Sử dụng plc xây dựng các mô hình thực hành phục vụ giảng dạy chuyên nghành điện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
----------

----------

TÔ ĐỨC ANH

SỬ DỤNG PLC XÂY DỰNG CÁC MÔ HÌNH THỰC HÀNH
PHỤC VỤ GIẢNG DẠY CHUYÊN NGÀNH ĐIỆN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Chun ngành: Điện khí hóa SX Nơng nghiệp và Nông thôn
Mã số: 60.52.54
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. PHAN XUÂN MINH

HÀ NỘI - 2012


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết
quả nghiên cứu nêu trong luận văn này là trung thực và chưa từng được công bố trong
bất kỳ một bản luận văn nào khác
Tôi cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm
ơn và các thơng tin trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ nguồn gốc.
Hà Nội, ngày tháng năm 2012
Học viên thực hiện

Tô Đức Anh

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………….

i


LỜI CẢM ƠN
Sau khi nhận đề tài em xác định rõ trách nhiệm của mình với đề tài được giao.
Qua một thời gian nghiên cứu, tìm hiểu về đề tài, với những kiến thức đã học, tài liệu
tham khảo cùng với sự giúp đỡ hướng dẫn tận tình của cơ PGS.TS Phan Xuân Minh
cùng với sự nỗ lực của bản thân đến nay đề tài của em đã hoàn thành. Trong q trình
hồn thành đề tài cịn có nhiều thiếu sót, em mong thầy cơ và bạn bè đóng góp ý kiến
để luận văn của em được hoàn thiện hơn.
Trong quá trình làm bài, em cố gắng trình bày một cách ngắn gọn, dễ hiểu và có
hệ thống giúp người đọc thuận lợi trong quá trình nghiên cứu và ứng dụng.
Em xin trân thành cảm ơn cô PGS.TS Phan Xuân Minh – giảng viên bộ môn
Điều khiển tự động- Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành
luận văn này.
Hà Nội, ngày tháng năm 2012
Học viên thực hiện

Tô Đức Anh

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………….

ii


MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PLC VÀ LẬP TRÌNH PLC .......................................3

1.1. Tổng quan về PLC và lập trình PLC ........................................................................3
1.1.1. Giới thiệu chung về PLC ......................................................................................3
1.1.2. Cấu trúc của PLC...................................................................................................5
1.1.3. Các hoạt động xử lý bên trong PLC ......................................................................7
1.1.4. Ngơn ngữ lập trình.................................................................................................9
1.2. Đặc điểm PLC của hãng MITSUBISHI ELECTRIC ...............................................9
1.2.1. Một số PLC họ FX của hãng Mitshubishi ............................................................9
1.2.2. Một số thiết bị và lệnh cơ bản trong PLC-Mitsubishi họ FX..............................10
1.2.2.1. Các thiết bị cơ bản ............................................................................................10
1.2.2.2. Các lệnh cơ bản ................................................................................................14
1.3. PLC Mitsubishi và hệ thống giao tiếp người máy HMI .........................................17
CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ MỘT VÀI MƠ HÌNH THỰC HÀNH
PHỤC VỤ GIẢNG DẠY MƠN HỌC PLC…………………………………………..18
2.1. Những khó khăn trong giảng dạy mơn học PLC....................................................18
2.2. Đề xuất phương án thiết kế mơ hình ......................................................................18
2.3. Thiết kế mơ hình băng tải phân loại sản phẩm, dán nhãn sản phẩm, đo chiều dài
sản phẩm. .......................................................................................................................19
2.3.1. Phân tích xây dựng cấu hình mơ hình băng tải ...................................................19
2.3.2. Lựa chọn thiết bị cho mơ hình.............................................................................20
2.3.3. Danh mục thiết bị và sơ đồ lắp đặt thiết bị lên mơ hình......................................26
2.4. Thiết kế mơ hình điều khiển nhiệt độ dùng cảm biến nhiệt độ PT-100 và mơ hình
điều khiển nhiệt đơ Themorcouple ................................................................................30
2.4.1. Phân tích xây dựng cấu hình mơ hình điều khiển nhiệt độ .................................30
2. 4.2. Chọn thiết bị cho mơ hình điều khiển nhiệt độ ..................................................30
2. 4.3. Danh mục thiêt bị và đồ kết nối các thiết bị trong mơ hình ...............................35
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG CÁC BÀI THỰC HÀNH TRÊN CƠ SỞ MƠ HÌNH
THIẾT KẾ .....................................................................................................................37
3.1. Những yêu cầu chung đối với các bài thực hành PLC ...........................................37
3.1.1. Những yêu cầu chung ..........................................................................................37
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………….

iii


3.1.2. Đề xuất một số bài thực hành có thể xây dựng trên mơ hình..............................38
3.2. Xây dựng một số bài thực hành mẫu......................................................................39
3.2.1. Xây dựng bài thực hành mẫu trên mơ hình băng tải phân loại sản phẩm. ..........39
3.2.1.1. Tên bài thực hành .............................................................................................40
3.2.1.2. Hướng dẫn thực hành .......................................................................................40
3.2.2. Bài thực hành mơ hình đo chiều dài sản phẩm...................................................47
3.2.2.1. Tên bài thực hành .............................................................................................47
3.2.3 Bài thực hành mơ hình điều khiển nhiệt độ PT-100 dùng PID ...........................52
3.2.3.1. Tên bài thực hành .............................................................................................52
3.2.3.2. Hướng dẫn thực hành .......................................................................................53
3.2.4 Bài thực hành mơ hình điều khiển nhiệt độ Thermocouple dùng PID................60
3.2.4.1. Tên bài thực hành .............................................................................................60
3.2.4.2. Hướng dẫn thực hành .......................................................................................61
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ..............................................68
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................70

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………….

iv


MỞ ĐẦU

1. Mục đích nghiên cứu và lý do chọn đề tài
Ngày nay, trong thời đại cơng nghiệp hóa và hiện đại hóa trên tồn thế giới thì
ứng dụng tự động hóa trong sản xuất là vơ cùng quan trọng. Hầu hết các nhà máy xí

nghiệp đều được trang bị hệ thống điều khiển ở mức độ cao cùng với các thiết bị tiên
tiến. Tự động hoá với PLC cho phép thiết lập các hệ thống tự động điều khiển, giám
sát dây chuyền thực hiện theo các chương trình và cơng nghệ sản xuất. Bên cạnh đó
khả năng truyền thơng tin, nối mạng điều khiển công nghiệp của PLC cho ta cơng cụ
thiết lập hệ thống tự động hố tồn bộ dây chuyền sản xuất, giảm những thao tác cho
đội ngũ công nhân vận hành thiết bị và đảm bảo an tồn cho người và máy móc, nâng
cao sản xuất, chất lượng sản phẩm.
Để tìm hiểu kỹ hơn cũng như phục vụ tốt hơn trong quá trình giảng dạy và học
tập tại trường, dưới sự hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn tôi đã chọn đề tài “Sử dụng
PLC xây dựng các mơ hình thực hành phục vụ giảng dạy chun ngành điện” cho
phịng thí nghiệm sử dụng PLC FX1N và PLC FX2N của hãng MITSUBISHI. Với đề
tài này tôi mong rằng có thể phần nào giúp các bạn tìm hiểu một cách chi tiết hơn về
ứng dụng của PLC trong hệ thống điều khiển tự động và hướng đối tượng vào đào tạo
sinh viên trong ngành tự động hóa.
2. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi áp dụng
2.1. Đối tượng nghiên cứu
Nghiên cứu tổng quan về PLC, tầm quan trọng và ứng dụng của PLC trong tự
động hố cơng nghiệp.
Nghiên cứu các bài giảng lý thuyết và các ứng dụng trong thực tế của PLC để có
thể khai thác xây dựng nên các mơ hình thực hành.
Nghiên cứu khả năng tư duy lập trình của sinh viên nhằm tạo ra những mơ hình
thực hành sinh động, hấp dẫn, kích thích tư duy cũng như trang bị những kiến thức
thực tế cho sinh viên.
2.2. Phạm vi áp dụng
Đề tài hướng xây dựng mơ hình học tập và phương pháp thực hành cho sinh viên
chuyên ngành tự động hóa tại trường Đại học Công Nghiệp TPHCM cũng như sinh
viên ngành điện nói chung.
Trường Đại học Nơng Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………….

1

2.3. Áp dụng cụ thể
Phịng thực hành tự động hóa trường Đại học Cơng Nghiệp TP.HCM cơ sở Thái
Bình.
3. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài
3.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài
- Thúc đẩy sự phát triển của môn học PLC trong sinh viên, hướng đối tượng là sinh
viên.
- Xây dựng phương pháp tư duy lập trình hệ thống tự động hóa trong sinh viên.
3.2. Tính thực tiễn của đề tài
Đề tài hồn tồn có thể được áp dụng tại các phòng thực hành PLC tại các trường kỹ
thuật và thực tế đã được áp dụng tại phịng thực hành Tự động hóa trường Đại học
Công Nghiệp TP.HCM.
Với nội dung như trên, sau phần mở đầu nay, luận văn có cấu trúc như sau:
1. Chương 1: Tổng quan về PLC và lập trình PLC.
2. Chương 2: Nghiên cứu và thiết kế một vài mơ hình thực hành phục vụ giảng
dạy môn học PLC.
3. Chương 3: Xây dựng các bài thực hành trên cơ sở mô hình thiết kế.

Trường Đại học Nơng Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………….

2


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PLC VÀ LẬP TRÌNH PLC
1.1. Tổng quan về PLC và lập trình PLC
1.1.1. Giới thiệu chung về PLC
Thiết bị điều khiển lập trình đầu tiên (programmable controller) đã được những
nhà thiết kế cho ra đời năm 1968 (Công ty General Motor – Mỹ). Tuy nhiên, hệ thống

này còn khá đơn giản và cồng kềnh, người sử dụng gặp nhiều khó khăn trong việc vận
hành hệ thống. Vì vậy các nhà thiết kế từng bước cải tiến hệ thống đơn giản, gọn nhẹ,
dễ vận hành, nhưng việc lập trình cho hệ thống cịn khó khăn, do lúc này khơng có các
thiết bị lập trình ngoại vi hổ trợ cho cơng việc lập trình.
Để đơn giản hóa việc lập trình, hệ thống điều khiển lập trình cầm tay
(programmable controller handle) đầu tiên được ra đời vào năm 1969. Điều này đã tạo
ra một sự phát triển thật sự cho kỹ thuật điều khiển lập trình. Trong giai đoạn này các
hệ thống điều khiển lập trình (PLC) chỉ đơn giản nhằm thay thế hệ thống Relay và dây
nối trong hệ thống điều khiển cổ điển. Qua quá trình vận hành, các nhà thiết kế đã từng
bước tạo ra được một tiêu chuẩn mới cho hệ thống, tiêu chuẩn đó là: dạng lập trình
dùng giản đồ hình thang (The diagroom format). Trong những năm đầu thập niên
1970, những hệ thống PLC cịn có thêm khả năng vận hành với những thuật toán hổ
trợ (arithmetic), “vận hành với các dữ liệu cập nhật” (data manipulation). Do sự phát
triển của loại màn hình dùng cho máy tính (Cathode Ray Tube: CRT), nên việc giao
tiếp giữa người điều khiển để lập trình cho hệ thống càng trở nên thuận tiện hơn.
Sự phát triển của hệ thống phần cứng và phần mềm từ năm 1975 cho đến nay đã
làm cho hệ thống PLC phát triển mạnh mẽ hơn với các chức năng mở rộng: hệ thống
ngõ vào/ra có thể tăng lên đến 8.000 cổng vào/ra, dung lượng bộ nhớ chương trình
tăng lên hơn 128.000 từ bộ nhớ (word of memory). Ngoài ra các nhà thiết kế còn tạo ra
kỹ thuật kết nối với các hệ thống PLC riêng lẻ thành một hệ thống PLC chung, tăng
khả năng của từng hệ thống riêng lẻ. Tốc độ xử lý của hệ thống được cải thiện, chu kỳ
quét (scan) nhanh hơn làm cho hệ thống PLC xử lý tốt với những chức năng phức tạp
số lượng cổng ra/vào lớn.
Trong tương lai hệ thống PLC không chỉ giao tiếp với các hệ thống khác thông
qua CIM Computer Intergrated Manufacturing) để điều khiển các hệ thống: Robot,
Cad/Cam… ngoài ra các nhà thiết kế còn đang xây dựng các loại PLC với các chức
năng điều khiển “thông minh” (intelligence) còn gọi là các siêu PLC (super PLCS) cho
tương lai.
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………….

3


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 tốn 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 sự kiện được
đếm. 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 dể dàng , ngơn ngữ lập trình dể học .
Gọn nhẹ, dể dàng bảo quản , sửa chữa.
Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp .
Hồn tồn tin cậy trog mơi trường cơng nghiệp .
Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như: máy tính, nối mạng, các
module mở rộng.
Giá cả cá thể cạnh tranh được.
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 khiể̉ n dựa vào chương trình này. Như vậy nếu muốn thay đổi
hay mở rộng chức năng của qui 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 dể dàng mà không cần một sự can thiệp vật lý nào so với các bộ dây nối hay
Relay.

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………….

4


Những ưu điểm kỹ thuật của bộ điều khiển PLC :
Bảng 1.1: Bảng so sánh PLC và các thiết bị khác
Chỉ tiêu so sánh

Role

Mạch số

Máy tính

PLC

Giá thành từng chức năng.

Khá thấp

Thấp

Cao

Thấp

Kích thước vật lý

Lớn

Rất gọn

Khá gọn

Rất gọn

Tốc độ điều khiển

Chậm

Rất nhanh

Khá nhanh

Nhanh

Khả năng chống nhiễu

Rất tốt

Tốt

Khá tốt

Tốt

Lắp đặt

Mất thời

gian thiết kế
và lắp đặt.

Mất thời
gian để thiết
kế.

Lập trình
Lập trình và
phức tạp và
lắp đặt đơn
tốn thời gian. giản.

Khả năng điều khiển các
tác vụ phức tạp.

Khơng có

Có

Có

Có

Thay đổi, nâng cấp và điều
Rất khó
khiển.

Khó

Khá đơn
giản

Rất đơn giản

Cơng tác bảo trì

Kém

Kém

Tốt

Kém

Theo bảng so sánh ta nhận thấy được bộ điều khiển lập trình PLC với những ưu
điểm về phần cứng và phần mềm có thể đáp ứng được hầu hết các yêu cầu chỉ tiêu
trên. Mặt khác, PLC có khả năng kết nối mạng và kết nối các thiết bị ngoại vi rất cao
giúp cho việc điều khiển được dễ dàng.
1.1.2. Cấu trúc của PLC
Cấu trúc của PLC được phân thành các phần như sau :

Hình 1.1: Cấu trúc PLC
Trường Đại học Nơng Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………….

5


- Đơn vị điều khiển trung tâm ( CPU):
Là bộ vi xử lý thực hiện các lệnh trong bộ nhớ chương trình. Nhập dữ liệu ở ngõ

vào, xử lý chương trình, nhớ chương trình, xử lý các kết quả trung gian và các kết quả
này được truyền trực tiếp đến cơ cấu chấp hành để thực hiện chương trình xuất dữ liệu
ra các ngõ ra.
- Bộ nhớ (Memory) :
Được sử dụng để chứa tồn bộ chương trình điều khiển, trạng thái của các thiết bị
phụ trợ. Thông thường các bộ nhớ được bố trí trong cùng một khối với CPU.
Bộ nhớ gồm có các loại sau đây :
+ Bộ nhớ chỉ đọc (ROM : Read Only Memory)
ROM không phải là bộ nhớ khả biến, nó có thể lập trình chỉ được một lần. Do đó
nó khơng thích hợp cho việc điều khiển “mềm” của PLC, và nó ít phổ biến so với các
loại bộ nhớ khác.
+ Bộ nhớ ghi đọc (RAM : Random Access Memory)
Bộ nhớ của PLC là CMOSRAM, tiêu tốn năng lượng khá ít, và được cấp pin dự
phịng khi mất nguồn. Nhờ đó dữ liệu sẽ khơng bị mất.
+ Bộ nhớ chỉ đọc chương trình xóa được (EPROM : Erasable Programmable Read
Only Memory)
EPROM lưu trữ dữ liệu giống như ROM, tuy nhiên nội dung của nó có thể được
xóa đi nếu bị ảnh hưởng của tia tử ngoại. Khi đó phải viết lại chương trình cho bộ nhớ.
+ Bộ nhớ chỉ đọc chương trình xóa được bằng điện (EEPROM : Electric Erasable
Programmable Read Only Memory)
Nội dung trên EEPROM có thể bị xóa và lập trìng bằng điện, tuy nhiên chỉ giới
hạn một số lần nhất định.
- Các Module xuất-nhập ( Input – Output ) :
Khối xuất – nhập đóng vai trị là mạch giao tiếp giữa vi mạch điện tử bên trong
PLC với mạch ngoài. Module nhập nhận tín hiệu từ sensor và đưa vào CPU, module
xuất đưa tín hiệu điều khiển từ CPU ra cơ cấu chấp hành.
Mọi hoạt động xử lý tín hiệu từ bên trong PLC có mức điện áp từ 5 ÷ 15 VDC,
trong khi tín hiệu bên ngồi có thể lớn hơn nhiều. Ta có nhiều loại ngõ ra như : ngõ ra
dùng role, ngõ ra dùng transitor, ngõ ra dùng triac.

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………….

6


- Hệ thống BUS :
Là hệ thống tập hợp một số dây dẫn kết nối các module trong PLC gọi là BUS,
đây là tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều tín hiệu song song.
1.1.3. Các hoạt động xử lý bên trong PLC
a) Xử lý chương trình
Khi một chương trình đã được nạp vào bộ nhớ của PLC , các lệnh sẽ được định
một 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 tuần tự từng lệnh một, từ đầu cho đến cuối
chương trình. Mỗi lần thực hiện chương trình từ đầu đến cuối được 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 lỳ 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 vi xử lý sẽ đọc tín hiệu các đầu vào, thực
hiện các phép tốn logic và kết quả sau đó sẽ xác định trạng thái của các đầu ra.
- Xử lý những yêu cầu truyền thông: suốt thời gian CPU xử lý thơng tin trong chu
trình qt. PLC xử lý tất cả thông tin nhận được từ cổng truyền thông hay các module
mở rộng.
- Thực hiện tự kiểm tra: trong 1 chu kỳ quét, PLC kiểm tra hoạt động của CPU và
trạng thái của modul mở rộng
- Xuất tín hiệu ngõ ra: bộ vi xử lý sẽ gán các trạng thái mới cho các đầu ra tại các
module đầu ra.

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………….

7


b) Xử lý xuất nhập
Gồm hai phương pháp khác nhau dùng cho việc xử lý I/O trong PLC :
- Cập nhật liên tục:
Trong phương pháp này, CPU phải mất một khoảng thời gian để đọc trạng thái của
các ngõ vào sẽ được xử lý. Khoảng thời gian trên, thường là 3ms, nhằm tránh tác động
xung nhiễu gay bởi contact ngõ vào. Các ngõ ra được kích trực tiếp (nếu có) theo sau
tác vụ kiểm tra logic. Trạng thái các ngõ ra được chốt trong khối ngõ ra nên trạng thái
của chúng được duy trì cho đến lần cập nhật kế tiếp.
- Lưu ảnh quá trình xuất nhập:
Hầu hết các PLC loại lơn có thể có vài trăm I/O, vì thế CPU chỉ có thể xử lý một
lệnh ở một thời điểm. Trong suốt quá trình thực thi, trạng thái mỗi ngõ nhập phải được
xét đến riêng lẻ nhằm dị tìm các tác động của nó trong chương trình. Do chúng ta yêu
cầu relay 3ms cho mỗi ngõ vào, nên tổng thời gian cho hệ thống lấy mẫu liên tục, gọi
là chu kỳ quét hay thời gian quét, trở nên rất dài và tăng theo số ngõ vào.
Để làm tăng tốc độ thực thi chương trình, các ngõ I/O được cập nhật tới một vùng
đặc biệt trong chương trình. Ở đây, vùng RAM đặc biệt này được dùng như một bộ
đệm lưu trạng thái các logic điều khiển và các đơn vị I/O. Từng ngõ vào và ngõ ra
được cấp phát một ô nhớ trong vùng RAM này. Trong khi kưu trạng thái các ngõ
vào/ra vào RAM. CPU quét khối ngõ vào và lưu trạng thái chúng vào RAM. Quá trình
này xảy ra ở một chu kỳ chương trình .
Khi chương trình được thực hiện, trạng thái của các ngõ vào đã lưu trong RAM
được đọc ra. Các tác vụ được thực hiện theo các trạng thái trên và kết quả trạng thái
của các ngõ ra được lưu vào RAM ngõ ra. Sau đó vào cuối chu kỳ qt, q trình cập
nhật trạng thái vào/ra chuyển tất cả tín hiệu ngõ ra từ RAM vào khối ngõ ra tương ứng,

kích các ngõ ra trên khối vào ra. Khối ngõ ra được chốt nên chúng vẫn duy trì trạng
thái cho đến khi chúng được cập nhật ở chu kỳ quét kế tiếp.
Tác vụ cập nhật trạng thái vào/ra trên được tự động thực hiện bởi CPU bằng một
đoạn chương trình con được lập trình sẵn bởi nhà sản xuất. Như vậy, chương trình con
sẽ được thực hiện tự động vào cuối chu kỳ quét hiện hành và đầu chu kỳ kế tiếp. Do
đó, trạng thái của các ngõ vào/ra được cập nhật.
Lưu ý rằng, do chương trình con cập nhật trạng thái được thực hiện tại một thời
điểm xác định của chu kỳ quét, trạng thái của các ngõ vào và ngõ ra không thay đổi
trong chu kỳ quét hiện hành. Nếu một ngõ vào có trạng thái thay đổi sau sự thực thi
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………….

8


chương trình con hệ thống, trạng thái đó sẽ khơng được nhận biết cho đến quá trình
cập nhật kế tiếp xảy ra.
Thời gian cập nhật tất cả các ngõ vào ra phụ thuộc vào tổng số I/O được sử dụng,
thường là vài ms. Thời gian thực thi chương trình (chu kỳ quét) phụ thuộc vào độ lớn
chương trình điều khiển. Thời giant hi hành một lean cơ bản (một bước) là 0,08 µs đến
0.1 µs tùy loại PLC, nên chương trình có độ lớn 1K bước (1000 bước) có chu kỳ quét
là 0,8 ms đến 1ms. Tuy nhiên, chương trình điều khiển thường ít hơn 1000 bước,
khoảng 500 bước trở lại.
1.1.4. Ngơn ngữ lập trình
Có nhiều loại ngơn ngữ lập trình PLC, có thể đưa ra đây 2 loại ngơn ngữ dùng để
lập trình cho PLC
a) Ngơn ngữ lập trình IL ( Instruction List )
Là ngơn ngữ lập trình cấp thấp, gần giống như ngôn ngữ máy Assembler, thường
được dùng để lập trình cho vi xử lý. Cấu trúc của chương trình bao gồm một loạt các
câu lệnh, mỗi câu lệnh nằm trên một dòng và được kết thúc bằng ký tự xuống dịng.
Mỗi câu lệnh bao gồm một tốn tử và nhiều toán hạng. Toán hạng là đối tượng của

tốn tử và là các biến hoặc các hằng số.
Ngơn ngữ IL phù hợp cho các ứng dụng nhỏ, giải quyết các vấn đề có thứ tự trước
sau. Nếu được lập trình tốt, chương trình viết bằng IL sẽ có tốc độ tính tốn nhanh
nhất.
b) Ngơn ngữ lập trình LD ( Ladder Diagram )
Cịn gọi là ngơn ngữ bậc thang là một kiểu ngơn ngữ lập trình đồ họa. Lập trình theo
LD gần giống như khi các kỹ sư điện thiết kế và đi dây các bảng mạch điện điều khiển
logic: Rơ-le, công-tắc-tơ, khởi đồng từ . . .
1.2. Đặc điểm PLC của hãng MITSUBISHI ELECTRIC
1.2.1. Một số PLC họ FX của hãng Mitshubishi
PLC Misubishi họ MELSEC FX có nhiều loại phiên bản khác nhau tùy thuộc vào bộ
nguồn hay cơng nghệ của ngõ ra. Ta có thể lựa chọn bộ nguồn cung cấp 100 – 220 V
AC, 24 V DC hay 12 – 24 V DC, ngõ ra là relay hoặc transistor.

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………….

9


Bảng 1.2: Thống kê PLC-Mitsubishi họ FX
Series

FX1S

FX1N

FX2N

FX2NC

FX3U

I/O

Loại

Số ngõ vào

Số ngõ ra

10

FX1S-10M

6

4

14

FX1S-14M

8

6

20

FX1S-20M

12

8

30

FX1S-30M

16

14

14

FX1N-14M

8

6

24

FX1N-24M

14

10

40

FX1N-40M

24

16

60

FX1N-60M

36

24

16

FX2N-16M

8

8

32

FX2N-32M

16

16

48

FX2N-48M

24

24

64

FX2N-64M

32

32

80

FX2N-80M

40

40

128

FX2N-128M

64

64

16

FX2NC-16M

8

8

32

FX2NC-32M

16

16

64

FX2NC-64M

32

32

96

FX2NC-96M

48

48

16

FX3U-16M

8

8

32

FX3U -32M

16

16

48

FX3U -48M

24

24

64

FX3U -64M

32

32

80

FX3U -80M

40

40

128

FX3U -128M

64

64

Nguồn

Loại ngõ ra

24 VDC hay
100-240
VAC

Transistor
hoặc relay

12-24V DC
hay 100-240
VAC

Transistor
hoặc relay

24 VDC hay
100-240 V
AC

Transistor
hoặc relay

24 VDC

Transistor
hoặc relay

24 V DC
hay 100-240
V AC

Transistor
hoặc relay

100-240

VAC

Transistor
hoặc relay

1.2.2. Một số thiết bị và lệnh cơ bản trong PLC-Mitsubishi họ FX.
1.2.2.1. Các thiết bị cơ bản
a) Thiết bị vào ra
-Ngõ vào
• Kí hiệu : X
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………….

10


• Công dụng : biểu diễn các ngõ vào vật lý trên bộ điều khiển.
• Hình thức sử dụng : - Công tắc thường mở NO (Normal Open)
- Công tắc thường đóng NC (Normal Close)
• Cách đánh số : dùng số bát phân, nghĩa là X0 ÷ X7 ; X10 ÷ X17.
• Ví dụ cách dùng ngõ vào :
X1

X2

Y1

- Ngõ ra :
• Kí hiệu : Y
• Cơng dụng : biểu diễn các ngõ ra vật lý trên bộ điều khiển.
• Các hình thức sử dụng : - Cơng tắc thường mở NO

- Cơng tắc thường đóng NC
- Các cuộn dây ngõ ra
• Cách đánh số : dùng số bát phân, ngha l Y0 ữ Y7 ; Y10 ữ Y17.
ã Vớ dụ cách dùng ngõ ra :
X1

X3

Y1

Y1

b) Relay phụ trợ (auxiliary relays)
• Kí hiệu : M
• Cơng dụng : Cờ nhớ trạng thái của bộ điều khiển.
• Các hình thức sử dụng : cơng tắc thừơng mở NO, thường đóng NC và các cuộn dây
ngõ ra.
• Cách đánh số : dùng số thập phân, nghĩa là M0 ÷ M9 ; M10 ÷ M19.
• Phân loại : - relay phụ trợ ổn định trạng thái.
- relay phụ trợ có nguồn pin ni / được chốt.
- relay phụ trợ chuẩn đoán chuyên dùng.
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………….

11


•Ví dụ cách dùng role phụ trợ :
X1

X3

M0

M0

Một PLC có một số các rơle phụ trợ chuyên dùng. Các relay này đều có chức
năng chuyên biệt, về mặt sử dụng chia làm hai loại sau :
c) Thanh ghi
Thanh ghi (register) là bộ nhớ 16 bit và được dùng để lưu số liệu. Thanh ghi được ký
hiệu là D và được đánh số thập phân. Ví dụ: D0, D200, D800, D8002
- Thanh ghi dữ liệu (data register): thanh ghi loại này được dùng để lưu trữ dữ liệu
thông thường trong khi tính tốn dữ liệu trên PLC.
- Thanh ghi chốt (latched register): thanh ghi loại này có khả năng duy trì nội dung
(chốt) cho đến khi nó được ghi chồng bằng nội dung mới. Khi PLC chuyển từ trạng
thái RUN sang STOP, dữ liệu trong các thanh ghi vẫn được duy trì.
- Thanh ghi chuyên dùng (special register): thanh ghi này dùng để lưu các kết quả điều
khiển và giám sát trạng thái hoạt động bên trong PLC, thường dùng kết hợp với các cờ
chuyên dụng. Các thanh ghi này có thể sử dụng trong chương trình ladder, và trạng
thái hoạt động của hệ thống PLC hồn tồn có thể xác định được.
d) Hằng số K và hằng số H
- Hằng số K
Ký hiệu K, dùng để biểu diễn số thập phân. Dữ liệu 16 bit từ : - 32768 đến +32367.
Dữ liệu 32 bit từ : -2,147,483,648 đến +2,147,483,647. Hằng số K được sử dụng để
nhập dữ liệu cho bộ định thì, bộ đếm và các lệnh ứng dụng. Khơng giới hạn số lần sử
dụng hằng số K
- Hằng số H
Ký hiệu H, dùng để biểu diễn số thập lục phân. Dữ liệu 16 bit từ : 0 đến FFF. Dữ liệu
32 bit từ : 0 đến FFFFFFFF. Hằng số H được sử dụng để nhập dữ liệu cho các lệnh
ứng dụng. Không giới hạn số lần sử dụng hằng số H.
e) Bộ định thì (Timer)

• Ký hiệu : T
• Cơng dụng : dùng để định các khoảng thời gian.
• Cách đánh số : đánh số bằng chữ số thập phân ( ví dụ : T0 ; T1 ; T2 ; ……)
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………….

12


Tham số của bộ định thì là khoảng thời gian định thì. Tham số này có thể là hằng
số hoặc biến số, được nhập vào là số nguyên và đơn vị là 1 mili giây, 10 mili giây, 100
mili giây tùy độ phân giải bộ định thì sử dụng. Ví dụ :
- T0 K20 : tham số là hằng số, thời gian định thì là 20 x 100 ms = 2000 ms = 2s
- T200 D0 : tham số là biến D0, thời gian định thì là D0 x 10 ms
Bộ định thì được phân loại theo độ phân giải
Độ phân giải
1 mili giây
10 mili giây
100 mili giây

Khoảng thời gian định thì
0.001

÷ 32.767 giây
0.01 ÷ 327.67 giây
0.1 ÷ 3276.7 giây

Thơng thường bộ định thì sẽ đặt lại trạng thái ban đầu khi điều kiện kích hoạt
khơng thỏa. Một số bộ định thì có khả năng tự duy trì (chốt). Điều này có nghĩa là
ngay cả khi tín hiệu kích hoạt khơng cịn thỏa mãn thì giá trị hiện hành (khoảng thời
gian đang được định thì) được lưu lại trong bộ nhớ, bộ nhớ EEPROM. Những bộ định

thì này cần được đặt lại (reset) bằng lệnh RST.
f) Bộ đếm (Counter)
Bộ đếm (counter) được dùng để đếm các sự kiện. Bộ đếm trên PLC được gọi là
bộ đếm logic, vì nó bộ nhớ trong PLC được tổ chức có tác dụng như là bộ đếm vật lý.
Số lượng bộ đếm có thể sử dụng tùy thuộc vào loại PLC.
Tham số của bộ đếm là giá trị đếm của bộ đếm, nó có thể là hằng số hoặc tham số.
Ví dụ C0 K20 (tham số là hằng số), C128 D0 (tham số là biến số). Phân loại bộ đếm
có:
- Bộ đếm lên : nội dung bộ đếm tăng lên 1 khi có cạnh lên của xung kích bộ đếm.
- Bộ đếm xuống : nội dung bộ đếm giảm 1 khi có cạnh lên của xung kích bộ đếm.
- Bộ đếm lên - xuống : nội dung bộ đếm tăng 1 hay giảm 1, tùy thuộc cờ chuyên dùng
cho phép chiều đếm, khi có cạnh xung lên của xung kích bộ đếm.
- Bộ đếm pha : bộ đếm loại này thực hiện đếm lên hay đếm xuống tùy thuộc vào sự
lệch pha của hai tín hiệu xung kích bộ đếm, thường dùng với encoder.
- Bộ đếm tốc độ cao : bộ đếm này đếm được xung kích có tần số cao, 20kHz trở xuống
tùy thuộc số lượng bộ đếm loại này được sử dụng đồng thời. Bộ đếm loại này còn
được chế tạo riêng trên module chuyên dùng. Khi đó tần số đếm có thể đạt tới 50kHz.

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………….

13


1.2.2.2. Các lệnh cơ bản
a) Lệnh LOAD (LD)
Lệnh

Dạng mẫu

LD

(LoaD)

Chức năng

Thiết bị

Có nhiệm vụ logic khởi

X, Y, T, C,

tạo loại cơng tắc NO.

Số bước
chương
trình
1

M, S

Lệnh LD dùng để đặt một contact logic thường mở (NO) vào chương trình. Trong
chương trình dạng Instruction, lệnh LD ln xuất hiện ở vị trí đầu tiên ở một dịng
chương trình hoặc mở đầu cho một khối logic. Trong chương trình dạng Ladder, lệnh
LD thể hiện contact logic thường mở đầu tiên nối trực tiếp vào đường bus bên trái của
một nhánh chương trình hay contact thường mở đầu tiên của một khối logic.
b) Lệnh LOAD INVERSE (LDI)
Lệnh

Dạng mẫu

LDI

(LoaD
Inverse)

Chức năng

Thiết bị

Số bước
chương
trình

Có nhiệm vụ logic khởi
tạo loại công tắc NC.

X, Y, T, C,
M, S

1

Lệnh LDI dùng để đặt một contact logic thường đóng (NC) vào chương trình.
Trong chương trình dạng Instruction, lệnh LDI ln xuất hiện ở vị trí đầu tiên ở một
dịng chương trình hoặc mở đầu cho một khối logic. Trong chương trình dạng Ladder,
lệnh LDI thể hiện contact logic thường đóng đầu tiên nối trực tiếp vào đường bus bên
trái của một nhánh chương trình hay contact thường đóng đầu tiên của một khối logic.
c) Lệnh OUT
Lệnh
OUT
(OUT)

Dạng mẫu

Chức năng
Khởi tạo
contactor logic
loại NC

Thiết bị

Số bước
chương trình

Y, M, S, T, C

1

Trường Đại học Nơng Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………….

14


Lệnh OUT dùng để đặt một relay logic vào cuối chương trình. Trong chương trình
dạng Ladder, lệnh OUT được thực hiện khi điều kiện bên trái thỏa mãn.
d) Lệnh SET VÀ RESET
Tên
lệnh

Dạng mẫu

SET

RESET

SET

RST

Chức năng

Thiết bị

Số bước
chương trình
Y, M: 1

Đặt một thiết bị (bit)
lên chế độ ON vĩnh
viễn.

Y, M, S

Đặt một thiết bị (bit)
xuống chế độ OFF
vĩnh viễn.

Y, M, S, D,
V, Z, C, T

S, M chuyên
dùng: 2
thanh ghi D

chuyên dùng:
2

* Đặc điểm : SET và RESET có thể dùng cho cùng một thiết bị bao nhiêu lần tùy ý.
Tuy nhiên trạng thái cuối cùng mới là trạng thái tác động.
Lệnh SET dùng để đặt trạng thái của tham số lệnh (chỉ cho phép toán hạng bit) lên
logic 1 vĩnh viễn (chốt trạng thái 1). Trong chương trình Ladder, lệnh SET ln ln
xuất hiện ở cuối nhánh, phía bên phải của contact cuối cùng trong nhánh, và được thi
hành khi điều kiện logic của tổ hợp các contact bên trái thỏa mãn.
Lệnh RST dùng để đặt trạng thái của tham số lệnh (chỉ cho phép toán hạng bit)
xuống logic 0 vĩnh viễn (chốt trạng thái 0). Trong chương trình Ladder, lệnh RST ln
ln xuất hiện ở cuối nhánh, phía bên phải của contact cuối cùng trong nhánh, và được
thi hành khi điều kiện logic của tổ hợp các contact bên trái thỏa mãn. Tác dụng của
lệnh RST hoàn toàn ngược với lệnh SET.
Lệnh SET và RST có thể được dùng cho cùng một thiết bị bao nhiêu lần tùy ý.
Tuy nhiên, trạng thái của lệnh cuối cùng được kích hoạt mới là trạng thái có ảnh
hưởng.
Lệnh RST cũng có thể được dùng để RST nội dung của các thiết bị dữ liệu như
thanh ghi dữ liệu (data register), thanh ghi chỉ mục (index register)…Hiệu quả tương
đương với việc chuyển “K0” vào thiết bị dữ liệu.
e) Lệnh về bộ định thì (Timer).
Các bộ định thì hoạt động bằng cách đếm các xung clock (xung 1, 10 và 100 ms).
Ngõ ra của bộ định thì được kích hoạt khi giá trị đếm được đạt đến giá trị hằng số K.
Khoảng thời gian trôi qua được tính bằng lấy giá trị đếm được nhân với độ phân giải
của bộ định thì.
Trường Đại học Nơng Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………….

15

Ví dụ: bộ định thì 10ms có giá trị 567, thì khoảng thời gian trơi qua được tính:
567 x 10ms = 567 x 0,01s = 56,7s
Khoảng thời gian định thì được đặt trực tiếp thông qua hằng số K hoặc gián tiếp
thông qua thanh ghi dữ liệu (D). Thường dùng thanh ghi dữ liệu được chốt để đảm bảo
không mất dữ liệu khi mất điện. Tuy nhiên, nếu điện áp của nguồn pin giảm quá mức
thì thì thời gian định thì có thể sai.
f) Lệnh về bộ đếm (Counter).
Giá trị hiện hành của bộ đếm tăng mỗi khi có xung kích chuyển từ OFF sang ON..
Giá trị hiện hành của bộ đếm được trả về 0 khi lệnh RST được thực hành khi có ngõ
vào.Nếu một giá trị lớn hơn giá trị đã xác lập cho bộ đếm được ghi vào thanh ghi dữ
liệu hiện hành thì bộ đếm sẽ tiếp tục đếm lên khi có ngõ vào. Thơng thường, tần số
đếm ở ngõ vào sẽ khoảng 10 chu kỳ mỗi giây.
Các bộ đếm được chốt có thể duy trì trạng thái của chúng, sau khi PC mất điện,
điều này có nghĩa là khi có điện trở lại các bộ đếm được chốt có thể tiếp tục đếm từ giá
trị khi PC mất điện.
Các loại bộ đếm tốc độ cao có thể được sử dụng.
• Bộ đếm 1 pha được người sử dụng khởi tạo và reset : C235 đến C240.
• Bộ đếm 1 pha khởi động và reset được gán trước: C241 đến C245
• Bộ đếm 2 chiều 2 pha: C246 đến C250
• Bộ đếm pha A/B: C251 đến C255
Các loại bộ đếm này là các bộ đếm 32 bit và hoạt động nhờ nguyên tắc ngắt có
nghĩa là chúng được kích bằng sự kiện và độc lập với chu kỳ quét. Cuộn day của các
bộ đếm nên được kích liên tục để bộ đếm này và các ngõ vào kết hợp với nó sẵn sàng
hoạt động và các quá trình xử lý tốc độ cao khác phải ngưng.Tần số bộ đếm:
• Bộ đếm 1 pha và bộ đếm 2 chiều tối đa 10kHz.
• Bộ đếm pha A/B tối đa 5kHz.
FX2N và FX2NC với ngõ vào X0 và X1 được kết nối với các thiết bị cho phép tăng tốc
độ của bộ đếm.
• Bộ đếm 1 pha và bộ đếm 2 chiều tối đa 60kHz.
• Bộ đếm 2 pha với C251 tối đa 30 kHz.

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………….

16


1.3. PLC Mitsubishi và hệ thống giao tiếp người máy HMI

Hình 1.2: Hệ giao tiếp người máy
Màn hình hay cịn được gọi là HMI (Human Mechine Interface) được ứng dụng
rất nhiều trong cơng nghiệp. Màn hình gồm nhiều chủng loại khác nhau của các hãng
như Mitsubishi, Siemen, Omron, Delta,…Mỗi hãng sản xuất đều có một số tính năng
như bộ lập trình bằng tay, giám sát quá trình sản xuất, truy cập các thơng số, dữ liệu
cài đặt……
Ngồi các tính năng trên màn hình HMI cịn có thể cho nhiều tính năng khác như
đồ họa để mô phỏng các thiết bị trong quá trình sản xuất giúp người vận hành các thiết
bị có cái nhìn trực quan hơn về hệ thống sản xuất, giúp họ dễ thao tác kiểm tra hệ
thống nhanh và hiệu quả hơn.
Một số loại màn hình HMI của hãng Mitsubishi:
- Loại FX-10DU đến FX-50DU.
- Loại GOT-F900 series (handy và Touch Sceen).
- Loại F940GOT-LWD-E.
- Loại A800 Series.
- Loại GOT-1000 Series.
Màn hình GOT kết nối với PLC.

Hình 1.3: Kết nối màn hình GOT

Trường Đại học Nơng Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………….

17


CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ MỘT VÀI MÔ HÌNH THỰC
HÀNH PHỤC VỤ GIẢNG DẠY MƠN HỌC PLC
2.1. Những khó khăn trong giảng dạy mơn học PLC
Trong cơng nghiệp ngày nay, bộ điều khiển lập trình PLC đóng vai trị quan trọng
và có mặt trong hầu hết các hệ thộng tự động hố các dây truyền cơng nghệ của nhà
máy. Khi công nghiệp càng phát triển, các nhà máy càng được tự động hoá cao, ứng
dụng của bộ PLC ngày càng nhiều. Hầu hết các trường cao đẳng, đại học kỹ thuật,
công nghiệp trong nước đều giảng dạy về PLC. Tuy nhiên, phần thực hành còn chưa
được chú trọng vì các module thực hành ở các trường hầu như cịn sơ sài, thiếu các
thiết bị q trình cơng nghiệp, điều đó làm cho sinh viên khó nắm bắt được bài giảng
cũng như thành thạo trong việc sử dụng PLC để tích hợp hệ thống tự động hố. Đặc
biệt có những trường việc dạy học môn học PLC chỉ dựa trên các phần mềm mơ phỏng
thậm chí là trên sách vở, xa rời thực tế, như vậy sinh viên sẽ phải tự tưởng tượng ra
chương trình mặc dù các em có tư duy tốt đi chăng nữa thì tính thực tiễn sẽ khơng có
gây ra sự bỡ ngỡ khi sinh viên đi làm.
Về mặt tư duy, môn học PLC là mơn học địi hỏi tính tư duy logic cao, và có tính
hấp dẫn, kích thích sự tị mị, sáng tạo, sự ham học của sinh viên. Tuy nhiên các mơ
hình thực hành mà không đầy đủ, xẽ gây hụt hẫng và nhiều khi gây khó khăn cho bản
thân sinh viên và giáo viên giảng dạy.
2.2. Đề xuất phương án thiết kế mơ hình
Như đã phân tích ở trên, PLC được ứng dụng rất nhiều trong các lĩnh vực khác
nhau của cuộc sống, lao động và sản xuất. Đối với một sinh viên đang bước đầu bước
chân vào lĩnh vực tự động hóa, để hiểu hết về PLC thật khó khăn nếu khơng được
trang bị mơ hình thực hành. Mục đích của mơ hình thực hành PLC la:
- Giúp sinh viên thành thạo về cấu trúc phần cứng, đấu nối PLC, kết nối với các thiết
bị ngoại vi ra sao. Vì vậy mơ hình thực hành cần da dạng các thiết bị ngoại vi, kết nối
dễ dàng, dễ nhìn cho sinh viên dễ hiểu

- Giúp sinh viên phát triển tư duy về lập trình. Vì vậy mơ hình PLC cần đa dạng, có
thể đưa ra những bài tốn thú vị hấp dẫn, gắn liền với thực tế để sinh viên phát triển
được tư duy lập trình và kiến thức thực tế của mình.
- Các mơ hình cần đa dạng, một mơ hình có thể xây dựng được nhiều bài thực hành
khác nhau.
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………….

18


Trong phạm vi luận văn này, tác giả xin đưa ra phương pháp thiết kế một số mơ
hình thực hành PLC như sau:
- Mơ hình PLC băng tải: Mơ hình băng tải bao gồm phân loại sản phẩm, dán nhãn
sản phẩm, đo chiều dài sản phẩm và đếm sản phẩm.
- Mơ hình PLC ứng dụng trong điều khiển q trình: Bao gồm mơ hình điều khiển
điều khiển nhiệt độ sử dụng PID.Mơ hình này dùng PLC và modul chun dụng.
Ngồi ra các mơ hình trên PLC đều được kết nối với màn hình GOT và máy tính để
giám sát qua hệ thống điều khiển HMI
2.3. Thiết kế mơ hình băng tải phân loại sản phẩm, dán nhãn sản phẩm, đo chiều
dài sản phẩm.
2.3.1. Phân tích xây dựng cấu hình mơ hình băng tải
Các hệ thống băng tải được sử dụng rất nhiều trong thực tế, trong các nhà máy xi
măng, nhà máy gạch, bia….Để xây dựng được một mơ hình băng tải, cần gắn liền với
các băng tải có thực, quá trình điều khiển thực trong thực tế. Như vậy khi sinh viên
thực hành trên mơ hình thì cũng có thể thực hành trên dây chuyền băng tải thật và khi
đi làm sinh viên có thể đứng máy điều khiển được một dây chuyền băng tải thật.
- Để phân biết được kích thước, vị trí sản phẩm thì hệ thống cần lắp đặt các cảm
biến tiệm cận. Các cảm biến tiệm cận nhận tín hiệu vật thể chuyển tới PLC xử lý theo
chương trình định sẵn.
- Để điều khiển băng tải chuyển động theo một tốc độ nhất định ta phải sử dụng

biến tần và biến tần xẽ điều khiển băng tải chạy hoặc dừng thơng qua tín hiệu ngõ ra
của PLC
- Để đẩy hoặc khoan sản phầm cần hệ thống Pittong điện khí nén. Cá pitong được
chọn xẽ là Pittong một chiều và được điều khiển thơng qua tín hiệu ra của PLC.
- Để kéo băng tải chạy cần động cơ và hệ thống truyền động.
- Tất cả các đầu vào ra của các thiết bị chấp hành đều được đấu vào Connector
được gắn trên mơ hình để trong quá trình thực hành sinh viên tự đấu nối phần cứng
bằng dây điện có gắn rắc cắm.
Cấu hình của mơ hình được đưa ra dưới lưu đồ dưới

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………….

19


GIAO DIệN hmI

PLC

Hệ THốNG BĂNG TảI
(BIếN TầN, vAN ĐIệN Từ...)

CảM BIÕN

Hình 2.1: Sơ đồ tổng quan mơ hình.
Ngồi ra các mơ hình băng tải cịn gắn thêm các thiết bị phụ trợ khác làm đa
dạng mô hinh và các bài thực hành.
Có nhiều phương pháp chế tạo băng tải khác nhau, sau đây luận văn xin trình bày
một phương pháp thiết kế một mơ hình băng tải, các băng tải khác có thể chế tạo tương
tự hoặc có thể được tích hợp trên cùng một băng tải.

2.3.2. Lựa chọn thiết bị cho mơ hình
Tiêu chí lựa chọn thiết bị:
- Các thiết bị cần đơn giản dễ tìm và đa dạng được ứng dụng nhiều trong thực tế
- Các thiết bị có giá thành và chức năng vừa phải phù hợp với một phịng thí nghiệm.
1. Chọn PLC:
Chọn : PLC FX1N-24MR, loại PLC nhỏ nhất của Mitsubishi.
Đặc tính:
- Số ngõ vào số: 8, ngõ ra số:8 dạng Relay
- Nguồn cung cấp: 12-24 VDC.
- Có thể mở rộng 24 đến 128 ngõ vào/ra.
- Truyền thơng RS232C, RS 485.
- Kích cỡ W x H x D: 90 x 90 x 75.
Sơ đồ chân PLC

.

Hình 2.2: PLC Mitsubishi FX-1N
Trường Đại học Nơng Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………….

20