ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI TÁO THEO MÀU SẮC SỬ DỤNG PLC S71500, ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT BẰNG WINCC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH
KHOA ĐIỆN
NGÀNH CNKT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA
------------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI TÁO THEO
MÀU SẮC SỬ DỤNG PLC S7-1500, ĐIỀU KHIỂN
GIÁM SÁT BẰNG WINCC

Giảng viên hướng dẫn: ThS. Bùi Thanh Hòa
Sinh viên thực hiện

: Dương Minh Cường

MSSV

: 1205170320

Lớp

: DHTDHCK12Z

VINH, NĂM 2021
TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA ĐIỆN

Độc lập – Tự do –Hạnh phúc

2

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên: Dương Minh Cường

Hệ đào tạo: Đại học

Lớp: DHTDHCK12Z

Ngành: Điều khiển và tự động hóa

Khoa: Điện
1. Tên đề tài:

“Thiết kế hệ thống phân loại táo theo màu sắc
sử dụng PLC S7-1500, điều khiển giám sát bằng winCC”

2. Tài liệu
[1]. Điều khiển lập trình PLC
[2]. Tài liệu PLC S7-1500 hãng Siemens
[3]. Tài liệu WinCC
3. Nội dung yêu cầu của đề tài
1. Phân tích yêu cầu công nghệ dây chuyền phân loại táo theo màu sắc.
2. Giới thiệu PLC S7-1500 và phần mềm lập trình.
3. Thiết kế hệ thống và tính chọn thiết bị
- Mục tiêu đề tài: Xây dựng quy trình cơng nghệ, hồn thiện hệ thống và lập
trình sử dụng bộ điều khiển PLC.
4. Ngày giao đề tài: ngày…....tháng…....năm……...

Trưởng bộ môn
(ký rõ họ tên)

Giáo viên hướng dẫn chính
(ký rõ họ tên)
Bùi Thanh Hồ

2


3

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
Tp.Vinh, ngày .... tháng .... năm 2021

Giáo viên hướng dẫn

3


Khoa Điện

Lớp: DHTDHCK12Z

MỤC LỤC
Trang

Đồ án tốt nghiệp


Khoa Điện

Lớp: DHTDHCK12Z

DANH MỤC HÌNH
Trang

Đồ án tốt nghiệp


Khoa Điện

Lớp: DHTDHCK12Z

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay trước những sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, việc áp
dụng khoa học công nghệ vào trong thực tế sản xuất đang được phát triển rộng rãi về
mặt quy mô lẫn chất lượng. Trong đó ngành tự động hóa chiếm một vai trị rất quan
trọng khơng những giảm nhẹ sức lao dộng cho con người mà cịn góp phần rất lớn
trong việc nâng cao năng suất lao động, cải thiện chất lượng sản phẩm, chính vì thế
ngành tự dộng hóa ngày càng khẳng định được vị trí cũng như vai trị của mình trong
các ngành cơng nghiệp và đang được phổ biến rộng rãi trong các hệ thống cơng nghiệp
trên tồn thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng.
Chiếm một vai trị rất quan trọng trong ngành tự động hóa đó là kỹ thuật điều
khiển logic lập trình viết tắt là PLC. Nó đã và đang phát triển mạnh mẽ và ngày càng
chiếm một vị trí rất quan trọng trong các ngành kinh tế quốc dân. Không những thay
thế được cho kỹ thuật điều khiển cơ cấu bằng cam và hoặc kỹ thuật rơ le trước kia mà
còn chiếm lĩnh nhiều chức năng phụ khác.
Xuất phát từ thực tế đó, trong quá trình học tập tại trường Đại Học Sư phạm kỹ
thuật Vinh, được sự chỉ bảo và hướng dẫn tận tình của các thầy cơ trong khoa Tự Động
Hóa và đặc biệt là thầy giáo Bùi Thanh Hòa, em đã nhận được đồ án với đề tài:
“Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc sử dụng PLC S7-1500 ”. Để
giúp cho sinh viên có thêm được những hiểu biết về vấn đề này. Việc hoàn thành đề tài
này sẽ không tránh được những sai lầm thiếu sót. Em rất mong được sự phê bình, đánh
giá của các thầy cơ để em có thể rút ra được kinh nghiệm cũng như phát triển thêm đề
tài.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện

Dương Minh Cường

Đồ án tốt nghiệp


Khoa Điện

Lớp: DHTDHCK12Z

CHƯƠNG 1:
TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN PHÂN LOẠI SẢN PHẨM
1.1. Sự phát triển của hệ thống phân loại sản phẩm
Từ thời xa xưa con người đã biết phân loại các sản phẩm không những phục vụ
cho sinh hoạt mà cịn phục vụ cho cơng việc bn bán và trao đổi hàng hóa. Nhưng
những sự phân biệt này cịn thơ sơ và dùng sức người là chính. Khi nền kinh tế phát
triển cùng với sự bùng nổ về khoa học kỹ thuật thì con người đã biết áp dụng khoa học
cơng nghệ vào sản xuất để máy móc thay thế dần cho sức lao động. Chính vì thế mà
các loại hình phân loại sản phẩm cũng phát triển mạnh mẽ.
Phân loại sản phẩm là một bài toán đã và đang được ứng dụng rất nhiều trong
thực tế hiện nay. Dùng sức người, cơng việc này địi hỏi sự tập trung cao và tính lặp lại
nên các cơng nhân khó đảm bảo được sự chính xác trong cơng việc. Chưa kể đến có
những phân loại dựa trên các chi tiết kĩ thuật rất nhỏ mà mắt thường khó có thể nhận
ra. Điều đó sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng sản phẩm và uy tín của nhà sản xuất.
Vì vậy, hệ thống tự động nhận dạng và phân loại sản phẩm ra đời là một sự phát triển
tất yếu nhằm đáp ứng nhu cầu cấp bách này. Tùy vào mức độ phức tạp trong yêu cầu
phân loại các hệ thống phân loại tự động có những quy mơ lớn, nhỏ khác nhau. Tuy
nhiên có một đặc điểm chung là chi phí cho các hệ thống này khá lớn, đặc biệt đối với
điều kiện của Việt Nam. Vì vậy hiện nay đa phần chỉ được áp dụng trong các hệ thống
có u cầu phân loại phức tạp, cịn một lượng rất lớn các doanh nghiệp Việt Nam vẫn
sử dụng trực tiếp sức lực con người để làm việc. Bên cạnh các băng chuyền sản phẩm
thì một yêu cầu cao hơn được đặt ra đó là phải có hệ thống phân loại sản phẩm.
1.2. Các hệ thống phân loại sản phẩm
Có rất nhiều dạng phân loại sản phẩm tùy theo yêu cầu của nhà sản xuất như:
- Phân loại sản phẩm theo kích thước
- Phân loại sản phẩm theo màu sắc
- Phân loại sản phẩm theo khối lượng

- Phân loại sản phẩm theo mã vạch
- Phân loại sản phẩm theo hình ảnh
- Phân loại sản phẩm theo vật liệu...
- Phân loại sản phẩm theo màu sắc , kích thước và vật liệu..

Đồ án tốt nghiệp


Khoa Điện

Lớp: DHTDHCK12Z

Hình 1.1: Một số hệ thống phân loại sản phẩm
1.3. Giới thiệu về phân loại táo
Sau thu hoạch, trước khi đưa nông sản ra thị trường, cần phải trải qua nhiều khâu
phân loại để loại bỏ sản phẩm chưa đạt yêu cầu. Riêng với hệ thống phân loại táo, táo
sẽ được đưa vào hệ thống qua băng tải và đưa đến các khu phân loại theo nhiều
nguyên tắc như kích thước quả, khối lượng quả và màu sắc… để chọn lọc những quả
có chất lượng tốt nhất và phù hợp với nhu cầu sử dụng của người tiêu dùng.
1.3.1. Phân loại theo kích thước
Táo sẽ được chọn lọc qua kích thước của quả, lúc này táo sau khi phân loại sẽ đạt
được độ đồng đều nhất định, tăng sự đẹp mắt và thị hiếu người tiêu dùng. Tuy nhiên
việc phân loại theo kích thước lại khơng đảm bảo được chất lượng của quả táo, không
thể phân biệt được quả đã chín hay cịn xanh.
1.3.2. Phân loại theo màu sắc
Khi táo được chọn lọc bằng màu sắc sẽ đảm bảo được chất lượng của táo giúp cho
việc bảo quản được dễ dàng hơn, tính tốn được thời gian bảo quản cho phù hợp. Cũng
như bất kỳ nguyên tắc phân loại khác, việc phân loại theo màu sắc không giúp ta chọn
Đồ án tốt nghiệp

Khoa Điện

Lớp: DHTDHCK12Z

lọc được các quả đồng đều, đẹp mắt nhưng với với việc chất lượng luôn là yêu tố hàng
đầu nên việc phân loại theo màu sắc là nguyên tắc quan trọng nhất trong phân loại táo.
1.3.3. Phân loại theo khối lượng
Tương tự như nguyên tắc phân loại theo kích thước việc phân loại theo khối
lượng cũng cho ra kết quả là độ đồng đều của quả. Chỉ khác là nguyên tắc này phân
loại dựa trên việc đo đạc về khối lượng của quả táo. Và việc này cũng khơng đảm bảo
được chất lượng của quả sau phân loại.

Hình 1.2: Một số dây chuyền phân loại táo
1.4. Yêu cầu đề tài
1.4.1. Nguyên lý
-

Dùng cảm biến xác định màu sắc của táo.

-

Dùng xylanh đẩy táo đã xác định màu.

-

Dùng băng tải di chuyển táo đi qua cảm biến và xylanh

Đồ án tốt nghiệp

Khoa Điện

Lớp: DHTDHCK12Z

1.4.2. Mục tiêu
-

Lập trình và ứng dụng được PLC, bên cạnh đó điều khiển và giám sát được hệ thống

-

Nghiên cứu về các thiết bị được sử dụng trong đồ án: Van khí, relay, xilanh,…
1.4.3. Kết quả dự kiến

-

Hệ thống áp dụng cho nhiều loại sản phẩm.

-

Có thể điều khiển trực tiếp hoặc từ xa.

Đồ án tốt nghiệp


Khoa Điện

Lớp: DHTDHCK12Z

CHƯƠNG 2:
GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-1500 VÀ PHẦN MỀM TIA- PORTAL
2.1. Tổng quan về PLC
2.1.1. Khái niệm về PLC
PLC là các chữ được viết tắt từ: Programmable Logic Controller. Theo hiệp hội
quốc gia về sản xuất điện Hoa kỳ thì PLC là một thiết bị điều khiển mà được trang bị
các chức năng logic, tạo dãy xung, đếm thời gian, đếm xung và tính tốn cho phép
điều khiển nhiều loại máy móc và các bộ xử lý. Các chức năng đó được đặt trong bộ
nhớ mà tạo lập sắp xếp theo chương trình. Nói một cách ngắn gọn PLC là một máy
tính cơng nghiệp để thực hiện một dãy q trình.
2.1.2. Giới thiệu về PLC
Từ khi ngành cơng nghiệp sản xuất bắt đầu phát triển, để điều khiển một dây
chuyền, một thiết bị máy móc cơng nghiệp nào… Người ta thường thực hiện kết nối
các linh kiện điều khiển riêng lẻ (Rơle, timer, contactor…) lại với nhau tuỳ theo mức
độ yêu cầu thành một hệ thống điện điều khiển đáp ứng nhu cầu mà bài tốn cơng
nghệ đặt ra.

Hình 2.1: Các loại PLC siemens
Cơng việc này diễn ra khá phức tạp trong thi cơng vì phải thao tác chủ yếu trong
việc đấu nối, lắp đặt mất khá nhiều thời gian mà hiệu quả lại khơng cao vì một thiết bị
có thể cần được lấy tín hiệu nhiều lần mà số lượng lại rất hạn chế, bởi vậy lượng vật tư
là rất nhiều đặc biệt trong quá trình sửa chữa bảo trì, hay cần thay đổi quy trình sản
xuất gặp rất nhiều khó khăn và mất rất nhiều thời gian trong việc tìm kiếm hư hỏng và
đi lại dây bởi vậy năng suất lao động giảm đi rõ rệt.

Đồ án tốt nghiệp


Khoa Điện

Lớp: DHTDHCK12Z

Với những nhược điểm trên các nhà khoa học, nhà nghiên cứu đã nỗ lực để tìm
ra một giải pháp điều khiển tối ưu nhất đáp ứng mong mỏi của ngành cơng nghiệp hiện
đại đó là tự động hố q trình sản xuất làm giảm sức lao động, giúp người lao động
không phải làm việc ở những khu vực nguy hiểm, độc hại ….mà năng suất lao động lại
tăng cao gấp nhiều lần. Một hệ thống điều khiển ưu việt mà chúng ta phải chọn để điều
khiển cho ngành công nghiệp hiện đại cần phải hội tụ đủ các yếu tố sau: Tính tự động
cao, kích thước và khối lượng nhỏ gọn, giá thành hạ, dễ thi công, sửa chữa, chất lượng
làm việc ổn định linh hoạt …
Từ đó hệ thống điều khiển có thể lập trình được PLC (Programable Logic
Control) ra đời đầu tiên năm 1968 (Công ty General Moto - 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 qua nhiều năm cải tiến và phát triển không ngừng khắc phục
những nhược điểm cịn tồn tại để có được bộ điều khiển PLC như ngày nay, đã giải
quyết được các vấn đề nêu trên với các ưu việt như sau:
* Là bộ điều khiển số nhỏ gọn, dễ thay đổi thuật tốn điều khiển.
* Có khả năng mở rộng các modul vào ra khi cần thiết.
* Ngôn ngữ lập trình dễ hiểu thích hợp với nhiều đối tượng lập trình.
* Có khả năng truyền thơng đó là trao đổi thơng tin với mơi trường xung quanh
như với máy tính, các PLC khác, các thiết bị giám sát, điều khiển….
* Có khả năng chống nhiễu với độ tin cậy cao và có rất nhiều ưu điểm khác nữa.
Hiện nay trên thế giới đang song hành có nhiều hãng PLC khác nhau cùng phát
triển như hãng Omron, Misubishi, Hitachi, ABB, Siemen,…và có nhiều hãng khác nữa
nhưng chúng đều có chung một nguyên lý cơ bản chỉ có vài điểm khác biệt với từng
mặt mạnh riêng của từng ngành mà người sử dụng sẽ quyết định nên dùng hãng PLC
nào cho thích hợp với mình mà thơi.

Đồ án tốt nghiệp

Khoa Điện

Lớp: DHTDHCK12Z

2.1.3. Cấu trúc của PLC

Hình 2.2: Cấu trúc của PLC
•

Phần đầu vào / đầu ra: Phần đầu vào hoặc mô-đun đầu vào bao gồm các thiết bị
như cảm biến, công tắc và nhiều nguồn đầu vào thế giới thực khác. Đầu vào từ các
nguồn được kết nối với PLC thông qua đường ray đầu nối đầu vào. Phần đầu ra hoặc
mơ-đun đầu ra có thể là một động cơ hoặc một solenoid hoặc một đèn hoặc một lò
sưởi, có chức năng được điều khiển bằng cách thay đổi các tín hiệu đầu vào.

•

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 thơng qua các tuyến đường
dây thích hợp bên trong PLC.

•

Thiết bị lập trình: Đây là nền tảng mà chương trình hoặc logic điều khiển được
viết. Nó có thể là một thiết bị cầm tay hoặc một máy tính xách tay hoặc một máy tính
chun dụng.

•

Nguồn cung cấp: Nó thường hoạt động trên một nguồn cung cấp điện khoảng
24 V, được sử dụng để cung cấp năng lượng đầu vào và các đầu ra.

•

Bộ nhớ: Bộ nhớ được chia thành hai phần – Bộ nhớ dữ liệu và bộ nhớ chương
trình. Thơng tin chương trình hoặc logic điều khiển được lưu trữ trong bộ nhớ người

Đồ án tốt nghiệp


Khoa Điện

Lớp: DHTDHCK12Z

dùng hoặc bộ nhớ chương trình từ nơi CPU tìm nạp các lệnh chương trình. Tín hiệu
đầu vào và đầu ra và tín hiệu bộ định thời và bộ đếm được lưu trữ trong bộ nhớ hình
ảnh đầu vào và đầu ra tương ứng
2.2. PLC S7-1500 CPU 1516-3 PN/DP

Hình 2.3: PLC S7-1500 CPU 1516-3 PN/DP
a. Tổng quan
•

Mơ hình nhỏ gọn, có khả năng mở rộng module, tất cả được bảo vệ dưới chuẩn IP20.

•

Giải pháp hệ thống cho nhiều ứng dụng tự động hóa.

•

Hiệu suất cao nhất trong tồn bộ hệ thống PLC.

•

Cấu hình duy nhất trong TIA với STEP7 Professional V12 trở lên.
b. Hiệu suất

•

Thực hiện lệnh nhanh hơn

•

Mở rộng ngơn ngữ

•

Các kiểu dữ liệu mới

•

Cổng bus truyền dữ liệu nhanh hơn

•

Tạo mã tối ưu
c. Truyền thơng mạnh mẽ

•

PROFINET IO (cơng tắc 2 cổng) làm giao tiếp tiêu chuẩn.

•

Từ CPU 1516-3 PN/DP, một hoặc nhiều giao tiếp PROFINET được tích hợp bổ sung,
ví dụ: để tách mạng, kết nối thêm các thiết bị PROFINET hoặc để truyền thông tốc độ
cao như một I-Device.
Đồ án tốt nghiệp


Khoa Điện
•

Lớp: DHTDHCK12Z

OPC UA Data Access Server làm tùy chọn runtime để kết nối dễ dàng với SIMATIC
S7-1500 trong các thiết bị / hệ thống của bên thứ ba.

•

Có thể mở rộng với các mô-đun truyền thông cho các hệ thống bus và kết nối điểmđiểm.
d. Cơng nghệ tích hợp

•

Điều khiển chuyển động được tích hợp mà khơng cần thêm các module bổ sung.

•

Các khối chuẩn hóa (PLCopen) cho kết nối tín hiệu tương tự và PROFIdrive.

•

Chức năng điều khiển chuyển động hỗ trợ điều khiển tốc độ, trục định vị, hoạt động
đồng bộ tương đối (đồng bộ hóa mà khơng có đặc tả vị trí đồng bộ), cũng như các bộ
mã hố bên ngồi, cam và đầu dị.

•

Các chức năng điều khiển chuyển động mở rộng như hoạt động đồng bộ tuyệt đối
(đồng bộ với đặc điểm kỹ thuật của vị trí đồng bộ) và camera cũng được tích hợp trong
CPU cơng nghệ.

•

Chức năng dị tìm tồn diện cho tất cả các tags CPU để chấn đoán theo thời gian thực
và phát hiện lỗi lẻ tẻ nhằm vận hành có hiệu quả và tối ưu hóa nhanh chóng của thiết
bị và điều khiển.

•

Các chức năng kiểm sốt tối đa.

•

Các chức năng bổ sung thông qua các modul công nghệ hiện có.
e. Thiết kế

 Bộ điều khiển
•

Cổng kết nối được tích hợp ở các mặt bên. Nhờ vậy các module có thể lắp vào CPU
một cách dễ dàng, vừa tiết kiệm không gian vừa tiết kiệm thời gian lắp đặt và mang lại
vẻ mĩ quan cho hệ thống.

•

Các CPU và module S7_1500 được lắp trên đường rail riêng của nó với các độ dài khác
nhau. Một loạt các thành phần tiêu chuẩn như thiết bị đầu cuối bổ sung, thiết bị ngắt mạch
nhỏ hoặc các rơ le nhỏ có thể bị hỏng nếu đường ray DIN khơng thích hợp

•

Đường dây tin cậy và thân thiện

•

Các tín hiệu I / O được kết nối nhờ front connertor 40 chân. Việc mã hố cơ học giữa
mơ đun tín hiệu và đầu nối front connector giúp ngăn cản sự phá hủy thiết bị do vơ
tình chèn sai.

•

Việc kết nối dây cho front connector thì đơn giản, dễ dàng thay đổi vị trí
Đồ án tốt nghiệp

Khoa Điện
•

Lớp: DHTDHCK12Z

Các front connectors có sẵn các phiên bản với các đầu nối kiểu vít hoặc các đầu nối
đẩy. Cả hai phiên bản đều cho phép kết nối dây có mặt cắt ngang cốt từ 0.25 mm2 đến
1.5 mm2 (AWG 24 đến AWG 16).

•

Ngồi ra, hệ thống dây thơng qua TOP Connect cũng có sẵn cho các mơ-đun tín hiệu
số. Nó cho phép kết nối nhanh chóng và rõ ràng với cảm biến và thiết bị truyền động
từ trường cũng như các dây đơn giản trong tủ điều khiển.

•

Đối với các mơ đun tương tự, màn chắn có thể được lắp trực tiếp trên mô đun; một bộ
kết nối lá chắn có thể được cài đặt để module này kết nối với CPU

•

Thiết lập trạm biến đổi và mở rộng

•

Mơ đun tín hiệu và mơđun truyền thơng có thể được chèn vào bất kỳ cách nào mà
khơng có hạn chế.

•

Kích thước nhỏ gọn

 Mơ đun I/O

•

Các mơ đun đầu vào kỹ thuật số chuẩn và fail-safe

•

Các mơ đun đầu ra kỹ thuật số chuẩn và fail-safe

•

Mơ-đun đầu vào / đầu ra số

•

Mơ đun đầu vào tương tự

•

Mơ đun đầu vào / đầu ra tương tự

•

Mơ đun đầu ra tương tự

•

Bao gồm các mơ đun analog tốc độ cao (HS) với thời gian thực hiện cơ bản là 62,5 μs,
bất kể số lượng các kênh kích hoạt

•

Các mơ-đun cơng nghệ để đếm và định vị

•

Mơđun truyền thơng cho kết nối điểm-điểm và kết nối bus
Có nhiều lớp mơ đun khác nhau để cung cấp cho người dùng khả năng mở rộng
tối ưu trong ứng dụng của họ. Các lớp mô đun này bao gồm:

•

BA (cơ bản): Mơ đun đơn giản, hiệu quả, khơng có chẩn đốn và khơng có thơng số

•

ST (Tiêu chuẩn): Các mơ-đun với chẩn đốn cụ thể cho bản thân nó hoặc nhóm tải, và
nếu có, với các thơng số; cho các mơ-đun tương tự: độ chính xác 0,3%.

•

HF (Tính năng Cao): Các mơ-đun với chẩn đốn kênh cụ thể và cài đặt tham số; cho
các mô-đun tương tự: độ chính xác 0,1%, tăng lớp bảo vệ và cách ly điện.
Đồ án tốt nghiệp

Khoa Điện

•

Lớp: DHTDHCK12Z

HS (High Speed): Các mơ đun với bộ lọc và thời gian chuyển đổi rất ngắn cho các ứng
dụng rất nhanh. Ví dụ. 8-kênh mơ-đun tương tự với thời gian thực hiện cơ bản là 62,5
μs, bất kể số lượng các kênh kích hoạt.
2.3. Phần mềm TIA Portal
2.3.1. Giới thiệu chung
Phần mềm dùng để điều khiển và lập trình cho Simatic S7-1500 là TIA Portal.
TIA Portal (The Totally Integrated Automation Portal) là phần mềm cơ sở tích hợp tất
cả các phần mềm lập trình cho các hệ thống tự động hóa và truyền động điện. Phần
mềm tích hợp các sản phẩm SIMATIC khác nhau trong một phần mềm ứng dụng ví dụ
Simatic Step 7 V16 để lập trình các bộ điều khiển Simatic, Simatic WinCC V16 để cấu
hình các màn hình HMI và chạy Scada trên máy tính, giúp tăng năng suất và hiệu quả
làm việc.

Hình 2.4: Phần mềm TIA Portal
TIA Portal giúp cho các phần mềm này chia sẽ cùng một cơ sở dữ liệu, tạo nên
sự thống nhất trong giao diện và tính tồn vẹn cho ứng dụng. Ví dụ, tất cả các thiết bị
và mạng truyền thơng bây giờ đã có thể được cấu hình trên cùng một cửa sổ. Hướng
ứng dụng, các khái niệm về thư viện, quản lý dữ liệu, lưu trữ dự án, chẩn đốn lỗi, các
tính năng online là những đặc điểm rất có ích cho người sử dụng khi sử dụng chung cơ
sở dữ liệu TIA Portal.

Đồ án tốt nghiệp

Khoa Điện

Lớp: DHTDHCK12Z

TIA Portal cung cấp một hệ thống kĩ thuật mới thông minh và trực quan hơn, với
các giao diện trực quan, dễ nhìn, tính năng “kéo- thả” đơn giản, thuận tiện cho việc lập
trình.
Hai phần mềm quan trọng nhất trong TIA Portal là Simatic Step 7 và Simatic
WinCC (phiên bản mới nhất dành cho S7-1500 là TIA Portal v16).
2.3.2. Làm việc với phần mềm Tia Portal
2.3.2.1. Giới thiệu SIMATIC STEP 7 Basic-tích hợp lập trình PLC và HMI

Step 7 basic hệ thống kỹ thuật đồng bộ đảm bảo hoạt động liên tục hồn
hảo.
Một hệ thống kỹ thuật mới
Thơng minh và trực quan cấu hình phần cứng kỹ thuật và cấu hình mạng,
lập trình, chẩn đốn và nhiều hơn nữa.
Lợi ích với người dùng:
- Trực quan: dễ dàng để tìm hiểu và dễ dàng để hoạt động
- Hiệu quả: tốc độ về kỹ thuật
- Chức năng bảo vệ: Kiến trúc phần mềm tạo thành một cơ sở ổn định cho
sự đổi mới trong tương lai.
2.3.2.2. Kết nối qua giao thức TCP/IP

- Để lập trình SIMATIC S7-1500 từ PC hay Laptop cần một kết nối TCP/IP
- Để PC và SIMATIC S7-1500 có thể giao tiếp với nhau, điều quan trọng là
các địa chỉ IP của cả hai thiết bị phải phù hợp với nhau
2.3.2.3. Cách tạo một Project
Bước 1: Từ màn hình desktop nhấp đúp chọn biểu tượng TIA Portal V16.

Hình 2.5: Biểu tượng TIA Portal V16

Đồ án tốt nghiệp


Khoa Điện

Lớp: DHTDHCK12Z

Bước 2: Click chuột vào Create new project để tạo dự án mới.

Hình 2.6: Giao diện bắt đầu của chương trình
Bước 3: Nhập tên dự án vào phần Project name sau đó Click create.

Hình 2.7: Giao diện tạo dự án mới

Đồ án tốt nghiệp


Khoa Điện

Lớp: DHTDHCK12Z

Bước 4: Click chọn configure a device.

Hình 2.8: Giao diện bắt đầu của dự án mới
Bước 5: Click chọn add new device.

Hình 2.9: Giao diện Devices & networks

Đồ án tốt nghiệp


Khoa Điện

Lớp: DHTDHCK12Z

Bước 6: Chọn loại CPU trong PLC, sau đó chọn add hoặc kích đúp vào nó.

Hình 2.10: Giao diện Add new device
Bước 7: Project mới được hiện ra

Hình 2.10: Giao diện làm việc

Đồ án tốt nghiệp


Khoa Điện

Lớp: DHTDHCK12Z

Bước 8: Viết chương trình cho PLC: >>Program Blocks >> Main [OB1].

Hình 2.11: Giao diện viết chương trình
Như vậy, với tám bước cơ bản đã có thể làm việc và lập trình cho PLC.
2.3.3. Các lệnh được sử dụng trong đề tài:

Các tiếp điểm ladder (LAD)

S và R: Set và Reset 1 bit

Bộ định thời (Timer).
TON: ngõ ra của bộ định thì ON – delay Q được đặt lên ON sau một sự trì
hỗn thời gian đặt trước.

Đồ án tốt nghiệp


Khoa Điện

Lớp: DHTDHCK12Z

Bộ đếm (Counter).
CTU: bộ đếm đếm lên.

Đồ án tốt nghiệp


Khoa Điện

Lớp: DHTDHCK12Z

CHƯƠNG 3:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI TÁO
3.1. Sơ đồ khối

Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống
3.1.1. Chức năng các khối
Khối nguồn: Cấp nguồn khác nhau như: 12VDC, 24VDC ổn định để cung cấp
cho toàn hệ thống: khối cảm biến, khối xử lý, khối đối tượng điều khiển, khối hiển thị.

Khối cảm biến: Nhiệm vụ của khối cảm biến là thu tín hiệu và xử lý thơng tin
sản phẩm để truyền về khối điều khiển trung tâm.
Khối xử lý:Khối điều khiển trung tâm có nhiệm vụ lấy dữ liệu từ khối sensor để
có được trạng thái hiện tại của hệ thống và xử lý dữ liệu thu được từ đó đưa ra các tín
hiệu điều khiển cho khối động cơ, đồng thời đưa tín hiệu thơng báo ra khối hiển thị
cho người quan sát thấy trạng thái đang hoạt động của hệ thống. Việc hệ thống hoạt
động có nhịp nhàng hay không, tốt hay không phụ thuộc rất nhiều vào khối điều khiển
này. Việc xây dựng khối điều khiển cho hệ thống, ta đưa ra là lựa chọn PLC khác nhau.
Khối hiển thị: Hiển thị dữ liệu trạng thái, số lượng sản phẩm được khối điều
khiển trung tâm truyền đến.
Khối đối tượng điều khiển: Qua việc lấy dữ liệu từ cảm biến khối điều khiển
trung tâm sẽ xử lý tín hiệu và đưa ra trạng thái điều khiển gửi đến khối đối tượng điều
khiển(điều khiển động cơ, băng tải, pitton).
3.1.2. Nguyên lý hoạt động
Các cảm biến nhận biết màu sắc được đặt theo thứ tự:
-

Cảm biến 1 được đặt ở vị trí đầu tiên phát hiện màu đen ( táo hỏng)
Đồ án tốt nghiệp


Khoa Điện

Lớp: DHTDHCK12Z

-

Cảm biến 2 được đặt ở vị trí thứ hai phát hiện màu xanh

-

Cảm biến 3 được đặt ở vị trí thứ ba phát hiện màu đỏ
Mơ tả hệ thống:
Khi hệ thống hoạt động, băng tải đưa táo di chuyển, khi qua cảm biến 1, nếu cảm
biến xác nhận thấy vật màu đen thì xylanh sẽ đẩy táo xuống thùng chứa, cịn nếu
khơng thì táo sẽ tiếp tục di chuyển đến cảm biến 2, nếu táo có màu xanh thì xylanh sẽ
đẩy táo xuống thùng chứa, và táo màu đỏ sẽ được chạy đến cuối băng chuyền vào
thùng chứa
Ở mỗi băng tải đặt thùng chứa sẽ có cảm biến tiệm cận để phát hiện và đếm số
táo đã được cho vào thùng chứa
3.2. Lưu đồ thuật tốn

Hình 3.2: Lưu đồ thuật toán

Đồ án tốt nghiệp