Luận văn Tìm hiểu, nghiên cứu, sử dụng PLC CPM1A để thiết kế mô hình bãi đỗ xe tự động pdf

Luận văn
Tìm hiểu, nghiên cứu, sử dụng
PLC CPM1A để thiết kế mô hình
bãi đỗ xe tự động
1
LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh
tế Việt Nam, số lượng phương tiện giao thông đã tăng một cách nhanh chóng.
Phương tiện cá nhân tăng lên, đòi hỏi việc xây dựng các đỗ xe cũng như yêu
cầu các bãi đỗ xe phải được tự động hóa tăng theo.
Bên cạnh đó sự tiến bộ trong công nghệ điện tử, tin học ngày nay
thực sự là một cuộc cách mạng công nghệ trên toàn thế giới. Ở nước ta
kỹ thuật điện tử - tin học đã được ứng dụng vào lĩnh vực điều khiển tự
động, đặc biệt là kỹ thuật vi xử lý. Hiện nay người ta đã sản xuất ra
những thiết bị có kết cấu nhỏ gọn dạng máy tính mà bên trong có chứa bộ
vi xử lý và có thể lập trình được. Đó chính là các thiết bị điều khiển có
lập trình "Programmable Logic Controller" viết tắt là PLC. So với quá trình
điều khiển bằng mạch điện thông thường thì PLC có nhiều ưu điểm hơn hẳn,
chẳng hạn như: Kết nối mạch điện đơn giản, rút ngắn được thời gian lắp đặt,
dễ dàng thay đổi công nghệ nhờ việc thay đổi nội dung chương trình điều
khiển, được ứng dụng trong phạm vi rộng, độ tin cậy cao.
Có rất nhiều các hãng sản xuất bộ điều khiển lập trình với nhiều loại và
khả năng ứng dụng khác nhau. Trong bản đồ án này em đi sâu vào tìm hiểu,
nghiên cứu, sử dụng PLC CPM1A để thiết kế mô hình bãi đỗ xe tự động.
Nội dung bản đồ án gồm các phần như sau:
Chương I: Giới thiệu chung bãi đỗ xe
Chương II: Giới thiệu chung về PLC và phần mềm lập trình Syswin
Chương III: Ứng dụng PLC CPM 1A xây dựng mô hình điều khiển bãi đỗ xe
tự động.
Kết luận: Tóm tắt các kết quả đã đạt được, đồng thời phân tích mặt tồn tại và
đề xuất hướng phát triển của đồ án.

Do thời gian và trình độ có hạn nên bản đồ án của em không tránh khỏi
những khiếm khuyết cần phải hoàn thiện thêm. Em rất mong nhận được sự
góp ý, chỉ dẫn của các Thầy, Cô giáo và các bạn đồng nghiệp.
CHƯƠNG 1
2
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BÃI ĐỖ XE
1.1 Tình hình giao thông tại các Thành phố Việt Nam
Từ khi nền kinh tế Việt Nam chuyển từ kế hoạch hoá tập trung sang nền
kinh tế thị trường thì bức tranh về kinh tế của Việt Nam có nhiều điểm sáng,
mức sống của người dân được cải thiện từng bước, được bạn bè các nước
trong khu vực và quốc tế hết lòng ca ngợi về những thành tựu đổi mới trong
quá trình xây dựng đất nước. Tuy mức tăng trưởng kinh tế của Việt Nam đạt
được là khá cao nhưng đi liền với nó là vấn đề về tai nạn giao thông và ùn tắc
giao thông, đặc biệt là giao thông đường bộ, số vụ giao thông không ngừng
tăng cả về quy mô và số lượng. Cho nên nhiều người thường nói rằng giao
thông đường bộ ở Việt Nam giống như một quả bong bóng dẹp được chỗ này
thì chỗ khác lại ùng ra, có không biết bao nhiêu là chiến dịch, chỉ thị nhưng
chỉ được một thời gian ngắn lại đâu vào đấy.
Nguyên nhân chủ yếu dẫn tới tình trạng này thì có nhiều: Do sự lấn
chiếm hành lang an toàn giao thông, sự gia tăng quá nhanh của các phương
tiện giao thông cá nhân và ý thức của người tham gia giao thông quá kém và
chưa được cải thiện nhiều trong những năm gần đây. Bên cạnh đó cũng phải
kể đến đường xá của chúng ta quá nhỏ hẹp, nhiều khúc cua 90 độ trong khi đó
có quá nhiều các biển báo cấm và biển báo hiệu trên một đoạn đường, vỉa hè
thì bị lấn chiếm làm nơi kinh doanh bán hàng, để xe ô tô dẫn tới tình trạng
người tham gia giao thông bị khuất tầm nhìn, nhiều đoạn đường xuống cấp
quá nhanh có nguy cơ tiềm ẩn tai nạn giao thông. Có thể nói rằng cứ ở đâu có
đường là ở đó có nhà dân thậm chí các doanh nghiệp, các nhà máy các khu
công nghiệp cũng coi bám mặt đường là một lợi thế. Vì thế “trăm hoa đua nở”
dẫn đến không kiểm soát được.

Thời gian qua, tất cả các địa phương ra quân triển khai mạnh mẽ tháng
ATGT nhưng tình hình TTATGT trên địa bàn cả nước vẫn diễn biến rất phức
tạp. Theo thống kê của Cục CSGT đường bộ- đường sắt và Uỷ ban ATGT
Quốc gia, tính đến hết tháng 9, cả nước đã xảy ra tới 10.518 vụ TNGT làm
9.510 người chết và 10.700 người bị thương. Điều này dẫn đến hậu quả về
kinh tế và gánh nặng cho xã hội là rất lớn.
Theo số liệu thống kê mới nhất, có tới 50% số người tham gia giao
thông không dùng đèn báo khi chuyển hướng, 85% không dùng còi đúng quy
3
định, 70% không dùng phanh tay, 90% không sử dụng đúng đèn chiếu sáng
xa, gần và 72% không đội mũ bảo hiểm khi ngồi trên mô tô trên những tuyến
đường bắt buộc. Ngoài ra, tình trạng vượt đèn đỏ, uống rượu bia say, chở quá
tải, quá tốc độ trong thời gian qua vẫn luôn ở mức báo động và rất khó kiểm
soát.
Hình 1.1: Tình hình ùn tắc giao thong tại các thành phố ở Việt Nam
1.2 Khái niệm về hệ thống bãi đỗ xe tự động
Chỉ sau khi ngành công nghiệp ô tô ra đời một thời gian ngắn, từ những
năm 20 của thế kỷ trước, hệ thống đỗ xe ô tô tự động cũng đã xuất hiện nhằm
đáp ứng nhu cầu về chỗ đỗ xe ô tô, đặc biệt ở các khu vực trung tâm, siêu đô
thị;
Hệ thống đỗ xe tự động nếu trước đây chỉ hiện diện tại các nước Bắc
Mỹ, Tây Âu thì đến nay chúng đã trở thành một phần không thể thiếu trong
giao thông công cộng ở các nước đang phát triển.Về mặt công nghệ, ngày nay
toàn bộ quá trình sắp xếp chỗ đỗ xe, quản lý thời gian lưu bãi hoàn toàn thực
hiện bằng công nghệ điều khiển học.Trạm đỗ xe tự động không chỉ được lắp
đặt như những công trình nổi, mà còn được thi công ngầm trong lòng đất, dưới
lòng sông.Đối với tầng lớp công dân tại các đô thị lớn của Việt Nam hiện nay,
khả năng tài chính không còn là vấn đề lớn mà đôi khi bài toán về chỗ đỗ xe
mới là trở lực ngăn cản họ sở hữu một chiếc ôtô riêng.
4

Hệ thống đỗ xe tự động hay còn gọi là hệ thống đỗ xe thông minh: là
một công nghệ điều khiển tự động, sử dụng chủ yếu các pallet và thang nâng,
cho phép đỗ được nhiều xe ô tô hơn trên cùng một diện tích không gian;
Hệ thống đỗ xe tự động là một giải pháp an toàn – tiết kiệm.
1.3. Giới thiệu một số hệ thống bãi đỗ xe tự động
1.3.1 Hệ thống cầu trục-di chuyển
Cầu trục : cầu trục tự hành có nhiệm vụ nâng hạ và dịch chuyển bàn thao
tác ( pallet)
Bàn thao tác có cơ cấu móc kéo chuyển pallet ( khay chứa xe oto) thực
hiện thao tác vào/ra vị trí lưu đỗ. Cơ cấu chấp hành có thể sử dụng nhiều dạng
khác nhau
Đặc điểm :
Hệ thống này có kết cấu nguyên lý đơn giản dễ điều khiển và thông dụng,
thích hợp với mô hình vừa và nhỏ do hạn chế về chiều cao của cầu trục .
Hệ thống có tốc độ xử lý khá cao và linh hoạt sử dụng cho bãi đỗ công
cộng, chung cư, công sở
Nhược điểm: Hệ thống hạn chế chiều cao nâng chuyển và phát thải ồn cơ
học
Hệ số sử dung diện tích: 60%
-Rộng: 7,5m
-Dài:30-50m
-Cao: 10m
-Số lượng:60-100 vị trí
5
Hình 1.2: Bãi đỗ xe của Toyota
1.3.2 Hệ thống thang nâng-quay vòng ngang
-Thang nâng
Thang nâng trong hệ thống này có dạng thang máy: nâng, hạ pallet theo
phương đứng.
-Cơ cấu vạn chuyển trên 1 tầng theo phương pháp đấy/ kéo trượt ngang

các pallet theo một vòng chòn khép kín ( pallet có thể dịch chuyển theo 2
phương nằm ngang trên 1 tầng)
-Cơ cấu chấp hành xếp vào/lấy ra khá đơn giản theo nguyên tắc “ăn
khớp” truyền lực giữa các pallet với nhau
Ưu điểm :
Hệ thống này cho hệ số sử dung diện tích khá cao (>80%) thường sử
dung cho bãi đỗ ngầm và nổi tòa cao ốc .
Nhược điểm của hệ thống này là giới hạn diện tích sử dụng, chi phí năng lượng
riêng lớn
-Rộng:13m
-Dài: 30-35m
-Cao:10-15m
-Số lượng: 120- 160 vị trí đỗ/1hệ thống
6
Hình 1.3: Bãi đỗ xe tại Nga
7
1.3.3 Hệ thống thang nâng-quay vòng tầng
Thang nâng ở đây thuộc loại xích tải (Kiểu thang cuốn) nó có thể nâng/hạ
pallet liên tục theo vòng tròn đứng
Việc dịch chuyển trên mỗi tầng được thực hiện nhờ cơ cấu đấy kéo chuỗi
pallet theo từng nhịp (mỗi bước dich chuyển bằng chiều rộng của pallet). Mỗi
đường vận chuyển có 1 bộ truyền động riêng.
Truyền lực giữa pallet với nhau bằng liên kết khớp nối. Khi thang cuốn
chịch chuyển thì khớp liên kết giữa pallet tự phân khai ra khỏi chuỗi.
Đường lưu chuyển của hệ thống này được thiết lập nhờ kết hợp truyền
động chịch chuyển ngang của cả và thang nâng ở 2 đầu. Đườn chuyển động là
vòng chuyển động ngược chiều khép kín giữa tầng này với tầng khác qua 2
đầu thang cuốn
Ưu điểm :
Hệ thống này sử dung tối đa không gian lưu trữ trong diện tích hẹp. Hệ

thống này thích hợp cho bãi đỗ ngầm của khu trung cư, khách sạn
Hạn chế của hệ thống này ở chỗ : phái sử dung đến nhiều bộ truyền động
, chi phí năng lượng riêng cao
-Rộng:6,5m
-Dài:25-30m
-Cao:7-12m
-Số lượng:32-40 vị trí
Hình 1.4: Sơ đỗ lưu chuyển hệ thống thang nâng – quay vòng tầng
8
1.3.4 Hệ thống thang nâng-quay vòng tròn
-Thang nâng ở hệ thống này thực hiện 2 chuyển động : nâng hạ theo
phương đứng và quay quanh trục của nó
-Thực hiện thao tác xếp vào/lấy ra nhờ cơ cấu cánh tay robot.
Sơ đồ lưu chuyển : (hình 125)
Khi thang nâng nâng bàn robot kết hợp chuyển động quay vòng đến vị trí
xác định thì robot bắt đầu làm việc
Hệ thống thang nâng - xoay vòng tròn
Ưu điểm: BãI đỗ hình trụ ngầm hoặc nổi, kiến trục đẹp, khung kết cấu
thép hoặc beton Tốc độ xỷ của hệ thống khá cao.
Nhược điểm: Chiều cao hạn chế do kết cấu thang nâng phức tạp
Hệ thống này sử dụng cho bãi đỗ khu công sở, siểu thị, Bãi đỗ có thể thiết kế
ngầm và nổi
- Đường kính mặt bằng: 20m
- Cao: 10-16m + 16-20m
- Số chứa: 100-200 vị trí đỗ
9
Hình 1.5: Mô hình gara ô tô tự động đang sản xuất tại Việt Nam
1.3.5 Hệ thống thang máy – dịch chuyển ngang
Nguyên lý vận hành:
Thang nâng kiểu thang máy ròng rọc kép di chuyển trên 4 đường ray theo phương

thẳng đứng
Cơ cấu chấp hành thường dung dạng móc kéo chịch chuyển pllet vào/ra
vị trí lưu đỗ. Truyền động cho cơ cấu này nhờ 1 bộ truyền xích.
Ưu điểm :
-Hệ thống này có kết cấu và điều khiển đơn giản, thường sử dung cho bãi
đỗ kiểu ngầm và tháp cao.
-Tốc độ xử lý cao và ổn định
Bãi đỗ đáp úng mọi nhu cầu sử dụng và đạt hiệu quả kinh tế cao
Nhược điểm: Do có chiều cao lớn khó khăn cho công tác phong chống
cháy nổ
-Hệ số sử dung diện tích cao (k= 66 -80%)
-Diện tích mặt bằng: 13m x 6,5m Hoặc 18x6,5m
-Cao: 20-30m
10
-Số chứa:30-80 vi trí đỗ
Hình 1.6: Bãi đỗ xe ở Beclin
1.3.6 Hệ thống nâng hạ- dịch chuyển
Hệ thống này dùng cáp treo nâng hạ 3/4 vị trí đỗ/ 1 bộ truyền động cáp
treo.
Ưu điểm: Hệ thống này điều kiển dơn giản, tời gian xuất/nhập nhỏ, hệ số
sử dụng diện tích cao. Hệ thống này hích hợp cho bãi đỗ công cộng.
Nhược điểm: Hệ thống này rất hạn chế về chiều cao không gian sử dụng.
Kích thước 1 modul:
11
-Rộng: 6m
-Cao:6m-8m
-Dài: 15-20m
-Số vị trí đỗ:15-20
-Hệ số sử dụng diện tích:85%
Hình 1.7: Hệ thống nâng hạ- dịch chuyển

1.3.7 Hệ thống quay vòng đứng
Hệ thống quay vòng đứng
12
Nguyên lý cấu tạo:
Các pallet chứa xe được treo trên 2 dải xích tải và di chuyển vòng tròng
theo chuỗi xích. Trên khung pallet có con lăn tựa dẫn hướng giữ thăng bằng
pallet khi chuyển động. Hệ thống sử dụng duy nhất 1 bộ truyền động.
Ưu điểm: Hệ thống này có nguyên lý làm việc đơn giản đạt chỉ tiêu sử
cao về không gian và thời gian xuất/nhập.
Nhược điển: Hệ thống này hạn chế vầ chiều cao và phát thải tiếng ồn cơ
học
Sử dụng: Hệ thống này được sử dụng rộng rãi cho mọi qui mô và nhiều
đối tượng sử dụng: Công sở, cụm dân cư và dịch vụ trông giữ xe, đầu tuyến
phố bộ
Đặc điểm:
-Diệt tích sử dụng 1 modul 7-14 vị trí: 6,5 x5,6m
-Cao 7-16m
-Hệ số sử dụng diện ích: 95%
-Số lượng vị trí/ 1 modul: 7-14 vị trí
13
Hình 1.8: Hệ thống quay vòng đứng
14
CHƯƠNG 2
GIỚI THIỆU VỀ PLC CPM1A VÀ PHẦN MỀM SYSWIN

2.1. Giới thiệu về PLC CPM1A.
2.1.1. Khái niệm về PLC.
- PLC là chữ viết tắt của "Programmable Logic Controller" được hiểu là bộ
điều khiển có khả năng lập trình được. Chương trình do con người lập ra và
nạp vào bộ nhớ của PLC sau đó PLC sẽ thực hiện logic của quá trình điều

khiển, PLC thực chất là một Modull hoá của quá trình điều khiển thiết bị bằng
vi mạch (IC). Về mặt cấu trúc PLC được thiết kế dựa trên những nguyên tắc
kiến trúc máy tính. Nó chính là một máy tính công nghiệp để thực hiện một
dãy quá trình sản xuất và thường gắn ngay tại nơi sản xuất để thuận tiện cho
việc vận hành và theo dõi.
- Hiện nay trên thế giới PLC được sản xuất rất đa dạng về chủng loại, do các
hãng sản xuất như: Mitsubisi, Omron, Siements, Fefaus…
2.1.2. Lịch sử phát triển của PLC.
- Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ và yêu cầu tự động hoá trong
công nghiệp ngày càng cao, công nghệ sản xuất ngày càng phức tạp, đòi hỏi
độ chính xác cao, tạo năng suất trong lao động sản xuất. Để đáp ứng được yêu
cầu đó lĩnh vực điều khiển cũng phát triển không ngừng để nghiên cứu và tìm
ra được các phương pháp điều khiển mang tính đột phá.
- Trong những năm 60 điều khiển logic điện tử là các thiết bị đóng cắt điện từ
như: Rơle, công tắc tơ kết hợp với các bộ cảm biến, các đèn, công tắc Các
khí cụ này nối lại với nhau theo một mạch điện cụ thể để thực hiện một yêu
cầu công nghệ nhất định. Các thiết bị này được nối vĩnh viễn với nhau nên
việc lắp đặt đi dây mất nhiều thời gian. Khi muốn thay đổi nhiệm vụ điều
khiển thì phải tháo bỏ và đi dây lại toàn bộ. Vì vậy mà khó thay đổi công nghệ
và trong sửa chữa, chiếm nhiều diện tích. Đối với những công nghệ phức tạp
thì hiệu quả, độ tin cậy không cao và rất tốn kém. Tuổi thọ của thiết bị thấp.
- Từ những nhược điểm của việc sử dụng hệ thống điều khiển nối cứng có tiếp
điểm. Để khắc phục nó đến những năm 70 - 80 người ta tìm ra được các phần
tử thay thế. Đó là sự ra đời của điều khiển logic không tiếp điểm, là ứng dụng
các thiết bị bán dẫn vi mạch OR, AND, NOT, kết hợp với các bộ cảm biến,
15
các đèn, công tắc và chúng cũng được nối với nhau theo một sơ đồ công
nghệ cụ thể để thực hiện một yêu cầu công nghệ nhất định.
- So với các điều khiển nối cứng có tiếp điểm thì nó có độ tin cậy cao hơn,
hiệu quả hơn, diện tích công nghệ thu gọn hơn nhưng do các thiết bị bán dẫn

thường công suất nhỏ hay bị sự cố lúc ban đầu và khó có thể thay thế.
- Để khắc phục các nhược điểm này người ta chế tạo ra các linh kiện có công
suất lớn hơn như SCR, Triac để thay thế cho các thiết bị có tiếp điểm trong
mạch lực.
- Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, thì sự ra đời của mạch vi xử
lý là bộ PLC và dây cứng, đây là một ứng dụng điển hình trong những năm 90
của VXL trong công nghiệp. Sự ra đời của vi xử lý PLC tạo ra một bước ngoặt
cho lĩnh vực điều khiển. Hiện nay ứng dụng kĩ thuật vi xử lý và kĩ thuật số
thông qua sử dụng PLC dưới nhiều hình thức chiếm đến 80% và trở thành xu
thế mới trong điều khiển. Điều này đã được chứng minh tại những nước phát
triển và đang phát triển như nước ta.
2.1.3. Các ứng dụng của PLC.
Bộ điều khiển lập trình PLC được ứng dụng rộng rãi trong các ngành
công nghiệp, đặc biệt là lĩnh vực điều khiển tự động. Chiếm một vị trí quan
trọng trong công nghiệp được ứng dụng trong các lĩnh vực sau:
- Hệ thống chiếu sáng cho cửa hang - siêu thị - nhà hàng, khách sạn, công ty.
- Điều khiển hệ thống cung cấp nước tự động.
- Tự động hoá các máy gia công cơ khí như: máy khoan, máy tiện, máy phay,
máy bào
- Điều khiển các thiết bị thuỷ lực và khí nén trong công nghiệp.
- Tự động hoá quá trình lắp ráp các linh kiện điện tử.
- Tự động đóng mở cửa công nghiệp cho các bãi xe, nhà ga, sân bay, khách sạn.
- Điều khiển các thiết bị nâng chuyển như: băng tải, thang máy, cần cẩu, cần
trục, máy xúc
- Tự động hoá quá trình phân loại sản phẩm.
- Điều khiển rô bốt tự động.
2.1.4. Ưu, nhược điểm của PLC.
* Ưu điểm:
16
Nhờ việc logic của quá trình điều khiển thực hiện bằng chương trình do

con người tạo ra chứ không phải bằng dây nối như các hệ thống điều khiển nối
cứng, do đó PLC có những ưu điểm sau:
- Dễ dàng thay đổi công nghệ cũng như nội dung chương trình thông qua việc
lập trình.
- Độ tin cậy của hệ thống cao.
- Tốc độ xử lý của PLC khá cao.
- Tiêu tốn ít năng nượng.
- Xử lý sự cố dễ và nhanh chóng do chỉ cần thay đổi lại chương trình khi PLC
báo lỗi chứ không cần phải kiểm tra trên toàn hệ thống.
- Đấu nối các thiết bị PLC đơn giản, rút ngắn được thời gian lắp đặt công trình.
- Kết cấu mạch nhỏ gọn, giảm được kích thước định hình.
- Được ứng dụng điều khiển với phạm vi rộng trong toàn bộ các ngành công
nghiệp.
- Dễ dàng thiết lập sự trao đổi thông tin với các PLC khác và các máy tính
PLC thông qua cổng kết nối.
- Việc lập trình đơn giản nhờ có sự trợ giúp của các phần mền chuyên dụng
cũng như sự trợ giúp của các bộ lập trình.
- Sử dụng PLC trong những hệ thống điều khiển phức tạp sẽ cho hiệu quả kinh
tế cao hơn, giá thành hạ so với các phương pháp khác.
- Thích ứng trong môi trường khắc nghiệt: nhiệt độ, độ ẩm, điện áp dao động,
tiếng ồn.
* Nhược điểm:
- Việc thiết kế, sửa chữa chương trình cho PLC đòi hỏi phải có đội ngũ cán bộ
biết lĩnh vực tin học, cần phải có quá trình đào tạo.
- Giá thành của một hệ thống tương đối cao.
2.1.5. Ngôn ngữ lập trình cho PLC.
Để biểu diễn chương trình điều khiển trên PLC có 3 phương pháp biểu
diễn chính là:
- Sơ đồ bậc thang LAD (Ladder Diagram).
- Lưu đồ hệ thống điều khiền CSF (Control System Flowchart).

- Liệt kê danh sách lệnh STL (Statement List).
* Phương pháp biểu diễn LAD.
17
Phương pháp này có cách biểu diễn chương trình tương tự như sơ đồ tiếp
điểm dùng rơ le trong sơ đồ điện công nghiệp. Bắt đầu chương trình bằng một
Power Bus trái, các công tắc được thay thế bằng các tiếp điểm thường đóng
hoặc thường mở phụ thuộc vào trạng thái của công tắc. Các công tắc tơ được
thay thế bằng các cuộn dây.
Ví dụ: Biểu diễn sơ đồ khởi động từ đơn bằng phương pháp LAD trên PLC
(CPM1):
000.00 000.01 000.03 010.00
010 .00 Nút D Rơ-Le Nhiệt K
1
* Phương pháp biểu diễn CSF.
Phương pháp này có cách biểu diễn chương trình như sơ đồ không tiếp
điểm dùng các cổng logic.
Ví dụ: Biểu điễn sơ đồ khởi động từ đơn bằng phương pháp CSF
* Phương pháp biểu diễn STL.
Phương pháp STL dùng các từ viết tắt gợi nhớ để lập công thức cho việc
điều khiển, tương tự với ngôn ngữ assembler ở máy tính. Phương pháp này
thích hợp cho đối tượng làm việc trong lĩnh vực tin học.
18
Kết
thúc
>=1
&
X 010.000
000.01
000.03
000.00

X
010.00
Bắt đầu một chương trình bao giờ cũng là lệnh nạp địa chỉ một tiếp điểm nào
đó. Sau đó là nội dung chương trình và kêt thúc chương trình bằng lệnh END
(01).
Ví dụ: Biểu diễn sơ đồ trên bằng phương pháp STL (CPM1):
2.1.6. Biểu diễn các đại lượng trong PLC.
Các hệ đếm sử dụng trong PLC gồm có:
- Hệ nhị phân (hệ 2).
- Hệ thập phân (hệ 10).
- Hệ thập lục (hay hệ Hexa- hệ 16).
* Hệ nhị phân (hay hệ 2 - Binary (bin)).
Là hệ đếm sử dụng 2 con số 0 và 1 (gọi là bít) để biểu diễn tất cả các đại
lượng và các con số. Tất cả các đại lượng bên trong PLC đều ở trạng thái nhị
phân.
* Hệ thập phân (hay là hệ 10 - decimal (DEC)).
Là hệ đếm thông thường và sử dụng 10 chữ số 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 để biểu
diễn các con số. Hay thập phân còn kết hợp với hệ nhị phân để biểu gọi là
BCD (Binary Coded Decimal).
* Hệ thập lục (hay hệ 16 - Hexadecimal - HEX.).
Là hệ đếm sử dụng 16 ký tự là 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 và A B C D E F (trong
đó có 10 chữ số từ 0-9 và các chữ số từ A đến F).
* Cách biểu diễn các đại lượng bên trong PLC.
Khi biểu diễn các con số theo các hệ đếm khác nhau. Để phân biệt người
ta thường thêm các chữ BIN (hoặc số 2) BCD hay HEX (hoặc H) vào các con
số.
19
LD
OR
AND NOT

AND NOT
OUT
END
000.00
010.00
000.01
000.03
010.00
(01)
Bảng 2.1: Biểu diễn các đại lượng trong PLC
HEX BCD
Số nhị phân 4 bit tương đương
Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0
2
3
=8 2
2
=4 2
1
=2 2
0
=1
0 0 0 0 0 0
1 1 0 0 0 1
2 2 0 0 1 0
3 3 0 0 1 1
4 4 0 1 0 0
5 5 0 1 0 1
6 6 0 1 1 0
7 7 0 1 1 1

8 8 1 0 0 0
9 9 1 0 0 1
A A 1 0 1 0
B B 1 0 1 1
C C 1 1 0 0
D D 1 1 0 1
E E 1 1 1 0
F F 1 1 1 1
2.1.7. Cấu trúc phần cứng của PLC.
PLC gồm 4 khối chức năng cơ bản như hình 2-1:
- Bộ Xử lý trung tâm CPU.
- Bộ nhớ chương trình (Program Memory).
- Khối vào ra (In, out, put Block).
- Khối nguồn cung cấp (Power Supply).
INPUT DRIVES
OUTPUT DS
20
Power
Supply
Memory
area
Output
area
Input
area
CPU
Hình 2.1. Cấu trúc cơ bản phần cứng của PLC
Trạng thái đầu vào của PLC được phát hiện và lưu vào bộ nhớ đệm. PLC
thực hiện các lệnh logic trên các trạng thái của chúng và thông qua các trạng
thái ngõ ra cập nhật và lưu vào bộ nhớ đệm. Sau đó trạng thái ngõ ra trong bộ

nhớ đệm được dùng để đóng mở các tiếp điểm kích hoạt các thiết bị công tắc.
Như vậy sự hoạt động của các thiết bị được điều khiển hoàn toàn tự động theo
chương trình trong bộ nhớ. Chương trình được nạp vào PLC qua thiết bị lập
trình chuyên dùng.
* Bộ xử lý trung tâm CPU.
Bộ xử lý trung tâm (CPU - Central Proccessing Unit) điều khiển và quản
lý tất cả các hoạt động bên trong PLC. Việc trao đổi thông tin giữa CPU, bộ
nhớ và khối vào/ ra được thực hiện thông qua hệ thống bus dưới sự điều khiển
của CPU.
* Bộ nhớ chương trình (Program Memory).
Bộ nhớ chương trình là bộ nhớ trong của PLC có nhiệm vụ 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 nhị phân.
Tất cả PLC đều thường dùng vào các loại bộ nhớ sau:
- EPROM (Erasable Programble Read only memory) là bộ nhớ phụ để lưu giữ
vĩnh cửu các chương trình và có thể lập lại bằng thiết bị lập trình
- EEPROM (Electrical Erasable Programble Read only memory) là bộ nhớ để
lưu giữ vĩnh cửu các chương trình và có thể lập trình bằng thiết bị chuẩn CRT
hoặc bằng tay.
- RAM (Random acces memory) thông tin của bộ nhớ này có thể được ghi vào
và đọc ra. Dung lượng bộ nhớ phụ thuộc vào họ PLC.
21
Tuy nhiên với bộ nhớ RAM khi mất nguồn nuôi, nội dung của RAM cũng
bị mất. Để bảo vệ chương trình người ta lắp vào PLC các Pin khô làm nguồn
nuôi dự trữ. Đối với các PLC của hãng GEFANUS người ta còn lắp thêm 1 tụ
(Super Carpctitor) để bảo vệ chương trình không bị mất khi thay pin các tụ
này có khả năng giữ được trong 20s.
* Khối vào ra (In/out put block).
Khối vào/ra có vai trò là mạch giao tiếp giữa các vi mạch điện tử của

PLC với các mạch công suất bên ngoài kích hoạt các cơ cấu tác động. Nó thực
hiện chuyển đổi các mức điện áp tín hiệu và cách ly, tuy nhiên khối vào ra cho
phép PLC kết nối trực tiếp với các cơ cấu tác động có công suất cỡ 2A trở
xuống, không cần các mạch công suất trung gian hay rơ le trung gian.
Căn cứ vào nhiệm vụ có thể ghép vào PLC những Module vào/ ra khác nhau
như:
- Module vào/ra số, tương tự.
- Module vào, ra thuyết minh.
- Bộ xử lý giao tiếp.
Module vào/ ra số tương tự: là những Module vào/ra số phục vụ cho việc
giải quyết những vấn đề điều khiển đơn giản mà trạng thái tín hiệu chỉ là "0" và
"1".
Trong những trường hợp khác, trạng thái tín hiệu là tương tự thì ta cần
Module vào/ra là tương tự đó phục vụ quá trình xử lý.
Module vào làm nhiệm vụ biến đổi các tín hiệu ở đầu vào thành tín hiệu
chuẩn để đưa vào bên trong PLC.
Module ra biến đổi các tín hiệu bên trong PLC thành tín hiệu phù hợp để
đưa ra ngoài.
Bộ xử lý giao tiếp: Có nhiệm vụ quản lý sự trao đổi qua lại giữa các PLC
và các thiết bị khác như máy in, máy tính PL và các PLC khác.
Các bộ xử lý giao tiếp có thể thiết lập phương thức điểm nối từ PLC tới
các thiết bị khác hoặc có thể nối PLC vào mạng LAN.
Sự cần thiết phải lập trình cho hoạt động của các bộ xử lý giao tiếp tuỳ
thuộc vào từng loại CPU.
Module vào/ra thông minh: Được sử dụng để giải quyết những vấn đề về
dạng tín hiệu nảy sinh trong thực tế với yêu cầu giải quyết nhanh chóng và
22
liên tục. Hoạt động của Module vào/ra thông minh tương đối độc lập và rộng
với CPU của PLC.
Những loại Module vào/ra thông minh với từng cặp PLC khác nhau

nhưng nói chung nó gồm các dạng sau:
- Module xác định vị trí.
- Module giải mã vị trí.
- Module xử lý tín hiệu tương tự.
- Module đo dòng nhiệt.
- Module điều khiển nhiệt độ.
- Module điều khiển vòng kín.
- Module điều khiển từng bước.
*Khối cung cấp nguồn (Power supply Block).
Đây là bộ nguồn cung cấp có giải điện áp rộng (85 ÷ 265 v AC). Nó tạo
ra nguồn cung cấp chuẩn 24v DC cho tất cả các khối của PLC.
Mọi hoạt động xử lý tín hiệu bên trong PLC có mức điện áp 5v DC và
15v DC (Điện áp cho TT1 và CMOS) trong khi tín hiệu bên ngoài có thể lớn
hơn nhiều thường 24v DC ÷ 240v DC với dòng lớn.
2.1.8. Đặc tính kỹ thuật của PLC OMRON CPM1A.
Hình 2.2. Cấu trúc bên ngoài của PLC
- Điện áp nguồn cung cấp: AC = 80v- 265v.
- Điện áp nguồn cho đầu vào: DC = 24v.
- Dòng điện đầu ra: 2A.
- Số lượng đầu vào/ ra: 20 đầu vào ra (12 đầu vào và 8 đầu ra).
23
- Dung lượng bộ nhớ 2 word (chương trình) 1 word (dữ liệu) 128 bộ nhớ và
đặt thời gian.
- Lập trình dạng ngôn ngữ bậc thang bằng phân mềm chạy trong đó với
Sysmac support software hoặc trong windows với syswin.
- Có đầu nối đất bảo vệ (Protective Earth Terminal) để tránh điện giật.
- Đầu nối nguồn cấp DC ra từ PLC (DC Power Supply Output Terminal).
- Điện áp chuẩn đầu ra là DC 24V với dòng định mức là 0.3A có thể cung cấp
được cho các đầu vào của số DC.
- Các đèn nét chỉ thị trạng thái của PLC (PCStatus Indicators).

Bảng 2.2: Các đèn chỉ thị trạng thái của PLC
Đèn trạng thái Chức năng
POWE Bật PLC đang được cấp điện bình thường
Tắt PLC không được cấp điện
RUN
(Màu xanh)
Bật
PLC đang hoạt động ở chế độ RUN hay
MONITOR
Tắt PLC đang chạy ở chế độ PROGRAM
ERR/ALM
(đỏ)
Sáng PLC gặp lỗi nghiêm trọng (LPC ngừng chạy)
Nhấp nháy
PLC gặp lỗi không nghiêmtrọng (PLC
tiếp tục chạy ở chế độ RUN)
Tắt PLC hoạt động bình thường không có lỗi
COMM
(Da cam)
Sáng
Dữ liệu đang được truyền qua cổng
Peripheral
Tắt
Không có trao đổi dữ liệu giữa PLC và thiết bị
ngoài qua cổng Perpheral Port
- Các đèn chỉ thị trạng thái đầu vào/ ra của PLC (Input/Output Indicator) đèn
nét trong nhóm này sáng khi đầu vào/ra tương ứng lên ON. Khi gặp sự cố
trầm trọng các đèn sẽ thay đổi như sau:
- Khi có lỗi CPU hay lỗi với BUS vào/ra (CPU Error,I/O BUS Error) các đèn
nét đầu sẽ tắt.

- Khi có lỗi với bộ nhớ hoặc lỗi hệ thống (Memorry Error/System Error) các
đèn nét đầu vào vẫn dữ nguyên trạng thái của chúng trước khi xẩy ra lỗi cho
dù trạng thái thực đầu vào đã thay đổi.
24
- Ngoài ra PLC còn có 2 bộ chỉnh giá trị thanh ghi bên trong PLC đánh số 0 và
1. Mỗi núm điều chỉnh được vặn, giá trị của thanh ghi tương ứng được thay
đổi trong khoảng giá trị từ 000 đến 200 (theo mã BCD). Các thanh ghi trong
BLC tương ứng với 2 bộ chỉnh này là IR250 và IR251. Nếu gán địa chỉ tham
chiếu của TIMER hoặc COUNTER với các địa chỉ này ta có thể điều chỉnh
giá trị của chúng bằng tay, không cần phần mềm hỗ trợ.
2.1.9. Lập trình cho PLC.
* Khái niệm.
PLC sẽ dùng các phần tử "ảo" bên trong để thay thế cho các sơ đồ điện
trong thực tế như rơ le điện từ, công tắc tơ, rơ le thời gian, các tiếp điểm cũng
như các phần tử điện trung gian. Việc mô phỏng các sơ đồ điện này do người
lập trình tạo ra và được lập bằng một dạng ngôn ngữ điều khiển gọi là sơ đồ
bậc thang (LADDER DIAGRAM) thường ngôn ngữ này giúp chúng ta lập
trình và dễ theo dõi, sửa chữa. Hoặc chúng ta có thể dùng ngôn ngữ này để
viết chương trình PLC sử dụng ngôn ngữ lập trình dạng câu lệnh STL
(Stalement List).
* Các lệnh cơ bản sử dụng để lập trình.
Thành phần luôn luôn có trong sơ đồ gọi là Power bus, là nơi dẫn nguồn
điện (tưởng tượng) đi vào và đi ra sơ đồ:
- Lệnh LD.
a) Ý nghĩa: Lệnh này cho phép ta nhập các điểm vào chương trình và cho ta ý
nghĩa của các điểm phân nhánh.
b) Ký hiệu:

25
Power bus

LAD STL
000.00
LD 000.00