Khoa Điện Đồ án tốt nghiệp
Mục lục

Trang
Lời cảm ơn 1
Mở đầu 2

Chơng 1: Tổng quan về PLC 5
1.1 Hệ thống điều khiển là gì ? 5
1.2 Vai trò của bộ điều khiển PLC 9
1.3 Các thành phần của một bộ PLC 10
1.3.1 Đơn vị xử lý trung tâm CPU
1.3.2 Bộ nhớ ( memory)
1.3.3 Các thiết bị nhập
1.3.4 Các thiết bị xuất
1.3.5 Modul phối ghép
1.3.6 Các chức năng phụ
1.4 So sánh PLC với các thiết bị điều khiển thông thờng 15
1.5 Các bớc thiết kế một hệ thống điều khiển dùng PLC 16
1.5.1 Xác định yêu cầu công nghệ
1.5.2 Xác địng ngõ vào ngõ ra
1.5.3 Viết chơng trình
1.5.4 Nạp chơng trình vào bộ nhớ
1.5.5 Chạy chơng trình
1
Khoa Điện Đồ án tốt nghiệp
Chơng 2: Modul LOGO! với giải pháp cho bài toán
tự động hoá cỡ nhỏ 20
2.1 Các tính năng ký thuật của LOGO! 21
2.2 Lắp ráp và nối dây cho LOGO! 23
2.2.1 Lắp ráp

3.2 Tính số đầu vào đầu ra 54
3.3 Lu đồ chơng trình 55
3.4 Đấu nối 56
3.5 Nguyên lý hoạt động 56
Kết luận 57
Tài liệu tham khảo 58
Mở Đầu
3
Khoa Điện Đồ án tốt nghiệp
Hiện nay trên thế giới sự phát triển nh vũ bão của khoa học kỹ thuật, đã kéo
theo sự phát triển của rất nhiều lĩnh vực khác nh sản xuất, tiêu dùng và các nghành
dịch vụ khác . Những công nghệ mới, tiên tiến liên tục đ ợc ra đời để thay thế
công nghệ cũ lạc hậu, nhằm phục vụ nhu cầu ngày càng cao của con ngời.
Không thể nằm ngoài quy luật của sự phát triển đó. Đất nớc ta đang tiến hành
công nghiệp hoá, hiện đại hoá. Phấn đấu đến năm 2020 cơ bản trở thành nớc công
nghiệp phát triển. Để điều đó trở thành hiện thực chúng ta phải không ngừng nghiên
cứu phát triển, ứng dụng công nghệ mới tiên tiến vào thực tiễn để đẩy nhanh quá
trình đó. Hoặc không nghừng cập nhật, nhập khẩu cộng nghệ hiện đại của nớc ngoài
để đẩy nhanh công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá. Trong đó nghành tự động
hoá chiếm vị trí hết sức quan trọng nếu không muốn nói là quyết định đến sự phát
triển của một nền công nghiệp.
Có thể nói tự động hoá còn khá mới mẻ ở nớc ta, nhng ở nhũng nớc có nền công
nghịêp phát triển nh Mĩ, Nhật Bản, Tây Âu nó đã phát triển cao độ và chiếm một
vị trí hết sức quan trọng trong sản xuất công nghiệp cũng nh trong các nghành dịch
vụ . Kể cả trong lĩnh vực đòi hỏi sự chính xác rất cao nh nghiên cứu vũ trụ, kỹ
thuật quân sự.
Chiếm một vị trí khá quan trọng trong nghành tự động hoá đó là kỹ thuật điều
khiển logic khả lập trình viết tắt là PLC ( Progammable logical controller ). Nó đã
và đang phát triển mạnh mẽ và ngày càng chiếm vị trí quan trọng trong các nghành
kinh tế quốc dân. Không những thay thế cho kỹ thật điều khiển bằng cơ cấu cam

5
Khoa Điện Đồ án tốt nghiệp
Simatic PG/PC, các phần mềm điều khiển WINCC, Step5, Step7 đã và đang góp
mặt trong rất nhiều dây chuyền công nghiệp sản xuất tự động.
Trong số đó LOGO! là một modul lôgic vạn năng của Siemens. Với u điểm là
kích thớc nhỏ gọn, giá thành hạ, vận hành đơn giản, LOGO! đã và đang là một giải
pháp tốt cho các bài toán tự động nhỏ trong gia đình cũng nh trong nghiệp.
Với mục đích tìm hiểu về các tính năng của LOGO! và mong muốn áp dụng lý
thuyết đã học vào thực tế, nhóm Đồ án đã mạnh dạn lựa chọn đề tài Thiết kế hệ
thống cửa tự động dùng LOGO! để tiến hành nghiên cứu. Với hy vọng nếu đề
tài thành công sẽ đợc đa vào ứng dụng trong thực tế lắp đặt các hệ thống cửa tự
động tại các trung tâm thơng mại, công sở, khu vui chơi giải trí .
Nội dung cơ bản của đồ án gồm:
Mở đầu
Chơng 1: Tổng quan về PLC
6
Khoa Điện Đồ án tốt nghiệp
Chơng 2: Modul LOGO! với giải pháp cho bài toán tự động hoá cỡ nhỏ
Chơng 3: Thiết kế hệ thống cửa tự động dùng LOGO!
Kết luận
7
Khoa §iƯn §å ¸n tèt nghiƯp
Ch¬ng1: Tỉng Quan VỊ PLC
1.1 HƯ thèng ®iỊu khiĨn lµ g× ?.
Tổng quát, một hệ thống điều khiển là tập hợp
những dụng cụ, thiết bò điện tử, được dùng ở những hệ
thống cần đảm bảo tính ổn đònh, sự chính xác, sự
chuyển đổi nhòp nhàng của một quy trình hoặc một hoạt
động sản xuất. Nó thực hiện bất cứ yêu cầu nào của
dụng cụ, từ cung cấp năng lựơng đến một thiết bò bán

Trong qu¸ tr×nh ph¸t triĨn cđa khoa häc kü tht tríc ®©y ngay vµo kho¶ng thêi
gian nh÷ng n¨m c¸ch ®©y kh«ng ph¶i lµ xa x«i l¾m, ngêi ta míi chØ ph©n biƯt hai
ph¹m trï kü tht ®iỊu khiĨn b»ng c¬ khÝ vµ ®iỊu khiĨn b»ng ®iƯn tư.
9
Nót Ên
CT giíi h¹n

CT møc
CT
Hµnh tr×nh
MODUL PLC
0000 0001 Tim oo

Tim 00 0001 10000

10001
M¹ch phÇn
mỊm
M« t¬
Cn d©y
Bé xÊy
§Ìn
Heater
Khoa Điện Đồ án tốt nghiệp
Nhng từ cuối thập kỷ 20 ngời ta đã phải dùng nhiều chỉ tiêu chi tiết để phân biệt
các loại kỹ thuật điều khiển, bởi vì trong thực tế sản xuất cần đòi hỏi điều khiển
tổng thể những hệ thống máy chứ không chỉ điều khiển từng máy đơn lẻ.
Sự phát triển của PLC đã đem lại nhiều thuận lợi và làm cho các thao tác máy trở
lên nhanh nhạy dễ dàng và tin cậy hơn.
Kỹ thuật điều khiển lôgic khả lập trình phát triển dựa trên cơ sở công nghệ máy

b»ng
TiÕp xóc vËt lý Bé nhí kh¶ lËp
tr×nh
Quy tr×nh cøng Quy tr×nh mỊm
Kh«ng
thay ®ỉi
Thay
®ỉi ®ỵc
Kh¶ lËp tr×nh
tù do
Bé nhí thay
®ỉi ®ỵc
Liªn
kÕt cøng
Lªn kÕt
phÝch c¾m
Ram
eeprom
Rom
eprom
R¬le, linh kiƯn ®iƯn tư,
m¹ch ®iƯn tư, c¬ thủ khÝ
PLC xư lý mét bÝt
PLC xư lý tõ ng÷
Khoa §iƯn §å ¸n tèt nghiƯp
PLC được dùng để điều khiển những hệ thống từ đơn
giản đến phức tạp. Hoặc ta có thể kết hợp chúng với
nhau thành một mạng truyền thông có thể điều khiển
một quá trình phức hợp.
1.3 C¸c thµnh phÇn cđa mét bé PLC.

Khoa Điện Đồ án tốt nghiệp
220v
Nguồn năng
lợng chính
Hình 1.3: Các môđun phần cứng của một PLC.
1.3.1. Đơn vị xử lý trung tâm CPU.
Trong mỗi thiết bị PLC chỉ có một đơn vị trung tâm. Có hai loại đơn vị xử lý:
+ Đơn vị xử lý một bít , thích hợp cho việc xử lý các thao tác lôgic, nhng vì
thời gian xử lý là quá dài đối với một tín hiệu đơn cho nên không thực hiện đợc các
chức năng phức tạp mà không gặp phải những rắc rốivầ vấn đề thời gian. Loại xử lý
một bít kết cấu đơn giản cho nên giá thành hạ. Vì vậy tuy xử lý có chậm nhng vẫn
đợc dùng cho những trờng hợp không cần nhanh lắm và bài toán không quá phức
tạp.

+ Đơn vị xử lý bằng từ ngữ . Loại xử lý này hấp dẫn hơn loại nói trên, vì loại
này thích hợp hơn nhiều với việc xử lý nhanh các thônh tin số. Sở dĩ nó đạt đợc tốc
độ cao là vì nó không xử lý đơn bít mà xử lý từ ngữ bao gồm nhiều bít. Tuy nhiên
bộ xử lý từ ngữ có cấu trúc phức tạp hơn nhiều và do đó giá đắt hơn, cho nên nó
không thể loại bộ xử lý đơn bít ra khỏi thị trờng tin học. Cả hai loại vẫn song song
tồn tại và mỗi laọi đợc lựa chọn tuỳ theo nhu cầu ứng dụng.
14
Khoa Điện Đồ án tốt nghiệp
Bộ điều khiển lôgic khả lập trình với đơn vị xử lý trung tâm bằng từ ngữ đợc
dùng khi đòi hỏi xử lý văn bản và các thông tin số, các phép tính, đo lờng đánh giá,
điều khiển, kiểm tra,ghi nhớ cũng nh xử lý các tín hiệuđơn trong mã nhị nguyên.
. Nh vậy rõ ràng là chính bộ xử lý quyết định khả năng và chức năng của PLC. Dới
đây là bảng so sánh các đặc trng của đơn vị xử lý trung tâm (CPU) loại 1 bít và loại
từ ngữ:
Bộ xử lý 1 bít Bộ xử lý từ ngữ
Xử lý trực tiếp các tín hiệu đầu vào

trạng thái hoạt động của hệ thống và bộ nhớ của
người sử dụng. Để đảm bảo cho PLC hoạt động , phải
cần có bộ nhớ để lưu trữ chương trình, đôi khi cần mở
rộng bộ nhớ để thực hiện các chức năng khác như :
+ Vùng đệm tạm thời lưu trữ trạng thái của các kênh
xuất / nhập được gọi là RAM xuất / nhập
+ Lưu trữ tạm thời các trạng thái của các chức năng
bên trong : Timer , Counter, Relay
Bộ nhớ gồm có loại sau :
+ Bộ nhớ chỉ đọc (ROM: Read Only Memory): ROM
không phải là một bộ nhớ khả biến, nó có thể lập
trình chỉ một lần. Do đó không thích hợp cho việc điều
khiển “mềm” của PLC. ROM ít phổ biến so với các loại
bộ nhớ khác.
+ Bộ nhớ ghi đọc (RAM: Random Access Memory): RAM
là một bộ nhớ thường được dùng để lưu trữ dữ liệu
và chương trình của người sử dụng. Dữ liệu trong RAM sẽ
bò mất đi nếu nguồn điện bò mất. Tuy nhiên vấn đề
này được giải quyết bằng cách gắn thêm vào RAM một
nguồn điện dự phòng. Ngày nay, trong kỹ thuật phát
triển PLC , người ta dùng CMOSRAM nhờ sự tiêu tốn năng
lượng khá thấp của nó và cung cấp pin dự phòng cho
các RAM này khi mất nguồn. Pin dự phòng có tuổi thọ ít
nhất một năm trước khi cần thay thế, hoặc ta chọn pin
16
Khoa §iƯn §å ¸n tèt nghiƯp
sạc gắn với hệ thống , pin sẽ được sạc khi cấp nguồn
cho PLC.
+ Bộ nhớ chỉ đọc chương trình xóa được (EPROM: Erasable
Programmable Read Only Memory): EPROM lưu trữ dữ liệu

báo ,…. Thông qua hoạt động của motor, các cuộn dây,
PLC có thể điều khiển một hệ thống từ đơn giản đến
phức tạp. Các loại thiết bò xuất là một phần kết cấu
của hệ thống tự động hóa và vì thế nó ảnh hưởng
trực tiếp vào hiệu suất của hệ thống .
Tuy nhiên, các thiết bò xuất khác như là : đèn pilot, còi
và các báo động chỉ cho biết các mục đích như: Báo cho
chúng ta biết giao diện tín hiệu ngõ vào, các thiết bò
ngõ ra được giao tiếp với PLC qua miền rộng của modul
ngõ ra PLC.
1.3.5 M« ®un phèi ghÐp.
M« ®un phèi ghÐp dïng ®Ĩ nèi bé ®iỊu khiĨn kh¶ lËp tr×nh PLC víi c¸c thiÕt bÞ
bªn ngoµi, nh mµn h×nh thiÕt bÞ lËp tr×nh hc víi panen më réng. Thªm vµo ®ã ,
nhiỊu chøc n¨ng phơ còng cÇn thiÕt ho¹t ®éng song song víi nh÷ng thiÕt bÞ chøc
n¨ng thn t l«gic cđa bé PLC c¬ b¶n . Còng cã khi ngêi ta ghÐp thªm nh÷ng thỴ
®iƯn tư phơ ®Ỉc biƯt ®Ĩ t¹o ra c¸c chøc n¨ng phơ ®ã. Trong nh÷ng trêng hỵp nµy ®Ị
phßng ph¶i dïng ®Õn m¹ch phèi ghÐp.
18
Khoa Điện Đồ án tốt nghiệp
1.3.6 Các chức năng phụ.
Những chức năng phụ điển hình nhất của PLC là:
+ Bộ nhớ duy trì có cùng chức năng nh rơle duy trì, nghĩa là bảo tồn tín hiệu trong
quá trình mất điện. Khi nguồn điện trở lại thì bộ chuyển đổi của bộ nhớ nằm ở t thế
nh trớc lúc mất điện.
+ bộ thời gian của PLC có chức năng tơng tụ nh các rơle thời gian. Việc đặt thời
gian đợc lập trình hoặc điều chỉnh từ bên ngoài.
+ Đợc lập trình bằng các lệnh lôgic cơ bản hoặc thông qua các thẻ điện tử phụ.
Việc đặt bộ đếm đợc thực hiện bằng lập trình hoặc bằng nút bấm.
+ Bộ ghi tơng ứng với cơ cấu nút bấm bớc. Bớc tiếp theo đợc thả ra bửi bộ phát
thời gian hoặc bằng xung của mạch chuyển đổi.

• Công suất tiêu thụ ít hơn.
• Sự thay đổi các ngõ vào, ra và điều khiển hệ thống
trở nên dễ dàng hơn nhờ phần mềm điều khiển bằng
máy tính hay trên Console.
20
Khoa §iƯn §å ¸n tèt nghiƯp
• Tốc độ hoạt động của hệ thống nhanh hơn.
• Bảo trì và sữa chữa dễ dàng.
• Độ bền và tin cậy vận hành cao.
• Giá thành của hệ thống giảm khi số tiếp điểm tăng.
• Có thiết bò chống nhiễu.
• Ngôn ngữ lập trình dễ hiểu.
• Dễ lập trình và có thể lập trình trên máy tính, thích
hợp cho việc thực hiện các lệnh tuần tự của nó.
• Các modul rời cho phép thay thế hoặc thêm vào khi
cần thiết .
Do những lý do trên PLC thể hiện rõ ưu điểm của nó
so với các thiết bò điều khiển thông thường khác. PLC
còn có khả năng thêm vào hay thay đổi các lệnh tuỳ
theo yêu càu của công nghệ. Khi đó ta chỉ cần thay đổi
chương trình của nó, điều này nói lên tính năng điều
khiển khá linh động của PLC.
1.5 C¸c bíc thiÕt kÕ mét hƯ thèng ®iỊu khiĨn dïng PLC.
Để thiết kế 1 chng trình điều khiển cho một hoạt
động bao gồm những bước sau:
1.5.1 Xác đònh qui trình công nghệ.
21
Khoa §iƯn §å ¸n tèt nghiƯp
Trước tiên , ta phải xác đònh thiết bò hay hệ thống nào
muốn điều khiển. Mục đích cuối cùng của bộ điều

chng trình đã hoạt động tốt.
1.5.5 Chạy chương trình.
Trước khi nhấn nút Start, phải chắc chắn rằng các
dây dẫn nối các ngõ vào, ra đến các thiết bò nhập,
xuất đã được nối đúng theo chỉ đònh. Lúc đó PLC mới
bắt đầu hoạt động thực sự. Trong khi chạy chương trình,
nếu bò lỗi thì máy tính hoặc bộ Console sẽ báo lỗi , ta
phải sữa lại cho đến khi nó hoạt động an toàn

Sau đây là lưu dồ phương pháp thiết kế bộ điều khiển:
23
Xác đònh yêu cầu của hệ
thống điều khiển
Vẽ lưu đồ chung của
hệ
thống điều khiển
Liệt kê tất cả các ngõ ra, ngõ
vào nối tương đối
đến các cổng I/O của PLC
Chuyển lưu đồ
sang
sơ đồ hình thang
Nạp lập trình sơ đồ hình
thang
thiết kế cho PLC
phần Mô phỏng
chương trình và sửa
lỗi mềm
Hiệu chỉnh chương
trình

điện hạ thế, cũng nh trong nghành chế tạo máy và các ứng dụng thực tế khác. Nó
thay thế các công nghệ thông dụng mà hiện tại vẫn còn đang đợc sử dụng rộng rãi.
LOGO! Chứa đựng tất cả các chức năng nh rơle tiếp điểm, rơle trễ, rơle nhớ, rơle
xung, bộ phát xung đồng hồ, bộ đếm và đồng hồ định thời gian. LOGO! Giúp tiết
kiệm nguyên vật liệu, không gian, thời gian và góp phần lớn vào hớng giảm giá
thành trong nghành kỹ nghệ điện.
Tập đoàn SIEMENS AG là nhà cung cấp tiên phong, đứng hàng đầu thế giới về
các modul logic và đặt tên cho chúng là LOGO! Nh một họ thiết bị mới trong
25