*****************************

ĐỒ ÁN 2
ĐIỀU KHIỂN LOGIC KHẢ TRÌNH PLC VÀ TRANG BỊ ĐIỆN
ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN
ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA TRONG HỆ THỐNG BĂNG TẢI

1


LỜI NĨI ĐẦU
Hiện nay trong cơng nghiệp hiện đại hố đất n ước, yêu cầu ứng d ụng
tự động hoá ngày càng cao vào trong đời sống sinh hoạt, s ản xu ất (yêu
cầu điều khiển tự động, linh hoạt, tiện lợi, gọn nhẹ…). Mặt khác nh ờ
công nghệ thông tin, cơng nghệ điện tử đã phát triển nhanh chóng làm
xuất hiện một loại thiết bị điều khiển khả trình PLC.
Để thực hiện công việc một cách khoa h ọc nh ằm đ ạt đ ược s ố l ượng
sản phẩm lớn, nhanh mà lại tiện lợi về kinh tế. Các Cơng ty, xí nghi ệp
sản xuất thường sử dụng cơng nghệ lập trình PLC sử dụng các loại ph ần
mềm tự động. Dây chuyền sản xuất tự động PLC giảm sức lao động c ủa
công nhân mà sản xuất lại đạt hiệu quả cao đáp ứng kịp th ời cho đ ời
sống xã hội. Qua bài tập của đồ án môn học em xin đ ược gi ới thiệu v ề
lập trình PLC và ứng dụng nó vào điều khiển động cơ không đ ồng bộ 3
pha trong hệ thống băng tải.
Trong q trình thực hiện chương trình cịn gặp nhiều khó khăn do là
tài liệu tham khảo cho vấn đề này đang rất ít và hạn hẹp. Dù đã cố g ắng
nhưng khả năng, thời gian có hạn và kinh nghiệm chưa nhiều nên không
thể tránh khỏi những sai sót, rất mong sự đóng góp ý kiến bổ sung c ủa
các thầy cô giáo để đồ án này được tốt hơn. Em xin chân thành cảm ơn.

2

MỤC LỤC
ĐỀ MỤC
TRANG
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG…………...………………………….4
1.1. HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN.…………………………………………...4
1.2. ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA……….…..………….……....5
1.3. HỆ THỐNG BĂNG TẢI……………………………………………... 12
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-200……………………………..18
2.1. TỔNG QUAN VỀ PLC………………………………………………..18 2.2. GIỚI
THIỆU PLC S7-200…………………………………………….28
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI VÀ LẬP TRÌNH...........................38
3.1. GIỚI THIỆU THIẾT BỊ …………………………...………………... 38
3.2. LẬP TRÌNH TRÊN S7-200…………………………………………...43

3


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG
1.1. HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
1.1.1. Định nghĩa
- Hệ truyền động điện là tổ hợp của nhiều thiết bị và phần tử điện cơ
dùng để biến đổi điện năng thành cơ năng (và ngược lại) cung cấp cho
cơ cấu công tác trên các máy sản xuất, đồng th ời có th ể điều khi ển
dịng năng lượng đó tuỳ theo u cầu cơng nghệ của máy sản xuất.
- Hệ truyền động điện là một tập hợp các thiết bị điện, điện tử ph ục vụ
cho việc biến đổi năng lượng điện-cơ cũng như gia cơng truyền tín
hiệu thơng tin để điều khiển q trình biến đổi năng l ượng đó .
1.1.2. Cấu trúc

Hệ truyền động gồm 2 phần chính
1.1.2.1. Phần lực: Là bộ biến đổi và động cơ truyền động
- Bộ biến đổi thường dùng là bộ biến đổi máy điện (máy phát một
chiều, xoay chiều, máy điện khuếch đại), bộ biến đổi điện từ (khuếch
đại từ, cuộn kháng bảo hòa), bộ biến đổi điện tử (chỉnh lưu tiristo, bộ
điều áp một chiều, biến tần tranzito, tiristo).
- Động cơ điện một chiều, xoay chiều đồng bộ, không đồng bộ, ...
1.1.2.2. Phần điều khiển:
Gồm các cơ cấu đo lường, các bộ điều chỉnh tham số và cơng nghệ,
ngồi ra cịn có các thiết bị điều khiển đóng cắt phục vụ công nghệ và
cho người vận hành. Đồng thời một số hệ truyền động có cả mạch ghép
nối với các thiết bị tự động khác trong một dây chuyền sản xuất.
1.1.3. Phân loại
- Truyền động điện không điều chỉnh: thường chỉ có động cơ nối tr ực
tiếp với lưới điện, quay máy sản xuất với một tốc độ nh ất định.
- Truyền động có điều chỉnh: tuỳ thuộc vào u cầu cơng nghệ mà ta có
hệ truyền động điện điều chỉnh tốc độ, hệ truyền động điện tự động
4


điều chỉnh mô men, lực kéo, và hệ truyền động điện tự động điều ch ỉnh
vị trí. Trong hệ này có thể là hệ truyền động điện tự động nhiều động
cơ.
- Theo cấu trúc và tín hiệu điều khiển mà ta có hệ truy ền động điện t ự
động điều khiển số, hệ truyền động điện tự động điều khiển tương t ự,
hệ truyền động điện tự động điều khiển theo chương trình,...
1.2. ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ 3 PHA

Hình 1.1: Động cơ không đồng bộ ba pha


1.2.1. Khái niệm chung
- Máy điện không đồng bộ là loại máy điện xoay chiều làm việc theo
nguyên lý cảm ứng điện từ, có tốc dộ quay của rotor n (vịng/phút) khác
với tốc độ của từ trường trong máy
- Máy điện không đồng bộ có 2 dây quấn:
+ Dây quấn sơ cấp (dây quấn stator) nối với lưới điện có tần s ố f
+ Dây quấn thứ cấp (dây quấn rotor) nối tắt lại hoặc n ối khép kín trên
điện trở. Dịng điện trên dây quấn thứ cấp được sinh ra nh ờ sức đi ện
động cảm ứng có tần số f2 phụ thuộc vào tốc độ quay của rotor
- Động cơ không đồng bộ so với các loại động cơ khác có c ấu tạo và v ận
hành đơn giản, giá rẻ, được sử dụng nhiều trong sản xuất và sinh hoạt
- Động cơ khơng đồng bộ có các loại: Động cơ không đồng bộ ba pha, hai
pha và một pha. Động cơ khơng đồng bộ có cơng suất lớn trên 600W
5


thường là động cơ ba pha có ba dây quấn làm việc, trục các dây l ệch
nhau 1 góc 120O. Động cơ có cơng suất nhỏ hơn 600W thường là động cơ
loại hai pha hoặc một pha.
- Các số liệu định mức của động cơ không đồng bộ:
+ Công suất cơ có ích trên trục: Pđm
+ Điện áp dây stator: Uđm
+ Dòng điện dây stator: Iđm
+ Tần số dòng điện stator: f
+ Hệ số công suất: cosφđm
+ Hiệu suất: ηđm
- Động cơ không đồng bộ ba pha thường được sử dụng trong nông
nghiệp và công nghiệp, thường thấy trong các máy bơm n ước ở trạm
bơm, các máy nghiền máy khuấy ở các nhà máy xi măng, các băng
chuyền vận tải, …

1.2.2. Phân loại
- Theo kết cấu của động cơ khơng đồng bộ mà có thể chia ra làm các
kiểu chính: Kiểu hở, kiểu bảo vệ, kiểu phịng nổ, …
- Theo kết cấu rotor chia làm 2 loại: Loại rotor kiểu dây quấn và rotor
kiểu lồng sóc
- Theo số pha trên dây quấn stator chia làm 3 loại: Loại m ột pha, hai pha
và ba pha
1.2.3. Cấu tạo

6


Hình 1.2: Cấu tạo động cơ khơng đồng bộ ba pha

Động cơ khơng đồng bộ ba pha gồm có 2 bộ phận chính: Phần tĩnh
(stator) và phần quay (rotor)
1.2.3.1. Phần tĩnh (stator):
a) Vỏ máy: Có tác dụng cố định lõi thép và dây quấn, th ường đ ược làm
từ gang và nhơm. Hai đầu vỏ máy có nắp máy, ổ trục đỡ. Đối v ới v ỏ máy
có cơng suất lớn (từ 100kW trở lên) thường dùng tấm thép hàn lại làm
vỏ, tùy theo cách làm nguội máy và dạng vỏ máy
b) Lõi thép:
- Lõi thép là phần dẫn từ. Do từ trường đi qua lõi thép là t ừ tr ường quay
nên giảm bớt tổn hao, lõi thép được làm bằng những lá thép kỹ thu ật
điện dày 0.5mm ép lại. Khi đường kính ngồi của lõi thép nhỏ h ơn
990mm thì dùng cả tấm thép trịn để ép lại. Khi đ ường kính ngồi l ớn
hơn 990mm thì phải dùng những tấm thép hình rẻ quạt ghép lại thành
khối trịn.
- Mỗi lõi thép kỹ thuật điện đều có phủ sơn cách điện trên bề m ặt để
giảm hao tổn do dịng điện xốy gây nên. Nếu lõi thép ngắn thì có th ể

ghép thành một khối, nếu lõi thép q dài thì có thể ghép thành nh ững
tấm ngắn, mỗi tấm dài từ 6 đến 8cm đặt cách nhau 1cm đ ể thơng gió
tốt. Mặt trong của lá thép sẽ có rãnh để đặt dây quấn. (Hình 1.3)

7


Hình 1.3: Các dạng lõi thép của động cơ khơng đồng bộ ba pha

c) Dây quấn:
- Dây quấn stator (Hình 1.4) được đặt vào các rãnh của lõi thép là đ ược
cách điện tốt với lõi thép. Dây quấn phần ứng là ph ần dây đ ược làm
bằng đồng được ép trong các rãnh phần ứng và được làm thành m ột
hoặc nhiều vịng kín. Dây quấn là một bộ phận quan trọng nh ất của
động cơ vì nó tham gia trực tiếp vào quá trình biến đổi năng lượng từ
điện năng thành cơ năng. Giá thành của dây quấn cũng chiếm tỷ lệ khá
cao của toàn giá thành động cơ

Hình 1.4: Dây quấn stator

- Các yêu cầu đối với dây quấn:
+ Sinh ra được một sức điện động cần thiết có thể cho một dịng đi ện
nhất định chạy qua mà khơng bị q nóng, một nhiệt độ nhất đ ịnh đ ể
sinh ra momen cần thiết đồng thời đảm bảo đổi chiều tốt
+ Triệt để tiết kiệm vật liệu, kết cấu đơn giản làm việc chắc chắn an
8


tồn
- Dây quấn phần ứng có thể phân ra làm các loại chủ y ếu sau:

+ Dây quấn xếp đơn và dây quấn xếp ph ức tạp
+ Dây quấn song đơn và dây quấn song ph ức tạp
1.2.3.2. Phần quay (rotor)

Hình 1.5: Rotor dây quấn

a) Lõi thép: Lõi thép của rotor được làm bằng những lá thép kỹ thu ật
điện được dập rãnh mặt ngoài ghép lại, tạo thành các rãnh theo h ướng
trục, ở giữa có lỗ để lắp trục (Hình 1.6). Phía ngồi của lá thép đ ược x ẻ
rãnh để đặt dây quấn. Lõi thép được ép trực tiếp lên trục máy hoặc lên
một giá rotor của máy.

Hình 1.6: Hình dạng lá thép rotor
9


b) Dây quấn: Dây quấn rotor phân làm 2 loại chính:
- Rotor kiểu lồng sóc (Hình 1.7): Loại rotor lồng sóc cơng suất trên
100kW, trong các rãnh của lõi thép rotor đặt các thanh đồng, hai đầu n ối
ngắn mạch bằng hai vịng đồng tạo thành lồng sóc. Ở động cơ cơng suất
nhỏ, lồng sóc được chế tạo bằng cách đúc nhôm vào các rãnh lõi thép
rotor, thành thanh nhôm, hai đầu đúc vòng ngắn mạch và cánh quạt làm
mát. Kết cấu của loại dây quấn này khác với dây quấn stator. Dây qu ấn
lồng sóc khơng cần cách điện với lõi sắt, để cải thiện tính năng m ở máy,
trong máy cơng suất tương đối lớn, rãnh rotor có th ể làm thành d ạng
rãnh sâu hoặc làm thành hai rãnh lồng sóc. Trong máy điện c ỡ nhỏ, rãnh
rotor thường được làm chéo đi một góc so với tâm trục.

Hình 2.7
Hình 2.8

Hình 1.7: Rotor kiểu lồng sóc
Hình 1.8: Rotor kiểu dây quấn

- Rotor kiểu dây quấn (Hình 1.8): Rotor kiểu dây quấn cũng gi ống nh ư
dây quấn ba pha stator và có cùng số cực từ dây quấn stator. Trong máy
điện cỡ trung bình trở lên thường dùng dây quấn kiểu sóng 2 lớp vì bóp
được những đầu dây nối, kết cấu dây quấn trên rotor chặt chẽ. Trong
máy điện cỡ nhỏ thường dùng dây quấn đồng tâm một lớp. Dây qu ấn ba
pha của rotor thường đấu hình sao, có 3 đầu kia được n ối vào 3 rãnh
trượt thường được làm bằng đồng đặt cố định ở một đầu trục và được
cách điện với trục. Nhờ 3 chổi than tỳ sát vào 3 rãnh tr ượt, dây qu ấn
rotor được nối với 3 vòng tiếp xúc, chổi than dây quấn rotor đ ược n ối
với 3 biến trở bên ngoài, để mở máy hay điều chỉnh tốc đ ộ.
10


- Nhận xét: Động cơ điện rotor dây quấn chế tạo ph ức tạp h ơn rotor
lồng sóc nên giá thành đắt hơn và bảo quản cũng khó khăn h ơn, hiệu
suất của máy cũng thấp hơn so với rotor lồng sóc, khi sử dụng vành
trượt dễ phát sinh tia lửa điện gây cháy nổ, làm nhiễu quá trình đi ều
khiển. Rotor lồng sóc chế tạo đơn giản hơn với số lượng lớn trong dây
chuyền công nghiệp, giá thành rẻ hơn và dễ bảo quản hơn rotor dây
quấn, nhưng lại khó mở máy hơn rotor dây quấn, đặc biệt là nh ững
động cơ công suất lớn. Trong những hệ thống có u cầu khơng cao về
điều chỉnh tốc độ, điều kiện mở máy khơng q khó khăn thì ta nên s ử
dụng động cơ rotor lồng sóc.
c) Khe hở: Vì rotor là một khối tròn nên khe h ở đều, khe h ở trong máy
điện không đồng bộ rất nhỏ (từ 0.2 đến 1mm) để hạn chế dòng đi ện t ừ
hóa lấy từ lưới vào, làm cho hệ số công suất của máy tăng cao.
1.2.4. Nguyên lý làm việc

- Động cơ không đồng bộ 3 pha là loại động cơ có phần quay, làm vi ệc
với điện xoay chiều, theo ngun lý cảm ứng điện từ
- Khi có dịng điện ba pha chạy trong dây quấn stato thì trong khe h ở
khơng khí suất hiện từ trường quay với tốc độ n1 = 60f1/p (f1 là tần số
lưới điện; p là số cặp cực; tốc độ từ trường quay).Từ trường này quét
qua dây quấn nhiều pha tự ngắn mạch nên trong dây quấn rotor có dịng
điện I2 chạy qua. Từ thơng do dịng điện này sinh ra h ợp v ới từ thông
của stator tạo thành từ thông tổng ở khe hở. Dòng điện trong dây quấn
rotor tác dụng với từ thông khe hở sinh ra momen. Tác dụng đó có quan
hệ mật thiết với tốc độ quay n của rotor. Trong những phạm vi tồc độ
khác nhau thì chế độ làm việc của máy cũng khác nhau. Sau đây ta sẽ
nghiên cứu tác dụng của chúng trong ba phạm vi tốc độ.
- Hệ số trượt s của máy:
s = (n1-n)/n1 = ( Ω1- Ω)/ Ω1
11


-> Như vậy khi n = n1 thì s = 0 , cịn khi n = 0 thì s = 1 ; khi n > n1 ,s < 0 và
rotor quay ngược chiều từ trường quay n < 0 thì s > 1.

Hình 1.9: Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ

a) Rotor quay cùng chiều từ trường nhưng tốc độ n < n1 ( 0 < s < 1)
Giả thuyết về chiều quay n1 của từ trường khe hở Φ và của rotor
n.Theo quy tắc bàn tay phải, xác định được chiều sức điện động E2 và I2;
theo quy tắc bàn tay trái, xác định được lực F và moment M. Ta th ấy F
cùng chiều quay của rotor, nghĩa là điện năng đưa tới stator, thông qua từ
trường đã biến đổi thành cơ năng trên trục quay rotor theo chiều từ
trường quay n1, như vậy động cơ làm việc ở chế độ động c ơ đi ện.
b) Rotor quay cùng chiều nhưng tốc độ n > n1 (s < 0)

Dùng động cơ sơ cấp quay rotor của máy điện không đồng bộ v ượt t ốc
độ đồng bộ n > n1. Lúc đó chiều từ trường quay quét qua dây qu ấn rotor
sẽ ngược lại, sức điện động và dòng điện trong dây quấn rotor cũng đổi
chiều nên chiều nên chiều của M cũng ngược chiều n1, nghĩa là ngược
chiều với rotor, nên đó là momen hãm. Nh ư vậy máy đã biến c ơ năng tác
dụng lên trục động cơ điện, do động cơ sơ cấp kéo thành điện năng cung
cấp cho luới điện, nghĩa là động cơ làm việc ở chế độ máy phát.
c) Rotor quay ngược chiều từ trường n < 0 (s > 1)
Vì ngun nhân nào đó mà rotor của máy điện quay ngược chiều t ừ
trường quay, lúc này chiều của sức điện động và momen giống nh ư ở
12


chế độ động cơ.Vì moment sinh ra ngược chiều quay với rotor nên có tác
dụng hãm rotor lại. Trường hợp này máy vừa lấy điện năng ở lưới điện
vào, vừa lấy cơ năng từ động cơ sơ cấp. Chế độ làm việc này gọi là ch ế
độ hãm điện từ.
1.3. HỆ THỐNG BĂNG TẢI
1.3.1. Khái niệm
- Băng tải là một hệ thống ứng dụng trong sản xuất với nhiều tiện ích
với chức năng là vận chuyển đồ từ một điểm này đến m ột điểm nào đó
mà khơng phải tốn sức. Là thiết bị mang lại hiệu quả kinh tế cao, rút
ngắn mọi khoảng cách trong sản xuất. Những doanh nghiệp đ ể ti ết
kiệm thời gian, sức lao động, nhân cơng và tăng hiệu quả trong sản xu ất
thì băng tải là một sản phẩm tốt nhất cần đến hiện nay.
- Việc sử dụng băng tải công nghiệp khác nhau tùy theo vị trí, loại sản
phẩm đang được di chuyển, khoảng cách mà đối tượng sẽ được di
chuyển. Tiêu chuẩn cho băng tải được đo lường và xác định bởi tải tr ọng
tối đa, trọng lượng của sản phẩm, số lượng các mảnh trên một đơn v ị
thời gian, tải trọng, tốc độ và dòng chảy của vật liệu.

- Hiện nay, trong các dây chuyền lắp ráp, sản xuất thì băng tải là m ột
trong những bộ phận quan trọng khơng chỉ trong nước mà cịn cả ở trên
thế giới. Nó góp phần tạo ra một nơi sản xuất khoa học, năng động
mang lại hiệu quả kinh tế cao và giải phóng được sức lao động.
1.3.2. Cấu tạo băng tải
- Khung băng tải : thường được làm bằng nhôm định hình, thép s ơn tĩnh
điện hoặc inox.
- Dây băng tải: Thường là dây băng PVC dày 2mm và 3mm ho ặc dây băng
PU dầy 1.5mm.
- Động cơ chuyền động: Là động cơ giảm tốc công suất 0.2KW, 0.4KW,
0.75KW, 1.5KW, 2.2KW.
13


- Bộ điều khiển băng chuyền: Thường gồm có biến tần, sensor, timer,
PLC...
- Cơ cấu truyền động gồm có: Rulo kéo, con lăn đỡ, nhơng xích...
- Hệ thống bàn thao tác trên băng chuyền thường bằng gỗ, thép hoặc
inox trên mặt có dán thảm cao su chống tĩnh điện.
- Hệ thống đường khí nén và đường điện có ổ cắm để lấy điện cho các
máy dùng trên băng chuyền.
- Ngoài ra thường có thêm đường điện chiếu sáng để cơng nhân thao tác
lắp ráp.
1.3.3. Phân loại và ứng dụng
- Băng tải xích (Hình 1.10): Sử dụng trong các ngành cơng nghiệp, đặc
biệt là công nghiệp ô tô thường sử dụng các hệ thống băng tải xích đ ể
truyền tải phụ tùng xe hơi thơng qua các nhà máy sơn.

Hình 1.10: Băng tải xích


- Băng tải con lăn (Hình 1.11): Thường dùng trong công nghiệp thực
phẩm, vận chuyển các hộp sản phẩm, giá đỡ thùng hàng. Băng tải con
lăn chia ra làm 4 loại là Băng tải con lăn nh ựa, Băng t ải con lăn nh ựa PVC,
Băng tải con lăn thép mạ kẽm, Băng tải con lăn truyền động bằng motor.
14


Hình 1.11: Băng tải con lăn

- Băng tải cao su (Hình 1.12): Thường được sử dụng để vận chuyển
than, kẽm, quặng …từ vùng khai thác ra vùng tập kết. Loại này có th ể l ắp
trên mọi địa hình và mọi khoảng cách.

Hình 1.12: Băng tải cao su

- Băng tải xoắn ốc (Hình 1.13): Thường dùng trong cơng nghiệp thực
phẩm và nước giải khát, bao bì dược phẩm, bán lẻ…Nó vận chuy ển vật
liệu theo một dòng liên tục.

15


Hình 1.13: Băng tải xoắn ốc

- Băng tải đứng (Hình 1.14): Thường vận chuyển hàng hóa giống như
thang máy

Hình 1.14: Băng tải đứng

- Băng tải linh hoạt (Hình 1.15): Thường sử dụng trong vận chuyển bao

bì thực phẩm, đóng gói hồ sơ, công nghiệp dược phẩm….

16


Hình 1.15: Băng tải con lăn linh hoạt

- Băng tải rung (Hình 1.16) thường được sử dụng vận chuyển thực
phẩm, phù hợp với môi trường khắc nghiệt.
+ Băng tải rung là thiết bị chuyên dụng được thiết kế. Một băng tải rung
là một máy với một bề mặt rắn vận chuyển được bật lên trên m ột bên
để tạo thành một máng. Chúng được sử dụng rộng rãi trong các ứng
dụng thực phẩm cấp, nơi vệ sinh, washdown, và bảo trì thấp là rất cần
thiết. Băng tải rung cũng phù hợp với mơi trường kh ắc nghiệt, r ất nóng,
dơ bẩn, hoặc ăn mòn.
+ Băng tải rung gồm băng tải khép kín làm từ vải - caosu với xe dỡ li ệu
di động, các trục căng, trục dẫn động có đường kính 400 -500 mm ho ặc
lớn hơn với các cơ cấu căng hay vít. Nhánh trên các băng tải n ằm trên
các trục lăn tự do. Các trục lăn được lắp trên một bề m ặt ngang (đ ối
băng tải thăng), hoặc dưới một góc do các con lăn tạo thành (đối v ới
băng tải máng).
+ Đường kính con lăn cho băng tải làm bằng vải - caosu 80 - 100 mm,
đối với băng tải thép 350 - 400 mm, khoảng cách các con lăn ở nhánh
trên 250 - 350 mm, nhánh dưới 1 - 1,5 m.
+ Băng tải thường được làm bằng vải len, sợi bông, sợi gai, caosu tổng
hợp và thép. Băng tải làm bằng vải - caosu có chiều rộng t ừ 300 - 3000
17


mm và lượng lớp đệm từ 3 - 12. Các lớp đệm bằng nilông, s ợi th ủy tinh,

caprông, lapcan làm cho băng tải có độ bền cao.

Hình 1.16: Băng tải rung

18


CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-200
2.1. TỔNG QUAN VỀ PLC
2.1.1. Sơ lược về lịch sử PLC
- Ngày nay tự động hóa ngày càng đóng vai trị quan trọng đời sống và cơng
nghiệp, tự động hóa đã phát triển đến trình độ cao nhờ những tiến bộ của lý
thuyết điều khiển tự động, tiến bộ của ngành điện tử, tin học…Chính vì vậy
mà nhiều hệ thống điều khiển ra đời, nhưng phát triển mạnh và có khả năng
ứng dụng rộng là Bộ điều khiển lập trình PLC.
- Bộ điều khiển lập trình đầu tiên (Programmable controller) đã được những
nhà thiết kế cho ra đời năm 1968(Công ty General Motor-Mỹ), với các chỉ
tiêu kỹ thuật nhằm đáp ứng các yêu cầu điều khiển:
+ Dễ lập trình và thay đổi chương trình
+ Cấu trúc dạng Module mở rộng, dễ bảo trì và sửa chữa
+ Đảm bảo độ tin cậy trong môi trường sản xuất
- Tuy nhiên hệ thống còn khá đơn giản và cồng kềnh, người sử dụng gặp
nhiều khó khăn trong việc vận hành và lập trình hệ thống. Vì vậy các nhà thiết
kế từng bước cải tiến hệ thống đơn giản, gọn nhẹ, dễ vận hành. 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 sự
phát triển thật sự cho kỹ thuật 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. Qua quá trình vận hành, các nhà thiết kế đã từng
bước tạo ra được một tiêu chuẩn mới cho hệ thống, đó là tiêu chuẩn: Dạng lập

trình dùng giản đồ hình thang.
- Sự phát triển của hệ thống phần cứng từ năm 1975 cho đến nay đã làm cho
hệ thống PLC phát triển mạnh mẽ hơn với các chức năng mở rộng:
+ Số lượng ngõ vào, ngõ ra nhiều hơn và có khả năng điều khiển các ngõ
vào, ngõ ra từ xa bằng kỹ thuật truyền thông.
+ Bộ nhớ lớn hơn.
19


+ Nhiều loại Module chuyên dùng hơn.
- Trong những đầu thập niên 1970, với sự phát triển của phần mềm, bộ lập
trình PLC khơng chỉ thực hiện các lệnh Logic đơn giản mà cịn có thêm các
lệnh về định thì, đếm sự kiện, các lệnh về xử lý toán học, xử lý dữ liệu, xử lý
xung, xử lý thời gian thực,…
- Ngồi ra các nhà thiết kế cịn tạo ra kỹ thuật kết nối các hệ thống PLC riêng
lẻ thành một hệ thống PLC chung, tăng khả năng của từng hệ thống riêng lẻ.
Tốc độ của hệ thống được cải thiện, chu kỳ quét nhanh hơn. Bên cạnh đó,
PLC được chế tạo có thể giao tiếp với các thiết bị ngoại nhờ vậy mà khả năng
ứng dụng của PLC được mở rộng hơn.
2.1.2. Phân loại PLC
2.1.2.1. Theo hãng
Có rất nhiều các hãng sản xuất PLC đến từ nhiều quốc gia khác nhau bao
gồm: ABB (Thụy Sỹ); Alstom (Pháp); Motorola (Mỹ), Koyo, Mitsubishi,
Omron, Panasonic (Nhật Bản), Siemens (Đức), ….
2.1.2.2. Theo version
- PLC Siemens có các họ như S7-200 (Hình 2.1), S7-300 (Hình 2.2), S7-400
(Hình 2.3) ,…

Hình 2.1: PLC S7-200 của hãng Siemens


20


Hình 2.2: PLC S7-300 của hãng Siemens

Hình 2.3: PLC S7-400 của Siemens

- Misubishi có các họ như Alpha, Fx, Fx0, Fx0N,Fx1N,Fx2N
+ PLC loại ALPHA (Hình 2.4): Đây là loại PLC có kích thước rất nhỏ gọn,
phù hợp với các ứng dụng với số lượng I/O nhỏ hơn 30 cổng. Dòng ALPHA
có màn hình LCD và các phím nhấn cho phép thao tác, lập trình, sửa đổi…
chương trình được tích hợp bên trong bộ đếm tốc độ cao và bộ ngắt (role
trung gian), cho phép xử lý tốt một số ứng dụng phức tạp,…
21


Hình 2.4: PLC loại ALPHA của Mitsubishi

+ PLC loại FX0S (Hình 2.5): Đây là loại PLC có kích thước siêu nhỏ, phù
hợp với các ứng dụng với số lượng I/O nhỏ hơn 30, giảm chi phí lao động và
kích cỡ panel điều khiển. Với việc sử dụng bộ nhớ chương trình bằng
EEPROM cho phép dữ liệu chương trình được lưu lại trong bộ nhớ trong
trường hợp mất nguồn đột xuất, giảm thiểu thời gian bảo hành sản phẩm.
Dòng FX0 được tích hợp sẵn bên trong bộ đếm tốc độ cao và các bộ tạo ngắt,
cho phép xử lý tốt một số ứng dụng phức tạp. Nhược điểm của dòng FX0 là
khơng có khả năng mở rộng số lượng I/O, khơng có khả năng nối mạng, thời
gian thực hiện chương trình lâu.

Hình 2.5: PLC loại FX0S


+ PLC loại FX0N (Hình 2.6): FX0N PLC sử dụng cho các máy điều khiển
độc lập hay các hệ thống nhỏ với số lượng I/O có thể quản lý nằm trong miền
10-128 I/O. FX0N thực chất là bước đệm trung gian giữa FX0S với FX PLC.
FX0N có đầy đủ các đặc trưng cơ bản của dịng FX0S, đồng thời cịn có khả
năng mở rộng tham gia nối mạng.
22


Hình 2.6: PLC loại FX0N

+ PLC loại FX1N (Hình 2.7): PLC FX1N thích hợp với các bài tốn điều
khiển với số lượng đầu vào ra trong khoảng 14-60 I/O. Tuy nhiên khi sử dụng
các module vào ra mở rộng lên tới 128 I/O. Bộ nhớ chương rình 8000 kstep.
Chu kỳ lệnh 0.55us/lệnh. 6 bộ đếm tốc độ cao(60KHz), hai bộ phát xung đầu
ra với tần số điều khiển tối đa là 100KHz. Nguốn cung cấp:12-24VDC, 120240VAC.
Nhìn chung, dịng FX1N PLC thích hợp cho các ứng dụng dùng trong cơng
nghiệp chế biến gỗ, trong các hệ thống điều khiển cửa, hệ thống máy nâng,
thang máy, sản xuất xe hơi, hệ thống điều hịa khơng khí trong các nhà kính,
hệ thống xử lý nước thải, hệ thống điều khiển máy dệt,…

Hình 2.7: PLC loại FX1N

+ PLC loại FX2N (Hình 2.8): Đây là loại PLC có tính năng tương đối mạnh,
FX2N trang bị tất cả các tính năng dịng FX1N.Tốc độ xử lý tăng cường với
23


thời gian thực hiện 0.08us/lệnh. Điều khiển số lượng đầu ra từ 16-128I/O.
Trong trường hợp cần thiết có thể mở rộng lên tới 256 I/O. Bộ nhớ 8kstep,
trong trường hợp cần điều khiển các q trình phức tạp, có thể mở rộng bộ

nhớ lên tới 16kstep. Những tính năng vượt trội cùng với khả năng truyền
thơng, nối mạng nói chung của dịng FX1N đã đưa FX2N lên vị trí hàng đầu
trong dịng FX, có thể đáp ứng tốt các địi hỏi khắt khe nhất đối với các ứng
dụng điều khiển dây chuyền sản xuất, xử lý nước thái, các ứng dụng hệ thống
xử lý môi trường, điều khiển các máy dệt và trong các ứng dụng dây chuyền
đóng lắp ráp tàu biển.

Hình 2.8: PLC loại FX2N

2.1.2.3. Theo hình dạng
- Có hai kiểu cơ cấu thông dụng với các hệ thống PLC là ki ểu h ộp đ ơn và
kiểu modul nối ghép. Kiểu hộp đơn thường được sử dụng cho các thiết
bị điều khiển lập trình cỡ nhỏ và được cung cấp dưới dạng nguyên
chiếc hoàn chỉnh.
- Kiểu modul ghép nối: gồm nhiều modul riêng cho bộ nguồn, CPU, c ổng
vào/ra.... được lắp trên thanh ray. Kiểu này có thể sử dụng cho các thi ết
bị lập trình ở mọi kích cỡ.
2.1.2.4. Theo số lượng đầu vào ra
Ta có thể phân PLC thành bốn loại sau
a) Micro PLC
24


- Các micro PLC thường có ít hơn 32 đầu vào/ra. Cấu tạo tương đối đơn
giản và toàn bộ các bộ phận được tích hợp trên một bảng mạch có kích
thước nhỏ gọn. Micro PLC có cấu tạo gồm tất cả các bộ ph ận nh ư bộ x ử
lý tín hiệu, bộ nguồn, các kênh vào/ra trong một khối. Các Micro PLC có
ưu điểm hơn các PLC nhỏ là giá thành rẻ, dễ lắp đặt. Một ví d ụ nh ỏ v ề
micro PLC họ T100MD-1616 do hãng Triangle Research International
sản xuất. (Hình 2.9)


Hình 2.9: Micro PLC T100MD-1616 của hãng Triangle Research International

- Một số các loại micro PLC khác ví dụ như micro PLC DL05 c ủa hãng
Koyo (Hình 2.10) với 30 kênh vào ra hay như micro PLC Series 90 của
hãng Fanuc (Hình 2.11) với 8 kênh vào và 8 kênh ra.

25