may ban hang tu dong plc s71200

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

ĐỀ TÀI:
HỆ THỐNG RÓT SẢN PHẨM

GVHD:
SVTH:
SVTH:

……, tháng năm 2017

MSSV:
MSSV:


Mục Lục
Mục Lục............................................................................................................................. 2
LỜI NÓI ĐẦU................................................................................................................... 5
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ RÓT SẢN PHẨM........................................................6
Đặt vấn đề.....................................................................................................................................................6
1.1.
1.1.1

HỆ THỐNG RÓT SẢN PHẨM TỰ ĐỘNG...................................................................................6
Giới thiệu về hệ thống rót sản phẩm tự động..........................................................................6

1.1.2. Hoạt động của hệ thống rót sản phẩm tự động..............................................................................6
1.2.

CÁC THÀNH PHẦN CHÍNH CỦA HỆ THỐNG RÓT SẢN PHẨM TỰ ĐỘNG.......................7

1.2.1. Cảm biến xác định số lượng chai...................................................................................................7
1.2.2. Cơ cấu chấp hành di chuyển vật..................................................................................................16
1.2.3. Cơ cấu chấp hành di chuyển đầu rót............................................................................................16
1.2.3. Cơ cấu chấp hành rót sản phẩm ( nước ).....................................................................................17

CHƯƠNG II. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PLC...........................................................18
2.1. Tổng quan về PLC:.............................................................................................................................18
2.2. Cấu trúc phần cứng của PLC:.............................................................................................................19
2.2.1. Các thành phần chính của PLC bao gồm:...................................................................................20
2.2.2. Vòng quét của PLC:.....................................................................................................................22
2.3. Ngôn ngữ lập trình PLC:.....................................................................................................................23
2.4. Hệ thống giám sát và điều khiển SCADA..........................................................................................25
2.5. Các dòng PLC của Siemens:...............................................................................................................26

CHƯƠNG III. LẬP TRÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PLC CHO HỆ THỐNG
RÓT SẢN PHẨM TỰ ĐỘNG........................................................................................30
3.1. Phạm vi công nghệ điều khiển:...........................................................................................................30
3.2. Phân bố địa chỉ cho PLC.....................................................................................................................30
a. đấu nối phần cứng..............................................................................................................................30
b. thiết lập phân bố địa chỉ.....................................................................................................................31
3.3. Viết chương trình điều khiển cho PLC...............................................................................................31

KẾT LUẬN...................................................................................................................... 36
Kết quả:.......................................................................................................................................................36

Hạn chế:......................................................................................................................................................36
Đề xuất........................................................................................................................................................36

TÀI LIỆU THAM KHẢO..............................................................................................37


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………


LỜI NÓI ĐẦU
Hệ thống điều khiển bằng PLC được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống sản xuất,
chế biến, dây chuyền vận chuyển công nghiệp. Đặc biệt trong sản xuất thực phẩm thì vấn
đề vệ sinh an toàn thực phẩm luôn đặt lên hang đầu, nếu làm thủ công thì sẽ có sản sinh
ra vi sinh vật không có lợi cho sức khoẻ hơn hết là trong ngành sản suất thức uống thì vấn
đề vệ sinh là hết sức cần thiết. để năng cao năng suất mà đảm bảo an toàn thực phẩm thi
các hệ thống sản suất thực phẩm ra đời trong đó có hệ thống rót sản phẩm tự đông ( ở đây
là rót nước )
Từ đó đồ án sẽ đi lập trình, mô phỏng trong một bài toán điều khiển đơn giản để
minh chứng cho ứng dụng của PLC trong điều khiển. Mặc dù bài toán chỉ là đơn giản
nhưng với sự phát triển của PLC hiện nay, đặc biệt việc viết chương trình theo module
cộng với thư viện, chương trình con có khả năng kế thừa thì việc mở rộng bài toán cho hệ
thống đầy đủ là hoàn toàn khả thi và thực hiện được.
Trong quá trình thực hiện đồ án này xin trân trọng cảm ơn sự quan tâm giúp đỡ
của . ……………… trong công tác hướng dẫn, cũng như xây dựng bài toán, lập trình,

mô phỏng hệ thống.
Đồ án này mặc dù đã được đầu tư và dành thời gian thực hiện công phu, tuy nhiên
sẽ không tránh khỏi những thiếu xót về mặt công nghệ, các yếu tố liên động, liên kết của
dây chuyền trong thực tế. Do vậy cũng rất mong muốn nhận được những ý kiến đóng góp
của Quý thầy cô cũng như những bạn học viên khác để đồ án được xây dựng hoàn thiện
hơn nữa.
Xin trân trọng cảm ơn!


CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ RÓT SẢN PHẨM
Đặt vấn đề.
Cùng với sự phát triển của công nghiệp và hội nhập nền kinh tế thế giới TPP là cơ
hội cũng như thách thứ thì việc chuyển đỏi sang sản xuất tự động hóa là điều tất yếu đối
với mọi danh nghiệp, nhà máy, xí nghiệp đặc biệt là đối với ngành sản xuất thực phẩm .
Việc phát triển tự động hoá các hệ thống điều khiển và vận hành đã trở nên đơn giản rất
nhiều trong đó có hệ thống rót sản phẩm tự động đã góp phần tang năng suất và nâng cao
vệ sinh an toàn thực phẩm
Góp phần vào công cuộc phát triển đó là các dòng, các bộ điều khiển trở nên nhỏ
gọn và tiện ích. Trong đó không thể không thể không kể đến các dòng PLC của tập đoàn
Siemens đặt biệt là PLC S7-1200 một dòng nhỏ gọn nhưng tích hợp khá nhiều chức năng.
Ứng dụng của PLC S7-1200 vào việc thu nhận và xữ lý dữ liệu một bộ điều khiển
trung tâm mà hệ thống rót sản phẩm tự động là một ứng dụng trong các ứng dụng quy
trình công nghệ với PLC S7-1200
1.1.

HỆ THỐNG RÓT SẢN PHẨM TỰ ĐỘNG

1.1.1 Giới thiệu về hệ thống rót sản phẩm tự động
Hệ thống rót sản phẩm tự động là một hệ thống không thể thiếu trong quy trình
sản xuất thực phẩm làm tang năng suất và vệ sinh an toàn thực phẩm. thay cho việc triết

rót thủ công là một hệ thống chiếc rót có độ chính xác cao và đồng bộ sản phẩm. ( thể
tích nước giữa các chai có sự chênh lệch không lớn )
1.1.2. Hoạt động của hệ thống rót sản phẩm tự động
Ứng dụng PLC S7-1200 biết cách sử dụng các ngõ vào digital và các khối chức
năng timer.
Hệ thống gồm các encoder và các sensor xác định vật tới. khi hệ thống hoạt động
động cơ quay băng tải kéo vật di chuyển tới, khi thấy vật đến cánh tay robot hoạt động di
chuyển sản phẩm vào khung theo vị trí được đặt trước. khi sản phẩm đầy khung sẽ được
vận chuyển đi và một khung mới được đưa vào


1.2.

CÁC THÀNH PHẦN CHÍNH CỦA HỆ THỐNG RÓT SẢN PHẨM TỰ
ĐỘNG

1.2.1. Cảm biến xác định số lượng chai
1.2.1.1 Cảm biến.

Định nghĩa: Cảm biến được định nghĩa như một thiết bị dùng để biến đổi các đại lượng
vật lý và các đại lượng không điện cần đo thành các đại lượng có thể đo được (như dòng
điện, điện thế, điện dung, trở kháng...). Nó là thành phần quan trọng nhất trong một thiết
bị đo hay trong một hệ điều khiển tự động. Cúng có mặt trong các hệ thống phức tạp,
người máy, kiểm tra chất lượng sản phẩm, tiết kiệm năng lượng chống ô nhiễm môi
trường và ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực giao thông vận tải, hàng tiêu dùng, bảo quản
thực phẩm, ôtô, trò chơi điện tử, v.v..
A. Tìm hiểu chung về cảm biến
a. Cảm biến tiệm cận

 Cảm biến tiệm cận là gì?

Là một thiết bị phát hiện đối tượng bằng phương pháp không tiếp xúc thông qua sự
thay đổi trong trường từ điện.

 Nguyên lý hoạt động của cảm biến tiệm cận
Cảm biến tiệm cận tạo ra một lưới các trường điện/ từ (trường này được tạo ra bởi một
mạch cộng hưởng) , khi đối tượng đi vào trường của cảm biến và làm rối loạn các đường
sức từ, kết quả sẽ được gửi đến mạch cộng hưởng và thông qua sự thay đổi này để phá
thiện ra đối tượng. Nguyên lý làm việc nhìn chung như quá trình phát hiện mồi trên mạng
nhện.


Hình 4.1: Mô hình một cảm biến tiệm cận
Khoảng cách hoạt động của cảm biến phụ thuộc vào bản chất vật liệu của đối tượng
phát hiện, từ milimet - vài chục milimet. Ứng dụng rộng rãi trong các dây chuyền sản
xuất như đo, đếm sản phẩm, xác định hành trình, phát hiện đối tượng…..
-

 Phân loại cảm biến tiệm cận
Inductive (cảm ứng điện cảm): phát hiện vật thể kim loại.
Capacitive (cảm ứng điện dung): phát hiện vật thể kim loại và phi kim.
Magnetic (từ tính): phát hiện các đối tượng từ tính.
Photoelectric (cảm biến quang điện): sử dụng phần tử nhạy sáng để phát hiện đối

-

tượng.
Ultrasonic (siêu âm): sử dụng sóng siêu âm để phát hiện đối tượng kim loại và phi
kim.
 Cảm biến tiệm cận điện dung

Hình 4.2: Mạch đo của cảm biến tiệm cận điện dung


 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:
Bộ phận cảm nhận là một cuộn dây được cung cấp dòng có tần số cao, nó sẽ tạo ra một
từ trường thay đổi xung quanh cuộn dây. Một vật kim loại nằm trong vùng từ trường này
sẽ xảy ra hiệu ứng dòng Fuco. Theo định luật Lenz, dòng điện này có chiều chống lại
nguyên nhân tạo nên nó, và kết quả tạo nên một từ thông ngược lại từ thông của cuộn
dây, điều này dẫn đến hệ số tự cảm L thay đổi và trở kháng :
Z = 2πfL.

Trong đó
L = F(n, η, A, l)
với n: số vòng dây
η: độ từ thẩm
A: khoảng cách
l: kiểu vật liệu

 Ưu – Nhược điểm và phạm vi ứng dụng
 Ưu điểm
Cấu tạo đơn giản. Có thể cảm nhận được các vật thể dẫn điện, không dẫn điện, mức
chất lỏng, vật thể nhẹ hay nhỏ. Tốc độ đáp ứng nhanh. Tuổi thọ và độ ổn định với nhiệt
độ cao.

 Nhược điểm
Bị ảnh hưởng bởi độ ẩm, sương, sự thay đổi điện môi. Dây nối sensor phải ngắn để
không ảnh hưởng đến điểm cộng hưởng của bộ dao động. Phạm vi hoạt động thấp (từ
milimet – vài chục milimet).

 Phạm vi ứng dụng

Ứng dụng trong việc đo và phát hiện các vật thể kim loại hoặc phi kim.
b.Cảm biến siêu âm

 Cảm biến siêu âm là gì?
Cảm biến siêu âm là loại cảm biến sử dụng sóng siêu âm để xác định khoảng cách cần
đo thông qua thời gian phát và thu các sóng phản xạ đồng thời.

 Nguyên lý hoạt động

Hình 4.3: Cảm biến siêu âm
Cảm biến phát ra sóng siêu âm, sau đó sóng được truyền đi trong không khí với vận tốc
khoảng 343m/s. Quá trình phát sóng siêu âm và thu sóng phản xạ diễn ra đồng thời, đo
được khoảng thời gian từ lúc phát đi tới lúc thu về, qua đó máy tính có thể xác định được
quãng đường mà sóng đã di chuyển trong không gian.
* Các vùng phía trước cảm biến

 Vùng tối (Blind zone):
Vùng tối tồn tại trước bề mặt cảm biến khoảng từ 6 - 80cm. Khi vật thể trong vùng này
thì đầu ra không có trạng thái ổn định.

 Vùng hoạt động:
Khoảng thời gian giữa tín hiệu phát và tín hiệu phản xạ nhận được nó tỉ lệ với khoảng
cách từ cảm biến đến vật thể.


Vùng hoạt động có thể điểu chỉnh. Giới hạn trên có thể điều chỉnh với mọi cảm biến
nhưng giới hạn dưới thì phụ thuộc vào từng loại cảm biến cụ thể.
 Blocking range:

Là vùng giữa giới hạn dưới và vùng mù. Khi vật ở trong vùng này vật sẽ không được
phát hiện.

Hình 4.4: Đường đi của sóng siêu âm
Quãng đường di chuyển của sóng sẽ bằng 2 lần khoảng cách từ cảm biến tới chướng
ngoại vật, theo hướng phát của sóng siêu âm. Hay khoảng cách từ cảm biến tới chướng
ngại vật sẽ được tính theo nguyên lý TOF (Time Of Flight):
d = v . t/2

 Ưu – Nhược điểm và phạm vi ứng dụng
 Ưu điểm
-

Khoảng cách mà cảm biến có thể phát hiện lên tới 15m.

-

Sóng phản hồi của cảm biến không phụ thuộc vào màu sắc của bề mặt đối tượng
hay tính chất phản xạ ánh sáng của đối tượng.

 Nhược điểm


-

Cảm biến siêu âm yêu cầu đối tượng có một diện tích bề mặt tối thiểu (giá trị này
tùy thuộc vào từng loại cảm biến)

-

Sóng phản hồi cảm biến nhận được có thể chịu ảnh hưởng của sóng âm thanh tạp
âm, nhiệt độ hay dạng bề mặt của đối tượng cần xác định.

-

Cảm biến tiệm cận siêu âm yêu cầu một khoảng thời gian sau mỗi lần sóng phát đi
để sẵn sàng nhận sóng phản hồi. Kết quả cảm biến tiệm cận siêu âm nhìn chung
chậm hơn các cảm biến khác.

-

Cảm biến tiệm cận siêu âm giới hạn bởi khoảng cách phát hiện nhỏ nhất.

-

Sự thay đổi của môi trường như nhiệt độ (vận tốc âm thanh phụ thuộc vào nhiệt
độ) áp suất, sự chuyển động không đều của không khí, bụi bẩn bay trong không
khí gây ảnh hưởng đến kết quả đo.

 Phạm vi ứng dụng
Sử dụng cảm biến để đo khoảng cách, xác định vị trí của vật thể… Phạm vi sử dụng từ
vài centimet đến vài met.
Ví dụ: Cảm biến siêu âm SRF05
Một số đặc điểm của cảm biến siêu âm SRF05
Mức độ của sóng âm hồi tiếp phụ thuộc vào cấu tạo của đối tượng và góc phản xạ của nó.

Bảng: Các đặc tính của cảm biến siêu âm SRF05


b. Cảm biến quang điện

 Cảm biến quang điện là gì?
Cảm biến quang điện thực chất là các linh kiện quang điện, được cấu tạo từ các chất
bán dẫn, có một đầu thu và một đầu phát khi đầu phát phát ra ánh sáng đầu thu sẽ thu ánh
sáng này làm cho các linh kiện bán dẫn có thể dẫn hoặc khóa. Dựa vào việc dẫn hoặc
khóa này mà ta có thể biết được có vật hay không.

 Nguyên lý hoạt động
Khi có ánh sáng chiếu vào bề mặt của linh kiện bán dẫn thì nó sẽ thay đổi điện trở.
Sự thay đổi điện trở nhiều hay ít phụ thuộc vào cường độ ánh sáng chiếu vào.


Hình : Các dạng cảm biến quang điện

Khi có ánh sáng chiếu vào bề mặt của linh kiện bán dẫn thì nó sẽ thay đổi điện trở. Sự
thay đổi điện trở nhiều hay ít phụ thuộc vào cường độ ánh sáng chiếu vào.
* Ưu – Nhược điểm và phạm vi ứng dụng
 Ưu điểm
 Hạn chế được những phụ thuộc của cảm biến vào yếu tố khách quan như
điều kiện môi trường và đối tượng cần xác định
 Có độ chính xác cao
 Phạm vi sử dụng rộng
 Nhược điểm
 Không sử dụng được ở môi trườn nhiều bụi bẩn
 Phạm vi ứng dụng
 Sử dụng trong cảm biến xác định vị trí
 Áp dụng trong chế tạo Encoder và thước mã
 Đo cường độ sáng
 Ghép quang cách ly tín hiệu
B. Lựa chọn cảm biến và cách lắp đặt

Trong công nghiệp hay các vấn đề phân loại sản phẩm theo một tỉ lệ nhất định ta dung các tia
hồng ngoại vì với ánh sang hồng ngoại rất linh hoạt tuy có nhược điểm là dễ nhiễu nhưng trong môi
trường hoạt động ít ánh sang hay ánh sang không đủ mạnh thì cảm biến hồng ngoại là lựa chọn hang đầu
cho các dây chuyền phân loại


Hình . Một số loại cảm biến xác định vị trí


1.2.1.2. Encoder

Encoder là bộ cảm biến dùng để xác định góc quay lấy được chính xác vận tốc truyền chai của bang tải
làm đồng bộ hệ thống một cách chính xác cao và xác định vị trí đầu rót

1.2.2. Cơ cấu chấp hành di chuyển vật
NT Motors – Economical high performance servo motors

Là loại động cơ servo tốc độ cao giúp xữ lý nhanh các hành động cần sự chính xác cao như trong đồ án
này động cơ giúp thay đổi góc cần gạt làm thay đổi hướng di chuyển của sản phẩm cần phân loại

1.2.3. Cơ cấu chấp hành di chuyển đầu rót
Cơ cấu chấp hành theo chuyển động thẳng ,một thiết bị truyền động mà tạo ra chuyển
động theo một đường thẳng, ngược lại với chuyển động xoay tròn của một động cơ
điện thông thường. Cơ cấu chấp hành theo chuyển động thẳng được sử dụng trong các
máy công cụ và máy móc công nghiệp, trong các thiết bị ngoại vi của máy tính như ổ đĩa
và máy in, trong van và bộ giảm chấn, và ở nhiều nơi khác, trong đó yêu cầu phải chuyển
động thẳng. Xi lanh thủy lực hoặc khí nén vốn tạo ra chuyển động thẳng. Nhiều cơ cấu
khác cũng được sử dụng để tạo ra chuyển động thẳng từ động cơ quay.
Vitme cơ cấu chấp hành Chuyển chuyển động tròn sang chuyển động thẳng

Các động cơ chủ yếu được sử dụng khi cần chuyển động tròn, nhưng cũng có thể được sử
dụng đối với các ứng dụng chuyển động thẳng bằng cách chuyển đổi chuyển động tròn
sang chuyển động thẳng bằng một vít me hoặc cơ cấu tương tự. Mặt khác, một số thiết bị
chấp hành về bản chất là chuyển động thẳng, chẳng hạn như cơ cấu truyền động áp điện
(piezoelectronic). Chuyển đổi giữa chuyển động tròn và chuyển động thẳng thường được
thực hiện thông qua một vài loại cơ cấu đơn giản bao gồm:


Trục vít: tất cả các cơ cấu truyền động kích vít, vít me bi và con lăn trục vít đều
các hoạt động trên nguyên tắc máy cơ đơn giản được gọi là vít. Bằng cách xoay đai
ốc của cơ cấu chấp hành này, trục vít sẽ di chuyển theo một đường. Bằng cách di
chuyển trục vít, đai ốc sẽ xoay theo.
Ngoà ra còn một số loại cơ cấu chuyển truyền động khác như :



Bánh xe và trục: các cơ cấu chấp hành Palăng, tời, thanh răng và bánh răng, truyền
động bằng xích, xích đứng và dây cua-roa đứng hoạt động dựa trên nguyên lý của
bánh xe và trục. Bằng cách quay một bánh xe/trục (ví dụ như hình trụ tròn, bánh
răng, ròng rọc hoặc trục) thì bộ phận chuyển động thẳng (ví dụ như cáp, giá
đỡ, xích hoặc dây cua-roa) sẽ di chuyển theo. Bằng cách di chuyển các bộ
phậnchuyển động thẳng, bánh xe/trục sẽ quay theo.

1.2.3. Cơ cấu chấp hành rót sản phẩm ( nước )
Van điện từ:

Van điện từ là gì?
Van điện từ hay còn gọi là solenoid vavle là loại van chặn đóng mở nhờ lực của cuộn dây
điện từ. Van điện từ là một thiết bị thừa hành. Tùy theo cấu tạo, van điện từ có thể là van

chặn (loại 1 ngả) hoặc van chuyển dòng (nhiều ngả). Van điện từ được sử dụng trong hệ
thống nước, khí nén, gas lạnh nên tên gọi của van điện từ tương ứng với hệ thống đó như
van điện từ nước, van điện từ khí nén, van điện từ hệ thống khí nén, van điện từ hệ thống
điều hòa, van điện từ tự động ...


CHƯƠNG II. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PLC
2.1. Tổng quan về PLC:
Bộ điều khiển PLC (Programmalbe Logic Controller) hiện được được sử dụng rộng rãi
trong điều khiển công nghiệp, dễ dàng lập trình để thực hiện các chứ năng điều khiển,
làm giảm thiểu việc nối dây phẩn cứng như các mạch điều khiển bằng rơ le.
Ban đầu PLC xuất hiện để thay thế các hệ thống điều khiển bằng PLC, sau đó với sự phát
triển của công nghệ PLC đã được ứng dụng trong các ứng dụng phức tạp, không chỉ ở các
ứng dụng đóng/ mở mà còn thực hiện các chức năng về thời gian, đếm, tính toán, so sánh
và xử lý các tín hiệu tương tự.

Hình 2.1. Các dòng PLC của Siemens
Các ưu điểm của PLC bao gồm:
 Giảm việc nối dây phần cứng: so sánh với hệ thống rơ le được thiết kế để làm một
chức năng riêng biệt thì PLC chỉ quan tâm tới đầu vào/ đầu ra, các chức năng điều
khiển được thực hiện bằng lập trình thì cấu trúc một bộ điều khiển PLC sẽ đơn
giản và dễ thực hiện hơn rất nhiều, nhất là trong những bài toán cần thay đổi yêu
cầu điều khiển
 Tăng độ ổn định của hệ thống: chương trình điều khiển của PLC được viết, kiểm
tra và dễ dàng đổ xuống các PLC khác nhau. Chính vì chương trình nằm trong bộ
nhớ nên sẽ không xảy ra các lỗi logic do nối dây


 Khả năng linh hoạt cao: chương trình điều khiển của PLC dễ dàng được viết và
chỉnh sửa theo yêu cầu

 Tổng chi phí giảm: nếu chỉ so sánh giá thành PLC và rơle thì PLC có giá thành
cao hơn, tuy nhiên trong một hệ thống điều khiển phức tạp thì hệ thống điều khiển
bằng PLC có giá cạnh tranh hơn rất nhiều so với hệ thống bằng rơ le do giảm thiểu
số lượng rơ le, tủ đấu nối, dây điện, chi phí nhân công lắp đặt, sửa chữa, vận hành.
 Khả năng truyền thông cao: PLC hiện nay dễ dàng truyền thông với các hệ thống
máy tính, hệ thống điều khiển SCADA, DCS thông qua các giao thức Ethernet,
Profibus, RS232,…
 Thời gian đáp ứng nhanh: Tốc độ đáp ứng của bộ điều khiển bằng PLC hiện nay
có thể ở thời gian thực, và ứng dụng thậm chí được dùng cho các hệ thống DCS.
 Dễ dàng chuẩn đoán, sửa chữa: PLC có thể được thiết kế để có các chức năng
chuẩn đoán, override để giúp cho việc chỉnh sửa phần cứng, phần mềm được thực
hiện mà không phải dừng hệ thống.
2.2. Cấu trúc phần cứng của PLC:

Hình 2.2. Cấu trúc phần cứng của PLC
2.2.1. Các thành phần chính của PLC bao gồm:

 Nguồn cung cấp: thường nguồn PLC sẽ biến điện xoay chiều thành điện một chiều
24V cung cấp cho các moduel của hệ thống hoạt động


 Bộ điều khiển CPU: mỗi dòng PLC sẽ có rất nhiều loại CPU khác nhau để phù
hợp với các tính chất và ứng dụng trong bài toán điều khiển công nghiệp
 Các module đầu vào ra I/O: có hai loại là Fixed I/O tức là các I/O này đi kèm luôn
với CPU và không thể tách rời ra khỏi CPU được. Ưu điểm của loại này đó là nhỏ
gọn, giá thành rẻ tuy nhiên lại thiếu độ linh hoạt đối với các ứng dụng cần sự thay
đổi I/O hoặc khi I/O bị hỏng thì phải thay luôn cả bộ CPU. Một dạng nữa của I/O
là loại Modular I/O, loại này I/O được tách riêng biệt thành các module và có thể
được tháp lắp dễ dàng với khả năng linh hoạt rất cao. Hiện nay đa số các loại PLC
được chế tạo the dạng này để phù hợp với các ứng dụng khác nhau trong công

nghiệp. Các I/O cũng có thể được phân chia theo kiểu Local I/O khi I/O nằm cùng
Rack với CPU hoặc Remote I/O khi I/O không nằm cùng Rack với CPU mà được
liên hệ bằng các module truyền thông.
 Dựa vào số lượng I/O người ta cũng phân chia PLC thành các loại: cỡ nano với số
lượng I/O từ 15 I/O trở xuống, cỡ nhỏ từ 15 đến 128 I/O, cỡ trung bình từ 128 đến
512 I/O và cỡ lớn với số lượng I/O trên 512 I/O.

Hình 2.3. Cấu hình lại Fixed I/O


Hình 2.4. Cấu hình loại Modular I/O

Hình 2.5. Local và Remote I/O
2.2.2. Vòng quét của PLC:

PLC hoạt động theo vòng quét (Scan Cycle): Bắt đầu vòng quét sẽ đọc các tín hiệu đầu
vào, lưu vào bộ nhớ đệm, sau đó thực hiện chương trình, chẩn đoán lỗi thực hiện truyền
thông rồi mới đưa các tín hiệu đầu ra.


Hình 2.6. Vòng quét chương trình của PLC
2.3. Ngôn ngữ lập trình PLC:

Hình 2.7. Phân loại ngôn ngữ lập trình PLC theo tiêu chuẩn IEC61131
Ngôn ngữ lập trình cho PLC theo tiêu chuẩn IEC61131 được chia làm 5 loại chính như
sau:
 Ladder Diagram (LD): là ngôn ngữ hình thang, giống như với sơ đồ điều khiển
logic bằng rơle, được chia thành các network. Đây là ngôn ngữ phổ biến nhất
trong lập trình PLC, phù hợp với cách thức lập trình dựa vào các tác động của
công tắc và cuộn dây của rơle.

Hình 2.8. Ngôn ngữ hình thang


 Function Block Diagram (FBD): là ngôn ngữ dạng sơ đồ khối, kết nối logic với
nhau để thực hiện yêu cầu điều khiển.

Hình 2.9. Ngôn ngữ FBD
 Sequential Function Chart (SFC): là dạng ngôn ngữ mà chương trình được chia
thành các bước với các chuyển tiếp và các điều kiện để chuyển tiếp, đây là ngôn
ngữ một dạng của GRAFCET

Hình 2.10. Ngôn ngữ SFC
 Instruction List (IL): là ngôn ngữ dạng mã máy (Low-level) dùng các câu lệnh để
lập trình


 Structured Text (ST): là ngôn ngữ dạng cấp cao (High-level) dùng các ngôn ngữ
như BASIC, C, PASCAL để lập trình


2.4. Hệ thống giám sát và điều khiển SCADA

Hình . hệ thống bắt đầu

Hình . hệ thống đang rót