TRƢỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA ĐIỀU KHIỂN & TỰ ĐỘNG HỐ
----------

BÁO CÁO
MƠN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH VÀ PLC + BTD

Đề tài
GVHD
Lớp
Nhóm

: Điều khiển khoan tự động sử dụng PLC 1200.
: Th.S Phạm Thị Hƣơng Sen.
: D12 TĐH&ĐK1.
: Trần Hoàng Lâm - 1781410036
Đào Trọng Linh - 1781410350

Hà Nội - 2021


LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay, Việt Nam hiện nay đang trong q trình cơng nghiệp hóahiện đại hóa. Vì thế tự động hóa đóng vai trị quan trọng, tự động hóa giúp
tăng năng suất, tăng độ chính xác và do đó tăng hiệu quả q trình sản xuất.
Để có thể thực hiện tự động hóa sản xuất, bên cạnh các thiết bị máy móc cơ
khí hay điện, các dây chuyền sản xuất…, cũng cần có các bộ điều khiển để
điều khiển chúng trong các thiết bị hiện đại đƣợc đƣa vào dây chuyền sản xuất
tự động, không thể không kể đến biến tần và PLC.
PLC là một thiết bị điều khiển đa năng đƣợc ứng dụng rộng rãi trong
công nghiệp để điều khiển hệ thống theo một chƣơng trình đƣợc viết bởi ngƣời
sử dụng. Nhờ hoạt động theo chƣơng trình nên PLC có thể đƣợc ứng dụng để

điều khiển nhiều thiết bị máy móc khác nhau. Nếu muốc thay đổi quy uật hoạt
động máy móc thiết bị hay hệ thống ta chỉ cần thay đổi chƣơng trình điều
khiển. Các đối tƣợng mà PLC có thể điều chỉnh rất đa dụng, từ máy bơm, máy
cắt, máy khoan, lò nhiệt, … đến các hệ thống phức tạp nhƣ: băng tải, hệ thống
chuyển mạch tự động (ATS), hệ thống khoan tự động, thang máy, dây chuyền
sản xuất,...vv
Xuất phát từ thực tế đó, trong quá trình học tập mơn học Điều khiển lập
trình PLC tại trƣờng Đại học Điện Lực nhóm chúng em đã thống nhất làm bài
báo cáo với đề tài: “Điều khiển khoan tự động sử dụng PLC S7-1200”.

2


MỤC LỤC
CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG ......................................................................................... 4
1.1 Yêu cầu cơng nghệ bài tốn khoan tự động...................................................................... 4
1.2 Lựa chọn cơ cấu chấp hành .............................................................................................. 4
1.2.1 Xy lanh khí nén ......................................................................................................... 5
1.2.2 Van điều khiển khí nén .............................................................................................. 5
1.2.3 Cảm biến .................................................................................................................... 6
1.3 Công nghệ máy khoan tự động ......................................................................................... 6
1.3.1 Lƣu đồ giải thuật Grafcet........................................................................................... 6
1.3.2 Chu trình làm việc ..................................................................................................... 7
CHƢƠNG 2: CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN ..................................................................... 12
2.1 Sơ đồ đấu nối PLC .......................................................................................................... 12
2.2 Khai báo biến trong PLC S7 – 1200 ............................................................................... 13
2.3 Lập trình điều khiển mơ hình khoan............................................................................... 13

3



CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG
1.1 Yêu cầu công nghệ bài tốn khoan tự động
Máy khoan tự động có thể vừa cấp các phơi gỗ vng vừa có thể khoan 1 cách
tự động, nối tiếp nhau, tăng năng suất gia công.
Ta thấy rằng máy khoan tự động cần thực hiện chu trình gồm 3 cơng đoạn:
- Cấp phơi vào
- Đƣa khoan đi xuống và đi lên khi khoan xong
- Đẩy phôi ra để chờ phơi mới đi vào

Hình 1.1: Mơ hình khoan tự động
1.2 Lựa chọn cơ cấu chấp hành
Ứng với 3 cơng đoạn của máy, có thể lựa chọn dạng chuyển động:
- Cấp phôi vào – chuyển động tịnh tiến ra/vào
- Đƣa khoan đi xuống và đi lên khi khoan xong – chuyển động tịnh tiến
lên/xuống
- Đẩy phôi ra để chờ phôi mới đi vào – chuyển động tịnh tiến ra/vào
Trong thực tế, để tạo ra chuyển động tịnh tiến có thể dùng 2 dạng cơ cấu:
- Xy lanh khí nén/thuỷ lực  Có độ chính xác khơng cao, rẻ tiền, dễ chế tạo
- Động cơ (chuyển đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến bằng cách
nối trục vít me…)  Đắt tiền, chế tạo phức tạp nhƣng có độ chính xác cao.
Ứng dụng máy khoan tự động khơng cầm độ chính xác q cao, có thể lựa chọn
dùng xy lanh khí nén để giảm giá thành chế tạo.

4


1.2.1 Xy lanh khí nén
Xy lanh khí nén là dạng cơ cấu chấp hành có chức năng biến đổi năng
lƣợng tích luỹ trong khí nén thành động năng cung cấp cho các chuyển động.

Một khi đƣợc kích hoạt, khơng khí nén vào trong ống ở 1 đầu của piston và
do đó, truyền tải lực trên piston. Trục piston sẽ di chuyển bằng khí nén.
Xy lanh khí nén cũng có nhiều loại thiết kế khác nhau cho phù hợp với yêu
cầu chế tạo máy nhƣ xy lanh vng, xy lanh trịn, xy lanh kẹp, xy lanh compact,
xy lanh xoay, xy lanh trƣợt…

Hình 1.2 Xy lanh khí nén
1.2.2 Van điều khiển khí nén
Để đóng cắt khí cấp cho xy lanh, cần sử dụng van điều khiển khí nén. Van
điều khiển khí nén có nhiều loại tuỳ từng ứng dụng khác nhau: Van 2/2, 3/2, 4/2,
5/2 hoặc 5/3.
Tác động vào van có thể là điện, khí nén hoặc tác động cơ khí.
Để điều khiển xy lanh đơn thơng thƣờng có thể dùng van 5/2 – 1 đầu điện.
Tác động bằng cách cấp điện áp vào cuộn hút của van.

Hình 1.3 Van 5/2
5


1.2.3 Cảm biến
Để xác định hành trình xy lanh tại các vị trí quan trọng (cuối hành trình
chuyển động, đầu hành trình chuyển động hoặc 1 vị trí trên hành trình) cần sử
dụng các cảm biến phát hiện vật thể.
Một số loại cảm biến phát hiện vật thể: công tắc hành trình, cảm biến tiệm
cận (điện dung, điện cảm, cảm biến từ), cảm biến quang…
Trong đó để phát hiện hành trình xy lanh, thƣờng sử dụng cảm biến từ (gắn
trên thân xy lanh) hoặc cảm biến tiệm cận (gắn trên hành trình chuyển động của
đầu xy lanh).
1.3 Cơng nghệ máy khoan tự động
1.3.1 Lƣu đồ giải thuật Grafcet

Grafcet là từ viết tắt của tiếng Pháp có nghĩa là chuỗi các chức năng điều khiển
giai đoạn – chuyển tiếp)
Grafcet là 1 sơ đồ mô tả các trạng thái làm việc của hệ thống và biểu diễn quá
trình điều khiển với các trạng thái và sự chuyển đổi từ trạng thái này sang trạng thái
khác.
Mạng Grafcet cho 1 quá trình sản xuất ln là 1 lƣu đồ hình khép kín từ trạng
thái đầu đến trạng thái cuối và từ trạng thái cuối về trạng thái đầu.
Khi 1 tác nhân kích thích đƣợc thoả mãn, hệ thống sẽ chuyển đến trạng thái tiếp
theo đồng thời xố trạng thái trƣớc đó.

Hình 1.4 Sơ đồ minh hoạ giải thuật Grafcet

6


 Giải thuật Grafcet áp dụng cho điều khiển khoan tự động :

1.3.2 Chu trình làm việc
 Xy lanh đẩy phôi: “Đi ra” và “Đi vào”


Xy lanh đẩy khoan: “Đi lên” và “Đi xuống”



Xy lanh đẩy phôi: “Sang trái” và “Sang phải”



Chu trình làm việc hồn chỉnh:

1. Xy lanh cấp phơi đẩy ra, cảm biến hành trình đi ra tác động.
2. Xy lanh đẩy khoan đƣa khoan xuống để khoan vật, cảm biến hành trình
xuống tác động.
3. Xy lanh khoan kéo khoan lên, cảm biến hành trình tác động.
4. Xy lanh đẩy phôi sang phải, đẩy phôi đã khoan ra ngoài, sau 1s, cả xy
7


lanh đẩy phôi và xy lanh cấp phôi thu về. Bắt đầu chu trình mới.


Các bƣớc:
1. Bƣớc 1: Xy lanh 1 cấp phơi – đẩy ra, cảm biến hành trình đi ra tác động:

8


2. Bƣớc 2: Xy lanh 2 đẩy khoan đi xuống, cảm biến hành trình đi xuống tác
động.

3. Bƣớc 3: Xy lanh 2 đẩy khoan đi lên (thu về), cảm biến hành trình đi lên
tác động.

9


4. Bƣớc 4: Xy lanh 3 đẩy sản phẩm – đẩy ra, cảm biến hành trình đi về
khơng tác động, duy trì trong 1s.

5. Bƣớc 5: Xy lanh đẩy sản phẩm thu về, cảm biến hành trình đi về xy lanh

3 tác động. Đếm số sản phẩm đã hoàn thành.

10


6. Bƣớc 6: Xy lanh đẩy phôi thu về, cảm biến hành trình đi ra xy lanh 1
khơng tác động và trễ 1,5s. Nếu số sản phẩm chƣa bằng số sản phẩm đặt
trƣớc thì lặp lại quá trình.

11


CHƢƠNG 2: CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN
2.1 Sơ đồ đấu nối PLC

Hình 2.1 Sơ đồ đấu nối PLC

12


2.2 Khai báo biến trong PLC S7 – 1200

Hình 2.2 Bảng PLC Tag
2.3 Lập trình điều khiển mơ hình khoan
Lệnh Start:

13


Lệnh Stop:


Điều kiện Run & Step 1:

14


Điều kiện Run và Step2:

Điều kiện Run và Step 3:

15


Điều kiện Run và Step 4:

Điều kiện Run và Step 5:

16


Điều kiện Run và Step 6:

17


18