Tìm hiểu về lập trình plc và ứng dụng nó vào hệ thống điều khiển đóng hộp bằng hai băng tải của các công ty, xí nghiệp sản xuất

Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Điện
MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
2.2.Hàm điều khiển 9
2.3.Sơ đồ rơ le tiếp điểm 10
CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN THIẾT BỊ 12
3.4.Lựa chọn thiết bị 15
3.4.1.Lựa chọn xylanh 15
3.4.2. Lựa chọn công tắc hành trình 16
3.4.3. Lựa chọn van phân phối 16
3.4.4. Lựa chọn rơ le trung gian 17
3.4.5. Lựa chọn nút ấn 18
3.4.6. Lựa chọn cầu chì 18
CHƯƠNG 4: LẬP TRÌNH PLC VÀ THIẾT KẾ GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN 19
LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay trong công nghiệp hiện đại hóa đất nước, yêu cầu ứng dụng tự động hóa
ngày càng cao và trong đời sống sinh hoạt, sản xuất (yêu cầu điều khiển tự động, linh hoạt,
tiện lợi, gọn nhẹ…). Mặt khác, nhờ công nghệ thông tin, công nghệ điện tử đã phát triển
nhanh chóng làm xuất hiện một loại thiết bị điều khiển khả trình PLC.
Để thực hiện công việc một cách khoa học nhằm đạt được số lượng sản phẩm lớn,
nhanh mà lại tiện lợi về kinh tế. Các công ty, xí nghiệp sản xuất thưởng sử dụng công nghệ
lập trình PLC sử dụng các loại phần mềm tự động. Dây chuyền sản xuất tự động PLC làm
giảm sức lao động của công nhân mà sản xuất lại đạt hiệu quả cao đáp ứng kịp thời cho đời
sống xã hội. Qua đồ án này, em sẽ tìm hiểu về lập trình PLC và ứng dụng nó vào điều
khiển hệ thống đóng hộp bằng hai băng tải của các công ty, xí nghiệp sản xuất.
Giáo viên hướng dẫn: TS.Dương Minh Đức
1
Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Điện
Dưới đây là chương trình điều khiển viết cho hệ thống đóng hộp tự động. Trong quá
trình thực hiện đồ án còn gặp nhiều khó khăn tuy vậy nó cũng chính là bài kiểm tra khảo
sát kiến thức tổng hợp của mỗi sinh viên, và cũng là điều kiện để cho sinh viên ngành tự

động hóa tự tìm hiểu và nghiên cứu kiến thức về PLC. Mặc dù vậy, với sinh viên đang ngồi
trong ghế nhà trường thì kinh nghiệm thực tế còn chưa có nhiều, do đó cần phải có sự
hướng dẫn giúp đỡ của thầy giáo. Qua đây cho em được gửi lời cảm ơn tới thầy giáo
TS.Dương Minh Đức đã tận tình chỉ dẫn, giúp em hoàn thành tốt đồ án môn học này.
Đồ án này hoàn thành không những giúp em có được thêm nhiều kiến thức hơn về môn
học mà còn giúp em dược tiép xúc với một phương pháp làm việc mới chủ động hơn,linh
hoạt hơn và đặc biệt là sự quan trọng của phương pháp làm việc theo nhóm.Quá trình thực
hiện đồ án là một thời gian thực sự bổ ích cho bản thân em về nhiều mặt.
Hà nội, ngày 9 tháng 6 năm 2015
CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ ĐỀ TÀI VÀ YÊU CẦU
Đề tài: Cho công nghệ vận chuyển sản phẩm như sau:
Giáo viên hướng dẫn: TS.Dương Minh Đức
2
Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Điện
Yêu cầu:
• Trạng thái ban đầu các xylanh thu về, van chân không ngắt, băng tải dừng, hệ thống
cho phép vận chuyển và sắp xếp lại chiều của các hộp sản phẩm từ băng tải 1 sang
băng tải 2. Lần lượt các hộp sản phẩm được đưa vào thùng để trên băng tải 2.
Giáo viên hướng dẫn: TS.Dương Minh Đức
3
Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Điện
• Sau nhấn nút Start thì hệ thống bắt đầu hoạt động. Băng tải 1 hoạt động. Khi cảm
biến 1B1 nhận biết có 4 hộp sản phẩm đã đi qua thì xylanh 1A1 đi ra để chặn các
hộp phía sau lại. Sau khi 1A1 đã ra được 2s thì xy lanh 4A1 đi xuống, khi tới cuối
hành trình thì van chân không 2A1 mở. Khi rơ le áp suất KA tác động (nhận biết đã
có chân không) thì xylanh 4A1 thu về. Khi 4A1 thu về tới cuối hành trình thì xylanh
3A1 xoay phải rồi xylanh trượt 5A1 di chuyển sang phải, tới cuối hành trình thì
xylanh 4A1 duỗi ra sau đó van chân không ngắt. 0,5s sau xylanh 4A1 thu về. Tới
cuối hành trình thì 5A1 thu về và băng tải 2 hoạt động cho tới khi cảm biến 2B1
nhận biết thùng đã vào vị trí thì dừng. Xy lanh 1A1 thu về để tiếp tục cho các hộp

tiếp theo đi vào vị trí, chu trình cứ như vậy lặp lại. Hệ thống sẽ dừng lại khi ấn Stop.
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN
2.1. Xây dựng chương trình điều khiển
Xây dựng chương trình Grafcet 1 cho công nghệ trên
Giáo viên hướng dẫn: TS.Dương Minh Đức
4
Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Điện
Hình 2.1: Chương trình Grafcet 1
Bảng phân cổng đầu vào
STT Tên gọi Ký hiệu Loại PLC Mô tả
1 Nút nhấn bắt đầu
hoạt động
PB1 DI X0 Khi ấn nút thì hệ thống bắt đầu
hoạt động
2 Cảm biến 1B1 CB1 DI(NO) X1 Cảm biến nhận biết 4 sản phẩm
3 Cảm biến vị trí đầu CB2 DI(NO) X2 Cảm biến vị trí đầu xy lanh
Giáo viên hướng dẫn: TS.Dương Minh Đức
5
Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Điện
4A1, đầu 5A1 4A1, đầu xy lanh 5A1
4 Rơ le áp suất KA CB3 DI(NO) X3 Cảm biến chân không
5 Cảm biến vị trí
cuối 4A1, đầu 5A1
CB4 DI(NO) X4 Cảm biến vị trí cuối xy lanh
4A1, đầu xy lanh 5A1
6 Cảm biến vị trí
đầu 4A1, cuối 5A1
CB5 DI(NO) X5 Cảm biến vị trí đầu xy lanh
4A1, cuối xy lanh 5A1
7 Cảm biến 2B1 CB6 DI(NO) X6 Cảm biến cho biết thùng hàng

đã vào đúng vị trí
8 Cảm biến vị trí
cuối 4A1, cuối 5A1
CB7 DI(NO) X7 Cảm biến vị trí cuối xy lanh
4A1, cuối xy lanh 5A1
9 Stop PB2 DI X10 Khi ấn nút thì hệ thống dừng lại
Tổng số đầu vào: 9 đầu vào DI
Bảng phân cổng đầu ra
STT Tên gọi Ký hiệu Loại PLC Mô tả
1 Băng tải 1 BT1 DO Y0 Vận chuyển sản phẩm từ đầu đến
cuối băng tải.
Động cơ KĐB 3 pha, đóng cắt
dùng contactor 220V~, qua rơ le
trung gian
2 Xylanh 1A1 đi ra XL1 DO Y1 Van đảo chiều 5/2 tác động bằng
nam châm điện qua van phụ trợ
cả 2 phía
3 Xylanh 4A1 đi
xuống
XL2 DO Y2 Van đảo chiều 5/2 tác động bằng
nam châm điện qua van phụ trợ
Giáo viên hướng dẫn: TS.Dương Minh Đức
6
Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Điện
cả 2 phía
4 Van 2A1 mở Đ1 DO Y3 Đèn báo 220Vac
5 Xylanh 4A1 đi lên XL2 DO Y4 Van đảo chiều 5/2 tác động bằng
nam châm điện qua van phụ trợ
cả 2 phía
6 Xylanh 3A1 xoay

phải
XL3 DO Y5 Van đảo chiều 5/2 tác động bằng
nam châm điện qua van phụ trợ
7 Xylanh 5A1 đi sang
phải
XL4 DO Y6 Van đảo chiều 5/2 tác động bằng
nam châm điện qua van phụ trợ
cả 2 phía
8 Van 2A1 ngắt Đ2 DO Y7 Đèn báo 220Vac
9 Xylanh 5A1 sang
trái
XL4 DO Y10 Van đảo chiều 5/2 tác động bằng
nam châm điện qua van phụ trợ
cả 2 phía
10 Băng tải 2 BT2 DO Y11 Vận chuyển sản phẩm từ đầu đến
cuối băng tải.
Động cơ KĐB 3 pha, đóng cắt
dùng CTT 220V~, qua rơ le trung
gian
11 Xylanh 1A1 đi vào XL1 DO Y12 Van đảo chiều 5/2 tác động bằng
nam châm điện qua van phụ trợ
cả 2 phía
Tổng số đầu ra: 11 đầu ra DO
Chương trình grafcet 2:
Giáo viên hướng dẫn: TS.Dương Minh Đức
7
Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Điện
Hình 2.2: Chương trình Grafcet 2
Giáo viên hướng dẫn: TS.Dương Minh Đức
8

Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Điện
2.2. Hàm điều khiển
Từ chương trình grafcet trên, viết được hàm điều khiển cho công nghệ:
Y0 = (g + X10.Y12 + Y0)
1Y
Y1 = (X1.Y0 + X1.Y12 +Y1)
2Y
Y2 = (T0.Y1 + X5.Y5.Y6+Y2)
73 YY +
Y3 = (X4.Y2 +Y3)
4Y
Y4 = (X3.Y3 + T1.Y7 + Y4)
111065 YYYY +++

Y5 = (X2.Y4 + Y5)
2Y
Y6 = (X2.Y4 + Y6)
2Y
Y7 = (X7.Y2 + Y7)
4Y
Y10 = (X5.Y4 +Y10)
12Y
Y11 = (X5.Y4 +Y11)
12Y
Y12 = (X6.Y10.Y11 + Y12)
01 YY +
Giáo viên hướng dẫn: TS.Dương Minh Đức
9
Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Điện
2.3. Sơ đồ rơ le tiếp điểm

Từ hàm điều khiển đã trình bày như trên, vẽ được sơ đồ rơle tiếp điểm như sau:
Hình 2.4: Sơ đồ rơ le tiếp điểm
Giáo viên hướng dẫn: TS.Dương Minh Đức
10
Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Điện
Hoạt động của sơ đồ rơ le tiếp điểm:

- Ấn g (Start), Y0 hoạt động và tự duy trì
- Khi X1 tác động, Y1 hoạt động và duy trì đồng thời ngắt Y0
- Khi timer T0 tác động, Y2 hoạt động và ngắt Y1
- Khi tiếp điểm X4 đóng, Y3 hoạt động và tự duy trì cho đến khi chuyển
trạng thái
- X3 tác động, Y4 hoạt động và Y3 ngưng hoạt động
- Cho đến khi X2 đóng, Y5 và Y6 hoạt động và tự duy trì đồng thời Y4
ngưng
- Nếu tiếp điểm X5 đóng, Y2 hoạt động và ngắt Y5, Y6
- Tiếp đến X7 tác động, Y7 hoạt động và ngắt Y2
- Sau đó, timer T1 tác động, Y4 hoạt động và ngắt Y7
- Nếu tiếp điểm X5 đóng, Y10 và Y11 có điện và hoạt động đồng thời
ngắt điện Y4
- Tiếp đó, tiếp điểm X6 tác động, Y12 được cấp điện và hoạt động, ngắt
điện Y10 và Y11
- Tại đây, nếu X1 tác động thì Y1 sẽ hoạt động. Nếu X10 tác động thì
Y0 sẽ hoạt động và ngắt Y12
Giáo viên hướng dẫn: TS.Dương Minh Đức
11
Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Điện
CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN THIẾT BỊ
3.1. Chọn PLC
Theo yêu cầu của bài toán, số đầu vào cần thiết là 9 và số đầu ra cần thiết là 11 nên ta

chọn PLC: FX3U-32MR/ES-A
• Bộ CPU với 32 I/O: 16 đầu vào và 16 đầu ra (rơ le)
• Nguồn cung cấp: 100 - 240 VAC
• Công suất tiêu thụ: 35 W
• Bộ nhớ chương trình: 64.000 Steps
• Đồng hồ thời gian thực.
• Bộ đếm: 235
• Timer: 512
• Có thể mở rộng đến 384 ngõ vào/ra
• Truyền thông RS232C, RS 485.
Giáo viên hướng dẫn: TS.Dương Minh Đức
12
Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Điện
3.2. Thiết kế sơ đồ đấu dây
Hình 3.1: sơ đồ đấu dây
Giáo viên hướng dẫn: TS.Dương Minh Đức
13
Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Điện
3.3. Mạch lực
Trong hệ thống, có 2 băng tải điều khiển bởi 2 động cơ
ĐC điều khiển băng tải 1 (BT1) ĐC điều khiển băng tải 2 (BT2)
Rơle điều khiển xylanh 1A1 Rơle điều khiển xylanh 3A1
Rơle điều khiển xylanh 4A1 Rơle điều khiển xylanh 5A1
Giáo viên hướng dẫn: TS.Dương Minh Đức
14
Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Điện
3.4. Lựa chọn thiết bị
3.4.1. Lựa chọn xylanh
Lựa chọn 2 xylanh khí nén inox MA cho các vị trí xi lanh 1A1 ,4A1
Ưu điểm của xylanh khí nén dạng này là dễ sử dụng, thường lắp ở các vị trí chật

hẹp, không có diện tích và cấu tạo đơn giản, chất liệu nhẹ, hay dùng trong môi trường sạch
như sản xuất thực phẩm, sản xuất rượu bia, sản xuất thuốc lá, dược phẩm.
+ Lựa chọn xylanh xoay SMC CRB2BWU10 cho vị trí xi lanh 3A1
+ Lựa chọn xylanh trượt FESTO model cho vị trí xylanh 5A1
Giáo viên hướng dẫn: TS.Dương Minh Đức
15
Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Điện
3.4.2. Lựa chọn công tắc hành trình
Lựa chọn Công Tắc hành trình Omron Z-15GW22-B
3.4.3. Lựa chọn van phân phối
Van MAC có thông số kĩ thuật :
Kích thước : 10-32 UNF
Trạng thái van : NC
Trạng thái cuộn hút : thường đóng.
Nguồn : 24 VDC
Công suất :1.8 W
Chiều dài dây nối : 18 inch
Áp suất tối đa : 120 PSI( 8.2bar)
Nhiệt độ hoạt động : -18 đến 50
o
C
Thời gian đáp ứng : 3-8 ms.
Giáo viên hướng dẫn: TS.Dương Minh Đức
16
Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Điện
3.4.4. Lựa chọn rơ le trung gian
Với van phân phối như trên, ta chọn role trung gian có thông số như sau:
Số cặp tiếp điểm : 2.
Nguồn cấp : 24VDC.
Dòng định mức : 3A.

Công suất cắt dòng : 36 W.
Kích thước : 36x28x21.5 mm.
Rơ le loại MY của hãng Omron.
Giáo viên hướng dẫn: TS.Dương Minh Đức
17
Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Điện
3.4.5. Lựa chọn nút ấn
Vị trí :
Đặt tại bảng điều khiển.
Chức năng :
Thực hiện các hoạt động điều khiển quá trình, khởi động, reset, dừng cơ cấu.
Đặc điểm :
- Sử dụng loại nút nhấn có đèn báo để đảm bảo cho các thao tác điều khiển
đúng.
- Dòng tối đa : 5A
3.4.6. Lựa chọn cầu chì
Chọn loại cầu chì ốngcó thông số 24VDC - 2A.
Giáo viên hướng dẫn: TS.Dương Minh Đức
18
Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Điện
CHƯƠNG 4: LẬP TRÌNH PLC VÀ THIẾT KẾ GIAO
DIỆN ĐIỀU KHIỂN
4.1. Chương trình điều khiển SFC
Sử dụng phần mềm GX-develop ta có chương trình điều khiển được viết bằng ngôn ngữ
SFC:
Hình 4.1: Chương trình SFC
Giáo viên hướng dẫn: TS.Dương Minh Đức
19
Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Điện
Trạng thái ban đầu

S0:
Tr0:
S10:
Tr1:
S11:
Giáo viên hướng dẫn: TS.Dương Minh Đức
20
Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Điện
Tr2:
Tr3:
S12:
S13:
Tr4:
Tr5:
Giáo viên hướng dẫn: TS.Dương Minh Đức
21
Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Điện
S14:
Tr6:
Tr7:
S15:
S16:
Tr8:
Giáo viên hướng dẫn: TS.Dương Minh Đức
22
Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Điện
Tr9:
S17:
Tr10:
Tr11:

4.2. Giao diện nút bấm và cảm biến
- Giao diện điều khiển gồm 2 nút bấm Start và Stop
- Có 7 cảm biến: cảm biến 1B1, cảm biến vị trí đầu 4A1 đầu 5A1, cảm biến rơ
le áp suất KA, cảm biến vị trí cuối 4A1 đầu 5A1, cảm biến vị trí đầu 4A1
cuối 5A1, cảm biến 2B1, cảm biến cuối 4A1 cuối 5A1
Giáo viên hướng dẫn: TS.Dương Minh Đức
23
Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Điện
Hình 4.2: Giao diện nút bấm và cảm biến
4.3. Giao diên giám sát sự hoạt động của hệ thống
Hình 4.3: Giao diện giám sát
Giáo viên hướng dẫn: TS.Dương Minh Đức
24
Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Điện
- Khi ấn nút Start – X0, hệ thống bắt đầu hoạt động, băng tải 1 chạy, đèn Y0
sáng.
- Khi cảm biến 1B1 – X1 tác động nhận biết 4 sản phẩm, xy lanh 1A1 đi ra
chặn sản phẩm lại, đèn Y1 sáng
- Sau khi xy lanh 1A1 đi ra 2 giây thì xy lanh 4A1 đi xuống, đèn Y2 sáng
- Khi xy lanh 4A1 đi hết hành trình gặp cảm biến vị trí X4 thì van chân không
2A1 mở, đèn Y3 sáng
- Sau khi van 2A1 mở, cảm biến áp suât KA – X3 tác động, xy lanh 4A1 đi
lên, đèn Y4 sáng
- Xy lanh 4A1 đi hết hành trình lên chạm cảm biến vị trí X2 thì xy lanh 3A1
xoay phải, đèn Y5 sáng và xy lanh 5A1 trượt sang trái, đèn Y6 sáng
- Xy lanh 5A1 sang phai đến hết hành trình chạm cảm biến X5 thì xy lanh 4A1
đi xuống, đèn Y2 sáng
- Xy lanh 4A1 đi xuống đến khi chạm cảm biến vị trí X7 thì van chân không
2A1 đóng, đèn Y7 sáng
- Sau khi van 2A1 đóng 0,5 giây, xy lanh 4A1 đi lên, đèn Y4 sáng

- Xy lanh 4A1 đi lên cho đén hết hành trình chạm cảm biến X5, xy lanh 5A1 đi
sang trái, đèn Y10 sáng, đồng thời băng tải 2 bắt đầu chạy, đèn y11 sáng
- Băng tải 2 hoạt động cho tới khi cảm biến 2B1 – X6 tác động nhận biết thùng
đã đi vào vị trí thì băng tải 2 dừng, xy lanh 1A1 thu vào, đèn Y12 sáng
- Nếu ấn nút Stop – X10 thì hệ thống dừng lại, nếu không ấn hệ thống bắt đầu
chu trình mới.
Giáo viên hướng dẫn: TS.Dương Minh Đức
25