LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay quá trình tự động hóa trong công nghiệp là hết sức quan trọng đối 
với sự phát triển của một quốc gia. Với các nước phát triển như Mỹ, Nhật, … thì  
tự động hóa không còn xa lạ và đã trở nên quen thuộc. Ở các nước này máy móc 
hầu như  đã thay thế  lao động chân tay, số  lượng công nhân trong nhà máy đã 
giảm hẳn  và thay vào đó là những lao động chuyên môn, những kỹ  sư  có tay  
nghề, điều khiển giám sát trực tiếp quá trình sản xuất thông qua máy tính.
Bên cạnh đó, đất nước ta đang trong giai đoạn phát triển mạnh, đặc biệt là về 
xây dựng. Rất nhiều các công trình có quy mô lớn đã và đang được thi công. Điều đó 
đòi hỏi một số lượng lớn các trang thiết bị  phục vụ  cho việc xây dựng công trình,  
trong đó có trạm trộn bê tông xi măng. Các trạm trộn bê tông xi măng đang được sử 
dụng ở nước ta hiện nay rất đa dạng và phong phú cả về chủng loại, kích cỡ và xuất  
sứ, trong đó có rất nhiều trạm do Việt Nam chế tạo.
Từ  những thực tế  trên, em đã lựa chọn đề  tài  “Thiết kế  và thi công mô  
hình trạm trộn bê tông dùng PLC S7 300 và mô phỏng trên WinCC” để làm đồ 
án tốt nghiệp của mình.
Nội dung của đề tài gồm 3 chương:
 Chương 1: Tổng quan về trạm trộn bê tông tự động
 Chương 2:giới thiệu về  về  PLC S7 300,WIN CC và trang bị  điện cho  

trạm bê tông.
 Chương 3: Thiết kế  chế  tạo trạm trộn bê tông dùng PLC S7 300 và mô 

phỏng bằng WinCC
 Phần kết luận và tài liệu tham khảo

Để  hoàn thành đồ  án này, em xin gửi lời cảm  ơn chân thành tới thầy ThS. 
Tạ Hùng Cường đã hướng dẫn nhiệt tình để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp. Em 
xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tất cả các thầy cô trong Viện Kỹ Thuật và Công  
Nghệ, trường Đại học Vinh đã tận tình hướng dẫn và truyền đạt kiến thức cho 
em trong suốt thời gian theo học ở trường. Do thời gian và kiến thức còn hạn chế 

Hình 2.1 Xy lanh khí nén
Hình 2.2 Nguyên lý làm việc của xy lanh khí nén
Hình 2.3 Sơ đồ mạch điều khiển
Hình 2.4 Sơ đồ cấu trúc
Hình 2.5 Các module
Hình 2.6 Mudule CPU
Hình 2.7 Module IM
Hình 2.8 Khởi tao NEW project
Hình 2.9 Chọn CPU
Hình 2.10 Chọn ngôn ngữ làm việc
Hình 2.11 Lữu tên chương trình
Hình 2.12 Giao diện 1 program
Hình 2.13 Giao diện làm việc
Hình 2.14 Đặt tên địa chỉ vào ra
Hình 2.15 PLC SIM
Hình 2.16 Tạo kết nối với PLC
Hình 2.17 Tạo drive kết nối PLC
Hình 3.1 Sơ đồ thuật toán
Hình 3.2 Đặt địa chỉ vào ra
Hình 3.3 Mô phỏng trên wincc
Hình 3.4 Kết nối mạch với wincc
Hình 3.5 Kết nối mạch với wincc


CÁC BẢNG BIỂU SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN

Bảng 1.1.Thành phần cấp phối theo trọng lượng
Bảng 1.2.Bảng phối phối theo thể tích tuyệt đối
Bảng 2.1 Tính chọn công suất động cơ


Bê tông có nhiều loại, có thể phân loại như sau:
* Theo cường độ ta có:


Bê tông thường có cường độ từ 150 ­ 400 daN/cm2
Bê tông chất lượng cao có cường độ từ 500 ­ 1400 daN/ cm2
* Theo loại kết dính
Bê tông xi măng, bê tông silicát, bê tông thạch cao, bê tông polime, bê tông  
đặc biệt
* Theo loại cốt liệu:
Bê 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:
Bê tông thường được dùng trong kết cấu bê tông cốt thép (móng, cột, dầm,  
sàn). Bê tông thuỷ công dùng để xây đập. Bê tông đặc biệt, bê tông chịu nhiệt, bê 
tông chống phóng xạ.
1.1.3. Vật liệu làm bê tông
Để kết cấu được bê tông nhất thiết cần có các nguyên liệu sau:
 Xi măng

Xi măng kết hợp với nước tạo thành hồ  xi măng xen giữa các hạt cốt liệu, 
đồng thời tạo ra tính linh động của bê tông (được đo bằng độ  sụt nón) Mác của  
xi măng được chọn phải lớn hơn mác của bê tông cần sản xuất, sự phân bố giữa  
các hạt cốt liệu và tính chất của nó  ảnh hưởng lớn đến cường độ  của bêtông. 
Bình thường hồ xi măng lấp đầy phần rỗng giữa các hạt cốt liệu và đẩy chúng ra  
xa nhau một chút (với cự li bằng 243 lần đường kính hạt xi măng).
Trong trường hợp này phát huy được vai trò của cốt liệu nên cường độ của 
bê tông khá cao và yêu cầu cốt liệu cao hơn cường độ  bê tông khoảng 1,5 lần.  
Khi bê tông chưá lượng hồ  xi măng lớn, các hạt cốt liệu bị  đẩy ra xa nhau hơn  
đến mức chúng hầu như không có tác dụng tương hỗ nhau. Khi đó cường độ của  

hỗn hợp bê tông. Lượng nước dùng trong nhào trộn bao gồm lượng nước tạo hồ 
xi măng và lượng nước do cốt liệu. Lượng nước trong bê tông xác định tính chất 
của hỗn hợp bê tông. Khi lượng nước quá ít, dưới tác dụng của lực hút phân tử 
nước chỉ hấp thụ trên bề mặt vật rắn mà chưa tạo ra độ lưu động của hỗn hợp, 
lượng nước tăng đến một giới hạn nào đó sẽ  xuất hiện nước tự do, màng nước  
trên mặt vật rắn dày thêm, nội ma sát giảm xuống, độ lưu động tăng thêm, lượng  


nước ứng với lúc bê tông có độ lưu động lớn nhất mà không bị  phân tầng gọi là 
khả năng giữ nước của hỗn hợp.
Nước biển có thể  dùng để  chế  tạo bê tông cho những kết cấu làm việc  
trong nước bẩn nếu tổng các loại muối trong nước không vượt quá 35g trong 
một lít nước. Tuy nhiên cường độ bê tông sẽ giảm và không được sử dụng trong  
bê tông cốt thép.
 Phụ gia

Phụ gia là các chất vô cơ hoặc hoá học khi cho vào bê tông sẽ cải thiện tính  
chất của hỗn hợp bê tông hoặc bê tông cốt thép. Có nhiều loại phụ  gia cho bê  
tông để  cải thiện tính dẻo, cường độ, thời gian rắn chắc hoặc tăng độ  chống  
thấm.
Thông thường phụgia sử  dụng có hai loại: Loại rắn nhanh và loại hoạt 
động bề mặt.
Phụ  gia rắn nhanh thường là loại muối gốc (CaCl2) hay muối Silic. Do là 
chất xúc tác và tăng nhanh quá trình thuỷ hoá của C3S và C2S mà phụ gia CaCl2 có 
khả  năng rút ngắn quá trình rắn chắc của bê tông trong điều kiện tự  nhiên mà 
không làm giảm cường độ bê tông ở tuổi 28 ngày.
Hiện nay người ta sử  dụng loại phụ  gia đa chức năng, đó là hỗn hợp của 
phụ  gia rắn nhanh và phụ  gia hoạt động bề  mặt hoặc các phụ  gia tăng độ  bền 
nước.
1.2 chức năng và cấu tạo của trạm trộn 

đá nhỏ) ở đây cát, đá to, đá nhỏ được chất thành các đống riêng biệt.
Yêu cầu đối với bãi chứa cốt liệu phải rộng và thuận tiện cho việc chuyên 
chở cũng như lấy cốt liệu đưa lên máy trộn.
 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 chính xác tỉ  lệ  các loại nguyên vật liệu cấu  
tạo nên bê tông. Băng tải dùng để đưa cốt liệu vào thùng trộn và gồm máy bơm 
nước, máy bơm phụ  gia, xi lô chứa xi măng, vít tải xi măng, thùng trộn bê tông, 
hệ thống khí nén.
Giữa các bộ phận có các thiết bị nâng, vận chuyển và phễu chứa trung gian.
-

Máy trộn

Có nhiệm vụ là tạo ra bê tông với những mác xác định.
Nhìn chung các máy trộn bê tông có nhiều loại và có tính năng khác nhau 
nhưng cấu tạo chung của chúng đều có các bộ phận:
Bộ phận cấp liệu: Bao gồm máng cấp liệu và các thiết bị định lượng thành 
phần cốt liệu khô như đá, cát, sỏi, xi măng.
Bộ phận thùng trộn: Thùng trộn.
Bộ phận dỡ sản phẩm.
Hệ thống cấp nước.
 Hệ thống cung cấp điện

Trạm trộn bê tông sử  dụng nhiều động cơ  có công suất lớn vì vậy trạm 
trộn bê tông cần có một hệ  thống cung cấp điện phù hợp để  cung cấp cho các 
động cơ và nhiều thiết bị khác.
1.3. Phân loại trạm trộn
Dựa theo năng suất, người ta chia các nơi sản xuất bê tông thành 3 loại như 


Hình 1.2 Trạm trộn bê tông cố định
1.3.2. Trạm tháo lắp di chuyển được
Dạng này có thể tháo lắp di chuyển dễ dàng, di động phục vụ một số vùng  
hay công trình lớn trong một thời gian nhất định. Thiết bị  công nghệ  của trạm  
thường được bố trí dạng 2 hay nhiều công đoạn, nghĩa là vật liệu được đưa lên 
cao nhờ các thiết bị ít nhất là 2 lần. Thường trong giai đoạn này phần định lượng  
riêng và phần trộn riêng, giữa hai phần được nối với nhau bằng thiết bị  vận  
chuyển (gầu vận chuyển, băng tải xe, xe vận chuyển).
Vật liệu được đưa lên cao lần đầu nhờ máy xúc, gàu xúc băng chuyền....vào 
các phễu riêng biệt sau đó là quá trình định lượng. Tiếp theo vật liệu được đưa 
lên cao lần nữa để cho vào máy trộn.
Cũng như dạng trên, trong dây chuyền có thể lắp bất cứ loại máy trộn nào 
miễn là đảm bảo mối tương quan về năng suất và chế độ làm việc của các thiết 
bị  khác. Cửa xả  phải cao hơn cửa nhận bê tông của thiết bị  vận chuyển (nếu  
tháp cao hơn phải đưa lên cao một lần nữa). So với dạng cố định loại trạm này  
có độ cao nhỏ hơn nhiều (từ 7m ­ 10m) nhưng lại chiếm mặt bằng khá lớn. Phần  
diện tích dành cho khu vực định lượng, phần diện tích dành cho trộn bê tông và  
phần nối giữa hai khu vực dành cho vận chuyển. Trên thực tế, tổng mặt bằng 


cho loại trạm này nhỏ hơn vì chúng có sản lượng nhỏ hơn nên bãi chứa cũng nhỏ 
hơn.Khi xây dựng các công trình phân tán, đường xấu, lưu thông xe không tốt  
thường sử  dụng các trạm trộn di động hoặc cung cấp bê tông khô trên các ô tô  
trộn. Việc trộn được tiến hành trên đường vận chuyển hay tại nơi đổ bê tông.

Hình 1.3 Trạm trộn bê tông di động
1.3.3.  Phân loại máy trộn
 Căn cứ theo phương pháp trộn được chia thành hai nhóm: Nhóm 


trộn đặt nghiêng thực hiện (góc nghiêng của các cánh đó với phương hướng kính  
thường có giá trị (400...500).
Theo nguyên lý hoạt động máy trộn cưỡng bức có hai loại: Máy trộn cưỡng  
bức liên tục và máy trộn cưỡng bức làm việc theo chu kỳ
Máy trộn cưỡng bức liên tục:
Quá trình nạp trộn và xả  bê tông diễn ra đồng thời, loại máy này vật liệu  
vào liên tục do các cánh trộn có hướng thích hợp nên vừa trộn vừa chuyển dịch  
về phía xả, được dùng để sản xuất bê tông và vữa xây dựng có năng suất trộn từ 
5 m3/ h  ữ  60m3  /h thậm chí 120 m3  / h. Thường các loại máy này được tổ  hợp 
trong các trạm trộn vì ở đó yêu cầu lượng bê tông và vữa lớn, số mác hạn chế .
Máy trộn cưỡng bức làm việc theo chu kỳ:
Quá trình làm việc của máy diễn ra theo trình tự: Nạp liệu, trộn xả bê tông. 
Loại này dùng để  sản xuất bê tông với thời gian trộn nhanh, chất lượng cao.  
Thời gian hoàn thành một mẻ trộn không đến 90s. Các máy này có dung tích nạp  


liệu từ 250 lít ữ 600 lít, thích hợp cho các trạm trộn riêng lẻ, phục vụ nhiều loại 
công trình khác nhau.
Trong thực tế khi nhu cầu trộn bê tông lớn hơn 90m3 hay 1500 m3 tháng thì 
phải thành lập trạm trộn bê tông trong nhà máy hay phân xưởng.
 Căn cứ  vào phương pháp đổ  bê tông xi măng ra khỏi thùng, chia 

thành 4 loại
Loại đổ bê tông bằng cách lật nghiêng thùng
Loại đổ bê tông bằng máng dỡ liệu
Loại đổ bê tông qua đáy thùng ( chỉ có loại máy trộn cưỡng bức)
Loại đổ bê tông bằng cách thùng quay ngược lại
* Phương pháp đổ bằng cách nghiêng lật thùng:
Chỉ  thích hợp với các máy trộn kiểu tự  do dung tích thùng nhỏ  hơn 250 lít 
(đối với loại lật thùng bằng lực quay tay) và nhỏ hơn 350 lít (loại lật thùng nhờ 

Để  bắt đầu một quá trình hoạt động mới, tránh trường hợp có quá trình 
hoạt động trước đó (chẳng hạn như  sự cố). Trong thùng cân nước, cân phụ  gia,  
cân xi măng, thùng trộn vẫn chưa xả hết nguyên liệu. Tại bàn điều khiển người 
vận hành ấn nút Reset để:
­ Mở cửa xả bê tông
­ Mở cửa xả thùng cân cát
­ Mở cửa xả thùng cân đá.
­ Mở cửa xả thùng cân xi măng
­ Mở cửa xả thùng cân nước, phụ gia.

Lúc này mới cho phép hệ  thống làm việc (điều kiện làm việc “=1” ). Sau  
khi quá trình chuẩn bị xong. Từ máy tính người vận hành nhập các thông số của 
mác bê tông như: khối lượng cát, đá1, đá2, xi măng, nước, phụ gia, số mẻ và các 
dữ liệu quản lý hành chính như tên lái xe, biển số xe, ngày, giờ xuất hành...
Sau đó tới tủ điều khiển người vận hành chọn chế độ hoạt động cho máy là  
tự động hay bằng tay.
Nếu là chế  độ  tự  động người vận hành nhấn nút AUTO, nếu là chế  độ 
bằng tay thì nhấn nút MANUAL
 Chế độ điều khiển tự động

Ở  chế  độ  điều khiển tự  động người vận hành chỉ  cần nhấn nút Start trên 
bàn điều khiển. Động cơ  trộn bê tông cho chạy  ở  chế  độ  không tải. Máy sẽ  tự 


động cân đo các khối lượng nguyên vật liệu,  ở  đây thực hiện phương pháp cân 
riêng lẻ.
Mở van xả cát, cát được xả xuống băng tải để đưa lên thùng cân. Đồng thời  
đá1 cũng xả để đưa lên thùng cân.
Trong quá trình cân cốt liệu đồng thời cân luôn xi măng ,nước và phụ gia. Xi 
măng từ  xi lô chứa đưa vào thùng cân nhờ  vít tải, khi khối lượng xi măng bằng 

nhấn nút xả cốt liệu đồng thời nhấn nút xả xi măng. Do động cơ trộn luôn chạy 
trong quá trình hoạt động nên sau khi xả xong cốt liệu, xi măng coi như máy đang 
trôn bê tông khô, thời gian trộn  ướt được bắt đầu tính khi xả  nước và phụ  gia. 
Sau khi trộn  ướt mẻ bê tông đã được hoàn thành, người vận hành chỉ việc nhấn  
nút xả bê tông.
Không để chuyển mạch đóng mở cửa xả ở vị trí “tự động” vì khi đó có thể 
bê tông sẽ  bị  xả  theo chế  độ  tự  động trong khi chưa cân đủ  nước hoặc đủ  xi 
măng.
1.5. Thành phần vật liệu của bê tông
Thành phần vật liệu của bê tông đóng vai trò quyết định đến chất lượng  
hay   quyết   định   đến   cường   độ   chịu   lực   cũng   như   mác   của   bê   tông.Từ   thực 
nghiệm người ta đã xác định được mác của bê ông  ứng với từng loại vật liệu  
nhất định với một tỉ lệ xác định, ngược lại từ mác của bê tông người ta dễ dàng 
tra được tỉ lệ thành phần trong bê tông.
Sau đây là một trong số mác bê tông do trạm bê tông thương phẩm Tây Mỗ 
– Công ty cổ phần cơ giới lắp máy và xây dựng (VIMECO) cấp mẫu.
  Bảng thành phần cấp phối bê tông

Cơ quan cấp mẫu : Trạm bê tông thương phẩm Tây Mỗ (VIMECO)
Loaị bê tông mác 150 độ sụt 6020 mm tại công trường. Vật liệu sử dụng:
Xi măng Bỉm Sơn
Cát vàng
Đá dăm 1x2.
Nước sinh hoạt
Phụ gia FDN 2002 A (0.40/100 kg xi măng)


Bảng thành phần cấp phối theo trọng lượng

­

851

1112

174

1.00

6020

150

Dung 
trọng
(Kg/ m3)
2387

Bảng 1.1 thành phần cấp phối theo trọng lượng
Bảng thành phần cấp phối theo thể tích tuyệt đối

­

Thành phần vật liệu

Nguồn gốc

Khối lượng riêng(kg/m3)

Thể tích(m3)



Sinh hoạt

Phụ gia FDN 2002A
Hàm lượng khí 

0.01

Bảng 1.2 thành phần cấp phối theo thể tích tuyệt đối
1.6. Định lượng vật liệu
Bộ phận quan trọng nhất của một trạm trộn là bộ phận định lượng nguyên 
liệu. Để  có được bê tông theo đúng mác yêu cầu ta phải đảm bảo độ  chính xác 
về tỷ lệ các thành phần xi măng, nước, cát và phụ gia.
Việc định lượng vật liệu trước đây dùng dây cơ khí, hiện tại thường được  
thực hiện chủ yếu trên các cân băng tải hay các cân có bộ cảm biến trọng lượng  
Loadcell.


1.7. Hoạt động của máy nén khí
Máy nén khí dùng để cấp khí nén điều khiển các cửa đóng mở cân, cấp đá, 
cát, xi măng, nước, phụ  gia và xả bê tông. Máy nén khí là một máy đã được chu 
hoá dùng điện một pha tự động ổn định áp lực thông qua rơ le, tự động ngắt, tự 
động bảo vệ.
* Theo cấu tạo các máy khí nén được phân thành: Máy nén khí pittông, máy 
nén khí rôto, máy nén khí ly tâm, máy nén khí hướng trục và máy nén khí kiểu 
phun.
Ví dụ:
Máy nén khí pittông:
Máy nén khí pittông đơn giản nhất gồm xi lanh hở, đầu kia được đậy nắp. 
Trong nắp có đặt van nạp và xả. Pittông chuyển động tịnh tiến qua lại trong xi  


làm việc với tốc độ cao mà vẫn bảo đảm khả năng cân bằng, ổn định, có thể nối 
máy trực tiếp với động cơ điện.
- Các quá trình nạp và xả diễn ra liên tục
- Có độ tin cậy cao.
- Theo năng suất các máy nén khí được phân thành: Máy nén khí năng suất  

thấp, có năng suất từ  0,04ữ10m3/ph; máy nén khí năng suất trung bình có năng 
suất từ 10 ­ 100m3/ph; máy nén khí năng suất cao, có năng suất lớn hơn 100m3/ph.
- Theo nguyên lý nén khí chúng được chia thành hai nhóm:

Máy nén khí hoạt động theo nguyên tắc biến đổi động năng trong đó không 
khí được truyền với một tốc độ lớn và được nén nhờ sự biến đổi động năng của  
dòng khi chuyển động thành công nén (máy nén khí ly tâm, hướng trục thuộc 
nhóm này)
Máy nén khí hoạt động theo nguyên tắc giảm thể tích chứa khí trong đó khí  
lấy từ  không gian có áp suất thấp đưa vào một không gian kín (không gian công  
tác) sau đó được nén và tăng áp suất do giảm thể  tích không gian kín (các loại 
máy nén khí pittông, rôto, thuộc nhóm này)
1.8. Hoạt động của máy bơm nước


Máy bơm là máy thuỷ lực dùng để hút và đẩy chất lỏng từ nơi này đến nơi 
khác. Chất lỏng dịch chuyển trong đường  ống nên bơm phải tăng áp suất chất 
lỏng ở đầu đường ống để thắng trở lực trên đường ống và thắng hiệu áp suất ở 
2 đầu đường ống. Năng lượng bơm cấp cho chất lỏng lấy từ động cơ điện hoặc  
từ  các nguồn động lực khác. Điều kiện làm việc của máy bơm rất khác nhau 
(trong nhà, ngoài trời, độ ẩm, nhiệt độ...) và bơm phải chịu được tính chất lý, hoá 
của chất lỏng cần vận chuyển.