Đồ án tốt nghiệp ứng dụng PLC trong công nghệ sản suất bia ĐHCN Hà Nội

TRờng đại học công nghiệp hà nội

khoa điện

LI NểI U
t nước ta đang trên đà phát triển, q trình cơng nghiệp hóa – hiện đại hóa
đang diễn ra rất mạnh mẽ, sự hội nhập quốc tế nền kinh tế đang có những bước tiến
vững chắc. Cùng với sự phát triển về nền kinh tế thì nhu cầu về điện năng cũng
khơng ngừng gia tăng. Ngành điện đã đóng một vai trò then chốt đối với nền kinh
tế. Mặt khác, việc áp dụng các công nghệ mới trong nhiều lĩnh vực sản xuất khác
nhau đã dẫn đến sự ra đời của hàng loạt thiết bị hiện đại, trong đó có thiết bị logic
khả trình PLC (Programmable Logic Controller). PLC đã và đang phát triển mạnh
mẽ và ngày càng chiếm vị trí quan trọng trong các nhà máy – xí nghiệp. Nó đang
dần dần thay thế cho các hệ thống điều khiển bằng relay, contactor thơng thường
cồng kềnh phức tạp. Nó làm việc có hiệu quả với từng máy làm việc độc lập cũng
như với hệ thống điều khiển phức tạp và có tính tự động hóa cao, dễ lập trình…
Hiện nay, cùng với sự phát triển kinh tế thì nhu cầu của con người cũng tăng
theo. Ngành giải khát là một trong những ngành phát triển hiện nay, trong đó có
sản xuất bia. Bia là một loại đồ uống giải khát lên men có ga mà nó chứa đầy đủ
các yếu tố dinh dưỡng. Điều này đặt ra vấn đề cho ngành sản xuất bia là làm thế
nào để làm ra nhiều và đảm bảo về chất lượng để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao
của con người.
Để tự động hoá quá trình sản xuất, nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm, tăng
năng suất lao động, giảm chi phí sản xuất … Chúng em lựa chọn PLC-CPM2A của
hãng OMRON với ưu điểm kích thước nhỏ gọn, giá thành hạ và vận hành đơn giản
vào ứng dụng sản xuất bia.
Trong quá trình học tập tại trường Đại học Công nghiệp Hà Nội chúng em đã
được các thầy cô giáo truyền đạt cho rất nhiều kiến thức về chuyên ngành điện nói
chung và tự động hóa nói riêng. Kiến thức ấy đã giúp chúng em hiểu biết hơn và có
tầm nhìn mới về ngnh in.

Đồ áN TốT NGHIệP

NHóM SV LớP LT CĐ-ĐH ĐIệN 1-K1

1


TRờng đại học công nghiệp hà nội

khoa điện

tng hp lại kiến thức về ngành điện cũng như để chuẩn bị cho cơng việc
sau khi ra trường thì đồ án tốt nghiệp mơn PLC chính là một sự chuẩn bị cho tương
lai. Được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Bùi Lập Hiến cùng với sự cố gắng
nỗ lực của bản thân chúng em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp đúng thời hạn. Song
vì thời gian có hạn cũng như kiến thức còn hạn chế nên đồ án tốt nghiệp của chúng
em khơng tránh khỏi những thiếu sót. Chúng em kính mong các thầy cơ giáo và các
bạn góp ý để đồ án của chúng em được hồn thiện hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 10 thỏng 04 nm 2009
Nhúm sinh viờn:

Đồ áN TốT NGHIệP

NHóM SV LíP LT C§-§H §IƯN 1-K1

2


TRờng đại học công nghiệp hà nội

khoa điện

MC LC

CHNG I
GII THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA
I. KHÁI NIỆM.
Bia là một loại nước uống chứa cồn được sản xuất bằng q trình lên men của
đường lơ lửng và nó khơng được chưng cất sau khi lên men. Nói một cách khác, bia
là loại nước giải khát có độ cồn thấp, bọt mịn xốp và hương vị đặc trưng của hoa
houblon. Đặc biệt CO2 hịa tan trong bia có tác dụng giải nhiệt nhanh, hỗ trợ cho
q trình tiêu hóa. Ngồi ra trong bia còn chứa một lượng vitamin khá phong phú
(chủ yếu là vitamin nhóm B1, B2, PP…). Nhờ những ưu điểm này, bia được sử dụng
rộng rãi ở hầu hết các nước trên thế giới với sản lượng ngày càng tăng. Đối với
nước ta bia đã trở thành loại đồ uống quen thuộc ngày càng tăng về số lượng và đã
trở thành ngành công nghiệp mũi nhọn trong ngành cơng nghiệp nước ta.
Q trình sản xuất bia được gọi là nấu bia. Do các thành phần sử dụng để sản
xuất bia là khác nhau tùy theo từng khu vực, các đặc trưng của bia như hương vị và
màu sắc cũng thay đổi rất khác nhau và do đó có khái niệm loại bia này hay các sự
phân loại bia khác.
II. CÁC LOẠI BIA.
Có nhiều loại bia khác nhau, mỗi loại bia được coi là thuộc về một kiểu cụ thể
nào đó. Kiểu bia là mác dán miêu tả hương vị tổng thể và thông thường là nguồn
gốc của bia, phù hợp với hệ thống tiến hóa qua các lần thử và các sai số qua nhiều
thế kỉ.
Yếu tố chính để xác định loại bia là công nghệ lên men. Phần lớn kiểu bia thuộc
về một trong hai họ lớn: ale – sử dụng lên men nổi hoặc lager – sử dụng lên men
chìm. Bia có đặc trưng pha trộn của cả ale và lager được gọi là bia lai.
§å ¸N TèT NGHIƯP

NHãM SV LíP LT C§-§H §IƯN 1-K1

3


TRờng đại học công nghiệp hà nội

khoa điện

Ale: Ale l bất kì loại bia nào được sản xuất bằng cơng nghệ lên men nổi, và nó
thơng thường được lên men ở nhiệt độ cao hơn so với bia lager (15-23 oC) . Các men
bia ale ở các nhiệt độ này tạo ra một lượng đáng kể các ester, các hương liệu thứ cấp
và các sản phẩm tạo mùi khác. Các khác biệt về kiểu giữa các loại ale là nhiều hơn
so với các loại lager, và nhiều loại bia ale rất khó để phân loại chúng.
Lager: Cơng nghệ lên men bia lager là lên men chìm, thơng thường được lên
men ở nhiệt độ 7-12oC (44-55oF) (“pha lên men”), và sau đó được lên men thứ cấp ở
0-4oC (30-40oF) (“pha lager hóa”). Trong giai đoạn lên men thứ cấp, lager được làm
trong và chín. Các điều kiện lạnh cũng kiềm chế việc sản xuất tự nhiên các ester và
các phụ phẩm khác, tạo ra hương vị “khô và lạnh hơn” của bia.
Các công nghệ hiện đại để sản xuất bia lager đã được Gabriel Sedlmayr và
Anton Dreher khai phá. Với việc kiểm sốt q trình lên men đã được hồn thiện
hơn, phần lớn công nghệ sản xuất bia lager hiện nay chỉ sử dụng thời gian lưu trữ
lạnh ngắn, thông thường từ 1 đến 3 tuần.
Loại bia hỗn hợp: Kiểu bia lai hay bia hỗn hợp sử dụng các nguyên liệu và
cơng nghệ hiện đại thay vì (hoặc bổ sung) các khía cạnh truyền thống của sản xuất
bia. Mặc dù vậy có một số biến thái giữa các nguồn khác nhau.
III. CÁC NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT BIA.
Nguyên liệu dùng để sản xuất bia bao gồm: gạo, malt, H 2O, men, hoa Hupblon,
và các chất phụ gia. Trong đó malt và hoa Hupblon là hai nguyên liệu chính dùng để

sản xuất bia, nó có chất lượng cao của các hãng cung cấp hàng đầu thế giới. Việc
sản xuất dựa trên nền tảng công nghệ tiên tiến và tuân thủ nghiêm ngặt theo đúng
các quy trình cơng nghệ cũng như các tiêu chuẩn Việt Nam-Thế giới.
1. Gạo.
Gạo chỉ là nguyên liệu phụ (chiếm 30%), nguyên liệu dùng để thay thế nhằm
giảm giá thành sản phẩm. Gạo được mua từ gạo ăn bình thường, đem nghiền nát sau
đó say mịn ở dạng tấm và được đưa vào nồi gạo. Ở nồi gạo, gạo dạng tấm được hoà
tan bằng nước ở 77oC và hỗn hợp đó được hồ hố ở 100 oC. Trong q trình hồ hố
có bổ sung thêm một số hố chất như: CaCl 2, CaSO4 nhằm mục đích cung cấp Ca 2+
để phục vụ cho q trình đường hố sau này và có bổ sung thêm 1 loại enzym chống
cháy có tên thương mại là Termamyl để pha loãng dung dịch, chống trường cháy nồi
và enzym này phải là enzym chịu nhiệt cao.
2. Malt.

Đồ áN TốT NGHIệP

NHóM SV LớP LT CĐ-ĐH ĐIệN 1-K1

4


TRờng đại học công nghiệp hà nội

khoa điện

Malt l mt hạt ngũ cốc gọi là lúa mạch (chiếm 70%). Nó được nhập từ các
nước Anh, Úc, Đan Mạch. Chất lượng malt được đảm bảo theo tiêu chuẩn tập đoàn
Casberg. Malt được các nước gửi mẫu cho phịng thí nghiệm Casberg và chất lượng
của malt được kiểm tra tại đó. Đối với việc hoà tan malt khác với hoà tan gạo vì
malt dễ bị hiện tượng đóng cục hơn do đó malt được khuấy trộn dưới dạng phun

nước trước khi cho vào nồi phun. Malt còn được dùng để tạo màu cho bia, với malt
bình thường khơng đủ độ màu vì thế người ta thêm malt “ đen” để tăng độ màu.

3. Men.
Men là chất xúc tác có nguồn gốc prơtêin, đó là những phân tử có cấu tạo
polypeptit. Tác dụng xúc tác là nhờ các q trình lên men. Đó là những q trình
trong đó xảy ra sự thay đổi thành phần hoá học của chất gây ra do kết quả hoạt động
của các vi sinh vật nào đó (ví dụ men rượu, nấm hoặc vi khuẩn).Trong những
trường hợp này, những chất men do vi sinh vật tạo ra là những yếu tố hoạt động xúc
tác. Chất men vẫn giữ được tính hoạt động và khả năng tác dụng của nó khi lấy nó
ra khỏi vi sinh vật. Mỗi loại men có một hương vị riêng.
4. Hoa Hupblon.
Hoa hupblon dùng để tạo vị đắng cho bia. Cây Hupblon là một loại dây leo,
thích hợp khí hậu ơn đới, được trồng nhiều ở Anh, Mỹ. Có 2 loại Hupblon là:
Hupblon bittermiss và Hupblon Aroma. Cả 2 loại này đều phải được bảo quản ở
nhiệt độ dưới 10oC để giảm độ mất mát của - axit. Trên cây Hupblon người ta
thường dùng hoa của cây để tạo vị đắng cho bia vì hoa của cây Hupblon có vị đắng
nhiều hơn.
5. H2O.
Nước tham gia trực tiếp vào quy trình cơng nghệ (như ngâm đại mạch, nấu
malt, lọc dịch nha, lên men, trong công đoạn chiết rót…), tạo nên sản phẩm cuối
cùng. Có thể nói nước là ngun liệu chính để sản xuất bia do trong bia hàm lượng
nước chiếm 90-92% trọng lượng bia.
Thành phần và hàm lượng của chúng ảnh hưởng rất lớn đến q trình cơng nghệ
và chất lượng bia thành phần. Nước cơng nghệ được sử dụng trong quy trình nấu
malt, nấu gạo, rửa bã, ngâm đại mạch.
IV. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA.
Bao gồm có 3 phân xưởng chính:
+ Phân xưởng nu
+ Phõn xng lờn men

Đồ áN TốT NGHIệP

NHóM SV LớP LT C§-§H §IƯN 1-K1

5


TRờng đại học công nghiệp hà nội

khoa điện

+ Phõn xng chiết
1. Phân xưởng nấu.
• Ngun liệu chính: Malt & gạo
• Làm sạch ngun liệu
• Cân
• Nghiền
• Hồ hố
• Đường hố
• Lọc dịch đường
• Houblon hố
2. Phân xưởng lên men.
• Lắng trong: sau khi kết thúc q trình đun sơi, nước nha được bơm sang lắng
cặn nhằm mục đích tách cặn và tủa nóng.
• Làm lạnh dịch nha: mục đích đưa nhiệt độ về nhiệt độ thích hợp cho q trình
lên men.
• Nhân men giống: nhằm chuẩn bị lượng men giống ban đầu cần thiết. Đồng
thời hoạt hố tính năng của nấm men.
• Lên men chính: nhằm chuyển hố đường trong dịch nha thành ethanol,
carbondioxit cùng với các sản phẩm phụ và sản phẩm trung gian từ quá trình

trao đổi chất của nấm men.
• Lên men phụ: mục đích chuyển phần đường cịn sót lại sau q trình lên men
chính để tạo thành CO2 và các sản phẩm khác.
3. Phân xưởng chiết.
Chuyển két lên băng tải
• Gắp chai
• Rửa chai
• Kiểm tra chai
• Chiết và đóng nắp
• Kiểm tra thể tích bia
• Thanh trùng
V. CÁC THIẾT BỊ TRONG SẢN XUẤT BIA.
• Máy nghiền bao gồm:
+ Máy nghiền gạo
+ Máy nghiền Malt
• Ni bao gm:
Đồ áN TốT NGHIệP

NHóM SV LớP LT CĐ-ĐH §IÖN 1-K1

6


TRờng đại học công nghiệp hà nội

ã
ã
ã
ã
ã

ã

khoa điện

+ Ni hi
+ Nồi hồ hoá
+ Nồi đường hoá
+ Nồi nấu hoa
Động cơ khuấy
Thùng lọc đáy bằng hoặc thùng lọc đáy nghiêng
Thùng lọc bã hoa
Thùng lắng trong
Đường ống dẫn
Động cơ bơm cháo.

CHƯƠNG II
GIỚI THIỆU PLC – CPM2A CỦA HÃNG OMRON
I. CÁC THAM SỐ CHUNG.
1. Giới thiệu PLC-CPM2A.
1.1. Cấu trúc của PLC (Programmable Logic Controller – goi tắt là PLC).
Về cơ bản PLC có thể được chia làm 5 phần chính như sau:
• Phần giao diện đầu vào (Input).
• Phần giao diện đầu ra (Output).
• Bộ xử lý trung tâm (CPU).
• Bộ nhớ dữ liệu và chương trình (Memory).
• Nguồn cung cấp cho hệ thng (Power Supply).

Đồ áN TốT NGHIệP

NHóM SV LớP LT CĐ-ĐH §IÖN 1-K1

7


TRờng đại học công nghiệp hà nội

khoa điện

Hỡnh 1: S đồ cấu trúc cơ bản của một bộ PLC.
Nguồn cung cấp (Power Supply) biến đổi điện cung cấp từ bên ngồi thành
mức thích hợp cho các mạch điện tử bên trong PLC (thông thường là 220VAC –
5VDC hoặc 12 VDC).
Phần giao diện đầu vào biến đổi các đại lượng điện đầu vào thành các mức tín
hiệu số (digital) và cấp vào cho CPU xử lý.
Bộ nhớ (Memory) lưu chương trình điều khiển được lập bởi người dùng và các
dữ liệu khác như cờ, thanh ghi tạm, trạng thái đầu vào, lệnh điều khiển đầu ra….
Nội dung của bộ nhớ được mã hoá dưới dạng mã nhị phân.
Bộ xử lý trung tâm (CPU) tuần tự thực thi các lệnh trong chương trình lưu
trong bộ nhớ, xử lý các đầu vào và đưa ra kết quả xuất hoặc điều khiển cho phần
giao diện đầu ra (Output).
Phần giao diện đầu ra thực hiện biến đổi các lệnh điều khiển ở mức tín hiệu số
bên trong PLC thành mức tín hiệu vật lý thích hợp bên ngồi như đóng mở rơle,
biến đổi tuyến tính số - tương tự….
Thơng thường PLC có kiến trúc kiểu module hố với các thành phần chính ở
trên có thể được đặt trên một module riêng và có thể ghép với nhau tạo thành một
hệ thống PLC hoàn chỉnh.
Riêng loại Micro PLC CPM1A và CPM2A là loại tích hợp sẵn toàn bộ các
thành phần trong một bộ.
1.2 Hoạt động của PLC.
Hình 2 dưới đây là lưu đồ thực hiện bên trong PLC, trong đó 2 phần quan trọng

nhất là thực hiện chương trình và cập nhật đầu vào ra. Quá trình này được thực hiện
liên tục khơng ngừng theo một vịng kín gọi là scan hay cycle hoặc sweep. Phần

§å ¸N TèT NGHIƯP

NHãM SV LíP LT C§-§H §IƯN 1-K1

8


TRờng đại học công nghiệp hà nội

khoa điện

thc hin chng trình gọi là program scan chỉ thị bỏ qua khi PLC chuyển sang chế
độ PROGRAM.

Hình 2: Lưu đồ thực hiện trong PLC.
1.3 Các bit đầu vào trong PLC và các tín hiệu điện bên ngồi.

Hình 3: Các bit đầu vào.
Các bít trong PLC phản ánh trạng thái đóng mở của cơng tắc điện bên ngồi
như trên hình.
Khi trạng thái khố đầu vào thay đổi (đóng/mở). Trạng thái các bit tương ứng
cũng thay đổi tương ứng (1/10). Các bit trong PLC được tổ chức thành từng word;
ví dụ trên hình, các khoá đầu vào được nối tương ứng với word 000.
1.4 Các bit đầu ra trong PLC và các thiết bị in bờn ngoi.

Đồ áN TốT NGHIệP

NHóM SV LớP LT CĐ-ĐH §IÖN 1-K1

9


TRờng đại học công nghiệp hà nội

khoa điện

Hỡnh 4: Cỏc bit đầu ra và thiết bị điện bên ngồi.
Trên hình 4 là ví dụ về các bit điều khiển đầu ra của PLC. Các bit của word
010 (từ 010.00 đến 010.15) sẽ điều khiển bật tắt các đèn tương ứng với trạng thái
(“1” hoặc “0”) của nó.
1.5 Các địa chỉ bộ nhớ trong CPM2A.
Các địa chỉ dạng bit trong PLC được biểu hiện dưới dạng như sau:

Hình 5: Các địa chỉ bộ nhớ
Trong đó tiền tố là ký hiệu của loại địa chỉ bộ nhớ. Ví dụ: SR cho Special
Relay, LR cho Link Relay, IR cho Internal Relay,… Riêng Internal Relay là các bit
vào ra I/O khơng cần có tiền tố IR khi tham chiếu. Special Relay cũng thường được
coi là Internal Relay và khơng cần có tiền tố.
Ví dụ:
000.00 là bit thứ nhất của word 000
000.01 là bit thứ hai ca word 000
..
Đồ áN TốT NGHIệP

NHóM SV LớP LT C§-§H §IƯN 1-K1

10

TRờng đại học công nghiệp hà nội

khoa điện

000.15 l bit thứ 15 của word 000
Chú ý: Khi dùng Programming Console thì dấu chấm phân cách giữa địa chỉ
word và bit có thể được bỏ đi; nhưng khi dùng phần mềm SYSWIN thì dấu chấm
vẫn phải nhập vào.
Sau đây là ví dụ về 2 trong số những bộ nhớ đặc biệt trong PLC của OMRON:

2. Các lệnh lập trình cơ bản.
PLC thường được lập trình bằng một ngơn ngữ mơ phỏng giống như sơ đồ điện
gọi là Ladder Diagram. Mỗi phần tử của sơ đồ là một lệnh. Các lệnh phức tạp
thường có một mã lệnh (Code) riêng.
2.1 Lệnh điều kiện khởi đầu: Load ( LD ) và Load Not ( LD NOT)
Lệnh LOAD hay LOAD NOT dùng làm điều kiện khởi đầu một thang mới
trong sơ đồ bậc thang và có chức năng giống với một tiếp điểm của sơ đồ điện. Các
tiếp điểm khi nối với các phần tử khác thường đóng vai trị làm điều kiện thực hiện
cho các phần tử đi sau nó. Lệnh này ln được gắn với một địa chỉ bit xác định
trạng thái của tiếp điểm này. Chú ý là hai lệnh này luôn ln nằm ở phía trái nhất
của một khối lượng logic trong sơ đồ bậc thang (nghĩa là khơng có một lệnh nào
loại khác được phép nằm ở phía trái của lệnh này trong khối logic).
Có 2 loại:
- Lệnh LD : Tương đương với một tiếp điểm thường mở trong sơ đồ điện.
Khi bit đi kèm là một( ON ), tiếp điểm sẽ đóng và các phần tử đi sau tiếp
điểm sẽ được hoạt động và ngược lại khi bit đi kèm là 0, tiếp điểm sẽ mở
và các phần tử đi sau tiếp điểm sẽ không được hoạt động.
- Lệnh LD NOT: Tương đương với một tiếp điểm thường đóng trong sơ

đồ điện. Khi bit đi kèm là 0, tiếp điểm sẽ đóng và các phẩn tử đi sau tiếp
điểm sẽ được hoạt động và ngược lại khi bit đi kèm là 1, tiếp điểm sẽ mở
và các phần tử đi sau tiếp điểm sẽ không được hoạt động.
2.2 Lệnh AND và AND NOT.
Lệnh AND ( AND NOT ) dùng để tạo ra các tiếp điểm thường mở( thường
đóng ) theo sau ( nối tiếp ) với các tiếp điểm tạo ra bởi lệnh LD hay LD NOT.
2.3 Lệnh OR, OR NOT.
Lệnh OR (OR NOT) tạo ra các tiếp điểm thường mở (thường đóng) nối song
song với một nhánh khác.
§å ¸N TèT NGHIƯP

NHãM SV LíP LT C§-§H §IƯN 1-K1

11


TRờng đại học công nghiệp hà nội

khoa điện

2.4 Lnh AND LD và OR LD.
Lệnh AND LD nối tiếp 2 khối logic với nhau trong một sơ đồ bậc thang.
Lệnh OR LD nối song song 2 khối với nhau trong một sơ đồ bậc thang.
2.5 Lệnh OUT và OUT NOT.
Lệnh OUT (OUT NOT) sẽ bật bit được gán cho lệnh này lên ON (xuống OFF)
khi điều kiện thực thi đi trước nó là ON và sẽ reset bit này về OFF khi điều kiện đi
trước là OFF. Lệnh OUTPUT giống với chức năng cuộn dây trong sơ đồ điện là khi
một cuộn dây nhận được điện từ tiếp điểm (điều kiện) đi trước nó sẽ hút (đóng) hay
nhả (mở) tiếp điểm đi kèm.
3. Các hàm chức năng đặc biệt – Function (FUN).

Ngoài các lệnh điều kiện và đầu ra đơn giản trên, trong PLC loại CPM2A cịn
có các lệnh với các chức năng phức tạp khác. Mỗi lệnh này đều có một mã lệnh
(code) riêng. Khi lập trình với Mnemonic Code dùng Programming, ta phải nhập
lệnh dưới dạng sau:
“FUN xx”
trong đó xx: Mã của lệnh
Phím FUN và các phím số trên Programming Console dùng để nhập các lệnh
đặc biệt này. Dưới đây là mã của một số lệnh trong PLC loại CPM2A:
FUN 01
là lệnh
END ( End Instruction ).
FUN 02
là lệnh
IL ( Interlock ).
FUN 03
là lệnh
ILC ( Interlock Clear ).
FUN 04
là lệnh
JMP ( Jump End ).
FUN 05
là lệnh
JME ( Jump End ).
FUN 10
là lệnh
SFT ( Shift Register ).
FUN 11
là lệnh
KEEP ( Latching Relay ).
FUN 12

là lệnh
CNTR (Reversible Counter ).
FUN 13
là lệnh
DIFU ( Differentation – Up ).
FUN 14
là lệnh
DIFD ( Differentation – Down ).
Lệnh END ( FUN 01).
Lệnh END (01) dùng để đánh dấu điểm kết thúc của chương trình. Một chương
trình có thể có nhiều lệnh END (01) nhưng PLC sẽ chỉ xử lý các lệnh từ đầu
chương trình đến lệnh END đầu tiên mà nó gặp, sau đó chương trình lại bắt đầu từ
lệnh đầu tiên của chương trình. Nếu khơng có lệnh END trong chương trình, khi
PLC chuyển sang chế độ RUN thì trên màn hình của bộ lập trình cầm tay sẽ báo lỗi
“NO END INSTR” và chương trình sẽ không được thực hiện.
4. Các vùng nhớ của PLC-CPM2A
Những vùng nhớ dưới đây có thể được sử dụng với CPM2A:
Data area
Words
Bits
Function
IRarea1

IR000 đến IR009
10 Words
IR010 đến IR019
Output area
10 Words
Work area IR 020 to IR 049,
Input area

Đồ áN TốT NGHIệP

IR00000 n IR00915
160 Bits
IR01000 đến IR01915
160 Bits
IR02000 đến IR04915,

Các bít này có thể được gán
cho các đầu vào/ra bên
ngồi.
Các bít trong vùng làm việc

NHãM SV LíP LT C§-§H §IƯN 1-K1

12


TRờng đại học công nghiệp hà nội

khoa điện

IR 200 to IR 227
58 Words
SR 228 to SR 255
28 Words

SR area

IR20000 đến IR22715
928 Bits
SR 22800 to SR 25515
448 Bits
TR 0 to TR 7
8 Bits

TR area

HR area2

AR area

2

HR00 đến HR19
20 Words

HR0000 đến HR1915
320 Bits

AR 00 to AR 23
24 Words

AR 0000 to AR 2315
384 Bits

LR00 đến LR15
LR0000 đến LR1515
16 Words

256 Bits
TC000 đến TC255 (timer/counter numbers)

LR area1
Timer/counter area

Read/Write

2

DM 0000 to DM 1999
DM 2022 to DM 2047
(2,026 words)
DM 2000 to DM 2021
(22 words)

DM
area

Error log

Read only4,5
PC Setup4,5

DM 6144 to DM 6599
(456 words)
DM 6600 to DM 6655
(56 words)

có thể được sử dụng tự do

trong chương trình.
Các bít này phục vụ cho
những chức năng riêng biệt
như cờ báo và bít điều
khiển.
Các bít này được dùng để
lưu tạm thời trạng thái
ON/OFF tại các nhánh rẽ
chương trình.
Các bít này lưu dữ liệu và
lưu lại trạng thái ON/OFF
của chúng khi ngắt nguồn
điện.
Các bít này phục vụ cho
những chức năng riêng biệt
như cờ báo và bít điều
khiển.
Được dùng cho kết nối 1 : 1
với một PLC khác.
Những tham số như nhau
được sử dụng cho cả timer
và counter.
Dữ liệu vùng DM chỉ có thể
truy cập theo đơn vị Word.
Giá trị Word được lưu lại
khi ngắt nguồn điện.
Dùng để lưu thời gian xuất
hiện và mã lỗi khi có lỗi xảy
ra. Những Word này có thể
được sử dụng như vùng DM

đọc ghi thông thường khi
chức năng lưu lỗi hiện tại
khơng được sử dụng.
Chương trình khơng thể ghi
đè lên vùng này.
Sử dụng để lưu các thông số
khác nhau điều khiển hoạt
động của PLC.

II. SƠ ĐỒ KẾT NỐI U VO/RA V TRUYN THễNG.
1. S u I/O.

Đồ áN TèT NGHIƯP

NHãM SV LíP LT C§-§H §IƯN 1-K1

13


TRờng đại học công nghiệp hà nội

khoa điện

Hỡnh 6: S đồ đấu dây đầu vào

Hình 7: Sơ đồ nối dây đầu ra
2. Các phương pháp truyền thông.
Các loại truyền thông dưới đây có thể được thực hiện thơng qua các cổng của
PLC CPM2A.
• Truyền thơng host link với một máy tính chủ.

• Truyền thơng RS-232C với một máy tính hoặc thiết bị khác.
• Truyền thơng kết nối 1 : 1 với một PLC khác.
• Truyền thơng kết nối NT 1 : 1 với thiết bị lập trình.
2.1. Truyền thơng host link.

Đồ áN TốT NGHIệP

NHóM SV LớP LT CĐ-ĐH ĐIệN 1-K1

14


TRờng đại học công nghiệp hà nội

khoa điện

L mt giao thức truyền thơng loại hội thoại, trong đó PLC gửi đáp ứng khi có
lệnh được phát đi từ máy tính chủ và có thể được dùng để đọc ghi dữ liệu trong
vùng dữ liệu của PLC và điều khiển vài hoạt động của PLC. Khơng cần chương
trình truyền thơng trong PLC. Truyền thơng host link có thể sử dụng qua cổng thiết
bị ngoại vi hoặc cổng RS-232C của CPM2A.

Hình 8: Truyền tin giữa PLC CPM2A với máy tính chủ.
Khi kết nối dùng RS-232C chỉ cho phép kết nối 1 : 1 giữa một PLC với một
computer hoặc một Programmable terminal.

Hình 9: Kết nối một PLC CPM2A với một máy tính chủ hoặc một PT.
Khi kết nối dùng RS-422 cho phép kết nối tới 32 PLC trên mạng với một máy
tính (1 : n). Khoảng cách tối đa khi dùng cáp RS-422 là 500m.

Hình 10: Kết nối một máy tính chủ với nhiều PLC CPM2A ( tối đa là 32 PLC).
2.2. Truyn thụng khụng giao thc:
Đồ áN TốT NGHIệP

NHóM SV LớP LT C§-§H §IƯN 1-K1

15


TRờng đại học công nghiệp hà nội

khoa điện

Khi truyn thụng khơng giao thức được sử dụng, dữ liệu có thể được trao đổi
với thiết bị nối tiếp như đầu đọc mã vạch, máy in nối tiếp sử dụng TXD(48) và
RXD(47). Truyền thơng khơng giao thức có thể sử dụng hoặc với RS-232C hoặc
cổng ngoại vi.

Hình 11: Truyền tin sử dụng no-protocol qua cổng RS-232C hoặc peripheral.
2.3. Truyền thông 1 : 1 NT link.
NT link cho phép một PLC CPM2A kết nối trực tiếp với một Progammable
Terminal. Không cần bất kỳ chương trình truyền thơng nào trên PLC. NT link có
thể s dng vi cng RS-232C.

Đồ áN TốT NGHIệP

NHóM SV LớP LT C§-§H §IƯN 1-K1

16

TRờng đại học công nghiệp hà nội

khoa điện

Hỡnh 12: Truyn tin sử dụng NT link 1 : 1 giữa PLC với PT.
2.4. Truyền thông 1 : 1 PC link.
Một PLC CPM2A có thể được kết nối trực tiếp với một PLC khác như
CPM2A, CQM1, CPM1, CPM1A,CPM2C, SRM1(-V2), hoặc một C200HS hoặc
C200HX/HE/HG. Trong đó một PLC sẽ làm việc như Master, PLC cịn lại làm việc
như Slave. Khơng cần bất kỳ chương trình truyền thơng nào trên PLC. PC link phải
được kết nối qua cổng RS-232C.

Hình 13: Truyền tin sử dụng PC link 1 : 1 giữa 2 PLC.
3. Module mở rng Analog.
3.1. Ghộp ni module Analog.

Đồ áN TốT NGHIệP

NHóM SV LíP LT C§-§H §IƯN 1-K1

17


TRờng đại học công nghiệp hà nội

khoa điện

3.2 Phm vi chuyển đổi tín hiệu đầu vào.

3.3 Vị trí các đầu vo ra.

Trong ú:
ã
ã
ã
ã
ã
ã
ã
ã
ã
Đồ áN TốT NGHIệP

V OUT : in ỏp ra.
I OUT : Dòng điện ra.
COM
: Chân com đầu ra.
V IN1
: Điện áp vào 1.
I IN1
: Dòng điện vào 1.
COM1 : Chân com đầu vào 1.
V IN2
: Điện áp vào 2.
I IN2
: Dòng điện vào 2.
COM2 : Chân com đầu vào 2.

NHãM SV LíP LT C§-§H §IƯN 1-K1

18


TRờng đại học công nghiệp hà nội

khoa điện

Chỳ ý: Khi sử dụng tín hiệu vào là dịng điện thì phải ngắn mạch các đầu V IN1 với
I IN1 và V IN2 với I IN2
Bảng lựa chọn dải tín hiệu vào ra của module Analog:
Tín hiệu tương tự
Tín hiệu tương tự
Tín hiệu tương tự đầu
Mã hóa
đầu vào 1
đầu vào 2
ra
FF00 0 – 10 V
0 – 10 V
0–10V hoặc 4 – 20 mA
FF01 0 – 10 V
0 – 10 V
-10–10V hoặc 4 – 20 mA
FF02 1–5 V hoặc 4 – 20 mA 0 – 10 V
0–10V hoặc 4 – 20 mA
FF03 1–5 V hoặc 4 – 20 mA 0 – 10 V
-10–10V hoặc 4 – 20 mA
FF04 0 – 10 V
1–5V hoặc 4 – 20 mA 0–10V hoặc 4 – 20 mA

FF05 0 – 10 V
1–5V hoặc 4 – 20 mA -10–10V hoặc 4 – 20 mA
FF06 1–5 V hoặc 4 – 20 mA 1–5V hoặc 4 – 20 mA 0–10V hoặc 4 – 20 mA
FF07 1–5 V hoặc 4 – 20 mA 1–5V hoặc 4 – 20 mA -10–10V hoặc 4 – 20 mA

CHƯƠNG III
ỨNG DỤNG PLC CPM2A VÀO CÔNG NGHỆ SN XUT BIA
Đồ áN TốT NGHIệP

NHóM SV LớP LT CĐ-ĐH §IÖN 1-K1

19


TRờng đại học công nghiệp hà nội

khoa điện

I. Mễ T BÀI TỐN NẤU BIA.
1. Mơ hình cơng nghệ q trình hồ hố.

Hình 14: Mơ hình cơng nghệ nấu
2. Các thiết bị điện trong sơ đồ công nghệ.
 Các loại van.
+ V0 : là loại van điện từ dùng điều khiển hơi vào để gia nhiệt
Nguyên lý làm việc: Van điện từ, khi cấp điện vào cuộn hút của van, van sẽ mở
ra cho hơi nước vào ống gia nhiệt để tăng nhiệt độ của nồi. Khi không cấp điện vào
van, van sẽ đóng lại, hơi nước khơng được đưa vào ống gia nhiệt, nhiệt độ không
tăng nữa.
+ V1: là loại van điện từ dùng để cấp nước vào nồi nấu.

§å ¸N TèT NGHIƯP

NHãM SV LíP LT C§-§H §IƯN 1-K1

20


TRờng đại học công nghiệp hà nội

khoa điện

Nguyờn lý lm việc: khi cấp điện vào cuộn hút của van, van sẽ mở ra cho nước
chạy qua van cấp nước cho nồi nấu. Khi không cấp điện vào van, van sẽ đóng lại,
nước khơng được cấp vào nồi nữa.
+ V2: là loại van điện từ dùng để cấp liệu Gạo vào nồi nấu.
Nguyên lý làm việc: khi cấp điện vào cuộn hút của van, van sẽ mở ra cho Gạo
chạy qua van cấp Gạo vào nồi nấu. Khi không cấp điện vào van, van sẽ đóng lại,
Gạo khơng được cấp vào nồi nấu nữa.
+ V3: là loại van điện từ dùng để cấp liệu Malt lot vào nồi nấu.
Nguyên lý làm việc: khi cấp điện vào cuộn hút của van, van sẽ mở ra cho Malt
lot chạy qua van cấp Malt lot vào nồi nấu. Khi không cấp điện vào van, van sẽ đóng
lại, Malt lot khơng được cấp vào nồi nấu nữa.
+ V4: là loại van điện từ dùng để chuyển cháo sang nồi Malt khi kết thúc quá
trình nấu.
Nguyên lý làm việc: khi cấp điện vào cuộn hút của van, van sẽ mở ra cho cháo
của nồi nấu chạy qua sang nồi Malt để thực hiện quá trình nấu tiếp theo. Khi khơng
cấp điện vào van, van sẽ đóng lại, cháo không được chuyển sang nồi nấu nữa.
 Các loại cảm biến.
+ S1: là can nhiệt.

Có chức năng đo nhiệt độ
+ S2, S3: là loại cảm biến mức
- S2 phát hiện mức cao sẽ ngắt các van V1, V2, V3 để dừng cấp nguyên liệu
vào nồi.
- S3 phát hiện mức thấp sẽ ngắt động cơ khuấy và van V4.
Động cơ M: là động cơ khuấy
2. Thuyết minh sơ đồ công nghệ
Nấu bia phải trải qua nhiều công đoạn khác nhau, do thời gian hạn chế chúng
em xin trình bày chi tiết các cơng đoạn chính trong q trình hồ hố và kết thúc q
trình hồ hố cháo được bơm sang nồi Malt để thực hiện tiếp quá trình tiếp theo
trong quy trình sản xuất bia.
Giai đoạn chuẩn bị nấu: Malt, gạo được nghiền nhỏ chuẩn bị cho vào nồi
thc hin quỏ trỡnh h hoỏ.

Đồ áN TốT NGHIệP

NHóM SV LíP LT C§-§H §IƯN 1-K1

21


TRờng đại học công nghiệp hà nội

khoa điện

Quỏ trỡnh h hoá:
Trước khi nhập liệu bột gạo, cho nước vào trước khoảng 18hl (khoảng 5 phút)
nhằm chống cháy Malt ( lúc này cánh khuấy trong nồi bắt đầu hoạt động ). Sau đó
cho một lượng malt vào, và được chia làm hai lần. Lần thứ nhất cho vào khoảng 1
phút giúp cho sự hồ hoá tinh bột dễ dàng hơn. Sau khi xuống malt lót xong tiến

hành nhập gạo. Gạo và nước được xuống cùng một lúc với áp lực mạnh nhằm hoà
tan bột gạo trong nước, tránh hiện tượng gạo bị vón cục. Thời gian để xuống hết
gạo khoảng 12 phút và nhiệt độ của nồi gạo sau khi xong công đoạn pha bột gạo,
nhiệt độ khoảng 46oC
Nâng dần nhiệt độ trong khoảng 72oC trong khoảng thời gian 11 phút. Trong
khoảng thời gian này hạt tinh bột sẽ bắt đầu hút nước và trương nở lên, làm tăng độ
nhớt của dịch bột. Giữ ở nhiệt độ 72 oC trong khoảng thời gian 10 phút để tác động
lên các phân tử amylose và amylopectin.
Tiếp tục nâng nhiệt độ lên 83 oC trong vòng 13 phút và giữ ở nhiệt độ này trong
5 phút để tiếp tục hồ hoá tinh bột.
Thêm nước để hạ nhiệt độ xuống 72 oC trong khoảng 4 phút. Khi thời gian hạ
nhiệt độ xuống được 2 phút( khoảng 72oC) thì đồng thời xuống malt lót lần thứ hai.
Tiếp theo nâng nhiệt độ lên 100oC trong thời gian 30 phút( khi nhiệt độ nồi gạo
lên 88oC thì nồi Malt bắt đầu hoạt động) và giữ ở nhiệt độ này trong khoảng 15 phút
để hồ hố hồn tồn tinh bột tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình đường hố và q
trình lọc sau này.
Kết thúc q trình này tinh bột được hồ hố hồn tồn (gọi là cháo) được
chuyển sang nồi Malt để thực hiên quá trình tiếp theo là q trình đường hố.

Hình 15: Giản đồ nấu bia.
Đồ áN TốT NGHIệP

NHóM SV LớP LT CĐ-ĐH ĐIệN 1-K1

22


TRờng đại học công nghiệp hà nội

khoa điện

II. THUT TON VÀ CHƯƠNG TRÌNH PHẦN MỀM.
1. Thuật tốn cơng nghệ:
Bắt đầu
Van V1 mở cấp nước vào nồi trong 5 phút.
- Động cơ M quay, Cánh khuấy hoạt động.
- Van V0 mở bắt đầu gia nhiệt .
Van 3 mở cấp Malt lot lần 1 vào trong 1 phút.
- Van V1 và van V2 mở cùng 1 lúc cấp Gạo
và Nước trong 12 phút.
- Van V0 gia nhiệt, lúc này nhiệt độ là 46o C.
-Van V0 ogia nhiệt lên 72oC trong khoang 11 phút.
- Đến 72 C giữ nhiệt độ này trong 10 phút.
- Van V0 gia nhiệt lên 83oC trong khoảng 13 phút.
- Giữ nhiệt độ này trong 5 phút.
- Van V1 mở thêm nước để hạ nhiệt độ xuống 72o C trong khoảng 4 phút
- Khi được 2 phúto van V3 mở cho Malt lot lần 2 vào nồi.
- Giữ nhiệt độ 72 C trong 25 phút.
- Van V0 gia nhiệt lên 100oC otrong khoảng 30 phút.
- Khi nhiệt độ nồi gạo
lên 88 C→ nồi Malt bắt đầu hoạt động.
- Giữ nhiệt độ 100o C trong 15 phút.
Van V4 mở để chuyển cháo sang nồi Malt.
Kết thúc

Hình 16: Thuật tốn cơng ngh.
Đồ áN TốT NGHIệP

NHóM SV LớP LT CĐ-ĐH ĐIệN 1-K1

23


TRờng đại học công nghiệp hà nội

khoa điện

2. Bng quy định các đầu vào/ra.
Đầu vào
000.00
000.01
000.02
000.03
002
Đầu ra
010.00
010.01
010.02
010.03
010.04
01005

Ký hiệu
Start (ON)
Stop (OFF)
S3
S2
S1

Chức năng

Khởi động hệ thống
Dừng hệ thống
Báo mức thấp
Báo mức cao
Cảm biến nhiệt

V1
M
V0
V3
V2
V4

Van cấp Nước
Động cơ khuấy
Van cấp hơi
Van cấp Malt lot
Van cấp Gạo
Van chuyển cháo

3. Sơ đồ đấu dây.

Hình 17: Sơ ghộp ni trờn PLC
Đồ áN TốT NGHIệP

NHóM SV LớP LT C§-§H §IƯN 1-K1

24

TRờng đại học công nghiệp hà nội

khoa điện

4. Chng trỡnh lp trỡnh cho PLC CPM2A.

Đồ áN TốT NGHIệP

NHóM SV LớP LT C§-§H §IƯN 1-K1

25