Tr-ờng đại học Bách Khoa Hà Nội
Khoa điện
oOo

Đồ án tốt nghiệp
Đề tài
Thiết kế mô hình cửa đóng mở tự động
Cho gara ô tô với kỹ thuật PLC Chủ nhiệm bộ môn: TS .Nguyễn Mạnh Tiến
Giáo viên h-ớng dẫn: TS .Nguyễn Huy Ph-ơng
Sinh viên thực hiện:
Lớp:
Khoá:

Hà nội

Bộ môn tự động hóa

1
Lời cam kết
Khi hoàn thành bản đồ án này hoàn toàn là do sự nỗ lực của bản thân em và sự
h-ớng dẫn hết sức tận tình của thầy Nguyễn Huy Ph-ơng.
Tài liệu tham khảo là nh-ng giáo trình mà em đã đ-ợc học xong suốt 3 năm

II- cửa kéo 6
III- cửa tr-ợt 7
Ch-ơng II : khảo sát các loại cửa đóng mở tự động ở hà nội hiện nay 8


Khảo sát hệ thống cửa đóng mở tự động ở sân bay nội bài hà nội 9
Phần 2 : tổng quan về PLC 10
Ch-ơng I : các vấn đề chính về PLC 10
I-s- phát triển của tự động hoá(TĐH) và PLC nói chung 10
1- sự phát triển của TĐH 10
2- sự phát triển của PLC 10
II- chức năng, ứng dụng và sự -u việt của PLC 12
1- PLC là gì 12
2- bộ điều khiển của ch-ơng trình có thể làm đ-ợc những gì? 12
3- sự -u việt của việc ứng dụng kỹ thuật PLC 13
III- cấu tạo và hoạt động của PLC 14
1- modul nguồn cung cấp 14
2- CPU 15
3- bộ nhớ ch-ơng trình, bộ nhớ trong của PLC 15
4- modul đầu vào 15
5- modul đầu ra 16
6- modul giao diện 16
7- modul mở rộng 16
8- những thông số kỹ thuật căn bản của PLC 16
9- các bít đầu vào trong PLC và các tín hiệu bên ngoài 17
IV- các vấn đề chính khi sử dụng PLC 18
V- thủ tục thiết kế bộ điêu khiển ch-ơng trình 19
Ch-ơng II : các thao tác và các lệnh cơ bản trong PLC_CQM1 20
Ch-ơng III : các bài tập lớn ứng dụng bộ điều khiển ch-ơng trình 38
PLC_CQM1

Phần 1 : các loại cửa tự động nói chung
I- lời nói đầu
Trong xã hội văn minh hiện đại, cửa là một bộ phận không thể thiếu đ-ợc trong
từng công trình kiến trúc. Tuy nhiên loại cửa bình th-ờng (cửa không tự động)
mà chúng ta hay dùng hiện nay lại có những nh-ợc điểm gây phiền toái cho
ng-ời sử dụng, đó là: cửa th-ờng chỉ đóng mở d-ợc khi có tác động của con
ng-ời vào nó. Vì vậy mà dùng cửa th-ờng làm tốn thời gian và gây cảm giác
ngại cho ng-ời sử dụng.
Việc thiết kế ra một loại cửa tiện ích hơn, đa năng hơn, phục vụ tốt hơn cho đời
sống con ng-ời trong thời điểm xã hội ngày càng hiện đại và phát triển hiện nay
là tất yếu và vô cùng cần thiết. Vì vậy cần thiết kế ra một loại cửa tự động khắc
phục tốt những nh-ợc điểm của cửa th-ờng.
Mục đích của việc thiết kế cửa tự động là để tạo ra đ-ợc một loại cửa vừa duy
trì đ-ợc những đặc tính cần có của cửa, vừa khắc phục những nh-ợc điểm lớn
của loại cửa bình th-ờng .
Do đó, khi sử dụng cửa tự động, ng-ời dùng hoàn toàn không phải tác dụng trực
tiếp lên cánh cửa mà cửa vẫn tự động đóng mở theo ý muốn của mình. Với tính
năng này, cửa tự động mang lại những thuận lợi lớn cho ng-ời sử dụng:
Thứ nhất, cửa tự động rõ ràng sẽ đem lại cảm giác thoải mái cho ng-ời dùng,
loại bỏ hoàn toàn cảm giác ngại, khó chịu nh- khi dùng cửa th-ờng.
Thứ hai, nếu ng-ời dùng cửa đang bê vác vật gì đó (bằng cả hai tay ) thì cửa tự
động không những chỉ tạo cảm giác thoải mái mà thực sự đã giúp ng-ời dùng,
tạo thuận lợi cho ng-ời hoàn thành công việc mà không bị cản trở.
Thứ ba, sử dụng cửa tự động sẽ giúp ng-ời dùng nó đỡ tốn thời gian để đóng
mở cửa tức là tiết kiệm cho họ một khoảng tời gian dù là rất nhỏ nhng cũng có
thể rất cần thiết trong nhịp sống công nghiệp hiện đại ngày nay.
Đặc biệt, ở những nơi công cộng, công sở, cửa tự động ngày càng phát huy -u
điểm. Đó là vì cửa tự động sẽ giúp cho l-u thông qua cửa nhanh chóng dễ dàng,
cũng nh- sẽ giảm đi những va chạm khi nhiều ng-ời cùng sử dụng chung một
cánh cửa.

Bộ môn tự động hóa

6

Loại cửa này có -u điểm là gọn nhẹ tiện dụng và dễ sử dụng, lại chỉ cần động cơ
công suất nhỏ. Loại cửa này th-ờng đ-ợc dùng cho gara ô tô. Nó có tính kinh tế
khá cao vì không mấy khó khăn khi làm đ-ợc loại cửa này.
Nh-ng có nh-ợc điểm là cửa không chắc chắn và dễ bị hỏng hơn các loại cửa
khác

II-cửa kéo

Loại cửa này nhìn rất lạ, với kết cấu đơn giản một động cơ đ-ợc gắn cố định với
trần nhà. Cửa đ-ợc động cơ kéo bằng một đoạn dây. Ưu điểm của loại này là đơn
giản nh-ng hiệu quả, so với loại cửa cuốn thì cánh cửa chắc hơn nhiều. Có lẽ
nh-ợc điểm của loại cửa này là động cơ gắn với trần nhà vì vậy cần phải gắn đủ
chắc để chịu đ-ợc sức nặng của cửa.

Bộ môn tự động hóa

7

III- cửa tr-ợt

Loại cửa này có đặc điểm là có một rãnh tr-ợt cố định cho phép cánh cửa thể
tr-ợt qua tr-ợt lại. Loại cửa này th-ờng đ-ợc sử dụng trong nhà hàng, khách sạn,
cơ quan hay sân bay, nhà ga

kiện nh- sau:
Một là, những nơi yêu cầu tính hiện đại, sang trọng nh-ng lại có số l-ợng
ng-ời đi qua lại không nhiều nh- các khác sạn lớn, nhà nghỉ lớn, hay công sở mà
không có tính chất giao dịch
Hai là, những loại cổng có kích th-ớc lớn dùng ở các công ty, xí nghiệp hay
những ngôi nhà lớn
Ngoài ra còn có thể có loại cửa tự động mà chỉ có 1 cánh đóng mở tự động
còn lại 1 cánh là đóng mở nh- loại bình th-ờng.
+ Cửa tự động có hai cánh: Loại cửa này đ-ợc dùng rộng rãi hơn so với loại
cửa tự động 1 cánh.
Theo phần mạch điều khiển, hiện nay thì hầu hết những loại cửa tự động mới
đều dùng loại mạch phi tiếp điểm nh- tại toà nhà 14 Láng Hạ,khách sạn
Horison.Ngoài ra tại sân bay Nội Bài do nhu cầu giao dịch và vận chuyển hiện
đại nên hệ thống cửa tự dộng ở đây dùng phần mềm lôgô để điều khiển.Để tìm
hiểu sâu hơn trong công nghệ này ta sẽ phân tích hệ thống cửa tự động ở sân bay
Nội Bài
Bộ môn tự động hóa

9

Khảo sát cửa tự động ở sân bay Nội Bài- Hà Nội
Tr-ớc cửa ra vào nơi bán vé và làm thủ tục bay của sân bay Nội Bài cả tầng 1
và tầng 2 mỗi tầng có 14 hệ thống cửa tự động .Tất cả các cửa này đều có kết cấu
cơ khí và hình dạng bên ngoài giống nhau. Đây là loại cửa tr-ợt rất phổ biến
Cửa tự động tại đây sử dụng hệ thống cửa hai cánh trọng l-ợng mỗi cánh
khoảng 80 kg. Động cơ dùng trong cửa tự động tại đây là động cơ một chiều
điều chỉnh tốc độ bằng ph-ơng pháp điều chỉnh điện áp.Hệ thống cửa tại đây
không dùng hệ thống con lăn phụ mà thay vào đó là sử dụng hai gờ sắt cố định
xuống sàn .
Cuối hành trình mở có đặt một công tắc hành trình để bảo vệ tránh cho cửa


10
Phần 2: Tổng quan về plc
Ch-ơng I
các vấn đề chính về PLC
I - sự phát triển của tự động hoá(TĐH) và PLc nói chung
1- sự phát triển của TĐH
Cùng với công nghê thông tin thì TĐH là một ngành khoa học phát triển cực
kỳ mạnh mẽ trong thời gian gần đây. TĐH có mặt ở khắp mọi nơi mọi lĩnh vực
trong cuộc sống. Trong các nhà máy, xí nghiệp,x-ởng sản xuất đó là các dây
truyền sản xuất tự động.Hay trong các cơ quan, công sở,văn phòng nh- là thang
máy ,cửa tự động.Thậm chí cả ở sân bay, nhà ga, siêu thị là các cửa tự động các
máy bán hàng tự động, các máy soát hàng tự động
Những thành tựu mà nó đem lại cho nhân loại là không thể kể siết. Tầm quan
trọng của nó không chỉ đối với những n-ớc đang phát triển đang trong quá trình
công nghiệp hoá nh- n-ớc ta, mà còn đối với cả nh-ng n-ớc t- bản phát triển
hàng đầu thế giới nh- Mỹ, Nhật, Đức
Vì vậy việc nghiên cứu các ứng dụng của TĐH áp dụng trong quá trình phát triển
của xã hội là điều tất yếu và cần thiết đối với sinh viên ngành TĐH. Việc học hỏi
tìm tòi và sáng tạo những ứng dụng của TĐH sẽ góp phần không nhỏ vào sự phát
triển nền công nghiệp n-ớc nhà nói riêng và sự đi lên của xã hội nói chung.
Một xã hội phát triển và văn minh là một xã hội gắn liền với TĐH.
2-sự phát triển của PLC
Trong rất nhiều ứng dụng của TĐH, chúng ta không thể không kể nói đến công
nghệ PLC, là một công nghệ lập trình tối -u dùng để điều khiển các ch-ơng trình
hoạt động tự động. Công nghệ PLC kết hợp với máy vi tính là nền móng vững
chắc cho ngành TĐH phát triển. Trong cạnh tranh công nghiệp thì hiệu quả của
nền sản xuất nói chung là chìa khoá của thành công. Hiệu quả của nền sản xuất
bao trùm những lĩnh vực rất rộng nh-:
a) Tốc độ sản xuất ra một sản phẩm của thiết bị và của dây

tạp, đến các hệ thóng điều khiển tổng thể với các mạch vòng kín, đến các hệ
thống sử lý số liệu và điều khiển kiểm tra tập trung hoá.
Hệ thống điều khiển logic thông th-ờng không thể thực hiên điều khiển
tổng thể đ-ợc, và các bộ điều khiển ch-ơng trình hoá hoặc điều khiển bằng máy
vi tính đã trở nên cần thiết.
Bảng sau đây chỉ ra sự so sánh giữa hệ điều khiển lôgic cổ điển và điều
khiển ch-ơng trình hoá: Wired logic
Programable
controller
Phần tử điều khiển
Mục đích đặc biệt
Mục đích chung
Phạm vi thay đổi
Nhỏ và trung bình
Trung bình và lớn
Thay đổi hoặc thêm
Khó
Dễ
Thời gian giao hàng
Vài ngày
Hầu nh- ngay lập tức
Bảo trì bảo d-ỡng
Khó
Dễ

Điều khiển chuyên gia
giám sát
a) Thay cho điều khiển rơ le
b) Thời gian đếm
c) Thay cho các panell điều khiển mạch
in
d) Điều khiển tự động, bán tự động,
bằng tay các máy và các quá trình
a) Các phép toán số học
b) Cung cấp thông tin
c) Điều khiển liên tục ( Nhiệt độ, áp
xuất )
d) Điều khiển P.I.D
e) Điều khiển động cơ chấp hành
f) Điều khiển động cơ b-ớc
Điều khiển dãy
Bộ môn tự động hóa

13
- Thích ứng trong môi tr-ờng khắc nghiệt nh- môi tr-ờng ẩm -ớt nh- ở nứơc ta,
môi tr-ờng co nhiệt độ thay đổi, điện áp giao động, tiếng ồn, oxi hoá
a) Điều hành quá trìng và báo động
b) Phát hiện lãi và điều hành
c) Ghứp nối với máy tính
(RS232\RS242)
d) Máy in ghép nối
e) Mạng tự động hoá xí nghiệp
f) Mạng cục bộ
g) Mạng mở rộng
h) F.A, EMS, C.M.I
Điều khiển mềm dẻo
Bộ môn tự động hóa

14
III- CấU TạO Và HOạT Động của PLC.
Cấu trúc phần cứng của PLC gồm:
- Modul nguồn cung cấp.
- Bộ xử lý trung tâm CPU.
- Bộ nhớ ch-ơng trình.
- Modul vào.
- Modul ra.
- Modul giao diện.
- Các modul mở rộng
Hình 1. Cấu trúc phần cứng của PLC.
1. Modul nguồn cung cấp.
Đây là bộ nguồn có dải điện áp vào rất rộng (85-265 VAC). Nó tạo nguồn
2. CPU.
a. Nhiệm vụ và cấu tạo.
Thực hiện các nhiệm vụ điều khiển trung tâm. Thành phần của CPU gồm
- 1 bộ xử lý.
- 1 bộ nhớ trong (RAM).
- Cờ, các bộ thời gian , bộ đếm.
- Khối chức năng tiêu chuẩn ( phục vụ hoạt động của hệ thống nh-
nhân, chia, mã hoá )
- Chỗ chứa bộ nhớ phụ.
- Cổng cho lập trình, khối giao tiếp hoặc BUS của mạng LAN nối vào PLC.
b. Hoạt động.
Các thông tin l-u giữ trong bộ nhớ ch-ơng trình đ-ợc gọi lên tuần tự vì đã
đ-ợc điều khiển và kiểm soát bởi bộ đếm ch-ơng trình do đơn vị xử lý trung tâm
khống chế. Bộ xử lý liên kết các tín hiệu cá lẻ lại với nhau theo quy định và từ đó
rút ra kết quả là các lệnh cho đầu ra.
3. Bộ nhớ ch-ơng trình, bộ nhớ trong của PLC
Là, đó là nơi l-u giữ ch-ơng trình quyết định hoạt động của hệ thống điều
khiển. Trong bộ nhớ ch-ơng trình các lệnh đ-ợc ghi tuần tự theo địa chỉ riêng.
Bộ nhớ ch-ơng trình của PLC th-ờng là RAM. Với RAM này ta có thể nạp, ghi,
hoặc xoá ch-ơng trình bất kỳ lúc nào. Tuy nhiên khi mất nguồn nuôi thì nội
dung của RAM cũng bị mất, do đó ng-ời ta phải lắp vào PLC các pin khô làm
nguồn nuôi dự trữ . Ng-ời ta cũng đã thiết kế bộ nhớ thành các modul để cho
phép dễ dàng thích nghi với các chức năng điều khiển có kích cỡ khác nhau.
4. Modul đầu vào.
Có chức năng chuẩn bị các tín hiệu bên ngoài để chuyển vào trong PLC, nó
chứa các bộ lọc và bộ thích ứng mức năng l-ợng, đ-ợc thiết kế để có thể nhận
đ-ợc nhiều đầu vào. Các đầu vào đ-ợc trang bị đèn LED để việc quan sát dễ
dàng hơn.

Bộ môn tự động hóa

17
9-Các bit đầu vào trong PLC và các tín hiệu bên ngoài

Các bit đầu vào
Các bit trong PLC phản ánh trạng thái đóng mở của công tắc điện bên ngoài nh- hình trên.Khi
trạng thái khoá đầu vào thay đổi (đóng/mở),trạng thái các bit t-ơng ứng cũng thay đổi t-ơng
ứng (1/0).Các bit trong PLC đ-ợc tổ chức thành từng Word; ở hình trên các khoá đầu vào đ-ợc
nối t-ơng ứng với word 000.

Các bit đầu ra trong PLC và các tín hiệu bên ngoài

của 010
01004
01000
Sáng
0V
00015 0
0
0
0
1
00001
00000
+V
Các bit bên
trong PLC
phản ánh
trạng thái
đóng mở

Là bộ nhớ vĩnh cửu các ch-ơng trình
và có thể lập trình lại bằng thiết bị chuẩn
CRT hoặc bằng tay. Ngoại vi a) Thiết bị lập trình bằng tay.

b) L.S.S - Phần mềm phụ trợ bằng tay.

c) Bộ lập trình Prom. d) G.P.C- Thiết bị lập trình đồ hình
F.I.T-Tecminal thông minh trong xí
nghiệp.

Bộ môn tự động hóa

19

V-Thủ tục thiết kế bộ điều khiển ch-ơng trình

Mô phỏng ch-ơng
trình và kiểm tra
phần mềm

Ch-ơng trình
đúng?

Tìm hiểu các yêu cầu
của hệ thống điều
khiển
Nối tất cả các thiết bị
vào ra với PC

Ch-ơng trình
đúng?
Lập trình giản đồ
thang vào PLC
Bộ môn tự động hóa

20 Ch-ơng II

Các thao tác và các lệnh cơ bản trong plc_cqm1

PLC có mật khẩu lệnh để ngăn ng-ời không có trách nhiệm thâm nhập
vào ch-ơng trình. PLC luôn đòi hỏi mật khẩu ngay sau khi bật nguồn hoặc sau
khi bộ lập trình đ-ợc cài đặt khi PLC ở chế độ vận hành. Để nhập mật khẩu cần
nhấn các phím CLR và MONTR.

<PROGRAM>
CLR
PLAY
SET
NOT
REC
RESET
MONTR
CLR
0000 Bộ môn tự động hóa

21
Phím lệnh
đếm
NOT
Dùng với LD,
AND, OR để thành
lập các điểm NC(
th-ờng kín)
HR
Thiết lập các rơle
l-u giữ (duy trì)
TR
Thiết bị các rơle
tạm thời.
SET

SHIFT

SHIFT dùng cho
chức năng thay
đổi của 4 phím
nhiều chức năng
có nhãn là PLAY,
RECORD
Channel,
CONTACT
A
0
9
Dùng khi cần
nhập vào các con
số thập phân, hexa

Bật ON Tắt OFF Đặt chuyển mạch chọn chế độ về MONTR
Nhấn
Đèn LED 10000 sẽ sáng lên

Để chỉ định một địa chỉ Bit hoặc một lệnh làm nh- sau: <Lệnh>

<Địa chỉ> Khi đã tìm ra một lệnh hoặc một địa chỉ bit thì ta có thể nhấn phím SRCH
một lền nữa để làm hiển thị kèm theo của chính lệnh hoặc địa chỉ của bit đó.
Trong khi tiến hành kiểm tra trên màn hiển thị suất hiện SRCH`G.
Khi một từ đầu tiên của câu lệnh nhiều từ đã hiển thị trong quá trình kiểm
tra, từ tiếp theo của câu lệnh sẽ đ-ợc hiển thị nếu nhấn phím DOWN tr-ớc khi
thực hiện tiếp việc kiểm tra.
Nếu bộ nhớ ch-ơng trình đ-ợc đọc ra trong chế độ RUN hoặc MONTR thì

VÝ dô : kiÓm tra c©u lÖnh
00000
LD 00000
02000 SRCH
LD 00000
02020
LD 00000
10820 SRCH
END(01)