(Đồ án tốt nghiệp) Ứng dụng PLC điều khiển tự động hệ thống lạnh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

-----------***-----------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT NHIỆT

ỨNG DỤNG PLC TRONG ĐIỀU KHIỂN
HỆ THỐNG LẠNH

GVHD: NGUYỄN LÊ HỒNG SƠN
LÊ BÁ TÂN
SVTH: TRẦN QUỐC HUY
LƯ VĂN HẾT
PHẠM THANH TÚ
VŨ THÀNH TRUNG
TRẦN ĐÌNH ANH DUY

GVHD: Th.S. HUỲNH PHƯỚC SƠN
TP. Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2018


LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp nhóm chúng em đã nhận được nhiều
sự giúp đỡ nhiệt tình từ các thầy, đầu tiên chúng em xin gửi lời cảm ơn đến Thầy (Cô)
trong Bộ môn Công Nghệ Kỹ Thuật Nhiệt, Khoa Cơ Khí Động Lực, Trường Đại Học
Sự Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh đã tạo điều kiên, mang đến cho chúng em
một nền kiến thức cơ bản để vận dụng vào việc hoàn thành tốt đề tài tốt nghiệp.
Đặc biệt chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới thầy Lê Bá Tân, thầy
Nguyễn Lê Hồng Sơn và thầy Đoàn Minh Hùng đã hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện,

động viên để nhóm chúng em có thể hồn thành tốt đồ án này.
Bên cạnh đó nhóm chúng em muốn gửi lời cảm ơn đến các anh, chị kỹ sư của
Công ty Nidec đã giúp đỡ chúng em rất nhiều về những kinh nghiệm thực tế để có thể
so sánh được khác biệt giữa lý thuyết và thực tế.
Trong suốt quá trình làm đồ án với sự nỗ lực của các thành viên trong nhóm và
sự hướng dẫn tận tình của Thầy Lê Bá Tân ,thầy Nguyễn Lê Hồng Sơn nên đồ án mới
được hoàn thành. Tuy nhiên do tài liệu tham khảo và khả năng chúng em có hạn nên
khơng tránh khỏi những thiếu sót, chúng em kính mong sự đóng góp ý kiến và chỉ bảo
thêm của các thầy cơ.

TP.Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 01 năm 2018
Sinh Viên thực hiện
(ký & ghi rõ họ tên)


MỤC LỤC
PHẦN 1: LỜI MỞ ĐẦU .................................................................................................1
PHẦN 2: NỘI DUNG .....................................................................................................5
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN PLC MITSUBISHI ..................................5
VÀ PHƯƠNG PHÁP LẬP TRÌNH MITSUBISHI FX3SA ............................................5
1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA PLC ..................................................................5
1.1.1 Giới thiệu PLC Mitsubishi ...............................................................................7
1.1.2 Những tính năng chính ...............................................................................10
1.2. CẤU TRÚC PHẦN CỨNG VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA PLC Mitsubishi FX 3SA ....13
1.2.1.CẤU TRÚC PHẦN CỨNG ............................................................................13
1.2.1.1 Giới thiệu...................................................................................................13
1.3. PHƯƠNG PHÁP LẬP TRÌNH PLC MITSUBISHI FX3SA ..........................13
1.3.1. Bố cục của màn hình GX Developer.........................................................13
2.2.2. Bắt đầu từ GX Developer và tạo ra một dự án mới ................................ 15
2.3 GHI CÁC CHƯƠNG TRÌNH TỚI PLC .........................................................24

1.3.1.1 Kết nối PC tới PLC ..................................................................................25
1.3.1.2 "Transfer Setup" trong GX Developer ..................................................25
1.3. TỔNG QUAN VỀ CÁC LỆNH CƠ BẢN CỦA PLC............................................33
1.3.1 Định nghĩa chương trình:.............................................................................33
1.3.2 Các thiết bị cơ bản dùng trong lập trình: ...................................................33
1.3.3. Các thiết bị và số hiệu thiết bị .......................................................................34
1.3.4 Các lệnh cơ bản của PLC .............................................................................34
1.3.5 Tập lệnh nâng cao của FX SERIES .............................................................. 42
CHƯƠNG 2: MÀN HÌNH WEINVIEW và Phần Mềm HMI Weintek – Easy
Builder8000 ...................................................................................................................49
2.1. Màn hình weinview ...........................................................................................49
2.2. Phần Mềm HMI Weintek – Easy Builder8000...............................................50
CHƯƠNG 3: NGUYÊN LÝ VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG
LẠNH TRỮ ĐÔNG DÙNG PLC MITSUBISHI FX3SA .............................................55
3.1

SƠ ĐỒ HỆ THỐNG LẠNH TRỮ ĐÔNG ..................................................55

3.2. NGUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN ...........................................................................55
3.2.1. Tự động hóa máy nén lạnh cơng nghiệp ..................................................55
3.2.2. Tự động bảo vệ máy nén lạnh: ..................................................................55
3.2.3. Tự động hóa thiết bị ngưng tụ ..................................................................56
3.2.4. Tự động hóa thiết bị bay hơi .....................................................................56
3.2.5. Quá trình xả băng ......................................................................................57


CHƯƠNG 4: THI CƠNG MƠ HÌNH THÍ NGHIỆM ................................................59
4.1 Thiết bị sử dụng .................................................................................................59
4.1.1. PLC Mitsubishi FX3SA................................................................................59
4.1.2. Màn hình Winview 7 inch TK6070iP .......................................................60

4.1.3. Cảm biến nhiệt độ YAMATAKE - SDC 10 .............................................61
4.1.4. Bộ nguồn Keyence 220V-24V ...................................................................61
4.1.5. Các thiết bị phụ ..........................................................................................61
4.1.6. MƠ HÌNH PLC ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HỆ THỐNG LẠNH..........63
4.2. Chuẩn bị khi lập trình ......................................................................................64
4.2.1. Chuẩn bị ......................................................................................................64
4.2.2. Lập trình và điều khiển .............................................................................64
- Phần lập trình. Xem code trong phụ luc 1......................................................64
4.4. Sơ đồ khối ..........................................................................................................67
4.5. Sơ đồ nối dây .....................................................................................................68
4.6. Sơ đồ kết nối thiết bị với PLC và mạch điều khiển .......................................69
Phụ luc1. Phần mạch lập trình PLC điều khiển HTL ................................................70
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ ...................................................................97
5.1. KẾT LUẬN ........................................................................................................97
5.2. KIẾN NGHỊ.......................................................................................................97
PHẦN 3: TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................98


PHẦN DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1. 1. Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển lập trình .................................................7
Hình 1. 2. Sơ đồ khối tổng quát của cpu .........................................................................7
Hình 1. 3 sơ đồ kết nối pl ............................................................................................... 9
Hình 2. 1 Bộ Điều Khiển Lập Trình Fx3sa ...................................................................13
Hình 2. 2 Kết Nối Phía Máy Tính Cá Nhân: Rs-232c ...................................................25
Hình 2. 3 Kết Nối Phía Máy Tính Cá Nhân: Usb..........................................................25
Hình 3. 1 Các Dạng Chương Trình Của Plc ..................................................................33
Hình 5. 1 Sơ Đồ Hệ Thống Trữ Đơng ...........................................................................55
Hình 5. 2 Cấp Lỏng Dàn Bay Hơi Bằng Van Tiết Lưu Nhiệt Cân Bằng Ngoài ...........57
Hình 6. 1. Plc Mitsubishi Fx3sa .....................................................................................60
Hình 6. 2 Màn Hình Winview 7 Inch Tk6070ip ..........................................................60

Hình 6. 3 Cảm Biến Nhiệt Độ Yamatake - Sdc 10.......................................................61
Hình 6. 4 Nguồn Keyence 220v-24v .............................................................................61
Hình 6. 5 Các Thiết Bị Phụ ..........................................................................................62
Hình 6. 6 Mơ Hình Mơ Phỏng Hoạt Động Của Plc Điều Khiển Htl ............................ 63
Hình 6. 7 Sơ Đồ Khối ...................................................................................................67
Hình 6. 8 Sơ Đồ Nối Dây ............................................................................................. 68
Hình 6. 9 Sơ Đồ Kết Nối Thiết Bị Với Plc Và Mạch Điều Khiển ............................... 69


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. 1 Thông Số Đầu Vào Và Ra Của Plc ............................................................... 10
Bảng 1. 2 Chức Năng Của Các Plc................................................................................12
Bảng 4. 1 Thơng Số Của Màn Hình Weinview ............................................................. 49
Bảng 6. 1. Số Lượng Vào/Ra Của Plc Điều Khiển Htl .................................................65


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT:
-

PLC: Programmable Logic Controller
HTL: Hệ thống lạnh


PHẦN 1: LỜI MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Trong những năm gần đây kỹ thuật lạnh đã có những bước phát triển đáng kể, và thâm
nhập vào nhiều ngành nghề khác nhau, đã hỗ trợ cho các ngành nghề đó phát triển. Đặc
biệt là ngành công nghiệp thực phẩm, chế biến thịt cá, rau quả, rượu bia, nước giải khác,
đánh bắt và xuất khẩu thuỷ hải sản, sinh học, hoá chất, hố lỏng tách khí, sợi dệt may mặc,
thuốc lá, chè, in ấn, điện tư, thơng tin, y tế, văn hố…

Trước sự phát triển như vũ bão của khoa học kỹ thuật, kéo theo sự phát triển của tất cả các
ngành, nghề và đòi hỏi tất cả các ngành các lĩnh vực phải hỗ trợ lẫn nhau cùng phát triển.
Các ngành tự động hóa, kỹ thuật điện tử, cơng nghệ thơng tin cũng có những bước phát
triển nhảy vọt theo, các ứng dụng của các ngành này vào các ngành khác ngày càng nhiều,
trong đó có ngành kỹ thuật lạnh. Nó đã góp phần tích cực vào nâng cao năng suất lao động
cho con người, tăng chất lượng của hàng hoá đặt biệt là trong lĩnh vực xuất khẩu, đáp ứng
được các tiêu chuẩn về chất lượng và an toàn thực phẩm của quốc tế.
Trong các hệ thống sản xuất, trong các thiết bị tự động và bán tự động, hệ thống điều
khiển đóng vai trị điều phối tồn bộ các hoạt động của máy móc thiết bị. Các hệ thống
máy móc và thiết bị sản xuất thường rất phức tạp, có rất nhiều đại lượng vật lý phải điều
khiển để có thể hoạt động đồng bộ hoặc theo một trình tự công nghệ nhất định nhằm tạo
ra một sản phẩm mong muốn. Từng đại lượng vật lý đơn lẻ có thể được điều khiển bằng
một mạch điều khiển cơ sở dạng tương tự hay gián đoạn. Điều khiển nhiều đại lượng vật
lý đồng thời chúng ta không thể dùng các mạch điều khiển tương tự mà phải sử dụng hệ
thống điều khiển lơ gíc. Trước đây các hệ thống điều khiển lơ gíc được sự dụng là hệ thống
lơ gíc rơ le. Nhờ sự phát triển nhanh chóng của kỹ thuật điện tử, các thiết bị điều khiển lơ
gíc khả lập trình PLC (Programmable Logic Controller) đã xuất hiện vào năm 1969 đã dần
thay thế các hệ thống điều khiển rơ le. Càng ngày PLC càng trở nên hoàn thiện và đa năng.
Các PLC ngày nay khơng những có khả năng thay thể hoàn toàn các thiết bị điều khiển lo
gíc cổ điển, mà cịn có khả năng thay thế các thiết bị điều khiển tương tự. Các PLC được
sử dụng rộng rãi trong cơng nghiệp.

Hai đặc điểm chính dẫn đến sự thành cơng của PLC đó chính là độ tin cậy cao và khả năng
lập trình dễ dàng. Độ tin cậy của PLC được đảm bảo bởi các mạch bán dẫn được thiết kế
thích ứng với mơi trường cơng nghiệp. Các mạch vào ra được thiết kế đảm bảo khả năng
chống nhiễu, chịu được ẩm, chịu được dầu, bụi và nhiệt độ cao. Các ngơn ngữ lập trình
đầu tiên của PLC tương tự như sơ đồ thang trong các hệ thống điều khiển lơ gíc, nên các
kỹ sư đã làm quen với sơ đồ thang, dễ dàng thích nghi với việc lập trình mà khơng cần
phải qua một q trình đào tạo nào.
1

Ngày nay chúng ta có thể thấy PLC trong hàng nghìn ứng dụng cơng nghiệp. Chúng được
sử dụng trong cơng nghiệp hố chất, cơng nghiệp chế biến dầu, cơng nghiệp thực phẩm,
cơng nghiệp cơ khí, cơng nghiệp xử lý nước và chất thải, công nghiệp dược phẩm, công
nghiệp dệt may, nhà máy điện hạt nhân, trong cơng nghiệp khai khống, trong giao thông
vận tải, trong quân sự, trong các hệ thống đảm bảo an toàn, trong các hệ thống vận chuyển
tự động, điều khiển rô bốt, điều khiển máy công cụ CNC vv. Các PLC có thể được kêt nối
với các máy tính để truyền, thu thập và lưu trữ số liệu bao gồm cả quá trình điều khiển
bằng thống kê, q trình đảm bảo chất lượng, chẩn đốn sự cố trực tuyến, thay đổi chương
trình điều khiển từ xa. Ngồi ra PLC cịn được dùng trong hệ thống quản lý năng lượng
nhằm giảm giá thành và cải thiện môi trường điều khiển trong các các hệ thống phục vụ
sản xuất, trong các dịch vụ và các văn phịng cơng sở.
Các thiết bị điều khiển PLC tạo thêm sức mạnh, tốc độ và tính linh hoạt cho các hệ thống
cơng nghiệp. Bằng sự thay thế các phần tử cơ điện bằng PLC, quá trình điều khiển trở nên
nhanh hơn, rẻ hơn, và quan trọng nhất là hiệu quả hơn. PLC là sự lựa chọn tốt hơn các hệ
thống rơ le do một số lý do sau:
Một PLC cần ít khơng gian hơn một tủ điều khiển rơ le để thực hiện cùng một cức năng.
• Tiết kiệm năng lượng: PLC tiêu thụ năng lượng ở mức rất thấp, ít hơn cả các máy
tính thơng thường.
• Khả năng thích ứng với môi trường công nghiệp: Các vỏ của PLC được làm từ
các vật liệu cứng, có khả năng chống chịu được bụi bẩn, dầu mỡ, độ ẩm, rung động
và nhiễu. Các máy tính tiêu chuẩn khơng có khả năng này.
• Lập trình dễ dàng: Phần lớn các PLC sử dụng ngơn ngữ lập trình là sơ đồ thang,
tương tự như sơ đồ đấu của các hệ thống điều khiển rơ le thơng thường.
• Tính linh hoạt cao: Chương trình điều khiển của PLC có thể thay đổi nhanh chóng
và dễ dàng bằng cách nạp lại chương trình điều khiển mới vào PLC bằng bộ lập
trình, bằng thẻ nhớ, bằng truyền tải qua mạng.
Trong kỹ thuật điều khiển theo phương pháp cũ, để thực hiện một dây chuyền sản xuất,
một hệ thống hay một thiết bị hoạt động theo yêu cầu người ta thực hiện chúng bằng cách

kết nối các thiết bị rời lại với nhau như relay, contactor, timer… theo yêu cầu để tạo thành
một hệ thống điều khiển. Để thực hiện được điều đó phải có kiến thức nhất định và tốn
nhiều thời gian, công sức để thiết kế, đồng thời việc bảo trì,lắp đặt, sửa chữa gặp nhiều khó
khăn và giá thành cho một hệ thống khá cao. Khi muốn thay đổi sự hoạt động của hệ thống,
đôi khi phải thay thế và thiết kế lại toàn bộ hệ thống, cơng việc này rất tốn kém. Vì vậy
ngày nay hầu hết các nhà máy xí nghiệp thay thế các hệ thống điều khiển nối cứng bằng
điều khiển lập trình được.
Với chính sách mở cửa, tự do cạnh tranh lành mạnh nhằm hòa nhập nền kinh tế quốc gia
với kinh tế các nước trên thế giới, tấc cả các ngành nghề phải đủ mạnh để cùng hợp tác và
2


cạnh tranh với các đối tác trong và ngoài nước. Hưởng ứng lời kêu gọi của Đảng và Chính
phủ: nâng cao trình độ tư duy và tay nghề, cống hiến một phần nhỏ bé vào sự nghiệp cơng
nghiệp hố và hiện đại hoá đất nước.
Một trong những thiết bị được thế kế dùng trong tự động hoá là thiết bị điều khiển logic
khả trình PLC (Programmable Logic Control). Với một PLC ta có thể thay đổi chương
trình vận hành theo ý muốn. Điều này thực hiện khá dễ dàng nhờ sự điều khiển mềm dẻo
và linh hoạt của PLC. Ngày nay PLC được ứng dụng rộng rãi trong các dây chuyền sản
xuất tự động và chiếm vị trí vững chắc trong kỹ thuật điều khiển tiên tiến.
Chính vì thế mà hiện nay PLC được nhiều chuyên gia, kỹ sư thiết kế, kỹ thuật viên, chuyên
viên, công nhân bậc cao… tham gia nghiên cứu để ứng dụng vào thực tế.
Xuất phát từ nhu cầu thực tế cũng như muốn làm quen với việc điều khiển hệ thống lạnh
bằng PLC, nhóm thực hiện đề tài chọn PLC FX3s của hãng Mitsubishi sản xuất để nghiên
cứu cho đề tài tốt nghiệp, nhằm lĩnh hội những tri thức cần thiết và cơ bản về PLC trong
việc tự động hoá hệ thống lạnh.
2. Nhiệm vụ đề tài
Nghiên cứu các ứng dụng của PLC Mitsubishi vào điều khiển, bảo vệ các thiết bị trong hệ
thống lạnh.
Xây dựng mơ hình thực tế dùng PLC Mitsubishi điều khiển hệ thống lạnh.

Đặc điểm, yêu cầu điều khiển hệ thống lạnh.
Hệ thống lạnh cần điều khiển gồm có 1 kho trữ đông với một dàn lạnh, 1 máy nén một cấp,
1 dàn nóng được làm mát bằng khơng khí. Tiết lưu hệ thống bằng van tiết lưu nhiệt cân
bằng ngoài kèm 1 van điện từ. Hệ thống xả băng bằng điện trở.
Những thiết bị cần điều khiển: Quạt dàn lạnh, Quạt dàn nóng, Van điện từ, Điện trở xả
băng và Máy nén.
Các thông số cần theo dõi và khống chế: nhiệt độ kho lạnh (Tp), nhiệt độ môi chất ở đầu
đẩy máy nén (T2), áp suất thấp (Po), áp suất cao (Pk) và độ bám tuyết của dàn lạnh khi kho
hoạt động ở nhiệt độ âm dựa vào độ chênh nhiệt độ giữa nhiệt độ vào dàn lạnh và nhiệt độ
ra khỏi dàn lạnh.
3. Mục tiêu nghiên cứu
Điều khiển lập trình PLC mang tính mềm dẻo và linh hoạt, điều khiển dựa vào chương
trình và thực hiện lệnh logic. Nhóm thực hiện đề tài hy vọng sau khi nghiên cứu đề tài này
sẽ lĩnh hội nhiều hơn về các vấn đề liên quan đến PLC như: cấu hình phần cứng, tập lệnh
của PLC, xây dựng lưu đồ và viết chương trình điều khiển hệ thống lạnh sử dụng PLC
Mitsubishi.

3


4. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là hệ thống lạnh, nguyên lý hoạt động của PLC, cảm biến nhiệt độ,
cảm biến áp suất, ngơn ngữ lập trình hình thang (LAD), cách giao tiếp các thiết bị với
nhau. Từ đó xây dựng chương trình điều khiển hệ thống lạnh bằng PLC Mitsubishi.
5. Nội dung nghiên cứu
Mitsubishi là một tập đoàn Điện và điện tử lớn, chuyên sản xuất các thiết bị tự động
hoá. PLC FX3s là thế hệ sau được cải biến từ PLC Mitsubishi FX0s và PLC Mitsubishi
FX1s của hãng Mitsubishi. Nhóm thực hiện đề tài tiến hành nghiên cứu sơ lược các nội
dung cơ bản của PLC FX3SA, cụ thể gồm các nội dung sau:
• Giới thiệu tổng quát về PLC.

•

Giới thiệu về thiết bị logic khả trình FX3SA

• Giới thiệu và làm việc với phần mềm gx developer.
• Kỹ thuật lập trình cho PLC Mitsubishi FX3SA
• Viết chương trình ứng dụng điều khiển hệ thống lạnh.

4


PHẦN 2: NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN PLC MITSUBISHI
VÀ PHƯƠNG PHÁP LẬP TRÌNH MITSUBISHI FX3SA
1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA PLC
Vào khoảng năm 1968, các nhà sản xuất ô tô đã đưa ra các yêu cầu kỹ thuât đầu tiên
cho thiết bị điều khiển lơ gíc khả lập trình.
Mục đích đầu tiên là thay thế cho các tủ điêu khiển cồng kềnh, tiêu thụ nhiều điện năng
và thường xuyên phải thay thể các rơ le do hỏng cuộn hút hay gãy các thanh lị xo tiếp
điểm.
Mục đích thứ hai là tạo ra một thiều bị điều khiển có tính linh hoạt trong việc thay đổi
chương trình điều khiển. Các yêu cầu kỹ thuật này chính là cơ sở của các máy tính cơng
nghiệp, mà ưu điểm chính của nó là sự lập trình dễ dàng bởi các kỹ thuật viên và các kỹ sư
sản xuất. Một số nhà sản xuất thiết bị điều khiển trên cơ sở máy tính đã sản xuất ra các
thiết bị điều khiển khả lập trình cịn gọi là PLC.
Những PLC đầu tiên được ứng dụng trong công nghiệp ô tô vào năm 1969 đã đem lại sự
ưu việt hơn hẳn các hệ thống điều khiển trên cơ sở rơ le. Các thiết bị này được lập trình dễ
dàng, khơng chiếm nhiều khơng gian trong các xưởng sản xuất và có độ tin cậy cao hơn
các hệ thống rơ le. Các ứng dụng của PLC đã nhanh chóng rộng mở ra tất cả các ngành
cơng nghiệp sản xuất khác.

Hai đặc điểm chính dẫn đến sự thành cơng của PLC đó chính là độ tin cậy cao và khả
năng lập trình dễ dàng. Độ tin cậy của PLC được đảm bảo bởi các mạch bán dẫn được thiết
kế thích ứng với mơi trường cơng nghiệp. Các mạch vào ra được thiết kế đảm bảo khả năng
chống nhiễu, chịu được ẩm, chịu được dầu, bụi và nhiệt độ cao.
Khi các vi xử lý được đưa vào sử dụng trong những năm 1974 – 1975, các khả năng cơ
bản của PLC được mở rộng và hoàn thiện hơn. Các PLC có trang bị vi xử lý có khả năng
thực hiện các tính tốn và xử lý số liệu phức tạp, điều này làm tăng khả năng ứng dụng của
PLC cho các hệ thống điều khiển phức tạp.
Vào cuối những năm bảy mươi việc truyền dữ liệu đã trở nên dễ dàng nhờ sự phát triển
nhảy vọt của cơng nghiệp điện tử. Các PLC có thể điều khiển các thiết bị cách xa hàng vài
trăm mét. Các PLC có thể trao đổi dữ liệu cho nhau và việc điều khiển quá trình sản xuất
trở nên dễ dàng hơn.

5


Thiết bị điều khiển khả lập trình PLC chính là các máy tính cơng nghiệp dùng cho mục
đích điều khiển máy, điều khiển các ứng dụng công nghiệp thay thế cho các thiết bị “cứng”
như các rơ le, cuộn hút và các tiếp điểm.
Ngày nay chúng ta có thể thấy PLC trong hàng nghìn ứng dụng cơng nghiệp. Chúng được
sử dụng trong cơng nghiệp hố chất, cơng nghiệp chế biến dầu, cơng nghiệp thực phẩm,
cơng nghiệp cơ khí, cơng nghiệp xử lý nước và chất thải, công nghiệp dược phẩm, công
nghiệp dệt may, nhà máy điện hạt nhân, trong công nghiệp khai khống, trong giao thơng
vận tải, trong qn sự, trong các hệ thống đảm bảo an toàn, trong các hệ thống vận chuyển
tự động, điều khiển rô bốt, điều khiển máy cơng cụ CNC vv. Các PLC có thể được kêt nối
với các máy tính để truyền, thu thập và lưu trữ số liệu bao gồm cả quá trình điều khiển
bằng thống kê, quá trình đảm bảo chất lượng, chẩn đốn sự cố trực tuyến, thay đổi chương
trình điều khiển từ xa. Sự ra đời của máy tính cá nhân PC trong những năm tám mươi đã
nâng cao đáng kể tính năng và khả năng sử dụng của PLC trong điều khiển máy và quá
trình sản xuất. Nhờ sự phát triển của các phần mềm đồ hoạ cho máy tính cá nhân PC, các

PLC cũng được trang bị các giao diện đồ hoạ để có thể mơ phỏng hoặc hiện thị các hoạt
động của từng bộ phận trong hệ thống điêu khiển
PLC được sản xuất bởi nhiều hãng khác nhau trên thế giới. Về nguyên lý hoạt động, các
PLC này có tính năng tương tự giống nhau
Một số hãng sản xuất PLC lớn có tên tuổi như: Siemens, Toshiba, Mishubisi, Omron,
Allan Bradley, Rocwell, Fanuc là các hãng chiếm phần lớn thị phần PLC thế giới. Các PLC
của các hãng này được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp sử dụng cơng nghệ tự động
hố.
Bằng sự thay thế các phần tử cơ điện bằng PLC, quá trình điều khiển trở nên nhanh hơn,
rẻ hơn, và quan trọng nhất là hiệu quả hơn. PLC là sự lựa chọn tốt hơn các hệ thống rơ le
hay máy tính tiêu chuẩn do một số lý do sau:
-Tốn ít khơng gian: Một PLC cần ít không gian hơn một máy tính tiêu chuẩn hay tủ điều
khiển rơ le để thực hiện cùng một cức năng.
- Tiết kiệm năng lượng: PLC tiêu thụ năng lượng ở mức rất thấp, ít hơn cả các máy tính
thơng thường.
- Giá thành thấp: Một PLC giá tương đương cỡ 5 đến 10 rơ le, nhưng nó có khả năng thay
thế hàng trăm rơ le.
- Khả năng thích ứng với môi trường công nghiệp: Các vỏ của PLC được làm từ các vật
liệu cứng, có khả năng chống chịu được bụi bẩn, dầu mỡ, độ ẩm, rung động và nhiễu. Các
máy tính tiêu chuẩn khơng có khả năng này.

6


- Giao diện tực tiếp: Các máy tính tiêu chuẩn cần có một hệ thống phức tạp để có thể giao
tiếp với mơi trường cơng nghiệp. Trong khi đó các PLC có thể giao diện trực tiếp nhờ các
mơ đun vào ra I/O.
- Lập trình dễ dàng: Phần lớn các PLC sử dụng ngơn ngữ lập trình là sơ đồ thang, tương tự
như sơ đồ đấu của các hệ thống điều khiển rơ le thơng thường.
- Tính linh hoạt cao: Chương trình điều khiển của PLC có thể thay đổi nhanh chóng và dễ

dàng bằng cách nạp lại chương trình điều khiển mới vào PLC bằng bộ lập trình, bằng thẻ
nhớ, bằng truyền tải qua mạng.
1.1.1 Giới thiệu PLC Mitsubishi
+ PLC gồm có hai phần: Khối xử lý trung tâm (CPU: Central Processing Unit:
CPU) và hệ thống giao tiếp vào/ra (I/0).

+ Khối xử lý trung tâm (CPU) gồm ba phần: Bộ xử lý, Hệ thống bộ nhớ và Hệ thống
Hình 1. 1. Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển lập trình

Hình 1. 2. Sơ đồ khối tổng quát của CPU
nguồn cung cấp. Hình 1.2 mơ tả 3 thành phần của một CPU.
➢ Ngõ vào và ngõ ra

PLC nhận các ngõ vào và tác động đến ngõ ra để giám sát và điều khiển các quá trình.
Các ngõ vào và ra có thể phân chia thành 2 loại tiêu biểu: logic và liên tục. Phần lớn
PLC sử dụng các ngõ vào/ra logic cho các ứng dụng điều khiển. Ngõ ra PLC được kết
nối với thiết bị chấp hành để điều khiển hệ thống các thiết bị này gồm:

7


➢ Loại đầu ra:
+ Thiết bị truyền tín hiệu,

+ Cịi báo động,

+ Báo động bằng tín hiệu ánh sáng,

+ Khởi động từ cho động cơ,

+ Rơ le điều khiển bằng điện,

+ Van điện.

+ Quạt điện,

+ Rơ le nhiệt.

+ Đèn chỉ thị bằng tín hiệu ánh sáng,
Trong lúc hoạt động, mạch giao diện trên đầu ra của PLC bật điện áp điều
khiển để truyền đến thiết bị ra. Nếu tín hiệu ra được bật (ON) qua chương trình
điều khiển, mạch giao diện sẽ để cho điện áp điều khiển kích hoạt thiết bị đầu ra.
➢ Loại đầu vào:
+ Công tắc gạt

+ Công tắc cần gạt

+ Công tắc tiệm cận

+ Tiếp điểm rơ le

+ Công tắc giới hạn

+ Công tắc áp suất

+ Tiếp điểm khởi động động cơ

+ Cảm biến quang điện

+ Nút bấm

+ Công tắc xoay

+ Công tắc khởi động từ

+ Cơng tắc vị trí

8


Hình 1. 3 Sơ đồ kết nối PL
PLC FX ra mắt thị trường vào năm 1981, theo số liệu thống kê năm 2007 thì tổng số
PLC dịng FX bán ra trên toàn cầu đã vượt 8,000,000 chiếc, nhờ vào những thiết kế ưu
việt, chất lượng sản phẩm đỉnh cao trong thế giới về bộ lập trình điều khiển dùng cho các
ngành công nghiệp và dân dụng.

PLC FX3S được cải tiến từ dịng PLC FX1N, nó được kế thừa tất cả những tính năng của
dịng PLC FX kết hợp với sự tiến bộ vượt bậc của dòng PLC thế hệ FX3 nhắm đến sự đổi
mới công nghệ mang đến cho người dùng sự ổn định và tính linh hoạt cao.Dịng FX3S
PLC được tích hợp bộ nhớ trong lên đến 32Kb bước lệnh cho dòng tiêu chuẩn, tốc độ xử
lý một lệnh đơn logic trong thời gian 0.21µs. Thêm vào đó, nó cho phép xử lý trên số
thực và các ngắt.
Việc lập trình trên FX3SA dễ hơn bao giờ hết nhờ vào sự thực thi thông qua đồng thời 2
9


cổng truyền thông tốc độ cao là RS422 & USB. Còn với dòng FX3SA ngõ ra kiểu
transistor cho phép phát xung độc lập trên 3 ngõ ra lên đến 100 kHz, được nhà sản xuất
tích hợp và cải tiến nhiều tập lệnh điều khiển vị trí.Chức năng cho phép cài đặt mật khẩu
truy cập và phân quyền theo người sử dụng.

Ngồi ra việc kết nối mở rộng thơng qua 2 bus bên trái và bên phải cho phép kết nối mở
rộng khối chức năng đặc biệt như analog / truyền thông nối mạng… để đạt được hiệu
suất làm việc tốt hơn.
1.1.2 Những tính năng chính
* Số I/O linh hoạt: 14/24/40/60 I/O
* Tập lệnh điều khiển vị trí linh hoạt mạnh mẽ, cho phép phát xung tối đa lên đến
100kHz trên 3 trục độc lập (40/60 I/O)
* Bộ nhớ trong đến 32Kb
* Cổng lập trình Giao tiếp USB và RS422 giúp tăng tốc cho việc lập trình, gỡ lỗi và giám
sát.
* Tích hợp bộ đếm tốc độ cao 60Hz x 4 kênh và 10Hz x 2 kênh
* Cho phép kết nối 2 board đồng thời, mở rộng thêm tính năng phụ
* Tương thích với hầu hết các module mở rộng thế hệ trước
* Điều khiển đồng thời nhiều biến tần qua mạng RS485.
Bảng 1. 1 thông số đầu vào và ra của PLC
Số đầu vào ra

Model

Tổng số Số đầu
vào

Loại đầu vào
Số
đầu ra

Loại đầu
ra

Vào

tương tự

Nguồn cấp một chiều DC, đầu vào 24 V DC sink/source

FX3S10MR/DS

10

FX3S10MT/DS

10

FX3S10MT/DSS

10

6

4

24 V DC

Relay

(sink/source)
6

4

24 V DC

(sink/source)

6

4

24 V DC
(sink/source)

Transitor
(sink)
Transitor
(source)

10


FX3S14MR/DS

14

FX3S14MT/DS

14

FX3S14MT/DSS

14

FX3S20MR/DS

20

FX3S20MT/DS

20

FX3S20MT/DSS

20

FX3S30MR/DS

30

FX3S30MT/DS

30

FX3S30MT/DSS

30

8

6

24 V DC

Relay

(sink/source)
8

6

24 V DC
(sink/source)

8

12

6

8

24 V DC

Transitor
(sink)
Transitor

(sink/source)

(source)

24 V DC

Relay

(sink/source)
12

12

16

8

8

14

24 V DC

Transitor

(sink/source)

(sink)

24 V DC

Transitor

(sink/source)

(source)

24 V DC

Relay

(sink/source)
16

16

14

14

24 V DC

Transitor

(sink/source)

(sink)

24 V DC

Transitor

(sink/source)

(source)

Cấu hình của một PLC FX

Một PLC FX là một đơn vị độc lập mà có thể dễ dàng sử dụng như một máy tình cá
nhân, vì vậy, nó có hàng loạt ưu điểm như tốc độ cao, hiệu suất cao và khả năng mở rộng
tốt

11


Danh sách chức năng:
Bảng 1. 2 chức năng của các PLC

Đặc tính kỹ thuật của PLC Mitsubishi FX 3SA

•

•
•

Bộ nhớ:
Bộ nhớ EEPROM 16,000 bước.
(Dung lượng chương trình 4,000 bước)
Tốc độ xử lý:
Lệnh cơ bản: 0.21 μs/lệnh
Lệnh chương trình ứng dụng: 0.5 to 100μs/lệnh.

•

Thiết bị:
Relay: 1,536 pts

•

Timer: 138 pts

•

Counter: 67 pts

•

Data register: 3,000 pts
12


1.2. CẤU TRÚC PHẦN CỨNG VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA PLC Mitsubishi FX 3SA
1.2.1.CẤU TRÚC PHẦN CỨNG
1.2.1.1 Giới thiệu
FX3SA là là thiết bị điều khiển logic lập trình loại nhỏ của hang Mitsubishi (Nhật Bản) có
cấu trúc theo kiểu module và có các module mở rộng. Các module này đươc sử dụng cho
nhiều ứng dụng lập trình khác nhau.

Hình 2. 1 Bộ điều khiển lập trình FX3SA
1.3. PHƯƠNG PHÁP LẬP TRÌNH PLC MITSUBISHI FX3SA
1.3.1. Bố cục của màn hình GX Developer

13


1) Thanh tiêu đề
Tên của dự án được mở và cửa sổ các biểu tượng hoạt động được hiển thị

2) Thanh menu
Thả xuống các mục menu được hiển thị khi một menu được chọn

3) Thanh công cụ
Nội dung của thanh cơng cụ có thể được di chuyển, thêm, và loại bỏ. Vì vậy, các mục và
bố trí hiển thị phụ thuộc vào môi
trường được lưu.Chức năng
thường xuyên được sử dụng
được hiển thị với các nút biểu
tượng. So với các lựa chọn từ
menu, chức năng mong muốn có
thể được thực hiện trực tiếp.
4) Danh sách dữ liệu dự án.
Trực tiếp chỉ định các mục hiển thị
bằng cách nhấp chuột. Đường bao tạo
ra cửa sổ, màn hình cài đặt parameter
vv ... được hiển thị theo cấu trúc cây

14


5) Màn hình chỉnh sửa

Đường bao tạo ra màn hình, màn hình điều khiển,...v…v... được hiển thị nhân lên với các
cửa sổ
6) Thanh trạng thái
Các trạng thái hoạt động và cài đặt bàn phím được hiển thị.
2.2.2. Bắt đầu từ GX Developer và tạo ra một dự án mới

15

• Bắt đầu với GX Developer

•

Tạo một dự án mới

+ Tạo ra một mạch điện

16


-

Tạo ra một mạch điện bằng cách sử dụng các phím chức năng

17


+ Chỉnh sửa một mạch điện
Hãy chắc chắn để thiết lập ở chế độ "Write Mode" khi sửa đổi các mạch điện.
Chọn từ thanh công cụ. Chọn từ menu ([Edit] → [Write mode]).

18