Nghiên cứu xác định phương pháp phá vỡ tế bào nấm men để thu được dịch chiết có khả năng chống oxy hóa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ


PHAN KHẮC QUỲNH

TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU PLC S7-200 ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH
CHIẾT RÓT ĐÓNG NÚT CHAI TỰ ĐỘNG PHỤC VỤ
PHÒNG THÍ NGHIỆM TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
(Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện – Điện tử)





NHA TRANG, THÁNG 6 NĂM 2014



BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ


PHAN KHẮC QUỲNH

TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU PLC S7-200 ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH
CHIẾT RÓT ĐÓNG NÚT CHAI TỰ ĐỘNG PHỤC VỤ
PHÒNG THÍ NGHIỆM TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
(Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện – Điện tử)
CÁN BỘ HƢỚNG DẪN:
Th.s Nguyễn Thị Ngọc Soạn



NHA TRANG, THÁNG 6 NĂM 2014



i

GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn

TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
PHIẾU NHẬN XÉT VÀ CHẤM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(theo Thông báo số 300/TB-ĐHNT, ngày 22/5/2014)
Họ và tên giảng viên chấm:……………………………Đơn vị: Khoa Điện – Điện tử
Tên sinh viên: Phan Khắc Quỳnh Mã sinh viên: 52130478 Ngành: Công nghệ
kỹ thuật điện, điện tử
Tên đồ án tốt nghiệp:“Nghiên cứu ứng dụng PLC S7-200 điều khiển mô hình chiết

rót đóng nút chai tự động phục vụ thực tập tại phòng thí nghiệm Truyền động điện-
Trƣờng Đại học Nha Trang”.
NHẬN XÉT ĐỒ ÁN
1. Về hình thức
1.1. Về cấu trúc: (Theo quy định hay không? tỉ trọng giữa các phần chính hợp lý
hay không?)(0,5đ)
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
1.2. Về trình bày: (khoa học, rõ ràng, mạch lạc? bảng, đồ thị, sơ đồ được trình bày
đúng quy cách? ngôn ngữ sử dụng; các lỗi chính tả?…)(1đ)
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
1.3. Về tài liệu tham khảo và trích dẫn tài liệu tham khảo: (đúng quy cách, nhất
quán; trung thực, đầy đủ, rõ ràng; sắp xếp theo quy định?…)(0,5đ)
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………

ii

GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn

2. Về nội dung
2.1. Về vấn đề và mục tiêu của ĐA: (Vấn đề nghiên cứu được trình bày rõ ràng?
có ý nghĩa thực tiễn? ĐA/KL có mục tiêu rõ ràng và có tính khả thi? có căn cứ để
xác định đối tượng và phạm vi nghiên cứu?…)1đ
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
2.2. Về tổng quan tài liệu: (phần tổng quan có phân tích và phê phán? độ tin cậy
và chất lượng nguồn tài liệu sử dụng?…)1đ
………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………
2.3. Về cơ sở lý thuyết: (Các lý thuyết khoa học có liên quan được đề cập đầy đủ
và đúng? )1đ
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
2.4. Về phương pháp nghiên cứu: (Phương pháp nghiên cứu có phù hợp với chủ
đề/vấn đề nghiên cứu? có được mô tả đầy đủ? đánh giá và so sánh với các phương
pháp khác?…)1đ
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
2.5. Về kết quả nghiên cứu và thảo luận: (có độtin cậy? đạt đượcmục tiêu đã đặt
ra?phân tích, đánh giá?(1đ).Tạo ra sản phẩm có tính hoàn thiện, có thể dùng được trong
thực tiễn …) (2đ)
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
2.6. Về phần kết luận và kiến nghị: (rút ra từ các kết quả nghiên cứu và bàn
luận? Có đáp ứng mục tiêu của đề tài? )(1đ)
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
iii

GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn

Điểm chấm Đồ án/Khóa luận:
Khánh hòa, ngày ……. tháng …… năm 2014
Giảng viên chấm
(ký và ghi rõ họ tên)

Số:
…………….

Chữ:
…………………
Lưu ý:Phần chữ in nghiêng trong Nhận xét ĐA chỉ mang tính chất gợi ý. Tùy theo mức độ đạt
được, điểm thành phần cho đến một chữ số thập phân. Điểm tổng làm tròn đến một chữ số thập
phân. Điểm của hai giảng viên tính trung bình chung và làm tròn đến một chữ số thập phân.


















iv

GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn

LỜI NÓI ĐẦU
Ngành Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử, Trƣờng Đại học Nha Trang đã mở đào
tạo từ năm 2006. Một vấn đề đƣợc Bộ môn Điện công nghiệp, Khoa Điện-Điện tử,

Trƣờng Đại học Nha Trang quan tâm đó là đảm bảo chất lƣợng đào tạo cho ngành
học trên. Môn học thực hành điều khiển lập trình là một môn học chuyên ngành có
một tầm quan trọng để sinh viên làm việc sau khi tốt nghiệp. Đáp ứng nhu cầu nâng
cao chất lƣợng đào tạo chuyên ngành Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử, trên thực tế
đó, đề tài xây dựng các bài thực hành điều khiển lập trình ứng dụng PLC S7-200
xuất phát từ ý tƣởng thiết kế một bộ thực hành và tài liệu các bài thực hành để sinh
viên có thiết bị, tài liệu học tập.
Mặt khác, khoa Điện- Điện tử - Trƣờng Đại học Nha Trang hiện nay đang sở
hữu các thiết bị PLC đời mới của hãng Siemens (Đức) nhƣ biến tần, LOGO,
PLC…, vì vậytôi xây dựng đề tài tốt nghiệp: “Nghiên cứu ứng dụng PLC S7-200
điều khiển mô hình chiết rót đóng nút chai tự động phục vụ thực tập tại phòng thí
nghiệm Truyền động điện- Trƣờng Đại học Nha Trang”.
Đề tài này thực hiện thành công sẽ giải quyết một nội dung thực hành quan trọng
về sử dụng, lập trình điều khiển dùng PLC S7-200, thiết bị đƣợc ứng dụng rộng rãi
trong thực tế, tạo ra một mô hình thí nghiệm có tính ứng dụng vào thực tiễn để sinh
viên các khóa sau học tập và nghiên cứu.
Đồ án đƣợc thực hiện là kết quả của quá trình học tập và nghiên cứu của bản
thân cùng sự hƣớng dẫn tận tình của các thầy cô giáo.
Để có đƣợc kết quả ngay từ khi bắt đầu đến lúc kết thúc đề tài, tôi xin gửi lời
cảm ơn chân thành đến:
- Ban chủ nhiệm khoa đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi tốt nhất cho tôi
hoàn thành tốt đề tài.
- Giảng viên hƣớng dẫn Th.s Nguyễn Thị Ngọc Soạn đã chỉ đạo đúng và kịp
thời các vấn đề liên quan trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
v

GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn

- Th.s Bùi Thúc Minh đã có những ý kiến đóng góp về phần cứng, phần mềm
giúp cho đề tài đƣợc hoàn thiện hơn.

- Ban giám hiệu Trƣờng Trung cấp nghề Cam Ranh và Trƣờng Trung cấp
nghề Ninh Hòa đã tạo điều kiện để tôi có thể tham quan thực tế các mô hình
thí nghiệm.
Tôi xin chân thành cảm ơn!



















vi

GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn

TÓM TẮT ĐỀ TÀI
Với đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng PLC S7-200 điều khiển mô hình “Chiết rót
đóng nút chai tự động” phục vụ thực tập tại phòng thí nghiệm Truyền động điện-

Trƣờng Đại học Nha Trang”, mục đích chính là xây dựng mô hình có tính hoàn
thiện, có thể đƣa vào thực tiễn để thực hành thí nghiệm tại phòng thí nghiệm truyền
động điện thuộc Khoa Điện-Điện tử, Trƣờng Đại học Nha Trang.
Dựa vào cấu trúc của các hệ thống chiết rót có trong thực tế để mô hình hóa bộ
thí nghiệm chiết rót đóng nút chai tự động. Đề tài tập trung trình bày lý thuyết về
các thiết bị có trong mô hình và thi công để có hệ thống hoàn thiện. Quá trình thực
hiện đƣợc khái quát nhƣ sau:
- Tìm hiểu và nghiên cứu các hệ thống chiết rót đóng nút chai tự động có trong
thực tế.
- Trình bày cơ sở lí thuyết của các thiết bị điều khiển, các thiết bị chấp hành.
- Tính toán, thiết kế để lựa chọn phƣơng án tối ƣu nhất cho các khối trong mô
hình.
- Thi công mô hình theo kiểu mô-đun thí nghiệm thực hành.
- Kết nối phần mềm với phần cứng đề điều khiển mô hình.
- Hoàn thiện đề tài.
Nội dung cụ thể của đề tài đƣợc trình bày trong 5 chƣơng:
- Chƣơng 1: Giới thiệu đề tài.
- Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết.
- Chƣơng 3: Thiết kế, thi công mô hình.
- Chƣơng 4: Lập trình điều khiển
- Chƣơng 5: Nội dung các bài thực tập và hƣớng dẫn thực hành trên mô hình .
Sau khi nghiên cứu, đánh giá kết quả của đồ án, kết luận quan trọng nhất chính
làtạo ra đƣợc sản phẩm có tính hoàn thiện để đáp ứng đƣợc nhu cầu nghiên cứu và
học tập cho sinh viên các khóa sau.
vii

GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU iv

TÓM TẮT ĐỀ TÀI vi
MỤC LỤC vii
DANH SÁCH HÌNH VẼ x
DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU xiii
Chƣơng 1. Giới thiệu đề tài 1
1.1. Giới thiệu chung về đề tài cần nghiên cứu 1
1.1.1. Tính cấp thiết của đề tài 1
1.1.2. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu 2
1.1.3. Đối tƣợng và phƣơng pháp nghiên cứu 2
1.1.4. Nội dung nghiên cứu chính của đề tài 3
1.2. Tổng quan lịch sử nghiên cứu đề tài 3
1.2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới 3
1.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc 4
1.3. Dự kiến kết quả đạt đƣợc 6
Chƣơng 2. Cơ sở lý thuyết 7
2.1. Cấu trúc, thông số các thiết bị đƣợc sử dụng trong mô hình 7
2.1.1. Khối nguồn 7
2.1.2. Động cơ 8
2.1.3. Rờ-le trung gian 9
2.1.4. Bộ khí nén 11
2.1.5. Cảm biến quang E3F-DS10P2 17
2.2. Lý thuyết tổng quan bộ điều khiển lập trình PLC S7-200 18
2.2.1. Cấu trúc phần cứng 18
2.2.2. Cấu trúc bộ nhớ 20
2.2.3. Các thông số kỹ thuật cơ bản 20
2.2.4. Ngôn ngữ lập trình 21
2.3. Phần mềm lập trình 21
2.3.1. Phần mềm lập trình STEP 7- Micro/WIN. 22
viii

GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn

2.3.2. Phần mềm mô phỏng S7-200 Simulator 2.0 34
Chƣơng 3. Thiết kế, thi công mô hình chiết rót đóng nút chai tự động của đề tài 36
3.1. Các hệ thống, mô hình chiết rót có trong thực tế 36
3.1.1. Máy chiết – Đóng nắp chai PET 500ml 36
3.1.2. Máy xoáy nắp chai SK-40 37
3.1.3. Máy chiết piston tự động 38
3.2. Cấu tạo mô hình của đề tài 39
3.3. Quy trình hoạt động và sơ bộ nguyên lý hoạt động của mô hình 39
3.3.1. Quy trình hoạt động 39
3.3.2. Sơ bộ nguyên lý hoạt động của hệ thống 40
3.4. Thiết kế, thi công mô hình. 41
3.4.1. Cụm vận chuyển chai 41
3.4.2. Cụm chiết rót 45
3.4.3. Cụm cấp nút 48
3.4.4. Cụm xoắn nút 49
3.4.5. Cụm đếm sản phẩm 51
3.4.6. Cụm bảng điều khiển 53
3.4.7. Khối giá đỡ mô hình 54
Chƣơng 4. Lập trình điều khiển 56
4.1. Sơ đồ đấu dây và các đầu vào/ra 56
4.2. Sơ đồ thuật toán và nguyên lý điều khiển của mô hình 57
4.2.1. Sơ đồ thuật toán 57
4.2.2. Nguyên lý điều khiển mô hình 59
4.3. Chƣơng trình điều khiển tổng hợp 59
Chƣơng 5. Nội dung các bài thực tập và hƣớng dẫn thực hành trên mô hình 66
5.1. Hƣớng dẫn thực hành trên mô hình 66
5.1.1. Hƣớng dẫn sử dụng bộ thí nghiệm, thực hành điều khiển lập trình PLC
S7200 66

5.1.2. Cách kết nối các thiết bị trên mô hình và một số lƣu ý quan trọng 69
5.2. Nội dung các bài thực tập 72
ix

GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn

5.2.1. Bài thực tập số 1: Viết chƣơng trình và kết nối với PLC S7-200. 72
5.2.2. Bài thực tập số 2: Kết nối các thiết bị vào/ra của mô hình. 73
5.2.3. Bài thực tập số 3: Kết nối, lập trình điều khiển hệ thống chiết rót 74
5.2.4. Bài thực tập số 4: Kết nối, lập trình điều khiển hệ thống xoắn nút chai. . 75
5.2.5. Bài thực tập số 5: Kết nối, lập trình điều khiển hệ thống chiết rót xoắn nút
chai tự động. 76
5.2.6. Bài thực tập số 6: Lập trình giao diện WinCC. 77
5.3. Giải thích một số từ viết tắt trên bảng điều khiển 79
5.2. Kết quả nghiên cứu và thảo luận 80
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 82
TÀI LIỆU THAM KHẢO 83
PHỤ LỤC 84

x

GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn

DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 1. 1. Mô hình trộn sơn tự động 4
Hình 1. 2. Mô hình phân loại sản phẩm theo màu sắc 5
Hình 2. 1. Nguồn 12V-DC 7
Hình 2. 2: Động cơ DC có hộp số 8
Hình 2. 3. Mặt cắt của động cơ DC có hộp số. 8
Hình 2. 4. Máy chiết rót. 9
Hình 2. 5. Các thành phần của một bộ rờ-le. 9
Hình 2. 6. Sơ đồ nguyên lý của rờ-le AC- 220V 10
Hình 2. 7. Hình ảnh rờ- le trong thực tế 11
Hình 2. 8. Hình ảnh Van điện từ 5/2 11
Hình 2. 9. Cấu tạo van khí nén VQZ 1121- 5M-C4 12
Hình 2. 10. Cấu tạo Xy-lanh CY1B 13
Hình 2. 11. Xy-lanh CY1B 14
Hình 2. 12. Đồ thị đặc tính làm việc của các cylinder 15
Hình 2. 13. Cấu tạo Xy-lanh tác dụng kép 15
Hình 2. 14. Nguyên lý hoạt động của Xy-lanh tác dụng kép 16
Hình 2. 15. Cấu tạo máy nén khí 17
Hình 2. 16. Cảm biến quang E3F-DS10P2 17
Hình 2. 17. Cấu trúc các Mô-đun của một PLC 18
Hình 2. 18. Cổng truyền thông RS-485 19
Hình 2. 19. Cách kết nối máy tính với PLC 19
Hình 2. 20. Màn hình soạn thảo chƣơng trình STEP 7 Micro/WIN 22
Hình 2. 21. Cửa sổ Communicates 26

Hình 2. 22. Cửa sổ Set PG/PC Interface 26
Hình 2. 23. Cửa sổ màn hình lƣu dự án 27
Hình 2. 24. Cửa sổ màn hình chứa dự án cần mở 28
Hình 2. 25. Timer T-ON 29
Hình 2. 26. Thời gian đóng mạch chậm TONR 31
xi

GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn

Hình 2. 27. Count Up 32
Hình 2. 28. Count Down 33
Hình 2. 29. Load PLC 35
Hình 2. 30. Chạy mô phỏng 35
Hình 3. 2. Máy xoắn nắp chai trong thực tế 37
Hình 3. 3. Quy trình hoạt động của mô hình 39
Hình 3. 4. Nguyên lý hoạt động 40
Hình 3. 5. Động cơ với hộp giảm tốc hai cấp 42
Hình 3. 6. Động cơ có sẵn hộp số 43
Hình 3. 7. Băng tải 44
Hình 3. 8. Hệ thống truyền động đĩa xoay 44
Hình 3. 9. Hệ thống đĩa xoay 45
Hình 3. 10. Xy-lanh XAL01 46
Hình 3. 11. Vòi chiết ngắn 46
Hình 3. 12. Vòi chiết dài 47
Hình 3. 13. Cấp nút theo bàn xoay 48
Hình 3. 14. Cấp nút theo độ nghiêng 49
Hình 3. 15. Hình ảnh thực tế cụm cấp nút 49
Hình 3. 16. Hệ truyền động dung xy lanh XAL01 50
Hình 3. 17. Cụm miệng xoắn 51
Hình 3. 18: Mạch mô phỏng đếm sản phẩm 52

Hình 3. 19. Bảng điều khiển chính 53
Hình 3. 20. Mô đun PLC 53
Hình 3. 21. Bảng điện mô-đun kết nối 54
Hình 3. 22. Khung đỡ mô hình nhìn tổng quát 55
Hình 3. 23. Trụ nâng đỡ mô hình 55
Hình 4. 1. Sơ đồ đấu dây PLC S7-200 CPU 224 ……………………………….…61
Hình 4. 2. Sơ đồ thuật toán chế độ tự động 57
Hình 4. 3. Sơ đồ thuật toán chế độ bằng tay 58
xii

GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn

Hình 5. 1. Cách bố trí mô-đun PLC S7-200 66
Hình 5. 2. Sơ đồ nối dây PLC S7-200 CPU 224 AC/DC/Relay 66
Hình 5. 3. Các ký hiệu trên PLC S7-200 67
Hình 5. 4. Cáp kết nối PLC S7-200 68
Hình 5. 5. Các kết nối giữa PLC với máy tính 69
Hình 5. 6. Hệ thống chiết rót của đề tài…………………………………………….80

xiii

GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn

DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU
2.1. Bảng trạng thái 23
2.2. Timer đóng mạch chậm T-ON 30
2.3. Timer đóng mạch chậm có nhớ TONR 30
2.4. Timer mở mạch chậm T-OF 31
Bảng 3.1. Các thông số của máy chiết piston tự động 38
Bảng 4.1. Địa chỉ vào/ra của chƣơng trình 56
Bảng 5.1. Các câu lệnh lập trình WinCC ………………………………………….88
Bảng 5.2. Các từ viết tắt trên bảng điều khiển…………………………………… 89

1

GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn

Chương 1.Giới thiệu đề tài
Trong chƣơng này sẽ khái quát ngắn gọn nhất về đề tài cần nghiên cứu, về
mục tiêu, nội dung, phạm vi nghiên cứu và các kết quả cần đạt đƣợc.
1.1. Giới thiệu chung về đề tài cần nghiên cứu
Tên đề tài: “ Nghiên cứu ứng dụng PLC S7-200 điều khiển mô hình chiết rót và
đóng nút chai tự động phục vụ thực tập tại phòng thí nghiệm Truyền động điện
– Trƣờng Đại học Nha Trang”.
1.1.1. Tính cấp thiết của đề tài
 Trong những năm gần đây, Bộ môn Điện công nghiệp-Khoa Điện Điện tử đƣợc
hãng Siemens (Đức) tài trợ các bộ thí nghiệm thực hành điều khiển lập trình thế
hệ mới nhƣ PLC S7-200, S7-1200, màn hình HMI…cộng với các bộ điều khiển
lập trình mà bộ môn có sẵn đã đáp ứng đầy đủ nhu cầu thực hành thí nghiệm và
nghiên cứu học tập của sinh viên. Tuy nhiên, các bộ thí nghiệm này chỉ mới
dừng lại ở mức thực hành các bài tập kết nối đơn giản mà chƣa đƣa vào điều
khiển mô hình kiểu mô-đun dàn trải cụ thể nào để thấy đƣợc tầm quan trọng của
chúng cũng nhƣ cho sinh viên hiểu rõ hơn về cấu trúc và chức năng của các bộ
lập trình.
 Mặt khác, đây đều là những thiết bị mà hiện nay các nhà máy xí nghiệp đều
đang sử dụng nhƣ: biến tần, PLC, LOGO,…vì vậy việc làm quen tiếp xúc, tìm
hiểu và điều khiển nó trên các mô hình mô phỏng là điều rất quan trọng cho
công việc sinh viên trong tƣơng lai.

 Trong đề tài sử dụng các thiết bị điện đƣợc trình bày rõ ràng, chỉ dẫn cách kết
nối và các ký hiệu trên bảng điện vì vậy giúp cho sinh viên hình dung rõ nét hơn
những gì mình đã học trong lý thuyết và áp dụng thực tế nhƣ thế nào.
Chính vì những lý do đó mà tôi chọn đề tài : “ Nghiên cứu ứng dụng PLC
S7-200 điều khiển mô hình chiết rót và đóng nút chai tự động phục vụ thực tập
tại phòng thí nghiệm Truyền động điện – Trƣờng Đại học Nha Trang”. Một mặt,
2

GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn

giúp cải thiện hơn hệ thống thực hành thí nghiệm để cho sinh viên dễ dàng áp
dụng lý thuyết đƣợc học vào thực tế. Mặt khác, giúp cho sinh viên có những
kiến thức cơ bản nhất về chuyên ngành để sau này không phải bỡ ngỡ về công
việc của mình.
1.1.2. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu
 Mục tiêu
- Thiết kế và thi công mô hình chiết rót đóng nút chai tự động theo kiểu mô
hình thực hành theo chuẩn của Bộ môn Điện công nghiệp đƣa ra.
- Sử dụng các phần mềm để phục vụ cho việc điều khiển tự động hóa mô hình.
- Xây dựng nội dung các bài thực tập lập trình điều khiển và hƣớng dẫn thực
tập trên mô hình chiết rót đóng nút chai tự động.
 Phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu bộ lập trình PLC S7-200, các cách kết nối giữa PLC với máy
tính và các phần mềm lập trình điều khiển: Step7-MicroWin, Simulator.
- Nghiên cứu các thiết bị điện có trên mô hình.
- Mô hình đóng chai theo kích thƣớc của chai C2 có trên thị trƣờng.
1.1.3. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
 Đối tƣợng nghiên cứu
- Thiết bị lập trình điều khiển PLC S7-200 CPU 224 của Siemens và các quy
trình thực hiện một bài thực hành điều khiển lập trình ứng dụng PLC.

- Các thiết bị điện dùng để điều khiển quá trình hoạt động của hệ thống.
 Phƣơng pháp nghiên cứu
- Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu điều khiển lập trình dùng
PLC S7-200 và các thiết bị chấp hành.
- Phƣơng pháp nghiên cứu mô phỏng: mô phỏng các hoạt động của chƣơng
trình bằng phần mềm chuyên dụng (Step7- MicroWIN và PLCSim).
- Phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm.
3

GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn

1.1.4. Nội dung nghiên cứuchính của đề tài
 Tính toán, thiết kế hoàn thiện mô hình thí nghiệm: thiết kế và thi công mô hình
theo kiểu các mô hình thực hành, việc kết nối các khối chức năng với các khối
điều khiển cần đƣợc thực hiện thông qua các rắc cắm điện. Tất cả các khối hiển
thị đều đƣợc lắp đặt trên bảng điều khiển và nằm trong tủ điện chính. Làm từ
chất liệu nhôm và thép không gỉ để đảm bảo độ bền theo thời gian của mô hình.
 Lập trình điều khiển mô hình: lập trình các phần mềm tƣơng ứng để điều khiển
PLC trên mô hình.
 Hƣớng dẫn thực tập trên mô hình: giải thích các ký hiệu trên bảng điều khiển,
hƣớng dẫn cách kết nối các thiết bị nhƣ thế nào đồng thời đƣa ra những lƣu ý
quan trọng khi sử dụng các thiết bị đó.
 Xây dựng các bài thực tập: Xây dựng các bài thực tập từ dễ đến khó đễ sinh viên
dễ dàng tiếp cận hơn với hệ thống cũng nhƣ các thiết bị có trong hệ thống.
 Viết báo cáo: viết bài báo cáo tổng hợp về quá trình nghiên cứu và thi công mô
hình.
1.2. Tổng quan lịch sử nghiên cứu đề tài
1.2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Hiện nay, thiết bị lập trình S7-200 đƣợc ứng dụng rộng rãi trên thế giới trong
nhiều lĩnh vực. Đặc biệt trong lĩnh vực công nghiệp nhƣ điều khiển dây chuyền sản

xuất xi măng, hóa chất, đƣờng ăn, điều khiển trạm điện, tòa nhà tự động,…
Việc nghiên cứu dàn trải mô hình thí nghiệm ở các dự án, đồ án của các sinh
viên trƣờng khác trong những năm gần đây đã cho ra những sản phẩm có tính sáng
tạo và ứng dụng cao:
- Mô hình chiết rót chất lỏng và đóng nút tự động dùng PLC S7-200 của Trƣờng
Cao đẳng Đức Trí.[1]
- Mô hình thí nghiệm chiết rót và đóng nút chai tự động – Trƣờng Trung cấp
nghề Ninh Hòa.
4

GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn

- Đề tài cải tiến hệ thống chiết rót đóng chai tự động điều khiển PLC S7-300.
- Mô hình chiết rót và đóng nắp chai bia tự động – CĐ Việt Tiến,Nghệ An.
Những đề tài này đã góp phần không nhỏ vào việc thực hành trên các thiết bị tự
động hóa của các sinh viên thuộc ngành kỹ thuật.
1.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
- Hiện tại, trong các nhà máy, xí nghiệp công nghiệp đều ứng dụng thiết bị lập
trình để điều khiển dây chuyền sản xuất, tuy nhiên đa phần là nhập dây
chuyền sản xuất của nƣớc ngoài, kỹ sƣ trong nhà máy chƣa có khả năng sửa
chữa khi bị hƣ hỏng, chủ yếu là sử dụng điều khiển, vì vậy khi có sự cố thì
chi phí bỏ ra sẽ rất lớn để đội ngũ kỹ sƣ nƣớc ngoài bảo trì.
- Hiện nay các trƣờng Đại học Việt Nam đều nghiên cứu và sử dụng thiết bị
lập trình để giảng dạy và nghiên cứu khoa học nhƣng đa số sử dụng các thiết
bị nhập từ các công ty chuyên sản xuất thiết bị thực hành. Vì vậy giá thành
cao.
 Về các mô hình tự động hóa, khoa Điện Điện tử đã có một số sản phẩm
thuộc đồ án của các sinh viên khóa trƣớc: [2]
- Mô hình trộn sơn tự động sử dụng PLC S7-1200 và LOGO.

Hình 1. 1. Mô hình trộn sơn tự động

- Mô hình phân loại sản phẩm sử dụng PLC S7-1200.
- Mô hình thang máy 4 tầng.
5

GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn

- Mô hình đèn giao thông,…
Và các mô-đun khác có trong phòng thực hành.

Hình 1. 2. Mô hình phân loại sản phẩm theo màu sắc
Đa số các sản phẩm đều đáp ứng đủ cho việc thực hiện các bài thực hành trên
các thiết bị điều khiển lập trình. Tuy nhiên, do các sản phẩm này không đƣợc dàn
trải mà chỉ kết nối cố định vì vậy việc cho sinh viên tìm hiểu các thiết bị, chủ động
kết nối các thiết bị với nhau hầu nhƣ không có nên khó khăn trong việc tiếp cận
cũng nhƣ áp dụng lý thuyết đã học vào thực hành.
Đề tài “ Nghiên cứu ứng dụng PLC S7-200 điều khiển mô hình chiết rót và đóng
nút chai tự động phục vụ thực tập tại phòng thí nghiệm Truyền động điện – Trƣờng
Đại học Nha Trang”sẽ giúp sinh viên ngành Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử thực
hành điều khiển ứng dụng PLC để điều khiển theo yêu cầu từ mức độ đơn giản đến
phức tạp đáp ứng đƣợc nhu cầu nâng câo chất lƣợng đào tạo của ngành, với những
ƣu điểm:
- Thiết bị thí nghiệm thực hành tự chế tạo phù hợp với tình hình thực tế của
phòng thí nghiệm, thực của bộ môn, giảng viên hoàn toàn chủ động trong
công tác bảo trì và sửa chữa khi có sự cố.
- Những linh kiện, thiết bị có trên thị trƣờng Việt Nam, vì vậy dễ dàng thay
thế dễ dàng, thuận tiện.

6

GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn

- Giá thành của thiết bị rẻ hơn và có tài liệu hƣớng dẫn thực hành phù hợp với
tình hình thực tế tại bộ môn hơn các thiết bị sản xuất của các hãng nƣớc
ngoài.
1.3. Dự kiến kết quả đạt được
Sau khi hoàn thành đề tài, kết quả cần đạt đƣợc:
- Hoàn thiện mô hình thí nghiệm điều khiển lập trình, có sản phẩm để phục vụ cho
phòng thực hành Truyền động điện, để lại cho các khóa sau thực hành và nghiên
cứu.
- Lập nội dung các bài thực hành và tập hƣớng dẫn thực hành trên mô hình cho
sinh viên.
- Báo cáo tổng hợp về đề tài.












7

GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn

Chương 2. Cơ sở lý thuyết
Bất kỳ một đề tài nào cũng cần có cơ sở lý thuyết làm nền tảng, để xây dựng
đƣợc cơ sở lý thuyết phải trải qua quá trình thu thập, xử lý và tóm tắt các vấn đề có
liên quan đến ý tƣởng cho đề tài cần nghiên cứu.
Vì vậy chƣơng này tập trung nói về những vấn đề lý thuyết liên quan đến các
thiết bị phần cứng, phần mềm cũng nhƣ tất cả các thiết bị để xây dựng lên một mô
hình thí nghiệm chiết rót đóng nút chai tự động.
2.1. Cấu trúc, thông số các thiết bị được sử dụng trong mô hình
2.1.1. Khối nguồn
Nguồn 220V cấp cho hệ thống và PLC: là nguồn xoay chiều lấy từ điện lƣới có
tần số là 50Hz. Nguồn đƣợc cấp vào CB tổng để đóng ngắt nguồn cho hệ thống.
Nguồn vào của PLC gắn cầu chỉ để tránh trƣờng hợp sự cố xảy ra trong quá trình
vận hành.
Nguồn 24V-DC: lấy từ PLC để cấp điện cho các cảm biến và các nút nhấn tác
động vào PLC.
Nguồn 12V-DC: lấy từ nguồn tổ ong, là nguồn điện tử (switching power) có hiệu
suất cao, nhỏ gọn, ít tỏa nhiệt, độ bền cao, có điện áp ổn định.
Thông số sản phẩm:
Điện áp ngõ vào : 185V-260VAC
Điện áp ngõ ra : DC12V
Dòng ngõ ra : 5A
Nhiệt độ làm việc : 0 - 60 độ C




Hình 2.1. Nguồn 12V-DC
8

GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn

Hướng dẫn sử dụng:
+ Mắc dây 2 dây từ nguôn AC ( L và N ) vào nguồn tổ ong nhƣ biểu tƣợng trên
đây.
+ Đầu ra nguồn 1 chiều đƣợc lấy từ 2 đầu còn lại ( -V, +V)
+ VADJ là chiết áp điều chỉnh điện áp đầu ra.
2.1.2. Động cơ
2.1.2.1. Động cơ điện một chiều
Động cơ điện một chiều đƣợc sử dụng kéo quay băng tải, hệ thống xoay và bộ phận
xoắn nút chai.
Thông số kỹ thuật[3]
Tên: Động cơ giảm tốc 24VDC 150 vòng/phút.
Điện áp:5V- 24V DC.
Tốc độ: 150 (vòng/phút) .
Công suất: 15w.
Momen xoắn cực đại 2.5N.m.
Khối lƣợng 250g, đƣờng kính trục 6mm.
Hệ số giảm tốc là 30:1.
Nhông bằng thép
Hình 2.3.Mặt cắt của động cơ DC có hộp số.
Hình 2.2: Động cơ DC có hộp số
9

GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn

2.1.2.2. Động cơ máy chiết rót
Đƣợc sử dụng để chiết rót nƣớc vào chai, các thông số kỹ thuật nhƣ sau:
- Bơm AP 2500
- Hãng sản xuất: Lifetech

- Điện áp: 220V-50Hz
- Tốc độ bơm (Lít/h): 1100
- Đẩy lên cao (m): 1,6m
- Công suất: 32W

2.1.3. Rờ-le trung gian
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Hình 2. 5. Các thành phần của một bộ rờ-le.

1: Máy chiết rót
Hình 2.4. Máy chiết rót.
10

GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn

Với rờ- le trung gian cấu tạo gồm 2 phần chính: cuộn dây và tiếp điểm. Ngoài ra
còn có vỏ bảo vệ và chân đế.
Khi có điện vào cuộn dây thì các tiếp điểm lập tức đổi trạng thái (tức là tiếp điểm
thƣờng đóng thành thƣờng mở và thƣờng mở thành thƣờng đóng). Mỗi rờ-le đƣợc
gắn trên một chân đế.
Có nhiều loại rờ-le với nhiều mức điện áp hoạt động khác nhau ví dụ: rờ-le 24V-
DC; rờ-le 12V-DC; rờ-le 220V-AC… Trong đề tài này sử dụng rờ-le 220V-AC với
sơ đồ chân đƣợc mô tả nhƣ hình 2.6:

Cặp chân số 13, 14: là hai chân điều khiển (cũng chính là hai chân của hai
đầu cuộn dây). Tín hiệu điều khiển là nguồn xoay chiếu có điện áp AC-220V
lấy từ các thiết bị điều khiển.
Cặp chân số 9, 12: là hai chân cấp nguồn điện phù hợp với điện áp của thiết
bị đƣợc điều khiển.
Cặp chân số 5, 8: là hai chân thƣờng mở (NO).
Cặp chân số 1, 4: là hai chân thƣờng đóng (NC).

1
4
5
8
9
12
2
13
2
14
2
Hình 2.6. Sơ đồ nguyên lý của rờ-le AC- 220V