Q (Output image register): Vùng đệm đầu - M (Internal memory bits): Vùng nhớ bit nội - SM (Special memory): Vùng nhớ đặc biệt Cách thức truy cập địa vùng nhớ liệu: a) Truy cập trực tiếp - Truy cập theo bit: Tên miền nhớ + địa byte + • + số bit - Truy cập theo byte: Tên miền nhớ + B + địa byte - Truy cập theo từ: Tên miền nhớ + W + địa byte cao từ 15 14 13 12 11 10 VB183 (byte cao ) VB184 ( byte thấp ) - Truy cập theo từ kép: Tên miền + D + địa byte cao miền VB183(byte cao) 31 24 VB184 23 VB185 16 15 VB186(byte thấp) b) Truy cập gián tiếp Truy cập địa gián tiếp thông qua trỏ (pointer) Con trỏ miền nhớ từ kép chứa địa vùng nhớ khác Các vùng nhớ V, L ghi mục ( AC1,AC2,AC3 ) sử dụng trỏ Để sử dụng trỏ phải sử dụng lệnh MOVE_D để chuyển địa vùng nhớ định địa gián tiếp vào vùng trỏ Con trỏ chuyển tới chương trình tham số 4.4 Vùng đối tượng Vùng đối tượng sử dụng để lưu giữ liệu cho đối tượng lập trình giá trị tức thời, giá trị đặt trước đếm, hay timer Dữ liệu kiểu đối tượng bao gồm ghi Timer, Counter, HSC, đệm vào tương tự ghi mục V Các thiết bị liên quan 5.1 Van thuỷ lực Căn theo yêu cầu công nghệ trộn bê tông, ta sử dụng loại van đảo chiều hai vị trí tác động trực tiếp nam châm điện 5.2 Động Động sử dụng rộng dãi máy cố định di chuyển ngắn theo quỹ đạo định như: bang tải, máy trộn bê tơng, máy nghiền đá… Động điện có nhiều chủng loại công suất chia làm loại: động điện chiều động điện xoay chiều Trong trạm trộn bê tông ta dung loại động khơng đồng với roto lồng sóc có cấu tạo đơn giản, dễ bảo quản, làm việc tin cậy… 5.3 Cảm biến báo mức Cảm biến đặt đầu cuối phễu cân vật liệu Báo đầy phễu báo vật liệu trơng phễu hết, lấy tín hiệu đưa vào PLC để điều khiển bang tải van CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ QUA STEP MICROWIN I Mơ hình II Bảng định địa Bảng định địa đầu vào STT 10 • Đầu vào START STOP LCD1 LCD11 LCD2 LCD22 LCD3 LCD33 LCD4 LCD44 Địa I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 Chức Khởi động toàn hệ thống Dừng toàn hệ thống Cảm biến báo đủ lượng cát Cảm biến báo hết cát Cảm biến báo đủ lượng đá Cảm biến báo hết đá Cảm biến báo đủ lượng xi măng Cảm biến báo hết xi măng Cảm biến báo đủ lượng nước Cảm biến báo Bảng định địa đầu ST T Đầu Địa Chức V1 V2 V3 V4 V5 M1 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Value xả cát lên băng tải Value xả đá lên băng tải Value xả xi măng vào bể trộn Value xả nước vào bể trộn Value xả bê tông lên xe trở Động băng tải trở cát đá vào bể trộn M2 D1 III Sơ đồ dây Q0.6 Q0.7 Động trộn hỗn hợp thành bê tông Đèn báo hệ thống hoạt động 3.1 Giải thuật Sơ đồ tổng quan chương trình hoạt động hệ thống 3.2 Chương trình điều khiển viết cho PLC S7-200 3.3 Mô tả hoạt động chương trình - Khi ấn START hệ thống hoạt động,đèn báo D1 sáng Cảm biến báo đủ cát LCD1 cảm biến báo đủ đá LCD2 có tín hiệu value tương ứng V1 V2 mở đưa cát đá xuống băng tải, đồng thời động băng tải M1 chạy để đưa cát đá xuống bồn trộn Sau đưa hết cát đá xuống cảm biến LCD11 LCD22 báo đóng value V1 V2 - Cảm biến báo đủ xi măng LCD3 cảm biến báo đủ nước LCD4 có tín hiệu value tương ứng V3 V4 mở đưa nước xi măng vào bồn trộn Khi xi măng nước xuống hết cảm biến báo hết LCD33 LCD44 báo để đóng value V3 V4 - Sau động trộn M2 chạy, nhào trộn hỗn hợp vòng giả sử 10 phút, sau nhào trộn xong value V5 mở đưa hỗn hợp bê tông xe để trở đến cơng trình - Nhấn STOP để bắt đầu phiên trộn để dừng toàn hệ thống Và đèn D1 tắt CHƯƠNG KẾT LUẬN Dưới hướng dẫn nhiệt tình cô Phạm Thị Hồng Hạnh thầy cô giáo mơn, đến em hồn thành đồ án với đề tài “Xây dựng hệ thống điều khiển cho trạm trợn” Do cịn hạn chế kiến thức nên đồ án cịn nhiều thiếu sót Em mong đóng góp ý kiến thầy để đồ án em hoàn thiện đầy đủ Cuối em xin trân thành cảm ơn thầy hết lịng giúp đỡ em Em xin chân thành cảm ơn! ... quay trộn bê tông 1.3.6 Hệ thống điều khiển: a Hệ thống điều khiển điện - Cấp nguồn cho trạm trộn - Điều khiển động cấp liệu, động trộn - Cảnh báo cố, báo lỗi - Dừng có lỗi…… b Hệ thống điều khiển. .. loại trạm trộn bê tơng xi măng sau: -Trạm trộn bê tông xi măng cấp liệu băng tải -Trạm trộn bê tông xi măng cấp liệu gầu 1.3 Cấu trúc chung trạm trộn bê tông xi măng: Mặc dù có loại trạm trộn. .. ơn! CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRẠM TRỘN BÊ TÔNG I Giới thiệu chung: Hiện thị trường có loại trạm trộn chính: trạm trộn bê tơng nhựa nóng trạm trộn bê tông xi măng - Trạm trộn bê tơng nhựa nóng: Dùng