Đồ Án Điều khiển và giám sát trạm trộn bê tông bằng WINCC SD PLC S7-200

Chương IV: Hoàn thành mô hình và thử nghiệm.


IV.1. Phần mềm mô phỏng hệ điềukhiển và giám sát trạm trộn bê tông.

























IV.1.1. Yêu cầu đặt ra đối với phần mềm điều khiển và giám sát.

Trạm trộn bê tông là hệ thống kết hợp linh hoạt giữa máy tính PC và thiết bị khả trình PLC, tận dụng được tốt thế mạnh của hai thiết bị. PC được cài đặt phần mềm chuyên dụng, truyền thông với PLC đã tạo ra một phương thức điều khiển và giám sát rất hợp lý.

Chức năng chính của phần mềm điều khiển và giám sát là thay đổi linh hoạt đượcthông số về khối lượng của các nguyên vật liệu cấu thành bê tông đáp ứng mọi nhu cầu của khách hàng về các loại bê tôngcó Mác khác nhau. Trạm trộn bê tông xây dựng nhằm sản xuất nhanh một khối lượng lớn bê tông, kịp cung cấp cho các công trình lớn. Do vậy yếu tố thời gian của một mẻ là quyết định, phần mềm điều khiển và giám sát phải có khả năng thay đổi thông số về thời gian, nhờ đó người vận hành có thể tối ưu thời gian cho một mẻ trộn. Chất lượng của bê tông được quyết định bởi tỷ lệ giữa các loại nguyên vật liệu tạo ra nó mà trong điều kiện thời tiết khác nhau thì khối lượng của các loại nguyên vật liệu bị thay đổi, ví dụ như:

Trời mưa độ ẩm của Cát tăng lên dẫn đến khối lượng của Cát cũng tăng lên ảnh hưởng đến chất lượng của bê tông. Mặt khác quán tính của vật liệu khi rơi xuống thùng cân ảnh hưởng tới hệ thống định lượng do vậy phần mềm điều khiển giám sát cũng phải có khả năng điều chỉnh bù khối lượng.

Ví dụ:

Trời mưa khối lượng các loại Cốt liệu tăng lên: Khối lượng Cát tăng 10%, khối lượng Đá1 tăng 2%, khối lượng Đá2 tăng 2%, mẻ trộn cần 200 Kg Cát, 400Kg Đá 1, 300 Kg Đá2, 70 Kg Nước. Như vậy ta cần phải cấp 220Kg Cát, 408 Kg Đá1, 306 Kg Đá2 mới đủ tỷ lệ. Mặt khác phần khối lượng tăng thêm lại chính là Nước, do vậy ta chỉ phải cấp (70/20/8/6) = 36 Kg Nước. Người vân hành nắm được điều này và chỉ phải điền vào bảng bù khối lượng là: 20Kg cho Cát, 8Kg cho Đá1; 6Kg cho Đá2; 34Kg cho Nước. ở đây chưa tính đến sự sai lệch khối lượng do quán tính và lượng vật liệu rơi trong khoảng không giữa thùng xả và thùng cân, vấn đề này cũng được giải quyết nhờ khả năng bù khối lượng và kinh nghiệm của người vận hành.

Trạm trộn bê tông là cơ sở sản xuất bê tông đồng thời cũng là đơn vị kinh doanh do vậy ngoài vấn đề kỹ thuật còn có cả vấn đề quản lý hành chính, phần mềm điều khiển vàgiám sát phải có khả năng nhập, lưu giữ, tìm kiếm và sửa đổi thông tin về khách hàng.

Để trộn một lần ta chỉ có hai thông tin: Khối lượng bê tông và Mac bê tông do khách hàng cung cấp. Trong khi PLC cần đầy đủ thông tin về khối lượng của các nguyên vật liệu để hoạt động, do vậy phần mềm điều khiển giám sát phải tính toán và đáp ứng đủ thông tin cho PLC.

Giải pháp tính toán của phần mềm điều khiển giám sát như sau:

Tổng khối lượng bê tông: TKL (m3)

Số mẻ cần trộn là: SM

Khối lượng nước cho một mẻ là: KLN

Khối lượng xi măng cho một mẻ là: KLXM

Khối lượng cát cho một mẻ là: KLC

Khối lượng đá 1 cho một mẻ là: KLĐ1

Khối lượng đá2 cho một mẻ là: KLĐ2


Công suất định mức cho một mẻ là 1m3





SM=TKL khi TKL là số nguyên

SM = Phần nguyên (TKL) + 1 TKL là số thập phân

Như vậy một mẻ cần trộn: (TKL/SM) m3

Khối lượng riêng của bê tông nặng: 2000 (Kg/m3)

Tổng khối lượng nguyên vật liệu: 2000 x (TKL/SM) Kg.

Mác bê tông cho ta tỉ lệ giữa các loại nguyên vật liệu đặt:

A = Mác (Nước) + Mác (Cát) + Mác (Xi măng) + Mác (Đá1) + Mác (Đá2)



Như vậy:

KLN = B x Mác (Nước)

KXM= B x Mác (Xi măng).

KC = B x Mác (Đá1).

KĐ1 = B x Mác (Đá2).


IV.1.2. Màn hình chính.

Sau khi khởi động chương trình sẽ xuất hiện màn hình chính như sau:






ở màn hình chính, người vận hành (NVH) có thể truy cập đầy đủ vài các cửa sổ khác của chương trình :

- Quản lý mác bê tông

- Đặt hợp đồng

- Vận hành trộn

- Đặt mã số truy cập

- Chọn cửa cốt liệu

- Quản lý xe, lái xe

- Đặt các thông số trạm, thùng trộn, chỉnh cân, độ rơi

- Lập báo cáo mẻ trộn từng ngày


IV.2. sơ đồ đấu dây

Dựa vào bảng bố trí đầu vào/ ra ta có sơ đồ đấu chân của PLC như sau:













Đây là sơ đồ đấu dây thực của mô hình trạm trộn, tín hiệu đầu ra của PLC được thể hiện bằng các đèn Led .Các điện trở để hạn chế dòng được chọn như sau : R=4.7 Ω

Nguồn cấp cho PLC là 24V một chiều.

Nguồn nuôi mở rộng không sử dụng trong mô hình thực nghiệm


IV.3. Quy trình thao tác thực hiện một lần trộn tự động.

Để thực hiện một lần trộn, NVH trước tiên phải khai báo hợp đồng đặt bê tông:

ấn vào nút Hợp đồng trộn bê tông, màn hình sau xuất hiện:













NVh có thể thêm, sửa đổi hoặc xoá hợp đồng. Để sửa đổi hoặc xoá, NVH bấm chuột vào hàng của hợp đồng tương ứng, sau đó ấn nút Sửa đổi hoặc Xoá. Với mỗi hợp đồng đã trộn xong, NVH nên xoá khỏi cơ sở dữ liệu để giảm bớt lượng hợp đồng trên bảng.

Để thêm hợp đồng mới, NVH ấn nút Thêm, cửa sổ mới xuất hiện:














Tại đây, NVH phải nhập đầy đủ các thông tin cần thiết cho hợp đồng mới:

 Số hợp đồng: Phải khai thác với các số hợp đồng đã có. Các hợp đồng có thể được thực hiện trong nhiều lần trộn và có thể xen kẽ nhau.

 Đơn vị đặt hàng: Có thể nhập mới hoặc lựa chọn nếu tên đơn vị đã có trong CSDL.

 Lượng đặt hàng: đây là lượng đặt hàng tổng, lượng này có thể được thực hiện trong nhiều lần trộn (mỗi lần trộn sẽ tương ứng cho một xe nhận bê tông, mỗi lần trộn có thể gồm nhiều mẻ trộn.

 Lượng m3/mẻ lớn nhất (mặc định là 0.4 m3/mẻ): thông số này NVH phải đặt phù hợp với khả năng thực tế của trạm. Chương trình sẽ thực hiện tính toán để dung lượng trộn của 1 mẻ không được vượt quá số đặt này.

 Mác bê tông: NVH chọn loại mac bê tông đã có trong CSDL, khối lượng của các thành phần cốt liệu, xi, nước, phụ gia sẽ hiển thị tương ứng với 1 m3 mác bê tông đã trọn (NVH cũng có thể sửa đổi khối lượng từng thành phần của mác bê tông tại đây).

Sau khi đã nhập đầy đủ thông tin, NVH ấn vào nút Xác nhận, hợp đồng sẽ xuất hiện trên bảng liệt kê hợp đồng. Thoát khỏi bảng, trở về màn hình chính. Để tiến hành các hợp đồng đã khai báo, NVH vào màn hình giám sát để thực hiện trộn.

ấn vào nút Trộn trên màn hình chính, màn hình sau sẽ xuất hiện (lúc này chương trình sẽ thực hiện kết nối với bộ điều khiển do đó thời gian xuất hiện màn hình có thể kéo dài):