thiết kế tủ điện

LỜI NHẬN XÉT
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................

1


MỤC LỤC
LỜI NHẬN XÉT...........................................................................................................1
LỜI MỞ ĐẦU...............................................................................................................5
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI............................................................................6
1.1 Tổng quan về hệ thống băng tải............................................................6
1.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của băng tải vận chuyển than...6
1.3 Đặc điểm của hệ thống băng tải vận chuyển than.........................7
1.4 Yêu cầu về điều khiển...............................................................................7
1.4.1 Các yêu cầu động cơ truyền động và hệ truyền động điện............................7
1.4.2 Chế độ điều khiển băng tải...........................................................................7
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ PLC...........................................................................9
2.1 Giới thiệu chung về PLC............................................................................9
2.2 Cấu trúc PLC.......................................................................................................9
2.2.1 Các hoạt động xử lý bên trong PLC............................................................11
2.2.2 Ngơn ngữ lập trình PLC.............................................................................11
2.2.3 Ưu điểm và nhược điểm của PLC...............................................................12
2.3 Giới thiệu PLC FX 1S của hãng Mitsubishi.........................................13
2.3.1 Giới thiệu sơ lược.......................................................................................13
2.3.2 Đặc tính kỹ thuật........................................................................................14
2.3.3 Một số lệnh cơ bản.....................................................................................16
2.4 Nguồn cấp cho PLC FX 1S.......................................................................17
2.5 Các thiết bị trong lập trình PLC............................................................19
2.6 Phần mềm lập trình GX works 2.......................................................................19

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ.............................................21
3.1 Lựa chọn các thiết bị điều khiển........................................................................21
3.1.1 PLC Mitsubishi FX 1S 30MT....................................................................21
3.1.2 Thiết bị cấp nguồn......................................................................................21
3.2 Tính chọn thiết bị bảo vệ, đóng cắt....................................................................22
3.2.1 Aptomat......................................................................................................22
2


3.2.2 Contactor....................................................................................................23
3.2.3 Relay nhiệt.................................................................................................23
3.2.4 Dây dẫn......................................................................................................24
3.2.5 Nút ấn.........................................................................................................24
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ VÀ LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN..........................................25
4.1 Sơ đồ khối....................................................................................................25
4.2 Sơ đồ kết nối...............................................................................................25
4.2.1 Kết nối PLC................................................................................................25
4.2.2 Sơ đồ mạch động lực..................................................................................25
4.3 Chương trình điều khiển....................................................................................26
4.4 Sơ đồ tủ điện......................................................................................................28
4.5 Lưu đồ thuật toán......................................................................................29
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................32
KẾT LUẬN.................................................................................................................31

3


DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ BẢNG BIỂU
Hình 1. 1: Cấu tạo băng tải cơ bản.................................................................................6
Hình 2. 1: Cấu trúc cơ bản của PLC.....................................................................9

Hình 2. 2: Ngơn ngữ lập trình IL..........................................................................12
Hình 2. 3: Ngơn ngữ lập trình FBD.....................................................................12
Hình 2. 4: Ngơn ngữ lập trình LD........................................................................12
Hình 2. 5: Một số loại PLC FX 1S của hãng Mitsubishi..............................................14
Bảng 2. 1: Thông số kỹ thuật của PLC FX 1S..................................................16
Bảng 2. 2: Lệnh Load, Load Inverse...................................................................16
Bảng 2. 3: Lệnh Out.................................................................................................16
Bảng 2. 4: Lệnh And, And Inverse.......................................................................17
Bảng 2. 5: Lệnh Or, Or Inverse............................................................................17
Hình 2. 6: Nguồn cấp cho PLC FX1N dạng xoay chiều.............................................18
Hình 2. 7: Nguồn cấp cho PLC FX1N dạng một chiều................................................18
Hình 2. 8: Đấu đầu ra Rơ le..................................................................................18
Hình 2. 9: Đấu đầu ra Transistor.........................................................................18
Hình 2. 10: Phần mềm lập trình GX works.......................................................20
Hình 3. 1: PLC Mitsubishi FX 1S 30MT.....................................................................21
Hình 3. 2: Bộ nguồn 24V DC 3A................................................................................21
Hình 3. 3: Aptomat 3 pha MCB Chint NXB-125G......................................................23
Hình 3. 4: Contactor LS MC 32A................................................................................23
Hình 3. 5: RelayLS MT 32A........................................................................................24
Hình 3. 6: Nút ấn LA38-11D.......................................................................................24
Hình 4. 1: Sơ đồ khối...................................................................................................25
Hình 4. 2: Sơ đồ kết nối PLC.......................................................................................25
Hình 4. 3: Sơ đồ mạch động lực..................................................................................25
Hình 4. 4: Mặt trong của tủ..........................................................................................28
Hình 4. 5: Mặt ngồi của tủ.........................................................................................29
Hình 4. 6: Lưu đồ thuật toán chế độ độc lập................................................................29
4


Hình 4. 7: Lưu đồ thuật tốn chế độ tuần tự.................................................................30

LỜI MỞ ĐẦU
Với sự phát triển của khoa học công nghệ như hiện nay, thì việc
ứng dụng thiết bị điều khiển trình PLC để tự động hóa q trình sản
xuất, nhằm mục tiêu tăng năng xuất lao động, giảm sức người, nâng
cao chất lượng sản phẩm đang là một vấn đề cấp thiết các cơng ty xí
nghiệp đã giúp tự động hóa và sản xuất để tiện lợi hơn cho việc quản
lý dây chuyền và sản phẩm cho toàn bộ hệ thống một cách hợp lý là
yêu cầu thiết yếu, tiết kiệm được nhiều thời gian cũng như quản lý
một cách dễ dàng.
Đồ án chuyên ngành: Ứng dụng PLC Mitsubishi trong lập trình
cho hệ thống vận chuyển than với 3 băng tải giúp sinh viên áp dụng
một cách tổng quan nhất những kiến thức đã học và tích luỹ trong
quá trình học tập để giải quyết vấn đề trên.
Trong quá trình làm đồ án với kiến thức đã được học, sự nỗ lực
cố gắng của bản thân và sự giúp đỡ, chỉ bảo của các thầy cô trong
bộ môn, đặc biệt là sự hướng dẫn trực tiếp, tận tình của cơ giáo
Nguyễn Thị Thùy Dương đã giúp em hồn thành đúng tiến độ bản đồ
án môn học này.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo đã trang bị cho em
kiến thức chun mơn để hồn thành bản đồ án này. Tuy nhiên do
trình độ có hạn nên đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót, em rất mong
nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cơ giáo.
Hưng Yên, ngày tháng năm 2022
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Văn Khánh

5


6

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
1.1 Tổng quan về hệ thống băng tải
Băng tải, băng chuyền là thiết bị công nghiệp tự động hóa,
chuyển tải có tính kinh tế cao và được ứng dụng trong vận chuyển
hàng hóa, nguyên vật liệu ở nhiều khoảng cách. Có thể hiểu rằng,
đó là thiết bị vận chuyển các đồ vật từ nơi này đến nơi khác, từ điểm
A đến điểm B. Nhờ vậy mà giờ đây, con người không phải tốn sức
nâng đỡ, vác bằng sức người hay các dụng cụ vận chuyển truyền
thống như xe đẩy, xe chở hàng,…
1.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của băng tải vận chuyển
than

Hình 1. 1: Cấu tạo băng tải cơ bản

Cấu tạo băng tải cơ bản gồm:
- Khung băng tải: Có kết cấu bằng vật liệu nhẹ và linh hoạt
trong lắp ráp. Thông thường được làm bằng thép sơn tĩnh điện, inox
hoặc nhôm định hình.
- Động cơ băng tải: Dùng để bộ điều khiển kiểm soát tốc độ.
- Dây băng tải: thường sử dụng dây PVC hoặc dây PU
- Cơ cấu truyền động gồm: Rulo chủ động kéo, cơ cấu chống
lệch băng, con lăn đỡ dây…
- Bàn thao tác trên băng tải thường bằng gỗ, hoặc inox, phía
trên có dán lớp nhựa PVC chống trầy xước cho sản phẩm.
- Hệ thống đường khí nén và đường điện có ổ cắm để lấy điện
cho các máy dùng trên băng tải.
Nguyên lý làm việc:
7

Băng tải chủ yếu bao gồm 2 con lăn chính và 1 băng tải đóng
trên chúng. Con lăn truyền động cho băng tải quay gọi là con lăn dẫn
động, con lăn chỉ thay đổi hướng của băng tải là con lăn đảo chiều.
Con lăn truyền động được điều khiển bởi 1 động cơ thơng qua bộ
giảm tốc từ đó băng tải có thể truyền động cũng chính nhờ động cơ.
Các con lăn truyền động thường được lắp ở đầu để tạo điều kiện kéo.
Nguyên liệu (than) được đưa vào điểm đầu nhờ sự truyền động của
băng tải mà di chuyển tới điểm cuối.
1.3 Đặc điểm của hệ thống băng tải vận chuyển than
- Cơ động ở nhiều loại địa hình và thuận tiện trong việc lắp đặt,
bảo dưỡng.
- Có thể lắp cho các hệ thống băng tải ngoài trời nhờ sự thích
ứng với nhiều
điều kiện mơi trường khác nhau.
- Độ bền cao, ít bị co giãn theo thời gian, chống va đập nhờ cấu
trúc sợi cao su chặt chẽ.
- Chịu được bào mòn của của than.
- Vận hành ổn định trong nhiều giờ hoạt động mà không gây
nhiều tiếng ồn.
- Ít tiêu hao nhiều điện năng.
- Có thể vận chuyển than đá trên qng đường dài mà khơng
gặp khó khăn.
- Băng tải than đã có thể vận chuyển theo phương ngang và
phương nghiêng giúp đẩy nhanh quá trình vận chuyển.
- Tiết kiệm nhiều chi phí th nhân cơng lao động.
- Đảm bảo an toàn lao động.
- Đảm bảo vấn về an tồn lao động trong q trình làm việc.
- Tiết kiệm chi phí.

1.4 Yêu cầu về điều khiển
1.4.1 Các yêu cầu động cơ truyền động và hệ truyền động
điện
- Chế độ làm việc của các thiết bị vận tải liên tục là chế độ dài
hạn với phụ tải hầu như không đổi.
- Hệ truyền động các thiết bị vận tải liên tục cần đảm bảo khởi
động đầy tải. Mô men khởi động của động cơ Mkd = (1,6 ÷ 1,8)Mđm

8


Do hệ thống băng tải là thiết bị hoạt động ở chế độ dài hạn,
khởi động đầy tải do vậy cần mô men khởi động đủ lớn để đáp ứng
yêu cầu tải. Động cơ khơng đồng bộ có thể đáp ứng được những yêu
cầu trên. Động cơ không đồng bộ: Là loại động cơ phù hợp với thiết
bị có cơng suất nhỏ, rẻ, chắc chắn, độ tin cậy cao.
1.4.2 Chế độ điều khiển băng tải
Vì hầu hết các thiết bị vận tải liên tục không yêu cầu điều chỉnh
tốc độ nên khơng quan tâm đến q trình điều chỉnh tốc độ động cơ,
mà chỉ quan tâm đến mô men khởi động của động cơ, cũng như chế
độ làm việc của động cơ là chế độ làm việc dài hạn vì vậy em lên
chọn loại động cơ không đồng bộ 3 pha có những đặc tính phù hợp
với các u cầu trên.
a. Chế độ vận hành tự động
Theo quy định việc khởi động các băng tải được thực hiện từ
phòng điều khiển trung tâm (khởi động từ xa). Sơ đồ điều khiển các
động cơ điện của băng tải được bố trí thích hợp, để tiến hành khởi
động các băng từ bảng điều khiển trung tâm. Để điều khiển tự động
từ bảng điều khiển bằng các khóa điều khiển, phải chọn sơ đồ cấp
liệu. Sau khi đặt khóa điều khiển vào vị trí tự động các đèn vị trí của

thiết bị này sẽ nhấp nháy. Sau đó tín hiệu từ sơ đồ khởi động trung
tâm sẽ chạy băng cuối cùng theo tuần tự của tuyến băng tải.
b. Chế độ vận hành tại chỗ
Chế độ này được vận hành tại bảng điều khiển, việc thực hiện
chế độ này bằng cách ấn nút khởi động và nút dừng tại hộp điều
khiển, công việc do công nhân vận hành băng tải trực tiếp thực hiện.
Kết quả đạt được sau khi hoàn thành chương 1:
- Hiểu biết về hệ thống băng tải sử dụng trong đề tài (đặc điểm,
cấu tạo, động cơ, nguyên lý hoạt động, ứng dụng...)
- Tìm hiểu được các chế độ khi vận hành băng tải.

9


CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ PLC
2.1 Giới thiệu chung về PLC
PLC (Programmable Logic Controller), là thiết bị điều khiển logic
lập trình được, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật điều khiển số
thơng qua một số ngơn ngữ lập trình, thay cho việc phải thể hiện các
thuật toán bằng mạch số. PLC là bộ tích hợp, có tính năng như một
máy tính, nghĩa là có bộ vi xử lý (CPU), có một hệ điều hành, có bộ
nhớ để lưu chương trình điều khiển dữ liệu và các cổng ra vào để
giao tiếp với đối tượng điều khiển, có thể kết nối mạng giữa các PLC
với nhau cũng như giao tiếp với máy tính để thực hiện các chức năng
điều khiển. Ngồi ra PLC cịn có chứa các khối chức năng đặc biệt
khác như bộ đếm (counter), bộ định thời (timer)... và nhiều khối hàm
chuyên dụng khác.
2.2 Cấu trúc PLC
Tất cả PLC đều có thành phần chính là:
+ Một bộ nhớ chương trình RAM bên trong (có thể mở rộng

thêm một số bộ nhớ ngoài EPROM).
+ Một bộ vi xử lý có cổng giao tiếp dùng cho việc ghép nối PLC.
+ Các Module vào/ra.

Hình 2. 1: Cấu trúc cơ bản của PLC

Đơn vị xử lý trung tâm (CPU):
10


Đơn vị xử lý trung tâm là bộ vi xử lý, liên kết với các hoạt động
của hệ thống
PLC, thực hiên chương trình, xử lý tín hiệu nhập xuất và thơng tin
liên lạc các thiết bị bên ngồi.
Bộ nhớ (Memory):
Có nhiều bộ nhớ khác nhau. Đây là nơi lưu giữ trạng thái hoạt
động của hệ thống và bộ nhớ của người sử dụng. Để đảm bảo cho
PLC hoạt động, phải thực 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 nhập xuất.
- Lưu trữ tạm thời các trạng thái của các chức năng bên trong:
Time, Counter, Relay.
Bộ nhớ:
Bộ nhớ chỉ đọc (Rom: Read only memory): Rom không phải là
bộ nhớ khả biến, nó có thể lập trình chỉ một lần. Do đó khơng thích
hợp cho việc điều khiển “mềm” của PLC.
Bộ nhớ ghi đọc Ram (Random access memory): Ram là 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 gán thêm vào Ram
nguồn điện dự phịng.
Kích thước bộ nhớ:
+ Các PLC loại nhỏ có thể chứa từ 300 - 1000 dịng lệnh tùy
theo cơng nghệ chế tạo.
+ Các PLC loại lớn có kích thước từ 1K -16K có khả năng chứa
từ 2000 - 16000 dịng lệnh.
Ngồi ra cịn cho phép gắn thêm bộ nhớ mở rộng như RAM,
EPROM.
Hệ thống Bus:
Hệ thống Bus là tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm
nhiều đường tín hiệu song song:
+ Address bus: bus địa chỉ dùng để truyền địa chỉ tới các
module khác nhau.
+ Data bus: bus dùng để truyền dữ liệu.

11


+ Control bus: bus điều khiển dùng để truyền các tín hiệu định
thì và điều khiển đồng bộ các hoạt động trong PLC.
Hệ thống Bus sẽ làm nhiệm vụ trao đổi thông tin giữa CPU, bộ
nhớ và I/O. Xung này quyết định tốc độ hoạt động của PLC và cung
cấp các yếu tố về định thời, đồng hồ của hệ thống.
Các ngõ vào ra I/O:
Các đường tín hiệu từ bộ cảm biến được nối vào các modul (các
đầu vào của PLC) các cơ cấu chấp hành được nối với modul ra (các
đầu ra của PLC). Hầu hết các PLC có điện áp hoạt động bên trong là
5V, tín hiệu xử lý là 12/24V một chiều hoặc 100
đến 240V xoay chiều.

Mỗi đơn vị I/O có duy nhất một địa chỉ, các hiển thị trạng thái
của các kênh I/O được cung cấp bởi các đèn LED trên PLC, điều này
làm cho việc kiểm tra hoạt động nhập xuất trở nên dễ dàng và đơn
giản. Bộ xử lý đọc và xác định các trạng thái đầu vào (ON,OFF) để
thực hiện việc đóng ngắt mạch ở đầu ra.
2.2.1 Các hoạt động xử lý bên trong PLC
Xử lý chương trình:
Khi chương trình đã được nạp vào bộ nhớ của PLC, các lệnh sẽ
được lưu trong một vùng địa chỉ riêng lẻ trong bộ nhớ.
+ Đầu tiên, bộ xử lý đọc trạng thái của tất cả đầu vào. Phần
chương trình phục vụ cơng việc này có sẵn trong PLC và được gọi là
hệ điều hành.
+ Tiếp theo, bộ xử lý sẽ đọc và xử lý tuần tự từng lệnh một
trong chương trình. Trong khi đọc và xử lý các lệnh, bộ vi xử lý sẽ đọc
tín hiệu các đầu vào, thực hiện các phép toán Logic và kết quả sau
đó sẽ xác định trạng thái của các đầu ra.
+ Xử lý những yêu cầu truyền thông: trong suốt thời gian CPU
xử lý thông tin trong chu trình qt, PLC xử lý tất cả thơng tin nhận
được từ cổng truyền thông hay các module mở rộng.
+ Cuối cùng bộ vi xử lý sẽ gán các trạng thái mới cho các đầu ra
tại các modul đầu ra.
Xử lý xuất nhập:
Điều này đỏi hỏi CPU quét các lệnh ở ngõ vào (mà chúng xuất
hiện trong chương trình), khoản thời gian Delay được xây dựng bên
trong để chắc chắn rằng chỉ có các tín hiệu hợp lệ mới được đọc vào
12


trong bộ vi xử lý. Các lệnh ngõ ra được lấy trực tiếp tới các thiết bị.
Theo hoạt động logic của chương trình, khi lệnh OUT được thực hiện

thì các ngõ ra cài lại vào đơn vị I/O, vì thế chúng vẫn giữ được trạng
thái cho tới khi lần cập nhật kế tiếp.
2.2.2 Ngơn ngữ lập trình PLC
Ngơn ngữ lập trình IL (Instruction List):
Ngơn ngữ lập trình IL là ngơn ngữ lập trình cấp thấp, gần giống
như ngơn ngữ máy Assembler, thường được dùng để lập trình cho vi
xử lý. Cấu trúc của chương trình bao gồm một loạt các câu lệnh, mỗi
câu lệnh nằm trên một dòng và được kết thúc bằng ký tự xuống
dòng. Mỗi câu lệnh bao gồm một toán tử và nhiều toán hạng. Toán
hạng là đối tượng của toán tử và là các biến số hoặc các hằng số.

Hình 2. 2: Ngơn ngữ lập trình IL

Ngơn ngữ lập trình FBD (Function Block Diagrams):
Ngơn ngữ lập trình FBD là ngơn ngữ lập trình kiểu đồ họa, bằng
cách mơ tả các q trình dưới dạng dịng chảy tín hiệu giữa các đối
khối hàm với nhau.
Kí hiệu các cổng Logic:

Hình 2. 3: Ngơn ngữ lập trình FBD

Ngơn ngữ lập trình LD (Ladder Diagram)
Ngơn ngữ lập trình LD là ngơn ngữ bậc thang là một kiểu ngơn
ngữ lập trình đồ họa. Lập trình theo LD có thể coi như khi các ta thiết
kế và đi dây các bảng mạch điện điều khiển.
13


Hình 2. 4: Ngơn ngữ lập trình LD

2.2.3 Ưu điểm và nhược điểm của PLC
a) Ưu điểm:
Sự ra đời của hệ điều khiển PLC đã làm thay đổi hệ thống điều
khiển cũng như các khái niệm thiết kế về chúng, hệ điều khiển dùng
PLC có những ưu điểm sau:
- Giảm đến 80% số lượng dây nối.
- Công suất tiêu thụ của PLC rất thấp.
- Khả năng tự chuẩn đoán do đó giúp cho việc sửa chữa được
nhanh chóng và dễ dàng.
- Chức năng điều khiển thay đổi dễ dàng bằng thiết bị lập trình,
khi khơng có các
u cầu thay đổi các đầu vào ra thì khơng cần phải nâng cấp phần
cứng.
- Giảm thiểu số lượng rơle và timer so với hệ điều khiển cổ
điển.
- Không hạn chế số lượng tiếp điểm sử dụng trong chương trình.
-Thời gian để một chu trình điều khiển hồn thành chỉ mất vài
ms, điều này làm tăng tốc độ và năng suất PLC.
- Chương trình điều khiển có thể được in ra giấy chỉ trong thời
gian ngắn giúp thuận tiện cho vấn đề bảo trì và sửa chữa hệ thống.
- Chức năng lập trình dễ dàng, ngơn ngữ lập trình dễ hiểu, dễ
học.
- Kích thước nhỏ gọn, dễ dàng bảo quản, sửa chữa.
- Dung lượng chương trình lớn để có thể chứa được nhiều
chương trình phức tạp.
- Hồn tồn tin cậy trong mơi trường cơng nghiệp.
- Dễ dàng kết nối được với các thiết bị thơng minh khác như:
máy tính, kết nối mạng Internet, các Module mở rộng.
- Độ tin cậy cao, kích thước nhỏ.
- Giá bán cạnh tranh.

14


Đặc trưng của tất cả các dịng PLC bất kì là khả năng có thể lập
trình được, chỉ số IP ở dải quy định cho phép PLC hoạt động trong
môi trường khắc nghiệt cơng nghiệp, yếu tố bền vững thích nghi, độ
tin cậy, tỉ lệ hư hỏng rất thấp, thay thế và hiệu chỉnh chương trình dễ
dàng, khả năng nâng cấp các thiết bị ngoại vi hay mở rộng số lượng
đầu vào nhập và đầu ra xuất được đáp ứng tuỳ nghi trong khả năng
trên có thể xem là các tiêu chí đầu tiên cho chúng ta khi nghĩ đến
thiết kế phần điều khiển trung tâm cho một hệ thống hoạt động tự
động.
b) Nhược điểm:
- Giá thành cao.
- Đòi hỏi người dung có khả năng và trình độ chun mơn cao.
- Khi hỏng khả năng sửa chữa khó.
2.3 Giới thiệu PLC FX 1S của hãng Mitsubishi
2.3.1 Giới thiệu sơ lược
PLC Mitsubishi MELSEC FX 1S thuộc dòng PLC nhỏ gọn
(Compact PLC) của Mitsubishi Electric.
PLC FX 1S kết hợp những lợi ích của bộ PLC nhỏ gọn tiết kiệm
kinh phí với khả năng mở rộng linh hoạt của hệ thống điều khiển kiểu
module. FX 1S có thể mở rộng nên đến 128 đầu vào ra với đầy đủ
module FX 1S chức năng. Nó cũng có tính năng của một bộ điều
khiển định vị tích hợp mạnh mẽ. Khả năng kết nối với dữ liệu và
thông tin liên lạc làm cho FX 1S trở nên lý tưởng với những ứng dụng
kết nối vơi phần cứng điều khiển.

Hình 2. 5: Một số loại PLC FX 1S của hãng Mitsubishi

15


Đảm bảo về tính năng chuyền thơng, chức năng đặc biệt, tốc
độ xử lý.
Khả năng truyền thông và trao đổi dữ liệu của PLC FX 1S là ý
tưởng cho những ứng dụng mà phần cứng bộ điều khiển, tính năng
truyền thông, chức năng đặc biệt và tốc độ xử lý là then chốt.
Những điểm nổi bật của PLC Mitsubishi FX 1S
- Dải cổng vào ra từ 14 đến đến 128 vào ra.
- Tốc độ xử lý cao(0.55μs mỗi bản ghi).
- Dung lượng lưu trữ chương trình phong phú với 8000steps,
phạm vi kết nối thiết bị rộng.
-Trung tâm điều khiển tích hợp.
- Đầy đủ chức năng đặc biệt và module mở rộng cho những nhu
cầu riêng biệt.
- Bộ điều khiển tích hợp PID (Integrated PID controller).
- Hỗ trợ cho kết nối mạng open networks.
- Tích hợp đồng hồ thời gian thực.
- Lập trình thân thiện với người dùng.
- Xử lý tín hiệu analog với bộ biến đổi xung mở rộng.
2.3.2 Đặc tính kỹ thuật
MỤC
GHI CHÚ
Phương pháp
xử lý vào/ra
(I/O)
Thời gian xử
lý lệnh
Ngơn ngữ lập

trình
Dung lượng
chương trình
Số lệnh
Cấu hình
Vào/Ra
(I/O)
Rơ le phụ
trợ (M)

ĐẶC ĐIỂM
GHI CHÚ
Thực hiện qt chương trình tuần hồn
Cập nhật ở đầu và cuối chu kì
qt (khi lệnh END thi hành)

Có lệnh làm mới
ngõ ra

Đối với các lệnh cơ bản: 0,55 0,7µs
Đối với các lệnh ứng dụng: 3,7 khoảng 100 µs
Có thể tạo chương
Ngơn ngữ Ladder và
trình loại SFC
Instruction
Có thể chọn tùy ý
bộ nhớ (như
FX1NEE PROM8L)
Số lệnh cơ bản: 27
Có tối đa 177 lệnh

Số lệnh Ladder: 2
ứng dụng được thi
Số lệnh ứng dụng: 89
hành
Phần cứng có tối đa 128 ngõ Vào/Ra, tùy thuộc vào
người sử dụng chọn (Phần mềm có tối đa 128 đầu
vào, 128 đầu ra)
Thông thường
Số lượng: 384
Từ M0 M383
Chốt
Số lượng: 1152 Từ M384 M1535
Đặc biệt
Số lượng: 256
Từ M8000 M8255
8000 bước EEPROM

16


Rơ le trạng
thái (S)

Chốt
Khởi tạo
100 mili giây

Bộ định thì
Timer (T)

10 mili giây

1 mili giây duy
trì
100 mili giây
duy trì
Thơng thường
16 bit
Bộ đếm
(C)

Chốt 16 bit

Thông thường
32 bit

Chốt 32 bit

Thanh ghi
dữ liệu(D)

Số lượng: 1000
Số lượng: 10
(tập con)
Khoảng định
thì: 0 3276,7
giây
Số lượng: 200
Khoảng định
thì: 0 327,67

giây
Số lượng: 46
Khoảng định
thì: 0 32,767
giây
Số lượng: 4
Khoảng định
thì: 0 3276,7
giây
Số lượng: 6
Khoảng đếm: 1
đến 32767
Số lượng: 16

Từ S0 S999
Từ S0 S9
Từ T0 T199

Từ T200 T245

T246 T249

T250 T255

Số lượng: 184

Từ C0 C15
Loại: bộ đếm lên
16 bi
Từ C16 C199

Loại: bộ đếm lên
16 bit

Khoảng đếm:
-2.147.483.648
đến
2.147.483.647

Từ C200 C219
Loại: bộ đếm
lên/xuống 32 bit

Khoảng đếm:
-2.147.483.648
đến
2.147.483.647
Số lượng: 15

Thông thường

Số lượng: 128

Chốt

Số lượng: 7872

Từ C220 C234
Loại: bộ đếm
lên/xuống 32 bit
Từ D0 D127

Loại: cặp thanh
ghi lưu trữ dữ liệu
16 bit dùng cho
thiết bị 32 bit
Từ D128 D7999
Loại: cặp thanh
ghi lưu trữ dữ liệu
16 bit dùng cho
17


thiết bị 32 bit
Từ D1000 D7999
Loại: thanh ghi lưu
Tập tin
Số lượng: 7000
trữ
dữ liệu 16 bit
Dữ liệu chuyển từ
Được điều
Trong khoảng:
biến trở điều chỉnh
chỉnh
0 255
điện áp đặt ngoài
bên ngoài
Số lượng: 2
vào
thanh
ghi

D8030 và D8031
Từ D8000 - D8255
Số lượng: 256
Loại: thanh ghi lưu
Đặc biệt
(kể cả D8030,
trữ
D8031)
dữ liệu 16 bit
Từ V0 V7 và Z0
Z7
Chỉ mục
Số lượng: 16
Loại: thanh ghi dữ
liệu 16 bit
Bảng 2. 1: Thông số kỹ thuật của PLC FX 1S
2.3.3 Một số lệnh cơ bản
Lệnh Load, Load Inverse:
Lệnh
gợi nhớ

Chức năng

Dạng mẫu

Tác vụ logic khởi tạo –
loại
công tắc NO
Tác vụ logic khởi tạo –
loại

công tắc NC
Bảng 2. 2: Lệnh Load, Load Inverse

LD
(LoaD)
LDI
(LoaD
Inverse)
Chú ý:

- Lệnh LD và LDI nối trực tiếp đầu bên trái.
- Lệnh LD và LDI cũng được dùng để xác định một khối chương
trình khi dùng lệnh ORB và ANB.
Lệnh Out:
Lệnh
gợi
nhớ
OUT
(OUT)

Chức năng

Dạng mẫu

Tác vụ logic cuối – loại
điều khiển cuộn dây
Bảng 2. 3: Lệnh Out

Chú ý:
- Lệnh OUT nối trực tiếp với đầu bên phải.

18


- Lệnh OUT không thể dùng để điều khiển thiết bị ngõ vào loại
X.
- Nhiều lệnh OUT có thể được nối song song.
Lệnh And, And Inverse:
Lệnh
gợi
nhớ

Chức năng

AND
(AND)

Nối tiếp các công tắc
NO (thường mở)

ANI
(AND
Inverse
)

Nối tiếp các cơng tắc
NC (thường đóng)

Dạng mẫu

Bảng 2. 4: Lệnh And, And Inverse

Lệnh Or, Or Inverse:
Lệnh
gợi
nhớ
OR
(OR)
ORI (OR
Inverse
)

Chức năng

Dạng mẫu

Nối song song các công
tắc NO (thường mở)
Nối song song các cơng
tắc NC (thường đóng)
Bảng 2. 5: Lệnh Or, Or Inverse

Lệnh Set và Reset:
Lệnh
gợi
nhớ
SET
(SET)

Chức năng

Dạng mẫu

Đặt một thiết bị (bit) lên

RST
(Reset)

ON (vĩnh viễn)
Đặt lại một thiết bị (bit)
xuống OFF (vĩnh viễn)
Bảng 2. 6: Lệnh Set và Reset

Chú ý:
- Một khi X0 bật ON, Y0 hoạt động và duy trì ON ngay cả sau
khi X tắt OFF.
Khi X1 bật ON, Y0 tắt OFF và duy trì OFF ngay cả sau khi X1 tự
nó chuyển thành OFF

19


- SET và RESET có thể dùng cho cùng một thiết bị bao nhiêu lần
tùy ý. Tuy nhiên trạng thái của lệnh cuối cùng được kích hoạt mới là
trạng thái có ảnh hưởng.
2.4 Nguồn cấp cho PLC FX 1S
Cấp nguồn ngõ vào:
- Nguồn xoay chiều: Điện áp từ 100 – 240V AC (+ 10%, - 15%),
tần số 50 – 60HZ. Dòng khởi động 15A trong 5ms đối với điện áp
100V, 25A trong 5ms đối với điện áp 200V

Hình 2. 6: Nguồn cấp cho PLC FX1N dạng xoay chiều

Trong đó: 1: Nguồn cấp AC.
2: Nút nhấn (contact).
3: MPU (main processing unit)
- Nguồn một chiều: Điện áp 12V DC - 15%, 24V DC + 20%.
Dòng khởi động cực đại 22A trong 0.3ms đối với 12V, 25A trong 1 ms
đối với 24V.

Hình 2. 7: Nguồn cấp cho PLC FX1N dạng một chiều

Trong đó: 1: Nguồn cấp DC.
2: Nút nhấn (contact).
3: MPU (main processing unit)
- Đấu dây ngõ ra:
Ngõ ra Rơ le:

20


Hình 2. 8: Đấu đầu ra Rơ le

Ngõ ra transistor:

Hình 2. 9: Đấu đầu ra Transistor

2.5 Các thiết bị trong lập trình PLC
- Ngõ vào ra: Ngõ vào và ngõ ra là các bộ nhớ một bit, nhưng các bit đó có ảnh
hưởng trực tiếp đến trạng thái của các ngõ vào và ngõ ra vật lý. Ngõ vào nhận tín hiệu
trực tiếp từ cảm biến và ngõ ra là các relay, transitor hay các triac vật lý.

Kí hiệu: Ngõ vào: X
Ngõ ra: Y
- Relay phụ trợ: Relay là bộ nhớ một bit và có tác dụng như
relay phụ trợ vật lý trong mạch điều khiển dung relay truyền thống,
nên được gọi là relay logic.
Kí hiệu: Relay được kí hiệu là M và được dánh số thập phân.
- Relay trạng thái (state relays): được kí hiệu S và được đánh số
thập phân. Theo thuật ngữ máy tính, relay cịn được gọi là cờ.
- Thanh ghi: là bộ nhớ 16 bit (word) và được dung để lưu số
liệu, thanh ghi được kí hiệu là D và được đánh số thập phân.
- Bộ định thì (timer): Được dùng để định thì các sự kiện. Bộ định
thì trong PLC được gọi là bộ định thì logic, vì nó là bộ trong PLC được
tổ chưc có tác dụng như là bộ định thì vật lý. Số lược bộ định thì có
thể suer dụng tùy thuộc loại PLC.
Kí hiệu: T và được đánh số thập phân.
- Bộ đếm (counter): Được dùng để đếm các sự kiện. Bộ đếm
trên PLC được gọi là bộ đếm logic, vì nó mà bộ nhớ trong PLC được tổ

21


chức có tác dụng như bộ đếm vật lý. Số lượng bộ đếm có thể sử dụng
tùy thuộc vào loại PLC
Kí hiệu: C và được đánh số thập phân
2.6 Phần mềm lập trình GX works 2
GX Works2 là phần mềm lập trình PLC của hãng Mitsubishi là
phiên bản nâng cấp và thay thế cho GX Developer bị hạn chế một số
tính năng . Những cải tiến trong phiên bản phần mềm này gồm có:
- Giao diện được thiết kế lại một cách trực quan hơn để thuận
tiện cho người sử dụng

-Thư viện các modul được cập nhập đầy đủ hơn
- Hỗ trợ thêm những ngơn ngữ lập trình như FBD và SFC
- Thao tác tùy chỉnh các thông số dễ dàng
- Bộ cài đặt được tích hợp thêm các gói phần mềm hỗ trợ
5

6

4

1

2
3

Hình 2. 10: Phần mềm lập trình GX works

Trong đó:
1- Vùng soạn thảo: Nơi để soạn thảo chương trình.
2- Project: Chứa các thơng tin liên quan đến như tham số PLC,
tham số trương trình hoặc vùng nhớ của PLC ....
3- Lựa chọn kết nối.
4- Các thanh công cụ phục vụ soạn thảo chương trình và
doawload, up load, các thao tác mơ phỏng ...Từ đó ta có thể đọc
chương trình hay viết chương trình vào PLC.
22


5- Biên dịch chương trình kiểm tra xem chương trình có bị lỗi
hay khơng.

6- Tiến hành mơ phỏng.
Kết quả đạt được sau khi hồn thành chương 2:
- Tìm hiểu về những thông tin cơ bản cần thiết PLC bao gồm:
khái niệm, cấu tạo, tín hiệu kết nối, chức năng....
- Mơ phỏng lập trình thành cơng PLC trên phần mềm ( Thiết lập
lệnh, soạn thảo chương trình điều khiển).
- Hiểu biết thêm cách đấu nối ngõ vào ra cho PLC sử dụng trong
đề tài.
- Kết nối, tải chương trình thành cơng lên PLC.

CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ
3.1 Lựa chọn các thiết bị điều khiển
3.1.1 PLC Mitsubishi FX 1S 30MT

Hình 3. 1: PLC Mitsubishi FX 1S 30MT

- Điện áp nguồn cung cấp: 110-220VAC
- Kết nối truyền thông: RS422
- Loại ngõ ra: Transistor
- Tổng I/O: 16/14
3.1.2 Thiết bị cấp nguồn
Bộ nguồn 24VDC hay còn gọi là bộ nguồn một chiều 24V được
thiết kế để chuyển đổi điện áp từ nguồn xoay chiều 220VAC thành bộ
nguồn 24VDC để cung cấp cho các thiết bị hoạt động.
23


Hình 3. 2: Bộ nguồn 24V DC 3A

Bộ nguồn 24V có tác dụng biến đổi từ nguồn điện xoay chiều

sang nguồn điện một chiều bằng chế độ dao động xung tạo bằng
mạch điện tử kết hợp với một biến áp xung.
- Ưu điểm:
Nguồn nhỏ gọn hơn hẳn so với máy biến áp truyền thống, cấu
tạo nhẹ, rẻ hơn Dễ liên kết với các thiết bị nhỏ gọn. Hiệu suất cao và
nguồn xung có thể hoạt động tốt ở dải tần số cao.
- Nhược điểm:
Chế tạo đòi hỏi kỹ thuật cao, thiết kế phức tạp, việc sửa chữa
cũng khó khăn, ngồi ra tuổi thọ không cao (do cấu tạo chủ yếu
bằng các linh kiện bán dẫn).
3.2 Tính chọn thiết bị bảo vệ, đóng cắt
Thơng số cho trước:
Cơng suất động cơ: 10kw
→Chọn động không đồng bộ 3 pha roto ngắn mạch 11kW-15hp của
cơng ty BGM Việt Nam có:
- Điện áp định mức 380 (V)
- Hệ số công suất cos 0,89
- Hiệu suất 0,9
3.2.1 Aptomat
Khái niệm: Aptomat là TBĐ tự động cắt mạch điện khi có sự cố,
dùng để bảo vệ cho mạch điện, thiết bị khi có sự cố quá tải, ngắn
mạch, sụt áp, truyền công suất ngược.
- Thông số kĩ thuật của ap tơ mát
+ Điện áp định mức (V)
+ Dịng điện định mức (A)
+ Dòng điện cắt (A)
+ Thời gian cắt (s)
- Điều kiện chọn AP :
24

Uđmap > Uđmdc
Iđmap >Iđmđc
Dòng điện định mức của động cơ:
Iđm = = = 20,864 (A)
Ta chọn dịng điện tính tốn bảo vệ bằng 125%÷150% so với dịng
điện định mức động cơ.
Dịng tính tốn của aptomat:
Itt = 1,5.= 1,5 . 20,86 = 31,297 (A)
Chọn APT (aptomat tổng) ta có tổng dịng tính tốn cho 3 động cơ
bảo vệ cho 3 băng tải:
= 31,287 . 3 = 93,891 (A)
Chọn AP: Điện áp định mức > 380 V
Dòng điện định mức > 93,891 A
Chọn aptomat 3 pha MCB Chint NXB-125G có U đm

> 400V,

Iđm

=100A
Ta chọn AP NXB-63 2 Pha hãng Chint có = 25A, = 230 ÷ 400V

Hình 3. 3: Aptomat 3 pha MCB Chint NXB-125G

3.2.2 Contactor
Khái niệm: Contactor là loại khí cụ điện hạ áp có vai trị điều
khiển đóng ngắt an toàn điện từ xa tự động hoặc bằng tay cho mạch
động lực, bảo vệ hệ thống thiết bị điện khi hoạt động. Ưu điểm là
dập tắt được hồ quang do các tiếp điểm của thiết bị này đóng ngắt

nhanh.
Icontactor = Idm tải . (1,2÷1,5)
Dịng tính tốn của cơng tăc tơ là :
Itt = 1,2. Iđm = 1,2. 20,864 = 25,036 (A)
Chọn Contactor có: Điện áp định mức > 380 V
Dịng định mức > 25,036 A
25