Do An Tot Nghiep - Can Bang Dinh Luong Tram tron voi PLC va Wincc pps

Đại Học Mỏ Địa Chất Khoa: Cơ Điện
Phần 1. GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-300 VÀ WINCC
I. Giới Thiệu Về PLC S7-300:
1. Khái niệm chung PLC S7-300.
Thiết bị điều khiển logic khả trình (PLC) là loại thiết bị thực hiện linh hoạt các thuật toán
điều khiển số thông qua một ngôn ngữ lập trình. PLC là một bộ điều khiển số nhỏ gọn, dễ thay
đổi thuật toán và đặc biệt dễ trao đổi thông tin với môi trường xung quanh (với PLC khác hoặc
với máy tính).
2.Các ưu điểm chính của PLC:
 PLC có thể điều khiển nhiều tình huống xảy ra trong công nghiệp. Từ việc thực hiện
một hành động đơn giản cho đến nhiều hành động được tích hợp với nhau một cách
phức tạp.
 Các chương trình trong PLC có thể được lập lại rất nhanh để điều khiển các công
việc khác nhau trong một hệ thống, nghĩa là ta không cần phải đấu nối lại mạch điều
khiển vốn rất phức tạp và tốn kém.
 Một chương trình PLC khi được viết hoàn chỉnh, ta có thể sao chép sang các PLC
khác dễ dàng. Khối lượng công việc lập trình và thiết kế của con người khi nhân
bản các thiết bị của dây chuyền sản xuất.
 Đáp ứng công việc nhanh, chính xác, ổn định trong thời gian dài so với các thiết bị
điều khiển khác, đây là tiêu chuẩn quan trọng nhất và là thế mạnh của PLC.
 Khi xét tính kinh tế, với một hệ thống điều khiển cần dùng relay trung gian ; nhiều
bộ định thì và bộ đếm nên thay thế bằng PLC.
Khi dùng PLC, và kết nối mạng các PLC ; chúng ta có thể liên kết sử dụng được các thiết bị
giao tiếp khác: bộ chuyển đổi A/D, bộ đếm nhanh… Ngoài ra còn có thể dùng màn hình theo
dõi hiển thị, nhập xuất ghi nhân các dữ liệu; đây chính là bước chuyển tiếp từ quá trình điều
khiển dùng PLC sang hệ thống giám sát SCADA.
3. Cấu hình phần cứng PLC S7-300
Thiết bị điều khiển khả trình SIMATIC S7-300 được thiết kế theo kiểu module. Các
module này sử dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau. Việc xây dựng PLC theo cấu trúc module
rất thuận tiện cho việc thiết kế các hệ thống gọn nhẹ và dể dàng cho việc mở rộng hệ thống.
GV: Ph!m Thị Thanh Loan SV:Hà Minh Đức

1
Đại Học Mỏ Địa Chất Khoa: Cơ Điện
4. Module nguồn PS307 của S7-300
Module PS307 có nhiệm vụ chuyển nguồn
xoay chiều 120/230V thành nguồn một chiều 24V
để cung cấp cho các module khác của khối PLC.
Ngoài ra module nguồn còn có nhiệm vụ cung
cấp nguồn cho các sensor và các thiết bị truyền
động kết nối với PLC.
5. Khối xử lý trung tâm -Module CPU
Module CPU là loại module có chứa bộ vi
xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, các bộ thời gian, bộ đếm, cổng truyền thông (RS485)…và có thể
có một vài cổng vào ra số. Các cổng vào ra số có trên CPU được gọi là cổng vào ra onboard.
Trong họ PLC S7-300 có nhiều loại module CPU khác nhau, được đặt tên theo bộ vi xử lý
có trong nó như module CPU 312, module CPU 314, module CPU 315…
a. Module mở rộng: có 5 loại chính
PS (Power Supply): Module nguồn nuôi. Có 3 loại: 2A, 5A, 10A.
SM (Signal Module): Module mở rộng cổng tín hiệu vào/ra, bao gồm:
 DI (Digital Input): Module mở rộng các cổng vào số.
 DO (Digital Output): Module mở rộng các cổng ra số.
 DI/DO: Module mở rộng các cổng vào/ra số.
 AI (Analog Input): Module mở rộng các cổng vào tương tự.
 AO (Analog Output): Module mở rộng các cổng ra tương tự.
 AI/AO: Module mở rộng các cổng vào/ra tương tự.
GV: Ph!m Thị Thanh Loan SV:Hà Minh Đức
2
Hình 2.2: Module nguồn của S7 300
Đại Học Mỏ Địa Chất Khoa: Cơ Điện
IM (Interface module): Module ghép nối. Đây là loại module chuyên dụng có nhiệm vụ
nối từng nhóm các module mở rộng lại với nhau thành một khối và được quản lý chung

bởi một module CPU.
CP (Communication Module): Module phục vụ truyền thông trong mạng giữa các PLC
với nhau hoặc giữa PLC với máy tính.
b. Cấu tạo bên ngoài của CPU SIMATIC S7-300
c. Module xử lý vào/ra tín hiệu số của S7 300
SIMENS cung cấp 3 loại module xử lý vào/ra của tín hiệu số chính đó là:
GV: Ph!m Thị Thanh Loan SV:Hà Minh Đức
Mode Mô tả
RUN-P CPU thực hiện quét chương trình.
Chương trình có thể được đọc từ CPU ra thiết bị lập trình và cũng có thể nạp vào
CPU
RUN CPU thực hiện quét chương trình
Chương trình có thể được đọc từ CPU ra thiết bị lập trình nhưng không thể thay
đổi chương trình đã được nạp vào bộ nhớ của CPU
STOP CPU không thực hiện quét chương trình
Chương trình có thể được đọc từ CPU ra thiết bị lập trình và cũng có thể nạp vào
CPU
MRES
(Memor
y
Reset)
Mode thực hiện reset bộ nhớ của CPU
Đối với CPU 312 IFM và CPU 314 IFM khi chúng ta thực hiện reset bộ nhớ của
CPU thì các vùng nhớ tích hợp giữ nguyên không thay đổi
3
SIEMENS
CPU 313
SF
BATF
DC5V

FRCE
RUN
STOP
RUN-P
STOP
MRES
RUN
M
L+
M
Các đèn LED hiển
thị các trạng thái và
lổi
Nút chọn Mode
hoạt động
Ngăn chứa pin
dự phòng
Điện cực dùng
cho nguồn cấp và
điện trở nối đất
Khe cắm
memory card
MPI
(Multipoint Interface)
Hình 2.4 : Input/Output Digital
Module
Hình 2.3: Cấu tạo bên ngoài của PLC S7-300
Đại Học Mỏ Địa Chất Khoa: Cơ Điện
 Input Digital Modules
Module có nhiệm vụ nhận các tín hiệu số từ thiết bị ngoại vi vào vùng đệm để xử lý.

 Digital Output Modules:
Module có nhiệm vụ xuất các tín hiệu số từ vùng đệm xử lý ra thiết bị ngoại vi.
 Digital input/output modules:
Module tích hợp nhiệm vụ của cả hai loại module nói trên.
Ngoài những module xử lý vào tín hiệu số và những module xử lý ra tín hiệu số chuyên
biệt SIMENS còn đưa ra một số module tích hợp hai nhiệm vụ nói trên tạo thành module xử lý
vào/ra tín hiệu số (Digital input/output modules).
d. Các module tích hợp các ngắt chuẩn đoán và xử lý lỗi
Các module này có khả năng cài đặt các thông số để chuẩn đoán các lỗi. Để thiết lập các
thông số này được thực hiện bằng cách sử dụng STEP7. Người lập trình cũng có thể thay đổi
các thông số này trong chương trình bằng cách sử dụng các khối SFC (System Function). Nếu
sử dụng các module loại này mà không thiết lập các thông số thì các thông số mặc định sẽ được
thực thi.
e. Các module input/output Analog S7 300
SIMENS cung cấp 3 loại module input/output
Analog chính đó là:
 Input Analog modules: Module có nhiệm vụ
chuyển các tín hiệu tương tự từ các thiết bị
ngoại vi thành các tín hiệu số để tiến hành xử
lý bên trong S7 300.
 Output Analog modules: Module có nhiệm vụ
chuyển đổi các tín hiệu số của S7 300 thành các tín hiệu tương tự để phục vu các quá
trình hoạt động của thiết bị ngoại vi.
 Input/Outputs Analog module: Module tích hợp nhiệm vụ của cả hai loại module nói
trên.
Các CPU của S7 300 chỉ xử lý được các tín hiệu số, vì vậy các tín hiệu analog đều phải
được chuyển đổi thành tín hiệu số. Một tín hiệu analog được số hoá thành hai phần: phần dấu
và phần giá trị của tín hiệu.
II. Giới Thiệu Phần Mềm Lập Trình Simatic S7-300:
1.Màn hình simatic manager

GV: Ph!m Thị Thanh Loan SV:Hà Minh Đức
4
Hình 2.5: Analog Input module
Đại Học Mỏ Địa Chất Khoa: Cơ Điện
2.Ý nghĩa các biểu tượng:
3.Mô phỏng S7-300 bằng phần mềm PLCSIM
GV: Ph!m Thị Thanh Loan SV:Hà Minh Đức
5
Đại Học Mỏ Địa Chất Khoa: Cơ Điện
III. Giới Thiệu Phần Mềm Giám Sát WinCC:
Wincc (Windows Control Center) là phần mềm tích hợp giao diện người máy HMI
(Human Machine Interface) đầu tiện cho phép kết hợp phần mềm điều khiển với quá trình tự
động hóa. Những thành phần dễ sử dụng của WinCC giúp tích hợp những ứng dụng mới hoặc
có sẵn mà không gặp bất kỳ trở ngại nào. Đặc biệt, với WinCC mọi người có thể tạo ra một
giao diện điều khiển giúp quan sát mọi hoạt động của quá trình tự động hóa một cách dễ dàng.
Phần mềm có thể trao đổi dữ liệu trực tiếp với nhiều loại PLC của các hãng khác nhau
như: SIENENS, MITSUBISHI, ALLEN BREDLEY… nhưng nó đặc biệt truyền thông rất tốt
với PLC của hãng SIEMENS. Nó được cài đặt trên máy tính và giao tiếp với PLC thông qua
cổng COM1 hoặc COM2 (chuẩn RS232) của máy tính. Do đó, cần phải có một bộ chuyển đổi
từ chuẩn RS232 sang chuẩn RS485 của PLC.
WinCC còn có đặc điểm là đặc tính mở. Nó có thể sử dụng một cách dễ dàng với các
phần mềm chuẩn và phần mềm người sử dụng, tạo nên giao diện người – máy đáp ứng nhu cầu
thực tế một cách chính xác. Những nhà cung cấp hệ thống có thể phát triển ứng dụng của họ
thông qua giao diện mở của WinCC như một nền tảng để mở rộng hệ thống.
Ngoài khả năng thích ứng cho việc xây dựng các hệ thống có quy mô lớn nhỏ khác
nhau, WinCC còn có thể dễ dàng tích hợp với những ứng dụng có quy mô toàn công ty như
việc tích hợp các hệ thống cao cấp như MES (Manufacturing Excution System – Hệ thống
quản lý việc thực hiện sản xuất) và ERP (Enterprise Resource Planning). WinCC cũng có thế
sử dụng trên cơ sở quy mô toàn cầu nhờ hệ thống trợ giúp của SIEMENS có mặt trên khắp thế
giới.

GV: Ph!m Thị Thanh Loan SV:Hà Minh Đức
6
Đại Học Mỏ Địa Chất Khoa: Cơ Điện
Phần 2. HỆ THỐNG CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG
2.1. Khái niệm
Trong tất cả các dây chuyền sản xuất hệ thống cân băng định lượng được sử dụng rất rộng
rãi. Đặc biệt trong công nghệ sản xuất ximăng cân băng định lượng có một vai trò quan trọng
nhằm định lượng và vận chuyển nguyên vật liệu cũng như sản phẩm đảm bảo đúng yêu cầu
công nghệ.
Băng tải là một thiết bị vận chuyển liên tục dùng để vận chuyển hàng dạng cục, hạt có kích
thước nhỏ theo một lưu lượng nào đó ở phương nằm ngang hoặc theo mặt phẳng nghiêng (góc
nghiêng không lớn hơn 30
0
). Bộ phận phát tín hiệu của cân băng định lượng là cảm biến nhạy
với trọng lượng của tải. Tín hiệu từ cảm biến được đưa trở về điều khiển hệ thống hoặc điều
chỉnh tốc độ động cơ kéo băng tải.
Các thành phần chính của cân băng bao gồm:
 Giá cân
 Tế bào cân
 Phát tốc
 Bộ khuếch đại cân
 Bộ tính tổng
 Bộ đếm
 Bộ hiển thị
Đối với nhà máy ximăng cân định lượng tham gia vào hai công đoạn nghiền liệu và nghiền
ximăng. Ở công đoạn nghiền ximăng cân định lượng có nhiệm vụ xác định khối lượng Clinker,
thạch cao và các chất phụ gia, do đó nó quyết định chất lượng sản phẩm đồng thời làm cơ sở
tính toán năng suất sản xuất và tổng khối lượng sản phẩm.
2.2. Cấu t!o và nguyên lý ho!t động của cân băng định lượng
Hình 2.1. Cấu tạo cân băng định lượng

2.2.1. Cấu tạo
Cấu tạo của cân băng định lượng về cơ bản bao gồm các thành phần sau:
GV: Ph!m Thị Thanh Loan SV:Hà Minh Đức
7
M
3
1
2
4
5
6
7
Tủ điều
khiển
8
Tín hiệu điều
khiển tại chỗ
Tín hiệu điều
khiển tự động
.
Đại Học Mỏ Địa Chất Khoa: Cơ Điện
1. Băng tải cao su.
2. Động cơ quay băng tải.
3. Tế bào cân (Loadcell).
4. Hộp giảm tốc.
5. Giá đỡ.
6. Tang trống băng tải.
7. Phễu rót liệu.
8. Tủ điều khiển.
2.2.2. Nguyên lý hoạt động

Khi vật liệu được chuyên chở trên băng nó sẽ gây ra một lực F tác động lên bề mặt băng.
Băng tải di chuyển với vận tốc V trên các con lăn tải. Truyền động kéo cân băng định lượng
nhờ hai tang trống, trong đó một tang trống chủ động nối với trục động cơ. Tang bị động được
gắn với hệ thống đối trọng để khắc phục hiện tượng trượt giữa tang trống và băng tải.
Để tính trọng lượng vật liệu trên băng, ở đây sử dụng một cảm biến trọng lượng là tế bào
cân (loadcell). Trọng lượng của vật liệu trên 1m chiều dài băng tải trên giá cân truyền vào tế
bào cân. Đồng thời tốc độ của băng tải được đo bằng máy phát tốc (điện áp đưa ra từ máy phát
tốc tỷ lệ với tốc độ băng tải). Điện áp này cung cấp cho cầu đo trong tế bào cân. Như vậy tín
hiệu lấy ra từ đường chéo cầu cân cho biết lưu lượng liệu trên băng.
2.2.3. Thuật toán tính lưu lượng của cân băng định lượng
Cân băng định lượng là thiết bị cấp liệu kiểu trọng lượng, vật liệu được chuyên chở trên
băng tải mà tốc độ của băng tải được điều chỉnh để nhận được lưu lượng đặt trước ngay cả
trong những trường hợp có tác động như lượng liệu đổ xuống không đều.
Để xác định lưu lượng vật liệu trên băng cần phải xác định đồng thời vận tốc của băng tải
và trọng lượng vật liệu trên 1m chiều dài. Trong đó tốc độ băng tải được đo bằng cảm biến tốc
độ có liên hệ động học với động cơ.
Năng suất của băng tải đặc trưng bởi lưu lượng Q và tính theo công thức sau:
Q =
∂
.v [kg/s] hay Q =
1000
3600 v∂
=3,6.
∂
.v [tấn/h].
Trong đó:
+ v là tốc độ di chuyển của băng, [m/s].
+
∂
là khối lượng tải theo một đơn vị chiều dài, [kg/m].

∂
=S.
γ
.10
3
(2-2)
Với:
+
γ
là khối lượng riêng của vật liệu, [tấn/m ].
+ S là tiết diện cắt ngang của vật liệu trên băng, [m
2
].
2.3.3. Hệ thống truyền động điện
GV: Ph!m Thị Thanh Loan SV:Hà Minh Đức
8
Đại Học Mỏ Địa Chất Khoa: Cơ Điện
1. Băng tải
Là loại băng tải cao su được truyền động nhờ một động cơ một chiều kích từ độc lập, kéo
qua bộ giảm tốc và được điều khiển tốc độ nhờ một hệ thống cân và mạch vòng điều chỉnh.
Băng tải truyền động theo phương năm ngang. Băng tải được chuyển động nhờ lực ma sát
với tang trống do động cơ quay. Chính vì thế để khắc phục hiện tượng trượt giữa tang trống và
băng tải người ta đặt một hệ thống kéo căng tang trống.
Toàn bộ băng tải và giá đặt băng tải, động cơ đều đặt trên giá cân và được đè lên tế bào cân
tức là tế bào cân đặt ở phía dưới hai bên giá băng tải.
2. Động cơ
Thông số động cơ:
P
đm

(kW)
Tèc ®é (v/ph)
U
đm
(V) I
đm
(A)
η% Cosϕ
1,5 1430 380 3 85 0,87
Nguồn nuôi PLC: 24VDC, đầu vào/ra PLC: 24VDC
3. Loadcell
Loadcell hay còn gọi là tế bào cân, nó là một loại cảm biến dùng để chuyển đổi áp lực sang
tín hiệu điện.
Nguyên lý hoạt động của loadcell.
R
3
R
1
R
2
R
x
V
G
B
A
C
D
Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý loadcell

Cấu tạo của load cell là một cầu điện trở gồm 2 nhánh. Trong đó nhánh trái là R
1
và R
2
là
các điện trở đã biết trị số, nhánh phải gồm R
3
là điện trở đã biết trị số, và R
x
là điện trở chưa
biết trị số có thể thay đổi.
Bình thường khi cầu cân bằng tức là R
1
/R
2
= R
3
/R
x
thì điện áp ở hai điểm B và D là bằng
nhau nghĩa là không có dòng chạy qua điện kế V
G
. Khi R
x
thay đổi thì cầu mất cân bằng, như
vậy sẽ có dòng điện chạy qua điện kế. Điện áp giữa hai điểm Bvà D được tính theo công thức
gần đúng như sau:
GV: Ph!m Thị Thanh Loan SV:Hà Minh Đức
9
Đại Học Mỏ Địa Chất Khoa: Cơ Điện

U
BD
≈
4
U R
R
∆
×
(2-3)
Trong đó:
R
R
∆
là lượng biến thiên điện trở tương đối.
U là điện áp nguồn cấp cho cầu điện trở.
Điện trở R
x
là loại điện trở lực căng nghĩa là giá trị của nó thay đổi theo áp lực tác dụng lên
nó. Cấu tạo của điện trở lực căng như hình vẽ 2.4.
a
l0
1
2
3
Hình 2.4. Cấu tạo điện trở lực căng
1 – Tấm giấy mỏng để gắn dây điện trở.
2 – Sợi dây điện trở.
3 – Tấm đồng nối ra mạch ngoài.
Khi có lực tác dụng lên điện trở sẽ gây ra biến dạng
l

l
l
ε
∆
=
. Như vậy:
( )
R l
f
R l
∆ ∆
=
(2-4)
Sau các biến đổi toán học được công thức:
.
R k
R E
σ
∆
=
(2-5)
Trong đó: k - Độ nhạy của chuyển đổi.
E - Môdun đàn hồi của vật liệu chi tiết.
σ
- Ứng suất cơ của dây điện trở.
Như vậy với biến trở lực căng và cầu điện trở người ta chế tạo được cảm biến chuyển đổi
đại lượng áp lực thành đại lượng điện. Đó chính là nguyên lý hoạt động của loadcell chuyển
đổi cân nặng thành tín hiệu điện.
Phần 3. Thiết Kế Hệ Thống
GV: Ph!m Thị Thanh Loan SV:Hà Minh Đức

10
Sil«
Sil«
Sil«Sil«
CB§L
M¸y nghiÒn
B¨ng t¶i vËn chuyÓn B650
SilÝc§Êt sÐt
Q. s¾t
§¸ v«i
CB§L CB§L CB§L
Đại Học Mỏ Địa Chất Khoa: Cơ Điện
1. Mô hình hệ thống cân băng định lượng trong giai đo!n nghiền phối liệu
Thông số động cơ băng tải vận chuyển B650
:
P
đm
(kW)
Tèc ®é (v/ph)
U
đm
(V) I
đm
(A)
η% Cosϕ
1,5 1430 380 3 85 0,87
Nguồn nuôi PLC: 24VDC, đầu vào/ra PLC: 24VDC
Hệ thống cân băng định lượng trong giai đoạn nghiền phối liệu bao gồm:
1. Băng tải đá vôi
2. Băng tải đất sét

3. Băng tải quặng sắt
4. Băng tải phụ gia
5. Băng tải vận chuyển chung
6. Máy nghiền
Các loại nguyên liệu sau khi được gia công, kích thước và độ ẩm đạt yêu cầu được tập kết ở
các silô riêng biệt. Khi có tín hiệu cấp phối liệu. Đầu tiên ấn nút khởi động băng tải vận chuyển
nguyên liệu từ hệ thống cân băng đến máy nghiền, tiếp theo khởi động hệ thống cân băng. Từ
các silô chứa, nguyên liệu được xả xuống các cân băng định lượng theo phần trăm định trước
do hệ thống điều khiển cân đối và điều chỉnh phối liệu tự động thực hiện.
1.1Quá trình điều khiển khởi động, dừng hệ thống:
GV: Ph!m Thị Thanh Loan SV:Hà Minh Đức
11
Đại Học Mỏ Địa Chất Khoa: Cơ Điện
+ Khởi động: Băng tải vận chuyển chung được khởi động trước, sau khoảng thời gian tơ1 thỡ
khởi động băng tải đá vôi, sau khoảng thời gian t2 khởi động băng tải cân băng đất sét, sau
khoảng thời gian t3 khởi động băng tải cân băng quặng sắt, sau khoảng thời gian t4 khởi động
hệ thống cân băng Silic, sau thời gian t5 thì quá trình khởi động kết thúc.
+ Dừng hệ thống theo công nghệ: Dừng hệ thống theo thứ tự đổ tải: Động cơ dẫn động cân
băng đá vôi dừng trước sau đó lần lượt đến các động cơ của cân băng đất sét, quặng sắt, Silic
và cuối cùng là băng tải chung sau khi đổ hết tải.
+ Dừng hệ thống khi xảy ra sự cố: Nếu xảy ra sự cố ở một trong các cân băng thì phải dừng lập
tức tất cả các cân băng còn băng tải chính sẽ dừng lại sau khi đổ hết tải. Khi xảy ra sự cố ở
băng tải chính hay có sự cố khẩn cấp thì phải dừng ngay tất cả các thiết bị trong dây chuyền
công nghệ.
2.Lưu đồ thuật toán biểu diễn quá trình khởi động và dừng hệ thống:
2.1 Quá trình khởi động:
Khi có tín hiệu khởi động thì băng tải chính hoạt động nếu không có sự cố xảy ra và đồng thời
bộ đếm timer trong S7-300 được kích hoạt thay cho Relay thời gian.
Sau các thời gian yêu cầu thì các cân băng định lượng được khởi động theo đúng mục đích
thiết kế.

Trên lưu đồ thuật toán ứng với giá trị là 1 là hoạt động và 0 là ngừng hoạt động.
GV: Ph!m Thị Thanh Loan SV:Hà Minh Đức
12
Đại Học Mỏ Địa Chất Khoa: Cơ Điện
GV: Ph!m Thị Thanh Loan SV:Hà Minh Đức
13
Đại Học Mỏ Địa Chất Khoa: Cơ Điện
2.2 Quá trình dừng hệ thống:
GV: Ph!m Thị Thanh Loan SV:Hà Minh Đức
14
Đại Học Mỏ Địa Chất Khoa: Cơ Điện
 Dừng theo thứ tự đổ tải: đầu tiên băng tải đá vôi dừng sau t1(s), tiếp theo khi thỏa mãn
các khoảng thời gian theo yêu cầu thì các băng tải còn lại sẽ được dừng lại
 CB1 là cảm biến báo hết tải trên băng tải chính. CB5 có thể là cảm biến tiệm cận kiểu
điện dung để nhận biết vật liệu trên băng tải chính. Khi CB5 báo không còn vật liệu trên
băng tải chính thì băng tải chính dừng lại. kết thúc quá trình dừng. Bắt sườn lên và sườn
xuống của tín hiệu CB5 1 cách chính xác để thông báo quá trình hoàn toàn là hết tải.
2.3 Quá trình dừng khi xảy ra sự cố:
Khi hệ thống đang hoạt động mà có tín hiệu báo sự cố từ các cảm biến đưa về thì lập tức dừng
hệ thống theo yêu cầu thiêt kế.
+Các cảm biến báo sự cố ở các cân băng có thể đưa tín hiệu vào 1 đầu vào của plc.
+Các cảm biến báo sự cố ở băng tải chính đưa tín hiệu vào 1 đầu vào khác của plc
GV: Ph!m Thị Thanh Loan SV:Hà Minh Đức
15
Đại Học Mỏ Địa Chất Khoa: Cơ Điện
3. Tính chọn cảm biến bảo vệ sự cố băng tải:
Trong quá trình làm việc của băng tải có thể bất ngờ xảy ra những sự cố bất thường gây
ảnh hưởng rất lớn đến dây chuyền làm việc.Khi 1 băng tải xảy ra sự cố thì ngay lập tức cần
phải được phát hiện kịp thời để tìm biện pháp xử lý ngay lập tức để không ảnh hưởng quá nặng
về kinh tế cũng như thời gian làm việc của hệ thống.

Các vấn đề sự cố thường xảy ra đối với hệ thống băng tải:
+ Lệch đai
+ lệch con lăn
+ Mất điện do quá tải ở 1 hệ thống nào đó
+ Kẹt băng
+ Vật liệu quá cao
+ Nghiêng băng tải.
+ lệch tốc độ các cân băng do quá tải hoặc kẹt băng
Để có thể phát hiện kịp thời các sự cố trên cần phải sử dụng các cảm biến có độ chính xác
cao và phù hợp với hệ thống. Ta có thể sử dụng các loại cảm biến sau để lắp đặt ở các vị trí cần
thiết trên hệ thống băng tải có nhiệm vụ phát hiện lỗi, và đưa tín hiệu báo lỗi về PLC. Sau đó
PLC sẽ thực hiện chương trình dừng khi gặp sự cố đúng như mong muốn thiết kế.
a.Cảm Biến Điều Khiển Con Lăn Băng Tải(Roller Conveyor Control)
Công việc:
Xác định và kiểm soát các con lăn trên hệ thống băng tải,
tránh va chạm.
Vị Trí: Các cảm biến quang điện được gắn kết giữa các con
lăn ( hình vẽ).
Ưu điểm:
 Tiết kiệm không gian và bảo vệ cài đặt giữa các con lăn.
 Tích hợp giao diện điều khiển khí nén và các chức năng hẹn giờ.
b. Cảm Biến Quang xác định vị trí vật liệu (Protrusion Monitoring)

Công việc:
Xác định đúng vị trí của các đối tượng trong một thùng (vật
thể và kiểm soát chiều cao), để tránh làm hỏng các hệ thống
băng tải.
Vị trí : lắp đặt tại 2 bên băng tải và các vị trí cần thiết
Ưu Điểm: Kết nối dễ dàng, đơn giản trong việc điều khiển và
lập trình.

GV: Ph!m Thị Thanh Loan SV:Hà Minh Đức
16
Đại Học Mỏ Địa Chất Khoa: Cơ Điện
c. cảm biến đo độ nghiêng
Công việc:
Xác định độ nghiêng của băng tải, so sánh với giá trị đặt do
người thiết kế nếu vượt quá tức là băng tải đã bị lệch và cần
phải dừng ngay hệ thống.
cấu hình để cung cấp nghiêng hay nghiêng góc từ 0 ° 360
độ trên một mA 4 mA 20 tiêu chuẩn hóa hoặc 0 V 5 V
analog interface. 5 V giao diện tương tự.
Chuyển đổi kết quả đầu ra cũng được cung cấp để theo dõi
các góc giới hạn.
vị trí:
ưu điểm:
 Chịu được nhiệt độ môi trường xung quanh -40 +85 °C +85 ° C
 dễ lập trình và điều khiển, độ chính xác cao, dễ lắp đặt.
 đơn giản hóa nhiệm vụ đo góc
d. Encoder:
Công Việc:
Giám sát tốc độ quay, gia tốc và chiều quay của động cơ. Tín
hiệu đưa về là các xung được mã hóa sau đó thông qua bộ
chuyển đổi đưa về bộ điều khiển để so sánh với tín hiệu đặt.
Vị trí: gắn trực tiếp trên trục động cơ hoặc gắn trên tang quấn
đai.
Ưu điểm: dễ lập trình và điều khiển, độ chính xác cao, dễ lắp
đặt, ứng dụng rộng rãi và phổ biến trong công nghiệp.
e.Bộ cảm biến Guard - Rip/Hệ thống phát hiện lỗi vành đai
Cảm biến (A) được nhúng trong vành đai.
Cảm đầu dò (B) được gắn tại các vị trí quan

trọng dọc theo hệ thống băng tải.
Các thiết bị dò (B) được nối với bộ điều khiển
(C) và truyền các xung khi không có sự cố xảy
ra.
Khi vành đai xảy ra sự cố, các xung dừng lại, hệ
thống băng tải được tự cắt điện, và màn hình
hiển thị trên bảng điều khiển sẽ xác định được sự
cố.
f. Các Relay Nhiệt Và Aptomat đóng cắt nhanh
GV: Ph!m Thị Thanh Loan SV:Hà Minh Đức
17
Đại Học Mỏ Địa Chất Khoa: Cơ Điện
Aptomat
GV: Ph!m Thị Thanh Loan SV:Hà Minh Đức
18
Đại Học Mỏ Địa Chất Khoa: Cơ Điện
Relay Nhiệt ABB
4.Tính Chọn PLC Và Các Module Mở Rộng, Xác Định Phân Công I/O:
4.1 Tính Chọn PLC Và Các Module Mở Rộng
a. Module CPU
Theo yêu cầu thiết kế của hệ thống là khởi động các 5 băng tải , dừng và dừng khi có lỗi lên ở
đây ta chọn CPU 313C có tích hợp sẵn đầu vào và đầu ra Digital để cho thiết kế nhỏ gọn.
CPU313C
Thông số kỹ thuật:
- Ngõ vào/ra số : DI24/DO16
- Ngõ vào/ra tương tự : AI5/AO2
- Bộ nhớ : 64KB RAM
- Sử dụng thẻ nhớ : MMC
- Giao tiếp dữ liệu : MPI
- Cấu trúc nhỏ gọn, có các đầu vào/ra

số tích hợp sẵn
- Dùng cho các ứng dụng nhỏ yêu
cầu về khả năng xử lý cao và thời
gian phản ứng
- Có các tính năng liên quan đến quá trình
- Yêu cầu card nhớ (Micro Memory Card) cho CPU
GV: Ph!m Thị Thanh Loan SV:Hà Minh Đức
19
Đại Học Mỏ Địa Chất Khoa: Cơ Điện
Phần cứng CPU 313C ứng với các đầu ra trong Simatic
b. Module nguồn:
Sử dụng PS-307-5A: Điện áp cấp cho PLC và các Modul, Sensor : 120/230 VAC:24VDC/5A
GV: Ph!m Thị Thanh Loan SV:Hà Minh Đức
20
Đại Học Mỏ Địa Chất Khoa: Cơ Điện
4.2 Xác Định Phân Công I/0:
Các tín hiệu vào ra của PLC được xác định như bảng dưới đây
5.Thiết Kế M!ch Điện:
Vì các động cơ trong hệ thống là động cơ công suất nhỏ (1,5KW) nên ta không cần sử dụng
các biến dòng để bảo vệ mà chỉ cần các Aptomat và ReLay nhiệt để bảo vệ động cơ.
Ta có sơ đồ mạch lực điều khiển được thiết kế như hình vẽ.
 Các Contactor K3, K4, K5, K6, K7 điều khiển cấp điện cho động cơ.
 Biến áp TR1 lấy dòng 3 pha trên lưới điện.
 Biến áp TR2 hạ áp để lấy nguồn điều khiển cho PLC.
 Các Relay nhiệt R1, R2, R3, R4, R5 bảo vệ quá tải cho các động cơ.
 Các Aptomat A3, A4, A5, A6, A7 bảo vệ quá dòng cho các động cơ.
GV: Ph!m Thị Thanh Loan SV:Hà Minh Đức
21
Đại Học Mỏ Địa Chất Khoa: Cơ Điện
GV: Ph!m Thị Thanh Loan SV:Hà Minh Đức

22
Đại Học Mỏ Địa Chất Khoa: Cơ Điện
Các đầu vào ra được đấu nối như sau:
- Các chân đầu vào từ I124.0 đến I125.4 được lần lượt nối với I124.0 đến I125.4 . Tuy theo
đầu vào của bài toán mà ta đấu nối cho thích hợp.
- Tương tự với đầu ra Q 124.0 đến Q 125.4 sẽ đấu lần lượt với Q 124.0 đến Q 125.4
- Các chân 1M, 2M và 3M trên bảng mạch của PLC được nối với Mass của nguồn 24VDC
của PLC; các chân 1L, 2L và 3L được nối với dương nguồn 24VDC của PLC.
- Cấp nguồn 24VDC từ PLC cho chân nguồn 24 VDC của mô hình.
- Cung cấp điện áp 220 VAC cho bộ đổi nguồn cung cấp năng lượng cho mạch động lực
(mạch điều khiển các động cơ).
GV: Ph!m Thị Thanh Loan SV:Hà Minh Đức
23
Đại Học Mỏ Địa Chất Khoa: Cơ Điện
6. Chương Trình PLC Và Wincc:
Sử dụng phần mềm lập trình SIMATIC Manager v5.5 ta có chương trình điều khiển như sau:
(Chú ý: để tiện cho việc kết nối với giao diện giám sát trên Wincc nên phải đưa các bit nhớ M
thay cho việc sử dụng các đầu vào I. vì lý do, các đầu vào I không thể giữ trạng thái)
Chương trình điều khiển được liên kết mô phỏng với giao diện giám sát Wincc thông
qua PLC-SIM
A.Chương trình điDu khiFn PLC:
GV: Ph!m Thị Thanh Loan SV:Hà Minh Đức
24
Đại Học Mỏ Địa Chất Khoa: Cơ Điện
GV: Ph!m Thị Thanh Loan SV:Hà Minh Đức
25