thiết kế và thi công phần mềm điều khiển hệ thống kho xá nhà máy thức ăn chăn nuôi sử dụng nền tảng pcs7 siemens

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN
-----------------⸙∆⸙-----------------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG PHẦN
MỀM ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG KHO XÁ
NHÀ MÁY THỨC ĂN CHĂN NUÔI SỬ DỤNG
NỀN TẢNG PCS7 SIEMENS
GVHD:ThS. Nguyễn Phong Lưu
SVTH: Nguyễn Văn Tôn


BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN
-----------------⸙∆⸙-----------------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG PHẦN
MỀM ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG KHO XÁ
NHÀ MÁY THỨC ĂN CHĂN NUÔI SỬ DỤNG
NỀN TẢNG PCS7 SIEMENS
GVHD:ThS. Nguyễn Phong Lưu
SVTH: Nguyễn Văn Tôn

2

Mục lục

3


LIỆT KÊ HÌNH VẼ

4


LIỆT KÊ BẢNG

TÓM TẮT
Mục tiêu chính của đề tài là tìm hiểu và sử dụng PLC Siemens dòng S7-400 để xây
dựng nhà máy sản xuất thức ăn chăn nuôi gia súc nói chung và hệ thống kho xá của
nhà máy nói riêng.
Tìm hiểu về một hệ thống điều khiển phân tán DCS (Distributed control
system) với số IO nhà máy lên tới 4000 I/O.
Viết chương trình và cấu hình dưới nền tảng PCS7 V8.2 của Siemens sử dụng các khối
block của CFC và SFC sử dụng thư viện APL (Advanced Process Library)

5


Thiết kế giao diện, giám sát và điều khiển bởi phần mềm WinCC qua các trạm máy
tính.
Chi tiết bao gồm các thành phần công việc sau:
•
máy

Tìm hiểu nguyên lý hoạt động và các thông số của hệ thống kho xá của nhà

•
Tìm hiểu nguyên lý hoạt động, các viết chương trình, khai báo,... cho CPU
trong phần mềm PCS7 V8.2.
•
Đọc hiểu bản vẽ Process Flow Diagram từ đó liệt kê được số thiết bị sử dụng và
thiết kế giao diện điều khiển.
•
Biết cách sử dụng các thiết bị như: biến tần (VFD), khởi động mềm (SS), các
cảm biến vị trí, nhiệt độ, báo đầy, …
•

Hiểu được động lực học máy móc, cách tính chọn công suất motor,…

•
Lập trình CFC, SFC, giao diện SCADA bằng phần mềm PCS7 và WinCC để
điều khiển và giám sát hệ thống.
Từ những kiến thức cơ bản đã học và những kiến thức tìm hiểu được, sinh viên đã thực
hiện xong đề tài với nội dung: “Thiết kế và thi công phần mềm điều khiển hệ thống
kho xá nhà máy sản xuất thức ăn chăn nuôi sử dụng nền tảng PCS7 Siemens”

6


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

Chương 1. TỔNG QUAN
1.1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Hiện nay với sự bùng nổ của khoa học công nghệ và sự phát triển mạnh mẽ của

các ngành công nghiệp thì con người có xu hướng tự động hóa trong công việc.
Với nhà máy sản xuất thức ăn chăn nuôi gia súc Việt Thắng Long An với năng
suất thiết kế là 600.000 tấn/ năm thì việc tự động hóa trong sản xuất là 100%.
Để đạt được năng suất thiết kế ban đầu trên, việc lưu trữ nguyên liệu để phục vụ
sản xuất là rất quan trọng. Nguyên liệu là khâu rất quan trọng trong phân đoạn sản xuất
bất cứ thứ gì. Và cũng nguyên liệu chịu ảnh hưởng rất nhiều về các yếu tố như giá cả,
thời tiết, mùa, …
Vì vậy hệ thống kho xá cũng là một hệ thống rất cần thiết đối với một nhà máy
sản xuất thức ăn chăn nuôi gia súc. Với tổng diện tích kho xá là 15.000 , sức chứa lên
tới 50.000 tấn nguyên liệu.
Trong các hệ thống kho xá trước đây, việc sử dụng nhà kho như một nơi chứa và
dùng xe tải để đổ nguyên liệu vào đó thì chúng ta sẽ không tận dụng được tối đa sức
chứa của kho xá. Ngoài ra việc hạn chế xe tiếp xúc nguyên liệu sẽ giúp nguyên liệu
được đảm bảo hơn.
Với hệ thống kho xá của nhà máy Việt Thắng, hệ thống sẽ tự động phân loại
được nguyên liệu và di chuyển đến kho chứa nguyên liệu đó, từ đó giảm được sự can
thiệp của con người để giảm tránh sai xót nhầm lẫn nguyên liệu với nhau. Nguyên liệu
được đổ từ trên cao xuống từ đó sẽ tận dụng được tối đa sức chứa của nhà kho. Hệ
thống bao gồm 26 nhà kho riêng biệt từ đó có thể lưu trữ được lên tới 26 loại nguyên
liệu khác nhau. Với việc nắm bắt được thời cơ về giá cả, nhà máy có thể nhập nguyên
liệu và lưu trữ để giảm chi phí sản xuất nhất có thể.
Đề tài “Thiết kế và thi công phần mềm điều khiển hệ thống kho xá nhà máy sản
xuất thức ăn chăn nuôi sử dụng nền tảng PCS7 Siemens” là một đề tài hay với sinh
viên ngành điều khiển tự động. Yêu cầu sinh viên có kiến thức về tự động hóa như :
điều khiển lập trình PLC, mạng truyền thông trong công nghiệp, các lý thuyết đo
lường và cảm biến. Có kiến thức đọc bản vẽ autocad, động lực học máy móc,….

BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

1.2

MỤC TIÊU
Thực hiện Thiết kế và thi công phần mềm điều khiển hệ thống kho xá nhà máy

sản xuất thức ăn chăn nuôi sử dụng nền tảng PCS7 Siemens. Có khả năng điều khiển
được vị trí lưu trữ tùy ý theo người vận hành. Yêu cầu hệ thống điều khiển phải đơn
giản cho người vận hành và hoạt động đúng yêu cầu và được ổn định.
Hệ thống được viết chương trình dưới nền tảng PCS7 của Siemens với PLC S7400 CPU 410-5H đóng vai trò là khối xử lý trung tâm.
Hiểu và hiệu chỉnh các khối trong thư viện của PCS7 để đáp ứng được nhu cầu
điều khiển của nhà máy.
Thiết kế giao diện trên WinCC sao cho giao diện càng đúng với thực tế càng tốt.

1.3

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Các nội dung chính sẽ được thực hiện trong đề tài:
Chương 1: Tổng quan
Chương này trình bày vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu và giới hạn
của đề tài
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Chương này trình bày về sơ lược về hệ thống kho xá, giới thiệu các thành phần
trong hệ thống DCS, giới thiệu phần mềm PCS7.
Chương 3: Thiết kế hệ thống

Chương này trình bày sơ đồ khối, giới thiệu cụ thể những linh kiện, thiết bị sử
dụng trong hệ thống, nguyên lý hoạt động của hệ thống.
Chương 4: Thi công hệ thống
Chương này trình bày các bước thi công hệ thống hoàn chỉnh từ phần cứng tới
phần mềm, kết quả sau khi thi công. Trình bày lưu đồ giải thuật, cách lập trình
Chương 5: Kết quả, nhận xét, đánh giá
Chương này trình bày những kết quả đạt được sau quá trình thực hiện đề tài
Chương 6: Kết luận và hướng phát triển
Chương này trình bày đề tài đã thực hiện một cách bao quát nhất, tạo tiền đề để
phát triển hệ thống tốt hơn.

BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

1.4

GIỚI HẠN
Một nhà máy sản xuất thức ăn chăn nuôi gia súc thì có nhiều phân đoạn khác

nhau. Với việc hạn chế kiến thức và thời gian, đề tài này chỉ tập trung Thiết kế và thi
công phần mềm điều khiển hệ thống kho xá nhà máy sản xuất thức ăn chăn nuôi sử
dụng nền tảng PCS7 Siemens.
Các thông số máy móc và cảm biến được tính toán theo các công thức đã được
học và tìm hiểu, đối chiếu lại với thực tế đã lắp đặt tại nhà máy.

BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 SƠ LƯỢC VỀ HỆ THỐNG KHO XÁ
Hệ thống kho xá nhằm mục đích là lưu trữ nguyên liệu nhằm phục vụ nhu cầu
sản xuất. Được xếp vào loại quan trọng trong một nhà máy sản xuất thức ăn bởi vì
nguồn nguyên liệu đôi khi sẽ bị cạn kiệt và giá thành thay đổi thất thường. Vì vậy,
chúng ta có thể mua nguyên liệu về và lưu trữ trong kho.
Với nhà máy Việt Thắng với quy mô kho xá có diện tích là 15.000 , sức chứa lên
tới 50.000 tấn nguyên liệu. Với hệ thống nhập nguyên liệu tự động này, toàn bộ dây
chuyển kho xá này có tổng cộng là 3 đường vào (2 đường dành cho xe tải độ liệu, và 1
đường từ cầu cảng đổ trực tiếp vào) và 26 kho để chứa nguyên liệu. Mỗi kho được đặt
một mã code riêng biệt để phân biệt và quản lý.
Với kích thước mỗi kho là 32x16x8 m, mỗi kho sẽ có 4 cảm biến vị trí để chúng ta
nhận biết được vị trí chính xác của mỗi kho. Mục đích thiết kế ra mỗi kho 4 cảm biến
là để nguyên liệu đước rải ở mỗi vị trí sẽ được đều hơn, nếu chúng ta rải nguyên liệu ở
giữa kho thì hình dạng về sau nó sẽ là dạng hình chóp đứng. Vì vậy, cần phải rải đều
nguyên liệu cho mỗi kho để người lái xe nâng sẽ dễ làm việc hơn trong việc di chuyển
nguyên liệu vào hố để di chuyển vào khu sản xuất.

Hình 2. 1: Kho xá nhà máy Việt Thắng Long An

BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.2 CƠ SỞ VỀ HỆ THỐNG
2.2.1 Tổng quan về dòng PLC S7-400.
2.2.1.1 Định nghĩa và ứng dụng của PLC S7-400

S7-400 là thiết bị điều khiển logic khả trình tiếp sau S7-300 được Siemens phát
triển, được dùng trong các ứng dụng và lĩnh vực lớn. Hầu hết các nhiệm vụ tự động
hóa có thể thực hiện với cá thành phần được lựa chọn phù hợp.
PLC S7-400 có các ưu điểm vượt trội hơn so với các bộ điều khiển logic khả
trình trước nó về cả phần cứng và phần mềm. Đó là:
- CPU được phân loại chuyên biệt và rõ ràng
- Tốc độ xử lý của CPU cao
- Module nhỏ gọn
- Có nhiều loại module phù hợp cho cấu hình trung tâm và cấu hình trạm phân
tán.
- Các module tín hiệu có thể lắp vào, gỡ ra khi hệ thống đang có điện. Thuận tiện
khi thay thế các module
S7-400 có thể kết nối bằng các cách sau:
- Qua Simatic Net CP Enthernet tới một mạng Enthernet công nghiệp
- Qua Simatic Net CP PROFIBUS tới một mạng PROFIBUS khác
- Qua giao tiếp MPI có sẵn tới một mạng MPI khác
- Qua giao tiếp PROFIBUS DP có sẵn tới một mạng giao tiếp PROFIBUS khác
* Ứng dụng
S7-400 đặc biệt thích hợp cho các tác vụ dữ liệu chuyên sâu trong các ngành
công nghiệp lớn. Tốc độ xử lý cao phục vụ tốt cho các ngành công nghiệp sản xuất.
Nhiều thành phần của S7-400 có sẵn trong một phiên bản SIPLUS để hoạt động trong
các điều kiện môi trường khắc nghiệt.
Một số lĩnh vực ứng dụng của S7-400 bao gồm:
- Cẩu trục lớn
- Ngành công nghiệp ô tô
- Hệ thống kho tự động
- Kỹ thuật xây dựng

BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
- Ngành công nghiệp thép
- Giấy và in ấn
- Chế biến gỗ
- Dệt may
- Dược phẩm
- Công nghiệp thực phẩm và đồ uống
- Công nghiệp hóa chất

2.2.2 Nguyên lý hoạt động của PLC
Chương trình do người dùng lập trình ghi vào PLC, PLC sẽ liên tục quét lần lượt
các tín hiệu ngõ vào và xử lý các tín hiệu đó để điều khiển ngõ ra theo chương trình đã
ghi vào.

Hình 2. 2: Sơ đồ nguyên lý PLC.

2.2.3 Hệ thống DCS
DCS - (Distributed Control System), hệ thống điều khiển phân tán là một hệ
thống điều khiển cho một dây chuyền sản xuất, một quá trình hoặc bất cứ một hệ thống
động học nào, trong đó các bộ điều khiển không tập trung tại một nơi mà được phân
tán trên toàn hệ thống với mỗi hệ thống con được điều khiển bởi một hoặc nhiều bộ
điều khiển.

BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
DCS là một hệ thống có chức năng giống như SCADA nhưng thông thường được
bán và lắp đặt ra thị trường một hệ thống hoàn chỉnh, trong đó cả phần cứng và phần

mềm, công nghệ, truyền thông đều xuất xứ từ một hãng. Hệ thống điều khiển phân tán
DCS là hệ thống chuyên dụng được dùng để điều khiển các quá trình sản xuất liên tục
hoặc theo mẻ (Batch- oriented) như trong lọc dầu, hóa dầu, trạm phát điện trung tâm,
dược phẩm, sản xuất thức ăn, nước uống, sản xuất xi măng, sản xuất thép và sản xuất
giấy.

2.2.4 Phần mềm PCS7 – Siemens
Hệ thống điều khiển phân tán DCS đã được phát triển và ứng dụng trong nhiều
lĩnh vực sản xuất công nghiệp đòi hỏi việc điều khiển và giám sát khối lượng rất lớn
các ngõ vào/ra phân tán. PCS7 (Process Control System) của Siemens là một hệ thống
giải pháp mang tính phân cấp đáp ứng được các yêu cầu đó bao gồm tập hợp đa dạng
phần cứng chuẩn và các phần mềm hỗ trợ. Ngôn ngữ lập trình đồ họa dạng lưu đồ
CFC và SFC thân thiện cùng với phần mềm WinCC cao cấp giúp vận hành và giám sát
hệ thống tốt hơn.
PCS 7 là hệ thống bao gồm tích hợp nhiều phần mềm đặc thù và phần cứng chuẩn từ
chính hãng Siemens, do đó luôn đảm bảo tính nhất quán trong toàn bộ hệ thống. Về cơ
bản thì một hệ thống SIMATIC PCS7 được chia làm ba phần chính.

BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Hình 2. 3: Những thành phần cốt lõi trong một hệ thống SIMATIC PCS7
• Operator System (OS)
• Automation System (AS)
• Engineering System (ES)

2.2.4.1) Operator Station (OS)
Operator System cho phép người vận hành tương tác một cách an toàn với hệ

thống với quy trình được kiểm soát bởi PCS7. Người vận hành có thể giám sát quy
trình sản xuất bằng nhiều cách khác nhau nhưng rất trực quan và cũng có thể phân tích
và thao tác dữ liệu khi cần thiết. Operator System bao gồm cả máy server và máy
client có thể thực hiện đồng thời cùng một lúc trên nền tảng vật lý riêng biệt.

2.2.4.2) Automation Stations (AS)
Automation System là tên dùng để đặt cho các lớp bộ điều khiển PLC được sử
dụng với PCS7, ngày nay Siemens hỗ trợ dòng PLC S7-400 có thể lập trình bởi phần
mềm PCS7.

2.2.4.3) Engineering System (ES)
BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Engineering System bao gồm phần mềm dùng để cấu hình đa dạng thành phần
trong hệ thống PCS7. Nền tảng SIMATIC Manager giữ vai trò trung tâm quản lý, điều
phối và kết nối tất cả các công cụ kỹ thuật của PCS7

Hình 2. 4: Các chức năng của máy ES
Các chức năng mà ES có thể làm trong PCS7 như sau:
1. Xuất / nhập project
2. Lập trình CFC/ SFC
3. Cấu hình phần cứng
4. Thiết kế giao diện điều khiển/ vận hành
5. Quản lý mẻ sử dụng SIMATIC BATCH

….
·

SIMATIC Manager: phần mềm này làm nền tảng và là trung tâm quản lý cho

tất cả các thành phần của trạm kỹ thuật, là mối liên kết toàn bộ dự án. Với
SIMATIC Manager ta có thể tạo dự án, tạo thư viện, quản lý và chẩn đoán các
thành phần trong dự án, lưu trữ các đối tượng của dự án… SIMATIC Manager
thường được sử dụng để quản lý các dự án của nhà máy.
·

PH (Plant Hierarchy): thiết kế hệ thống phân cấp của nhà máy. PH hỗ trợ cấu

hình diện rộng của quá trình điều khiển và quản lý dữ liệu của nhà máy.

·

HW Config: cấu hình phần cứng cho CPU, định địa chỉ truyền thông, các

thiết bị ngoại vi và bus trường…
BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
·

CFC (Continuous Function Chart): CFC là gói phần mềm định hướng cho

nhà máy, cấu hình các đồ họa của tác vụ tự động hóa. Sử dụng CFC thông qua các
khối đã được tạo sẵn (đây là gói phần mềm lập trình có cấu trúc). Các khối được
quản lý theo nhóm tùy theo chức năng của chúng trong thư viện, thực hiện lập trình
bằng các động tá kéo/thả.
·

SFC (Sequential Function Chart): Là gói phần mềm được cấu hình cho hệ

thống điều khiển tuần tự. với hệ thống điều khiển tuần tự, chức năng tự động hóa
tiêu cơ sở là được điều khiển trên sự thay đổi trạng thái và cũng có thể chọn lọc từ
quá trình.
·

SCL (Structured Control Language): Đây là ngôn ngữ lập trình giống với

Pascal để lập trình cho những tác vụ phức tạp. Trên ES, nó được sử dụng để tạo ra
các khối và biên dịch các yêu cầu của CFC/SFC chart.
·

WinCC (Windows Control Centre): WinCC được sử dụng cho việc cấu hình

cho hệ thống điều khiển và giám sát nhà máy trên nền PCS 7. Với phần mềm này,
bạn có thể tạo ra bức tranh quá trình, các báo cáo, các thông báo về hệ thống, đồ thị
tín hiệu, nhật ký vận hành… mô phỏng giao diện toàn bộ quá trình vận hành của hệ
thống một cách trực quan.
·

Graphics Designer Editor: thiết kế các đối tượng đồ họa, hình ảnh và hình

động.
·

Station Configurator: hiển thị cấu hình PC thực tế tìm thấy được và cấu hình

cho hệ thống PCS 7.

·

Multiproject: trong SIMATIC Manager, người dùng có thể khởi tạo các dự án

(single project hoặc multiproject). Một Multiproject có thể chứa nhiều dự án nhỏ
và môt thư viện dữ liệu Master.

·

Master Data Library: liên quan với Multiproject. Khác với các thư viện ứng

dụng cụ thể hoặc các hệ thống khác, một thư viện dữ liệu Master nằm trong một
Multiproject và tập hợp tất cả các chức năng sử dụng trong Multiproject.
BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Trạm kỹ thuật trong PCS 7 có thể được chia thành hai phần chính là AS và OS.
·

AS bao gồm thiết kế hệ thống phân cấp nhà máy, các khối chức năng, các

CFC, các SFC; cấu hình cho phần cứng và các thành phần truyền thông.
·

OS thiết kế các chức năng vận hành và đồ họa.

2.2.5) CFC (Continuous Function Chart)
2.2.5.1) CFC là gì?
CFC là trình biên soạn với giao diện lập trình dạng đồ họa, được cài đặt dựa vào

gói phần mềm STEP 7 của Siemens. CFC được dùng để tạo toàn bộ cấu trúc phần
mềm cho CPU sử dụng các khối có sẵn của thư viện hoặc của người dùng tự tạo ra.
CFC cho phép bạn tạo logic, gắn tham số và thậm chí kết nối các khối lại với nhau.
Kết nối ở đây các giá trị có thể chuyển từ một đầu ra sang một hoặc nhiều đầu vào
trong quá trình giao tiếp giữa các khối hoặc các đối tượng khác.

2.2.5.2) Nguyên tắc hoạt động
Lập trình với các công cụ đồ họa trong CFC editor. Bạn kéo và thả các khối từ
thư viện (đã được Siemens cấu hình từ trước) vào trong chart. Ở đây, bạn sẽ thấy các
block như một “board mạch”. Bạn nối các input, output của block bằng các cú click
chuột. Bạn không cần phải quan tâm đến thuật toán hoặc phân chia vùng nhớ,... Nói
cách khác, bạn hoàn toàn tập trung hoàn toàn trong việc lập trình, tạo logic cho block
đó. Các vùng nhớ của các khối được tạo tự động hoặc bạn có thể điều chỉnh tùy ý. Bạn
cũng có thể sao chép và gắn các block đã lập trình trước đó qua các chart khác mà vẫn
giữ nguyên các kết nối. Điều này giúp bạn tiết kiệm được rất nhiều thời gian lập trình.
Sau khi hoàn thành việc cấu hình cho một chart, bạn tiến hành biên dịch và tải xuống
CPU.

BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Hình 2. 5: Khối Motor-Large từ thư viện PCS7 APL V8.2
Chúng ta chỉ cần kéo thả ra màn hình là khối motor này sẽ tự động nằm trong
OB35 cyclic interrupt5 (100ms).
Công việc tiếp theo chúng ta cần làm là gắn I/O, tạo logic điều khiển (nếu có ...)
Trong thư viện của APL PCS7 V8.2 (Advanced process library V8.2) có nhiều loại
có sẵn như:
1) Monitoring block

2) Dosing block
3) Motor block
4) Valve block
5) Interlock block
6) Counter, timer block
7) Digital, analog logic block
8) Channel block (digital, analog channel) ….

Vì vậy, khi lập trình chúng ta cần phải xem xét đối tượng chúng ta muốn tạo cần
những thuộc tính gì. Từ đó, chúng ta vào thư viện và lấy ra những block phù hợp.
Việc sử dụng thư viện bừa bãi sẽ dẫn đến chương trình cần nhiều tác vụ để hoàn
thành, dẫn đến CPU bị quá tải và chương trình sẽ báo lỗi.

2.2.6) SFC (Sequential Function Chart)
2.2.6.1) SFC là gì?

BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
SFC (Sequential Funtion Chart) Hệ thống điều khiển tuần tự. Cho phép bạn lập
trình và chạy chương trình theo kiểu đồ họa, giao diện thân thiện với người dùng. Hệ
thống được chuyển từ sang tự động và thực hiện ở đó. Một hệ thống điều khiển tuần tự
cho phép điều khiển theo trạng thái hoặc theo điều kiện. Có nghĩa là nếu đúng trạng
thái này, đúng điều kiện này thì mới cho thực hiện.
Bạn có thể sử dụng SFC để mô tả quy trình hoạt động hệ thống một cách chi tiết. Ví
dụ, SFC điều khiển một hệ thống tự động được tạo bởi các CFC bằng cách thay đổi
trạng thái và xử lý tín hiệu.
SFC có hai chuẩn loại khác nhau dành cho tùy ứng dụng
1. SFC chart

2. SFC type với SFC instances

Trong đó SFC chart dùng trong các điều khiển tuần tự mà trong hệ thống của bạn chỉ
có một.
SFC type nên dùng trong các trường hợp hệ thống bạn cần phải lặp đi, lặp lại nhiều
lần. Ví dụ như cân, một nhà máy có 10 cái cân nên việc bạn tạo SFC type thì chỉ cần
tạo một lần và sử dụng cho 10 cái cân (gắn địa chỉ). Về việc lập trình, khi bạn muốn
sửa chương trình thì chỉ cần sửa 1 cái và 10 cái kia sẽ tự động sửa tương tự.
Trong trường hợp bạn dùng SFC chart trong trường hợp này thì cần phải lặp đi lặp lại
việc lập trình cho 10 cái cân. Việc lại sẽ bị tốn nhiều thời gian và cũng có thể sai sót.
Tuy nhiên, để lập trình được SFC type đòi hỏi người lập trình phải có kinh nghiệm và
đòi hỏi kĩ năng lập trình cao.

BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Hình 2. 6: Liên kết giữa SFC và CFC
Sequencers thực hiện theo từng sự kiện trong SFC. Khi bạn tạo ra một sequencer nó sẽ
tự động tạo ra một số liên tiếp. Điều này để bạn có thể tiện theo dõi bên CFC khi lập
trình.
Mỗi một SFC chart cho phép tạo ra tối đa là 8 sequencers.
SFC type cho phép tạo tối đa 32 sequencers.
Với mỗi sequencers sẽ có một điều kiện thỏa mãn để thực thi (Start conditions). Một
lúc chỉ có một sequencer thể hiện trên màn hình máy tính của bạn, nếu bạn muốn xem
sequencer khác chỉ cần ấn tab khác.

2.2.6.2) Các thành phần trong SFC
1) Step

2) Transition
3) Simultaneous branch
4) Alternative branch
5) Loop
6) Jump

2.2.6.2.1) Step là gì?

BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Step là nơi để bạn cấu hình những việc mà AS cần làm, nó phân chia làm 3 giai
đoạn (Khởi tạo, Xử lý, kết thúc) cho mỗi step.

Hình 2. 7: Hình ảnh của step trong SFC

2.2.6.2.2) Transition là gì?
Transition giống như một điều kiện, để các step sau được thực thi thì phải dựa vào
kết quả logic mà mình cấu tạo trong transition. Nếu thỏa mãn logic mà mình lập
trình trong transition thì nó sẽ thoát ra và nhảy qua step mới thực thi, nếu sai thì nó
sẽ mắc kẹt ở đó và chờ khi nào đúng thì mới nhảy qua bước khác để làm.

Hình 2. 8: Hình ảnh của Transition trong SFC

2.2.6.2.3) Simultaneous branch là gì?
Khi mà cùng một lúc cần thực hiện 2 hoặc nhiều việc khác nhau thì chúng ta sử
dụng Simultaneous branch, Simultaneous branch bao gồm ít nhất là 2 sequencer

BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
được thực hiện cùng một lúc. Và nó chỉ xuống thực hiện tiếp nếu tất cả các nhánh
đều đã được thực thi hoàn thành và đúng điều kiện.

Hình 2. 9: Hình ảnh của Simultaneous branch trong SFC

2.2.6.2.4) Alternative branch là gì?
Nếu bước tiếp theo cần thực hiện được chia ra làm hai hoặc nhiều sequencer.
Nhưng chỉ có 1 sequencer được thực thi thì chúng ta sử dụng Alternative branch.
Khi tạo thì Alternative branch sẽ tạo ra ít nhất là 2 sequencers, với sequencers nào
đúng điều kiện thì sẽ thực hiện nhánh đó. Trường hợp có nhiều điều kiện cùng
đúng một lúc thì sẽ chọn nhánh bên trái ngoài cùng có điều kiện đúng để thực thi.

Hình 2. 10: Hình ảnh của Alternative branch trong SFC

BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.2.6.2.5) Loop là gì?
Nếu bạn cần thực thi một điều gì được lặp đi, lặp lại thì Loop sẽ được sử dụng.
Một loop bao gồm một vòng lặp thực hiện, và một điều kiện để thoát ra khỏi vòng
lặp.
Nếu mà điều kiện để quay lại vòng lặp và điều kiện thoát ra khỏi vòng lặp đều
đúng cùng một lúc. Thì chương trình sẽ thoát ra khỏi vòng lặp và thực thi các bước
tiếp theo của sequence.

Hình 2. 11: Hình ảnh Loop trong SFC

2.2.6.2.6) Jump là gì?
Jump luôn luôn nhảy đến step mà điều kiện đó đúng.
Ở Jump chúng ta cần lưu ý là điểm đến (Jump destination) khi mà điều kiện đó đúng.

Hình 2. 12: Hình ảnh lệnh Jump trong SFC

BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.2.6.3) Các thành phần trong giao diện

Hình 2. 13 :Các thành phần trong giao diện người dùng
(1)

Thanh phần tử

(2)

Thanh tiêu đề

(3)

Thanh menu

(4)

Thanh công cụ

(5)

Thanh trạng thái

(6)

Các tab

(7)

Thanh cuộn

(8)

Môi trường làm việc
Bảng 1: ý nghĩa các thanh trong môi trường SFC

2.2.6.4) Các kí hiệu trong thanh phần tử

BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Hình 2. 14: Kí hiệu trong thanh phần tử

(1)

Chuyển sang chế độ dùng chuột

(2)

Thêm step và transition

(3)

Thêm simultaneous

(4)

Thêm alternative

(5)

Thêm loop

(6)

Thêm Jump

(7)

Thêm text (chú thích)
Bảng 2: Chú thích thanh phần tử

BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN