BÀI tập lớn xây dựng chương trình điều khiển quá trình trộn nhiên liệu

SVTH: Nhóm 03
Lớp LTTĐHk3 GVHD: Nguyễn Thanh Lịch
Lời mở đầu
Trong những năm gần đây, ở nước ta công cuộc xây dựng Công Nghiệp hóa & Tự Động hóa
phát triển rất mạnh kéo theo tất cả các ngành công nghiệp khác phát triển theo.Trong các nghành
công nghiệp đó thì công nghiệp Xây Dựng nhất là xây dựng cơ sở hạ tầng đã và đang phát triển rất
mạnh mẽ.Bê tông là một trong những vật liệu rất quan trọng trong công nghiệp xây dựng vì thế công
nghệ sản xuất bê tông cũng phải phát triển để theo kip sự phát triển của CN xây dưng.
Với sự ra đời của các thiết bị điều khiển hiện đại và sự phát triển vượt bậc của ngành tự động
hóa thì dây chuyền sản xuất bê tông đã được tự động hoàn toàn từ công đoạn cân, trộn, cấp
liệu, đến khi thành bê tông thương phẩm.
Được sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của thầy giáo Nguyễn Thanh Lịch với việc nghiên cứu,tham
khảo thêm tài liệu chúng em đã hoàn thành bài tập : Xây dựng chương trình điều khiển quá trình
trộn nhiên liệu,
Tuy nhiên do trình độ còn hạn chế nên chắc hẳn bài tập của nhóm không tránh khỏi nhưng thiếu
sót.Vậy nhóm em rất mong được sự góp ý của thầy và các bạn trong lớp LT-TDHK54!
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội ngày … tháng … năm 2011
Nhóm sinh viên
1. Lưu Đức Duy
2. Nguyễn Văn Lượng
3. Vũ Văn Quyết
4. Nguyễn Đức Thuận
5. Nguyễn Đình Tuân


Trường ĐH: Mỏ- Địa Chất 1 Bộ Môn: Tự Động Hóa
SVTH: Nhóm 03
Lớp LTTĐHk3 GVHD: Nguyễn Thanh Lịch
Trường ĐH: Mỏ- Địa Chất 2 Bộ Môn: Tự Động Hóa
1

3
2
4
5
6
7 8
9
10
11
12
13
14
BÀI TẬP LỚN
MÔN: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
Đề số 02 : Chương trình điều khiển quá trình trộn nguyên liệu.
Sơ đồ gồm:
- (1): Thùng chứa cát
- (2): Thùng chứa đá
- (3): Băng tải chở cát
- (4): Băng tải chở đá
- (5): Thùng chứa ximăng
- (6): Ruột gà chứa xi măng
- (7): Thùng cân cát đá
- (8): Thùng cân ximăng
- (9): Thùng trộn
- (10): Thùng chứa vữa
- (11): Van điện từ để đóng mở thùng cân cát đá
- (12): Van điện từ để đóng mở thùng cân ximăng
- (13): Van điện từ để đóng mở thùng trộn
Nguyên lý vận hành:

Động cơ vận hành băng tải (3) được khởi động đưa nguyên liệu cát vào thùng cân (7), đạt
mức 200Kg thì dừng lại, khởi động băng tải (4) đưa đá vào thùng cân với mức 300kg. Van điện từ
(11) được điều khiển mở thùng cân cát đá đưa hỗn hợp cát đá vào thùng trộn (9) và ruột gà chứa
ximăng (6) được khởi động đưa ximăng vào thùng cân ximăng (8). Khi hết hỗn hợp cát đá van (11)
điều khiển xilanh đóng lại chuẩn bị cho chu trình tiếp theo. Khi cân được 100kg ximăng thì (6) dừng
lại đồng thời van (12) mở cửa thùng cân ximăng, ximăng được đưa vào thùng trộn (9). Khi hết
ximăng trong thùng (8), van (12) điều khiển xilanh đóng cửa thùng cân (8) chuẩn bị cho chu trình
tiếp theo đồng thời khởỉ động động cơ trộn. Sau một thời gian trộn t1, động cơ bơm nước (14) được
khởi động đưa nước vào thùng trộn. Sau thời gian t2 động cơ bơm nước ngừng hoạt động, sau t3,
dừng động cơ trộn, van (13) điều khiển xilanh mở cửa thùng trộn đưa vữa vào thùng vữa chính (10).
Khi hết vữa trong thùng trộn, điều khiển đóng cửa thùng trộn chuẩn bị cho chu trình làm việc sau.
* Yêu cầu thiết kế:
- Từ yêu cầu công nghệ viết lưu đồ thuật toán
- Tính chọn PLC và các modul mở rộng (nếu có)
- Xác định và phân công I/ O
- Thiết kế mạch điện
- Viết chương trình PLC-S7200, xây dựng giao diện điều khiển giám sát bằng Protool
I. Lưu đồ thuật toán khi khởi động hệ thống.
1 . Lưu đồ thuật toán hệ thống trén nguyªn liÖu:
2 . Chương trình trộn nhiên liệu chính
3 . Chương trình trộn


2
Van (11)
më
Băng tải
(6) chạy
Van (11)
®ãng

(7) hÕt
≥100Kg
<100Kg
Băng t i ả
(6) dõng
Van (12)
më
t = t1
Van (12)
®ãng
§éng c¬
trén ch¹y
B¬m nuíc
(14)ch¹y
t = t2
B¬m nuíc
(14)dõng
Băng t i ả
(4) dõng
(8) hÕt
Van (13)
më
Van (13)
®ãng
(9) hÕt
End
§éng c¬
trén dõng
t = t3
4 . Chương trình dừng hệ thống:

5 . Chương trình xử lý sự cố:

II . TÝnh chän PLC vµ c¸c modul më réng (PLC S7-200)
1. CẤU TRÚC CHUNG PLC S7-200
Do hãng Siemens (CHLB Đức) chế tạo .
Cấu hình kiểu mô-đun : mô-đun cơ bản và các mô-đun mở rộng.
Sử dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau.
Là PLC cỡ nhỏ. Với các CPU: 212, 214, 222, 224, 226. Khác nhau về số lượng đầu
vào/ra và kích cỡ.
Thành phần cơ bản là khối VXL loại:
• CPU212:
- 8 cổng vào
- 6 cổng ra
- 2 mô-đun mở rộng.
• CPU214:
- 14 cổng vào.
- 10 cổng ra .
- 7 mô-đun mở rộng.
Bảng 1.1. Các thông số chính của PLC CPU212 và CPU214
Các thông số CPU212 CPU214
Lượng từ đơn (2 Byte-Word) để lưu CT, đọc/ghi
được, không mất tin khi mất nguồn (từ)
512
(1KB)
2048
(4KB)
Số lượng từ đơn (2 Byte-Word) để lưu dữ liêu, không
mất tin khi mất nguồn, trong đó đọc/ghi được (từ)
512
100

2048
512
Số cổng vào/ra logic 8/6 14/10
Số mô-đun mở rộng (kể cả mô-đun ) tương tự 2 7
Số cổng vào/ra logic cực đại 64/64 64/64
Số Timer
Trong đó phân giải 1ms/10ms/100ms
64
2/8/54
128
4/16/108
Số bộ đếm (Counter- cả tiến và lùi) 64 128
Số bit nhớ đặc biệt: dùng làm bit TThái hoặc đặt Cđọ
đặc biệt
368 688
Chế độ ngắt, xử lí ngắt: ngắt truyền thông, ngắt theo
sườn lên/xuống, theo T.gian, theo bộ đếm ttốc độ cao
Có Có
Thơi gian lưu dữ liệu sau khi mất nguồn cấp (giờ) 50 190
Số bộ đếm tốc độ cao 2kHz và 7kHz 0 2
Số bộ phát xung nhanh kiểu: Dãy xung thường (PTO)
và Dãy xung có điều chế theo độ rộng xung (PWM)
0 2
Các bộ đ/c tương tự 1 2
2. MỞ RỘNG CỔNG VÀO RA
Ngoài CPU, Step7-200 cho phép ghép nối các mô-đun mở rộng, trong đó, số lượng nhiều
nhât với:
-CPU212 là 2 mô-đun;
-CPU214 là 7 mô-đun;
Địa chỉ các cổng vào/ra mở rộng tuỳ thuộc vào:

-Kiểu vào/ra;
-Vị trí của mô-đun cùng kiểu.
Các mô-đun mở rộng loại số (rời rạc) đêù chiếm chỗ bộ đệm, tương ứng vói số
đầu vào/ra của mô-đun.
Cổng truyền thông: S7-200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS485 với phích nối
9 chân để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc các PLC khác. Tốc độ
truyền cho máy lập trình kiểu PPI là 9600 baud. Tốc độ truyền cung cấp của PLC theo
kiểu tự do là 300 đến 38400.
Để ghép nối S7-200 với máy lập trình PG702 hoặc với các loại máy lập trình thuộc
họ PG7xx có thể sử dụng một cáp nối thẳng qua MPI. Cáp đó có kèm theo máy lập trình.
Ghép nối S7-200 với máy tính PC qua cổng RS-232 (cổng COM) cần có cáp nối
PC/PPI với bộ chuyển đổi RS232/RS485
Ví dụ về cách đặt địa chỉ vào/ra của CPU214 (xem hình 1.6)
Hỡnh 1.6.Cỏch t a ch cho cỏc mụ-un m rng trờn CPU214
3 .Da vo các đầu vào ra của hệ thống trộn nguyên liệu em xin
chn CPU214
a. Bang vao ra cua chng trinh.
Đầu vào Input Đầu ra Output
I0.0
Đầu vào khởi động Start
Q0.0
Tín hiệu ra điều khiển công tắc
tơ 1K ( chạy băng tải (3) )
I0.1
Đầu vào dừng khẩn Stop
Q0.1
Tín hiệu ra điều khiển công tắc
tơ 2K ( chạy băng tải (4) )
I0.2
Tín hiệu cảm biến báo mức < 200

Kg (S1)
Q0.2
Tín hiệu ra điều khiển van (11)
I0.3
Tín hiệu cảm biến báo mức 200
Kg (S2)
Q0.3
Tín hiệu ra điều khiển công tắc
tơ 3K ( chạy băng tải (6) )
I0.4
Tín hiệu cảm biến báo mức < 300
Q0.4 Tín hiệu ra điều khiển van (12)
START
4K3KVan (11)2K1K
Q0.5Q0.4Q0.3Q0.2Q0.1Q0.0
I1.0I0.7
I0.6
I0.5
I0.4I0.3
I0.2
I0.1I0.0
PLC S7-200/CPU 214
I1.1 I1.2
.
I0.8
Q0.6
Q0.7
Van (12) Van (13)
5K
S kt ni vo ra vi PLC

(S1) (S2) (S3)
(S4) (S5) (S6) (S7) (S8) (S9)
STOP
Input
Q2.0
Output
Kg (S3)
I0.5
Tín hiệu cảm biến báo mức 300
Kg (S4)
Q0.5
Tín hiệu ra điều khiển công tắc
tơ 4K ( chạy động cơ trộn)
I0.6
Tín hiệu cảm biến báo thùng (7) hết (S5)
Q0.6
Tín hiệu ra điều khiển công tắc
tơ 5K ( chạy động cơ bơm nuớc)
I0.7
Tín hiệu cảm biến báo mức < 100
Kg (S6)
Q0.7 Tín hiệu ra điều khiển van (13)
I1.0
Tín hiệu cảm biến báo mức 100
Kg (S7)
I0.8
t m trn
I1.1
Tín hiệu cảm biến báo thùng (8) hết (S8)
Q2.0

Coi bỏo s c
I1.2
Tín hiệu cảm biến báo thùng (9)hết (S9)
b. Sơ đồ ghép nối với PLC.
c. Mi quan h vo ra gia cỏc bin theo thi gian
Stop
≥200Kg
≥300Kg
(7) hết
≥100Kg
(8) hết
Start
(9) hết
(3)chạy
(4)chạy
(6)chạy
(11) mở
(12) mở
Stop
≥200Kg
≥300Kg
(7) hết
≥100Kg
(8) hết
Start
(9) hết
ĐC trộn
chạy
Bơm (14)
chạy

t1
t3
t2
(13) mở
I0.0
I0.1
I0.3
I0.5
I0.6
I1.0
I1.1
I1.2
Q0.0
Q0.1
Q0.2
Q0.3
Q0.4
Q0.5
Q0.6
Q0.7
IV Thiết kế mạch điện điều khiển quá trình trộn nguyên liệu:
Từ sơ đồ và lưu đồ thuật toán của quá trình trộn ta xây dụng mạch điện điều khiển quá trình trộn nguyên liệu như
sau:
20A
20A
Động cơ băng
tải 3
Động cơ băng
tải 4
Động cơ băng

tải 6
Sơ đồ điều khiển các van
vữa
V . Chương trình viết trên PLC S7-200
1. Chương trình viết bằng (SYL)
Chương trình trộn SBR_1
TITLE=PROGRAM COMMENTS : Chuong trinh dieu khien he thong tron be tong
Network 1 // Khoi dong bang tai (3)
// Network Comment
LD I0.0
O Q0.0
AN I0.1
AN I0.3
= Q0.0
Network 2 // Khoi dong bang tai (4)
// Network Comment
LD I0.3
O Q0.1
AN I0.1
AN I0.5
= Q0.1
Network 3 // Dieu khien van (11)
// Network Comment
LD I0.5
O Q0.2
AN I0.1
AN I0.6
= Q0.2
Network 4 // Khoi dong bang tai (6)
// Network Comment

LD I0.6
O Q0.3
AN I0.1
AN I1.0
= Q0.3
Network 5 // Dieu khien van (12)
// Network Comment
LD I1.0
O Q0.4
AN I0.1
AN I1.1
= Q0.4
Network 6 // Timer dat thoi gian (t1)
LD I1.1
AN I0.1
TON T37, 5000
Network 7 // Timer dat thoi gian (t2)
LD T37
AN I0.1
TON T39, 8000
Network 8 // Timer dat thoi gian (t3)
// 0
LD T39
AN I0.1
TON T41, 4000
Network 9 // Khoi dong dong co tron thung so (9)
// Network Comment
LD I1.1
O Q0.5
AN I0.1

AN T41
= Q0.5
Network 10 // Khoi dong dong co bom nuoc so (14)
// Network Comment
LD T37
O Q0.6
AN I0.1
AN T39
= Q0.6
Network 11 // Dieu khien van (13)
// Network Comment
LD T39
O Q0.7
AN I0.1
AN T41
= Q0.7
2.Chương trình viết trên PLC S7-200.(LAD)

a. Chương trình chính MAIN
b.Chương trình trộn nhiên liệu
c. Chương trình sử lý sự cố SBR_0

d. Chương trình dừng công nghệ SBR_2
VI.Chương trình mô phỏng quá chương trình trộn trên PLC
1.Quá trình khởi động băng tải 3
2.Điều khiển van 11
3.Khởi động động cơ trộn

4.Khởi động động cơ bơm nước