THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH THÁO VÀ RÓT NHIÊN LIỆU

Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội

Khoa Điện

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN QUÁ
TRÌNH THÁO VÀ RÓT NHIÊN LIỆU

Giáo viên hướng dẫn
Sinh viên thực hiện
Lớp

: TH.S Phạm Thị Hồng Hạnh
: Phạm Thanh Tùng
: Điện 2 – K 57

Hà Nội 7/2012

SV: Phạm Thanh Tùng

1

Đồ án tốt nghiệp

Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội

Khoa Điện

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

STT
1
2
3
4
5
6
7
8

Viết tắt
PCL
CPU
ALU
ROM
RAM
LAD
STL
EPROM

Diễn giải
Programble Logic Control
Center Processing Unit
Arithmetics Logic Unit

Read-Only memory
Random Access Memory
Ladder logic
Statement List
Erasable Programmable Read-Only memory
LỜI MỞ ĐẦU

Cùng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật ngày càng mạnh, việc ứng dụng
thành tựu của khoa học vào thực tế cũng khá nhiều. Ra đời năm 90, PLC có thể coi
là một ứng dụng điển hình của mạch vi xử lí, chiếm đến 80% và trở thành xu thế
mới trong điều kiện công nghiệp đang phát triển ở Việt Nam. So với quá trình điều
khiển bằng mạch điện tử thông thường thì PLC có nhiều ưu điểm hơn hẳn, ví dụ
như: Kết nối mạch điện đơn giản, rút ngắn được thời gian lắp đặt công trình, dễ
dàng thay đổi công nghệ nhờ việc thay đổi nội dung chương trình điều khiển, ứng
dụng điều khiển trong phạm vi rộng, độ tin cậy cao...
Hiện nay, trên thế giới có rất nhiều hãng sản xuất bộ điều khiển lập trình
(Omron, Simen, ABB, Misubishi, GE fanus...) với nhiều ứng dụng: Tự động hoá
quá trình công nghệ cung cấp vật liệu cho quá trình sản xuất, tự động hoá các máy
gia công cơ khí, điều khiển hệ thống trạm bơm, điều khiển các thiết bị thuỷ lực và
khí nén, tự động hoá quá trình lắp ráp các linh kiện điện - điện tử, điều khiển thang
máy, hệ thống đèn giao thông...

Với sự phát triển của đô thị ngày càng mạnh

mẽ, việc sử dụng phương tiện đi lại là ôtô cũng đang ngày một gia tăng. Vì vậy vấn
SV: Phạm Thanh Tùng

2

Đồ án tốt nghiệp

Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội

Khoa Điện

đề đặt ra là làm sao giải quyết được vấn đề chỗ đỗ xe. Để giải quyết vấn đề này
người ta xây dựng các gara với các hệ thống điều khiển khác nhau.
Sau một thời gian học tập, tìm hiểu về PLC em đã chọn đề tài “Tìm hiểu hệ
thống điều khiển tháo rót nhiên liệu tự động
Kết cấu chuyên đề báo cáo của em gồm có 5 chương:
Chương 1: Tổng quan về hệ thống điều khiển tháo rót nhiên liệu.
Chương 2: Tìm hiểu về thiết bị điều khiển PLC S7 – 200.
Chương 4: Thiết kế mô hình cho quá trình rót , tháo nhiên liệu và chương
trình điều khiển
Do điều kiện thời gian không cho phép và do khả năng nghiên cứu còn hạn
chế nên chuyên đề tốt nghiệp của em không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong
nhận được sự đóng góp ý kiến của thầy cô cùng các bạn để chuyên đề tốt nghiệp
của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn cô Phạm Thị Hồng Hạnh và các Thầy Cô – Bộ
môn khoa Điện - Trường Đại học công nghiệp Hà Nội đã giúp đỡ em hoàn thành
chuyên đề tốt nghiệp này.
Hà Nội, ngày 20 tháng 6 năm 2012
Sinh viên
Phạm Thanh Tùng

SV: Phạm Thanh Tùng

3

Đồ án tốt nghiệp


Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội

Khoa Điện

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH THÁO
RÓT NHIÊN LIỆU

1.1. Tìm hiểu về đề tài.
Để đáp ứng được công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước, thì cùng với sự
phát triển không ngừng của các ngành khoa học – kĩ thuật hay ngành điện nói
chung và lĩnh vực tự động hóa nói riêng cũng được phát rất mạnh. Với sự tiến bộ
của công nghệ vi điều khiển, vi xử lý, trong những năm gần đây đã dẫn đến sự phát
triển của bộ điều khiển logic lập trình được (PLC). Tạo ra cuộc cách mạng trong
lĩnh vực điều khiển.
Mặt khác với những yêu cầu thay đổi công nghệ từng ngày, từng giờ đòi hỏi
phải có phương pháp điều khiển tối ưu, linh hoạt để có thể đáp ứng được những
yêu cầu đó. Do vậy sự xuất hiện bộ điều khiển PLC là hết sức cần thiết bởi vì
chúng ta có thể dễ dàng thay đổi công nghê mà không gây tổn thất đến tài chinh,
thời gian lắp đặt ngắn hơn, dễ dàng bảo trì sửa chữa, độ tin cậy cao …
Để có thể tìm hiểu và nghiên cứu sâu hơn và nhằm nâng cao kĩ năng lập trình
cho bộ điều khiển có lập trình PLC. Chúng em tiến hành làm đồ án tốt nghiệp với
đề tài là: “Thiết kế hệ thống tự động có ứng dụng của PLC”.
Trong khuôn khổ của đồ án chúng em chỉ đề cập tới một số vấn đề cơ bản sau:
• Thiêt kế hệ điều khiển tự động dùng PLC.
• Mô phỏng hoạt động của hệ điều khiển.

SV: Phạm Thanh Tùng

4

Đồ án tốt nghiệp


Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội

Khoa Điện

1.1.1 Tổng quan về mô hình rót, tháo nhiên liệu.

Hình 1.1: Mô hình hệ thống rót, tháo nhiên liệu.

1.1.2. Nguyên tắc hoạt động
• Công nghệ:
- Ấn nút Start, van cấp V1 mở và nhiên liệu bắt đầu chảy vào thùng, đồng
thời động cơ khuấy M bắt đầu chạy.
- Khi mức nước vượt quá cảm biến mức thấp S2 và đạt đến cảm biến mức
cao S1, van V1 đóng và động cơ khuấy M dừng lại.
- Khi ấn nút start lần nữa V2 mở và bắt đầu tháo nhiên liệu khi mức nước tụt
xuống cảm biến thấp S2 van V2 đóng lại.
- Khi chu trình vận hành đã được lặp lại bốn lần thì chỉ thị END ( kết thúc )
sẽ sáng lên và quá trình rót, tháo sẽ không được khởi động lại, ngay cả khi ấn start.
Còi báo chương trình sẽ kêu khi chương trình kết thúc.
- Hệ thống được khởi động lại khi ấn nút reset.

CHƯƠNG 2
SV: Phạm Thanh Tùng

5

Đồ án tốt nghiệp


Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội

Khoa Điện

TÌM HIỂU VỀ THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN PLC S7-200
2.1. Giới thiệu chung về họ PLC S7–200
PLC (Programmable Logic Controller) là bộ điều khiển logic khả lập trình và
cũng còn gọi là PC (Programmable Controller).
Bản chất: PLC là một máy tính công nghiệp đặt tại nơi sản xuất, chương
trình điều khiển do người lập trình nạp vào bộ nhớ của PLC để thực hiện các quá
trình điều khiển. So với các phần tử logic thông thường thì các phần tử logic trong
PLC được định nghĩa bằng chương trình. PLC thực chất là sự module hoá của bộ
điều khiển bằng vi mạch (IC - Intergrated Current). Về mặt kiến trúc PLC được
thiết kế dựa trên những nguyên tắc của kiến trúc máy tính.
Đặc điểm của PLC:


Logic các quá trình điều khiển được thực hiện bằng chương trình.



Độ mềm dẻo cao .



Tốc độ xử lý của PLC khá cao.



Năng lượng tổn hao nhỏ.



Dễ dàng sử dụng, dễ dàng ghép nối.



Việc lập trình tương đối đơn giản nhờ sự trợ giúp của thiết bị lập trình

hoặc các phần mềm lập trình chuyên dụng.

Hình 2.1: Hình ảnh thực tế của PLC SIMATIC S7 – 200

2.2. Cấu trúc chung của họ PLC S7–200.
SV: Phạm Thanh Tùng

6

Đồ án tốt nghiệp


Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội

Khoa Điện

2.2.1. Cấu hình cứng.
CPU
Bộ nhớ chương
trình

Bộ đệm vào ra

Khối xử lý trung tâm
và hệ điều hành

Bộ định thời gian
Bộ đếm
Bít cờ

Quản lý ghép nối

Cổng vào ra onboard
Cổng ngắt và đếm
tốc độ cao

Hình 2.2: Sơ đồ cấu trúc bên trong PLC của hãng
SIEMENS

2.2.1.1. Đơn vị xử lý trung tâm CPU.
Đơn vị xử lý “đơn bit”: thích hợp cho việc xử lý các thao tác logic. Do vấn
đề thời gian xử lý nên không thực hiện được các chức năng phức tạp. Tuy nhiên nó
có giá thành thấp nên vẫn được dùng để thực hiện các bài toán đơn giản.
Đơn vị xử lý “đa bít’”: Loại này tốc độ xử lý cao hơn vì vậy thích hợp nhiều
với việc xử lý nhanh chóng các thông tin số và thực hiện các bài toán phức tạp. Sở

dĩ đạt được tốc độ cao vì không những nó có thể xử lý theo bít mà còn xử lý từ bao
gồm nhiều bít có thể tới 16 bít.
Nguyên lý hoạt động của CPU có thể được mô tả tóm tắt như sau: Các thông
tin lưu trữ trong bộ nhớ chương trình được gọi lên tuần tự vì đã được điều khiển và
kiểm soát bởi bộ nhớ chương trình. Bộ vi xử lý liên kết các tín hiệu riêng lẻ lại với
SV: Phạm Thanh Tùng

7

Đồ án tốt nghiệp


Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội

Khoa Điện

nhau theo các qui định từ đó rút ra kết quả là các lệnh cho đầu ra. Sự thao tác lần
lượt của chương trình dẫn đến một thời gian trễ gọi là thời gian quét.
2.2.1.2. Bộ nhớ S7 – 200.
Bộ nhớ của S7 – 200 được chia thành 4 vùng nhớ với 1 tụ có nhiệm vụ duy trì
dữ liệu trong 1 khoản thời gian nhất định khi mất nguồn. Bộ nhớ S7 – 200 có tính
năng động cao, đọc và ghi được toàn vùng loại trừ các vùng các bít nhớ đặc biệt
(Special Memory) chỉ có thể truy cập để đọc.

EPROM

Miền nhớ
ngoài

Chương trình

Chương trình

Chương trình

Tham số

Tham số

Tham số

Dữ liệu

Dữ liệu

Dữ liệu

Vùng đối
tượng

Hình 2.3: Cấu trúc bộ nhớ của S7 – 200

2.2.1.3. Modul đầu vào.
Modul có chức năng lấy tín hiệu đưa vào PLC, nó có chứa bộ lọc và bộ thích
ứng mức năng lượng, một mạch phối ghép có lựa chọn được dùng để ngăn cách
giải điện của mạch trong và mạch ngoài. Phần lớn các modul đầu vào được thiết kế
để có thể nhận được nhiều đầu vào và nếu thêm đầu vào thì có thể cắm thêm các
thẻ đầu vào khác. Việc chuẩn đoán hư hỏng sai sót sẽ được thực hiện một cách dễ
dàng nếu mỗi đầu vào được trang bị một điốt phát quang báo mức tín hiệu đầu vào.
SV: Phạm Thanh Tùng

8

Đồ án tốt nghiệp


Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội

Khoa Điện

2.2.1.4. Modul đầu ra.
Modul đầu ra có cấu tạo giống như modul đầu vào. Nó gửi thẳng thông tin
đầu ra đến các phần tử kích hoạt của máy làm việc. Vì vậy nhiều modul vào ra
thích hợp với các mạch phối ghép khá nhau đã được cung cấp. Đi ốt phát quang có
thể được lắp để quan sát đầu ra giúp cho việc phát hiện những lỗi lắp ghép. Số
lượng đầu ra có thể đồng thời hoạt động, phụ thuộc vào từng loại thiết bị và có thể
hạn chế bởi lý do điện hoặc nhiệt.
2.2.1.5. Chức năng phối ghép.
Modul phối ghép được dùng để nối các thiết bị điều khiển khả trình với thiết
bị bên ngoài như màn hình, panel mở rộng hay thiết bị lập trình thông qua cổng
truyền thông nối tiếp RS 485 với phích cắm 9 chân gọi là cổng MPI. Thêm vào đó,
các chức năng phụ cũng cần thiết hoạt động song song với các chức năng thuần tuý
của 1 PLC cơ bản. Cũng có khi người ta ghép thêm các thẻ điện tử phụ đặc biệt để
tạo ra các chức năng phụ đó. Trong các trường hợp này đều phải dùng đến mạch
phối ghép.
Chân

5

9

4

8

3 2

1

7

6

1

Chức năng
Đất

2

Nguồn 24 VDC

3

Truyền nhập dữ liệu

4

Không sử dụng

5

Đất

6

Nguồn 5 VDC

7

Nguồn 24 VDC

8

Truyền nhận dữ liệu

9

Không sử dụng

Hình 2.4: Sơ đồ chân cổng truyền thông RS 485

SV: Phạm Thanh Tùng

9

Đồ án tốt nghiệp


Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội

Khoa Điện

Ghép nối S7 – 200 với máy tính PC thông qua cổng RS 232 cần có cáp nối
PC/PCI với bộ chuyển đổi RS 232/RS 485. S7–200 sử dụng cổng truyền thông nối
tiếp RS với phích cắm 9 chân để phục vụ cho việc ghép nối với các thiết bị lập trình
khác hoặc các trạm PLC khác. Tốc độ truyền của máy lập trình kiểu PPI lag 9600
baud. Tốc độ truyền cung cấp của PLC theo kiểu tự do là 300 đến 38400 baud.

Hình 2.5: Ghép nối S7 – 200 với máy tính PC

2.2.1.6. Các chức năng phụ.
Bộ nhớ duy trì: có chức năng như rơle duy trì, nó duy trì tín hiệu khi mất
nguồn điện. Khi được cấp nguồn trở lại thì bộ chuyển đổi bộ nhớ nằm ở trạng thái
như trước lúc mất nguồn.
Bộ định thời gian timer: bộ thời gian có chức năng tương tự như các rơle thời
gian, việc đặt thời gian được thực hiện từ bên ngoài hoặc được lập trình sẵn.
Bộ đếm (counter): Dùng để đếm sự kiện, có thể lập trình cơ bản hặc thông
qua các thẻ từ phụ, việc đặt giá trị bộ đếm thông qua lập trình hoặc nút bấm.

SV: Phạm Thanh Tùng

10

Đồ án tốt nghiệp


Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội

Khoa Điện

Chức năng số học: Được thiết kế để thực hiện bốn chức năng số học cơ bản:
Cộng trừ, nhân, chia và các chức năng so sánh. Sự có mặt của các chức năng phụ
làm nâng cao khả năng lập trình của PLC.
Chức năng điều khiển số (NC): Chức năng này làm PLC có thể được ứng
dụng để điều khiển quá trình công nghệ của máy công cụ hoặc tay máy của người
máy công nghiệp...
2.2.1.7. Nguồn cấp, pin và nguồn nuôi bộ nhớ.
Nguồn cấp xoay chiều hoặc 1 chiều. Nguồn pin có thể được sử dụng để mở
rộng thời gian lưu giữ cho các số liệu có trong bộ nhớ. Nguồn pin được tự động
chuyển sang trạng thái tích cực nếu như dung lượng tụ nhớ bị cạn kiệt và nó phải
thay thế vào vị trí đó để dữ liệu trong bộ nhớ không bị mất đi.
2.2.2. Thực hiện chương trình
PLC thực hiện chương trình theo vòng lặp. Mỗi vòng lặp được gọi là 1 vòng
quét (scan). Mỗi vòng quét được bắt đầu giai đoạn đọc dữ liệu từ các cổng vào bộ
đệm ảo, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình. Trong từng vòng quét,
chương trình được thực hiện bằng lệnh đầu tiên và kết thúc bằng lệnh kết thúc
(MEND). Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn truyền thông tin nội bộ
và kiểm tra lỗi. Vòng quét kết thúc bằng giai đoạn chuyển các nội dung của bộ đệm
ảo tới đầu ra. Như vậy tại các thời điểm thực hiện lệnh vào ra, thông thường lệnh
không làm việc trực tiếp với các cổng vào ra mà chỉ thông qua bộ đệm ảo của cổng
trong vùng nhớ tham số. Việc truyền thông tin giữa bộ đệm ảo với ngoại vi trong
giai đoạn 1 và giai đoạn 4 do CPU quản lý. Khi gặp lệnh vào ra ngay lập tức thì hệ
thống sẽ dừng ngay mọi việc khác, ngay cả chương trình xử lý ngắt, để thực hiện
lệnh này một cách trực tiếp với cổng vào ra.

SV: Phạm Thanh Tùng

11

Đồ án tốt nghiệp


Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội

Khoa Điện

Chuyển dữ liệu từ
bộ đệm ảo ra
ngoại vi

Đọc dữ liệu từ
ngoại vi vào bộ
đệm ảo

Truyền thông và
kiểm tra
nội bộ

Thực hiện chương
trình

Hình 2.6: Vòng quét chương trình trong PLC S7 - 200
2.2.3. Phương pháp lập trình với PLC
Các chương trình cho PLC S7 – 200 phải có cấu trúc bao gồm: Chương trình chính
(main program) và sau đó là các chương trình con và các chương trình xử lý ngắt được
chỉ ra ở dưới đây:
Main program
…
MEND

Thực hiện trong 1 vòng quét

SBR n/ chương trình con thứ n+1
.
RET

Thực hiện khi được chương trình
chính gọi

INT o/ chương trình ngắt thứ 1
.
RETI

Thực hiện khi có tín hiệu ngắt

INT o/ chương trình ngắt thứ n+1
.
RETI

Hình 2.7: Cấu trúc chương trình của PLC S7 – 200

SV: Phạm Thanh Tùng

12

Đồ án tốt nghiệp


Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội

Khoa Điện

Cách lập trình cho S7-200 nói riêng và cho các PLC nói chung của
SIEMENS dựa trên 2 phương pháp cơ bản:
 Phương pháp hình thang (Ladder logic) viết tắt là LAD.
 Phương pháp liệt kê (Statement List) viết tắt là STL.
Nếu chương trình được viết theo kiểu LAD, thiết bị lập trình sẽ tự tạo ra một
chương trình theo kiểu STL tương ứng. Ngược lại, không phải mọi chương trình
được viết theo kiểu STL cũng có thể chuyển sang dạng LA.
2.2.4. Các lệnh cơ bản của PLC SIMATIC S7- 200
2.2.4.1. Lệnh vào LD và LDN.
Lệnh LD nạp giá trị lôgic của một tiếp điểm vào trong bit đầu tiên của ngăn
xếp. Các giá trị cũ còn lại trong ngăn xếp bị đẩy lùi xuống một bit.
Lệnh LDN nạp giá trị logic, nghịch đảo của một tiếp điểm vào trong bit đầu tiên
của ngăn xếp, các giá trị cũ còn lại trong ngăn xếp bị đẩy lùi xuống một bít.
Mô tả lệnh bằng LAD:
LAD
n
┤├
n
┤/├
n
┤I├
n
┤/I├

Mô tả
Tiêp điểm thường mở sẽ đóng nếu
n=1

Tiêp điểm đóng sẽ mở khi
n=1
Tiêp điểm thường mở sẽ đóng tức thời nếu
n=1
Tiêp điểm đóng sẽ mở tức thời khi
n=1

SV: Phạm Thanh Tùng

13

Toán hạng
n: I, Q, M, SM,
(bit) T, C

n:1

Đồ án tốt nghiệp


Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội

Khoa Điện

Mô tả lệnh bằng STL:
Lệnh
LD

Mô tả
n

LDN
LDI
LDNI

Toán hạng

Lệnh nạp giá trị logic của điểm n đầu tiên

n: I, Q, M, SM, T
trong ngăn xếp
Lệnh nạp nghịch đảo của điểm n vào bit
(bit) C, V
n
đầu tiên trong ngăn xếp
Lệnh nạp tức thời giá trị logic của điểm n
n
vào bít đầu tiên trong ngăn xếp.
n: I
Lệnh nạp tức thời giá trị logic nghịch đảo của
n
điểm n vào bít đầu tiên trong ngăn xếp

2.2.4.2. Lệnh ra UT PUT (=)
UT PUT (=): Lệnh sao chép nội dung của bit đầu tiên trong ngăn xếp vào bit
được chỉ định trong lệnh. Nội dung của ngăn xếp không bị thay đổi.
Mô tả lệnh bằng LAD:
LAD
N
─( )

N
─( I )

Mô tả

Toán hạng

Cuộn dây đầu ra ở trạng thái kích thích khi
có dòng điều khiển đi qua

n: I, Q, M, SM,
T, C
(bit)

Cuộn dây đầu ra được kích thích tức thời
khi có dòng điều khiển đi qua

n: Q (bit)

Mô tả lệnh bằng STL như sau:
SV: Phạm Thanh Tùng

14

Đồ án tốt nghiệp


Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
STL
=

n

Khoa Điện

Mô tả

Toán hạng

Lệnh = sao chép giá trị của đỉnh ngăn xếp
tới tiếp điểm n được chỉ dẫn trong lệnh.
stack tới tiếp điểm n được chỉ dẫn trong

lệnh
2.2.4.3. Các lệnh ghi/ xoá giá trị cho tiếp điểm.

T, C, V
(bit)

Lệnh = 1 sao chép tức thời giá trị của đỉnh
=1 n

n: I, Q, M, SM,

n: Q
(bit)

SET (S)
RESET (R)
Lệnh dùng để đóng và ngắt các điểm gián đoạn đã được thiết kế. Trong LAD,

logic điều khiển dòng điện đóng hoặc ngắt các cuộn dây đầu ra. Trong STL, lệnh
truyền trạng thái bit đầu của ngăn xếp đến các điểm thiết kế. Nếu bit này có giá trị
bằng 1, các lệnh S và R sẽ đóng ngắt tiếp điểm hoặc một dãy các tiếp điểm.
Mô tả lệnh S (set) và R (Reset) bằng LAD:
LAD
S bit n
──( S )

S bit n
──( R )

Mô tả

Toán hạng

Đóng một mảng gồm n các tiếp
điểm kể từ địa chỉ S-bit
Ngắt một mảng gồm n các tiếp điểm
kể từ S-bit. Nếu S-bit lại chỉ vào
Timer hoặc Counter thì lệnh sẽ xoá
bit đầu ra của Timer/Counter đó.

S bit n
──( SI )

Đóng tức thời một mảng gồm n các
tiếp điểm kể từ địa chỉ S-bit

S bit n
──( RI )

Ngắt tức thời một mảng gồm n các
tiếp điểm kể từ địa chỉ S-bit

S-bit: I, Q, M, SM, T,
C,V(bit)
n (byte): IB, QB, MB,
SMB, VB, AC

S-bit: Q (bit)
n(byte): IB, QB, MB,
SMB, VB, AC

Mô tả lệnh S và R bằng STL như sau:

SV: Phạm Thanh Tùng

15

Đồ án tốt nghiệp


Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
Lệnh
S

S_BIT, N

Khoa Điện

Mô tả

Toán hạng

Đặt giá trị logic 1 cho một mảng

S_BIT: I, Q, M, SM,

gồm n bit kể từ địa chỉ S_BIT.
Xoá một mảng gồm n bit kể từ địa

R S_BIT, N chỉ S_BIT. Nếu S_BIT lại chỉ vào
Timer hoặc Counter thì lệnh sẽ xoá

S, T, C, V
N: IB, QB, MB, SMB,
SB, VB, AC, Constant,
*VD, *AC

bit đầu ra của Timer/Counter đó.
2.2.4.4. Các lệnh logic đại số Boolean.

Các lệnh tiếp điểm đại số Boolean cho phép tạo lập được các mạch logic
(không có nhớ). Trong LAD các lệnh này được biểu diễn thông qua cấu trúc mạch,
mắc nối tiếp hay song song các tiếp điểm thường đóng và các tiếp điểm thường mở.
STL có thể sử dụng các lệnh A (And) và O (Or) cho các hàm hở hoặc các lệnh AN
(And Not), ON (Or Not) cho các hàm kín. Giá trị của ngăn xếp thay đổi phục thuộc
vào từng lệnh.
Lệnh AND (A)
Dạng LAD

Dạng STL
LD
A
=

I0.0
I0.1
Q0.0

Lệnh AND NOT (AN)
SV: Phạm Thanh Tùng

16

Đồ án tốt nghiệp


Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội

Khoa Điện

Dạng LAD

Dạng STL
LD
AN
=

I0.0

I0.1
Q0.0

Lệnh OR (O)
Dạng LAD

Dạng STL
LD
O
=

I0.0
I0.1
Q0.0

Lệnh OR NOT (ON)
Dạng LAD

Dạng STL
LD
O
=

I0.0
I0.1
Q0.0

2.2.4.5. Các lệnh điều khiển Counter
Counter là bộ đếm thực hiện chức năng đếm sườn xung trong S7- 200. Các bộ
đếm của S7-200 được chia làm 2 loại: Bộ đếm tiến CTU và bộ đếm tiến / lùi

(CTUD).
Bộ đếm tiến CTU đếm số sườn lên của tín hiệu logic đầu vào, tức là đếm số
lần thay đổi trạng thái logic từ 0 lên 1 của tín hiệu.
SV: Phạm Thanh Tùng

17

Đồ án tốt nghiệp


Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội

Khoa Điện

Bộ đếm tiến / lùi CTUD đếm tiến khi gặp sườn lên của xung vào cổng đếm
tiến ký hiệu là CU trong LAD hoặc bit thứ 3 của ngăn xếp trong STL và đếm lùi
khi gặp sườn lên của xung vào cổng đếm lùi được ký hiệu là CD trong LAD hoặc
bit thứ 2 của ngăn xếp trong STL.
Bộ đếm tiến CTU có miền giá trị đếm tức thời từ 0 đến 32767.
Bộ đếm tiến / lùi CTUD có miền giá trị đếm tức thời là - 32768 ÷ 32767.
Lệnh khai báo sử dụng bộ đếm trong LAD như sau:
LAD

Mô tả
Khai báo bộ đếm tiến theo
sườn lên của CU. Khi giá trị
đếm tức thời C-word, Cxx lớn
hơn hoặc bằng giá trị đặt trước
PV, C-bit (Cxx) có giá trị logic
bằng 1. Bộ đếm ngừng đếm khi

C-word Cxx đạt được giá trị
cực đại.

SV: Phạm Thanh Tùng

18

Toán hạng
Cxx: (Word)
CPU 214 : 0-47,
80-127
Pv(Word): VW, T,
C, IW, QW, MW,
SMW, AC, AIW,
hằng số, *VD, *AC

Đồ án tốt nghiệp


Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội

Khoa Điện

Khai báo bộ đếm tiến/lùi, đếm
tiến theo sườn lên của CU, đếm Cxx: (Word)
lùi theo sườn lên của CD. Khi

CPU 214 : 48-79

giá trị đếm tức thời của C-word PV (Word) : VW,

Cxx lớn hơn hoặc bằng giá trị

T, C, IW, QW,

đặt trước PV, C-bit (Cxx) có

MW, SMW, hằng

giá trị logic bằng 1. Bộ đếm

số, *VD, *AC

ngừng đếm tiến khi C-word
Cxx đạt được giá trị cực đại
32.767 và ngừng đếm lùi khi
C-word Cxx đạt được giá trị
cực đại -32.768. CTUD Reset
khi đầu vào R có giá trị logic
bằng 1.
Lệnh khai báo sử dụng bộ đếm trong STL như sau:

STL

CTU Cxx
n

Mô tả

Toán hạng

Khai báo bộ đếm tiến theo sườn lên

Cxx: CPU: 212 0 ÷

của CU. Khi giá trị đếm tức thời C -

47 (word) CPU: 214 0

word lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt

÷ 47

trước n, C - bit có giá trị logic bằng 1.

80 ÷127

Bộ đếm được reset khi đầu trong ngăn PV

VW, T,C, IW

xếp có giá trị logic bằng 1. Bộ đếm

(word) QW, MW,

ngừng đếm khi C- word đạt được giá

SMW AC , AIW,

trị cực đại 32.767

hằng số,* VD, *AC

SV: Phạm Thanh Tùng

19

Đồ án tốt nghiệp


Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội

Khoa Điện

Khai báo bộ đếm tiến / lùi, đếm tiến
theo sườn lên của CU và đếm lùi theo

Cxx: CPU: 212: 48 ÷

sườn lên của CD. Khi giá trị đếm tức

63

thời C- word lớn hơn hoặc bằng giá trị (word) CPU 214: 48 ÷
CTUD
Cxx n

đặt trước n. C-bit Cxx có giá trị logic

79

bằng 1. Bộ đếm ngừng đếm tiến khi
C-word đạt được giá trị cực đại

PV

32.767 và ngừng đếm lùi khi C- word

(word) QW, MW,

đạt được giá trị cực tiểu - 32.768

SMW

CTUD reset khi đầu vào R có giá trị

AC , AIW, hằng số,*

logic bằng 1.

VD, *AC

VW, T,C, IW

CHƯƠNG 3
SV: Phạm Thanh Tùng

20

Đồ án tốt nghiệp

Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội

Khoa Điện

CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG
Các thiết bị sử dụng trong hệ thống gồm có:
 Động cơ một chiều: dùng để khuấy trộn nhiên liệu
 Van cấp , van xả
 Cảm biến mức: đo mức nhiên liệu trong bể
 Rơle: dùng để bảo vệ các thiết bị
 Thiết bị bảo vệ: aptomat
 Thiết bị điều khiển: PLC.
3.1. Động cơ một chiều
3.1.1. Cấu tạo của động cơ một chiều

Hình 3.1: Hình ảnh động cơ Dc Geared trong thực tế

Chi tiết về sản phẩm:
 Điện áp: 24VDC
 Tốc độ: 200v/phút.
 Trọng lượng: 152g
 Chiều dài (động cơ bánh răng): 4,88 cm
 Dòng điện khi không tải = 90mA
 Dòng điện khi khóa trục = 1.5A
Kết cấu của động cơ điện một chiều có thể phân thành hai thành phần chính
là: phần tĩnh và phần quay.
SV: Phạm Thanh Tùng

21

Đồ án tốt nghiệp


Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội

Khoa Điện

3.1.2. Nguyên lí hoạt động của động cơ điện một chiều.
Động cơ điện một chiều hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Khi
đặt vào trong từ trường một dây dẫn và cho dòng điện chạy qua dây dẫn thì từ
trường sẽ tác dụng một lực từ vào dòng điện (vào dây dẫn) và làm cho dây dẫn
chuyển động, chiều của từ lực được xác định bằng quy tắc bàn tay trái.
Nguyên lý: Khi cho dòng điện chạy qua cuộn dây kích từ, sẽ tạo ra từ trường
tác dụng một lực từ vào các dây dẫn của rôto khi có dòng chạy qua sẽ tạo mô men
làm quay rôto.
3.1.3. Điều khiển tốc độ động cơ một chiều.
 Điều chỉnh bằng cách thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ.
 Điều chỉnh bằng thay đổi từ thông trong mạch kích từ động cơ.
 Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện trở phụ.
3.1.4. Động cơ điện xoay chiều.
3.1.4.1. Cấu tạo Động cơ điện xoay chiều ba pha.

Hình 3.2: động cơ điện xoay chiều ba pha.

1. Dòng điện xoay chiều ba pha là một hệ thống gồm ba dòng điện xoay chiều

SV: Phạm Thanh Tùng

22

Đồ án tốt nghiệp


Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội

Khoa Điện

một pha cùng biên độ Io cùng tần số f (tức là cùng tần số góc
nhau 120o (tức là

) nhưng lệch pha

radian).

2. Cách tạo ra dòng điện xoay chiều ba pha (Máy phát điện xoay chiều ba
pha): Người ta bố trí cho ba cuộn dây giống hệt nhau đặt lệch nhau 120 o trên vành
tròn của stato. Khi nam châm quay thì từ thông cực đại qua mỗi cuộn dây sẽ hơn
kém nhau về thời gian bằng 1/3 chu kỳ, tức là lệch pha nhau góc

.Nối hai đầu

mỗi cuộn dây với một tải bên ngoài (các tải này giống hệt nhau) thì trong các tải có
dòng điện xoay chiều ba pha.
3. Cấu tạo của máy phát điện xoay chiều ba pha:
•

Phần cảm là nam châm điện quay (Phần cảm là rôto)

•

Phần ứng gồm 3 cuộn dây giống hệt nhau đặt lệch nhau 120o trên vành

tròn của stato
3.1.4.2. Cấu tạo của động cơ điện xoay chiều 1 pha.

Hình 3.3: động cơ điện xoay chiều 1 pha.
 Cấu tạo
Máy phát điện xoay chiều gồm 2 bộ phận chính là phần cảm và phần ứng.
• Phần cảm là bộ phận tạo ra từ trường (là nam châm)
• Phần ứng là bộ phận tạo ra suất điện động cảm ứng (là khung dây hoặc các
cuộn dây).
SV: Phạm Thanh Tùng

23

Đồ án tốt nghiệp


Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội

Khoa Điện

Người ta có thể bố trí cho phần cảm quay, phần ứng đứng yên hoặc ngược lại.
• Phần đứng yên được gọi là stato.
• Phần quay được gọi là rôto.
 Phân loại:
•

Động cơ điện xoay chiều được sản xuất với nhiều kiểu và công suất khác

nhau. Theo sơ đồ nối điện có thể phân ra làm 2 loại: động cơ 3 pha và 1 pha, và nếu
theo tốc độ có động cơ đồng bộ và động cơ không đồng bộ.
a) Với máy phát điện xoay chiều một pha công suất nhỏ:
•

Phần cảm là stato (nam châm đứng yên).

•

Phần ứng là rôto (khung dây quay).

Nguyên lý làm việc của động cơ điện xoay chiều.
Khi mắc động cơ vào mạng điện xoay chiều, từ trường quay do stato gây ra
làm cho rôto quay trên trục. Chuyển động quay của rôto được trục máy truyền ra
ngoài và được sử dụng để vận hành các máy công cụ hoặc các cơ cấu chuyển động
khác.
3.2. Rơle trung gian.
Rơle là loại khí cụ điện tự động đóng ngắt mạch điện điều khiển, tự động
đóng ngắt các tiếp điểm khi có nguồn tác động tức là khi có điện thì các tiếp điểm
của Rơle hoạt động, tiếp điểm thường mở thì đóng lại và tiếp điểm thường đóng thì
mở ra dùng để đảo chiều động cơ.
Nguyên lý hoạt động: Rơle hoạt động dựa trên nguyên lý điện từ. Khi có
dòng điện chạy qua, cuộn dây sẽ sinh ra lực hút điện từ, hút tấm kim loại mỏng về
phía lõi với một lực, nếu lực này thắng lực cản của lò xo thì các tiếp điểm thường
mở của Rơle sẽ đóng lại làm kín mạch điều khiển. Khi dòng điện trong cuộn dây
giảm hoặc khi ngắt điện Rơle thì lực hút lò xo sẽ thắng lực hút điện từ làm cho các
tiếp điểm trở về vị trí ban đầu.
Ứng dụng: Dùng trong các mạch tự động đóng ngắt, trong các mạch đảo
SV: Phạm Thanh Tùng

24

Đồ án tốt nghiệp


Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội

Khoa Điện

chiều quay động cơ.

Hình 3.4: Hình ảnh Rơle thực tế

3.2. Cảm biến mức
3.2.1. Bộ điểu khiển cảm biến

Hình 3.5 Bộ điều khiển kiểm tra mức chất lỏng.
Bộ điều khiển kiểm tra mức chất lỏng
Điều khiển cấp, thoát nước tự động.

SV: Phạm Thanh Tùng

25

Đồ án tốt nghiệp