Đồ án tốt nghiệp - Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát hệ thống băng tải cho mỏ than Cao Sơn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN
BỘ MÔN TỰ ĐÔNG HÓA CÔNG NGHIỆP
*******
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ
GIÁM SÁT HỆ THỐNG BĂNG TẢI CHO MỎ THAN CAO SƠN
Trưởng bộ môn : TS. Trần Trọng Minh
Giáo viên hướng dẫn : TS. Đỗ Mạnh Cường
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Đình Việt - 20115834
Lớp : CN ĐK&TĐH 2 - K56
Hà nội, 6-2015

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HN

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Đình Việt Số hiệu sinh viên: 20115834
Khóa: K56 Khoa/Viện: Viện Điện Ngành: ĐK & TĐH
1. Đầu đề thiết kế:
Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát hệ thống băng tải cho mỏ than Cao
Sơn
2. Các số liệu ban đầu:
+ Tìm hiểu chung về mỏ than Cao Sơn và các yêu cầu kỹ thuật cho hệ thống băng tải.
+ Nghiên cứu các yêu cầu về trang bị và điều khiển của hệ thống băng tải.
3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

+ Lựa chọn và tính toán giải pháp và cấu hình cho hệ thống điều khiển.
+ Thiết kế và xây dựng chương trình điều khiển, giao diện vận hành dùng PLC.
4. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):


5. Họ tên cán bộ hướng dẫn:
T.s Đỗ Mạnh Cường
6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 9/3/2015
7. Ngày hoàn thành đồ án: 15/6/2015

Ngày tháng năm 2015
Trưởng bộ môn
( Ký, ghi rõ họ, tên)
Cán bộ hướng dẫn
( Ký, ghi rõ họ, tên)
Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án tốt nghiệp ngày … tháng … năm 2015
Người duyệt Sinh viên
(Ký, ghi rõ họ, tên) (Ký, ghi rõ họ, tên)
LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan bản đồ án tốt nghiệp: Tên đề tài do em tự thiết kế dưới sự hướng
dẫn của thầy giáo TS. Đỗ Mạnh Cường . Các số liệu và kết quả là hoàn toàn đúng với
thực tế.
Để hoàn thành đồ án này em chỉ sử dụng những tài liệu được ghi trong danh mục tài liệu
tham khảo và không sao chép hay sử dụng bất kỳ tài liệu nào khác. Nếu phát hiện có sự sao chép
em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.
Hà Nội, ngày 15 tháng 06 năm 2015
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Đình Việt

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự phát triển ngày càng lớn mạnh của các ngành kinh tế trong thời kỳ đổi
mới, công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, ngành khai thác than đá đã có một bước
tiến vượt bậc trên con đường phát triển của mình. Cùng song song với sự phát triển đó là
sự phát triển không ngừng của hệ thống điều khiển tự động để có thể giám sát được qui
trình khai thác than một cách an toàn và tiện lợi. Sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật và sự
phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật máy tính, đã cho ra đời các thiết bị điều khiển số: CNC,
PLC… Các thiết bị này cho phép khắc phục được rất nhiều các nhược điểm của hệ thống
điều khiển trước đó, và đáp ứng được yêu cầu kinh tế và kỹ thuật trong sản xuất.
Sau thời gian học tập, em được giao đề tài: “Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều
khiển và giám sát hệ thống băng tải cho mỏ than Cao Sơn” . Trong quá trình làm đồ
án, bản thân em đã cố gắng nghiên cứu, tìm hiểu để đạt được kết quả tốt nhất, nhưng do
thời gian và kinh nghiệm còn hạn chế nên còn nhiều thiếu sót. Vì vậy, em rất mong nhận
được những ý kiến đóng góp và nhận xét đánh giá quý báu của các thầy cô để đồ án của
em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình và chu đáo của giáo viên hướng dẫn
Ts. Đỗ Mạnh Cường đã giúp đỡ, chỉ dẫn và chia sẻ kinh nghiệm để em hoàn thành được
đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội, ngày 10/6/1015
Sinh viên thực hiện


Nguyễn Đình Việt
1
Chương 1 : Tổng quan
Chương 1
TỔNG QUAN
1.1. Đặt vấn đề

Mỏ than Cao Sơn là mỏ than lớn trong vùng than Cẩm Phả. Việc phát triển của mỏ
không chỉ có ý nghĩa trong nội bộ mà nó còn có ý nghĩa rất lớn cho vùng, tỉnh và đất
nước. Như ta đã biết, công việc khai thác than và công việc xử lý đất đá thải trong công
nghệ khai thác than đá luôn đi liền với nhau. Để có thể vận chuyển một khối lượng lớn
than và đất đá thì hệ thống băng tải là tối quan trọng.
Nước ta hiện nay đang trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa, vì thế tự động
hóa sản xuất đóng vai trò rất quan trọng. Tự động hóa giúp tăng năng suất, tăng độ chính
xác, an toàn và do đó tăng hiệu quả của quá trình sản xuất. Nhận biết được điều đó nên
việc đầu tư nghiên cứu về tự động hóa trong hệ thống băng tải luôn được đặt ra và giải
quyết. Để có thể thực hiện tự động hóa trong hệ thống băng tải, bên cạnh các máy móc cơ
khí hay điện, các dây chuyền sản xuất…v.v, cũng cần thiết phải có các bộ điều khiển để
điều khiển chúng. Và PLC là một trong các giải pháp để điều khiển và đáp ứng yêu cầu
đó một cách hoàn hảo nhất.
1.2. Mục tiêu của đề tài
Nhận biết được tầm quan trọng của PLC trong hệ thống băng tải, đề tài của chúng em
là: “ Nghiên cứu hệ thống điều khiển và giám sát hệ thống băng tải cho mỏ than Cao
Sơn” .
Mục tiêu của đề tài:
• Hiểu về các yêu cầu công nghệ đối với một hệ thống băng tải.
• Tìm hiểu về PLC AC800M của ABB.
• Nghiên cứu các phần mềm: Compact Control Builder, Soft Controller, Plant Explorer để
thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát hệ thống băng tải.
• Nghiên cứu và tham gia lắp ráp phần cứng của tủ điều khiển PLC ABB AC800M : các
Module, bộ Controler, truyền thông….
1.3. Giới hạn và hạn chế của đề tài
2
Chương 1 : Tổng quan
Hệ thống băng tải của mỏ than Cao Sơn rất dài, được chia làm nhiều băng tải với độ
dài khác nhau, với điều kiện thời gian và kinh nghiệm còn hạn chế nên chúng em đã cố
gắng nghiên cứu thiết kế điều khiển giám sát cho 2 băng tải, các băng tải còn lại tuy chưa

được đề cập nhưng ngoài khác về độ dài thì các yêu cầu công nghệ điều khiển cũng
tương tự như 2 băng tải trên.
Để thiết kế được phần cứng thực tế mô phỏng cần một khoảng thời gian dài và kinh
phí cũng lớn, nên đề tài của chúng em chỉ dừng lại ở việc lập trình và mô phỏng băng tải
trên giao diện HMI. Mong các thầy cô châm trước cho sự thiếu sót này.
3
Chương 2: Nghiên cứu các thiết bị của hệ thống điều khiển và các thiết bị hiện trường
Chương 2
NGHIÊN CỨU CÁC THIẾT BỊ CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU
KHIỂN VÀ CÁC THIẾT BỊ HIỆN TRƯỜNG CỦA HỆ
THỐNG BĂNG TẢI

2.1. Giới thiệu về hệ thống băng tải Cao Sơn
Tổng quan về mỏ than Cao Sơn:
 Giới thiệu mỏ than Cao Sơn:
+ Vị trí địa lý:
Mỏ than Cao Sơn được đánh giá là mỏ than lộ thiên có trữ lượng khai thác lớn nhất cả
nước.
Có diện tích khai thác 10km
2
, độ cao 420m so với mặt nước biển.
Gồm có 2 khu vực: Cao Sơn và Khe Chàm 3.
Có trữ lượng 71 triệu tấn.
Tiếp giáp: Mỏ than Thống Nhất, Khai trường cọc 6, khai trường Đèo Nai.
+ Về vị trí kinh tế:
Mỏ than Cao Sơn là mỏ có trữ lượng lớn nằm ở vị trí hết sức thuận lợi là trung tâm
trong vấn đề vận chuyển. Mỏ có hai đường vận chuyển chính:
Đường sắt: Chở than đến công ty than Cửa Ông.
Đường ô tô chở than đến các điểm.
+ Đơn vị khai thác: Công ty cổ phần than Cao Sơn

Tiền thân là Xí nghiệp xây dựng mỏ than Cao Sơn, thành lập năm 1974 và đi vào sản
xuất năm 1977. Sau 40 năm, từ núi cao này, công ty đã khai thác được 54,17 triệu tấn
than; bốc xúc vận chuyển trên 450 triệu m
3
đất đá và đạt nhiều thành tựu quan trọng khác.
 Qui trình công nghệ sản xuất của công ty:
4
Chương 2: Nghiên cứu các thiết bị của hệ thống điều khiển và các thiết bị hiện trường
Hình 2.1. Sơ đồ công nghệ khai thác than
+ Khoan nổ mìn để phá vỡ lớp đất đá: Dùng máy khoan thành hố, đặt thuốc nổ và mìn nổ
làm tung lớp đất đá bên ngoài vỉa than.
+ Bốc xúc đất đá: Dùng máy xúc để bốc xúc đất đá thải hoặc than nguyên khai lên ô tô
vận tải cỡ lớn.
+ Xúc than: dùng các loại máy xúc than khai thác ở vỉa và than tận thu ở các trụ vỉa
chính.
+Sàng than: sử dụng hệ thống sàng rung, sàng xoắn tương đối hiện đại bao gồm 3 hệ
thống đặt ở 3 khu vực với nhiện vụ của khâu sàng là phân loại theo các chủng loại than
khác nhau phù hợp với nhu cầu tiêu thụ.
+ Bốc rót than: gồm rót than qua máng ga để kéo đi tiêu thụ tại than Cửa Ông và rót than
tại Cảng giao cho các nơi tiêu thụ, khách hàng khác như các hộ giấy, nhiệt điện, đạm, xi
măng…
Bảng 2.1. Thống kê số lượng than và đá thải của quá trình khai thác than
TT Năm khai thác Tên chỉ tiêu
5
Chương 2: Nghiên cứu các thiết bị của hệ thống điều khiển và các thiết bị hiện trường
Đất bóc
10
3
(m
3

)
Than khai thác
10
3
(Tấn)
Hệ số bóc
(m
3
/Tấn)
1 2007 23,310 3,000 7.77
2 2008 23,840 3,100 7.69
3 2009 25,000 3,200 7.81
4 2010 26,000 3,300 7.68
5 2011 26,000 3,400 7.85
6 2012 26,000 3,500 7.43
7 2013 26,000 3,500 7.43
8 2014 26,000 3,500 7.43
9 2015 26,000 3,500 7.43
10 2016 25,000 3,500 7.14
11 2017 25,000 3,500 7.14
12 2018 25,000 3,500 7.14
13 2019 25,000 3,500 7.14
14 2020 25,000 3,500 7.14
15 2021 5,439 1,917 2.84
Cộng: 358,589 49,417
Như vậy, qua tìm hiểu về Công ty Cổ phần than Cao Sơn, dựa trên sơ đồ quy trình
công nghệ sản xuất cũng như bảng thống kê, ta có thể thấy được rằng khối lượng than và
đất đá thải sau khi được khai thác rất cần thiết sự có mặt của hệ thống băng tải.
6
Chương 2: Nghiên cứu các thiết bị của hệ thống điều khiển và các thiết bị hiện trường

Hình 2.2 : Sơ đồ tổng quan về hệ thống băng tải Cao Sơn
2.2. Các thiết bị chính của hệ thống điều khiển
Hệ thống điều khiển Compact HMI 800 cung cấp giải pháp điều khiển mở rộng cho
nhà máy, bao gồm các thành phần cơ bản sau:
2.2.1. Hệ thống điều khiển Compact HMI 800
Hệ thống điều khiển Compact HMI 800 là một tập hợp các giao thức, phần
mềm điều khiển của ABB. Các chức năng chính bao gồm:
- Giám sát tất cả các thiết bị trong dây chuyền
- Điều khiển các thiết bị truyền động (biến tần, máy cắt trung thế )
- Cảnh báo cho người vận hành về các điều kiện bất thường trong hệ thống
- Cung cấp giao diện vận hành
- Giám sát tiêu thụ năng lượng.
7
Chương 2: Nghiên cứu các thiết bị của hệ thống điều khiển và các thiết bị hiện trường
Hình 2.3 : Máy tính được cài đặt phần mềm HMI
2.2.2. Các máy chủ
Máy chủ lưu toàn bộ thông tin của hệ thống, sử dụng các máy tính công nghiệp.
Máy chủ được thiết kế với ổ cứng có dự phòng, bảo đảm khôi phục dữ liệu vận hành
của nhà máy trong trường hợp sự cố máy tính.
Toàn bộ thông tin về lịch sử vận hành của nhà máy được lưu trong máy Server,
giúp trích xuất ra các báo cáo vận hành chi tiết.
2.2.3. Các máy tính vận hành
Cung cấp giao diện người dùng, giúp người vận hành giám sát và điều khiển
nhà máy. Phòng vận hành chính ở trạm phân phối số 3. Người vận hành có thể bao
quát giám sát và điều khiển toàn bộ các thiết bị trong nhà máy thông qua màn hình
điều khiển.
8
Chương 2: Nghiên cứu các thiết bị của hệ thống điều khiển và các thiết bị hiện trường
Hình 2.4 : Giao diện HMI

2.2.4. Kết nối mạng TCP/IP và đường truyền Profibus
Các máy tính, máy chủ, máy in… được kết nối thông qua mạng Ethernet có dự
phòng bảo đảm hệ thống liên tục hoạt động khi có sự cố ở 1 mạng. Các thiết bị điều
khiển được kết nối với bộ điều khiển quá trình AC800M thông qua mạng profibus có dự
phòng. Để kết nối các phòng điều khiển, các thiết bị ở cách xa nhau (trên 100m), dùng
các bộ chuyển đổi thành tín hiệu quang để tránh suy hao trên đường truyền.

Hình 2.5: Cấu hình kết nối

2.2.5. Bộ điều khiển quá trình AC800M
Bộ điều khiển quá trình AC800M là trái tim của hệ thống điều khiển, kết nối và
giao tiếp với toàn bộ các thiết bị trong nhà máy, chứa các lệnh điều khiển, các logic vận
hành và an toàn cho toàn bộ các thiết bị mà nó giám sát. Bộ điều khiển AC800M có thiết
kế dự phòng (redundant) bảo đảm vận hành liên tục của nhà máy.
9
Chương 2: Nghiên cứu các thiết bị của hệ thống điều khiển và các thiết bị hiện trường
Hình 2.6: Bộ AC800M và các module truyền thông
2.2.6.Tủ thu thập dữ liệu vào ra I/O
Tủ IO chứa các module vào ra số và tương tự, kết nối bằng cáp điện đến các thiết bị
hiện trường như công tắc giật dây, công tắc lệch băng, các còi đèn…
Do số lượng các điểm vào ra chạy dọc theo chiều dài các tuyến băng tải, nên sẽ có
nhiều tủ đấu dây phân tán bố trí gần các điểm vào ra để gom các tín hiệu vào ra thành
cụm nhằm tiết kiệm dây cáp điện nối đến tủ vào ra trong trạm điện và tránh suy hao tín
hiệu điện trên đường truyền.
10
Chương 2: Nghiên cứu các thiết bị của hệ thống điều khiển và các thiết bị hiện trường
Hình 2.7 : Tủ thu thập tín hiệu I/O
2.2.7.Tủ trung thế và tủ biến tần
Vị trí đặt: Nhà điều khiển- Trạm dẫn động băng tải.
11

Chương 2: Nghiên cứu các thiết bị của hệ thống điều khiển và các thiết bị hiện trường
Tủ điều khiển, điều khiển biến tần thay đổi tần số để điều chỉnh tốc độ động cơ.
Toàn bộ hệ thống điều khiển, bảo bệ, thông tin tín hiệu đều được đấu liên động qua tủ, vì
vậy người vận hành chỉ thao tác tại các công tắc trên tủ để vận hành băng tải.
Trên mặt tủ có các đồng hồ đo, hệ thống đèn báo để nhận biết khi vận hành hoặc có
sự cố thiết bị. Sử dụng các thiết bị đóng cắt, bảo vệ và truyền động vượt trội của ABB,
các tủ trung thế đóng cắt cung cấp điện cho toàn bộ nhà máy, các biến tần điều khiển các
động cơ điện để kéo các băng tải. Toàn bộ các tủ điện và biến tần được kết nối với hệ
thống điều khiển, giúp người vận hành theo dõi trạng thái, đóng cắt các tủ điện, điều
khiển các băng tải…
2.2.8.Kết nối tới các hệ thống điều khiển độc lập khác
Bao gồm máy nghiền đá, máy rải đá, các kết nối này giúp người vận hành giám sát
và điều khiển các hệ thống trên từ trạm vận hành trung tâm. Các hệ thống trên cũng có
thể được điều khiển tại chỗ, hệ thống OCS giám sát và đưa ra các cảnh báo an toàn phù
hợp.
Phụ thuộc vào cấu trúc cụ thể của các hệ thống đó, kết nối tới hệ thống OCS có thể
dùng giao thức Profibus, Modbus… hoặc dùng các tín hiệu vào ra số và tương tự.
2.2.9.Hệ thống camera giám sát
Hệ thống camera kết nối tất cả các camera giám sát trên cùng mạng TCP/IP, giúp
giám sát an toàn các cửa đổ liệu, các máy nghiền, máy rải, nơi có các thiết bị nguy hiểm
hoạt động. Các máy tính giám sát của hệ thống camera đặt cùng với máy tính vận hành
trong phòng điều khiển giúp người vận hành dễ dàng điều khiển thiết bị, cảnh báo cho
công nhân, dừng thiết bị khi có sự cố…
2.3. Các thiết bị hiện trường
Để đảm bảo an toàn cho con người và thiết bị, toàn bộ các tuyến băng tải, các thiết
bị có thể gây nguy hiểm cần phải được giám sát bằng các thiết bị an toàn phù hợp.
Dưới đây là một số thiết bị hiện trường cơ bản của hệ thống:
12
Chương 2: Nghiên cứu các thiết bị của hệ thống điều khiển và các thiết bị hiện trường
Hình 2.8 : Các thiết bị và cảm biến trên một băng tải

2.3.1.Công tắc chống lệch băng (DS: Drift Switch)
Hình 2.9 : Công tắc chống lệch băng
13
Chương 2: Nghiên cứu các thiết bị của hệ thống điều khiển và các thiết bị hiện trường
Bố trí dọc 2 bên băng tải, công tắc chống lệch băng cảnh báo và dừng động
cơ khi băng bị lệch khỏi con lăn. Tối thiểu 4 công tắc lệch băng cần được bố trí ở 2
đầu băng tải cạnh lô cuốn băng, và tùy theo chiều dài, độ rộng băng tải cần bố trí
các công tắc lệch băng bổ sung dọc theo băng tải.
Nguyên lý hoạt động: ở trạng thái bình thường dây băng tải không chạm vào
cần tác động của cảm biến. Khi băng tải chạy lệch sẽ va vào cần tác động của cảm
biến làm kín mạch điều khiển, nếu cần tác động lệch đến 19
o
thì đèn trên tủ điều
khiển sẽ sáng báo hiệu băng chạy lệch, nếu lệch lớn hơn 35
o
thì sẽ tự động dừng
băng tải. Thông báo bằng tiếng nói và đèn sẽ báo trên tủ PLC loại sự cố vừa xảy ra
cho người vận hành biết.
2.3.2. Cảm biến chống đứt băng / băng tải không làm việc (SS: Speed Switch)
Gắn ở tang trống bị động của băng tải, cảm biến này xác định tang trống bị
động có chuyển động không khi động cơ đang quay. Khi băng tải bị đứt,
hay không thể chuyển động, hệ thống điều khiển sẽ dừng động cơ.
2.3.3. Cảm biến chống tắc liệu
Được gắn ở phễu đổ liệu, cảm biến chống tắc liệu cảnh báo và dừng động
cơ khi liệu bị tắc dồn ứ thành đống ở phểu.
14
Chương 2: Nghiên cứu các thiết bị của hệ thống điều khiển và các thiết bị hiện trường
2.3.4. Cảm biến căng băng
Cơ cấu căng băng dùng trọng lực hoặc cơ cấu thủy lực để làm căng băng, bảo đảm độ
ma sát ở 2 đầu tang trống kéo băng. Sau một thời gian làm việc, băng bị trùng, hoặc

do kẹt băng bị căng quá mức, cảm biến báo vị trí sẽ tác động để cảnh báo vận hành
và dừng băng
2.3.5. Công tắc giật dây (RS: Rope Swtich)
Hình 2.10 : Công tắc giật dây
Công tắc giật dây bố trí dọc băng tải, được nối với nhau bằng dây chạy dọc chiều
dài băng. Khi phát hiện sự cố gây nguy hiểm, người vận hành tại hiện trường sẽ
giật dây báo hiệu để hệ thống điều khiển dừng động cơ băng tải.
15
Chương 2: Nghiên cứu các thiết bị của hệ thống điều khiển và các thiết bị hiện trường
2.3.6. Còi đèn cảnh báo (Warning Horn and Light)
Hình 2.11 : Còi đèn cảnh báo
Còi đèn được bố trí ở nơi dễ nhìn thấy để gây chú ý cảnh báo cho
người vận hành ở hiện trường trước khi băng tải hay các thiết bị nguy hiểm
bắt đầu chạy.
16
Chương 2: Nghiên cứu các thiết bị của hệ thống điều khiển và các thiết bị hiện trường
2.3.7. Cảnh báo nhiệt độ động cơ và nhiệt độ hộp số (TS01, TS02 Temperature
Swtich)
Hình 2.12 : Cảnh báo nhiệt độ
Cảm biến này gắn bên trong cuộn dây và ổ bi của động cơ, hộp số, khi
động cơ và hộp số chạy quá tải trong thời gian dài sẽ gây phát nóng, hệ
thống điều khiển sẽ dừng động cơ để bảo đảm an toàn cho thiết bị.
2.3.8. Cảm biến chống rách băng
Trong quá trình băng tải chạy, nếu có các thanh kim loại dài, hoặc các
tảng đá sắc nhọn mài trên mặt băng có thể làm băng bị rách dọc. Cảm biến
chống rách băng gồm lưới kim loại bên dưới mặt băng ở điểm đổ liệu vào
băng gắn với công tắc báo vị trí. Khi băng rách, đất đá rơi theo khe rách
xuống lưới sẽ tác động vào công tắc báo vị trí và dừng băng để sửa chữa.
17
Chương 2: Nghiên cứu các thiết bị của hệ thống điều khiển và các thiết bị hiện trường

2.3.9. Đèn cảnh báo điều khiển xe tải
Ở phễu đổ liệu chính, các xe tải đổ liệu xếp thứ tự vào đổ liệu lên phễu. Người
điều khiển tại phòng điều khiển trung tâm thông qua hệ thống đèn báo sẽ điều khiển
các xe đổ liệu theo yêu cầu. Việc điều khiển có thể được lập trình tự động hoặc điều
khiển bằng tay.

Hình 2.14: Đèn cảnh báo điều khiển xe vào đổ liệu
18
Chương 3: Thiết kế và xây dựng chương trình điều khiển, giao diện vận hành dùng PLC
Chương 3
THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU
KHIỂN, GIAO DIỆN VẬN HÀNH DÙNG PLC
3.1. Giới thiệu về bộ điều khiển logic lập trình PLC
3.1.1. Sự ra đời của bộ điều khiển PLC:
- Từ thế kỉ trước, sự phát triển của kỹ thuật điều khiển tự động có thể được kể đến qua
các phát minh thành tựu:
• Mạch tích hợp điện tử - IC - năm 1959.
• Mạch tích hợp gam rộng - LSI - năm 1965.
• Bộ vi xử lý - năm 1974.
• Dữ liệu chương trình - điều khiển.
• Kỹ thuật lưu giữ
- Những phát minh này đã đánh dấu một bước rất quan trọng và quyết định trong việc
phát triển ồ ạt kỹ thuật máy tính và các ứng dụng của nó như PLC, CNC, lúc này khái
niệm điều khiển bằng cơ khí và bằng điện tử mới được phân biệt.
Vào khoảng năm 1968, nhóm các kỹ sư hãng General Motors đã đưa ra các yêu cầu
kỹ thuật đầu tiên cho thiết bị điều khiển lo gic khả lập trình. Mục đích đầu tiên là thay thế
cho các tủ điều khiển cồng kềnh, tiêu thụ nhiều điện năng và thường xuyên phải thay thế
các rơ le do hỏng cuộn hút hay gẫy các thanh lò xo tiếp điểm. Mục đích thứ hai là tạo ra
một thiều bịđiều khiển có tính linh hoạt trong việc thay đổi chương trình điều khiển. Các
yêu cầu kỹthuật 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.
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.
19
Chương 3: Thiết kế và xây dựng chương trình điều khiển, giao diện vận hành dùng PLC
Ngày nay, 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
bật 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, Rocwell, Fanuc, ABB… 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 công nghệ tự động hóa.
3.1.2. Các khái niệm cơ bản của PLC
- Các thành phần của một PLC thường có các modul phần cứng sau:
• Modul nguồn cung cấp.
• Modul bộ vi xử lý trung tâm CPU
• Modul bộ nhớ chương trình và dữ liệu.
• Modul giao diện vào và ra
• Modul phục vụ truyền thông
Hình 3.1 : Các thành phần cơ bản của một PLC
20