Máy lồng trục tự động ELL, đi sâu nghiên cứu chương trình điều khiển

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HẢI PHÒNG
KHOA ĐIỆN CƠ
====o0o====

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
MÁY LỒNG TRỤC TỰ ĐỘNG ELL, ĐI SÂU NGHIÊN CỨU
CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

Giáo viên hướng dẫn : PGS.TS. Nguyễn Tiến Ban
Sinh viên thực hiện

: Phạm Văn Bảo

Lớp

: Điện Công nghiệp và Dân dụng

Khóa

: K16 ( 2015 - 2020 )

MSSV

: 153151307101

HẢI PHÒNG, 12-2019


UBND THÀNH PHỐ HẢI PHÒNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HẢI PHÒNG

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Phạm Văn Bảo

Số hiệu sinh viên: 153151307101

Khóa: K16 Khoa/Viện: Điện – Cơ

Ngành: Điện Công Nghiệp và Dân Dụng

1. Đầu đề thiết kế:
Máy lồng trục tự động ELL, đi sâu nghiên cứu chương trình điều khiển tự động
2. Các số liệu ban đầu:
 Thông số PLC Mitsubishi FX1N 60MR
 Thông số bộ khuếch đại cảm biến sợi quang Autonics BF3RX-P
 Thông số các xi lanh khí nén các van điện từ khí nén các van tiết lưu
 Thông số động cơ một pha
 Thông số xi lanh điện
3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
 Giới thiệu về nhà máy Synztec Việt Nam
 Giới thiệu về bộ điều khiển logic khả trình của Mitsubishi
 Máy lồng trục tự động ELL
 Khai thác và vận hành máy
 Những hỏng hóc, cách khắc phục và bảo dưỡng máy

4. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):
 02 bản A0 để bảo vệ.
 Các bản vẽ A4 để thuyết minh.
5. Họ tên cán bộ hướng dẫn:
 PGS.TS. Nguyễn Tiến Ban
6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:.................................................................................
7. Ngày hoàn thành đồ án: ....................................................................................
Ngày ....... tháng ....... năm ..….
Trưởng bộ môn

Cán bộ hướng dẫn

( Ký, ghi rõ họ, tên)

( Ký, ghi rõ họ, tên)


PHẦN NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
1. Tinh thần, thái độ của sinh viên trong quá trình làm đề tài tốt nghiệp.
 Sinh viên đã có cố gắng trong thời gian làm đồ án.
2. Đánh giá chất lượng của Đ.T.T.N. (so với nội dung yêu cầu đã đề ra trong
nhiệm vụ Đ.T.T.N trên các mặt lý luận thực tiễn, tính toán giá trị sử dụng, chất lượng
các bản vẽ ...)
 Đồ án cơ bản đáp ứng yêu cầu về nội dung trong đó đã trình bày về cấu tạo và
nguyên lý làm việc của máy lồng trục ELL.
 Đã giới thiệu về PLC của hãng Mitsubishi với phần cứng mà tác giả sưu tầm được.
 Đã giới thiệu được chương trình phần mềm một cách cơ bản để thực hiện điều
khiển cho hệ thống.
3. Cho điểm của cán bộ hướng dẫn:
(Điểm ghi bằng số và chữ)

Ngày .... tháng ...... năm 2019
Cán bộ hướng dẫn chính


NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA NGƯỜI CHẤM PHẢN BIỆN
ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP
1.Đánh giá chất lượng của đề tài tốt nghiệp về các mặt thu thập và phân tích số
liệu ban đầu, cơ sở lý luận chọn phương án tối ưu, cách tính toán chất lượng thuyết
minh và bản vẽ, giá trị lý luận và thực tiễn đề tài.
……………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………...
.
…………………………………………………………………………………………...
..
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………...
...........................
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………....
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………...
…………………………………………………………………………………………...
2. Cho điểm cán bộ chấm phản biện
(Điểm ghi bằng số và chữ)

Ngày ..... tháng ..... năm 2019
Người chấm phản biện


LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan bản đồ án tốt nghiệp: “Máy lồng trục tự động ELL, đi sâu
nghiên cứu chương trình điều khiển tự động” do em tự thiết kế dưới sự hướng dẫn
của thầy giáo PGS. TS Nguyễn Tiến Ban . Các số liệu và kết quả là hoàn toàn đúng với
thực tế.
Để hoàn thành đồ án này em chỉ sử dụng những tài liệu được ghi trong danh
mục tài liệu tham khảo và không sao chép hay sử dụng bất kỳ tài liệu nào khác. Nếu
phát hiện có sự sao chép em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.
Hải Phòng, ngày tháng năm 2019
Sinh viên thực hiện

Phạm Văn Bảo


Mục lục

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................................... 1
Chương 1. GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY SYNZTEC VIỆT NAM.................................3
1.1 Sự ra đời của Synztec Việt Nam..............................................................................3
1.2 Ý nghĩa về tên công ty Synztec................................................................................4
1.3 Sản phẩm máy lồng trục tự động ELL.....................................................................6
1.4 Phát triển của Synztec trong tương lai.....................................................................7
Chương 2. BỘ ĐIỀU KHIỂN LOGIC KHẢ TRÌNH CỦA MITSUBISHI....................9
2.1 PLC và sự phát triển................................................................................................9
2.2. Cấu trúc và hoạt động của PLC.............................................................................10
2.2.1 CPU.................................................................................................................... 12
2.2.2. BUS...................................................................................................................13
2.2.3. Các thiết bị vào/ra I/0 module............................................................................13
2.3. Điểm mạnh và yếu của PLC...................................................................................25
2.4. PLC của Mitsubishi..............................................................................................26

2.5. Các dòng sản phẩm của Mitsubishi.......................................................................26
Chương 3. MÁY LỒNG TRỤC TỰ ĐỘNG ELL........................................................33
3.1 Cấu tạo máy lồng trục tự động ELL.......................................................................33
3.2 Yêu cầu công nghệ.................................................................................................52
3.3 Nguyên lí hoạt động của máy lồng trục tự động ELL............................................52
3.4 Chương trình điều khiển tự động của máy lồng trục ELL......................................53
3.4.1 Sơ đồ thuật toán

71

3.4.2 Chương trình điều khiển

74

3.5. Vận hành và khai thác...........................................................................................90
3.6. Những hỏng hóc và cách khắc phục......................................................................92
KẾT LUẬN
TÀI LIỆU THAM KHẢO


Danh mục hình vẽ

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Công ty Synztec Việt Nam những năm đầu....................................................3
Hình 1.2 Công ty Synztec Việt Nam hiện tại.................................................................3
Hình 1.3 Vị trí xưởng SP tại nhà máy............................................................................5
Hình 1.4 Vị trí xưởng DR tại nhà máy...........................................................................5
Hình 1.5 Vị trí xưởng CR tại nhà máy...........................................................................5
Hình 1.6 Vị trí xưởng SF tại nhà máy............................................................................6
Hình 1.7 Vị trí xưởng BL nhà máy................................................................................6

Hình 1.8 Máy lồng trục tự động ELL............................................................................7
Hình 2.1 Cấu trúc cơ bả của PLC

12

Hình 2.2 Mức tín hiệu vào.............................................................................................14
Hình 2.3 Sơ đồ khối đầu vào........................................................................................14
Hình 2.4 Nguyên lý đầu của module xoay chiều

15

Hình 2.5 Terminal trên đầu vào Input của PLC............................................................15
Hình 2.6 Đầu vào của module xoay chiều 24 VAC

16

Hình 2.7 Nguồn một chiều 24 VDC

16

Hình 2.8 Sơ đồ tổng thể đầu ra....................................................................................17
Hình 2.9 Đầu ra rơ le

17

Hình 2.10 Sử dụng Thyristor.......................................................................................18
Hình 2.11 Đầu ra với opto Transistor sử dụng NPN

18

Hình 2.12 Đầu ra với Opto Transistor sử dụng PNP....................................................18
Hình 2.13 Đầu ra xoay chiều với opto diode với nguồn xoay chiều sử dụng triac

19

Hình 2.14 Truyền thông sử dụng cáp đồng trục hai chiều bán dẫn

22

Hình 2.15 Tám dữ liệu bit song song...........................................................................22
Hình 2.16 PLC MITSUBISHI FX2N...........................................................................27
Hình 2.17 PLC MITSUBISHI FX1S...........................................................................28
Hình 2.18 PLC MITSUBISHI FX3G...........................................................................29
Hình 2.19 PLC MITSUBISHI FX3U...........................................................................30
Hình 2.20 PLC MITSUBISHI FX5U...........................................................................31
Hình 3.1 Sơ đồ khối giới thiệu công nghệ máy............................................................33
Hình 3.2 Van điện từ khí nén.......................................................................................34


Danh mục hình vẽ
Hình 3.3 Xi lanh khí nén.............................................................................................35
Hình 3.4 Cảm biến quang............................................................................................36
Hình 3.5 Van tiết lưu khí nén.......................................................................................37
Hình 3.6 PLC Mitsubishi.............................................................................................39
Hình 3.7 Động cơ một pha...........................................................................................40
Hình 3.8 Cấu hình và sơ đồ đấu nối phần cứng...........................................................44
Hình 3.9 Các chân đấu nối...........................................................................................45
Hình 3.11 Xi lanh điện SMC.......................................................................................51
Hình 3.12 Cấu tạo và kí hiệu của nút ấn......................................................................51
Hình 3.13 Một số hình ảnh của nút ấn.........................................................................51

Hình 3.14 Minh hoạ chương trình thang đối với tác vụ trên........................................58
Hình 3.15 Minh hoạ sơ đồ thang có đồng hồ định giờ hoạt động trễ...........................60
Hình 3.16 Minh hoạ cách sử dụng đồng hồ định giờ hoạt động trễ..............................60
Hình 3.17 Minh hoạ cách sử dụng đồng hồ khởi động trễ...........................................61
Hình 3.18 Minh hoạ mạch đếm cơ bản........................................................................62
Hình 3.19 Bản vẽ cấp nguồn........................................................................................63
Hình 3.20 Bản vẽ kết nối PLC.....................................................................................64
Hình 3.21 Bản vẽ kết nối DRIVE................................................................................65
Hình 3.22 Bản kết nối bảng điều khiển bằng tay.........................................................66
Hình 3.23 Bản vẽ thủy khí...........................................................................................67
Hình 3.24 Bản vẽ kết nối van điện từ...........................................................................68


Danh mục hình vẽ

DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU
Bảng 3.1 Các thiết bị đầu vào......................................................................................55
Bảng 3.2 Các thiết bị đầu ra.........................................................................................56


Lời nói đầu

LỜI NÓI ĐẦU

Nền sản xuất thế giới trong những năm gần đây được đặc trưng bởi cường độ
cao của các quá trình sản xuất vật chất. Chất lượng và hiệu quả của các quá trình sản
xuất phụ thuộc vào rất nhiều trình độ kỹ thuật của công nghiệp chế tạo máy. Một nền
công nghiệp chế tạo máy tiên tiến sẽ đảm bảo cho các ngành kinh tế các loại thiết bị có
năng suất cao với chất lượng hoàn hảo. Để thực hiện tốt các nhiệm vụ của mình, công
nghiệp chế tạo máy cần không ngừng hoàn thiện và nâng cao trình độ kỹ thuật của các

quá trình sản xuất.
Điều khiển tự động và tự động hóa là một trong những phương hướng phát triển
chủ yếu của công nghiệp chế tạo máy. Tự động hoá và điều khiển tự động cho phép sử
dụng tối đa các tiềm năng sẵn có, đáp ứng yêu cầu ngày càng cao đối với các trang
thiết bị gia công cơ khí.
Việc ứng dụng thành công các thành tựu của lý thuyết điều khiển tối ưu, công
nghệ thông tin, công nghệ máy tính, công nghệ điện điện tử và các lĩnh vực khoa học
kỹ thuật khác trong những năm ngần đây đã đẫn đến sự ra đời và phát triển thiết bị
điều khiển logic khả lập trình ( PLC ). Cũng từ đây đã tạo ra một cuộc cách mạng
trong lĩnh vực kỹ thuật điều khiển.
Ngày nay ai cũng biết rõ rằng công nghệ PLC đóng vai trò quan trọng trong
năng lượng cơ và làm bộ não cho các bộ phận cần tự động hoá và cơ giới hoá. Do đó
điều khiển logic khả lập trình ( PLC ) rất cần thiết đối với các kỹ sư cơ khí cũng như
các kỹ sư điện , điện tử, từ đó giúp họ nắm được phạm vi ứng dụng rộng rãi và kiến
thức về PLC cũng như cách sử dụng thông thường.
“ Máy lồng trục của nhà máy Synztec Việt Nam ”
Nội dung báo cáo bao gồm:
Chương 1: Giới thiệu về công ty Synztec Việt Nam.
Chương 2: Bộ điều khiển Logic khả trình của Mitsubishi.
Chương 3: Máy lồng trục tự động ELL.
3.1 – Cấu tạo máy lồng trục tự động ELL.
3.2 – Yêu cầu công nghệ.
3.3 – Nguyên lý hoạt động của máy lồng trục
3.4 – Chương trình điều khiển tự động của máy lồng trục tự động ELL.
SV: Phạm Văn Bảo

1


Lời nói đầu

3.5 – Vận hành và khai thác.
3.6 – Những hỏng hóc và cách khắc phục.
Hải Phòng, ngày tháng năm 2019
Sinh viên thực hiện

Phạm Văn Bảo

SV: Phạm Văn Bảo

2


Chương 1: Giới thiệu về công ty Synzetec Việt Nam

Chương 1. GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY SYNZTEC VIỆT NAM
1.1. Sự ra đời của Synztec Việt Nam

Hình 1.1 Công ty Synztec Việt Nam những năm đầu
Ngày 17/1/2006 là sự ra đời của Công ty TNHH Hokushin Vietnam với khoảng
1200 công nhân viên.
Năm 2007 tập đoàn NOK mua lại 2 nhà máy Công ty Hokushin (1957) và Công
ty Nitto Kogy (1934) sau đó đổi tên thành Công ty TNHH Synztec Việt Nam
Công ty có địa chỉ tại km 13 khu công nghiệp NOMURA quận An Dương
thành phố Hải Phòng, Việt Nam.

Hình 1.2 Công ty Synztec Việt Nam hiện tại
SV: Phạm Văn Bảo

3

Chương 1: Giới thiệu về công ty Synzetec Việt Nam
1.2. Ý nghĩa về tên công ty Synztec
- “ SYN ” là “ Cùng nhau hội nhập và hợp tác”
- “TEC” là “ Công nghệ mang tính đột phá”
- Và “Z” với nhiều ẩn ý , nhưng chúng tôi chọn ý nghĩa “Tiềm ẩn”
- Với ước nguyện “Cung cấp kĩ thuật , dịch vụ mang tính đột phá và trở thành
nhà cung cấp các chi tiết cho thiết bị văn phòng hang đầu thế giới”, sản phẩm của
chúng tôi phải là những sản phẩm tận dụng được tối đa những công nghệ đột phá tiên
tiến nhất.
Bên cạnh đó, những sản phẩm sẽ phát huy được hết sức mạnh khi nằm trong
thiết bị đã dược hoàn thiện, phối hợp hoạt động hiệu quả với các chi tiết khác làm tăng
them tính năng của thiết bị và để khách hang mãi mãi tin dùng.
Hành động vì ước nguyện đó , chúng tôi hpwj nhất hai công ty có hướng đi
khác nhau, lựa chọn một cái tên với mong muốn chúng tôi sẽ là một công ty lớn mạnh
hơn, phát triển hơn.
Con đường mà chúng tôi bước tiếp có nhiều điều “tiềm ẩn”. tuy vậy, trong “
những điều tiềm ẩn” còn tồn tại những khả năng vô hạn. Chính vì ý nghĩa đó chúng tôi
lựa chọn chữ “ Z” cho vị trí trung tâm giữa “SYN” và “TEC”
Chúng tôi sẽ cùng nhau khai phá, cùng nhau xây dựng và bước đi trên con
đường “tiềm ẩn” đó như một gia đình lớn.
 Các xưởng và chức năng, nhiệm vụ
a) Xưởng lắp ráp con lăn đơn giản ( Xưởng SP)
Xưởng SP được thành lập đầu tiên trong công ty.
Công việc của nhà máy là lắp ráp những loại con lăn đơn giản nhất như con lăn
cuốn giấy, đẩy giấy.

SV: Phạm Văn Bảo

4

Chương 1: Giới thiệu về công ty Synzetec Việt Nam

Nguyên liệu là lõi nhựa, lõi sắt, ống cao su được nhập về, cắt theo kích thước,
lắp ráp theo tiêu chuẩn
Hình 1.3 Vị trí xưởng SP tại nhà máy
b) Xưởng sản xuất con lăn hiển thị hình ảnh (Xưởng DR)
Xưởng DR được thành lập thứ 2 trong công ty.
Công việc của xưởng DR là sản xuất những con lăn hiển thị hình ảnh
Nguyên liệu là trục sắt Beda , cao su thô

Hình 1.4 Vị trí xưởng DR tại nhà máy
c) Xưởng sản xuất con lăn tĩnh điện (Xưởng CR)
Nhà máy CR là nhà máy được thành lập thứ 3 trong công ty
Công việc của nhà máy CR là sản xuất những con lăn tích điện
Nguyên liệu là trục sắt, cao su thô

SV: Phạm Văn Bảo

5


Chương 1: Giới thiệu về công ty Synzetec Việt Nam

Hình 1.5 Vị trí xưởng CR tại nhà máy
d) Xưởng cắt gọt lõi thép (Xưởng SF và BL)
Nhà máy SF và BL được thành lập cuối cùng trong công ty
Công việc của nhà máy là cắt và gọt lõi thép.
Nguyên liệu là lõi thép đã được gia công

Hình 1.6 Vị trí xưởng SF tại nhà máy

SV: Phạm Văn Bảo

6


Chương 1: Giới thiệu về công ty Synzetec Việt Nam

Hình 1.7 Vị trí xưởng BL nhà máy
1.3. Sản phẩm máy lồng trục tự động ELL
Máy lồng trục ELL hiện đang được sử dụng tại nhà máy Synztec Việt Nam .
Máy có công dụng lồng trục sắt beta vào ống cao su thô nhằm bước đầu tạo ra con lăn
hiển thị hình ảnh .

Hình 1.8 Máy lồng trục tự động ELL

SV: Phạm Văn Bảo

7


Chương 1: Giới thiệu về công ty Synzetec Việt Nam
Hiện tại nhà máy Synztec Việt Nam còn sử dụng một số máy lồng trục khác sử
dụng rơ le để điều khiển có công dụng tương tự máy lồng trục tự động ELL . Nhưng
nếu so sánh ta có thể dễ dàng nhận ra từ năng suất cho đến chất lượng sản phẩm và cả
độ an toàn cho người lao động thì đều thua máy lồng trục tự động ELL . Vì vậy ta thấy
việc cải tiến nâng cao kĩ thuật là việc vô cùng quan trọng và cần thiết góp phần đưa
công ty ngày càng phát triển hơn .

1.4. Phát triển của Synztec trong tương lai
Nhà máy Synztec Việt Nam là một công ty con của tập đoàn NOK có trụ sở
chính tại Nhật Bản . Hiện tại tập đoàn NOK đang là nhà cung cấp máy in, máy
photocopy lớn thứ hai thế giới . Trong tương lai tập đoàn đang hướng tới vị trí đứng
đầu trong nghành sản xuất máy in, máy photocopy . Để đạt được mục tiêu này thì tập
đoàn NOK nói chung và công ty Synztec Việt Nam nói riêng cần phải thường xuyên
nâng cao trình độ khoa học kĩ thuật áp dụng vào các dây chuyền sản xuất . Để có thể
nâng cao hiệu quả làm việc, chất lượng sản phẩm, an toàn cho người lao động . Việc
cải tiến ra máy lồng trục tự động ELL cũng là một ví dụ điển hình cần tiếp tục phát
triển để có thể đưa công ty đạt tới mục tiêu xa hơn trong tương lai .

SV: Phạm Văn Bảo

8


Chương 2: Bộ điều khiển Logic khả trình của MITSUBISHI

Chương 2. BỘ ĐIỀU KHIỂN LOGIC KHẢ TRÌNH
CỦA MITSUBISHI
2.1. PLC và sự phát triển
PLC viết tắt của Programmable Logic Controller, là thiết bị điều khiển lập trình
được (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một
ngôn ngữ lập trình. Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự
kiện. Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC
hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện được đếm. PLC dùng
để thay thế các mạch relay (rơ le) trong thực tế. PLC hoạt động theo phương thức quét các
trạng thái trên đầu ra và đầu vào. Khi có sự thay đổi ở đầu vào thì đầu ra sẽ thay đổi theo.
Ngôn ngữ lập trình của PLC có thể là Ladder hay State Logic. Hiện nay có nhiều hãng sản
xuất ra PLC như Siemens, AllenBraley, MitsubishiELectric, GeneralElectric, Omron,

Honeywell.
Một khi sự kiện được kích hoạt thật sự, nó bật ON hay OFF thiết bị điều khiển
bên ngoài được gọi là thiết bị vật lý. Một bộ điều khiển lập trình sẽ liên tục "lặp" trong
chương trình do "người sử dụng lập ra" chờ tín hiệu ở ngõ vào và xuất tín hiệu ở ngõ
ra tại các thời điểm đã lập trình.
Để khắc phục những nhược điểm của bộ điều khiển dùng dây nối (bộ điều khiển
bằng Relay) người ta đã chế tạo ra bộ PLC nhằm thỏa mãn các yêu cầu sau:


Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học.



Gọn nhẹ, dễ dàng bảo quản, sửa chữa.



Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp.



Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp.



Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như: máy tính, nối mạng, các

môi Modul mở rộng.
Giá cả cá thể cạnh tranh được.
Các thiết kế đầu tiên là nhằm thay thế cho các phần cứng Relay dây nối và các Logic

thời gian.Tuy nhiên,bên cạnh đó việc đòi hỏi tăng cường dung lượng nhớ và tính dễ dàng
cho PLC mà vẫn bảo đảm tốc độ xử lý cũng như giá cả … Chính điều này đã gây ra sự
quan tâm sâu sắc đến việc sử dụng PLC trong công nghiệp. Các tập lệnh nhanh chóng đi từ
các lệnh logic đơn giản đến các lệnh đếm, định thời, thanh ghi dịch … sau đó là các chức
SV: Phạm Văn Bảo


Chương 2: Bộ điều khiển Logic khả trình của MITSUBISHI
năng làm toán trên các máy lớn … Sự phát triển các máy tính dẫn đến các bộ PLC có dung
lượng lớn, số lượng I / O nhiều hơn.
Trong PLC, phần cứng CPU và chương trình là đơn vị cơ bản cho quá trình điều
khiển hoặc xử lý hệ thống. Chức năng mà bộ điều khiển cần thực hiện sẽ được xác định
bởi một chương trình. Chương trình này được nạp sẵn vào bộ nhớ của PLC, PLC sẽ thực
hiện việc điều khiển dựa vào chương trình này. Như vậy nếu muốn thay đổi hay mở rộng
chức năng của quy trình công nghệ, ta chỉ cần thay đổi chương trình bên trong bộ nhớ của
PLC. Việc thay đổi hay mở rộng chức năng sẽ được thực hiện một cách dễ dàng mà
không cần một sự can thiệp vật lý nào so với sử dụng các bộ dây nối hay Relay.
2.2. Cấu trúc và hoạt động của PLC

 Đơn vị xử lý trung tâm:
CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC. Bộ xử lý sẽ đọc và kiểm tra
chương trình được chứa trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện thứ tự từng lệnh trong
chương trình, đóng hay ngắt các đầu ra. Các trạng thái ngõ ra ấy được phát tới các thiết
bị liên kết để thực thi. Toàn bộ các hoạt động thực thi đó đều phụ thuộc vào chương
trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ.

 Hệ thống bus
Hệ thống Bus là tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín
hiệu song song
Address Bus: Bus địa chỉ dùng để truyền địa chỉ đến các Module khác nhau.

Data Bus: Bus dùng để truyền dữ liệu.
Control Bus: Bus điều khiển dùng để truyền các tín hiệu định thì và điểu khiển
đồng bộ các hoạt động trong PLC.

 Bộ nhớ
Bao gồm các loại bộ nhớ RAM, ROM, EEFROM, là nơi lưu trữ các thông tin
cần xử lý trong chương trình của PLC.
Bộ nhớ được thiết kế thành dạng module để cho phép dễ dàng thích nghi với
các chức năng điều khiển với các kích cỡ khác nhau. Muốn mở rộng bộ nhớ chỉ cần
cắm thẻ nhớ vào rãnh cắm chờ sẵn trên module CPU.Bộ nhớ có một tụ dùng để duy trì
dữ liệu chương trình khi mất điện
Kích thước bộ nhớ:
 Các PLC loại nhỏ có thể chứa từ 300 - 1000 dòng lệnh tùy vào công nghệ chế tạo.
SV: Phạm Văn Bảo


Chương 2: Bộ điều khiển Logic khả trình của MITSUBISHI
 Các PLC loại lớn có kích thước từ 1-16K, có khả năng chứa từ 2000 - 16000
dòng lệnh.
Ngoài ra còn cho phép gắn thêm bộ nhớ mở rộng như RAM, EPROM.
Trong PLC có nhiều loại bộ nhớ :
» Bộ nhớ chỉ đọc ROM ( Read Only Memory ) cung cấp dung lượng lưu trữ
cho hệ điều hành và dữ liệu cố định được CPU sử dụng.
» Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên RAM ( Random Access Memory ) dành cho
chương trình của người dùng.
» Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên RAM dùng cho dữ liệu. Nơi lưu giữ thông tin
theo trạng thái của thiết bị nhập/xuất – các giá trị của đồng hồ chuẩn các bộ đếm và
các thiết bị nội vi khác.
» Bộ nhớ chỉ đọc có thể xóa và lập trình được EPROM
EPROM = Erasable Progammable Read Only Memory

Là các ROM có thể lập trình được , sau đó chương trình nay được thường trú
trong ROM.

 Các cửa vào ra I/O
Các đường tín hiệu từ bộ cảm biến được nối vào các module (các đầu vào của PLC),
các cơ cấu chấp hành được nối với các module ra (các đầu ra của PLC).
Hầu hết các PLC có điện áp hoạt động bên trong là 5V, tín hiêu xử lý là 12/24
VDC hoặc 100/240 VAC.
Mỗi đơn vị I/O có duy nhất một địa chỉ, các hiển thị trạng thái của các kênh I/O
được cung cấp bỡi các đèn LED trên PLC, điều này làm cho việc kiểm tra hoạt động
nhập xuất trở nên dể dàng và đơn giản.
Bộ xử lý đọc và xác định các trạng thái đầu vào (ON, OFF) để thực hiện việc
đóng hay ngắt mạch ở đầu ra.

 Bộ nguồn:
Biến đổi từ nguồn cấp bên ngoài vào để cung cấp cho sự hoạt động của PLC.

 Khối quản lý ghép nối
Dùng để phối ghép giữa PLC với các thiết bị bên ngoài như máy tính, thiết bị
lập trình, bảng vận hành, mạng truyền thông công nghiệp.
● Thành phần cơ bản của PLC

SV: Phạm Văn Bảo


Chương 2: Bộ điều khiển Logic khả trình của MITSUBISHI

Hình 2.1 Cấu trúc cơ bản của PLC
2.2.1. CPU
* Khối CPU là bộ não của PLC, hạt nhân là bộ vi xử lý ( 8 bit, 16 bit ... ) quyết

định tính chất và khả năng của PLC về tốc độ xử lí, khả năng quản lý vào/ra.
* CPU thực hiện chương trình trong bộ nhớ chương trình, đưa ra các quyết định
và trao đổi thông tin với bên ngoài thông qua các cổng vào/ra.
CPU bao gồm :
» Bộ thuật toán và logic ALU ( Arithmetic and Logic Unit : Bộ số học - logic )
thực hiện các phép toán số học ( cộng – trừ ) với các phép and, or, not } Exclusive
» Bộ nhớ còn gọi là các thanh ghi, bên trong bộ vi xử lí, được sử dụng để lưu
trữ thông tin liên quan đến thực thi chương trình.
» Bộ nhớ điều khiển để điều chỉnh chuẩn thời gian của các phép toán.
SV: Phạm Văn Bảo


Chương 2: Bộ điều khiển Logic khả trình của MITSUBISHI
2.2.2. BUS
BUS là các đường dẫn dùng để truyền thông bên trong PLC
Thông tin được truyền theo dạng nhị phân, theo nhóm bit, mỗi bit là một số nhị
phân 1 or 0, tương ứng với các trạng thái ON/OFF.
Thuật ngữ tương ứng được sử dụng cho nhóm bit tạo thành thông tin nào đó
(một từ = shit). Cả 8 bit này được truyền theo dạng song song của chúng.
Hệ thống PLC có bốn BUS :
» BUS dữ liệu, tải dữ liệu được sử dụng trong quá trình xử lí của CPU
+ Bộ xử lí 8 bít có một BUS dữ liệu có thể thao tác các số 8 bit, có thể thực hiện
các phép toán giữ các số 8 bit và phân phối kết quả theo giá trị 8 bit.
» BUS địa chỉ được sử dụng để tải địa chỉ vị trí trong bộ nhớ > mỗi từ có thể
được định vị trong bộ nhớ - mỗi vị trí nhớ được gán địa chỉ duy nhất
Mỗi vị trí tương ứng được gán một địa chỉ sao cho dữ liệu được lưu giữ ở vị trí
nhất định để CPU có thể đọc or ghi ở đó.
BUS địa chỉ mang thông tin cho biết các địa chỉ sẽ truy cập :
- Nếu BUS địa chỉ gồm 8 đường – số lượng từ 8 bit – số lượng địa chỉ phân biệt
28 = 256

- Nếu BUS địa chỉ 16 đường – số lượng địa chỉ khả dụng 65 536
» BUS điều khiển : Mang các tín hiệu được CPU sử dụng để điều khiển.
Ví dụ : Để thông báo cho các thiết bị nhớ nhận dữ liệu từ thiết bị nhập/xuất or xuất
dữ liệu và tải các tín hiệu chuẩn thời gian được dùng để đồng bộ hóa các hoạt động.
» BUS hệ thống : Dùng để truyền thông giữa các cổng nhập xuất và thiết bị nhập xuất.
2.2.3. Các thiết bị vào/ra I/0 module.
- Thiết bị vào/ra cung cấp giao diện giữa PLC với mạch ngoài để thực hiện kết
nối vào hệ thống cần điều khiển, giám sát.
- Thiết bị ra/vào giúp đưa chương trình điều khiển vào hệ thống.
- Thiết bị vào/ra đánh dấu địa chỉ riêng để CPU sử dụng.
- Các kênh vào/ra độc lập, phân kênh – các bộ cảm biến hoặc phần tử thực hiện
từ bên ngoài được nối trực tiếp với các cổng này mà không cần thông qua các thiết bị
trung gian – các tín hiệu từ ngoài thường được ghép nối cách ly ( Biến áp,…)

SV: Phạm Văn Bảo


Chương 2: Bộ điều khiển Logic khả trình của MITSUBISHI
Mức tín hiệu nhập :

Hình 2.2 Mức tín hiệu vào
a) Module vào/ra rời rạc – Discrete I/0 module
Còn gọi là vào/ra số : Origital I/0 module
- Phổ biến
- Cơ bản

giao tiếp kiểu ON/OFF

- Phong phú
* Module vào rời rạc ( Discrete Input Module )

SV: Phạm Văn Bảo


Chương 2: Bộ điều khiển Logic khả trình của MITSUBISHI
Hình 2.3 Sơ đồ khối đầu vào

Hình 2.4 Nguyên lí đầu vào Module xoay chiều

SV: Phạm Văn Bảo


Chương 2: Bộ điều khiển Logic khả trình của MITSUBISHI
Hình 2.5 Terminal trên đầu vào Input của PLC
LED : Light Emitting Diode
Tín hiệu vào lấy từ các thiết bị sau (*) :
+ Selector switch

Proximity sensor

+ Push button

Level sensor

+ Limit switch

Opto sensor = Photo sensor

+ Contact

Pressure switch
Follow switch

Hình 2.6. Đầu vào module xoay chiều 24 VAC

Hình 2.7. Nguồn một chiều 24 VDC
* Module ra rời rạc ( Discrete output Module )
Nhận dữ liệu từ CPU, biến đổi thành tín hiệu phù hợp gửi đến điều khiển cơ cấu
SV: Phạm Văn Bảo