Đồ án tốt nghiệp Trang 2
CHƯƠNG I
DẪN NHẬP
GVHD: Ths. Lưu Văn Quang Chương I: Dẫn nhập
Đồ án tốt nghiệp Trang 3
1.1. Lí do chọn đề tài
Ngày nay, với sự phát triển không ngừng của các ngành khoa học kỹ thuật làm cho
đời sống con người ngày càng được nâng cao hơn, thoải mái và thuận tiện hơn.
Cùng với sự phát triển của các ngành kỹ thuật điện- điện tử, công nghệ thông tin,…
ngành kỹ thuật điều khiển và tự động hóa đã và đang đạt được những tiến bộ mới.
một số hang tự động hóa đã cho ra đời nhiều loại thiết bị mới, nhiều tính năng để
phục vụ cho từng lĩnh vực tương ứng.
Một đơn vị hay một cá nhân chuyên về lĩnh vực kỹ thuật, tự động hóa, nhất là
trong các dây chuyền sản xuất. Để ấp dụng, đưa các thiết bị tự động hóa vào sử
dụng thì đòi hỏi người kỹ thuật phải hiểu biết về nó, hiểu biết về tính năng cũng
như kỹ thuật áp dụng nó.
Chính điều đó nhóm thực hiện đã chọn đề tài “ thiết kế mô hình máy cắt sản phẩm
tại nhà máy tôn Hoa Sen “. Và trong quá trình nghiên cứu để xây dựng,thiết kế mô
hình nhóm thực hiện cũng đã học hỏi, hiểu biết thêm về một số thiết bị tự động hóa
của hãng OMRON.
Chính vì vậy hàng loạt các thiết bị điều khiển tự động sử dụng trong công nghiệp
của các hãng sản xuất nổi tiếng như MITSUBISHI (Nhật), PANASONIC,
SIEMEN (Đức), OMRON (Nhật)… đã ra đời.
1.2. Mục đích nghiên cứu
• Tìm hiểu PLC CPM2A của công ty OMRON.
• Tìm hiểu khái quát màn hình điều khiển NT21 của công ty
OMRON.
• Tìm hiểu biến tần 3G3MV của công ty OMRON.
• Tìm hiểu về phần mềm lập trình CX-Programmer.
• Tìm hiểu phần mềm NT- Support V4.7( công cụ hỗ trợ lập trình
cho màn hình NT21).

- CPM2A có khả năng kết nối thông tin với các máy tính cá nhân, với các PLC
khác. Khả năng kết nối này cho phép người sử dụng có thể thiết kế một hệ
thống sản xuất phân tán và tiết kiệm chi phí.
GVHD: Ths. Lưu Văn Quang Chương I: Dẫn nhập
Đồ án tốt nghiệp Trang 7

Hình 1.2: Các bộ phận chính của CPU CPM2A
2.1.1. Các chức năng cơ bản
- Các hình thái của CPU : Bộ điều khiển lập trình CPM2A là một bộ điều khiển
với 20, 30, 40, 60 đầu vào/ra. Có 3 loại đầu ra ( Rơle, Transistor NPN, PNP) và
có 2 loại nguồn (100/240 VAC hoặc 24 VDC).
- Đầu vào/ra mở rộng: 3 module mở rộng có thể được nối thêm vào CPU để tăng
số đầu vào/ra của bộ điều khiển có thể lên tới 120. Có 3 loại mở rộng: loại 20
I/O, loại 8 In và loại 8 Out. Số tối đa 120 đầu vào/ra có thể là nhờ nối thêm 3 bộ
mở rộng 20 đầu vào/ra với CPU có 60 đầu vào/ra.
- Các module đầu vào/ra Analog: Ta có thể kết nối tối đa 3 module vào/ra
Analog vào bộ điều khiển CPM2A để cung cấp các đầu vào và đầu ra Analog.
Mỗi bộ này có 2 đầu vào và 1 đầu ra Analog. Như vậy ta có tối đa 6 đầu vào
Analog và 3 đầu ra Analog bằng cách nối thêm với 3 bộ mở rộng vào ra.
• Có thể đặt dải đầu vào Analog từ 0 đến 10 VDC, 1 đến 5 VDC hoặc 4
đến 20mA với độ phân giải 1/256. ( Chức năng phát hiện mạch hở có thể
được dùng với chế độ đặt từ 1 đến 5 VDC và 4 đến 20 mA).
• Có thể đặt đầu ra tương tự từ 0 đến 10 VDC, -10 đến 10 VDC hoặc 4 đến
20 mA với độ phân giải 1/256.
- Bộ kết nối đầu vào/ra CompoBus/S: bộ kết nối đầu vào/ra CompoBus/S có thể
được nối với CPM2A để biến bộ điều khiển chương trình này thành một thiết bị
GVHD: Ths. Lưu Văn Quang Chương I: Dẫn nhập
Bộ CPU bao gồm 20, 30, 40 hoặc 60
đầu vào/ra và có thể thêm vào các
module mở rộng để nâng lên tới 120

hoặc SRM1 CompoBus/S
Master control
CompoBus I/O Link
Master PC
CPM2A
encoder
CPM2A
Motor driver
Đồ án tốt nghiệp Trang 9
 Ngắt và bộ đếm tốc độ cao: CPM2A có 5 ngõ vào đếm tốc độ cao. Mỗi ngõ vào
đếm tốc độ cao có đáp ứng tần số 20 KHz/ 5KHz và 4 đầu vào ngắt có tần số
đáp ứng 2 KHz.
Bộ đếm tốc độ cao được sử dụng ở 1 trong 4 chế độ ngõ vào sau đây:
- Chế độ lệch pha ( 5KHz).
- Chế độ xung với ngõ vào xác định chiều ( 20KHz).
- Chế độ xung lên xuống (20KHz).
- Chế độ đếm tăng (20KHz)
Các ngắt có thể được khởi động khi bộ đếm đạt giá trị đặt hoặc giảm trong
một khoảng nhất định.
Các ngõ vào ngắt ở chế độ Counter có thể được sử dụng để tăng hay giảm tốc
độ bộ đếm ( 2KHz) và khi thiết bị đếm đạt đến giá trị cần thiết thì bắt đầu thực
hiện ngắt theo chương trình ngắt.
2.1.3. Ngõ vào ngắt tốc độ cao để điều khiển máy
 Chức năng ngõ vào ngắt tốc độ cao: có 4 đầu vào được sử dụng cho ngõ vào
ngắt tốc độ cao( Đây là 4 ngõ vào dung chung với các ngõ vào phản hồi nhanh
và các ngõ vào ngắt ở chế độ Counter), độ rộng của tín hiệu ngõ vào tối thiểu là
50µs và thời gian phản hồi là 0,3 ms. Khi một ngõ vào ngắt bật lên ON chương
trinh chính sẽ dừng và chương trình ngắt sẽ hoạt động.
 Chức năng ngõ vào phản hồi nhanh: Có 4 ngõ vào được sử dụng cho các ngõ
vào phản hồi nhanh ( Chung với ngõ vào ngắt tốc độ cao và các ngõ vào ngắt ở

Máy đọc
mã vạch
Máy in
nối tiếp
Truyền dữ liệu với máy in nối tiếp
CPM2A
(kết nối qua cổng RS-232)
CPM2A
(kết nối qua cổng RS-232)
Đồ án tốt nghiệp Trang 11
Kết nối 1:1: Một bộ CPM2A có thể nối trực tiếp với một bộ CPM2A khác
hoặc các bộ điều khiển chương trình khác như CQM1, CPM1, CPM1A, CPM2C,
RSM1(-V2), C200HS, C200HX/HE/HG. Việc kết nối các PLC này phải được nối
qua cổng RS-232C, với kiểu kết nối này cho phép liên kết dữ liệu một cách tự
động, không được kết nối 1:1 qua cổng ngoại vi. trong đó một PLC đóng vai trò
chính và một PLC phụ trong việc thiết lập các chế độ hoạt động của hệ thống.
Hình 1.8: Kết nối qua cổng RS-232
GVHD: Ths. Lưu Văn Quang Chương I: Dẫn nhập
CPM2A
(kết nối qua cổng RS-232)
CPM2A
(kết nối qua cổng RS-232)
Đồ án tốt nghiệp Trang 12
2.1.5. Khái quát các chức năng của CPM2A
Chức năng chính Mô tả chi tiết
Ngắt
( Interrupts )
Các đầu vào ngắt
4 đầu vào, xem Ghi chú 1
Thời gian đáp ứng : 0.3 ms

Đầu ra xung 2 đầu ra :
Đầu ra xung 1 pha không gia tốc/ giảm
tốc
( Xem Ghi chú 3) 10Hz đến 10 kHz
2 đầu ra :
Đầu ra xung có độ rộng thay đổi ( Xem
Ghi chú 3)
0,1 đến 999,9 Hz, tỷ lệ độ rộng 0 đến
100%.
1 đầu ra:
Đầu ra xung có gia tốc/ giảm tốc hình
thang
GVHD: Ths. Lưu Văn Quang Chương I: Dẫn nhập
Đồ án tốt nghiệp Trang 13
Điều khiển xung
đồng bộ
1 đầu ( xem Ghi chú 2 và 3)
Dải tần số đầu vào : 10 đến 500 Hz, 20 Hz tới 1 kHz, hoặc 300 Hz
tới 20 kHz. Dải tần số đầu ra : 10 Hz tới 10 kHz.
Đầu vào đáp ứng
nhanh
4 đầu vào (xem Ghi chú 1)
Độ rộng tín hiệu đầu vào tối thiểu là 50 µs
Điều khiển
2 đầu ( dải đặt : 0 đến 200 BCD )
Hằng số thời gian
đầu vào
Xác định hằng số thời gian đầu vào cho tất cả các đầu vào
( Đặt : 1,2,3,5,10,20,40 hoặc 80 ms ).
Lịch / Giờ

Điện áp
Đầu vào
Đầu ra
Model
20 đầu vào/ra
(12 đầu vào và 8
đầu ra
100 tới 240
VAC
24 VDC Rơ le CPM2A-20CDR-A
24 VDC 24 VDC Rơ le CPM2A-20CDR-D
24 VDC NPN CPM2A-20CDT-D
24 VDC PNP
CPM2A-20CDT1-
D
30 đầu vào/ra
(18 đầu vào
và
12 đầu ra )
100 tới 240
VAC
24 VDC Rơ le CPM2A-30CDR-A
24 VDC 24 VDC Rơ le CPM2A-30CDR-D
24 VDC NPN CPM2A-30CDT-D
24 VDC PNP
CPM2A-30CDT1-
D
40 đầu vào/ra 100 tới 240
VAC
24 VDC Rơ le CPM2A-40CDR-A

Bộ kết nối mở
Bộ mở rộng
(Expansion I/O unit,
Analog I/O Unit hoặc
compoBus/S I/O Unit)
Expansion I/O connecting
Loại 20 đầu vào/
ra
Loại 8 đầu
vào
Loại 8 đầu
2. Đầu nối đất chức
năng.(chỉ cấp điện
3. Đầu nối đất
Đồ án tốt nghiệp Trang 16
Hình 1.13: Mô tả chi tiết các bộ phận của bộ PLC CPM2A
Trong đó:
1. Các dây nối nguồn đầu vào:
Nối điện nguồn vào cho các đầu nối dây này, tùy theo loại CPU mà ta dùng
nguồn AC từ 100V-240V hoặc nguồn DC 24V.
2. Dây nối đất chức năng:
Nối đàu dây này xuống đất làm tăng khả năng chống nhiễu và làm giảm
nguy cơ gây điện giật.
3. Dây nối đất bảo vệ:
Đầu dây này được nối xuống đất làm giảm nguy cơ điện giật.
Chân 2 và 3 nối đất bảo vệ ( đối với loại CPU dùng nguồn AC) để bảo vệ
an toàn cho người sử dụng.
4. Các dây nối điện nguồn bên ngoài:
Các bộ điều khiển CPM2A được hỗ trợ các các dây điện nguồn 24VDC để cấp
điện áp cho các thiết bị đầu vào ( chỉ dùng với loại CPU dùng nguồn AC ).

ị
đầu vào (0CH
chỉ có ở bộ
CPU 20 đầu )
5. Các đầu nối ngõ vào
Đồ án tốt nghiệp Trang 17
Các đèn hiển thị Chế độ ý nghĩa
POWR ON PLC đã được cấp đIện nguồn
OFF PLC chưa được cấp điện
RUN
( màu xanh)
ON
PLC được chạy ở chế độ MONITOR hoặc
OFF PLC đang chạy ở chế độ PROGRAM hoặc
có lỗi gây dừng
COMM
( màu vàng )
Đèn sáng Đang truyền dữ liệu qua cổng ngoạI vi hoặc
cổng RS-232C
OFF Không truyền dữ liệu qua cổng ngoạI vi
hoặc cổng RS-232C
ERR/ALA
RM
( Màu đỏ )
ON Có lỗi gây dừng ( PLC ngừng chạy)
Đèn nháy
sáng
Không có lỗi gây dừng ( PLC vẫn tiếp tục
chạy )
OFF PLC hoạt động bình thường

Hình 1.14: Sơ đồ chân cổng RS-232C
13.Công tắc truyền tin:
Công tắc này cho phép ta chọn chế độ truyền tin qua cổng ngoại vi hoặc
cổng RS-232C.
OFF Cổng ngoại vi và cổng RS-232C hoạt động theo các setting
truyền tin trong PC Setup, ngoại trừ trường hợp bàn phím lập
trình được nối với cổng ngoại vi.
ON Cổng ngoại vi và cổng RS-232C hoạt động theo các setting
truyền tin tiêu chuẩn, ngoại trừ trường hợp các bàn phím lập
trình được nối với cổng ngoại vi.
Chế độ đặt của phím này không có ảnh hưởng tới các truyền tin với bàn phím
lập trình đang được nối với cổng ngoại vi. Nó chỉ có ảnh hưởng tới cổng RS-232C.
14.Pin : Pin này lưu lại bộ nhớ trong CPU và nó được nối sẵn khi bán bộ
CPU.
15.Bộ nối mở rộng: Bộ phận này nối CPU với một bộ mở rổng ( bộ mở
rông đầu vào/ra, bộ đầu vào/ra analog hoặc bộ kết nối đầu vào/ra
GVHD: Ths. Lưu Văn Quang Chương I: Dẫn nhập
Đồ án tốt nghiệp Trang 19
CompoBus/S ). Ta có thể nối vào CPU tối đa 3 bộ mở rộng.
2.4. Đặc tính kỹ thuật của CPM2A
Mục Bộ CPU
20 đầu I/O
Bộ CPU 30
đầu I/O
Bộ CPU 40
đầu I/O
Bộ CPU 60
đầu I/O
Điện áp nguồn
Điện AC

mạch, điện áp nguồn bên ngoài sẽ tụt xuống và PLC sẽ
ngừng hoạt động. )
Trở kháng cách điện Tối thiểu 20 MΩ ( tại 500 VDC ) giữa các đầu nối AC
bên ngoài và các đầu nối tiếp đất.
Cường độ điện môi 2300 VAC 50/60 Hz cho 1 phút với dòng dò tối đa 10
mA giữa các đầu nối AC bên ngoài và đầu nối tiếp đất.
Miễn nhiễu Tuân theo chuẩn IEC6100-4-4; 2KV (các đường dây
điện)
Khả năng chịu rung
10 đến 57 Hz, biên độ 0.075-mm , 57 tới 150 Hz, gia tốc
9.8 m/s
2
ở các hướng X,Y,Z cho 80 phút mỗi hướng
( hệ số thời gian: 8 phút x hệ số 10 = tổng số 80 phút).
Mức độ chịu sốc
147 m/s
2

ba lần, mỗi lần theo hướng X, Y và Z
Nhiệt độ môi trường
Hoạt động : 0 tới 55
oC
Cất giữ : -20 tới 75
oC
Độ ẩm 10% tới 90% ( Không đóng đá )
Môi trường Không có khí ăn mòn
Cỡ vít đầu nối
M3
GVHD: Ths. Lưu Văn Quang Chương I: Dẫn nhập
Đồ án tốt nghiệp Trang 20

2.5. Các chế độ hoạt động của CPM2A
CPU của bộ điều khiển lập trình CPM2A có 3 chế độ hoạt động : PROGRAM,
MONITOR và RUN.
 Chế độ PROGRAM: Chương trình không thể được thực hiện ở chế độ
PROGRAM. Chế độ này được dùng để thực hiện các các bước chuẩn bị cho
việc thưc hiện chương trình như sau:
-
Thay đổi các thông số ban đầu / thông số hoạt động như các thông
số trong PC setup.
- Viết, nạp hoặc kiểm tra chương trình.
-
Kiểm tra việc đấu dây bằng force-setting và force-resetting các
bit vào/ ra.
 Chế độ MONITOR: Quá trình thực hiện chương trình được thực hiện tại chế
độ này và các hoạt động có thể được thực hiện nhờ các công cụ lập trình. Nhìn
chung, chế độ MONITOR được sử dụng để tìm chỗ sai của chương trình,
chạy thử và sửa lỗi.
- Online editing: Sửa chương trinh trực tiếp khi đang chạy.
- Giám sát bộ nhớ vào/ra trong quá trình hoạt động.
-
Force-setting/ Force-resetting các bit vào/ra, thay đổi giá trị đặt và
thay đổi các giá trị hiện tại trong suốt quá trình hoạt động.
 Chế độ RUN: Chương trình được chạy với tốc độ bình thường ở chế độ này.
Ta không thể tiến hành các bước hoạt động như Online editing, force-setting/
force- reseting các bit vào/ra, thay đổi giá trị đặt hay các giá trị hiện tại nhưng
vẫn có thể theo dõi được tình trạng của các bit vào/ra.
2.5.1. Các chế độ hoạt động khi khởi động
GVHD: Ths. Lưu Văn Quang Chương I: Dẫn nhập
Đồ án tốt nghiệp Trang 21
Khi có điện vào, chế độ hoạt động của bộ điều khiển chương trình CPM2A phụ

chú

: Xác lập mặc định là 00. Với xác lập này, chế độ khởi động được
thể hiện bởi Programming Console's mode switch setting nếu bàn phím lập trình
được nối với cổng ngoại vi. Nếu ta không nối bàn phím lập trình vào thì PLC sẽ tự
động vào chế độ RUN.
2.5.2. Hoạt động của bộ điều khiển chương trình khi khởi động
 Thời gian cần thiết để thiết lập trạng thái ban đầu: Thời gian cần thiết cho
quá trinh khởi động ban đầu phụ thuộc vào một số yếu tố như điều kiện hoạt
động ( bao gồm nguồn cấp, cấu hình của hệ thống và nhiệt độ xung quanh ) và
nội dung của chương trình.
 Nguồn cấp tối thiểu: Bộ điều khiển chương trình sẽ ngưng hoạt động và sẽ
tắt nếu nguồn cấp đạt dưới 85% giá trị định mức.
 Ngắt nguồn tạm thời: CPU sẽ tiếp tục hoạt động nếu thời gian ngắt điện kéo
dài dưới 10 ms cho điện AC hoặc 2 ms cho điện DC.
Khi phát hiện ngắt điện, CPU sẽ ngừng hoạt động và tất cả các đầu ra sẽ tắt.
 Tự động đặt lại: CPU sẽ tự động hoạt động lại khi điện áp nguồn đạt mức trên
85% giá trị định mức.
 Biểu đồ thời gian khi tắt điện: Thời gian phát hiện tắt điện là thời gian cần
thiết để phát hiện ra điện bị ngắt sau khi điện áp tụt xuống dưới 85% giá trị
định mức. Thời gian ngắt điện ngắn hơn 10 ms ( đối với điện AC ) hoặc 2 ms
GVHD: Ths. Lưu Văn Quang Chương I: Dẫn nhập
Đồ án tốt nghiệp Trang 22
(đối với điện DC ) thì sẽ không bị phát hiện.
Chú ý: điện áp dao động lên xuống ở mức 85% điện áp định mức của bộ điều
khiển chương trình thì lúc này bộ điều khiển sẽ liên tục tắt , bật và sẽ gây nên sự
cố đối với hệ thống được điều khiển. Trong trường hợp này, bạn hãy đặt một
mạch điện bảo vệ để tắt nguồn cấp điện cho các thiết bị nhạy
cảm cho tới khi
nguồn cấp điện quay trở về đạt mức đã định.

Thực hiện quá trình truyền tin qua cổng ngoại vi ( Có thể được thay
đổi trong DM 6617).
Ta có thể đọc được thời gian của chu kỳ này qua thiết bị lập trình.
AR 14 lưu thời gian của chu kỳ ngắn nhất và AR 15 gồm thời gian của chu kỳ hiện
tại theo đơn vị 0.1 ms. Chu kỳ thời gian này thay đổi một chút phụ thuộc vào quá
trình xử lý đang được thực hiện trong mỗi chu kỳ, bởi vậy chu kỳ thời gian dự tính
sẽ không luôn bằng chu kỳ thời gian thực.
2.6. Cấu trúc vùng nhớ trong PLC
GVHD: Ths. Lưu Văn Quang Chương I: Dẫn nhập
Đồ án tốt nghiệp Trang 23
Vùng dữ liệu Word Bit Chức năng
Vùng
IR
Vùng
ngõ vào
IR000-IR009
( 10 word)
IR00000-IR00915
( 160 bit)
Các bít này có
thể cấp đến
các tiếp điểm
I/O bên ngoài.
Vùng
ngõ ra
IR010-IR019
( 10 word)
IR01000-IR01915
(160 bit)
Vùng

chương trình.
Vùng HR
HR00-HR19
(20 word)
HR0000-HR1915
( 320 bit)
Các bit này lưu trữ
dữ liệu và giữ
trạng thái ON/OFF
khi nguồn bị tắt.
Vùng AR
AR00-AR23
(23 word)
AR0000-AR2315
( 384 bit)
Các bit này phục
vụ cho các chức
năng cụ thể như:
các cờ, các bit điều
khiển.
Vùng LR
LR00-LR15
(16 Word)
LR0000-LR1515
( 256 bit)
Dùng cho liên kết
dữ liệu 1:1 với PC
khác.
Vùng
Timer/ Counter

không được dùng.
Read only DM6144-DM6599
( 456 word)
Không thể viết
trực tiếp từ
chương trình.
Set up
PC
DM6600-DM6655
( 56 word)
Dùng để lưu trữ
các thông số khác
nhau để điều
khiển, vận hành
PC.
GVHD: Ths. Lưu Văn Quang Chương I: Dẫn nhập
Đồ án tốt nghiệp Trang 25
2.7. Lập trình cho PLC CPM2A bằng phần mềm CX- Programmer
2.7.1. Giới thiệu về phần mềm CX-Programmer
CX- Programmer là một phần mềm của công ty Omron, nó có hầu hết các
tính năng của các phần mềm đi trước nhưng được nâng lên một tầm cao hơn về
những tính năng, về mức độ tiện dụng.
Lập trình cấu trúc: Chương trình sơ đồ bậc thang dài có thể phân thành có
thể phân thành các chương trình nhỏ hơn gọi là Task và được điều khiển bằng
Memory Card, vì vậy một dự án lớn có thể có nhiều người cùng tham gia xây
dựng và bảo trì.
Lập trình không cần địa chỉ thực: Chương trình PLC có thể được viết trước
khi hệ thống được ghép nối với các đầu vào ra.
Có thể chuyển đổi qua lại dễ dàng giữa dạng lập trình Ladder và Statement
List và ngược lại, thậm chí có thể chuyển đổi riêng một đoạn chương trình từ