ĐỀ

TÀI
Dây truyền phân loại và đếm sản phẩm

2

Mục Lục

Mục Lục 1

LỜI MỞ ĐẦU 4

LỜI CẢM ƠN 5

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 6

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN 7

Chương 1 Tổng quan về PLC S7 200 8

và bài toán phân loại sản phẩm. 8

A Tổng quan về PLC S7-200. 8

1 Chức năng hệ PLC. 8


B Cấu hình Wincc 22

1 Các loại Project 22

2 Chức năng của Win CC Explower 22

3 Graphics Designer: 26

4 Tag Longging (hiển thị giá trị của quá trình) 27

5 Cấu trúc Alarm longging 30

E .Phần mềm PC access kết nối PLC và WinCC 31

Bước 1 . Tạo Tag trong phần mềm PC Access 1.0 31

Bước 2 . Kết nối biến với WinCC 34

Chương 3 . Mô hình dây truyền phân loại sản phẩm 37

A . Mô hình cơ khí 37

B . Cấu tạo mô hình 37

C . Chức năng hoạt động của các nút ấn trên mô hình 38

D. Nguyên lý hoạt động của dây truyền phân loại và đếm sản phẩm. 39

E Cảm biến E3F DS10C4 40


5 . Sơ đồ khối 57

6. Sơ đồ mạch in 62

B . Chương trình PLC cho mô hình phân loại và đếm sản phẩm. 63

1.Bảng thiết lập vào ra 63

2.Lưu đồ thuật toán của PLC 64

C Lập giao diện mô phỏng mô hình trên WinCC 66

D. Kết nối PLC và WinCC dùng phần mềm PC Access 1.0 67


chúng em mong rằng với đề tài này chúng em sẽ củng cố được kiến thức đã được học
trong trường và ứng dụng một phần nhỏ trong sản xuất.
Nội dung đề tài
Chương I : Phần cơ khí
Chương II : Vi Điều khiển và chương trình hiển thị số sản phẩm
Chương III: Giới thiệu về PLC s7-200 và chương trình PLC trong hệ thống phân
loại và đếm sản
Chương IV : Giới thiệu về phần mềm WinCC
Chương V : Phần mềm PC access kết nối PLC và WinCC
Chương VI : Giới thiệu chung về cảm biến
Do hạn chế về thời gian, kinh nghiệm thực tế, vừa tìm hiểu, vừa học hỏi trong quá
trình thực hiện nên không tránh khỏi thiếu sót, chúng em rất mong nhận được sự đóng
góp của thầy cô và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn.

Ngày 10 tháng 05 năm 2011
Nhóm sinh viên thực hiện 5

LỜI CẢM ƠN

Qua một thời gian tìm hiểu và thực hiện tích cực, đến nay đồ án được thành. Có
được thành quả này, chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy HÙNG đã tận tình hướng
6NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………… 8

Chương 1 Tổng quan về PLC S7 200 và bài toán phân loại sản
phẩm.

A Tổng quan về PLC S7-200.
1 Chức năng hệ PLC.

Thiết bị điều khiển logic khả trình PLC ( Programable Logic Controler ) là thiết

Bộ nhớ
Nguồn cung cấp
Thiết bị lập trình

9 Sự thao tác tuần tự của chương trình dẫn đến một thời gian trễ trong khi bộ đếm
của trương trình đi qua một chu kỳ đầy đủ , sau đó bắt đầu lại từ đầu.
- Bộ nguồn: có nhiệm vụ chuyển đổi điện áp AC thành điện áp thấp cho bộ vi xử
lý ( thường là 5V ) và cho các mạch điện trong các module còn lại ( thường là 24V ).
- Thiết bị lập trình: được sử dụng để lập các chương trình điều khiển cần thiết sau
đó được chuyển cho PLC. Thiết bị lập trình có thể là thiết bị lập trình chuyên dụng , có
thể là thiết bị lập trình cầm tay gọn nhẹ , có thể là phần mềm được cài đặt trên máy
tính cá nhân.
- Bộ nhớ: là nơi lưu trữ chương trình sử dụng cho hoạt động điều khiển. Các bộ
nhớ có thể là RAM , ROM , EPROM. Người ta luôn chế tạo nguồn dự phòng cho
RAM đề duy trì chương trình trong trường hợp mất điện nguồn , thời gian duy trì tùy
thuộc vào từng PLC cụ thể. Bộ nhớ cũng có thể được chế tạo thành module cho phép
dễ dàng thích nghi với các chức năng điều khiển có kích cỡ khác nhau , khi cần mở
rộng có thể cắm thêm.
- Giao diện vào ra: là nơi bộ xử lý nhận thông tin từ các thiết bị ngoại vi và
truyền thông tin đến các thiết bị bên ngoài. Tín hiệu vào có thể từ các công tắc , các bộ
cảm biến nhiệt độ , các tế bào quang điện … Tín hiệu ra có thể cung cấp cho các cuộn
dây công tắc tơ , các rơle , các van điện từ … Tín hiệu vào có thể là tín hiệu rời rạc ,
tín hiệu liên tục , tín hiệu logic…
Mỗi điểm vào ra có một địa chỉ duy nhất được PLC sử dụng.

trình được nạp vào trong bộ nhớ chương trình của PLC.
STOP (đèn vàng) : chỉ định PLC đang ở chế độ dừng. Dừng chương trình đang
thực hiện lại.
Ix.x (đèn xanh) : đèn xanh ở cổng vào chỉ định trạng thái tức thời của cổng ( x.x
= 0.0 – 1.5 ). Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng.
Qy.y (đèn xanh) : đèn xanh ở cổng ra chỉ định trạng thái tức thời của cổng ( y.y
= 0.0-1.10 ). Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng.
11Một số loại CPU 22x: - Cổng truyền thông: S7-200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS 485 với
phích cắm 9 chân để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với các PLC
khác.Tốc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI là 9.6 kbps. Tốc độ truyền cung cấp
PLC theo kiểu tự do là từ 300 baud đến 38400 baud. Các chân của cổng truyền thông
là:
1. Đất.
2. 24VDC
3. truyền và nhận dữ liệu
4. không dùng
5. đất

12

6. 5VDC ( điện trở trong 100Ω )

- Vùng nhớ biến V:
Sử dụng vùng nhớ V để lưu trữ các kết quả phép toán trung gian có được do các xử
lý logic của chương trình. Cũng có thể sử dụng vùng nhớ để lưu trữ các dữ liệu khác
liên quan đến chương trình hay nhiệm vụ điều khiển. Có thể truy nhập vùng nhớ này
theo bit , Byte , Word hay Doubleword
- Vùng nhớ M:

13

Có thể coi vùng nhớ M như các rơle điều khiển trong chương trình để lưu trữ trạng
thái trung gian của một phép toán hay các thông tin điều khiển khác. Có thể truy nhập
vùng nhớ này theo bit , Byte , Word hay Doubleword.
- Vùng nhớ bộ định thời T:
S7-200 cung cấp vùng nhớ riêng cho các bộ định thời , các bộ định thời được sử
dụng cho các yêu cầu điều khiển cần trì hoãn thời gian. Giá trị thời gian đếm sẽ được
đếm tăng dần theo 3 độ phân giải là 1ms , 10ms , 100ms.
- Vùng nhớ bộ đếm C:
Có 3 loại bộ đếm là bộ đếm lên , bộ đếm xuống , bộ đếm lên - xuống . Các bộ đếm
sẽ tăng hoặc giảm giá trị hiện hành khi tín hiệu ngõ vào thay đổi trạng thái từ mức thấp
lên mức cao.
- Vùng nhớ bộ đếm tốc độ cao HC:
Các bộ đếm tốc độ cao được sử dụng để đếm các sự kiên tốc độ cao độc lập với
vòng quét của CPU. Giá trị đếm là số nguyên 32 bit có dấu. Để truy xuất giá trị đếm
của các bộ đếm tốc độ cao cần xác định địa chỉ của bộ đếm tốc độ cao , sử dụng bộ
nhớ HC và số của bộ đếm , ví dụ HC0. Giá trị đếm hiện hành của các bộ đếm tốc độ
cao là các giá trị chỉ đọc và truy xuất theo double word.
- Các thanh ghi AC:
Là các phần tử đọc / ghi mà có thể được dùng để truy xuất giống như bộ nhớ. Chẳng
hạn có thể sử dụng các thanh ghi để truy xuất các thông số từ các chương trình con và
lưu trữ các giá trị trung gian để sử dụng cho tính toán. Các CPU s7-200 có 4 thanh ghi
15

5 Kết nối với máy tính.
Đối với các thiết bị lập trình của hẵng Siemens có các cổng giao tiếp PPI thì có
thể kết nối trực tiếp với PLC thông qua một sợi cáp. Tuy nhiên đối với máy tính cá
nhân cần thiết phải có cáp chuyển đổi PC/PPI . Có 2 loại cáp chuyển đổi là cáp
RS232/PPI Multi-Master và cáp USB/PPI Multi-Master.
- Cáp RS232/PPI Multi-Master.
Hình dáng của cáp và công tắc chọn chế độ truyền: Tùy theo tốc độ truyền giữa máy tính và CPU mà công tắc 1,2,3 được để ở vị trí
thích hợp. Thông thường đối với CPU 22x thì tốc độ truyền thường đặt là 9.6 kbaud (
tức công tắc 1,2,3 được đặt theo thứ tự là 010 )
Tùy theo truyền thông là 10 bit hay 11 bit mà công tắc 7 được đặt ở vị trí thích hợp.
Khi kết nối bình thường với máy tính thì công tắc 7 chọn ở chế độ truyền thông 11 bit
( công tắc 7 đặt ở vị trí 0 )
Công tắc 6 ở cáp RS232/PPI Multi-Master được sử dụng để kết nối port truyền
thông RS232 của 1 modem với S7-200 CPU. Khi kết nối bình thường với máy tính thì
công tắc 6 được đặt ở vị trí data Comunications Equipment (DCE) (công tắc 6 ở vị trí
0) . Khi kết nối cáp PC/PPI với một modem thì port RS232 của cáp PC/PPI được đặt ở
vị trí Data Teminal Equipment (DTE) (công tắc 6 ở vị trí 1).
Công tắc 5 được sử dụng để đặt cáp RS232/PPI Multi-Master thay thế cáp
PC/PPI hoặc hoạt động ở chế Freeport thì đặt ở chế độ PPI/Freeport (công tắc 5 ở vị trí
0). Nếu kết nối bình thường là PPI (master) với phần mềm STEP 7 Micro/Win 3.2 SP4
hoặc cao hơn thì đặt ở chế độ PPI (công tắc 5 ở vị trí 1).
Sơ đồ nối cáp RS232/PPI Multi-Master giữa máy tính và CPU S7-200 với tốc độ
truyền 9,6 kbaud:

Các lệnh viết trong chương trình con chỉ có thể được xử lý khi chương trình con
được gọi (Call) từ các chương trình chính, từ 1 chương trình con khác hoặc từ 1
chương trình ngắt. Sử dụng chương trình con khi chúng ta muốn phân chia nhiệm vụ
điều khiển. Mối chương trình con được viết cho 1 nhiệm vụ nhỏ hoặc khi có nhiệm vụ
điều khiển tương tự nhau (ví dụ : điều khiển băng tải 1, điều khiển băng tải 2) thì
chúng ta chỉ cần tạo chương trình con 1 lần và có thể gọi ra nhiều lần từ chương trình
chính.
Sử dụng chương trình con có 1 số ưu điểm sau:
+ Chương trình điều khiển được chia theo nhiệm vụ điều khiển nên có cấu trúc
rõ ràng, rất dễ ràng cho việc kiểm tra chỉnh sửa chương trình.
+ Giảm thời gian vòng quét của chương trình. CPU không phải liên tục xử lý
các lệnh của chương trình mà chỉ xử lý chương trình con khi có lênh gọi tương ứng.
+ Chương trình con cho phép giảm công việc soạn thảo khi có các chương trình
con giống nhau.
 Chương trình ngắt INT ( interupt rountine)
Chương trình ngắt được thiết kế cho 1 sự kiện ngắt được định nghĩa trước. Bất
cứ khi nào xác định sự kiện ngắt xảy ra thì S7-200 thực hiện chương trình ngắt.
Chương trình ngắt không đựơc gọi bởi chương trình chính mà theo sự kiện ngắt
xảy ra. Chương trình ngắt được sử lý mỗi khi sự kiện ngắt xảy ra.
 Khối hệ thống (system block)
System bock cho phép ta cấu hình các tuỳ chọn phần cứng khác nhau cho S7-
200.
 Khối dữ liệu (data block)
Data Block cho phép lưu trữ các giá trị biến khác nhau (vùng nhớ V) được sử
dụng trong chương trình. Giá trị ban đầu được nhập trong mỗi khối dữ liệu.
3 Phần ngôn ngữ lập trình.
Để có thể soạn thảo chương trình cho các S7-200, chúng ta sử dụng chương
trình Step 7 Micro Win. Và cũng giống như PLC của các hãng khác chúng ta có 3
dạng soạn thảo thông dụng là LAD. FBD, STL. Việc tuỳ chọn việc soạn thảo nào để
viết chương trình là tuỳ vào người sử dụng.

 Dạng liệt kê lệnh : STL (StaTement List)
Đây là dạng soạn thảo chương trình dạng tập hợp các câu lệnh. Người dùng
phải nhập các câu lênh từ bàn phím, giữa lệnh và các toán hạng có khoảng trắng và
mỗi lệnh chiếm 1 hàng. Ở dạng soạn thảo này sẽ có 1 số chức năng mà dạng soạn thảo
STL và FBD không có.
Dạng soạn thảo này có 1 số điểm chính:
+ Là dạng soạn thảo phù hợp cho những người có kinh nghiệm lập trình PLC.
+ STL cho phép khắc phục 1 số khó khăn khi lập trình STL và FBD.
+ Luôn luôn có thể chuyển được từ dạng LAD hay FBD về dạng STL nhưng khi
chuyển ngược lại từ STL sang LAD hay FBD thì có 1số phản ứng không chuyển được.
19
Chương 2 Phần mềm WinCC và phương pháp kết nối với
PLC S7 200

A . Giới thiệu phần mềm giao diện người máy WinCC (Siemens).
WinCC (Windows Control Center) là một phần mềm của hãng Siemens dùng
để điều khiển, giám sát thu thập dữ liệu trong quá trình sản xuất . Những thành phần
có trong WinCC dễ sử dụng, giúp người dùng tích hợp những ứng dụng mới hoặc có
sẵn mà không gặp bất kỳ trở ngại nào.
1 Đặc trưng cơ bản của WinCC.

WinCC chạy trên hệ điều hành Microsoft Windows XP, Windows 2000. Do đó
có tính chất mở và thường xuyên cập nhật, phát triển nên WinCC tương thích với
nhiều phần mềm chuẩn tạo nên giao diện người và máy đáp ứng nhu cầu sản xuất.

» Phản hồi dữ liệu
» Báo cáo trạng thái hệ thống.
» Thiết lập hệ thống đích.
» Chuyển giữa Run-timer và cấu hình.
» Kiểm tra chế độ mô phỏng, trợ giúp thao tác để đặt cấu hình dữ liệu bao gồm:
Dịch hình vẽ, mô phỏng tag, thị trạng thái và thiết lập thông báo.
2 Chức năng Graphics Designer.

Thực hiện dễ dàng các chức năng mô phỏng và hoạt động thông qua các đối
tượng đồ hoạ của chương trình WinCC, Windows, OLE, I/O… với nhiều thuộc tính
động (Dynamic).
3 Chức năng Alarm Logging.

Thực hiện việc hiển thị các thông báo hay các báo cáo trong khi hệ thống đang
vận hành,. Đảm trách về các thông báo nhận được và lưu trữ. Nó chứa các chức năng
để nhận các thông báo từ các quá trình, để chuẩn bị, hiển thị, hồi đáp và lưu trữ
chúng. Ngoài ra Alarm Logging còn giúp chúng ta tìm ra nguyên nhân lỗi của hệ
thống.
4. Tag Logging

Thu thập, lưu trữ và nén các giá trị đo dưới nhiều dạng khác nhau. Tag Logging
cho phép lấy dữ liệu từ các quá trình thực thi, chuẩn bị để hiển thị và lưu trữ các dữ
liệu đó. Dữ liệu có thể cung cấp các tiêu chuẩn về công nghệ và kỹ thuật quan trọng
liên quan đến các trạn thái hoạt động của toàn hệ thống.
5 Report Designer 21

Có nhiệm vụ tạo các thông báo, báo cáo và các kết quả này được lưu trữ dưới

chính xác. Đây là một trong những chương trình thiết kế giao diện Người – Máy phổ
biến tại Việt Nam.

22

B Cấu hình Wincc
1 Các loại Project

Hình 2.1: Các loại Project
» Single-User Project: Một Single-User Project là một trạm vận hành đơn. Tạo
cấu hình, cũng như kết nối bus quá trình và lưu trữ dữ liệu của Project được thực hiện
trong máy tính này
» Multi-User Project: Cấu hình nhiều Client và một Server. Tất cả cùng làm
việc trên một Project. Tối đa 16 Client được truy cập vào một Server. Cấu hình có thể
đặt trong server hoặc trong một vài client. Dữ liệu của project là các hình ảnh, các tag,
mục lưu trữ dữ liệu được lưu trữ trong server và cung cấp cho các client. Server được
kết nối với bus quá trình và dữ liệu quá trình được xử lí ở đây. Việc vận hành hệ
thống được thực hiện từ các client.
»Client Project: Client Project là một loại project mà có thể truy cập vào nhiều
server. Các server được liên kết có project của riêng của chúng. Cấu hình project của
server được thực hiện trong server hoặc trong các client.\
2 Chức năng của Win CC Explower

Hình 2.2: WinCC Explower

23

Khi khởi động chương trình cửa sổ này hiện ra. Tất cả thành phần của Win CC được
khởi động từ đây, có thể truy cập vào tất cả thành phần mà một project giao diện người
máy cần có cũng như xây dựng cấu hình cho các thành phần riêng rẽ.

án hiện có, đặt cấu hình riêng cho mỗi máy. Các thuộc tính của môt máy tính: bao gồm
tên máy và kiểu máy tính.
- Server: máy tính trung tâm để lưu trữ dữ liệu và quản lí toàn cục trong hệ
thống Win CC.

24

- Client: được định nghĩa như một trạm làm việc. Trung tâm điều khiển được tải
cục bộ trong từng loại máy tính này
- Các bộ điều khiển truyền thông: Là giao diện kết nối một hệ thống PLC và
WinCC. Hệ thống Win CC chứa các bộ điều khiển truyền thông (liên kêt động) trong
kênh DLL với các thông tin về:
» Điều kiện tiên quyết cần để xử lí các tag quá trình bằng PLC.
» Các thủ tục chung để kết nối tag ngoài
» Giới thiệu cấu hình đặc biệt của kênh DLL
» Tag Mamagerment (quản lí biến)Tags WinCC là phần tử trung tâm để truy
cập các giá trị quá trình. Trong một dự án, chúng nhận một tên và một kiểu dữ liệu duy
nhất. Kết nối logic sẽ được gán với biến WinCC. Kết nối này xác định kênh nào sẽ
chuyển giao giá trị quá trình cho các biến. Các biến được lưu trong cơ sở dữ liệu toàn
dự án. Khi một chế độ của WinCC khởi động, tất cả các biến trong một dự án được
nạp và cấu trúc Run-time tương ứng được thiết lập. Mỗi biến được lưu trữ trong quản
lí dữ liệu theo một kiểu dữ liệu chuẩn.
- Biến nội: các biến nội không có địa chỉ trong hệ thống PLC, do đó quản lí dữ
liệu bên trong WinCC sẽ cung cấp cho toàn bộ mạng hệ thống. Các biến nội được
dùng lưu trữ thông tin tổng quát như: Ngày giờ hiện hành, lớp hiện hành, cập nhật liên
tục. Hơn nữa, các biến nội cho phép trao đổi dữ liệu giữa các ứng để thực hiện việc
truyền thông cho cùng quá trình theo cách tập trung và tối ưu.
- Biến quá trình: là các biến liên kết với việc truyền thông logic để phản ánh
thông tin về địa chỉ của các hệ thông PLC khác nhau. Các biến ngoại chứa một một
mục đích tổng quát gồm các thông tin về tên, kiểu, các giá trị giới hạn và một mục

- Hệ thống thông báo (Alarm Longging): cho phép thao tác việc lựa chọn việc thu thập
và lưu trữ các kết quả của quá trình và chuẩn bị để hiển thị các thông báo. Có thể lựa
chọn các khối thông báo (Message blocks), các lớp thông báo (Message classes), loại
thông báo (Message type) để hiển thị các thông báo và báo cáo.
- Lưu trữ các giá trị đo của quá trình (Tag Longging): được sử dụng để thu thập dữ liệu
từ các quá trình và chuẩn bị chúng cho việc hiển thị và lưu trữ. Dữ liệu được định dạng
cho việc lưu trữ, thời gian thu thập và lưu trữ có thể được lựa chọn trước.
- Hệ thống báo cáo (Report Designer): Là một hệ thống tích hợp các báo cáo để cung
cấp tài liệu theo thời gian đặt trước hoặc theo sự kiện điều khiển của các thông báo,
các thao tác, các nội dung lưu trữ, các dữ liệu hiện thời hoặc dữ liệu lưu trữ trong các
báo cáo của người sử dụng hoặc có thể lựa chọn các dạng layout trong project. Nó
cung cấp đầy đủ các giao diện cho người sử dụng với các công cụ đồ hoạ và đưa ra các
kiểu báo cáo khác nhau.
- Cho phép soạn thảo các văn bản để sử dụng trong quá trình chạy bởi các module
khác nhau.