đề tài thiết kế, chế tạo hê ̣thống chiết rót nước giải khát

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH 2
LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian nghiên cứu và thực hiện đồ án chuyên ngành, chúng em
đã học hỏi được rất nhiều điều bổ ích từ các thầy cô trong khoa Điện –Điện Tử
và các bạn.
Chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy giáo-cô giáo trong khoa
Điện –Điện Tử trường ĐHSP Kỹ Thuật Hưng Yên đã dạy bảo, truyền đạt những
kiến thức và kinh nghiệm quý báu cho chúng em trong suốt qúa trình làm đồ án
Đặc biệt, nhóm sinh viên chúng em xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới
thầy Đỗ Quang Huy, người đã trực tiếp hướng dẫn, cung cấp những tài liệu,
kiến thức quý giá và tạo mọi điều kiện về trang thiết bị trong suốt quá trình làm
đồ án để chúng em có thể hồn thành đồ án này một cách tốt nhất.
Sau cùng, chúng em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, người thân và những
người bạn trong lớp Đ-ĐTK10.1 cùng toàn thể các bạn sinh viên trong khoa
Điện –Điện Tử đã luôn bên cạnh giúp đỡ, động viên và đóng góp ý kiến cho
chúng em trong suốt q trình học tập, nghiên cứu và hồn thành đồ án.

Page 1


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH 2
LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay quá trình tự động hóa trong cơng nghiệp là hết sức quan trọng đối
với sự phát triển của một quốc gia. Với các nước phát triển như Mỹ, Nhật…thì
tự động hóa khơng còn xa lạ và đã trở nên quen thuộc. Ở các nước này máy móc
hầu như đã thay thế lao động chân tay, số lượng công nhân trong nhà máy đã
giảm hẳn và thay vào đó là những lao động chun mơn, những kỹ sư có tay
nghề.
Là những sinh viên theo học chun ngành “Tự động hóa cơng nghiệp”
cùng những nhu cầu, ứng dụng thực tế cấp thiết của nền cơng nghiệp nước nhà,
em muốn được nghiên cứu và tìm hiểu những thành tựu khoa học mới để có

nhiều cơ hội biết thêm về kiến thức thực tế, củng cố kiến thức đã học, phục vụ
tốt cho sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa. Vì những lý do trên em đã chọn
đề tài: “Thiết kế, chế tạo hê ̣ thống chiết rót nước giải khát”
Sinh viên thực hiện
Lương Thanh Đức
Trần Minh Đức

Page 2


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH 2
LỜI CẢM ƠN.......................................................................................................1
LỜI MỞ ĐẦU.......................................................................................................2
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG.................................................................5
1.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT........................................................................................5
1.1.1. Băng tải.................................................................................................5
1.1.1.1. Cấu tạo của băng tải.........................................................................5
1.1.1.2. Vật liệu làm băng tải........................................................................5
1.1.1.3. Phân loại và quy mô sử dụng...........................................................6
1.1.2. Động cơ...............................................................................................10
1.1.2.1. Động cơ điện xoay chiều...............................................................10
1.1.2.2. Động cơ điện một chiều.................................................................10
1.1.3. Lựa chọn hệ thống khí nén..................................................................12
1.1.3.1. Xy lanh..........................................................................................13
1.1.3.2. Van khí..........................................................................................14
1.1.3.3. Van điều khiển lưu lượng..............................................................16
1.1.4. Cảm biến..............................................................................................17
1.1.4.1. Định nghĩa.....................................................................................17
1.1.4.2. Phân loại........................................................................................17
1.1.4.3. Một số loại cảm biến.....................................................................18

1.1.4.4. Đầu ra của cảm biến......................................................................20
1.1.6. Tổng quan về PLC LOGO..................................................................21
1.1.6.1 Khái niệm PLC...............................................................................21
1.1.6.2. Cấu trúc của PLC...........................................................................22
1.1.6.4. Vai trị của PLC.............................................................................24
1.1.6.5. Phân loại PLC................................................................................25
1.1.6.7 Các tính năng kỹ thuật của LOGO!...............................................25
1.1.6.8 Lắp ráp và nối dây cho LOGO! ....................................................27
1.1.6.8.1 Lắp ráp......................................................................................27
1.1.6.8.2 Nối với nguồn điện...................................................................27
I1……………I8
I1.....................I8......................28
1.1.6.8.3 Nối các đầu vào của LOGO!...................................................28
1.1.6.8.4 Nối đầu ra của LOGO! ............................................................29
1.1.6.9 Khởi động LOGO! Bật/ Tái khởi động nguồn cung cấp..............31

Page 3


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH 2
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CHẾ TẠO...............................................................33
2.1 YÊU CẦU CÔNG NGHỆ..................................................................................33
2.2 SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CHUNG CỦA HỆ THỐNG..................................................33
2.2.1 Sơ đồ khối.............................................................................................33
2.2.2 Khối nguồn...........................................................................................33
2.2.3 Khối vào/ ra ( I/O )..............................................................................34
2.2.4 Khối xử lý trung tâm PLC....................................................................34
2.2.4 Khối cơ cấu chấp hành.........................................................................35
2.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG.............................................................................35
2.4.1 thiết kế phần cơ khí...............................................................................36

2.4.2 Xây dựng chương trình điều khiển.......................................................37
2.4.2.1 Tính toán số đầu vào ra...................................................................37
2.4.2.2 Lưu đồ thuật toán...........................................................................38
2.4.2.3 Chương trình điều khiển.................................................................40
2.5 HÌNH ẢNH THỰC TẾ CỦA MƠ HÌNH..............................................................41
CHƯƠNG 3 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.....................................................42
3.1. KẾT LUẬN...................................................................................................42
3.2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI................................................................42
3.3. KIẾN NGHỊ..................................................................................................42
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................43

Page 4


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH 2
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG
1.1. Cơ sở lý thuyết
1.1.1. Băng tải.
Một hệ thống đang được sử dụng nhiều trong các nhà máy cơ sở sản xuất tiết
kiệm sức lao động, nhân công, thời gian và tăng hiệu quả rõ rệt đó chính là băng tải,
băng chuyền.
Hiểu một cách đơn giản nhất thì có thể hiểu băng tải là một cơ chế hoặc máy
có thể vận chuyển một tải đơn (thùng carton, hộp, túi …) hoặc số lượng lớn vật liệu
(đất, bột, thực phẩm …) từ một điểm A đến điểm B.
Định nghĩa chuyên nghiệp hơn thì hệ thống băng tải là thiết bị chuyển tải có
tính kinh tế cao nhất trong ứng dụng vận chuyển hàng hóa, nguyên vật liệu trong
sản xuất với mọi khoảng cách .
Vậy hệ thống băng chuyền là một trong những bộ phận quan trọng trong dây
chuyền sản xuất, lắp ráp của các doanh nghiệp, nhà máy. Góp phần tạo nên một mơi
trường sản xuất năng động, khoa học và giải phóng sức lao động mang lại hiệu quả

kinh tế cao.
1.1.1.1. Cấu tạo của băng tải.
* Thành phần cấu tạo
- Một động cơ giảm tốc trục vít và bộ điều khiển kiểm soát tốc độ.
- Bộ con lăn, truyền lực chủ động.
- Hệ thống khung đỡ con lăn.
- Hệ thống dây băng hoặc con lăn.
1.1.1.2. Vật liệu làm băng tải.
Có thể làm từ những vật liệu sau.

Page 5


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH 2
- Lưới: chịu được nhiệt, ít bị ăn mịn, ít chịu ảnh hưởng của mơi trường, nhẹ
nhàng, bền.
- Dạng thảm: bên trong phía tiếp xúc với trục truyền chuyển chiếm 3/4 bề dầy
băng tải là vật liệu làm bằng lớp in được tết với nhau bên ngồi có phủ lớp silicol
dầy 1/4 bề dầy băng tải, giá thành cao được nhập ngoại được sử dụng trong máy
móc địi hỏi độ chính xác cao và u cầu cơng nghệ cao.
- Ngoài ra cịn làm bằng vật liệu khác như: Da, sợi kết thành, vải, …
- Kích thước băng tải: Bề dầy từ 2mm – 15mm, thông thường khi tháo lắp
hoặc thay thế thì các máy móc, thiết bị thường đi kèm các thiết bị gas lắp riêng. Tất
cả các băng tải khi dường máy đều có động cơ để kéo trùng băng tải để bảo vệ băng
tải không bị giãn, không bị nứt hoặc căng bề mặt.
1.1.1.3. Phân loại và quy mô sử dụng.
* Từ cầu tạo và chức năng của băng tải được phân thành các loại chính sau
- Băng tải dạng thảm: lắp đặt dễ dàng

Hình 1.1 Băng tải dạng thảm

Page 6


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH 2
- Băng tải xích: dùng để vận chuyển các vật liệu nặng

Hình 1.2 Băng tải xích

n gồm: băng tải con lăn nhựa, băng tải con lăn nhựa PVC, băng tải con lăn thép mạ kẽm, băng tải con lăn truyền đ

Hình 1.1 Băng tải con lăn

Page 7


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH 2
- Băng tải đứng: vận chuyển hàng hóa ở những độ cao khác nhau.

Hình 1.4 Băng tải đứng
- Băng tải xoắn ốc

Hình 1.5 Băng tải xoắn ốc

Page 8


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH 2
- Băng tải linh hoạt

Hình 1.6 Băng tải linh hoạt
- Băng tải rung

Hình 1.7 Băng tải rung

Page 9


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH 2
* Kết luận: Để đáp ứng được yêu cầu đề tài đưa ra chúng em chọn băng tải thẳng
dạng thảm.
1.1.2. Động cơ.
1.1.2.1. Động cơ điện xoay chiều.

Hình 1.8 Động cơ xoay chiều
* Ưu điểm của động điện cơ xoay chiều:
+ Ít phải bảo dưỡng do khơng có cổ góp
+ Kết cấu bền vững
+ Khả năng điều khiển tốc độ quay đa dạng
+ Dùng nguồn trực tiếp từ lưới, sử dụng dể dàng
+ Cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ
* Nhược điểm của động cơ điện xoay chiều:
+ Khi dùng trọng tải lớn thì chịu quá tải kém
+ Luôn vận hành gắn với hệ thống xoay chiều có sẵn
+ Cấu trúc điều khiển phức tạp khó mơ tả toán học.
1.1.2.2. Động cơ điện một chiều.

Page 10

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH 2

Hình 1.9 Động cơ Một chiều
* Ưu điểm của động cơ điện một chiều:
+ Điều chỉnh tốc độ dễ dàng mà không ảnh hưởng tới điện áp cung cấp. Dễ
dàng điều chỉnh tốc độ hơn động cơ xoay chiều.
+ Có thể dùng làm động cơ điện hay máy phát điện trong những điều kiện làm
việc khác nhau.
+ Có momen khởi động và làm việc lớn ổn định khi tải thay đổi.
+ Chịu quá tải tốt moment khởi động lớn ổn định về tốc độ
* Nhược điểm của động cơ điện một chiều:
+ Là phức tạp về phần đều khiển và khó khăn khi bảo trì bảo dưỡng.
+ Cấu tạo của động cơ điện một chiều cũng phức tạp hơn.
Kết luận: Trong mơ hình chúng em chọn động cơ điện một chiều kích từ độc
lập bằng nam châm vĩnh cửu để sử dụng để làm động cơ vặn nắp chai và động cơ
kéo băng tải(động cơ kéo băng tải thì có thêm hộp số) vì tính thuận tiện và công
suất nhỏ dễ kiếm trên thị trường.

Page 11


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH 2
1.1.3. Lựa chọn hệ thống khí nén.

* Cấu trúc hệ thống điều khiển bằng khí nén.
Các phần tử chấp hành
- Xylanh
- Động cơ
- Giác hút...
Thực hiện lệnh điều khiển

Tín hiệu ra

Các phần tử chấp hành
- Van đảo chiều
- Van tiết lưu
- Van một chiều...

Các phần tử xử lý tín hiệu
- Van logic
- Bộ điều khiển tuần tự
- Vi điều khiển, PLC...

Xử lý tín hiệu

Các phần tử đưa tín hiệu
- Nút ấn
- Cơng tắc hành trình
- Cảm biến tiệm cận...

Tín hiệu vào

Nguồn năng lượng

Page 12

Trạm nguồn
- Máy nén khí
- Bình tích áp
- Van điều chỉnh áp suất...

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH 2
1.1.3.1. Xy lanh.

Cơ cấu chấp hành có nhiệm vụ biến đổi năng lượng khí nén thành năng lượng
cơ học. Cơ cấu chấp hành có thể thực hiện chuyển động thẳng (xilanh) hoặc chuyển
động quay (động cơ khí nén).
Xilanh tác động đơn
(tác động một chiều)
Xilanh tác động hai
chiều (tác động kép)

Xilanh tác dụng hai
 chiều có cơ cấu giảm 
chấn khơng điều chỉnh
được
Xilanh tác dụng hai
 chiều có cơ cấu giảm 
chấn  điều chỉnh
được

Xilanh quay bằng
thanh răng

Page 13


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH 2
1.1.3.2. Van khí.
* Van 2/2.

- Van 2/2 có hai cổng vào(1) ra(2), hai trạng
thái
- Van 2/2 có thể sử dụng làm khóa ON/OFF
đóng mở nguồn khí nén hoặc rẽ mạch khí nén.
- Van 2/2 có thể được chế tạo điều khiển bằng
tay, bằng tiếp xúc cơ khí, bằng khí nén hay điện- khí nén.
* Van 3/2.
Van 3/2 có 3 cổng làm việc ( vào(1), ra(2) và cổng
xả(3)và hai trạng thái.
Các van 3/2 được chế tạo rất đa dạng và ứng dụng cũng
rất phong phú. Dạng tác động có thể bằng tay, bằng tiếp xúc cơ khí, bằng khí nén
hay bằng điện từ ở một phía hoặc cả hai phía. Các van điều khiển bằng khí nén hay
bằng điện từ cả hai phía có đặc tính như một phần tử chuyển mạch có nhớ trạng thái
( Flip-Flop) hay cịn gọi là van xung
* Van 4/2.
Van 4/2 có 4 cổng làm viêc (vào(1), ra (2,4) và chung
một cổng xả (3), hai trạng thái. Van 4/2 được ghép bởi hai van
3/2 trong một vỏ, một thường đóng, một thường mở.
Van 4/2 cũng có thể điều khiển bằng cơ khí, bằng khí nén hay điện một phía
hoặc cả hai phía. Các van điều khiển bằng khí nén hay điện cả hai phía cũng có đặc
điểm như một phần tử nhớ hai trạng thái.
Van 4/2 được sử dụng làm van đảo chiều xilanh kép hoặc động cơ.
* Van 5/2.

Page 14


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH 2
Van 5/2 có 5 cổng làm việc vào(1), ra (2, 4) và hai cửa xả
riêng cho mỗi trạng thái (3,5), có hai trạng thái.

Van 5/2 cũng có thể điều khiển bằng cơ khí, bằng khí nén
hay điện một phía hoặc cả hai phía. Các van điều khiển bằng khí nén hay điện cả
hai phía có đặc điểm như các van đã giới thiệu là một phần tử nhớ hai trạng thái.
Van 5/2 dùng làm van đảo chiều điều khiển xilanh tác dụng kép, động cơ.
* Van 5/3.
Van 5/3 có 3 trạng thái, trong đó trạng thái trung
gian, là trạng thái ổn định và luôn được thiết lập bởi các
lị xo hồi khi khơng có bất kỳ một tín hiệu điều khiển
nào. Người ta thường gọi đó là trạng thái khơng. Hai trạng thái cịn lại sẽ được thiết
lập và cùng tồn tại bởi hai tín hiệu điều khiển tương ứng như đối với van 5/2 điều
khiển một phía.
Ngồi chức năng đảo chiều cơ cấu chấp hành, các van 5/3 khác nhau bởi trạng
thái khơng và vì vậy được lựa chọn vì những mục đích sử dụng khác nhau:
+ van 5/3 trạng thái khơng của van thích hợp với yêu cầu hãm dừng cần piston
của xilanh ở bất kỳ vị trí nào trên đoạn tác dụng của nó. Tuy nhiên, điểm dừng
chính xác cịn phụ thuộc vào nhiều yếu tố, như tải trọng, áp suất, tính nén được của
khí nén…
1.1.3.3. Van điều khiển lưu lượng.
* Van một chiều.
- Chỉ cho dịng khí nén chảy theo một hướng khi lực do
khí nén gây ra lớn hơn lực lị xo.
* Van xả nhanh.

Page 15


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH 2
Tốc độ của piston của xilanh có thể được tăng đến cực đại có thể khi làm giảm
thiểu sự cản trở dịng chảy của dịng khí xả. Khi có van xả nhanh, khí xả trong
buồng xilanh không chảy qua van đảo chiều mà xả ra môi trường dễ dàng hơn qua

van “xả nhanh”.
Nguyên lý làm việc của van xả nhanh.
- Khi dẫn nguồn, áp suất P1 > P2 nên cửa 3 bị
đóng lại và khí nén cung cấp cho tải qua cửa 2.
- Khi áp suất P1 < P2 van xả nhanh sẽ tự động
đóng cửa 1 và mở cửa 3 tạo nên đường xả gần nhất
và quá trình xả nhanh hơn
* Van tiết lưu.
Van tiết lưu được sử dụng với mục đích điều chỉnh tốc độ của cơ cấu chấp
hành. Trong thực tế, thường có yêu cầu khác nhau về tốc độ đối với các hành trình
của cơ cấu chấp hành nhằm đáp ứng về cơng nghệ và năng suất.
Vì vậy van tiết lưu hai chiều ít được sử dụng độc lập mà thường được sử dụng
kèm theo với van một chiều hoặc được chế tạo tích hợp trong cùng một vỏ để có
một tiết lưu một chiều

Van tiết lưu 2 chiều
1.1.4. Cảm biến.
1.1.4.1. Định nghĩa.
Bộ cảm biến là thiết bị điện tử cảm nhận những trạng thái hay q trình vật lý
hay hóa học ở môi trường cần khảo sát, và biến đổi thành tín hiệu điện để thu thập
thơng tin về trạng thái hay q trình đó.

Page 16


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH 2
1.1.4.2. Phân loại.
* Theo tín hiệu đầu ra:
- Cảm biến ON/OFF

Tín hiệu ON/OFF
1

- Cảm Biến Tương tự
- Cảm biến số

0

Tín hiệu số
011
010
001
000

* Theo tín hiệu đầu vào:
- Cảm biến vị trí.
- Cảm biến khối lượng, lực.
- Cảm biến áp suất.
- Cảm biến vận tốc, gia tốc.
- Cảm biến nhiệt độ.
- Cảm biến nồng độ.
- Cảm biến lưu lượng.
* Theo bản chất và cấu tạo.
- Cảm biến quang điện.
- Cảm biến tiệp cận điện dung.
- Cảm biến siêu âm.

Page 17

Thời gian

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH 2
- Cảm biến nhiệt.
- Cảm biến lazer.
- Cảm biến điện cảm.
1.1.4.3. Một số loại cảm biến.
* Cảm biến tiệp cận.
Đặc điểm cảm biến tiệm cận:
- Phát hiện vật không cần tiếp xúc.
- Tốc độ đáp ứng cao.
- Đầu sensor nhỏ có thể lắp ở nhiều nơi.
- có thể sử dụng trong mơi trường khắc nghiệt.
Cảm biến tiệm cận cảm ứng phát hiện các vật bằng cách tạo ra trường điện từ.
Dĩ nhiên, thiết bị chỉ phát hiện được vật kim loại.
Cảm biến từ tiệm cận phát hiện các vật có từ trường.
Cảm biến tiệm cận điện dung phát hiện các vật bằng cách tạo ra trường điện
dung tĩnh điện. Do đó, thiết bị này có thể phát hiện mọi loại vật.

a.

b..

Hình 1.11 a.Cảm biến tiệm cận cảm Page
ứng và18
điện dung b.Công tắc từ tiệm cận


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH 2

* Cảm biến quang.
Cảm biến quang ứng dụng gồm 2 loại chính là cảm biến quang thu phát và
cảm biến quang gương phản xa.
Cảm biến quang thu phát chung được cấu tạo gồm một led hồng ngoại thu và
một led hồng ngoại phát. Khi có vật thể tác động vào vùng phát tia sẽ làm phản xa
lại ánh sáng tác động vào led thu. Lúc này led thu sẽ tác động vào transistor cho tín
hiệu ra.
Cảm biến quang gương phản xạ cũng gồm led hồng ngoại thu và phát như
quang thu phát nhưng hoạt động thì ngược lại. Khi có vật thể tác động vào vùng

Hình 1.12 Cảm biến thu phát quang
phát sẽ làm chắn ánh sáng từ led hồng ngoại phát không cho đi qua gương phía đối
điện để đến led hồng ngoại thu thương dùng cho những vật có màu tối, đen có tính
chất hấp thu ánh sáng nhiều.
1.1.4.4. Đầu ra của cảm biến.
Ngày nay, hầu hết cảm biến cảm ứng đều có đặc điểm đầu ra transistor có
logic NPN hoặc PNP. Những loại này còn được gọi là kiểu DC-3 dây.

Page 19


Hình 1.13 Đầu ra của cảm biến kiểu DC-3 dây

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH 2

Cảm biến được chia theo chế độ hoạt động thường mở (NO) và thường đóng
(NC) mơ tả tình trạng có tín hiệu đầu ra của cảm biến sau khi có hoặc khơng phát
hiện được vật.
* Với đầu ra transistor có logic NPN:
- Thường mở: Tín hiệu điện áp thấp khi phát hiện ra vật. Tín hiệu điện áp cao

khi khơng có vật.
- Thường đóng: Tín hiệu thấp khi khơng có vật. Tín hiệu cao khi phát hiện ra
vật.
* Với đầu ra transistor có logic PNP:
- Thường mở: Tín hiệu điện áp cao khi phát hiện ra vật. Tín hiệu điện áp thấp
khi khơng có vật.
- Thường đóng: Tín hiệu cao khi khơng có vật. Tín hiệu thấp khi phát hiện ra
vật.
Trong một số trường hợp cài đặt, người ta sử dụng cảm biến tiệm cận có 2 kết
nối (âm và dương). Chúng được gọi là kiểu DC-2 dây theo kiểu công tắc tiệm cận.

Page 20


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH 2

Hình 1.14 Đầu ra của cảm biến kiểu DC-2 dây

1.1.6. Tổng quan về PLC LOGO
1.1.6.1 Khái niệm PLC
Thiết bị điều khiển logic lập trình (Programmable Logic Control), viết tắt là
PLC là loại thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thuật tốn điều khiển số
thơng qua một ngơn ngữ lập trình. Thay cho việc phải thực hiện thuật tốn đó
bằng mạch số như vậy với chương trính điều khiển PLC trở thành một bộ điều
khiển số nhỏ gọn dễ dàng thay đổi thuật toàn và đặc biệt dễ trao đổi thông tin với
môi trường xung quanh.
Để có thể thực hiện được một chương trình điều khiển, tất nhiên PLC có
tính năng như một máy tính. nghĩa là phải có một bộ vi xử lý (PLC), một hệ điều
hành, bộ nhớ để lưu giữ chương trình điều khiển, dữ liệu và tất nhiên phải có
cổng đầu vào/ra để giao tiếp được với đối tượng điều khiển và để trao đổi thông

tin với môi trường xung quanh. Bên cạnh đó, nhằm phục vụ bài tốn điều khiển
số PLC cịn phải có thêm các khối chức năng đặc biệt khác như bộ
đếm(Counter), bộ thời gian(Timer)…
1.1.6.2. Cấu trúc của PLC.
Thiết bị điều khiển logic lập trình(PLC) là thiết bị điều khiển đặc biệt dựa
trên bộ vi xử lý, sử dụng bộ nhớ lập trình được để lưu trữ các lệnh và thực hiện
các chức năng: Phép logic, lập chuỗi, định giờ, đếm, và thật toán để điều khiển
máy và các q trình.

Tín hiệu
Ngõ vào

Chương trình

Page
PLC 21
Hình 1.17 Cấu trúc của PLC

Tín hiệu
Ngõ ra


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH 2

PLC được thiết kế cho phép những người khơng u cầu kiến thức cao về
máy tính và ngơn ngữ máy tính có thể vận hành được chứng khơng thể thiết kế
để thay đổi chương trình vì vậy các nhà thiết kế PLC phải lập trình sẵn cho
chương trình điều khiển có thể được nhập bằng cách nhập các ngôn ngữ đơn
giản. Người vận hành nhập chương trình vào bộ nhớ PLC. Thiết bị điều khiển sẽ
giám sát các tín hiệu vào và các tín hiệu ra theo các chương trình này và thực

hiện các quy tắc điều khiển đã được lập trình.
PLC có 5 thành phần cơ bản: Đơn vị xử lý trung tâm, bộ nhớ, bộ nguồn
ni, khối vào /ra tín hiệu và thiêt bị lập trình.

Thiết bị lập
trình

Bộ nhớ

Giao diện
nhập

Bộ xử lý
Page 22
Nguồn cơng suất

Giao diện
suất


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH 2

Hình 1.18 Các thành phần cơ bản trong PLC

1.1.6.3. Cấu tạo PLC.

POWEZ SUPPLY
Memory

Signal from

Switches
Sensors

Input

CPU

Output

Signal to
Solenoids
Motor

COM
Hình 1.19 Cấu tạo của PLC

Một PLC điển hình có cấu tạo như trên.
Ta thấy cấu trúc cơ bản của PLC bao gồm một bộ vi xử lý trung tâm CPU,
bộ nhớ (ROM, RAM), khối vào ra, khối phát xung nhịp, pin và hệ thống các bus.
Toàn bộ hoạt động của PLC được điều khiển bởi CPU, nó được cung cấp
bởi khối phát xung nhịp, do đó tốc độ của CPU sẽ phụ thuộc vào khối phát xung
nhịp( thông thường khối phất xung nhip có tần số vào khoảng 1  8 MHz), xung

Page 23


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH 2
nhip náy sẽ cung cấp cho tất cả các khối trong PLC để đồng bộ hoá q trình
hoạt đơng của khối này với CPU.
Hệ thống của BUS bao gồm BUS địa chỉ ( xác định địa chỉ trên các vùng

nhớ) BUS điều khiển ( truyền tải các thông tin điều khiển), BUS dữ liệu ( truyên
tải dữ liệu ) và các BUS vào/ra (mang thông tintừ các đầu vào/ra).
Có hai loại bộ nhớ trong PLC:
- Bộ nhớ RAM để nhớ chương trình lập trình và là cùng nhớ đệm chứa các
thông tin từ các đầu vào ra.
- Bộ nhớ ROM là vùng nhớ vĩnh cửu để chứa các thơng tin của hệ thống
1.1.6.4. Vai trị của PLC.
PLC được xem như trái tim trong một hệ thống điều khiển tự đơng đơn lẻ
với chương trình điều khiển được chứa trong bộ nhớ trong PLC, PC thương kiểm
tra trạng thái của hệ thống thơng qua tín hiệu hồi tiếp từ thiết bị nhập để từ đó có
thể đưa ra những tín hiệu điều khiển tương ứng đến các thiết bị xuất.
PLC có thể sử dụng cho những yêu cầu điều khiển đơn giản và được lặp đi
lựp lại theo chu kỳ hoặc liên kết với máy tính chủ khác hoặc máy tính chủ thơng
uqa một kiểu hệ thống mạng truyền thơng để thực hiện q trình sử lý đơn giản.
Đối tượng điều khiển của PLC.
Hệ thống điều khiển PLC được giao tiếp với các thiết bị xuất như: môtơ,
van, rơle, đèn, báo chuông điện…các thiết bị xuất được nối với đến các ngõ ra
của modul ra (Output) có thể là DO (Digital Out) hoặc là AO ( Analog Out).
1.1.6.5. Phân loại PLC.
Hiện nay trong các lĩnh vực điều khiển nói chung ngành tự động hố nói
riêng, các PLC mới được đưa vào sử dụng ngày càng nhiều với tính năng rất lớn.

Page 24


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH 2
ở Việt Nam ngày nay cũng có nhiều loại PLC được sử dụng rộng dãi có hiệu quả
cao chủ yếu do hãng SIEMENS sản xuất gồm các loại như sau:
- PLC S5.
- S7 – 200.

- PLC S7 – 300.
- PLC LOGO.
- PLC S7-400.
1.1.6.7 Các tính năng kỹ thuật của LOGO!
Hiện nay Siemens đã cho ra đời nhiều mẫu LOGO! với đặc tính kỹ thuật
khác nhau như các loại mà đầu ra là transistor, rơle; loại chứa đồng hồ thời gian
thực; có hoặc khơng có màn hình; loại 12 đầu vào 8 đầu ra, 8 vào 4 ra...
Nhìn chung các loại LOGO! đều có thể lập trình trực tiếp hoặc dễ dàng hơn
bằng các phần mềm chuyên dụng như LOGO!Soft; LOGO!Soft Comfort... thông
qua cáp nối với PC hay modul lập trình. Phần mềm LOGO!Soft Comfort với tính
năng Simulation đã giúp cho việc lập trình cho LOGO! càng trở nên đơn giản và
hiệu quả, tiết kiệm được thời gian và cơng sức.
LOGO! có khả năng nhận biết được các trạng thái cơ bản và các hàm sau:
- Constants: Input, AsiInput, Output, AsiOutput, Marker, Status 1, Status 0.
- Basic Functions: AND, AND (Edge), NAND, NAND (Edge), OR, NOR, XOR,
NOT.
- Special Functions: On Delay, Off Delay, On/Off Delay, Retentive On Delay,
Latching Relay, Pulse Relay, Wiping Relay/Pulse Output, Interval Time-Delay
Relay, Edge-Triggered, Seven-Day Time Switch, Year Clock, Up/Down
Counter, Hours Counter, Pulse Generator, Pulse Generator, Random Generator,
Trigger, Stairwell Light Switch, Dual-Function Switch, Message Text.
Tài nguyên của LOGO! bị hạn chế ở mức: ( Maximum Resources )
Function Blocks

56

RAM

27

ROM

15

Parameters

48

Page 25