MỤC LỤC  thiết kế thi công kit thực hành plc 

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI9

1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI.9

2. GIỚI THIỆU VỀ KIT THỰC HÀNH PLC.9

3. PLC LÀ GÌ? CẤU TẠO. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ ỨNG DỤNG CỦA PLC?. 12

3.1. GIỚI THIỆU VỀ PLC.. 12

3.2. CẤU TẠO VÀ PHÂN LOẠI PLC.. 12

3.3. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA PLC.. 13

3.4. ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA PLC.. 13

3.4.1. Ưu điểm:13

3.4.2. Nhược điểm:13

4. ỨNG DỤNG CỦA PLC.. 13

5. MỘT SỐ HÃNG PLC:14

5.1. HÃNG SIEMENS. 14

5.2. HÃNG MITSUBISHI15

CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ THI CÔNG KIT THỰC HÀNH PLC.. 16

1. MÔ TẢ HOẠT ĐỘNG CỦA KIT.16

2. YÊU CẦU THIẾT KẾ.16

3. NHIỆM VỤ THỰC HIỆN.16

3.1. PHẦN CƠ KHÍ.16

3.2. PHẦN ĐIỆN, LẬP TRÌNH.16

4. CHỌN THIẾT BỊ CHO BỘ KIT PLC.17

4.1. THIẾT BỊ CHÍNH.17

4.2. THIẾT BỊ HỖ TRỢ LẬP TRÌNH.17

4.3. DANH SÁCH CHI TIẾT THIẾT BỊ.18

5. BẢN VẼ. 19

5.1. BẢN VẼ CƠ KHÍ.19

5.2. BẢN VẼ ĐIỆN.20

6. HÌNH ẢNH THỰC TẾ KHI HOÀN THÀNH MÔ HÌNH.. 20

6.1. TỔNG QUAN MÔ HÌNH.. 20

6.2. THIẾT BỊ CHÍNH.. 21

6.2.1. Mô đun mô phỏng điều khiển đèn và nút nhấn.21

6.2.2. Mô đun PLC S7-1200 1214C AC/DC/RLY.22

6.2.3. Mô đun điều khiển khí nén.22

6.2.4. Mô đun HMI.24

6.2.5. Mô đun đo điện áp.24

6.3. THIẾT BỊ HỖ TRỢ LẬP TRÌNH.25

6.3.1. Mô đun các loại cảm biến (cảm biến 2 dây, 3 dây và cảm biến tiệm cận).25

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG CÁC DẠNG BÀI TẬP THỰC HÀNH KIT PLC.. 29

BÀI 1: ĐIỀU KHIỂN ĐÈN BẰNG NÚT NHẤN VÀ HMI29

1.1. MÔ TẢ YÊU CẦU.. 29

1.2. LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN.. 31

1.3. BẢNG ĐỊA CHỈ:32

1.4. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÍ32

1.5. SƠ ĐỒ NỐI DÂY.. 33

1.6. CHƯƠNG TRÌNH:34

1. 7. KẾT QUẢ:35

BÀI 2: ĐIỀU KHIỂN 1 XYLANH BẰNG NÚT NHẤN VỚI TÍN HIỆU LÀ CẢM BIẾN KIM LOẠI. HIỂN THI QUA MÀN HÌNH HMI.36

2. 1. MÔ TẢ YÊU CẦU.. 36
3. 2. LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN:39

2.3 BẢNG ĐỊA CHỈ40

2. 4. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÍ:41

2.5. SƠ ĐỒ NỐI DÂY:42

2.6. MẠCH KHÍ NÉN:42

2.7. CHƯƠNG TRÌNH:43

2.8. KẾT QUẢ.. 45

BÀI 3: ĐIỀU KHIỂN 2 XYLANH BẰNG NÚT NHẤN, KẾT HỢP ĐIỀU KHIỂN TRÊN HMI VÀ WINCC.46

3.1. MÔ TẢ YÊU CẦU.. 46

3.2 LƯU ĐỒTHUẬT TOÁN.. 50

3. 3. BẢNG ĐỊA CHỈ:51

3.4. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ:52

3.5. SƠ ĐỒ NỐI DÂY:53

3.6. MẠCH KHÍ NÉN:53

3.7. CHƯƠNG TRÌNH:54

3.8. KẾT QUẢ:56

BÀI 4: ĐIỀU KHIỂN 3 XYLANH BẰNG NÚT NHẤN, HMI57

4.1. MÔ TẢ YÊU CẦU.. 57

4. 2. LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT. 62
5. 3. BẢNG ĐỊA CHỈ:63

4.4. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ:64

4.5. SƠ ĐỒ NỐI DÂY:65

4.6. MẠCH KHÍ NÉN:66

4.7. CHƯƠNG TRÌNH:66

4.8. KẾT QUẢ:69

BÀI 5: XỬ LÝ TÍN HIỆU ANALOG.. 70

5.1. ĐỌC ĐIỆN ÁP 10VDC TỪ BIẾN TRỞ.70

5.1.1. MÔ TẢ YÊU CẦU:70

5.1.2. LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN.. 73

5.1.3. BẢNG ĐỊA CHỈ:74

5.1.4. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÍ:74

5.1.5. SƠ ĐỒ NỐI DÂY:75

5.1.6. CHƯƠNG TRÌNH :76

5.1.7. KẾT QUẢ:78

5. 2. ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG ANALOG TỪ PLC.78
6. 2.1. MÔ TẢ YÊU CẦU:78
7. 2.2 ĐẤU NỐI SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN.. 79
8. 2.4 VẬN HÀNH.. 80
9. 3. ĐỌC CẢM BIẾN MỨC NƯỚC:84

BÀI 6: ĐIỀU KHIỂN XYLANH, CẢM BIẾN THÔNG QUA RELAY VÀ HMI.86

6.1. MÔ TẢ YÊU CẦU.86

6. 2. LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT. 89
7. 3. BẢNG ĐỊA CHỈ:89

6.4. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ.. 90

6.5. SƠ ĐỒ KẾT NỐI91

6.6. CHƯƠNG TRÌNH.. 92

6.7 KẾT QUẢ.. 93

BÀI 7: NGHIÊN CỨU, PHÁT TRIỂN WEB SERVER.. 94

I. MẠNG CỤC BỘ:94

CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN.. 99

NGUỒN TRÍCH DẪN TÀI LIỆU:100

 

 

 

 

 

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI.

- Nhóm chúng em chọn đề tài “THIẾT KẾ THI CÔNG KIT THỰC HÀNH PLC”. Bởi vì trong quá trình tìm hiểu thực tế môi trường công nghiệp, hay gần đây nhất là chương trình thực tập tại “Công ty TNHH THANG MÁY KỸ THUẬT THIÊN HƯNG”. Nhóm chúng em nhận thấy rằng, ngành công nghiệp tự động hóa đang được ứng dụng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau: công nghiệp sản xuất, gia công cơ khí, dây chuyền lắp ráp tự động, ứng dụng kiểm soát chất lượng,… đặc điểm chung của các hệ thống này là thường dùng servo, PLC, mạch điện tử, G code,… để vận hành quá trình sản xuất.

- Các hệ điều khiển này có thể bao gồm việc điều khiển từ đơn giản đến các thuật toán phức tạp, điều khiển những máy móc đơn giản cho đến những hệ thống công nghiệp lớn nên đòi hỏi trình độ kỹ thuật ngày càng cao.

- Bên cạnh đó, nhóm chúng em nhận thấy rằng đề tài: “THIẾT KẾ THI CÔNG KIT THỰC HÀNH PLC” đã được các anh/chị sinh viên khóa 19 nghiên cứu và thực hiện. Tuy nhiên, hiện trạng của Kit thực hành PLC đã không còn hoạt động tốt theo nghiên cứu đề ra và cần phải được cải tiến. Chẳng hạn như các lỗi:

• Jack cắm lỏng lẻo, thường không nhận tín hiệu.
• Thiếu cổng giao tiếp Ethernet nên không thể kết nối đồng thời PLC và HMI.
• Xylanh khí nén khi hoạt động sẽ gây ra tiếng ồn lớn.
• Cảm biến gắn trên xylanh thường bị lỏng, không cố định được, ảnh hưởng đến hoạt động của chương trình.

- Vì vậy, nhóm chúng em đã quyết định chọn đề tài “THIẾT KẾ THI CÔNG KIT THỰC HÀNH PLC” với mong muốn sẽ khắc phục được các lỗi trên và mong muốn sẽ tạo được nền tảng cơ bản giúp cho sinh viên tiếp cận với các thiết bị tự động, nâng cao khả năng lập trình nói chung và lập trình PLC nói riêng. Cũng như là tạo tiền đề để cho sinh viên nghiên cứu và phát triển Kit thực hành PLC ngày càng cải tiến, đa dạng cho việc giảng dạy và thực hành.

2. GIỚI THIỆU VỀ KIT THỰC HÀNH PLC.

- Kit (Keep It Together) có nghĩa là bộ dụng cụ. Kit thực hành PLC là bộ dụng cụ thực hành cho các sinh viên có thể lập trình PLC điều khiển các thiết bị có trên Kit.

- Kit có thể cho các sinh viên lập trình, hệ thống có khả năng tự khởi động, kiểm soát, xử lý và dừng một quá trình theo yêu cầu hoặc đo đếm các giá trị đã được xác định nhằm đạt kết quả tốt nhất ở kết quả đầu ra.

- Trong điều khiển tự động, các bộ điều khiển được chia làm 2 loại:

+ Điều khiển nối cứng.

+ Điều khiển logic quá trình.

-Một hệ thống điều khiển bất kỳ được tạo thành từ các thành phần sau:

+ Khối vào: Có nhiệm vụ chuyển đổi các đại lượng vật lý thành các tín hiệu điện, các bộ phận chuyển đổi có thể là: Nút nhấn, cảm biến,….và tùy theo bộ chuyển đổi mà tín hiệu ra khỏi khối có thể là ON/OFF hoặc dạng liên tục (analog).

+ Khối xử lý-điều khiển: Có nhiệm vụ xử lý thông tin từ khối vào để tạo ra đáp ứng yêu cầu điều khiển.

+ Khối ra: Tín hiệu ra là kết quả của quá trình xử lý của hệ thống điều khiển. Các tín hiệu này được được sử dụng tạo ra những hoạt động đáp ứng cho các thiết bị ở ngõ ra. Các thiết bị ở ngõ ra có thể là: Động cơ điện, xy lanh, solenoid, van, relay,…

- Một số Kit thực hành PLC đang sử dụng tại trường:

Hình 1:Mô hình AC Servo.

Hình 2: Mô hình đèn giao thông

Hình 3: Sinh viên thực hành đấu dây PLC.

3. PLC LÀ GÌ? CẤU TẠO. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ ỨNG DỤNG CỦA PLC?

3.1. GIỚI THIỆU VỀ PLC

PLC (viết tắt của Programmable Logic Controller) là thiết bị cho phép lập trình thực hiện các thuật toán điều khiển logic. Bộ lập trình PLC nhận tác động các sự kiện bên ngoài thông qua ngõ vào (input) và thực hiện hoạt động thông qua ngõ ra (output). PLC hoạt động theo phương thức quét các trạng thái trên đầu ra và đầu vào. Khi có sự thay đổi bất kỳ từ ngõ vào, dựa theo logic chương trình ngõ ra tương ứng sẽ thay đổi.

Ngôn ngữ lập trình PLC phổ biến hiện nay là Ladder, Step Ladder. Tuy nhiên, mỗi hãng sản xuất sẽ có các ngôn ngữ lập trình riêng. Các hãng sản xuất PLC phổ biến hiện nay gồm: Siemens, Mitsubishi, Rockwell, INVT, Delta…

3.2. CẤU TẠO VÀ PHÂN LOẠI PLC

- Thông thường, hệ thống PLC có các bộ phận chính sau:

• Bộ nhớ chương trình: RAM, ROM, ngoài ra có thể sử dụng vùng nhớ ngoài – EPROM.
• Bộ xử lý trung tâm CPU.
• Module input/output. Thông thường module I/O được tích hợp trên PLC, khi có nhu cầu mở rộng I/O có thể lắp module I/O.

Hình 4: Cấu tạo của PLC

- Ngoài ra, PLC còn có các bộ phận khác:

• Cổng kết nối PLC và máy tính: RS232, RS422, RS485 thực hiện đổ chương trình và giám sát chương trình.
• Cổng truyền thông: PLC thường tích hợp cổng truyền thông Modbus RTU. Tùy hãng và dòng sản phẩm, PLC có thể được tích hợp thêm các chuẩn truyền thông khác như Profibus, Profinet, CANopen, EtherCAT…

3.3. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA PLC

Bộ điều khiển trung tâm CPU thực hiện điều khiển toàn bộ hoạt động của bộ PLC. Tốc độ xử lý của CPU quyết định đến tốc độ điều khiển của PLC. Chương trình được lưu trữ trên RAM. Pin dự phòng được tích hợp trên PLC giúp chương trình không bị mất khi có sự cố về điện. CPU thực hiện quét chương trình và thực hiện các lệnh theo thứ tự.

3.4. ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA PLC

3.4.1. Ưu điểm:

-        Bộ điều khiển PLC chống nhiễu tốt, đáng tin cậy trong môi trường công nghiệp.

-        Đáp ứng các giải thuật phức tạp, độ chính xác cao.

-        Gọn nhẹ, lắp đặt dễ dàng.

-        Thay thế hoàn toàn mạch điều khiển relay thông thường, dễ dàng đáp ứng mọi yêu cầu điều khiển.

-        Hỗ trợ các chuẩn mạng truyền thông công nghiệp, tạo sự kết nối và trao đổi dữ liệu giữa các thiết bị trong và ngoài nhà máy đáp ứng tiêu chuẩn công nghiệp 4.0.

3.4.2. Nhược điểm:

-        Giá thành cao: Chi phí sản phẩm cao hơn so với chi phí mạch relay thông thường. Tuy nhiên, hiện nay thị trường VN đã có mặt rất nhiều hãng PLC của Đức, Nhật Bản, Mỹ, Trung Quốc… dẫn đến giá thành cạnh tranh hơn so với trước.

-        Chi phí phần mềm lập trình: Chi phí mua licence phần mềm lập trình tùy thuộc vào hãng sản xuất. Hiện nay có 2 dạng: hãng sản xuất cho phép sử dụng miễn phí và hãng sản xuất yêu cầu mua licence.

-        Yêu cầu người sử dụng có kiến thức về lập trình PLC: Để thiết bị PLC đáp ứng tốt trong điều khiển, người sử dụng cần có kiến thức căn bản về lập trình PLC.

4. ỨNG DỤNG CỦA PLC

Hiện nay PLC đã được ứng dụng thành công trong nhiều lĩnh vực sản xuất cả trong công nghiệp và dân dụng, Từ những ứng dụng để điều khiển các hệ thống đơn giản, chỉ có chức năng đóng/ mở (ON/OFF) thông thường đến các ứng dụng cho các lĩnh vực phức tạp, đòi hỏi tính chính xác cao, ứng dụng các thuật toán trong quá trình sản xuất.

Bộ lập trình PLC được ứng dụng trong nhiều ngành và nhiều loại máy móc như:

-        Máy in

-        Máy đóng gói

-        Máy đánh chỉ

-        Máy se sợi

-        Máy chế biến thực phẩm

-        Máy cắt tốc độ cao

 

 

5. MỘT SỐ HÃNG PLC:

5.1. HÃNG SIEMENS

- Phổ biến nhất là bộ điều khiển PLC S7-1200 đây là sự tiếp nối phát triển của dòng PLC S7-200, được sử dụng linh động và khả năng mở rộng phù hợp đối với hệ thống tự động hóa vừa và lớn.

- CPU của PLC S7-1200 được kết hợp với 1 vi sử lý, một bộ nguồn tích hợp, các tín hiệu đầu vào / ra, sử dụng truyền thông Profinet1, các bộ đếm/phát xung tốc độ cao tích hợp để điều khiển vị trí (Motion Control), và ngõ vào/ra Analog.

- Cấu trúc phần cứng PLC được thể hiện ở hình sau:

Hình 5. Cấu trúc phần cứng của PLC S7-1200

- Chú thích:

1. Nguồn kết nối cho PLC

2. Các terminal để kết nối I/O (phía sau nắp che)

3. Đèn hiển thị I/O

4. Công kết nối Profinet

CPU S7-1200 bao gồm một số dòng sau: 1211C, 1212C, 1214C, 1215C, 1217C. Khi lựa chọn PLC dòng lớn hơn thì khả năng mở rộng sẽ nhiều hơn, nhiều chức năng hơn. Bên cạnh tên CPU sẽ đi kèm với ba kí hiệu tương ứng với điện áp đầu vào /input/output. Ví dụ: CPU 1214C DC/DC/DC nghĩa là PLC dòng 1214C điện áp đầu vào là DC 24V, ngõ vào DC, ngõ ra là DC. CPU 1214C AC/DC/RLY nghĩa là PLC dòng 1214C điện áp đầu vào là 220V AC, ngõ vào DC, ngõ ra là relay.

5.2. HÃNG MITSUBISHI

Một số dòng phổ biến là dòng PLC MITSUBISHI FX3U:

Hình 6: PLC Mitsubishi dòng FX3U

Dòng sản phẩm mới PLC FX3U là thế hệ thứ ba trong gia đình họ FX-PLC, là một PLC dạng nhỏ gọn và thành công của hãng Mitsubishi Electric.

Sản phẩm được thiết kế đáp ứng cho thị trường quốc tế, tính năng mới đặc biệt  là hệ thống “adapter bus” được bổ hữu ích cho việc mở rộng thêm những tính năng đặc biệt và khối truyền thông mạng. Khả năng mở rộng tối đa có thể  lên đến 10 khối trên hệ thống mới này.

Với tốc độ xử lý cực mạnh mẽ, thời gian chỉ 0.065µs trên một lệnh đơn logic, cùng với 209 tập lệnh được tích hợp sẵn và cải tiến liên tục đặc biệt cho việc điều khiển vị trí. Dòng PLC mới này còn cho phép mở rộng truyền thông qua cổng USB, hỗ trợ cổng Ethernet và cổng lập trình RS-422 mini DIN. Với tính năng mạng mở rộng làm cho PLC này nâng cao được khả năng kết nối tối đa lên đến 384 I/O, bao gồm cả các khối I/O qua mạng.

Thông số kỹ thuật:

– Điện áp nguồn cung cấp: 24VDC hoặc 100/240VAC

– Bộ nhớ chương trình: 64000 bước

– Kết nối truyền thông: hỗ trợ kết nối RS232, RS485, USB, Ethernet, profibus, CAN, CClink

– Bộ đếm tốc độ cao: max. 100kHz, lên tới 200kHz với module chức năng.

– Loại ngõ ra: relay, transistor

– Phát xung tốc độ cao: max 100kHz, lên tới 200kHz hoặc 1Mhz với module chức năng.

– Tổng I/O: 16/32/48/64/80/128

– Có thể mở rộng lên tới 256 I/Os thông qua module hoặc 384 I/O thông qua mạng CC-Link

CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ THI CÔNG KIT THỰC HÀNH PLC

1. MÔ TẢ HOẠT ĐỘNG CỦA KIT.

- KIT thực hành PLC được sử dụng để giảng dạy các bài thực hành PLC S7-1200: Xử lý tín hiệu số, xử lý tín hiệu analog, điều khiển hệ thống khí nén, kết hợp với chứng năng HMI.

- KIT thực hành có khả năng linh hoạt trong kết nối phối hợp giữa các thiết bị để tạo nhiều bài thực hành.

2. YÊU CẦU THIẾT KẾ.

-Kích thước nhỏ gọn, cứng cáp, dễ dàng vận chuyển.

-Đa dạng thiệt bị, phải có đầy đủ thiết bị để thực hành các bài tập như:

+Xử lý tín hiệu số (Digital).

+ Xử lý tin hiệu tương tự (Analog).

+ Hệ thống khí nén.

+Lập trình HMI.

-Mặt bàn nghiêng để dễ quan sát.

-Có thể chịu được động lực sinh ra khi thiết bị hoạt động.

-Làm bằng vật liệu cách điện.

3. NHIỆM VỤ THỰC HIỆN.

3.1. PHẦN CƠ KHÍ.

-        Thiết kế chế tạo khung đỡ, mặt bàn.

-        Thiết kế chế tạo panel gá các thiết bị: PLC, HMI, xylanh, van, rờ le, cảm biến,… theo yêu cầu và có tính thẩm mỹ.

-        Lắp đặt hệ thống hoàn chỉnh, cứng vững.

-        Thiết kế mô hình dạng nằm để nhỏ gọn dễ vận chuyển.

-        Mặt bàn nghiêng 75^o để cho sinh viên dễ quan sát.

3.2. PHẦN ĐIỆN, LẬP TRÌNH.

-        Thiết kế hệ thống điện của KIT PLC và các bài thực hành PLC.

-        Lập trình PLC điều khiển hệ thống các bài thực hành PLC.

4. CHỌN THIẾT BỊ CHO BỘ KIT PLC.

4.1. THIẾT BỊ CHÍNH.

 

TT	TÊN	MÔ TẢ/CHỨC NĂNG
1	Khung bàn	Vật liệu bằng thép 1.2mm
2	Mặt bàn	Vật liệu compact 4mm
3	Xylanh	Xylanh 25x100mm
4	Mô đun đèn	Hiển thị sáng/tắt
5	Mô đun điều khiển xylanh	Điều khiển xylanh chạy ra/vào
6	Mô đun PLC S7-1200 1214C AC/DC/RLY	Lập trình các thuật toán
7	Mô đun HMI	Hiển thị ra màn hình
8	Mô đun đo điện áp	Đo điện áp
9	Mô đun Switch	Bộ chia mạng, kết nối các thiết bị

4.2. THIẾT BỊ HỖ TRỢ LẬP TRÌNH.

 

TT	TÊN	MÔ TẢ/CHỨC NĂNG
1	Mô đun nút nhấn	Dùng để đóng/ ngắt dòng điện
2	Mô đun các loại cảm biến	Truyền tín hiệu về PLC
3	Mô đun relay	Đóng/ngắt nhiều tiếp điểm
4	Mô đun biến trở	Điều khiển cường độ dòng điện trong mạch

 

4.3. DANH SÁCH CHI TIẾT THIẾT BỊ.

 

TT	TÊN SẢN PHẨM	SỐ LƯỢNG	MÃ HÀNG	ĐƠN VỊ CUNG CẤP
1	Xylanh giảm chấn gắn được 2 đầu cảm biến	3	MAC 25x100 SCA	CTY TNHH TM HOA HƯNG. Địa chỉ: 92 Tạ Uyên, F4, Q11, TP.HCM
2	Van 5/2, 2 đầu solenoid	3	AIRTAC Model 4V220-8	Linh kiện công nghiệp Ninol. ĐC: 193 Tạ Uyên, F4, Q11, TP.HCM
3	Van 5/2, 1 đầu solenoid, 1 lò xo	3	AIRTAC Model 4V210-8	Linh kiện công nghiệp Ninol. ĐC: 193 Tạ Uyên, F4, Q11, TP.HCM
4	Công tắc hành trình	2	KCZ-7141	Linh kiện công nghiệp Ninol. ĐC: 193 Tạ Uyên, F4, Q11, TP.HCM
5	Relay	2	IEC255 5A 250VAC	Đường Nhật Tảo, F7, Q10
6	Volt kế DC 15V	1	DC 85C1 15V	Đường Nhật Tảo, F7, Q10
7	Bộ chia khí 6 cổng	1		CTY TNHH CƠ KHÍ KHỎI MINH. ĐC: 262A Phạm Đăng Giảng, KP5, P. Bình Hưng Hòa, Q. Bình Tân
8	Màn hình HMI	1	Delta DOP-107DV 7inch	Cửa hàng TMK. 112 đường 18B, P. Bình Hưng Hòa, Q. Bình Tân
9	Cảm biến từ gắn trên xylanh loại 2 dây	2	AIRTAC CS1-U	Linh kiện công nghiệp Ninol. ĐC: 193 Tạ Uyên, F4, Q11, TP.HCM
10	Cầu dao	1	BKJ63N	Đường Nhật Tảo, F7, Q10
11	Nguồn ray 24V	1	MEANWELL	Đường Nhật Tảo, F7, Q10
12	Cầu chì	1	ILEC RT18-32 MAX 32A 690V	Đường Nhật Tảo, F7, Q10
13	Biến trở VR	1	Biến trở 2.5k ohm	Đường Nhật Tảo, F7, Q10
14	Cảm biến phát hiện kim loại tiệm cận ngõ ra PNP	1	LJ12A3	CTY TNHH TM HOA HƯNG. Địa chỉ: 92 Tạ Uyên, F4, Q11, TP.HCM
15	Cảm biến từ gắn trên xylanh loại 3 dây ngõ ra PNP	2	SMC D-M9NL	CTY TNHH TM HOA HƯNG. Địa chỉ: 92 Tạ Uyên, F4, Q11, TP.HCM
16	Nút nhấn	3		Đường Nhật Tảo, F7, Q10
17	Đèn	3		Đường Nhật Tảo, F7, Q10
18	Bộ Switch chia mạng	1	TXE173

5. BẢN VẼ

5.1. BẢN VẼ CƠ KHÍ.

(Xem trong tài liệu đính kèm: Bản vẽ cơ khí)

• Bản vẽ chi tiết bao gồm:

-        Panel lắp thiết bị.

-        Thùng KIT.

-        Panel HMI.

-        Mặt lưng bản điện.

-        Panel điện.

-        Đầu xylanh.

• Bản vẽ lắp ráp.

Hình 7: Mô hình KIT PLC.

5.2. BẢN VẼ ĐIỆN.

(Xem trong tài liệu đính kèm: Bản vẽ điện)

6. HÌNH ẢNH THỰC TẾ KHI HOÀN THÀNH MÔ HÌNH

6.1. TỔNG QUAN MÔ HÌNH

Mô hình đã được thi công, thiết kế và lắp hoàn chỉnh dựa trên các yêu cầu được đề ra:

- Cứng cáp, bố trí thiết bị hợp lý.

- Có tính thẩm mỹ.

- Dễ dàng vận chuyển.

- Có thể đưa vào sử dụng và mô phỏng các bài thực hành trên PLC.

Hình 8. Mô hình KIT PLC hoàn chỉnh

6.2. THIẾT BỊ CHÍNH

6.2.1. Mô đun mô phỏng điều khiển đèn và nút nhấn.

Thông tin chi tiết:

- Nút nhấn S1, S3 là thường mở.

- Nút nhấn S2 là thường đóng.

- Mô đun đèn, nút nhấn sử dụng nguồn 24V DC và có hai đầu không phân cực.

Hình 9. Các nút nhấn và đèn

6.2.2. Mô đun PLC S7-1200 1214C AC/DC/RLY.

Thông tin chi tiết:

- Sử dụng điện áp ngõ vào ~220V AC, gồm 14 ngõ vào DC, 10 ngõ ra là relay.

- Có tích hợp đầu vào Analog.

- Sử dụng mô đun Analog ngõ ra: 6ES7 232-4HA30-0XB0

Hình 10:Mô đun PLC SIEMENS

6.2.3. Mô đun điều khiển khí nén.

Thông tin chi tiết:

- Gồm 6 van điện từ (3 van 5/2 2 đầu solenoid, 3 van 5/2 1 đầu solenoid, 1 đầu lò xo).

- Sử dụng nguồn 24VDC.

Hình 11. Hệ thống xylanh khí nén

6.2.4. Mô đun HMI.

Thông tin chi tiết:

- Dòng DOP-100 7 inch.

- Tích hợp 1 cổng Ethernet + 1 cổng COM.

- Sử dụng nguồn DC 24V.

Hình 12: Màn hình DELTA

6.2.5. Mô đun đo điện áp.

Thông tin chi tiết:

- Dùng để đo điện áp một chiều.

- Cấp nguồn từ 0V-15V DC.

- Lưu ý: Không cấp nguồn quá 15 VDC, sẽ gây hỏng thiết bị.

Hình 13: Volt kế.

6.3. THIẾT BỊ HỖ TRỢ LẬP TRÌNH.

6.3.1. Mô đun các loại cảm biến (cảm biến 2 dây, 3 dây và cảm biến tiệm cận).

• Mô đun cảm biến 2 dây:

Thông tin chi tiết:

- Điện áp ngõ vào: 5 ~ 240V AC/DC.

- Nhiệt độ: -10 ~ 70^oC

- Chân tín hiệu BK cấp nguồn dương (+)

- Chân BU cấp nguồn âm (-).

Hình 14. Cảm biến tiệm cận gắn trên xylanh

• Mô đun cảm biến 3 dây:

Thông tin chi tiết:

- Điện áp ngõ vào: 4.5 ~ 28VDC

- Chân tín hiệu BK cấp vào nguồn âm từ PLC.

- Chân BN cấp nguồn dương.

- Chân BU cấp nguồn âm.

Hình 15. Cảm biến tiệm cận gắn trên xylanh

• Mô đun cảm biến kim loại.

+ Thông tin thiết bị:

- Phát hiện: Kim loại.

- Nguồn: 5~36VDC

- Dòng tiêu thụ: 300 mA

- Khoảng đo: 0~4mm

- Chân tín hiệu BK cấp vào nguồn âm từ PLC.

- Chân BN cấp nguồn dương.

- Chân BU cấp nguồn âm.

Hình 16. Cảm biến phát hiện kim loại

• Mô đun rờ le:

Thông tin thiết bị:

- Chân 1 2 3 4 là NC (thường đóng)

- Chân 5 6 7 8 là NO (thường mở)

- Chân 9 10 11 12 là COM.

-Chân 13 14 là chân cấp điện áp cho Coil.

- Khi kết nối nguồn điện 12V, 24V hay 220V, các tiếp điểm thường đóng của Rơ le sẽ chuyển thành các tiếp điểm thường mở. Và ngược lại, các tiếp điểm đang mở sẽ chuyển về trạng thái thường đóng. 

Hình 17. Các chân tiếp điểm của rơ le.

• Mô đun biến trở:

+ Thông tin chi tiết:

- Dùng để điều chỉnh cường độ dòng điện trong mạch.

- Được thiết kể để đáp ứng ngõ ra 10VDC.

- Chân Min cấp nguồn 24VDC..

- Chân Max nối đất.

- Chân giữa nối vào đầu ra của mạch điện.

Hình 18: Mô đun biến trở.

+ Thiết kế mạch biến trở điều chỉnh điện áp đầu ra từ 0~10V DC:

- Điện áp đầu vào: 24VDC

- Điện áp đầu ra: 10VDC

- Công thức hạ áp:

- Ta có: R­₂= 2,5 K (bằng điện trở của biến trở)

- Tính ra R₁= 3,5 K 

- Chọn điện trở 2.2K nối tiếp với điện trở 1K => R_tđ= 3.2K ~ 3,5K

- Mạch biến trở:

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG CÁC DẠNG BÀI TẬP THỰC HÀNH KIT PLC

BÀI 1: ĐIỀU KHIỂN ĐÈN BẰNG NÚT NHẤN VÀ HMI

1.1. MÔ TẢ YÊU CẦU

Lập trình cho hệ thống đèn sáng, tắt luân phiên nhau. Ví dụ:

+ Nhấn S1 đèn D1 sáng, đèn D2, D3 tắt.

+ Nhấn S2 đèn D2 sáng, đèn D1, D3 tắt.

+ Nhấn S3 đèn D3 sáng, đèn D1, D2 tắt.

+ Lập trình điều khiển và giám sát trên màn hình HMI.

+ Thiết bị sử dụng:

SST	TÊN THIẾT BỊ	MÔ TẢ
1	Nút nhấn S1, S2, S3	Sử dụng nguồn 24 VDC từ panel điện
2	Đèn D1, D2, D3	Sử dụng nguồn 24 VDC từ panel điện
4	Màn hình hiển thị Delta	Cấp nguồn 24VDC từ panel điện PLC
5	PLC S7-1200 1214C AC/DC/RLY	Cấp nguồn 220VAC từ cầu dao
5	Dây cắm điện

 

Hình 1-1: Các nút nhấn.

Hình 1-2: Đèn

Hình 1-3: PLC SIEMENS 1214C AC/DC/RLY

....

+ Phần cơ khí:

-        Thiết kế chế tạo khung đỡ, mặt bàn.

-        Thiết kế chế tạo panel gá các thiết bị: PLC, HMI, xylanh, van, rờ le, cảm biến,… theo yêu cầu và có tính thẩm mỹ.

-        Lắp đặt hệ thống hoàn chỉnh, cứng vững.

-        Thiết kế mô hình dạng nằm để nhỏ gọn dễ vận chuyển.

-        Mặt bàn nghiêng 75^o để cho sinh viên dễ quan sát.

+ Phần điện, lập trình.

-        Thiết kế hệ thống điện của KIT PLC và các bài thực hành PLC.

-        Lập trình PLC điều khiển hệ thống các bài thực hành PLC.

- Mặc dù đã rất cố gắng, nhưng do kiến thức và thời gian có hạn nên có những phần nhóm chưa làm được như: “Lập trình điều khiển và giám sát KIT thực hành PLC thông qua mạng Internet”. Đây cũng chính là hạn chế của đề tài này.

- Và chúng em cũng sẽ không tránh khỏi những điều thiếu sót, nhầm lẫn khác, kính mong quý thầy cô và các bạn đóng góp ý kiến để nhóm có thể hoàn thiện đồ án này tốt hơn. Nhóm thực hiện mong các bạn sinh viên bộ môn cơ – điện tử ở những khóa sau bổ xung cho đồ án này được hoàn chỉnh để đáp ứng với yêu cầu thực tế, ứng dụng hiệu quả hơn.

• Hướng phát triển:

Ngày nay với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thật và đất nước ta đang chuyển mình sang thời đại công nghệ 5.0. Do đó, để đáp ứng với nhu cầu thực tế thì chúng ta cần phải nghiên cứu, phát triển thêm nhiều chương trình dựa trên nền tảng vốn có. Chẳng hạn như việc: Ứng dụng công nghệ IoT vào KIT thực hành PLC, giúp điều khiển, giám sát hoạt động của bộ KIT thông qua điện thoại, máy tính,… giúp cho sinh viên có thể tiếp cận nhiều hơn với công nghệ thời đại mới.