CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨ

1
SVTH: Lương Hồng Hưng
Nguyễn Chí Tâm


CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨ

DANH MỤC HÌNH ẢNH

2ii
SVTH: Lương Hồng Hưng
Nguyễn Chí Tâm


LỜI MỞ ĐẦU

LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay trên thế giới sự phát triển như vũ bão của khoa học kỹ thuật, đã kéo theo
sự phát triển của nhiều lĩnh vực khác như nghành sản xuất...Những công nghệ mới, tiên
tiến liên tục được ra đời để thay thế công nghệ cũ lạc hậu, nhằm phụ vụ nhu cầu ngày
càng cao của con người.
Không thể nằm ngoài quy luật của sự phát triển đó. Đất nước ta đang tiến hành
công nghệ hóa, hiện đại hóa. Phấn đấu đến năm 2020 cơ bản trở thành nước công
nghiệp phát triển. Để điều đó trở thành hiện thực chúng ta phải không ngừng nghiên
cứu phát triển, ứng dụng công nghệ mới tiên tiến vào thực tiễn để đẩy nhanh công cuộc
công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.Trong đó ngành kỹ thuật điện là chiếm vị trí
hết sức quan trọng. Là mũi nhọn và then chốt để giải quyết vấn đề nâng cao năng suất
và chất lượng sản phẩm. Một trong những vấn đề quan trọng trong dây truyền là việc
điều chỉnh tốc độ của động cơ. Trong đó phải kể đến hệ thống điều khiển động cơ bằng

lập trình PLC. Chiếm một vị trí khá quan trọng trong ngành kỹ thuật điện đó là kỹ thuật
điều khiển logic khả năng lập trình viết tắt là PLC ( Progammable logical controller).
Nó đã và đang phát triển mạnh mẽ và ngày càng chiếm vị trí quan trọng trong các
ngành kinh tế quốc dân. Không những thay thế cho kỹ thuật điều khiển bằng cơ cấu
cam hoặc kỹ thuật rơle trước kia mà còn chiếm lĩnh nhiếu chức năng phụ khác nữa
chẳng hạn như chức năng chuẩn đoán... Kỹ thuật này điều khiển có hiệu quả với từng
máy làm việc độc lập cũng như với những hệ thống máy sản xuất linh hoạt, phức tạp
hơn. Dùng PLC có nhiều ưu điểm như: nhỏ gọn, hoạt động chính xác tin cậy và đặc
biệt có thể thay đổi chương trình điều khiển một cách dễ dàng.
Được sự hướng dẫn tận tình của thầy Trần Trung Khánh trong thời gian làm đồ
án môn học.Em đã hoàn thành tốt môn học với đề tài” Tìm hiểu mạch điều khiển mở
máy tuần tự 3 động cơ dùng PLC”.

Trang 3
SVTH: Lương Hồng Hưng
Nguyễn Chí Tâm


LỜI CAM ĐOAN

LỜI CAM ĐOAN
Toàn bộ đồ án là do em nghiên cứu và xây dựng nên dưới sự hướng dẫn của Thầy
Trần Trung Khánh. Nội dung lý thuyết trong đồ án có sự tham khảo và sử dụng của
một số tài liệu, thông tin được đăng tải trên các tác phẩm, tạp chí và các trang web theo
danh mục tài liệu của đồ án.
Em xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong đồ án này là trung thực và
chưa hề được sử dụng trong đồ án nào. Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện đồ án này đã
được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong đồ án đã được chỉ rõ nguồn gốc.
Cần Thơ, ngày


tháng

năm 2019

Sinh viên thực hiện
(Ký và ghi rõ họ tên)

Nguyễn Chí Tâm
Sinh viên thực hiện
(Ký và ghi rõ họ tên)

Lương Hồng Hưng

Trang 4
SVTH: Lương Hồng Hưng
Nguyễn Chí Tâm


LỜI CẢM ƠN

LỜI CẢM ƠN
Để bài báo cáo này đạt kết quả tốt đẹp, em đã nhận được sự hỗ trợ, giúp đỡ rất
nhiều từ Thầy. Với tình cảm sâu sắc, chân thành, cho phép em được bày tỏ lòng biết ơn
sâu sắc đến tất cả các cá nhân và khoa đã tạo điều kiện giúp đỡ trong quá trình học tập
và hoàn thiện bài báo cáo. Trước hết chúng em xin gửi tới các thầy cô khoa Điện- Điện
Tử-Viễn Thông trường Đại Học Kỹ Thuật- Công Nghệ Cần Thơ lời chào trân trọng, lời
chúc sức khỏe và lời cảm ơn sâu sắc đã tạo điều kiện cho em có những ngày kiến tập
vô cùng ý nghĩa. Với sự quan tâm, dạy dỗ, chỉ bảo tận tình chu đáo của thầy cô, đến
nay em đã có thể hoàn thành bài báo cáo này. Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân
thành nhất tới giảng viên hướng dẫn Thầy Trần Trung Khánh đã quan tâm giúp đỡ,

hướng dẫn em hoàn thành tốt bài báo cáo trong thời gian qua.
Với điều kiện thời gian cũng như kinh nghiệm còn hạn chế của em bài báo cáo
này không thể tránh được những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng
góp ý kiến của các thầy cô để chúng em có điều kiện bổ sung, nâng cao ý thức của
mình, phục vụ tốt hơn công tác thực tế sau này.
Em xin chân thành cảm ơn!

Trang 5
SVTH: Lương Hồng Hưng
Nguyễn Chí Tâm


NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
Trang 6
SVTH: Lương Hồng Hưng
Nguyễn Chí Tâm


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 Giới thiệu chung về PLC
Sự phát triển của kỹ thuật điều khiển tự động hiện đại và công nghệ điều khiển
logic khả trình dựa trên cơ sở phát triển của tin học mà cụ thể là sự phát triển của kỹ
thuật máy tính.
Kỹ thuật điều khiển logic khả trình PLC (Programmable Logic Control) được
phát triển từ những năm 1968 -1970. Trong giai đoạn đầu các thiết bị khả trình yêu cầu
người sử dụng phải có kỹ thuật điện tử, phải có trình độ cao. Ngày nay các thiết bị PLC
đã phát triển mạnh mẽ và có mức độ phổ cập cao.
Thiết bị điều khiển logic lập trình được PLC là dạng 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, chẳng hạn cho phép tính logic, lập chuỗi, định giờ, đếm, và các thuật

toán để điều khiển máy và các quá trình công nghệ. PLC được thiết kế cho các kỹ sư,
không yêu cầu cao về kiến thức máy tính và ngôn ngữ máy tính, có thể vận hành.
Chúng được thiết kế cho các nhà kỹ thuật có thể cài đặt hoặc thay đổi chương trình. Vì
vậy, các nhà thiết kế PLC phải lập trình sẵn sao cho chương trình điều khiển có thể
nhập bằng cách sử dụng ngôn ngữ đơn giản (ngôn ngữ điều khiển). Thuật ngữ logic
được sử dụng vì việc lập trình chủ yếu liên quan đến các hoạt động logic, ví dụ nếu có
các điều kiện A và B thì C làm việc... Người vận hành nhập chương trình (chuỗi lệnh)
vào bộ nhớ PLC. Thiết bị điều khiển PLC sẽ giám sát các tín hiệu vào và các tín hiệu ra
theo chương trình này và thực hiện các quy tắc điều khiển đã được lập trình.
Các PLC tương tự máy tính, nhưng máy tính được tối ưu hoá cho các tác vụ tính
toán và hiển thị, còn PLC được chuyên biệt cho các tác vụ điều khiển và môi trường
công nghiệp. Vì vậy các PLC:
+ Được thiết kế bền để chịu được rung động, nhiệt, ẩm và tiếng ồn,
+ Có sẵn giao diện cho các thiết bị vào ra,

Trang 7
SVTH: Lương Hồng Hưng
Nguyễn Chí Tâm


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

+ Được lập trình dễ dàng với ngôn ngữ điều khiển dễ hiểu, chủ yếu giải quyết các
phép toán logic và chuyển mạch.
Về cơ bản chức năng của bộ điều khiển logic PLC cũng giống như chức năng của
bộ điều khiển thiết kế trên cơ sở các rơle công tắc tơ hoặc trên cơ sở các khối điện tử
đó là:
+ Thu thập các tín hiệu vào và các tín hiệu phản hồi từ các cảm biến,
+ Liên kết, ghép nối các tín hiệu theo yêu cầu điều khiển và thực hiện đóng mở
các mạch phù hợp với công nghệ,

+ Tính toán và soạn thảo các lệnh điều khiển trên cơ sở so sánh các thông tin thu
thập được,
+ Phân phát các lệnh điều khiển đến các địa chỉ thích hợp.
Riêng đối với máy công cụ và người máy công nghiệp thì bộ PLC có thể liên kết
với bộ điều khiển số NC hoặc CNC hình thành bộ điều khiển thích nghi. Trong hệ
thống của các trung tâm gia công, mọi quy trình công nghệ đều được bộ PLC điều
khiển tập trung.
1.2. Các thành phần cơ bản của một bộ PLC
1.2.1 Cấu hình phần cứng
Bộ PLC thông dụng có năm bộ phận cơ bản gồm: bộ xử lý, bộ nhớ, bộ nguồn,
giao diện vào/ra và thiết bị lập trình. Sơ đồ hệ thống như hình 1.1

Trang 8
SVTH: Lương Hồng Hưng
Nguyễn Chí Tâm


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Hình 1. 1 Nguyên lí của bộ PLC
a.Bộ xử lý
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 thiết bị 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 kết quả điều khiển tới đầu
ra. Chu kỳ thời gian này gọi là thời gian quét (scan). Thời gian một vòng quét phụ thuộ
vào dung lượng của bộ nhớ, vào tốc độ của CPU. Nói chung chu kỳ một vòng quét như

hình 2
Sự thao tác tuần tự của chương trình dẫn dấn một thời gian trễ trong khi bộ đếm
của chương trình đi qua một chu trình đầy đủ, sau đó bắt đầu lại từ đầu.

Hình 1. 2 Chu trình thao tác tuần tự
Trang 9
SVTH: Lương Hồng Hưng
Nguyễn Chí Tâm


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Để đánh giá thời gian trễ người ta đo thời gian quét của một chương trình dài 1K
byte và coi đó là chỉ tiêu để so sánh các PLC. Với nhiều loại PLC thời gian trễ này có
thể tới 20ms hoặc hơn. Nếu thời gian trễ gây trở ngại cho quá trình điều khiển thì phải
dùng các biện pháp đặc biệt, chẳng hạn như lặp lại những lần gọi quan trọng trong thời
gian một lần quét, hoặc là điều khiển các thông tin chuyển giao để bỏ bớt đi những lần
gọi ít quan trọng khi thời gian quét dài tới mức không thể chấp nhận được. Nếu các giải
pháp trên không thoả mãn thì phải dùng PLC có thời gian quét ngắn hơn.
b. Bộ nguồn
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 đầu ra hoặc các module còn lại (thường là 24V).
c. Thiết bị lập trình
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.
d. Bộ nhớ
Bộ nhớ là nơi lưu giữ chương trình sử dụng cho các hoạt động điều khiển. Các
dạng bộ nhớ có thể là RAM, ROM, EPROM. Người ta luôn chế tạo nguồn dự phòng

cho RAM để duy trì chương trình trong trường hợp mất điện nguồn, thời gian duy trì
tuỳ 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.
e. Giao diện vào/ra
Giao diện vào 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
Trang 10
SVTH: Lương Hồng Hưng
Nguyễn Chí Tâm


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

công tắc tơ, các rơle, các van điện từ, các động cơ nhỏ... Tín hiệu vào/ra có thể là tín
hiệu rời rạc, tín hiệu liên tục, tín hiệu logic... Các tín hiệu vào/ra có thể thể hiện như
hình 1.3.
Mỗi điểm vào ra có một địa chỉ duy nhất được PLC sử dụng

Hình 1. 3 Giao diện vào/ra
Các kênh vào/ra đã có các chức năng cách ly và điều hoà 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 như hình
1.4. Dải tín hiệu nhận vào cho các PLC cỡ lớn có thể là 5v, 24v, 110v, 220v. Các PLC
cỡ nhỏ thường chỉ nhập tín hiệu 24v.

Hình 1. 4 Tín hiệu ra


Trang 11
SVTH: Lương Hồng Hưng
Nguyễn Chí Tâm


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Tín hiệu ra cũng được ghép cách ly, có thể cách ly kiểu rơle như hình 1.5a, cách
ly kiểu quang như hình 1.5b. Tín hiệu ra có thể là tín hiệu chuyển mạch 24v, 100mA;
110v, 1A một chiều, thậm chí 240v, 1A xoay chiều tuỳ loại PLC. Tuy nhiên, với PLC
cỡ lớn dải tín hiệu ra có thể thay đổi bằng cách lựa chọn các module ra thích hợp.

Hình 1. 5 Tính hiệu ra PLC cỡ lớn

1.2.2. Cấu tạo chung của PLC
Các PLC có hai kiểu cấu tạo cơ bản là: kiểu hộp đơn và kiểu modulle nối ghép.
Kiểu hộp đơn thường dùng cho các PLC cỡ nhỏ và được cung cấp dưới dạng nguyên
chiếc hoàn chỉnh gồm bộ nguồn, bộ xử lý, bộ nhớ và các giao diện vào/ra. Kiểu hộp
đơn thường vẫn có khả năng ghép nối được với các module ngoài để mở rộng khả năng
của PLC. Kiểu hộp đơn như hình 1.6.

Hình 1. 6 Kiểu hộp

Kiểu module ghép nối gồm các module riêng cho mỗi chức năng như module
nguồn, module xử lý trung tâm, module ghép nối, module vào/ra, module mờ, module
PID... các module được lắp trên các rãnh và dược kết nối với nhau. Kiểu cấu tạo này có

Trang 12
SVTH: Lương Hồng Hưng
Nguyễn Chí Tâm



CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

thể được sử dụng cho các thiết bị điều khiển lập trình với mọi kích cỡ, có nhiều bộ
chức năng khác nhau được gộp vào các module riêng biệt. Việc sử dụng các module
tuỳ thuộc công dụng cụ thể. Kết cấu này khá linh hoạt, cho phép mở rộng số lượng đầu
nối vào/ra bằng cách bổ sung các module vào/ra hoặc tăng cường bộ nhớ bằng cách
tăng thêm các đơn vị nhớ.
1.3. Các vấn đề về lập trình
1.3.1. Khái niệm chung
PLC có thể sử dụng một cách kinh tế hay không phụ thuộc rất lớn vào thiết bị lập
trình. Khi trang bị một bộ PLC thì đồng thời phải trang bị một thiết bị lập trình của
cùng một hãng chế tạo. Tuy nhiên, ngày nay người ta có thể lập trình bằng phần mềm
trên máy tính sau đó chuyển sang PLC bằng mạch ghép nối riêng.
Sự khác nhau chính giữa bộ điều khiển khả trình PLC và công nghệ rơle hoặc bán
dẫn là ở chỗ kỹ thuật nhập chương trình vào bộ điều khiển như thế nào. Trong điều
khiển rơle, bộ điều khiển được chuyển đổi một cách cơ học nhờ đấu nối dây "điều
khiển cứng", còn với PLC thì việc lập trình được thực hiện thông qua một thiết bị lập
trình và một ngoại vi chương trình. Có thể chỉ ra quy trình lập trình theo giản đổ hình
1.8.
Để lập trình người ta có thể sử dụng một trong các mô hình sau đây:

Hình 1. 7 Quy trình lập trình

Trang 13
SVTH: Lương Hồng Hưng
Nguyễn Chí Tâm



CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

+ Mô hình dãy.
+ Mô hình các chức năng.
+ Mô hình biểu đồ nối dây.
+ Mô hình logic.
Việc lựa chọn mô hình nào trong các mô hình trên cho thích hợp là tuỳ thuộc vào
loại PLC và điều quan trọng là chọn được loại PLC nào cho phép giao lưu tiện lợi và
tránh được chi phí không cần thiết. Đa số các thiết bị PLC lưu hành trên thị trường hiện
nay là dùng mô hình dãy hoặc biểu đồ nối dây. Những PLC hiện đại cho phép người
dùng chuyển từ một phương pháp nhập này sang một phương pháp nhập khác ngay
trong quá trình nhập.
Trong thực tế khi sử dụng biểu đồ nối dây thì việc lập trình có vẻ đơn giản hơn vì
nó có cách thể hiện gần giống như mạch rơle công tắc tơ. Tuy nhiên, với những người
đã có sẵn những hiểu biết cơ bản về ngôn ngữ lập trình thì lại cho rằng dùng mô hình
dãy dễ dàng hơn, đồng thời với các mạch cỡ lớn thì dùng mô hình dãy có nhiều ưu
điểm hơn.
Mỗi nhà chế tạo đều có những thiết kế và phương thức thao tác thiết bị lập trình
riêng, vì thế khi có một loại PLC mới thì phải có thời gian và cần phải được huấn luyện
để làm quen với nó.
1.3.2. Các phương pháp lập trình
Từ các cách mô tả hệ tự động các nhà chế tạo PLC đã soạn thảo ra các phương
pháp lập trình khác nhau. Các phương pháp lập trình đều được thiết kế đơn giản, gần
với các cách mô tả đã được biết đến. Từ đó nói chung có ba phương pháp lập trình cơ
bản là phương pháp bảng lệnh STL, phương pháp biểu đồ bậc thang LAD và phương
pháp lưu đồ điều khiển CSF. Trong đó, hai phương pháp bảng lệnh STL và biểu đồ bậc
thang LAD được dùng phổ biến hơn cả.
a. Phương pháp hình thang LAD (Ladder Logic)

Trang 14

SVTH: Lương Hồng Hưng
Nguyễn Chí Tâm


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Phương pháp hình thang có dạng của biểu đồ nút bấm. Các phần tử cơ bản của
phương pháp hình thang là:
-

Tiếp điểm:
+ Thường mở
+ Thương kín
+ Cuộn dây (mô tả các rơle)

-

Hộp (mô tả các hàm khác nhau, các lệnh đặc biệt)

Bảng 1.1 Một số kí hiệu khác nhau và các lệnh cơ bản:

IEC
1131-3

Misubishi OMRON Siemens

LD

LD


LDN

LDI

AND

AND

AND
N

ANI

LD
LD
NOT
AND
AND
NOT

Telemec- Spreher
anique

và Schuh

A

L

STR


AN

AL

A

A

AN

AN

Chú thích
Khởi đầu với tiếp
điểm thường mở

STR

Khởi đầu với tiếp

NOT

điểm thường kín

AND

Phần tử nối tiếp có
tiếp điểm mở


AND

Phần tử nối tiếp có

NOT

tiếp điểm kín

O

O

OR

OR

O

OR

ORN

ORI

OR NOT

ON

ON


OR NOT

Phần tử song song có
tiêu điểm mở
Phần tử song song có
tiếp điểm kín

Trang 15
SVTH: Lương Hồng Hưng
Nguyễn Chí Tâm


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

ST

OUT

OUT

=

=

OUT

Lấy tín hiệu ra

Mạng LAD là đường nối các phần tử thành một mạch hoàn chỉnh, theo thứ tự từ
trái sang phải, từ trên xuống dưới. Quá trình quét của PLC cũng theo thứ tự này. Mỗ

một nấc thang xác định một số hoạt động của quá trình điều khiển. Một sơ đồ LAD có
nhiều nấc thang. Trên mỗi phần tử của biếu đồ hình thang LAD có các tham số xác
định tuỳ thuộc vào ký hiệu của từng hãng sản xuất PLC.
b. Phương pháp liệt kê lệnh STL (Statement List)
Phương pháp STL gần với biểu đồ logic. Ở phương pháp này các lệnh được liệt
kê thứ tự. Tuy nhiên, để phân biệt các đoạn chương trình người ta thường dùng các mã
nhớ, mỗi mã nhớ tương ứng với một nấc thang của biểu đồ hình thang. Để khởi đầu
mỗi đoạn (tương ứng như khởi đầu một nấc thang) khi lập luôn sử dụng các lệnh khởi
đầu như LD, L, A, O... (bảng 1.l). Kết thúc mỗi đoạn thường là lệnh gán cho đầu ra,
đầu ra có thể là đầu ra cho thiết bị ngoại vi có thể là đầu ra cho các rơle nội.
c. Phương pháp lưu đồ điều khiển CSF (Control System Flow)
Phương pháp lưu đồ điều khiển CSF trình bày các phép toán logic với các ký hiệu
đồ hoạ đã được tiêu chuẩn hoá như hình 1.15. Phương pháp lưu đồ điều khiển thích
hợp với người đã quen với phép tính điều khiển bằng đại số Boole.

Trang 16
SVTH: Lương Hồng Hưng
Nguyễn Chí Tâm


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.4. Đánh giá ưu nhược điểm của PLC
Trước đây, bộ PLC thường rất đắt, khả năng hoạt động bị hạn chế và quy trình lập
trình phức tạp. Vì những lý do đó mà PLC chỉ được dùng trong những nhà máy và các
thiết bị đặc biệt. Ngày nay do giảm giá liên tục, kèm theo tăng khả năng của PLC dẫn
đến kết quả là ngày càng được áp dụng rộng rãi cho các thiết bị máy móc. Các bộ PLC
đơn khối với 24 kênh đầu vào và 16 kênh đầu ra thích hợp với các máy tiêu chuẩn
đơn, các trang thiết bị liên hợp. Còn các bộ PLC với nhiều khả năng ứng dụng và lựa
chọn được dùng cho những nhiệm vụ phức tạp hơn.Có thể kể ra các ưu điểm của PLC

như sau:
+ Chuẩn bị vào hoạt động nhanh: Thiết kế kiểu module cho phép thích nghi
nhanh với mọi chức năng điều khiển. Khi đã được lắp ghép thì PLC sẵn sàng làm việc
ngay. Ngoài ra nó còn được sử dụng lại cho các ứng dụng khác dễ dàng.
+ Độ tin cậy cao: Các linh kiện điện tử có tuổi thọ dài hơn các thiết bị cơ-điện.
Độ tin cậy của PLC ngày càng tăng, bảo dưỡng định kỳ thường không cần thiết còn với
mạch rơle công tắc tơ thì việc bảo dưỡng định kỳ là cần thiết.
+ Dễ dàng thay đổi chương trình: Những thay đổi chương trình được tiến hành
đơn giản. Để sửa đổi hệ thống điều khiển và các quy tắc điều khiển đang được sử dụng,
người vận hành chỉ cần nhập tập lệnh khác, gần như không cần mắc nối lại dây (tuy
nhiên, có thể vẫn phải nối lại nếu cần thiết). Nhờ đó hệ thống rất linh hoạt và hiệu quả.
+ Đánh giá nhu cầu đơn giản: Khi biết các đầu vào và các đầu ra thì có thể đánh
giá được kích cỡ yêu cầu của bộ nhớ hay độ dài chương trình. Do đó, có thể dễ dàng và
nhanh chóng lựa chọn PLC phù hợp với các yêu cầu công nghệ đặt ra.
+ Khả năng tái tạo: Nếu dùng nhiều PLC với quy cách kỹ thuật giống nhau thì chi
phí lao động sẽ giảm thấp hơn nhiều so với bộ điều khiển rơle, đó là do giảm phần lớn
lao động lắp ráp.
+ Tiết kiệm không gian: PLC đòi hỏi ít không gian hơn so với bộ điều khiển rơle
tương đương.
Trang 17
SVTH: Lương Hồng Hưng
Nguyễn Chí Tâm


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

+ Có tính chất nhiều chức năng: PLC có ưu điểm chính là có thể sử dụng cùng
một thiết bị điều khiển cơ bản cho nhiều hệ thống điều khiển. Người ta thường dung
PLC cho các quá trình tự động linh hoạt vì dễ dàng thuận tiện trong tính toán, so sánh
các giá trị tương quan, thay đổi chương trình và thay đổi các thông số.

+ Về giá trị kinh tế: Khi xét về giá trị kinh tế của PLC phải đề cập đến số lượng
đầu ra và đầu vào. Quan hệ về giá thành với số lượng đầu vào/ra có dạng như:

Hình 1. 8 Sơ đồ giá thành

Trên hình 1.8 thể hiện, nếu số lượng đầu vào/ra quá ít thì hệ rơle tỏ ra kinh tế hơn,
những khi số lượng đầu vào/ra tăng lên thì hệ PLC kinh tế hơn hẳn.
Khi tính đến giá cả của PLC thì không thể không kể đến giá của các bộ phận phụ
không thể thiếu như thiết bị lập trình, máy in, băng ghi... cả việc đào tạo nhân viên kỹ
thuật. Nói chung những phần mềm để thiết kế lập trình cho các mục đích đặc biệt là
khá đắt. Ngày nay nhiều hãng chế tạo PLC đã cung cấp chọn bộ đóng gói phần mềm đã
được thử nghiệm, nhưng việc thay thế, sửa đổi các phần mềm là nhu cầu không thể
tránh khỏi, do đó, vẫn cần thiết phải có kỹ năng phần mềm.
Phân bố giá cả cho việc lắp đặt một PLC thường như sau:
- 50% cho phần cứng của PLC.
- 10% cho thiết kế khuân khổ chương trình.
- 20% cho soạn thảo và lập trình.
- 15% cho chạy thử nghiệm.

Trang 18
SVTH: Lương Hồng Hưng
Nguyễn Chí Tâm


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

- 5% cho tài liệu.
Việc lắp đặt một PLC tiếp theo chỉ bằng khoảng 1/2 giá thành của bộ đầu tiên,
nghĩa là hầu như chỉ còn chi phí phần cứng.
Có thể so sánh hệ điều khiển rơle và hệ điều khiển PLC như sau:

- Hệ rơle:
+ Nhiều bộ phận đã được chuẩn hoá.
+ Ít nhạy cảm với nhiễu.
+ Kinh tế với các hệ thống nhỏ.
- Thời gian lắp đặt lâu.
- Thay đổi khó khăn
- Khó theo dõi và kiểm tra các hệ thống lớn, phức tạp.
- Cần bảo quản thường xuyên.
- Kích thước lớn.
- Hệ PLC
+ Thay đổi dễ dàng qua công nghệ phích cắm.
+ Lắp đặt đơn giản.
+ Thay đổi nhanh quy trình điều khiển.
+ Kích thước nhỏ.
+ Có thể nối với mạng máy tính.
- Giá thành cao
Bộ thiết bị lập trình thường đắt, sử dụng ít.

Trang 19
SVTH: Lương Hồng Hưng
Nguyễn Chí Tâm


CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

CHƯƠNG 2 : ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1.Giới thiệu về PLC
S7-1200 ra đời năm 2009 dùng để thay thế dần cho S7-200. So với S7-200 thì S71200 có những tính năng nổi trội hơn

Hình 2. 1 S7-200 & S7-1200


S7-1200 là một dòng của bộ điều khiển logic lập trình (PLC) có thể kiểm soát
nhiều ứng dụng tự động hóa. 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.
Ngoài ra bạn có thể dùng modul truyền thông mở rộng kết nối bằng RS485 hoặc
RS232.

Trang 20
SVTH: Lương Hồng Hưng
Nguyễn Chí Tâm


CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Phần mềm dùng cho lập trình S7-1200 là step 7 basic.Step 7 basic hỗ trợ cho 3
ngôn ngữ lập trình là FBD, LAD và SCL.Phần mềm này được tích hợp trong Tia Portal
11 của 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
Cấu tạo của PLC S7 1200:
1.Nút nguồn

2.Khe cắm thẻ nhớ
3.Kết nối dây người dùng có thể tháo rời
4.Trạng thái LED cho cổng I/O
5.Cổng kết nối PROFINET (Ở phía dưới CPU)

Trang 21
SVTH: Lương Hồng Hưng
Nguyễn Chí Tâm


CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Hình 2. 2 Cấu tạo của PLC S7 1200

Các module CPU khác nhau có hình dạng, chức năng, tốc độ xử lý lệnh, bộ nhớ
chương trình khác nhau…
Các dòng chính của PLC S7-1200:
S7-1200 có 5 dòng là CPU 1211C, CPU 1212C và CPU 1214C, CPU 1215C,
CPU 1217C.
PLC S7-1200 CPU 1211C có bộ nhớ làm việc 50KB work memory.
PLC S7-1200 CPU 1212C có bộ nhớ làm việc 75KB work memory.
PLC S7-1200 CPU 1214C có bộ nhớ làm việc 100KB work memory.
PLC S7-1200 CPU 1215C có bộ nhớ làm việc 125KB work memory.
PLC S7-1200 CPU 1217C có bộ nhớ làm việc 150KB work memory.
Tùy vào ứng dụng điều khiển hệ thống để có thể chọn các model phù hợp.
Module mở rộng PLC S7-1200:

Trang 22
SVTH: Lương Hồng Hưng
Nguyễn Chí Tâm



CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

PLC S7-1200 có thể mở rộng các module tín hiệu và các module gắn ngoài để mở
rộng chức năng của CPU. Ngoài ra, có thể cài đặt thêm các module truyền thông để hỗ
trợ giao thức truyền thông khác.
Khả năng mở rộng của từng loại CPU tùy thuộc vào các đặc tính, thông số và quy
định của nhà sản xuất.
S7-1200 có các loại module mở rộng sau:
– Communication module (CP).
– Signal board (SB)
– Signal Module (SM)
Nổi bật tính năng
+ Cổng truyền thông Profinet (Ethernet) được tích hợp sẵn:
Dùng để kết nối máy tính, với màn hình HMI hay truyền thông PLC-PLC
Dùng kết nối với các thiết bị khác có hỗ trợ chuẩn Ethernet mở
Đầu nối RJ45 với tính năng tự động chuyển đổi đấu chéo
Tốc độ truyền 10/100 Mbits/s
Hỗ trợ 16 kết nối ethernet TCP/IP, ISO on TCP, và S7 protocol
+ Các tính năng về đo lường, điều khiển vị trí, điều khiển quá trình:
6 bộ đếm tốc độ cao (high speed counter) dùng cho các ứng dụng đếm và đo
lường, trong đó có 3 bộ đếm 100kHz và 3 bộ đếm 30kHz
2 ngõ ra PTO 100kHz để điều khiển tốc độ và vị trí động cơ bước hay bộ lái servo
(servo drive)
Ngõ ra điều rộng xung PWM, điều khiển tốc độ động cơ, vị trí valve, hay điều
khiển nhiệt độ…
16 bộ điều khiển PID với tính năng tự động xác định thông số điểu khiển (autotune functionality).
+ Thiết kế linh hoạt:


Trang 23
SVTH: Lương Hồng Hưng
Nguyễn Chí Tâm


CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Mở rộng tín hiệu vào/ra bằng board tín hiệu mở rộng (signal board), gắn trực tiếp
phía trước CPU, giúp mở rộng tín hiệu vào/ra mà không thay đổi kích thước hệ điều
khiển
Mỗi CPU có thể kết nối tối đa 8 module mở rộng tín hiệu vào/ra. Ngõ vào analog
0-10V được tích hợp trên CPU 3 module truyền thông có thể kết nối vào CPU mở rộng
khả năng truyền thông, vd module RS232 hay RS485 Card nhớ SIMATIC, dùng khi
cần rộng bộ nhớ cho CPU, copy chương trình ứng dụng hay khi cập nhật firmware.
Chuẩn đoán lỗi online /offline.
Lập trình
Phần mềm dùng để lập trình cho S7-1200 là Step7 Basic. Step7 Basic hỗ trợ ba
ngôn ngữ lập trình là FBD, LAD và SCL. Phần mềm này được tích hợp trong TIA
Portal 11 của Siemens.
Giao tiếp

Hình 2. 3 Sơ đồ giao tiếp

Trang 24
SVTH: Lương Hồng Hưng
Nguyễn Chí Tâm


CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU


S7-1200 hỗ trợ kết nối Profibus và kết nối PTP (point to point).
Giao tiếp PROFINET với:
– Các thiết bị lập trình
– Thiết bị HMI
– Các bộ điều khiển SIMATIC khác
Hỗ trợ các giao thức kết nối:
– TCP/IP
– SIO-on-TCP
– Giao tiếp với S7
Ứng dụng của PLC Siemens S7 – 1200
Ứng dụng trong công nghiệp và dân dụng như:
– Hệ thống băng tải
– Điều khiển đèn chiếu sáng
– Điều khiển bơm cao áp
– Máy đóng gói
– Máy in
– Máy dệt
– Máy trộn v.v…
2..2 Làm việc với phần mềm Tia Portal
2.2.1 Giới thiệu Simatic Step 7 basic - tích hợp lập trình PLC và HMI
Step 7 Basic hệ thống kỹ thuật đồng bộ đảm bảo hoạt động liên tục hoàn
hảo.Một hệ thống kỹ thuật mới thông minh và trực quan cấu hình phần cứng kỹ thuật
và cấu hình mạng,lập trình, chuẩn đoán và nhiều hơn nửa.
Lợi ích với người dùng:
-Trực quan: dễ dàng để tìm hiểu và dễ dàng hoạt động

Trang 25
SVTH: Lương Hồng Hưng
Nguyễn Chí Tâm