Đồ án tốt nghiệp tìm hiểu cấu tạo và chức năng của bộ điều khiển PLC

Đồ án tốt nghiệp

Khoa Điện

Chương1: TỔNG QUAN VỀ PLC
1.1 Hệ thống điều khiển là gì ?.

Nút ấn
CT giới hạn

CT mức

CT
Hành trình

Hình
1.1.a

Sự phát triển củ a kỹ thuật điều khiến tự động hiện đại và công ngh ệ điều khiển
lôgic lập trình dụa trên cơ sở phát triển của tin học, cụ thể là sự phát triển của kỹ
thuật máy tính.
Sự phát tri ển của máy tính đ iện tử và kèm theo nó là phát triển tin học cùng với
sự phát triển của kỹ thuật điều khi ển tự động, d ựa trên cơ sở tin họ c, gắn liền với
những phát minh liên tiếp sau đ ó đã đóng một vai trò quan trọng và quyết định
trong việc phát triển ồ ạt kỹ thuật máy tính và các ứng dụng của nó như PLC, CNC
….
Trong quá trình phát triển của khoa học kỹ thuật tr ước đây ngay vào khoảng
thời gian những năm cách đây không phải là xa xôi lắm, người ta mới chỉ phân biệt
hai phạm trù kỹ thuật điều khiển bằng cơ khí và điều khiển bằng điện tử.
Nhưng từ cuối thập kỷ 20 người ta đã phải dùng nhiều chỉ tiêu chi tiết để phân
biệt các loại kỹ thuật đ iều khiển, bởi vì trong th ực tế sản xuất cần đòi hỏi điều

khiển tổng thể những hệ thống máy chứ không chỉ điều khiển từng máy đơn lẻ.
Sự phát triển của PLC đã đem lại nhiều thuận lợi và làm cho các thao tác máy
trở lên nhanh nhạy dễ dàng và tin cậy hơn.
Kỹ thuật điều khiển lôgic khả lập trình phát triển dựa trên cơ sở công nghệ máy
tính và đ ã từng bước phát triển tiếp cận theo các nhu cầu củ a công nghiệp. Quy
trình lập trình lúc ban đầu đượ c chu ẩn bị để sử dụng trong các xí nghi ệp công
nghiệp điện tử, ở đó trang bị kỹ thuật và tay nghề thành thạo đã được kết hợp với
1


Đồ án tốt nghiệp

Khoa Điện

nhau. Đến nay, các thiết bị và k ỹ thu ật PLC đã phát triển tới mức những người sử
dụng nó không cần giỏi những kiến th ức về đi ện t ử mà chỉ cần nắm vững công
nghệ sản xuất để chọn thiết bị thích hợp là có thể lập trình được.
Trình độ của khả năng l ập trình được, lập trình dễ dàng hay khó khăn, cũng là một
chỉ tiêu quan trọng để x ếp hạng hệ thố ng điều khiển. ở đây có sự phân biệt giữa
những bộ điều khiển mà người dùng có thể thay đổ i được quy trình ho ạt động so với
các bộ đ iều khiển không thay đổi được quy trình hoạt động có nghĩa là điều khiển
theo quy trình cứng. Tuỳ theo kết cấu của hệ thống và cấu tạo của mỗi thành phần mà
mỗi phạm trù điều khiển trên đây lại chia ra làm nhiều loại điều khiển khác nhau.
Những đặc trưng lập trình của các loại điều khiển được trình bày trên sơ
đồ hình 1.1.b:

Với các chức năn
Tiếp xúc vật lý
QUY TRÌNH CỨNG

Rơle, linh ki ện điện tử, mạch điện tử, cơ thuỷ
khí

PLC xử lý một bít
PLC xử lý từ ngữ

Hình 1.1.b: Những đặc trưng lập trình của các loại điều khiển
1.2 Vai trò của một bộ điều khiển PLC.

2


Khoa Điện

Đồ án tốt nghiệp

Trong mt h thông đieău khieơn tự đng, PLC được xem như là trái
tim cụa h thông đieău khieơn. Với mt chương trình ứng dúng (đã được
lưu trữ beđ n trong b nhớ cụa PLC) thì PLC lieđn túc kieơm tra tráng thái cụa
h thông, bao goăm: kieơm tra tín hiu phạn hoăi từ các thiêt bò nhp, dựa
vào chng trình logic đeơ xử lý tín hiu và mang các tín hiu đieău
khieơn ra thiêt bò xuât.
PLC được dùng đeơ đieău khieơn những h thông từ đơn giạn đên phức
táp. Hoaịc ta có theơ kêt hợp chúng với nhau thành mt máng truyeăn
thođng có theơ đieău khieơn mt quá trình phức hợp.
1.3

Các thành phần của một bộ PLC.
Phần cứng của các bộ khả lập trình PLC được cấu tạo thành những mơđun

(hình 1.3) cho thấy sơ đồ các mơđun phần cứng của một bộ PLC. Một bộ PLC
thơng thường có những mơđun phần cứng như sau.
+ Mơđun nguồn
+

Mơđun bộ nhớ trương trình

+

Mơđun đầu vào (thẻ đầu vào)

+

Mơđun đầu ra (thẻ đầu ra)

+

Mơđun phối ghép (thẻ phối ghép)

+

Mơđun chức năng phụ

Mỗi mơđ un đó được lắp thành những đơn vị riêng, có phích cắ m nhiều chân để
cắm vào rút ra dễ dàng trên một panen cơ khí có dạng bảng hoặc hộp. Trên panen
có nắp:
+ Đường ray nguồn để đưa nguồn điện một chiều (thường là 24v) từ đầu ra của
mơđun nguồn lấy từ mơđun nguồn, đưa đi cung cấp cho tất cả các mơđun khác.
+ Luồng liên lạc để trao đổi thơng tin giữa các mơđun và với bên ngồi.

3


Đồ án tốt nghiệp

Khoa Điện

Mở rộng được

Đơn vị xử lý
trung tâm CPU

24v
Bus

220v Nguồn
năng lượng
chính
Màn
hình
Máy in

Hình 1.3: Các môđun phần cứng của một PLC.
1.3.1. Đơn vị xử lý trung tâm CPU.
Trong mỗi thiết bị PLC chỉ có một đơn vị trung tâm. Có hai loại đơn vị xử lý:
+ Đơn vị xử lý “ mộ t – bít”, thích hợp cho việc xử lý các thao tác lôgic, nhưng vì
thời gian xử lý là quá dài đối với một tín hiệu đơn cho nên không thực hiện được
các chức n ăng phức tạp mà không gặp phải những rắc rốiv ầ vấn đề thời gian. Loại
xử lý một bít kết cấu đơn giản cho nên giá thành hạ. Vì vậy tuy xử lý có chậm
nhưng vẫn được dùng cho những trường hợp không cần nhanh lắm và bài toán

không quá phức tạp.
+ Đơn vị xử lý bằ ng “ từ ngữ “. Lo ại xử lý này hấp dẫn hơn loại nói trên, vì loại
này thích hợp hơn nhiều v ới việc xử lý nhanh các thônh tin số. Sở dĩ nó đạt được
tốc độ cao là vì nó không xử lý đơn bít mà xử lý từ ngữ bao gồm nhiều bít. Tuy
4


Khoa Điện

Đồ án tốt nghiệp

nhiên bộ xử lý từ ngữ có cấu trúc phức tạp hơn nhiều và do đó giá đắt hơn, cho nên
nó khơng thể loại bộ xử lý đơn bít ra khỏ i thị trường tin họ c. Cả hai loại vẫn song
song tồn tại và mỗi laọi được lựa chọn tuỳ theo nhu cầu ứng dụng.
Bộ điều khiển lơgic khả lập trình với đơn vị xử lý trung tâm bằng t ừ ngữ được
dùng khi đòi hỏ i xử lý văn bản và các thơng tin số , các phép tính, đo lườ ng đ ánh
giá, điều khiển, kiểm tra,ghi nhớ cũng như xử lý các tín hiệuđơn trong mã nhị
ngun.
. Nh ư vậy rõ ràng là chính bộ x ử lý quyết định khả năng và chức năng của PLC.
Dưới đ ây là bảng so sánh các đặc trưng của đơn vị xử lý trung tâm (CPU) loại 1 bít
và loại từ ngữ:
Bộ xử lý 1 bít
và đầu ra (địa chỉ đơn)

khơng
cần kiến thức tính tốn

tốn học và lơgic)

đối dài

Chỉ phối ghép với máy tính đơn giản

bị hạn chế

1.3.2 B nhớ (Memory).
Có nhieău lối b nhớ khác nhau. Đađ y là nơi lưu giữ tráng thái hốt
đng cụa h thông và b nhớ cụa người sử dúng. Đeơ đạm bạo cho PLC
5


Khoa Điện

Đồ án tốt nghiệp

hốt đng , phại caăn có b nhớ đeơ lưu trữ chương trình, đođi khi caăn mở
rng b nhớ đeơ thực hin các chức nng khác như :
+ Vùng đm tám thời lưu trữ tráng thái cụa các keđnh xuât / nhp được
gói là RAM xuât / nhp
+ Lưu trữ tám thời các tráng thái cụa các chức nng beđn trong : Timer ,
Counter, Relay
B nhớ goăm có lối sau :
+ B nhớ chư đóc (ROM: Read Only Memory): ROM khođng phại là
mt b nhớ khạ biên, nó có theơ lp trình chư mt laăn. Do đó khođng
thích hợp cho vic đieău khieơn “meăm” cụa PLC. ROM ít phoơ biên so với
các lối b nhớ khác.
+ B nhớ ghi đóc (RAM: Random Access Memory): RAM là mt b
nhớ thường được dùng đeơ lưu trữ dữ liu và chương trình cụa người sử
dúng. Dữ liu trong RAM sẽ bò mât đi nêu nguoăn đin bò mât. Tuy
nhieđn vân đeă này được giại quyêt baỉng cách gaĩn theđm vào RAM mt
nguoăn đin dự phòng. Ngày nay, trong kỹ thut phát trieơn PLC , người

ta dùng CMOSRAM nhờ sự tieđu tôn nng lượng khá thâp cụa nó và
cung câp pin dự phòng cho các RAM này khi mât nguoăn. Pin dự phòng
có tuoơi thó ít nhât mt nm trước khi caăn thay thê, hoaịc ta chón pin sác
gaĩn với h thông , pin sẽ được sác khi câp nguoăn cho PLC.
+ B nhớ chư đóc chương trình xóa được (EPROM: Erasable Programmable
Read Only Memory): EPROM lưu trữ dữ liu giông như ROM, tuy nhieđn
ni dung cụa nó có theơ bò xoá đi nêu ta phóng tia tử ngối vào, người
viêt phại viêt lái chương trình trong b nhớ.
+ B nhớ chư đóc chương trình xoá được baỉng đin (EEPROM: Electric
Erasable Programmable Read Only Memory): EPROM kêt hợp khạ nng truy
linh đng cụa RAM và tính khạ biên cụa EPROM, ni dung tređn EEPROM
có theơ bò xoá và lp trình baỉng đin, tuy nhieđn chư giới hán trong mt
sô laăn nhât đònh.
1.3.3 Các thiêt bò nhp.
Sự thođng minh cụa mt h thông tự đng hóa phú thuc vào khạ
nng đóc các tín hiu từ các cạm biên tự đng cụa PLC.
Hình thức giao din cơ bạn giữa PLC và các thiêt bò nhp là: Nút ân,
caău dao, phím,…. Ngoài ra, PLC còn nhn được tín hiu từ các thiêt bò
nhn dáng tự đng như: cođng taĩc tráng thái, cođng taĩc giới hán, cạ m biên
quang đin, cạm biên câp đ , …. Các lối tín hiu nhp đên PLC phại là
6


Khoa Điện

Đồ án tốt nghiệp

tráng logic ON/OFF hoaị c tín hiu Analog. Những tín hiu ngõ vào này
được giao tiêp với PLC qua các modul nhp.
1.3.4 Thiêt bò xuât.

Trong mt h thông tự đng hóa, thiêt bò xuât cũng là mt yêu tô
rât quan tróng. Nêu ngõ ra cụa PLC khođng được kêt nôi với thiêt bò xuât
thì haău như h thông sẽ bò teđ lit hòan toàn. Các thiêt bò xuât thođng
thường là: đng cơ, cun dađy nam chađm, relay, chuođng báo ,…. Tho đng
qua hốt đng cụa motor, các cun dađy, PLC có theơ đieău khieơ n mt h
thông từ đơn giạn đên phức táp. Các lối thiêt bò xuât là mt phaăn kêt
câu cụa h thông tự đng hóa và vì thê nó ạnh hưởng trực tiêp vào
hiu suât cụa h thông .
Tuy nhieđn, các thiêt bò xuât khác như là : đèn pilot, còi và các báo
đng chư cho biêt các múc đích như: Báo cho chúng ta biêt giao din tín
hiu ngõ vào, các thiêt bò ngõ ra được giao tiêp với PLC qua mieăn
rng cụa modul ngõ ra PLC.
1.3.5 Mơ đun phối ghép.
Mơ đun phố i ghép dùng để nối bộ điều khiển khả lập trình PLC với các thiết
b ị bên ngồi, như màn hình thiết bị lập trình hoặc với panen mở rộng. Thêm vào
đó , nhiều chức năng ph ụ cũ ng cần thiết hoạt động song song với những thiết bị
chức năng thuần t lơgic của bộ PLC cơ bản . Cũng có khi người ta ghép thêm
những thẻ điện tử phụ đặc biệt để tạo ra các chức n ăng phụ đó. Trong những
trường hợp này đề phòng phải dùng đến mạch phối ghép.
1.3.6 Các chức năng phụ.
Những chức năng phụ điển hình nhất của PLC là:
Bộ nhớ duy trì có cùng chức năng như rơle duy trì, nghĩa là bảo tồn tín hiệu
trong q trình mất điện. Khi nguồn điện trở lại thì bộ chuyển đổi của bộ nhớ nằm
ở tư thế như trước lúc mất điện.
+ bộ thời gian của PLC có chức năng tương tụ như các rơle thời gian. Việc đặt
thời gian được lập trình hoặc điều chỉnh từ bên ngồi.
+ Được lập trình bằng các lệnh lơgic cơ bản hoặc thơng qua các thẻ điện tử phụ.
Việc đặt bộ đếm được thực hiện bằng lập trình hoặc bằng nút bấm.
+ Bộ ghi tương ứng với cơ cấu nút bấm – bước. Bước tiếp theo được thả ra bửi bộ
phát thời gian hoặc bằng xung của mạch chuyển đổi.

+ Chức năng số học được thực hiện để thực hiện bốn chức năng số học cơ bản:
cộng, trừ , nhân và chia, và các chức năng so sánh: lớn hơn, nhỏ hơn, bằng và
+

7


Khoa Điện

Đồ án tốt nghiệp

khơng bằng. S ự có mặt của chức năng số học giúp mở rộng đáng kể cơ hội ứng
dụng cho PLC .
+ Chức năng điềi khiển số (NC) – làm cho PLC có thể được ứng dụ ng để điều
khiển các q trình cơng nghệ trên máy cơng cụ hoặc trên các tay máy của người
máy cơng nghiệp.
Bộ PLC với các chức n ăng phụ đặc biệt chỉ thích hợp nếu có chủ định thực hiện
các chức năng khác ngồi sự thay thế việc điều khiển rơle đơn giản. nếu các chức
năng đó khơng được sử dụng một cách đầy đủ thì tốt nhất là sử dụng nhữ bộ PLC
khơng có các chức năng đó.
1.4 So sánh PLC với các thiết bị điều khiển thơng thường khác .
Hin nay, các h thông đieău khieơn baỉng PLC đang daăn daăn thay thê
cho các h thông đieău khieơn baỉng relay, contactor thođng thường. Ta hãy
thử so sánh ưu, khuyêt đieơm cụa hai h thông tređn:
♦ H thông đieău khieơn thođng thường:
•

Thođ kch do có quá nhieău dađy dăn và relay tređn bạn đieău khieơn.

•

Tôn khá nhieău thời gian cho vic thiêt kê, laĩp đaịt.

•

Tôc đ hốt đng chm.

•

Cođng suât tieđu thú lớn.

Mi laăn muôn thay đoơi chương trình thì phại laĩp đaịt lái tòan b, tôn
nhieău thời gian.
• Khó bạo quạn và sữa chữa.
•

♦ H thông đieău khieơn baỉng PLC:
•

Những dađy kêt nôi trong h thông giạm được 80% neđn nhỏ gón hơn.

•

Cođng suât tieđu thú ít hơn.

Sự thay đoơi các ngõ vào, ra và đieău khieơn h thông trở neđn d
dàng hơn nhờ phaăn meăm đieău khieơn baỉng máy tính hay tređn Console.
• Tôc đ hốt đng cụa h thông nhanh hơn.
•

8

•

Bạo trì và sữa chữa d dàng.

•

Đ beăn và tin cy vn hành cao.

•

Giá thành cụa h thông giạm khi sô tiêp đieơm tng.

•

Có thiêt bò chông nhiu.


Khoa Điện
•

Đồ án tốt nghiệp

Ngođn ngữ lp trình d hieơu.

D lp trình và có theơ lp trình tređn máy tính, thích hợp cho vic
thực hin các lnh tuaăn tự cụa nó.
• Các modul rời cho phép thay thê hoaịc theđm vào khi caăn thiêt .
•

Do những lý do tređn PLC theơ hin rõ ưu đieơm cụa nó so với các
thiêt bò đieău khieơn thođng thường khác. PLC còn có khạ nng theđm vào
hay thay đoơi các lnh tuỳ theo yeđu càu cụa cođng ngh. Khi đó ta chư
caăn thay đoơi chương trình cụa nó, đieău này nói leđn tính nng đieău khieơn
khá linh đng cụa PLC.
1.5 Các bước thiết kế một hệ thống điều khiển dùng PLC.
Đeơ thiêt kê 1 chng trình đieău khieơn cho mt hốt đng bao goăm
những bước sau:
1.5.1 Xác đònh qui trình cođng ngh.
Trước tieđn , ta phại xác đònh thiêt bò hay h thông nào muôn đieău
khieơn. Múc đích cuôi cùng cụa b đieău khieơn là đieău khieơn mt h
thông hốt đng
Sự vn hành cụa h thông được kieơm tra bởi các thiêt bò đaău vào.
Nó nhn tín hiu và gởi tín hiu đên CPU , CPU xử lý tín hiu và gởi
nó đên thiêt bò xuât đeơ đieău khieơn sự hốt đng cụa h thông như lp
trình sẵn trong chương trình
1.5.2 Xác đònh ngõ vào, ngõ ra.
Tât cạ các thiêt bò xuât , nhp beđn ngoài đeău được kêt nôi với b
đieău khieơn lp trình. Thiêt bò nhp là những contact, cạm biên ... Thiêt
bò xuât là những cun dađy , valve đin từ , motor, b hieơn thò.
Sau khi xác đònh tât cạ các thiêt bò xuât nhp caăn thiêt, ta đònh vò
các thiêt bò vào ra tương ứng cho từng ngõ vào, ra tređn PLC trước khi
viêt chương trình.
1.5.3 Viêt chương trình.
Khi viêt chương trình theo sơ đo ă hình bc thang (ladder ) phại theo sự hốt
đng tuaăn tự từng bước cụa h thông
Sử dụng các khối chức năng, đó là những hàm logic và những hàm đặc biệt để
lập trình. Có thể l ập trình trực ti ếp trên PLC nhờ các phím chức n ăng. Hoặc có
thể lập trình trên máy tính sau đó đổ chương trình xuống PLC nhờ cáp nối.

1.5.4 Náp chương trình vào b nhớ.
Bađy giờ chúng ta có theơ cung câp nguoăn cho b đieău khieơn có lp
trình thođng qua coơng I/O. Sau đó náp chương trình vào b nhớ thođng qua
b console lp trình hay máy tính có chứa phaăn meăm lp trình hình thang,
9


Đồ án tốt nghiệp

Khoa Điện

hoặc các phần mềm lập trình khác như LOGO! Sotf Comfort, Step7 .... Sau khi náp
xong, kieơm tra lái baỉng hàm chuaơn đoán. Nêu được mođ phỏng toàn b
hốt đng cụa h thông đeơ chaĩc chaĩn raỉng chng trình đã hốt đng tôt.
1.5.5 Cháy chương trình.
Trước khi nhân nút Start, ph ại chaĩc chaĩn raỉng các dađy dăn nôi các
ngõ vào, ra đên các thiêt bò nhp, xuât đã được nôi đúng theo chư
đònh. Lúc đó PLC mới baĩt đaău hốt đng thực sự. Trong khi cháy chương
trình, nêu bò li thì máy tính hoaịc b Console sẽ báo li , ta phại sữa lái
cho đên khi nó hốt đng an toàn

Sau đađy là lưu doă phương pháp thiêt kê b đieău khieơn:

Xác định u cầu của
hệ thống điều khiển

Vẽ lưu đoă chung cụa h
thông đieău khieơn

Lit keđ tât cạ các ngõ ra, ngõ vào

nôi tương đôi

Chuyeơn lưu đoă sang
sơ đoă hình thang

Náp lp trình sơ đoă hình thang
thiêt kê cho PLC

phaăn Mođ phỏng chương trình và sửa
li meăm

Chương trình
OK

10
Kêt nôi toàn b thiêt bò

Hiu chưnh chương trình cho phù
hợp


ỏn tt nghip

Khoa in
Chỏy thửỷ chửụng trỡnh

Hieụu
ủớnh
lỏi
phan

mem
Chửụng trỡnh
OK

Nỏp chửụng trỡnh vaứo
EPROM

Laụp ho sụ heụ thoõng
cho taõt
c

END

V i bt c mt b iu khin no thỡ ngi thit k u phi tuõn th tt
c cỏc bc trờn. Nu khụng mun h thng ca mỡnh gp trc trc.

Chng 2: MODUL LOGO! VI GII PHP CHO BI TON
T NG HO C NH


11


Khoa Điện

Đồ án tốt nghiệp

Modul logic vạn năng với tên gọi là LOGO! Của tập đoàn SIEMENS AG tự
động hoá (AUT) tại Nuernberg, thuộc cộng hoà Liên bang Đức . Ph ục vụ các
nhiệm vụ điều khiển cỡ nh ỏ trong các lĩnh vực lắp đặt điện dân dụng và lắp ráp tủ

đóng cắt điện hạ thế, cũng như trong nghành chế t ạo máy và các ứng dụng thực tế
khác. Nó thay thế các công nghệ thông dụng mà hiện tại vẫn còn đang được sử
dụng rộng rãi. LOGO! Chứa đựng t ất cả các chức năng nh ư rơle tiếp điểm, rơle
trễ, rơle nhớ, rơle xung, b ộ phát xung đồng hồ, bộ đế m và đồng hồ định th ời gian.
LOGO! Giúp tiết kiệm nguyên vật liệu, không gian, thời gian và góp phần lớn vào
hướng giảm giá thành trong nghành kỹ nghệ điện.
Tập đoàn SIEMENS AG là nhà cung cấp tiên phong, đứng hàng đầu thế giới về
các modul logic và đặt tên cho chúng là LOGO! Như một h ọ thi ết bị mới trong
nghành kỹ nghệ đi ện. Với phạm vi tính n ăng thấp hơn các bộ điều khiển khả trình
Micro. LOGO! Ra đời v ới mục tiêu thực hiện các ứng dụng n ơi mà các giải pháp
thông thườ ng với các bộ điều khiển khá trình cỡ nhỏ hoặc tích h ợp t ừ các phânf
tử điện tử r ời rạc không còn kinh tế, hay chỉ có thể thực hiện được v ới sự tố n kém
về vật li ệu, không gian và thời gian, khi giá cả chấp nh ận được. Thay vì luôn phải
phát triển một bảng mạch cho từng ứng dụng cụ thể thì nay đã có modul logic đa
năng cho nhiều ứng dụng khác nhau.
Không cần một s ự đào tạo hay kiến thức đặc biệt nào để làm cho LOGO! hoạt độ
ng. Chỉ cần chọn các ch ức năng tích hợp s ẵn và nối chúng lại với nhau bằng việc
ấn phím để xây dựng nên các mạch đ iện và có thể thay đổi các mạch đ iện này rất
dễ dàng vào bất cứ lúc nào khi muốn mà không cần phải dùng dụng cụ hay đi dây
lại. Tóm lại là LOGO! rất dễ sử dụng.
Một mạch đi ện sau khi được thiết lập cho phép chép vào một modul trương trình
và chuyển sang modul logic khác một cách dễ dàng. So sánh với công ngh ệ thông
thườ ng điều này có nghĩ a là giảm thời gian mộ t cách đ áng kể. Ngoài ra còn có một
cách khác để lưu trữ các ứng dụng là dùng máy tính cá nhân để lập trình.
Những ứng dụ ng mà LOGO! có thể điều khiển là hầu như không có giới hạn.
Từ các ứng dụng gia đình và thương mại.
Ví dụ như:
-

Chiếu sáng trong các phòng của nhà, cầu thang, của hàng.

-

Mạch đèn huỳnh quang.

-

Hệ thống tưới nước

-

Máy hàn cáp

-

Hệ thống băng tải

-

Hệ thống đo mức

12


Khoa Điện
-

Hệ thống nhiệt và thông gió

-

Hệ thống cảnh báo và chuông báo động

-

Thang máy, máy nâng

-

Hệ thống cửa nhà, gara ôtô

-

Hệ thống quản lý năng lượng ....

Đồ án tốt nghiệp

Và rất nhiều những ứng dụng khác nữa.
Một ưu điểm nổi bật nữa là LOGO! tho ả mãn những yêu cầu cao như: độ chống
va đập, độ tương thích điện t ừ và làm việc được ở những nơi có khí hậu khắc
nhiệt. Đi ều đó làm cho LOGO! trở lên lý tưởng cho những ứng dụng công nghiệp.
Thậm trí cả trên những vùng biển.
Trong cam kết của mình những kỹ sư của tập đoàn SIEMENS AG đã nói:
“Ước mơ và nhữ ng câu chuyện khoa học viễn tưởng về nh ững hoạt động
được lập trình thông minh đã thành hiện thực vào ngày Robốt ra đời. Con người
bắt đầu nghĩ tới tươ ng lai của mình khi mọi thao tác đơn giản chỉ là nh ấn nút
điều khiển tự độ ng. Mụ c đích của SIEMENS khi tới đất nước xinh đẹp này là
đem theo nhữ ng thiết b ị tin cậy với độ chính xác cao, bền vững và các giả pháp
kỹ thuật đồng bộ, thích ứng v ới bất kỳ nhu cầu nào trong hệ thống vận hành
sản xuất công nghiệp hay dịch vụ kỹ thuật”.

SIEMENS AG - Nuremberg - Germany

2.1 Các tính năng kỹ thuật của LOGO! .
Hiện nay Siemens đã cho ra đời nhiề u mẫu LOGO! với đặc tính kỹ thuật khác
nhau như các loại mà đầu ra là transistor, rơle; loại chứa đồng hồ thời gian thực; có
hoặc không có màn hình; loại 12 đầu vào 8 đầu ra, 8 vào 4 ra...
Nhìn chung các loại LOGO! đều có thể lập trình trực tiếp hoặc dễ dàng hơn
bằng các phần mềm chuyên dụng như LOGO!Soft; LOGO!Soft Comfort... thông
qua cáp nối với PC hay modul lập trình. Phần mềm LOGO!Soft Comfort với tính
năng Simulation đ ã giúp cho việc lập trình cho LOGO! càng trở nên đơn giản và
hiệu quả, tiết kiệm được thời gian và công sức.
LOGO! có khả năng nhận biết được các trạng thái cơ bản và các hàm sau:
-

Constants: Input, AsiInput, Output, AsiOutput, Marker, Status 1, Status 0.

-

Basic Functions: AND, AND (Edge), NAND, NAND (Edge), OR, NOR, XOR, NOT.

Special Functions: On Delay, Off Delay, On/Off Delay, Retentive On Delay,
Latching Relay, Pulse Relay, Wiping Relay/Pulse Output, Interval Time-Delay
-

13


Khoa Điện

Đồ án tốt nghiệp

Relay, Edge-Triggered, Seven-Day Time Switch, Year Clock, Up/Down Counter,
Hours Counter, Pulse Generator, Pulse Generator, Random Generator, Trigger,
Stairwell Light Switch, Dual-Function Switch, Message Text.
Tài nguyên của LOGO! bị hạn chế ở mức: ( Maximum Resources )
Function Blocks
RAM
ROM
Parameters
Timer
Stack
Digital Inputs
Digital Outputs
ASi Inputs
ASi Outputs
Marker
Analog Inputs
Text Box
Vì vậy, khi lập trình cho LOGO! chúng ta cần quan tâm đến các thông số trên
để đảm bảo chương trình có thể chạy tốt trên loại LOGO! mà chúng ta đang có.
Các thông số kỹ thuật của LOGO!
Kích thước 72 x 90 x55 mm
+ 19 chức năng tích hợp bên trong
+ 8 đầu vào và 4 đầu ra
+ Có đồng hồ bên trong có thể lưu nguồn trên 80 giờ trên LOGO! 12RC/ 24RC/
230RC
+ Tối đa 56 hàm
+ Có khả năng tích hợp
+ Có 3 bộ đếm thời gian
+ 2 đầu vào 1kHz trên mỗi LOGO! 12RC/24

+ 4 bộ chốt trạng thái
+

2.2 Lắp ráp và nối dây cho LOGO! .
14


Khoa Điện

Đồ án tốt nghiệp

2.2.1 Lắp ráp.
LOGO! được lắp trong hộp n ối dây ho ặc tủ điện, phải đảm bảo được các đầu
nối được bọc cách điện nếu không chúng sẽ gây nguy hiểm.
LOGO! được gá trên mộ t thânh chuẩn DIN với chiều r ộng 35 mm.
Sử dụng một tuố c nơ vít có đầu rộng 3 mm để nối dây cho
LOGO! . Kích thước dây: 1x2,5 mm2 và 2x1,5 mm2
2.2.2 Nối với nguồn điện.
LOGO! 230R và LOGO! 230RC được nối với nguồ n điện áp từ 115 – 220
vAC, tần số là 50 – 60 Hz. Diện áp đường dây có thể từ 85 –260 vAC tại điện áp
230v LOGO! tiêu thụ dòng 26mA

LOGO! 24 và LOGO! 24R thích hợp với nguồn đ iện 24vDC điện áp cung cấp có
thể từ 20,4 – 28,8v. Với điện áp 24v thì LOGO! 24/24R lần lượt tiêu thụ dòng
30/62mA
Kết nối
L+
N
L+ M

SIEMENS LOGO!
24/24R

SIEMENS
LOGO! 230R/230RC

2.2.3 Nối các đầu vào của LOGO!
Nối các bộ cả m biến tới đầ u vào. Các đầu vào có thể là các công tắc, cảm biến
quang điện hoặc công tắc điều khiển bằng ánh sáng ...
Đặc tính của bộ cảm biến cho LOGO! 230R và LOGO! 230RC
+ LOGO! nhận biết trạng thái 0 (khoá mở) tại áp < 40v AC. Dòng vào lớn nhất là
0,24 mA
15


Đồ án tốt nghiệp

Khoa Điện

LOGO! nhận biết trạng thái 1 tại áp >79v AC. không thể nối hai dây của công
tắc hành trình trực tiếp với LOGO! bởi vì dòng đóng mạch của nó lớn.
+ Khi trạng thái khoá thay đổi từ 0 đến 1 trạng thái 1 phải được duy trì ít nhất 50
ms để LOGO! nhận biết nó. Cũng như vậy khi chuyển về trạng thái 0.
Đặc tính của bộ cảm biến cho LOGO! 24 và 24R
+ LOGO! nhận biết trạng thái 0 (khoá mở) tại áp < 5v DC. dòng vào lớn nhất là 0 3
mA
+ LOGO! nhận biết trạng thái 1 tại áp >15v DC.
Có thể nối 3 và 4 dây của công tắc hành trình với các điện áp khác nhau tới
LOGO! không thể nối hai dây của công tắc hành trình trục tiếp với LOGO! bởi vì
dòng đóng mạch của nó lớn.

+ Khi trạng thái khoá thay đổi từ 0 đến 1 trạng thái 1 phải được duy trì ít nhất 50
ms để LOGO! nhận biết nó. Cũng như vậy khi chuyển về trạng thái 0.
+

Nối mạch
L+

L1
M

L+ M

L+ L+ L+ L+ L+......... ... L+

I1 I2 I3 I4 I5

....... I8

SIEMENS
LOGO! 24/24R

M

L+ M

I1

I2 I3

................... I8

SIEMENS

LOGO! 230R/230RC

2.2.4 Nối đầu ra của LOGO! .
LOGO! 230R/230RC và LOGO! 24R
Đầu ra của LOGO! 230RC/230R và LOGO! 24R là các Rơle. Công tắc của Rơle
được cách ly với nguồn cung cấp và đầu vào.
Yêu cầu đối với Rơle đầu ra

16


Đồ án tốt nghiệp

Khoa Điện

Bạn có thể nối các tải với nhau ở đầu ra, ví d ụ nh ư đèn, đèn hu ỳnh quang,
môtơ, contactor,....Các tải nối với LOGO! 24R phải có đặc tính như sau:
+ Dòng chuyển mạch lớn nhất phụ thuộc vào tải và số làn tcá động
Khi công tắc đóng (Q=1), dòng điện cực đại là 8A cho tải thuần trở và 2A cho tải
có tính cảm kháng.
+

Đấu nối
Đối với LOGO! 230R/230RC và LOGO! 24R

L1

N/M

LOGO! 24
Đầu ra của LOGO! 24 được đóng mạch nhờ các transistor. Các đầu ra được bảo
vệ chống quá tải và ngắn mạch. Không cần phải có nguồn cung cấp riêng cho tải.
LOGO! 24 cung cấp điện áp cho tải.
Các yêu cầu đối với transistor đầu ra
Tải nối với LOGO! 24 phải có đặc tính sau:
+ Dòng đóng mạch lớn nhất là 0,3 A
+ Khi đóng mạch ( Q=1), dongd điện cực đại là 0,3 A
Kết nối

17


Đồ án tốt nghiệp

Khoa Điện

Load
24v DC, 0,3 A

Khởi động LOGO! Bật/ Tái khởi động nguồn cung cấp.
LOGO! không khoá công tắc nguồn. LOGO! phản ứng như thế nào khi đóng
mạch phụ thuộc vào:
+ Có chương trình lưu trữ trong LOGO!
+ Có các nhớ trong LOGO!
+ Trạng thái LOGO! trước khi tắt nguồn
2.3

Bảng nay chỉ đáp ứng cho LOGO! với các hoàn cảnh có thể có:
Nếu
Trong LOGO! không có chương trình
hoặc không có card nhớ
LOGO! không có chương trình, có card
nhớ nhưng card không chứa chương
trình
LOGO! không chứa chương trình và
không có card nhớ hoặc có thì bộ nhớ
rỗng và:
+ LOGO! đã chạy hoặc ở trong chế độ
đặt thông số trước khi cắt nguồn.
+ LOGO! đang chạy chế độ lập trình
hoặc đóng No Program hiển thị trước
khi tắt nguồn
LOGO! có card nhớ chứa chương trình
và:
+ LOGO! đã chạy hoặc ở trong chế độ
18


Đồ án tốt nghiệp

Khoa Điện
đặt thông số trước khi cắt nguồn.
+ + LOGO! đang chạy chế độ lập
trình hoặc dongd No Program hiển
thị trước khi tắt nguồn

+ Chạy tới menu chính trong chế độ

lập trình

Các trạng thái hoạt động.
LOGO! có 2 trạng thái hoạt động:
+ RUN
+ STOP
LOGO! ở trạng thái dừng “ IN STOP” khi không có chương trình “ No
Program”hoặc chuyển sang chế độ lập trình.

LOGO! chạy “IN RUN” được hiển thị (sau khi ấn “STATS” trong menu
chính) hoặc đóng sang “ parametisaton mode”
+ Đọc trạng thái của đầu vào I1 đến I8
+ Tính toán trạng thái của đầu ra theo chương trình
+ chuyển mạch Rơle Q1 tớiQ4 trạng thái ON hoặc OFF.
2.4 Lập trình cho LOGO! .
Lập trình được hi ểu là nh ập vào một mạ ch. Một chương trình của
LOGO! thực sự là một sơ đồ mạch thể hiện bằng các cách khác nhau.
Chúng ta phải thay đổi cách thể hiện phù hợp với hiển thị của LOGO!
2.4.1 Đầu nối.
LOGO! có những đầu vào và đầu ra:
L1

SIEMENS

N


Khoa Điện
nghiệp

Đồ án tốt

Outputs
Mỗi đầu vào được nhận dạng b ới chữ I với con số. khi nhìn LOGO! từ
mặt trước, bạn nhận thấy các đầu nối của đầu vào phía trên bên phải.
Mỗi đầu ra đượ c đánh dấu bởi chữ Q và một con số. Có thể thấy đầu
nối outputs ở phía dưới.
Kết nối khi lập trình
Khi lập trình cho LOGO! phải nối các đầu nối với các khối. Để làm
việc này ta chọn các khối yêu cầu theo menu Co.

I1
I2
X

LOGO! có các đầu nối sau:
+ Vào I1, I2, I3, I4, I5, I6, I7, I8.
+ Ra Q1, Q2, Q3, Q4.
+ Lo: ‘0’ (OFF)
+ hi: ‘1’ (ON)
+ X: Không nối
Đầu vào ra có thể có trạng thái 0 hoặc 1, ‘0’ có nghĩa là không có áp
ở đầu vào và ‘1’ có nghĩa là có áp ở đầu vào.
Các đầu n ối Lo, hi, X nhằm mục đích đơn giản hoá việc vào chương
trình, hi là trạng thái 1, Lo là trạng thái 0, X là không nối với cả khối
nào.
2.4.2 Các chức năng cơ bản.
Khi bạn nhập vào một mạch, bạn tìm khối của hàm cơ bản trong danh
sách GF.
Có những chức năng cơ bản sau đây:

Biểu diễn bằng biếu đồ
mạch
Công tắc thường mở nối

Biểu diễn LOGO!


tiếp
20

Đồ án tố

Khoa Điện
>1
Công tắc thường mở nối
song song

Bộ đảo

=1
Công tắc tráo đổi kép
&

Công tắc thường đóng nối
song song
>1
Công tắc thường đóng nối
tiếp

+ AND

Nối tiếp nhiều công tắc thường mở
được
sau:
thể hiện trong sơ đồ mạch dưới đây:

Biểu tượng cho AND như

X


Bảng này áp dụng cho AND với x=1( có nghĩa là cổng vào 21

Khoa Điện
không sử dụng phải ở trạng thái 1)
I1
0
0
0
0
1
1
1

+ OR
Nối song song của một số
công tắc th ường mở được biểu
diễn trong sơ đồ mạch sau:

Biểu tượng cho OR như
sau:

I1
I2
I3

Kh ối này được gọi là OR vì đầu ra Q có trạng thái 1 khi I1 hoặc I2
hoặc I3 có trạng thái 1. Nói cách kkhác chỉ cần một đầu vào có trạng thái
1.
Bảng logic cho OR
B ảng sau áp dụng cho OR: x=0 (x=0 có nghĩa là cổng vào không được
sử dụng phải ở trạng thái 0)
I1
0
0
0
0
1
1
1
22

Khoa Điện

+ NOT
Một bộ đảo được biểu diễn như
NOT:
hình vẽ sau:

Khối NOT có đầu ra ở trạng thái 1 khi đầu vào ở trạng thái 0 và ngược

lại. Nói cách khác NOT đảo trạng thái ở đầu vào.


Sự tiện lợi của NOT là không cần có công tắc thường đ óng của LOGO! .
Có thể sử dụng công tắc thường mở và đảo chúng thành công tắc thường
đóng bằng khối NOT.
Bảng logic của NOT:
Bảng sau áp dụng cho NOT x = 1 ( x là cổng vào không được sử dụng)
I1
0
1
+ NAND
Một số công tắc thường đóng nối
song song được trình bầy ở sơ đồ dưới đây

biểu tượng của nó như sau:

Khối này là NAND bởi vì đầu ra (Q) chỉ có trạng thái 0 khi cả I1 và I2
và I3 có trạng thái 1.
23

Đồ án tốt nghiệp

Khoa Điện

Bảng logic cho NAND
Bảng sau áp dụng cho NAND x = 1 (x là cổng vào không được sử dụng)
I1
0
0

0
0
1
1
1
1