20….

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

…………………………………………………………………………………………………………………..

Họ và tên sinh viên : Nguyễn Ngọc Tâm Nguyễn Trung Chính

TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ, THI CƠNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHÂN LOẠI SẢN PHẨM
THEO KHỐI LƯỢNG DÙNG PLC S7-1200

Phụ lục 01

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐẠI HỌC
NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ
TỰ ĐỘNG HOÁ

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ, THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU
KHIỂN PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO KHỐI
LƯỢNG DÙNG PLC S7-1200
Người hướng dẫn:
Sinh viên thực hiện:
Mã sinh viên:
Lớp:

Th.s Dương Quang Thiện

Nguyễn Trung Chính
1811505520109
18TDH1

Đà Nẵng, 06/2022


Phụ lục 01

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐẠI HỌC
NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ
TỰ ĐỘNG HOÁ

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ, THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU
KHIỂN PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO KHỐI
LƯỢNG DÙNG PLC S7-1200
Người hướng dẫn:
Sinh viên thực hiện:
Mã sinh viên:

Th.s Dương Quang Thiện
Nguyễn Trung Chính
1811505520109


Lớp :

18TDH1

Đà Nẵng, 06/2022


Phụ lục 01

Mục lục
LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................................................... i
CAM ĐOAN ................................................................................................................................. ii
DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ ....................................................... Error! Bookmark not defined.
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ........................................................................................................... 1
1.

Đặt vấn đề .............................................................................................................................. 1

2.

Mục tiêu ................................................................................................................................. 1

3.

Nội dung thuyết minh ........................................................................................................... 1

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ...................................................... 3
PHÂN LOẠI NÔNG SẢN THEO KHỐI LƯỢNG ...................................................................... 3
1.


Tổng quan hệ thống phân loại tại nhà máy. ....................................................................... 3

2.

Phân loại các máy phân loại................................................................................................. 3

3.

Công nghệ dây chuyền phân loại theo khối lượng. ............................................................ 4

CHƯƠNG 3 : GIỚI THIỆU VỀ PLC SIEMENS S7 – 1200 ........................................................ 7
Tổng quan về PLC. ............................................................................................................... 7

1.

2.

a.

Khái niệm về PLC. ........................................................................................................ 7

b.

Cấu trúc chung của PLC. ............................................................................................. 9

PLC SIEMENS S7 – 1200. ................................................................................................. 10
a. Giới thiệu PLC S7 – 1200. ................................................................................................. 10
b. Các bảng tín hiệu. .............................................................................................................. 12
c. Các module tín hiệu. .......................................................................................................... 12


3.

Các đèn báo trên PLC. ....................................................................................................... 16

4.

Kết nối điều khiển. .............................................................................................................. 17

5.

Truyền thông giữa PC và PLC. ......................................................................................... 20

Thiết lập kết nối nối PLC bằng TIA PORTAL. ...................................................................... 21
6.

Giới thiệu màn hình HMI .................................................................................................. 23

CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ, THI CÔNG HỆ THỐNG PHÂN LOẠI THEO TRỌNG
LƯỢNG .......................................................................................................................................... 24
1.

Yêu cầu công nghệ của hệ thống........................................................................................ 24

2.

Sơ đồ khối của hệ thống ..................................................................................................... 25

3.


Thiết bị sử dụng trong mơ hình. ........................................................................................ 26

4. Ngun lý hoạt động của mơ hình phân loại nơng sản theo trọng lượng. ..................... 28
Phân cơng I/O. ............................................................................................................................ 28
Lưu đồ thuật tốn. ..................................................................................................................... 30
Sơ đồ đấu dây ............................................................................................................................. 31
Khai báo các khối dữ liệu ........................................................................................................ 34

Mơ hình thực tế ............................................................................................................... 35


Phụ lục 01

CHƯƠNG TRÌNH CỦA HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM TRÊN TIA .......... 48
TỔNG KẾT VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI ..................................................................... 57
1. Hạn chế của đề tài. ............................................................................................................ 57
2. Hướng phát triển. .............................................................................................................. 57


Phụ lục 01

MỤC LỤC HÌNH ẢNH
Hình Ảnh 1: Mơ hình hệ thống phân loại nơng sản ............................................... 2
Hình Ảnh 2: Hệ thống phân loại sản phẩm theo trọng lượng ................................ 3
Hình Ảnh 3: Một số máy phân loại ........................................................................ 4
Hình Ảnh 4: Dây chuyền phân loại theo khối lượng. ............................................ 5
Hình Ảnh 5: Hệ thống phân loại theo màu sắc. ..................................................... 6
Hình Ảnh 6: PLC S7-1200 ..................................................................................... 7
Hình Ảnh 7: So sánh sự khác nhau giữa PLC S7-200 và S7-1200 ........................ 8
Hình Ảnh 8: Cấu tạo của bộ điều khiển Siemens CPU S7-1200 ........................... 9

Hình Ảnh 9: Cấu trúc chung của PLC ................................................................... 9
Hình Ảnh 10: CPU S7-1200 1214C AC/DC/RLY .............................................. 11
Hình Ảnh 11: Các chi tiết PLC ............................................................................ 11
Hình Ảnh 12: Các led trạng thái của PLC ........................................................... 12
Hình Ảnh 13:Module tín hiệu .............................................................................. 12
Hình Ảnh 14: Tổng qt về phần mềm TIA PORTAL........................................ 15
Hình Ảnh 15: Các gói phần mềm sử dụng trong TIA PORTAL ......................... 15
Hình Ảnh 16: Giao diện phần mềm TIA Portal ................................................... 16
Hình Ảnh 17: Cách đấu nối của PLC ................................................................... 19
Hình Ảnh 18: Truyền thơng giữa PC và PLC ...................................................... 20
Hình Ảnh 19: Kết nối giữa máy tính và S7-1200 ................................................ 20
Hình Ảnh 20: Dây cáp cổng mạng ....................................................................... 21
Hình Ảnh 21: Thiết lập PLC ................................................................................ 21
Hình Ảnh 22: Chọn mức truy cập cho PLC ......................................................... 22
Hình Ảnh 23: Thiết lập cho phép kết nối các giao diện HMI .............................. 22
Hình Ảnh 24: Cài đặt địa chỉ IP cho PLC ............................................................ 23
Hình Ảnh 25: u cầu cơng nghệ của hệ thống .................................................. 25
Hình Ảnh 26: Sơ đồ khối của hệ thống ................................................................ 25
Hình Ảnh 27: Cảm biến quang............................................................................. 26
Hình Ảnh 28: Động cơ DC .................................................................................. 27
Hình Ảnh 29: Nguồn 24V – 10A ......................................................................... 27
Hình Ảnh 30: Bản vẽ trị trí thiết bị trên tấm panel .............................................. 31
Hình Ảnh 31: Trang bìa bản vẽ ............................................................................ 31
Hình Ảnh 32: Nguồn điện của hệ thống .............................................................. 32
Hình Ảnh 33: Sơ đồ bố trí địa chỉ và nguồn của PLC S7-1200 ........................... 32
Hình Ảnh 34: Sơ đồ đấu input-output của PLC với rơ-le .................................... 33
Hình Ảnh 35: Sơ đồ đấu nối đầu cân loadcell R30 .............................................. 33
Hình Ảnh 36: Sơ đồ đấu nối nút nhấn và cảm biến ............................................. 34
Hình Ảnh 37 : Mơ hình thực tế mơ hình phân loại sản phẩm .............................. 35
Hình Ảnh 38: Rơ-le đóng ngắt điện 24V ............................................................. 36

Hình Ảnh 39: Aptomat 220V, 10A ...................................................................... 37
Hình Ảnh 40: Băng tải ......................................................................................... 37
Hình Ảnh 41: Cảm biến loadcell cân băng tải ..................................................... 38
Hình Ảnh 42: Đầu hiển thị cân điện tử ................................................................ 39
Hình Ảnh 43: Motor giảm tốc .............................................................................. 39
Hình Ảnh 44: Cơng tắt hành trình ........................................................................ 40


Phụ lục 01

Hình Ảnh 45: Màn hình HMI Weintek ..... 40
Hình Ảnh 46: Vai trị, vị trí của HMI trong hệ thống .......................................... 43
Hình Ảnh 47: Bảng điều khiển dành cho người vận hành ................................... 44
Hình Ảnh 48: Thiết bị HMI được sử dụng để thay thế bảng vận hành ............... 45
Hình Ảnh 49: Lợi ích việc sử dụng HMI thay thế cho các bảng điều khiển ....... 46

Hình Ảnh 50: Thiết bị HMI
được sử dụng để giao tiếp với máy đọc mã vạch ................................................. 46
Hình Ảnh 51: Thiết bị HMI đóng vai trị thiết bị đầu cuối trong mạng truyền
thông .................................................................................................................... 47


Phụ lục 01

Tên đề tài: THIẾT KẾ, THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHÂN
LOẠI SẢN PHẨM THEO KHỐI LƯỢNG DÙNG PLC S7-1200
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN TRUNG CHÍNH ..........................................
Mã SV: 1811505520109
Lớp: 18TDH1


Sau khi nghiêm cứu đề tài, và tham khảo ý kiến của thầy. Với sự đa dạng
về công nghệ mới, chúng em quyết định thiết kế mơ hình phân loại sản phẩm
theo khối lượng sử dụng PLC S7-1200. Với nhiều cải tiến và công nghệ tiên tiến
hiện nay, em tin rằng công nghệ phân loại này sẽ phát triển và phổ biến nhiều
trong cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa. Không chỉ đem lại hiệu suất cao, dễ sử dụng
mà cịn giúp cho q trình phân loại các sản phẩm được chính xác hơn, tiết kiệm
nhiều thời gian hơn.
Dựa trên sự tìm hiểu về các thiết bị điện tử như Loadcell, cảm biến PNP,
băng tải thu nhỏ…. Là những công cụ, thiết bị trong công nghiệp hiện nay, giúp
cho chúng ta hiểu rõ hơn về cách sử dụng và ứng dụng trong cuộc sống. Cố gắng
tiếp thu những công nghệ mới, những vượt bật trong thời đại 4.0 hôm nay.



Phụ lục 01

LỜI NĨI ĐẦU
Trong cơng cuộc cơng nghiệp hố – hiện đại hóa đất nước, yêu cầu ứng
dụng tự động hóa ngày càng cao, các nhà máy hầu hết đều áp dụng những tiến bộ
khoa học tân tiến nhất để cho ra những sản phẩm chất lượng cao mà giá thành
phù hợp với người tiêu dùng. Mặt khác, để đảm bảo tình chính xác cao hơn trong
sản xuất nên các nhà máy sản xuất bắt buộc phải sử dụng đến máy móc thiết bị tự
động. mặc dù chi phí đầu tư cho máy móc thiết bị là lớn, thậm chí rất lớn nhưng
do nhu cầu của thị trường và tính cạnh tranh khốc liệt trên thị trường thì việc đưa
máy móc thiết bị tự động vào sản xuất là điều tất yếu của các nhà máy. Trong
phạm vi đồ án tốt nghiệp này, em dùng thiết bị lập trình PLC để viết chương
trình cho hệ thống “phân loại sản phẩm theo khối lượng.”
Thiết bị khả trình PLC mà em sử dụng để viết chương trình điều khiển
trong đề tài này là PLC S7-1200. Trong suốt quá trình học tập và hoàn thành đồ
án tốt nghiệp này em đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ quý báu của các thầy

cơ. Với lịng kính trọng và biết ơn sâu sắc em xin được bày tỏ lời cảm ơn chân
thành tới Ban giám hiệu trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật và các thầy cô trong
Khoa Điện- Điện tử, chuyên ngành Kỹ Thuật Điều Khiển và Tự Động Hoá đã
dạy bảo và tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ em trong quá trình học tập và thực
hiện đồ án.
Em xin chân thành cảm ơn Th.s Dương Quang Thiện đã luôn quan tâm và
nhiệt tình hướng dẫn trong suốt quá trình làm đồ án.


Phụ lục 01

CAM ĐOAN
Em xin cam đoan rằng đề tài “phân loại sản phẩm theo khối lượng” được
tiến hành một cách minh bạch, công khai. Mọi thứ được dựa trên sự cố gắng
cũng như sự nỗ lực của bản thân cùng với sự giúp đỡ không nhỏ từ Th.s Dương
Quang Thiện.
Các số liệu và kết quả nghiên cứu được đưa ra trong đồ án là trung thực và
không sao chép hay sử dụng kết quả của bất kỳ đề tài nghiên cứu nào tương tự.
Nếu như phát hiện rằng có sự sao chép kết quả nghiên cứu đề những đề tài khác
bản thân em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.

Sinh viên thực hiện
{Chữ ký, họ và tên sinh viên}


Phân loại sản phẩm theo trọng lượng S7-1200

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1. Đặt vấn đề
Ngày nay, với sự ứng dụng của khoa học kỹ thuật, thế giới đã có những

chuyển biến rõ rệt và ngày càng tiên tiến hơn, hiện đại hơn. Sự phát triển của
công nghệ, đặc biệt là công nghệ tự động đã tạo ra hàng loạt dây chuyền sản
xuất, thiết bị máy móc hiện đại với những đặc điểm vượt trội nhờ sự chính xác
cao, tốc độ nhanh, khả năng thích ứng, sự chun mơn hóa… Nó đã và đang
được ứng dụng rộng rãi trong nền công nghiệp hiện đại. Cơng nghệ tự động hố
đang trở thành một ngành kỹ thuật đa nhiệm vụ, nó đáp ứng được những địi hỏi
khơng ngừng của các ngành khác như trong công nghiệp, xây dựng, y tế… Và
kể cả trong nông lâm nghiệp, nó ngày càng được ứng dụng nhiều trong thực tế
đời sống hàng ngày. Nhờ 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 học nhằm đạt được số lượng sản phẩm lớn, nhanh
mà lại tiện lợi về kinh tế. Các cơng ty, xí nghiệp sản xuất thường sử dụng cơng
nghệ lập trình PLC. Dây chuyền sản xuất tự động PLC giảm sức lao động của
công nhân mà sản xuất lại đạt hiệu quả cao đáp ứng kịp thời cho đời sống xã
hội. Trong nông nghiệp, hiện nay đã áp dụng khoa học kỹ thuật làm tăng năng
suất lao động trong đó ứng dụng vào phân loại nông sản theo trọng lượng là
thứ không thể thiếu.
Thừa hưởng những thành quả và mong muốn áp dụng những kiến thức
đã học vào thực tế để giải quyết vấn đề nêu trên, nhóm sinh viên quyết định
nghiên cứu đề tài “THIẾT KẾ, THI CÔNG HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN
PHẨM THEO TRỌNG LƯỢNG, SỬ DỤNG PLC S7-1200”.

2. Mục tiêu
Hệ thống phân loại nông sản theo trọng lượng là một hệ thống điều khiển
thông minh tự động sử dụng PLC nhằm hạn chế tối đa không gian, giảm sức
người,… Đưa khoa học cơng nghệ tự động vào giải quyết các bài tốn như nhu
cầu thực tế. Đối tượng nhóm nghiên cứu ở đây là cân, phân loại nông sản và điều
khiển bằng màn hình HMI. Mọi việc đều được tự động hóa nên ngồi phần lắp
đặt về cơ khí, điện nhóm đi sâu vào lập trình chương trình điều khiển sao cho hệ
thống luôn luôn được cân bằng và hoạt động ổn định nhất.


3. Nội dung thuyết minh
Sinh viên thực hiện: Trung Chính

Người hướng dẫn: Th.s Dương Quang Thiện

1


Phân loại sản phẩm theo trọng lượng S7-1200

Đề tài được trình bày trong 5 chương cụ thể như sau:
Chương 1: Tổng quan.
Đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, trình bày mục tiêu, nội dung thuyết
minh đề tài.
Chương 2: Giới thiệu tổng quan về hệ thống phân loại nơng sản theo trọng
lượng.
Trình bày tổng quan, phân loại ứng dụng mơ hình phân loại hiện có trên
thị trường từ đó chọn ra phương án phù hợp cho đề tài.
Chương 3: Giới thiệu về PLC SIEMENS S7-1200
Tổng quan về PLC, Giới thiệu màn hình HMI tích hợp với TIA PROTAL.
Chương 4: Thiết kế, thi công hệ thống phân loại sản phẩm theo trọng lượng.
Trình bày nguyên lý hoạt động của hệ thống. Thiết kế và lựa chọn linh
kiện phần cứng phù hợp. Xây dựng lưu đồ thuật toán, sơ đồ đấu điện, bảng phân
cơng I/O và chương trình.
Kết luận và hướng phát triển đề tài.
Đánh giá mơ hình, những hạn chế của hệ thống từ đó đưa ra hướng phát triển
cho đề tài.

Hình Ảnh 1: Mơ hình hệ thống phân loại nơng sản


Sinh viên thực hiện: Trung Chính

Người hướng dẫn: Th.s Dương Quang Thiện

2


Phân loại sản phẩm theo trọng lượng S7-1200

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ
THỐNG
PHÂN LOẠI NÔNG SẢN THEO KHỐI LƯỢNG
1. Tổng quan hệ thống phân loại tại nhà máy.
Hiện nay với cơng nghệ hiện đại rất nhiều q trình cơng nghệ được tự
động hóa. Trong đó dây chuyền cân và phân loại nông sản là một trong những hệ
thống được sử dụng rất phổ biến và rộng rãi.
Một hệ thống phân loại sản phẩm cơ khí hiện đại được phân chia thành
nhiều khâu nối tiếp nhau. Sản phẩm cơ khí sau khi được sản xuất hàng loại sẽ
được tập trung tại nhà máy
Sản phẩm được băng chuyền đưa đến hệ thống cân loadcell, tới vị trí đặt cảm
biến, nơng sản sẽ được cân chính xác. Việc cân trọng lượng sản phẩm để phân
loại chất lượng sản phẩm theo yêu cầu của thị trường. Với thiết kế như vậy, tổng
thời gian cân chỉ mất 1 giây.
Khi sản phẩm được cân xong được băng tải vận chuyển đến vị trí phân loại.
Khâu phân loại bao gồm cảm biến nhận sản phẩm và cơ cấu tay gạt. Cơ cấu
gạt có thể là xi lanh thủy khí hoặc moto.
Khâu cuối cùng là kiểm tra và đếm sản phẩm.
Như vậy tồn bộ quy trình cơng nghệ phân loại sản phẩm được tự động hồn
tồn, với đầu vào là sản phẩm được sản xuất hàng loạt ngẫu nhiên và đầu ra là

sản phẩm đã được phân loại theo mong muốn

Hình Ảnh 2: Hệ thống phân loại sản phẩm theo trọng lượng

2. Phân loại các máy phân loại.
Việc phân loại các loại máy phân loại sản phẩm. Mặc dù là phân loại theo tên
gọi hay theo cấu tạo, theo phương thức hoạt động, hay thậm chí theo tên sản
Sinh viên thực hiện: Trung Chính

Người hướng dẫn: Th.s Dương Quang Thiện

3


Phân loại sản phẩm theo trọng lượng S7-1200

phẩm cần phân loại thì nó chỉ mang tính chất tương đối. Các loại máy phân loại
có thể khơng khác gì nhau về cấu tạo nhưng lại có tên gọi khác nhau khi được áp
dụng vào các sản phẩm khác nhau. Tên gọi cũng khác ngay cả khi các nhà cung
cấp máy phân loại và khách hàng gọi tên chúng và phân loại theo cách của riêng
mình (phân loại theo màu sắc , trọng lượng, kích thước….)

Hình Ảnh 3: Một số máy phân loại
a. Phân loại theo cấu tạo hệ thông cân và phân loại.
– Khi có tải trọng hoặc lực tác động lên thân loadcell làm cho thân loadcell bị
biến dạng (giãn hoặc nén), điều đó dẫn tới sự thay đổi chiều dài và tiết diện của
các sợi kim loại của điện trở strain gauges dán trên thân loadcell dẫn đến một sự
thay đổi giá trị của các điện trở strain gauges. Sự thay đổi này dẫn tới sự thay đổi
trong điện áp đầu ra.
– Khi sản xuất cân, nhà sản xuất xây dựng một bộ hiệu chỉnh bên trong cân

điện tử để hiệu chỉnh lại cân tại nơi cần sử dụng.
Hệ thống cân sử dụng loadcell ( chọn loadcell tùy theo nhu cầu sử dụng…).
– Hệ thống cân sử dụng loadcell sau khi sản phẩm đi qua được hiển thị trên đầu
cân điển tử…
–

Hệ thống phân loại sử dụng piston, motor (một piston, hai piston, nhiều
piston, một motor , …).
– Hệ thống phân loại tự động phương ngang, phương đứng.
–

b. Phân loại theo dạng sản phẩm cần phân loại.
– Hệ thống phân loại sản phẩm hàng hóa (sản phẩm cơ khí, công nghiệp,…).
– Hệ thống phân loại nông sản (cam, táo ,lồi ,dưa...).
– Hệ thống phân loại thủy sản (cá ,tơm ,…).

3. Công nghệ dây chuyền phân loại theo khối lượng.
a. Dây chuyền phân loại.
Sinh viên thực hiện: Trung Chính

Người hướng dẫn: Th.s Dương Quang Thiện

4


Phân loại sản phẩm theo trọng lượng S7-1200

Là dây chuyền tự động được phân loại giúp đảm bảo các tiêu chí thành phẩm,
đảm bảo độ đồng đều về hình dáng, trọng lượng trước khi đóng gói hoặc các tiêu
chí phân loại theo thơng tin và mục đích sử dụng nào đó của nhà sản xuất, dịch

vụ.
b. Dây chuyền phân loại theo khối lượng sản phẩm.
– Là hệ thống phân cỡ sản phẩm ứng dụng đa dạng các loại/kiểu sản phẩm theo
nguyên tắc kiểm tra khối lượng online, sau đó phân ra từng cỡ trọng lượng theo
yêu cầu.
– Phạm vi phân loại: 10g~5000g
– Tốc độ: 110 – 200 sản phẩm/ phút.
– Ứng dụng phân loại sản phẩm theo khối lượng cho ngành thực phẩm, thủy hải
sản, nơng sản,…

Hình Ảnh 4: Dây chuyền phân loại theo khối lượng.
c. Dây chuyền phân loại theo màu sắc.
– Máy phân loại sản phẩm theo màu sắc có thể phân loại các sản phẩm như ớt,
cà chua, cà phê, nhựa màu, gạo, chè búp, các loại hạt…
– Năng suất: 0.8-15 tấn/ giờ (tùy vào mỗi loại model).
– Ứng dụng phân loại sản phẩm theo màu sắc trong các ngành nơng nghiệp,
thực phẩm, dầu, hóa chất, cơng nghiệp dược phẩm, linh kiện điện tử, thiết bị y
tế…

Sinh viên thực hiện: Trung Chính

Người hướng dẫn: Th.s Dương Quang Thiện

5


Phân loại sản phẩm theo trọng lượng S7-1200

Hình Ảnh 5: Hệ thống phân loại theo màu sắc.
d. Phương án lựa chọn:

– Sau khi phân tích, phương án áp dụng vào đề tài được lựa chọn theo các tiêu
chí hiệu quả kinh tế theo thời gian, Đáp ứng được nhu cầu sản xuất khi sử dụng
trong dây chuyền phân loại theo trọng lượng tự động cao. Nhóm đã lựa chọn
phương án “Dây chuyền phân loại theo trọng lượng” để giải quyết đề tài này.

Sinh viên thực hiện: Trung Chính

Người hướng dẫn: Th.s Dương Quang Thiện

6


Phân loại sản phẩm theo trọng lượng S7-1200

CHƯƠNG 3 : GIỚI THIỆU VỀ PLC SIEMENS S7
– 1200
1. Tổng quan về PLC.
a. Khái niệm về PLC.
Kỹ thuật điều khiển đã phát triển trong thời gian rất lâu. Trước kia việc điều
khiển hệ thống chủ yêu do con người thực hiện. Gần đây, việc điều khiển được
thực hiện nhờ các ứng dụng của ngành điện, thực hiện bằng việc đóng ngắt tiếp
điểm Relay. Các Relay sẽ cho phép đóng ngắt cơng suất khơng cần dùng cơng
tắc cơ khí. Ta thường sử dụng Relay để tạo nên các thao tác điều khiển đóng ngắt
logic đơn giản. Sự xuất hiện của máy tính đã tạo một bước tiến mới trong điều
khiển – Kỹ thuật điều khiển lập trình PLC. PLC xuất hiện vào những năm 1970
và nhanh chóng trở thành sự lựa chọn cho việc điều khiển sản xuất.
PLC (Programmable Logic Controller) là thiết bị điều khiển khả trình (có khả
năng lập trình được) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic
thơng qua ngơn ngũ lập trình. Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một
loạt trình tự sự kiện.


Hình Ảnh 6: PLC S7-1200

PLC hoạt động theo phương thức quét các trạng thái I/O. PLC dùng để thay
thế các mạch relay trong thực tế vốn dĩ rất công trình và phức tạp. Như vậy nếu
ta thay đổi các chương trình được cài đặt trong PLC là ta có thể thực hiện các
chức năng khác nhau, trong các môi trường điều khiển khác nhau. Các hãng sản
xuất PLC phổ biến hiện nay như Siemens, Omron, Mitsubishi, Sneider, ABB,
Festo,…

Sinh viên thực hiện: Trung Chính

Người hướng dẫn: Th.s Dương Quang Thiện

7


Phân loại sản phẩm theo trọng lượng S7-1200

– S7-1200 ra đời năm 2009 dùng để thay thế dần cho S7-200. So với S7-200 thì
S7-1200 có những tính năng nổi trội hơn.
– S7-1200 được thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, và một tập lệnh mạnh giúp
những giải pháp hoàn hảo hơn cho ứng dụng sử dụng với S7-1200
– S7-1200 cung cấp một cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet và TCP/IP.

Hình Ảnh 7: So sánh sự khác nhau giữa PLC S7-200 và S7-1200
Sự khác biệt giữa PLC S7-200 và PLC S7-1200 siemens
Các thành phần của PLC S7-1200 bao gồm:
– 3 bộ điều khiển nhỏ gọn với sự phân loại trong các phiên bản khác nhau
giống như điều khiển AC, RELAY hoặc DC phạm vi rộng

– 2 mạch tương tự và số mở rộng ngõ vào/ra trực tiếp trên CPU làm giảm chi
phí sản phẩm
– 13 module tín hiệu số và tương tự khác nhau bao gồm (module SM và SB)
– 2 module giao tiếp RS232/RS485 để giao tiếp thông qua kết nối PTP
– Bổ sung 4 cổng Ethernet
– Module nguồn PS 1207 ổn định, dòng điện áp 115/230 VAC và điện áp 24
VDC

Sinh viên thực hiện: Trung Chính

Người hướng dẫn: Th.s Dương Quang Thiện

8


Phân loại sản phẩm theo trọng lượng S7-1200

Hình Ảnh 8: Cấu tạo của bộ điều khiển Siemens CPU S7-1200
Các module CPU khác nhau có hình dạng, chức năng, tốc độ xử lý lệnh, bộ
nhớ chương trình khác nhau….

b. Cấu trúc chung của PLC.

Hình Ảnh 9: Cấu trúc chung của PLC
Phần đầu vào/đầu ra: Phần đầu vào hoặc module 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 module đầu ra có thể là một động cơ hoặc một solenoid hoặc một đèn
–


Sinh viên thực hiện: Trung Chính

Người hướng dẫn: Th.s Dương Quang Thiện

9


Phân loại sản phẩm theo trọng lượng S7-1200

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 chuyên dụng.
–

Nguồn cung cấp: 220VAC hoặc 24VDC.

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 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
Hoạt động của PLC.
Về cơ bản, hoạt động của một PLC cũng khá đơn giản. Đầu tiên, hệ thống
các cổng vào (Input - Module nhập) dùng để đưa các tín hiệu từ các thiết bị ngoại
vi vào CPU (như các sensor, contact, tín hiệu từ động cơ …). Sau khi nhận được
tín hiệu ở đầu vào thì CPU sẽ xử lý và đưa các tín hiệu điều khiển qua module
đầu ra(Output – Module xuất) xuất ra các thiết bị điều khiển.
Ứng dụng của PLC.
Hiện nay PLC đã được ứng dụng thành công trong nhiều lĩnh vực sản xuất
cả trong công nghiệp và dân dụng. Từ những ứng dụng để điều khiển các hệ
thống đơn giản, chỉ có chức năng đóng/mở (ON/OFF) thông thường đến các úng
dụng cho các lĩnh vực phức tạp, địi hỏi tính chính xác cao, ứng dụng các thuật
tốn trong q trình sản xuất.

2. PLC SIEMENS S7 – 1200.
a. Giới thiệu PLC S7 – 1200.
Bộ điều khiển logic khả trình PLC S7-1200 mang lại tính linh hoạt và sức
mạnh để điều khiển nhiều thiết bị đa dạng hỗ trợ các yêu cầu về điều khiển tự
động. Sự kết hợp giữa thiết kế thu gọn, cấu hình linh hoạt và tập lệnh mạnh mẽ
đã khiến cho S7- 1200 trở thành một giải pháp hoàn hảo dành cho việc điều
khiển nhiều ứng dụng đa dạng khác nhau.
Kết hợp một bộ vi xử lý, một bộ nguồn tích hợp, các mạch ngõ vào và mạch
ngõ ra trong một kết cấu thu gọn, CPU trong S7-1200 đã tạo ra một PLC mạnh
Sinh viên thực hiện: Trung Chính

Người hướng dẫn: Th.s Dương Quang Thiện

10



Phân loại sản phẩm theo trọng lượng S7-1200

mẽ. Sau khi người dùng tải xuống một chương trình, CPU sẽ chứa mạch logic
được yêu cầu để giám sát và điều khiển các thiết bị nằm trong ứng dụng. CPU
giám sát các ngõ vào và làm thay đổi ngõ ra theo logic của chương trình người
dùng, có thể bao gồm các hoạt động như logic Boolean, việc đếm, định thì, các
phép tốn phức hợp và việc truyền thông với các thiết bị thơng minh khác.

Hình Ảnh 10: CPU S7-1200 1214C AC/DC/RLY
Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ việc truy xuất đến cả CPU và chương
trình điều khiển.
Mỗi CPU cung cấp một sự bảo vệ bằng mật khẩu cho phép người dùng cấu
hình việc truy xuất đến các chức năng của CPU.
Trong một khối xác định: CPU cung cấp một cổng PROFINET để giao tiếp
qua một mạng PROFINET. Các module truyền thơng là có sẵn dành cho việc
giao tiếp qua các mạng RS232 hay RS485.
1. Bộ phận kết nối nguồn
2. Các bộ phận kết nối nối dây
của người dùng có thể tháo được
(phía sau các nắp che)
Khe cắm thẻ nhớ nằm dưới cửa
phía trên
3. Các LED trạng thái dành cho
I/O tích hợp
4. Bộ phận kết nối PROFINET
Hình Ảnh 11: Các chi tiết PLC
Sinh viên thực hiện: Trung Chính

Người hướng dẫn: Th.s Dương Quang Thiện


11


Phân loại sản phẩm theo trọng lượng S7-1200

b. Các bảng tín hiệu.
Một bảng tín hiệu (SB) cho phép người dùng thêm vào I/O cho CPU. Người
dùng có thể thêm một SB với cả I/O kiểu số hay kiểu tương tự. SB kết nối vào
phía trước của CPU.
SB với 4 I/O kiểu số (ngõ vào 2 x AC và ngõ ra 2 x DC).
1. Các LED trạng thái trên
SB.
2. Bộ phận kết nối nối
dây của người dùng có thể
tháo ra.
Hình Ảnh 12: Các led trạng
thái của PLC

c. Các module tín hiệu.
Người dùng có thể sử dụng các module tín hiệu để thêm vào CPU các chức
năng. Các module tín hiệu kết nối vào phía bên phải của CPU.
1. Các LED trạng thái dành cho
I/O của module tín hiệu.
2. Bộ phận kết nối đường dẫn.
3. Bộ phận kết nối nối dây
của người dùng có thể tháo ra.

Hình Ảnh 13:Module tín hiệu
Các kiểu CPU khác nhau cung cấp một sự đa dạng các tính năng và
dung lượng giúp cho người dùng tạo ra các giải pháp có hiệu quả cho nhiều

ứng dụng khác nhau.
Bảng: Modul CPU của PLC S7 - 1200

Sinh viên thực hiện: Trung Chính

Người hướng dẫn: Th.s Dương Quang Thiện

12


Phân loại sản phẩm theo trọng lượng S7-1200

Chức năng
Kích thước vật lý (mm)

CPU 1211C

CPU 1212C

90 x 100 x 75

Bộ nhớ người dùng:
 Bộ nhớ làm việc

CPU 1214C
110 x 100 x 75

 25 kB

 50 kB




Bộ nhớ nạp

 1 MB

 2 MB



Bộ nhớ giữ lại

 2 kB

 2 kB

 6 ngõ vào /

I/O tích hợp cục bộ
 Kiểu số


Kiểu tương tự

 8 ngõ vào /

4 ngõ ra

6 ngõ ra


 2 ngõ ra

 2 ngõ ra

 14 ngõ vào /

10 ngõ ra
 2 ngõ ra

Kích thước ảnh tiến trình

1024 byte ngõ vào (I) và 1024 byte ngõ ra (Q)

Bộ nhớ bit (M)

4096 byte

Độ mở rộng các module tín
hiệu

Khơng

Bảng tín hiệu

1

Các module truyền thông

3 (mở rộng về bên trái)


Các bộ đếm tốc độ cao
 Đơn pha

 3 tại 100 kHz  3 tại 100 kHz  3 tại 100 kHz
3 tại 30 kHz
1 tại 30 kHz
 3 tại 80 kHz
 3 tại 80 kHz  3 tại 80 kHz
3 tại 20 kHz
1 tại 20 kHz

 Vuông pha

8192 byte
2

8

Các ngõ ra xung

2

Thẻ nhớ

Thẻ nhớ SIMATIC (tùy chọn)

Thời gian lưu giữ đồng hồ

Thông thường 10 ngày / ít nhất 6 ngày tại 400C


thời gian thực
PROFINET

1 cổng truyền thơng Ethernet

Tốc độ thực thi tính tốn thực 18 μs/lệnh

Thẻ nhớ

Thẻ nhớ SIMATIC (tùy chọn)

Thời gian lưu giữ đồng hồ
thời gian thực

Thơng thường 10 ngày / ít nhất 6 ngày tại 400C

Sinh viên thực hiện: Trung Chính

Người hướng dẫn: Th.s Dương Quang Thiện

13


Phân loại sản phẩm theo trọng lượng S7-1200

PROFINET

1 cổng truyền thơng Ethernet


Tốc độ thực thi tính tốn thực

18 μs/lệnh

Tốc độ thực thi Boolean

0,1 μs/lệnh

Các module mở rộng.
Họ S7-1200 cung cấp một số lượng lớn các module tín hiệu và bảng tín hiệu
để mở rộng dung lượng của CPU. Người dùng cịn có thể lắp đặt thêm các
module truyền thơng để hỗ trợ các giao thức truyền thông khác.
Chỉ ngõ vào Chỉ ngõ ra

Module

8 x DC In
Module
tín hiệu
(SM)

Bảng tín
hiệu (SB)

Kiểu số
16 x DC In

8 x DC Out
8 x Relay Out


Kết hợp In/Out
8 x DC In / 8 x DC Out
8 x DC In / 8 x Relay Out

16 x DC Out
16 x DC In / 16 x DC Out
16 x Relay Out 16 x DC In / 16 x Relay Out

Kiểu
tương tự

4 x Analog In
8 x Analog In

2 x Analog In
4 x Analog In

4 x Analog In / 2 x Analog
Out

Kiểu số

_

_

2 x DC In / 2 x DC Out

Kiểu
tương tự


_

1 x Analog In

_

Module truyền thông (CM)
 RS485
 RS232
Ngôn ngữ lập trình PLC S7 – 1200.
Bộ điều khiển PLC S7 – 1200 ứng dụng cho hệ thống nhỏ và vừa, Siemens
phát triển và ưu tiên hỗ trợ cho 3 ngôn ngữ lập trình sau:
– LADER (LAD): Ngơn ngữ lập trình theo sơ đồ mạch. Đơn giản, dễ hiểu, dễ
chỉnh sửa và tiện lợi.
– Function Block Diagram (FBD): Ngơn ngữ lập trình theo đại số Boolean.
– Structure Language Control (SCL): Ngôn ngữ lập trình theo dạng Text, đây là
ngơn ngữ lập trình cấp cao sử dụng nền tảng Pascal phát triển.
Phần mềm lập trình PLC S7 – 1200.
Năm 2009, Siemens giới thiệu phần mềm TIA Portal V10.5 tích hợp STEP 7
Basic để lập trình PLC S7 – 1200 và WinCC Basic để thiết kế màn hình giám
sát.
Sinh viên thực hiện: Trung Chính

Người hướng dẫn: Th.s Dương Quang Thiện

14


Phân loại sản phẩm theo trọng lượng S7-1200


Từ năm 2010 đến nay, Siemens không ngừng cải thiện và nâng cấp phần
mềm TIA Portal. Hiện nay, phần mềm TIA Portal lên tới Version 16, khơng chỉ
lập trình cho các bộ điều khiển PLC mà cịn thiết kế giao diện màn hình
HMI/SCADA và cấu hình biến tần của Siemens.
TIA PORTAL là viết tắt của Totally Integrated Automation Protal hệ thống tự
động hóa tích hợp tồn diện. TIA Protal là một phần mềm tự động hóa với nền
tản chính gồm ba phần mềm SIMATIC Step 7 , SIMATIC WinCC và Startdrive.

Hình Ảnh 14: Tổng quát về phần mềm TIA PORTAL
Step 7 dùng để lập trình cho các bộ điều khiển PLC S7 với hai gói phần miềm
Basic và Professional.
SIMATIC WinCC dùng để thiết kế màn hình giao diện giám sát và điều khiển
HMI cũng như SCADA với bốn gói phần mềm Basic, Comfort, Advanced và
Professional.
Startdrives (biến tần và động cơ ).

Hình Ảnh 15: Các gói phần mềm sử dụng trong TIA PORTAL
Sinh viên thực hiện: Trung Chính

Người hướng dẫn: Th.s Dương Quang Thiện

15