Xây dựng chương trình điều khiển trạm trộn bê tông dùng PLC Misubishi

LỜI NÓI ĐẦU
Kỹ thuật điều khiển khả trình đã phát triển mạnh và chiếm một vị trí rất quan trọng
trong các ngành kinh tế quốc dân. Kỹ thuật điều khiển logic khả trình phát triển trên cơ sở
công nghệ máy tính và từng bước phát triển tiếp cận theo nhu cầu phát triển của công
nghiệp. Ngày nay PLC có 1 vị trí rất quan trọng trong nền công nghiê ̣p và nó được coi là
trung tâm là bộ não của các hệ thống điều khiển.
Là một sinh viên ngành tự động hóa , em cảm thấy rất tự hào khi được học tập và nghiên
cứu các bộ môn trong ngành tự động hóa trong đó điển hình là bô ̣ môn PLC với những ứng
dụng rất quan trọng và rô ̣ng lớn trong các ngành công nghiê ̣p cũng như đời sống.
Và đặc biệt là trong kỳ làm đồ án tốt nghiê ̣p này chúng em đã có cơ hội kiểm nghiệm tính
đúng đắn và ứng dụng những kiến thức lý thuyết đã được học về PLC .
Nô ̣i dung đồ án tốt nghiê ̣p của chúng em là :” Xây dựng chương trình điều khiển trạm
trô ̣n bê tông dùng PLC Misubishi” với 4 nội dung chính :
- Tìm hiểu khái quát chung về công nghê ̣ trộn bê tông
- Yêu cầu điều khiển công nghệ trạm trộn bê tông
- Giới thiệu PLC Mitsubishi FX3U và ngôn ngữ lập trình SFC
- Thiết kế chương trình điều khiển

Em xin chân thành cám ơn thầy giáo TS.XXX đã quan tâm và hướng dẫn , giúp đỡ nhóm 22
lớp XXXXX chúng em tận tụy, nhiệt tình .
Em xin chân thành cám ơn !

1


Chương 1. Khái quát chung về công nghê ̣ trộn bê tông

Chương 1
KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ TRỘN BÊ TÔNG
1.1.Tổng

quan về trạm trô ̣n bê tông

Hình 1.1 . Trạm trô ̣n bê tông
1.1.1. 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.
Trước đây khi khoa học kĩ thuật chưa phát triển, máy móc còn nhiều lạc hậu thì việc có
được một khối lượng bê tông lớn chất lượng tốt là điều rất khó khăn .
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:

2


Chương 1. Khái quát chung về công nghê ̣ trộn bê tông

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. 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.
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. Phân loại trạm trô ̣n
Dựa theo năng suất, người ta chia các nơi sản xuất bê tông thành 3 loại như sau :
-

Trạm bê tông năng suất nhỏ (10÷30 m3 / h)

-

Trạm trộn bê tông năng suất trung bình (30÷60 m3 / h)

-

Nhà máy sản xuất bê tông năng suất lớn (60÷120 m3 / h)

Có 2 dạng trạm trộn:
1.2.1. 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

3


Chương 1. Khái quát chung về công nghê ̣ trộn bê tông

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.
1.2.2. 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.

1.3. Máy trô ̣n
1.3.1. Cấu tạo chung của các máy trộn

4


Chương 1. Khái quát chung về công nghê ̣ trộn bê tông

Nhìn chung các máy trộn bê tông có nhiều loại và có tính năng khác nhau nhưng cấu
tạo chung của chúng đều có các bộ phận:
-Bộ phận cấp liệu: Bao gồm máng cấp liệu và các thiết bị định lượng thành phần cốt liệu khô
như đá, cát, sỏi, xi măng.
-Bộ phận thùng trộn: Thùng trộn .
-Bộ phận dỡ sản phẩm.
-Hệ thống cấp nước.
1.4. Cấu tạo và nguyên lý hoạt đô ̣ng của trạm trô ̣n bê tông
1.4.1.Cấu tạo
 Bãi chứa cốt liệu: Từ bãi chứa cốt liệu cát và đá. Vật liệu được đưa xuống 3 băng tải

riêng biệt chờ để tiến hành cân.
 Bộ phận định lượng:
Phân phối liệu gồm 3 phễu: hai phễu đá và một phễu cát, định lượng có 3 quả cân điện tử (3
cảm biến trọng lượng). Việc đóng, mở các phễu được điều khiển bằng các xi lanh khí nén
riêng biệt. Phía dưới các phễu là một thùng đáy được mở nhờ một xi lanh khí nén lần lượt
các cửa xả xuống thùng cân, sau khi cân xong thì thùng liệu được trút xuống phễu trộn
chung.
 Chuyển xi măng lên xi lô:
Xi măng được đưa lên xi lô chứa bằng cách bơm xi măng từ xe chở xi măng chuyên dụng
lên xi lô.
Xi măng được đưa lên miệng xi lô nhờ trục vít xoắn hướng trục với xi lô chứa. Từ miệng xi
lô chứa xi măng được vận chuyển tới cân định lượng rồi xả vào thùng trộn.
 Xe kíp, dùng để vận chuyển cốt liệu từ 3 phễu riêng biệt lên các thùng cân.
1.4.2. Quá trình chuẩn bị
Từ các nguyên vật liệu xây dựng để sản xuất ra sản phẩm cuối cùng là bê tông ta cần
thực hiện các công việc như sau:
Cốt liệu được để riêng biệt ở bãi chứa cốt liệu. Cốt liệu được máy xúc lật đưa lên
đầy các thùng phễu riêng rẽ, chờ xả xuống băng tải để vận chuyển lên các thùng cân cốt
liệu, xi măng được đưa lên xi lô chứa xi măng trên cao. Nước được bơm lên đầy các thùng
chứa để chờ cân định lượng.
a) Kiểm tra các điều kiện làm việc

5


Chương 1. Khái quát chung về công nghê ̣ trộn bê tông

Để bắt đầu một quá trình hoạt động mới, tránh trường hợp có quá trình hoạt động trước đó
(chẳng hạn như sự cố). Trong thùng cân nước, cân phụ gia, cân xi măng, thùng trộn vẫn
chưa xả hết nguyên liệu. Tại bàn điều khiển người vận hành ấn nút Reset để:



Mở cửa xả bê tông



Mở cửa xả thùng cân cát



Mở cửa xả thùng cân đá.



Mở cửa xả thùng cân xi măng



Mở cửa xả thùng cân nước, phụ gia.

Lúc này mới cho phép hệ thống làm việc .
Sau khi quá trình chuẩn bị xong. Từ máy tính người vận hành nhập các thông số của
mác bê tông như: khối lượng cát, đá1, đá2, xi măng, nước, phụ gia, số mẻ và các dữ liệu
quản lý hành chính như tên lái xe, biển số xe, ngày, giờ xuất hành...
Sau đó tới tủ điều khiển người vận hành chọn chế độ hoạt động cho máy là tự động hay bằng
tay.
Nếu là chế độ tự động người vận hành nhấn nút Auto, nếu là chế độ bằng tay thì nhấn nút
Manual
b) Chế độ điều khiển tự động
Ở chế độ điều khiển tự động người vận hành chỉ cần nhấn nút Start trên bàn điều

khiển. Động cơ trộn bê tông cho chạy ở chế độ không tải. Máy sẽ tự động cân đo các khối
lượng nguyên vật liệu, ở đây thực hiện phương pháp cân riêng lẻ.
Mở van xả cát, cát được xả xuống băng tải để đưa lên thùng cân. Đồng thời đá cũng
xả để đưa lên thùng cân.
Trong quá trình cân cốt liệu đồng thời cân luôn xi măng ,nước và phụ gia. Xi măng từ xi lô chứa
đưa vào thùng cân nhờ vít tải, khi khối lượng xi măng bằng khối lượng đặt thì dừng động cơ vít
tải. Nước, phụ gia được bơm lên đưa vào thùng cân cho đến khi bằng khối lượng đặt thì dừng
động cơ bơm nước và phụ gia.
Khi điều kiện thùng trộn “rỗng’, cửa xả thùng trộn “đóng”, thì cốt liệu và xi măng
được đưa đổ vào thùng trộn bê tông bắt đầu quá trình trộn khô. Sau thời gian trộn khô là 30s
thì xả nước và phụ gia vào trộn, bắt đầu thời gian trộn ướt là 30s (Thời gian trộn một mẻ
khoảng 60s) thì cửa xả thùng trộn mở ra, bê tông được xả vào xe chuyên dụng. Sau thời gian
xả khoảng 10s, đóng cửa xả bê tông lại. Kết thúc một mẻ trộn.
Để chuẩn bị cho một mẻ trộn mới thì trong quá trình trộn bê tông và sau khi xả nguyên
liệu: cát, đá, nước, xi măng và phụ gia tiếp tục được vận chuyển lên thùng cân nghĩa là:

6


Chương 1. Khái quát chung về công nghê ̣ trộn bê tông

Khi số mẻ trộn chưa bằng số mẻ đặt thì sau khi xả cốt liệu và xi măng xong sẽ tiếp tục quay lại
thực hiện cân cốt liệu và xi măng. Khi xả nước và phụ gia xong cũng tự động quay lại cân nước,
phụ gia. Khi cân đủ thì dừng lại chờ mẻ tiếp theo.
Khi số mẻ bằng số mẻ đặt thì dừng hết quá trình cân lại.
c) Chế độ điều khiển bằng tay
Ở chế độ điều khiển bằng tay,người vận hành gạt công tắc cân vật liệu xuống OFF,
quan sát số liệu cân bằng thiết bị hiển thị trên bàn điều khiển hoặc quan sát trên màn hình
phần mềm.
Nhấn nút chạy động cơ trộn.

Đưa tay gạt sang chế độ hoạt động bằng tay, gạt chuyển mạch đóng mở cửa xả sang vị trí
“Stop”, khi cần điểu khiển, gạt chuyển mạch sang vị trí đóng hoặc mở cửa xả để đóng, mở
cửa xả.
Nhấn nút cấp cát,đá, đồng thời cấp luôn xi măng, nước, phụ gia. Người vận hành theo
dõi số cân hiển thị trên máy tính, khi đủ nhấn vào một lần nữa các nút để dừng quá trình
cấp.. Khi cốt liệu đã được cấp đủ đưa chúng vào thùng trộn. Lúc này nhấn nút xả cốt liệu
đồng thời nhấn nút xả xi măng. Do động cơ trộn luôn chạy trong quá trình hoạt động nên sau
khi xả xong cốt liệu, xi măng coi như máy đang trôn bê tông khô, thời gian trộn ướt được
bắt đầu tính khi xả nước và phụ gia. Sau khi trộn ướt mẻ bê tông đã được hoàn thành, người
vận hành chỉ việc nhấn nút xả bê tông.
Không để chuyển mạch đóng mở cửa xả ở vị trí “tự động” vì khi đó có thể bê tông sẽ bị
xả theo chế độ tự động trong khi chưa cân đủ nước hoặc đủ xi măng.

1.5. Thành phần vâ ̣t liêụ trô ̣n bê tông
Để kết cấu được bê tông nhất thiết cần có các nguyên liệu sau:
1.5.1.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 chưá
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 .

7

Chương 1. Khái quát chung về công nghê ̣ trộn bê tông

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.
1.5.2 . 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.
1.5.3. Đá dăm
Sỏi có mặt tròn, nhẵn, độ rộng và diện tích mặt ngoaì 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.
1.5.4. 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.
1.5.5. 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 phụgia sử dụng có hai loại: Loại rắn nhanh và loại hoạtđộng bề mặt.

8


Chương 1. Khái quát chung về công nghê ̣ trộn bê tông

Phụ gia rắn nhanh thường là loại muối gốc (CaCl2) hay muối Silic. Do là chất xúc tác
và tăng nhanh quá trình thuỷ hoá của C3S và C2S mà phụ gia CaCl2 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.
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 ông 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.
1.5.6. Tỷ lê ̣ pha trô ̣n các thành phần trong bê tông
Khái niệm mác bê tông : Khi nói đến mác bê tông là nói đến khả năng chịu nén của
mẫu bê tông. Theo tiêu chuẩn xây dựng hiện hành của Việt Nam (TCVN 3105:1993, TCVN
4453:1995), mẫu dùng để đo cường độ là một mẫu bê tông hình lập phương có kích thước
150 mm × 150 mm × 150 mm, được dưỡng hộ trong điều kiện tiêu chuẩn quy định trong
TCVN 3105:1993, trong thời gian 28 ngày sau khi bê tông ninh kết. Sau đó được đưa vào

máy nén để đo ứng suất nén phá hủy mẫu (qua đó xác định được cường độ chịu nén của bê
tông), đơn vị tính bằng MPa (N/mm²) hoặc daN/cm² (kg/cm²).
Trong kết cấu xây dựng, bê tông chịu nhiều tác động khác nhau: chịu nén, uốn, kéo,
trượt, trong đó chịu nén là ưu thế lớn nhất của bê tông. Do đó, người ta thường lấy cường độ
chịu nén là chỉ tiêu đặc trưng để đánh giá chất lượng bê tông, gọi là mác bê tông.
Mác bê tông được phân loại từ 100, 150, 200, 250, 300, 400, 500 và 600. Khi nói rằng
mác bê tông 200 chính là nói tới ứng suất nén phá hủy của mẫu bê tông kích thước tiêu
chuẩn, được dưỡng hộ trong điều kiện tiêu chuẩn, được nén ở tuổi 28 ngày, đạt 200 kG/cm².
Còn cường độ chịu nén tính toán của bê tông mác 200 chỉ là 90 kG/cm² (được lấy để tính
toán thiết kế kết cấu bê tông theo trạng thái giới hạn thứ nhất).
Ngày nay người ta có thể chế tạo bê tông có cường độ rất cao lên đến 1000 kg/cm².
Đô ̣ sụt bê tông : Độ sụt hay độ lưu động của vữa bê tông, dùng để đánh giá khả năng dể chảy
của hỗn hợp bê tông dưới tác dụng của trọng lượng bản thân hoặc rung động

-Thành phần định mức cấp phối vật liệu cho 1 m3 bê tông dùng xi măng Hoàng Thạch
PCB.30 .

9


Chương 1. Khái quát chung về công nghê ̣ trộn bê tông

Mác bê tông

Xi măng
(kg)

( m )

( m )

Nước
(Lit)

1

150

228,205

0,505

0,913

185

2

200

330,505

0,481

0,900

185

3

250

415,125

0,455

0,887

185

stt

Cát
3

Đá
3

Bảng 1.1. Thành phần định mức cấp phối
Từ bảng trhành phần bê tông này , ta có thể tính toán giá trị khối lượng của đá , cát , xi măng
, nước , phụ gia cho từng mẻ . Sau đó lấy các giá trị này để lâ ̣p thành 1 giá trị tương ứng đưa
vào đầu cân để lấy tín hiê ̣u điều khiển đưa về PLC

10


Chương 2.Yêu cầu điều khiển công nghệ trạm trộn bê tông

Chương 2
YÊU CẦU ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHỆ TRẠM TRỘN

BÊ TÔNG
2.1. Yêu cầu công nghệ của trạm trộn bê tông
2.1.1.Yêu cầu công nghệ của cối trộn
Khi động cơ trộn quay, qua hộp giảm tốc nó kéo trục trính cối trộn quay. Trên trục chính
có gắn các cánh trộn, các cánh trộn quay trong cối trộn sẽ đảo đều vật liệu trong cối trộn
Thời gian trộn có thể kéo dài từ 30 đến 60 giây tuỳ theo người vận hành đặt
+ Yêu cầu chiều quay cánh trộn :
- Đây là chuyển động quay theo một chiều,
- Không cần ổn định tốc độ
- Mômen quay lớn
- Làm việc liên tục trong cả ca sản xuất
+ Yêu cầu đối với động cơ kéo cánh trộn
- Làm việc trong chế độ dài hạn
- Không cần ổn định tốc độ
- Động cơ trộn có các thông số : P =22 Kw , n = 1000 v/ph
+ Yêu cầu điều khiển :
Khi khởi động trạm trộn, động cơ trộn hoạt động đầu tiên, ta phải chắc chắn các thiết
bị khác trong trạm sẵn sàng hoạt động, các cửa xả sẵn sàng( khí nén đủ ), nguyên vật liệu đủ,
se skíp ở vị trí hứng liệu, cửa xả bê tông ở vị trí đóng, nguồn điện cấp cho các thiết bị khác
đã có đủ, các yêu cầu về mác bê tông, số lượng bê tông cần trộn rõ ràng.
2.1.2 Yêu cầu nghệ của xe skíp kéo liệu
Cấu tạo là một thùng rỗng có miệng đễ hứng cốt liệu , có cửa xả cốt liệu, di chuyển
lên- xuống trên 2 thanh ray và được một tời kéo liệu kéo
Hoạt động: ở đầu chu kỳ hoạy động xe skíp nằm ở vị trí chờ cốt liệu từ bong ke rơi
xuống, khi khối lượng vật liệu đã đủ nó được tời kéo liệu kéo lên vị trí đổ cốt liệu vào cối

11


Chương 2.Yêu cầu điều khiển công nghệ trạm trộn bê tông

trộn nếu lúc đó cửa xả bê tông đã đóng, động cơ trộn còn đang làm việc và số mẻ trộn còn
tiếp tục. Nếu trong quá trình kéo lên tói gần vị trí đổ cốt liệu mà chu kì trộn của mẻ trước
chưa kết thúc ( Trong cối trộn vật liệu vẫn còn, bê tông chưa xả hết hoạc cửa xả chưa đóng
lại ) thì xe skíp phải dừng lại cho đén khi chu kì hoạt động của mẻ trước kết thúc mới được
phép đi lên đổ cốt liệu vào cối trộn. Sau khi đổ hết cốt liệu nó laị đi xuống vị trí chờ đổ cốt
liệu
+ Yêu cầu chuyển động:
 Dừng khi: Đợi xả cốt liệu từ bong ke
Chờ kết thúc chu kì trộn của mẻ trước
Chờ đổ hết cốt liệu cào cối trộn
 Đi lên khi: Không có lệnh dừng để đợi
Trọng lượng cốt liệu trong thùng đã đủ
 Đi xuống khi: Đã đổ hết cốt liệu vào cối trộn
+Yêu cầu về động cơ
-

Làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại

-

Có đảo chiều quay

-

Khởi động trong chế độ đầy tải

-

Không cần ổn định tốc độ trong xuốt quá trình làm việc

-

Động cơ có P = 7,5 Kw, n = 1450 v/ph

2.1.3 Yêu cầu công nghệ của vít tải đứng
Cấu tạo: Gồm một trục vít vô tận lằm trong một ống bằng kim loại. Nó được kéo quay
bằng động cơ KĐB. Khi quay nó kéo vật liệu kằm trong các khoang trống đi theo. Vít tải
đứng chỉ làm việc khi ta cấp xi măng cho silô chứa
+Yêu cầu về chuyển động
-

Không đảo chiều quay

-

Không ổn định tốc độ

-

Chỉ hoạt động khi cấp xi măng lên silô chứa

-

Hoạt động trong chế độ dài hạn

12


Chương 2.Yêu cầu điều khiển công nghệ trạm trộn bê tông

+ Yêu cầu về động cơ
-

Động cơ có công suất P = 7,5 Kw, n = 1450 vòng / phút

-

Hoạt động ở chế độ dài hạn

-

Không đảo chiều quay

-

Không ổn định tốc độ trong quá trình làm việc

2.1.4 Yêu cầu công nghệ của vít tải xiên
Cấu tạo giống vít tải đứng
Hoạt động: Khi có lệnh điều khiển, động cơ quay kéo vít tải quay, nó xẽ đưa dần xi măng
lên thùng cân. Đây là chuyển động không đảo chiều quay, không cần ổn định tốc độ , dừng
chính sác
Yêu cầu đối với động cơ kéo vít tải xiên
-

Động cơ có công suất P =11 Kw, n= 1450 v/ph

-

Hoạt động ở chế độ ngắn hạn lặp lại

-

Không đảo chiều quay

-

Không ổn định tốc độ trong quá trình làm việc

2.1.5. Yêu cầu công nghệ của máy nén khí
Máy nén khí tạo ra nguồn khí có áp suất cao cấp cho các pitông đóng mở cửa xả cốt
liệu, xả nước, xả ximăng và bê tông. Trong trạm trộn máy nén khí còn phải làm việc trước cả
cối trộn . Máy sẽ tự dừng hoạt động khi áp suất trong bình đạt yêu cầu
+ yêu cầu về động cơ kéo máy nén khí
-

không ổn định tốc độ

-

chỉ quay theo một chiều

-

làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại

-

Động cơ có thông số P = 2 Kw, n = 1450 v/ph

2.1.6. Yêu cầu công nghệ của bơm nước
Bơm nước cấp nước từ bể chứa lên thùng cân nước. Đây là hoạt động không đảo chiều quay
và có dừng chính xác.

13


Chương 2.Yêu cầu điều khiển công nghệ trạm trộn bê tông

+ yêu cầu về động cơ kéo máy bơm nước
-

không ổn định tốc độ

-

chỉ quay theo một chiều

-

làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại

-

Động cơ có thông số P = 3 Kw, n = 1450 v/ph

2.1.7. Yêu cầu công nghệ của cửa xả cốt liệu
Các cửa xả cốt liệu được đóng mở nhờ lực của các pittông khí nén. Quá trình đóng mở
này phải thật chính xác về thời gian thực. Nếu sai, khối lượng vật liệu cho vào trộn xẽ sai và

ta không khống chế được mác bêtông cũng như khối luọng một mẻ trộn

2.2.Thiết kế trạm biến áp
Công suất tính toán của trạm là: (công thức 2.1)
Stt = (Pđộng cơ trộn + Pđộng có xe kíp + Pvít tải + Pnén khí +Pbơm nước +Pbơm phụ gia
+Pđầm cát +Pđầm xi + Pđầm đá)/ 0,8
(2.1)
Trong đó: 0,8 là hệ số cos tính chung cho toàn bộ động cơ.
Do sử dụng một máy biến áp nên ta chọn công suất của máy biến áp SđmB lớn hơn
hoặc bằng công suất tính toán Stt (SđmB Stt)
Ta chọn công suất máy biến áp là: SđmB=200 KVA 35 KV/ 0,4KV. Do máy biến áp này
được chế tạo trong nước nên ta không phải tính toán đến hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ.
Để trạm trộn hoạt động liên tục, khi xảy ra mất điện thì trạm đã lắp một máy phát điện
dự phòng. Máy này được đấu song song với máy biến áp. Khi xảy ra mất điện thì ngay lập
tức máy phát sẽ cấp điện trở lại cho hệ thống được tiếp tục làm việc.

2.3. Lựa chọn máy cắt điện


Bảng thông số của máy cắt điê ̣n:

Loại

Điện áp định
mức

Dòng điện
làm việc

Giới hạn dòng

điện cắt

Dòng điện
xung kích

PB – 35/400

35KV

400A

44KA

50KA

Bảng 2.1. Thông số của máy cắt điê ̣n

14


Chương 2.Yêu cầu điều khiển công nghệ trạm trộn bê tông

Từ các thông số của quá trình chọn thông số máy cắt ta có thể chọn được cầu chì cao áp. Cầu
chì cao áp ta chọn loại của hãng SIMENS chế tạo các thông số ở bảng dưới đây:

Loại

Uđm

Iđm

Icắt N min

Icắt N max

3GD 201 – 3B

35KV

30A

62A

63KA

Bản 2.2. Thông số cầu chì cao áp của hãng Simens

2.4. Chọn tủ động lực
Tủ động lực gồm có 1 Aptômat tổng đầu vào và1 aptômat cấp từ lưới điện xuống các
nhánh, một aptômat từ máy phát dự phòng, có 7 aptômat nhánh đầu ra đóng, cắt cho các
động cơ phụ tải.
Aptômat trong tủ động lực sử dụng aptômát của hãng Merlin Gerin của Pháp chế tạo.
Các aptômát được đặt trong vỏ tủ tự tạo.
Bảng lựa chọn aptomat cho tủ động lực: dùng aptomat hạ áp kiểu MCCBS và ELCBS
của hãng Mitsubishi
Loại

Số lượng

Uđm

Iđm

Ingắt

NF630-SE

2

500V

300A

600A

NF100-SA T/A

1

415V

80A

160A

NF50-HC

2

380V

5A

10A

NF100-ST/A

1

380V

25A

60A

NF30-SS

6

380V

3A

6A

Bảng 2.3. Thông số aptomat hạ áp

2.5. Các phần tử đóng cắt, bảo vệ, đo lường liên động
2.5.1. Thiết bị bảo vệ
Các thiết bị bảo vệ khác nhau sẵn sàng bảo vệ máy phát, máy biến áp đường dâyvà

thiết bị tiêu thụ lưới điện.
Mục đích của các thiết bị này là phát hiện sự cố cách ly chúng khỏi lưới một cách chọn lọc
và nhanh chóng sao cho có thể hạn chế được nhiều nhất hậu quả của sự cố. Vì vậy các rơ le

15


Chương 2.Yêu cầu điều khiển công nghệ trạm trộn bê tông

bảo vệ cần phải tác động nhanh với độ tin cậy cao và khả năng sẵn sàng đáp ứng cao nhất có
thể được.
a)Cầu chì
dùng để bảo vệ cho thiết bị điện và lưới điện tránh khỏi dòng điện ngắn mạch. Cầu chảy có
bộ phận chủ yếu là dây chảy. Trị số mà dòng điện mà dây chảy bị chảy đứt được gọi là dòng
điện giới hạn (Igh). Rõ ràng, cần có dòng điện giới hạn lớn hơn dòng điện định mức (Igh
>Iđm) để dây chảy không bị đứt khi làm việc với dòng điện định mức. Thông thường, đối
với dây chảy cầu chì thì: Igh= (1,25÷1,45)Iđm.
Nhược điểm: Khi xảy ra sự cố ngắn mạch, dây chảy đứt, người vận hành phải thay dây chảy
cầu chì do đó ảnh hưởng đến năng suất làm việc của máy
Việc để cho người vận hành thay dây chảy cầu chì là tạo cho người vận hành chấp
hành không đúng dẫn đến làm sai.
Rơ le nhiệt:dùng để bảo vệ các thiết bị điện (động cơ) khỏi bị quá tải
Rơ le nhiệt có dòng điện làm việc tới vài trăm Ampe, ở lưới điện một chiều 440V và xoay
chiều tới 500V, tần số 50Hz.
Trong thực tế sử dụng, dòng điện định mức của rơle nhiệt thường được chọn bằng dòng điện
định mức của động cơ điện cần được bảo vệ quá tải, sau đó chỉnh giá trị của dòng điện tác
động dựa theo công thức 2.2 :
Itđ = (1,2÷1,3) Iđm

( 2.2 )

b)Công tắc
Là khí cụ đóng- cắt bằng tay hoặc bằng tác động cơ khí ở lưới điện hạ áp.
Việc đóng, ngắt các tiếp điểm cũng có thể theo các nguyên tắc cơ khí khác nhau
Sử dụng công tắc hành trình kiểu gạt có cần gạt với bánh xe ở đầu cần. Khi bị gạt, cần gạt sẽ
gạt sang trái hoặc sang phải và từ đó đóng hoặc ngắt tiếp điểm bên trong công tắc.
c)Nút ấn
Dùng để đóng- cắt mạch ở lưới điện hạ áp. Nút ấn thường được dùng để điều khiển các rơ
le, công tắc tơ, chuyển đổi mạch tín hiệu, bảo vệ... Sử dụng phổ biến nhất là dùng nút ấn
trong mạch điều khiển động cơ để mở máy, dừng và đảo chiều quay.
Nút ấn cũng có kiểu hở và kiểu được bảo vệ kín để chống bụi, nước, chống nổ... và có loại
có cả đèn báo để trạng thái của nút ấn.
d)Aptomat (máy ngắt tự động)

16


Chương 2.Yêu cầu điều khiển công nghệ trạm trộn bê tông

Là khí cụ điện đóng mạch bằng tay và cắt mạch tự động khi có sự cố như: quá tải, ngắn
mạch, sụt áp...
Kết cấu các aptomat rất đa dạng và được chia theo chức năng bảo vệ: aptomat dòng điện cực
đại, aptomat dòng điện cực tiểu, aptomat điện áp thấp...
Aptomat dòng điện cực đại được dùng để bảo vệ mạch điện khi quá tải và ngắn mạch.
Aptomat điện áp thấp dùng để bảo vệ mạch điện khi điện áp tụt thấp không đủ điều kiện làm
việc hoặc khi mất điện áp.
Các aptomat có thể kết hợp nhiều nguyên lý làm việc thành các aptomat vạn năng: vừa bảo
vệ quá dòng hay ngắn mạch, vừa bảo vệ điện áp thấp, vừa bảo vệ quá tải...
e)Các rơle
Rơle là loại khí cụ điện tự động dùng để đóng- cắt mạch điện điều khiển hoặc mạch

bảo vệ để liên kết giữa các khối điều khiển khác nhau, thực hiện các thao tác logic theo một
quá trình công nghệ.
-Rơle điện từ: là loại rơle đơn giản nhất và dùng rộng rãi nhất, làm việc dựa trên nguyên lý
điện từ và về kết cấu nó tương tự như công tắc tơ nhưng chiều đóng- cắt mach điện điệu
khiển, không trực tiếp dùng trong mạch lực...
-Rơ le trung gian: khuyếch đại các tín hiệu điều khiển, nó nằm ở vị trí giữa hai rơle khác
nhau. Số lượng tiếp điểm (tiếp điểm thường đóng, tiếp điểm thường mở, tiếp điểm chuyển
đổi có cực động chung) của rơle trung gian thường nhiều hơn các loại rơle khác.
-Rơle dòng điện: bảo vệ mạch điện khi dòng điện trong mạch vượt quá hay giảm dưới một
trị số nào đó đã được chỉnh định trong rơle.
-Rơle điện áp: bảo vệ các thiết bị điện khi điện áp đặt vào thiết bị tăng quá hoặc giảm quá
mức qui định.Cuộn điện áp được mắc song song với mạch điện của thiết bị điện cần bảo vệ.
Rơle điện áp chia ra 2 loại theo nhiệm vụ bảo vệ:
+ Rơle điện áp cực đại: nắp từ động không quay ở điện áp bình thường. Khi điện áp tăng quá
mức, lực từ thắng lực cản lò xo, nắp từ động sẽ quay và rơle tác động.
+Rơle điện áp cực tiểu: nắp từ động sẽ quay ở điện áp bình thường. Khi điện áp giảm quá
mức, lực lò xo thắng lực từ, nắp từ động sẽ quay ngược và rơle tác động.
-Rơle thời gian: Là loại rơ le tạo trễ đầu ra nghĩa là khi đầu vào có tín hiệu điều khiển thì sau
một khoảng thời gian nào đó đầu ra mới tác động (tiếp điểm rơle mới đóng hoặc mới mở).
Thời gian trễ có thể từ vài phần giây đến hàng giờ hoặc hơn nhiều.

17


Chương 2.Yêu cầu điều khiển công nghệ trạm trộn bê tông

2.5.2. Khóa liên động
Để đảm bảo điều khiển tin cậy các thiết bị đóng cắt cao áp trong mỗi khoang và ở mức
cao hơn trong toàn bộ hệ thống được khoá liên động với nhau.
Các điều khiển khoá liên động phụ thuộc vào cấu hình mạch khoá liên động và trạng thái

của hệ thống ở thời điểm đã cho.
Khoá liên động đặc biệt ngăn ngừa bộ cách li hoạt động trong khi có tải. Các điều kiện khoá
liên động phải được xác định theo sơ đồ trạm.
2.5.3. Thiết bị đo lường
Trong quá trình vận hành đóng cắt cần đo đạc ghi chép và đánh giá nhiều đại lượng
như dòng điện, điện áp, công suất.
Để làm được việc này hệ thống sơ cấp phải có các máy biến dòng, máy biến điện áp
chúng có thể đặt trên thanh góp hoặc các nhánh, tủ điều khiển hoặc bàn điều khiển.
Việc lắp các thiết bị đo lường này nhằm mục đích người vận hành có thể quan sát được
các hiển thị trên tủ điều khiển tại buồng điều khiển tại chỗ hoặc trung tâm điều khiển, trên
các đồng hồ đo như: Đồng hồ đo dòng (Ampemet), đồng hồ đo áp (Volmet)...để tránh các sự
cố xảy ra như hiện tượng quá tải.

18


Chương 3.Giới thiệu PLC Mitsubishi FX3U và ngôn ngữ lập trình SFC

Chương 3
GIỚI THIỆU PLC MITSUBISHI VÀ NGÔN NGƯ
LẬP TRÌNH SFC
3.1 Khái niêm
̣ chung
PLC viết tắt của Progammble Logic Control, là thiết bị lập trình được, cho phép thực
hiện linh hoạt các phép toán điều khiển thông qua một ngôn ngữ lập trình. Nó đươc thiết kế
chuyên dụng trong công nghiệp để điều khiển các quá trình từ đơn giản đến phức tạp và tuỳ
thuộc vào người sử dụng mà nó có thể thực hiện hàng loạt các chương trình.
Thiết bị điều khiển logic khả trình PLC hiện nay có ứng dụng rất rộng rãi nó có thể thay thế được cả một
mảng rơle, hơn thế nữa PLC giống như một máy tính nên có thể lập trình được. Chương trình của PLC có thể
thay đổi rất dễ dàng, các chương trình con cũng có thể sửa đổi nhanh chóng.

Thiết bị điều khiển logic khả trình PLC đáp ứng được hầu hết các yêu cầu và như là yếu tố chính trong
việc nâng cao hơn nữa hiệu quả sản xuất trong công nghiệp. Trước đây thì việc tự động hoá chỉ được áp dụng
trong sản xuất hàng loạt năng suất cao. Hiện nay cần thiết phải tự động hoá cả trong sản xuất nhiều loại khác
nhau để nâng cao năng suất và chất lượng.

3.2. Tổng quan về PLC Misubishi họ FX3U
3.2.1. Giới thiệu chung
Kỹ thuật điều khiển khả trình đã phát triển mạnh và chiếm một vị trí rất quan trọng
trong các ngành kinh tế quốc dân, nó không những thay thế cho cơ cấu rơle trước kia mà còn
chiếm lĩnh các chức năng quan trọng khác như tính toán, chẩn đoán kỹ thuật này không
những điều khiển hiệu quả hoạt động của từng máy đơn lẻ mà còn có khả năng nối mạng rất
mạnh trong việc kết nối mạng sản xuất với hiệu quả, mức tin cậy cũng như độ bền rất cao.
Kỹ thuật điều khiển logic khả trình phát triển trên cơ sở công nghệ máy tính và từng
bước phát triển tiếp cận theo nhu cầu phát triển của công nghiệp.
Từ đó bộ điều khiển logic khả trình PLC (Programmable Logic Controllor) ra đời.
Ta có thể tạm định nghĩa PCL là một máy tính công nghiệp có khả năng thực hiện linh
hoạt các thuật toán điều khiển số thông qua một ngôn ngữ lập trình. Thay cho việc phải thể
hiện thuật toán bằng mạch số.
Với PLC toàn bộ thuật toán chương trình điều khiển được lưu trong bộ nhớ của PLC, dưới
dạng các khối chương trình và được thực hiện theo chu kỳ vòng quét gọi là Scan.
3.2.2. Tìm hiểu PLC Misubishi họ FX3U
a) Họ PLC Mitsubishi FX3U

19


Chương 3.Giới thiệu PLC Mitsubishi FX3U và ngôn ngữ lập trình SFC

Dòng FX3U là thế hệ thành công thứ ba của gia đình PLC Mitsubishi Electric cho thị
trường quốc tế. Thiết kế nhỏ gọn, đặc biệt bộ điều khiển với tính năng mới thứ hai đó là "bộ

chuyển đổi Bus" hệ thống, trong đó bổ sung cho hệ thống Bus hiện có được sử dụng để mở
rộng chức năng đặc biệt và bổ sung phát triển module mạng lên mười lần để có thể kết nối
được với bộ chuyển đổi Bus mới này.
Các tăng cường hỗ trợ mạng cũng tăng thêm công suất I / O của mô hình chủ đạo mới, mà
bây giờ có thể được mở rộng tối đa 384 I / O, bao gồm các kết nối mạng.

Hình 3.1. Giao tiếp PLC Mitsubishi FX3U qua các cổng
Ngoài ra, FX3U cũng hỗ trợ đầy đủ Profibus / DP cũng như Ethernet, sử dụng giao thức
TCP và UDP, tốc độ cao 0.065μs theo lý thuyết, FX3U đi kèm với một bộ nhớ tiêu chuẩn 64k
bước, nhiều hơn 8 lần so với bộ nhớ của FX2N. Thêm bộ nhớ có nghĩa là người dùng có thể
viết rộng hơn và nhiều hơn nữa các chương trình phức tạp, lưu trữ nhiều dữ liệu hơn trong
bộ nhớ chương trình, hoặc tận dụng lợi thế lớn của việc sử dụng công cụ lập trình IEC
61131-3 phong cách.

- Thông số kỹ thuật của PLC Mitsubishi FX3U

20


Chương 3.Giới thiệu PLC Mitsubishi FX3U và ngôn ngữ lập trình SFC

Đặc điểm kĩ thuâ ̣t
FX3U
Cổng vào ra
Tối đa 384
Chương trình bô ̣ nhớ
64000 bước RAM
Chương trình thực hiê ̣n
Thực hiê ̣n theo chu kì
Rơle nô ̣i bô ̣

7680
Rơle đă ̣c biê ̣t
512
Rơle chuyển tiếp
4096
Bô ̣ thời gian
512
Bô ̣ đếm
235
Các mức đếm
Năm , tháng,tuần, ngày , giờ, giây
Dữ liê ̣u đăng kí
8000
Tâ ̣p tin đăng kí
32768
Chỉ số đăng kí
16
Đăng kí đă ̣c biê ̣t
512
Số con trỏ
4096
Bảng 3.1. Thông số kỹ thuật của PLC Mitsubishi FX3U
Để có thể thực hiện được một chương trình điều khiển PLC có tính năng như một máy tính,
nghĩa là phải có một bộ vi xử lý (CPU), một hệ điều hành, một bộ nhớ để lưu giữ chương
trình, dữ liệu và tất nhiên phải có cổng vào ra để giao tiếp với thiết bị điều khiển và trao đổi
thông tin với môi trường xung quanh. Bên cạnh đó, nhằm phục vụ các bài toán điều khiển
số, PLC còn có thêm các khối chức năng đặc biệt như: Bộ đếm, bộ thời gian và những khối
hàn chuyên dụng.
Phần cứng của một bộ điều khiển khả trình PLC được cấu tạo thành những module cho thấy
sơ đồ các modul phần cứng của một bộ PLC.

Một bộ PLC thường có những Module sau:
- Module nguồn (PS)
- Module đơn vị xử lý trung tâm (CPU)
- Module bộ nhớ chương trình
- Module đầu vào
- Module đầu ra
- Module phối ghép
- Module chức năng phụ.
Mỗi Module được ghép thành một đơn vị riêng, có phích cắm nhiều chân để cắm và rút ra dễ
dàng trên một Pannel cơ khí có dạng bảng hoặc hộp. Trên Panel có lắp các đường:

21


Chương 3.Giới thiệu PLC Mitsubishi FX3U và ngôn ngữ lập trình SFC

- Đường ray nguồn để dẫn nguồn một chiều lấy từđầu Modul nguồn PS (thường là 24V)
đến cung cấp cho các Module khác.
- Bus liên lạc để trao đổi thông tin giữa các Module với thế giới bên
ngoài.
b) Lập trình cho PLC Mitsubishi
- Định nghĩa chương trình
Chương trình là một chuỗi các lệnh nối tiếp nhau được viết theo một ngôn ngữ mà PLC
có thể hiểu được. Có ba dạng chương trình: Instruction, Ladder và SFC/STL. Không phải tất
cả các công cụ lập trình đề có thể làm việc được cả ba dạng trên. Nói chung bộ lập trình cầm
tay chỉ làm việc được với dạng Instruction trong khi hầu hết các công cụ lập trình đồ họa sẽ
làm việc được ở cả dạng Instruction và Ladder. Các phần mềm chuyên dùng sẽ cho phép làm
việc ở dạng SFC.

Hình 3.2. Các dạng lập trình cơ bản cho PLC Mitsubishi

- Các thiết bị cơ bản dùng trong lập trình
Có 6 thiết bị lập trình cơ bản. Mỗi thiết bị có công dụng riêng. Để dể dàng xác định thì
mỗi thiết bị được gán cho một kí tự:
X: dùng để chỉ ngõ vào vât lý gắn trực tiếp vào PLC
Y: dùng để chỉ ngõ ra nối trực tiếp từ PLC
T: dùng để xác định thiết bị định thì có trong PLC
C: dùng để xác định thiết bị đếm có trong PLC
M và S: dùng như là các cờ hoạt động bên trong PLC
Tất cả các thiết bị trên được gọi là “Thiết bị bit”, nghĩa là các thiết bị này có 2 trạng thái: ON
hoặc OFF, 1 hoặc 0.

22


Chương 3.Giới thiệu PLC Mitsubishi FX3U và ngôn ngữ lập trình SFC

Trong khuôn khổ của đồ án này, em xin được trình bày về 2 ngôn ngữ lập trình mà em đã
sử dụng để lập trình cho PLC Mitsubishi FX3U đó là Ladder và SFC.
3.2.3. Ngôn ngữ lập trình Ladder (ngôn ngữ bậc thang)
Là ngôn ngữ có dạng đồ họa cho phép nhập chương trình có dạng như một sơ đồ mạch
điện logic, dùng các kí hiệu điện để biểu diễn các công tắc logic ngõ vào và rơle logic ngõ
ra. Ngôn ngữ này gần với chúng ta hơn ngôn ngữ Instruction và được xem như là một ngôn
ngữ cấp cao. Phần mềm lập trình sẽ biên dịch các kí hiệu logic trên thành mã máy và lưu vào
bộ nhớ của PLC. Sau đó PLC sẽ thực hiện các tác vụ điều khiển theo logic thể hiện trong
chương trình.

LD X000
OUT Y000
Hình 3.3. Lệnh LD chỉ khi công tắc thường mở và đường bus trái
(Ngõ ra Y000 đóng khi công tắc X000 đóng hay ngõ vào X000 = 1)

3.2.4. Ngôn ngữ lập trình SFC
a, Điều khiển trình tự và ưu thế nổi bật của ngôn ngữ lập trình SFC
Điều khiển trình tự là một mảng quan trọng và có vai trò không nhỏ trong điều khiển tự
động. Có thể gặp rất nhiều ví dụ về điều khiển trình tự trong công nghiệp, trong dân dụng
cũng như trong nhiều lĩnh vực khác. Các hệ thống trạm trộn, lò phản ứng, một dây chuyền
sản xuất xi măng hay một máy giặt và cụ thể hơn là hệ thống trạm trộn bê tông được trình
bày trong đồ án này là một ví dụ khá điển hình cho điều khiển trình tự. Đặc biệt trong công
nghiệp, điều khiển trình tự thường giữ vai trò chính điều khiển các công đoạn, các quá trình
theo trình tự trong một dây chuyền sản xuất.
Kể từ sau sự xuất hiện của các PLC và các hệ DCS đầu tiên, các ngôn ngữ lập trình
điều khiển như LAD, FBD, IL…đã trở nên phổ biến và được sử dụng rộng rãi trong thực tế.
Đây là những ngôn ngữ lập trình điều khiển mạnh, được hỗ trợ rất hoàn chỉnh trong hầu hết
các hệ thống PLC và DCS hiện nay. Tuy nhiên các ngôn ngữ này lại tỏ ra không phù hợp
cho lập trình điều khiển trình tự bởi những lý do sau:
- Khó hình dung, thiếu trực quan
- Sử dụng các ngôn ngữ lập trình này sẽ gặp nhiều khó khăn, phức tạp
- Dễ mắc lỗi, khó phát hiện và sửa lỗi
- Kém linh hoạt, khó mở rộng

23


Chương 3.Giới thiệu PLC Mitsubishi FX3U và ngôn ngữ lập trình SFC

Nguyên nhân cơ bản của các khó khăn trên là do bản chất của các ngôn ngữ lập trình
này không phù hợp để mô tả các hệ thống hoạt động theo trình tự. Ngôn ngữ lập trình SFC
tỏ ra rất thích hợp cho điều khiển trình tự.
Ngôn ngữ SFC là sự cụ thể hóa của Grafcet, có tính đến các yếu tố kỹ thuật và chức
năng điều khiển, đã được chuẩn hóa. Ngôn ngữ SFC đã được sử dụng trong một số hệ thống
PLC và DCS hiện nay như các sản phẩm của Siemens, Emerson, Mitsubishi… với những ưu

điểm nổi trội sau:
- Có sự tương ứng và giống với biểu đồ quá trình hoạt động của hệ thống
- Dễ dàng chuyển từ sơ đồ công nghệ hay mô tả quá trình hoạt động của hệ thống sang SFC
- Lập trình trực quan, đơn giản
- Thuận lợi cho phân tích, tìm hiểu hệ thống
- Hạn chế khả năng mắc lỗi. Dễ dàng tìm và phát hiện các lỗi nếu có
- Linh hoạt, dễ dàng them, bớt hay sửa đổi quá trình hoạt động
b, Các yếu tố cơ bản của ngôn ngữ lập trình SFC
Các yếu tố cơ bản của SFC là bước (Step), chuyển tiếp (Transition) và hành động
(Action).
- Bước: diễn tả một trạng thái mà tại đó, ứng xử của hệ thống được xác định trước bởi các
hành động gắn với bước đó. Một bước có thể tích cực hoặc không tích cực.
Tại một thời
điểm bất kỳ, trạng thái của hệ thống được xác định bởi tập hợp các bước tích cực và các giá
trị biến nội tại và biến ra. Mỗi mạng SFC chỉ có chính xác duy nhất một bước bắt đầu (initial
step), xác định trạng thái ban đầu của hệ thống. Một bước được thể hiện dạng đồ họa bằng
một khối hình chữ nhật có một đầu vào và một đầu ra. Bước bắt đầu được biểu diễn bằng
hình chữ nhật với đường bao là nét đôi.

Step 1

Step 2

Bước thường

Bước bắt đầu

Hình 3.4. Bước trong lập trình SFC
- Chuyển tiếp: thể hiện một điều kiện chuyển trạng thái của hệ thống, từ một hay nhiều bước
phía trước xuống một hay nhiều bước phía sau. Mỗi chuyển tiếp được gắn với một điều kiện

chuyển tiếp mà giá trị logic của nó sẽ điều khiển sự thực hiện của quá trình chuyển tiếp. Các

24


Chương 3.Giới thiệu PLC Mitsubishi FX3U và ngôn ngữ lập trình SFC

bước phải được nối với nhau thông qua các chuyển tiếp. Có 3 loại chuyển tiếp được quy
định trong chuẩn là: chuyển tiếp đơn giản, chuyển tiếp phân nhánh cạnh tranh, chuyển tiếp
phân nhánh song song.

Hình 3.5. Chuyển tiếp trong lập trình SFC
- Hành động: là tập hợp các luật ứng xử cảu hệ thống được thực hiện khi bước mà nó gắn
với được tích cực. Một hành động có thể đơn giản chỉ là một biến, cũng có thể là một đoạn
chương trình viết bằng một trong các ngôn ngữ lập trình đã định nghĩa trong chuẩn. Các
hành động không gắn trực tiếp với các bước mà gián tiếp thông qua các khối hành động. Một
khối hành động chỉ gắn với một hành động duy nhất và một bước duy nhất. Mỗi khối hành
động có một cờ xác định cách thức hoạt động của nó.

Bảng dưới đây tóm tắt ý nghĩa của các cờ đã được quy định trong chuẩn.
Cờ

Ý nghĩa

Cờ

Ý nghĩa

Trống

Giống như N

P

Xung

N

Không lưu trữ

SD

Lưu trữ và trễ thời gian

R

Xoá

DS

Trễ thời gian và lưu trữ

S

Lưu trữ (đặt)

SL

Lưu trữ và giới hạn thời gian

L

Giới hạn về thời gian

P1

Sườn lên

D

Trễ thời gian

P0

Sườn xuống

Bảng 3.2 – Ý nghĩa các cờ trong lập trình PLC

25