Nghiên cứu thiết kế hệ thống tự động định lượng nguyên liệu cho trạm trộn bê tông tươi lưu động

..

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
---------------------------------

TRÀ DUY QUỐC DŨNG

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG
ĐỊNH LƯỢNG NGUYÊN LIỆU CHO TRẠM TRỘN
BÊ TÔNG TƯƠI LƯU ĐỘNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Đà Nẵng – Năm 2018


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
---------------------------------

TRÀ DUY QUỐC DŨNG

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG
ĐỊNH LƯỢNG NGUYÊN LIỆU CHO TRẠM TRỘN
BÊ TÔNG TƯƠI LƯU ĐỘNG

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ
Mã số: 60.52.01.03

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Văn Yến

Đà Nẵng – Năm 2018


i

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng
bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Tác giả luận văn

Trà Duy Quốc Dũng


ii

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG ĐỊNH
LƯỢNG NGUYÊN LIỆU CHO TRẠM TRỘN BÊ TÔNG TƯƠI
LƯU ĐỘNG
Học viên: Trà Duy Quốc Dũng
Chun ngành: Kỹ thuật cơ khí
Mã số: 8.52.01.03
Khóa: 34 Trường Đại học Bách khoa – ĐH Đà Nẵng
Luận văn này trình bày tồn bộ hệ thống tự động định lượng nguyên liệu cho trạm
trộn bê tông tươi lưu động. Nhằm đáp ứng các yêu cầu và nhu cầu phát triển trong các

ngành xây dựng hiện nay. Luận văn trình bày các linh kiện, vật liệu, hệ thống điều
khiển cùng mơ hình của một trạm trộn bê tơng lưu động tự động. Luận văn hướng tới
giải quyết vấn đề tự động hóa q trình sản xuất để giảm thiểu sức lao động cho cơng
nhân, tiết kiệm chi phí và nâng cao chất lượng của sản phẩm bê tông tươi khi làm
việc tại bất cứ vị trí nào.
Từ khóa: Nghiên cứu thiết kế hệ thống tự động định lượng nguyên liệu cho trạm
trộn bê tông tươi lưu động
This dissertation presents the entire automatic dosing system for fresh mobile
concrete batching plants. To meet the needs and development needs of the
construction industry today. The thesis presents the components, materials, control
systems and the model of a mobile concrete batching plant. The thesis aims to solve
the problem of production automation to reduce worker labor, save cost and improve
the quality of fresh concrete products when working in any position.
Key words: Research and design of automated system for quantitative materials
for mobile fresh concrete batching plant


iii

MỤC LỤC
LỜI NĨI ĐẦU........................................................................................................................... 1
MỞ ĐẦU.................................................................................................................................... 2
1. Tính cấp thiết của đề tài: .................................................................................................... 2
2. Mục đích nghiên cứu: ........................................................................................................ 2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: .................................................................................... 2
4. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................................... 3
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ........................................................................................... 3
6. Cấu trúc luận văn : ............................................................................................................. 3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................................ 4
1.1. Trạm trộn bê tông ........................................................................................................... 4

1.1.1. Tổng quan hệ thống trộn, thành phần bê tông tươi và phối liệu ............................. 4
1.1.2 Các loại trạm trộn đang sử dụng: ............................................................................. 6
1.2. Cơ sở lý thuyết điều khiển tự động ................................................................................. 9
1.3. Các cơ cấu chấp hành sử dụng trong trạm trộn .............................................................. 9
1.4. Các loại cảm biến .......................................................................................................... 11
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU TRẠM TRỘN BÊ TÔNG TƯƠI LƯU ĐỘNG .................... 15
2.1. Yêu cầu kỹ thuật ........................................................................................................... 15
2.2. Nguyên lý làm việc của thiết bị trong trạm trộn ........................................................... 16
2.3. Chu trình hoạt động của trạm trộn ................................................................................ 18
2.4. Các kết cấu chính của trạm trộn.................................................................................... 18
Chương 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG ĐỊNH LƯỢNG TRONG TRẠM TRỘN
BÊ TÔNG TƯƠI..................................................................................................................... 23
3.1. Lựa chọn các phương pháp điều khiển ......................................................................... 23
3.1.1. Điều khiển lôgic .................................................................................................... 24
3.1.2. Điều khiển bằng PLC ............................................................................................ 24
3.1.3. Điều khiển bằng vi điều khiển .............................................................................. 29
3.1.4. Khảo sát PLC loại S7-200 của hãng siemens........................................................ 31
3.1.5. Các thông số kỹ thuật của PLC họ S7-200 ........................................................... 36
3.1.6. Cấu trúc chương trình của S7- 200 ....................................................................... 37
3.1.7. Thực hiện chương trình của S7- 200 ..................................................................... 38
3.1.8. Các tốn hạng lập trình cơ bản .............................................................................. 39


iv
3.2. Lựa chọn cảm biến cho trạm trộn ................................................................................. 40
3.2.1. Các loại cảm biến .................................................................................................. 40
3.2.2. Lựa chọn các cảm biến cho trạm trộn ................................................................... 44
3.3. Thuật toán trong điều khiển .......................................................................................... 48
3.4. Chương trình điều khiển. .............................................................................................. 49
3.5. Thiết kế các bộ phận tự động định lượng ..................................................................... 50

3.6. Hướng dẫn lắp ráp, vân hành và bảo dưỡng máy ......................................................... 52
3.6.1 Hướng dẫn lắp ráp .................................................................................................. 52
3.6.2 Hướng dẫn vận hành máy ...................................................................................... 74
3.6.3 Hướng dẫn bảo dưỡng máy ................................................................................... 83
KẾT LUẬN ............................................................................................................................. 86
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................................... 87
PHỤ LỤC ................................................................................................................................ 89


v

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Các trạm trộn bê tơng lưu động tự động hiện nay ...........................................8
Hình 1.2. Một số hình ảnh của loadcell ......................................................................................13
Hình 2.1. Mơ hình trạm trộn bê tơng được thiết kế .................................................................16
Hình 2.2. Chu trình hoạt động của trạm trộn .................................................................18
Hình 3.1: Sơ đồ hệ thống điều khiển ...........................................................................................23
Hình 3.2: Thiết bị điều khiển ........................................................................................................23
Hình 3.3: Sơ đồ khối bên trong PLC ...........................................................................................25
Hình 3.4: Sơ đồ khối của bộ vi điều khiển .................................................................................29
Hình 3.5 . Cấu trúc bên trong của vi điều khiển 8051 ............................................................30
Hình 3.6 Sơ đồ chân của cơng truyền thơng ..............................................................................34
Hình 3.7. Bộ nhớ trong và ngồi của S7- 200 ..........................................................................35
Hình 3.8 Cấu trúc chương trình ....................................................................................................38
Hình 3.9: Chương trình của S7 -200 .............................................................................39
Hình 3.10. Các loại cảm biến .........................................................................................................46
Hình 3.11 Bố trí các cảm biến .......................................................................................................47
Hình 3.12 Sơ đồ hệ thống điều khiển phần định lượng ..........................................................48
Hình 3.13 Sơ đồ điều khiển...........................................................................................................49
HÌNH VẼ TRẠM TRỘN.....................................................98

Hình 1. Tổng thể bộ trộn ...............................................................................................................101
Hình 2. Truyền động cho các trộn ..............................................................................................101
Hình 3. Cụm xe chuyển liệu.........................................................................................................102
Hình 4. Xe chuyển liệu ..................................................................................................................102
Hình 5. Động cơ và tang kéo tời .................................................................................................103
Hình 6. Động cơ tải xi măng ........................................................................................................103
Hình 7. Máng ra liệu ......................................................................................................................103
Hình 8. Bồn cân xi măng ..............................................................................................................104
Hình 9. Bồn nước ............................................................................................................................104
Hình 10. Máng xi măng.................................................................................................................104
Hình 11. Ổ bi balie .........................................................................................................................104
Hình 12. Bồn trộn ...........................................................................................................................105
Hình 13. Vít tải ................................................................................................................................105
Hình 14. Bồn chứa xi măng .........................................................................................................105
Hình 15. Tủ điện..............................................................................................................................105


1

LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây nhằm đáp ứng nhu cầu về quy mô, chất lượng và tiến
độ thi công xây dựng dân dụng và công nghiệp, xây dựng cầu đường, thuỷ lợi, sân bay,
bến cảng ...nước ta đã và đang áp dụng nhiều công nghệ mới và sử dụng thiết bị thi
công tiên tiến.
Trong tất cả các máy móc phục vụ cơng trình xây dựng hiện nay chưa đảm bảo
được yêu cầu về chất lượng cũng như năng suất mà nhu cầu về khối lượng bê tông lớn
nên vấn đề năng suất, chất lượng của sản phẩm phải được quan tâm hơn. Vì thế cần
phải cải tiến nâng cao mức độ cơ giới hoá, tự động hoá các thiết bị trong các dây
chuyền. Đây là vấn đề được ngành cơ khí và ngành xây dựng quan tâm, tiến hành và
khơng ngừng cải tiến máy móc thiết bị để cho sản phẩm có chất lượng tốt hơn và năng

suất cao hơn.
Nhằm đáp ứng các yêu cầu đó và nhu cầu phát triển trong các ngành xây dựng
hiện nay, việc nghiên cứu đưa hệ thống điều khiển vào trong các dây chuyền sản xuất
nhằm thay thế các dây chuyền cũ là vấn đề cấp thiết. Để giải quyết được vấn đề trên
cần phải có sự quan tâm của các chuyên gia về lĩnh vực tự động hoá nhằm đáp ứng
nhu cầu của xã hội và định hướng phát triển của đất nước hiện nay phục vụ cho nền
cơng nghiệp hố và hiện đại hoá đất nước mà nhà nước đã đặt ra.
Các công việc này sẽ được gắn liền với các dây chuyền sản xuất nhằm phục vụ
nhu cầu tất yếu của các nhà sản xuất kinh doanh, tạo điều kiện thuật lợi cho việc cạnh
tranh với các nước trên thế giới, các sản phẩm sản xuất trong nước được xuất khẩu ra
nước ngoài đảm bảo chất lượng và giá thành phù hợp với nhu cầu của người sử dụng.
Luận văn này sẽ trình bày tồn bộ hệ thống tự động định lượng nguyên liệu cho trạm
trộn bê tông tươi lưu động.
Cảm ơn sự hướng dẫn của các thầy giáo trong khoa Cơ khí trường Đại học
Bách Khoa đã tạo điều kiện cho em hoàn thành cuốn luận văn này.
Trân trọng cảm ơn!


2

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài:
Ngày nay lĩnh vực tự động hóa, hiện đại hóa trong cơ khí là mục tiêu quan
trọng của đất nước trong thời đại khoa học phát triển và hội nhập của đất nước với
thế giới, đạt được những thành tựu quan trọng trong vấn đề sản xuất nhằm giảm giá
thành sản phẩm, tăng năng suất, đảm bảo an tồn cho mơi trường theo tiêu chí hiện
nay của đất nước cũng như của thế giới, chất lượng thành phẩm cao nhằm cạnh tranh
và đáp ứng nhu cầu các cơng trình với nhiều sản phẩm đa dạng.
Để phát triển các mục tiêu quan trọng đó cần được sự hỗ trợ của các lĩnh vực
như tin học, điện tử, điều khiển tự động, hệ thống đo lường,...đang được áp dụng

rộng rãi trong nhiều lĩnh vực nhằm tạo nên những bước đột phá trong sản xuất với
mục đích tăng năng suất và đạt chất lượng cao.
Nhiều hệ thống điều khiển tự động đã ra đời nhằm phục vụ các nhu cầu khác
nhau trong đời sống và được ứng rất thành công đem lại hiệu quả kinh tế cao.
Theo xu hướng hiện nay, để tiết kiệm kinh phí cũng như thời gian cho việc vận
chuyển bê tông tươi từ các nhà máy sản xuất, các cơng trình xây dựng có quy mơ lớn
và có nhu cầu sử dụng bê tông cao người ta thực hiện công tác trộn bê tơng tươi tại
chân cơng trình. Tuy nhiên, các trạm trộn bê tông lưu động này vẫn chưa được tự
động hoặc mới bán tự động trong việc cấp nguyên liệu.
Với mong muốn tự động hóa định lượng, chuyển nguyên liệu vào trạm trộn
nhằm giảm nhân công, tăng độ ổn định và chất lượng bê tông tốt hơn, việc thay thế
các hệ thống điều khiển cũ bằng hệ thống điều khiển tự động sử dụng PLC là rất khả
thi. Vì vậy, em chọn đề tài Nghiên cứu thiết kế hệ thống tự động định lượng nguyên
liệu cho trạm trộn bê tông tươi lưu động
2. Mục đích nghiên cứu:
Tự động hóa q trình sản xuất bê tơng tươi tại các trạm lưu động nhằm mục đích
giảm nhân cơng, giảm giá thành và nâng cao chất lượng của bê tông tươi.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
3.1. Đối tượng: Trạm trộn bê tơng tươi sử dụng để đúc bi cống thốt nước
3.2. Phạm vi nghiên cứu
+ Nguyên lý làm việc của trạm trộn


3
+ Các thiết bị chính trong trạm trộn
+ Hệ thống điều khiển tự động PLC
+ Thuật toán
+ Sơ đồ khối hệ thống điều khiển PLC
4. Phương pháp nghiên cứu
Dùng lý thuyết kết hợp với thực nghiệm

-

Lý thuyết: Tham khảo tài liệu để tính tốn thiết kế

-

Thực nghiệm: Tham quan và khảo sát các cơ sở sản xuất bê tông tươi trên địa
bàn thành phố Đà Nẵng.

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
- Về mặt khoa học: Tổng hợp các kiến thức đã được học và nâng cao trình độ
của học viên cao học ngành Kỹ thuật Cơ khí.
- Về mặt thực tiễn: Tự động hóa q trình sản xuất để giảm thiểu sức lao động
cho công nhân, tiết kiệm chi phí và nâng cao chất lượng của sản phẩm bê tơng tươi khi
làm việc tại bất cứ vị trí nào.
6. Cấu trúc luận văn :
Ngoài nội dung mở đầu và kết luận, đề tài bao gồm các chương sau: Chương 1
chủ yếu đề cập đến các thành phần và tính chất về bê tơng, các loại trạm trộn hiện nay,
nguyên lý làm việc của trạm trộn bê tông. Chương 2 trình bày các nguyên lý thiết bị
trong trạm trộn bê tông lưu động. Chương 3 giới thiệu lý thuyết các phương pháp điều
khiển tự động, bộ điều khiển PLC của hãng SIEMENS, các loại cảm biến ứng dụng
trong trạm trộn, thiết kế hệ thống định lượng tự động, xây dựng chương trình điều
khiển trạm trộn.


4

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Trạm trộn bê tông

1.1.1. Tổng quan hệ thống trộn, thành phần bê tông tươi và phối liệu
Trong lĩnh vực xây dựng, bê tông là một vật liệu vô cùng quan trọng, chất
lượng của bê tông có thể đánh giá được chất lượng của tồn bộ sản phẩm cũng như
chất lượng trong các cơng trình xây dựng. Do đó, việc xác định chính xác khối lượng
từng ngun liệu có trong thành phần bê tơng cũng chính là việc xác định chất lượng
của sản phẩm. Nhiệm vụ chính trong trạm trộn đề ra là cân trộn cát, đá, nước, xi măng
để đạt độ chính xác cao trong quá trình sản xuất hiện nay để giải quyết vấn đề đó cần
phải áp dụng phương pháp điều khiển tự động đề ra. Khối lượng nguyên liệu cần phải
chính xác với khối lượng đặt ban đầu trong một mẻ trộn, để xác định khối lượng ta sử
dụng cảm biến trọng lượng là loadcell.
Trong một hệ thống trộn bê tông thực tế có rất nhiều yếu tố đầu vào lẫn đầu ra
cần phải xác định.
Những cơng trình xây dựng khác nhau cần có những loại bê tơng khác nhau để
thích ứng với môi trường xung quanh. Bê tông dùng trong xây dựng nhà cao tầng, hệ
thống thốt nước và các cơng trình khác… cần đảm bảo yêu cầu chất lượng cao, khả
năng chịu nén tốt. Bê tông dùng trong đúc các trụ cầu cần phải có chất phụ gia chống
đơng và phải có độ bền cao trong mơi trường nước. Loại bê tông được xác định dựa
vào tỷ lệ pha trộn các thành phần:
+ Xi măng.
+ Cát, đá.
+ Nước.
Vì vậy để điều khiển một hệ thống trộn thực tế cần phải kết hợp nhiều vấn đề từ
cơ khí, kỹ thuật xây dựng đến hệ thống điều khiển tự động.
Khái niệm chung về bê tông
Bê tông là một hỗn hợp được tạo thành từ cát, đá, xi măng, nước. Trong đó cát
và đá chiếm 80-85%, xi măng chiếm khoảng 8-15% còn lại là nước. Ngồi ra người ta
cịn cho thêm các loại phụ gia khác để thỗ mãn u cầu. Có nhiều loại bê tông phụ


5

thuộc vào các thành phần như đá , cát , xi măng, nước, các thành phần này hoà trộn để
cho ra nhiều loại mác khác nhau nhằm phục vụ từng loại cơng trình theo u cầu đề ra.
Các thành phần cấu tạo bê tông
+ Xi măng: Việc lựa chọn xi măng là quan trọng trong việc thiết kế bê tông. Có
nhiều loại mác xi măng khác nhau, mác càng cao thì độ dính kết càng tốt, tuy nhiên giá
thành của xi măng cũng tăng theo mác của nó. Vì vậy khi thiết kế bê tông ta phải vừa
bảo đảm yêu cầu kỹ thuật, vừa bảo đảm yêu cầu kinh tế.
+ Cát: Cát dùng trong hỗn hợp bê tơng có thể là cát thiên nhiên hay cát nhân
tạo. Kích thước hạt từ 0.4-5mm. Chất lượng cát phụ thuộc vào phần khoáng, tạp chất,
thành phần hạt…..trong thành phần của bê tông cát chiếm khoảng 29%.
+ Đá dăm: Đá dăm có nhiều loại, tuỳ thuộc vào kích thước cỡ đá, tuỳ thuộc vào mác
bê tông mà ta chọn cỡ đá cho phù hợp. Trong thành phần bê tông đá dăm chiếm khoảng 52%
+ Nước: Nước để hồ trộn phải có đủ điều kiện để khơng ảnh hưởng tới sự kết
dính của bê tơng cũng như ăn mòn kim loại
+ Phụ gia: Phụ gia sử dụng có dạng bột, thường có hai loại:
+ Loại phụ gia hoạt động bề mặt: Loại phụ gia hoạt động bề mặt mặc dù được
sử dụng một lượng nhỏ nhưng có khả năng cải thiện đáng kể tính chất của hỗn hợp bê
tơng và tăng cường nhiều tính chất khác nhau của bê tông.
+ Loại phụ gia rắn nhanh: Loại phụ gia rắn nhanh có khả năng rút ngắn q
trình rắn chắc của bê tơng trong điều kiện tự nhiên, cũng như nâng cao cường độ bê
tông, hiện nay trong cơng nghệ bê tơng người ta cịn sử dụng phụ gia đa chức năng.


6
1.1.2 Các loại trạm trộn đang sử dụng:


7

8

Hình 1.1. Các trạm trộn bê tơng lưu động tự động hiện nay
Các thành phần chính trong một mẻ bê tông
+ Xi măng P400, đá dăm 10*20, cát vàng : tính cho một mét khối bê tơng
Bảng 1.1
Thành phần

Đơn vị

Mác bê tông
100

150

200

250

300

Xi măng

kg

225.2

268.7

325.2

368.8

410.1

Cát

kg

820. 8

792.3

782.8

769.5

756.2

Đá

kg

1668.2

1639.7

1628.3

1580.8

1571.3

Nước

kg

146.4

174.4

208.2

228.7

246.1

+ Xi măng P500, đá dăm 10*20, cát vàng : tính cho một mét khối bê tơng.
Bảng 1.2
Thành phần

Đơn vị

Mác bê tông
100

150

200

250

300

Xi măng

kg

273.4

283.8

327.2

373.7

424.2

Cát

kg

818.9

7999

782.8

775.2

765.7


9
Đá

kg

1649.2

1634

1628.3

1615

1607.4

Nước

kg

177.7

184.5

209.4

231.7

254.5

Từ bảng thành phần bê tơng này, ta có thể tính tốn giá trị khối lượng từ cát, đá,
xi măng, nước trong một mẻ nguyên liệu cần trộn. Sau đó lấy các giá trị này để lập
một tỷ lệ tương ứng để đưa vào đầu cân để lấy tín hiệu điều khiển đưa về PLC.
1.2. Cơ sở lý thuyết điều khiển tự động
Hệ thống điều khiển tự động
Một hệ thống điều khiển là tập hợp những dụng cụ, thiết bị điện tử …, được
kết nối với nhau thành một hệ thống cho phép chúng ta điều khiển chính xác sự
chuyển đổi nhịp nhàng của một qui trình hoặc một hoạt động sản xuất. Với thành quả
của sự phát triển nhanh chóng của cơng nghệ thì việc điều khiển những hệ thống phức
tạp sẽ được thực hiện bởi một hệ thống điều khiển tự động hồn tồn đó là PLC, nó
được sử dụng kết hợp với máy chủ. Ngoài ra, PLC cịn có giao diện để kết nối với các
thiết bị khác (như bảng điều khiển, động cơ, contactơ, cuộn dây…). Khả năng chuyển
giao mạng của PLC có thể cho phép chúng phối hợp xử lý, điều khiển những hệ thống
lớn. Ngồi ra, cịn thể hiện sự linh hoạt cao trong việc phân loại các hệ thống điều
khiển. Mỗi một bộ phận trong hệ thống điều khiển đóng vai trị rất quan trọng, PLC sẽ
khơng nhận biết được gì nếu nó không được kết nối với các thiết bị cảm ứng.
Vai trò của PLC
PLC (viết tắt của cụm từ Programmable Logic Controller) là một thiết bị điện
tử phức tạp, chúng có nhiều loại do nhiều hãng sản xuất chế tạo, nhằm đáp ứng nhu
cầu phát triển của nền sản xuất hiện đại. Trong một hệ thống dây chuyền sản xuất tự
động hiện đại có sử dụng bộ điều khiển PLC, thì thiết bị này được coi là phần trung
tâm, là bộ não của hệ thống. PLC nhận thông tin về trạng thái của hệ thống và bộ điều
khiển các bộ truyền theo một tuần tự xác định trong danh sách lệnh: nhận các yêu cầu
của đầu vào, điều khiển các yêu cầu đầu ra theo thứ tự lệnh yêu cầu của bộ xử lý, danh
sách lệnh là yêu cầu của người lập trình và được lưu vào bộ nhớ.
1.3. Các cơ cấu chấp hành sử dụng trong trạm trộn
Thùng theo thứ tự cho đến khi đạt khối lượng từng loại theo yêu cầu phối trộn.
Gồm thùng cốt liệu có 3 ngăn được kéo bằng tời, có các bánh xe lăn trên U100 mỗi

10
ngăn chứa một loại liệu khác nhau và phía dưới đáy có các cửa xả được đóng mở bằng
píton-xylanh khí nén tự động khi xả các loại liệu từ các cửa xả xong xuống thùng định
lượng, thùng định lượng được đặt lên hệ thống cân treo bằng 2 load cell khi cân. Các
van xả của xe cốt liệu sẽ cấp các loại liệu đá 1-2, cát, đá 0,5-1 vào của mẻ thì hệ thống
tời kéo sẽ kéo cáp và khi đó nó trở thành xe cấp liệu cho thùng trộn theo 2 ray U100
lên phía trên. Khi đến cửa nhận liệu ở máy trộn, xe cấp liệu nâng thùng nhờ 2 bánh xe
phía sau chạy trên cam nâng để mở cửa xe cấp liệu và đổ liệu vào thùng trộn cho đến
khi hết liệu thì tự động đi xuống, đóng cửa thùng định lượng để chuẩn bị định lượng
cho mẻ liệu tiếp theo.
Thùng định lượng nước được treo trên 1 LOAD CELL được đặt tại trọng tâm
thùng. Dung tích thùng định lượng nước 80lít. Đầu vào của thùng được cấp nước từ 1
bơm nước bơm từ thùng chứa phụ và một van xả nước bằng loại van điện từ được điều
khiển tự động . Nó được đóng khi cân nước và được mở ra khi xả nước vào thùng trộn.
Thùng định lượng xi măng đuợc treo trên 3 LOAD CELL có sức chứa 120lit và
được vận hành tự động khi phối trộn liệu. Trên thùng có các cơ cấu như van đóng, mở
cửa thùng định lượng bằng piston - xi lanh khí nén để đóng khi định lượng và mở khi
xả xi măng vào thùng trộn. Để đảm bảo quá trình cân xi măng được chính xác, giữa vít
tải - thùng định lượng - miệng xả vào thùng trộn được liên kết bằng các ống cao su
ruột gà để đảm bảo độ kín bụi xi măng khi làm việc nhưng khơng ảnh hưởng đến độ
chính xác khi cân do các phần được tách rời nhau. Ngoài ra để xả hết xi măng trong
thùng trộn, có bố trí hệ thống thơng khí nén để thổi và hệ thống máy rung phễu chứa xi
măng để chắc chắn là xi măng xuống hết và làm sạch thùng định lượng khi xả.
Là loại máy trộn ngang được lắp 14 cánh đảo, cánh khuấy và cánh trộn để
chuyển liệu theo di chuyển theo chiều dọc của thùng và đẩy liệu từ ngăn này sang
ngăn khác nhằm mục đích làm đồng đều các loại liệu trong thùng. Dung tích hữu dụng
của máy trộn là 500lit.
Sau khi đã trộn xong mẻ liệu (theo thời gian đặt trước), cửa xả liệu ở đáy sẽ

được tự động mở ra nhờ piston - xilanh khí nén để tháo liệu và các cánh đảo, cánh trộn
sẽ đẩy hết vữa bêtông xuống thùng chứa.
Sau khi đã xã hết liệu trong máy trộn xuống thùng chứa liệu, cửa xã liệu tự
động đóng lại để chuẩn bị cho mẻ trộn tiếp theo.


11
Trong thùng chứa có gắn một bộ cánh khuấy, cánh đảo và cánh tải liệu để cấp
liệu cho vít tải một cách đồng đều trong khi vít tải hoạt động cấp liệu cho ống. Ngồi
ra, cịn bố trí thêm một máy rùng để liệu trong thùng chứa liệu thoát hết ra ngồi để
cung cấp cho vít tải bê tơng. Khi hết ca làm việc hoặc phải dừng máy lâu, cần phải làm
sạch thùng liệu cũng như làm sạch thùng của máy trộn để tránh tình trạng đơng kết bê
tơng trong thùng của máy trộn và trong thùng chứa bằng cách mở cửa xả đáy ở phía
dưới đáy của thùng chứa.
1.4. Các loại cảm biến
Khái niệm cảm biến: Cảm biến là thiết bị dùng để cảm nhận biến đổi các đại lượng
vật lý và các đại lượng khơng có tính chất điện cần đo thành các đại lượng điện có thể
đo và xử lý được.
Các đại lượng cần đo (m) thường có tính chất điện (như nhiệt độ, áp suất ...) tác
động lên cảm biến cho ta một đặc trưng (s) mang tính chất điện (như điện tích, điện áp,
dịng điện hoặc trở kháng) chứa đựng thông tin cho phép xác định giá trị của đại lượng
cần đo (m):
S=F(m)
Người ta gọi (s) là đại lượng đầu ra hoặc là phản ứng của cảm biến, (m) là đại
lượng đầu vào hay kích thích (có nguồn gốc là đại lượng cần đo). Thơng qua đo đạc (s)
cho phép nhận giá trị của (m).
Các loại cảm biến
-Cảm biến quang
-Cảm biến đo nhiệt độ
-Cảm biến đo vị trí và dịch chuyển

-Cảm biến đo và biến dạng
-Cảm biến đo lực
-Cảm biến đo vận tốc, gia tốc và rung
-Cảm biến đo áp suất chất lưu
-Cảm biến đo lưu lượng và mức chất lưu
-Cảm biến thông minh


12
Cấu tạo của cảm biến (loadcell):
- Loadcell gồm một vật cứng đàn hồi, là một khối nhôm hoặc thép không gỉ
được xử lý đặc biệt, trên vật cứng có dán 4 strain gage. Khi vật cứng bị biến dạng dưới
tác dụng của trọng lượng tác động vào loadcell thì có thể có 2 hoặc 4 strain gage bị tác
động . Tuỳ vào dạng của vật chứng ta có các loại loadcell khác nhau:
Có nhiều loại Loadcell do các hãng sản xuất khác nhau như Kubota (của Nhật),
Global Weighing (HànQuốc), Transducer Techniques.Inc, TedeaHuntleigh…. Mỗi
loại loadcell được chế tạo cho một yêu cầu riêng biệt theo tải trọng chịu đựng, chịu
kéo hay nén. Tuỳ hãng sản xuất mà các đầu ra của loadcell có màu sắc khác nhau.
HBM H35 Load Cell

PWS - Single Point Load Cell

S35 Load Cell

THC Single End Beam St Steel NTEP IP67

HMB RSC

Shear Beam Load Cell B35

SP4 - Single Point Load Cell


13

PW2 single point aluminum load cell

PW15 Single point load cell from stainless steel

Single point load cell PW12

PW16 - Single Point Load Cell

Hình 1.2. Một số hình ảnh của loadcell
Exc+

Đỏ

Vàng

Xanh

Đỏ

Exc-

Đen

Nâu

Đen

Trắng

Sig+

Xanh

Xanh

Trắng

Xanh(green)

Sig-

Trắng

Trắng

Đỏ

Xanh(blue)

- Thơng số kỹ thuật của từng loại loadcell được cho trong catalogue của mỗi
loadcell và thường có các thơng số như: tải trọng danh định, điện áp ra danh định (giá
trị này có thể từ 2mV/V đến 3mV/V hoặc hơn tuỳ loại loadcell), tầm nhiệt độ hoạt
động, điện áp cung cấp, điện trở ngõ ra, mức độ chịu được quá tải…..
(Với giá trị điện áp ra danh định là 2milivolt/volt thì với nguồn cung cấp là 10
volt thì điện áp ra sẽ là 20milivolt ứng với khối lượng tối đa..)

14
Tuỳ ứng dụng cụ thể mà cách chọn loại loadcell có thơng số và hình dạng khác
nhau. Hình dạng loadcell có thể đặt cho nhà sản xuất theo yêu cầu ứng dụng riêng.
- Các strain gage trong loadcell được kết nối thành một mạch cầu wheastone.
Các strain gage trong mạch cầu có tác dụng bù ảnh hưởng của nhiệt độ
- Khi không bị tác động, điện trở của các strain gage bằng nhau cầu ở trạng thái
cân bằng. Khi bị tác động, vật chứng bị biến dạng, các strain gage thay đổi điện trở
làm lệch cân bằng làm xuất hiện ở ngõ ra một điện áp Vo


15

CHƯƠNG 2
GIỚI THIỆU TRẠM TRỘN BÊ TÔNG TƯƠI LƯU ĐỘNG
2.1. Yêu cầu kỹ thuật
Trong quá trình hoạt động của trạm trộn đòi hỏi sự kết hợp giữa các bộ phận
với nhau trong quá trình điều khiển cho ra được sản phẩm theo yêu cầu.
- Tự động theo chương trình.
- Bằng tay.
Các mẻ trộn có thể được thực hiện theo chế độ đã được lập trình và cài đặt sẵn
với việc phối liệu theo tỷ lệ đã được định sẵn cho từng loại ống được đúc theo yêu cầu.
Trong quá trình hoạt động, nếu có sự cố có thể trực tiếp can thiệp ngay bởi
người điều khiển bằng nút ấn “DỪNG KHẨN CẤP”.
Hệ thống cấp vữa cho ống ly tâm bao gồm một vít tải liệu chính (dạng vít hở) và
một vít tải đẩy liệu từ thùng chứa vào vít tải chính để cấp vữa cho ống. Q trình cấp vữa
được thực hiện bằng cách rãi liệu vào bên trong lòng ống theo suốt chiều dài ống cho đến
khi đạt được lượng liệu theo yêu cầu (đủ chiều dày của ống) thì khố cửa liệu ra, tắt vít tải
đẩy liệu và tắt vít tải liệu chính. Đưa vít tải ra khỏi lòng ống để gia tốc ống.

16
2.2. Nguyên lý làm việc của thiết bị trong trạm trộn
Sơ đồ ngun lý

15
5

3

4

2

6
14
7
1
8

12
9

11

10

16

13

Hình 2.1. Mơ hình trạm trộn bê tơng được thiết kế
1/ Máng cấp xi măng 2/ Vít tải xi măng I 3/ Xi lô chứa xi măng 4/ Vít tải xi
măng II 5/ Xi lơ cân xi măng 6/ Thùng cân nước 7/ Thùng trộn 8/ Máng ra hỗn hợp 9/
Xe vận chuyển liệu 10/ Xe skin 11/ Tủ điện 12/Động cơ vít tải I 13/Động cơ bơm nước
14/ Động cơ kéo liệu 15/ Động cơ kéo skin 16/Động cơ vít tải II
Nguyên lý làm việc: Sau khi đã thực hiện chế độ lập trình và cài đặt sẵn với
việc phối liệu theo tỷ lệ đã định sẵn cho từng loại ống được đúc theo yêu cầu. Khởi
động máy cho động cơ kéo băng tải hoạt động nhằm cung cấp các loại vật liệu cát đá
theo yêu cầu. Băng tải tải liệu đổ vào thùng skin, thùng skin có nhiệm vụ chứa các loại
vật liệu mà băng tải cung cấp, tại đây thùng skin được cân nhờ bộ cảm biến loadcell
đặt dưới để xác định khối lượng đã được lập trình sẵn, thùng định lượng skin được kéo


17
lên đổ vào thùng trộn nhờ bộ tời kéo một đầu gắn với thùng skin, trong quá trình vật
liệu được đổ vào thùng trộn song song với q trình đó ximăng được đổ vào thùng
chứa nhờ vít tải đứng đẩy ximăng vào xylo chứa ximăng, xylo chứa khoảng 1tấn
ximăng, ximăng trong xylo lớn được đẩy lên xylo nhỏ dùng để xác định trọng lượng
cần thiết cho 1 mẻ bê tông đã được lập trình sẵn được đặt trên 3 cảm biến loadcell sau
đó đổ vào thùng trộn, nước được bơm lên nhờ thùng định lượng nước được treo trên 1
LOAD CELL được đặt tại trọng tâm thùng. Dung tích thùng định lượng nước 80lít.
Đầu vào của thùng được cấp nước từ 1 bơm nước, bơm từ thùng chứa phụ và một van
xả nước bằng loại van điện từ được điều khiển tự động. Nó được đóng khi cân nước và
được mở ra khi xả nước vào thùng trộn.Trong quá trình vật liệu đổ vào thùng trộn tại
thùng trộn loại máy trộn ngang được lắp 14 cánh đảo, cánh khuấy và cánh trộn để
chuyển liệu theo di chuyển theo chiều dọc của thùng và đẩy liệu từ ngăn này sang
ngăn khác nhằm mục đích làm đồng đều các loại liệu trong thùng. Dung tích hữu dụng
của máy trộn là 500lit.

Sau khi đã trộn xong mẻ liệu (theo thời gian đặt trước), cửa xả liệu ở đáy sẽ
được tự động mở ra nhờ piston - xilanh khí nén để tháo liệu và các cánh đảo, cánh trộn
sẽ đẩy hết vữa bêtông xuống thùng chứa.
Sau khi đã xả hết liệu trong máy trộn xuống thùng chứa liệu, cửa xả liệu tự
động đóng lại để chuẩn bị cho mẻ trộn tiếp theo.
Trong thùng chứa có gắn một bộ cánh khuấy, cánh đảo và cánh tải liệu để cấp
liệu cho vít tải một cách đồng đều trong khi vít tải hoạt động cấp liệu cho ống. Sau đó
nhờ hệ thống vít tải liệu dạng hở được bố trí trên xe đẩy gồm 4 bánh xe chạy trên ray
V50 và 2 bánh đỡ chạy trên ray U50 để đảm bảo ổn định, dẫn hướng và chống lật cho
hệ thống vít tải.
Cuối vít tải có 1 cửa ra để cấp liệu vào lòng ống li tâm. Do đường kính trong của
lỗ ống loại nhỏ nhất là 290mm nên kích thước của hệ thống vít tải cấp liệu phải hết sức
nhỏ gọn và được điều chỉnh đồng tâm với tâm quay của ống. Khi vít tải quay, người
cơng nhân có thể theo dõi dịng liệu từ thùng chứa liệu cấp cho vít tải để điều chỉnh cửa
mở cho thích hợp cũng như cần thiết thì cho vít khuấy, đảo liệu trong thùng liệu hoạt
động. Sau khi cấp đủ liệu vào ống, đóng kín van cửa ra liệu và lùi vít tải về vị trí cuối
cùng bên trái, tắt vít tải và vít trộn, tháo cơ cấu giữ đầu vít tải để cho ống gia tốc.


18
2.3. Chu trình hoạt động của trạm trộn
START
Xe chở liệu tới vị trí

Đóng van

N
Chạm CTHT
Delay 1 khoảng thời gian
Xe chở liệu dừng lại

Mở van 1

Dừng trộn. Mở van

N
Cát 20%
Delay 1 khoảng thời gian

Đóng van 1; Mở van 2
N

Đá 20%

Skin dừng lại

Đóng van 2; Mở van 3
Chạm CTHT
N

N
Đá 10%
Đóng van 3

Skin chạy về

Xe chở liệu về vị trí
Trộn hỗn hợp
N
Chạm CTHT
Skin chay lên máy

N

Chạm CTHT

Đổ vật liệu vào.
Đổ nước vào.
Đổ xi măng vào.

* Delay một khoảng thời gian: do chương trình mính quy định cho phù hợp với thực tế.
Hình 2.2. Chu trình hoạt động của trạm trộn