Giáo trình Mô đun 30: PLC cơ bản - Điện công nghiệp

 hiệu: 
Ký hiệu Địa chỉ Chú thích 
Start 
End 1 
Fill 1 
End 2 
Fill 2 
Stop 
Step 
Auto 
Dir_A 
Dir_B 
Y1 
Y2 
I0.0 
I0.1 
I0.2 
I0.3 
I0.4 
I0.5 
I0.6 
I0.7 
Q0.0 
Q0.1 
Q0.2 
Q0.3 
Khởi động hệ thống, thường hở 
Công tắc hành trình ở trạm xả, thường đóng 
Cảm biến báo xe rỗng, thường đóng 
Công tắc hành trình trạm nạp, thường đóng 
Cảm biến báo đầy, thường hở 
Dừng, thường đóng 
Chế độ bước, thường hở 
Chế độ tự động, thường hở 
Xe chạy về hướng A 
Xe chạy về hướng B 
Van xả nguyên liệu 
Van thủy lực 
d. Bài tập mẫu: 
Xe vận chuyển nguyên liệu hoạt động như sau: 
Xe có thể thực hiện thông qua công tắc chuyển chế độ: 
- Chế độ tự động I0.6 
- Chế độ bước I0.7 
Vị trí cơ bản: xe ở vị trí công tắc hành trình End 2 (I0.3 và xe chưa được làm 
đầy). 
 Chế độ tự động: 
Khi xe ở vị trí cơ bản và công tắc chọn chế độ đặt ở chế độ tự động, nhấn 
nút khởi động (I0.0) thì van xả Y1 mở, vật liệu được đổ vào xe, cảm biến Fill 2 
dùng để nhận biết xe đã được đổ đầy. Khi xe đầy thì van xả Y1 mất điện và xe 
chạy về hướng B sau thời gian ổn định 5s, xe dừng lại tại B (trạm nhận nguyên 
liệu) khi chạm công tắc hành trình S2. Xy lanh thủy lực của thiết bị xả được điều 
 132 
khiển và tấm chắn trên xe được mở vật liệu được rót vào bồn chứa. Khi xe xả 
hết vật liệu cảm biến S4 phát ra tín hiệu 1, pít tông thủy lực của thiết bị xả mất 
điện, tấm chắn trở về vị trí cũ, xe dừng 5s sau đó chạy về hướng A. chu kỳ hoạt 
động được lặp lại. 
Nếu trong chu kỳ hoạt động mà nút “dừng” được ấn thì quá trình vẫn tiếp 
tục cho đến khi xe trở về vị trí cơ bản (xe rỗng và ở trạm nhận nguyên liệu) và 
dừng hẳn. 
 Chế độ bước: 
Ở mỗi bước thực hiện phải thông qua nút ấn “Start” 
Ví dụ: Khi ấn “start” xe đúng vị trí van xả được mở, khi xe đầy thì S3 tác 
động, van xả đóng lại. Nếu tiếp tục ấn “Start” thì xe chạy về hướng B. 
Viết chương trình, kết nối và kiểm tra hoạt động theo hai cách: 
- Điều khiển dùng tổ hợp logic 
- Điều khiển trình tự 
Giải bài tập mẫu: Chương trình được viết theo kiểu trình tự 
Chương trình được viết ở LAD: 
 133 
 134 
 135 
Chương trình được viết ở STL: 
 136 
 137 
 138 
6.4. Đo chiều dài và sắp xếp vật liệu: 
Hình6.9: Mô hình đo chiều dài và sắp xếp vật liệu 
a. Mô tả: 
Mô hình mô phỏng một hệ thống băng tải chuyển gỗ và sắp xếp các loại 
gỗ có chiều dài ngắn khác nhau vào các thùng chứa bằng các cần gạt khí nén. 
Hàng LED lớn ở trên tượng trưng cho các đoạn gỗ di chuyển trên băng tải, hàng 
nhỏ ở dưới là băng tải. Gỗ trong thùng chứa được sắp xếp thành hàng. 
Ứng dụng trong PLC cơ bản: điều khiển tổ hợp logic 
Ứng dụng trong PLC nâng cao: điều khiển trình tự 
b. Vận hành mô hình: 
Sau khi đã nối dây mô hình với PLC xong, thực hiện viết chương trình 
theo bài tập đưa ra (có thể tự kiểm tra các ngõ vào/ra bằng phần mềm và thực 
hiện mô phỏng chương trình 
Chỉ có thể đặt gỗ trên băng tải được nếu băng tải hoạt động. Việc đặt 
những thanh gỗ dài ngắn khác nhau được tạo ra bằng cách ấn nút “ khởi động” 
lâu hay nhanh. Khi các thanh gỗ này đi qua cảm biến quang thì các cảm biến này 
sẽ thay đổi trạng thái. Các cần gạt nếu được kích hoạt thì thanh gỗ ngay vị trí 
của nó sẽ biến mất và sau đó một thanh LED trong hộp sáng lên cho biết gỗ đã 
vào trong hộp. Tùy theo bài tập đặt ra mà có thể phát hiện được người thực hành 
viết chương trình đúng hay sai 
 139 
c. Bảng ký hiệu: 
Ký hiệu Địa chỉ Chú thích 
Khởi động 
B1 
B2 
B3 
B4 
B5 
B6 
B7 
B8 
SI 
SII 
Tự động 
Tay 
Băng tải 
Cần gạt I 
Cần gạt II 
Đèn báo 
I0.0 
I0.1 
I0.2 
I0.3 
I0.4 
I0.5 
I0.6 
I0.7 
I1.0 
I1.1 
I1.2 
I1.3 
I1.4 
Q0.0 
Q0.1 
Q0.2 
Q0.3 
Khởi động hệ thống, thường hở 
Cảm biến quang, thường đóng 
Cảm biến quang, thường đóng 
Cảm biến quang, thường đóng 
Cảm biến quang, thường đóng 
Cảm biến quang, thường đóng 
Cảm biến quang, thường đóng 
Công tắc hành trình, thường đóng 
Công tắc hành trình, thường đóng 
Nút ấn đưa gỗ vào thùng I 
Nút ấn đưa gỗ vào thùng II 
Công tắc chọn chế độ tự động 
Công tắc chọn chế độ tay 
Băng tải vận chuyển gỗ 
Cần gạt đưa gỗ vào thùng I 
Cần gạt đưa gỗ vào thùng II 
Đèn báo băng tải sẵn sàng nhận gỗ 
d. Bài tập mấu: 
Mô hình đo chiều dài và sắp xếp vật liệu được dùng để mô phỏng việc sắp 
xếp các thanh gỗ có chiều dài ngắn khác nhau trên băng tải vào các thùng khác 
nhau. 
Hệ thống có thể hoạt động ở hai chế độ: tự động và tay 
 Chế độ tự động: 
Khi đèn báo sáng báo hệ thống sẵn sàng làm việc. Nhấn nút “khởi động”, 
đèn báo tắt, tín hiệu khởi động được đưa ra. Các thanh gỗ đơn được đặt lên băng 
tải và băng tải chuyển động. 
 140 
Chiều dài thanh gỗ được xác nhận bởi các cảm biến: 
Cảm biển B1 tác động tương ứng gỗ ngắn 
Cảm biển B1 và B2 tác động tương ứng gỗ trung bình 
Cảm biển B2, B2 và B3 tác động tương ứng gỗ dài 
Khi gỗ ngắn đến cảm biến B7 thì “Tay gạt 1” sẽ đẩy thanh gỗ này vào 
thùng 1. Khi gỗ trung bình đến cảm biến B8 thì “Tay gạt 2” sẽ đẩy thanh gỗ này 
vào thùng 2. Gỗ dài thì được di chuyển tiếp tục đến khâu xử lý kế tiếp. Tay gạt 1 
và 2 được sử dụng bằng khí nén, điều khiển khoảng 1s và sau đó trở về vị trí cơ 
bản của nó. 
Sau khi sắp xếp thành công thì thiết bị tự động phát tín hiệu khởi động 
tiếp theo và băng tải tiếp tục vận chuyển gỗ. 
 Chế độ tay: 
Ở chế độ này, mỗi thanh gỗ được xử lý xong thì yêu cầu khởi động lại hệ 
thống bằng tay. Tín hiệu khởi động chỉ được phép xử lý nếu việc điều khiển 
trước đây được báo bằng đèn. Ngay sau khi sắp xếp thành công thì đèn báo lại 
sáng. 
Tay gạt I và II được điều khiển bằng tay từ nút nhấn điều khiển. 
Ghi chú: Đây chỉ là một khâu sắp xếp gỗ, và gỗ được đặt vào băng tải nhờ 
vào nút ấn khởi động. Điều này có nghĩa là nút ấn khởi động vừa đóng vai trò 
khởi động, vừa là nơi cung cấp gỗ cho băng tải. 
Viết chương trình, kết nối và kiểm tra hoạt động theo hai cách: 
- Điều khiển dùng tổ hợp logic 
- Điều khiển trình tự 
 141 
Bài giải mẫu (dùng tổ hợp logic) 
Chương trình viết ở LAD: 
 142 
 143 
 144 
Chương trình viết ở STL: 
 145 
6.5. Thiết bị nâng hàng: 
Hình 6.10: Mô hình thiết bị nâng hàng 
a. Mô tả: 
Mô phỏng một hệ thống nâng hàng bằng các đèn LED với nhiều màu sắc khác 
nhau. Hàng hóa từ bàn lăn thấp được đưa lên cao sang bàn lăn 2 nhờ vào bàn 
nâng. Hệ thống này thường thấy trong việc sắp xếp hàng hóa trong kho hoặc đưa 
hàng hóa vào các khoang chứa hàng của máy bay. 
Ứng dụng: 
Ứng dụng trong PLC cơ bản: điều khiển tổ hợp logic 
Ứng dụng trong PLC nâng cao: điều khiển trình tự 
b. Vận hành mô hình: 
Sau khi đã nối dây mô hình với PLC xong, thực hiện viết chương trình 
theo bài tập đưa ra (có thể tự kiểm tra các ngõ vào/ra bằng phần mềm và thực 
hiện mô phỏng chương trình. 
Vật thể trên bàn lăn 1 xem như do một nơi khác chuyển đến. Cứ sau khi 
vật thể được đưa sang bàn nâng thì một vật thể khác trên bàn lăn 1 lại xuất hiện. 
 146 
vật thể trên bàn nâng được đưa sang đầu bên kia của bàn nâng nhờ vào băng tải 
trên bàn nâng (tượng trưng bởi LED chạy đuổi. Khi vật thể được đưa sang bàn 
lăn 2 thì nó sẽ lăn đến cối bàn và dừng lại 1s sau đó tự biến mất. 
c. Bảng ký hiệu 
Ký hiệu Địa chỉ Chú thích 
ON 
OFF 
S2 
S3 
S4 
S5 
Thanh chắn 
Băng tải 
K1 
K2 
I0.0 
I0.1 
I0.2 
I0.3 
I0.4 
I0.5 
Q0.0 
Q0.1 
Q0.2 
Q0.3 
Khởi động hệ thống, thường hở 
Dừng hệ thống, thường đóng 
Báo hàng ở vị trí cuối bàn nâng, thường đóng 
Giới hạn dưới bàn nâng, thường đóng 
Cảm trên bàn nâng, thường đóng 
Báo hàng ở cuối bàn lăn 2 
Chặn hàng hóa ở bàn nâng 1 
Băng tải chuyển hàng 
Nâng hàng hóa lên 
Hạ bàn nâng xuống 
d. Bài tập mẫu: 
Thiết bị nâng hàng hoạt động như sau: 
Hàng hóa được đặt trên bàn lăn 1. Bàn nâng ở vị trí giới hạn dưới thì khi 
ấn nút khởi động “ON”, băng tải trên bàn nâng hoạt động, đồng thời thanh chắn 
hạ xuống (sử dụng khí nén) khoảng 2s để hàng hóa được đưa sang bàn nâng. Sau 
đó thanh chắn trở về vị trí cũ. 
Khi hàng hóa đến vị trí cuối bàn nâng (S2), thì băng tải dừng. Khởi động 
từ K1 của động cơ M1 có điện kéo bàn nâng lên. Khi đến giới hạn trên thì bàn 
nâng dừng lại. Băng tải bắt đầu chuyển động đưa hàng sang bàn lăn 2. Khi hàng 
đến công tắc hành trình S5 thì băng tải dừng. Khởi động từ K2 của động cơ M1 
có điện hạ bàn nâng xuống, đến giới hạn dưới thì dừng. 
Quá trình mới lại bắt đầu cho đến khi nào ấn nút dừng “OFF”. 
Viết chương trình, kết nối và kiểm tra hoạt động theo hai cách: 
 147 
- Điều khiển dùng tổ hợp logic 
- Điều khiển trình tự 
 148 
6.6. Thiết bị vô nước chai: 
Hình 6.11: Mô hình thiết bị vô nước chai 
a. Mô tả: 
Mô phỏng một thiết bị vô nước chai có các cảm biến, công tắc hành trình và sự 
chuyển động bằng các LED. 
Ứng dụng trong PLC cơ bản: điều khiển tổ hợp logic 
Ứng dụng trong PLC nâng cao: điều khiển trình tự 
b. Vận hành mô hình: 
Sau khi đã nối dây mô hình với PLC xong, thực hiện viết chương trình 
theo bài tập đưa ra (có thể tự kiểm tra các ngõ vào/ra bằng phần mềm và thực 
hiện mô phỏng chương trình. 
Hai chai bia trên phải được xem là chai rỗng. Chai ở vị trí thứ 3 được xem như 
chai đã được đưa đến đúng vị trí. Nước trong chai dâng lên được mô phỏng bằng 
đèn LED sáng dần. Tùy theo sự sáng dần này mà có thể định thời gian làm đầy 
chai. Khi chai đã được đổ đầy nước và nếu băng tải vận chuyển chai hoạt động 
thì chai đầy tự động được chuyển sang băng tải đưa chai vào két. Một tín hiệu sẽ 
phát ra nếu chai đã đúng vị trí trong két. Khi két đạt đến 12 thì nó không thể tự 
reset được. Để có thể xóa các LED trong két này phải ấn nút “khởi động”. Để 
 149 
hoạt động thực tế thì khi cần vô nước đến miệng chai phải dừng lại 1s để ổn 
định. 
c. Bảng ký hiệu 
Ký hiệu Địa chỉ Chú thích 
S1 
S2 
S3 
S4 
S5 
K1 
K2 
K3 
K4 
K5 
I0.0 
I0.1 
I0.2 
I0.3 
I0.4 
Q0.0 
Q0.1 
Q0.2 
Q0.3 
Q0.4 
Giới hạn trên của cần vô nước, thường đóng 
Giới hạn dưới của cần vô nước, thường đóng 
Cảm biến vị trí chai, thường hở 
Khởi động hệ thống, thường hở 
Chai đúng vị trí trong két, thường hở 
Van xả nước 
Hạ cần vô nước xuống 
Nâng cần vô nước lên 
Băng tải vận chuyển chai rỗng 
Đèn báo két đầy 
d. Bài tập mẫu: 
Thiết bị vô nước chai hoạt động như sau: 
Trước khi vận hành thiết bị vô nước chai thì các chai rỗng phải được đặt 
lên băng tải. Nếu sau đó nút nhấn khởi động (I0.3) được tác động, thì băng tải sẽ 
vận chuyển chai rỗng với thời gian trì hoãn ban đầu là 1s. Băng tải dừng lại khi 
có một chai đến cảm biến vị trí (I0.2). 
Bây giờ cần vô nước sẽ hạ từ trên xuống, khi đến giới hạn dưới (I0.1) thì dừng 
lại, sau đó 1s thì van xả sẽ được mở đổ nước vào chai, van xả sẽ được đóng lại 
khi chai đầy. Thời gian làm đầy kéo dài khoảng 3s. 
Sau khi van xả đóng lại 1s thì cần vô nước được nâng lên, đến giới hạn 
trên (I0.0) thì dừng lại, sau đó 1s thì băng tải vận chuyển chai rỗng lại tiếp tục và 
quá trình cứ thế lặp lại. 
 150 
Chai đã đổ đầy nước được đưa sang băng tải đưa chai vào két khi băng tải 
chai rỗng hoạt động, khi chai đúng vị trí trong két thì có một tín hiệu phát ra 
(I0.4). 
Quá trình được lặp đi lặp lại cho đến khi nào số lượng chai trong két đủ 
12 thì đèn báo sáng lên và hệ thống dừng lại. Quá trình mới lại bắt đầu khi nhấn 
nút khởi động. 
Viết chương trình, kết nối và kiểm tra hoạt động theo hai cách: 
- Điều khiển dùng tổ hợp logic 
- Điều khiển trình tự 
 151 
6.7. Thiết bị trộn hóa chất. 
Hình 6.12: Mô hình thiết bị trộn hóa chất 
a. Mô tả: 
Mô phỏng một thiết trộn định lượng, sử dụng các cảm biến analog để đo 
lượng chất lỏng chứa trong bình và đo nhiệt độ trong bình. Nhiệt độ và lượng 
chất lỏng trong bình có thể được điều chỉnh trước bằng các phím chỉnh định bên 
ngoài. 
Ứng dụng trong PLC nâng cao: điều khiển trình tự, xử lý tín hiệu analog, 
các phép toán, bộ điều chỉnh 2 điểm 
b. Vận hành mô hình: 
 Vài nét về mô hình 
Đây là mô hình thiết bị trộn dùng các cảm biến quang analog. Mô hình 
này được thiết kế cho PLC gắn các modul ngõ vào analog có điện áp (0.10V). ùy 
theo loại PLC và cũng tùy theo các modul ngõ vào analog hiện có mà chúng ta 
có thể đưa ra một số bài tập phù hợp. 
 152 
 Ghi chú: 
Cảm biến đo nhiệt độ ở mô hình này được thiết kế phụ thuộc vào V3. Có 
nghĩa là nếu V3 được cung cấp điện thì nhiệt độ tăng dần từ khoảng 50C lên 
và đến cực đại là 1000C. Nếu V3 mất điện thì nhiệt độ tự động giảm xuống từ 
từ. 
Đối với cảm biến đo lượng chất lognr, thì nó chỉ đo được tại mỗi thời 
điểm chỉ với một bơm chất lỏng. Tức là nếu như bơm A hoạt động thì bơm B 
phải ngưng hoạt động và ngược lại. 
c. Bảng ký hiệu 
Ký hiệu Địa chỉ Chú thích 
Al1 
Al2 
Al3 
Al4 
ON 
OFF 
V1 
V2 
V3 
V4 
M1 
AIW0 
AIW2 
AIW4 
AIW6 
I0.0 
I0.1 
Q0.0 
Q0.1 
Q0.2 
Q0.3 
Q0.4 
Cảm biến nhận biết lượng chất lỏng trong bình 
Cảm biến nhận biết nhiệt độ trong bình 
Đặt chỉnh trước lượng chất lỏng cần thiết 
Đặt chỉnh trước nhiệt độ cần thiết 
Khởi động hệ thống, thường hở 
Dừng hệ thống, thường đóng 
Bơm chất lỏng A 
Bơm chất lỏng B 
Cung cấp nhiệt độ cho bình trộn 
Van xả chất lỏng 
Quạt trộn hóa chất 
d. Bài tập mẫu: 
Thiết bị trộn hóa chất hoạt động như sau: 
Có hai loại chất lỏng A và B cần được trộn với nhau theo tỷ lệ 1/3. Nhiệt 
độ cần thiết để trộn hai chất này được đặt chinrhh ở Al1. Lượng chất lỏng muốn 
trộn đặt chỉnh ở Al3. 
 153 
Khi ấn nút khởi động “ON” thì bơm B hoạt động trước. Sau khi chất lỏng 
A đạt đến mức cần thiết thì dừng lại (được nhận biết bởi cảm biến Al1). Nhiệt 
độ trong bồn trộn được tăng dần lên đến giá trị đặt (sai số cho phép là 10%, 
được nhận biết bởi cảm biến Al2) thì bơm chất lỏng A hoạt động, đồng thời 
trong bồn trộn cũng quay. Khi chất lỏng A đã đổ đúng lượng cho phép thì bơm 
A dừng. Quạt trộn tiếp tục quay trong khoảng thời gian 10s nữa thì dừng lại. Sau 
đó van xả tự động mở ra để xả chất lỏng đã trộn vào bồn chứa. 
Quá trình mới lại bắt đầu, nếu ấn nút “ON”. Hệ thống dừng khi nhấn nút 
“OFF” 
Viết chương trình điều khiển cho bồn trộn này. 
Yêu cầu về đánh giá kết quả học tập: 
Áp dụng hình thức kiểm tra tích hợp giữa lý thuyết với thực hành. Các nội 
dung trọng tâm cần kiểm tra là: 
- Giải thuật phù hợp đơn giản, ngắn gọn. 
- Nạp trình thành thạo, kiểm tra sửa chữa lỗi khi nạp trình. 
- Sử dụng đúng các khối chức năng, các lệnh cơ bản (các phép toán nhị phân 
các phép toán số của PLC, xử lý tín hiệu analog). 
- Sử dụng, khai thác thành thạo phầm mềm mô phỏng. Thực hiện kết nối tốt 
với PC. 
- Lắp ráp thành thạo mạch động lực đảm bảo kỹ thuật và an toàn. 
 154 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Nguyễn Doãn Phước – Phan Xuân Minh – Vũ Văn Hà: Tự động hóa với 
Simatic s7_300, Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật 
2. Trung tâm Việt - Đức: Kỹ thuật điều khiển lập trình, Trung tâm Việt - 
Đức. 
3. Guenter – Wellenreuther – Dieter Zastrow: Automaticsieren mit SPS 
Theorie und Phraxsis, Viweg. 
4. Siemens: LAD and FBD, fourth edition, siemens. 
5. Siemens: Workshop to Promote the S7-300 automation platform, 
Siemens.