điều khiển giám sát dây truyền phân loại và đóng gói sản phẩm

Đồ án môn : HTTDL&DK Gvhd : Nguyễn Văn hùng
BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Độc lập – Tự Do – Hạnh Phúc
ĐỒ ÁN MÔN HỌC HTTDL&ĐK
Họ và tên sinh viên : Nhóm 8 lớp : Điện 3
Ngành : Công nghệ kỹ thuật Điện Khoa Điện Trường ĐHCN Hà Nội
Giáo viên hướng dẫn : ThS . Nguyễn Văn Hùng
Đề tài : Điều khiển giám sát dây truyền phân loại và đóng gói sản phẩm

Nhiệm vụ :
Chương I : Tìm hiểu dây truyền đóng phân loại và đóng gói sản phẩm
Chương II : Tìm hiểu về PLC s7-200
Chương III: Tìm hiểu chung về OPC
Chương IV: Tìm hiểu chung về Win cc
Chương V : Thiết kế hệ thống và viết chương trình
Nhóm SV hoàn thành bài tập lớn
Hà Nội , ngày … tháng … năm 2012 Hà Nội, ngày … tháng … năm 2012
Giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực hiện
Nhóm 8 (Đk giám sát dây truyền phân loại và đóng gói sản phẩm) Page 1
Đồ án môn : HTTDL&DK Gvhd : Nguyễn Văn hùng
LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, sự phát triển của khoa học kỹ thuật và công nghệ thông tin ngày càng
cao đem lại nhiều lợi ích cho con người nhằm giảm thiểu tối đa sức lao động của con
người trong quá trình sản xuất. Mức độ tự động hóa tại các phân xưởng và nhà kho
cũng như các khu vực quản lý điều hành vẫn tiếp tục được nâng cao. Ngày càng nhiều
các thiết bị tiên tiến đòi hỏi khả năng xử lý, mức độ hoàn hảo , sự chính xác của các
hệ thống sản xuất ngày một cao hơn, đáp ứng nhu cầu sản xuất về số lượng, chất
lượng, thẩm mỹ ngày càng cao của xã hội.
Xuất phát từ tình hình thực tế tự động hóa tại các phân xưởng, nhà kho và các
khu vực điều hành quản lý vẫn đang tiếp tục được nâng cao cùng với kiến thức đã
được học trong trường, chúng em đã nghiên cứu và thực hiện đề tài dây truyền phân

loại và đếm sản phẩm. Đây chỉ là một phần nhỏ trong quy trình sản xuất, tuy vậy
chúng em mong rằng với đề tài này chúng em sẽ củng cố được kiến thức đã được học
trong trường và ứng dụng một phần nhỏ trong sản xuất.
Nội dung đề tài
Chương I : Tìm hiểu dây truyền đóng phân loại và đóng gói sản phẩm
Chương II : Tìm hiểu về PLC s7-200
Chương III: Tìm hiểu chung về OPC
Chương IV: Tìm hiểu chung về Win cc
Chương V : Thiết kế hệ thống và viết chương trình
Do hạn chế về thời gian, kinh nghiệm thực tế, vừa tìm hiểu, vừa học hỏi trong quá
trình thực hiện nên không tránh khỏi thiếu sót, chúng em rất mong nhận được sự đóng
góp của thầy cô và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn.
Ngày tháng năm 2013
Nhóm sinh viên thực hiện
Nhóm 8 (Đk giám sát dây truyền phân loại và đóng gói sản phẩm) Page 2
Đồ án môn : HTTDL&DK Gvhd : Nguyễn Văn hùng
LỜI CẢM ƠN
Qua một thời gian tìm hiểu và thực hiện tích cực, đến nay đồ án được thành. Có
được thành quả này, chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy HÙNG đã tận tình hướng
dẫn và giúp đỡ chúng em trong suốt thời gian thực hiện đồ án.
Xin cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Điện trường Đại học Công Nghiệp Hà
Nội đã tạo điều kiện để chúng em thực hiện đồ án này
Xin cảm ơn các bạn sinh viên đã đóng góp ý kiến, động viên khích lệ tinh thần
trong quá trình thực hiện đồ án.
Ngày 30 tháng 05 năm 2013
Nhóm sinh viên thực hiện
Nhóm 8 (Đk giám sát dây truyền phân loại và đóng gói sản phẩm) Page 3
Đồ án môn : HTTDL&DK Gvhd : Nguyễn Văn hùng
Chương 3 . Mô hình dây truyền phân loại sản phẩm
A . Mô hình cơ khí

B . Cấu tạo mô hình
Mô hình thực tế được làm theo bản vẽ thiết kế hình trên:
- Phần khung mô hình: được đóng bằng gỗ.
- Phần băng tải:
+ Gồm có hai con lăn đặt ở vị trí hai đầu băng tải. Hai con lăn truyền lực và kéo
băng tải nhờ hai dây cao su.
Nhóm 8 (Đk giám sát dây truyền phân loại và đóng gói sản phẩm) Page 4
Đồ án môn : HTTDL&DK Gvhd : Nguyễn Văn hùng
+ Mặt băng tải được làm bằng mặt vải quấn tròn xung quanh 2 con lăn. Sản
phẩm được đặt chạy trên mặt băng tải.
- Các máng hứng sản phẩm:
- Các chi tiết, thiết bị được lắp trên khung mô hình:
+ Các động cơ: DC1, DC2, DC3.
- Các động cơ DC1, DC2, DC3 là động cơ 1 chiều 24V
- DC 1 là động cơ có nhiệm vụ kéo quay mặt băng tải thông qua dây cao su với
con lăn phía trên.
- DC 2 là động cơ có nhiệm vụ điều khiển thanh gạt ở vị trí 1.
- DC 3 là động cơ có nhiệm vụ điều khiển thanh gạt ở vị trí 2.
+ Các cảm biến: CB1. CB2, CB3.
- Các cảm biến được sử dụng là cảm biến quang 3 dây của hãng siemen.
- Các cảm biến được gắn bên cạnh mặt băng tải.
- CB1 được gắn bên cạnh mặt băng tải cao hơn 15cm so với mặt băng tải.
- CB2 được gắn bên cạnh mặt băng tải cao hơn 10cm so với mặt băng tải.
- CB3 được gắn bên cạnh mặt băng tải cao hơn 5cm so với mặt băng tải.
+ Các sản phẩm:
Có 3 loại sản phẩm: sản phẩm cao,sản phẩm trung bình, sản phẩm thấp. Cả ba sản
phẩm đều được làm bằng gỗ.
- Sản phẩm cao làm bằng gỗ có kích thước 60x60x150
- Sản phẩm trung bình bằng gỗ có kích thước 60x60x100.
- Sản phẩm thấp bằng gỗ có kích thước 60x60x50.

* Sau khi gắn các thiết bị lên khung mô hình thì toàn bộ xung quanh được đóng
kín bằng gỗ mỏng.
C . Chức năng hoạt động của các nút ấn trên mô hình
STT Tên Địa chỉ Chức năng
1 start Ấn start khởi động toàn bộ hệ thống . Băng tải
quay , cảm biến và các tay gat,hệ thống đặt sản
phẩm được hoạt động
2 stop Ấn stop dừng toàn bộ hệ thống.Dừng băng tải,tay
gạt,không cho cài đặt số sản phẩm
Nhóm 8 (Đk giám sát dây truyền phân loại và đóng gói sản phẩm) Page 5
Đồ án môn : HTTDL&DK Gvhd : Nguyễn Văn hùng
3 Reset Ấn reset làm toàn bộ hệ thống đặt sản phẩm trở về
mặc định trong khi băng tải vẫn quay
4 Set Ấn set cho phép cài đặt số sản phẩm .Khi ở chế độ
set thì băng tải không quay,các tay gạt,cảm biến
không hoạt động.
5 Tăng Ấn nút tăng để tăng số sản phẩm đặt .
6 Giảm Ấn giảm để giảm số sản phẩm đặt .
7 OK Ấn ok để xác nhận số lượng sản phẩm đặt .
8 Local -
remote
Nút gạt local cho phép hệ thống điều khiển tại chỗ
với sự tác động của công nhân đứng máy.Khi ở
mức local thì các nút ấn trên Win CC bị vô hiệu(bao
gồm cả star,stop,reset ) .
Nút gạt remote cho phép điều khiển hệ thống từ
phòng máy tính giám sát .Khi này các nút ấn của hệ
thống dưới hiện trường đều bị vô hiệu (bao gồm cả
star,stop,reset ).
D. Nguyên lý hoạt động của dây truyền phân loại và đếm sản phẩm.

Trong mô hình trình bày có 3 loại sản phẩm khác nhau về kích thước . Đây
chính là đặc điểm mà chúng em sử dụng để phân loại và đếm sản phẩm . Qua kích
thước của sản phẩm mà chúng m chia thành 3 loại là sản phẩm cao,sản phẩm trung
bình và sản phẩm thấp.
Khi ta ấn start khởi động toàn bộ hệ thống thì băng tải quay.Các cảm biến,tay
gat,bộ đếm sản phẩm,led hiển thị đều hoạt động.
1. Khi có sản phẩm cao đi qua Cảm biến quang nhận tín hiệu đưa về
PLC,Khi sản phẩm đi qua hoàn toàn PLC bắt sườn xuống của tìn
hiệu cảm biens đưa vào.Làm counter đếm,lúc này win cc đọc tìn hiệu
từ counter và hiển thị ra màn hình.PLC xuất tín hiệu xuống vi điều
khiển làm vi điều khiển đếm sản phẩm cao.Sau đó vi điều khiển out
tín hiệu ra hiển thị led tại con led thể hiện số sản phẩm cao. Sau 1
khoảng thời gian trễ đã được tính toán để sản phẩm đi đến vị trí thuận
lợi thì PLC out ra tìn hiệu cho tay gạt sản phẩm cao hoạt động,sau đó
PLC tiếp tục out ra tín hiệu cho tay gạt quay trở lại vị trí ban đầu
Nhóm 8 (Đk giám sát dây truyền phân loại và đóng gói sản phẩm) Page 6
Đồ án môn : HTTDL&DK Gvhd : Nguyễn Văn hùng
2. Khi có sản phẩm trung bình đi vào băng tải.Do sự sắp xếp chiều cao
các cảm biến khác nhau mà cảm biến cao sẽ nẳm cao hơn sản phẩm
trung bình và thấp nên nó không thể phát hiện ra 2 laoij sản phẩm
thấp và trung bình,Khi cảm biến trung bình phát hiện vật phẩm nó
cũng thao tác tương tự như với sản phẩm cao .
3. Khi sản phẩm thấp xuất hiện trên băng tải.Nó dễ dàng đi qua 2 cảm
biến cao và trung bình đến với cảm biến thấp.Khi này cảm biến thấp
có nhiệm vụ đưa tín hiệu vào PLC để đếm sản phẩm thấp ,mà PLC
không cần đưa tín hiệu gạt ví sản phẩm thấp sẽ đi thẳng về cuối băng
tải.
4. Về chế độ đếm sản phẩm.Chỉ áp dụng với sản phẩm cao và trung
bình.Khi ta đặt số sản phẩm đếm là 1 số n( nguyên,dương) thì snr
phẩm xuất hiện sẽ được đếm từ 1 đếm n.Khi đến n nó sẽ hiện n 1

khoảng thời gian để quan sát sau đó tự về 0 để chuẩn bị cho chu trình
tiếp theo.
E Cảm biến E3F DS10C4
• Cảm biến quang điện phản xạ khuếch tán
Đầu ra là NPN, 3 dây nối NO. NPN cho phép dòng điện trong cảm biến đi vào
điện áp chung .Đầu ra của cảm biến hoạt động như một khóa chuyển mạch. Bình
thường đầu ra của cảm biến là một Transistor có vai trò như một khóa ( khi sụt áp).
Nếu cảm biến vừa phát hiện được đối tượng sau đó tạo ra đường tác động. Đương tác
động này được nối trực tiếp tới Trans NPN. Nếu điện áp truyền tới đương tác động là
0V, Trans không cho phép dòng chạy trong cảm biến. Nếu điên áp trên đường tác
động lớn hơn (12V), Trans sẽ mở khóa cho phép dòng chạy trong cảm biến tới cực
chung.
Nhóm 8 (Đk giám sát dây truyền phân loại và đóng gói sản phẩm) Page 7
Đồ án môn : HTTDL&DK Gvhd : Nguyễn Văn hùng
Cảm biến chịu phản ứng của các tác nhân vật lý. Nếu cảm biến không hoạt động,
điện áp đường tác động thấp, khi đó Trans khóa. Có nghĩa là đầu ra NPN không có
dòng vào/ ra. Khi cảm biến hoạt động làm cho đường tác động có điện áp cao, Trans
mở khóa và tác động đóng khóa. Dòng chạy từ cảm biến tới đất. Điện áp ở đầu ra của
NPN giảm xuống -V.
•
• Kích thước 18mm, làm việc ở 10- 36 VDC
• Khoảng cách phát hiện 10cm, dòng định mức 300mA
• Vỏ làm bằng chất liệu ABS
• Chống nhiễu tốt
• Gọn và tiết kiệm chỗ
• Bảo vệ chống ngắn mạch và nối cực nguồn
• Chế độ hoạt động Ligh-ON
• Hình dáng:
• Thông số định mức, đặc tính kỹ thuật:
Thông số kỹ thuật E3F DS10C4

Khoảng cách phát hiện 100mm
Nhóm 8 (Đk giám sát dây truyền phân loại và đóng gói sản phẩm) Page 8
Đồ án môn : HTTDL&DK Gvhd : Nguyễn Văn hùng
Vật thể phát hiện tiêu chuẩn Giấy trắng 100x100mm
Đặc tính trễ Tối đa 20%khoảng cách phát hiện
Nguồn sáng( bước sóng) LED hồng ngoại(860nm)
Điện áp nguồn cấp 12VDC- 24VDC+/-10% kể cả xung
tối đa 10%(p-p)
Công suất tiêu thụ Tối đa 25mA
Ngõ ra điều khiển Ngõ ra transistor colector hở, tối đa
100mA, điện áp dư : tối đa 1V ở
100mA
Mạch bảo vệ Bảo vệ ngắn mạch ngõ ra và nối được
cự nguồn cấp DC
Thời gian đáp ứng Tối đa 2,5ms
Điều chỉnh độ nhạy
Ảnh hưởng ánh sáng của môi trường Đèn dây tóc: tối đa 3000lux
Ánh sáng mặt trời: Tối đa 10000lux
Nhiệt độ mối trường Hoạt động -25
0
C tới 55
0
C( không đóng
băng hoặc ngưng tụ)
Bảo quản -30
0
C tới 70
0
C ( không đóng
băng hoặc ngưng tụ)

Độ ẩm môi trường Hoạt động 35% đến 85%
Bảo quản -30% đến 95%( không
ngưng tụ)
Trở kháng cách điện Tối thiểu 20M
Ω
ở 500VDC giữa các
bộ phận mang điện và vỏ
Cường độ điện môi 1000VAC, 50/60Hz trong 1 phút giữa
các bộ phận mang điện và vỏ
Mức độ chịu rung 10-55HZ, biên độ rung 1,5mm hoặc
300m/s
2
trong 1h theo x, y ,z
Mức độ chịu sốc Mức độ phá hủy 500m/s
2
cho 3 lần ở
mỗi hướng x,y,z
Cấp bảo vệ IP66
Cáp nối Dây nối thường (dài tiêu chuẩn 2m)
Đèn chỉ thị Chỉ thị hoạt động
Trọng lượng( cả vỏ) Tối đa 85g
Vật liệu Vỏ ABS
Thấu kính PMMA
Nhóm 8 (Đk giám sát dây truyền phân loại và đóng gói sản phẩm) Page 9
Đồ án môn : HTTDL&DK Gvhd : Nguyễn Văn hùng
Phụ kiện Bộ điều khiển
Sơ đồ đấu dây:
Lưu ý:
• Nếu dây vào/ra của cảm biến quang được đặt giống như dây cáp điện hoặc dây
điện thế cao. Cảm biến quang có thể bị sai lệch hoặc có thể bị phá hủy bởi

nhiễu điện. tách riêng dây hoặc sử dụng dây bọc như là dây vào/ ra từ cảm biến
• Không để cảm biến bị va đập mạnh khi gắn vào đối tượng.
• Không nối dây với dây nâu khi không tải, nếu nối trực tiếp các dây cảm biến có
thể bị phá hủy ( loại chuyển đổi AC).
• Khi sử dụng cảm biến quang điện ở gần bộ chuyển đổi động cơ, đảm bảo động
cơ được nối đất. Nếu động cơ nối đất bị hỏng thì cảm biến có thể bị sai lệch.
Khi sử dụng cảm biến ở trên 45
0
C, dòng trên tải nằm trong khoảng 110mA tới
130mA
Kích thước
Nhóm 8 (Đk giám sát dây truyền phân loại và đóng gói sản phẩm) Page 10
Đồ án môn : HTTDL&DK Gvhd : Nguyễn Văn hùng
NPN output
F Ứng dụng:
1 .Ứng dụng trong sản xuất gạch
Trong khi tại hầu hết các nhà máy sản xuất gạch ốp lát hiện nay, khâu phân loại
gạch được thực hiện bằng mắt thường, một hệ thống tự động nhận dạng và phân loại
gạch ra đời hứa hẹn sẽ giúp tiết kiệm sức người và tăng năng suất cho các nhà máy.
Các viên gạch sau khi nung được chạy trên băng tải. Trên băng tải ta gắn các
cảm biến quanng để nhận dạng chiều cao của từng viên gạch chạy qua. Ta dùng 3
cảm biến để phân biệt chiều cao của từng viên gạch. Nếu viên gạch nào thấp hơn hoặc
cao hơn so với yêu cầu thì sẽ được cảm biến nhận dạng. Những viên gạch này sẽ được
thanh gạt trên băng tải loại ra một băng tải khác. Những viên gạch đúng tiêu chuẩn sẽ
được đóng thùng. Những viên gạch không đúng tiêu chuẩn sẽ bị loại.
Tại các nhà máy sản xuất gạch granite hiện nay, khâu nhận dạng, kiểm chuẩn và phân
loại sản phẩm gạch đầu ra đều do con người đảm nhiệm. Trên băng chuyền, các công
nhân sẽ quan sát viên gạch bằng mắt thường, bằng kinh nghiệm và sự ghi nhớ, trực
tiếp phân loại các sản phẩm gạch đạt yêu cầu hoặc loại bỏ phế phẩm bằng tay. Tuy
Nhóm 8 (Đk giám sát dây truyền phân loại và đóng gói sản phẩm) Page 11

Đồ án môn : HTTDL&DK Gvhd : Nguyễn Văn hùng
vậy, công việc đòi hỏi sự tập trung cao và có tính lặp lại, nên các công nhân khó đảm
bảo được sự chính xác trong công việc. Điều đó sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng
sản phẩm và uy tín của nhà sản xuất. Vì vậy, hệ thống tự động nhận dạng và phân loại
sản phẩm ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu cấp bách này.
Hệ thống gồm 3 phần. Phần thứ nhất là khối xử lý nhận dạng và ra quyết định, gồm
một hệ thống Cảm biến chuyên dụng được đặt trong một hộp đen gá trên băng chuyền
gạch. Khi viên gạch đi qua hộp đen, hệ thống cảm biến thu nhận hình ảnh bề mặt viên
gạch và chuyển cho phần mềm nhận dạng và phân loại. Phần mềm này sẽ thực hiện
nhận dạng và ra quyết định viên gạch thuộc loại chất lượng nào. Phần tiếp theo là khối
xử lý tín hiệu hỏi đáp, điều khiển và giao tiếp giữa người và máy, gồm bàn phím, màn
hình và các nút điều khiển.
Phần cuối cùng là khối cơ cấu cơ khí chấp hành, là một băng chuyền dọc, có khe được
đặt nối tiếp theo băng chuyền gạch của nhà sản xuất. Trên băng chuyền có 5 vị trí
phân loại ứng với 5 mẫu gạch. Khi bộ xử lý nhận dạng và ra quyết định gạch thuộc
loại chất lượng nào, viên gạch tiếp tục được chuyển qua băng chuyền có khe, qua tay
máy sẽ hút giữ để chuyển xuống băng tải loại đó.
2. Ứng dụng trong ngành công nghiệp sản xuất thực phẩm:
a)Phát hiện vật trên mặt băng tải
Bộ cảm biến E32-T16WR + E3X-DA-S cài đặt các cảm biến để cho một phần của
chùm đường 30-mm, rộng trên băng tải này.
Cảm biến này dùng để phát hiện vật phẩm trên băng tải. Bằng cách đặt cảm biến
quang ngang qua mặt băng tải ta có thể phát hiện ra vật phẩm khi nó đi qua cảm
biến. Tín hiệu từ cảm biến đưa về sẽ được đếm số lương. Bộ điều khiển sẽ xác
định khi nào đủ số lượng sẽ đóng gói vào thùng.
Băng tải này được ứng dụng trong sản xuẩt bánh kẹo. Trong việc đóng thùng
các sản phẩm với số lượng đặt sẵn.
Nhóm 8 (Đk giám sát dây truyền phân loại và đóng gói sản phẩm) Page 12
Đồ án môn : HTTDL&DK Gvhd : Nguyễn Văn hùng
b) Phát hiện những thay đổi về chiều cao

Bộ cảm biến E32-TC200 + E39-F1 + E3X-DA-S với một ống kính dài khoảng cách
cho phép phát hiện những thay đổi về chiều cao gây ra bởi hai pallet cho các loại bia
đóng hộp được lắp vào với nhau.Cảm biến quang thông thường không có ánh sáng
truyền mạnh mẽ mà có thể xâm nhập pallet. Gắn một đường dài ống kính đơn vị để
các cảm biến quang cung cấp đủ ánh sáng cường độ thâm nhập pallet bia. Bộ cảm
biến phát hiện này cung cấp ổn định vì sự khác biệt lớn trong lượng ánh sáng truyền
từ một đến hai pallet.
Nhóm 8 (Đk giám sát dây truyền phân loại và đóng gói sản phẩm) Page 13
Đồ án môn : HTTDL&DK Gvhd : Nguyễn Văn hùng
Bộ cảm biến này cho phép phát hiện trong hộp bia đã có đủ số lượng lon bia hay
chưa.
c)Phát hiện hai loại kẹo hoặc Cookies
-Bộ cảm biến E32-D11L + E3X-DA [] TW-S phát hiện sự khác biệt màu sắc của hai
loại bánh kẹo hoặc cookies.
-Sử dụng hai cảm biến để xác định các loại kẹo hoặc cookie bởi vì bạn cần một đầu ra
cảm biến cho từng loại kẹo hoặc cookies.
Trên băng tải có hai loại bánh: 1 loại bánh màu trắng sữa còn 1 loại bánh màu sôcôla.
Công việc phải phân loại 2 loại bánh này để đóng hộp: Mỗi loại một nửa.
G. Ưu , khuyết điểm của mô hình
1. Ưu điểm của mô hình
Chỉ sử dụng 3 cảm biến lần lượt để phan biệt 3 loại sản phẩm và đếm cùng
lúc.Với việc sử dụng 3 cảm biến tách rời sẽ hạn chế được nhiễu khi đặt 3 cảm biến
Nhóm 8 (Đk giám sát dây truyền phân loại và đóng gói sản phẩm) Page 14
Đồ án môn : HTTDL&DK Gvhd : Nguyễn Văn hùng
liền nhau.Giảm khối lượng tính toàn,lập trình,từ đó đơn giản hóa công việc của lập
trình viên.Với 1 chương trinh nhẹ hơn sử dụng cho PLC là hợp lí hơn khi mà bộ PLC
được coi là có khả năng lập trình với các bài toàn nhỏ,ít network.Nhờ việc lập trình
đơn giản mà PLC hoat đông nhanh,chính xác giúp duy trì tuổi thọ PLC.
2 Khuyết điểm :
Mô hình vẫn mang tính nghiên cứu khi chưa tiến đến 1 dây truyền công nghệ

thực tế.Từ mô hình phát triển lên thực tế còn phải thay đổi nhiều về cấu tạo,khung mô
hình,phải thay đổi nhiểu về bài toán công nghệ nhằm nâng cao tính ổn định của hệ
thống và tiết kiệm điện năng,giảm chi phí dây truyền….
Chương II Tổng quan về PLC S7- 200
A Tổng quan về PLC S7-200.
1. Chức năng hệ PLC.
Thiết bị điều khiển logic khả trình PLC ( Programable Logic Controler ) là thiết
bị điều khiển đặc biệt dựa trên bộ vi xử lý , sử dụng bộ nhớ lập trình được để lưu trữ
các lệnh , thực hiện các chức năng và thuật toán để điều khiển máy và các quá trình.
2. Sơ đồ khối.
Nhóm 8 (Đk giám sát dây truyền phân loại và đóng gói sản phẩm) Page 15
Giao diện vào Bộ xử lý ( CPU )
Giao diện ra
Bộ nhớ
Thiết bị lập trình
Đồ án môn : HTTDL&DK Gvhd : Nguyễn Văn hùng
Phần cứng PLC có 5 bộ phận cơ bản:
- Bộ xử lý: còn gọi là bộ xử lý trung tâm (CPU) , là linh kiện chứa bộ vi xử lý.
Bộ xử lý biên dịch các tín hiệu vào và thực hiện các hoạt động điều khiển theo chương
trình được lưu trong bộ nhớ của CPU , truyền các quyết định dưới dạng tín hiệu hoạt
động đến các tín hiệu ra.
Nguyên lý làm việc của bộ xử lý tiến hành theo từng bước tuần tự , đầu tiên các
thông tin lưu trữ trong bộ nhớ chương trình được gọi lên tuần tự và được kiểm soát
bởi bộ đếm chương trình. Bộ xử lý liên kết các tín hiệu và đưa ra kết quả ra đầu ra.
Chu kỳ thời gian này gọi là thời gian quét ( scan ) . Thời gian vòng quét phụ thuộc vào
dung lượng bộ nhớ , tốc độ của CPU.


Sự thao tác tuần tự của chương trình dẫn đến một thời gian trễ trong khi bộ đếm
của trương trình đi qua một chu kỳ đầy đủ , sau đó bắt đầu lại từ đầu.

- Bộ nguồn: có nhiệm vụ chuyển đổi điện áp AC thành điện áp thấp cho bộ vi xử
lý ( thường là 5V ) và cho các mạch điện trong các module còn lại ( thường là 24V ).
- Thiết bị lập trình: được sử dụng để lập các chương trình điều khiển cần thiết
sau đó được chuyển cho PLC. Thiết bị lập trình có thể là thiết bị lập trình chuyên
dụng , có thể là thiết bị lập trình cầm tay gọn nhẹ , có thể là phần mềm được cài đặt
trên máy tính cá nhân.
- Bộ nhớ: là nơi lưu trữ chương trình sử dụng cho hoạt động điều khiển. Các bộ
nhớ có thể là RAM , ROM , EPROM. Người ta luôn chế tạo nguồn dự phòng cho
RAM đề duy trì chương trình trong trường hợp mất điện nguồn , thời gian duy trì tùy
Nhóm 8 (Đk giám sát dây truyền phân loại và đóng gói sản phẩm) Page 16
Nguồn cung cấp
4. Chuyển dữ liệu từ bộ
đệm ảo ra thiết bị ngoại vi.
1. Nhập dữ liệu từ thiết bị
ngoại vi vào bộ đệm.
2. Thực hiện chương trình.
3. Truyền thông và kiểm
tra lỗi.
Đồ án môn : HTTDL&DK Gvhd : Nguyễn Văn hùng
thuộc vào từng PLC cụ thể. Bộ nhớ cũng có thể được chế tạo thành module cho phép
dễ dàng thích nghi với các chức năng điều khiển có kích cỡ khác nhau , khi cần mở
rộng có thể cắm thêm.
- Giao diện vào ra: là nơi bộ xử lý nhận thông tin từ các thiết bị ngoại vi và
truyền thông tin đến các thiết bị bên ngoài. Tín hiệu vào có thể từ các công tắc , các
bộ cảm biến nhiệt độ , các tế bào quang điện … Tín hiệu ra có thể cung cấp cho các
cuộn dây công tắc tơ , các rơle , các van điện từ … Tín hiệu vào có thể là tín hiệu rời
rạc , tín hiệu liên tục , tín hiệu logic…
Mỗi điểm vào ra có một địa chỉ duy nhất được PLC sử dụng.
Các kênh vào / ra đã có các chức năng cách ly và điều hoa tín hiệu sao cho các
bộ cảm biến và các bộ tác động có thể nối trực tiếp với chúng mà không cần thêm

mạch điện khác.
Tín hiệu vào thường được ghép cách điện ( cách ly ) nhờ linh kiện quang. Dải tín
hiệu nhận vào cho các PLC cỡ lớn có thể là 5V , 24V , 110V , 220V. Các PLC cỡ nhỏ
thường chỉ nhận tín hiệu 24V.
Tín hiệu ra cũng được ghép cách ly, có thể cách ly kiều rơle , cách ly kiểu quang.
Tín hiệu ra có thể là tín hiệu chuyển mạch 24V , 100mA ; 110V , 1A một chiều ; thậm
chí 240V , 1A xoay chiều tùy loại PLC.
Cách ly kiều rơle Cách ly kiểu quang.
Nhóm 8 (Đk giám sát dây truyền phân loại và đóng gói sản phẩm) Page 17
Đồ án môn : HTTDL&DK Gvhd : Nguyễn Văn hùng
3 Cấu hình phần cứng:
SF (đèn đỏ) : đèn đỏ SF báo hiệu hệ thống bị lỗi. Đèn SF sáng lên khi PLC có
lỗi.
RUN (đèn xanh) : cho biết PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiện chương
trình được nạp vào trong bộ nhớ chương trình của PLC.
STOP (đèn vàng) : chỉ định PLC đang ở chế độ dừng. Dừng chương trình đang
thực hiện lại.
Ix.x (đèn xanh) : đèn xanh ở cổng vào chỉ định trạng thái tức thời của cổng
( x.x = 0.0 – 1.5 ). Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng.
Qy.y (đèn xanh) : đèn xanh ở cổng ra chỉ định trạng thái tức thời của cổng ( y.y
= 0.0-1.10 ). Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng.
Một số loại CPU 22x:
Nhóm 8 (Đk giám sát dây truyền phân loại và đóng gói sản phẩm) Page 18
Đồ án môn : HTTDL&DK Gvhd : Nguyễn Văn hùng
Nhóm 8 (Đk giám sát dây truyền phân loại và đóng gói sản phẩm) Page 19
Đồ án môn : HTTDL&DK Gvhd : Nguyễn Văn hùng
- Cổng truyền thông: S7-200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS 485 với
phích cắm 9 chân để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với các PLC
khác.Tốc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI là 9.6 kbps. Tốc độ truyền cung cấp
PLC theo kiểu tự do là từ 300 baud đến 38400 baud. Các chân của cổng truyền thông

là:
1. Đất.
2. 24VDC
3. truyền và nhận dữ liệu
4. không dùng
5. đất
6. 5VDC ( điện trở trong 100Ω )
7. 24VDC (100mA)
8. truyền và nhận dữ liệu
9. không dùng
Để ghép nối S7-200 với máy lập trình PG720 có thể sử dụng một cáp nối thẳng
qua MPI. Cáp đó đi kèm theo máy lập trình.
Ghép nối S7-200 với máy tính PC qua cổng RS 232 cần có cáp nối PC/PPI với
bộ chuyển đổi RS232/RS485 , và qua cổng USB ta có cáp USB/PPI.
- Card nhớ , pin , clock (CPU 221 , 222)
Một tụ điện với điện dung lớn cho phép nuôi bộ nhớ RAM sau khi bị mất nguồn
điện cung cấp. Tùy theo CPU mà thời gian lưu trữ có thể kéo dài nhiều ngày. Chẳng
hạn CPU 224 là khoảng 100h.
Card nhớ: được sử dụng để lưu trữ chương trình. Chương trình chứa trong card
nhớ bao gồm : program block , data block , system block , công thức , dữ liệu đo và
các giá trị cưỡng bức.
Card pin: dùng để mở rộng thời gian lưu trữ các dữ liệu có trong bộ nhớ. Nguồn
pin được tự động chuyển sang khi tụ PLC cạn. pin có thể sử dụng đến 200 ngày.
Card Clock / Battery module: đồng hồ thơig gian thực cho CPU 221, 222 và
nguồn pin để nuôi đồng hồ và lưu giữ liệu. Thời gian sử dụng đến 200 ngày.
- Biến trở chỉnh giá trị analog: hai biến trở này được sử dụng như hai ngõ vào
analog cho phép điều chỉnh các biến cần phải thay đổi và sử dụng trong chương trình.
4 Các vùng nhớ.
- Vùng nhớ đệm ngõ vào số I:
Nhóm 8 (Đk giám sát dây truyền phân loại và đóng gói sản phẩm) Page 20

Đồ án môn : HTTDL&DK Gvhd : Nguyễn Văn hùng
CPU sẽ đọc trạng thái tín hiệu của tất cả các ngõ vào số ở đầu mỗi chu kỳ quét ,sau
đó sẽ chứa các giá trị này vào vùng nhớ đệm ngõ vào. Có thể truy nhập vùng nhớ này
theo bit , Byte , Word hay Doubleword.
- Vùng nhớ đệm ngõ ra số Q:
Trong quá trình xử lý chương trình CPU sẽ lưu các giá trị sử lý thuộc vùng nhớ
ngõ ra vào đây. Tại cuối mỗi vòng quét CPU sẽ sao chép nội dung vùng nhớ đệm này
và chuyển ra các ngõ ra vật lý. Có thể truy nhập vùng nhớ này theo bit , Byte , Word
hay Doubleword.
- Vùng nhớ biến V:
Sử dụng vùng nhớ V để lưu trữ các kết quả phép toán trung gian có được do các
xử lý logic của chương trình. Cũng có thể sử dụng vùng nhớ để lưu trữ các dữ liệu
khác liên quan đến chương trình hay nhiệm vụ điều khiển. Có thể truy nhập vùng nhớ
này theo bit , Byte , Word hay Doubleword
- Vùng nhớ M:
Có thể coi vùng nhớ M như các rơle điều khiển trong chương trình để lưu trữ trạng
thái trung gian của một phép toán hay các thông tin điều khiển khác. Có thể truy nhập
vùng nhớ này theo bit , Byte , Word hay Doubleword.
- Vùng nhớ bộ định thời T:
S7-200 cung cấp vùng nhớ riêng cho các bộ định thời , các bộ định thời được sử
dụng cho các yêu cầu điều khiển cần trì hoãn thời gian. Giá trị thời gian đếm sẽ được
đếm tăng dần theo 3 độ phân giải là 1ms , 10ms , 100ms.
- Vùng nhớ bộ đếm C:
Có 3 loại bộ đếm là bộ đếm lên , bộ đếm xuống , bộ đếm lên - xuống . Các bộ đếm
sẽ tăng hoặc giảm giá trị hiện hành khi tín hiệu ngõ vào thay đổi trạng thái từ mức
thấp lên mức cao.
- Vùng nhớ bộ đếm tốc độ cao HC:
Các bộ đếm tốc độ cao được sử dụng để đếm các sự kiên tốc độ cao độc lập với
vòng quét của CPU. Giá trị đếm là số nguyên 32 bit có dấu. Để truy xuất giá trị đếm
của các bộ đếm tốc độ cao cần xác định địa chỉ của bộ đếm tốc độ cao , sử dụng bộ

nhớ HC và số của bộ đếm , ví dụ HC0. Giá trị đếm hiện hành của các bộ đếm tốc độ
cao là các giá trị chỉ đọc và truy xuất theo double word.
- Các thanh ghi AC:
Nhóm 8 (Đk giám sát dây truyền phân loại và đóng gói sản phẩm) Page 21
Đồ án môn : HTTDL&DK Gvhd : Nguyễn Văn hùng
Là các phần tử đọc / ghi mà có thể được dùng để truy xuất giống như bộ nhớ. Chẳng
hạn có thể sử dụng các thanh ghi để truy xuất các thông số từ các chương trình con và
lưu trữ các giá trị trung gian để sử dụng cho tính toán. Các CPU s7-200 có 4 thanh ghi
là AC0 , AC1 , AC2 và AC3. Chúng ta có thể truy xuất dữ liệu trong các thanh ghi
này theo Byte , Word và Doubleword.
- Vùng nhớ đặc biệt SM:
Các bit SM là các phần tử cho phép truyền thông tin giữa CPU và chương trình người
dùng. Có thể sử dụng các bit này để chọn lựa và điều khiển một số chức năng đặc biệt
của CPU , chẳng hạn như bit lên mức 1 trong vòng quét đầu tiên , các bit phát ra các
xung có tần số 1Hz… Chúng ta truy xuất vùng nhớ SM theo bit , Byte , Word và
Doubleword.
- Vùng nhớ cục bộ L:
Vùng nhớ này có độ lớn 64 Byte , trong đó 60 Byte có thể được dùng như vùng
nhớ cục bộ hay chuyển các thông số tới các chương trình con , 4 Byte cuối cùng dùng
cho hệ thống. Vùng nhớ này tương tự như vùng nhớ biến V chỉ khác ở chỗ các biến
vùng nhớ V cho phép sử dụng tất cả các khối chương trình còn vùng nhớ L chỉ có tác
dụng trong phạm vi soạn thảo của một khối chương trình mà thôi. Vị trí biến thuộc
vùng nhớ L trong chương trình chính thì không thể sử dụng ở chương trình con và
ngược lại.
- Vùng nhớ ngõ vào tương tự AI:
Các PLC S7-200 chuyển một giá trị tương tự thành giá trị số và chứa vào một
vùng nhớ 16 bit. Bởi vì các giá trị tương tự chiếm một vùng nhớ word nên chúng luôn
luôn có các giá trị worrd chẵn , chẳng hạn như AIW0 , AIW2 , AIW4… và là các giá
trị chỉ đọc.
- Vùng nhớ ngõ ra tương tự AQ:

Các PLC S7-200 chuyển một giá trị số 16 bit sang giá trị điện áp hoặc dòng điện ,
tương ứng với một giá trị số. Giống như các ngõ vào tương tự chúng ta chỉ có thể truy
xuất các ngõ ra tương tự theo word. Và là các giá trị word chẵn , chẳng hạn AQW0,
AQW2 , AQW4.
Bảng các vùng nhớ và đặc điểm của CPU S7-200:
Nhóm 8 (Đk giám sát dây truyền phân loại và đóng gói sản phẩm) Page 22
Đồ án môn : HTTDL&DK Gvhd : Nguyễn Văn hùng
5 Kết nối với máy tính.
Đối với các thiết bị lập trình của hẵng Siemens có các cổng giao tiếp PPI thì có
thể kết nối trực tiếp với PLC thông qua một sợi cáp. Tuy nhiên đối với máy tính cá
nhân cần thiết phải có cáp chuyển đổi PC/PPI . Có 2 loại cáp chuyển đổi là cáp
RS232/PPI Multi-Master và cáp USB/PPI Multi-Master.
- Cáp RS232/PPI Multi-Master.
Hình dáng của cáp và công tắc chọn chế độ truyền:
Nhóm 8 (Đk giám sát dây truyền phân loại và đóng gói sản phẩm) Page 23
Đồ án môn : HTTDL&DK Gvhd : Nguyễn Văn hùng
Tùy theo tốc độ truyền giữa máy tính và CPU mà công tắc 1,2,3 được để ở vị
trí thích hợp. Thông thường đối với CPU 22x thì tốc độ truyền thường đặt là 9.6
kbaud ( tức công tắc 1,2,3 được đặt theo thứ tự là 010 )
Tùy theo truyền thông là 10 bit hay 11 bit mà công tắc 7 được đặt ở vị trí thích hợp.
Khi kết nối bình thường với máy tính thì công tắc 7 chọn ở chế độ truyền thông 11 bit
( công tắc 7 đặt ở vị trí 0 )
Công tắc 6 ở cáp RS232/PPI Multi-Master được sử dụng để kết nối port truyền
thông RS232 của 1 modem với S7-200 CPU. Khi kết nối bình thường với máy tính thì
công tắc 6 được đặt ở vị trí data Comunications Equipment (DCE) (công tắc 6 ở vị trí
0) . Khi kết nối cáp PC/PPI với một modem thì port RS232 của cáp PC/PPI được đặt ở
vị trí Data Teminal Equipment (DTE) (công tắc 6 ở vị trí 1).
Công tắc 5 được sử dụng để đặt cáp RS232/PPI Multi-Master thay thế cáp
PC/PPI hoặc hoạt động ở chế Freeport thì đặt ở chế độ PPI/Freeport (công tắc 5 ở vị
trí 0). Nếu kết nối bình thường là PPI (master) với phần mềm STEP 7 Micro/Win 3.2

SP4 hoặc cao hơn thì đặt ở chế độ PPI (công tắc 5 ở vị trí 1).
Sơ đồ nối cáp RS232/PPI Multi-Master giữa máy tính và CPU S7-200 với tốc độ
truyền 9,6 kbaud:
Nhóm 8 (Đk giám sát dây truyền phân loại và đóng gói sản phẩm) Page 24
Đồ án môn : HTTDL&DK Gvhd : Nguyễn Văn hùng
- Cáp USB/PPI Multi-Master.
Hình dáng của cáp:
Cách thức kết nối cáp USB/PPI Multi-Master cũng tương tự như cáp
RS232/PPI Multi-Master . Để sử dụng cáp này , phần mềm cần phải là STEP 7 -
Micro/WIN 3.2 Service Pack 4 ( hoặc cao hơn ). Cáp chỉ có thể được sử dụng với loại
CPU 22x hoặc sau này. Cáp USB không được hỗ trợ truyền thông Freeport và
download cấu hình màn hình TP070 từ phần mền TP Designer.
Nhóm 8 (Đk giám sát dây truyền phân loại và đóng gói sản phẩm) Page 25