Báo cáo Đề tài - Mô hình điều khiển và giám sát trạm trộn bê tông

ÀI NGHIÊN CỨU Họ và tên sinh viên: Huỳnh Tấn Sang MSSV: 15032008 Ngày, tháng, năm sinh: 07/06/1997 Nơi sinh: Vũng Tàu Chuyên Ngành: Tự động hóa I. TÊN ĐỀ TÀI:Mô hình điều khiển và giám sát trạm trộn bê tông. II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: • Tìm hiểu về quy trình công nghệ trạm trộn bê tông. • Tìm hiểu về các thiết bị như cảm biến , loadcell, • Tìm hiểu cách kết nối và điều khiển giữa PLC với WinCC và các hệ thống khác: động cơ, cảm biến , loadcell, • Đưa ra các phương án nghiên cứu. • Thiết kế và thi công mô hình trạm trộn bê tông • Kiểm tra, đánh giá tính ứng dụng của đề tài. III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI: 01/11/2018 IV. NGÀY HOÀN THÀNH ĐỀ TÀI: 31/03/2019 V. HỌ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Th.S. Phạm Văn Tâm Bà Rịa - Vũng Tàu, Ngày... tháng ..năm 2019 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN CHÍNH (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) ThS. Phạm Văn Tâm Huỳnh Tấn Sang PHÒNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỞNG VIỆN (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) TS. Phan Ngọc Hoàng SVTH: Huỳnh Tấn Sang BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG ĐHBRVT LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu khoa học này tổng quát lại kết quả quá trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, hình ảnh, thông tin trong đề tài đều trung thực, do tôi tìm hiểu, tham khảo từ nhiều nguồn tư liệu. Đề tài này không sao chép các đề tài đã có từ trước. Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung đề tài của mình. Trường đại học BÀ RỊA-VŨNG TÀU không liên quan đến những vi phạm tác quyền, bản quyền do tôi gây ra trong quá trình thực hiện (nếu có). Vũng Tàu, ngày ... tháng ... năm 2019 Người cam đoan Huỳnh Tấn Sang SVTH: Huỳnh Tấn Sang BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG ĐHBRVT 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 nghiên cứu đề tài " Mô hình điều khiển và giám sát trạm trộn bê tông ".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, điều khiển quá trình và scada. Với sự hướng dẫn của thầy Phạm Văn Tâm cộng với sự nổ lực nghiên cứu em đã hoàn thành đề tài nghiên cứu, rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các thầy cô và các bạn. SVTH: Huỳnh Tấn Sang BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG ĐHBRVT LỜI CẢM 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. Vũng tàu, ngày ..tháng.. năm 2019 Sinh viên thực hiện chính (Ký và ghi rõ họ tên) Huỳnh Tấn Sang SVTH: Huỳnh Tấn Sang BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG ĐHBRVT MỤC LỤC Đề mục Trang NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI LỜI CAM ĐOAN MỞ ĐẦU LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ......................................................................................... 1 1.1.Nhu cầu tự đông hóa ở Việt Nam. ............................................................................. 1 1.2.Mục tiêu của đề tài. ................................................................................................... 1 1.3.Tính tối ưu của đề tài ................................................................................................. 1 CHƯƠNG II: THIẾT BỊ VÀ CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ .............................. 2 2.1.Hệ thống cân sử dụng Loadcell. ................................................................................ 2 2.2.Van điện từ. ............................................................................................................... 7 2.3.Công tắc hành trình ................................................................................................... 8 2.4. Động cơ điện ........................................................................................................... 9 CHƯƠNG III: Thiết kế và thi công mô hình trạm trộn bê tông. ........................... 10 3.1.Nhiệm vụ và quy trình thi công mô hình. ................................................................ 10 3.2.Điều khiển và giám sát mô hình. ............................................................................. 19 KẾT LUẬN ................................................................................................................... 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 25 PHỤ LỤC ...................................................................................................................... 26 SVTH: Huỳnh Tấn Sang BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1.Nhu cầu tự động hóa ở việt nam. Trong công cuộc đổi mới và phát triển nền khoa học kỹ thuật ngày càng được chú trọng, do vậy ngành công nghiệp hoá và hiện đại hoá được quan tâm hàng đầu. Nhằm giảm sức lao động của con người tăng cao năng suất hiệu quả kinh tế cao nhờ có những dây chuyền hệ thống tự động ngày càng hoàn thiện, từ đơn giản đến phức tạp từ tự động hoá từng phần đến toàn bộ dây chuyền nhờ sự phát triển vượt bậc của các linh kiện điện tử gọn nhẹ và đa năng làm việc ổn định độ tin cậy lớn đã giúp các nhà thiết kế và chế tạo ra những sản phẩm với chất lượng cao giá thành hạ. Được sự hỗ trợ phát triển mạnh của công nghệ thông tin. Bộ vi xử lý ra đời đã trở thành một công cụ hoàn hảo để phục vụ cho hệ thống tự động hoá quá trình sản xuất. Ngoài ra máy tính cũng được dùng như một thiết bị điều khiển vạn năng, nó được đặt trực tiếp trên các dây chuyền công nghệ để giám sát và quản lý các quá trình. Để trợ giúp con người điều khiển một cách tối ưu của quá trình sản xuất với hiệu quả cao. Tự động hoá làm giảm sức lao động của con người, các hệ thống máy móc tự động đã đem lại hiệu quả kinh tế rõ rệt nâng cao chất lượng sản phẩm, tăng năng suất lao động, hạ giá thành, sử dụng nguyên liệu tiết kiệm và trạm trộn bê tông là một điển hình cho những điều đó. 1.2.Mục tiêu của đề tài. - Nghiên cứu và thi công mô hình trạm trộn bê tông đúng quy trình công nghệ - Nghiên cứu cơ sở lý thuyết để xây dựng mô hình dựa trên các kiến thức đã học về lập trình. - Dựa vào ứng dụng của mô hình để xây dựng lên mô hình trạm trộn bê tông. 1.3.Tính tối ưu 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. SVTH: Huỳnh Tấn Sang Trang 1 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT CHƯƠNG II: THIẾT BỊ VÀ CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ 2.1Hệ thống cân sử dụng Loadcell. 2.1.1.Khái niệm Loadcell. Loadcell là thiết bị cảm biến dùng để chuyển đổi lực hoặc trọng lượng thành tín hiệu điện. 2.1.2.Cấu tạo, sơ đồ đấu dây, nguyên lý hoạt động, thông số kĩ thuật, và các loại loadcell cơ bản. 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. SVTH: Huỳnh Tấn Sang Trang 2 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT 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. SVTH: Huỳnh Tấn Sang Trang 3 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT 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). 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. SVTH: Huỳnh Tấn Sang Trang 4 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT - 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. 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 SVTH: Huỳnh Tấn Sang Trang 5 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT 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. 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. SVTH: Huỳnh Tấn Sang Trang 6 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT 2.2. 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. 2.2.1. 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 SVTH: Huỳnh Tấn Sang Trang 7 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT 2.2.2. Loại van dùng thủy lực Căn cứ theo yêu cầu của công nghệ trộn bê tông, hiện công ty đang sử dụng loại van đảo chiều 4 cửa hai vị trí tác động trực tiếp bằng nam châm điện. 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. 2.3. 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 SVTH: Huỳnh Tấn Sang Trang 8 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT 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. 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) 2.4. 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... SVTH: Huỳnh Tấn Sang Trang 9 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT 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 III: Thiết kế và thi công mô hình trạm trộn bê tông. 3.1.Nhiệm vụ và quy trình thi công mô hình. 3.1.1.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. 3.1.2.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. a) 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. SVTH: Huỳnh Tấn Sang Trang 10 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT SVTH: Huỳnh Tấn Sang Trang 11 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT -Để có thể in mica cần Export file cad sang file corel để chỉnh sửa màu sắc, và in ra bảng mica khổ a3 b) Thiết kế sơ đồ nguyên lý và mạch in bằng orcad. -Sơ đồ nguyên lý: +Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn J26 J25 J24 J21 5v 5v 5v 5v 10v 1 2 1 2 1 2 1 2 J1 R2 1 RESISTOR VAR CB CAN CAT U2 7805 1 3 VIN VOUT GND 2 c4 R1 104 10v 1 2 10v 470 J22 D1 J23 2 1 12v 24v 2 c6 2 c5 1 0.1uf 0.33uf 3 1 J19 VOUT GND VIN U3 24v 7812 2 1 J19 SVTH: Huỳnh Tấn Sang Trang 12 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT +Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển led gầu, led cảm biến và led băng tải. J1 RN3 40 5VDC R-PACK6 2 1 40 40 20 2 3 4 5 6 gau cap dong led gau 1 U1 R8 40 1 R9 330 18 1 39 39 21 21 KICH BANG TAI 2 R10 330 17 OUT1 IN1 2 38 38 P0.0/AD0 P2.0/A8 22 22 KICH GAU LEN 3 R11 330 16 OUT2 IN2 3 37 37 P0.1/AD1 VCC P2.1/A9 23 23 KICH GAU XUONG 4 R12 330 15 OUT3 IN3 4 36 36 P0.2/AD2 P2.2/A10 24 5 R13 330 14 OUT4 IN4 5 35 35 P0.3/AD3 P2.3/A11 25 6 330 13 OUT5 IN5 6 34 34 P0.4/AD4 P2.4/A12 26 7 12 OUT6 IN6 7 33 P0.5/AD5 P2.5/A13 27 11 OUT7 IN7 8 32 P0.6/AD6 P2.6/A14 28 OUT8 IN8 P0.7/AD7 P2.7/A15 J3 40 10 9 COM GND 1 1 10 10 CB GAU DUOI 2 2 P1.0/T2 P3.0/RXD 11 11 3 3 P1.1/T2-EX P3.1/TXD 12 CB GAU TRÊN U3 4 4 P1.2 P3.2/INT0 13 5 5 P1.3 P3.3/INT1 14 6 6 P1.4 P3.4/T0 15 7 7 P1.5 P3.5/T1 16 8 8 P1.6 P3.6/WR 17 c1 P1.7 P3.7/RD 19 30 33uf 18 XTAL1 ALE/PROG 29 12MHZ XTAL2 PSEN c2 X1 31 9 EA/VPP 33uf RST GND 40 AT89C52 20 cap dong led bang tai J2 R14 8 1 18 R15 220 1 7 2 IN1 OUT1 17 R16 220 2 SW1 6 3 IN2 OUT2 16 R17 220 3 C3 5 4 IN3 OUT3 15 R18 220 4 10uf /10v 4 5 IN4 OUT4 14 R19 220 5 3 6 IN5 OUT5 13 R20 220 6 2 7 IN6 OUT6 12 R21 220 7 1 8 IN7 OUT7 11 220 8 9 IN8 OUT8 10 40 9 R1 GND COM 10k bang tai U2 40 40 40 40 R2 R5 R30 R26 10K 10K 10K R 21 22 23 P2.6 R3 10k R6 10k R31 10k Q1 Q2 Q9 Q5 J4 NPN ECB J5 NPN ECB J10 NPN ECB NPN ECB jack BT jack BT jack BT R28 R4 R7 R32 1 1 D1 D2 1 D8 10K LED BT LED GAU LEN LED GAU XUONG 2.2k 2.2k 2.2k 11 J6 24V J8 24V 1 1 R22 R R26 R R25 PNP BCE R29 Q4 PNP BCE Q6 10k R23 Q3 D3 10k R27 NPN ECB Q5 D4 NPN ECB LED CB GAU DUOI 2.2k LED CB GAU TREN R24 1 2.2k 1 10K R28 10K J7 JACK CB GAU DUOI J9 10 11 JACK CB GAU TREN SVTH: Huỳnh Tấn Sang Trang 13 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT +Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển led: bồn, cảm biến bồn rỗng, mức, van. cap dong led BON J1 J2 R14 U2 5VDC 1 R15 18 1 39 2 R16 17 OUT1 IN1 2 38 3 R17 16 OUT2 IN2 3 37 40 OUT3 IN3 2 4 R18 15 4 36 1 OUT4 IN4 35 5 R19 14 5 40 20 6 R20 13 OUT5 IN5 6 34 U1 7 R21 12 OUT6 IN6 7 33 40 8 11 OUT7 IN7 8 32 39 39 21 21 KICH BON 9 40 10 OUT8 IN8 9 38 38 P0.0/AD0 P2.0/A8 22 22 COM GND 37 37 P0.1/AD1 VCC P2.1/A9 23 23 36 36 P0.2/AD2 P2.2/A10 24 24 KICH NUOC led bon 35 35 P0.3/AD3 P2.3/A11 25 25 KICH PHU GIA 34 34 P0.4/AD4 P2.4/A12 26 26 KICH XI MANG J3 33 33 P0.5/AD5 P2.5/A13 27 noi voi jack cam bien tren MDK1 R8 32 32 P0.6/AD6 P2.6/A14 28 KICH XA BE TONG 1 R9 18 1 1 P0.7/AD7 P2.7/A15 2 R10 17 OUT1 IN1 2 2 5 1 10 10 KICH BON RONG 3 R11 16 OUT2 IN2 3 3 4 2 P1.0/T2 P3.0/RXD 11 4 R12 15 OUT3 IN3 4 4 3 3 P1.1/T2-EX P3.1/TXD 12 5 14 OUT4 IN4 5 5 2 4 P1.2 P3.2/INT0 13 6 13 OUT5 IN5 6 1 5 P1.3 P3.3/INT1 14 12 OUT6 IN6 7 6 P1.4 P3.4/T0 15 RN1 11 OUT7 IN7 8 7 P1.5 P3.5/T1 16 led muc 40 10 OUT8 IN8 9 8 P1.6 P3.6/WR 17 39 1 COM GND P1.7 P3.7/RD 38 2 c1 19 30 37 3 18 XTAL1 ALE/PROG 29 36 4 U3 33uf XTAL2 PSEN 35 5 12MHZ 31 34 6 EA/VPP cap dong led muc c2 X1 9 33 7 RST GND 32 8 33uf 40 40 AT89C52 20 R-PACK SW1 R1 C3 10uf /10v 10k J6 24V 40 1 40 R2 10K R35 R22 10K R 21 R25 26 R3 10k PNP BCE Q1 Q4 R34 10k Q8 J4 NPN ECB 10k R23 jack bon Q3 D3 J11 NPN ECB NPN ECB jack bon LED CB bon rong R4 2.2k 1 D1 1 R36 R24 1 D7 10K LED dc bon 2.2k LED can xi mang 10 J7 2.2k JACK CB bon rong 40 40 40 40 R6 R26 10K 10K R29 R32 10K 10K 22 23 24 25 R5 10k R13 10k Q2 Q5 R28 10k R31 10k Q6 Q7 J5 NPN ECB J8 NPN ECB jack bon jack bon J9 NPN ECB J10 NPN ECB jack bon jack bon R7 R27 1 D2 1 D4 R30 R33 1 D5 1 D6 LED can cat LED can da 2.2k 2.2k LED can nuoc LED can phu gia 2.2k 2.2k SVTH: Huỳnh Tấn Sang Trang 14 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT +Sơ đồ nguyên lý led băng tải. D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 LED LED LED LED LED LED LED LED 9 8 7 6 5 4 3 2 1 J1 CON9 +Sơ đồ nguyên lý led gầu. D1 D2 D3 LED LED LED D4 D6 LED LED J2 1 D7 D8 D9 CON 5v LED LED LED J1 1 CON 1 + Sơ đồ nguyên lý led bồn trộn. D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 LED LED LED LED LED LED LED LED 9 8 7 6 5 4 3 2 1 J1 CON9 + Sơ đồ nguyên lý led mức. D1 D2 D3 D4 D5 LED LED LED LED LED 6 5 4 3 2 1 J1 CON6 SVTH: Huỳnh Tấn Sang Trang 15 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT + Mạch in sau khi hoàn thiện xong. c) Hàn linh kiện vào mạch và đi dây mô hình. -Hàn linh kiện. - Đi dây mô hình. SVTH: Huỳnh Tấn Sang Trang 16 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT d) Mô hình hoàn thiện. SVTH: Huỳnh Tấn Sang Trang 17 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT e) Lập trình vi điều khiển AT89S52. + Sơ đồ thuật toán led băng tải. START 1 LED SÁNG S DC BĂNG TẢI= 1 Đ 1 ĐIỂM SÁNG CHẠY END + Sơ đồ thuật toán led gầu START 1 LED SÁNG S Đ DC GẦU LÊN=0 DC GẦU XUỐNG=0 S DC GẦU LÊN=1 DC GẦU XUỐNG=0 Đ DC GẦU LÊN=0 GẦU ĐI LÊN DC GẦU XUỐNG=1 Đ GẦU ĐI END XUỐNG SVTH: Huỳnh Tấn Sang Trang 18 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT + Sơ đồ thuật toán led bồn. START 1 LED SÁNG S DC BỒN TRỘN =1 Đ 1 ĐIỂM SÁNG CHẠY END 3.2.Điều khiển và giám sát mô hình. 3.2.1. Lập trình PLC S7-300. Sơ đồ kết nối phần cứng: VAN_CAT CB GẦU TRÊN Q124.0 I124.0 VAN_DA1 CB GẦU DƯỚI Q124.1 I124.1 VAN_DA2 Q124.2 CB GẦU BỒN RỖNG VAN_XIMANG I124.2 Q124.3 VAN_NUOC T Q124.4 U D VAN_PHUGIA P Q124.5 I G T VAN_CANCAT I Q124.6 U T VAN_CANDA A O Q124.7 L VAN_CANXM L Q125.0 I A N VAN_CANNUOC T Q125.1 I P VAN_CANPG U G Q125.2 I T DC_BANGTAI D Q125.3 DC_GAULEN Q125.4 DC_GAUXUONG Q125.5 DC_BONTRON Q125.6 VAN_XABON Q125.7 OV LOAD CELL CÂN ĐÁ CÁT A N IN 0 A LOAD CELL CÂN XM L IN 1 O G LOAD CELL CÂN NƯỚC I IN 2 N P LOAD CELL CÂN PG U IN 3 T SVTH: Huỳnh Tấn Sang Trang 19 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT - Thuật toán chương trình plc STOP DỪNG XÁC CD AUTO NHẬN AUTO CD MANUAL BẰNG TAY START STOP DỪNG CD MANUAL BẰNG TAY XÁC CD AUTO NHẬN AUTO - Thuật toán CD AUTO. CÂN ĐỦ CÁT HẾT CÁT CHỌN ĐÁ1,2 CÂN ĐỦ ĐÁ HẾT ĐÁ MỞ 4 VAN TẮT VAN CÁT, ĐÓNG VAN MỞ VAN TẮT VAN ĐÁ TẮT VAN CÂN ĐÁ CÁT, NƯỚC, MỞ VAN CÂN CÁT, CÂN CÁT ĐÁ1, 2 MỞ VAN CÂN ĐÁ BĂNG TẢI DỪNG PG, XM BT CHẠY GẦU ĐI LÊN CB TRÊN CÂN ĐỦ XM HẾT XM CB DƯỚI HẾT TG TRỘN KHÔ GẦU DỪNG TẮT VAN BỒN TRỘN(TRỘN KHÔ) GẦU DỪNG TẮT ĐỘNG CƠ XM GẦU ĐI XUỐNG BỒN TRỘN TẮT VAN CÂN XM CÂN ĐỦ NƯỚC,PG HẾT NƯỚC,PG HẾT TG TRỘN ƯỚT ĐỦ SỐ MẺ TẮT VAN NƯỚC, BỒN TRỘN(TRỘN ƯỚT) TẮT ĐỘNG CƠ BỒN TRỘN TẮT VAN PG TẮT VAN CÂN NƯỚC MỞ VAN XẢ BỒN DỪNG HỆ THỐNG TẮT VAN PG TIẾP TỤC MẺ MỚI CHƯA ĐỦ SỐ MẺ SVTH: Huỳnh Tấn Sang Trang 20 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT - Thuật toán CD BẰNG TAY. NHẤN NÚT NHẤN NÚT MỞ NHẤN NÚT MỞ KHỞI ĐỘNG NHẤN NÚT NHẤN NÚT MỞ VAN CÁT VAN CÂN CÁT DC BĂNG TẢI CHỌN ĐÁ 1, 2 VAN CÂN ĐÁ MỞ VAN MỞ VAN CÁT DC BĂNG TẢI MỞ VAN ĐÁ 1, 2 MỞ VAN CÂN ĐÁ CÂN CÁT CHẠY NHẤN NÚT NHẤN NÚT NHẤN NÚT MỞ NHẤN NÚT KHỞI NHẤN NÚT GẦU GẦU LÊN MỞ VAN XM VAN CÂN XM ĐỘNG DC BỒN TRỘN XUỐNG GẦU ĐI LÊN MỞ VAN XM MỞ VAN CÂN XM DC BỒN QUAY GẦU ĐI XUỐNG NHẤN NÚT MỞ NHẤN NÚT MỞ VAN NHẤN NÚT MỞ VAN NHẤN NÚT MỞ VAN VAN NƯỚC CÂN NƯỚC PG CÂN PG MỞ VAN NƯỚC MỞ VAN CÂN NƯỚC MỞ VAN PG MỞ VAN CÂN PG NHẤN NÚT MỞ VAN XẢ BỒN MỞ VAN XẢ BỒN 3.2.2.Thiết kế giao diện wincc và kết quả nghiên cứu. - Giao diện thông tin: SVTH: Huỳnh Tấn Sang Trang 21 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT - Giao diện đặt mác: - Giao diện điều khiển trạm trộn bê tông: SVTH: Huỳnh Tấn Sang Trang 22 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT - Giao diện xuất báo cáo: - File exel để xuất báo cáo : - Kết nối phần cứng với plc và điều khiển bằng wincc SVTH: Huỳnh Tấn Sang Trang 23 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT Kết luận  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.  Nhược điểm: - Khi PLC xuất mức 0 với điện áp 2V trở lên sẽ kích được vi xử lí.  Hướng phát triển đề tài: - Xuất báo cáo tự động. SVTH: Huỳnh Tấn Sang Trang 24 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT 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 SVTH: Huỳnh Tấn Sang Trang 25 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG DHBRVT PHỤ LỤC Chương trình c điều khiển led băng tải và led gầu. #include #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[ ]={0x01,0x02,0x04,0x08,0