Xây dựng hệ thống giám sát trạm trộn dùng PLC và WinCC qua mạng internet

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG TRẠM TRỘN BÊ TÔNG
1.1. Khái niệm và phân loại bê tông
1.1.1. Khái niêm
1.1.2. Phân loại
1.1.3. Vật liệu làm bê tông
1.1.4. Thành phần vật liệu của bê tông
1.2. Tổng quan về trạm trộn bê tông
1.2.1. Khái niệm và chức năng của trạm trộn bê tông
1.2.2. Cấu tạo chung của trạm trộn
1.2.3. Phân loại trạm trộn
1.3. Một số thiết bị trong trạm trộn bê tông
1.3.1. Động cơ điện
1.3.2. Mạch lực
1.3.3. Định lượng vật liệu
1.3.4. Băng tải
1.3.5. PLC S7 300
CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP
2.1. Tổng quan về mạng truyền thông công nghiệp
2.1.1. Khái niệm về mạng truyền thông công nghiệp
2.1.2. Phân loại và đặc trưng các hệ thống mạng công nghiệp
2.1.3. Hệ thống mạng trong hệ thống sản xuất tự động
2.1.4. Truyền thông giữa PLC và PC
2.2. Giới thiệu về SIMATIC PLC S7 300
2.2.1. Giới thiệu về PLC
2.2.2. Cấu trúc bộ nhớ
2.2.3. Cấu trúc phần cứng PLC họ S7
2.3. Phần mềm lập trình STEP 7 MANAGER
2.4. Phần mềm mô phỏng WINCC


2.4.1. Giới thiệu về Wincc
2.4.2. Các công cụ của phần mềm Wincc
CHƯƠNG 3 : XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TRÊN PLC VÀ GIÁM SÁT
TRÊN WINCC QUA MẠNG INTERNET
3.1. Xây dựng chương trình điều khiển trên PLC
3.1.1. Lưu đồ thuật toán chương trình
3.1.2. Phân công địa chỉ đầu vào/ra cho PLC
3.1.3. Chương trình điều khiển.
3.2. Xây dựng giao diện giám sát trên WinCC
3.2.1. Tạo một Project trong Wincc
3.2.2. Thiết kế mô hình giám sát cho trạm trộn bê tông
3.2.3. Thuyết minh nguyên lý hoạt động của trạm trộn bê tông
3.2.4. Quy trình thao tác thực hiện trộn bê tông tự động
3.3. Hệ thống quản lý, điều khiển và giám sát thông qua Internet
3.3.1. Wincc Web Navigator
3.3.2. Cài đặt cấu hình làm Web Server
3.3.3. Thiết lập Web Naivigator trên máy chủ
3.3.4. Khách hàng truy cập vào các trang web về dự án
3.3.5. Đăng ký tên miền có hỗ trợ Dynamic DNS
3.3.6. Cấu hình NAT trên modem
3.3.7. Chương trình giám sát bằng Wincc thông qua mạng Internet
KẾT LUẬN
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, ở trong công
xưởng để tiết kiệm nhân lực mà vẫn đòi hỏi phải có năng suất lao động cao là
yêu cầu cấp thiết mà mỗi nhà máy đặt lên hàng đầu. Đối với ai đã làm trong lĩnh
vực công nghiệp thì PLC là một giải pháp lý tưởng cho việc tự động hóa quá

trình sản xuất. Việc lựa chọn PLC để điều khiển không chỉ bởi đó là một sự lựa
chọn cho độ tin cậy cao đối với người sử dụng mà nó còn dễ dàng trong việc lập
trình. Và điều quan trọng là giá thành của PLC ngày càng thấp. Vì vậy em đã
chọn đề tài :
“Xây dựng hệ thống giám sát trạm trộn dùng PLC và WinCC”
Trạm trộn nhiên liệu dùng bộ điều khiển PLC được ứng dụng rất rộng rãi
trong thực tế đặc biệt là trạm trộn bê tông, chính vì tính chất khả thi mà em đã
chọn đồ án này làm đề tài tốt nghiệp. Trong thực tế việc trộn bê tông yêu cầu là
phải trộn đúng tỷ lệ được tính toán và bê tông đưa ra phải đạt độ nhuyễn, dẻo.
Bằng việc sử dụng PLC S7-300 vào để lập trình cho cho trạm trộn bê tông.
Trong quá trình làm đồ án em đã được thầy giáo TS. TRẦN SINH BIÊN
và thầy giáo Th.S NGUYỄN VĂN TIẾN cùng các thầy cô trong khoa nhiệt tình
hướng dẫn tìm hiểu, cũng như xây dựng mô hình giám sát cho trạm trộn bê tông.
Trong đồ án này em xin trình bày nội dung như sau:
Chương 1. Tổng quan về hệ thống trạm trộn bê tông
Chương 2. Tổng quan về mạng truyền thông công nghiệp Simatic Net
Chương 3. Xây dựng chương trình trên PLC và giám sát trên WinCC qua
mạng Internet
Do kinh nghiệm thực tế còn có hạn nên trong đồ án này em sẽ không
tránh khỏi những sai sót, em rất mong được sự đóng góp ý kiến và sự giúp đỡ
của thầy cô để đồ án của em hoàn thiện hơn.
Hải Phòng, ngày 10 tháng 2 năm 2014
Sinh viên thực hiện
Vũ Đức Thịnh
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN HỆ THỐNG TRẠM TRỘN BÊ TÔNG

1.1. KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI BÊ TÔNG
1.1.1. Khái niệm
Bê tông là một hỗn hợp được tạo thành từ cát, đá, xi măng, nước. Trong
đó cát, đá chiếm 80÷85%, xi măng chiếm 8÷15%, còn lại là khối lượng nước.

Ngoài ra còn có thêm phụ gia vào để thoả mãn yêu cầu đặt ra.
Hỗn hợp vật liệu mới nhào trộn xong gọi là hỗn hợp bê tông, hỗn hợp bê
tông phải có độ dẻo nhất định, tạo hình và dầm chặt được dễ dàng.
Cốt liệu có vai trò là bộ khung chịu lực, vữa xi măng và nước bao bọc
xung quanh đóng vai trò là chất kết dính, đồng thời lấp đầy khoảng trống của cốt
liệu. Khi rắn chắc, hồ xi măng kết dính các cốt liệu thành một khối đá và được
gọi là bê tông. Bê tông có cốt thép gọi là bê tông cốt thép.
Cường độ của bê tông là độ cứng rắn của bê tông chống lại các lực từ
ngoài mà không bị phá hoại. Cường độ của bê tông phản ánh khả năng chịu lực
của nó. Cường độ của bê tông phụ thuộc vào tính chất của xi măng, tỷ lệ nước
và xi măng, phương pháp đổ bê tông và điều kiện đông cứng.
Đặc trưng cơ bản của cường độ bê tông là "mác" hay còn gọi là "số liệu".
Mác bê tông ký hiệu M, là cường độ chịu nén tính theo (N/cm
2
) của mẫu
bê tông tiêu chuẩn hình khối lập phương, kích thước cạnh 15cm, tuổi 28 ngày
được dưỡng hộ và thí nghiệm theo điều kiện tiêu chuẩn (t
0
20±2
0
C), độ ẩm
không khí W 90÷100%.
Mác M là chỉ tiêu cơ bản nhất đối với mọi loại bê tông và mọi kết cấu.
Tiêu chuẩn Nhà nước quy định bê tông có các mác thiết kế sau:
- Bê tông nặng: M100, M150, M200, M250, M300, M350, M400, M500,
M600. Bê tông nặng có khối lượng riêng khoảng 1800÷2500kg/m
3
cốt liệu sỏi
đá đặc chắc.
- Bê tông nhẹ: M50, M75, M100, M150, M200, M250, M300 bê tông nhẹ

có khối lượng riêng trong khoảng 800÷1800kg/m
3
, cốt liệu là các loại đá có lỗ
rỗng, keramzit, xỉ quặng
Trong kết cấu bê tông cốt thép chịu lực phải dùng mác không thấp hơn

M150. Cường độ của bê tông tăng theo thời gian, đây là một tính chất đáng quý
của bê tông, đảm bảo cho công trình làm bằng bê tông bền lâu hơn những công
trình làm bằng gạch, đá, gỗ, thép. Lúc đầu cường độ bê tông tăng lên rất nhanh,
sau đó tốc độ giảm dần. Trong môi trường (nhiệt độ, độ ẩm) thuận lợi sự tăng
cường độ có thể kéo dài trong nhiều năm, trong điều kiện khô hanh hoặc nhiệt
độ thấp thì cường độ bê tông tăng không đáng kể. [1]
1.1.2. Phân loại
Bê tông có nhiều loại, có thể phân loại như sau:
*Theo cường độ ta có:
Bê tông thường có cường độ từ 150 ÷400 daN/cm
2

Bê tông chất lượng cao có cường độ từ 500 ÷1400 daN/ cm
2
*Theo loại kết dính:
Bê tông xi măng, bê tông silicát, bê tông thạch cao, bê tông polime, bê
tông đặc biệt.
*Theo loại cốt liệu:
Bê tông cốt liệu đặc, bê tông cốt liệu rỗng, bê tông cốt liệu đặc biệt, bê
tông cốt kim loại.
*Theo phạm vi sử dụng:
Bê tông thường được dùng trong kết cấu bê tông cốt thép (móng, cột,
dầm, sàn). Bê tông thuỷ công dùng để xây đập. Bê tông đặc biệt, bê tông chịu
nhiệt, bê tông chống phóng xạ. [1]

1.1.3. Vật liệu làm bê tông
Để kết cấu được bê tông nhất thiết cần có các nguyên liệu sau:
a. Xi măng
Xi măng kết hợp với nước tạo thành hồ xi măng xen giữa các hạt cốt liệu,
đồng thời tạo ra tính linh động của bê tông (được đo bằng độ sụt nón) Mác của
xi măng được chọn phải lớn hơn mác của bê tông cần sản xuất, sự phân bố giữa
các hạt cốt liệu và tính chất của nó ảnh hưởng lớn đến cường độ của bêtông.
Bình thường hồ xi măng lấp đầy phần rỗng giữa các hạt cốt liệu và đẩy chúng ra
xa nhau một chút (với cự li bằng 243 lần đường kính hạt xi măng).

Trong trường hợp này phát huy được vai trò của cốt liệu nên cường độ
của bê tông khá cao và yêu cầu cốt liệu cao hơn cường độ bê tông khoảng 1,5
lần. Khi bê tông chứa lượng hồ xi măng lớn, các hạt cốt liệu bị đẩy ra xa nhau
hơn đến mức chúng hầu như không có tác dụng tương hỗ nhau. Khi đó cường độ
của đá, xi măng và cường độ của vùng tiếp xúc đóng vai trò quyết định đến
cường độ bê tông nên yêu cầu cốt liệu thấp hơn
Tuỳ yêu cầu của loại bê tông có thể dùng các loại xi măng khác nhau, có
thể dùng xi măng pô lăng, xi măng pô lăng bền sunfat, xi măng pôlăng xủ, xi
măng puzolan và các chất kết dính khác để thoả mãn yêu cầu của chương trình.
b. Cốt liệu nhỏ – cát
Cát để làm bê tông có thể là cát thiên nhiên hay cát nhân tạo cỡ hạt từ
(0,14÷5) mm theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN), từ (0,15÷4,75) mm theo tiêu
chuẩn Mỹ, từ (0,08÷5) mm TCVN. Lượng cát khi trộn với xi măng và nước, phụ
gia phải được tính toán hợp lý, nếu nhiều cát quá thì tốn xi măng không kinh tế
và ít cát quá thì cường độ bê tông giảm.
c. Cốt liệu lớn - đá dăm hoặc sỏi
Sỏi có mặt tròn, nhẵn, độ rộng và diện tích mặt ngoài nhỏ nên cần ít nước,
tốn xi măng mà vẫn dễ đầm, dễ đổ nhưng lực dính bám với vữa xi măng nhỏ nên
cường độ bê tông sỏi thấp hơn bê tông đá dăm. Ngược lại đá dăm được đập vỡ
có nhiều góc cạnh, diện tích mặt ngoài lớn và không nhẵn nên lực dính bám với

vữa xi măng lớn tạo ra được bê tông có cường độ cao hơn. Tuy nhiên mác của xi
măng đá dăm phải cao hơn hay bằng mác của bê tông tạo ra hay bê tông cần sản
xuất.
d. Nước
Nước để trộn bê tông (rửa cốt liệu, nhào trộn vệ sinh buồng máy, bảo
dưỡng bê tông) phải đảm bảo không ảnh hưởng xấu đến thời gian đông kết và
thời gian rắn chắc của xi măng và không ăn mòn thép Nước sinh hoạt là nước
có thể dùng được .
Lượng nước nhào trộn là yếu tố quan trọng quyết định tính công tác của
hỗn hợp bê tông. Lượng nước dùng trong nhào trộn bao gồm lượng nước tạo hồ

xi măng và lượng nước do cốt liệu. Lượng nước trong bê tông xác định tính chất
của hỗn hợp bê tông. Khi lượng nước quá ít, dưới tác dụng của lực hút phân tử
nước chỉ hấp thụ trên bề mặt vật rắn mà chưa tạo ra độ lưu động của hỗn hợp,
lượng nước tăng đến một giới hạn nào đó sẽ xuất hiện nước tự do, màng nước
trên mặt vật rắn dày thêm, nội ma sát giảm xuống, độ lưu động tăng thêm, lượng
nước ứng với lúc bê tông có độ lưu động lớn nhất mà không bị phân tầng gọi là
khả năng giữ nước của hỗn hợp.
Nước biển có thể dùng để chế tạo bê tông cho những kết cấu làm việc
trong nước bẩn nếu tổng các loại muối trong nước không vượt quá 35g trong
một lít nước. Tuy nhiên cường độ bê tông sẽ giảm và không được sử dụng trong
bê tông cốt thép.
e. Phụ gia
Phụ gia là các chất vô cơ hoặc hoá học khi cho vào bê tông sẽ cải thiện
tính chất của hỗn hợp bê tông hoặc bê tông cốt thép. Có nhiều loại phụ gia cho
bê tông để cải thiện tính dẻo, cường độ, thời gian rắn chắc hoặc tăng độ chống
thấm.
Thông thường phụ gia sử dụng có hai loại: Loại rắn nhanh và loại hoạt
động bề mặt.
Phụ gia rắn nhanh thường là loại muối gốc (CaCl

2
) hay muối Silic. Do là
chất xúc tác và tăng nhanh quá trình thuỷ hoá của C
3
S và C
2
S mà phụ gia CaCl
2
có khả năng rút ngắn quá trình rắn chắc của bê tông trong điều kiện tự nhiên mà
không làm giảm cường độ bê tông ở tuổi 28 ngày.
Hiện nay người ta sử dụng loại phụ gia đa chức năng, đó là hỗn hợp của
phụ gia rắn nhanh và phụ gia hoạt động bề mặt hoặc các phụ gia tăng độ bền
nước.[2]
1.1.4. Thành phần vật liệu của bê tông
Thành phần vật liệu của bê tông đóng vai trò quyết định đến chất lượng
hay quyết định đến cường độ chịu lực cũng như mác của bê tông. Từ thực
nghiệm người ta đã xác định được mác của bê tông ứng với từng loại vật liệu

nhất định với một tỉ lệ xác định, ngược lại từ mác của bê tông người ta dễ dàng
tra được tỉ lệ thành phần trong bê tông.
Sau đây là một trong số mác bê tông do trạm bê tông thương phẩm Tây Mỗ
– Công ty cổ phần cơ giới lắp máy và xây dựng (VIMECO) cấp mẫu.
Cơ quan cấp mẫu : Trạm bê tông thương phẩm Tây Mỗ (VIMECO)
Bảng 1.1. Bảng thành phần cấp phối bê tông
- Dùng xi măng PC30 hoặc (PCB 30): độ sụt của hỗn hợp bê tông là 2÷4 cm
Đá d
max
=20 mm (40÷70)% cỡ 0,5x1 cm và (30÷60) % cỡ 1x2 cm:
Thành phần
vật liệu

Đơn
vị
Mác bê tông
100 150 200 250 300
Xi măng kg 218 281 342 405 439
Cát vàng M
3
0,516 0,493 0,469 0,444 0,444
Đá dăm M
3
0,905 0,891 0,878 0,865 0,865
Nước Lít 185 185 185 185 174
Phụ gia kg 1 1 1 1 Hóa dẻo
- Dùng xi măng PC40 hoặc (PCB 40): độ sụt của hỗn hợp bê tông: 2÷4 cm
Đá d
max
= 20 mm (40÷70)% cỡ 0,5x1 cm và (30÷60) % cỡ 1x2 cm:
Thành phần
vật liệu
Đơ
n vị
Mác bê tông
150 200 250 300 350 340
Xi măng kg 233 281 327 374 425 439
Cát vàng M
3
0,510 0,493 0,475 0,457 0,432 0,444
Đá dăm M
3
0,903 0,891 0,881 0,872 0,860 0,865

Nước Lít 185 185 185 185 187 170
Phụ gia kg 1 1 1 1 1 Hóa dẻo
1.2. TỔNG QUAN VỀ TRẠM TRỘN BÊ TÔNG
1.2.1. Khái niệm và chức năng của trạm trộn bê tông
Trạm trộn bê tông được chế tạo nhằm sản xuất ra bê tông với chất lượng
tốt và đáp ứng nhanh nhu cầu về bê tông trong xây dựng. Trạm trộn bê tông là





 !
"#
$ %
&'(
) *
+) *
'(
, %
$-
$-
$-
$-
$-
$-
$-
hệ thống máy móc có mức độ tự động hóa cao thường được sử dụng phục vụ
cho các công trình vừa và lớn hay cho một khu vực có nhiều công trình đang
xây dựng. Chính vì vậy để thiết kế những dây chuyền bê tông tự động là điều
cần thiết cho mỗi công trường cũng như ngành xây dựng trong nước.

+/ Một trạm trộn gồm có 3 bộ phận chính:
Bộ phận chứa vật liệu và nước, bộ phận định lượng và máy trộn. Giữa các
bộ phận có các thiết bị nâng, vận chuyển và các phễu chứa trung gian.
Công nghệ sản xuất bê tông nói chung tương tự nhau:
Vật liệu sau khi định lượng được đưa vào trộn đều. Trong trường hợp kết
hợp sản xuất bê tông và vữa xây dựng trong một dây chuyền thì có thể giảm
được 32% diện tích mặt bằng, từ 30÷50% công nhân, từ 8÷19% vốn đầu tư thiết
bị. Một nhà máy bê tông và vữa liên hiệp có hiệu quả cao khi lượng bê tông và
vữa cung cấp không quá 300.000 m
3
/ năm. [1]
1.2.2. Cấu tạo chung của trạm trộn
Một trạm trộn gồm có 3 bộ phận chính: Bãi chứa cốt liệu, hệ thống máy
trộn bê tông và hệ thống cung cấp điện.
Hình 1.1: Sơ đồ khối trạm trộn bê tông
a. Bãi chứa cốt liệu
Bãi chứa cốt liệu là một khoảng đất trống dùng để chứa cốt liệu (cát, đá to
đá nhỏ) ở đây cát, đá to, đá nhỏ được chất thành các đống riêng biệt.
.
Yêu cầu đối với bãi chứa cốt liệu phải rộng và thuận tiện cho việc chuyên
chở cũng như lấy cốt liệu đưa lên máy trộn.
b. Hệ thống máy trộn bê tông
Hệ thống máy trộn bê tông bao gồm hệ thống thùng chứa liên kết với hệ
thống định lượng dùng để xác định chính xác tỉ lệ các loại nguyên vật liệu cấu tạo
nên bê tông. Băng tải dùng để đưa cốt liệu vào thùng trộn và gồm máy bơm nước,
máy bơm phụ gia, xi lô chứa xi măng, vít tải xi măng, thùng trộn bê tông, hệ
thống khí nén.
Giữa các bộ phận có các thiết bị nâng, vận chuyển và phễu chứa trung
gian.
c. Hệ thống cung cấp điện

Trạm trộn bê tông sử dụng nhiều động cơ có công suất lớn vì vậy trạm trộn
bê tông cần có một hệ thống cung cấp điện phù hợp để cung cấp cho các động cơ
và nhiều thiết bị khác.
1.2.3. Phân loại trạm trộn
Dựa theo năng suất, người ta chia các nơi sản xuất bê tông thành 3 loại :
- Trạm bê tông năng suất nhỏ (10÷30 m
3
/ h)
- Trạm trộn bê tông năng suất trung bình (30÷60 m
3
/ h)
- Nhà máy sản xuất bê tông năng suất lớn (60÷120 m
3
/ h)
Có 2 dạng trạm trộn:
a. Trạm cố định
Trạm phục vụ cho công tác xây dựng một vùng lãnh thổ đồng thời cung
cấp bê tông phục vụ trong phạm vi bán kính làm việc hiệu quả. Thiết bị của trạm
được bố trí theo dạng tháp, một công đoạn có ý nghĩa là vật liệu được đưa lên cao
một lần, thao tác công nghệ được tiến hành. Thường vật liệu được đưa lên độ cao
từ (18÷20) m so với mặt đất, chứa trong các phễu xi măng (chứa trong xi lô).
Trong quá trình dịch chuyển xuống chúng được đi qua cân định lượng sau
đó đưa vào máy trộn. Điểm cuối cùng của cửa xả bê tông phải cao hơn miệng cửa
nhận của thiết bị nhận bê tông.Trong dây chuyền có thể lắp bất cứ loại máy trộn
bê tông nào chỉ cần chúng đảm bảo mối tương quan về năng suất với các thiết bị
/
khác. Để phục vụ cho công tác bê tông yêu cầu khối lượng lớn, tập trung, đường
xá vận chuyển thuận lợi, cự ly vận chuyển dưới 30 km thì sử dụng trạm này là
kinh tế nhất.
Trong trường hợp vừa có các công trình tập trung yêu cầu khối lượng lớn,

vừa có các điểm xây dựng phân tán đặc trưng cho các đô thị Việt Nam cần sử
dụng sơ đồ hỗn hợp, vừa cấp hỗn hợp khô cho các công trình nhỏ, phân tán
đường xá lưu thông kém. Nếu cung cấp bê tông thì phải dùng ôtô trộn còn cung
cấp hỗn hợp khô thì việc trộn sẽ được tiến hành trên đường vận chuyển hay tại
nơi đổ bê tông.
b. Trạm tháo lắp di chuyển được
Dạng này có thể tháo lắp di chuyển dễ dàng, di động phục vụ một số vùng
hay công trình lớn trong một thời gian nhất định. Thiết bị công nghệ của trạm
thường được bố trí dạng 2 hay nhiều công đoạn, nghĩa là vật liệu được đưa lên
cao nhờ các thiết bị ít nhất là 2 lần. Thường trong giai đoạn này phần định lượng
riêng và phần trộn riêng, giữa hai phần được nối với nhau bằng thiết bị vận
chuyển (gầu vận chuyển, băng tải xe, xe vận chuyển).
Vật liệu được đưa lên cao lần đầu nhờ máy xúc, gàu xúc băng
chuyền vào các phễu riêng biệt sau đó là quá trình định lượng. Tiếp theo vật
liệu được đưa lên cao lần nữa để cho vào máy trộn.
Cũng như dạng trên, trong dây chuyền có thể lắp bất cứ loại máy trộn nào
miễn là đảm bảo mối tương quan về năng suất và chế độ làm việc của các thiết bị
khác. Cửa xả phải cao hơn cửa nhận bê tông của thiết bị vận chuyển (nếu tháp
cao hơn phải đưa lên cao một lần nữa). So với dạng cố định loại trạm này có độ
cao nhỏ hơn nhiều (từ 7m÷10m) nhưng lại chiếm mặt bằng khá lớn. Phần diện
tích dành cho khu vực định lượng, phần diện tích dành cho trộn bê tông và phần
nối giữa hai khu vực dành cho vận chuyển. Trên thực tế, tổng mặt bằng cho loại
trạm này nhỏ hơn vì chúng có sản lượng nhỏ hơn nên bãi chứa cũng nhỏ hơn.
Khi xây dựng các công trình phân tán, đường xấu, lưu thông xe không tốt
thường sử dụng các trạm trộn di động hoặc cung cấp bê tông khô trên các ô tô
trộn. Việc trộn được tiến hành trên đường vận chuyển hay tại nơi đổ bê tông. [1]

Hình 1.2: Mô hình trạm trộn bê tông tự động
1.3. MỘT SỐ THIẾT BỊ TRONG TRẠM TRỘN BÊ TÔNG
1.3.1. 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
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 hoá.
Điều kiện vệ sinh công nghiệp tốt, ít gây ô nhiễm môi trường.
Khi đóng điện trực tiếp vào động cơ không đồng bộ để mở máy thì do lúc
đầu rotor chưa quay ( s=1 ) nên suất điện động cảm ứng và dòng điện cảm ứng
rất lớn. Inm= ( 5-8)Iđm Dòng điện này rất lớn ở các động cơ có công suất trung
bình và lớn, tạo nên nhiệt lớn, gây xung lực có hại cho động cơ. Tuy dòng điện

ngắn mạch lớn nhưng mômen mở máy lại nhỏ: Mnm=(0.5-1.5)Mđm
Do đó cần có biện pháp mở máy hợp lí. Đối với một số động cơ công suất
nhỏ có thể mở máy bằng cách đấu trực tiếp vào lưới. Trong trạm có một số động
cơ có công suất lớn như động cơ trộn 55KW, động cơ băng tải xiên 30KW…
nên ở đây chọn phương pháp đổi nối Y-∆ khi mở máy.
Động cơ làm việc bình thường ở chế độ ∆ các cuộn stator thì khi mở máy
có thể nối theo sơ đồ Y. Mục đích là để giảm điện áp đặt vào cuộn stator khi đổi
nối vì ở sơ đồ ∆ thì Uph=Ud còn ở Y thì Uph = Ui /
Nhược điểm: Cosφ của máy thường không cao lắm và đặc tính điều chỉnh
tốc độ không tốt.
Đường đặc tính cơ của động cơ:
Hình 1.3: Đặc tính cơ của ĐC.
Theo đặc điểm của trạm các động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại.
Động cơ ngắn hạn lặp lại: là chế độ mà thời gian mang tải và thời gian nghỉ xen
kẽ nhau.

Căn cứ theo trạm trộn bê tông ta biết công suất của các động cơ như sau:
P
động cơ trộn
= 55 KW
P
động cơ vít tải
= 15 KW
P
động cơ băng tải
= 55 KW
P
động cơ nén khí
= 3 KW
P
động cơ bơm nước
= 3,7 KW
P
động cơ phụ gia
=

0,4 KW

P
động cơ đầm cát
= 0,15 KW
P
động cơ đầm đá 1
= 0,25 KW
P
động cơ đầm đá 2

= 0,25 KW
P
động cơ đầm xi măng
= 0,15 KW
P
động cơ đầm rung cốt liệu
= 0.25KW
P
động cơ đầm rung bể trộn
= 0,25KW
Tất cả các động cơ trên đều dùng động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc.
1.3.2. Mạch động lực và mạch điều khiển
Hệ điều khiển trạm trộn bê tông không yêu cầu điều chỉnh tốc độ động cơ
do vậy để tiết kiệm chi phí và tăng độ tin cậy cho hệ thống ta dùng động cơ
không đồng bộ rôto lồng sóc.
Trong toàn bộ hệ thống điện có 12 động cơ công suất từ nhỏ đến lớn, đều
dùng nguồn 3 pha. Với các động cơ công suất nhỏ như: động cơ bơm nước,
động cơ bơm phụ gia, động cơ đầm rung ta có thể khởi động trực tiếp mà không
cần dùng rơle nhiệt bảo vệ. Các động cơ còn lại có công suất lớn hơn ta phải có
biện pháp giảm dòng khởi động và phải có rơle nhiệt bảo vệ quá tải.
a. Các biện pháp khởi động động cơ
*Mở máy trực tiếp:
Đây là phương pháp đơn giản nhất, chỉ việc đóng trực tiếp động cơ vào
lưới điện. Khuyết điểm của phương pháp này là dòng điện mở máy lớn, làm tụt
điện áp mạng điện rất nhiều. Nếu quán tính máy lớn, thời gian mở máy sẽ rất
lâu, có thể tác động đến hệ thống bảo vệ. Vì thế phương pháp này dùng được khi
công suất mạng điện lớn hơn công suất động cơ rất nhiều.
*Giảm điện áp Stato khi mở máy:
Khi mở máy ta giảm điện áp đặt vào động cơ, để giảm dòng điện mở máy.
Khuyết điểm của phương pháp này là mô men mở máy sẽ giảm đi rất nhiều

Các biện pháp giảm điện áp đặt vào Stato của động cơ:
+Dùng điện kháng nối vào mạch Stato: Lúc mở máy ta đưa điện kháng
vào mạch Stato, điện áp rơi trên địên kháng giúp làm giám điện áp đặt trực tiếp
vào động cơ đi k lần, song Mômen giảm đi k
2
lần.

+Dùng máy biến áp tự ngẫu: Điện áp mạng đặt vào sơ cấp máy biến áp ,
điện áp thứ cấp đưa vào động, thay đổi vị trí con chạy để cho lúc mở máy điện
áp đặt vào động cơ nhỏ, sau đó tăng dần lên định mức.
Điện áp pha mở máy động cơ là:
U
đc

k
U
1
=

nn
dc
dc
Zk
U
Z
U
I
.
1
==

Trong đó: k là hệ số biến áp.
Z
n
là tổng trở động cơ lúc mở máy.
U
1
là điện áp pha lưới.
I
đc
là dòng điện mở máy
Dòng điện lưới I
1
khi có biến áp:


Znk
U
k
I
I
dc
.
2
1
1
==

Dòng điện lưới I
1
khi mở máy trực tiếp:

Znk
U
I
.
2
1
1
=

Như vậy dòng mở máy giảm đi k
2
lần. Phương pháp này có ưu thế hơn
phương pháp dùng điện kháng vì vậy được áp dụng nhiều hơn trong thực tế.
*Đổi nối Sao- Tam giác (Y/ Δ)
Phương pháp này áp dụng cho động cơ lúc làm việc bình thường dây
quấn Stato đấu tam giác, khi mở máy động cơ đấu sao (Y) để điện áp đặt vào
mỗi pha giảm đi
3
lần.
Sau khi mở máy động cơ lại đổi nối tam giác như vậy dòng điện mở máy
giảm đi
3
lần, song mô men giảm đi 3 lần. Tuy nhiên phương pháp này kinh tế
hơn phương pháp trên.
Với đặc điểm của động cơ trong hệ trạm trộn bê tông lúc khởi động không
tải nhỏ, không cần mô men khởi động lớn và để kinh tế ta dùng phương pháp
đổi nối sao – tam giác (Y/ Δ).
Nguyên lý khởi động sao- tam giác (hình 1.4)


Khi công tắc tơ K1 có điện, các tiếp điểm K1 đóng lại cấp điện cho công
tắc tơ K1S.
Khi công tắc tơ K1S có điện, các tiếp điểm K1S đóng lại cấp điện cho rơ
le thời gian 1Rth đồng thời cuộn dây stato của động cơ được đấu sao (động cơ
khởi động Y).
Sau khoảng thời gian khởi động sao đặt trước, các tiếp điểm thường đóng
mở chậm mở ra, ngắt công tắc tơ K1S ra khỏi nguồn điện đồng thời tiếp điểm
thường mở đóng chậm đóng lại cấp điện cho công tắc tơ K1T, cuộn dây stato
của động cơ đấu Δ. Động cơ làm việc đấu Δ.
b. Mạch động lực và mạch điều khiền trong trạm trộn bê tông
Mạch động lực trong trạm trộn bê tông như hình 1.4, 1.5, 1.6, 1.7.
Mạch điều khiển có 2 chế độ tự động và bằng tay.
+/ Chế độ tự động được điều khiển bằng PLC.
+/ Chế độ bằng tay như hình 1.8, 1.9. Người vận hành gạt khóa về chế độ
điều khiển bằng tay. Để thực hiện quá trình cân cốt liệu, nước và phụ gia, người
điều khiển sẽ ấn các nút trên bàn điều khiển.
Một số ký hiệu trong sơ đồ:
Các động cơ:
M1:động cơ trộn.
M2:động cơ kéo vít tải.
M3:động cơ băng tải cát , đá 1, đá 2.
M4:động cơ bơm nước lên thùng cân.
M5:động cơ bơm phụ gia lên thùng cân.
M6:động cơ nén khí.
M7:động cơ đầm rung phễu cát.
M8: động cơ đầm rung phễu đá 1.
M9: động cơ đầm rung phễu đá 2.
M10:động cơ đầm rung xi lô xi măng.
M11:động cơ rung cốt liệu.
M12: động cơ rung bể trộn.


Các công tắc tơ:
K1: đóng điện M1
K2: đóng điện M2.
K3: đóng điện M3.
K4: đóng điện M4.
K5: đóng điện M5.
K6: đóng điện M6.
K7: đóng điện M7.
K8: đóng điện M8.
K9: đóng điện M9.
K10: đóng điện M10.
K11: đóng điện cho M11.
K12 : đóng điện cho M12.
K13 : xả cân nước.
K14 : xả cân phụ gia


.
Hình 1.4: Sơ đồ đấu nối sao tam giác
1A
1B
1C
AT1
AT2
AT3
0
1
Hình 1.5: Sơ đồ mạch động lực
/

K2
K1T
K1
K1S
RN2
RN2
RN1RN1
Apomat
Tổng.
c1
y1
3~
M2
a1
b1
x1
z1
15KW Động
cơ vít tải xi
măng.
A B C O
NGUỒN
TỔNG 380V
55KW
Động cơ trộn.


K8K6 K7
K4
K5

2A
2B
2C
Hình 1.6: Sơ đồ mạch động lực
0.18KW
Động cơ rung
phễu cát
1KW
Động cơ bơm phụ
gia lên thùng cân .
3KW Động cơ
nén khí.
1KW Động cơ
bơm nước lên
thùng cân .
RN8
RN8
RN7RN7 RN6RN6 RN5RN5
RN4
RN4
o
0.26KW
Động cơ rung
phễu đá 1
3~
M8
3~
M7
3~
M5

3~
M6
3~
M4
1A
1B
1C
AT4
AT5
AT6
AT7
AT8

2A
2B
2C
AT12AT11
AT9 AT10
K9
K10
K11 K12
RN12
RN12 RN11RN11
RN10
RN10 RN9RN9
o
M12
M11
M10
M9

3~3~
3~3~
0.26KW
Động cơ rung bể
trộn
0.26KW
Động cơ rung cốt
liệu
0.18KW
Động cơ rung xi lô
xi măng.
0.26KW
Động cơ rung
phễu đá 2.
Hình 1.7: Sơ đồ mạch động lực
7

9

1.3.3. Định lượng vật liệu
Bộ phận quan trọng nhất của một trạm trộn là bộ phận định lượng nguyên
liệu. Để có được bê tông theo đúng Mác yêu cầu ta phải đảm bảo độ chính xác
về tỷ lệ các thành phần xi măng, nước, cát và phụ gia.
Việc định lượng vật liệu trước đây dùng dây cơ khí, hiện tại thường được
thực hiện chủ yếu trên các cân băng tải hay các cân có bộ cảm biến trọng lượng
Loadcell.
a. Khái niệm và nguyên lý hoạt động của Loadcell
Loadcell là thiết bị điện dùng để chuyển đổi lực hoặc trọng lượng thành
tín hiệu điện.
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.
b. 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.
Tùy hãng sản xuất mà các đầu LoadCell có màu sắc khác nhau. Có thể kể
ra như sau:
Hình 1.10: Sơ đồ đấu dây của LoadCell
