Giới thiệu về yêu cầu công nghệ

___________________________________________________________
____________
Phần 1 : Giới thiệu về yêu cầu công nghệ

1.Giới thiệu về thể lệ cuộc thi ROBO

Trong những năm qua các đội tuyển cửa Đại học Đ Năng đã tham gia cuộc
thi sáng tạo Robot Việt Nam v đạt đợc một số thnh tích rất đáng ghi nhận.
Với đích giảI quyết bI toán dò đờng,một vấn đề hết sức cơ ban cửa cuộc thi
sáng tao Robot Việt Nam , đồng thời mởi rộng sân chơi cho nhiều sinh viên có
khả năng tham gia. Nội dung Robot Dò Đờng nh sau:
1. sân thi đấu
(1)sn sân

thi đấu đợc lm bằng các tấm nhựa vinyl có độ di 2 mm
(2)Sân thi đấu đợc bao quanh băng một ro cán gỗ di 50mmv cao
1000mm
(3)Sân thi đấu bao gồm vùng dẫn đờng (vùng a): vùng không dẫn đờng
(vùng b):vùng cầu(vùng c). xem chii tiết trên sân thi đấu
(4) vùng dẫn đờng-vùng a
a. vùng a l hình chữ nhật có kích thớc 5000mm*10000mm
b. tất cả bốn bên của vùng a đợc bao băng hng ro gỗ dy 50mm v
cao 1000mm ngoại trừ một lối đI sang vùng b có chiều rộng 3000mm
c. trên vùng a có các đờng dẫn mu trắng, rộng 30mm. Tại một số
đIểm trong vùng a sẽ có tấm đệm hình vuông 100mm*100mm, dy
10mm. Trên các tấm đệm ny không có dờng dẫn. Các tấm đệm đợc
sơn mu bất kì( trắng, đỏ, xanh)
d. khu xuất phát có kích cỡ 400mm*400mm ddợc đặt ở khu vực trung
tâm pháo dới vùng của vùng a.
(5) vùng không dẫn đờng-vùng b
a. vùng không dẫn đờngb l một vùng nằm ở vùng bên trái vùng a.

b. ba bên: pháI sau, bên trái v bên phải của vùng b đợc bao bằng hng
ro gỗ dy 50mm v cao 100mm ngoại trừ một đờng đi từ vùng a
sdang có xhiều rộng 3000mm
c. ở chính giữa, phía trớc của vùng b có một đờng dẫn thẳng lên cầu
mu trắng, rộng 30mm, di 1500mm
(6)vùng cầu -vùng c
a. Vùng cầu năm ở phía trên , chính giửa vùng B. Đầu cầu dI
1000mm, có độ nghiên 15. Bể rộng cửa cầu có kích thớc 800
10000 mm. Trên cầu có đờng dẫn mầu trắng, rộng 30mm. Cuối cầu
l đích phảI đến. Xem bản vể để xem chi tiết.
2.ROBOT
Mổi đội tham gia phảI chế tạo ROBOT tự động với yêu cầu nh sau:
1. Kích cở bắt buộc:400*400mm. Chiều cao Robot không hạn chế.
2. Khối lợng của Robot phải lớn hơn 08Kg. Tổng khối lợng của cả
Robot.
_____________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________
____________
3. Robot chỉ đợc khởi động một lần duy nhất.Sau khi robot đã khởi
động các thnh viên của đội không đợc đụng vo Robot.
4. Nguòn năng lợng cung cấp cho Robot <=24V.
5. ROBOT phải đi theo hơng dẫn trong vùng A,sau đó đến vùng B
xong đến đích.
2.ý tởng sáng TạO Sử dụNG plc lap trinh cho robot
Trớc nh tính năng u việc PLC nhóm s dụng PLC điêù kiển con robot ,
vì cuộc thi không có tinh đối kháng cho nên trong đồ án nay chỉ đề cập đến
việc lập trình cho robot chay về dích trong thời gian nhanh nhất.
3.Thiết kế v chế tạo:
3.1Robot Tự Động:
a/ Phần đế của Robot:

Phần đế của Robot đợc chế tạo đặc biệt để có thể hoạt động chính xác
bằng cảm biến dò đờng.Do vậy Robot tự động có kết cấu đế hình vuông sử
dụng 2 bánh truyền động (độc lập) v 2 bánh đa hớng đợc bố trí cân đối
giúp cho Robot có thể chuyển động theo vòng tròn trên sân v có thể xoay
tròn quanh tâm.Với 2 động cơ truyền động độc lập v mỗi động cơ có 2 cấp
tốc độ, do đó cho phép Robot có nhiều trạng thái chuyển động.
Robot chuyển động chính xác nhờ vo bảng cảm biến gồm có 5 cảm biến
dò đờng v một cảm biến đếm vạch.
Cảm biến dẫn đờng nhận vạch trắng dùng tia hồng ngoại, sử dụng các
linh kiện có bán sẵn trên thị trờng.
*
Sơ đồ chi tiết mạch cảm biến
D2
LED
VCC
R4
1k
Q1
D468
C1
1n
VCC
R3
10k
R1
1k
R5
560
Q2
2N3904

IC1
NE555
2
5
3
7
6
4
8
1
TR
CV
Q
DIS
THR
R
VCC
GND
Vr2
10k
VCC
VCC
Out
R2
1k
D3
1N6392
12
VCC
Vr1

10k













*
Hoạt động của mạch:
Ngõ ra của mạch triger ban đầu ở mức 0, ngõ ra chỉ đổi trạng thái sang1
khi áp kích khởi có biên độ lớn hơn 2/3 Vcc. Điều ny có đợc bằng cách kích
dẫn Transistor phát hiện cân bằng của cầu R
1
,R
2
,Vr
1
v D
1
. R
1
,R
2

tạo thnh
một nhánh cầu v đặt một điện áp bằng 1/2 điện áp nguồn lên colector của
Transistor Q
1
v Vr
1
, D
1
tạo thnh một nhánh khác v đặt một điện áp phụ
thuộc vo cờng độ hồng ngoại lên cực Baz của Q
1
.
_____________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________
____________
Dới điều kiện không có tín hiệu nhận đợc từ D
1
thì Q
1
không dẫn. Khi
nhận đợc tín hiệu từ led phát thì D
1
dẫn đa điện áp kích vo chân 2 của
IC555, ngõ ra sẽ có trạng thái 1.
Trang bị điện tử trên robot tự động
Cảm biến : cảm biến sử dụng cho ROBOT có 2 loại:
-
- Cảm biến dẫn đờng nhận vạch trắng dùng tia hồng ngoại (sơ đồ
chi tiết đợc trình by ở phần trên).
Thiết bị điều khiển: sử dụng bộ điều khiển PLC S7-200 họ C212 với 1

module mở rộng.Bao gồm 12 đầu vo v 10 đầu ra . PLC S7- 200 với nhiều u
điểm:
hoạt động ổn định v độ tin cậy cao.
lập trình v sửa đổi chơng trình nhanh.
Mạch động lực:
Mạch động lực của Robot dùng để điều khiển các động cơ trong các cơ
cấu hoạt của Robot.





Tín hiệu điều khiển từ PLC l tín hiệu áp 24v. Qua ma trận Diode để
mã hoá theo mạch tổ hợp Relay điều khiển trạng thái hoạt của các động cơ.
Trạng thái di chuyển của Robot

Trạng thái di
chuyển
Động cơ bên phải Động cơ bên trái
Dừng 0 0
Chạy thẳng 1 1
Rẽ trái 1 0
Rẽ phải 0 1
Xoay trái 1 -1
Xoay phải -1 1


PLC
Ma trận
diode

Mạch tổ hợp
relay
Động cơ
Qui ớc: 0 dừng ; 1 chạy tới; -1 chạy lui

b/Phần thân của Robot:
Hình dạng ROBOT tuy ý , tuỳ theo hình dáng lựa chọn cho tăng tính thẩm my
cho ROBOT.
3.3Hoạt Động:
Robot có thể hoạt động theo chiến thuật đã lập trình sẵn nh sau :
Chiến thuật :
_____________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________
____________
Ban đầu Robot đợc đặt ở giữa tâm của vùng xuất phát sao cho cảm
biến nhận đúng vạch trắng dẫn hớng trên sân . Khi xuất phát nhờ đợc điều
khiển bằng cảm biến dò đờng Robot sẽ di chuyển thẳng theo vạch trắng cho
đến khi cảm biến đếm vạch phát hiện đợc đúng số vạch thì sẻ thực hiện
Xoay phải,trái theo chi dẫn. Đến vùng B cho ROBOT chạy mù ,tiếp nhận
vùng A thì băt đầu chạy chậm về đích.

_____________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________
____________

PHÁƯN 2 : GIÅÏI THIÃÛU VÃƯ BÄÜ ÂIÃƯU KHIÃØN
LÁÛP TRÇNH

I. GIÅÏI THIÃÛU PLC
PLC viãút tàõt ca Programmable Logic Controller
l thiãút bë âiãưu khiãøn láûp trçnh âỉåüc (kh
trçnh) cho phẹp thỉûc hiãûn linh hoảt cạc thût
toạn âiãưu khiãøn logic thäng qua mäüt ngän ngỉỵ láûp
trçnh . Ngỉåìi sỉí dủng cọ thãø láûp trçnh âãø thỉûc
hiãûn mäüt loảt trçnh tỉû cạc sỉû kiãûn . Cạc sỉû
kiãûn ny âỉåüc kêch hoảt båíi tạc nhán kêch thêch
(ng vo) tạc âäüng vo PLC hồûc qua cạc hoảt
âäüng cọ trãù nhỉ thåìi gian âënh thç hay cạc sỉû
kiãûn âỉåüc âãúm . Mäüt khi sỉû kiãûn âỉåüc kêch hoảt
tháût sỉû, nọ báût ON hay OFF thiãút bë âiãưu khiãøn
bãn ngoi âỉåüc gi l thiãút bë váût ly ï. Mäüt bäü
âiãưu khiãøn láûp trçnh s liãn tủc “làûp ” trong
chỉång trçnh do “ ngỉåìi sỉí dủng láûp ra” chåì tên
hiãûu åí ng vo v xút tên hiãûu åí ng ra tải
cạc thåìi âiãøm â láûp trçnh .
Âãø khàõc phủc nhỉỵng nhỉåüc âiãøm ca bäü âiãưu
khiãøn dng dáy näúi (bäü âiãưu khiãøn bàòng Relay)
ngỉåìi ta â chãú tảo ra bäü PLC nhàòm tho mn
cạc u cáưu sau:
• Láûp trçnh dãù dng, ngän ngỉỵ láûp trçnh dãù
hc.
• Gn nhẻ, dãù dng bo qun, sỉía chỉỵa.
• Dung lỉåüng bäü nhåï låïn âãø cọ thãø chỉïa
âỉåüc nhỉỵng chỉång trçnh phỉïc tảp.
• Hon ton tin cáûy trong mäi trỉåìng cäng

nghiãûp.
• Giao tiãúp âỉåüc våïi cạc thiãút bë thäng minh
nhỉ : mạy tênh, näúi mảng, cạc modul
måí räüng .
• Giạ c cọ thãø cảnh tranh âỉåüc.
Cạc thiãút kãú âáưu tiãn l nhàòm thay thãú cho
cạc pháưn cỉïng Relay dáy näúi v cạc Relay thåìi
gian , tuy nhiãn, bãn cảnh âọ viãûc âi hi tàng
cỉåìng dung lỉåüng nhåï v tênh dãù dng cho PLC m
váùn âm bo täúc âäü xỉí l cng nhỉ giạ c
...Chênh âiãưu ny â gáy nãn sỉû quan tám sáu sàõc
âãún viãûc sỉí dủng PLC trong cäng nghiãûp . Cạc táûp
lãûnh nhanh chọng âi tỉì cạc lãûnh Logic âån gin
âãún cạc lãûnh âãúm, âënh thåìi, thanh ghi dëch . Sau
âọ l cạc chỉïc nàng lm toạn trãn cạc mạy låïn
... Sỉû phạt triãøn cạc mạy tênh dáùn âãún cạc bäü
PLC cọ dung lỉåüng låïn, säú lỉåüng I / O nhiãưu hån .
Trong PLC, pháưn cỉïng CPU v chỉång trçnh l âån
vë cå bn cho quạ trçnh âiãưu khiãøn hồûc xỉí l
_____________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________
____________
hãû thäúng . Chỉïc nàng m bäü âiãưu khiãøn cáưn thỉûc
hiãûn s âỉåüc xạc âënh båíi mäüt chỉång trçnh .
Chỉång trçnh ny âỉåüc nảp sàơn vo bäü nhåï ca
PLC, PLC s thỉûc hiãûn viãûc âiãưu khiãøn dỉûa vo
chỉång trçnh ny . Nhỉ váûy, nãúu mún thay âäøi hay
måí räüng chỉïc nàng ca qui trçnh cäng nghãû , ta chè
cáưn thay âäøi chỉång trçnh bãn trong bäü nhåï ca PLC
. Viãûc thay âäøi hay måí räüng chỉïc nàng s âỉåüc

thỉûc hiãûn mäüt cạch dãù dng m khäng cáưn mäüt
sỉû can thiãûp váût l no so våïi cạc bäü dáy näúi
hay Relay .
II. CÁÚU TRỤC, NGUN L HOẢT ÂÄÜNG CA PLC
1. Cáúu trục
Táút c cạc PLC âãưu cọ thnh pháưn chênh l :
• Mäüt bäü nhåï chỉång trçnh RAM bãn trong (cọ
thãø måí räüng thãm mäüt säú bäü nhåï
ngoi EPROM)
• Mäüt bäü vi xỉí l cọ cäøng giao tiãúp
dng cho viãûc ghẹp näúi våïi PLC
• Cạc Modul vo/ra.
Bãn cảnh âọ, mäüt bäü PLC hon chènh cn âi km
thãm mäüt âån vë láûp trçnh bàòng tay hay bàòng mạy
tênh. Háưu hãút cạc âån vë láûp trçnh âån gin âãưu
cọ â RAM âãø chỉïa âỉûng chỉång trçnh dỉåïi dảng
hon thiãûn hay bäø sung. Nãúu âån vë láûp trçnh l
âån vë xạch tay, RAM thỉåìng l loải CMOS cọ pin
dỉû phng, chè khi no chỉång trçnh â âỉåüc kiãøm
tra v sàơn sng sỉí dủng thç nọ måïi truưn sang
bäü nhåï PLC. Âäúi våïi cạc PLC låïn thỉåìng láûp
trçnh trãn mạy tênh nhàòm häù tråü cho viãûc viãút,
âc v kiãøm tra chỉång trçnh. Cạc âån vë láûp trçnh
näúi våïi PLC qua cäøng RS232, RS422, RS485,...
2. Ngun l hoảt âäüng ca PLC

Âån vë xỉí l trung tám
CPU âiãưu khiãøn cạc hoảt âäüng bãn trong PLC. Bäü
xỉí l s âc v kiãøm tra chỉång trçnh âỉåüc chỉïa
trong bäü nhåï, sau âọ s thỉûc hiãûn tỉìng lãûnh

trong chỉång trçnh, s âọng hay ngàõt cạc âáưu ra.
Cạc trảng thại ng ra áúy âỉåüc phạt tåïi cạc
thiãút bë liãn kãút âãø thỉûc thi. V ton bäü cạc
hoảt âäüng thỉûc thi âọ âãưu phủ thüc vo chỉång
trçnh âiãưu khiãøn âỉåüc giỉỵ trong bäü nhåï.

Hãû thäúng Bus
Hãû thäúng Bus l tuún dng âãø truưn dỉỵ
liãûu, hãû thäúng gäưm nhiãưu âỉåìng tên hiãûu song
song.
Address Bus : Bus âëa chè dng âãø truưn âëa chè
âãún cạc Modul khạc nhau.
_____________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________
____________
Data Bus : Bus duỡng õóứ truyóửn dổợ lióỷu.
Control Bus : Bus õióửu khióứn duỡng õóứ truyóửn
caùc tờn hióỷu õởnh thỗ vaỡ õióửu khióứn õọửng bọỹ caùc
hoaỷt õọỹng trong PLC.
Trong PLC caùc sọỳ lióỷu õổồỹc trao õọứi giổợa bọỹ
vi xổớ lyù vaỡ caùc Modul vaỡo/ra thọng qua Data Bus.
Address Bus vaỡ Data Bus gọửm 8 õổồỡng, ồớ cuỡng thồỡi
õióứm cho pheùp truyóửn 8 bit cuớa 1 byte mọỹt caùnh
õọửng thồỡi hay song song.
Nóỳu mọỹt Modul õỏửu vaỡo nhỏỷn õổồỹc õởa chố cuớa
noù trón Address Bus, noù seợ chuyóứn tỏỳt caớ traỷng
thaùi õỏửu vaỡo cuớa noù vaỡo Data Bus. Nóỳu mọỹt õởa
chố byte cuớa 8 õỏửu ra xuỏỳt hióỷn trón Address Bus,
Modul õỏửu ra tổồng ổùng seợ nhỏỷn õổồỹc dổợ lióỷu tổỡ
Data Bus. Control Bus seợ chuyóứn caùc tờn hióỷu õióửu

khióứn vaỡo theo doợi chổồng trỗnh hoaỷt õọỹng cuớa
PLC. Caùc õởa chố vaỡ sọỳ lióỷu õổồỹc chuyóứn lón caùc
Bus tổồng ổùng trong mọỹt thồỡi gian haỷn chóỳ.
Hóỷ thọỳng Bus seợ laỡm nhióỷm vuỷ trao õọứi thọng
tin giổợa CPU, bọỹ nhồù vaỡ I/O. Bón caỷnh õoù CPU
õổồỹc cung cỏỳp mọỹt xung Clock coù tỏửn sọỳ tổỡ 1ữ 8
MHZ. Xung naỡy quyóỳt õởnh tọỳc õọỹ hoaỷt õọỹng cuớa
PLC vaỡ cung cỏỳp caùc yóỳu tọỳ õởnh thồỡi, õọửng họử
cuớa hóỷ thọỳng.

Bọỹ nhồù
PLC thổồỡng yóu cỏửu bọỹ nhồù trong caùc trổồỡng
hồỹp :
Laỡm bọỹ õởnh thồỡi cho caùc kónh traỷng
thaùi I/O
Laỡm bọỹ õóỷm traỷng thaùi caùc chổùc nng
trong PLC nhổ õởnh thồỡi, õóỳm, ghi caùc
Relay
Mọựi lóỷnh cuớa chổồng trỗnh coù mọỹt vở trờ
rióng trong bọỹ nhồù, tỏỳt caớ moỹi vở trờ
trong bọỹ nhồù õóửu õổồỹc õaùnh sọỳ,
nhổợng sọỳ naỡy chờnh laỡ õởa chố trong
bọỹ nhồù
ởa chố cuớa tổỡng ọ nhồù seợ õổồỹc troớ õóỳn bồới
mọỹt bọỹ õóỳm õởa chố ồớ bón trong bọỹ vi xổớ lyù. Bọỹ
vi xổớ lyù seợ õỷt giaù trở trong bọỹ õóỳm naỡy lón
mọỹt trổồùc khi xổớ lyù lóỷnh tióỳp theo. Vồùi mọỹt õởa
chố mồùi, nọỹi dung cuớa ọ nhồù tổồng ổùng seợ xuỏỳt
hióỷn ồớ õỏửu ra, quaù trỗnh naỡy õổồỹc goỹi laỡ quaù
trỗnh õoỹc.

Bọỹ nhồù bón trong PLC õổồỹc taỷo bồới caùc vi maỷch
baùn dỏựn, mọựi vi maỷch naỡy coù khaớ nng chổùa 2000
ữ 16000 doỡng lóỷnh, tuyỡ theo loaỷi vi maỷch. Trong
PLC caùc bọỹ nhồù nhổ RAM, EPROM õóửu õổồỹc sổớ duỷng.
_____________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________
____________
RAM (Random Access Memory) cọ thãø nảp chỉång
trçnh, thay âäøi hay xọi b näüi dung báút k lục
no. Näüi dung ca RAM s bë máút nãúu ngưn âiãûn
ni bë máút. Âãø trạnh tçnh trảng ny cạc PLC âãưu
âỉåüc trang bë mäüt pin khä, cọ kh nàng cung cáúp
nàng lỉåüng dỉû trỉỵ cho RAM tỉì vi thạng âãún vi
nàm. Trong thỉûc tãú RAM âỉåüc dng âãø khåíi tảo v
kiãøm tra chỉång trçnh. Khuynh hỉåïng hiãûn nay dng
CMOSRAM nhåì kh nàng tiãu thủ tháúp v tøi th
låïn.
EPROM (Electrically Programmanble Read Only Memory)
l bäü nhåï m ngỉåìi sỉí dủng bçnh thỉåìng chè cọ
thãø âc chỉï khäng ghi näüi dung vo âỉåüc. Näüi
dung ca EPROM khäng bë máút khi máút ngưn, nọ
âỉåüc gàõn sàơn trong mạy, â âỉåüc nh sn xút
nảp v chỉïa hãû âiãưu hnh sàơn. Nãúu ngỉåìi sỉí
dủng khäng mún måí räüng bäü nhåï thç chè dng thãm
EPROM gàõn bãn trong PLC. Trãn PG (Programer) cọ sàơn
chäù ghi v xoạ EPROM.
Mäi trỉåìng ghi dỉỵ liãûu thỉï ba l âéa cỉïng
hồûc âéa mãưm, âỉåüc sỉí dủng trong mạy láûp trçnh.
Âéa cỉïng hồûc âéa mãưm cọ dung lỉåüng låïn nãn
thỉåìng âỉåüc dng âãø lỉu trỉỵ nhỉỵng chỉång trçnh

låïn trong mäüt thåìi gian di.
Kêch thỉåïc bäü nhåï :
Cạc PLC loải nh cọ thãø chỉïa tỉì 300 ÷ 1000 dng
lãûnh tu thüc vo cäng nghãû chãú tảo.
Cạc PLC loải låïn cọ kêch thỉåïc tỉì 1K ÷ 16K, cọ
kh nàng chỉïa tỉì 2000 ÷ 16000 dng lãûnh.
Ngoi ra cn cho phẹp gàõn thãm bäü nhåï måí
räüng nhỉ RAM, EPROM.

Cạc ng vo ra I/O
Cạc âỉåìng tên hiãûu tỉì bäü cm biãún âỉåüc näúi
vo cạc Modul (cạc âáưu vo ca PLC) cạc cå cáúu
cháúp hnh âỉåüc näúi våïi cạc Modul ra (cạc âáưu ra
ca PLC).
Háưu hãút cạc PLC cọ âiãûn ạp hoảt âäüng bãn
trong l 5V, tên hiãûu xỉí l l 12/24VDC hồûc
100/240VAC.
Mäùi âån vë I/O cọ duy nháút mäüt âëa chè, cạc
hiãøn thë trảng thại ca cạc kãnh I/O âỉåüc cung
cáúp båíi cạc ân LED trãn PLC, âiãưu ny lm cho
viãûc kiãøm tra hoảt âäüng nháûp xút tråí nãn dãù
dng v âån gin.
Bäü xỉí l âc v xạc âënh cạc trảng thại
âáưu vo (ON/OFF) âãø thỉûc hiãûn viãûc âọng hay
ngàõt mảch åí âáưu ra.
III. CẠC HOẢT ÂÄÜNG XỈÍ L ÅÍ BÃN TRONG PLC
1. Xỉí l chỉång trçnh
_____________________________________________________________________________________________