Đồ án điều khiển logic bãi đỗ xe thông minh

ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LOGIC

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH

LỜI NĨI ĐẦU
Cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp đất nước đặc biệt sự phát triển
của Công nghệ điện tử-tin học. Có thể coi là cuộc cách mạng cơng nghệ trên toàn thế
giới.Ở nước ta, ngành kĩ thuật điện tử-tin học đã được ứng dụng vào lĩnh vực điều
khiển tự động, đặc biệt là kĩ thuật vi xử lí. Hiện nay,người ta đã sản xuất ra những thiết
bị có thể lập trình được. Đó chính là thiết bị điều khiển khả trình Programable Logic
Controller viết tắt là PLC.
Ra đời năm 90 PLC có thể coi là một ứng dụng điển hình của vi xử lí, chiếm
đến 80% và trở thành xu thế mới trong điều kiện công nghiệp đang phát triển ở Việt
Nam. So với quá trình điều khiển bằng mạch điện tử thơng thường thì PLC có nhiều
ưu điểm hơn hẳn,ví dụ như: kết nối mạch điện đơn giản, rút ngắn được thời gian lắp
đặt cơng trình, dễ dàng thay đổi công nghệ nhờ việc thay đổi nội dung chương trình
điều khiển, ứng dụng điều khiển trong phạm vi rộng, độ tin cậy cao…….
Hiện nay trên thế giới có rất nhiều hãng sản xuất bộ điều khiển lập trình
(Omron,Siemens,ABB,Misubishi…) với nhiều ứng dụng: Tự động hố q trình cơng
nghệ cung cấp vật liệu cho quá trình sản xuất, tự động hố các máy gia cơng cơ khí,
điều khiển hệ thống trạm bơm, điều khiển các thiết bị thuỷ lực và khí nén, tự động hố
q trình lắp ráp các linh kiện điện-điện tử, điều khiển thang máy, hệ thống đèn giao
thơng… Ngày nay có sự gia tăng dân số mạnh mẽ đã làm cho diện tích đất ở ngày
càng thu hẹp, phương tiên giao thơng ngày càng nhiều vì vậy địi hỏi phải có những
khu vực để xe thuận lợi. Để giải quyết vấn đề này người ta xây dựng các gara với các
hệ thống điều khiển khác nhau. Trong phạm vi đồ án môn học này tái dựng thiết bị lập
trình PLC để viết chương trình cho hệ thống điều khiển bãi đỗ xe tự động.
Thiết bị khả trình PLC mà em sử dụng để viết chương trình điều khiển trong đồ
án này là PLC của Misubishi. Trong q trình làm đồ án gặp nhiều khó khăn, nhưng
nhờ sự hướng dẫn của cơ Trương Thị Bích Thanh đã giúp em hoàn thành đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn q Thầy Cơ !

NHĨM 2

Trang: 1

LỚP: 17DCLC


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LOGIC

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN QUY TRÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA BÃI ĐỖ XE
TỰ ĐỘNG
1.1. Yêu cầu công nghệ của bãi giữ xe
1.1.1. Yêu cầu cần thiết cho hệ thống bãi đỗ xe đóng mở Barrier:
- Số lượng xe tối đa là 100 xe.
- Khi bãi chưa đầy thì sáng đèn xanh.
- Khi có đủ số lượng xe thì đèn xanh tắt đồng thời đèn đỏ sáng.
- Khi bãi đầy, xe vào nữa thì sẽ khơng có tín hiệu cho xe vào. Khi có xe ra thì
mới cho xe vào.
1.1.2. Lựa chọn thiết bị:
- Thiết bị điều khiển PLC
- Các bộ cảm biến
- Nút nhấn
- Động cơ điện
- Cơng tắc hành trình
- Cịi báo đèn
1.2. Sơ đồ cơng nghệ

1.2.1. Đặc điểm cơng nghệ:
NHĨM 2

Trang: 2

LỚP: 17DCLC


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LOGIC

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH

- Dễ điều khiển, làm việc tin cậy.
- Các thiết bị phải có độ bền lớn, tuổi thọ cao.
- Đảm bảo an toàn tuyệt đối cho người và thiết bị.
- Các cảm biến phải chính xác.
- Vốn đầu tư phù hợp.
- Chi phí vận hành thấp.
1.2.2. Các khâu chính trên sơ đồ công nghệ:
Hệ thống quản lý bãi xe tự động được thực hiện một cách tự động nhờ vào việc
lập trình cho PLC và các cảm biến được đặt tại các cửa vào và ra.
Sức chứa của bãi xe cho phép tối đa là 100 xe. Khi có xe vào, cảm biến phát
hiện và PLC điều khiển nâng barrier cho xe vào. Khi xe đã vào cảm biến sẽ phát hiện
và PLC điều khiển hạ barrier xuống, đồng thời đếm số lượng xe trong bãi.
Và tương tự, khi có xe ra, cảm biến sẽ phát hiện và PLC điều khiển nâng barrier
cho xe ra. Khi xe đã ra, cảm biến sẽ phát hiện, PLC điều khiển hạ barrier xuống, đồng
thời sẽ đếm số xe trong bãi.
Khi bãi xe cịn trống, thì một đèn xanh sẽ sáng để báo hiệu là xe được phép vào.
Ngược lại, khi bãi xe đầy thì đèn đỏ sẽ sáng để báo hiệu là xe không được phép vào.
Khi bãi xe bị sự cố (cháy,….) thì cịi báo, mở hết các cửa.

1.3. Quy trình vận hành
Hệ thống quản lý bãi giữ xe ôtô hoạt động dựa trên nguyên tắc lập trình PLC
dùng để điều khiển barrier nâng lên hạ xuống, phân loại và đếm số xe thông qua các
cảm biến, động cơ, cơng tắc hành trình…truyền động của cửa nhờ vào một động cơ
gắn trực tiếp trên thanh gạt.
1.3.1. Cửa vào:
Kiểm tra bãi đỗ xe còn chỗ thì bắt đầu điều khiển tự động cho xe vào. Khi có xe
vào, bỏ tiền vào, cảm biến nhận biết tín hiệu có tiền rồi xuất vé cho người lái xe, sau
đó xe đi tới, cảm biến nhận biết có xe vào sẽ nhận biết được tín hiệu và chuyển đến
PLC, PLC điều khiển nâng barrier.
Khi thanh gạt mở tối đa sẽ chạm vào cơng tắc hành trình trên CTHT2 ở cửa
vào, công tắc này tác động đến PLC, PLC sẽ điều khiển dừng nâng barrier.

NHÓM 2

Trang: 3

LỚP: 17DCLC


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LOGIC

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH

Khi xe đã vào, cảm biến quang phát hiện xe đã vào sẽ tác động , đưa tín hiệu về
PLC, PLC sẽ điều khiển hạ barrier xuống (nếu sau 20s chưa có tín hiệu xe vào cịi báo
xe dừng q lâu sẽ bật), đồng thời tác động đến bộ đếm, đếm số lượng xe.
Khi thanh gạt đóng tối đa sẽ chạm vào cơng tắc hành trình dưới CTHT1 ở cửa
vào, cơng tắc này sẽ tác động đến PLC, PLC sẽ điều khiển dừng hạ barrier.
1.3.2. Cửa ra:

Khi có xe ra, cảm biến qt vé ra nhận biết tín hiệu ch̉n bị có xe ra, sau đó
cảm biến nhận biết xe ra sẽ nhận biết được tín hiệu và chuyển đến PLC, PLC điều
khiển nâng barrier.
Khi thanh gạt mở tối đa sẽ chạm vào cơng tắc hành trình trên CTHT4 ở cửa ra,
cơng tắc này tác động đến PLC, PLC sẽ điều khiển dừng nâng barrier.
Khi xe đã ra, cảm biến phát hiện xe đã ra sẽ tác động, đưa tín hiệu về PLC, PLC
sẽ điều khiển hạ barrier xuống (nếu sau 20s chưa có tín hiệu xe ra cịi báo xe dừng quá
lâu sẽ bật), đồng thời tác động đến bộ đếm, đếm số lượng xe trong bãi.
Khi thanh gạt đóng tối đa sẽ chạm vào cơng tắc hành trình dưới CTHT3 ở cửa
ra, công tắc này sẽ tác động đến PLC, PLC sẽ điều khiển dừng hạ barrier.
1.3.3. Hệ thống đèn báo:
Đèn trong bãi đỗ xe hoạt động từ 18h – 23h.
Bình thường, đèn màu xanh sáng, cho phép xe vào. Khi có xe vào hoặc ra thì
cảm biến tác động bộ đếm của PLC, tăng hoặc giảm giá trị của bộ đếm. Khi giá trị của
bộ đếm bằng với sức chứa của bãi xe thì PLC tác động bật đèn màu đỏ sáng, không
cho phép xe vào.
Nếu barrier ở cửa vào(ra) có thời gian nâng(hạ) q 30s thì cịi báo tín hiệu
hỏng barrier, dừng nâng(hạ) barrier.
Khi bãi xe bị sự cố(cháy) còi báo cháy kêu, mở hết các cửa, bật đèn chiếu sáng.
Khóa các chương trình điều khiển.
1.4. Kết luận
Chương này giới thiệu tổng quan về sơ đồ công nghệ và nguyên lý hoạt động
của bãi đỗ xe tự động. Trình bày ngắn gọn cách vận hành từng khâu trong hệ thống, từ
đó ta có thể hiểu biết đặc tính và một số điều kiện cần thiết để có thể dựa vào đó mà
tính tốn lựa chọn cảm biến cũng như các cơ cấu chấp hành trong chương 2.

NHÓM 2

Trang: 4

LỚP: 17DCLC


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LOGIC

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH

CHƯƠNG 2: TRÌNH BÀY CÁC LOẠI CẢM BIẾN VÀ
PHẦN TỬ CHẤP HÀNH
2.1. Các thiết bị đầu vào
Các cảm biến sử dụng trong chương này được tính chọn gần như phù hợp với
hệ thống, để hiểu rõ về chúng ta đi lần lượt từng cảm biến.
2.1.1. Cảm biến hồng ngoại:

Hình 2.1. Cảm biến hồng ngoại E3F-RN21
Cơng dụng: dùng để phát hiện có xe ra/vào.
Cảm biến hồng ngoại nói chung và cảm biến hồng ngoại E3F-RN21 nói riêng
hoạt động bằng cách sử dụng tia hồng ngoại phản chiếu tín hiệu hồng ngoại, tín hiệu
này là sự phản hồi của tia hồng ngoại với những vật thể ở gần hay ở xa. Cường độ ánh
sáng hồng ngoại giữa tín hiệu thu và phát có thể điều chỉnh được để phù hợp với từng
ứng dụng. Tín hiệu phát tia hồng ngoại gặp vật thể cản sẽ phản chiếu lại đầu thu, đầu
thu hồng ngoại như là một transistor NPN khi có tia hồng ngoại phản về thì sẽ mở
transistor.
Thơng số kĩ thuật:
Nguồn cấp từ 6V-36VDC
Dịng tiêu tối đa 300mA
Ngõ ra: Xung NPN
Khoảng cách phát hiện vật lên tới 2m, có thể điều chỉnh được.
Độ chính xác cao, khơng thấm nước, chống ăn mịn.

NHĨM 2

Trang: 5

LỚP: 17DCLC


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LOGIC

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH

2.1.2. Cảm biến phát hiện cháy:
- Ta dùng cảm biến đo khí CO CMT 200 để phát hiện đám cháy trong bãi đỗ xe.
- Cơng dụng: Cảm biến khí CO CMT 200 có thể lựa chọn giá trị xuất ra theo
dịng điện hay theo điện áp, dựa theo tỉ lệ khí ở bãi xe.

Hình 2.2. Cảm biến khí CO CMT 200
Thơng số kỹ thuật:
Điện áp định mức: 24V DC
Điện áp yêu cầu: 18V ~ 28V DC
Range: 0-200 ppm
Accuracy: ±2% of reading at the time of calibration.
Output: 4-20mA hoặc 2-10V
Nhiệt độ hoạt động : 0-60oC
Đơn vị xung: 20 xung/ppm
Khối lượng: 28g

NHÓM 2

Trang: 6

LỚP: 17DCLC


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LOGIC

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH

2.1.3. Cảm biến tiệm cận E3F-DS30C4:
Cảm biến tiệm cận điện dung loại NPN (NO) (cịn được gọi là “Cơng tắc tiệm
cận” hoặc đơn giản là “PROX” tên tiếng anh là Proximity Sensors ) phản ứng khi có
vật ở gần cảm biến. Trong hầu hết các trường hợp, khoảng cách này chỉ là vài mm.
Dùng để phát hiện tiền và vé khi muốn gửi xe hoặc lấy xe ra trong bãi.

Hình 2.3: Cảm biến tiệm cận E3F-DS30C4
Thơng số kỹ thuật:
Kích thước đường kính ngoài: 18mm (mm)
Phát hiện: vật cản
Khoảng cách phát hiện: 10-30cm có thể điều chỉnh
Điện áp làm việc: DC 6-36VDC
Ngõ ra: Xung NPN
2.1.4. Cơng tắc hành trình:
Cơng tắc hành trình hoạt động dựa trên nguyên tắc điều khiển theo đường đi
(hay nguyên tắc hành trình). Khi quá trình thay đổi trạng thái làm việc có quan hệ chặt
chẽ với vị trí của các bộ phận động (bàn đạp, mâm cặp…) thì ta có thể dùng một thiết
bị gọi là cơng tắc hành trình, đặt tại những vị trí thích hợp trên đường đi của các bộ
phận đó.
Khi bộ phận đó di chuyển đến những vị trí này tác động tới cơng tắc hành trình,
cơng tắc hành trình sẽ phát những tín hiệu điều khiển hệ thống đến những trạng thái
làm việc mới. Ví dụ như đặt các cơng tắc hành trình cuối cùng để hạn chế hành trình

máy doa, cầu trục, hạn chế q trình đóng mở…, hoặc đặt các cơng tắc hành trình để
đảo chiều, giảm tốc cho máy cắt giấy.

NHÓM 2

Trang: 7

LỚP: 17DCLC


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LOGIC

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH

Hình 2.4. Cơng tắc hành trình
2.1.5. Q trình nối dây từ cảm biến đến PLC:
Ta đấu dây ngõ vào kiểu SINK:
- Chân SS là chân chung được đấu với nguồn +24V DC
- Tại (3) là kiểu đấu thường dùng cho các loại cảm biến ví dụ như cảm biến
tiệm cận loại NPN
- Tại (4) là kiểu đấu thường dùng cho các loại nút nhấn, chuyển mạch, cơng tắc
hành trình.

NHĨM 2

Trang: 8

LỚP: 17DCLC

ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LOGIC

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH

2.2. Các phần tử chấp hành
2.2.1. Bộ nguồn 24 VDC:

Hình 2.5. Bộ nguồn Omron S8VK-C12024
Đây là thiết bị dùng để biến đổi nguồn điện 220 VAC thành 24 VAC, để tạo
nguồn 24 VDC cung cấp cho các thiết bị điện trong hệ thống số kỹ thuật.
Điện áp cung cấp: 220 VAC
Cường độ dịng điện định mức: 5A
2.2.2. Bảng led hiển thị thơng báo:
Bảng led hiển thị thơng báo ngồi trời thường được lắp đặt trước cổng của bãi
để thơng báo tình trạng của bãi đỗ xe. Đèn xanh còn chỗ trống, đèn đỏ thì hết chỗ.
Những thơng báo trực quan này giúp người lái xe yên tâm và đỡ mất thời gian hơn khi
vào bãi đậu xe.
Thông số kỹ thuật tiêu chuẩn của bảng led ngoài trời:
+ Điện áp hoạt động: 5VDC
+ Cơng suất tối đa: 200w
+ Kích thước: thiết kế theo nhu cầu
+ Khoảng cách truyền thông: 1000m
+ Chất liệu: sắt sơn tĩnh điện hoặc hợp chất nhựa.
Bên cạnh đó cịn có loại bảng led hiển thị giá tiền. Nhằm mục đích để tài xế
nhìn thấy trực quan số tiền cần thanh tốn từ xa một cách chủ động.

NHĨM 2

Trang: 9

LỚP: 17DCLC


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LOGIC

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH

2.2.3. Động cơ:
Động cơ là một thiết bị chấp hành điện, khi có nguồn tác động thì động cơ sẽ
hoạt động và có thể đảo chiều quay của động cơ nhờ vào tác động của rơle cũng như là
của bộ điều khiển PLC.
Động cơ gồm hai phần chính:
Stator: Là phần đứng yên, gồm:
- Vật liệu dẫn từ.
- Dây dẫn.
- Vỏ máy.
Rotor gồm :
- Lõi sắt có nhiệm vụ dẫn từ.
- Dây quấn.

Hình 2.6. Động cơ

*Nguyên lý hoạt động: Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Khi có dịng
điện đi qua cuộn dây của động cơ, cuộn dây của động cơ sẽ sinh ra từ thông, từ thông
biến thiên sẽ sinh ra sức điện động cảm ứng, cảm ứng lên rotor nên rotor quay, do đó
động cơ hoạt động.
Ta sử dụng động cơ ta dùng động cơ giảm tốc không đồng bộ 1 pha (có đấu
mạch đảo chiều)
Thơng số kĩ thuật
Điện áp cung cấp : 220 VAC/5A

Cường độ dòng điện định mức: 5A/240VAC
2.2.4. Rơ-le trung gian:

Hình 2.7. Rơ-le trung gian Omron LY2N DC24
Ta sử dụng rơ le trung gian trong các mạch tự động đóng/ngắt, trong các mạch
đảo chiều động cơ.
NHĨM 2

Trang: 10

LỚP: 17DCLC


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LOGIC

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH

Relay trung gian là một khí cụ điện được dùng trong lĩnh vực điều khiển tự
động. Đây là một loại relay điện áp, nguyên lý hoạt động tương tự như contactor,
nhưng khác biệt giữa contactor và relay trung gian như sau:
Relay trung gian chỉ có một loại tiếp điểm cho các dịng điện có cường độ nhỏ
đi qua, khơng có tiếp điểm chính và tiếp điểm phụ.
Trong relay trung gian có những tiếp điểm thường đóng và tiếp điểm thường
mở nhưng khơng có bộ phận dập hồ quang.
Nhằm bảo vệ cho CPU tránh những rủi ro từ nguồn điện 220 VAC làm hư hỏng
PLC, nên tránh cung cấp nguồn 220 VAC trực tiếp vào các tiếp điểm của PLC, vì thế
phải dùng relay trung gian 24 VDC để đóng cắt các tiếp điểm của các phần tử.
Thông số kỹ thuật:
Loại 02 tiếp điểm thường đóng 02 tiếp điểm thường hở.
Điện áp cuộn dây: 24 VDC

Cường độ dòng điện định mức: 5A
2.2.5. Đèn, còi báo :
- Đèn và còi báo hoạt động ở điện áp 24VDC. Khi có tín hiệu từ cảm biến và
đầu báo khói, PLC sẽ xuất tín hiệu để đóng rơ le trung gian => đèn, còi báo sẽ hoạt
động.
2.2.6. Đấu nối ngõ ra PLC:
- Đặc điểm của ngõ ra là có thể sử dụng được cả điện áp 1 chiều (<=30VDC)
và điện áp xoay chiều (<= 240VAC) với dòng điện định mức lên tới 2A.
Tuy nhiên, nhược điểm của loại ngõ ra này là tần số đóng cắt nhỏ, cỡ 10ms.
- Sơ đồ đấu nối:
Trên ngõ ra PLC sẽ chia ra các cổng COM tương ứng với một hoặc một nhóm
ngõ ra dùng chung mức điện áp. Khi viết chương trình PLC, ví dụ chuyển Y0 lên mức
tích cực thì tiếp điểm Rơ-le giữa COM0 và Y0 sẽ đóng, hoàn toàn tương tự với các cặp
tiếp điểm khách như COM1-Y1, COM2-Y2, COM2-Y3, COM2-Y4, COM2-Y5...
cũng tương tự. Khi đó với việc có nguồn ni bên ngồi, mạch điện sẽ trở thành một
mạch điện khép kín và có dịng điện chạy qua tải.

NHÓM 2

Trang: 11

LỚP: 17DCLC


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LOGIC

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH

Ví dụ đối với sơ đồ trên hình:

+ COM0 và COM1 đấu chung với chân dương của nguồn điện 1 chiều, đầu ra
Y0 và Y1 đấu vào chân dương của tải.
+ COM 2 đấu với nguồn xoay chiều, các đầu ra Y2 Y3 Y4 Y5 đấu với tải xoay
chiều.
2.3. Kết luận
Chương này giúp ta có thể hiểu rõ hơn về trang thiết bị được sử dụng trong hệ
thống, cách chọn, cách sử dụng, kết quả. Những thiết bị này được lựa chọn theo đúng
tiêu chuẩn và yêu cầu mà hệ thống cần, người dung có thể dựa vào đó để tùy ý chọn
cho mình thiết bị phù hợp để hệ thống vận hành một cách tốt nhất.

NHÓM 2

Trang: 12

LỚP: 17DCLC


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LOGIC

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH

CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU PLC MITSUBISHI
3.1. Giới thiệu PLC
PLC viết tắt của Programmable Logic Controller, là thiết bị điều khiển lập trình
được cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thơng qua một ngơn
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 được sự kiện được đếm.
PLC dùng để thay thế các mạch relay 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. Ngơn ngữ lập trình của PLC có thể là Ladder, STL hay FBD. Hiện nay
có nhiều hãng sản xuất ra PLC như Siemens, Mitsubishi Electric, Omron, General,….
Về cơ bản, hoạt động của một PLC cũng khá đơn giản. Đầu tiên, hệ thống các
cổng vào/ra (Input/Output) (còn gọi là các Module xuất/nhập) dùng để đưa các tín hiệu
từ các thiết bị ngoại vi vào CPU (như các sensor, contact, tín hiệu từ động cơ …). Sau
khi nhận được tín hiệu ở đầu vào thì CPU sẽ xử lý nhờ vào chương trình mà người lập
trình đã nạp vào bộ nhớ của PLC và đưa các tín hiệu điều khiển qua Module xuất ra
các thiết bị được điều khiển. Vì vậy, muốn mở rộng hay thay đổi chức năng của PLC,
ta chỉ cần thay đổi chương trình bên trong bộ nhớ của PLC mà không cần thay đổi bộ
nối dây hay thay đổi hệ thống Relay.
Một PLC có đầy đủ các chức năng như: bộ đếm, bộ định thời, các thanh ghi và
tập lệnh cho phép thực hiện các yêu cầu điều khiển khác nhau. Hoạt động của PLC
hoàn toàn phụ thuộc vào chương trình nằm trong bộ nhớ, nó ln cập nhật tín hiệu ngõ
vào, xử lý tín hiệu để điều khiển ngõ ra.
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 u cầu sau:
Lập trình dễ dàng, ngơn 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.
Hồn tồn tin cậy trong mơi trường cơng nghiệp.
Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như: máy tính, nối mạng, các
Modul mở rộng.

NHĨM 2

Trang: 13

LỚP: 17DCLC

ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LOGIC

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH

Dễ dàng thay đổi chương trình điều khiển bằng máy lập trình cầm tay hoặc máy
tính cá nhân.
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 bở một chương trình. Chương trình này được nạp sẵn vào bộ nhớ của PLC,
PLC sẽ được thực hiện việc điều khiển dựa vào chương trình này. Như vậy nếu muốn
thay đổi hay mở rộng chức năng của quy trình cơng 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 sẻ dụng các bộ
dây nối hay Relay.
3.1.1. Cấu trúc PLC:

Hình 3.1: Sơ đồ của hệ thống điều khiển
Thành phần chính của PLC thường bao gồm:
- Phần đẩu vào/ đầu ra: Phần đầu vào (mô-đun đầu vào) bao gồm các thiết bị
như cảm biến, công tắc,… Đầu vào từ các nguồn được kết nối với PLC thông qua
đường ray đầu nối đầu vào. Phần đầu ra (mơ-đun đầu ra) có thể là các thiết bị như:
động cơ, solenoid, đèn,.. được điều khiển bằng cách thay đổi các tín hiệu đầu vào.

NHĨM 2

Trang: 14

LỚP: 17DCLC

ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LOGIC

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH

- Một bộ nhớ chương trình RAM ở bên trong (Có thể mở rộng thêm một số bộ
nhớ ngoài EPROM).
- CPU: (Central Processing Unit) là đơn vị xử lý trung tâm. Nó là một bộ vi xử
lý mà có thể kết hợp với các hoạt động của hệ thống PLC. CPU thi hành chương trình
xử lý các tín hiệu I/O và được nối trực tiếp đến các thiết bị I/O thông qua các tuyến
đường dây thích hợp bên trong PLC. Và tồn bộ các hoạt động thực thi đó đều phụ
thuộc vào chương trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ (RAM, EPROM).
3.1.2. Các hoạt động xử lí bên trong PLC:
3.1.2.1. Xử lý chương trình:
Khi một chương trình đã được nạp vào bộ nhớ của PLC, các lệnh sẽ được trong
một vùng địa chỉ riêng lẻ trong bộ nhớ.
PLC có bộ đếm địa chỉ ở bên trong vi xử lý, vì vậy chương trình ở bên trong bộ
nhớ sẽ được bộ vi xử lý thực hiện một cách từng tự từng lệnh một, từ đầu cho đến cuối
chương trình. Mỗi lần thực hiện chương trình từ đầu đến cuối gọi là một chu kỳ thực
hiện. Thời gian thực hiện một chu kỳ tùy thuộc vào tốc độ xử lý của PLC và độ lớn
của chương trình. Một chu kỳ thực hiện bao gồm ba giai đoạn nối tiếp nhau:
Đọc trạng thái của tất cả đầu vào: PLC thực hiện lưu các trạng thái vật lý của
ngõ vào. Phần chương trình phục vụ cơng việc này có sẵn trong PLC và được gọi là hệ
điều hành.
Thực hiện chương trình: Bộ xử lý sẽ đọc và xử lý tuần tự lệnh một trong
chương trình. Trong ghi đọc và xử lý các lệnh, bộ xử lý sẽ đọc các tín hiệu đầu vào,
thực hiện các phép tốn logic và kết quả sau đó sẽ xác định trạng thái các đầu ra.
Xử lý những yêu cầu truyền thông: Suốt thời gian CPU xử lý thông tin trong
chu trình qt. PLC xử lý tất cả thơng tin nhận được từ cổng truyền thông hay các
module mở rộng.
Thực hiện tự kiểm tra: Trong một chu kỳ quét, PLC kiểm tra hoạt động của

CPU và trạng thái của module mở rộng.
Xuất tín hiệu ngõ ra: Bộ vi xử lý sẽ gắn các trạng thái mới cho các đầu ra tại các
module đầu ra.

NHÓM 2

Trang: 15

LỚP: 17DCLC


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LOGIC

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH

Hình 3.2. Chu kỳ hoạt động của PLC
3.1.2.2. Xử lý xuất nhập:
Gồm hai phương pháp khác nhau dùng trong việc xử lý I/O trong PLC:
- Cập nhập liên tục
- Lưu ảnh quá trình xuất nhập
3.2. Các loại ngơn ngữ lập trình
3.2.1. Ngơn ngữ lập trình ST (Structure text) hoặc STL (Statement List):
Là một ngơn ngữ lập trình cấp cao gần giống như Pascal, thực hiện các công
việc sau:
- Gán giá trị cho các biến.
- Gọi hàm và các FunsionBlock.
- Tạo và tính toán các biểu thức.
- Thực hiện các biểu thức điều kiện.
3.2.2. Ngơn ngữ lập trình FBD (Funtion Block Diagrams):
Là ngơn ngữ lập trình theo kiểu đồ họa, bằng cách mơ tả q trình dưới các

dịng chảy tín hiệu giữa các khối hàm với nhau. Nó giống như việc đi dây trong các
mạch điện tử.
3.2.3 Ngơn ngữ lập trình Ladder:
Là dạng ngơn ngữ có dạng đồ họa phép nhập chương trình có dạng như một sơ
đồ mạch điện logic, dùng các kí hiệu điện để biểu diễn các cơng tác logic ngõ vào và
rơ-le logic ngõ ra. Ngôn ngữ này gần với chúng ta hơn ngơn ngữ lập trình Intruction và
được xem như là ngôn ngữ cấp cao. Phần mềm lập trình sẽ biên dịch các kí hiệu logic
trên thành mã máy và lưu vào bộ nhớ cua PLC. Sau đó, PLC sẽ thực hiện các tác vụ
điều khiển theo logic thể hiện trong chương trình.
3.3. Cấu trúc Timer, Counter
NHĨM 2

Trang: 16

LỚP: 17DCLC


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LOGIC

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH

3.3.1. Cấu truc Timer:
-Giới thiệu chung:
Chức năng: Đếm thời gian (đếm xung với độ rộng xung là độ phân giải của bộ
định thời: 0.1ms, 1ms, 10ms, 100ms)
Cú pháp của 2 loại đinh thời có nhớ và khơng có nhớ: -(Tx PV)-

- Ở lệnh định thời khơng có nhớ giá trị trong thanh ghi tự động tăng lên mỗi
một đơn vị tương ứng với khoảng thời gian là độ phân giải khi có tín hiệu đưa vào
Timer; giá trị này sẽ bị xóa về 0 nếu ngắt tín hiệu vào, cịn ở lệnh định thời có nhớ giá

trị này sẽ khơng bị xóa về 0 khi ngắt tín hiệu vào
- Reset Timer khơng có nhớ bằng 2 cách: Ngắt tín hiệu cấp vào Timer hoặc
dùng lệnh RST
-Reset Timer có nhớ chỉ có cách dùng lệnh RST.
3.3.2. Cấu trúc Counter:
-Giới thiệu chung:
 Chức năng: Đếm xung.
 Cú pháp lệnh đếm: -(Cx PV)-

 Cấu trúc: Có 2 thanh ghi( 16 bit kiểu INT hoặc 32 bit kiểu DINT) và 1
bit trạng thái

NHÓM 2

Trang: 17

LỚP: 17DCLC


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LOGIC

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH

- Lệnh đếm 16 bit( Đếm lên)
 Giá trị trong thanh ghi tăng lên 1 đơn vị mỗi khi có xung đưa vào
Counter ( có hiệu lực ngay tại sườn lên)
 Counter luôn thực hiện việc so sánh giữa giá trị trong 2 thanh ghi CV và
PV, nếu CV ≥PV thì C_bit=1, ngược lại C_bit=0
 Reset Couter bằng lệnh RST
- Lệnh đếm 32 bit( Đếm lên và đếm xuống)

 Mỗi một bit counter có một bit đặc biết M kèm theo để định hướng chiều
đếm
 Giá trị trong thanh ghi tăng lên 1 đơn vị mỗi khi có xung đưa vào
Counter nếu Mx=0 và giảm đi 1 đơn vị mỗi khi có xung đưa vào
Counter nếu Mx=1
 Counter luôn thực hiện việc so sánh giữa giá trị trong 2 thanh ghi CV và
PV, nếu CV ≥PV thì C_bit=1, ngược lại C_bit=0
 Reset Couter bằng lệnh RST
3.3.3. Bộ đọc thời gian thực:
- Giá trị thời gian thực trong PLC Mitsubishi (dòng FX3U) được lưu trữ trong
các thanh ghi đặc biệt có chỉ số từ D8013 đến D8019, cụ thể:
- D8013: giây
- D8014: phút
- D8015: giờ
- D8016: ngày (trong tháng)
- D8017: tháng
- D8018: năm (2 số cuối của năm)
- D8019: thứ (trong tuần)
-Để làm việc với thời gian thực trong PLC Mitsubishi, trước hết cần khởi tạo
giá trị thời gian cho PLC bằng cách đặt các giá trị cho từng thanh ghi kể trên.
Sau khi đã đặt giá trị thời gian thực cho PLC, ta có thể đọc thời gian ra để sử
dụng
-Khi đã đọc được giá trị thời gian thực ra các thanh ghi thơng thường, có thể
đem giá trị từng thanh ghi đi so sánh, tính tốn,…

NHĨM 2

Trang: 18

LỚP: 17DCLC

ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LOGIC

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH

3.4. Dịng PLC Mitsubishi FX3U
3.4.1. Giới thiệu dịng PLC Mitsubishi FX3U:

Hình 3.3. PLC FX3U-64MR/ES-A thực tế

Hình 3.4. Kích thước của modul FX3U-64MR/ES-A.
Đặc tính kĩ thuật FX3U-64MR/ES-A:
Bộ nhớ EEPROM dung lượng lớn, lên tới 64000 dịng lệnh(steps).
Tốc độ xử lý cao.

NHĨM 2

Trang: 19

LỚP: 17DCLC


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LOGIC

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH

Có khả năng mở rộng module vào/ra, các module chức năng đặc biệt, module
ADP.
Tích hợp đồng hồ thời gian thực.

Tích hợp giao diện truyền thông nối tiếp giữa PCs và HMI.
Sử dụng ngơn ngữ lập trình ch̉n (Ladder).
Có khe cắm thẻ nhớ dạng cassetes.
Bộ CPU với 64 I/O: 32 đầu vào và 32 đầu ra transistor (Sink).
Nguồn cấp: 100-240 VAC.
Công suất: 45 W.
Bộ nhớ chương trình: 64.000 Steps.
Bộ đếm: 235.
Timer: 512.
Tích hợp cổng thông RS232C, RS 485.
Cáp kết nối: FX-USB-AW, USB-SC09, USB-SC09.
Sơ đồ chân:

Hình 3.5. Sơ đồ chân của FX3U-64MR/ES-A.
Giải thích sơ đồ chân:
S/S: chân này nối về 0V nếu ta nối về 0V thì sẽ dùng kiểu nối source (dịng đi
vào PLC là dòng dương, dòng đi ra là dòng âm). và nối lên 24V nếu ta dùng kiểu nối
sink.
L, N: đầu vào ta cấp nguồn xoay chiều 220V/AC.
0V/24V: khi ta cấp nguồn 220V/AC thì trong PLC sẽ tạo ra nguồn 24V để sử
dụng.

NHÓM 2

Trang: 20

LỚP: 17DCLC


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LOGIC

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH

X0-X37: đầu vào digital.
Y0-Y37: đầu ra digital.
COM: chân dùng để chọn số chân sử dụng, vi dụ ta chỉ sử dụng đầu ra từ Y0
đến Y3 thì ta nối COM1 xuống 0V nếu dung kiểu sink và nối lên 24V nếu sử dụng
kiểu nối source.
Module FX3U-64MR/ES-A dùng nguồn ni 220VAC.
Tín hiệu vào thì có thể chọn: Source (PNP) cấp nguồn 24VDC vào 2 chân 24V
và 0V, nối chân S/S với 0V, khi các ngõ vào X nối với +24V thì ON. Sink (NPN) nối
chân S/S với chân 24V, khi các ngõ vào X nối vơi 0V thì ON.
Đầu ra là relay, tùy thuộc vào cơ cấu chấp hành mà ta cấp nguồn 24VDC hoặc
220VAC cho cơ cấu chấp hành.
3.4.2. Module Analog FX3U-4AD:

Hình 3.6. Module analog FX3U-4AD.
Đầu vào ta sử dụng chân tín hiệu analog nên ta sử dụng thêm modul kết nối
thêm, ta sử dụng modul FX3U-4AD.
3.4.2.1. Sơ đồ kích thước:

NHĨM 2

Trang: 21

LỚP: 17DCLC


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LOGIC

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH

Hình 3.7. Sơ đồ kích thước của FX3U-4AD
[1] trực tiếp gắn lỗ: 2 lỗ φ4.5 (0.18 ") (lắp vít: M4 vít).
[2] cáp mở rộng.
[3] ĐIỆN LED (màu xanh): sáng trong khi 5V DC điện được cung cấp từ PLC.
[4] Terminal block để cung cấp điện (24V DC) (M3 thiết bị đầu cuối vít).
[5] khối Terminal cho đầu vào analog.
[6] 24V LED (màu đỏ). Thắp sáng trong khi 24V DC điện được cung cấp đúng
với thiết bị đầu cuối [24+] và [24-].
[7] LED A / D (màu đỏ): Đèn flash (tốc độ cao) trong A / D chuyển đổi.
[8] DIN rail móc lắp.
[9] DIN rail rãnh lắp ráp (35 mm (1,38 ") rộng).
Đặc tính kĩ thuật của module FX-3U 4AD:
Nguồn cấp : 24 VDC , 90mA.
Tín hiệu analog đầu vào : -10V đến +10V hoặc -20mA đến +20mA.
Độ phân giải analog đầu vào: 16-bit đối với tín hiệu điện áp, 15-bit đối với tín
hiệu dịng điện.

NHĨM 2

Trang: 22

LỚP: 17DCLC


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LOGIC

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH

3.4.2.2. Sơ đồ chân:

Hình 3.8. Sơ đồ chân FX3U-4AD
Cách kết nối với FX3U-4AD

Hình 3.9. Kết nối kiểu Sink

NHĨM 2

Trang: 23

LỚP: 17DCLC


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LOGIC

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH

Hình 3.10 Kết nối kiểu Source
3.4.2.3. Sơ đồ kết nối tín hiệu ngõ vào ANALOG:

Hình 3.111. Sơ đồ kết nối module ANALOG.

NHĨM 2

Trang: 24

LỚP: 17DCLC

ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LOGIC

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH

* 1 Đối FX3U series PLC (AC loại điện), các nguồn cung cấp điện phục vụ
24VDC cũng có sẵn.
* 2 [FG] thiết bị đầu cuối và các [mass] thiết bị đầu cuối được kết nối trong nội
bộ. Khơng có "FG" thiết bị đầu cuối cho CH1. Khi sử dụng CH1, kết nối trực tiếp đến
[mass] thiết bị đầu cuối.
* 3 Sử dụng một dây lá chắn xoắn 2 lõi cho dòng đầu vào tương tự, và tách nó
ra từ đường dây điện khác hoặc các dòng cảm ứng.
* 4 Đối với các đầu vào dòng điện, ngắn mạch [V] thiết bị đầu cuối và các [I +]
thiết bị đầu cuối.
* 5 Nếu có điện áp gợn trong điện áp đầu vào hoặc có tiếng ồn ở bên ngồihệ
thống dây điện, kết nối một tụ điện khoảng 0,1 đến 0.47μF 25 V.

NHÓM 2

Trang: 25

LỚP: 17DCLC