Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong tiến trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa sản xuất, việc ứng dụng các dây chuyền tự động nhằm thay thế sức lao động thủ công, nâng cao năng suất và đảm bảo tính đồng nhất về chất lượng sản phẩm là yêu cầu cấp thiết của ngành xây dựng. Bê tông thương phẩm (bê tông tươi) đòi hỏi độ chính xác cao trong tỷ lệ phối trộn các thành phần cốt liệu, xi măng, nước và phụ gia. Các phương pháp phối trộn thủ công hoặc máy trộn công suất nhỏ không đáp ứng được yêu cầu về tiến độ và chất lượng cho các công trình quy mô lớn.

Đề tài "Thiết kế và giám sát mô phỏng mô hình trạm trộn bê tông" của tác giả Hoàng Minh Nhật (chuyên ngành Điện công nghiệp và dân dụng, Khoa Kỹ thuật – Công nghệ, Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu) tập trung giải quyết bài toán tự động hóa quá trình định lượng, vận chuyển, trộn và giám sát vận hành trạm trộn bê tông tươi.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài gồm:

  1. Nghiên cứu tổng quan về cấu tạo, nguyên lý vận hành và yêu cầu kỹ thuật của trạm trộn bê tông theo khối lượng.
  2. Phân tích, so sánh các phương án cơ cấu công nghệ để lựa chọn phương án thiết kế trạm trộn công suất 60 $\text{m}^3/\text{h}$ (vận hành 3 mẻ/giờ, mỗi mẻ 20 $\text{m}^3$).
  3. Tính toán, thiết kế mạch động lực và lựa chọn các thiết bị điện, khí nén, cảm biến đo lường (Aptomat, Contactor, Rơ le nhiệt, Xy lanh khí nén, Van điện từ, Loadcell, Bộ khuếch đại).
  4. Xây dựng thuật toán điều khiển, phân bổ địa chỉ vào/ra (I/O) và lập trình điều khiển trên bộ điều khiển lập trình PLC Siemens S7-1200 (CPU 1214C DC/DC/DC).
  5. Thiết kế giao diện giám sát HMI/SCADA trên phần mềm WinCC và thực hiện mô phỏng kiểm chứng quy trình sản xuất theo các mác bê tông quy định.

Đối tượng nghiên cứu là hệ thống điều khiển tự động và giám sát mô phỏng trạm trộn bê tông tươi. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào việc tính toán lựa chọn thiết bị công nghiệp, lập trình logic điều khiển trên TIA Portal V16 và mô phỏng vận hành trên giao diện WinCC tại Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu vào tháng 5 năm 2023.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết của đồ án dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng và nguyên lý tự động hóa công nghiệp:

  • Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCVN 3105:1993 và TCVN 4453:1995 về phương pháp lấy mẫu, chế tạo và dưỡng hộ mẫu bê tông hình lập phương kích thước $150 \times 150 \times 150\text{ mm}$ ở tuổi 28 ngày để xác định cường độ chịu nén (mác bê tông từ 100 đến 600).
  • Tỷ lệ cấp phối hỗn hợp bê tông gồm cát và đá (chiếm 80% – 85%), xi măng (chiếm 8% – 15%), nước và phụ gia (phụ gia hoạt động bề mặt, phụ gia rắn nhanh).
  • Lý thuyết điều khiển lập trình logic với dòng PLC S7-1200 của Siemens và hệ thống thu thập dữ liệu, giám sát vận hành SCADA/WinCC.
  • Nguyên lý đo lường khối lượng sử dụng cảm biến lực Loadcell dạng cầu điện trở Wheatstone kết hợp bộ khuếch đại chuyển đổi tín hiệu sang chuẩn công nghiệp 4–20mA.

Phương pháp nghiên cứu được triển khai cụ thể:

  • Phương pháp phân tích và so sánh kỹ thuật: Đánh giá ưu nhược điểm giữa các phương án cấp liệu (băng tải cao su so với tời kéo/gầu ngoạm; nén khí động học so với vít tải đứng, gầu tải, xe téc tự bơm; máy trộn 2 trục nằm ngang so với máy trộn roto, hành tinh) để chọn giải pháp kỹ thuật tối ưu.
  • Phương pháp tính toán thiết kế kỹ thuật: Tính toán phụ tải điện, công suất động cơ kéo băng tải, lực đẩy xy lanh khí nén, dòng điện định mức để chọn thiết bị đóng cắt và bảo vệ mạch động lực.
  • Phương pháp mô phỏng và lập trình hệ thống: Thiết lập thuật toán điều khiển tuần tự, xây dựng khối chương trình Main OB trên phần mềm TIA Portal V16, tạo giao diện giám sát và chạy mô phỏng vận hành trên WinCC.

Nguồn dữ liệu sử dụng trong đồ án gồm các tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia (TCVN), thông số kỹ thuật (datasheet) của các hãng sản xuất thiết bị tự động hóa và khí cụ điện như Siemens, LS, Omron.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống trạm trộn bê tông được thiết kế với công suất định mức 60 $\text{m}^3/\text{h}$, hoạt động theo chu kỳ 3 mẻ/giờ, mỗi mẻ tương ứng 20 $\text{m}^3$. Chu kỳ hoạt động của một mẻ trộn diễn ra trong 18 phút, bao gồm 4 giai đoạn:

  • Xả và định lượng cân cốt liệu: 5 phút.
  • Vận chuyển cốt liệu từ băng tải lên bồn trộn: 5 phút.
  • Trộn hỗn hợp bê tông: 5 phút (mô phỏng đặt 3 phút).
  • Xả bê tông thành phẩm ra xe chuyên chở: 3 phút.

Cấu trúc công nghệ của trạm gồm 4 cụm chính:

  1. Cụm cấp liệu cát và đá: Gồm 2 boong ke chứa, 2 phễu cân định lượng, 2 băng tải vận chuyển và 2 máy nén khí.
  2. Cụm cấp xi măng: Gồm 2 silo chứa dung tích 80 tấn/silo (kết hợp bồn silo 50 tấn tại cối trộn), hệ thống nén khí động học cấp xi măng, 2 bộ lọc bụi, 1 van đóng mở và 1 thùng cân xi măng.
  3. Cụm cấp nước: Gồm 1 bể nước chính $15\text{ m}^3$, 1 bể nước dự phòng $5\text{ m}^3$, 1 máy bơm nước, van bướm xả và 1 thùng cân nước.
  4. Cụm máy trộn: Sử dụng máy trộn cưỡng bức 2 trục nằm ngang Model JS1000, công suất động cơ 105 kW, cấp điện áp 380V.
Phân nhóm thiết bị Tên thiết bị / Model Thông số kỹ thuật chính Chức năng trong hệ thống
Bộ điều khiển PLC Siemens S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC Bộ nhớ làm việc 50kB, 14 DI / 10 DO, 2 AI (0–10V), cổng Profinet Điều khiển toàn bộ logic và chu trình vận hành trạm
Động cơ kéo băng tải Model SKU: BR-IE1B3-4P011.0KW Điện áp 380V, công suất 11 kW, 4 cực, tốc độ 1500 vòng/phút Kéo băng tải vận chuyển cát, đá lên cối trộn
Động cơ máy trộn Model JS1000 Điện áp 380V, công suất 105 kW Dẫn động 2 trục trộn cưỡng bức hỗn hợp bê tông
Thiết bị đóng cắt tổng Aptomat LS-ABN53 Điện áp 380V, dòng định mức 500A, dòng cắt max 45kA Đóng cắt và bảo vệ ngắn mạch toàn hệ thống
Khởi động từ (Băng tải) Contactor LS-metasol Điện áp cuộn hút 220V, dòng định mức 50A, 3P, 2NO+2NC Đóng cắt nguồn động lực cho động cơ băng tải
Khởi động từ (Máy trộn) Contactor LS-metasol Điện áp cuộn hút 220V, dòng định mức 300A, 3P, 2NO+2NC Đóng cắt nguồn cho động cơ khuấy bồn trộn
Rơ le nhiệt LS MT-12 3 cực, 1NO+1NC, dòng làm việc 30A (chỉnh định 25,42A) Bảo vệ quá tải cho các động cơ điện
Cơ cấu chấp hành khí Xy lanh Model BSRP-106C Tải trọng 10 tấn, hành trình 15m, áp suất tối đa 700 bar Đóng mở cửa xả boong ke, cửa xả bồn trộn
Van phân phối khí Van điện từ 5/2 5 cổng ren 1/4" (phi 13), áp suất 0,5–8 $\text{kg/cm}^2$, nguồn 24VDC Đảo chiều điều khiển xy lanh khí nén
Cảm biến cân nặng Loadcell SQB KELB Tín hiệu 3mV, sai số 0,03%, điện áp làm việc 12–30VDC Cân định lượng cát, đá, xi măng, nước, phụ gia
Bộ chuyển đổi tín hiệu Bộ khuếch đại OMX380T Đầu vào 3mV, đầu ra 4–20mA, sai số 0,025%, cách ly 2500VAC Chuyển đổi tín hiệu loadcell đưa về PLC
Rơ le trung gian Omron 24VDC Tiếp điểm 5A (250VAC/30VDC), thời gian tác động 20ms, 4 cặp tiếp điểm Cách ly và truyền tín hiệu điều khiển từ PLC

Hệ thống phân bổ bảng địa chỉ vào/ra (I/O) trên PLC:

  • Đầu vào số (Digital Inputs): I0.1 (Nút dừng Stop), I0.2 (Cảm biến cạn cát), I0.3 (Cảm biến cạn đá), I0.4 (Cảm biến cạn phụ gia), I0.5 (Cảm biến cạn nước), I0.6 (Cảm biến cạn xi măng), I0.7 (Cảm biến cạn dưới bồn trộn).
  • Đầu vào tương tự (Analog Inputs): AI1 (Cảm biến cân cát), AI2 (Cảm biến cân đá), AI3 (Cảm biến cân xi măng), AI4 (Cảm biến cân nước), AI5 (Cảm biến cân phụ gia).
  • Đầu ra số (Digital Outputs): Q0.1 (Van xả đá 1), Q0.2 (Van xả xi măng 1), Q0.3 (Van xả phụ gia 1), Q0.4 (Bơm nước), Q0.5 (Băng tải cát), Q0.6 (Băng tải đá), Q0.7 (Van xả cát 2), Q1.0 (Van xả đá 2), Q1.1 (Van xả xi măng 2), Q2.0 (Van xả phụ gia 2), Q2.1 (Van mở nước 2), Q2.2 (Động cơ trộn 1), Q2.3 (Động cơ trộn 2), Q2.4 (Van xả hỗn hợp bê tông).

Nội dung chính theo từng chương

CHƯƠNG I : TỔNG QUANG VỀ TRẠM TRỘN BÊ TÔNG

Chương này giới thiệu tổng quan về vai trò của trạm trộn bê tông tự động trong công nghiệp xây dựng, các yêu cầu kỹ thuật và phân loại mác bê tông. Tác giả nêu rõ năng suất trung bình ngày của trạm từ 75 đến 80 $\text{m}^3$ bê tông, ưu điểm của việc sử dụng van bướm thay van bi giúp tiết kiệm thời gian xả nước và điện năng.

Chương cũng hệ thống hóa các định nghĩa theo TCVN 3105:1993, TCVN 4453:1995 về kích thước mẫu đo chuẩn ($150\text{ mm} \times 150\text{ mm} \times 150\text{ mm}$), chu kỳ nén 28 ngày và bảng phân loại mác bê tông từ 100 đến 600 (trong đó nêu rõ mác bê tông 200 có ứng suất nén phá hủy đạt 200 $\text{kG/cm}^2$, cường độ chịu nén tính toán là 90 $\text{kG/cm}^2$).

Tỷ lệ thành phần cốt liệu được phân tích chi tiết gồm xi măng, cát (kích thước hạt 0,4–0,5 mm, chiếm 29%), đá dăm (chiếm 52%), nước và các nhóm phụ gia (phụ gia hoạt động bề mặt, phụ gia rắn nhanh). Cấp phối tiêu chuẩn cho Mác 150 gồm: 244 kg xi măng, $0,819\text{ m}^3$ cát và 186 lít nước.

CHƯƠNG II : PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

Tác giả phân tích và đối chiếu 2 sơ đồ nguyên lý tổng thể của trạm trộn:

  • Phương án 1: Cấp liệu bằng băng tải cao su kết hợp đóng mở bằng van khí nén và chứa xi măng trong silo. Ưu điểm là hoạt động liên tục, tính thẩm mỹ cao, không gây ô nhiễm môi trường, đáp ứng trạm năng suất lớn; nhược điểm là kết cấu dài và tiêu thụ điện năng lớn.
  • Phương án 2: Sử dụng tời kéo và gầu ngoạm. Ưu điểm là giá thành thấp, thích hợp công trình nhỏ; nhược điểm là cấp liệu gián đoạn, gây tiếng ồn lớn và tính linh động kém.

Tác giả chọn Phương án 1 cho thiết kế trạm công suất 60 $\text{m}^3/\text{h}$. Đồng thời, chương phân tích so sánh các giải pháp thành phần:

  • Phương pháp vận chuyển xi măng lên silo: Đánh giá giữa vít tải đứng, gầu tải, xe téc chuyên dụng và nén khí động học $\rightarrow$ Lựa chọn phương pháp nén khí động học do vốn đầu tư hợp lý, cơ động và tránh đóng kết xi măng.
  • Phương pháp cấp cát đá lên boong ke: Đánh giá giữa cần cẩu chuyên dùng và băng tải $\rightarrow$ Lựa chọn băng tải cao su.
  • Phương án máy trộn: Đánh giá máy trộn kiểu roto, máy trộn cánh quay hành tinh và máy trộn cưỡng bức 2 trục nằm ngang $\rightarrow$ Lựa chọn máy trộn cưỡng bức 2 trục nằm ngang nhờ khả năng trộn đều bê tông có độ sụt thấp, thích hợp cho trạm công suất lớn.

Chu trình vận hành một mẻ 20 $\text{m}^3$ được xác lập gồm 18 phút (5 phút cân cốt liệu, 5 phút vận chuyển băng tải, 5 phút trộn, 3 phút xả).

CHƯƠNG III : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRẠM TRỘN

Chương III trình bày toàn bộ quá trình tính toán cơ khí, thủy khí và thiết bị điện:

  • Tính toán băng tải: Chiều dài $L = 100\text{ m}$, lực cản dịch chuyển vật liệu $F_1 = L \times 20 = 20.000\text{ N}$ (với hệ số cản $k_1 = 0,05$), công suất kéo $P_1 = F_1 \times 0,5 = 10\text{ kW}$. Lựa chọn động cơ 11 kW (Model SKU: BR-IE1B3-4P011.0KW, 380V, 4 cực, 1500 vòng/phút).
  • Máy trộn: Chọn cối trộn chu kỳ Model JS1000 (công suất 105 kW, điện áp 380V, silo 50 tấn).
  • Thiết bị đóng cắt: Tính toán và chọn Aptomat tổng LS-ABN53 (380V, 500A, dòng cắt 45kA); Contactor LS-metasol 50A cho băng tải và 300A cho cối trộn; Rơ le nhiệt LS MT-12 (dòng làm việc 30A, chọn theo hệ số 1,4 lần dòng định mức $I_{dc} = 25,42\text{ A}$).
  • Hệ thống khí nén: Tính toán xy lanh với áp suất $P_1 = 270\text{ bar}$, $P_2 = 150\text{ bar}$, đường kính trong $D = 10\text{ cm}$, đường kính cần $d = 5\text{ cm}$, lực tác động đạt 10.362 kg; chọn Xy lanh BSRP-106C (tải trọng 10 tấn, hành trình 15m, áp suất max 700 bar) và van điện từ 5/2 ren 1/4" điều khiển bằng điện 24VDC.
  • Hệ điều khiển và cảm biến: Lựa chọn PLC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC; Loadcell SQB KELB (ngõ ra 3mV, sai số 0,03%); Bộ khuếch đại OMX380T (vào 3mV, ra 4–20mA, sai số 0,025%); Rơ le trung gian Omron 24VDC và nút ấn có đèn CML LA39.

CHƯƠNG IV: XÂY DỰNG THUẬT TOÁN CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN

Chương IV cụ thể hóa yêu cầu công nghệ thành lưu đồ thuật toán và chương trình PLC:

  • Thiết lập lưu đồ thuật toán quá trình cân định lượng đồng thời các thành phần (cát, đá, xi măng, nước, phụ gia) để tối ưu thời gian.
  • Thiết lập lưu đồ thuật toán quá trình vận chuyển và trộn nguyên liệu theo thời gian đặt trước.
  • Xây dựng bảng quy hoạch địa chỉ các biến vào/ra (I/O) chi tiết gồm 7 ngõ vào số (I0.1–I0.7), 5 ngõ vào tương tự (AI1–AI5) và 14 ngõ ra số (Q0.1–Q0.7, Q1.0–Q1.1, Q2.0–Q2.4).
  • Lập trình khối điều khiển chính Main OB trên phần mềm TIA Portal V16 thực hiện điều khiển logic liên động giữa các van, động cơ và cảm biến.

CHƯƠNG V : MÔ PHỎNG KIỂM CHỨNG

Chương V trình bày kết quả thiết kế giao diện vận hành và quy trình mô phỏng trên WinCC:

  • Thiết kế giao diện SCADA trên WinCC hiển thị đầy đủ các cụm boong ke, silo xi măng, bồn cân, băng tải, bồn trộn, hệ thống van và bơm.
  • Cài đặt thông số cấp phối theo mác bê tông (ví dụ Mác 200: 293 kg xi măng; Mác 250).
  • Thực hiện kiểm chứng quy trình mô phỏng mác bê tông 250 qua 4 bước:
    1. Mở các van nạp (van cát 1, van đá 1, van nước 1, van phụ gia 1, van xi măng 1) để nạp vào thùng cân; giá trị cân hiển thị trực tiếp trên WinCC.
    2. Xả cát và đá xuống băng tải chuyển lên bồn trộn, đồng thời mở van xả nước, phụ gia 2 và xi măng 2 vào bồn trộn.
    3. Đóng các van nạp và kích hoạt động cơ trộn hỗn hợp trong thời gian 3 phút.
    4. Mở van xả bê tông thành phẩm vào xe bồn chuyên chở; hệ thống dừng và kết thúc chu kỳ khi cảm biến báo cạn tác động.
  • Đánh giá hệ thống hoạt động ổn định, đúng quy trình thuật toán và đề xuất hướng phát triển đề tài.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã đạt được các kết quả kỹ thuật cụ thể:

  • Hoàn thành tính toán và lựa chọn đồng bộ hệ thống thiết bị điện - khí nén cho trạm trộn công suất 60 $\text{m}^3/\text{h}$ gồm: động cơ băng tải 11 kW, động cơ máy trộn 105 kW (JS1000), aptomat tổng 500A (LS-ABN53), contactor 50A và 300A, rơ le nhiệt 30A, xy lanh khí nén 10 tấn và van đảo chiều 5/2.
  • Thiết lập thành công cấu hình phần cứng và bảng phân bổ địa chỉ I/O trên PLC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC.
  • Xây dựng chương trình điều khiển hoàn chỉnh trên TIA Portal V16, điều khiển đồng thời quá trình cân định lượng sai số thấp (thông qua loadcell SQB KELB kết hợp bộ khuếch đại OMX380T chuẩn 4–20mA) và quy trình trộn tuần tự.
  • Thiết kế giao diện WinCC trực quan, mô phỏng kiểm chứng chính xác 4 bước vận hành của chu trình sản xuất bê tông mác 250.

Đóng góp tự nêu của đồ án:

  • Đề xuất phương án thiết kế kết hợp giữa trạm trộn năng suất cao, sử dụng cơ cấu máy trộn 2 trục nằm ngang và phương pháp nạp xi măng bằng khí động học nhằm giảm thiểu ô nhiễm bụi và hạn chế đóng kết vật liệu trong điều kiện khí hậu nóng ẩm tại Việt Nam.
  • Cung cấp một tài liệu thiết kế mô phỏng tích hợp đầy đủ từ tính toán phần cứng động lực, thiết kế khí nén, lập trình PLC đến giao diện SCADA giám sát cho mô hình trạm trộn công nghiệp.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài được tác giả chỉ ra gồm:

  • Đồ án mới dừng lại ở mức độ mô phỏng trên phần mềm (TIA Portal, WinCC), chưa xây dựng và kiểm chứng trên mô hình phần cứng thực tế.
  • Kết cấu mô phỏng cơ khí còn đơn giản so với hệ thống trạm trộn phân loại cốt liệu phức tạp ngoài thực tế; kết cấu cơ khí của hệ thống van máy chưa đảm bảo độ vững chắc toàn diện khi vận hành công nghiệp.

Hướng phát triển tiếp theo được đề xuất:

  • Tối ưu hóa thuật toán và chương trình điều khiển PLC để nâng cao tính linh hoạt khi chuyển đổi nhiều mác bê tông.
  • Xây dựng mô hình phần cứng thực tế với vật liệu và thành phẩm cụ thể nhằm tối ưu hóa quá trình thiết kế, chế tạo cơ khí và nâng cao năng suất hoạt động.
  • Nghiên cứu tích hợp thêm các loại cảm biến phụ trợ kết hợp cùng loadcell để tăng cường độ chính xác và độ tin cậy trong khâu cân định lượng.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo phù hợp cho:

  • Sinh viên các ngành Công nghệ kỹ thuật Điện – Điện tử, Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, Cơ điện tử thực hiện đồ án tốt nghiệp hoặc các môn học về Trang bị điện, Lập trình PLC, Hệ thống SCADA.
  • Kỹ sư và người nghiên cứu đang tìm kiếm tài liệu hướng dẫn quy trình tính chọn thiết bị đóng cắt (Aptomat, Contactor, Relay nhiệt), tính chọn động cơ kéo tải, tính toán xy lanh khí nén và ghép nối cảm biến Loadcell về PLC Siemens S7-1200 qua bộ chuyển đổi tín hiệu 4–20mA.
  • Phần đáng tham khảo nhất là Chương III (phương pháp tính toán lựa chọn thiết bị điện - khí nén cụ thể) và Chương IV - V (bảng phân bổ địa chỉ I/O, lưu đồ thuật toán và các bước mô phỏng kiểm chứng trên WinCC).

Câu hỏi thường gặp

1. Trạm trộn bê tông trong đồ án được thiết kế với công suất và chu kỳ vận hành như thế nào? Trạm trộn được thiết kế với công suất định mức 60 $\text{m}^3/\text{h}$, hoạt động theo quy trình trộn 3 mẻ trong 1 giờ (mỗi mẻ 20 $\text{m}^3$). Tổng thời gian tính toán cho 1 chu kỳ mẻ trộn là 18 phút, bao gồm: 5 phút cân xả cốt liệu, 5 phút vận chuyển băng tải lên bồn, 5 phút trộn hỗn hợp và 3 phút xả bê tông thành phẩm.

2. Vì sao tác giả lựa chọn phương pháp nén khí động học để cấp xi măng lên silo? Phương pháp nén khí động học sử dụng dòng khí nén áp suất cao hòa trộn với xi măng tại buồng trộn phía dưới để đẩy lên silo. Giải pháp này có ưu điểm: vốn đầu tư ban đầu không quá lớn, tính cơ động cao, kết cấu gọn nhẹ, màng ngăn đặt ở dưới dễ vệ sinh sửa chữa và hạn chế tối đa hiện tượng đóng kết xi măng do độ ẩm cao so với phương án dùng gầu tải hay xe téc tự bơm.

3. Máy trộn bê tông được lựa chọn trong đồ án là loại nào và có thông số ra sao? Tác giả lựa chọn máy trộn cưỡng bức 2 trục nằm ngang Model JS1000. Máy sử dụng điện áp 380V, công suất động cơ 105 kW, năng suất 60 $\text{m}^3/\text{h}$, đi kèm bồn chứa silo 50 tấn, có ưu điểm trộn đồng đều các loại bê tông mác cao và bê tông có độ sụt thấp.

4. Tín hiệu từ cảm biến lực Loadcell được xử lý và đưa về PLC S7-1200 như thế nào? Đồ án sử dụng cảm biến Loadcell Model SQB KELB với tín hiệu ngõ ra 3mV (độ phân giải 3mV, sai số 0,03%). Do PLC S7-1200 nhận tín hiệu Analog chuẩn (0–10V hoặc 4–20mA) nên hệ thống tích hợp thêm bộ khuếch đại OMX380T để chuyển đổi tín hiệu 3mV từ loadcell thành tín hiệu dòng 4–20mA trước khi kết nối vào các ngõ vào tương tự AI1–AI5 của PLC.

5. Quy trình mô phỏng kiểm chứng mác bê tông 250 trên WinCC gồm các bước nào? Quy trình mô phỏng gồm 4 bước: (1) Mở các van nạp để cấp nguyên liệu vào thùng cân và hiển thị khối lượng lên WinCC; (2) Mở van xả cát, đá xuống băng tải chuyển lên bồn trộn, đồng thời mở van xả nước, phụ gia và xi măng vào bồn; (3) Kích hoạt động cơ trộn trong thời gian 3 phút; (4) Mở van xả bê tông thành phẩm vào xe chứa và dừng hệ thống khi cảm biến báo cạn tác động.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của tác giả Hoàng Minh Nhật đã hoàn thành việc tính toán, thiết kế và mô phỏng hệ thống tự động hóa trạm trộn bê tông thương phẩm công suất 60 $\text{m}^3/\text{h}$. Hệ thống sử dụng bộ điều khiển PLC Siemens S7-1200 (CPU 1214C) kết hợp giao diện giám sát WinCC, vận hành các cơ cấu chấp hành động lực và khí nén theo chu trình định lượng khép kín. Kết quả mô phỏng đã kiểm chứng chính xác các giai đoạn công nghệ từ cân cốt liệu, trộn hỗn hợp đến xả bê tông thành phẩm theo đúng yêu cầu kỹ thuật đặt ra. Đồ án cung cấp tài liệu tham khảo có giá trị thực tiễn cho việc học tập và nghiên cứu trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp.