MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TRẠM TRỘN BÊ TÔNG TƯƠI .6 1.1 Khái niệm phân loại bê tông 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Phân loại 1.1.3 Vật liệu làm bê tông 1.1.3.1.Xi măng 1.1.3.2.Cốt liệu nhỏ – cát 1.1.3.3 Cốt liệu lớn - đá dăm sỏi 1.1.3.4 Nước 1.1.3.5 Phụ gia .8 1.2.Tổng quan trạm trộn bê tông 1.2.1 Khái niệm chức trạm trộn bê tông 1.2.2 Cấu tạo chung trạm trộn 1.2.2.1 Bãi chứa cốt liệu 1.2.2.2 Hệ thống máy trộn bê tông 1.2.2.3 Hệ thống cung cấp điện 1.3 Phân loại trạm trộn 1.3.1 Trạm cố định 10 1.3.2 Trạm tháo lắp di chuyển .10 1.4 Máy trộn .11 1.4.1 Cấu tạo chung máy trộn 11 1.4.2 Phân loại máy trộn .11 1.4.2.1 Căn theo phương pháp trộn chia thành hai nhóm: nhóm máy trộn tự nhóm máy trộn cưỡng 11 1.4.2.2 Căn vào phương pháp đổ bê tông xi măng khỏi thùng, chia thành loại : 13 1.5 Yêu cầu công nghệ đề tài tổng quan trạm trộn bê tông 14 1.5.1 Yêu cầu công nghệ đề tài 14 1.5.2 Tổng quan trạm trộn bê tông 14 1.5.3 Cấu tạo nguyên lý hoạt động trạm trộn bê tông 16 1.5.3.1 Cấu tạo hoạt động chung 16 1.5.3.2 Định lượng vật liệu 20 1.5.3.3 Hoạt động hệ thống khí nén, thủy lực .21 1.5.3.4 Hoạt động máy bơm nước 25 CHƯƠNG CÁC HỆ TRUYỀN ĐỘNG CHÍNH VÀ TRANG BỊ ĐIỆN CỦA TRẠM TRỘN BÊ TÔNG .27 2.1 Kết cấu hoạt động hệ truyền động 27 2.1.1 Băng tải 27 2.1.2 Vít tải xiên .28 2.1.3 Cối trộn ( thùng trộn chính) 28 2.1.4 Tời điện đảo chiều ( kéo skip) .29 2.2 Trang bị điện cho trạm trộn bê tông 30 2.2.1 Động điện 30 2.2.2 Các phần tử đóng cắt, bảo vệ, đo lường liên động .31 2.2.2.1 Thiết bị bảo vệ .31 2.2.2.2 Thiết bị đo lường: 34 2.2.3 Hệ thống cung cấp điện cho trạm trộn bê tông 34 2.2.3.1 Tính chọn cơng suất động cơ: 34 Sơ đồ cung cấp điện cho trạm trộn 36 2.2.3.2 Thiết kế trạm biến áp: .37 2.2.3.3 Chọn thiết bị cho tủ động lực 37 2.3 Thuyết minh hoạt động sơ đồ điện: .41 2.3.1 Sơ đồ mạch lực 41 CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN 43 3.1 Hệ thống mạch điều khiển trạm trộn bê tông tươi 43 3.1.1 Sơ đồ khối ghép nối hệ thống điều khiển 43 3.1.2 Cấu trúc hệ thống điều khiển 44 3.1.2.1 Cấp quản lý 45 3.1.2.2 Cấp điều khiển .46 3.1.2 Mạch điều khiển động 47 3.1.3 Mạch điều khiển van khí nén, thủy lực 53 3.1.4 Bảng điều khiển tay 57 CHƯƠNG GIỚI THIỆU THIẾT BỊ PLC OMRON CP1H-XA VÀ LẬP TRÌNH PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN 58 4.1 Giới thiệu thiết bị PLC Omron CP1H-XA 58 4.1.1 Giới thiệu chung PLC 58 4.1.2 Vai trò PLC .59 4.1.3 Cấu trúc .60 4.1.3.1 CPU 61 4.1.3.2 Memory 61 4.1.3.3 Input : 61 4.1.3.4 Out put : 61 4.1.3.5 Ghép nối : 62 4.1.3.6 Bus : .62 4.1.4 Các bước thiết kế hệ thống điều khiển dùng PLC 62 4.1.4 Giới thiệu thiết bị PLC Omron dòng CP1H 63 4.2 Thiết kế hệ thống điều khiển cho trạm trộn bê tông tươi dùng PLC 67 4.2.1 Lưu đồ chương trình (flowchart) 67 4.2.2 Chọn PLC 69 4.2.3 Các đầu vào, đầu PLC .71 4.2.4 Giới thiệu phần mềm lập trình cho PLC Omron CX-Programer .73 4.2.4.1 Giới thiệu chung : 73 4.2.4.2 Một số câu lệnh sử dụng chương trình: 74 CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG ĐỊNH LƯỢNG HỒN THÀNH MƠ HÌNH VÀ THỬ NGHIỆM 76 5.1 Hệ thống định lượng .76 5.1.1 Loadcell (cảm biến tải) 76 5.1.1.1 Lý thuyết loadcell 76 5.1.1.2 Một số loadcell thực tế 78 5.1.3 Mạch khuyếch đại tín hiệu (đầu vào PLC) 82 5.2 Phần mềm mô hệ điều khiển giám sát trạm trộn bê tông .85 5.2.1 Yêu cầu đặt phần mềm điều khiển giám sát 86 5.2.2 Màn hình .88 5.3 sơ đồ đấu dây .89 5.4 Quy trình thao tác thực lần trộn tự động .89 5.5 Quản lý liệu 95 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ khối trạm trộn bê tông 17 Hình1.2 Sơ đồ cơng nghệ trạm trộn bê tông 18 Hình 1.3 Bộ phận định lượng cốt liệu .18 Hình 1.4 Thùng skip 19 Hình 1.5 Bộ phận chứa, chuyển định lượng xi măng 20 Hình 1.6 Bộ phận định lượng nước phụ gia 21 Hình 1.7 Thùng trộn bê tơng 22 Hình 1.8 Van điều khiển hướng .23 Hình 1.9 Xi lanh tác dụng đơn 26 Hình 1.10 Xi lanh tác động kép .26 Hình 1.11 Xi lanh van thủy lực 27 Hình 1.12 Sơ đồ hệ thống bơm 28 Hình 2.1 Kết cấu băng tải cố định 29 Hình 2.2 Vít tải xiên .30 Hình 2.3 Sơ đồ động học máy trộn cưỡng trục ngang .31 Hình 2.4 Tời đảo chiều 31 Hình 2.5 Đặc tính động .32 Hình 3.1 Sơ đồ ghép nối hệ thống điều khiển 45 Hình 3.7 Mạch chng báo, timer thời gian trộn cảnh báo cố tải 55 Hình 3.10 Sơ đồ điều khiển van điện khí thường đóng 58 Hình 3.11 Sơ đồ điều khiển van điện khí xi lanh thủy lực đóng mở thùng trộn .59 Hình 3.12 Bảng điều khiển tay .59 Hình 4.2 Các giao thức truyền thông nối tiếp 67 Hình 4.3 Ghép nối với module mở rộng CPM CJ1 68 Hình 4.5 PLC OMRON CP1H-XA40DR-A 71 Hình 4.6 Truyền thơng PLC PC 72 Hình 4.7 Các đầu vào, đầu PL CP1H-XA .73 Hình 4.9 Phần mềm CX-Programer 75 Hình 5.1 Điện trở lực căng dây mảnh (tenzo) 78 Hình 5.2 Mạch cầu Wheatstone .79 Hình 5.3 Giới thiệu hình ảnh số loadcell có thực tế 81 Hình 5.4 Loadcell SBA hãng CSA 81 Hình 5.5 Cấu tạo loadcell SBA hãng CSA 82 Hình 5.6 Sơ đồ hộp cầu đấu loadcell 84 Hình 5.7 Mạch khuyếch đại đo lường .85 Hình 5.8 Mạch tạo nguồn chiều mạch ổn áp 10V 86 Hình 5.9 Sơ đồ kết nối CPU 215 .91 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TRẠM TRỘN BÊ TÔNG TƯƠI 1.1 Khái niệm phân loại bê tông 1.1.1 Khái niệm Bê tông hỗn hợp tạo thành từ cát, đá, xi măng, nước Trong cát, đá chiếm 80%ữ85%, xi măng chiếm 8%ữ15%, lại khối lượng nước Ngồi cịn có thêm phụ gia vào để thoả mãn yêu cầu đặt Hỗn hợp vật liệu nhào trộn xong gọi hỗn hợp bê tông tươi, hỗn hợp bê tơng tươi phải có độ dẻo định, tạo hình dầm chặt dễ dàng Cốt liệu có vai trị khung chịu lực, vữa xi măng nước bao bọc xung quanh đóng vai trị chất kết dính, đồng thời lấp đầy khoảng trống cốt liệu Khi rắn chắc, hồ xi măng kết dính cốt liệu thành khối đá gọi bê tơng Bê tơng có cốt thép gọi bê tông cốt thép 1.1.2 Phân loại Bê tơng có nhiều loại, phân loại sau: * Theo cường độ ta có: 1Bê tơng thường có cường độ từ 150 ữ 400 daN/cm2 1Bê tông chất lượng cao có cường độ từ 500 ữ 1400 daN/ cm2 * Theo loại kết dính: 3Bê tơng xi măng, bê tông silicát, bê tông thạch cao, bê tông đặc biệt * Theo loại cốt liệu: 4Bê tông cốt liệu đặc, bê tông cốt liệu rỗng, bê tông cốt liệu đặc biệt, bê tông cốt kim loại * Theo phạm vi sử dụng: 5Bê tông thường dùng kết cấu bê tơng cốt thép (móng, cột, dầm, sàn) Bê tông thuỷ công dùng để xây đập Bê tông đặc biệt, bê tơng chịu nhiệt, bê tơng chống phóng xạ 1.1.3 Vật liệu làm bê tông Để kết cấu bê tơng thiết cần có ngun liệu sau: 1.1.3.1.Xi măng Xi măng kết hợp với nước tạo thành hồ xi măng xen hạt cốt liệu, đồng thời tạo tính linh động bê tơng (được đo độ sụt nón) Mác xi măng chọn phải lớn mác bê tông cần sản xuất, phân bố hạt cốt liệu tính chất ảnh hưởng lớn đến cường độ bêtơng Bình thường hồ xi măng lấp đầy phần rỗng hạt cốt liệu đẩy chúng xa chút (với cự li 243 lần đường kính hạt xi măng) Trong trường hợp phát huy vai trò cốt liệu nên cường độ bê tông cao yêu cầu cốt liệu cao cường độ bê tông khoảng 1,5 lần Khi bê tông chưá lượng hồ xi măng lớn, hạt cốt liệu bị đẩy xa đến mức chúng khơng có tác dụng tương hỗ Khi cường độ đá, xi măng cường độ vùng tiếp xúc đóng vai trị định đến cường độ bê tông nên yêu cầu cốt liệu thấp Tuỳ yêu cầu loại bê tông dùng loại xi măng khác nhau, dùng xi măng pô lăng, xi măng pô lăng bền sunfat, xi măng pôlăng xủ, xi măng puzolan chất kết dính khác để thoả mãn yêu cầu chương trình 1.1.3.2.Cốt liệu nhỏ – cát Cát để làm bê tơng cát thiên nhiên hay cát nhân tạo cỡ hạt từ (0,14ữ5) mm theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN), từ (0,15ữ4,75) mm theo tiêu chuẩn Mỹ, từ (0,08ữ5) mm TCVN Lượng cát trộn với xi măng nước, phụ gia phải tính tốn hợp lý, cát q tốn xi măng khơng kinh tế nhiều cát q cường độ bê tông giảm 1.1.3.3 Cốt liệu lớn - đá dăm sỏi Sỏi có mặt trịn, nhẵn, độ rộng diện tích mặt ngo nhỏ nên cần nước, tốn xi măng mà dễ đầm, dễ đổ lực dính bám với vữa xi măng nhỏ nên cường độ bê tông sỏi thấp bê tông đá dăm Ngược lại đá dăm đập vỡ có nhiều góc cạnh, diện tích mặt ngồi lớn khơng nhẵn nên lực dính bám với vữa xi măng lớn tạo bê tơng có cường độ cao Tuy nhiên mác xi măng đá dăm phải cao hay mác bê tông tạo hay bê tông cần sản xuất 1.1.3.4 Nước Nước để trộn bê tông (rửa cốt liệu, nhào trộn vệ sinh buồng máy, bảo dưỡng bê tông) phải đảm bảo không ảnh hưởng xấu đến thời gian đông kết thời gian rắn xi măng khơng ăn mịn thép Nước sinh hoạt nước dùng Lượng nước nhào trộn yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới chất lượng hỗn hợp bê tông Lượng nước bê tơng xác định tính chất hỗn hợp bê tơng Khi lượng nước q ít, tác dụng lực hút phân tử nước hấp thụ bề mặt vật rắn mà chưa tạo độ lưu động hỗn hợp, lượng nước tăng đến giới hạn xuất nước tự do, màng nước mặt vật rắn dày thêm, nội ma sát giảm xuống, độ lưu động tăng thêm, lượng nước ứng với lúc bê tơng có độ lưu động lớn mà không bị phân tầng gọi khả giữ nước hỗn hợp Nước biển dùng để chế tạo bê tông cho kết cấu làm việc nước bẩn tổng loại muối nước không vượt 35g lít nước Tuy nhiên cường độ bê tông giảm không sử dụng bê tông cốt thép 1.1.3.5 Phụ gia Phụ gia chất vơ hố học cho vào bê tơng cải thiện tính chất hỗn hợp bê tơng bê tơng cốt thép Có nhiều loại phụ gia cho bê tơng để cải thiện tính dẻo, cường độ, thời gian rắn tăng độ chống thấm Thơng thường phụ gia sử dụng có hai loại: loại rắn nhanh loại hoạt động bề mặt Phụ gia rắn nhanh thường loại muối gốc (CaCl 2) hay muối Silic Do chất xúc tác tăng nhanh q trình thuỷ hố C3S C2S mà phụ gia CaCl2 có khả rút ngắn trình rắn bê tơng điều kiện tự nhiên mà không làm giảm cường độ bê tông tuổi 28 ngày Hiện người ta sử dụng loại phụ gia đa chức năng, hỗn hợp phụ gia rắn nhanh phụ gia hoạt động bề mặt phụ gia tăng độ bền nước 1.2.Tổng quan trạm trộn bê tông 1.2.1 Khái niệm chức trạm trộn bê tông Trạm trộn bê tông chế tạo nhằm sản xuất bê tông với chất lượng tốt đáp ứng nhanh nhu cầu bê tông xây dựng Trạm trộn bê tông hệ thống máy móc có mức độ tự động hóa cao thường sử dụng phục vụ cho cơng trình vừa lớn hay cho khu vực có nhiều cơng trình xây dựng Trước khoa học kĩ thuật chưa phát triển, máy móc cịn nhiều lạc hậu việc có khối lượng bê tông lớn chất lượng tốt điều khó khăn Chính để thiết kế dây chuyền bê tông tự động điều cần thiết cho công trường ngành xây dựng nước * Một trạm trộn gồm có phận chính: Bộ phận chứa vật liệu nước, phận định lượng máy trộn Giữa phận có thiết bị nâng, vận chuyển phễu chứa trung gian Cơng nghệ sản xuất bê tơng nói chung tương tự 1.2.2 Cấu tạo chung trạm trộn Một trạm trộn gồm có phận chính: Bãi chứa cốt liệu, hệ thống máy trộn bê tông hệ thống cung cấp điện 1.2.2.1 Bãi chứa cốt liệu Bãi chứa cốt liệu khoảng đất trống dùng để chứa cốt liệu (cát, đá to đá nhỏ) cát, đá to, đá nhỏ chất thành đống riêng biệt Yêu cầu bãi chứa cốt liệu phải rộng thuận tiện cho việc chuyên chở lấy cốt liệu đưa lên máy trộn 1.2.2.2 Hệ thống máy trộn bê tông Hệ thống máy trộn bê tông bao gồm hệ thống thùng chứa liên kết với hệ thống định lượng dùng để xác định xác tỉ lệ loại nguyên vật liệu cấu tạo nên bê tông Băng tải dùng để đưa cốt liệu vào thùng trộn gồm máy bơm nước, máy bơm phụ gia, xi lơ chứa xi măng, vít tải xi măng, thùng trộn bê tơng, hệ thống khí nén Giữa phận có thiết bị nâng, vận chuyển phễu chứa trung gian 1.2.2.3 Hệ thống cung cấp điện Trạm trộn bê tông sử dụng nhiều động có cơng suất lớn trạm trộn bê tơng cần có hệ thống cung cấp điện phù hợp để cung cấp cho động nhiều thiết bị khác 1.3 Phân loại trạm trộn Dựa theo suất, người ta chia nơi sản xuất bê tông thành loại sau : ... lực .21 1.5.3.4 Hoạt động máy bơm nước 25 CHƯƠNG CÁC HỆ TRUYỀN ĐỘNG CHÍNH VÀ TRANG BỊ ĐIỆN CỦA TRẠM TRỘN BÊ TÔNG .27 2.1 Kết cấu hoạt động hệ truyền động 27 2.1.1 Băng...1.5.3 Cấu tạo nguyên lý hoạt động trạm trộn bê tông 16 1.5.3.1 Cấu tạo hoạt động chung 16 1.5.3.2 Định lượng vật liệu 20 1.5.3.3 Hoạt động hệ thống khí nén,... Sơ đồ cơng nghệ trạm trộn bê tơng 1.5.3 Cấu tạo nguyên lý hoạt động trạm trộn bê tông 1.5.3.1 Cấu tạo hoạt động chung * Bãi chứa cốt liệu : từ bãi chứa cốt liệu cát đá, vật liệu đưa vào thùng chứa