Báo cáo thực tập - Phần lý thuyết
Chương 1: Các thiết bị chương trình
1. Tổng quát về máy tính và các ứng dụng công nghiệp
1.1. Các lý do ứng dụng máy tính trong công nghiệp
- Do sự phát triển của công nghiệp sản xuất điện tử:
+ Sản xuất được các loại máy tính ngày càng mạnh
+ Giá thành và chi phí vận hành ngày càng giảm
- Do sự phát triển của công nghiệp sản xuất phần mềm
+ Giao tiếp giữa người và máy hoặc máy với máy dễ dàng
+ Tạo khả năng cho người sử dụng tham gia phát triển chương trình
ứng dụng
- Do yêu cầu của sản xuất
+ Nâng cao năng suất chất lượng hiệu quả
+ Tự động hóa sản xuất
+ Sản xuất cạnh tranh
1.2. Các hướng ứng dụng chính trong công nghiệp
- Ứng dụng trong quản lý và điều hành sản xuất
+ Công cụ văn phòng: báo cáo, bảng biểu, thống kê, kế toán
+ Quản lý và điều hành sản xuất: Trợ giúp ra quyết định, lập kế hoạch
sản xuât, điều hành sản xuất
- Ứng dụng trong trợ giúp thiết kế kĩ thuật
+ Công cụ thiết kế
+ Công cụ mô hình hóa: Mô hình hóa hệ thống điều khiển tự động,
mô hình hóa mạch điện tử, mô hình hóa trong nghiên cứu sức bền vật liệu,
mô hình hóa trong xây dựng
- Ứng dụng điều khiển các quá trình trong công nghiệp
1
Báo cáo thực tập - Phần lý thuyết
- Ứng dụng mạng tự động hóa
- Mạng DCS
- Mạng SCADA

+ Giao tiếp nếu có
- Thời gian quét
Là thời gian thực hiện 1 chu kì, thể hiện phản ứng của CPU với các
thay đổi ngoại vi. Thời gian quét phụ thuộc vào:
+ Độ dài chương trình
+ Tốc độ CPU
+ Thời gian giao tiếp
2.5. Các bước lập trình cho PLC
- Tìm hiểu kĩ thuật, yêu cầu công nghệ
- Dựng lưu đồ chung cho PLC
- Chọn và phân công vào ra cho PLC
- Phiên dịch lưu đồ sang giản đồ thang
- Lập trình giản đồ thang vào LC
- Mô phỏng chương trình sửa đổi rồi quay lại bước trên
- Nối PLC với thiết bị thực
- Kiểm tra, sửa lỗi
- Chạy thử hệ thống
- Lưu cất chương trình
3. Tổng quát về PLC và các ứng dụng công nghiệp
3.1. Các định nghĩa về PLC
* Định nghĩa:
PLC viết tắt của Programmable Logic Controler dịch sang tiếng Việt
có nghĩa là thiết bị điều khiển có cấu trúc máy tính. Nó bao gồm bộ xử lý
trung tâm CPU, bộ nhớ ROM, bộ nhớ RAM nhớ các chương trình ứng dụng
và các cổng vào ra
3
Báo cáo thực tập - Phần lý thuyết
* Vị trí của PLC trong hệ điều khiển
- Hệ điều khiển truyền thống
- Hệ điều khiển bằng PLC

- Ứng dụng trong phạm vi rộng
- Dễ bảo hành bảo trì
- Độ tin cậy cao
- Chuẩn hóa được phần cứng điều khiển
- Thích ứng với môi trường khắc nghiệt
3.4. Các vấn đề chính cần biết khi sử dụng PLC
* Đầu vào
- Số lượng đầu vào phụ thuộc vào loại PLC
- Loại đầu vào: Logic hoặc tương tự
- Đặc điểm đầu vào:
+ Đầu vào được đánh số
+ Đầu vào được tín hiệu hóa
+ Đầu vào ghép cách li với CPU ngoại vi
* Đầu ra
5
Báo cáo thực tập - Phần lý thuyết
- Đầu ra ghép Rơle
- Đầu ra ghép Transitor hở
* Bộ nhớ
- Bộ nhớ RAM
- Bộ nhớ EF ROM
- Bộ nhớ EE ROM
* Thiết bị ngoại vi
- Thiết bị lập trình bằng tay
- Phần mềm lập trình bằng máy tính
- Ngôn ngữ lập trình:
+ Ngôn ngữ LAD – giản đồ thang
+ Ngôn ngữ Block – Khối logic
+ Ngôn ngữ mã lệnh
* Các lệnh và hàm cơ bản của PLC

+ Từ 1kΩ ÷ dưới 10kΩ. Viết bằng chữ số + k + chữ số
Ví dụ: 1k2 -> R = 1200Ω = 1.2kΩ
+ Từ 10kΩ ÷ dưới 1000kΩ. Viết bằng chữ số + k
Ví dụ: 350k -> R = 350kΩ
+ Từ 1000kΩ trở lên. Viết bằng chữ số + M
Ví dụ: 10M -> R = 10000kΩ = 10MΩ
- Công suất tiêu tán lớn nhất cho phép
Kí hiệu:
Sau đó là theo số La Mã
- Sai số: Quy định có 3 loại sai số cho điện trở là:
±5% ±10% ±20%
Sai số này càng nhỏ thì càng tốt
* Một số loại điện trở đặc biệt
- Nhiệt điện trở
R = R
0
(1+α.t)
Với α là hệ số nhiệt điện trở
Nhiệt điện trở thường dùng để làm cảm biến nhiệt độ
- Điện trở quang
R = Γ(Ө)
Với Ө là quang thông ánh sáng
Cường độ ánh sáng chiếu vào càng lớn thì điện trở càng giảm. Điện trở
quang thường dùng để chế tạo cảm biến ánh sáng
* Cấu tạo
- Điện trở than: Chế tạo với những điện trở có trị số lớn nhưng công suất tiêu
tán nhỏ
- Điện trở dây quấn: Dùng loại dây hợp kim có điện trở suất cao, thường
dùng chế tạo điện trở công suất lớn nhưng trị số không lớn
* Cách đọc điện trở

VD: C = 0.1 μF
-> U
đt max
= 250V
1.3. Cuộn cảm
* Chức năng:
- Là phần tử lọc
- Kết hợp với tụ tạo thành mạch vòng dao động hoặc mạch cộng hưởng
* Các thông số cơ bản:
- Trị số điện cảm
- Dòng điện lớn nhất cho phép I
cp max
* Kí hiệu:
- Cuộn cảm lõi không khí:
8
Báo cáo thực tập - Phần lý thuyết
- Cuộn cảm lõi sắt:
2. Các phần tử tích cực
2.1. Diode
* Chức năng
- Dùng để chỉnh lưu
- Dùng để tách sóng
- Làm các phần tử cảm biến
* Các thông số cơ bản
- Dòng trung bình qua diode: I
tb
- Điện áp ngược lớn nhất: U
ng max
- Điện áp rơi trên diode: ∆U = 0.5 ÷ 1 (V)
* Các loại diode đặc biệt

α =
E
I
Ic
=
+1
β
β
- Tần số làm việc max
* Các loại Transistor đặc biệt
- UTT: Transistor 1 tiếp giáp ( 2 cực gốc)
+ Kí hiệu:
+ U
ngưỡng
= 0.68 U
cc
+ Khi U
EB1
< U
ngưỡng
thì khóa
+ Khi U
EB1
≥ U
ngưỡng
thì thông bão hòa
- FET: Transistor trường
10
Báo cáo thực tập - Phần lý thuyết
- MOSFET: Transistor trường có cực cách ly

- Đầu (+) là đầu vào không đảo
11
Báo cáo thực tập - Phần lý thuyết
- U
cc
là nguồn nuôi. Có 2 loại nguồn nuôi:
+ Nguồn nuôi đối xứng: ±12V, ±15V và Gnd
+ Nguồn nuôi không đối xứng: +12V, +15V và Gnd
3.3. IC số (IC logic)
Có 2 họ:
- Họ TTL: 74xx
+ Nguồn nuôi là +5V và Gnd
+ Mức “0” ≤ 0.5V
Mức “1” >3.5V
- Họ CMOS: 40xx
+ Nguồn nuôi là +12V, +15V và Gnd
+ Mức “0” ≤ 3.5V
Mức “1” > 13.5V
3.4. Một số mạch ứng dụng
3.4.1. Mạch ổn áp 1 chiều kiểu tham số
* Sơ đồ:
* Nguyên lý hoạt động:
- Khi U
1
có giá trị vượt quá điện áp đánh thủng của diot -> U
1
> U
đt
=> dòng I
o

Khi trời sáng RQ = 10Ω
Khi trời tối RQ = 500kΩ
- Dz có Uz = 5.6V
RTr có R = 30Ω
* Nguyên lý hoạt động
- Khi trời tối Dz bị đánh thủng, T1 khóa -> T2 mở, T3 khóa -> có dòng qua
rơle trung gian làm đèn sáng
- Khi trời sáng, điện áp đặt lên Dz không đủ đánh thủng Dz nên T1 mở, T2
khóa, T3 mở -> không có dòng qua Rơle -> đèn tắt
* Tính toán
Chọn VR = 10kΩ
- Dòng khi T3 mở
I
3
=
TR
R +Rs
U
=
12
30 26+
= 0.21A
Chọn T3 là loại có Ic
max
= 1A, β = 20
- Dòng ở cực bazơ T3
I
β3
=
3I

12
110 26+
= 0.09A
Chọn T2 loại Ic
max
= 1A, β = 20
I
β2
=
2
I
β
= 4.4mA
Mặt khác I
β2
=
1 2
R R R5
U
+ +
=> R
1
+ R
2
= 2.7kΩ
Chọn R
2
= 2.4kΩ, R
1
= 300Ω

- Máy điện: Lại chia làm 2 loại
+ Máy điện tĩnh: Máy biến áp
+ Máy điện quay: Động cơ đồng bộ, không đồng bộ
- Các thiết bị điều khiển: cầu dao, công tắc, rơle
2. Máy điện
2.1. Khái niệm chung về máy điện
* Định nghĩa:
Máy điện là một thiết bị điện từ, hoạt động dựa vào nguyên lý cảm
ứng điện từ, dùng để biến đổi cơ năng thành điện năng và ngược lại, biến đổi
các thông số của năng lượng điện
* Cấu tạo
Gồm 2 thành phần chính là mạch điện và mạch từ liên quan đến nhau
- Mạch từ: Gồm các bộ phận dẫn từ và khe hở không khí, thường làm bằng
vật liệu sắt từ
- Mạch điện: Gồm 2 hay nhiều dây quấn đứng yên hoặc chuyển động tương
đối với nhau cùng với bộ phận mang chúng. Thường được làm bằng vật liệu
nhôm, đồng
* Phân loại
- Máy điện tĩnh
Các bộ phận, dây quấn không chuyển động tương đối với nhau.
Thường gặp là máy biến áp, thường chỉ dùng biến đổi tham số điện năng
giúp cho việc truyền tải và phân phối điện năng.
15
Báo cáo thực tập - Phần lý thuyết
- Máy điện quay
Thường gặp là động cơ và máy phát. Có 4 loại máy điện quay cơ bản:
+ Máy điện không đồng bộ
+ Máy điện đồng bộ
+ Máy điện 1 chiều
+ Máy điện xoay chiều có vành góp

2
và điện áp trên tải U
2
Các công thức cơ bản:
- Sức điện động cảm ứng:
e
1
= -W
1

d
dt
θ
e
2
= -W
2

d
dt
θ
- Hệ số biến đổi điện áp:
k =
1
2
e
e
=
1
2

Báo cáo thực tập - Phần lý thuyết
Dây quấn đồng tâm là dây quấn hạ áp đặt bên trong phần trụ thép,
dây quấn cao áp ở bên ngoài bọc lấy dây quấn hạ áp.
Dây quấn xen kẽ là dây quấn mà các bối cao áp và hạ áp lần lượt xen
kẽ nhau dọc theo trụ thép
+ Dây quấn thường làm bằng đồng hoặc nhôm, tiết diện tròn hoặc dẹt
có phủ cách điện bên ngoài
- Vỏ máy: Gồm thùng và nắp máy để bảo vệ, ngoài ra còn có tác dụng tản
nhiệt và đưa các đầu nối ra ngoài
* Phân loại
- Theo công dụng: Gồm 5 loại
+ Máy biến áp điện lực
+ Máy biến áp chuyên dụng
+ Máy biến áp tự ngẫu
+ Máy biến áp đo lường
+ Máy biến áp thí nghiệm
- Theo số pha: Gồm 2 loại
+ Máy biến áp 1 pha
+ Máy biến áp 3 pha
2.3. Động cơ không đồng bộ
* Cấu tạo:
Gồm các bộ phận chính sau:
- Stato: Là phần tĩnh gồm lõi thép và dây quấn, ngoài ra còn có vỏ máy và
nắp máy có nhiệm vụ bảo vệ
+ Lõi thép: Được ép bên trong vỏ máy, làm nhiệm vụ dẫn từ. Do các lá thép
kĩ thuật điện được dập rãnh bên trong ghép lại với nhau tạo thành các rãnh
theo hướng trục. Để giảm tổn hao, lõi thép làm bằng từ nhiều lá thép kĩ thuật
điện dày 0.5mm ép lại. Lá thép phủ sơn cách điện để giảm tổn hao do dòng
điện xoáy gây nên
+ Dây quấn stato: Làm bằng dây dẫn bọc cách điện (dây điện từ) được đặt

Từ trường này sẽ cảm ứng lên dây quấn roto một suất điện động cảm
ứng. Vì dây quấn này đã được nối ngắn mạch nên sẽ có dòng điện trong đó.
Từ trường do dòng điện này sinh ra sẽ kết hợp với từ trường của stato tạo
thành từ trường khe hở không khí. Từ trường này tác dụng lên dòng điện
chạy trong roto sinh ra momen làm quay roto
* Các đại lượng định mức ghi trên vỏ
- Công suất định mức: P
đm
chính là công suất cơ P
cơ
trên trục động cơ, có thể
truyền cho tải. Khi đó công suất điện cần cấp vào là: P
điện
=
m
P
đ
η
. Như vậy
P
điện
> P
đm
, xảy ra điều này là do tổn thất trong động cơ
- Tốc độ quay định mức động cơ (n
đm
): Khi động cơ làm việc trên đặc tính tự
nhiên, tốc độ động cơ lúc đó là tốc độ cơ bản. Khi tải bằng tải định mức thì
tốc độ đó gọi là tốc độ định mức
- Kí hiệu Y/∆ - 380/220V tức là:

tiếp điểm động thì điện trở tại tiếp điểm bằng 0. Còn khi 2 tiếp điểm tách ra
thì điện trở tiếp điểm bằng ∞
- Nhóm 2: Nút ấn
Có thêm khả năng tự phục hồi trạng thái ban đầu. Gồm 2 loại: Thường
đóng và thường mở
- Nhóm 3: Công tắc hành trình là một cơ cấu đặc biệt
- Nhóm 4: Bộ khống chế
Là công tắc kép bao gồm nhiều cặp tiếp điểm, nhiều vị trí làm việc.
Cùng một động tác điều khiển nhưng đóng cắt được nhiều cặp tiếp điểm. Nó
bao gồm:
+ Bộ khống chế động lực: Kích thước lớn để đóng cắt dòng động lực
rất lớn
+ Bộ khống chế chỉ huy: Kích thước nhỏ để đóng cắt dòng động lực
nhỏ
3.3. Các thiết bị điều khiển gián tiếp: Rơle và công tắc tơ
* Cấu tạo:
- Mạch từ: Có mạch từ tĩnh và mạch từ động
- Cuộn hút: Được quấn xung quanh trụ của mạch từ
- Tiếp điểm cơ khí:
+ Nếu chưa cấp năng lượng cho cuộn hút, 2 mạch từ cách nhau 1
khoảng cách
+ Khi cấp năng lượng vào cuộn hút, lực điện từ làm 2 mạch từ hút
chặt vào nhau, các tiếp điểm chuyển trạng thái
+ Khi cắt năng lượng, lò xo trả lại vị trí ban đầu
Với Rơle: Tất cả các cặp tiếp điểm đều được chế tạo cùng một kích thước để
đóng cắt một dòng điện
19
Báo cáo thực tập - Phần lý thuyết
Với Công tắc tơ: Có 2 loại kích thước tiếp điểm: Kích thước lớn để đóng cắt
dòng động lực còn kích thước nhỏ dùng để điều khiển dòng nhỏ