plc thiết kế trạm trộn bê tông

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ĐỒ ÁN HỌC PHẦN
KHOA: CNKT Điện-Điện Tử Điều Khiển Lập Trình
ĐỒ ÁN HỌC PHẦN: ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH
Đề tài 1: Điều khiển hệ thống đèn giao thông
Chương 1: Giới thiệu chung về PLC
1.1 : Khái quát về PLC
• Lịch sử phát triển và đặc điểm
Vào khoảng năm 1968, các nhà sản xuất ô tô đã đưa ra các yêu cầu kỹ thuât đầu tiên cho thiết bị điêù
khiển lô 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 gẫy các thanh lò 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 công nghiệp, mà
ưu điểm chính của nó là sự lập trình dễ dàng bởi các kỹ thuật viên và các kỹ sư sản xuất. Với thiết bị
điều khiển khả lập trình, người ta có thể giảm thời gian dừng trong sản xuất, mở rộng khả năng hoàn
thiện hệ thống sản xuất và thích ứng với sự thay đổi trong 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 còn gọi là PLC. Tuy
nhiên, hệ thống này còn khá đơn giản và cồng kềnh, người sử dụng gặp nhiều khó khăn khi vận hành
hệ thống. Do đó các nhà thiết kế đã từng bước cải tiến hệ thống gọn nhẹ, đơn giản và dễ vận hành,
nhưng việc lập trình hệ thống lúc đó khá khó khăn do thiết bị ngoại vi lúc bấy giờ không hỗ trợ cho
việc lập trình.
Để đơn giản hoá việc lập trình, thiết bị điều khiển cầm tay (Programmable controller Handle) ra đời
năm 1969. Điều này đã tạo ra một bước ngoạt lớn cho kỹ thuật lập trình lúc bấy giờ. Trong thời gian
này, hệ thống lập trình PLC đơn giản là chỉ thay thế hệ thống Relay và dây nối trong hệ thống điều
khiển cổ điển. Qua quá trình vận hành, các nhà thiết kế đã từng bước tạo ra tiêu chuẩn mới cho hệ
thống, tiêu chuẩn đó là lập trình dùng giản đồ hình thang, lập trình LAD. Trong những năm đầu
tiên của thập niên 1970, hệ thống PLC còn có khả năng khác nhờ sự hô trợ của các thuật toán điều
khiển. 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, không
chiếm nhiều không 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 công nghiệp sản xuất khác.
Hai đặc điểm chính dẫn đến sự thành công 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 môi
trường công 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 ngôn ngữ lập trình đầu tiên của PLC tương tự như sơ đồ
thang trong các hệ thống điều khiển lô gíc, nên các kỹ sư đã làm quen với sơ đồ thang, dễ dàng thích
nghi với việc lập trình mà không cần phải qua một quá trình đào tạo nào. Một số các ứng dụng của
1
GVHD: BÙI THỊ KHÁNH HOÀ SV: PHẠM TÙNG LÂM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ĐỒ ÁN HỌC PHẦN
KHOA: CNKT Điện-Điện Tử Điều Khiển Lập Trình
máy tính trong sản xuất trong thời gian đầu bị thất bại, cũng chính vì việc học sử dụng các phần mềm
máy tính không dễ dàng ngay cả với các kỹ sư.
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 toán 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. Các PLC không chỉ dừng lại ở chổ là các thiết bị điều khiển lô gíc, mà nó còn có khả năng
thay thế cả các thiết bị điều khiển tương tự. Vào cuối những năm bảy mươi việc truyền dữ liệu đã trở
nên dễ dàng nhờ sự phát triển nhảy vọt của công 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.
Thiết bị điều khiển khả lập trình PLC chính là các máy tính công 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 công nghiệp. Chúng được sử dụng
trong công nghiệp hoá chất, công nghiệp chế biến dầu, công nghiệp thực phẩm, công nghiệp cơ khí,
công nghiệp xử lý nước và chất thải, công nghiệp dược phẩm, công nghiệp dệt may, nhà máy điện hạt
nhân, trong công nghiệp khai khoáng, 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, quá trình đảm bảo chất lượng, chẩn đoán sự cố trực
tuyến, thay đổi chương trình điều khiển từ xa. Ngoài ra PLC còn 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 phòng công sở.
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. Các PC giá thành không cao có
thể sử dụng như các thiêt bị lập trình và là giao diện giữa người vận hành và hệ thống điêu khiển.
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 mô phỏng hoặc hiện thị các hoạt động của từng bộ phận trong hệ
thống điêu khiển. Điều này có ý nghĩa đặc biệt quan trọng đối với các máy CNC, vì nó tạo cho ta khả
năng mô phỏng trước quá trình gia công, nhằm tránh các sự cố do lập trình sai. Máy tính cá nhân PC
và PLC đều được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển sản xuất và cả trong các hệ thống
dịch vụ.
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, nhưng về lập trình sử dụng thì chúng hoàn toàn khác nhau do thiết kế
khác nhau của mỗi nhà sản xuất. PLC khác với các máy tính là không có ngôn ngữ lập trình chung và
không có hệ điều hành. Khi được bất lên thì PLC chỉ chạy chương trình điều khiển ghi trong bộ nhớ
của nó, chứ không thể chạy được hoạt động nào khác. 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
2
GVHD: BÙI THỊ KHÁNH HOÀ SV: PHẠM TÙNG LÂM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ĐỒ ÁN HỌC PHẦN
KHOA: CNKT Điện-Điện Tử Điều Khiển Lập Trình
phần PLC thế giới. Các PLC của các hãng này được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp sử dụng
công nghệ tự động hoá.
Các thiết bị điều khiển PLC tạo thêm sức mạnh, tốc độ và tính linh hoạt cho các hệ thống công
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 hay máy tính
tiêu chuẩn do một số lý do sau:
-Tốn ít không 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 thông

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
không có khả năng này.
- Giao diện tực tiếp: Các máy tính tiêu chuẩn cần có một hệ thống phức tạp để có thể giao tiếp với
môi trường công nghiệp. Trong khi đó các PLC có thể giao diện trực tiếp nhờ các mô đun vào ra I/O.
- Lập trình dễ dàng: Phần lớn các PLC sử dụng ngôn ngữ lập trình là sơ đồ thang, tương tự như sơ đồ
đấu của các hệ thống điều khiển rơ le thông 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.
1.2 : Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của PLC
• Cấu trúc PLC:
Cũng như các thiết bị lập trình khác, hệ thống lập trình cơ bản của PLC bao gồm 2 phần: khối xử lý
trung tâm (CPU) và hệ thống giao tiếp vào/ra (I/O) như sơ đồ khối:
3
GVHD: BÙI THỊ KHÁNH HOÀ SV: PHẠM TÙNG LÂM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ĐỒ ÁN HỌC PHẦN
KHOA: CNKT Điện-Điện Tử Điều Khiển Lập Trình
Hình 1: cấu trúc PLC
 Khối xử lý trung tâm:
Là một vi xử lý điều khiển tất cả các hoạt động của PLC như: Thực hiện chương trình, xử lý vào/ra
và truyền thông với các thiết bị bên ngoài.
 Bộ nhớ
Có nhiều các bộ nhớ khác nhau dùng để chứa chương trình hệ thống là một phần mềm điều khiển các
hoạt động của hệ thống, sơ đồ LAD, trị số của Timer, Counter được chứa trong vùng nhớ ứng dụng,
tùy theo yêu cầu của người dùng có thể chọn các bộ nhớ khác nhau:
1. Bộ nhớ ROM: là loại bộ nhớ không thay đổi được, bộ nhớ này chỉ nạp được một lần nên ít được sử

dụng phổ biến như các loại bộ nhớ khác.
2. Bộ nhớ RAM: là loại bộ nhớ có thể thay đổi được và dùng để chứa các chương trình ứng dụng
cũng như dữ liệu, dử liệu chứa trong Ram sẽ bị mất khi mất điện. Tuy nhiên, điều này có thể khắc
phục bằng cách dùng Pin.
3. Bộ nhớ EPROM: Giống như ROM, nguồn nuôi cho EPROM không cần dùng Pin, tuy nhiên nội
dung chứa trong nó có thể xoá bằng cách chiếu tia cực tím vào một cửa sổ nhỏ trên EPROM và sau
đó nạp lại nội dung bằng máy nạp.
4. Bộ nhớ EEPROM: kết hợp hai ưu điểm của RAM và EPROM, loại này có thể xóa và nạp bằng tín
hiệu điện. Tuy nhiên số lần nạp cũng có giới hạn.
Một PLC có đầy đủ các chức năng như: bộ đếm, bộ định thời, các thanh ghi (registers) và tập lệnh
cho phép thực hiện các yêu cầu điều khiển phức tạp khác nhau. Hoạt động của PLC hoàn toàn phụ
thuộc vào chương trình nằm trong bộ nhớ, nó luôn cập nhật tín hiệu ngõ vào, xử lý tín hiệu để điều
khiển ngõ ra.
4
GVHD: BÙI THỊ KHÁNH HOÀ SV: PHẠM TÙNG LÂM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ĐỒ ÁN HỌC PHẦN
KHOA: CNKT Điện-Điện Tử Điều Khiển Lập Trình
Để đánh giá một bộ PLC người ta dựa vào 2 tiêu chuẩn chính: Dung lượng bộ nhớ và số tiếp điểm
vào/ra của nó. Bên cạnh đó cũng cần chú ý đến các chức năng như: Bộ vi xử lý, chu kỳ xung clock,
ngôn ngữ lập trình, khả năng mở rộng số cổng vào/ra.
Bên cạnh đó, một bộ PLC hoàn chỉnh còn đi kèm thêm một đơn vị lập trình bằng tay hay bằng máy
tính. Hầu hết các đơn vị lập trình đơn giản đều có đủ RAM để chứa đựng chương trình dưới dạng
hoàn thiện hay bổ sung. Nếu đơn vị lập trình là đơn vị xách tay, RAM thường là loại CMOS có pin
dự phòng, chỉ khi nào chương trình đã được kiểm tra và sẵn sàng sử dụng thì nó mới truyền sang bộ
nhớ PLC. Đối với các PLC lớn thường lập trình trên máy tính nhằm hỗ trợ cho việc viết, đọc và kiểm
tra chương trình. Các đơn vị lập trình nối với PLC qua cổng RS232, RS422, RS458,…
Trong hệ thống điều khiển PLC các phần tử nhập tín hiệu như: chuyển mạch, nút ấn, cảm biến,
được nối với đầu vào của thiết bị PLC. Các phần tử chấp hành như: đèn báo, rơ le, công tắc tơ,
được nối đến lối ra của PLC tại các đầu nối.
Chương trình điều khiển PLC được soạn thảo dưới các dạng cơ bản (sẽ được trình bày ở phần sau) sẽ

được nạp vào bộ nhớ bên trong PLC, sau đó tự động thực hiện tuần tự theo một chuỗi lệnh điều khiển
được xác định trước.
Hệ còn cho phép công nhân vận hành thao tác bằng tay các tiếp điểm, nút dừng khẩn cấp để đảm bảo
tính an toàn trong các trường hợp xảy ra sự cố.
PLC được xem như trái tim trong một hệ thống điều khiển tự động đơn lẻ với chương trình điều
khiển được chứa trong bộ nhớ của PLC, PLC thường xuyên kiểm tra trạng thái của hệ thống thông
qua các tín hiệu hồi tiếp từ thiết bị vào để từ đó có thể đưa ra những tín hiệu điều khiển tương ứng
đến các thiết bị ra.
PLC có thể được sử dụng cho những yêu cầu điều khiển đơn giản và được lập đi lập lại theo chu kỳ,
hoặc liên kết với máy tính chủ khác hoặc máy tính chủ thông qua một kiểu hệ thống mạng truyền
thông để thực hiện các quá trình xử lý phức tạp.
 Tín hiệu vào
Mức độ thông minh của một hệ thống điều khiển phụ thuộc chủ yếu vào khả năng của PLC để đọc
được các dữ liệu khác nhau từ các cảm biến cũng như bằng các thiết bị nhập bằng tay.
Tiêu biểu cho các thiết bị nhập bằng tay như: nút ấn, bàn phím và chuyển mạch. Mặt khác, để đo,
kiểm tra chuyển động, áp suất, lưu lượng chất lỏng , PLC phải nhận các tín hiệu từ các cảm biến. Ví
dụ: tiếp điểm hành trình, cảm biến quang điện, tín hiệu đưa vào PLC có thể là tín hiệu số (digital)
hoặc tín hiệu tương tự (analog), các tín hiệu này được giao tiếp với PLC thông qua các modul nhận
tín hiệu vào khác nhau khác nhau DI (Digital Input) hoặc AI (Analog Input),
 Đối tượng điều khiển
5
GVHD: BÙI THỊ KHÁNH HOÀ SV: PHẠM TÙNG LÂM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ĐỒ ÁN HỌC PHẦN
KHOA: CNKT Điện-Điện Tử Điều Khiển Lập Trình
Một hệ thống điều khiển sẽ không có ý nghĩa thực tế nếu không giao tiếp được với thiết bị ngoài, các
thiết bị ngoài thông dụng như: môtơ, van, rơle, đèn báo, chuông điện, cũng giống như thiết bị vào,
các thiết bị ngoài được nối đến các cổng ra của modul ra (output). Các modul ra này có thể là DO
(Digital Output) hoặc AO (ra tương tự).
• Nguyên lý làm việc
CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC. Bộ xử lý sẽ đọc và kiểm tra chương trình được chứa

trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện thứ tự từng lệnh trong chương trình, sẽ đóng hay ngắt các đầu ra.
Các trạng thái ngõ ra ấy được phát tới các thiết bị liên kết để thực thi. Và toàn bộ các hoạt động thực
thi đó đều phụ thuộc vào chương trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ.
PLC thực chất chạy bằng mã máy với hệ thống số nhị phân, do đó tốc độ quét vòng chương trình có
thể đạt đến vài phần ngàn giây, các Software dùng để lập trình PLC tích hợp cả phần biên dịch. Các
dòng lệnh khi lập trình chúng ta đưa từ chương trình vào thì trình biên dịch sẽ chuyển đổi sang mã
máy và ghi từng bit “0” hay bit “1” lên đúng vào vị trí có địa chỉ đã được quy ước trước trong PLC
lên PC được thực thi xảy ra ngược lại và trình biên dịch đã làm xong nhiệm vụ của mình trước khi trả
chương trình lên Monitor
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 đến các Modul khác nhau.
- Data Bus: Bus dùng để truyền dữ liệu.
- Control Bus: Bus điều khiển dùng để truyền các tín hiệu định thì và điều khiển đồng bộ các hoạt
động trong PLC.
Trong PLC các số liệu được trao đổi giữa bộ vi xử lý và các modul vào ra thông qua Data Bus.
Address Bus và Data Bus gồm 8 đường, ở cùng thời điểm cho phép truyền 8 bit của 1 byte một cách
đồng thời hay song song.
Nếu một modul đầu vào nhận được địa chỉ của nó trên Address Bus, nó sẽ chuyển tất cả trạng thái
đầu vào của nó vào Data Bus. Nếu một địa chỉ byte của 8 đầu ra xuất hiện trên Address Bus, modul
đầu ra tương ứng sẽ nhận được dữ liệu từ Data bus. Control Bus sẽ chuyển các tín hiệu điều khiển
vào theo dõi chu trình hoạt động của PLC. Các địa chỉ và số liệu được chuyển lên các Bus tương ứng
trong một thời gian hạn chế.
Hệ thống Bus sẽ làm nhiệm vụ trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và I/O. Bên cạch đó, CPU được
cung cấp một xung Clock có tần số từ 1¸8 MHZ. Xung này quyết định tốc độ hoạt động của PLC và
cung cấp các yếu tố về địnhthời, đồng hồ của hệ thống.
* Vòng quét của chương trình:
6
GVHD: BÙI THỊ KHÁNH HOÀ SV: PHẠM TÙNG LÂM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ĐỒ ÁN HỌC PHẦN
KHOA: CNKT Điện-Điện Tử Điều Khiển Lập Trình

PLC thực hiện các công việc (bao gồm cả chương trình điều khiển) theo chu trình lặp. Mỗi vòng lặp
được gọi là một vòng quét (scancycle). Mỗi vòng quét được bắt đàu bằng việc chuyển dữ liệu từ các
cổng vào số tới vùng bộ đệm ảo I, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình. Trong từng vòng
quét, chương trình được thực hiện từ lệnh đầu tiên đến lệnh kết thúc của khối OB1.
Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn chuyển các nội dung của bộ đệm ảo Q tới các cổng
ra số. Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn xử lý các yêu cầu truyền thông (nếu có) và kiểm tra
trạng thái của CPU. Mỗi vòng quét có thể mô tả như sau:
Hình 2: quy trình hoạt động của PLC
Chú ý: Bộ đệm I và Q không liên quan tới các cổng vào/ra tương tự nên các lệnh truy nhập cổng
tương tự được thực hiện trực tiếp với cổng vật lý chứ không thông qua bộ đệm.
Thời gian cần thiết để cho PLC thực hiện được một vòng quét được gọi là thời gian vòng quét (Scan
time). Thời gian vòng quét không cố định, tức là không phải vòng quét nào cũng được thực hiện
trong một khoảng thời gian như nhau. Có vòng quét được thực hiện lâu, có vòng quét được thực hiện
nhanh tuỳthuộc vào số lệnh trong chương trình được thực hiện, vào khối lượng dữ liệu truyền thông.
Trong vòng quét đó. Như vậy giữa việc đọc dữ liệu từ đối tượngđể xử lý, tính toán và việc gửi tín
hiệu điều khiển đến đối tượng có một khoảngthời gian trễ đúng bằng thời gian vòng quét. Nói cách
khác, thời gian vòng quét quyết định tính thời gian thực của chương trình điều khiển trong PLC. Thời
gian vòng quét càng ngắn, tính thời gian thực của chương trình càng cao.
Nếu sử dụng các khối chương trình đặc biệt có chế độ ngắt, ví dụ khối OB40, OB80, Chương trình
của các khối đó sẽ được thực hiện trong vòng quét khi xuất hiện tín hiệu báo ngắt cùng chủng loại.
Các khối chương trình này có thể thực hiện tại mọi vòng quét chứ không phải bị gò ép là phải ở trong
giai đoạn thực hiện chương trình. Chẳng hạn một tín hiệu báo ngẵt xuất hiện khi PLC đang ở giai
đoạn truyền thông và kiểm tra nội bộ, PLC sẽ tạm dừng công việc truyền thông, kiểm tra, để thực
hiện ngắt như vậy, thời gian vòng quét sẽ càng lớn khi càng có nhiều tín hiệu ngắt xuất hiện trong
7
GVHD: BÙI THỊ KHÁNH HOÀ SV: PHẠM TÙNG LÂM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ĐỒ ÁN HỌC PHẦN
KHOA: CNKT Điện-Điện Tử Điều Khiển Lập Trình
vòng quét. Do đó để nâng cao tính thời gian thực cho chương trình điều khiển, tuyệt đối không
nênviết chương trình xử lý ngắt quá dài hoặc quá lạm dụng việc sử dụng chế độ ngắt trong chương

trình điều khiển.
Tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra, thông thường lệnh không làm việc trực tiếp với cổng vào/ra mà
chỉ thông qua bộ nhớ đệm của cổng trong vùng nhớ tham số. Việc truyền thông giữa bộ đêm ảo với
ngoại vi trong giai đoạn 1 và 3 do hệ điều hành CPU quản lý. Ở một số modul CPU, khi gặp lệnh
vào/ra ngay lập tức hệ thống sẽ cho dừng mọi công việc khác, ngay cả chương trình xử lý ngắt, để
thực hiện với cổng vào/ra.
1.3: Phân loại PLC và Ứng dụng của PLC
• Về hình dạng
Có hai kiểu cơ cấu thông dụng với các hệ thống PLC là kiểu hộp đơn và kiểu modul nối ghép. Kiểu
hộp đơn thường được sử dụng cho các thiết bị điều khiển lập trình cỡ nhỏ và được cung cấp dưới
dạng nguyên chiếc hoàn chỉnh. Kiểu modul ghép nối: gồm nhiều modul riêng cho bộ nguồn, CPU,
cổng vào/ra được lắp trên thanh ray. Kiểu này có thể sử dụng cho các thiết bị lập trình ở mọi kích
cỡ.
• Về số lượng các đầu vào/ra
Căn cứ vào số lượng các đầu vào/ ra, ta có thể phân PLC thành bốn loại sau:
- Micro PLC là loại có dưới 32 kênh vào/ ra
- PLC nhỏ có đến 256 kênh vào/ ra
- PLC trung bình có đến 1024 kênh vào/ ra
- PLC cỡ lớn có trên 1024 kênh vào/ra.
Các micro – PLC thường có ít hơn 32 đầu vào/ra. Trên hình 1.2 là ví dụ về micro PLC họ T100MD-
1616 do hãng Triangle Research International sản xuất. Cấu tạo tương đối đơn giản và toàn bộ các bộ
phận được tích hợp trên một bảng mạch có kích thước nhỏ gọn. Micro – PLC có cấu tạo gồm tất cả
các bộ phận như bộ xử lý tín hiệu, bộ nguồn, các kênh vào/ra trong một khối. Các Micro – PLC có ưu
điểm hơn các PLC nhỏ là giá thành rẻ, dễ lắp đặt.
PLC loại nhỏ có thể có đến 256 đầu vào/ra. Loại PLC này có 34 kênh vào/ ra gồm: 6 kênh vào và 4
kênh ra trên mô đun CPU, còn lại 3 mô đun vào/ ra, với 4 kênh vào và 4 kênh ra cho mỗi mô đun.
Hãng Siemens có các PLC loại nhỏ như S5-90U, S5-95U, S5-100U (hình 1.6), S7 – 200 là các loại
PLC loại nhỏ, có số lượng kênh vào/ ra nhỏ hơn 256. Cấu tạo của các PLC loại nhỏ cũng tương tự
như cấu tạo của các PLC loại trung bình, vì đều là dạng mô đun. Điểm khác biệt là dung lượng bộ
nhớ, số lượng kênh vào/ ra của các mô đun khác nhau về độlớn và tốc độ xử lý thông tin cũng khác

nhau. PLC của Siemens được dùng rộng rãi ở trong hầu hết các nước có nền công nghiệp phát triển.
8
GVHD: BÙI THỊ KHÁNH HOÀ SV: PHẠM TÙNG LÂM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ĐỒ ÁN HỌC PHẦN
KHOA: CNKT Điện-Điện Tử Điều Khiển Lập Trình
Hãng Siemens có một số xê ri S7-200 là cácloại PLC hạng trung bình. Số lượng kênh vào/ra của S-
300 có thể trong khoảng từ 256 đến 1024.
Các PLC loại lớn có nhiều hơn 1024 đầu vào/ra. Loại này có tốc độ xử lý rất cao, dung lượng bộ nhớ
lớn và thường được dùng trong điều khiển các hệ thống thiết bị công nghệ phức tạp. Hãng Omron có
PLC loai CJ1 là loại có tới 1280 kênh vào/ ra và loại CJ1H có tới 2560 kênh vào/ra.
• Ứng dụng của PLC trong công nghiệp
Từ các ưu điểm nêu trên, hiện nay PLC đã được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau trong
công nghiệp như:
- Hệ thống nâng vận chuyển.
- Dây chuyền đóng gói.
- Các robot lắp giáp sản phẩm .
- Điều khiển bơm.
- Dây chuyền xử lý hoá học.
- Công nghệ sản xuất giấy .
- Dây chuyền sản xuất thuỷ tinh.
- Sản xuất xi măng.
- Công nghệ chế biến thực phẩm.
- Dây chuyền chế tạo linh kiện bán dẫn.
- Dây chuyền lắp giáp Tivi.
- Điều khiển hệ thống đèn giao thông.
- Quản lý tự động bãi đậu xe.
- Hệ thống báo động.
- Dây chuyền may công nghiệp.
- Điều khiển thang máy.
- Dây chuyền sản xuất xe ôtô.

- Sản xuất vi mạch.
- Kiểm tra quá trình sản xuất .
• 1.4 : giới thiệu về PLC S7-200 và CPU224
+ PLC S7-200:
Simatic S7-200 là thiết bị điều khiển logic lập trình của hãng SIEMENS (Cộng hòa Liên bang Đức).
Simatic S7-200 rất linh hoạt và hiệu quả do các đặc tính sau:
- Có nhiều CPU khác nhau trong hệ S7-200 nhằm đáp ứng nhu cầu khác nhau trong từng ứng dụng.
- Có nhiều modul mở rộng khác nhau nhƣ modul vào/ra tƣơng tự, modul vào/ ra số. Có thể mở rộng
đến 7 modul. Bus nối tích hợp trong modul ở phía sau.
- Có thể kết nối mạng với cổng giao tiếp RS485 hay PROFIBUS.
- Máy tính trung tâm có truy nhập đến từng modu
9
GVHD: BÙI THỊ KHÁNH HOÀ SV: PHẠM TÙNG LÂM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ĐỒ ÁN HỌC PHẦN
KHOA: CNKT Điện-Điện Tử Điều Khiển Lập Trình
+ Thông số của CPU224trong S7-200:
Hình 3: PLC S7-200
PLC Siemens S7-200, CPU 224,14 vào,10 ra relay,220 VAC
PLC S7-200, CPU 224
6ES7214-1BD23-0XB0
Nguồn cung cấp: 220 VAC
Ngõ vào: 14 DI DC.
Ngõ ra: 10 DO Relay.
Bộ nhớ chương trình: 12KB.
Bộ nhớ dữ liệu: 8KB.
Profibus DP extendable.
Điều khiển PID: Có.
Phần mềm: Step 7 Micro/WIN.
Thời gian xử lý 1024 lệnh nhị phân : 0.37ms.
10

GVHD: BÙI THỊ KHÁNH HOÀ SV: PHẠM TÙNG LÂM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ĐỒ ÁN HỌC PHẦN
KHOA: CNKT Điện-Điện Tử Điều Khiển Lập Trình
Bit memory/Counter/Timer : 256/256/256.
Bộ đếm tốc độ cao: 6 x 60 Khz.
Bộ đếm lên/xuống: Có.
Ngắt phần cứng: 4.
Số đầu vào/ra có sẵn: 14 DI / 10DO.
Số đầu vào / ra số cực đại ( nhờ lắp ghép thêm Modul số mở rộng: DI/DO/MAX: 94 / 74 / 168
Số đầu vào / ra tương tự ( nhờ lắp ghép thêm Modul Analog mở rộng: AI/AO/MAX: 28 / 7/ 35 hoặc
0 / 14 / 14.
IP 20
Kích thước: Rộng x Cao x Sâu : 120 x 80 x 62.
Chương 2: Phân tích công nghệ xây dựng mô hình hệ thống
I. Phân tích công nghệ
Bê tông là loại vật liệu tổng hợp, thành phần gồm có: cốt liệu lớn(cát đá 1,cát đá 2),chất kết
dính(xi măng) và nước.
1. Cường độ của bê tông:
Là độ cứng rắn của bê tông chống lại các lực từ ngoài mà không bị phá hoại.
Cường độ bê tông phản ánh khả năng chịu lực của nó.cường độ bê tông phụ thuộc vào tính chất
của xi măng,tỉ kệ nước và xi măng,phương pháp đổ bê tông và điều kiên đông cứng.
2. Tính co nở của bê tông
Trong quá trình rắn chắc,bê tông thường phát sinh biến dạng thể tích nở ra trong nước và co
lại trong không khí.
Bê tông bị co ngót do nhiều nguyên nhân: trước hết là sự mất nước hoặc xi măng,quá trình
các bon hóa hydroxit trong đá xi măng.
3. Nguyên tắc làm việc chung của trạm trộn bê tông
Trạm trộn bê tông là một tháp cao khoảng 20-25m,bên trong đặt máy móc,đá và cát từ các
kho bãi lên chứa sẵn vào các thùng phễu trên cao.bên dưới thùng phễu có đặt các cân tự
động,khi vật liệu từ trên đổ xuống dến 1 trọng lượng ấn định nào đó thì cân tự động đóng miệng

phễu tiếp liệu lại.ngăn không cho vật liệu đổ xuống xe kíp nữa.khi cát,đá ,đá 2 được xả xuống xe
kíp xong.xe kíp được di chuyển lên cao bằng hệ tời kéo và được xả vào thùng trộn chính.thùng
trộn chính có dạng hình trụ tròn,bên trong có lắp các cánh.khi cánh quay nó chộn đều cốt
liệu,sau 1 số vòng quay vật liệu được chộn đều.
11
GVHD: BÙI THỊ KHÁNH HOÀ SV: PHẠM TÙNG LÂM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ĐỒ ÁN HỌC PHẦN
KHOA: CNKT Điện-Điện Tử Điều Khiển Lập Trình
Xi măng sau khi chuyển lên bằng hệ thống ống kín trong có trục vít tải,được nạp vào phễu cân
và xả xuống thùng trộn.Cốt liệu (cát đá 1,2 xi măng) được trộn khô trước trong vòng 8-10s.Tiếp
theo đó nước sau khi được nạp qua phễu cân cũng được xả xuống thùng trộn tiếp tục trộn ướt
trong thời gian khoảng 30-35s.
Thời gian thực hiện toàn bộ mẻ trộn 40-45sec. Sau đó thành phẩm bê tông sẽ được xả xuống
phễu trung gian và xả xuống ô tô chở ở phía dưới nhờ hệ thống cửa mở thùng trộn.toàn bộ thao
tác hoạt động của chu kỳ nạp,xả trộn và xả thành phẩm được thực hiện hoàn toàn tự động nhờ sự
điều khiển trực tiếp của hệ thống điều khiển PLC.
4. Điều kiện vận hành trạm





12
GVHD: BÙI THỊ KHÁNH HOÀ SV: PHẠM TÙNG LÂM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ĐỒ ÁN HỌC PHẦN
KHOA: CNKT Điện-Điện Tử Điều Khiển Lập Trình
13
GVHD: BÙI THỊ KHÁNH HOÀ SV: PHẠM TÙNG LÂM