LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, sự phát triển của khoa học kỹ thuật và công nghệ thông tin ngày càng cao
đem lại nhiều lợi ích cho con người nhằm giảm thiểu tối đa sức lao động của con
người trong quá trình sản xuất. Mức độ tự động hóa tại các phân xưởng và nhà kho
cũng như các khu vực quản lý điều hành vẫn tiếp tục được nâng cao. Ngày càng
nhiều các thiết bị tiên tiến đòi hỏi khả năng xử lý, mức độ hoàn hảo , sự chính xác
của các hệ thống sản xuất ngày một cao hơn, đáp ứng nhu cầu sản xuất về số lượng,
chất lượng, thẩm mỹ ngày càng cao của xã hội.
Xuất phát từ tình hình thực tế tự động hóa tại các phân xưởng, nhà kho và các khu
vực điều hành quản lý vẫn đang tiếp tục được nâng cao cùng với kiến thức đã được
học trong trường, chúng em đã nghiên cứu và thực hiện đề tài dây truyền phân loại
và đếm sản phẩm. Đây chỉ là một phần nhỏ trong quy trình sản xuất, tuy vậy chúng
em mong rằng với đề tài này chúng em sẽ củng cố được kiến thức đã được học trong
trường và ứng dụng một phần nhỏ trong sản xuất.
Nội dung đồ án:
Chương I: Tổng quan.
Chương II: Phân Tích và lựa chọn phương án thiết kế.
Chương III: Tính chọn thiết bị.
Chương IV: Thiết kế phần cứng, phần mềm mô phỏng.
Do hạn chế về thời gian, kinh nghiệm thực tế, vừa tìm hiểu, vừa học hỏi trong quá
trình thực hiện nên không tránh khỏi thiếu sót, chúng em rất mong nhận được sự
đóng góp của thầy cô và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn.

Nhóm sinh viên thực hiện

1


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………

2



CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
I.

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM
1.1 Giới thiệu chung
Ngày nay cùng với sự phát triển của các nghành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật
điện tử mà trong đó khiển tự động đóng vai trò hết sức quan trọng trong mọi lĩnh
vực khoa học kỹ thuật, quản lý, công nghiệp tự động hóa, cung cấp thông tin... do đó
chúng ta phải nắm bắt và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự
phát triển của nền khoa học thế giới nói chung và trong sự phát triển điều khiển tự
động nói riêng. Xuất phát từ những đợt đi thực tập tốt nghiệp tại nhà máy, các khu
công nghiệp và tham quan các doanh nghiệp sản xuất đã thấy được khâu được tự
động hóa trong quá trình sản xuất. Một trong những khâu tự động trong day chuyền
sản xuất tự động hóa đó là số lượng sản phầm sản xuất ra được các băng tải vận
chuyển và sử dụng hệ thống nâng gắp phân loại sản phẩm.
Tuy nhiên đối với những doanh nghiệp vừa và nhỏ thì việc tự động hóa hoàn
toàn chưa được áp dụng trong những khâu phân loại, đóng bao bì mà vẫn còn sử
dụng nhân công, chính vì vậy nhiều khi cho ra năng suất thấp chưa đạt hiệu quả. Từ
những điều đã được nhìn thấy trong thực tế cuộc sống và những kiến thức mà em đã
được học ở trường nên muốn tạo ra hiệu suất lao động lên gấp nhiều lần, đồng thời
vẫn đảm bảo được độ chính xác cao về kích thước. Nên em đã quyết định thiết kế và
thi công một mô hình sử dụng băng truyền để phân loại sản phẩm vì nó rất gần gũi
với thực tế, vì trong thực tế có nhiều sản phẩm được sản xuất ra đòi hỏi phải có kích
thước tương đối chính xác và nó thật sự rất có ý nghĩa đối với em, góp phần làm
cho xã hội ngày càng phát triển mạnh hơn, để xứng tầm với sự phát triển của thế
giới.
1.2 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 còn phục vụ cho công việc buôn bán và trao đổi hàng hóa. Nhưng
những sự phân biệt này còn thô 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
3


học công 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, công việc này đòi hỏi sự tập trung cao và tính lặp
lại nên các công nhân khó đảm bảo được sự chính xác trong công 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 trự 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 mô 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 yêu cầu phân loại phức tạp, còn 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 cóhệ
thống phân loại sản phẩm.
1.3 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 mầu sắc, kích thước và vật liệu.

1.3.1 Phân loại sản phẩm theo màu sắc
Sử dụng những cảm biến phân loại màu sắc sẽ được đặt trên băng chuyền, khi sản
phẩm đi ngang qua nếu cảm biến nào nhận biết được sản phẩm thuộc màu nào sẽ
được cửa phân loại tự động mở để sản phẩm đó được phân loại đúng. Phát hiện màu
sắc bằng cách sử dụng các yếu tố là tỉ lệ phản chiếu của một màu chính. Được phản
xạ bởi các màu khác nhau theo các màu của đối tượng. Bằng cách sử dụng công
4



nghệ lọc phân cực đa lớp gọi là FAO (góc quang tự do), cảm biến E3MC phát ra
màu đỏ, xanh lá cây và màu xanh sáng trên một trục quang học đơn. E3MC sẽ thu
ánh sáng phản chiếu của các cảm biến nhận và xử lý tỷ lệ các màu xanh lá cây, đỏ,
xanh lam của ánh sáng để phân biệt màu sắc của vật cần cảm nhận.

Hình 1.1 Mô hình phân loại sản phẩm theo màu sắc
1.3.2 Phân loại sản phẩm theo khối lượng
Dùng sensor cảm biến trọng lượng khi sản phẩm đi qua thì sensor cảm biến trọng
lượng sẽ tác động nếu sản phẩm đạt yêu cầu thì sẽ cho đi thẳng còn nếu không đạt
yêu cầu thì sữ báo sản phẩm lỗi sensor sẽ đưa tín hiệu tác động tới bộ phận điều
khiển để gạt sản phẩm lỗi.

5


Hình 1.2 Mô hình phân loại sản phẩm theo khối lượng
1.3.3 Phân loại sản phẩm dùng hình ảnh
Sử dụng một camera chụp lại sản phẩm khi chạy qua và đưa ảnh về so sánh với
ảnh gốc. Nếu giống thù cho sản phẩm qua, còn không giống thì loại sản phẩn đó.

Hình 1.3 Phân loại sản phẩm dùng hình ảnh

6


1.3.4 Phân loại sản phẩm kích thước
Phân loại sản phẩm theo kích thước dùng sensor cảm biến kích thước. Giả sử
phân biệt ba loại sản phẩm cao, thấp, trung bình, khi tín hiệu điều khiển chạy trên
băng truyền nếu là sản phẩm cao thì sensor mức thấp tác động đẩy sản phẩm ào ô
thứ 2 của băng truyền.


Hình 1.4 Mô hình phân loại sản phẩm theo kích thước
1.3.5 Phân loại sản phẩm theo vật liệu
Thiết bị cho phép phân loại với 2 loại vật liệu cơ bản: kim loại và phi kim. Các vật
mẫu khác nhau chạy trên băng tải sẽ được nhận biết bằng cảm biến tiệm cận loại
điện từ và điện dung, sau đó được đẩy ra các khay tương ứng bằng các xylanh khí và
cảm biến định vị trí khay. Thiết bị vừa phân loại vừa đếm số lượng sản phẩm, hiển
thị LED 7 đoạn.

7


Hình 1.5 Mô hình phân loại sản phẩm theo vật liệu
II.

Tổng quan về PLC S7-200.
1. Khái niệm.

Thiết bị điều khiển logic khả trình PLC ( Programable Logic Controler ) 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 , thực hiện các chức năng và thuật toán để điều khiển máy và các quá trình.
2. Sơ đồ khối.

Thiết bị lập trình

Bộ nhớ

Giao diện vào

Bộ xử lý ( CPU )


Giao diện ra

Nguồn cung cấp

Phần cứng PLC có 5 bộ phận cơ bản:
+ Bộ xử lý: còn gọi là bộ xử lý trung tâm (CPU) , là linh kiện chứa bộ vi xử lý. Bộ
xử lý biên dịch các tín hiệu vào và thực hiện các hoạt động điều khiển theo chương
trình được lưu trong bộ nhớ của CPU , truyền các quyết định dưới dạng tín hiệu hoạt
động đến các tín hiệu ra.
+ Nguyên lý làm việc của bộ xử lý tiến hành theo từng bước tuần tự , đầu tiên các
thông tin lưu trữ trong bộ nhớ chương trình được gọi lên tuần tự và được kiểm soát
bởi bộ đếm chương trình. Bộ xử lý liên kết các tín hiệu và đưa ra kết quả ra đầu ra.
Chu kỳ thời gian này gọi là thời gian quét ( scan ) . Thời gian vòng quét phụ thuộc
vào dung lượng bộ nhớ , tốc độ của CPU.

8


4. Chuyển dữ liệu từ bộ
đệm ảo ra thiết bị ngoại vi.

1. Nhập dữ liệu từ thiết bị
ngoại vi vào bộ đệm.
2. Thực hiện chương trình.

3. Truyền thông và kiểm tra
lỗi.

+ Sự thao tác tuần tự của chương trình dẫn đến một thời gian trễ trong khi bộ đếm

của trương trình đi qua một chu kỳ đầy đủ , sau đó bắt đầu lại từ đầu.
+ Bộ nguồn: có nhiệm vụ chuyển đổi điện áp AC thành điện áp thấp cho bộ vi xử lý
( thường là 5V ) và cho các mạch điện trong các module còn lại ( thường là 24V ).
+ Thiết bị lập trình: được sử dụng để lập các chương trình điều khiển cần thiết sau
đó được chuyển cho PLC. Thiết bị lập trình có thể là thiết bị lập trình chuyên dụng ,
có thể là thiết bị lập trình cầm tay gọn nhẹ , có thể là phần mềm được cài đặt trên
máy tính cá nhân.
+ Bộ nhớ: là nơi lưu trữ chương trình sử dụng cho hoạt động điều khiển. Các bộ nhớ
có thể là RAM , ROM , EPROM. Người ta luôn chế tạo nguồn dự phòng cho RAM
đề duy trì chương trình trong trường hợp mất điện nguồn , thời gian duy trì tùy thuộc
vào từng PLC cụ thể. Bộ nhớ cũng có thể được chế tạo thành module cho phép dễ
dàng thích nghi với các chức năng điều khiển có kích cỡ khác nhau , khi cần mở
rộng có thể cắm thêm.
+ Giao diện vào ra: là nơi bộ xử lý nhận thông tin từ các thiết bị ngoại vi và truyền
thông tin đến các thiết bị bên ngoài. Tín hiệu vào có thể từ các công tắc , các bộ cảm
biến nhiệt độ , các tế bào quang điện … Tín hiệu ra có thể cung cấp cho các cuộn
dây công tắc tơ , các rơle , các van điện từ … Tín hiệu vào có thể là tín hiệu rời rạc ,
tín hiệu liên tục , tín hiệu logic…
+ Mỗi điểm vào ra có một địa chỉ duy nhất được PLC sử dụng.
+ Các kênh vào / ra đã có các chức năng cách ly và điều hoa tín hiệu sao cho các bộ
cảm biến và các bộ tác động có thể nối trực tiếp với chúng mà không cần thêm mạch
điện khác.
+ Tín hiệu vào thường được ghép cách điện ( cách ly ) nhờ linh kiện quang. Dải tín
hiệu nhận vào cho các PLC cỡ lớn có thể là 5V , 24V , 110V , 220V. Các PLC cỡ
nhỏ thường chỉ nhận tín hiệu 24V.
+ Tín hiệu ra cũng được ghép cách ly, có thể cách ly kiều rơle , cách ly kiểu quang.
Tín hiệu ra có thể là tín hiệu chuyển mạch 24V , 100mA ; 110V , 1A một chiều ;
thậm chí 240V , 1A xoay chiều tùy loại PLC.

9



Cách ly kiều rơle

Cách ly kiểu quang.

3. Cấu hình phần cứng.

SF (đèn đỏ) : đèn đỏ SF báo hiệu hệ thống bị lỗi. Đèn SF sáng lên khi PLC có lỗi.
RUN (đèn xanh) : cho biết PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiện chương trình
được nạp vào trong bộ nhớ chương trình của PLC.
STOP (đèn vàng) : chỉ định PLC đang ở chế độ dừng. Dừng chương trình đang thực
hiện lại.

10


Ix.x (đèn xanh) : đèn xanh ở cổng vào chỉ định trạng thái tức thời của cổng ( x.x =
0.0 – 1.5 ). Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng.
Qy.y (đèn xanh) : đèn xanh ở cổng ra chỉ định trạng thái tức thời của cổng ( y.y =
0.0-1.10 ). Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng.
Một số loại CPU 22x:

11


12


-


1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.

Cổng truyền thông: S7-200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS 485 với phích
cắm 9 chân để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với các PLC
khác.Tốc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI là 9.6 kbps. Tốc độ truyền cung cấp
PLC theo kiểu tự do là từ 300 baud đến 38400 baud. Các chân của cổng truyền
thông là:
Đất.
24VDC.
Truyền và nhận dữ liệu.
Không dung.
Đất.
5VDC ( điện trở trong 100Ω ).
24VDC (100mA).
Truyền và nhận dữ liệu.
Không dùng.
Để ghép nối S7-200 với máy lập trình PG720 có thể sử dụng một cáp nối thẳng qua
MPI. Cáp đó đi kèm theo máy lập trình.
Ghép nối S7-200 với máy tính PC qua cổng RS 232 cần có cáp nối PC/PPI với bộ
chuyển đổi RS232/RS485 , và qua cổng USB ta có cáp USB/PPI.


-

Card nhớ , pin , clock (CPU 221 , 222).
Một tụ điện với điện dung lớn cho phép nuôi bộ nhớ RAM sau khi bị mất nguồn
điện cung cấp. Tùy theo CPU mà thời gian lưu trữ có thể kéo dài nhiều ngày. Chẳng
hạn CPU 224 là khoảng 100h.

13


Card nhớ: được sử dụng để lưu trữ chương trình. Chương trình chứa trong card nhớ
bao gồm : program block , data block , system block , công thức , dữ liệu đo và các
giá trị cưỡng bức.
- Card pin: dùng để mở rộng thời gian lưu trữ các dữ liệu có trong bộ nhớ. Nguồn pin
được tự động chuyển sang khi tụ PLC cạn. pin có thể sử dụng đến 200 ngày.
- Card Clock / Battery module: đồng hồ thơig gian thực cho CPU 221, 222 và nguồn
pin để nuôi đồng hồ và lưu giữ liệu. Thời gian sử dụng đến 200 ngày.
- Biến trở chỉnh giá trị analog: hai biến trở này được sử dụng như hai ngõ vào analog
cho phép điều chỉnh các biến cần phải thay đổi và sử dụng trong chương trình.
-

4. Các vùng nhớ.

Vùng nhớ đệm ngõ vào số I: CPU sẽ đọc trạng thái tín hiệu của tất cả các ngõ vào số
ở đầu mỗi chu kỳ quét ,sau đó sẽ chứa các giá trị này vào vùng nhớ đệm ngõ vào. Có
thể truy nhập vùng nhớ này theo bit , Byte , Word hay Doubleword.
- Vùng nhớ đệm ngõ ra số Q: Trong quá trình xử lý chương trình CPU sẽ lưu các giá
trị sử lý thuộc vùng nhớ ngõ ra vào đây. Tại cuối mỗi vòng quét CPU sẽ sao chép
nội dung vùng nhớ đệm này và chuyển ra các ngõ ra vật lý. Có thể truy nhập vùng
nhớ này theo bit , Byte , Word hay Doubleword.

- Vùng nhớ biến V: Sử dụng vùng nhớ V để lưu trữ các kết quả phép toán trung gian
có được do các xử lý logic của chương trình. Cũng có thể sử dụng vùng nhớ để lưu
trữ các dữ liệu khác liên quan đến chương trình hay nhiệm vụ điều khiển. Có thể
truy nhập vùng nhớ này theo bit , Byte , Word hay Doubleword
- Vùng nhớ M: Có thể coi vùng nhớ M như các rơle điều khiển trong chương trình để
lưu trữ trạng thái trung gian của một phép toán hay các thông tin điều khiển khác.
Có thể truy nhập vùng nhớ này theo bit , Byte , Word hay Doubleword.
-

Vùng nhớ bộ định thời T:S7-200 cung cấp vùng nhớ riêng cho các bộ định thời , các
bộ định thời được sử dụng cho các yêu cầu điều khiển cần trì hoãn thời gian. Giá trị
thời gian đếm sẽ được đếm tăng dần theo 3 độ phân giải là 1ms , 10ms , 100ms.
- Vùng nhớ bộ đếm C:Có 3 loại bộ đếm là bộ đếm lên , bộ đếm xuống , bộ đếm lên xuống . Các bộ đếm sẽ tăng hoặc giảm giá trị hiện hành khi tín hiệu ngõ vào thay
đổi trạng thái từ mức thấp lên mức cao.
- Vùng nhớ bộ đếm tốc độ cao HC:Các bộ đếm tốc độ cao được sử dụng để đếm các
sự kiên tốc độ cao độc lập với vòng quét của CPU. Giá trị đếm là số nguyên 32 bit
có dấu. Để truy xuất giá trị đếm của các bộ đếm tốc độ cao cần xác định địa chỉ của
bộ đếm tốc độ cao , sử dụng bộ nhớ HC và số của bộ đếm , ví dụ HC0. Giá trị đếm
hiện hành của các bộ đếm tốc độ cao là các giá trị chỉ đọc và truy xuất theo double
word.
- Các thanh ghi AC: Là các phần tử đọc / ghi mà có thể được dùng để truy xuất giống
như bộ nhớ. Chẳng hạn có thể sử dụng các thanh ghi để truy xuất các thông số từ các
-

14


-

-


-

-

chương trình con và lưu trữ các giá trị trung gian để sử dụng cho tính toán. Các CPU
s7-200 có 4 thanh ghi là AC0 , AC1 , AC2 và AC3. Chúng ta có thể truy xuất dữ liệu
trong các thanh ghi này theo Byte , Word và Doubleword.
Vùng nhớ đặc biệt SM: Các bit SM là các phần tử cho phép truyền thông tin giữa
CPU và chương trình người dùng. Có thể sử dụng các bit này để chọn lựa và điều
khiển một số chức năng đặc biệt của CPU , chẳng hạn như bit lên mức 1 trong vòng
quét đầu tiên , các bit phát ra các xung có tần số 1Hz… Chúng ta truy xuất vùng nhớ
SM theo bit , Byte , Word và Doubleword.
Vùng nhớ cục bộ L: Vùng nhớ này có độ lớn 64 Byte , trong đó 60 Byte có thể được
dùng như vùng nhớ cục bộ hay chuyển các thông số tới các chương trình con , 4
Byte cuối cùng dùng cho hệ thống. Vùng nhớ này tương tự như vùng nhớ biến V chỉ
khác ở chỗ các biến vùng nhớ V cho phép sử dụng tất cả các khối chương trình còn
vùng nhớ L chỉ có tác dụng trong phạm vi soạn thảo của một khối chương trình mà
thôi. Vị trí biến thuộc vùng nhớ L trong chương trình chính thì không thể sử dụng ở
chương trình con và ngược lại.
Vùng nhớ ngõ vào tương tự AI: Các PLC S7-200 chuyển một giá trị tương tự thành
giá trị số và chứa vào một vùng nhớ 16 bit. Bởi vì các giá trị tương tự chiếm một
vùng nhớ word nên chúng luôn luôn có các giá trị worrd chẵn , chẳng hạn như
AIW0 , AIW2 , AIW4… và là các giá trị chỉ đọc.
Vùng nhớ ngõ ra tương tự AQ: Các PLC S7-200 chuyển một giá trị số 16 bit sang
giá trị điện áp hoặc dòng điện , tương ứng với một giá trị số. Giống như các ngõ vào
tương tự chúng ta chỉ có thể truy xuất các ngõ ra tương tự theo word. Và là các giá
trị word chẵn , chẳng hạn AQW0, AQW2 , AQW4.

15



Bảng các vùng nhớ và đặc điểm của CPU

S7-200:

5. Kết nối với máy tính.

Đối với các thiết bị lập trình của hẵng Siemens có các cổng giao tiếp PPI thì có thể
kết nối trực tiếp với PLC thông qua một sợi cáp. Tuy nhiên đối với máy tính cá nhân
16


cần thiết phải có cáp chuyển đổi PC/PPI . Có 2 loại cáp chuyển đổi là cáp
RS232/PPI Multi-Master và cáp USB/PPI Multi-Master.
-

Cáp RS232/PPI Multi-Master.
Hình dáng của cáp và công tắc chọn chế độ truyền:

Tùy theo tốc độ truyền giữa máy tính và CPU mà công tắc 1,2,3 được để ở vị trí
thích hợp. Thông thường đối với CPU 22x thì tốc độ truyền thường đặt là 9.6 kbaud
( tức công tắc 1,2,3 được đặt theo thứ tự là 010 )
Tùy theo truyền thông là 10 bit hay 11 bit mà công tắc 7 được đặt ở vị trí thích hợp.
Khi kết nối bình thường với máy tính thì công tắc 7 chọn ở chế độ truyền thông 11
bit ( công tắc 7 đặt ở vị trí 0 )
Công tắc 6 ở cáp RS232/PPI Multi-Master được sử dụng để kết nối port truyền
thông RS232 của 1 modem với S7-200 CPU. Khi kết nối bình thường với máy tính
thì công tắc 6 được đặt ở vị trí data Comunications Equipment (DCE) (công tắc 6 ở
vị trí 0) . Khi kết nối cáp PC/PPI với một modem thì port RS232 của cáp PC/PPI

được đặt ở vị trí Data Teminal Equipment (DTE) (công tắc 6 ở vị trí 1).
Công tắc 5 được sử dụng để đặt cáp RS232/PPI Multi-Master thay thế cáp PC/PPI
hoặc hoạt động ở chế Freeport thì đặt ở chế độ PPI/Freeport (công tắc 5 ở vị trí 0).
Nếu kết nối bình thường là PPI (master) với phần mềm STEP 7 Micro/Win 3.2 SP4
hoặc cao hơn thì đặt ở chế độ PPI (công tắc 5 ở vị trí 1).
17


Sơ đồ nối cáp RS232/PPI Multi-Master giữa máy tính và CPU S7-200 với tốc độ
truyền 9,6 kbaud:

-

Cáp USB/PPI Multi-Master.
Hình dáng của cáp:

Cách thức kết nối cáp USB/PPI Multi-Master cũng tương tự như cáp RS232/PPI
Multi-Master . Để sử dụng cáp này , phần mềm cần phải là STEP 7 - Micro/WIN
3.2 Service Pack 4 ( hoặc cao hơn ). Cáp chỉ có thể được sử dụng với loại CPU 22x
hoặc sau này. Cáp USB không được hỗ trợ truyền thông Freeport và download cấu
hình màn hình TP070 từ phần mền TP Designer.
II. Phần mềm STEP 7 Micro/WIN.
1. Các phần tử cơ bản trong chương trình PLC S7-200

Các phần tử cơ bản trong chương trình PLC S7- 200 là:
1. Chương trình chính (main program)
2.

Chương trình con (subroutine)


3.

Chương trinh ngắt (interupt rountine)
18


4.

Khối hệ thống ( system block)

5.

Khối dữ liệu (data block)

•

Chương trình OB1 (main program)
Đây là phần khung chương trình, chứa các lệnh điều khiển ứng dụng. Với 1 số
chương trình điều khiển nhỏ, đơn giản chúng ta có thể viết tắt các lệnh trong khối
này. Chương trình ứng dụng được bắt đầu từ chương trình chính, các lệnh được xử
lý lần lượt từ trên xuống dưới và chỉ 1 lần ở mỗi vòng quét. Trong S7-200 chương
trính được chứa trong khối OB1.

•

Chương trình con SUB (subroutine)

-

Các lệnh viết trong chương trình con chỉ có thể được xử lý khi chương trình con

được gọi (Call) từ các chương trình chính, từ 1 chương trình con khác hoặc từ 1
chương trình ngắt. Sử dụng chương trình con khi chúng ta muốn phân chia nhiệm vụ
điều khiển. Mối chương trình con được viết cho 1 nhiệm vụ nhỏ hoặc khi có nhiệm
vụ điều khiển tương tự nhau (ví dụ : điều khiển băng tải 1, điều khiển băng tải 2) thì
chúng ta chỉ cần tạo chương trình con 1 lần và có thể gọi ra nhiều lần từ chương
trình chính.
Sử dụng chương trình con có 1 số ưu điểm sau:
+ Chương trình điều khiển được chia theo nhiệm vụ điều khiển nên có cấu trúc rõ
ràng, rất dễ ràng cho việc kiểm tra chỉnh sửa chương trình.
+ Giảm thời gian vòng quét của chương trình. CPU không phải liên tục xử lý các
lệnh của chương trình mà chỉ xử lý chương trình con khi có lênh gọi tương ứng.
+ Chương trình con cho phép giảm công việc soạn thảo khi có các chương trình con
giống nhau.

•

Chương trình ngắt INT ( interupt rountine)
Chương trình ngắt được thiết kế cho 1 sự kiện ngắt được định nghĩa trước. Bất cứ
khi nào xác định sự kiện ngắt xảy ra thì S7-200 thực hiện chương trình ngắt.
Chương trình ngắt không đựơc gọi bởi chương trình chính mà theo sự kiện ngắt xảy
ra. Chương trình ngắt được sử lý mỗi khi sự kiện ngắt xảy ra.

•

Khối hệ thống (system block)
System bock cho phép ta cấu hình các tuỳ chọn phần cứng khác nhau cho S7-200.

•

Khối dữ liệu (data block)

19


Data Block cho phép lưu trữ các giá trị biến khác nhau (vùng nhớ V) được sử dụng
trong chương trình. Giá trị ban đầu được nhập trong mỗi khối dữ liệu.
2. Phần ngôn ngữ lập trình.

Để có thể soạn thảo chương trình cho các S7-200, chúng ta sử dụng chương trình
Step 7 Micro Win. Và cũng giống như PLC của các hãng khác chúng ta có 3 dạng
soạn thảo thông dụng là LAD. FBD, STL. Việc tuỳ chọn việc soạn thảo nào để viết
chương trình là tuỳ vào người sử dụng.
•

Dạng hình thang LAD (Ladder logic)
Ở dạng soạn thảo này chương trình được hiên thị gần giống sơ đồ nối dây một mạch
trang bị điện gồm các thiết bị Rơle, Contactor. Chúng ta xem như 1 dòngđiện từ 1
nguồn điện chảy qua các chuỗi tiếp điểm lôgic ngõ vào từ trái qua phải rồi đến ngõ
ra. Chương trình cơ bản được chia ra làm nhiều Network, mỗi Network thực hiện 1
nhiệm vụ nhỏ cụ thể. Các Network thực hiện từ trái qua phải và từ trên xuống dưới.

Các phần tử chủ yếu dùng trong dạng soạn thảo này là:
+ Tiếp điểm không đảo -| |+ Tiếp điểm đảo -|\|+ Ngõ ra –( )+ Các hộp chức năng các hộp biểu diễn các phép toán số học định thời , bộ đếm.
Dạng soạn thảo này có 1 số ưu điểm:
+ Dễ sử dụng cho người mới học lập trình.
+ Biểu diễn đồ hoạ dễ hiểu và thông dụng.
+ Luôn có thể chuyển sang STL từ dạng LAD.
•

Dạng khối chức năng: FBD (Funtion Block Diagram)
Dạng FBD hiện thị chương trình soạn thảo ở dạng đồ hoạ tương tự như sơ đồ

các cổng lôgic. FBD không khái niệm đường nguồn phải trái do đó khái niệm dòng
điện không được sử dụng. Thay vào đó là các Logic 1. Không có tiếp điểm và cuộn
dây như ở dạng LAD, nhưng có các cổng Logic và cổng chức năng. Các cổng lôgic
AND, OR, XOR… tương ứng với các tiếp điểm Logic nối tiếp hay song song…

20


Đầu ra của các cổng Lôgic hay hộp chức năng có thể được sử dụng để nối tiếp
với đầu vào của các cổng lôgic hay các hộp chức năng khác. Với dạng soạn thảo này
có 1 số ưu điểm sau:
+ Biểu diễn ở dạng đồ hoạ các cổng chức năng giúp ta có thể dễ đọc hiểu theo trình
tự điều khiển.
+ Luôn có thể chuyển từ dạng FBD sang STL.
•

Dạng liệt kê lệnh : STL (StaTement List)
Đây là dạng soạn thảo chương trình dạng tập hợp các câu lệnh. Người dùng
phải nhập các câu lênh từ bàn phím, giữa lệnh và các toán hạng có khoảng trắng và
mỗi lệnh chiếm 1 hàng. Ở dạng soạn thảo này sẽ có 1 số chức năng mà dạng soạn
thảo STL và FBD không có.
Dạng soạn thảo này có 1 số điểm chính:
+ Là dạng soạn thảo phù hợp cho những người có kinh nghiệm lập trình PLC.
+ STL cho phép khắc phục 1 số khó khăn khi lập trình STL và FBD.
+ Luôn luôn có thể chuyển được từ dạng LAD hay FBD về dạng STL nhưng khi
chuyển ngược lại từ STL sang LAD hay FBD thì có 1số phản ứng không chuyển
được.

21



CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
1.
Phân tích công nghệ
Khi nhấn nút khởi động, bàn cân sẽ xác định vị trí ban đầu. Sau khi bàn cân đã
xác định được vị trí ban đầu, kiểm tra các điều kiện ban đầu và đúng sẽ khởi động
băng tải số 1, khi vật cần xác định khối lượng đến vị trí bàn cân thì băng tải 1 sẽ
dừng và xi lanh 1 sẽ đẩy vật lên bàn cân. Tại bàn cân sẽ có hai trường hợp xảy ra:
+ Nếu vật đủ trọng lượng thì vật năng sẽ được xilanh 2 đẩy ngược trở lại băng tải 1
và đi tiếp rồi tiếp tục đợi vật tiếp theo đến vị trí bàn cân.
+ Nếu tại bàn cân vật không đủ trọng lượng thì bàn cân sẽ hạ thấp xuống vị trí băng
tải thứ 2 và xi lanh 3 sẽ đẩy vật sang băng tải thứ 2 đưa vật sang phía phế phẩm.
+ Sau khi sản phẩm bị loại thi bàn cân được nâng lên vị trí băng tải thứ nhất để sẵn
sàng chờ cân sản phẩm tiếp theo.
+ Trong mỗi ca làm việc phải xác định được số lượng sản phẩm đủ trọng lượng và
phế phẩm. Đưa ra hiển thị tại chỗ.
Xi lanh 1
Xi lanh 2
Xi lanh 3
cân
Băng tải 1
Băng tải 2
22


Hình 1: Sơ đồ cân định lượng phân loại sản phẩm

+ Nếu ấn nút dừng thì các băng tải sẽ dừng và các xilanh được thu về vị trí ban đầu.
2.
Phương án thiết kế

CHƯƠNG 3: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ
1. Thiết bị trong hệ thống
STT
1
2

Thiết bị
Nút nhấn khởi động
KH: ON
Nút nhấn dừng
KH: OFF

3

Cảm biến phát hiện sản phẩm.
KH: LS_SP

4

Xi lanh 1

5

Cảm biến vị trí ban đầu của xi
lanh
KH: LS_XL1_0

6

Cảm biến vị trí tác động của

xi lanh (khi đã đẩy sản phẩm
vào bàn cân) KH: LS_XL1_1

Hình ảnh
(chỉ mang tính tham
khảo)

Diễn giải
Chọn nút nhấn đơn 1 tiếp điểm NO
Chọn nút nhấn đơn 1 tiếp điểm NO
Nhiệm vụ xác định sản phẩm khi đến
vị trí chuẩn bị vào bàn cân.
- Chọn cảm biến tiệm cận loại điện
dung phát hiện các vật kim loại và phi
kim loại.
- Loại 3 dây, nguồn cấp 10~30VDC,
tiếp điểm NO.
Xi lanh đẩy sản phẩm vào bàn cân:
- Chọn loại xi lanh đơn tác dụng trực
tiếp, 1 cửa vào khí nén tác động đồng
thời là cửa xả, xilanh có vị trí 0 nhờ lò
xo trả về.
Xác định vị trí ban đầu của xilanh (khi
chưa tác động).
- Chọn loại cảm biến ốp trực tiếp trên
thân xi lanh tại vị trí ban đầu của piton.
- Tín hiệu ra dạng ON- OFF, 1 tiếp
điểm NO.
Xác định vị trí tác động của xilanh (khi
đẩy sản phẩm).

- Chọn loại cảm biến ốp trực tiếp trên
thân xi lanh tại vị trí tác động của
piton.
- Tín hiệu ra dạng ON- OFF, 1 tiếp
điểm NO.

23


7

8

Van điện từ điều khiển Xi lanh
1
KH: V1

Nhiệm vụ nhận tín hiệu điều khiển từ
PCL đóng mở khí nén điều khiển Xi
lanh 1.
- Chọn loại van đảo chiều 3/2 điều
khiển trực tiếp bằng nam châm điện (có
vị trí 0 nhờ lò xo).
- Khi chưa tác động của ra A nối thông
với cửa xả R cửa cấp khí P bị khóa, khi
tác động của xả R bị khóa cửa ra A nối
thông với nguồn cấp khí cửa P.

Cảm biến bàn cần
KH: LS_BC_LOADCELL


Nhiệm vụ cấp tín hiệu cân vào PLC.
- Chọn loại 0~50 kg (giả thiết sản
phầm có khối lượng <50kg).
- Nguồn cấp 10VDC, tín hiệu ra 0~10V
cấp trực tiếp cho đầu vào AI của PLC.

24


9

Cảm biến vị trí trên của bàn
cân (vị trí cân, cao trình bằng
băng tải 1).
KH: LS_BC_T

Xác định vị trí sẳn sàng cân của bàn
cân (vị trí trên).
- Chọn loại cảm biến tiệm cận phát
hiện kim loại khoảng cách tới 20mm.
- Loại 2 dây, nguồn cấp 10~30VDC,
tiếp điểm NO

10

Cảm biến vị trí dưới cảu bàn
cân ( vị trí chuyển sản phẩm
không đạt yêu cầu ra băng tải
2).

KH: LS_BC_D

Xác định vị trí loại sản phẩm của bàn
cân (vị trí dưới).
- Chọn loại cảm biến tiệm cận phát
hiện kim loại khoảng cách tới 20mm.
- Loại 2 dây, nguồn cấp 10~30VDC,
tiếp điểm NO

11

Xi lanh 2

12

Cảm biến vị trí ban đầu của xi
lanh
KH: LS_XL2_0

13

Cảm biến vị trí tác động của
xi lanh (khi đã đẩy sản phẩm
trở lại băng tải 1) KH:
LS_XL2_1

Xi lanh đẩy sản phẩm đặt yêu cầu trở
về băng tải 1:
- Chọn loại xi lanh đơn tác dụng trực
tiếp, 1 cửa vào khí nén tác động đồng

thời là cửa xả, xilanh có vị trí 0 nhờ lò
xo trả về.
Xác định vị trí ban đầu của xilanh (khi
chưa tác động).
- Chọn loại cảm biến ốp trực tiếp trên
thân xi lanh tại vị trí ban đầu của piton.
- Tín hiệu ra dạng ON- OFF, 1 tiếp
điểm NO.
Xác định vị trí tác động của xilanh (khi
đẩy sản phẩm).
- Chọn loại cảm biến ốp trực tiếp trên
thân xi lanh tại vị trí tác động của
piton.
- Tín hiệu ra dạng ON- OFF, 1 tiếp

25