Thiết kế mô hình hệ thống rửa ôtô tự động

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện

GVHD : Th.S Phan Văn Hiệp

LỜI MỞ ĐẦU

Cuộc sống gắn liền với sự tiện lợi, con người luôn mong muốn được sử dụng
các dịch vụ tốt nhất, nhanh nhất. Đối với các nước phát triển, công nghệ tự động hóa
được áp dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau, một ứng dụng thực tế trong cuộc sống
hằng ngày là : ”Hệ thống rửa ôtô tự động”. Đây là một ứng dụng rất cần thiết và
không thể thiếu ở các nước phát triển với mật độ ôtô lớn.
Đối với nước ta thì dịch vụ này còn khá mới, chưa được áp dụng rộng rãi,
nhưng trong tương lai, Đất nước ngày càng phát triển, đời sống vật chất nâng cao thì
số lượng ôtô cá nhân cũng tăng lên nhanh chóng. Từ đó các dịch vụ chăm sóc, bảo
dưỡng xe cũng phát triển nhanh chóng. Một trong những dịch vụ chăm sóc, bảo
dưỡng quen thuộc chính là rửa xe tự động. Rửa xe tự động giúp con người tiết kiệm
rất nhiều thời gian hơn phần mang lại sự chuyên nghiệp hơn trong dịch vụ rửa xe, đáp
ứng nhu cầu ngày càng cao của cuộc sống công nghiệp là sự tiện lợi và nhanh chóng,
nhưng cũng không kém phần hiệu quả so với các dịch vụ cổ điển.
Với mong muốn được mang những kiến thức quý báu mà Thầy Cô đã truyền
đạt cho em trong suốt 4.5 năm qua đưa vào ứng dụng thực tiễn nên em quyết định
chọn đề tài “ Thiết kế mô hình nhà hệ thống rửa ôtô tự động”. Mô hình của em được
xây dựng từ nhà rửa xe METROWASH 85 của Công ty HANNA và từ các mô hình
tham khảo trên mạng. Vì kiến thức còn hạn chế và thời gian tìm hiểu cũng không
nhiều nên đồ án của em còn nhiều sai sót. Hệ thống rửa ôtô tự động rất phức tạp về cơ
khí nên rất khó để thực hiện. Ở đây em xin đưa ra một mô hình thu nhỏ của hệ thống,
vì vậy hiệu quả sẽ không cao. Rất mong được sự giúp đỡ của các Thầy Cô giáo trong
khoa Xây Dựng và Điện.

Tp Hồ Chí Minh, tháng 1 năm 2013
Sinh Viên

Nguyễn Trọng Ninh

SVTH : Nguyễn Trọng Ninh

MSSV : 0851030054


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện

GVHD : Th.S Phan Văn Hiệp

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên, em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến quý Thầy Cô khoa Xây Dựng Và
Điện trường Đại Học Mở Thành Phố Hồ Chí Minh đã tận tình giảng dạy, cung cấp
cho chúng em những nền tảng kiến thức quý báu trong suốt 4.5 năm qua để hôm nay
em đủ niềm tin, sức mạnh và tri thức làm hành trang bước vào đời.
Sau 3 tháng nghiên cứu và thực hiện đề tài”Thiết kế mô hình hệ thống rửa ôtô
tự động” dưới sự hướng dẫn tận tình của Th.S Phan Văn Hiệp, cùng với sự nỗ lực của
bản thân đến nay em đã hoàn thành các công việc mà đề tài tốt nghiệp yêu cầu.
Trong suốt quá trình làm việc em đã tích lũy được một số kiến thức để có thể
nhanh chóng nắm bắt được những kiến thức cơ bản về PLC cũng như ứng dụng trong
điều khiển để từ đó có thể nắm bắt được công nghệ của hệ thống rửa ô tô tự động
ngoài thực tế.
Điều khiển tự động là một lĩnh vực mới mẻ đối với sinh viên, nên trong thời
gian vừa qua mặc dù cố gắng hết sức để hoàn thành đề tài của mình song không thể
tránh khỏi những thiếu sót. Em mong sự góp ý xây dựng của các Thầy Cô để đề tài
của em được hoàn thiện hơn nữa.

Tp Hồ Chí Minh, tháng 1 năm 2013

Sinh Viên
Nguyễn Trọng Ninh

SVTH : Nguyễn Trọng Ninh

MSSV : 0851030054


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện

GVHD : Th.S Phan Văn Hiệp

CHƯƠNG 1 : TÌM HIỂU HỆ THỐNG RỬA ÔTÔ TỰ ĐỘNG
1.1 Mở đầu .
Ở các nước phát triển, những nước mà phương tiện đi lại chủ yếu là ôtô, nhu cầu
bảo dưỡng ôtô khá lớn. Trong quy trình bảo dưỡng xe ôtô, việc rửa xe được thực hiện
khá thường xuyên và không cần thợ có tay nghề cao. Do đó, tự động hóa công đoạn rửa
xe là rất cần thiết, nhằm giảm chi phí, tăng tính tiện lợi và tiết kiệm thời gian. Khi đến
những trạm rửa xe tự động, người ta chỉ cần đưa xe vào đúng vị trí, bỏ tiền vào máy và
nhấn nút, sau đó chiếc xe của họ sẽ được rửa sạch trong một thời gian ngắn. Hệ thống rửa
xe tự động đã và đang trở nên phổ biến tại những nước phát triển nhờ vào tính tiện dụng
của nó. Ở nước ta hiện nay trạm rửa xe tự động chưa được sử dụng phổ biến, nhưng trước
nhu cầu sử dụng xe ôtô ngày càng cao, thì chắc hẳn nó sẽ được ứng dụng rộng rãi trong
tương lai không xa.
1.1.1 Tính cấp thiết của đề tài .
Hiện nay trên thế giới cũng như ở Việt Nam số lượng xe ô tô ngày càng tăng rất
nhanh. Ngoài việc nâng cao tính công nghệ và các tính năng của xe để đáp ứng nhu cầu
ngày càng cao của người sử dụng thì việc bảo dưỡng, sửa chữa và chăm sóc xe cũng
hết sức cần thiết. Trong đó, việc giữ cho chiếc xe luôn được sạch sẽ là việc làm không
thể bỏ qua. Bụi bẩn bám lâu ngày sẽ gây ăn mòn, hoen gỉ các chi tiết kim loại của xe,

hủy hoại lớp sơn trên bề mặt xe,…
Thường xuyên rửa xe là cách tốt nhất mà bạn có thể làm để bảo vệ và duy trì
chiếc xe của bạn luôn giữ được trạng thái sạch và mới như ban đầu. Rửa xe thường
xuyên không chỉ đơn thuần mang lại ngoại hình đẹp cho chiếc xe, mà nó còn giúp
bảo vệ xe, kéo dài tuổi thọ của một số bộ phận trên xe. Tuy nhiên, hiện nay tại nước
ta những phương pháp rửa xe vẫn chưa mang lại hiệu quả cao.
1.1.2 Mục tiêu của đề tài .
Để nâng cao hiệu quả cũng như tính năng công nghệ của việc sử dụng các thiết bị
vào hệ thống rửa xe ôtô tự động phù hợp với điều kiện, môi trường ở Việt Nam. Đưa
ra các phương án rửa xe tự động khác nhau, thiết lập một phương án tối ưu nhất sử dụng
SVTH : Nguyễn Trọng Ninh

MSSV : 0851030054

Trang 1


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện

GVHD : Th.S Phan Văn Hiệp

phù hợp ở nước ta.
1.1.3 Phạm vi và phương pháp nghiên cứu.
Để thiết kế mô hình và lập trình cho mô hình hoạt động, các phương pháp
nghiên cứu sau đã được vận dụng tổng hợp :
-

Tham khảo các mô hình thực tế từ mạng internet.

-

Xây dựng sơ đồ khối, mô hình hóa hệ thống có giới hạn các chức năng.

-

Xây dựng giải thuật điều khiển hiện thực hóa ý tưởng điều khiển mô hình.

-

Sử dụng phần mềm Step 7 MicroWin để lập trình cho hệ thống.

-

Kiểm tra và thử nghiệm từng module phần cứng và phần mềm, trước khi
vận hành toàn bộ hệ thống.

1.2 Hệ thống nhà rửa xe METROWASH 85 của công ty Hanna .
Kiểu nhà rửa xe Metro Wash 85 có công suất lớn, rửa được 85 chiếc xe trong mỗi
giờ. Khả năng tẩy rửa của hệ thống rất cao. Loại bỏ các bụi bẩn bám trên bề mặt trước –
sau và các góc cạnh của xe. Hệ thống không chỉ rửa sạch các bụi bẩn mà còn có thêm
chức năng đánh bóng xe nhờ hệ thống chổi vải mềm đặc biệt.

Hình 1.1 Sơ đồ khối nhà rửa xe tự động
Chú thích :
1. Con lăn bánh xe cho xe di chuyển vào hệ thống.
2. Đường ray để đưa bánh xe vào vị trí con lăn.
SVTH : Nguyễn Trọng Ninh

MSSV : 0851030054

Trang 2


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện

GVHD : Th.S Phan Văn Hiệp

3. Gồm các vòi phun nước áp suất cao để loại bỏ sơ bụi bám bên ngoài và phun
chất tẩy rửa.
4–10. Hệ thống cặp chổi làm sạch phần phía trên của mui xe.
5–9. Hệ thống chổi nhỏ làm sạch 4 bánh xe.
7. Hệ thống cặp chổi lớn làm sạch phần trước – sau thân xe.
8. Phun nước làm sạch chất tẩy.
11. Phun nước áp suất cao để loại bỏ hoàn toàn bụi bặm.
12. Hệ thống sấy khô xe.
1.3 Giới thiệu các phương pháp rửa ôtô.
Hiện nay tại Việt Nam chúng ta hầu hết là sử dụng các phương pháp rửa xe thủ
công là chủ yếu. Tuy nhiên trong thời gian không xa với 3 phương pháp sau sẽ được đan
xen nhau và đưa ra một phương pháp hợp lý nhất, tiết kiệm thời gian nhất, thiết bị hiện đại
nhất với trình độ kỹ thuật cao là rất cần thiết.

CÁC HỆ THỐNG RỬA ÔTÔ

BÁN TỰ ĐỘNG

TỰ ĐỘNG

Vốn đầu tư thấp.

Vốn đầu tư tương đối

Vốn đầu tư cao. Máy

Máy móc, trang thiết

cao. Máy móc, trang

móc, trang thiết bị hiện

bị đơn giản. Tốn

thiết bị tương đối hiện

đại. Làm việc thay thế

nhiều thời gian và

đại.

con

hoàn toàn con người, tiết

nhân công lao động.

người làm một phần

kiệm được thời gian,

Đòi hỏi phải có lao

công việc. Tiết kiệm

nhân công lao động một

được nhiều thời gian

cách tuyệt đối.

THỦ CÔNG

1.4

Các phương án

động của con người.

công nghệ của phương
pháp rửa xe tự động .
SVTH : Nguyễn Trọng Ninh

Thay

thế

và nhân công lao động
nhưng chưa tuyệt đối.
MSSV : 0851030054

Trang 3

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện

GVHD : Th.S Phan Văn Hiệp

Phương án 1 :
-

Chổi lau sườn : 4 chiếc.

-

Chổi lau nóc : 1 chiếc (dạng
tấm).

-

Chổi lau bánh : 2 chiếc.

-

Máy sấy : 3 chiếc .
Hình 1.2 Mô hình rửa ôtô tự động phương án 1.

Phương án 2 :
-

Chổi lau sườn : 4 chiếc.

-

Chổi lau nóc dạng tấm : 2
chiếc.

-

Chổi lau bánh : 2 chiếc.

-

Thanh dọc cọ mép dưới
của xe : 4 chiếc.

-

Máy thổi khô : 6 chiếc .

Hình 1.3 Mô hình rửa ô tô tự động phương án 2.

Phương án 3 :
-

Vòi phun nước áp lực
cao : 68 chiếc.

-

Vòi phun hóa chất tẩy :

SVTH : Nguyễn Trọng Ninh

MSSV : 0851030054

Trang 4


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện

GVHD : Th.S Phan Văn Hiệp

11 chiếc.
-

Máy thổi khô : 4 chiếc .

Hình 1.4 Mô hình rửa ôtô tự động phương án 3.
Phương án 4 :
-

Chổi lau sườn : 2 chiếc.

-

Chổi lau nóc dạng con lăn tròn : 1 chiếc.

-

Chổi lau bánh và mép dưới
sườn xe : 2 chiếc.

-

Dàn phun nước cao áp :
2 dàn.

-

Dàn phun dung dịch chất
tẩy : 1 dàn.

-

Dàn sấy khô : 1 dàn.

-

Vòi phun nước cao áp để
rửa bánh xe : 2 vòi.

-

Thiết bị cảm ứng : 2 cái.
Hình 1.5 Mô hình rửa ôtô tự động phương án 4.

1.5 Ứng dụng trạm rửa xe tự động ở Việt Nam .

Chổi lau bánh xe

Dàn chổi lăn

Dàn chổi lau nóc xe

Hệ thống sấy
khookhô

SVTH : Nguyễn Trọng Ninh
Dàn phun dung
dịch tẩy

Trang 5

MSSV : 0851030054
Thiết bị phun
nước cao áp

Dàn phun nước
cao áp


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện

GVHD : Th.S Phan Văn Hiệp

Hình 1.6 Mô hình hệ thống rửa xe tự động tại Việt Nam.
Ưu điểm nổi bật so với các hệ thống khác :
 Bố trí các thiết bị tập trung rửa ở những điểm mà xe bẩn nhất bởi địa hình ở Việt
Nam : gầm xe, cẳng trước, cẳng sau xe, hông xe, lốp xe, vành xe,…….
 Bố trí chổi lau bánh xe dạng trụ (các sợi ni lông lắp theo hình vòng xoắn) đặt dọc
theo chiều chạy của bánh xe.

 Bố trí thiết bị phun nước cao áp gầm xe.
 Hệ thống sấy khô được bố trí cẩn thận và đầu ra của hơi sấy ở nhiều vị trí khác
nhau để vừa đạt được hiệu quả là sấy khô toàn bề mặt xe vừa tránh hơi nóng quá
nóng làm hỏng lớp sơn xe.
1.6 Kết cấu các chi tiết chính trong hệ thống rửa xe tự động.
1.6.1 Hệ thống con lăn.
Gồm có sợi dây sên dài gắn nhiều con lăn có trục nghiêng khoảng 45o. Khi
dây sên di chuyển sẽ đẩy xe về phía trước. Hệ thống con lăn chỉ nằm 1 bên của xe.

SVTH : Nguyễn Trọng Ninh

MSSV : 0851030054

Trang 6


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện

GVHD : Th.S Phan Văn Hiệp

Hình 1.7 Hệ thống con lăn.
1.6.2 Đường ray.
Khi xe di chuyển vào, hệ thống đường ray sẽ giữ hướng di chuyển của xe trên một
đường thẳng. Giúp đưa bánh xe vào hệ thống con lăn.

\

Hình 1.8 Đường ray.
1.6.3 Các thiết bị phun nước cao áp, phun chất tẩy rửa.
 Vòng phun nước.

Gồm nhiều vòi phun nước khác nhau được bố trí đều ở vòng phun nước.
Phun ra lượng lớn nước có áp suất cao. Loại bỏ bụi bẩn bám ở mặt ngoài của xe.

SVTH : Nguyễn Trọng Ninh

MSSV : 0851030054

Trang 7


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện

GVHD : Th.S Phan Văn Hiệp

Hình 1.9 Hệ thống phun nước.
 Hệ thống phun chất tẩy rửa.
Gồm nhiều vòi phun hóa chất tẩy rửa.

SVTH : Nguyễn Trọng Ninh

MSSV : 0851030054

Trang 8


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện

GVHD : Th.S Phan Văn Hiệp

Hình 1.10 Dàn phun chất tẩy rửa.

1.6.4 Hệ thống cặp chổi.
Gồm nhiều dây vải ghép nối với nhau vào thanh chuyển động tạo thành cặp chổi.
Cặp chổi này được gắn vào trục quay lệch tâm của động cơ thông qua cơ cấu cơ khí. Khi
động cơ quay sẽ làm cặp chổi chuyển động tới lui theo chiều chuyển động của xe. Có
tác dụng làm sạch ở phần thân trên của xe.

Hình 1.11 Hệ thống cặp chổi.

SVTH : Nguyễn Trọng Ninh

MSSV : 0851030054

Trang 9


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện

GVHD : Th.S Phan Văn Hiệp

Hệ thống chổi nhỏ.
Gồm nhiều dây vải nhỏ đan vào
trục quay của động cơ tạo thành chùm và
quay ở một vị trí cố định. Có tác dụng
làm sạch bụi bám vào phần thân dưới và
bánh xe.

Hình 1.12 Chổi nhỏ lau bánh xe.
Hệ thống chổi lớn.
Gồm mảnh vải lớn và dày gắn vào
một trục xoay dài. Hệ thống chổi lớn này có

thể di chuyển vào ra dễ dàng nhờ cơ cấu
bánh nhông có tác dụng lau chùi hết các vị
trí bên hông của thân xe.

Hình 1.13 Chổi lớn lau thân xe.
1.6.5 Hệ thống sấy khô.
Sau khi xe đã chùi rửa xong, xe sẽ được sấy khô trong khoảng thời gian ngắn.

Hình 1.14 Hệ thống sấy khô.
SVTH : Nguyễn Trọng Ninh

MSSV : 0851030054

Trang 10


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện

GVHD : Th.S Phan Văn Hiệp

1.7 Xây dựng sơ đồ nguyên lí hoạt động.

Hình 1.15 Sơ đồ nguyên lí hoạt động hệ thống rửa xe tự động.
1.8 Kết luận về quá trình tìm hiểu công nghệ.
Quá trình nghiên cứu và xây dựng đề tài giúp em tìm hiểu được nhiều thiết bị ứng
dụng trong các hệ thống rửa xe tự động hiện đại, thấy được xu thế phát triển của ngành
tự động hóa của thế giới trong đó các công nghệ chăm sóc xe càng ngày tiên tiến hiện đại
hơn và đã xây dựng nên phương án rửa xe tự động nhằm giải quyết một số vấn đề cũng
như nâng cao hiệu quả kinh tế, môi trường, thời gian, nhân công lao động và đặc biệt là
sử dụng các thiết bị vào hệ thống sao cho phù hợp với điều kiện và môi trường ở Việt

Nam .
Trong quá trình làm đề tài mặc dù đã cố gắng tìm hiểu, học hỏi và nghiên cứu để
hoàn thành tốt đề tài, nhưng bản thân lần đầu tiên nghiên cứu còn ít kinh nghiệm nên
không tránh khỏi những sai sót. Em rất mong các thầy các cô có thể chỉ ra những sai sót
trong quá trình xây dựng đề tài để em bổ sung vào đề tài sau này được hoàn chỉnh hơn.

SVTH : Nguyễn Trọng Ninh

MSSV : 0851030054

Trang 11


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện

GVHD : Th.S Phan Văn Hiệp

CHƯƠNG 2 : GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP
TRÌNH PLC SIEMENS S7 200
2.1 Giới thiệu.
Bộ điều khiển lập trình PLC (Programmable Logic Controller) được sáng tạo từ
những ý tưởng ban đầu của một nhóm kỹ sư thuộc hãng General Motor vào năm 1968.
Trong những năm gần đây, bộ điều khiển lập trình được sử dụng ngày càng rộng rãi trong
công nghiệp của nước ta như là 1 giải pháp lý tưởng cho việc tự động hóa các quá trình
sản xuất. Cùng với sự phát triển công nghệ máy tính đến hiện nay, bộ điều khiển lập trình
đạt được những ưu thế cơ bản trong ứng dụng điều khiển công nghiệp. Như vậy, PLC là
1 máy tính thu nhỏ nhưng với các tiêu chuẩn công nghiệp cao và khả năng lập trình logic
mạnh. PLC là đầu não quan trọng và linh hoạt trong điều khiển tự động hóa.

Hình 2.1 Mô hình bộ điều khiển lập trình PLC

2.2 Cấu trúc của PLC.
Một hệ thống điều khiển lập trình cơ bản phải gồm có hai phần: Khối xử lý trung
tâm(CPU: Central Processing Unit : CPU) và hệ thống giao tiếp vào/ra (I/0).

SVTH : Nguyễn Trọng Ninh

MSSV : 0851030054

Trang 12


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện

GVHD : Th.S Phan Văn Hiệp

Hình 2.2 Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển lập trình.
Khối xử lý trung tâm (CPU) gồm ba phần : Bộ xử lý, Hệ thống bộ nhớ và Hệ
thống nguồn cung cấp. Hình 2.3 mô tả 3 thành phần của một CPU.

Hình 2.3 Sơ đồ khối tổng quát của CPU.
2.3 Giới thiệu PLC S7_200 CPU 224.
2.3.1 Đặc tính CPU 224.
- Kích thước : 120.5mm x 80mm x 62mm .
- Dung lượng bộ nhớ chương trình : 4096 words .
- Dung lượng bộ nhớ dữ liệu : 2560 words .
- Bộ nhớ loại EEFROM .
- Có 14 cổng vào, 10 cổng ra.
- Có thể thêm vào 14 modul mở rộng kể cả modul Analog.
SVTH : Nguyễn Trọng Ninh

MSSV : 0851030054

Trang 13


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện

GVHD : Th.S Phan Văn Hiệp

- Tốc độ xử lý một lệnh logic Boole 0.37µs .
- Có 256 timer , 256 counter, các hàm số học trên số nguyên và số thực.
- Có 6 bộ đếm tốc độ cao, tần số đếm 20 KHz .
- Có 2 bộ phát xung nhanh kiểu PTO và PWM, tần số 20 KHz chỉ ở các CPU DC.
- Có 2 bộ điều chỉnh tương tự.
- Đồng hồ thời gian thực.
- Chương trình được bảo vệ bằng Password.
- Toàn bộ dung lượng nhớ không bị mất dữ liệu 190 giờ khi PLC bị mất điện.
2.3.2 Các đèn báo trên PLC.
- SF : đèn báo hiệu hệ thống bị hỏng (đèn đỏ).
- RUN : PLC đang ở chế độ làm việc (đèn xanh).
- STOP : PLC đang ở chế độ dừng (đèn vàng).
- I x.x, Q x.x : chỉ định trạng thái tức thời cổng
(đèn xanh).

Hình 2.4 Các đèn báo trên PLC.
2.3.3 Công tắc chọn chế độ làm việc.
- RUN : cho phép PLC thực hiện
chương trình trong bộ nhớ, PLC sẽ chuyển từ
RUN qua STOP nếu gặp sự cố.

- STOP : PLC dừng công việc thực hiện
chương trình ngay lập tức.
- TERM : cho phép máy lập trình quyết
định chế độ làm việc của PLC. Dùng phần mềm

Hình 2.5 Công tắc chọn chế độ làm việc.

điều khiển RUN, STOP.
SVTH : Nguyễn Trọng Ninh

MSSV : 0851030054

Trang 14


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện

GVHD : Th.S Phan Văn Hiệp

2.3.4 Cấp nguồn cho PLC S7_200 CPU 224.
 Nguồn nuôi AC.
- Cấp nguồn 100 -230 VAC vào chân N và L1.
 Ngõ vào.

- Chân 1M, 2M , M nối 0V.
- Chân L+ nối 24VDC.
 Ngõ ra.
- Chân 1L, 2L, 3L nối vào nguồn dương 24 VDC.

Hình 2.6 Sơ đố đấu dây PLC S7_200 224 AC/DC/RELAY

SVTH : Nguyễn Trọng Ninh

MSSV : 0851030054

Trang 15


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện

GVHD : Th.S Phan Văn Hiệp

2.4 Đặc tính của một số CPU khác thuộc họ S7-200.

CPU 221

CPU 222

CPU 224

CPU 226

CPU
226XM

Kích thước

90x80x62

90x80x62

120.5x80x

190x80x62

190x80x62

62

(mm)
Bộ nhớ

2048 word

2048 word

4096 word

4096 word

8192 word

1024 word

1024 word

2560 word

2560 word

5120 word

Đầu vào/ra

6 in/4 out

8 in/6 out

14in/10 out 24in/16 out

24in/16 out

Module mở

0

2

chương trình
Bộ nhớ dữ
liệu

7

7

7

rộng
2.5 Truyền thông giữa PC và PLC .

S7-200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS 485 với jack nối 9 chân để phục vụ
cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với các trạm khác của PLC. Tốc độ truyền
cho máy lập trình kiểu PPI (Point To Point Interface) là 9600 baud.
Ghép nối S7 – 200 với máy tính PC qua cổng RS 232 cần có cáp kết nối PC / PPI
với bộ chuyển đổi RS 232 / RS 485.
Gắn 1 đầu cáp PC / PPI với cổng truyền thông 9 chân của PLC còn đầu kia với
cổng truyền thông nối tiếp RS 232 của máy PC. Nếu cổng truyền thông nối tiếp RS – 232
với 25 chân thì phải ghép nối qua bộ chuyển đổi 25 chân / 9 chân để có thể nối với cáp
truyền thông PC / PPI.
Chọn các thông số để truyền thông :

SVTH : Nguyễn Trọng Ninh

MSSV : 0851030054

Trang 16


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện

GVHD : Th.S Phan Văn Hiệp

- Tốc độ truyền: 09.6k.
- Dữ liệu truyền: 11 bit.
Cổng truyền thông :

Hình 2.7 Truyền thông giữa PLC và máy tính.

Giải thích :

Chân

Chức năng

1

Nối đất

2

24 VDC

3

Truyền và nhận dữ liệu

4

Bỏ trống (không sử dụng)

SVTH : Nguyễn Trọng Ninh

MSSV : 0851030054

Trang 17


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện

GVHD : Th.S Phan Văn Hiệp

5

Nối đất

6

5 VDC

7

24 VDC

8

Truyền và nhận dữ liệu

9

Bỏ trống (không sử dụng)

2.6 Cấu trúc bộ nhớ.
2.6.1 Các khái niệm xử lý thông tin.
Trong PLC, hầu hết các khái niệm xử lý thông tin cũng như dữ liệu đều được sử
dụng như : Bit, Byte, Word, Double Word.
Bit : là 1 ô nhớ có giá trị logic là 0 hoặc 1.
Byte gồm 8 bit

Word (từ đơn) : 1 từ gồm có 2 byte.

Double word : gồm có 4 byte.

SVTH : Nguyễn Trọng Ninh

MSSV : 0851030054

Trang 18


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện

GVHD : Th.S Phan Văn Hiệp

2.6.2 Phân chia bộ nhớ.
Bộ nhớ S7 – 200 chia làm 4 vùng nhớ :
 Vùng chương trình có dung lượng 4 Kwords được sử dụng để lưu giữ các lệnh
chương trình.
 Vùng tham số : miền lưu giữ các từ khóa, địa chỉ trạm.
 Vùng dữ liệu : lưu giữ dữ liệu chương trình , kết quả phép tính, hằng số được
định nghĩa trong chương trình. Là 1 vùng nhớ động. Nó có thể truy nhập theo từng bit,
byte, word hoặc double word.
- Miền V (Variable)

: V0.x – V5119.7 (x = 0 - 7) .

- Vùng đệm cổng vào (I)

: I0.x –> I15.x (x = 0 - 7) .

- Vùng đệm cổng ra (Q)

: Q0.x –> Q15.x (x = 0 - 7) .

- Vùng nhớ nội (M)

: M0.x –> M31.x (x = 0 - 7) .

- Vùng nhớ đặc biệt (SM)

: SM0.x –> SM179.x (x = 0 – 7 ).

 Vùng đối tượng:
- Timer

: T0 -> T255 .

- Counter

: C0 –> C255 .

- Bộ đệm cổng vào tương tự : AIW0 – AIW30 .
- Bộ đệm cổng ra tương tự

: AQW0 – AQW30 .

- Thanh ghi (Accumulater)

: AC0, AC1, AC2, AC3 .

- Bộ đếm tốc độ cao

: HSC0 -> HSC5 .

2.6.3 Các phương pháp truy nhập.
a. Truy nhập theo bit .
Tên miền + địa chỉ byte + “.” + chỉ số bit .
Ví dụ: V5.4
Truy suất các vùng khác. Ví dụ : I0.0, Q0.2, M0.3, SM0.5
SVTH : Nguyễn Trọng Ninh

MSSV : 0851030054

Trang 19


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện

GVHD : Th.S Phan Văn Hiệp

b. Truy nhập theo byte.
Tên miền + B + địa chỉ byte
Ví dụ : VB5
Truy suất các vùng khác. Ví dụ : IB0, QB2, MB7, SMB37.
c. Truy nhập theo Word(từ).
Tên miền + W + địa chỉ byte cao của word trong miền.
Ví dụ : VW4
Như vậy VW4 gồm 2 byte VB4 và VB5 gộp lại trong đó VB4 đóng vai trò là byte
cao, còn VB5 đóng vai trò là byte thấp trong word VW4.
VW4 = VB4 + VB5
Truy suất các vùng khác. Ví dụ : IW0, QW4, MW40, SMW68.

d. Truy nhập theo doubleword (từ kép).
Tên miền + D + địa chỉ byte cao nhất của một double word trong miền.
Ví dụ : VD2
VD2 chỉ từ kép gồm 4 byte VB2, VB3, VB4, VB5 thuộc miền V, trong đó byte
VB2 có vai trò là byte cao nhất, byte VB5 có vai trò byte thấp nhất trong VD2.
Truy suất các vùng khác. Ví dụ : ID0, QD3, MD100, SMD48.
2.6.4 Mở rộng vào / ra .
CPU 224 cho phép mở rộng nhiều nhất 14 module kể cả module analog.
Các module mở rộng tương tự và số đều có trong S7-200.

SVTH : Nguyễn Trọng Ninh

MSSV : 0851030054

Trang 20


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện

GVHD : Th.S Phan Văn Hiệp

Có thể mở rộng cổng vào / ra của PLC bằng cách ghép nối thêm vào nó các
module mở rộng về phía bên phải của CPU làm thành một móc xích. Địa chỉ của các
module được xác định bằng kiểu vào / ra và vị trí của module trong móc xích.
Cách đặt địa chỉ cho các module mở rộng CPU 224.

2.7 Nguyên lí hoạt động của PLC.
2.7.1 Cấu trúc chương trình.
Các chương trình cho S7-200 phải luôn có một chương trình chính (Main
Program). Nếu có sử dụng chương trình con và chương trình xử lý ngắt thì được viết tiếp

sau chương trình chính.

SVTH : Nguyễn Trọng Ninh

MSSV : 0851030054

Trang 21


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện

GVHD : Th.S Phan Văn Hiệp

2.7.2 Thực hiện chương trình.
PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp. Mỗi vòng lặp được gọi là một vòng
quét (scan). Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng gian đoạn đọc dữ liệu từ các cổng vào vùng
đệm ảo, tiếp theo là gian 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 gian đoạn truyền thông nội bộ và kiểm tra lỗi. Vòng quét được
kết thúc bằng giai đoạn chuyển các nội dung của bộ đệm ảo tới các cổng ra.

2.7.3 Quy trình thiết kế hệ thống điều khiển dùng PLC.
Để chương trình gọn gàng, dễ quan sát và không nhầm lẫn địa chỉ trong quá trình
thảo chương trình, thực hiện các yêu cầu sau :
 Hiểu rõ nguyên lý hoạt động của hệ thống .
 Xác định có bao nhiêu tín hiệu vào / ra .
 Lập bảng phân phối nhiệm vụ I / O .
 Xây dựng giải thuật hoặc Grafcet .
 Viết và kiểm tra chương trình chạy demo .
 Kết nối thiết bị và kiểm tra hệ thống hoạt động.

2.7.4 Ngôn ngữ lập trình.
a. Ladder Logic : LAD (Ladder) : là phương pháp lập trình hình thang, thích
hợp trong ngành điện công nghiệp.

SVTH : Nguyễn Trọng Ninh

MSSV : 0851030054

Trang 22


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Điện

GVHD : Th.S Phan Văn Hiệp

b.Statement List : STL (Statement List) : là phương pháp lập trình theo dạng
dòng lệnh giống như ngôn ngữ Assemply, thích hợp cho ngành máy tính.

c.Function Block : FBD (Flowchart Block Diagram) : là phương pháp lập trình
theo sơ đồ khối, thích hợp cho ngành điện tử số.

Phần mềm hỗ trợ lập trình đầy đủ nhất hiện này là Step7 Micro/Win 32 V4.0.
Ngoài ra, S7-200 còn kết nối thích hợp với nhiều loại màn hình HMI của Siemens như
loại TP, OP, TD, và các loại màn hình khác.
Luận văn này chủ yếu giới thiệu về các lệnh lập trình dùng dạng Ladder.
2.8 Tập lệnh PLC Siemens S7-200.
2.8.1 Bit Logic (Các lệnh tiếp điểm) .

SVTH : Nguyễn Trọng Ninh

MSSV : 0851030054

Trang 23