Thiết kế chương trình điều khiển giám sát trạm trộn bê tông xi măng dùng PLCS7 300 phần 2

Đồ án tốt nghiệp
MỤC LỤC
Trang
Lời nói đầu.............................................................................................................
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TRẠM TRỘN
BÊ TÔNG XI MĂNG..................................................................1
1.1. Giới thiệu chung.........................................................................................1
1.1.1. Cường độ của bê tông.........................................................................1
1.1.2. Tính co nở của bê tông.........................................................................1
1.1.3. Tính chống thấm của bê tông................................................................2
1.1.4. Quá trình đông cứng của bê tông và biện pháp bảo quản......................2
1.2. Nguyên lý làm việc của trạm...........................................................................3
1.2.1. Dây chuyền cấp liệu.............................................................................3
1.2.1.1. Cát...............................................................................................3
1.2.1.2. Giải thích về công dụng của van xả cát, đá..................................3
1.2.2. Dây chuyền cấp xi măng................................................3
1.2.2.1. Vai trò của xi măng.....................................................................3
1.2.2.2. Khi sử dụng xi măng để chế tạo bê tông có các yêu cầu sau.........4
1.3. Điều kiện vận hành trạm................................................................................6
1.3.1. Đối với công nhân vận hành.................................................................6
1.3.2. Đối với máy móc thiết bị của trạm........................................................6
1.3.3. Yêu cầu đối với nguồn điện và vật liệu.................................................6
1.4. Phương pháp bảo dưỡng..................................................................................6
1.4.1. Bảo dưỡng trước và sau khi vận hành...................................................6
1.4.2. Trước khi bắt đầu ca làm việc mới, công việc cần thiết tiến hành.........6
1.4.3. Bảo dưỡng định kỳ sau 30 ca làm việc liên tục.....................................7
1.5. Một số qui định an toàn trong vận hành trạm..................................................7
1.5.1. Trước khi vận hành..............................................................................7
1.5.2. Trong khi vận hành...............................................................................7
1.5.3. Sau khi vận hành. .8
1.6. Qui định vận hành trạm8

1.6.1. Chuẩn bị vật liệu, xi măng 8
1.6.2. Khởi đông trạm theo thứ tự....8
1.6.3. Thứ tự dừng trạm.................................................................................8
CHƯƠNG 2: CẢM BIẾN VÀ CÁC CƠ CẤU CHẤP HÀNH........................10
2.1. Tổng quan về thiết bị chỉ thị khối lượng........................................................10
2.1.1. Đặc điểm đầu cân BDI –9301.............................................................11
2.1.2. Giải thích cách chỉnh cân....................................................................11
2.2. Giới thiệu về loadcell....................................................................................12
2.2.1. Lý thuyết về loadcell...................................................................12
2.2.2. Một số Loadcell thực tế......................................................................13
2.2.3. Giới thiệu load cell sử dụng trong đồ án này, VLC-100......................15
2.3. Giới thiệu các linh kiện khác.........................................................................16
2.3.1. Bộ ghép nối quang (optocoupler)........................................................16
2.3.1.1. Lý thuyết về bộ ghép nối quang.................................................16

Đồ án tốt nghiệp
2.3.1.2. Giới thiệu OPTRON 4N35........................................................17
2.3.1.3. Bộ đệm Darlington ULN-2803..................................................18
2.4. Giới thiệu mạch điện cần thi công.................................................................18
2.4.1. Phần Output của mạch........................................................................18
2.4.2. Phần Input của mạch..........................................................................20
2.5. Hệ thống khí nén...........................................................................................20
2.5.1. Cấu trúc hệ thống truyền động bằng khí nén.......................................20
2.5.2. Ưu nhược điểm của hệ thống truyền động bằng khí nén.....................21
2.5.2.1. Ưu điểm....................................................................................21
2.5.2.2. Nhược điểm...............................................................................21
2.5.3. Các van khí nén..................................................................................21
2.5.3.1. Các van điều khiển hướng (solenoide).......................................21
2.5.3.2. Van chắn...................................................................................22
2.5.3.3. Van tiết lưu................................................................................22

2.5.3.4. Van áp suất................................................................................22
2.5.4. Các bộ phận dẫn động........................................................................22
2.5.4.1. Xi lanh tác dụng đơn..................................................................22
2.5.4.2. Xi lanh tác động kép..................................................................23
2.5.4.3. Đặc tính kỹ thuật của xi lanh.....................................................23
2.6. Công tăc cơ (công tăc hành trình)..................................................................24
2.7. Vít tải xiên...............................................................................................25
2.8. Cối trộn (Thùng trộn chính)......................................................................26
2.9. Tời điện đảo chiều........................................................................................27
2.9. Động cơ điện............................................................................................27
2.10.1. Đường đặc tính cơ của động cơ.......................................................28
2.10.2. Các động cơ điện của trạm.............................................................28
CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU PLC S7-300.........................................................29
3.1. Tổng quan về thiết bị khả trình PLC..............................................................29
3.1.1. Giới thiệu chung.................................................................................29
3.1.2. Bộ nguồn...........................................................................................31.
3.1.3. CPU...................................................................................................31
3.1.3.1. Module CPU............................................................................31
3.1.3.2. Module mở rộng........................................................................31
3.1.3.2.1. Module nguồn nuôi (PS - Power supply)................................32
3.1.3.2.2. Module xử lý vào/ra tín hiệu số (SM - Signal module)...........32
3.1.3.2.3. Module ghép nối (IM - Interface module)...............................32
3.1.3.2.4. Module chức năng (FM - Function module)............................33
3.1.3.2.5. Module truyền thông (CP - Communication module)..............33
3.1.4. Bộ nhớ...............................................................................................33
3.1.5. Vòng quét chương trình......................................................................35
3.1.6. Trao đổi dữ liệu giữa CPU và các module mở rộng............................36
3.1.7. Cấu trúc chương trình.........................................................................37
3.1.8. Bộ thời gian (Timer)...........................................................................39
3.1.9. Bộ đếm (Counter)..............................................................................39

3.1.10. Truyền thông với thiết bị khác..........................................................40

Đồ án tốt nghiệp
3.1.10.1. Giới thiệu chung......................................................................40
3.1.10.2. Các phương thức truyền thông.................................................41
3.1.10.2.1. Phương thức PPI...................................................................41
3.1.10.2.2. Phương thức MPI..................................................................42
3.1.10.2.3. Phương thức PROFIBUS......................................................42
3.1.10.2.4. Mạng AS-I...........................................................................42
3.1.10.2.5. Industrial Ethernet (IE )........................................................43
3.1.10.3. Tham số truyền thông..............................................................43
3.1.10.4. Truyền thông giữa PLC và PC.................................................44
3.2. Soạn thảo một project....................................................................................46
3.2.1. Xây dựng cấu hình phần cứng cho trạm PLC......................................46
3.2.2. Soạn thảo chương trình trong các khối logic.......................................48
3.3. Làm việc với PLC.........................................................................................49
3.3.1. Mạng đa điểm (Multi Point Interface).................................................49
3.3.2. Gán địa chỉ cho mỗi trạm trong mạng MPI.........................................50
3.3.3. Ghi chương trình lên module CPU......................................................50
CHƯƠNG 4: TỔNG QUAN VỀ HỆ SCADA VÀ PHẦN MỀM WinCC......52
4.1. Tổng quan về hệ SCADA..............................................................................52
4.2. Tổng quan về phần mềm thiết kế WinCC......................................................53
4.2.1. Giới thiệu chung.................................................................................53
4.2.2. Các đặc điểm chính............................................................................54
4.2.2.1. Sử dụng công nghệ phần mềm tiên tiến.....................................54
4.2.2.2. Hệ thống khách chủ với các chức năng SCADA........................54
4.2.2.3. Có thể nâng cấp mở rộng dễ dàng từ đơn giản đến phức tạp......54
4.2.2.4. Cơ sở dữ liệu ODBC/SQL đã được tích hợp sẵn........................55
4.2.2.5. Các giao thức chuẩn mạnh (DDE, OLE, ActiveX, OPC)............55
4.2.2.6. Ngôn ngữ vạn năng....................................................................55

4.2.2.7. Giao diện lập trình API mở cho việc truy cập tới các hàm của
WinCC và dữ liệu..................................................................................55
4.2.2.8. Cài đặt phần mềm với khả năng lựa chọn ngôn ngữ...................55
4.2.2.9. Giao tiếp với hầu hết các loại PLC.............................................55
4.2.2.10. WinCC như một phần tử của hệ thống Tự động hoá tích hợp
toàn diện (Totally Integrated Automation-TIA)......................................55
4.2.3. Các cấu hình hệ thống cơ bản.............................................................55
4.2.4. Các chức năng SCADA cơ bản...........................................................56
4.2.4.1. Giao diện người sử dụng............................................................56
4.2.4.2. Quyền truy nhập hệ thống và công tác quản trị người sử dụng...56
4.2.4.3. Chuyển đổi ngôn ngữ sử dụng...................................................56
4.2.5. Các chức năng cơ bản.........................................................................56
4.2.5.1. Hệ thống đồ hoạ (Graphics System)...........................................56
4.2.5.2. Hệ thống thông báo (Message System)......................................57
4.2.5.3. Chức năng thu thập dữ liệu (Tag Logging)................................57
4.2.5.4. Hệ thống báo cáo (Report System).............................................58
4.2.5.5. Chức năng Text Library.............................................................58
4.2.5.6. Hệ thống lưu giữ dữ liệu người dùng (User Archives)...............58

Đồ án tốt nghiệp
4.2.6. Các bước cơ bản tiến hành thiết kế.....................................................58
4.2.6.1. Khởi tạo một dự án....................................................................58
4.2.6.2. Thiết kế giao diện đồ họa..........................................................60
4.2.7. Truyền Thông Trong Môi Trường WinCC.........................................61
4.2.7.1. Bản chất truyền thông giữa máy tính (PC) và PLC.................... 61
4.2.7.2. Thiết lập cấu hình truyền thông..................................................62
CHƯƠNG 5: SƠ ĐỒ THUẬT TOÁN, BẢNG PHÂN CÔNG ĐẦU VÀO/RA,
CHƯƠNG TRÌNH ĐIỂU KHIỂN
5.1. Sơ đồ thuật toán............................................................................................67
5.2. Bảng phân công đầu vào...............................................................................67

5.3. Bảng phân công đầu ra..................................................................................68
5.4. Chương trình ................................................................................................70

Đồ án tốt nghiệp
LỜI NÓI ĐẦU
Trong sự nghiệp Công nghiệp hoá - Hiện đại hoá, ở mọi ngành sản xuất,
mục tiêu nâng cao năng suất lao động, chất lượng sản phẩm và giá trị kinh tế là
mục tiêu quan trọng hàng đầu. Để đạt được mục tiêu trên cần phải có nhiều biện
pháp thích hợp với từng giai đoạn phát triển. Hiện nay, với sự phát triển nhanh
chóng của công nghệ cao, việc ứng dụng các công nghệ điều khiển tự động vào các
quy trình sản xuất là hướng đi tất yếu cho sự phát triển kinh tế xã hội. Việc ứng
dụng công nghệ PLC vào điều khiển tự động các dây chuyền sản xuất kết hợp với
việc ghép nối máy tính đã đem lại kết quả đầy tính ưu việt. Các thiết bị, hệ thống
đo lường và điều khiển ứng dụng PLC ghép nối với máy tính có độ chính xác cao,
thời gian xử lý dữ liệu ngắn kể cả việc thống kê và in ra kết quả. Vì vậy việc ứng
dụng PLC vào điều khiển tự động là vấn đề rất quan trọng trong sản xuất nông
nghiệp.
Được sự đồng ý của nhà trường, của khoa điện và bộ môn Tự động - Đo
lường, với sự hướng dẫn chỉ bảo tận tình của thầy Lâm Tăng Đức: Em đã nhận đề
tài " NGHIÊN CỨU, KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU
KHIỂN TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI MĂNG ". Với việc ứng dụng kỹ thuật điều
khiển PLC. Đây là đề tài có tính thiết thực với bản thân em trong quá trình công
tác, lao động.
Với sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy Lâm Tăng Đức cộng với sự nổ lực
nghiên cứu em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp, rất mong nhận được ý kiến đóng
góp và phê bình của các thầy cô và các bạn.

Sinh viên thực hiện
Tạ Thành Việt Phưong