BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO  ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT TRẠM TRỘN BÊ TÔNG GVHD : PGS.TS Nguyễn Minh Tâm SVTH : Đinh Công Cường Tạ Quốc Quy Chuyên ngành : CNKT Điện - Điện tử Hệ đào tạo : Chính Quy Khóa đào tạo : 2016 – 2020 MSSV: 16142524 MSSV: 16142193 TP Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2019 Đồ án điều khiển lập trình GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm MỤC LỤC CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Giới thiệu ứng dụng PLC thực tế 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Giới hạn nội dung đề tài CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Lý thuyết chung PLC 2.1.1 PLC gì? 2.1.2 Cấu trúc, nguyên lý hoạt động PLC 2.1.3 Ứng dụng PLC 2.1.4 Thiết bị điều khiển khả trình PLC S7-300 Siemens 2.1.5 Vòng quét chương trình 2.1.6 Cấu trúc chương trình S7-300 10 2.2 Xử lý Analog PLC 13 2.2.1 Module Analog Siemens 13 2.2.2 Đầu đọc tín hiệu cân PAXS PAXI 13 2.3 Lý thuyết mạng PLC 16 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 19 3.1 Nêu quy trình vận hành hệ thống 19 3.1.1 Thao tác cân xi măng: 20 3.1.2 Thao tác cân cốt liệu: 20 3.1.3 Thao tác cân nước phụ gia: 20 Phát biểu toán điều khiển trạm trộn 21 3.2 Thiết kế hệ thống 22 3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối cho hệ thống 23 3.2.2 Phân tích chức khối 24 3.2.3 Chọn giới thiệu thiết bị khối 28 Cảm biến 30 3.2.4 Vẽ sơ đồ nối dây thiết bị 35 3.3 Thiết kế lưu đồ điều khiển 39 3.3.1 Nêu yêu cầu điều khiển hệ thống 39 3.3.2 Thiết kế lưu đồ điều khiển 40 3.4 Thiết kế giao diện SCADA 42 3.4.1 Nêu yêu cầu điều khiển giám sát 42 3.4.2 Thiết kế giao diện SCADA WinCC 43 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC HIỆN 45 4.1 Kết thiết kế hệ thống 45 4.2 Kết điều khiển 45 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 46 5.1 Kết luận 46 5.2 Hướng phát triển đề tài 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 Đồ án điều khiển lập trình GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Giới thiệu ứng dụng PLC thực tế Ngày nay, với phát triển không ngừng khoa học kỹ thuật đời sống xã hội ngày phát triển dựa ứng dụng khoa học công nghệ vào sống Song song với đó, hệ thống điều khiển, giám sát tự động phát triển theo Nó đời từ sớm nhằm đáp ứng nhu cầu thiết yếu sống người Điều khiển tự động trở thành ngành khoa học kỹ thuật chuyên nghiên cứu ứng dụng tự động hóa vào thực tiễn lao động sản xuất người… Hiện nay, nước ta tiến trình cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước yêu cầu sở hạ tầng ngày cấp thiết Từng dãy nhà, đô thị mọc lên dấu hiệu rõ ràng cho q trình đại hóa tiến hành Chính lẽ đó, mảng xây dựng phần khơng thể thiếu q trình Và đặc biệt vấn đề nhắc đến liên tục chất lượng cơng trình, chất lượng bê tông – phần đặc biệt quan trọng tất cơng trình Vì vậy, để ứng dụng điều học vào thực tế, tự xây dựng mơ lên mơ hình trộn bê tông thực tế, nên em chọn đề tài “Điều khiển giám sát trạm trộn bê tông”.Chúng ta phải nhìn nhận rằng, ứng dụng cơng nghệ vào tiết kiệm nhiều sức lao động người, tiết kiệm chi phí cho nhà sản xuất Đồng thời, hệ thống máy móc có hoạt động ổn định, xác, giúp tăng hiệu quả, suất hệ thống Tuy nhiên, hệ thống cần có vận hành, hỗ trợ giám sát người Vì hệ thống chạy thời gian lâu dài, tránh khỏi việc xuống cấp hệ thống, xảy trường hợp bất ngờ, cố, yếu tố khách quan tác động…Chính lẽ đó, tiến hành giám sát để đảm bảo ổn định xác cho hệ thống Đồng thời nhanh chóng đưa chuẩn đốn phương án xử lý tốt hệ thống gặp trục trặc, cố ý muốn 1.2 Mục tiêu đề tài Trạm trộn bê tông xi măng tổng thành từ nhiều cụm thiết bị, thiết bị phải phối hợp thực với để hòa trộn thành thành phần khác: cát, đá, nước, phụ gia xi măng tạo thành hỗn hợp bê tông xi măng Và phải đáp ứng yêu cầu sau: • Hệ thống chủ yếu sản xuất bê tông tươi • Hệ thống làm việc chế độ tự động • Hỗn hợp bê tông không bị tách nước hay bị phân tầng vận chuyển • Trạm làm việc ổn định, không ồn, không gây ô nhiễm môi trường, lắp đặt sửa chữa đơn giản • Có hệ thống báo động, cảnh báo có cố, đảm bảo an tồn vận hành • Có thực phân quyền: quyền quản lý quyền vận hành Đồ án điều khiển lập trình GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm • Đảm bảo trộn cung cấp nhiều mẻ bê tơng với thời gian nhanh • Hệ thống hoạt động ổn định, phù hợp, chi phí tương đối 1.3 Giới hạn nội dung đề tài Thực phân quyền chia làm quyền Admin User, quyền người Admin xem thao tác tất cả, quyền User bị giới hạn số thao tác Thực đăng nhập người, mật vào Để thực chương trình cần đăng nhập, trang giao diện dành cho đăng nhập hệ thống, phân quyền thao tác cho Admin cho Operator Trong hệ thống, muốn hệ thống thực thi cần định lượng thông số khối lượng cát, đá, xi măng, nước, phụ gia, số mẻ, nhập giá trị đặt cho hệ thống Có bảng hiển thị giá trị cát, đá, xi măng, nước, phụ gia, số mẻ để quan sát khối lượng vào Yêu cầu động trộn: Động chuyển động quay chiều, không cần ổn định tốc độ, moment quay lớn Yêu cầu: Các nguyên liệu cấp lên bồn chứa liên tục, tránh trường hợp thiếu nguyên liệu trộn Các van xả trạng thái sẵn sàng, xả nhanh chóng, đẩy nhanh tiến độ thực hiện, van có sức chịu lực cao Đồ án điều khiển lập trình GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Lý thuyết chung PLC 2.1.1 PLC gì? PLC (viết tắt Programmable Logic Controller) thiết bị điều khiển lập trình (khả trình) cho phép thực linh hoạt thuật toán điều khiển logic thơng qua ngơn ngữ lập trình Người sử dụng lập trình để thực loạt trình tự kiện Các kiện kích hoạt tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC qua hoạt động có trễ thời gian định hay kiện đếm PLC dùng để thay mạch relay (rơ le) thực tế PLC hoạt động theo phương thức quét trạng thái đầu đầu vào Khi có thay đổi đầu vào đầu thay đổi theo Ngơn ngữ lập trình PLC Ladder hay State Logic Hiện có nhiều hãng sản xuất PLC Siemens, AllenBradley, Mitsubishi Electric, General Electric, Omron, Honeywell, Một kiện kích hoạt thật sự, bật ON hay OFF thiết bị điều khiển bên gọi thiết bị vật lý Một điều khiển lập trình liên tục "lặp" chương trình "người sử dụng lập ra" chờ tín hiệu ngõ vào xuất tín hiệu ngõ thời điểm lập trình Trong tốn này, với đối tượng trạm trộn bê tông xi măng, ta dùng PLC để điều khiển 2.1.2 Cấu trúc, nguyên lý hoạt động PLC a) Cấu trúc: Tất PLC có thành phần là: Một nhớ chương trình RAM bên (có thể mở rộng thêm số nhớ EPROM) Một vi xử lý có cổng giao tiếp dùng cho việc ghép nối với PLC Các Modul vào /ra Bên cạnh đó, PLC hồn chỉnh kèm thêm đơn vị lập trình tay hay máy tính Hầu hết đơn vị lập trình đơn giản có đủ RAM để chứa đựng chương trình dạng hồn thiện hay bổ sung Nếu đơn vị lập trình đơn vị xách tay, RAM thường loại CMOS có pin dự phòng, chỉ chương trình kiểm tra sẵn sàng sử dụng truyền sang nhớ PLC Đối với PLC lớn thường lập trình máy tính nhằm hỗ trợ cho việc viết, đọc kiểm tra chương trình Các đơn vị lập trình nối với PLC qua cổng RS232, RS422, RS485, … b) Nguyên lý hoạt động: CPU điều khiển hoạt động bên PLC Bộ xử lý đọc kiểm tra chương trình chứa nhớ, sau thực thứ tự lệnh chương trình, đóng hay ngắt đầu Các trạng thái ngõ phát tới thiết bị liên kết để thực thi Và toàn hoạt động thực thi phụ thuộc vào chương trình điều khiển giữ nhớ Hệ thống Bus tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu Đồ án điều khiển lập trình GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm song song: - Address Bus: Bus địa chỉ dùng để truyền địa chỉ đến Module khác - Data Bus: Bus dùng để truyền liệu - Control Bus: Bus điều khiển dùng để truyền tín hiệu định điểu khiển đồng hoạt động PLC Trong PLC số liệu trao đổi vi xử lý modul vào thông qua Data Bus Address Bus Data Bus gồm đường, thời điểm cho phép truyền bit byte cách đồng thời hay song song Nếu modul đầu vào nhận địa chỉ Address Bus, chuyển tất trạnh thái đầu vào vào Data Bus Nếu địa chỉ byte đầu xuất Address Bus, modul đầu tương ứng nhận liệu từ Data bus Control Bus chuyển tín hiệu điều khiển vào theo dõi chu trình hoạt động PLC Các địa chỉ số liệu chuyển lên Bus tương ứng thời gian hạn chế Hệ thống Bus làm nhiệm vụ trao đổi thông tin CPU, nhớ I/O Bên cạch đó, CPU cung cấp xung Clock có tần số từ 1¸8 MHz Xung định tốc độ hoạt động PLC cung cấp yếu tố định thời, đồng hồ hệ thống 2.1.3 Ứng dụng PLC Cùng với phát triển phần cứng phần mềm, PLC ngày tăng tính lợi ích PLC hoạt động cơng nghiệp Kích thước PLC ngày thu nhỏ lại để số lượng I/O nhớ nhiều hơn, ứng dụng PLC mạnh giúp người sử dụng giải nhiều vấn đề phức tạp điều khiển hệ thống Lợi ích PLC hệ thống điều khiển chỉ cần lắp đặt lần (với sơ đồ hệ thống, đường nối dây, tín hiệu ngõ vào/ra,…), mà thay đổi kết cấu hệ thống sau này, giảm tốn phải thay đổi lắp đặt đổi thứ tự điều khiển ( hệ thống điều khiển relay,…) khả chuyển đổi hệ điều khiển cao (như giao tiếp PLC để truyền liệu điều khiển lẫn nhau), hệ thống điều khiển linh hoạt Khơng hệ thống cũ, PLC dễ dàng lắp đặt chiếm khoảng không gian nhỏ khả điều khiển nhanh, nhiều hệ thống điều khiển khác Điều tỏ thuận lợi với hệ thống điều khiển lớn, phức tạp q trình lắp hệ thống tốn thời gian hệ thốn khác Cuối người sử dụng nhận biết trục trặc hệ thống PLC nhờ giao diện qua hình máy tính (một số PLC hệ sau có khả nhận biết hỏng hóc (trouble shoding ) hệ thống báo cho người sử dụng), điều làm cho việc sửa chữa thuận lợi Hiện PLC ứng dụng thành công nhiều lĩnh vực sản xuất công nghiệp dân dụng Từ ứng dụng để điều khiển hệ thống đơn giản, chỉ có chức ON/OFF thơng thường đến ứng dụng cho lĩnh vực phức tạp, đòi hỏi xác cao, ứng dụng thuật tốn q trình sản xuất Một số lĩnh vực tiêu biểu ứng dụng PLC sau: Đồ án điều khiển lập trình GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm - Hóa học dầu khí: định áp suất, bơm dầu, điều khiển hệ thống ống dẫn… - Chế tạo máy sản xuất: tự động hóa chế tạo máy, điều khiển nhiệt độ lò - nhiệt luyện kim… Cơng nghiệp giấy, xi măng: Tự động hóa qua trình sản xuất nghiền bột giấy, bột đá, trộn hỗn hợp… Thực phẩm, sản xuất bia, rượu, thuốc lá: đóng gói sản phẩm, phân loại,… - Kim loại: Điều khiển qua trình luyện, cán thép,… - Năng lượng, giao thông,… 2.1.4 Thiết bị điều khiển khả trình PLC S7-300 Siemens a) Cấu hình phần cứng: PLC S7-300 thiết bị điều khiển logic khả trình loại nhỏ hãng Siemens (Cộng hòa liên bang Đức) Do để tăng tính mềm dẻo ứng dụng thực tế mà phần lớn đồi tượng điều khiển có số tín hiệu đầu vào, đầu chủng loại tín hiệu vào/ra khác mà điều khiển PLC thiết kế không bị cứng hóa cấu hình Chúng chia nhỏ thành module Số lượng module sử dụng nhiều hay tùy theo tốn, song tối thiểu phải có module module CPU Các module lại module nhận/truyền tín hiệu đối tượng điều khiển, module chức chuyên dụng PID, điều khiển động cơ, … Chúng gọi chung module mở rộng Tất module gá ray (Rack) Mô hình PLC S7-300 lắp đặt rack Module CPU loại module có chứa vi xử lý, hệ điều hành, nhớ, thời gian, đếm, cổng truyền thơng (TS485) … có vài cổng vào số Các cổng vào module CPU gọi cổng vào onboard Trong họ PLC S7-300 có nhiều loại module CPU khác Nói chung chúng đặt tên theo vi xử lý có module CPU312, module CPU314, module CPU315 … Đồ án điều khiển lập trình GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm Những module sử dụng loại vi xử lý, khác cổng vào onboard khối hàm đặc biệt tích hợp sẵn thư viện hệ điều hành phục vụ việc sử dụng cổng vào onboard phân biệt với tên gọi cụm chữ IFM (Intergrated Function Module) Ví dụ module CPU312 IFM, module CPU 324 IFM … Ngoài có loại module CPU vói hai cổng truyền thơng, cổng truyền thơng thứ hai có chức phục vụ việc nối mạng phân tán Tất nhiên kèm theo cổng truyền thông thứ hai phần mềm tiện dụng thích hợp cài sẵn hệ điều hành Các loại module CPU phân biệt với module CPU khác thêm cụm từ DP (Distributed Port) tên gọi Ví dụ module CPU315-DP Các module mở rộng thường chia làm loại chính: - PS (Power Supply): Module nguồn ni Có loại 2A, 5A 10A - SM (Signal Module): Module mở rộng cổng tín hiệu vào ra, bao gồm: • DI (Digital Input): Module mở rộng cổng vào số Số cổng vào số mở rộng 16 32 tùy thuộc vào loại module • DO (Digital Output): Module mở rộng cổng số • DI/DO: Module mở rộng cổng vào/ra số • AI (Analog Input): Module mở rộng cổng vào tương tự Về chất chúng chuyển đối tương tự số 12bits (AD), tức môi xtins hiệu tương tự chuyển thành tín hiệu số (ngun) có độ dài 12 bits Số cổng vào tương tự 2, tùy thuộc loại module • AO (Analog Output): Module mở rộng cổng tượng tự Chúng chuyển đổi số-tương tự (DA) • AI/AO: Module mở rộng cổng vào/ra tương tự - IM (Interface Module): Module ghép nối Đây loại module chuyên dụng có - - nhiệm vụ nối nhóm module mở rộng lại với thành khối quản lý chung module CPU Thông thường module mở rộng gá liền với đỡ, rack chỉ gá nhiều module mở rộng (không kể module CPU, module nguồn nuôi) Một module CPU S7-300 làm việc trực tiếp với nhiều ranks ranks phải nối với module IM FM (Function Module): Module có chức điều khiển riêng, ví dụ module điều khiển động bước, module điều khiển động servo, module PID, module điều khiển vòng kín, … CP (Communication Module): Module phục vụ truyền thông mạng PLC với PLC với máy tính Đồ án điều khiển lập trình GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm PLC S7-300 với Module b) Cấu trúc nhớ CPU: Bộ nhớ S7-300 chia làm ba vùng nhớ chính: - Vùng nhớ chương trình ứng dụng Vùng nhớ chương trình chia thành miền: • OB (Organisation block): Miền chứa chương trình tổ chức • FC (Funcion): Miền chứa chương trình tổ chức thành hàm có biến hình thức dể trao đổi liệu với chương trình gọi • FB (Function block): Miền chứa chương trình con, tổ chức thành hàm có khả trao đổi liệu với khối chương trình khác Các liệu phải xây dựng thành khối liệu riêng (gọi DB – Data block) - Vùng chứa tham số hệ điều hành chương trình ứng dụng, phân chia thành miền khác nhau, bao gồm: • I (Process image input): Miền đệm liệu cổng vào số Trước bắt đầu thực chương trình, PLC đọc giá trị logic tất cổng vào cất chúng vùng nhớ I Thơng thường chương trình ứng dụng khơng đọc trực tiếp trạng thái logic cổng vào số mà chỉ lấy liệu cổng vảo từ đệm I • Q (Process image output): Miền đệm liệu cổng số Kết thúc giai đoạn thực chương trình, PLC chuyển giá trị logic đệm Q tới cổng số Thông thường chương trình khơng trực tiếp gán giá trị tới tận cổng mà chỉ chyển chúng vào đệm Q • M: Miền biến cờ Chương trình ứng dụng sử dụng vùng nhớ để lưu trữ tham số cần thiết truy cập theo bit (M), byte (MD), từ (MW) hay từ kép (MD) • T: Miền nhớ phục vụ thời gian (Timer) bao gồm việc lưu trữ giá trị thời gian đặt trước (PV – preser value), giá trị đếm thời gian tức thời (CV – current value) giá trị logic đầu thời gian • C: Miền nhớ phục vụ đếm (Counter) bao giồm việc lưu trữ giá trị đặt trước Đồ án điều khiển lập trình GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm (PV – preser value), giá trị đếm tức thời (CV – current value) giá trị logic đầu đếm • PI: Miền địa chỉ cổng vào module tương tự (I/O external input) Các giá trị tương tự cổng vào module tương tự module đọc chuyển tự động theo địa chỉ Chương trình ứng dụng truy nhập miền nhớ PI theo byte, từ theo từ kép • PQ: Miền địa chỉ cổng cho module tương tự (I/O external output) Các giá trị theo địa chỉ module tương tự chuyển tới cổng tương tự Chương trình ứng dụng truy nhập miền nhớ PQ theo byte, từ theo từ kép - Vùng chứa khối liệu, chia thành loại: • DB (Data block): Miền chứa liệu tổ chức thành khối Kích thước số lượng khối dược người dùng quy định, phù họp với toán điều khiển Chương trình truy nhập miền theo bit, byte, từ, từ kép • L (Local data block): Miền liệu địa phương, khối chương trình OB, FC, FB tổ chức sử dụng cho biến nháp tức thời trao đổi liệu biến hình thức với khối chương trình gọi Nội dung số liệu biền nhớ bị xóa kết thức chương trình tương ứng OB, FC, FB Miền truy nhập từ chương trình theo bit, bute, từ từ kép 2.1.5 Vòng qt chương trình PLC thực chương trình theo chu trình lặp Mỗi vòng lặp gọi vòng quét (scan) Mỗi vòng quét bắt đầu giai đoạn chuyển liệu từ cổng vào số tới vùng đệm ảo I, giai đoạn thực chương trình Trong vòng qt, chương trình thực từ lệnh đến lệnh kết thúc khối OBI (Block end) Sau giai đoạn thực chương trình giai đoạn chuyển nội dung đệm ảo Q tới cổng số Vòng quét kết thúc giai đoạn truyền thơng nội kiểm lỗi Vòng quét chương trình Đồ án điều khiển lập trình GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm Thông số kỹ thuật: Đặc tính Vật liệu Đơn vị Thơng số Nhơm Điện áp cấp V 24VDC Độ nhạy mV/V 1± Điện trở đầu vào Ω 1000±10 Điện trở đầu Ω 1000±5 Nhiệt độ hoạt động 0C -10 đến 60 Khối lượng Kg Đỏ: +24VDC – Đen: 0VDC – Trắng: Signal+; Xanh: Signal2 Kích thước mm 380x380 Đầu dây Chuẩn bảo vệ 0.15 IP66 Thông số kỹ thuật loadcell Kết nối Loadcell với PAXS Sơ đồ đấu nối loadcell với PAXS 33 Đồ án điều khiển lập trình GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm * Electric Actuated Butterfly Valve 6" Hình 2.1 Van bướm điện 6’’ Thông số kỹ thuật: Đặc điểm Điện áp Chu kì làm việc Đường kính ống Nhiệt độ làm việc Dòng điện định mức Tín hiệu điều khiển Đơn vị Vdc s/độ inch o C mA mA Thông số 24 30/90 -15 đến 85 1.7 4-20 Bảng 1.3 Van bướm điện 6’’ * Cảm biến quang Omron E3Z-T61 Hình 2.2 Cảm biến quang Omron E3Z-T61 Thơng số kỹ thuật: Đặc điểm Thông số Nguồn cấp 12-24 Độ nhạy Ngõ NPN Thời gian đáp ứng Nhiệt độ hoạt động -25~55 Khoảng cách phát lớn 30 Bảng 1.4 Cảm biến quang Omron E3Z-T61 Đơn vị VDC ms ms o C m 34 Đồ án điều khiển lập trình GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm 3.2.4 Vẽ sơ đồ nối dây thiết bị Đấu nối Module SM 334: Nguyên lý đấu nối: 35 Đồ án điều khiển lập trình GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm Đấu nối thiết bị đề tài: 36 Đồ án điều khiển lập trình GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm Đấu nối Module SM323: Hình 4.2 - Nguyên lý đấu dây Module EM323 37 Đồ án điều khiển lập trình GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm Sơ đồ mạch động lực: 38 Đồ án điều khiển lập trình GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm 3.3 Thiết kế lưu đồ điều khiển 3.3.1 Nêu yêu cầu điều khiển hệ thống - Đầu tiên ta ấn Start để khởi động chương trình Sau ta tùy chọn chế độ hoạt động tự động (nếu ấn nút Auto), tay (nếu không ấn Auto) - Nếu lựa chọn chế độ Manual, PLC khơng điều khiển trạm trộn mà tồn hoạt động trạm trộn người điều khiển - Nếu lựa chọn chế độ Auto, mặc định ban đầu mác 200 chọn, ta thay đổi cách ấn vào mác khác 250, 300, sau PLC bắt đầu hoạt động - Đầu tiên ta cần chọn số mẻ trộn cách ấn nút chọn mẻ, sau chọn xong ấn nút Auto trạm trộn bắt đầu hoạt động - Bước tiến hành cân đá cách mở van xả đá cho đá chảy băng tải Ở có Loadcell đo khối lượng đá phản hồi PLC, khối lương đá khối lượng đặt trước (tùy vào mác bê tơng) PLC dừng cân đá tiến hành cân cát (đóng van xả đá, mở van xả cát) Lưu ý cát đá đo cách cộng dồn - Sau cân đá xong ta tiến hành cân nước xi măng, cách thức hoạt động hoàn toàn tương tự - Khi cân nguyên liệu xong băng tải bắt đầu chạy để chuyển đá cát vào gầu Băng tải chạy khoảng thời gian định trước đảm bảo cho đá cát chuyển hết vào gầu - Sau đá cát chuyển hết vào gầu, gầu chạy lên Đến chạm vào cơng tắc hành trình bên gầu dừng lại tiến hành xả cốt liệu vào thùng trộn Đồng thời lúc xi măng đc xả vào thùng trộn - Sau xả xi măng cốt liệu xong, gầu chạy xuống, đến chạm công tắc hành trình gầu dừng lại Đồng thời đố động trộn quay để tiến hành trộn khô - Sau đủ thời gian trộn khô, ta tiến hành xả nước vào thùng tiến hành trộn ướt - Sau đủ thời gian trộn ướt, cửa xả bê tông mở ra, bê tông xả Như hết chu kỳ hoạt động Bộ đếm mẻ tăng lên 1, số mẻ với lượng đặt trạm trộn dừng lại, khơng trạm lặp lại chu kỳ đến đủ lượng mẻ đặt thơi 39 Đồ án điều khiển lập trình GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm 3.3.2 Thiết kế lưu đồ điều khiển 40 Đồ án điều khiển lập trình GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm 41 Đồ án điều khiển lập trình GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm 3.4 Thiết kế giao diện SCADA 3.4.1 Nêu yêu cầu điều khiển giám sát a) Sử dụng công nghệ phần mềm tiên tiến: WinCC sử dụng công nghệ phần mềm Nhờ cộng tác Siemens Microsoft, người dùng yên tâm với phát triển công nghệ phần mềm mà Microsoft người dẫn đầu b) Hệ thống khách chủ với chức SCADA: Ngay từ hệ thống WinCC sở cung cấp tất chức để người dùng khởi động yêu cầu hiển thị phức tạp Việc gọi hình ảnh (picture), cảnh báo (alarm), đồ thị trạng thái (trend), báo cáo (report) dễ dàng thiết lập c) Có thể nâng cấp mở rộng dễ dàng từ đơn giản đến phức tạp: WinCC module hệ thống tự động hố, thế, sử dụng để mở rộng hệ thống cách linh hoạt từ đơn giản đến phức tạp từ hệ thống với máy tính giám sát tới hệ thống nhiều máy giám sát, hay hệ thống có cấu trúc phân tán với nhiều máy chủ (server) Có thể phát triển tuỳ theo lĩnh vực công nghiệp yêu cầu công nghệ Một loạt module phần mềm mở rộng định hướng cho loại ứng dụng phát triển sẵn để người dùng chọn lựa cần d) Cơ sở liệu ODBC/SQL tích hợp sẵn: Cơ sở liệu Sysbase SQL tích hợp sẵn WinCC Tất liệu cấu hình hệ thống liệu trình điều khiển đựơc lưu giữ sở liệu Người dùng dễ dàng truy cập tới sở liệu WinCC SQL (Structured Query Language) ODBC (Open Database Connectivity) Sự truy cập cho phép WinCC chia sẻ liệu với ứng dụng sở liệu khác chạy Windows e) Các giao thức chuẩn mạnh (DDE, OLE, ActiveX, OPC): Các giao diện chuẩn DDE OLE dùng cho việc chuyển liệu từ chương trình chạy Windows tính WinCC Các tính ActiveX control OPC server client tích hợp sẵn f) Ngơn ngữ vạn năng: WinCC phát triển dùng ngơn ngữ lập trình chuẩn ANSI-C Giao diện lập trình API mở cho việc truy cập tới hàm WinCC liệu: 42 Đồ án điều khiển lập trình GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm Tất module WinCC có giao diện mở cho giao diện lập trình dùng ngơn ngữ C (C programming interface, C-API) Điều có nghĩa người dùng tích hợp cấu hình WinCC hàm thực (runtime) vào chương trình người sử dụng g) Cài đặt phần mềm với khả lựa chọn ngôn ngữ: Phần mềm WinCC thiết kế sở nhiều ngôn ngữ Nghĩa là, người dùng chọn tiếng Anh, Pháp, Đức hay chí ngơn ngữ châu làm ngơn ngữ sử dụng Các ngơn ngữ thay đổi trực tuyến h) Giao tiếp với hầu hết loại PLC: WinCC có sẵn kênh truyền thông để giao tiếp với loại PLC Siemens SIMATIC S5/S7/505 thông qua giao thức chung PROFIBUS DP, DDE hay OPC Thêm vào đó, chuẩn thơng tin khác có sẵn lựa chọn hay phần bổ sung 3.4.2 Thiết kế giao diện SCADA WinCC Phần mềm WinCC cho phép ta thiết kế HMI tương tác với PLC Giao diện thiết kế HMI WinCC sau: 43 Đồ án điều khiển lập trình GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm Sau thiết kế, ta giao diện HMI cho toán điều khiển trạm trộn sau: Để ghép nối giao diện với PLC, ta dùng tag liên kết với PLCSIM 44 Đồ án điều khiển lập trình GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC HIỆN 4.1 Kết thiết kế hệ thống Tiến hành đăng nhập, mô ta giao diện giám sát hoạt động sau: 4.2 Kết điều khiển 45 Đồ án điều khiển lập trình GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 5.1 Kết luận Qua trình nghiên cứu, thực đề tài có kết sau: Thiết kế tương đối hoàn chỉnh hệ thống điều khiển giám sát trạm bê tông dựa phần mềm Schematic WINCC Step7 Mô hệ thống điều khiển giám sát trạm bê tông chạy ổn định, thời gian trộn ngắn, thao tác hình hiển thị dễ dàng có xếp hợp lý Tiết kiệm tối đa chi phí sản xuất từ khâu chọn phương án thiết kế để đưa đến phương án tối ưu thiết kế hệ thống Giúp tiết kiệm chi phí lẫn việc đảm bảo chất lượng thơng qua ưu điểm kỹ thuật Đồng thời, có kiểm chứng, vận dụng kiến thức học từ mơn lý thuyết điều khiển lập trình vào thực tế Vận dụng kiến thức lý thuyết kết hợp với hiểu biết thực tế hệ thống để tạo sản phẩm mô 5.2 Hướng phát triển đề tài Với xu hướng phát triển không ngừng công nghiệp hóa, đại hóa vấn đề vật liệu xây dựng vẫn nhu cầu thiết yếu cho thời đại Vì vậy, để đáp ứng nhu cầu xu hệ thống điều khiển giám sát trạm bê tông báo cáo cần có cải tiến sau: Cải tiến tăng tốc độ xử lí hệ thống, khâu nạp nguyên liệu khâu trộn cần diễn nhanh chóng hơn, tiết kiệm thời gian vẫn giữ chất lượng hệ thống chất lượng sản phẩm Mơ hình hệ thống điều khiển giám sát trạm bê tông mở rộng quy mơ vừa nhỏ mơi trường cơng nghiệp Hồn tồn ứng dụng vào thực tế trình sản xuất Trong trình xử lí, cần có nhiều thơng số đặt chi tiết HMI thời gian trộn, loại Mác bê tơng… Ngồi có số vấn đề quan trọng vấn đề mơi trường Trạm trộn bê tông sử dụng cát, đá xi măng gây ô nhiễm môi trường nhiều, cần phải xử lý tốt việc Theo em xử lý cách cho nguyên liệu hoạt động mơi trường kín đặt ống hút bụi đưa hệ thống lọc Từ đó, mơi trường xung quanh lành Thiết kế hệ thống hoàn chỉnh, tiếp tục cải tiến nhiều giao diện để dễ quan sát hơn, điều khiển dễ 46 Đồ án điều khiển lập trình GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Giáo trình PLC S7-300 lý thuyết ứng dụng – ThS Nguyễn Xuân Quang [2] https://khotrithucso.com/luan-van-do-an-bao-cao/xay-dung-kien-truc/kien-truc/thietke-chuong-trinh-dieu-khien-tram-tron-be-tong-1.html [3] http://doc.edu.vn/tai-lieu/xay-dung-chuong-trinh-dieu-khien-tram-tron-be-tong-dungplc-misubishi-3790/ [4] https://www.youtube.com/user/trangcodon2010 [5] What is HMI? https://www.youtube.com/watch?v=kujHQgK352o [6] Instructions for the correct installation Load Cells Weight Indicators and Weight Transmitters https://www.youtube.com/watch?v=cQtKeXBC25Y 47 ... Đưa vào máy trộn → Trộn bê tông → Thu bê tông thành phẩm, đưa đến cơng trường Ví dụ ta có quy trình trộn bê tơng xi măng trạm trộn bê tông cưỡng dạng tháp loại công suất nhỏ: 20 Đồ án điều khiển. .. khối lượng số mẻ bê tông vào hệ thống máy tính trạm trộn bắt đầu cho trạm trộn bê tông hoạt động Ngay lúc này, hệ thống định lượng máy trộn bê tông bắt đầu vào hoạt động thực đồng thời lúc thao... thống điều khiển cho trạm trộn bê tông Trong báo cáo này, ta thiết kế hệ thống tự động hóa cho trạm trộn bê tông công suất nhỏ (10 – 30 m3/h), sử dụng thiết bị điều khiển logic khả trình PLC Phát