SVTH: NGUYỄN HỒNG QN

GVHD: HÀ HUY GIÁP

Lời Nói Đầu.
Trong cơng cuộc xây dựng và phát triển đất nước ta đang bước vào thời kỳ cơng
nghiệp hố - hiện đại hố với những thành tựu đã đạt được củng như những khó
khăn thách thức đang đặt ra. Điều này đặt ra cho thế hệ trẻ nói chung và những kỹ
sư “Nghành tự động hố - cung cấp điện” nói riêng nhiệm vụ hết sức quan trọng.
Đất nước đang cần một đội ngũ lao động có trí thức cũng như lịng nhiệt huyết để
phục vụ và phát triển đất nước.
Sự phát triển nhanh chóng của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật nói chung
và trong lĩnh vực điện – Tự động hóa nói riêng làm cho bộ mặt của xã hội thay đổi
từng ngày. Trong hồn cảnh đó, để đáp ứng được những điều kiện thực tiễn của sản
xuất đòi hỏi những người kĩ sư điện tương lai phải được trang bị những kiến thức
chuyên nghành một cách sâu rộng. Đặc biệt trong cuộc cách mạng 4.0 hiện nay
việc áp dụng Tự động hóa vào cộng nghiệp,nơng nghiệp mà trước hết là áp dụng
vào các dây chuyền sản xuất thay thế sức lao động của con người từ đó năng cao
năng suất lao động quan trọng hơn bao giờ hết.
Em đã được giao cho làm đồ án môn học với nội dung đề tài “Hệ thống tay
máy công nghiệp”. Với sự lỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ tận tình của giảng
viên Hà Huy Giáp, đến nay đồ án của em đã được hồn thành. Do kiến thức
chun mơn cịn hạn chế, các tài liệu tham khảo có hạn, nên đồ án của em khơng
tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong được sự chỉ bảo, góp ý của các thầy, cô
giáo cùng các bạn để bản đồ án của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn.

1


SVTH: NGUYỄN HỒNG QUÂN

GVHD: HÀ HUY GIÁP

CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ

1. Gioi thiệu chung về
Trong các hệ thống sản xuất, trong các thiết bị tự động và bán tự động, hệ thống điều
khiển đóng vai trị điều phối tồn bộ các hoạt động của máy móc thiết bị. Các hệ thống
máy móc và thiết bị sản xuất thường rất phức tạp, có rất nhiều đại lượng vật lý phải điều
khiển để có thể hoạt động đồng bộ hoặc theo một trình tự cơng nghệ nhất định nhằm tạo
ra một sản phẩm mong muốn. Từng đại lượng vật lý đơn lẻ có thể được điều khiển bằng
một mạch điều khiển cơ sở dạng tương tự hay gián đoạn. Điều khiển nhiều đại lượng vật
lý đồng thời chúng ta không thể dùng các mạch điều khiển tương tự mà phải sử dụng hệ
thống điều khiển lơ gíc. Trước đây các hệ thống điều khiển lơ gíc được sự dụng là hệ
thống lơ gíc rơ le. Nhờ sự phát triển nhanh chóng của kỹ thuật điện tử, các thiết bị điều
khiển lơ gíc khả lập trình PLC (Programmable Logic Controller) đã xuất hiện vào năm
1969 thay thế các hệ thống điều khiển rơ le. Càng ngày PLC càng trở nên hồn thiện và
đa năng. Các PLC ngày nay khơng những có khả năng thay thể hồn tồn các thiết bị điều
khiển logíc cổ điển, mà cịn có khả năng thay thế các thiêt bị điều khiển tương tự. Các
PLC được sử dụng rộng rãi trong cơng nghiệp.

Chức năng chính của PLC là kiểm tra trạng thái của các đầu vào và điều khiển các
quá trình hoặc các hệ thống máy móc thơng qua các tín hiệu trên chính đầu ra của
PLC. Tổ hợp lơgíc của các đầu vào để tạo ra một hay nhiều tín hiệu ra được gọi là điều
khiển lơgíc. Các tổ hợp lơ gíc thường được thực hiện theo trình tự điều khiển hay cịn
gọi là chương trình điều khiển. Chương trình điều khiển được lưu trong bộ nhớ của
PLC có thể bằng cách lập trình bằng thiết bị cầm tay nối trực tiếp với PLC hoặc lập
trình trên máy tính cá nhân nhờ các phần mềm chuyên dụng và truyền vào PLC qua
mạng hay qua cáp truyền dữ liệu. Bộ xử lý tín hiệu, thường là các bộ vi xử lý tốc độ
cao, thực hiện chương trình điều khiển theo chu kỳ. Khoảng thời gian thực hiện một

chu trình điều khiển từ lúc kiểm tra các tín hiệu vào, thực hiện các phép tính lo gíc
hoặc đại số để có được tín hiệu điều khiển, cho đén khi phát tín hiệu đến đầu ra được
goi là chu kỳ thời gian quét.
2


SVTH: NGUYỄN HỒNG QUÂN

GVHD: HÀ HUY GIÁP

2. Sơ đồ công nghệ

Hình 1. Sơ đồ cơng nghệ tay máy cơng nghiệp

3. Phân tích tín hiệu vào ra

 Tín hiệu vào

 Tín hiệu ra
X : Báo trạng thái tay gắp đi xuống
L : Báo trạng thái tay gắp đi lên
3


SVTH: NGUYỄN HỒNG QUÂN

GVHD: HÀ HUY GIÁP

P : Báo trạng thái tay gắp sang phải
T : Báo trạng thái tay gắp sang trái

Đ1 : Báo trạng thái tay gắp đang gắp vật tại A
Đ2 : Báo trạng thái tay gắp nhả vạt tại B

4. Nguyên lý hoạt động của sơ đồ công nghệ
+ Ban đàu Tay gắp ở trạng thái khởi động, và tác động vào cơng tắc hành trình C
làm cho tay gắp bắt đầu đi xuồng.
+Tay gắp đi xuống tác động vào cơng tắc hành trình D làm cho tay gắp dừng lại D
trong khoảng thời gian 3s.
+Sau khi hết 3s Tay gắp gắp sản phẩm tại vị trí A, Khi gắp sản phẩm xong thì
CB2 tác động báo đã gắp vật và tay gắp bắt đầu di chuyển lên trên.
+ Khi tay gắp đi lên tác động vào C lần 2 làm cho tay gắp đi chuyển sang phải.
+ Khi tay gắp sang phải tác động vào CB1 thì tay gắp lại đi chuyển đi xuống.
+ Khi tay gắp đi xuống tác động vào D lần 2 thì tay gắp dừng lại trong 3s
+Sau khi hết 3s thì tay gắp nhả vật tại B, Khi cảm biến nhả vật tác động báo
trạng thái đã nhả vật thì Tay gắp bắt đầu đi lên.
+Khi đi lên tác động vào CB1 lần 2 thì tay gắp đi sang trái và gặp C thì tay
gắp dừng.

4


SVTH: NGUYỄN HỒNG QUÂN

GVHD: HÀ HUY GIÁP

CHƯƠNG II : TỔNG HỢP MẠCH TRÌNH TỰ
2 ,1 Khái niệm và các phương pháp tổng hợp.
2.1.1 Khái niệm về mạch trình tự .
Mạch trình tự hay mạch dãy (sequential circuits) là mạch trong đó trạng thái
của tín hiệu ra khơng những phụ thuộc tín hiệu vào, mà phụ thuộc cả trình tự tác

động của tín hiệu vào và trạng thái tín hiệu ra trước của chính hệ thống đó.
Sơ đồ cấu trúc cơ bản của mạch trình tự. Nét đặc trưng ở đây là mạch có
“phản hồi” thể hiện qua các biến nội bộ .
Hoạt động trình tự của mạch được thể hiện ở sự thay đổi của biến nội bộ Y.
Trong quá trình làm việc, do sự thay đổi của các tín hiệu vào sẽ dẫn đến thay đổi
các tín hiệu ra và cả tín hiệu nội bộ.
Biến lại có thể dẫn đến thay đổi tín hiệu ra Z, kể cả Y, rồi thì sự thay đổi của Y lại
dẫn đến sự thay đổi của y … Quá trình nếu cứ tiếp tục lâu dài như vậy, sẽ làm cho hệ
mất ổn định, nghĩa là mạch không làm việc được. Yêu cầu đặt ra là phải làm sao cho
mạch ổn định, nghĩa ra khi mạch trình tự có sự thay đổi của tín hiệu vào sẽ chuyển từ
một trạng thái ổn định này đến một trạng thái mới ổn định khác và trải qua một số
trạng thái trung gian không ổn định. Khái niệm ổn định và không ổn định này không
chỉ liên quan đến cả tồn mạch mà cịn liên quan đến cả từng phần tử.

Bài tốn tổng hợp mạch trình tự là bài tốn khó, hơn nữa từ một u cầu đề ra
lại có nhiều cách giải quyết khác nhau, do vậy vấn đề chung ở đây là phải dựa vào
một chỉ tiêu tối ưu nào đó, đồng thời để tìm được lời giải tối ưu thì ngồi các suy
luận tốn học logic người thiết kế cịn phải tận dụng kinh nghiệm thực tế rất phong
phú và đa dạng.
Một số phương pháp tổng hợp mạch trình tự là:
- Phương pháp bảng trạng thái,
- Phương pháp hàm tác động,
- Phương pháp Grafcet.

5


SVTH: NGUYỄN HỒNG QUÂN

GVHD: HÀ HUY GIÁP


2.1.2 . Phương pháp bẳng trạng thái
Các bước tổng hợp mạch trình tự bằng phương pháp bảng trạng thái
Các bước tổng hợp mạch trình tự theo phương pháp bảng trạng thái là:
Bước 1: Phân tích tín hiệu vào/ra → lập Graph chuyển trạng thái của hệ,
Bước 2: Thành lập bảng chuyển trạng thái. (diễn đạt các yêu cầu công nghệ
thành ký hiệu kiểu bảng),
Bước 3: Thành lập bảng trạng thái rút gọn,
Bước 4: Xác định biến trung gian và tìm hàm logic của nó,
Bước 5: Tìm hàm logic của các biến ra khi có mặt của biến trung gian,
Bước 6: Lập sơ đồ mạch động lực và mạch điều khiển.
Bước 7: Phân tích mạch điều khiển và hiệu chỉnh nếu có,

2.1.3 Phương pháp hàm tác động.
Các bước tổng hợp bằng phương pháp hàm tác động
Bước 1: Phân tích tín hiệu vào/ra.
- Xác định tín hiệu vào.

-Xác định tín hiệu ra.
Bước 2: Xác định chu kỳ hoạt động của từng phần tử chấp hành và chu kỳ
hoạt động của cả hệ.
Bước 3: Xác định hàm logic cho từng phần tử chấp hành.
Bước 4: Kiểm tra tính đúng đắn của hàm điều khiển vừa xác định được, bao
gồm kiểm tra trong giai đoạn đóng và kiểm tra trong giai đoạn cắt.
Bước 5: Vẽ sơ đồ hệ thống điều khiển và thuyết minh sơ đồ.
Bước 6: Phân tích mạch điều chỉnh và hiệu chỉnh nếu có.
6


SVTH: NGUYỄN HỒNG QUÂN


GVHD: HÀ HUY GIÁP

2.1.4 Tổng hợp bằng phương pháp GRAFCET
Grafcet là từ viết tắt của tiếng pháp “Graphe fonctionnel de commande estape
transition”, là một đồ hình chức năng cho phép mô tả các trạng thái làm việc của
hệ thống và biểu diễn quá trình điều khiển với các trạng thái chuyển biến từ trạng
thái này sang trạng thái khác. Grafcet cho một q trình ln ln là một đồ hình
khép kín trạng thái đầu đến trạng thái cuối và từ trạng thái cuối đến trạng thái
đầu.
Mạch trình tự có đặc tính hoạt động theo chu kỳ, người ta có thể cho nó hoạt
động một chu kỳ hoặc cho nó hoạt động tự động liên tiếp nhiều chu kỳ. Trong mỗi
chu kỳ hệ thống trải qua nhiều giai đoạn, ở các giai đoạn khác nhau thì trạng thái
của hệ sẽ khác nhau. Trong một trạng thái, hệ thống có thể thực hiện một hay vài
hành động đầu ra, cũng có thể khơng có hành động đầu ra nào mà chỉ có sự thay đổi
trạng thái nội bộ (trạng thái trong).
Hệ thống chỉ có thể chuyển từ giai đoạn này sang một giai đoạn khác tiếp sau khi
có một sự kiện nào đó xảy ra, sự kiện này được gọi là biến cố. Biến cố là sự kiện
xảy ra làm cho hệ thống vận động từ giai đoạn trên xuống giai đoạn dưới.

Hình 3.13. Các thành phần của Grafcet

7


SVTH: NGUYỄN HỒNG QUÂN

GVHD: HÀ HUY GIÁP

Vậy chúng ta có thể mơ tả q trình vận động của hệ bằng một biểu đồ tập hợp bởi

các thành phần, minh họa như hình 3.13a. Trong đó: (1) giai đoạn, (2) biến cố, (3)
hành động của giai đoạn, (4) đường định hướng.

 Các giai đoạn
Mỗi giai đoạn được biểu diễn trên biểu đồ bằng một ơ vng hay chữ nhật trong
đó có ghi số của giai đoạn. Riêng giai đoạn ban đầu (giai đoạn xuất phát) phải trình
bày bằng ơ vng nét đúp và ghi số 0 (hoặc số 1) như trên hình 3.13b.
Một giai đoạn có thể là tích cực hoặc là khơng tích cực. Giai đoạn tích cực ở
một thời điểm nào đó, chính là lúc nhịp đó đang được thực hiện. Giai đoạn khơng
tích cực là các giai đoạn đã được thực hiện, hay chưa được thực hiện ở thời điểm
đang xét.
Đối với mỗi giai đoạn, các hành động cần thực hiện là đặc trưng cho tình trạng
của giai đoạn đó. Các hành động này chỉ được thực hiện khi giai đoạn của chúng là
tích cực. Để ký hiệu một giai đoạn đang là tích cực ta dùng dấu chấm đặt vào trong
giai đoạn đó. Như hình hình 3.13c, giai đoạn 15 đang tích cực và hành động đầu ra
gắn với trạng thái này là bàn máy chạy thuận đang được thực hiện.

 Các biến cố
Biến cố là sự kiện ngăn cách hai giai đoạn kế tiếp nhau theo luật xen kẽ: giai
đoạn trên – biến cố - giai đoạn dưới …
Khi hệ thống có giai đoạn trên là tích cực mà biến cố xảy ra (hay xuất hiện) thì
hệ thống sẽ chuyển đến giai đoạn dưới là tích cực, và điều này làm cho giai đoạn
trên mất tích cực (trở về khơng tích cực). Biến cố được thể hiện bằng một nét
ngang như là một rào ngăn giữa hai giai đoạn trên và dưới.
Các điều kiện logic gắn với các biến cố có thể viết ở dạng một biểu thức logic tổ
hợp của các thông tin ngoại vi như: của người thao tác, của các công tắc hành trình,
các đầu dị, cũng như các thơng tin nội bộ như đạt ngưỡng của các bộ trễ, bộ đếm, …

8



SVTH: NGUYỄN HỒNG QUÂN

GVHD: HÀ HUY GIÁP

Hình 3.14. Các loại biến cố
Các điều kiện logic cũng có thể là sự lật trạng thái (0 lên 1 hay 1 xuống 0) của
các biến điều khiển hay của hàm ra như hình 3.14a. Để vận động từ 5 xuống 6 cần
xuất hiện sườn lên của a, để chuyển từ 6 xuống 7 cần xuất hiện sườn xuống của Y.
Khi thời gian là một điều kiện logic thì phải chỉ ra đầy đủ sau ký hiệu t gốc thời
gian quy định và khoảng thời gian kéo dài của nó tính từ gốc đã chỉ.
Khi một giai đoạn bắt đầu tích cực được lấy làm mốc thời gian của một thời gian
trễ, nó có thể được dùng cách thể hiện như là một hành động gắn với giai đoạn này.
Ví dụ xem hình 3.14b, với cách ghi t/8/5s chỉ rằng thời gian trễ là 5s tính từ lúc giai
đoạn 8 bắt đầu tích cực, tương tự t/8/10s chỉ rằng thời gian trễ là 10s kể từ lúc giai
đoạn 8 bắt đầu tích cực.

 Các đường định hướng
Các đường định hướng hướng chỉ ra các con đường vận động của Grafcet, nối các
giai đoạn với biến cố rồi biến cố với các giai đoạn theo quy tắc xen kẽ. Nó có thể nằm
ngang hoặc thẳng đứng. Chiều của các liên lạc này là từ trên xuống dưới, đi vào giai
đoạn cũng như đi ra khỏi giai đoạn đều phải vẽ vng góc với giai đoạn, và không cần
ghi dấu mũi tên. Các dấu mũi tên chỉ sử dụng khi mà biến cố đi vào trạng

9


SVTH: NGUYỄN HỒNG QUÂN

GVHD: HÀ HUY GIÁP


thái ban đầu, và khi Grafcet có phân nhánh hay quay vịng.

 Các hành động

Các hành động đầu ra gắn với các giai đoạn là những hành động phải được thực
hiện khi giai đoạn nó gắn vào là tích cực. Các hành động này có thể rất đa dạng.
Có các kiểu hành động gắn liền với các giai đoạn như dưới đây.
Hành động có điều kiện: Việc thực hiện một hành động đầu ra gắn với một giai
đoạn đôi khi phải chịu nhưng điều kiện logic của sự thay đổi tín hiệu vào hoặc của
trạng thái tích cực hay khơng tích cực của một giai đoạn khác. Trên hình 3.15b hành
động bật sáng đèn L1 là hành động có điều kiện.
Hành động mức: là hành động được thực hiện suốt cả thời gian mà giai đoạn nó
gắn vào ở trạng thái tích cực.
Hành động xung: là hành động chỉ được thực hiện ngay khi giai đoạn mà nó được
gắn vào trở lên tích cực và chỉ được tiếp tục trong một khoảng thời gian nào đó.
2.1.5 Các kiểu kết cấu của Grafcet
Phần dưới đây sẽ đưa ra các kiểu kết cấu cũng như các thuật ngữ tên gọi các kiểu
kết cấu đó.



Phân phối đồng thời

Giai đoạn 2 và giai đoạn 3 cùng nối đến biến cố a nên các liên lạc từ 2 với 3 được
tập hợp lại thành một nhóm bởi hai nét song song.
Quy tắc chuyển tiếp là: Khi giai đoạn 1 tích cực, biến cố a hiệu lực, hệ sẽ chuyển
tiếp đồng thời đến cả hai giai đoạn 2 và 3. Sau khi cả giai đoạn 2 và 3 trở thành tích
cực thì giai đoạn 1 trở thành khơng tích cực.




Hội tụ đồng thời

Phải đồng thời có: giai đoạn 4 và giai đoạn 5 tích cực và biến có b hiệu lực thì hệ sẽ
chuyển sang giai đoạn 6. Sau khi giai đoạn 6 tích cực thì giai đoạn 4 và 5 trở thành

10


SVTH: NGUYỄN HỒNG QN

GVHD: HÀ HUY GIÁP

khơng tích cực

 Rẽ nhánh
+

Nếu biến cố c có hiệu lực và biến cố d khơng hiệu lực (hoặc khơng

xuất hiện kịp) thì hệ chuyển sang giai đoạn 8.
+ Nếu biến cố d có hiệu lực và biến cố c không hiệu lực (hoặc khơng xuất hiện
kịp) thì hệ chuyển sang giai đoạn 9.
Vậy ở đây hệ sẽ chọn một trong hai nhánh để chuyển tiếp giai đoạn. Còn nếu
biến cố c và d đồng nhất hiệu lực (cùng xuất hiện) thì trở về giống kiểu phân phối
đồng thời, tức giai đoạn 8 và giai đoạn 9 đều tích cực.

 Hội tụ theo cách HOẶC
Khi giai đoạn 10 là tích cực và biến cố e hiệu lực thì hệ chuyển sang giai đoạn 12,

giai đoạn 10 trở về khơng tích cực.
Khi giai đoạn 11 là tích cực và biến cố f hiệu lực thì hệ chuyển sang giai đoạn 12,
giai đoạn 11 trở về khơng tích cực.

 Quay vịng các giai đoạn
+

Nếu biến cố j có hiệu lực thì hệ chuyển đến giai đoạn 16, khi giai

đoạn trở thành tích cực thì giai đoạn 15 trở về khơng tích cực.
+

Nếu biến cố k có hiệu lực thì hệ quay vịng về giai đoạn 13, khi giai

đoạn 13 tích cực trở lại thì giai đoạn 15 trở về khơng tích cực.
Chú ý là một vịng kín cần phải có ít nhất là ba giai đoạn, trong trường hợp
logic nối cứng (mạch rơle).

 Nhảy qua các giai đoạn
11


SVTH: NGUYỄN HỒNG QUÂN

GVHD: HÀ HUY GIÁP

2.2 ,Tổng hợp bài tốn “Hệ thống tay máy cơng nghiệp bằng
phương pháp grafcet.
2.2.1 Phân tích tín hiệu vào ra.


Tín hiệu vào

Tín hiệu ra

 C : Cơng tắc hành trình báo

 P : Báo trạng thái Tay gắp đi

trạng thái đi xuống và đi sang

sang phải.
 T : Báo trạng thái Tay gắp đi

phải.
 D : Cơng tắc hành trình báo

sang trái.
 L : Báo trạng thái Tay gắp đi lên.

trạng thái đi lên.
 CB1 : Cảm biến báo trạng thái đi

 X : Báo trạng thái Tay gắp đi

xuống lần 2 và đi sang trái..

xuống.

 CB2 : Cảm biến báo trạng thái


 Đ1 : Báo trạng thái Tay gắp gắp

gắp nhả vật

vật.
 Đ2 : Báo trạng thái Tay gắp nhả
vật.
Bảng phân tích tín hiệu vào ra

12


SVTH: NGUYỄN HỒNG QUÂN

GVHD: HÀ HUY GIÁP

2.2.2 Thiết lập Grafcet 1.
g
Trạng thái ban đầu

0

Đã ở trạng thái ban đầu và tín hiệu khởi động
1

Đi xuống
Hết hành trình đi xuống

2


Dừng
Dừng 3s

3

Gắp Vật
Đã gắp vật

4

Đi lên
Hết hành trình sang lên

5

Sang phải
Hết hành trình đi sang phải

6

Đi xuống
Hết hành trình đi xuống

7

Dừng
Dừng lại 3s

8


Nhả vật
Đã nhả vật

9

10

Đi Lên
Hết hành trình đi lên
Sang trái
Hết hành trình sang trái

13


SVTH: NGUYỄN HỒNG QUÂN

GVHD: HÀ HUY GIÁP

2.2.3 Thiết lập Grafcet 2.
g
Nếu C =0 –T,L,Đ2

0
M,c
1

X
CTHT D


2

Dừng
T1=3s

3

Đ1
CB2

4

L
CTHT C

5

P
CB1

6

X
CTHT D

7

Dừng
T2=3s


8

Đ2
CB2

9

L
CB1

10

T
CTHT C

14


SVTH: NGUYỄN HỒNG QUÂN

GVHD: HÀ HUY GIÁP

2.2.4 Thiết lập hàm điều khiển.
+

M0 = g + C.M8
-

M0 = M1


̅

M0 = ( g + C. M8 + M0 ) 1

M1 =

̅

( M.C.M0 + M1 ) 2
̅

M2=(D.M1+M2) 3
̅

M1+ = M.C.M0

M3=(T1.M2+M3) 4

M1- = M2

M4=( CB2.M3+M4) 5

̅

̅

M5=( C.M4+M5) 6

M2+ = D. M1
̅


M6=( CB1.M5+M6) 7

M2- = M3

̅

M7=( D.M6+M7) 8
̅

M8=( T2.M7+M8) 9

M3+ = T1.M2
M3- = M4

M4+ = CB2 .
M3 M4- = M5
M5+=C.M4
M5- = M6
M6+ = CB1 .
M5 M6- = M7
M7+=D.M6
M7- = M8
M8+=T2.M7
M8- = M9
15


SVTH: NGUYỄN HỒNG QUÂN


M =
9+

GVHD: HÀ HUY GIÁP

.M
8

2̅̅

-

̅̅̅

M9

= M10

M9 = (

̅̅

10

2. M8 + M9 )

M10+ = CB1. M9
M10



-

= M0

M10=( CB1.M9+M10)

P=M5



̅
T=M10+ .M
0



X=M1+M6



Đ1=M3



Đ2=M8+ .M0



̅̅


L=M4+M9+ ̅.M0

̅

16

0


SVTH: NGUYỄN HỒNG QUÂN

GVHD: HÀ HUY GIÁP

2.3 , Xây dựng mạch điều khiển và mạch động lực.
2.3.1 Mạch động lực.
L1
L2
L3

X

L

RN

P

RN

ĐCLX


Đ1

RN

17

Đ2

RN

Đ1

ĐCPT

Mạch động lực

SVTH: NGUYỄN HỒNG QUÂN

T

Đ2


GVHD: HÀ HUY GIÁP

2.3.2 Mạch điều khiển
L

G


C

N

M8

M1
M0

M0
M

C

M0

M1

M2

M1

D
M1
M3

M2
T1


M2

RTH1

M3
CB2

M2

M4

M3

M3
M4

C

M5

M4

M6

M4

M5

M5
CB1


M7

M5

M6

M6

D

M6

M8

M7

M7
RTH2
T2

M0

M7
M8

18
SVTH: NGUYỄN HỒNG QUÂN

M8



GVHD: HÀ HUY GIÁP
L
N

CB2

M8
M10

M9
CB1

M9

M9
M0

M10

M10

M3
Đ1
C

M0
T


M10

M1
X

M6
M5

P
C

M0
L

M4
M9
C

M0
Đ2

M8

19


SVTH: NGUYỄN HỒNG QUÂN

GVHD: HÀ HUY GIÁP


2.5 Nguyên lý hoạt động.
Nhấn nút G cấp điện cho rowle trung gian M0.
Tiếp điểm M0 đóng lại duy trì nếu cơng tắc hành trình C chưa tác động thì sẽ cấp
nguồn cho Cơng tắc tơ T và L
Tiếp điểm thường mở chính bên mạch động lực đóng lại làm cho tay gắp đi lên
hoặc đi sang trái.
Khi tay gắp đã về vị trí khởi động, ta tác động vào nút ấn M và lúc này thì cơng tắc
hành trình C tác động sẽ cấp điện cho rơ le trung gian M1, các tiếp điểm thường mở
và thường đóng của M1 tác động và cấp nguồn cho công tắc tơ X tiếp điểm thường
mở chính X bên mạch động lực đóng lại.
Tay máy bắt đầu di chuyển xuống.
Khi tay máy đi xuống tác động vào cơng tắc hành trình D thì M2 và rowle thời
gian RTH1 sẽ có điện
Tiếp điểm thường đóng của M2 sẽ mở ra ngắt điện cho rơ le trung gian M1 và
công tắc tơ X làm cho tay máy dừng.
Sau 3s tiếp điểm T1 đóng lại cấp điện cho M3 ,tiếp điểm M3 đóng lại cấp điện cho
cơng tắc tơ Đ1, tiếp điểm thường mở chính Đ1 đóng lại động cơ gắp vật hoạt động.
Khi tay máy gắp xong vật CB2 tác động thì Rowle trung gian M4 có điện .
Các tiếp điểm thường đóng và thường mở của M4 tác động cấp điện cho công tắc
tơ L đồng thời tiếp điểm thường mở chính L động lại làm cho tay máy đi lên.
 Khi tay máy đi lên tác động vào CTHT C thì cấp điện cho M5, các cặp tiếp
điểm thường đóng và thường mở cuae M5 tác động ngắt điện cho M4 và L
và cấp điện cho công tắc tơ P,Tiếp điểm P bên mạch động lực đóng lại làm
cho tay máy đi sang phải.
 Khi tay máy đi sang phải tác động vào Cảm biến CB1 thì cấp điện cho rơ le
trung gian M6 tiếp điểm M6 tác động ngắt điện cho M5 và P và đồng thời
cấp điện cho công tắc tơ X ,tiếp điểm X bên mạch động lực đóng lại cấp
điện cho Tay máy đi xuống.
 Tay máy đi xuống tắc động vào CTHT D cấp điện cho rơ le trung gian M7
các tiếp điểm M7 tác động ngắt điện cho M6 và X làm cho Tay máy dừng



trong 3s, sau 3s cấp điện cho Rowle trung gian M8 các tiếp điểm của M8 tác
động ngắt điện cho M7 và cấp điện cho Đ2 các tiếp điểm thường mở Đ2 bên
mạch động lực tác động động cơ nhả hoạt động ,khi cảm biến CB2 báo vật
đã được nhả thì cấp điện cho M9 các tiếp điểm M9 tác động ngắt điện cho
M8 và cấp điện cho công tắc tơ L, các tiếp điểm L bên mạch động lực tác
động


Tay máy bắt đầu đi lên tại B .Khi tay máy đi lên tác động vào CB1 thì rơ
le trung gian M10 có điện, Các tiếp điểm M10 tác động ngắt điện cho M9
và ĐC L đồng thời cấp điện cho công tắc tơ T các tiếp điểm T bên mạch
động lực đóng lại tay máy bắt đầu sang trái về vị trí ban đầu.



Khi tay máy về vị trí ban đầu tác động vào CTHT C tay máy dừng.


SVTH: NGUYỄN HỒNG QUÂN

GVHD: HÀ HUY GIÁP

21


SVTH: NGUYỄN HỒNG QUÂN

GVHD: HÀ HUY GIÁP


CHƯƠNG III, CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN

3.1 Gioi thiệu phần mềm TIA PORTAL và CPU S7 1200
3.1.1 Phần mềm TIA PORTAL
Siemens giới thiệu phần mềm tự động hóa đầu tiên trong cơng nghiệp sử dụng
chung một môi trường, một phần mềm duy nhất cho tất cả các tác vụ trong tự động
hóa, gọi là Totally Integrated Automation Portal(TIAPortal).
Phần mềm lập trình mới này giúp người sử dụng phát triển, tích hợp các hệ
thống tự động hóa một cách nhanh chóng, do giảm thiểu thời gian trong việc tích
hợp, xây dựng ứng dụng từ những phần mềm riêng rẽ.
Được thiết kế với giao diện thân thiện người sử dụng, TIA Portal thích hợp cho
cả những người mới lẫn những người nhiều kinh nghiệm trong lập trình tự động
hóa. Là phần mềm cơ sở cho các phần mềm dùng để lập trình, cấu hình, tích hợp
các thiết bị trong dải sản phẩm Tích hợp tự động hóa tồn diện (TIA) của Siemens.
Ví dụ như phầm mềm mới Simatic Step 7 để lập trình các bộ điều khiển Simatic,
Simatic WinCC để cấu hình các màn hình HMI và chạy Scada trên máy tính.
Để thiết kế TIA portal, Siemens đã nghiên cứu rất nhiều các phần mềm ứng
dụng điển hình trong tự động hóa qua nhiều năm, nhằm mục đích hiểu rõ nhu cầu
của khách hàng trên tồn thế giới. Là phần mềm cơ sở để tích hợp các phần mềm
lập trình của Siemens lại với nhau, TIA Portal giúp cho các phần mềm này chia sẽ
cùng một cơ sở dữ liệu, tạo nên sự thống nhất trong giao diện và tính tồn vẹn cho
ứng dụng. Ví dụ, tất cả các thiết bị và mạng truyền thông bây giờ đã có thể được
cấu hình trên cùng một cửa sổ. Hướng ứng dụng, các khái niệm về thư viện, quản
lý dữ liệu, lưu trữ dự án, chẩn đoán lỗi, các tính năng online là những đặc điểm rất
có ích cho người sử dụng khi sử dụng chung cơ sở dữ liệu.
Tất cả các bộ đều khiển PLC, màn hình HMI, các bộ truyền động của Siemens đều
được lập trình, cấu hình trên TIA portal. Việc này giúp giảm thời gian, công sức trong
việc thiết lập truyền thông giữa các thiết bị này. Ví dụ người sử dụng có thể sử


22


SVTH: NGUYỄN HỒNG QUÂN

GVHD: HÀ HUY GIÁP

dụng tính năng “kéo và thả’ một biến của trong chương trình điều khiển PLC vào
một màn hình của chương trình HMI. Biến này sẽ được gán vào chương trình HMI
và sự kết nối giữa PLC – HMI đã được tự động thiết lập, khơng cần bất cứ sự cấu
hình nào thêm.
Phần mềm mới Simatic Step 7, tích hợp trên TIA Portal, để lập trình cho S71200, S7-300, S7-400 và hệ thống tự động PC-based Simatic WinAC. Simatic Step
7 được chia thành các module khác nhau, tùy theo nhu cầu của người sử dụng.
Simatic Step 7 cũng hỗ trợ tính năng chuyển đổi chương trình PLC, HMI đang sử
dụng sang chương trình mới trên TIA Portal.
Phần mềm mới Simatic WinCC, cũng được tích hợp trên TIA Portal, dùng để
cấu hình cho các màn hình TP và MP hiện tại, màn hình mới Comfort, cũng như để
giám sát điều khiển hệ thống trên máy tính (SCADA).
Ưu điểm: tích hợp tất cả trong 1 phần mềm, 1 giao diện, tạo ra sự nhất quán trong
việc cấu hình hệ thống.
Nhược điểm: dung lượng phần mềm lớn, yêu cầu cấu hình máy tính cao, ban
đầu khó làm quen đối với người mới học.
Các gói phần mềm có trong TIA Portal:
- SIMATIC STEP7 Professional và SIMATIC STEP7 PLCSIM: dùng để lập trình
và mơ phỏng PLC S7-1200, S7-1500, S7-300, S7-400, ...
-SIMATIC WinCC Professional: Lập trình giao diện HMI và giao diện SCADA
-SIMATIC Start Driver: Cấu hình biến tần Siemens
3.1.2 PLC S7 1200
Bộ điều khiển PLC S7 – 1200 được sử dụng với sự linh hoạt và khả năng mở
rộng phù hợp đối với hệ thống tự động hóa nhỏ và vừa tương ứng với người dùng

cần. Thiết kế nhỏ gọn, cấu hình linh động, hỗ trợ mạnh mẽ về tập lệnh đã làm cho
PLC S7-1200 trở thành một giải pháp hoàn hảo trong việc điều khiển, chọn lựa phù
hợp đối với nhiều ứng dụng khác nhau.
23


SVTH: NGUYỄN HỒNG QUÂN

GVHD: HÀ HUY GIÁP

Để có thể làm rõ hơn vấn đề chúng ta muốn nói tới, ta sử dụng hình ảnh sau đây
để minh họa chi tiết về vị trí, vài trị của PLC S7 – 1200 được Siemens đưa ra.

Hình 1.1. Vị trí của PLC S7-1200 theo ứng dụng của các loại PLC S7.
CPU của S7 – 1200 được kết hợp với một vi xử lý, một bộ nguồn tích hợp, các tín
hiệu đầu vào/ra, thiết kế theo nền tảng Profinet, các bộ đếm/phát xung tốc độ cao
tích hợp trên thân, điều khiển vị trí (motion control), và ngõ vào Analog đã làm cho
PLC S7 – 1200 trở thành bộ điều khiển nhỏ gọn nhưng mạnh mẽ. Sau khi download
chương trình xuống CPU vẫn lưu giữ những logic cần thiết để theo dõi và kiểm soát
các thiết bị/thơng tin trong ứng dụng của người lập trình. CPU giám sát ngõ vào và
những thay đổi của ngõ ra theo logic trong chương trình người dùng có thể bao gồm
các phép toán logic của đại số Boolean, những bộ đếm, bộ định thì, các phép tốn
phức tạp, những giao tiếp truyền thông với những thiết bị thông minh khác.
PLC S7 – 1200 được tích hợp sẵn 1 cổng Profinet để truyền thơng mạng
Profinet. Ngồi ra, PLC S7 – 1200 có thể truyền thơng Profibus, RS485 hoặc
RS232 thơng qua các module mở rộng.

24