Thiết kế chương trình điều khiển giám sát trạm trộn bê tông xi măng dùng PLCS7 300 phần 3

Đồ án tốt nghiệp

Chương 2
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TRẠM TRỘN
BÊ TÔNG XI MĂNG
1.1. Giới thiệu chung:
Cùng với nhịp độ phát triển của đất nước trên các mặt kinh tế - xã hội, hạ
tầng cơ sở của nền kinh tế nước ta không ngừng được cũng cố và phát triển. Do đó
yêu cầu về chất lượng bê tông của các công trình phải được đặt lên hàng đầu. Để
đáp ứng yêu cầu về số lượng và chất lượng bê tông cho các công trình, Công Ty
Cơ Khí ô tô 1-5 đã chế tạo trạm trộn bê tông xi măng công suất 45m
3
/h.
Bê tông là loại vật liệu tổng hợp, thành phần gồm có: Cốt liệu lớn (cát, đá 1,
đá 2), chất kết dính (xi măng) và nước.
1.1.1. Cường độ của bê tông:
Cường độ của bê tông là độ cứng rắn của bê tông chống lại các lực từ ngoài
mà không bị phá hoại.
Cường độ của bê tông phản ánh khả năng chịu lực của nó. Cường độ của bê
tông phụ thuộc vào tính chất của xi măng, tỷ lệ nước và xi măng, phương pháp đổ
bê tông và điều kiện đông cứng.
Đặc trưng cơ bản của cường độ bê tông là "mác" hay còn gọi là "số liệu".
Mác bê tông ký hiệu M, là cường độ chịu nén tính theo (N/cm
2
) của mẫu bê
tông tiêu chuẩn hình khối lập phương, kích thước cạnh 15cm, tuổi 28 ngày được
dưỡng hộ và thí nghiệm theo điều kiện tiêu chuẩn (t
0
20±2
0

C), độ ẩm không khí W
90÷100%. Mác M là chỉ tiêu cơ bản nhất đối với mọi loại bê tông và mọi kết cấu.
Tiêu chuẩn Nhà nước quy định bê tông có các mác thiết kế sau:
- Bê tông nặng: M100, M150, M200, M250, M300, M350, M400, M500,
M600. Bê tông nặng có khối lượng riêng khoảng 1800 ÷2500kg/m
3
cốt liệu sỏi đá
đặc chắc.
- Bê tông nhẹ: M50, M75, M100, M150, M200, M250, M300 bê tông nhẹ có
khối lượng riêng trong khoảng 800 ÷1800kg/m
3
, cốt liệu là các loại đá có lỗ rỗng,
keramzit, xỉ quặng...
Trong kết cấu bê tông cốt thép chịu lực phải dùng mác không thấp hơn M150.
Cường độ của bê tông tăng theo thời gian, đây là một tính chất đáng quý của bê
tông, đảm bảo cho công trình làm bằng bê tông bền lâu hơn những công trình làm
bằng gạch, đá, gỗ, thép. Lúc đầu cường độ bê tông tăng lên rất nhanh, sau đó tốc
độ giảm dần.Trong môi trường (nhiệt độ, độ ẩm) thuận lợi sự tăng cường độ
có thể kéo dài trong nhiều năm, trong điều kiện khô hanh hoặc nhiệt độ thấp thì c-
ường độ bê tông tăng không đáng kể.
1.1.2. Tính co nở của bê tông:
Trong quá trình rắn chắc, bê tông thường phát sinh biến dạng thể tích, nở ra
trong nước và co lại trong không khí. Về giá trị tuyệt đối độ co lớn hơn độ nở 10
SVTH : Hạ Đoan – Thị Lý Trang
1
Đồ án tốt nghiệp

Chương 2
lần một giới hạn nào đó, độ nở có thể làm tốt hơn cấu trúc của bê tông còn hiện
tượng co ngót luôn kéo theo hậu quả xấu.

Bê tông bị co ngót do nhiều nguyên nhân: Trước hết là sự mất nước hoặc xi
măng, quá trình Cacbon hoá Hyđroxit trong đá xi măng. Hiện tượng giảm thể tích
tuyệt đối của hệ xi măng-nước. Co ngót là nguyên nhân gây ra nứt, giảm cường
độ, chống thấm và để ổn định của bê tông, và bê tông cốt thép trong môi trường
xâm thực. Vì vậy đối với những công trình có chiều dài lớn, để tránh nứt người ta
đã phân đoạn để tạo thành các khe co dãn.
1.1.3. Tính chống thấm của bê tông:
Tính chống thấm của bê tông đặc trưng bởi độ thẩm thấu của nước qua kết cấu
bê tông. Độ chặt của bê tông ảnh hưởng quyết định đến tính chống thấm của nó.
Để tăng cường tính chống thấm phải nâng cao độ chặt của bê tông bằng cách đầm
kỹ, lựa chọn tốt thành phần cấp phối hạt của cốt liệu, giảm tỷ lệ nước, xi măng ở
vị trí số tối thiểu. Ngoài ra để tăng tính chống thấm người ta còn trộn bê tông một
số chất phụ gia.
1.1.4. Quá trình đông cứng của bê tông và biện pháp bảo quản:
Quá trình đông cứng của bê tông phụ thuộc vào quá trình đông cứng của xi
măng thời gian đông kết bắt đầu không sớm hơn 45 phút.. Vì vậy sau khi trộn bê
tông xong cần phải đổ ngay để tranh hiện tượng vữa xi măng bị đông cứng trước
khi đổ thời gian từ lúc bê tông ra khỏi máy trộn đến lúc đổ xong 1 lớp bê tông
(không có tính phụ gia) không quá 90' khi dùng xi măng pooclăng không quá 110',
khi dùng xi măng pooclăng xỉ, tro núi lửa, xi măng pulơlan. Thời gian vận chuyển
bê tông (kể từ lúc đổ bê tông ra khỏi máy trộn) đến lúc đổ vào khuôn và không nên
lâu quá làm cho vữa bê tông bị phân tầng.
Thời gian vận chuyển cho phép của bê tông (không có phụ gia).
Nhiệt độ (
0
C) Thời gian vận chuyển (phút)
20-30
10-20
5-10
45

60
90
* Ưu điểm nổi bật của trạm trộn là:
- Kết cấu gọn, mặt bằng chiếm diện tích nhỏ, dễ tháo lắp động cơ.
- Các cụm máy được thiết kế chế tạo thành từng khối. Hệ thống móng ghép
cơ động đặt trên nền đất (không phải đổ bê tông móng). Do vậy việc tháo
lắp nhanh chóng, vận chuyển thuận tiện. Như vậy trạm có tính cơ động
cao, phù hợp với công trình.
- Điều khiển hiện đại và thuận tiện. Có thể điều khiển trạm trộn bằng một
trong ba chế độ sau:
+ Tự đông hoàn toàn.
+ Ấn nút bằng tay.
+ Bán tự động.
* Yêu cầu chính đặt ra:
- Trạm trộn bê tông xi măng có khả năng tự động trộn những mẻ bê tông
hoàn chỉnh gồm các nguyên liệu sau: Đá, cát, xi măng, nước theo những
SVTH : Hạ Đoan – Thị Lý Trang
2
Đồ án tốt nghiệp

Chương 2
công thức được yêu cầu. Các công thức này có thể được thay đổi ở bất cứ
mẻ nào mà ta cần.
- Trạm trộn bê tông hoàn toàn tự động từ khâu nguyên liệu, cân nguyên liệu,
trộn và xả nguyên liệu ra cho các phương tiện vận chuyển chở đến công
trình.
- Việc trộn các mẻ bê tông có thể lặp đi lặp lại cho thành phẩm liên tục hay
ta có thể điều khiển để trộn một số mẻ khi cần.
1.2. Nguyên lý làm việc của trạm:
1.2.1. Dây chuyền cấp liệu:

1.2.1.1. Cát:
- Vai trò của cát:
Cát là cốt liệu nhỏ cùng với xi măng, nước tạo ra vữa xi măng để lấp đầy lổ
rỗng giữa các hạt cốt liệu lớn (đá, sỏi) và bao bọc xung quanh các hạt cốt liệu lớn
tạo ra khối bê tông đặc chắc. Cát cũng là thành phần cùng với cốt liệu lớn tạo ra bộ
khung chịu lực cho bê tông.
- Yêu cầu:
Cát dùng để chế tạo bê tông có thể là cát thiên nhiên hay cát nhân tạo có cỡ
hạt từ 0,14 đến 5mm. Chất lượng của cát để chế tạo bê tông nặng phụ thuộc chủ
yếu vào thành phần hạt, độ lớn và hàm lượng tạp chất.
+ Thành phần hạt: Cát có thành phần hạt hợp lý thì rỗng của nó nhỏ, lượng xi
măng sẽ ít, cường độ bê tông sẽ cao.
- Vật liệu được đưa vào các ngăn của phểu cấp liệu theo thứ tự ngăn đá
nhỏ, ngăn cát ở giữa và ngăn đá to bằng máy xúc.
- Vật liệu được xả vào xe kíp để cân theo phương pháp cộng dồn.
- Tỷ lệ thành phần cấp phối được đặt trước theo quy định của mác bê tông
và được nhập vào số liệu trực tiếp qua bàn phím của máy tính. Sau khi
định lượng xong, vật liệu được đưa lên hệ thống trên bằng hệ tời kéo.
Hoạt động của xe kíp nhịp nhàng theo chu kỳ trộn của mẻ trộn.
1.2.1.2. Giải thích về công dụng của van xả cát, đá:
- Các van xả cát đá của phễu cấp liệu sẽ mở để xả nguyên liệu xuống bồn
cân cho đến khi đạt (khối lượng cân/khối lượng đặt) >= tỷ lệ yêu cầu thì
đóng lại.
- Lý do để đặt ra yêu cầu tỷ lệ này là do quán tính của việc xả nguyên liệu
xuống bồn cân. Ta không thể đợi khối lượng cân đạt bằng khối lượng
mong muốn mới đóng van xả lại. Khi đó khối lượng đã xả xuống bồn cân
sẽ sai lệch nhiều so với khối lượng đặt. Sử dụng tỷ lệ yêu cầu trong
chương trình điều khiển ta sẽ dùng kinh nghiệm vận hành trạm mà đặt các
tỷ lệ này sao cho khối lượng cân đạt độ chính xác cao nhất.
1.2.2. Dây chuyền cấp xi măng:

1.2.2.1. Vai trò của xi măng:
Xi măng là thành phần chất kết dính để liên kết các hạt cốt liệu với nhau tạo
ra cường độ cho bê tông. Chất lượng và hàm lượng xi măng là yếu tố quan trọng
quyết định cường độ chịu lực của bê tông.
- Xi măng pooclăng:
SVTH : Hạ Đoan – Thị Lý Trang
3
Đồ án tốt nghiệp

Chương 2
Xi măng pooclăng là chất kết dính rắn trong nước, chứa khoảng 70-80%
silicát canxi nên có tên gọi là xi măng silicát. Nó là sản phẩm nghiền mịn của
Clinke với phụ gia thạch cao (3 - 5%). Thạch cao có tác dụng điều chỉnh tốc độ
đông kết với xi măng để phù hợp với thời gian thi công.
- Ngoài ra còn có nhiều loại xi măng như:
+ Xi măng pooclăng bền Sunfat
+ Xi măng pooclăng sĩ hạt lò cao
+ Xi măng pooclăng Puzolan
+ Xi măng pooclăng hỗn hợp
1.2.2.2. Khi sử dụng xi măng để chế tạo bê tông có các yêu cầu sau:
- Việc lựa chọn mác xi măng là đặc biệt quan trọng vì nó vừa phải đảm bảo
cho bê tông đạt mác thiết kế, vừa phải đảm bảo yêu cầu kinh tế.
- Nếu dùng xi măng mác thấp để chế tạo bê tông mác cao thì lượng xi măng
sử dụng bê tông sẽ nhiều nên không đảm bảo thiết kế.
- Nếu dùng xi măng mác cao để chế tạo bê tông mác thấp thì lượng xi măng
tính toán ra để sử dụng cho 1m
3
bê tông sẽ rất ít không đủ liên kết toàn bộ các hạt
cốt liệu với nhau, do đó không đảm bảo mác bê tông cần thiết kế.
Vì vật cần phải tránh dùng xi măng mác thấp để chế tạo bê tông mác cao và

ngược lại cũng không dùng xi măng mác cao để chế tạo xi măng mác thấp.
Để tránh trường hợp thứ hai, lượng xi măng tối thiểu cho 1m
3
bê tông (kg)
phải phù hợp với bảng quy định.
Điều kiện làm việc của kết cấu công trình
Phương pháp đầm chặt
Bằng tay Bằng máy
+ Trực tiếp tiếp xúc với nước
+ Bị ảnh hưởng của mưa gió không có phương tiện bảo vệ
+ Không bị ảnh hưởng của mưa gió
265
250
220
240
220
200
- Xi măng pooclăng dạng bao đóng sẵn, công nhân tháo miệng từng bao xi
măng đổ vào phễu tiếp nhận, xi măng nhờ vít tải xi măng được nạp vào
phễu cân xi măng theo chu kỳ trộn.
- Số lượng xi măng nạp vào nhiều hay ít tuỳ theo kế hoạch trộn trong
ngày.
- Tuyệt đối không để xi măng lưu tồn trong phễu lưu qua ngày hôm sau để
tránh vón cục do khí hậu ẩm ướt.
- Lượng xi măng cần thiết cho mẻ trộn cũng được đặt số liệu trực tiếp qua
bàn phím của máy tính.
1.2.3. Dây chuyền cấp nước:
Nước để chế tạo bê tông (rửa cốt liệu, nhào trộn và bảo dưỡng bê tông) phải
có đủ phẩm chất để không ảnh hưởng xấu đến thời gian tinh kết và rắn chắc xi
măng và không gây ăn mòn sắt, thép.

Các công trình xây dựng có thể ở gần hoặc xa thành phố, vì vậy có thể có
những nguồn nước khác nhau. Tốt nhất là dùng nước máy, nơi không có nước máy
thì dùng nước sông, nước giếng nhưng phải xác định nước có dùng để trộn bê tông
được không.
SVTH : Hạ Đoan – Thị Lý Trang
4
Đồ án tốt nghiệp

Chương 2
Thông thường nước uống thì có thể dùng bê tông được theo quy định kỹ
thuật thì nước phải đạt các điều kiện sau đây:
+ Độ pH không nhỏ hơn 4: Độ pH là mức độ axít có chứa trong nước. Nếu
nước có độ pH<4 tức là lượng axít vượt quá quy định sẽ ảnh hưởng đến độ đông
cứng của xi măng và sự liên kết giữa vữa xi măng với các cốt liệu. Muốn xác định
độ pH của nước ta dùng giấy thử màu, khí thử màu nhúng vào nước trên giấy sẽ
xuất hiện màu, đem so sánh với bảng màu tiêu chuẩn thì biết được độ pH.
+ Lượng SO
4
của các hợp chất Sunfat không được quá 2,7 gam trong 1 lít
nước (được xác định trong phòng thí nghiệm).
Trong khối lượng các chất muối không quá 5 gam trong 1 lít nước. Nếu
lượng SO
4
và các chất muối nhiều hơn quy định thì bê tông có thể bị ăn mòn và
dần dần bị phá hoại. Tác dụng ăn mòn của chúng tương đối chậm không thể thấy
được trong 1 hoặc 2 năm mà lâu dài có thể hàng chục năm sau. Như vậy sẽ làm
giảm tuổi thọ của công trình.
+ Trong nước không được lẫn các chất dầu, mỡ, các chất đường, axít...
+ Nước sông có nhiều phù sa cũng không được dùng để trộn bê tông được, vì
trộn các hạt phù sa sẽ bọc ngoài các hạt sỏi, đá và cát làm ảnh hưởng đến sự liên

kết giữa các hạt cốt liệu.
+ Nước biển có nhiều muối, nói chung không dùng để trộn bê tông được.
Tuy nhiên đối với những công trình có tiếp xúc nước biển thì có thể dùng nước
biển trong kết cấu bê tông cốt thép miễn là lượng muối trong 1 lít nước không quá
35 gam. Nói chung trước khi thi công phải xác định có dùng đựơc không, bình
thường nước máy, nước giếng ăn được thì phải thí nghiệm. Trường hợp nghi ngờ
có những chất có hại thì phải đưa đi thí nghiệm.
Nước đảm bảo yêu cẩu sử dụng được nạp qua máy bơm đưa vào bồn chứa
nước chính, nhờ bơm nước hoạt động do vậy nước bơm tuần hoàn trong các ống
dẫn chở về thùng.
Khi cần nạp nước vào thùng cân, xi lanh nạp nước sẽ được hoạt động xoay
van nạp nước để dòng nước chảy xuống phễu cho đủ lượng nước yêu cầu.
Lượng nước dùng trong mỗi mẻ trộn cũng được nạp số liệu trực tiếp qua bàn
phím của máy tính .
Sau khi nước được nạp qua phễu cân, nó được xả xuống thùng trộn để thực
hiện quá trình trộn ướt của mẻ trộn.
Nguyên tắc làm việc chung của trạm trộn bê tông tươi:
Trạm trộn bê tông là một tháp cao khoảng 20-25m, bên trong đặt máy móc.
Đá và cát từ các kho bãi lên chứa sẵn vào các thùng phểu trên cao. Bên dưới thùng
phểu có đặt các cân tự động, khi vật liệu từ trên đổ xuống đến 1 trọng lượng ấn
định nào đó thì cân tự động đóng miệng phểu tiếp liệu lại, ngăn không cho vật
liệu đổ xuống xe kíp nữa. Khi cát, đá 1, đá 2 được xả xuống xe kíp xong, xe kíp
được di chuyển lên cao bằng hệ tời kéo và được xả vào thùng trộn chính. Thùng
trộn chính có dạng hình trụ tròn, bên trong có lắp các cánh, khi cánh quay (hoặc
cối quay) nó trộn đều cốt liệu sau 1 số vòng quay.
Xi măng sau khi chuyển lên bằng hệ thống ống kín trong có trục vít tải, được
nạp vào phễu cân và xả xuống thùng trộn. Cốt liệu (cát, đá 1, đá 2, xi măng) được
trộn khô trước trong vòng 810s. Tiếp theo đó, nước sau khi được nạp qua phễu
SVTH : Hạ Đoan – Thị Lý Trang
5

Đồ án tốt nghiệp

Chương 2
cân cũng được xả xuống thùng trộn tiếp tục trộn ướt trong thời gian khoảng
3035s.
Thời gian thực hiện toàn bộ mẻ trộn khoảng 4045sec. Sau đó thành phẩm
bê tông sẽ được xả xuống phễu trung gian và xả xuống ô tô chở ở phía dưới nhờ
hệ thống cửa mở thùng trộn. Toàn bộ thao tác hoạt động của chu kỳ nạp, xả, trộn
và xả thành phẩm được thực hiện hoàn toàn tự động nhờ sự điều khiển trực tiếp
của hệ thống điều khiển PLC+ PC+ TD.
Mỗi ngày máy có thể sản xuất ra hàng trăm mét khối bê tông tươi.
1.3. Điều kiện vận hành trạm:
1.3.1. Đối với công nhân vận hành:
Trạm chỉ được vận hành khi số công nhân đựoc bố trí đủ với
số vị trí làm việc đặt ra trong dây chuyền.
1.3.2. Đối với máy móc thiết bị của trạm:
Trạm được vận hành khi các hệ thống được bảo dưỡng trước và sau ca làm
việc theo yêu cầu và toàn bộ các cum máy của nó trong điều kiện hoạt động tốt.
Mọi trục trặc kỹ thuật của trạm đều được xử lý và khắc phục trước khi vận hành
chính thức.
1.3.3. Yêu cầu đối với nguồn điện và vật liệu:
Nguyên vật liệu dùng để trộn ra thành phẩm bê tông xi măng gồm có: cát, đá
các loại, xi măng và nước đều phải đạt yêu cầu của tư vấn giám sát công trình.
Những nguyên vật liệu chưa đạt yêu cầu về kích thước (đá, cát và xi măng) hoặc
các qui định về độ sạch và độ PH của nước đều không được sử dụng để trộn.
- Đối với cát và đá chỉ được sử dụng ở mức độ ẩm thông thường dưới 5%,
nếu cát và đá quá ướt (sau khi trời mưa) thì không nên trộn ngay.
- Nguồn cấp liệu cho trạm với nguồn động lực là 380V/50Hz, yêu cầu ổn
định về tần số và điện áp, đặc biệt đối với trường hợp sử dụng máy phát
thì sai số điện áp dưới 5% và tần số dưới 1%.

1.4. Phương pháp bảo dưỡng:
1.4.1. Bảo dưỡng trước và sau khi vận hành:
- Trước khi kết thúc ca làm việc phải thực hiện các công việc bảo dưỡng cần
thiết để trạm có thể hoạt động bình thường.
- Làm sạch buồng trộn và phễu chứa trung gian bằng cách trộn cát, đá và
nước (không có xi măng) trong thùng trộn và xả xuống xe chở ra bãi vật liệu để
cho vữa xi măng không còn dính bám ở phía trong thùng trộn.
- Không để tồn tại xi măng trong phễu cân xi măng, nước trong phễu cân
nước, vật liệu trong xe kíp và trong phễu chứa. Không để xi măng tồn tại trong
phễu lưu và các vít tải tới ngày hôm sau.
- Làm vệ sinh các vít tải ở cửa phía dưới của vít, không để xi măng tồn đọng
trong khu vực gần ổ đỡ các vít tải.
- Bơm mỡ bổ sung vào các ổ đỡ của các vít tải và bôi mỡ bổ sung đường ray
di chuyển của xe kíp.
SVTH : Hạ Đoan – Thị Lý Trang
6
Đồ án tốt nghiệp

Chương 2
- Siết chặt các bu lông treo đầu cân của hệ thống cân vật liệu, nước và xi
măng nếu kiểm tra có hiện tượng nới lỏng. Kiểm tra siết chặt các bu lông liên kết
của tời kéo xe kíp, khoá các của xe kíp đảm bảo an toàn khi vận hành.
1.4.2. Trước khi bắt đầu ca làm việc mới, công việc cần thiết tiến hành là:
- Kiểm tra toàn bộ cụm máy, các cụm cơ cấu đảm bảo làm việc ở trạng thái
làm việc bình thường không có vấn đề trục trặc, sự cố, nếu có phải xử lý khắc
phục sự cố trước khi khởi động.
- Kiểm tra hệ thống điện và đảm bảo không có sự cố, trục trặc khi làm việc.
- Kiểm tra sự hoạt động bình thường của hệ khí nén, xả nước của máy nén
khí trước khi khởi động máy.
1.4.3. Bảo dưỡng định kỳ sau 30 ca làm việc liên tục:

Công việc bảo dưỡng định kỳ sau 30 ca làm việc liên tục bao gồm các công
việc của bảo dưỡng trước, sau ca làm việc và kiểm tra xử lý thêm một số điểm:
- Kiểm tra hộp bôi trơn các hộp giảm tốc, bổ sung thêm nếu thiếu dầu bôi
trơn, phải thay dầu bôi trơn sau 45 ngày làm việc liên tục.
- Kiểm tra điều chỉnh các bộ truyền đai, truyền xích… đảm bảo độ căng hợp
lý.
- Làm vệ sinh sạch sẽ thùng trộn bằng cách đục và cạo sạch tất cả vữa xi
măng bám chặt trong thùng trộn.
- Kiểm tra sự làm việc của các khớp nối, siết chặt tất cả các bu lông, gối đỡ, ổ
đỡ của cụm máy.
1.5. Một số qui định an toàn trong vận hành trạm:
1.5.1. Trước khi vận hành:
- Các cụm máy được tiếp đất theo qui định của ngành điện buộc phải kiểm tra
trước khi vận hành.
- Các tiếp điểm dùng để đấu điểm, cầu dao điện phải có vỏ bọc che chắn đảm
bảo an toàn về điện trước khi vận hành.
- Nếu trời vừa mưa xong, muốn vận hành phải kiểm tra các cụm máy, các khu
vực có điện, cầu dao điện, hộp điện các động cơ… nếu thấy ướt phải làm khô
trước khi vận hành.
- Các cụm lan can cầu thang, tay vịn của trạm được lắp ráp đầy đủ trước khi
vận hành.
- Trạm có sử sụng máy nén khí nhất thiết phải sử dụng trong thời gian đăng
kiểm an toàn cho phép.
- Các cụm máy làm việc ở trạng thái bình thường không có sự cố, kiểm tra siết
chặt toàn bộ các bu lông liên kết quan trọng như: Khoá cáp, bu lông thùng trộn, bu
lông treo các đầu cân… để tránh trường hợp bị tuột hoặc lỏng khi làm việc.
- Trước khi vận hành, chú ý kiểm tra các phương tiện phòng cháy chữa cháy.
Trong cabin điều khiển luôn có sẵn 2 bình CO
2
hoặc bình bọt phòng cháy.

1.5.2. Trong khi vận hành:
SVTH : Hạ Đoan – Thị Lý Trang
7
Đồ án tốt nghiệp

Chương 2
- Trong khi vận hành, tất cả các công nhân làm việc phải tuân thủ theo các qui
định, qui chế về an toàn lao động, không tự ý bỏ đi xa vị trí làm việc. Trong khi
làm việc phải mang đầy đủ các dụng cụ bảo hộ lao động theo qui định: găng tay,
mũ và tuân thủ theo sự chỉ huy của trạm trưởng.
- Không đứng dưới khu vực xe kíp chuyển động và khu vực xả bê tông, xi
măng (không đứng dưới khu vực tháp trộn).
- Muốn điều chỉnh phải dừng hẳn máy, sau khi chỉnh xong mới cho vận hành
trở lại.
- Nếu có hoả hoạn xảy ra, trong mọi tình huống phải xử lý ngay bằng các
phương tiện phòng cháy chữa cháy sẵn có và báo cho cứu hoả.
- Những người trong trạng thái thần kinh không bình thường, say rượu…
không được vạn hành máy.
- Những người không có nhiệm vụ, không được tự ý đi lại dưới khu vực trạm
đang hoạt động.
1.5.3. Sau khi vận hành:
- Dừng các máy theo qui định đặt ra.
- Ngắt điện cầu dao và che kín tránh nước mưa.
- Làm sạch các vị trí làm việc để xe kíp chạy vào đúng khu vực phía dưới, làm
sạch buồng trộn.
- Tắt điện toàn bộ khu vực trạm, kiểm tra tiếp đất cụm chống sét, khoá cửa
cabin và bàn giao cho bảo về các thiết bị.
1.6. Qui định vận hành trạm:
1.6.1. Chuẩn bị vật liệu, xi măng:
- Vật liệu, xi măng phải được chuẩn bị đầy đủ trước khi vận hành trạm.

1.6.2. Khởi đông trạm theo thứ tự:
- Khởi động thùng trộn.
- Khởi động máy nén khí.
- Khởi động xe kíp (chạy thử) chưa có vật liệu.
- Kiểm tra các van, khởi động bơm nước cho tuần hoàn nước.
- Tiến hành định lượng vật liệu để trộn bằng hệ thống điều khiển:
+ Cân vật liệu
+ Cân nước, cân xi măng
Lưu ý: Trước khi vận hành phải bấm chuông báo hiệu đảm bảo an toàn.
1.6.3. Thứ tự dừng trạm:
- Thứ tự dừng trạm ngược lại với quá trình khởi động.
- Không để tồn đọng vật liệu, xi măng trong phễu chứa, phễu lưu, vệ sinh sạch
buồng trộn bằng nước.
SVTH : Hạ Đoan – Thị Lý Trang
8
Đồ án tốt nghiệp

Chương 2
SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ
TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI MĂNG
SVTH : Hạ Đoan – Thị Lý Trang
9
HỆ CÂN
XE KÍP
THÙNG
TRỘN
XI MĂNG
XICLO
XI MĂNG
VÍT TẢI

XIÊN
THÙNG CÂN
XI MĂNG
Ô TÔ CHỞ
BTXM
NƯỚC
THÙNG NƯỚC
CHÍNH
BƠM NƯỚC
THÙNG CÂN
NƯỚC
ĐÁ 1 CÁT ĐÁ 2
VÍT TẢI
XI MĂNG
Đồ án tốt nghiệp

Chương 2
CHƯƠNG 2
CẢM BIẾN VÀ CÁC CƠ CẤU CHẤP HÀNH
2.1. TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ CHỈ THỊ KHỐI LƯỢNG:
Thiết bị chỉ thị khối lượng (đầu cân) có nhiều loại, do nhiều hãng sản xuất
khác nhau. Tuỳ mỗi loại và yêu cầu cho từng công việc mà đầu cân có nhiều chức
năng khác nhau. Tuy nhiên các chức năng cơ bản của một đầu cân vẫn là lấy tín
hiệu điện áp từ loadcell, biến đổi A/D, xử lý và hiển thị khối lượng cân được ra
đèn Led 7 đoạn hoặc màn hình tinh thể lỏng, có thể truyền dữ liệu về máy tính
hoặc ra máy in. Ngoài ra còn có các chức năng như “Auto Zero”, “Tare”, “Clear”,
… Để thực hiện các chức năng như trên với độ chính xác cao, đầu cân phải có một
bộ nguồn chuẩn ổn định cấp cho loadcell và A/D. Thông thường A/D sử dụng là
loại 16 bits hoặc cao hơn sẽ cho độ phân giải là lớn hơn một phần 65536 (216) và
như vậy độ chính xác sẽ rất cao. Ngoài bộ vi xử lý đủ mạnh, đầu cân nhất thiết

phải có bộ nhớ để lưu trữ số liệu sau khi cân chỉnh.
Ngoài ra tuỳ theo yêu cầu của trạm cân mà có thể có thêm thiết bị hiển thị từ
xa hay không.
Sau đây giới thiệu hình ảnh một số đầu cân và thiết bị hiển thị từ xa trong
thực tế :
Hình 2.1: Giới thiệu hình ảnh một số loại đầu cân có trong thực tế
2.1.1. Đặc điểm đầu cân BDI –9301:
SVTH : Hạ Đoan – Thị Lý Trang
10


Đồ án tốt nghiệp

Chương 2
- Điều chỉnh hoàn toàn dùng kỹ thuật số làm cho việc chỉnh điểm 0 và định
bước cân (span) trở nên dễ dàng. Không cần phải nạp và xoá trọng lượng đặt một
cách liên tục.
- Có 16 hàm chức năng được điều chỉnh thông qua 16 phím nhấn. Có thể sử
dụng cho rất nhiều ứng dụng cân tĩnh cũng như cân động.
- Cho phép khởi động lại các giá trị mặc định tạo bởi nhà sản xuất khi có sự cố
đối với hoạt động bình thường.
- Chức năng kiểm tra hệ thống sẽ kiểm tra từng bộ phận của hệ thống để bảo
đảm hoạt động đúng.
- Hai chương trình chứa các giá trị như: Final Weight (SETPOINT), Upper
Limit (HI), Lower Limit (LO), Preliminary Weight (PRELIM) và tầm bù rơi tự do
(FreeFall) có thể được lưu trữ.
2.1.2. Giải thích cách chỉnh cân:
- Chỉnh độ phân giải: Khối lượng hiển thị lên màn hình thì dựa vào độ phân
giải này. Đây là khoảng thay đổi nhỏ nhất mà thiết bị có thể nhận biết được. Ví dụ
nếu đặt độ phân giải nhỏ nhất là 1 thì thiết bị sẽ hiển thị cách nhau 1 đơn vị như là

101, 102, 103.… Nếu độ phân giải nhỏ nhất là 2 thì sẽ hiển thị 100, 102, 104… Có
thể lựa chọn độ phân giải này là 1, 2, 5, 10, 20 hay 50 và được giới hạn theo khối
lượng tối đa được cho trong catalogue của BDI-9301.
- Chỉnh Zero: Đây là cách chỉnh khi trên bàn không có vật cần cân. Thực hiện
việc này là để BDI-9301 biết được một giá trị cơ sở để so sánh với khối lượng
thêm vào. Có thể phải chỉnh Zero theo một chương trình thường xuyên để tránh
ảnh hưởng của việc thay đổi theo nhiệt độ hay các ảnh hưởng khác.
- Khối lượng tối đa: Đây là cách chỉnh khối lượng lớn nhất mà người sử dụng
muốn cân. Điều này phụ thuộc vào tải trọng của loadcell hay là những giới hạn
khác mà người dùng đặt. Độ phân giải sẽ phụ thuộc vào khối lượng lớn nhất này.
- Cân chỉnh bước cân (Span Calibration): Với việc chỉnh Zero nhằm mục đích
đặt giá trị ban đầu là không, cân chỉnh bước cân là xác định điểm giới hạn mà có
thể cân được (khối lượng lớn nhất). Điều này là để cho BDI-9301 biết hai đầu mút
mà có thể cân được chính xác. BDI-9301 sẽ tính toán giá trị cân được nếu khối
lượng cần cân nằm trong hai giới hạn này. Tuy nhiên, trong thực tế có thể dùng
các khối lượng chuẩn để cân chỉnh cho việc này mà không nhất thiết phải dùng
khối lượng tối đa (nhưng khối lượng chuẩn càng gần giới hạn lớn nhất thì cho kết
quả càng chính xác).
- Sở dĩ cần cân chỉnh Zero là để A/D đọc giá trị sai lệch điện áp ban đầu khi
không có vật gì ở trên bàn cân. Chỉnh bước cân là cho A/D biết được giá trị điện
áp ứng với một khối lượng chuẩn đặt lên bàn cân. Từ đó, bộ xử lý sẽ lấy hiệu số
hai giá trị điện áp này và chia khối lượng chuẩn để ra một hệ số tương ứng cho
mỗi đơn vị cân và lưu các giá trị này vào bộ nhớ. Khi có khối lượng cần cân, bộ
xử lý sẽ đọc giá trị điện áp và trừ đi điện áp ở trạng thái Zero rối chia cho hệ số đã
lưu trước đó sẽ ra được khối lượng cần cân.
Ngoài ra, khi cần chỉnh cho đầu cân nếu điện áp ngõ ra loadcell quá lớn lúc
chỉnh Zero thì thêm một điện trở giữa EXC+ và SIG- của Loadcell như hình 2.2a.
Hoặc ngược lại nếu tín hiệu ra của Loadcell quá nhỏ (lệch âm) khi cân chỉnh Zero
thì trong trường hợp này phải mắc thêm một điện trở phụ giữa EXC+ và SIG+ như
trong hình 2.2b.

SVTH : Hạ Đoan – Thị Lý Trang
11
Đồ án tốt nghiệp

Chương 2
Các điện trở mắc thêm này phải có giá trị điện trở lớn (thường là từ 50KΩ đến
500KΩ); có chất lượng cao và có hệ số nhiệt thấp. Các lỗi khi cân chỉnh trên đây
và một số lỗi khác sẽ được báo lên màn hình và cách xử lý đã được hướng dẫn
trong “Operation Manual” của BDI-9301.
Hình 2.2: Sơ đồ chỉnh điện áp đầu cân ngõ ra loadcell
2.2. GIỚI THIỆU VỀ LOADCELL
2.2.1. Lý thuyết về loadcell:
Cảm biến lực dùng trong việc đo khối lượng được sử dụng phổ biến là
loadcell. Đây là một kiểu cảm biến lực biến dạng. Lực chưa biết tác động vào một
bộ phận đàn hồi, lượng di động của bộ phận đàn hồi biến đổi thành tín hiệu điện tỉ
lệ với lực chưa biết. Sau đây là giới thiệu về loại cảm biến này.
Bộ phận chính của loadcell là những tấm điện trở mỏng loại dán. Tấm điện
trở là một phương tiện để biến đổi một biến dạng nhỏ thành sự thay đổi tương ứng
trong điện trở. Một mạch đo dùng các miếng biến dạng sẽ cho phép thu được một
tín hiệu điện tỉ lệ với mức độ thay đổi của điện trở. Mạch thông dụng nhất sử dụng
trong loadcell là cầu Wheatstone.
- Nguyên lý:
Cầu Wheatstone là mạch được chọn dùng nhiều nhất cho việc đo những biến
thiên điện trở nhỏ (tối đa là 10%), chẳng hạn như việc dùng các miếng đo biến
dạng. Phần lớn các thiết bị đo đạc có sẵn trên thị trường đều không ít thì nhiều
dùng phiên bản của cầu Wheatstone đã được sàng lọc. Như vậy, việc tìm hiểu
nguyên lý cơ bản của loại mạch này là một điều cần thiết.
SVTH : Hạ Đoan – Thị Lý Trang
12
Exc+

Exc-
Sig+
Sig-
a)
Exc+
Exc-
Sig+
Sig-
b)
R1 R2
R4
R3
Em
V
+ -
Zm
Đồ án tốt nghiệp

Chương 2
Cho một mạch gồm bốn điện trở giống nhau R1, R2, R3, R4 tạo thành cầu
Wheatstone như trên hình trên. Đối với cầu Wheatstone này, bỏ qua những số
hạng bậc cao, hiệu thế đầu ra Em thơng qua thiết bị đo với trở kháng Zm sẽ là:
Em =
]
4
4
3
3
2
2

1
1
[
)1(4
R
R
R
R
R
R
R
R
Zm
R
V ∆
−
∆
+
∆
−
∆
+
(V)
Với: - Ġ là biến đổi đơn vị của mỗi điện trở Ri
- R là điện trở danh nghĩa ban đầu của các điện trở R1, R2, R3, R4 (thường
là 120 ohms, nhưng có thể là 350 ohms dành cho các bộ cảm biến).
- V là hiệu thế nguồn.
Điện thế nguồn có thể thuộc loại liên tục với điều kiện là dùng một nguồn
năng lượng cung cấp thật ổn định. Các thiết bị trên thị trường đơi khi lại dùng
nguồn cung cấp xoay chiều. Trong trường hợp đó phải tính đến việc sửa đổi mạch

cơ bản để có thể giải điều chế thành phần xoay chiều của tín hiệu.
Trong phần lớn các trường hợp, Zm rất lớn so với R (ví dụ như Volt kế số, bộ
khuếch đại với phần nối trực tiếp) nên biểu thức trên có thể viết lại là:
Em =
]
4
4
3
3
2
2
1
1
[
4 R
R
R
R
R
R
R
RV ∆
−
∆
+
∆
−
∆
(V)
Phương trình trên cho thấy là sự biến đổi đơn vị điện trở của hai điện trở đối

mặt nhau, ví dụ là R1 và R3, sẽ là cộng lại với nhau trong khi tác động của hai
điện trở kề bên nhau, ví dụ là R1 và R2, lại là trừ khử nhau. Đặc tính này của cầu
Wheatstone thường được dùng để bảo đảm tính ổn định nhiệt của các mạch miếng
đo và cũng để dùng cho các thiết kế đặc biệt .
2.2.2. Một số Loadcell thực tế:
Có nhiều loại loadcell do các hãng sản xuất khác nhau như KUBOTA (của
Nhật), Global Weighing (Hàn Quốc), Transducer Techniques. Inc, Tedea –
Huntleigh... Mỗi loại loadcell được chế tạo cho một u cầu riêng biệt theo tải
trọng chịu đựng, chịu lực kéo hay nén. Tùy hãng sản xuất mà các đầu dây ra của
loadcell có màu sắc khác nhau. Có thể kể ra như sau:
SVTH : Hạ Đoan – Thị Lý Trang
13
Tên tín hiệu Màu Hoặc Hoặc Hoặc
Exc+ Đỏ Vàng Xanh Đỏ
Exc- Đen Nâu Đen Trắng
Sig+ Xanh Xanh Trắng Xanh lá cây
Sig- Trắng Trắng Đỏ Xanh dương
Hình 2.3: Mạch cầu Wheatstone
Đồ án tốt nghiệp

Chương 2
Các màu sắc này đều được cho trong bảng thông số kỹ thuật khi mua từng
loại loadcell.
Trong thực tế còn có loại loadcell sử dụng kỹ thuật 6 dây cho ra 6 đầu dây.
Sơ đồ nối dây của loại loadcell này có thể có hai dạng như sau:
a. Dạng nối dây1 b.Dạng nối dây 2
Hình 2.4: Các dạng nối dây của loadcell
Như vậy, thực chất loadcell cho ra 6 dây nhưng bản chất vẫn là 4 dây vì ở cả
hai cách nối ta tìm hiểu ở trên thì các dây +veInput (Exc+) và +veSense (Sense+)
là nối tắt, các dây -veInput (Exc-) và -veSense (Sense-) là nối tắt.

Có nhiều kiểu hình dạng loadcell cho những ứng dụng khác nhau. Do đó cách
kết nối loadcell vào hệ thống cũng khác nhau trong từng trường hợp.
Thông số kỹ thuật của từng loại loadcell được cho trong catalogue của mỗi
loadcell và thường có các thông số như: tải trọng danh định, điện áp ra danh định
(giá trị này có thể là từ 2 miliVolt/Volt đến 3 miliVolt/Volt 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 20 miliVolt ứng với khối lượng tối đa).
Tuỳ ứng dụng cụ thể mà cách chọn loại loadcell có thông số và hình dạng
khác nhau. Hình dạng loadcell có thể đặt cho nhà sản xuất theo yêu cầu ứng dụng
riêng. Sau đây là hình dạng của một số loại loadcell có trong thực tế.

SVTH : Hạ Đoan – Thị Lý Trang
14
Đồ án tốt nghiệp

Chương 2
2.2.3. Giới thiệu load cell sử dụng trong đồ án này VLC-100:
Loadcell VLC-100 do cơng ty Virtual Measurements & Control LLC
(CA,USA) sản xuất. Hình ảnh loadcell như sau:
SVTH : Hạ Đoan – Thị Lý Trang
15
Hình 2.6: Loadcell VLC-100 và chi tiết về kết cấu cơ khí của nó
Hình 2.5: Giới thiệu hình ảnh một số loadcell có trong thực tế
Đồ án tốt nghiệp

Chương 2
Sau đây là bảng các đặc tính kỹ thuật của loadcell VLC-100 (Thông tin được
download về từ Website: ):

Sau đây là thông tin về các đầu dây ra của loadcell:
Lưu ý rằng các tín hiệu +sense và –sense ở trên đây thực chất là các tín hiệu sig+
và sig-, chứ không phải là các tín hiệu +sense và –sense ở trong các loadcell 6 dây
mà ta đã đề cập ở trên đây. Do đó cần lưu ý điều này khi nối loadcell với đầu cân.
2.3. GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN KHÁC:
2.3.1. Bộ ghép nối quang (Optocoupler):
2.3.1.1. Lý thuyết về bộ ghép nối quang:
Bộ ghép nối quang bao gồm một thiết bị phát sáng và một thiết bị nhạy sáng.
Một kiểu đơn giản nhất bao gồm một diode phát quang (LED) và một transistor
quang (phototransistor) được ghép chung trong cùng một vỏ. Môi trường hẹp nằm
giữa hai linh kiện này là môi trường truyền ánh sáng.
Sau đây là hình ảnh quy ước một bộ ghép nối quang kiểu này:

Khi có dòng điện chạy qua LED
(còn gọi là dòng điện vào của OPTRON), LED sẽ phát quang. Ánh sáng này
SVTH : Hạ Đoan – Thị Lý Trang
16
VLC-100 SPECIFICATIONS:
Rated output 3mV/V±0.25%
Non-linearity 0.03%
Hysteresis 0.03%
Non-repeatability 0.02%
Creep 0.03%
Input resistance 385 ± 15ohms
Output resistance 350 ± 3ohms
Safe overload 150%
Ultimate overload 300%
Excitation voltage 10VDC
Max. excitation voltage 15VDC
Insulation resistance >2000Mohms

Environmental Protection IP67
Tank weighing
WIRING
RED + excitation
BLACK -excitation
GREEN +sense
WHITE -sense
CABLE LENGTH 20 FT STDTank
weighing
ISO1
OPTO ISOLATOR2
12
5
4
2
1
4
3
Hình 2.7: Quy ước một bộ ghép nối
quang
Đồ án tốt nghiệp

Chương 2
truyền qua môi trường truyền sáng và tác dụng lên transistor quang, khiến
transistor dẫn: dòng collector thay đổi theo sự tăng giảm của cường độ ánh sáng.
Như vậy thay đổi dòng điện vào của OPTRON sẽ điều khiển được dòng collector
của transistor quang, gọi là dòng ra của OPTRON.
Ưu điểm nổi bật của OPTRON là sự cách ly tuyệt đối về phương diện điện
giữa ngõ vào và ngõ ra. Sự truyền tín hiệu từ ngõ vào tới ngõ ra thông qua vai trò
của ánh sáng, do đó diễn ra hầu như tức thời, không có trễ pha.

OPTRON có thể làm việc như một khóa điện tử ở chế độ xung: Khi chưa có
xung dòng điện tác động lên ngõ vào, cả LED và transistor đều khóa, không có
dòng điện chạy ra tải. Khi có xung dòng điện vào, LED và transistor dẫn, tương
ứng có xung dòng điện ra tải.
OPTRON cũng có thể làm việc ở chế độ ngẫu hợp tuyến tính: Ban đầu LED
được phân cực với một dòng thích hợp. Sau đó thông qua một tụ điện tín hiệu
được đưa đến hai ngõ vào, điều biến cường độ phát sáng của LED và do đó dòng
collector của transistor sẽ biến thiên theo quy luật của tín hiệu vào.
Ngoài dạng OPTRON đơn giản đề cập trên đây, trên thực tế còn có cả những
dạng khác: thay vì dùng transistor quang hở cực base, người ta dùng transistor
quang ghép Darlington cực base không hở mạch, hoặc dùng LED ngẫu hợp với
diode quang kèm transistor, hoặc dùng LED kèm với SCR quang.
2.3.1.2. Giới thiệu OPTRON 4N35:
- Sơ đồ chân như sau:

Hình 2.8: Sơ đồ chân dạng OPTRON
- Các thông số của OPTRON như sau:
Trong bảng trên ,ta cần chú ý các thông số sau là các thông số ta cần phải
+ Đối với Diode phát quang:
• Dòng DC thuận (liên tục): 60mA
SVTH : Hạ Đoan – Thị Lý Trang
17
Đồ án tốt nghiệp

Chương 2
• Áp ngược: 6 Volts
• Đỉnh dòng thuận (1µS pulse, 300pps): 3A
+ Đối với Transistor ngõ ra:
• Dòng thuận Collector: 100mA
2.3.1.3. Bộ đệm Darlington ULN-2803:

Bộ đệm ULN-2803 có chứa 8 tầng đệm với diode bảo vệ đã được tích hợp,
các tầng này có khả năng điều khiển trực tiếp các relay với dòng tải lên đến
500mA. Điều đáng lưu ý là ở đây mặc dù vi mạch làm việc như một bộ đảo nhưng
mà tải lại được đấu với nguồn ni dương của lối ra bộ đệm, và vì thế khi lối vào
ở mức High thì vẫn có dòng đi qua relay.
Dưới đây là sơ đồ mạch của một tầng đệm trong số 8 tầng đệm của một bộ
đệm ULN-2803:
Hình 2.9: Sơ đồ mạch của một tầng đệm của một bộ đệm ULN-2803
Như trên sơ đồ được cung cấp, ta khơng thấy có diode bảo vệ. Tuy nhiên
trong nhiều tài liệu khác lại mơ tả là diode bảo vệ đã được tích hợp, tuy nhiên nếu
khơng chắc bộ đệm ta đang có trong tay đã có diode bảo vệ chưa thì ta vẫn có thể
thêm vào một diode bảo vệ ở bên ngồi và nối nó lên nguồn dương.
2.4. GIỚI THIỆU MẠCH ĐIỆN CẦN THI CƠNG:
2.4.1. Phần Output của mạch:
Phần Output của mạch này bao gồm 12 ngõ ra hồn tồn tương tự nhau, do
đó ta chỉ cần tìm hiểu một ngõ ra là đủ. Sơ đồ mạch sau đây biểu diễn một ngõ ra
đầy đủ.
Điện áp
ra từ các ngõ
ra của cổng song song (LPT) chỉ cỡ 3V đến 5V, dòng DC thuận của LED của
SVTH : Hạ Đoan – Thị Lý Trang
18
Computer Automation
Technology, Inc.
Fort Lauderdale, Florida
(954) 978-6171
Đây là sơ đồ một tầng đệm
được cung cấp bởi :
+5V +12V
ISO1

12
5
4
R1 470
R2 3.3K
R2
2.7K
U1A
ULN2803
1
10
18
IN
COM
OUT
From LPT Port
Out To Drive Solenoid
3V to 5V
Hình 2.10: Sơ đồ mạch một ngõ ra phần Output
Đồ án tốt nghiệp

Chương 2
OPTRON (liên tục) tối đa là 60mA. Do đó nếu muốn dòng qua LED cỡ 10mA, ta
chọn điện trở nối tiếp với LED có trị số khoảng:
mA
V
10
5
= 500 (Ω)
Chọn giá trị này là 470 (Ω)

Chú ý là để cách ly về điện giữa cổng song song và phần mạch ngoài thì
Cathode của LED được nối với mass của máy tính.
Với chú ý là sơ đồ mạch tương đương của một tầng đệm Darlington bên
trong ULN-2803 như sau:

Hình 2.11: Sơ đồ tương đương của một tầng đệm Darlington trong ULN-2803
Ta thấy, khi Q1 và Q2 đều dẫn bão hòa thì trở kháng nhập nhìn từ ngõ Input
là cỡ 2700 (Ω). Do đó mạch một ngõ ra ở trên có thể tương đương như sau:

Hình 2.12: Sơ đồ mạch một ngõ ra tương đương
R4 = 2.7KΩ, do đó ta chọn luôn R3= 2.7KΩ (R3 nhằm mục đích tạo mức logic 0
rõ ràng cho ngõ nhập của ULN-2803 khi OPTRON không dẫn).
Dòng ngõ nhập cho ULN-2803 là cỡ 100µA đến khoảng 600µA, ta chọn
dòng này là cỡ 500mA thì dòng Collector của Transistor trong OPTRON là cỡ
1mA, do đó trị số điện trở R2 là cỡ:
SVTH : Hạ Đoan – Thị Lý Trang
19
+5V
ISO1
12
5
4
R1 470
R2 3.3K
R3
2.7K
R4
2.7K
From LPT Port
3V to 5V

Đồ án tốt nghiệp

Chương 2
mA
V
1
5
- (2.7KΩ // 2.7KΩ) = 3650 (Ω)
Chọn giá trị này là R2 = 3.3 (KΩ)
2.4.2. Phần Input của mạch:
Mạch này có 5 ngõ Input như nhau, sơ đồ mạch của một ngõ như sau:
Hình 2.13: Sơ đồ mạch một ngõ vào phần Input
Ở phần mạch này, ta chọn các giá trị điện trở R1, R2 sao cho dòng qua LED
là cỡ 10mA và dòng Collector của Transistor là cỡ 1mA. R1, R2 do đó được chọn
lần lượt là: R1 = 4.7(KΩ), R2 = 470 (Ω).
2.5. HỆ THỐNG KHÍ NÉN:
2.5.1. Cấu trúc hệ thống truyền động bằng khí nén:
Các thành phần trong hệ thống truyền động bằng khí nén dù đơn giản hay
phức tạp đều có thể chia thành 4 nhóm cơ bản sau:
- Nhóm cung cấp năng lượng, gồm các thiết bị cung cấp khí nén như máy nén,
bình chứa, bộ điều tiết áp suất và các thiết bị xử lý khí nén.
- Nhóm các phần tử nhập gồm: van điều khiển hướng, chuyển mạch giới hạn, nút
nhấn.
- Nhóm các phần tử xử lý gồm: van điều khiển hướng, phần tử logic, van điều
khiển áp suất…
- Nhóm các phần tử sau cùng gồm: xi lanh tác động, động cơ khí nén, các phần tử
chỉ báo…
Các phần tử trong hệ thống được biểu diễn bằng các ký hiệu, các ký hiệu
cũng thể hiện một cách vắn tắt chức năng của các phần tử. Sự kết hợp các phần tử
khí nén theo một logic sẽ thực hiện các chức năng theo yêu cầu.

2.5.2. Ưu nhược điểm của hệ thống truyền động bằng khí nén:
2.5.2.1. Ưu điểm:
- Không khí có sẵn ở mọi nới, không giới hạn về số lượng.
SVTH : Hạ Đoan – Thị Lý Trang
20
VCC-Computer (+5V)
R1
4.7K
ISO1
12
5
4
R2
470
Into LPT Port
Input Voltage (+5V)
Đồ án tốt nghiệp

Chương 2
- Không khí có thể được truyền tải dễ dàng bằng hệ thống ống, ngay cả khi khoảng
cách truyền tải lớn.
- Không khí nén có thể lưu trữ được trong bình chứa và lấy ra sử dụng khi cần
thiết vì vậy máy nén không cần phải làm việc liên tục. Ngoài ra bình chứa khí có
thể di chuyển đến nhiều nơi khi có yêu cầu.
- Không khí nén tương đối ít nhạy cảm với sự dao động nhiệt độ. Điều này làm
cho sự hoạt động của hệ thống trở nên đáng tin cậy khi làm việc ở những điều kiện
khắc nghiệt.
- Khí nén là khí sạch nếu bị rò rỉ ở các bộ phận hoặc đường ống sẽ không gây ô
nhiễm môi trường. Điều này rất quan trọng đối với hệ thống dùng khí nén trong
các thiết bị thực phẩm, y tế…

- Cấu tạo các phần tử tương đối đơn giản vì vậy giá thành tương đối thấp.
- Không khí nén là phương tiện làm việc với đáp ứng rất nhanh nên tốc độ làm
việc có thể lên rất cao.
- Các thiết bị và công cụ vận hành bằng khí nén khi hoạt động quá tải có thể ngưng
hoạt động nhưng không gây ra hư hỏng.
2.5.2.2. Nhược điểm:
- Không khí nén cần phải được xử lý tốt nếu không sẽ có bụi và các chất ngưng tụ
trong khí nén.
- Tốc độ của piston trong xi lanh khí nén không phải luôn luôn là hằng số.
- Hệ thống khí nén chỉ có tính kinh tế khi làm việc ở yêu cầu về lực xác định. Lực
tác động của các phần tử tác động phụ thuộc rất lớn vào áp suất cũng như hành
trình và tốc độ của piston.
- Không khí nén thoát ra gây tiếng ồn lớn, vì vậy cần phải xử lý tiếng ồn.
- Phương tiện truyền tải khí nén có giá thành tương đối cao.
2.5.3. Các van khí nén:
2.5.3.1. Các van điều khiển hướng (solenoide):
Các van điều khiển hướng là các thiết bị tác động đến đường dẫn các dòng
khí. Tác động có thể là: cho phép khí lưu thông đến các đường ống dẫn khí, ngắt
các dòng không khí khi cần thiết bằng cách đóng các đường dẫn hoặc phóng thích
không khí vào trong khí quyển thông qua cổng thoát.
Van điều khiển hướng được đặc trưng bằng số các đường dẫn được điều
khiển, cũng chính là số cổng của van và số vị trí chuyển mạch của nó. Cấu trúc
của van là yếu tố quan trọng ảnh hưởng về các đặc tính của dòng chảy của van,
chẳng hạn như lưu lượng, sự suy giảm áp suất và thời gian chuyển mạch.

SVTH : Hạ Đoan – Thị Lý Trang
21
Đồ án tốt nghiệp

Chương 2

Hình 2.14: Van điều khiển hướng
2.5.3.2. Van chắn:
Van chắn là loại van chỉ cho dòng khí nén chảy theo một chiều, chiều ngược
lại dòng khí nén sẽ bị khoá lại. Aùp suất ở phía sau van theo chiều dòng chảy, sẽ
tác động lên cơ cấu đóng cửa thông khí của van.
2.5.3.3. Van tiết lưu:
Van tiết lưu là van điều tiết lưu lượng khí nén theo cả hai chiều. Nếu lắp một
van tiết lưu cùng với van chắn sẽ cho van tiết lưu một chiều.
2.5.3.4. Van áp suất:
Van áp suất là các van tác động chủ yếu đến áp suất hoặc được điều khiển bởi
độ lớn của áp suất. Chúng được chia thành 3 nhóm:
- Van điều tiết áp suất
- Van giới hạn áp suất
- Van trình tự
2.5.4. Các bộ phận dẫn động:
Bộ phận dẫn động là thiết bị ở đầu ra dùng để chuyển đổi nguồn năng lượng
khí nén cung cấp thành cơ năng. Tín hiệu ngõ ra được điều khiển bởi hệ thống
điều khiển và các bộ phận dẫn động sẽ đáp ứng theo tín hiệu điều khiển thông qua
các phần tử điều khiển sau cùng.
Các bộ phận dẫn động khí nén được chia làm hai nhóm dựa theo chuyển động
của chúng: nhóm chuyển động thẳng và nhóm chuyển động quay.
- Nhóm chuyển động thẳng gồm:
+ Xi lanh tác dụng đơn
+ Xi lanh tác dụng kép
- Nhóm chuyển động quay gồm:
+ Động cơ khí nén
+ Các dẫn động có chuyển động quay khác
2.5.4.1. Xi lanh tác dụng đơn:
Trong xi lanh tác dụng đơn không khí nén chỉ tác dụng vào một phía của
piston, phía còn lại thông với khí quyển. Xi lanh chỉ tạo ra công theo một chiều.

Chuyển động trở lại của piston là do tác động của lò xo nén hay của ngoại lực. Lò
xo nén được thiết kế sao cho phản lực do nó tạo ra đưa piston ở trạng thái không
tải trở về vị trí ban đầu một cách nhanh chóng.
Hình 2.15: Xi lanh tác dụng đơn
SVTH : Hạ Đoan – Thị Lý Trang
22
Đồ án tốt nghiệp

Chương 2
Trong xi lanh tác dụng đơn, với sự trở về của piston nhờ tác dụng của lò xo,
có hành trình của piston bị giới hạn bởi chiều dài tự nhiên của lò xo. Vì vậy, loại
xi lanh này chỉ có hành trình piston lên tới xấp xỉ khoảng 80mm.
Xi lanh tác dụng đơn có cơ cấu và vận hành đơn giản nên hoạt động chắc
chắn và với đặc điểm là hành trình piston ngắn nên loại xi lanh này được sử dụng
trong các ứng dụng như:
- Kẹp chặt các chi tiết
- Các tác động cắt
- Đẩy các bộ phận
- Các tác động nén, ép
- Nạp và nâng các chi tiết
2.5.4.2. Xi lanh tác động kép:
Nguyên tắc cấu tạo của xi lanh tác dụng kép tương tự như xi lanh tác dụng
đơn. Tuy nhiên trong xi lanh tác dụng kép không có lò xo trở về và hai cổng của xi
lanh vừa có chức năng là cổng nạp vừa có chức năng là cổng xả.
Ưu điểm của xi lanh này là có khả năng sinh công ở hai chiều chuyển động.
Trong loại xi lanh này ở cả hai chiều chuyển động đều chịu sự điều khiển bởi
nguồn khí nén cung cấp.
Hình 2.16: Xi lanh tác động kép
Về nguyên tắc, chiều dài hành trình của xi lanh là không giới hạn nhưng khi
thanh piston dài cần phải xem xét sự cong vênh, sự uống dọc trong hành trình duỗi

của piston.
2.5.4.3. Đặc tính kỹ thuật của xi lanh:
Đặc tính kỹ thật của xi lanh có thể xác định bằng lý thuyết hoặc bằng các số
liệu do nhà sản xuất cung cấp. Cả hai phương pháp đều được chấp nhận, nhưng
một cách tổng quát thì các số liệu của nhà sản xuất có liên quan đến đặc điểm cấu
tạo và ứng dụng của từng piston.
- Lực tác động của piston:
Lực tác động của piston phụ thuộc vào các yếu tố: Áp suất không khí nén,
đường kính xi lanh và sự ma sát của các bộ phận làm kín. Về lý thuyết, lực piston
được tính gần đúng theo công thức:
pAF
th
.=
Trong đó:
F
th
: lực piston (N)
SVTH : Hạ Đoan – Thị Lý Trang
23
Đồ án tốt nghiệp

Chương 2
A: diện tích tác dụng của piston (m
2
)
P: áp suất hoạt động (Pa)
- Chiều dài của hành trình:
Chiều dài của hành trình xi lanh khí nén loại có thanh piston không quá 2m
và loại không có thanh piston không quá 10m. Nếu hành trình vượt quá giới hạn,
sự xung đột cơ khí trên thanh piston và trên phần đầu ổ trục sẽ trở nên quá lớn. Để

tránh những hư hỏng vì mất ổn định do sự uống dọc, khi hành trình lớn có thể
dùng thanh piston có đường kính lớn hơn.
- Tốc độ piston:
Tốc độ của các xi lanh khí nén phụ thuộc vào tải, áp suất khí nén, chiều dài
đường ống, diện tích mặt cắt ngang giữa phần tử điều khiển sau cùng và phần tử
làm việc cũng như lưu lượng chảy qua phần tử sau cùng. Thêm vào đó tốc độ
piston chịu tác động bởi bộ phận giảm chấn ở vị trí cuối.
Tốc độ trung bình của piston với xi lanh tiêu chuẩn khoảng 0,1÷1,5m/s. Đối
với các xi lanh đặc biệt tốc độ piston có thể lên tới 10m/s.
Tốc độ piston có thể điều tiết bằng van tiết lưu một chiều và có thể gia tăng
tốc độ bằng van xả khí nhanh.
- Lượng tiêu thụ không khí nén:
Trong việc xử lý không khí nén và khi xem xét các yếu tố liên quan đến giá
thành năng lượng tiêu thụ. Điều quan trọng là phải biết sự tiêu thụ không khí của
hệ thống. Lượng tiêu thụ không khí được tính bằng công thức:
Lượng tiêu thụ không khí = tỉ số nén. Diện tích piston. Chiều dài hành
trình:
Tỉ số nén = (1,013 + áp suất hoạt động)/1,013
2.6. CÔNG TẮC CƠ (CÔNG TẮC HÀNH TRÌNH):
Công tắc cơ tạo ra tín hiệu đóng, mở, hoặc các tín hiệu là kết quả của tác
động cơ học làm công tắc mở hoặc đóng.
Loại công tắc này có thể được sử dụng để cho biết sự hiện diện của chi tiết
gia công trên bàn máy, do đó chi tiết ép vào công tắc làm cho công tắc đóng. Sự
vắng mặt của chi tiết gia công được chỉ thị bằng công tắc mở và sự hiện hữu của
chi tiết được biểu thị bằng công tắc đóng.
Hình 2.17: Các bộ cảm biến công tắc
Do đó, với cách bố trí được trình bày trên hình a, các tín hiệu nhập đối với
kênh nhập đơn của PLC có các mức logic như sau:
SVTH : Hạ Đoan – Thị Lý Trang
24

Điện áp nguồn PLC
Kênh nhập
a)
Điện áp nguồn
PLC
Kênh nhập
b)
Đồ án tốt nghiệp

Chương 2
+ Không có chi tiết: 0
+ Có chi tiết : 1
Mức 1 có thể tương ứng với tín hiệu nhập 24VDC, mức 0 tương ứng với tín
hiệu nhập 0V. Với cách bố trí được trình bày trên hình b, khi công tắc mở, điện áp
được cung cấp cho đầu vào của PLC, khi công tắc đóng điện áp vào sụt đến giá trị
thấp. Các mức logic là:
+ Không có chi tiết: 0
+ Có chi tiết : 1
Thuật ngữ công tắc giới hạn (công tắc hành trình) được sử dụng cho công tắc
chuyên dùng để phát hiện sự có mặt của chi tiết chuyển động. Công tắc này có thể
được vận hành bằng cam, trục lăn hoặc đòn bẩy.
Hình 2.18: Các công tắc giới hạn được vận hành bằng:
a) Đòn bẩy, b)Con lăn, c) Cam
2.7. Vít tải xiên:
Chuyên dùng để vận chuyển vật liệu rời, tơi, xốp, dẻo như xi măng, cát, bột
theo phương ngang hay nghiêng đến 200. Với cự ly chuyển tới 30 - 40m có năng
suất đến 20 - 40m
3
/h.
Vít tải (h2.19) gồm vỏ thép 4, trục dẫn động cơ gắn vít vận chuyển 3m, các ổ

đỡ 5, phểu nạp 6 và cửa đỡ liệu 7. Trục vít quay nhờ động cơ diện 1 qua hộp giảm
tốc 2. Khi quay vít vật liệu không quay theo chiều ngang của vít mà bị cuốn theo
do đó có sự chuyển động tương đối giữa vật liệu và vít tải.
7


SVTH : Hạ Đoan – Thị Lý Trang
25
Nút vận hành công tắc
Đòn bẩy được ấn xuống bằng cách nhấn
a)
Nút vận hành công tắc
Con lăn được ấn xuống bằng cách nhấn
b)
Nút vận hành công tắc
Cam quay
c)
Hình 2.19: Vít tải xiên
1 2
6
5
3
4
7