Lời Mở Đầu
Ngày nay, sự phát triển của khoa học kỹ thuật và công nghệ thông tin
ngày càng cao đem lại nhiều lợi ích cho con người nhằm giảm thiểu tối đa
sức lao động của con người trong quá trình sản xuất. Mức độ tự động hóa
tại các phân xưởng và nhà kho cũng như các khu vực quản lý điều hành vẫn
tiếp tục được nâng cao. Ngày càng nhiều các thiết bị tiên tiến đòi hỏi khả
năng xử lý, mức độ hoàn hảo, sự chính xác của các hệ thống sản xuất ngày
một cao hơn, đáp ứng nhu cầu sản xuất về số lượng, chất lượng, thẩm mỹ
ngày càng cao của xã hội.
Xuất phát từ tình hình thực tế tự động hóa tại các phân xưởng, nhà kho
và các khu vực điều hành quản lý vẫn đang tiếp tục được nâng cao cùng với
kiến thức đã được học trong trường, chúng em đã nghiên cứu và thực hiện
đề tài thiết kế dây truyền phân loại và đếm sản phẩm theo đặc tính kích
thước kết hợp điều khiển trên máy tính qua phần mềm giao diện WinCC.
Đây chỉ là một phần nhỏ trong quy trình sản xuất, tuy vậy 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: Sơ Lược Về Đề Tài Mô Hình Phân Loại Sản Phẩm
Chương II: Giới Thiệu PLC S7-200, Phần Mềm Step Microwin Và
Phần Mềm WinCC
Chương III: Lập Trình PLC Và Tạo Giao Diện WinCC
Chương IV: Thiết Kế, Xây Dựng Mô Hình Và Nhận Xét
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 20 tháng 05 năm 2013
Sinh viên thực hiện
Phạm Hữu Cao
2

chúng em đã cố gắng tự mình xoay sở và chúng em xin cam đoan đề tài của
chúng em là tự thực hiện không phải là sản phẩm mua hay bản sao từ người
khác.
Sinh viên thực hiện
Phạm Hữu Cao
Trần Đức Sáng
4
Nhận Xét Của Giảng Viên Hướng Dẫn
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
6
Mục lục
Lời Mở Đầu 1
Lời Cảm Ơn 2
Nhận Xét Của Giảng Viên Hướng Dẫn 4
Nhận Xét Của Giảng Viên Phản Biện 5
Chương 1 8
GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG BĂNG CHUYỀN PHÂN LOẠI SẢN PHẨM 8
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ 8
1.2. CÁC LOẠI BĂNG CHUYỀN PHÂN LOẠI SẢN PHẨM 8
1.2.1. Giới thiệu chung 8
1.2.2. Các loại băng tải hiện nay 9
1.2.3. Tỷ lệ truyền của băng tải 14
Chương 2 15
TỔNG QUAN VỀ PLC S7-200, PHẦN MỀM STEP MICROWIN VÀ PHẦN MỀM
WINCC 15
2.1. GIỚI THIỆU PLC S7-200 15

4.1. CẤU TẠO MÔ HÌNH 57
4.2. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÔ HÌNH 58
7
4.2.1. Chế độ hoạt động tự động 59
4.2.2. Chế độ hoạt động bằng tay 59
4.3. GIỚI THIỆU VỀ CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG MÔ HÌNH 60
4.3.1. Động Cơ Một Chiều 60
4.3.2. Cảm Biến E3F3 – D31 63
4.3.3. Rơle 66
4.3.4. Bình Chứa Khí Nén 70
4.3.5. Xy lanh 73
4.3.6. Van Đảo Chiều 74
4.4. HÌNH ẢNH THỰC TẾ CỦA MÔ HÌNH 81
4.5. ỨNG DỤNG 82
4.5.1 . Ứng dụng trong sản xuất gạch 82
4.5.2. Ứng dụng trong ngành công nghiệp sản xuất thực phẩm 83
4.6. NHẬN XÉT 85
4.6.1. Ưu điểm của mô hình 85
4.6.2. Khuyết điểm 85
Phụ lục 86
8
Chương 1
GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG BĂNG CHUYỀN PHÂN
LOẠI SẢN PHẨM
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật,
kỹ thuật điện tử mà trong đó điều khiển tự động đóng vai trò hết sức quan
trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lý, công nghiệp tự động
hóa, cung cấp thông tin… Do đó chúng ta phải nắm bắt và vận dụng nó
một cách hiệu quả nhằm góp phần vào sự phát triển nền khoa học kỹ thuật

thành, chưa hoàn thành giữa các công đoạn, các phân xưởng, đồng thời
cũng dùng để loại bỏ các sản phẩm không dùng được.
1.2.1.1. Ưu điểm của băng tải
-Cấu tạo đơn giản, bền, có khả năng vận chuyển rời và đơn chiếc theo
các hướng nằm ngang, nằm nghiêng hoặc kết hợp giữa nằm ngang với nằm
nghiêng.
-Vốn đầu tư không lớn lắm, có thể tự động được, vận hành đơn giản,
bảo dưỡng dể dàng, làm việc tin cậy, năng suất cao và tiêu hao năng lượng
so với máy vận chuyển khác không lớn lắm.
1.2.1.2. Cấu tạo chung của băng tải
1. Bộ phận kéo cùng các yếu tố làm việc trực tiếp mang vật.
2. Trạm dẫn động, truyền chuyển động cho bộ phận kéo.
3. Bộ phận căng, tạo và giữ lực căng cần thiết cho bộ phận kéo.
4. Hệ thống đỡ (con lăn, giá đỡ…) làm phần trượt cho bộ phận kéo
và các yếu tố làm việc.
1.2.2. Các loại băng tải hiện nay
1. 2.2.1. Băng tải bố NN
 Cấu tạo
Hình 1.1: Băng tải bố NN
 Băng tải bố NN gồm nhiều sợi dọc /ngang đểu là Nylon, có
các thành phần gồm: cao su mặt trên + lớp bố + cao su mặt dưới. Lớp bố
của băng tải loại này duy trì sức căng cũng như tạo độ bền cho kết cấu băng
tải, chịu lực nén và kéo tải, chịu nhiệt 100
0
C tới 600
0
C.
 Đặc điểm
10
 Cường lực chịu tải lớn: chịu lực gấp 5 lần sợi Cotton.

 Cấu tạo
 Băng tải lõi thép gồm nhiều lõi cáp thép được sắp xếp theo
chiều dọc ở những khoảng cách từ 10 đến 15mm, lớp cáp thép này là phần
chịu lực tải chính giữ cho băng tải luôn chạy đúng hướng bao quanh nó là
lớp phủ cao su mặt trên và mặt dưới.
 Lớp cáp thép sẽ được liên kết với nhau bằng một phương pháp
đặt biệt, sự liên kết này giúp cho băng tải không có bất kỳ sự cố nào xảy ra
12
trong suốt quá trình sử dụng, cao su mặt và cao su bao phủ cáp thép được
chế tạo theo những tính chất riêng.
 Ký hiệu thông thường các loại băng tải cáp thép: ST-500,ST-
630,ST-800 và cao nhất tới ST-7000, độ dày có thể lên tới 50mm. Băng tải
cáp thép thường rất nặng như loại ST-1000, khổ 1 mét có thể lên tới
25Kg/m. Vì vậy thường chỉ dài 150m/cuộn.
 Đặc điểm
 Băng tải cáp thép chủ yếu sử dụng tại các hệ thống truyền tải
có chiều dài lớn trên 300m, do có thể chịu được cường lực rất cao.
Hình 1.4: Băng tải cáp thép
 Các sợi cáp thép được bố trí song song đều nhau theo chiều
dọc băng tải và rải đều trên toàn mặt băng tải.
 Băng tải cáp thép có tỷ lệ dãn dư cực thấp dưới 1% kể cả
trong điều kiện toàn tải.
 Băng tải cáp thép có độ bền tuyệt hảo nhất trong các loại băng
tải.
 Toàn bộ cáp thép trước khi lưu hóa phải được xử lý tráng
ngoài tạo bám dính với lớp cao su bao quanh và đây là yếu tố quang trọng
nhất khi chọn băng tải. Lớp cao su mặt được chế tạo đặc biệt để chống lại
các lực xé rách từ mọi hướng.
13
 Có những băng tải thép có tuổi thọ tới 15- 20 năm trong điều

N
Với N1 : là số vòng quay của buli băng tải.
N2: là số vòng quay của động cơ.
θ1, θ2 : là đường kính của buli băng tải, buli động cơ.
15
Chương 2
TỔNG QUAN VỀ PLC S7-200, PHẦN MỀM STEP
MICROWIN VÀ PHẦN MỀM WINCC
2.1. GIỚI THIỆU PLC S7-200
2.1.1. Giới thiệu chung
Trong các hệ thống sản xuất, trong các thiết bị tự động và bán tự động, hệ
thống điều khiển đóng vai trò điều phối toàn bộ các hoạt động của máy
móc thiết bị. Các hệ thống máy móc và thiết bị sản xuất thường rất phức
tạp, có rất nhiều đại lượng vật lý phải điều khiển để có thể hoạt động đồng
bộ hoặc theo một trình tự công nghệ nhất định nhằm tạo ra một sản
phẩm mong muốn.
Từng đại lượng vật lý đơn lẻ có thể được điều khiển bằng
một mạch điều khiển cơ sở dạng tương tự hay gián đoạn. Điều khiển
nhiều đại lượng vật lý đồng thời chúng ta không thể dùng các mạch điều
khiển tương tự mà phải sử dụng hệ thống điều khiển logic. Trước đây các
hệ thống điều khiển lôgíc được sự dụng là hệ thống logic rơ le. Nhờ sự phát
triển nhanh chóng của kỹ thuật điện tử, các thiết bị điều khiển lôgíc khả lập
trình PLC (Programmable Logic Controller) đã xuất hiện vào năm 1969
thay thế các hệ thống điều khiển rơ le. Càng ngày PLC càng trở nên hoàn
thiện và đa năng. Các PLC ngày nay không những có khả năng thay thể
hoàn toàn các thiết bị điều khiển logic cổ điển, mà còn có khả năng thay thế
các thiêt bị điều khiển tương tự. Các PLC được sử dụng rộng rãi trong công
nghiệp.
Chức năng chính của PLC là kiểm tra trạng thái của các đầu vào và
điều khiển các quá trình hoặc các hệ thống máy móc thông qua các tín hiệu

+ Phát hiện lỗi và điều hành.
17
2.1.2. Sơ đồ khối
Phần cứng PLC có 5 bộ phận cơ bản:
- Bộ xử lý: còn gọi là bộ xử lý trung tâm (CPU) , là linh kiện chứa bộ
vi xử lý. Bộ xử lý biên dịch các tín hiệu vào và thực hiện các hoạt động
điều khiển theo chương trình được lưu trong bộ nhớ của CPU , truyền các
quyết định dưới dạng tín hiệu hoạt động đến các tín hiệu ra.
Nguyên lý làm việc của bộ xử lý tiến hành theo từng bước tuần tự , đầu
tiên các thông tin lưu trữ trong bộ nhớ chương trình được gọi lên tuần tự và
được kiểm soát bởi bộ đếm chương trình. Bộ xử lý liên kết các tín hiệu và
đưa ra kết quả ra đầu ra. Chu kỳ thời gian này gọi là thời gian quét ( scan ) .
Thời gian vòng quét phụ thuộc vào dung lượng bộ nhớ , tốc độ của CPU.
Giao diện ra
Giao diện vào
Bộ xử lý ( CPU )
Bộ nhớ
Nguồn cung cấp
Thiết bị lập trình
4. Chuyển dữ liệu từ bộ
đệm ảo ra thiết bị ngoại vi.
1. Nhập dữ liệu từ thiết bị
ngoại vi vào bộ đệm.
2. Thực hiện chương trình.
3. Truyền thông và kiểm
tra lỗi.
18
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.

Cách ly kiều rơle Cách ly kiểu quang.
2.1.3. Cấu hình phần cứng
Hình 2.1. Hình dáng CPU 214
SF (đèn đỏ) : đèn đỏ SF báo hiệu hệ thống bị lỗi. Đèn SF sáng lên
khi PLC có lỗi.
RUN (đèn xanh) : cho biết PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiện
chương 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.
20
Một số loại CPU 22x:
Hình 2.2. Thông số các loại CPU S7-200
- 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
6. 5VDC ( điện trở trong 100Ω )
7. 24VDC (100mA)

Trong quá trình xử lý chương trình CPU sẽ lưu các giá trị sử lý thuộc
vùng nhớ ngõ ra vào đây. Tại cuối mỗi vòng quét CPU sẽ sao chép nội
dung vùng nhớ đệm này và chuyển ra các ngõ ra vật lý. Có thể truy nhập
vùng nhớ này theo bit , Byte , Word hay Doubleword.
- 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
22
khiển. Có thể truy nhập vùng nhớ này theo bit , Byte , Word hay
Doubleword
- Vùng nhớ M:
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

dòng điện , tương ứng với một giá trị số. Giống như các ngõ vào tương tự
chúng ta chỉ có thể truy xuất các ngõ ra tương tự theo word. Và là các giá
trị word chẵn , chẳng hạn AQW0, AQW2 , AQW4.
Bảng các vùng nhớ và đặc điểm của CPU S7-200:
24
Hình 2.3. Thông số kích thước các vùng nhớ
2.1.5. 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:
25
Hình 2.4. Cấu tạo cáp kết nối loại RS232-RS485
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