thiết kế thi công mô hình đóng gói và phân loại sản phẩm gạo theo khối lượng dùng plc s7_200 và giao tiếp máy tính

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1
BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
NGÀNH ĐIỆN CÔNG NGHIỆP
HỌ VÀ TÊN: HUỲNH DUY QUANG
MSSV: 103103075
THIẾT KẾ THI CÔNG MÔ HÌNH ĐÓNG GÓI VÀ
PHÂN LOẠI SẢN PHẨM GẠO THEO KHỐI LƯỢNG
DÙNG PLC S7_200 VÀ GIAO TIẾP
MÁY TÍNH
CHUYÊN NGÀNH: TỰ ĐỘNG HOÁ

Giáo viên hướng dẫn:
Giáo viên phản biện:
TP. HỒ CHÍ MINH – 19/01/2008
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
GVHD : BÙI THANH LUÂN SVTH : HUỲNH DUY QUANG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2

TP. HCM: Ngày Tháng Năm 2008
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
GVHD : BÙI THANH LUÂN SVTH : HUỲNH DUY QUANG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3

TP. HCM: Ngày Tháng Năm 2008
LỜI CẢM ƠN
GVHD : BÙI THANH LUÂN SVTH : HUỲNH DUY QUANG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 4
Qua bốn năm học tại trường em được sự giúp đỡ và dìu dắc tận tình của
quí Thầy cô.
Đến nay khóa học đã kết thúc và chúng em cũng đã hoàn thành Đồ Án Tốt
Nghiệp. Đó chính là nhờ vào sự giúp đỡ của quí Thầy Cô, đặc biệt là thầy Bùi
Thanh Luân đã hết lòng giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em hoàn
thành chương trình Đồ Án Tốt Nghiệp này sau mười lăm tuần.
Không những thế, các quí thầy cô còn chỉ bảo và truyền đạt những kiến
thức cũng như kinh nghiệm quí báu của mình cho chúng em.
Do kiến thức và thời gian còn hạn chế nên Đồ Án không thể tránh nhiều
thiếu sót, mong quí Thầy Cô, và các bạn góp ý để Đồ Án của em được hoàn chỉnh
tốt hơn.
Em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến Ban Giám Hiệu Trường Đại
học Kỹ Thuật Công Nghệ TP. HCM, và toàn thể quí Thầy, Cô giảng dạy khoa
Điện - Điện Tử.

MỤC LỤC
BÌA
GVHD : BÙI THANH LUÂN SVTH : HUỲNH DUY QUANG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 5
LỜI CẢM ƠN Trang
MỤC LỤC 5
MỞ ĐẦU 6
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
1.1 NỘI DUNG ĐỀ TÀI 7
CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ MẠCH NGUỒN
2.1 SƠ ĐỒ MACH NGUỒN +15V, -15V 8
2.2 SƠ ĐỒ MẠCH NGUỒN + 5V, +24V 9
CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ MẠCH HIỂN THỊ SỐ DÙNG 89C51
3.1 GIỚI THIỆU CẤU TRÚC 89C5 10
3.2 MẠCH XỬ LÝ TRUNG TÂM 12
3.3 TÍNH TOÁN MẠCH RESET` 13
3.4 SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỀU KHIỂN HIỂN THỊ SỐ 15
CHƯƠNG 4 GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-200
4.1 CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA PLC 17
4.1.1 ĐƠN VỊ XỬ LÝ TRUNG TÂM 17
4.1.2 BỘ NHỚ (MEMORY) 17
4.1.3 BỘ NHỚ GHI ĐỌC 17
4.2 HOẠT ĐỘNG CỦA PLC 18
4.3 PHÂN LOẠI PLC 19
4.4 CÁC BƯỚC THIẾT KẾ MỘT HỆ THỐNG DÙNG PLC 22
4.4.1 XÁC ĐỊNH QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ 22
4.4.2 XÁC ĐỊNH NGÕ VÀO, NGỠ RA 22
4.4.3 VIẾT CHƯƠNG TRÌNH 22
4.4.4 NẠP CHƯƠNG TRÌNH VÀO BỘ NHỚ 22

4.4.5 CHẠY CHƯƠNG TRÌNH 23
4.5 SƠ ĐỒ KẾT NỐI GIỬA PLC VÀ MÔ HÌNH 23
4.6 MÔ TẢ TOÁN HẠNG 24
4.7 MÔ TẢ HOẠT ĐỘNG 27
4.8 LẬP TRÌNH VI ĐIỀU KHIỂN 30
4.9 LẬP TRÌNH PLC 39
4.10 LẬP TRÌNH VB 66
CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 85
TÀI LIỆU THAM KHẢO 86

GVHD : BÙI THANH LUÂN SVTH : HUỲNH DUY QUANG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 6
MỞ ĐẦU
Nước ta đang trong công cuộc hiện đại hoá để từng bước bắt kiệp sự phát
triển trong khu vực Đông Nam Á và thế giới về mọi mặt kinh tế và xã hội, công
nghiệp sản xuất hàng hoá đống vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh
tế.Việc tự động hoá là sự lựa chọn không tránh khỏi trong mọi lĩnh vực nhằm tạo
ra sản phẩm có chất lượng cao, tăng khả năng cạnh tranh mạnh mẽ trên thị
trường.
Ngày nay công nghệ điện tử và sinh học ngày càng phát triển đã góp phần
nâng cao năng xuất lao động một cách đáng kể, đặc biệt là các bộ điều khiển, xuất
hiện đã đáp ứng hầu hết các yêu cầu đề ra của nền sản xuất công nghiệp hiện đại
Tốc độ sản xuất phải nhanh, chất lượng cao và ít phế phẩm, giá nhân công
hạ, thời gian chết của máy móc là tối thiểu.
Đất nước phát triển, nhu cầu của con người càng cao nên cần có những
thiết bị máy móc có thể thay thế được sức lao động của con người, đặc biệt là
trong công nghiệp sản xuất, vì vậy mà cần có những dây chuyền sản xuất tự động
ra đời giúp chúng ta lao động nhẹ nhàng hơn.
Hoà nhịp cùng sự phát triển đó rất nhiều thiết bị tự động ra đời đáp ứng

ngày càng tốt hơn yêu cầu của cuộc sống “ MÔ HÌNH THI CÔNG ĐÓNG GÓI
VÀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM GẠO THEO KHỐI LƯỢNG DÙNG PLC S7_200
VÀ GIAO TIẾP MÁY TÍNH ” củng được thiết kế dựa trên nền tảng của tự động
hoá.
CHƯƠNG 1
GVHD : BÙI THANH LUÂN SVTH : HUỲNH DUY QUANG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 7
TỔNG QUAN
1.1 NỘI DUNG ĐỀ TÀI:
MÔ HÌNH ĐÓNG GÓI VÀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM GẠO THEO KHỐI
LƯỢNG DÙNG PLC S7_200 VÀ GIAO TIẾP MÁY TÍNH
 Băng chuyền có thể được điều khiển bằng các nút nhấn trên bảng điều
khiển hoặc các nút nhấn trên giao diện trên máy tính.
 Trước khi khởi động băng chuyền ta phải truyền khối lượng xuống xuống
Cho mõi thùng
 Khi truyền khối lượng ta có thể kiểm tra được tín hiệu đã được truyền
hay chưa nhờ vào sự truyền lên của PLC và đuợc hiển thị trên máy tính
 Sau khi truyền số kg cho mỗi thùng đã được đặt trước trên máy tính ta
nhấn Start băng chuyền hoạt động
 Khi băng chuyền bắc đầu đong sản phẩm ta có thể quan sát được trạng
thái của băng chuyền trên máy tính , đang đong loại thùng nào, bao nhiêu
kg , có thể quan sát được khối lượng khi đang đong từ lúc bắc đầu đến
khi đủ khối lượng đã được đặt trước trên máy tính ,
 Số thùng của mỗi loại sau khi đóng gói xong, được PLC truyền lên và hiển
thị trên máy tính.
 Sau khi đóng gói xong thì từng loại thùng được phân loại ra theo từng ngăn
và có thể quan sát được trên máy tinh
 Mạch vi điều khiển hiển thị số thùng của mỗi loại sau khi được phân loại.
 Ta có thể quan sát được giá trị loadcell đang cân trên máy tính
 PLC truyền lên trạng thái của 6 cảm biến , 3 van và động cơ, nên ta có thể

quan sát được trạng thái hoạt động của băng chuyền trên máy tính, băng
chuyền ở trạng thái nào START hay STOP , cảm biến nào đang tác động ,
GVHD : BÙI THANH LUÂN SVTH : HUỲNH DUY QUANG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 8
CHƯƠNG 2
THIẾT KẾ MẠCH NGUỒN
2.1 SƠ ĐỒ MẠCH NGUỒN +15V, -15V:
Mục đích:
Cấp nguồn cho bộ khuyếch đại tín hiệu từ loadcell
- +
1
4
3
2
0 V
0
- 1 5 V
2 2 0 0 u / 5 0 v
J 1
C O N 3
1
2
3
+ 1 5 V
J 1
C O N 3
1
2
3
C 2

1 0 4
2 2 0 0 u / 5 0 v
C 2
1 0 4
U 4 L M 7 8 1 5 / T O
1 2
V I N V O U T
0
U 3
L M 7 9 1 5 C / T O 2 2 0
2 3
I N O U T
H2.1 Sơ đồ mạch nguồn +15V, -15V

2.2 SƠ ĐỒ MẠCH NGUỒN +5V, +24V:
Mục đích:
Cấp nguồn cho mạch điều khiển và động cơ, role , cảm biến …
GVHD : BÙI THANH LUÂN SVTH : HUỲNH DUY QUANG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 9
J 2
C O N 2
1
2
J 3
C O N 2
1
2
U 1 L M 7 8 0 5 / T O
1 2
V I N V O U T

D 4
L E D
2 2 0 0 u / 5 0 v
2 7 0
R
0
- +
D 1
B R I D G E
1
4
3
2
C 2
1 0 4
H2.2 Sơ đồ mạch nguồn +5V
D 3
L E D
J 1
C O N 2
1
2
2 2 0 0 u / 5 0 v C 2
1 0 4
- +
D 2
B R I D G E
1
4
3

2
1 k
R
U 2 L M 7 8 2 4 / T O
1 2
V I N V O U T
0
J 3
C O N 2
1
2
H2.3 Sơ đồ mạch nguồn +24V
GVHD : BÙI THANH LUÂN SVTH : HUỲNH DUY QUANG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 10
CHƯƠNG 3
THIẾT KẾ MẠCH HIỂN THỊ SỐ DÙNG VI
ĐIỀU KHIỂN 89C51
3.1 GIỚI THIỆU CẤU TRÚC 89C51:
Đặc điểm và chức năng hoạt động của các IC họ MCS – 51 hoàn toàn
tương tự nhau, ở đây giới thiệu IC 89C51 là một họ IC vi điều khiển do hãng
Intel của mỹ sản xuất chúng có các đặc điểm chung như sau:
 4KB EPROM bên trong
 128 Byte Ram nội
 4 Port xuất nhập 8 bit
 Giao tiếp nối tiếp lập trình được
 64KB vùng nhớ mả ngoài
 64KB vùng nhớ dử liệu
 210 vị trí có thẻ định vị bit
 4us cho hoạt động nhân hoặc chia
 Khảo xát sơ đồ chân 89C51

GVHD : BÙI THANH LUÂN SVTH : HUỲNH DUY QUANG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 11
U 2
A T 8 9 C 5 1
9
1 8
1 9
2 9
3 0
3 1
1
2
3
4
5
6
7
8
2 1
2 2
2 3
2 4
2 5
2 6
2 7
2 8
1 0
1 1
1 2
1 3

1 4
1 5
1 6
1 7
3 9
3 8
3 7
3 6
3 5
3 4
3 3
3 2
R S T
X T A L 2
X T A L 1
P S E N
A L E / P R O G
E A / V P P
P 1 . 0
P 1 . 1
P 1 . 2
P 1 . 3
P 1 . 4
P 1 . 5
P 1 . 6
P 1 . 7
P 2 . 0 / A 8
P 2 . 1 / A 9
P 2 . 2 / A 1 0
P 2 . 3 / A 1 1

P 2 . 4 / A 1 2
P 2 . 5 / A 1 3
P 2 . 6 / A 1 4
P 2 . 7 / A 1 5
P 3 . 0 / R X D
P 3 . 1 / T X D
P 3 . 2 / I N T 0
P 3 . 3 / I N T 1
P 3 . 4 / T 0
P 3 . 5 / T 1
P 3 . 6 / W R
P 3 . 7 / R D
P 0 . 0 / A D 0
P 0 . 1 / A D 1
P 0 . 2 / A D 2
P 0 . 3 / A D 3
P 0 . 4 / A D 4
P 0 . 5 / A D 5
P 0 . 6 / A D 6
P 0 . 7 / A D 7
H3.1 Sơ đồ chân IC 89C51
8951 có tất cả 40 chân có chức năng như các đường xuất nhập.
Trong đó có 24 chân có tác dụng kép, mỏi đường có thể hoạt động như
đường xuất nhập hoặc như đường điều khiển hoặc là thành phần của các bus
dữ liệu và bus địa chỉ.
 Port 0:
Là port có 2 chức năng ở các chân 32-39 của 8951. Trong các thiết kế cở
nhỏ không dùng bộ nhớ mở rộng nó có chức năng như các đường I/O, Đối với
các thiết kế cỡ lớn có bộ nhớ mỡ rộng, nó được kết hợp giữa bus địa chỉ và bus
dữ liệu. Cần chú ý là khi Port 0 được dùng như một ngỏ I/O bình thường thì

cần có điện trở kéo lên do port 0 có cấu tạo là cực thu hở.
 Port1:
GVHD : BÙI THANH LUÂN SVTH : HUỲNH DUY QUANG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 12
Là Port I/O trên các chân từ 1-8 có thể dùng cho giao tiếp với các thiết bị
ngoài nếu cần. Port1 không có chức năng khác vì vậy chúng chỉ được dùng
cho giao tiếp với các thiết bị ngoài.
 Port 2:
Có tác dụng kép trên các chân 21- 28 được dùng như các đường xuất nhập.
 Port 3:
Có tác dụng kép trên chân 10 - 17 các chân của port này có nhiều chức
năng các công dụng chuyển đổi có liên hệ với các đặc tính đặc biệt của 89C51.
3.2 MẠCH XỬ LÝ TRUNG TÂM:
C 3
1 0 u F
S W 7
3 3 p F
U 1
A T 8 9 C 5 1
3 1
1 9
1 8
9
1 2
1 3
1 4
1 5
1
2
3

4
5
6
7
8
3 9
3 8
3 7
3 6
3 5
3 4
3 3
3 2
2 1
2 2
2 3
2 4
2 5
2 6
2 72 8
1 7
1 6
2 9
3 0
1 1
1 0
E A / V P
X 1
X 2
R E S E T

I N T 0
I N T 1
T 0
T 1
P 1 . 0
P 1 . 1
P 1 . 2
P 1 . 3
P 1 . 4
P 1 . 5
P 1 . 6
P 1 . 7
P 0 . 0
P 0 . 1
P 0 . 2
P 0 . 3
P 0 . 4
P 0 . 5
P 0 . 6
P 0 . 7
P 2 . 0
P 2 . 1
P 2 . 2
P 2 . 3
P 2 . 4
P 2 . 5
P 2 . 6P 2 . 7
R D
W R
P S E N

A L E / P
T X D
R X D
1 0 0
R 1 2 8 . 2 K
1 1 . 0 5 9 2
Z T B
3 3 p F
R 1 1
C 2
C 1
5 V D C
H3.2 Sơ đồ mạch Vi Điều Khiển
GVHD : BÙI THANH LUÂN SVTH : HUỲNH DUY QUANG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 13
 Mạch xử lý trung tâm dùng một IC AT89C51 với 4Kbyte EPROM dùng
cho lập trình ứng dụng. Mạch làm nhiệm vụ nhận tín hiệu về xử lý và thực
hiện yêu cầu của tín hiệu nhận được xuất dữ liệu ra bên ngoài theo yêu cầu
 Chân 31(EA) được mắc lên nguồn 5(V) cùng với chân cấp nguồn Vcc (40)
để vi mạch thực hiện chương trình bên trong.
 Chân 20 được nối mass
 Chân 18, 19 nối với thạch anh 12MHz và các tụ C1, C2 tạo thành mạch dao
động tạo xung cho vi mạch.
3.3 TÍNH TOÁN MẠCH RESET:

R 2
8 . 2 K
C 1
1 0 n F
5 V C C

L O
0
s w
1 0 0
R 1
H3.3 Sơ đồ mạch RESET
Mạch RESET tạo đáp ứng mức 1 tại chân 9 của vi mạch sao cho thời gian
tồn tại đáp ứng này lớn hơn 2 chu kỳ máy tạo xung thì thời gian tồn tại đáp ứng
RESET tối thiểu là 2ns.
 Nguyên lý hoạt động của mạch RESET
Ở thời điểm vừa cấp nguồn cho mạch tụ bắt đầu nạp lúc điện áp trên R2
giảm dần từ Vcc xuống 0 với đáp ứng theo đường cong
e
-T/R.C
Vcc.R =U
Thời gian nạp của tụ tương ứng điện áp trên R2 giảm xuống đến 0.368 .Vcc,
để đạt đến trạng thái xác lập cần khoảng thời gian là
τ
3
.
GVHD : BÙI THANH LUÂN SVTH : HUỲNH DUY QUANG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 14
Khi mạch RESET đã đạt đến trạng thái xác lập, nếu có một tín hiệu RESET
từ công tắc nhấn làm điện áp trên tụ xã nhanh qua R1 và đáp ứng RESET bắt
đầu lại từ đầu.
Chọn C=10(nF) để đảm bảo đáp ứng RESET mức 1 (4.8-5V) trên điện trở R2
tồn tại hơn 2 chu ky máy (2(nF)) ta chọn R2 sao cho
>>
τ
Tmay.

Chọn thời gian tồn tại xung RESET là 300(ns).
Ta có:
e
-T/R.C
Vcc.R =U
(3.1)
Ln(Vcc) = ln(Vcc) + ln(
e
-T/R.C
.
) (3.2)
)(7348
.10)).8.4ln()5(ln(
.300
))).2ln()(ln(
2
10
10
6
6
Ω=
−
=
−
=
−
−
CVRVcc
t
R

(3.3)
chọn R2=8,2K
R1 được chọn sao cho thời gian tụ xã hết điện áp trên nó một cách nhanh
chóng để đảm bảo khi nhấn công tắc RESET, trong thời gian ngắn cũng đủ để tụ
xã hết điện. Đồng thời mức áp trên R2 khi nhấn công tắc qua cầu phân áp R1, R2
nằm trong khoảng 4,8 – 5v.
21
2.
2
RR
RVcc
VR
+
=
(3.4)
R1=
Ω=− 3142).1(
2
R
V
Vcc
R
(3.5)
Nếu chọn thời gian tụ xã hết điện là khoảng 10(nF)
ta có:
Vc =Vcc.
( )
e
RCt /
1

−
−
(3.6)
R1 = ln
Ω=






−






− 38,831
t
C
Vcc
Vc
(3.7)
chọn R1= 100
Ω
GVHD : BÙI THANH LUÂN SVTH : HUỲNH DUY QUANG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 15
1 8
C 2

C 1
1 9
3 3 p F
3 3 p F
1 1 . 0 5 9 2
Z T B
H3.4 Mạch dao động thạch anh
Tầng số của bộ cộng hưởng thạch anh có thể chọn từ 1 đến 12 (MHz). Bộ vi xử lý
sẽ từ chối làm việt ở tầng số 20 (MHz) hoặc cao hơn.
Tuy nhiên một số bộ vi xử lí có thể đạt đến tầng số làm việc lên đến 40
(MHz). Ở đây ta chọn tầng số cộng hưởng thạch anh là 12(MHz) kết hợp với cặp
tụ 33pF tạo thành một bộ dao động cung cấp tầng số xung đồng hồ 12MHz cho vi
mạch.
Như vậy một chu kỳ máy của vi mạch sẽ là 1(us)
3.4 SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỀU KHIỂN HIỂN THỊ SỐ:
GVHD : BÙI THANH LUÂN SVTH : HUỲNH DUY QUANG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 16
C B 1
U 7
7
6
4
2
1
9
1 0
3
8
5
A

B
C
D
E
F
G
3
8
P
U 7
7
6
4
2
1
9
1 0
3
8
5
A
B
C
D
E
F
G
3
8
P

R 1 1
R 1 3
4 K 7
4 K 7
R 1 2 8 . 2 K
A 1 0 1 5
A 1 0 1 5A 1 0 1 5
4 K 7
U 7
7
6
4
2
1
9
1 0
3
8
5
A
B
C
D
E
F
G
3
8
P
A 1 0 1 5

C B 2
C 1
C 3
1 0 u F
U 7
7
6
4
2
1
9
1 0
3
8
5
A
B
C
D
E
F
G
3
8
P
C B 3
0
5 V C C
U 7
7

6
4
2
1
9
1 0
3
8
5
A
B
C
D
E
F
G
3
8
P
3 3 p F
S W 7
5 V C C
4 K 7
C 2
4 K 7
U 1
A T 8 9 C 5 1
3 1
1 9
1 8

9
1 2
1 3
1 4
1 5
1
2
3
4
5
6
7
8
3 9
3 8
3 7
3 6
3 5
3 4
3 3
3 2
2 1
2 2
2 3
2 4
2 5
2 6
2 72 8
1 7
1 6

2 9
3 0
1 1
1 0
E A / V P
X 1
X 2
R E S E T
I N T 0
I N T 1
T 0
T 1
P 1 . 0
P 1 . 1
P 1 . 2
P 1 . 3
P 1 . 4
P 1 . 5
P 1 . 6
P 1 . 7
P 0 . 0
P 0 . 1
P 0 . 2
P 0 . 3
P 0 . 4
P 0 . 5
P 0 . 6
P 0 . 7
P 2 . 0
P 2 . 1

P 2 . 2
P 2 . 3
P 2 . 4
P 2 . 5
P 2 . 6P 2 . 7
R D
W R
P S E N
A L E / P
T X D
R X D
1 0 0
A 1 0 1 5
3 3 p F
5 V D C
4 K 7
1 1 . 0 5 9 2
Z T B
4 k 7
1
2
3
4
5
6
7
8
1 6
1 5
1 4

1 3
1 2
1 1
1 0
9
A 1 0 1 5
U 7
7
6
4
2
1
9
1 0
3
8
5
A
B
C
D
E
F
G
3
8
P
H3.5 Sơ đồ mạch hiển thị số thùng
 Sơ đồ mạch gồm:
1. Mạch RESET

Để khởi động lại mạch điều khiển.
2. Mạch dao động dùng thạch anh 12MHz
GVHD : BÙI THANH LUÂN SVTH : HUỲNH DUY QUANG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 17
Tạo dao động cho IC hoạt động .
3. Mạch xử lý trung tâm thực hiện các lệnh điều khiển.
4. Mạch hiển thị LED 7 đoạn, hiển thị số thùng của 3 loại
thùng.
5. Mạch điều khiển gồm 3 cảm biến CB1, CB2, CB3.
GVHD : BÙI THANH LUÂN SVTH : HUỲNH DUY QUANG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 18
CHƯƠNG 4
GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-200
4.1CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA PLC:
4.1.1 Đơn vị xử lý trung tâm:
Là bộ vi xử lý, liên kết với các hoạt động của hệ thống PLC, thực hiện
chương trình, xử lý tín hiệu nhập xuất và thông tin liên lạc với các thiết bị bên
ngoài.
4.1.2 Bộ Nhớ (Memory):
Có nhiều loại bộ nhớ khác nhau, đây là nơi lưu trữ trạng thái hoạt động
của hệ thống, và bộ nhớ của người sử dụng. Để dảm bảo cho PLC hoạt
động, phải cần có bộ nhớ để lưu trữ chương trình, đôi khi cần mở rộng bộ
nhớ để thực hiện các chức năng khác như:
 Vùng đệm tạm thời lưu trữ trạng thái của các kênh xuất/nhập được gọi
là RAM xuất/ nhập.
 Lưu trữ tạm thời các trạng thái của các chức năng bên trong: Timer,
Counter, Relay.
 Bộ nhớ gồm có những loại sau:
 Bộ nhớ chỉ đọc (ROM: read only memory): ROM không phải là một bộ
nhớ khả biến, nó có thể lập trình chỉ một lần. Do đó không thích hợp cho

việc điều khiển “mềm” của PLC. ROM ít phổ biến so với các loại bộ nhớ
khác.
Bộ nhớ ghi đọc (RAM ):
 RAM là một bộ nhớ thường được dùng để lưu trữ dữ liệu và chương
trình của người sử dụng. Dữ liệu trong RAM sẽ bị mất đi nếu nguồn điện
bị mất, tuy nhiên vấn đề này được giải quyết bằng cách gắn thêm vào
RAM một nguồn điện dự phòng. Ngày nay trong kỹ thuật phát triển PLC
người ta dùng CMOSRAM nhờ sự tiêu tốn năng lượng khá thấp của nó
và cung cấp pin dự phòng cho các RAM này khi mất nguồn. Pin dự
GVHD : BÙI THANH LUÂN SVTH : HUỲNH DUY QUANG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 19
phòng có tuổi thọ ít nhất một năm trước khi cần thay thế, hoặc ta chọn
pin sạc gắn với hệ thống, pin sẽ được sạc khi cấp nguồn cho PLC.
 Bộ nhớ chỉ đọc chương trình và xoá được: ( EPROM: Erasable
Programmable Read Only Memory): EPROM kết hợp khả năng truy
linh động của RAM và tính khả biến của EPROM, nội dung trên
EPROM có thể bị xoá và lập trình bằng điện, tuy nhiên chỉ giới hạn trong
một số lần nhất định.
H4.1 Sơ đồ cấu trúc bên trong PLC
4.2 HOẠT ĐỘNG CỦA MỘT PLC:
Về cơ bản hoạt động của một PLC cũng khá đơn giản đầu tiên hệ
thống các cổng vào /ra ( còn gọi là các Module xuất/nhập ) dùng để đưa các
tín hiệu từ các thiết bị ngoại vi vào CPU. Sau khi nhận được tín hiệu ở ngõ
vào thì CPU sẽ xử lý, và đưa các tín hiệu diều khiển qua Module xuất ra
các thiết bị điều khiển.
Trong suốt quá trình hoạt động, CPU đọc hoặc quét dữ liệu hoặc
trạng thái của thiết bị ngoại vi thông qua ngỏ vào, sau đó thực hiện các
chương trình trong bộ nhớ như sau: một bộ đếm chương trình sẽ nhặt lệnh
GVHD : BÙI THANH LUÂN SVTH : HUỲNH DUY QUANG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 20

từ bộ nhớ chương trình đưa ra thanh ghi lệnh để thi hành. Chương trình ở
dạng STL sẽ được dịch ra ngôn ngữ máy cất trong bộ nhớ chương trình,
sau khi thực hiện xong chương trình, CPU sẽ gởi hoặc cập nhật tín hiệu tới
các thiết bị, được thực hiện thông qua Module xuất.
Một chu kỳ gồm đọc tín hiệu ở ngỏ vào, thực hiện chương trình và
gởi cập nhật tín hiệu ở ngỏ ra được gọi là một chu kỳ quét.
Trên đây chỉ là mô tả hoạt động đơn giản của một PLC, với hoạt
động sẽ giúp cho người thiết kế nắm được nguyên tắc của một PLC. Nhằm
cụ thể hóa hoạt động của một PLC.
Thực tế khi PLC thực hiện chương trình, khi cập nhật tín hiệu ngỏ
vào (ON/OF) các tín hiệu hiện nay không được truy xuất tức thời để đưa ra
ở ngõ ra mà quá trình cập nhật tín hiệu ở ngõ ra phải theo hai bước:
Khi xử lý thực hiện chương trình, vi xử lý sẽ chuyển đổi các bước
logic ở ngỏ ra trong “chương trình nội” đả được lập trình, các bước logic
này sẽ chuyển đổi ON/OF.
Tuy nhiên lúc này các tín hiệu ở ngõ ra vẫn chưa được đưa ra. Khi
kết thúc chương trình xử lý việc chuyển đổi các mức logic đã hoàn thành,
thì việc cập nhật các tín hiệu ở ngõ ra mới thực sự tác động lên ngỏ ra để
điều khiển các thiết bị ở ngõ ra.
Thường việc thực thi một vòng quét xảy ra với một thời gian rất
ngắn, một vòng quét đơn có thời gian thực hiện một vòng quét từ 1ms tới
100ms.
Việc thực hiện một chu kỳ quét dài hay ngắn còn phụ thuộc vào độ
dài của chương trình và cả mức độ giao tiếp giửa PLC với các thiết bị
ngoại, vi Vi xử lý có thể đọc được tín hiệu ở ngõ vào chỉ khi nào tín hiệu
này tác động với khoảng thời gian lớn hơn một chu kỳ quét.
Tuy nhiên trong thực tế sản xuất, thường các hệ thống chấp hành là
các hệ thống cơ khí nên có tốc độ quét như trên có thể đáp ứng được các
chức năng của dây chuyền sản xuất.
GVHD : BÙI THANH LUÂN SVTH : HUỲNH DUY QUANG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 21
Để khắc phục thời gian quét dài, ảnh hưởng đến chu trình sản xuất
các nhà thiết kế còn thiết kế hệ thống PLC cập nhật tức thời, các hệ thống
này thường được áp dụng cho các PLC lớn có số lượng I/O nhiều, truy cập
và xử lý lượng thông tin lớn.
4.2PHÂN LOẠI PLC:
Đầu tiên là khả năng và giá trị cũng như nhu cầu về hệ thống, sẽ
giúp người sử dụng cần những loại PLC nào.
Nhu cầu về hệ thống được xem như là một nhu cầu ưu tiên nó giúp người
sử dụng biết cần loại PLC nào và đặc trưng của từng loại để dễ dàng lựa chọn.
Các nhà thiết kế phân PLC ra thành các loại sau:
 LOẠI 1: Micro PLC
Micro PLC thường được ứng dụng trong các dây chuyền sản xuất nhỏ, các
ứng dụng trực tiếp trong từng thiết bị đơn lẻ, các PLC này thường được lập
trình bằng các bộ lập trình cầm tay một vài micro PLC còn có khả năng hoạt
động với tín hiệu I/O tương tự, các tiêu chuẩn của một Micro PLC như sau:
 32 ngõ vào/ra
 Sử dụng vi sử lý 8 bit
 Bộ nhớ có dung lượng 1k
 Ngõ vào/ra là tín hiệu số
 Có times và countes
 Thường được lập trình bằng các bộ lập trình cầm tay
 LOẠI 2: PLC cỡ nhỏ
Chức năng của PLC này thường được giới hạn trong việc chuổi các mức
logic, điều khiển thay thế rờ le, các tiêu chuẩn cảu PLC này như sau:
 Có 128 ngõ vào/ra
 Dùng vi xử lý 8 bít
 Dùng bộ nhớ 2 k
 Lập trình bằng ngôn ngữ dạng hình thang (ladder)
 Có timer, counter, thanh ghi dịch

 Đồng hồ thời gian thực
GVHD : BÙI THANH LUÂN SVTH : HUỲNH DUY QUANG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 22
 Thường được lập trình bằng bộ lập trình cầm tay
 LOẠI 3: PLC cỡ trung bình
PLC này ứng dụng được những thuật toán thay đổi được các đặc tính của
PLC nhờ vào hoạt động của phần cứng và phần mềm (nhất là phần mềm) các
thông số của PLC trung bình như sau:
 Có khoảng 1024 ngõ vào/ra
 Dùng vi xử lý 8 bít
 Bộ nhớ 4k có thể nâng lên 8k
 Tín hiệu ngõ vào là tương tự hoặc số
 Có các lệnh dạng khối và ngôn ngữ lập trình là ngôn ngữ cấp cao
 Có timer, counter, thanh ghi dịch
 Có khả năng xử lý chương trình con (qua lệnh JUMP…)
 Thực hiện các thuật toán (cộng, trừ, nhân, chia…)
 Có đường tín hiệu đặc biệt ở Module vào ra
 Giao tiếp với các thiết bị khác qua cổng RS232
 Có khả năng hoạt động với mạng
 Lập trình qua CRT (Cathode Ray Tube) để dễ quan sát
 LOẠI 4: PLC cỡ lớn
PLC này được sử dụng rộng rải hơn do có khả năng hoạt động hữu hiệu,
có thể nhận dữ liệu, báo những dữ liệu đã nhận. Phần mềm cho thiết bị điều
khiển cầm tay được phát triển mạnh hơn tạo thuận lợi cho người sử dụng, tiêu
chuẩn của PLC cỡ lớn như sau:
 Có 2048 cổng vào/ra
 Dùng vi xử lý 8 bít hoặc 16 bít
 Bộ nhớ cơ bản có dung lượng 12k, mở rộng lên được 32k
 Chuỗi lệnh cho phép ngắt
 PID hoặc làm việc với hệ thống phần mềm PID

 Hai hoặc nhiều hơn cổng giao tiếp RS232
 Nối mạng
GVHD : BÙI THANH LUÂN SVTH : HUỲNH DUY QUANG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 23
 Dữ liệu điều khiển mở rộng, so sánh, chuyển đổi dữ liệu, chức
năng giải thuật toán mã điều khiển mỡ rộng (mã nhị phân, hex )
 Có khả năng giao tiếp giửa máy tính và các module
 LOẠI 5: PLC rất lớn
Được dùng trong các ứng dụng đòi hỏi sự phức tạp và chính xác cao, đồng
thời dung lượng chương trình lớn.
Ngoài ra PLC loại này còn có thể giao tiếp I/O với các chức năng đặc biệt,
tiêu chuẩn PLC loại này có thêm các chức năng.
 Có 8192 cổng vào/ra
 Dùng vi xử lý 16 bít hoặc 32 bít
 Bộ nhớ 64k , mở rộng lên được 1M
 Thuật toán : +, - ,* ,/ , bình phương
 Dữ liệu điều khiển mỡ rộng : Bảng mã ASCII, LIFO, FIFO
4.4 CÁC BƯỚC THIẾT KẾ MỘT HỆ THỐNG DÙNG PLC:
4.4.1 XÁC ĐỊNH QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ:
Trước tiên ta phải xác định thiết bị hay hệ thống nào muốn điều khiển.
Mục đích cuối cùng của bộ điều khiển là điều khiển một hệ thống hoạt động.
Sự vận hành của hệ thống được kiểm tra bởi các thiết bị đầu vào. Nó nhận
tín hiệu đến CPU, CPU xử lý tín hiệu và gửi đến thiết bị xuất để điều khiển sự
hoạt động của hệ thống như đã lập trình trong chương trình.
4.4.2 XÁC ĐỊNH NGÕ VÀO, NGÕ RA:
Tất cả các thiết bị xuất nhập bên ngoài đều được kết nối với bộ điều khiển
lập trình. Thiết bị nhập là những contactor, cảm biến….Thiết bị xuất là những
cuộn dây, motor, bộ hiển thị ….
Sau khi xác định tất cả các thiết bị xuất nhập cần thiết, ta định vị các thiết
bị vào tương ứng với từng ngỏ ra trên PLC trước khi viết chương trình.

4.4.3 VIẾT CHƯƠNG TRÌNH:
Khi viết chương trình theo sơ đồ bật thang (ladder) phải theo sự hoạt động
tuần tự từng bước của hệ thống.
4.4.4 NẠP CHƯƠNG TRÌNH VÀO BỘ NHỚ:
GVHD : BÙI THANH LUÂN SVTH : HUỲNH DUY QUANG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 24
Chúng ta nạp chương trình vào bộ nhớ thông qua bộ console lập trình
hay.
Máy tính có chứa phần mềm lập trình hình thang. Sau khi nạp xong kiểm tra
lại bằng hàm chuẩn đoán. Nếu được mô phỏng toàn bộ hoạt động của hệ thống để
chắc chắn rằng chương trình đã hoạt động tốt.
4.4.5 CHẠY CHƯƠNG TRÌNH:
Trước khi nhấn nút START, phải chắc chắn rằng các dây dẫn nối các ngõ
vào ra đến các thiết bị nhập, xuất đã được nối đúng theo chỉ định.
Lúc đó PLC mới bắt đầu hoạt động thật sự. Trong khi chạy chương trình,
nếu bị lỗi thì máy tính hoặc bộ console sẽ báo lỗi, ta phải sửa lại cho đến khi nó
hoạt động an toàn.
4.5 SƠ ĐỒ NỐI KẾT GiỮA PLC VÀ MÔ HÌNH:
GVHD : BÙI THANH LUÂN SVTH : HUỲNH DUY QUANG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 25
4.6 MÔ TẢ TOÁN HẠNG:
I0.0 CB1 Phân loại thùng 1
GVHD : BÙI THANH LUÂN SVTH : HUỲNH DUY QUANG
CB1
CB2
CB3
START
STOP
CB4
CB5

CB6

+

_

RL8
RL9
RL10
RL11
ĐC
V1
V2
V3
RL3
RL4
RL5
RL6
RL2
RL1
I0.0
Q0.0
I0.1
Q0.1
I0.2
Q0.2
I0.3
Q0.3
I0.4
I0.5

I0.6
I1.0
I1.1
24V
0V
+
-
MẠCH
KHUYẾCH
ĐẠI
LOADCELL
ANALOG