Bài tập lớn PLC GVHD: Tống Thị Lý
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN—
BÀI TẬP LỚN PLC
Đề tài:
Thiết kế hệ thống đóng mở cửa tự động dùng PLC-CQM1H CPU51 có
khả năng quản lý thời gian làm việc của nhân viên và đóng cắt các thiết
bị điện khi không cần thiết
Giáo viên hướng dẫn : Tống Thị Lý
Nhóm sinh viên thực hiện : Quách Văn Tĩnh
Nguyễn Trung Dũng
Đỗ Đức Quỳnh
Phạm Văn Mạnh
Nguyễn Văn Đượng
Nguyễn Thanh Tình
Lớp : Điện 1- Khóa 2
Bài tập lớn PLC GVHD: Tống Thị Lý
Hà nội ngày 14/09/2010
Mục lục
Chương 0: Đề tài
Chương I Giới thiệu về cửa đóng mở tự động
I/Giới thiệu chung về cửa tự động
II/Các đặc tính vượt trội của cửa tự động
1.Tính đơn giản
2.Tính kỹ thuật
3.Độ tin cậy
4. Tính linh hoạt
5.Tính an toàn
III/Một số hệ thống cửa tự động
1.Hệ thống cửa tự động trượt thẳng 02 hoặc 03,04 cánh
2.Hệ thống cửa trượt tự động dạng vòm cong 2 hoặc 4 cánh

3.Tổ chức bố trí phần cứng hệ thống
4.Chạy thử chương trình
5.Lập tài liệu cho hệ thống:
II/ Bài toán cửa đóng mở tự động,quản lý nhân viên, đóng cắt thiết bị
điện
1.Mô tả
2. Lựa chọn thiết kế mô tả công nghệ
a. Lựa chọn thiết kế:
b. Mô tả công nghệ
III/Thiết kế bộ lập trình điều khiển hệ thống đóng mở cửa tự động dùng
CQM1H,và quản lý nhân viên , đóng cắt thiết bị điện
1.Sơ đồ khối
2. Địa chỉ đầu vào/ ra
3. Giản đồ thời gian
4. Sơ đồ đấu nối
5.Chương trình cho PLC
IV/Lựa chọn thiết bị
1 .Tính toán các thiết bị cần dùng
2.Chọn mua các thiết bị
V/Giới thiệu một chi tiết một số thiết bị sử dụng trong bài toán
1.Cảm biến hồng ngoại( cửa tự động)
a.Nguyên tắc hoạt động
b.Phạm vi ứng dụng
c.Lựa chọn cảm biến cho bài toán đóng mở cửa tự động
Bài tập lớn PLC GVHD: Tống Thị Lý
2.Bộ lưu điện UPS
a.Vấn đề đặt ra
b.Các loại UPS
c.Lựa chọn bộ UPS cho bài toán đóng mở cửa tự động dùng PLC
d.Lưu ý khi lựa chọn và sử dụng

1/Tính đơn giản: Lắp đặt dễ dàng, thuận tiện, Dễ điều chỉnh.
2/Tính kỹ thuật: Tối ưu hóa trình tự hoạt động, nâng cao khả năng chống
gió ,Tăng cường giảm thiểu tiếng ồn.
3/Độ tin cậy: Kết cấu bộ điều khiển được tối ưu hóa, bền và ít xảy ra sự cố ,
Đóng mở ổn định,
4/Tính linh hoạt: Bằng việc kết hợp chức năng của các bộ phận, người sử
dụng có thể thực hiện được thêm nhiều chức năng khác.Với kỹ thuật lần đầu
tiên được áp dụng là thêm cơ năng vào bộ phận điều khiển, cửa trượt tự
động có thể thực hiện thêm các chức năng mới như hoạt động liên thông
nhiều cửa, hiển thị nhắc nhở chuông cửa, điều chỉnh ngữ âm và điều khiển
trung ương
- Với bộ điều khiển kết hợp với bộ tắt mở gắn ngoài, có thể mở rộng cửa từ
20-90%, tiết kiệm năng lượng tối đa.
5/Tính an toàn :Cửa sẽ tự động khởi động lại khi gặp vật cản, sensor vật
cản sẽ linh hoạt hơn và phạm vi điều chỉnh sẽ được mở rộng, Dễ mở khi mất
điện
Bài tập lớn PLC GVHD: Tống Thị Lý
III)Một số hệ
thống cửa tự động
1. Hệ cửa tự động
trượt thẳng 02
hoặc 03, 04 cánh:

Nguyên lý vận hành hệ quan sát (Sensor)
lối đi - Cảnh báo khu vách cố định
Bài tập lớn PLC GVHD: Tống Thị Lý
Có thể yêu cầu trang bị hệ tự nhận dạng người đi xe lăn (tàn tật)
Hệ cửa trượt 02 cánh
Bài tập lớn PLC GVHD: Tống Thị Lý
Hệ cửa trượt 04 cánh

bị khác như đầu đọc thẻ, khoá điện, sensor an toàn đảm bảo độ an toàn và an
ninh cao. Trong khi cửa đang mở hoặc đóng, nếu gặp chướng ngại vật cửa sẽ
dừng lại đổi chiều và sau đó sẽ từ từ đóng lại hoặc mở ra. Nếu sau 3 lần gặp
vật cản, cửa sẽ giữ nguyên ở vị trí mở và sẽ hoạt động trở lại khi có tín hiệu
từ mắt thần (sensor).
4/Mắt cảm biến hồng ngoại : ( SENSOR) : Toàn bộ Hệ cửa tự động đều sử
dụng mắt cảm biến (sensor)HORTON (Made in Japan) và mắt cảm biến
hồng ngoại (sensor) của Thụy Điển, Bỉ, cho phép cửa có tầm quét xa,
nhạy và liên tục.
Bài tập lớn PLC GVHD: Tống Thị Lý
5/Hộp kỹ thuật(Rail base): Được chế tạo từ hợp kim nhôm với độ cứng cao
giúp cho khung cửa chắc khoẻ và đặc biệt không bị mài mòn trong quá trình
sử dụng
Bộ điều khiển trung tâm và ray, tai treo
Bài tập lớn PLC GVHD: Tống Thị Lý
V/ Các phụ kiện ( Tùy chọn kèm theo )
1/Khoá cơ điện
- Bảo đảm cánh cửa được khoá ở vị trí đóng
- Trọn bộ với board điều khiển và đầu nối gắn với board
xử lý E 100
- Được kích hoạt bằng nút mở từ phía trong và thiết kế
kết nối thiết bị mở từ phía ngoài
- Sự vận hành tiêu chuẩn : mở cửa với chế độ 1 chiều ban đêm, trường hợp
đặc biệt có thể lập trình mở với chế độ tự động ( automatic)
2/Giám sát khoá
- Thiết bị từ tính kiểm soát chính xác sự hoạt động của khoá và thẩm tra
tình trạng khoá cánh cửa
- Trong trường hợp khoá hoạt động không bình thường, một
tín hiệu báo lỗi thể hiện trên bàn phím ( có thể kết nối với đèn
nháy hoặc còi báo )

máy dệt tự động thực hiệncác mẫu hàng phức tap.
- Trước năm 1904, Hoa Kỳ và Đức đã sử dụng mạch rơle để triển khai chiếc
máy tính điện tử đầu tiên trên thế giới.
- Năm 1943, Mauhly và Ackert chế tạo "cái máy tính" đầu tiên gọi là "máy
tính và tích phân số điện tử" viết tắt là ENIAC. Máy có: 18.000 đèn điện tử
chân không,
500.000 mối hàn thủ công, Chiếm diện tích 1613 ft2, Công suất tiêu thụ
điện 174 kW, 6000 nút bấm, Khoảng vài trăm phích cắm.
Chiếc máy tính này phức tạp đến nỗi xhỉ mới thao tác được vài phút lỗi và
hư hỏng đã xuất hiện. Việc sữa chữa lắp đặt lại đèn điện tử để chạy lại phải
mất đến cả tuần. Chỉ tới khi áp dụng kỹ thuật bán dẫn vào năm 1948, đưa
vào sản xuất công nghiệp một thời gian sau thì những máy tính điện tử lập
trình lại mới được sản xuất và thương mại hoá.
Sự phát triển của máy tính cũng kèm theo kỹ thuật điều khiển tự động.
-Mạch tiích hợp điịen tử - IC - năm 1959.
- Mạch tích hợp gam rộng - LSI - năm 1965.
- Bộ vi xử lý - năm 1974.
- Dữ liệu chương trình - điều khiển.
- Kỹ thuật lưu giữ
Những phát minh này đã đánh dấu một bước rất quan trọng và quyết định
trong việc phát triển ồ ạt kỹ thuật máy tính và các ứng dụng của nó như
PLC, CNC, lúc này khái niệm điều khiển bằng cơ khí và bằng điện tử mới
được phân biệt.
Đến cuối thập kỷ 20, người ta dùng nhiều chỉ tiêu để phân biệt các loại kỹ
Bài tập lớn PLC GVHD: Tống Thị Lý
thuật điều khiển, bởi vì trong thực tế sản xuất đòi hỏi điều khiển tổng thể
những hệ thống máy tính chứ không điều khiển đơn lẻ từng máy.
b/Khái niệm:PLC là các chữ được viết tắt từ : Programmable Logic
Controller Theo hiệp hội quốc gia về sản xuất điện Hoa kỳ ( NEMA-
National Electrical Manufactures Association) thì PLC là một thiết bị điều

mềm có dạng tương ứng song song với các tác động bên ngoài.Việc chuyển
đổi ngược lại này là sự khác biệt lớn so với máy tính.
-Thực hiện nối trực tiếp : PLC thực hiện các điều khiển nối trực tiếp tới bộ
Bài tập lớn PLC GVHD: Tống Thị Lý
xử lý (CPU) nhờ có đầu nối trực tiếp với bộ xử lý. đầu I/O này được đặt tại
giữa các dụng cụ ngoài và CPU có chức năng chuyển đổi tín hiệu từ các
dụng cụ ngoài thành các mức logic vàchuyển đổi các giá trị đầu ra từ CPU ở
mức logic thành các mức mà các dụng cụ ngoài có thể làm việc được.
- Dễ dàng nối mạch và thiết lập hệ thống: trong khi phải chi phí rất nhiều
cho việc hàn mạch hay nối mạch trong cấp điều khiển rơle, thì ở PLC những
công việc đó đơn giản được thực hiện bởi chương trình và các chương trình
đó được lưu giữ ở băng catssete hay đĩa CDROM, sau đó thì chỉ việc sao trở
lại.
- Thiết lập hệ thống trong một vùng nhỏ: vì linh kiện bán dẫn được đem ra
sử dụng rộng dãi nên cấp điều kiện này sẽ nhỏ so với cấp điều khiển bằng
rơle trước đây,
- Tuổi thọ là bán- vĩnh cửu: vì đây là hệ chuyển mạch không tiếp điểm nên
độ tin cậy cao, tuổi thọ lâu hơn so với rơle có tiếp điểm.
b/Nhược điểm
-Do chưa tiêu chuẩn hoá nên mỗi công ty sản xuất ra PLC đều đưa ra các
ngôn ngữ lập trình khác nhau, dẫn đến thiếu tính thống nhất toàn cục về hợp
thức hoá.
-Trong các mạch điều khiển với quy mô nhỏ, giá của một bộ PLC đắt hơn
khi sử dụng bằng phương pháp rơle.
3/Cấu trúc chung của bộ PLC
a/Cấu trúc cơ bản
Hệ thống PLC thông dụng có năm bộ phận cơ bản, gồm bộ xử lý,bộ nhớ, bộ
nguồn, giao diện nhập/ xuất (I/O), và thiết bị lập trình.(Hình 2.1)
Bộ xử lý của PLC :
Bộ xử lý còn gọi là bộ xử lý trung tâm (CPU), là linh kiện chứa bộ vi xử lý,

tải vào vi mạch của bộ nhớ EPROM, thường là module có khoá nối với
PLC, do đó chương trình trở thành vĩnh cửu.Ngoài ra còn có các bộ đệm tạm
thời lưu trữ các kênh nhập/xuất ( I/O).Dung lượng lưu trữ của bộ nhớ được
xác định bằng số lượng từ nhị phân có thể lưu trữ được. Như vậy nếu dung
lượng bộ nhớ là 256 từ, bộ nhớ có thể lưu trữ 256 8 = 2048 bit, nếu sử
dụng các từ 8 bit và 25616 = 4096 bit nếu sử dụng các từ 16 bit.
Thiếp bị lập trình.
Thiết bị lập trình được sử dụng để nhập chương trình vào bộ nhớ của bộ xử
lý. Chương trình được viết trên thiết bị này sau đó được chuyển đến bộ nhớ
của PLC.
Các phần nhập và xuất.
Là nơi bộ xử lý nhận các thông tin từ các thiết bị ngoại vi và truyền thông tin
đến các thiết bị bên ngoài. Tín hiệu nhập có thể đến từ các công tắc hoặc từ
các bộ cảm biến vv… Các thiết bị xuất có thể đến các cuộn dây của bộ khởi
động động cơ, các van solenoid vv…
b/Cấu trúc bên trong
Cấu trúc cơ bản bên trong của PLC bao gồm bộ xử lý trung tâm (CPU) chứa
bộ vi xử lý hệ thống, bộ nhớ, và mạch nhập/ xuất. CPU điều khiển và xử lý
Bài tập lớn PLC GVHD: Tống Thị Lý
mọi hoạt động bên trong của PLC. Bộ xử lý trung tâm được trang bị đồng hồ
có tần số trong khoảng từ 1 đến 8 MHz. Tần số này quyết định tốc độ vận
hành của PLC, cung cấp chuẩn thời gian và đồng bộ hóa tất cả các thành
phần của hệ thống. Thông tin trong PLC được truyền dưới dạng các tín hiệu
digital. Các đường dẫn bên trong truyền các tín hiệu digital được gọi là Bus.
Về vật lý bus là bộ dây dẫn truyền các tín hiệu điện. Bus có thể là các vệt
dây dẫn trên bản mạch in hoặc các dây điện trong cable bẹ. CPU sử dụng
bus dữ liệu để gửi dữ liệu giữa các bộ phận, bus địa chỉ để gửi địa chỉ tới các
vị trí truy cập dữ liệu được lưu trữ và bus điều khiển dẫn tín hiệu liên quan
đến các hoạt động điều khiển nội bộ. Bus hệ thống được sử dụng để truyền
thông giữa các cổng và thiết bị nhập /xuất

Bộ nhớ
Trong hệ thống PLC có nhiều loại bộ nhớ như: bộ nhớ chỉ để đọc(ROM), bộ
nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM), bộ nhớ chỉ đọc có thể xoá và lập trình được
(EPROM). Các loại bộ nhớ này đã được trình bày ở trên.
4.Giới thiệu một số nhóm PLC phổ biến hiện nay trên thế giới:
1. Siemens: có ba nhóm
-CPU S7 200:
CPU 21x: 210; 212; 214; 215-2DP; 216.
CPU 22x: 221; 222; 224; 224XP; 226; 226XM.
-CPU S7300:
-CPU S7400:
2. Mitsubishi:
3. Omron:
4. Allen Bredly:
5. Controtechnique:
6. ABB:AC 100M
- AC 400M
- AC 800M, đây là loại có 2 module CPU làm việc song song theo chế độ dự
phòng nóng.
II/Tìm hiểu về PLC-CQM1H(Hãng Omron)
1/Giới thiệu chung
Các bộ điều khiển lập trình của hang PLC omron rất đa dạng gồm các loại
CPM1A,CPM2A,CQM1H…những loại PLC nên tạo thành những modul dời
rạc kết nối lại với nhau có thể cho phép mở rộng dung lượng bộ nhớ và mở
rộng các ngõ vào ra.Vì vậy chúng được sử dụng rất linh hoạt và đa dạng
trong thực tiễn.Ngoài ra hang Omron còn sán xuất các bộ PLc có cấu trúc cố
định các PLC này thường được sử dụng trong các hệ thống ddieuf khiển đặc
biệt nên đòi hỏi phải có tính linh hoạt cao.(Hinh2.5)
2/ Tổng quan về CQM1H
PLC –CQM1H gồm 4 dòng khác nhau và có cấu trúc modul lập trình điều

modul
- 2 khe 2 khe

Mạng và truyền thông
Ethernet(mở mạng) - - -
Controller
link(mạng)
- có Có
Link hoat sysmac
way(mạng)
có Có có
Devicenet (mở
fieldbus)
có Có có
Compobus/s(fielbus) có Có có
ASI-Interface(mở
fielbus)
có Có có
Profibus-dp(mở
fielbus)
có có có
3/Cấu hình hệ thống:
1/ Các thành phần của hệ thống được gắn vào thiết bị khác và đảm bảo sử
dụng 2 thanh trượt khóa.Hệ thống phải được đặt trên 1 đường ray DIN( hình
2.6)ặt đươc thức hiện dễ dàng hơn các I/O thiết bị đầu cuối có thể được loại
bỏ.
2/ Khi lựa chọn các I/O đơn vị cần lưu ý:( Hình 2.4)
3/ I/O mở rộng: có thể mở rộng hệ thống CQM1H bởi 1 I/O đơn vị khối
Bài tập lớn PLC GVHD: Tống Thị Lý
bằng cách sử dụng giao diện đơn vị và cáp truyền thong.Điều này cho phép

Hinh 2.6
Bài tập lớn PLC GVHD: Tống Thị Lý
Hình 2.7

Trích đoạn Chương 3: Thiết kế hệ thống đóng mở cửa tự động dùng PLC I/ Các bước lưu ý khi lựa chọn thiết kế hệ thống dùng PLC

---