HỆ THỐNG PHA màu tự ĐỘNG

HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG

TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
I. ĐẶT VẤN ĐỀ:
Hiện nay, đất nước ta bước vào thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại
hóa, để quá trình này phát triển nhanh chúng ta cần tập trung đầu tư vào
các dây chuyền sản xuất tự động hóa, nhằm mục đích giảm chi phí
sản xuất, nâng cao năng suất lao động và cho ra sản phẩm có chất
lượng cao. Một trong những phương án đầu tư vào tự động hoá là việc
ứng dụng PLC vào các dây chuyền sản xuất.
Đối với những tính năng tiện ích của hệ thống PLC nên hiện nay bộ
điều khiển này đang được sử dung rất nhiều trong các lĩnh vực khác
nhau.
Một trong những ngành đang phát triển mạnh mẽ nhất hiện nay đó là
ngành xây dựng, và việc ứng dụng PLC vào trong ngành xây dựng là một
việc làm sẽ đem lại hiệu quả cao và rất phù hợp, đặc biệt là trong công
đoạn pha chế sơn
II. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU:
Sơn là một trong những nguy ên vật liệu chủ yếu trong ngành xây
dựng,chủ yếu là sơn phủ bề mặt nhằm bảo vệ bề mặt đối tượng sử
dụng đồng thời cũng là hình thức trang trí thẩm mỹ,chính vì vậy màu sắc
của sơn
là một yếu tố quan tâm hàng.Đa số việc pha Pha màu hiện nay
trên thị trư ờng đều được thực hiện trên phương pháp thủ công
(tức theo kinh nghiệm). Chính vì vậy độ chính xác không cao, sản phẩm
sản xuất ra đôi khi không theo mong muốn, tỷ lệ phế phẩm nhiều, năng
suất thấp, lãng phí sức lao động, thời gian, …
Để loại bỏ những nhược điểm trên. Cũng như để tạo ra những sản
phẩm theo mong muốn, chỉ bằng một thao tác đơn giản, đưa bộ điểu
khiển
lập trình PLC vào để thực hiện cụ thể là một dây chuyền sản xuất tự

động:
“Hệ Thống Pha màu Tự Động”.
Mô hình này có thể sử dụng trong hệ thống trộn bêtông và một số
lĩnh vực khác như pha chế hoá chất, thực phẩm, …
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH MÁY
PHA MÀU TỰ ĐỘNG DÙNG PLC S7-200
I. GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ TRONG MÔ HÌNH :
Tủ điện điều khiển mô hình pha màu tự động đươc sử dụng các thiết
bị sau:
1. CPU 224 AC-DC-Relay của PLC siemens S7-200
Trong mô hình này CPU 224 được lập trình để điều khiển các thiết
bị :valve solenoid,dộng cơ trộn,các cảm biến
2. Module Analog EM 235 của PLC siemens S7-200
Module Analog EM 235 dùng để nhận tín hiệu từ cảm biến áp suất
chuyển đổi tín hiệu đưa về PLC để xử lý
3. Cầu dao điện
CB bảo vệ là khí cụ điện dùng để đóng mạch điện động lực và các
thiết bị phụ tải có công suất lớn,trong mô hình này dùng để đóng điện
cho
hệ thống hoạt động
Thông số kỉ thuật:
Điện áp cung cấp 220 VAC/50Hz
Cường độ dòng điện định mức :20A
4. Relay trung gian
Relay trung gian là một khí cụ điện được dùng trong lĩnh vực điều
khiển tự động.Đây là một loại relay điện áp ,nguyên lý hoạt động tương
tự như contactor, nhưng điểm khác biệt giữa Contactor và relay trung
gian như sau:
Relay trung gian chỉ có một loại tiếp điểm cho các dòng điện
có cường độ nhỏ đi qua,không có tiếp điểm chính và tiếp điểm phụ

Trong relay trung gian cũng có những tiếp điểm thường đóng và tiếp
điểm thường mở nhưng không có bộ phận dập hồ quang điện
Trong mô hình sử dụng 05 relay trung gian
4 Relay trung gian loại 24 VDC /5A dùng cấp nguồn 24VDC
cho 04 cuộn coil của vavle solenoid
1 Relay trung gian loại 24 VDC /5A dùng để cấp nguồn 220 VAC cho
1 động cơ trộn hoạt động
Nhằm bảo vệ cho CPU tránh những rủi ro từ nguồn điện 220VAC
làm hư hỏng PLC, nên tránh cấp nguồn 220VAC trực tiếp vào các tiếp
điểm của PLC,vì thế phải dùng relay trung gian loại 24 VDC để đóng cắt
các tiếp điểm của valve solenoid
Thông số kỉ thuật :
Loại 02 tiếp điểm thường đóng 02 tiếp điểm thường hở
Điện áp cuộn dây:24 VDC /5A
Cường độ dòng điện định mức :5A / 28VDC hoặc 220VAC
5. Valve solenoid
Valve solenoid là một khí cụ điện được dùng trong lĩnh vực điều
khiển sự đóng ngắt các valve bằng cách cấp nguồn cho các cuộn coil bên
trong valve
Thông số kĩ thuật :
Điện áp cuộn dây:24 VDC /5A
Cường độ dòng điện định mức :5A / 28 VDC
6. Bộ nguồn 24VDC
Đây là thiết bị dùng để biến đổi nguồn điện 220 VAC thành
24VDC ,để tạo nguồn 24 VDC cung cấp cho các thiết bị điện trong hệ
thống
Thông số kỉ thuật :
Điện áp cung cấp :220 VAC /5A
Cường độ dòng điện định mức :5A / 240 VAC
Điện áp ngõ ra :24 VDC /0.6A

7. Động cơ trộn
Sử dụng động cơ của máy quạt, đây là thiết bị dùng để trộn đều các
thành phần màu trong hỗn hợp để có được một màu sơn chuẩn
Thông số kỉ thuật :
Điện áp cung cấp :220 VAC /5A
Cường độ dòng điện định mức :5A / 240 VAC

8. Cảm biến áp suất (Pressure Transmitter)
Bộ Pressure Transmitter được sử dụng để đo thể tích cũng như khối
lượng của mực chất lỏng, bộ Pressure Transmitter chuyển đổi áp suất
của cột nước trong bồn thành giá trị dòng điện
Thông số kỉ thuật :
Điện áp cung cấp :24 VDC /5A
Cường độ dòng điện định mức :5A / 28 VDC
Tín hiệu trả về : 4mA -20 mA
II: SƠ ĐỒ ĐIỆN VÀ CÁC QUY ƯỚC TRONG MÔ HÌNH
1. Sơ đồ điện
2. Mạch động lực
3. Yêu cầu kĩ thuật
a.Phương pháp pha chế các màu sơn
Để pha trộn được một màu sơn nào đó chúng ta phải tìm hiểu kỹ
thuật về pha chế màu,tức phải nắm bắt được tỷ lệ giữa các màu cơ bản là
bao nhiêu %
Do vậy yêu cầu :
 các sơn phải có màu chuẩn
Hỗn hợp phải được khuấy trộn đều đặn
Do có hạn chế về việc sử dụng các thiết bị trong mô hình mà người
thiết kế chỉ đưa vào 3 màu cơ bản để sản suất ra một màu nhất định
tương ứng với khối lượng được nhập vào từ giao diện trên bảng điều
khiển

 Một số thành phần các màu cơ bản:
Sản phẩm
Tỷlệ
(%)
Xanh Đỏ Vàng
Cam 5 50 45
Rêu 60 10 30
Nho 10 70 20
Trước khi chuẩn bị pha màu cần xem kỹ màu mẫu mà đối chiếu để
tăng hoặc giảm một màu thứ màu chính nào đó cho đạt tiêu chuẩn. Các
màu pha lẫn phải khuấy thật đều với nhau cho các màu sơn tan hoàn
toàn. Pha chế màu sơn phải theo công thức tỷ lệ phần trăm như bảng
hướng dẫn.Tuy nhiên cần phải linh hoạt tăng hoặc giảm để đạt được
màu sắc thích hợp và đẹp mắt,vì ngay trong một thùng sơn cùng màu
thùng sơn đặc thì màu sắc đậm hơn thùng sơn loãng
Khi pha chế màu sơn cần chú ý không được pha lẫn màu sơn gốc
dầu với sơn gốc nhựa tổng hợp,vì thành ph ần hóa học của hai loại sơn
này khác nhau về cơ bản
Trong khi pha chế màu sơn nếu gặp trường hợp sơn đặc không đủ độ
nhớt theo tiêu chuẩn thì cần pha dung môi và dầu sơn theo từng loại sơn
để đảm bảo độ nhớt sau đó mới pha chế màu sơn
Sau khi đã pha chế màu xong cần phải xem thử để kiểm tra màu sơn
trước khi đưa vào sơn hàng loạt sản phẩm
b. Cơ sở quá trình trộn
Khái niệm và công dụng của quá trình trộn
Máy trộn được dùng để đạt được các mục đích sau đây:
Tạo thành hỗn hợp đồng nhất của hai hay nhiều chất rắn hoặc lỏng
lại với nhau
Trong công nghiệp hoá chất,công nghiệp thực phẩm quá trình trộn
được ứng dụng nhiều để tạo ra các sản phẩm đồng nhất

c. Mức độ đồng đều của sản phẩm
Khi trộn một khối lượng a của chất A với khối lượng b của chất B
để tạo thành một hỗn hộp đồng nhất thì thành phần của chất A và chất B
trong hỗn hợp lý tưởng sẽ là :
Đối với chất A:
CA=a/a+b (1)
Đối với chất B:
CA=b/a+b (2)
Ta có:CA+CB=1
Các thành phần này sẽ như nhau ở mọi thành phần thể tích của hỗn
hợp.Những hỗn hợp lí tưởng này chỉ đạt được khi thời gian trộn tiến tới
vô hạn.Thực tế,không thể đạt được hỗn hợp lí tưởng và thời gian
trộn không tiến tới vô hạn được
Bởi vậy trong hỗn hợp thực thì thành phần của các chất A và B ở các
phần thể tích khác nhau của hỗn hợp sẽ khác nhau.sự khác nhau này càng
ít thì hỗn hợp càng gần với hỗn hợp lí tưởng
Bộ phận chính của phần trộn gồm:
Thùng trộn,có thể đặt đứng hoặc đặt nằm ngang,nó có thể đứng yên
hoặc chuyển động
Cách trộn là bộ phận chủ yếu để trộn vật liệu;cách trộn có thể được
đặt đứng hoặc nằm nằm ngang,nó có thể quay tròn hoặc chuyển động
tịnh tiến
Trong mô hình này cách trộn chỉ mang tính chất mô phỏng.
III: ĐIỀU KHIỂN MÁY TRỘN MÀU SƠN DÙNG PLC S7-200
1. Quá trình sử lý điều khiển
Thiết bị nhập: là các nút nhấn trên bảng điều khiển tại giao diện
người sử dụng
PLC:có nhiệm vụ xử lý thông tin từ thiết bị nhập
Các lệnh bị chấp hành: có nhiệm vụ thực thi các lệnh của PLC phát ra
2. Kí hiệu các chức năng của thiết bị

QUY ĐỊNH NGÕ RA NGÕ VÀO
Địa
chỉ
Thiết bị
ngoài máy
Kí Hiệu Chức Năng
I0.0 Nút nhấn NutOn Mở nguồn cho hệ
thống
I0.1 Nút nhấn NutOff Cắt nguồn cho hệ
thống
I0.2 Nút nhấn Xac_Nhan Xác nhận lại
I0.3 Nút nhấn Nut_Xa Xả nước trong bồn
Q0.0 Đèn D_Khoi_dong Báo trạng thái hệ
thống đang mở
nguồn
Q0.1 Đèn D_Off Báo trạng thái hệ
PLC Sử Lý
Giao Diện Máy
Tính
Nhập Dữ Liệu
Các thiết bị chấp
hành
Cơ Sở Dữ Liệu
thống đang tắt nguồn
Q0.2 Đèn D_Xac_nhan Báo trạng thái hệ
thống đang hoạt
động
Q0.3 Đèn Van_1 Cấp sơn thành phần 1
theo tỷ lệ đã đặt
trước

Q0.4 Van điện Van_2 Cấp sơn thành phần 2
theo tỷ lệ đã đặt
trước
Q0.5 Van điện Van_3 Cấp sơn thành phần 3
theo tỷ lệ đã đặt
trước
Q0.6 Van điện Van_4 Đưa hỗn hợp vào bồn
trộn đều
Q1.0 Motor Dong_co Trộn đều hỗn hợp
các màu sơn
T37 Bộ định
thời
T37 Tạo thời gian trễ để
trộn đều hỗn hợp
3. Mô hình hệ thống pha màu tự động:
Mô hình hệ thống pha màu tự động là một hệ thống hoàn toàn tự
động được điều khiển bởi bộ điều khiển lập trình PLC siemens S7 -200
CPU 224

a. Các bồn chứa các màu cơ bản
b. Các valve xả của các màu thành phần
c. Bồn định lượng
Xác định khối lượng theo đúng tỉ lệ đã đặt trước do cảm biến áp
suất điều khiển
d. Cảm biến áp suất và van xả hỗn hợp
Cảm biến áp suất điều
khiển quá trình hoạt động
của hệ thống và valve xả hỗn
hợp xuống để trộn đều
e. Bồn chứa và động cơ trộn đều

hỗn hợp
Bồn chứa các hỗn hợp màu và
động cơ trộn đều các hỗn hợp để
có một màu chuẩn
f. Tủ điều khiển hệ thống