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

 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU 
VIỆN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN - ĐIỆN - ĐIỆN TỬ 
 -------- 
 BÁO CÁO KHOA HỌC 
ĐỀ TÀI: MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT 
 TRẠM TRỘN BÊ TÔNG 
 Chủ nhiệm: Huỳnh Tấn Sang 
 Hướng dẫn khoa học: ThS. Phạm Văn Tâm 
 BÀ RỊA-VŨNG TÀU, 2019-2020 BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRƯỜNG ĐHBRVT 
 TRƯỜNG ĐH BÀ RỊA VŨNG TÀU CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM 
 VIỆN CNTT-ĐIỆN-ĐIỆN TỬ Đ ộc lập - Tự do - Hạnh phúc 
 ------o0o----- 
 NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI 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