BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

ĐỒ ÁN
MÔN HỌC CÔNG NGHỆ CƠ ĐIỆN TỬ

ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG FMS, GIÁM SÁT
BẰNG WINCC

Giáo viên hướng dẫn

: Th.S ĐÀO NGỌC ANH

Sinh viên thực hiện:

: LÊ VĂN THẾ
BÙI DUY KHÁNH
TRỊNH TUẤN THÀNH

Lớp:

: ĐH CĐT 3-K7

Hà Nội - 2015


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1.......................................................................................................34
GIỚI THIỆU CHUNG......................................................................................34
1.1 Giới thiệu chung....................................................................................................34

−Sử dụng các công cụ thiết kế, mô hình hóa và mô phỏng trên máy tính để đánh giá
mô hình thiết kế đồng thời loại trừ các sai sót trước khi chế tạo..........................................36
1.4. Phạm vi và giới hạn nghiên cứu...........................................................................36
Việc nghiên cứu hệ thống FMS có tính bao quát và bao gồm nhiều lĩnh vực, tuy nhiên
do thời gian nghiên cứu và kiến thức tích lũy còn hạn chế, nền đồ án mô hình cấp phôi tự
động có giới hạn về một số vấn đề như:...............................................................................36
Phôi:.............................................................................................................................36
Dùng hệ thống cảm biến để nhận biết các loại phôi, với các loại phôi phức tạp có thể
sử dụng bằng phương pháp xử lý ảnh. Tuy nhiên, giới hạn đề tài chỉ sử dụng cảm biến do
vậy loại phôi được chọn sẽ phù hợp với loại cảm biến sử dụng...........................................36
Vật liệu: Gỗ................................................................................................................36
Số lượng: 9cái.............................................................................................................36
Loại phôi: Cao (60 x40 mm)......................................................................................36
Thấp(40x40 mm)........................................................................................................36
Màu sắc (xanh, đỏ, vàng)............................................................................................36
Module gia công: 5 module.........................................................................................36
1.Module cấp phôi.......................................................................................................36
2.Module vận chuyển..................................................................................................36
3.Module phân loại phôi..............................................................................................36
4.Module kho chứa......................................................................................................36
5.Module gắp phôi.......................................................................................................36
Kích thước hệ thống: Hệ thống mô hình có kích thước bề mặt(1.45m x 1.55m)........36
Khả năng lập trình: Khả năng lập trình phức tạpnhưng có thay đổi theo tính linh hoạt
mà hệ thống yêu cầu..............................................................................................................36


Khả năng giám sát:Giám sát dựa trên giao diện được lập trình bằng WinCC giúp hệ
thống hoạt động ổn định hơn................................................................................................36
Những hạn chế khi sử dụng Wincc: Đây là mô hình được mô phỏng trên máy tính
nên độ mượt của các chuyển động còn phụ thuộc vào cấu hình máy. Do thời gian và kiến


Theo cấu trúc thì FMS là một tổ hợp của tế bào gia công tự động và tế bào kiểm tra tự
động được lien kết với nhau thành một hệ thống nhất theo dòng vật liệu với sự giám sát của
hệ thống vận chuyển tích trữ phôi tự động và điều khiển nhờ mạng máy tính.....................40
2.1.3 Tính linh hoạt của FMS......................................................................................40
Tính linh hoạt của hệ thống sản xuất được thể hiện ở các yếu tố sau:........................40
a) Yếu tố kĩ thuật bao gồm:.........................................................................................40
Công suất của hệ thống, vùng tốc độ và lượng chạy dao, số lượng các đầu mang dụng
cụ cắt và dụng cụ phụ, các cơ cấu vận chuyển và kho chứa, các thiết bị điều khiển, dung
lượng của ổ tích phôi, ổ tích dụng cụ, mức độ tiêu chuẩn hóa của các bề mặt và kích thước
của thiết bị công nghệ và kĩ thuật, khả năng lập trình và mức độ thích ứng của các thiết bị
điều khiển..............................................................................................................................40
b) Yếu tố tổ chức bao gồm:.........................................................................................40
Chu kỳ (thời gian) chế tạo sản phẩm, chủng loại sản phẩm, chu kỳ thay đổi sản phẩm,
độ ổn định của hệ thống sản xuất..........................................................................................40
Tính linh hoạt hợp lý sẽ cho phép giảm chi phí chế tạo sản phẩm trong một thời gian
dài. Tính linh hoạt trong một trừng mực nào đó xác định hình thể của hệ thống sản xuất,
xác định công nghệ, tổ chức và điều khiển chức năng của nó, đồng thời tính linh hoạt ảnh
hưởng lớn đến chi phí chế tạo sản phẩm...............................................................................40
Tính linh hoạt của quá trình là khả năng chế tạo nhiều loại sản phẩm từ nhiều vật liệu
khác nhau bằng những phương pháp khác nhau...................................................................40
Tính linh hoạt đối với sản phẩm là chuyển đổi nhanh và kinh tế FMS để chế tạo sản
phẩm mới..............................................................................................................................40
Tính linh hoạt theo tiến trình : khả năng tiếp tục chế tạo nhiều sản phẩm đã định khi
một số thiết bị công nghệ dừng hoạt động............................................................................40
Tính linh hoạt của chủng loại sản phẩm là khả năng chế tạo nhiều sản phẩm của FMS.
...............................................................................................................................................40
2.1.4 Sự tích hợp FMS với các hệ thống tự động hóa.................................................40
Sự tích hợp của hệ thống thiết kế tự động và hệ thống chuẩn bị công nghệ sản xuất tự
động FMS là cần thiết, bởi hệ thống tích hợp cho phép giải phóng con người khỏi sự tham

thời gian gia công lớn............................................................................................................42
Loại 3: là dây chuyền tự động linh hoạt, mỗi nguyên công thực hiện chỉ trên một
máy, hệ thống vận chuyển- tích trữ phôi đảm bảo tiến trình ứng cho mỗi chi tiết và thông
thường nó được thực hiện dưới dạng băng tải hay máy quay vòng......................................42
Đồ án tốt nghiệp FMS của chúng em tìm hiểu và nghiên cứu thuộc loại 3: Mỗi
nguyên công được thực hiện trên các cơ cấu riêng. Từ việc cấp phôi phân loại theo màu sắc
và được đưa về thùng chứa phôi bằng các tay máy robot và băng tải..................................42
2.1.7 Ưu nhược điểm của hệ thống sản xuất linh hoạt FMS.......................................42
Ưu điểm:......................................................................................................................42


− Linh hoạt trong việc xây dựng và tích hợp hệ thống sản xuất..................................42
− Sản xuất đồng thời được nhiều loại sản phẩm khác nhau........................................42
−Giảm thời gian thiết lập và thời gian chờ đợi trong sản xuất....................................42
−Sử dụng thiết bị máy móc hiệu quả...........................................................................42
−Giảm chi phí sản xuất cho nhân công lao động.........................................................42
−Có khả năng xử lý nhiều loại nguyên liệu khác nhau................................................42
−Khi có máy bị sự cố, các máy khác vẫn có thể làm việc được..................................42
Nhược điểm:................................................................................................................42
−Giá thành đầu tư xây dựng ban đầu lớn.....................................................................42
−Khả năng lập trình chó hệ thống khó khan................................................................42
− Chi phí bảo dưỡng, bảo trì cao.................................................................................42
2.1.8 Ứng dụng của FMS ở một số nước trên thế giới................................................42
Nga:.............................................................................................................................42
−FMS được dùng để gia công hơn 70 chủng loại chi tiết dạng hộp............................42
−Hệ thống điều khiển FMS thực hiện: điều khiển vận chuyển chi tiết và dụng cụ,
kiểm tra các tế bào của các ổ tích bằng các vệ tinh và các dụng cụ, kiểm tra các vị trí chờ
của các vệ tinh và các magazine dụng cụ, hiệu chỉnh chương trình điều khiển tương ứng với
các thông số của dụng cụ và kiểm tra thời gian sử dụng dụng cụ.........................................43
−Gia công các chi tiết dạng tròn xoay.........................................................................43

giữa 2 băng tải, và gắp phôi đã phân loại từ băng tải lớn vào các thùng chứa.....................44
a) Tổng quan về robot sử dụng trong hệ thống FMS...................................................44
Robot công nghiệp là thiết bị vạn năng để tự động hóa quá trình sản xuất nhiều chủng
loại chi tiết và thường xuyên thay đổi đối tượng gia công. Robot công nghiệp có thể thực
hiện được nhiều nguyên công chính cũng như nguyên công phụ, do đó chúng rất cần thiết
trong hệ thống FMS..............................................................................................................44
Robot công nghiệp là một máy tự động được lập trình nhắc lại, có khả năng thay thế
con người để thực hiện các chức năng di chuyển các đối tượng sản xuất hoặc thiết bị công
nghệ.Robot công nghiệp khác các thiết bị khác ở tính vạn năng di chuyển và điều chỉnh
nhanh để thực hiện nguyên công mới. Robot công nghiệp có khả năng thay thế nhiều thiết
bị khác nhautrong hệ thống FMS..........................................................................................44
Do tính chất công việc của Robot công nghiệp trong hệ thống FMS mà các robot
công nghiệp cần đáp ứng được những yêu cầu:....................................................................44


−Thực hiện công việc một cách tự động trong các nguyên công chính cũng như
nguyên công phụ...................................................................................................................44
−Tự động điều chỉnh khi thay đổi đối tượng sản xuất.................................................44
−Tiếp xúc nhẹ nhàng và chính xác với các thiết bị của FMS......................................45
−Có khả năng thực hiện các tác động điều khiển tới các thiết bị công nghệ chính của
FMS để thực hiện các nguyên công theo tuần tự đã được lập trình......................................45
−Đảm bảo sự ổn định trong quá trình làm việc lâu dài...............................................45
−Có khả năng trang bị thiết bị kiểm tra tự động chất lượng gia công.........................45
b)Nguyên lí hoạt động:................................................................................................45
Cánh tay sử dụng xy lanh quay và tay máy để gắp phôi sau khi trạm cấp phôi đẩy
phôi ra tới vị trí làm việc, sau đó cánh tay máy sẽ quay 1 góc 90 độ đưa phôi từ băng tải 1
sang băng tải 2.......................................................................................................................45
.....................................................................................................................................45
Hình 2.2Module gắp phôi............................................................................................45
2.2.3 Module vận chuyển............................................................................................45

yêu cầu sử dụng, môi trường sử dụng và cả giá thành..........................................................46
Ưu điểm:......................................................................................................................46
+Làm việc êm, không gây ồn nhờ độ dẻo của đai.......................................................46
+Tránh được tải trọng sinh ra nhờ tính chất đàn hồi...................................................46
+Đề phòng được sự quá tải nhờ vào sự trượt trơn và đặc biệt là kết cấu và vận hành
đơn giản.................................................................................................................................46
.....................................................................................................................................47
Hình 2.3 Băng tải.........................................................................................................47
2.2.4 Module phân loại sản phẩm:...............................................................................47
Hệ thống sử dụng các cảm biến để phân loại sản phẩm:.............................................47
a)Phân loại sản phẩm theo chiều cao...........................................................................47
Trong công nghiệp sản xuất tự động luôn đòi hỏi độ chính xác cao gần như tuyệt đối,
việc phân loại sản phẩm theo chiều cao giúp cho quá trình hoạt động hệ thống có thể loại
bỏ những sản phẩm lỗi do một số yếu tố khách quan và chủ quan. Trong hệ thống phân loại
FMS, phân loại sản phẩm theo chiều cao sử dụng cảm biến siêu âm. Vật được đưa từ nơi
cấp phôi đến băng tải lớn thông qua module gắp phôi. Trên quãng đường vận chuyển đến


hệ thống phân loại kích thước, vật sẽ phân loại theo chiều cao, nếu chiều cao không phù
hợp yêu cầu đặt ra thì cảm biến sẽ nhận biết và loại sản phẩm lỗi ra khỏi hệ thống............47
b)Phân loại sản phẩm theo màu sắc.............................................................................47
Trong hệ thống FMS thì phân loại sản phẩm theo màu sắc sử dụng cảm biến quang.
Phôi đạt yêu cầu được tay máy gắp sang băng tải 2 để phân biệt màu sắc, có 3 màu sắc chủ
yếu là xanh, đỏ, vàng. Khi phôi di chuyển trên bang tải gặp cảm biến thì sẽ dừng lại (nếu là
màu xanh, hoặc màu đỏ) khi đó tay máy sẽ gắp phôi vào thùng chứa phôi tương ứng. Nếu
là phôi màu đen thì cảm biến không có tín hiệu, phôi sẽ di chuyển hết bang tải đến thùng
chứa phôi đen........................................................................................................................47
Module phân loại bao gồm:.........................................................................................47
−Xy lanh đẩy...............................................................................................................47
−Van khí......................................................................................................................47

−Kho chứa tự động có dạng giá trọng lực...................................................................49
−Kho chứa tự động có dạng giá nâng..........................................................................49
Trong hệ thống phôi sẽ được vận chuyển thả vào kho chính, còn phế phẩm sẽ được
gạt vào kho phụ.....................................................................................................................49
2.3 Hệ thống điều khiển...............................................................................................49
2.3.1 Cảm biến.............................................................................................................49
a) Khái niệm:...............................................................................................................49
Cảm biến là một thiết bị chịu tác động của đại lượng cần kiểm tra m không có tính
điện và cho ta một đặc trưng mang bản chất điện (như điện tích, điện áp, dòng điện hoặc trở
kháng) ký hiệu là s. Đặc trưng điện s là hàm của đại lượng cần đo m. Cồng thức tính:......49
S=f(m)..........................................................................................................................49
Trong đó s là đại lượng đầu ra hoặc phản ứng của cảm biến và m là đại lượng đầu vào
hay kích thích........................................................................................................................49
Khi đánh giá lựa chọn một cảm biến hay phải so sánh chúng với nhau ta cần phải chú
ý những đặc tính cơ bản sau:.................................................................................................49
−Phải xét đến khả năng có thể thay thế các cảm biến. Tức là khi chế tạo một loại cảm
biến ta phải tính đến khả năng chế tạo nhiều cảm biến với các đặc tính như nhau đã cho
trước. Như thế mới có thể thay thế khi bị hỏng mà không mắc phải sai số..........................49
−Cảm biến phải có đặc tính đơn trị, nghĩa là với đường cong phục hồi của cảm biến
ứng với giá trị m ta chỉ nhận được một giá trị s mà thôi.......................................................49


−Đặc tuyến của cảm biến phải ổn định, nghĩa là không được thay đổi theo thời gian.
...............................................................................................................................................49
−Tín hiệu ra của cảm biến yêu cầu phải tiện cho việc ghép nối vào dụng cụ đo, hệ
thống đo và hệ thống điều khiển...........................................................................................50
−Đặc tính quan trọng của cảm biến là sai số:..............................................................50
+ Sai số cơ bản của cảm biến là sai số gây ra do nguyên tắc của cảm biến, sự không
hoàn thiện về cấu trúc, sự yếu kém của công nghệ chế tạo..................................................50
+ Sai số phụ: là sai số gây ra do sự biến động của điều kiện bên ngoài khác với điều

Cảm biến quang là cảm biến không thể thiếu trong hê thống tự động hóa quá trình sản
xuất. Nguyên lí: có thể phát hiện ra vật đang di chuyển trên bàn máy nhờ hiệu ứng phản xạ
anhs áng. Khi bộ phát từ cảm biến truyền ánh sang tới vật thể, vật thể sẽ phản xạ một phần
ánh sáng trở lại bộ thu của cảm biến, kích hoạt tín hiệu ra...................................................53
Cấu trúc thiết kế:..........................................................................................................53
Gồm 3 thành phần chính: bộ phát sáng, bộ thu sáng và mạch xử lí tín hiệu...............53
.....................................................................................................................................53
Hình 2.6 Cấu trúc cảm biến quang..............................................................................53
Ưu điểm :.....................................................................................................................53
Không tiếp xúc với vật thể cần phát hiện...................................................................53
Không bị hao mòn, có tuổi thọ cao.............................................................................53
Có thời gian đáp ứng nhanh........................................................................................53
Một điểm lắp đặt duy nhất..........................................................................................53
Chính xác tin cậy hơn loại phản xạ thường (bị lỗi trắng/đen)....................................53
Nhược điểm:................................................................................................................53
Khoảng cách phát hiện ngắn.......................................................................................53
Độ nhạy không cao.....................................................................................................53
Độ phát sáng: Cảm biến quang thường sử dụng đèn bán dẫn LED (Light Emiting
Diode – Diode phát quang). Ánh sáng được phát ra theo xung nhịp điệu xung đặc biệt giúp
cảm biến phân biệt được ánh sáng của cảm biến và ánh sáng từ nguồn khác (như ánh nắng
mặt trời hoặc ánh sáng trong phòng). Các loại LED thong dụng nhất là LED đỏ, LED hồng
hoặc LED Laze, mọt số dòng cảm biến đặcbiệt dùng Led trắng hoặc Led xanh lá, ngoài ra
cũng có Led vàng..................................................................................................................54
Bộ thu sáng: Thông thường bộ thu sáng là một phototransistor (transistor quang). Bộ
phận này cảm nhận ánh sáng và chuyển đổi thành tín hiệu tỉ lệ. Hiệu nay nhiều loại cảm
biến quang sử dụng mạch ứng dụng tích hợp chuyên dụng ASIC (Applocation specific


integrated Cicruit). Mạch này tích hợp tất cả bộ phậnquang, khuyếch đại, mạch xử lí và
chức năng vào một ví mạch (IC). Bộ phận thu có thể nhận ánh sáng phản xạ lại từ vật bị

Một phần quan trọng của động cơ điện một chiều là bộ phận chỉnh lưu, có nhiệm vụ
đổi chiều dòng điện trong khi chuyển động quay của roto la lien tục. Thông thường bộ phận
này gồm một bộ cổ góp và một bộ chổi than tiếp xúc cổ góp. Đây cũng là nhược điểm
chính của động cơ điện một chiều: cổ góp làm cho cấu tạo phức tạp, kém tin cậy và nguy
hiểm trong môi trường dêc nổ, khi sử dụng phải có nguồn điện một chiều kém theo bộ
chỉnh lưu................................................................................................................................55
2.3.3 Thiết bị đóng ngắt điều khiển rơ-le....................................................................55
a) Khái niệm................................................................................................................55
Rơ le là một loại thiết bị điều khiển từ xa, dung một dòng nhỏ để điều khiển một
dòng lớn. Rơ le được sử dụng để đóng ngắt mạch điện điều khiển, bảo vệ và điều khiển sự
làm việc của mạch điện động lực..........................................................................................56
.....................................................................................................................................56
Hình 2.9 Rơle...............................................................................................................56
b) Các bộ phận chính của rơ le....................................................................................56
−Cơ cấu tiếp thu( khối tiếp thu): Có nhiệm vụ tiếp nhận những tín hiệu đầu vào và
biến đổi nó thành đại lượng cần thiết cung cấp tín hiệu phù hợp cho khối trung gian.........56
Hình 2.10 Cấu tạo của role..........................................................................................56
−Cơ cấu trung gian: Làm nhiệm vụ tiếp nhận những tín hiệu đưa đến khối tiếp thu và
biến đổi thành đại lượng cần thiết cho rơ le tác động...........................................................57
−Cơ cấu chấp hành: Làm nhiệm vụ phát tín hiệu cho mạch điều khiển......................57
c) Nguyên lí hoạt động của rơ le điện từ.....................................................................57
Biến đổi dòng điện thong qua từ thong qua cuộn dây, từ trường lại tạo thành lực cơ
học thông qua lực hút cơ học thong qua lực hút để thực hiện một động tác về cơ khí như
đóng mở công tắc, đóng mở các hành trình của một thiết bị tự động...................................57
d) Một số loại Rơ le thông dụng..................................................................................57
−Rơ le điện cơ (rơ le điện tử, rơ le điện phân cực, rơ le cảm ứng)..............................57
−Rơ le nhiệt.................................................................................................................57
−Rơ le từ,.....................................................................................................................57
−Rơ le điện từ bán dẫn, vi mạch..................................................................................57
−Rơ le số......................................................................................................................57

ngoài. Các tín hiệu vào ra có thể là tín hiệu rời rạc, tín hiệu số, tín hiệu Analog.................58
Thiết bị điều khiển có thể “lập trình mềm” làm việc theo chương trình lưu trữ trong
bộ nhớ. Thích hợp nhất cho điều khiển logic, song cũng có chức năng điều chỉnh (như PID,
mở…) và các chức năng tính toán khác................................................................................58


b) Phạm vi sử dụng......................................................................................................58
Lúc đầu chủ yếu trong các ngành công nghiệp chế tạo, điều khiển các quá trình rời
rạc. Ngày nay cả trong điều khiển trình tự và điều khiển quá trình liên tục cạnh tranh với
Compact Digital Controllers và các hệ DCS trong các ứng dụng "lai”.Thiết bị thu thập dữ
liệu trong các hệ SCADA......................................................................................................58
c) Khả năng của PLC...................................................................................................58
PLC (Programmable Logic Controller) (hay bộ điều khiển Logic có thể lập trình
được), là một thiết bị điều khiển đa năng được dùng rộng rãi trong công nghiệp để điều
khiển hệ thống theo một chương trình được viết bởi người sử dụng. Nhờ họat động theo
chương trình nên PLC có thể được ứng dụng để điều khiển nhiều thiết bị máy móc khác
nhau. Chỉ cần thay đổi chương trình điều khiển và cách kết nối thì ta đã có thể dùng chính
PLC đó để điều khiển thiết bị, hay máy móc khác. Cũng như vậy, nếu muốn tay đổi quy
luật hoạt động của máy móc, thiết bị hay hệ thống sản xuất tự động, rất đơn giản, chỉ cần
thay đổi chương trình điều khiển. Các đối tượng mà PLC có thể điều khiển được rất đa
dạng, từ máy bơm, máy cắt, máy khoan, lò nhiệt…đến các hệ thống phức tạp như : băng
tải, hệ thống chuyển mạch tự động (ATS), thang máy, dây chuyền sản xuất…v.v PLC có
thể điều khiển theo các quy luật khác nhau đối với các đối tượng của nó............................59
d) Ưu điểm của PLC....................................................................................................59
PLC có những ưu điểm mà các bộ điều khiển cổ điển dùng dây nối và Relay không
thể nào sánh được :................................................................................................................59
−Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học............................................................59
−Gọn nhẹ nên dễ dàng di chuyển, lắp đặt....................................................................59
−Dễ bảo quản, sửa chữa...............................................................................................59
− Bộ nhớ có dung lượng lớn , nạp xóa dễ dàng, chứa được những chương trình phức

các khối chức năng, tùy từng ứng dụng mà ta liên kết các khối chức năng thích hợp để tạo
nên chương trình. Hiện nay, cách lập trình này không được dùng rộng rãi vì nó khá phức
tạp và khó kiểm soát chương trình. Để lập trình theo cách này cũng cần có máy tính và
phần mềm hổ trợ tương ứng. - Lập trình dạng phát biểu STL (Statement Lists) : Các lệnh
được được biểu thị như các phát biểu, gần giống ngôn ngữ con người , nên cũng khá dễ
hiểu. Tuy nhiên do không có dạng hình ảnh nên ta không thấy được cách liên kết các lệnh,
do đó khó kiểm soát được chương trình................................................................................60
g)Bộ điều khiển lập trình PLC S7-300........................................................................60
PLC S7-300 được thiết kế theo kiểu module. Các module này sử dụng cho nhiều ứng
dụng khác nhau. Việc xây dựng PLC theo cấu trúc module rất thuận tiện cho việc thiết kế
các hệ thống gọn nhẹ và dễ dàng cho việc mở rộng hệ thống. Số các module được sử dụng
nhiều hay ít tuỳ theo từng ứng dụng, song tối thiểu bao giờ cũng có một module chính là


module CPU. Các module còn lại là những module truyền và nhận tín hiệu với đối tượng
điều khiển bên ngoài, các module chức năng chuyên dụng… Chúng được gọi chung là các
module mở rộng....................................................................................................................61
Các module của PLC S7300:.......................................................................................61
−Module nguồn (PS)...................................................................................................61
−Module mở rộng cổng tín hiệu vào/ra (SM), gồm có: DI, DO, DI/DO,....................61
−AI, AO, AI/AO..........................................................................................................61
− Module ghép nối (IM)..............................................................................................61
−Module chức năng điều khiển riêng (FM).................................................................61
−Module phục vụ truyền thông (CP)...........................................................................61
.....................................................................................................................................61
Hình 2.12: Cấu trúc của PLC S7-300..........................................................................61
Module nguồn PS307 của S7-300...............................................................................61
−Module PS307 có nhiệm vụ chuyển đổi nguồn xoay chiều 120/230V thành nguồn
một chiều 24V để cung cấp cho các module khác của PLC. Ngoài ra còn có nhiệm vụ cung
cấp nguồn cho các cảm biến và các cơ cấu tác động có công suất nhỏ................................61

−SM 321 DI8xAC120/230V.......................................................................................62
−SM 321 DI32xDC24V,…..........................................................................................62
Digital Output Module: Module mở rộng các cổng ra số, có nhiệm vụ xuất các tín
hiệu từ vùng đệm xử lý ra thiết bị ngoại vi, một số loại module ra số:................................62
− SM 322 DO16xAC120V/0.5A.................................................................................62
− SM 322 DO16xDC24V/0.5A...................................................................................62
− SM 322 DO 8xAC120/230V/1A, …........................................................................63
Digital Input/ Output Module: module mở rộng các cổng vào/ra số. Tích hợp nhiệm
vụ của hai loại module trên. Gồm có các loại sau:...............................................................63
−SM 323 DI16/DO16x24V/0.5A................................................................................63
− SM 323 DI8/DO8x24V/0.5A...................................................................................63
−SM 323 DI8/DO8xDC24V/0.5A…...........................................................................63
−Analog Input Module: Module mở rộng các cổng vào tương tự, có nhiệm vụ chuyển
các tín hiệu tương tự từ bên ngoài thành các tín hiệu số để xử lý bên trong S7-300............63


Tổ chức bộ nhớ CPU...................................................................................................63
−Vùng nhớ chức các thanh ghi: ACCU1, ACCU2, AR1, AR2...................................63
−Load memory: Là vùng nhớ chứa các chương trình ứng dụng( do người sử dụng
viết) bao gồm tất cả các khối trương trình chương trình ứng dụng OB, FC, FB, các khối
chương trình trong thư viện hệ thống được sử dụng (SFC, SFB) và các khối dữ liệu DB.
Vùng nhớ này được tạo bởi một phần bộ nhớ RAM của CPU và EEPROM( nếu có
EEPROM). Khi thực hiên động tác xóa bộ nhớ (MRES) toàn bộ các chương trình và khối
dữ liệu nằm trong RAM sẽ bị xóa. Cũng như vậy, khi chương trình hay khối dữ liệu được
đổ từ thiết bị lập trình (PG, máy tính) vào module CPU, chúng sẽ được ghi lên phần RAM
của vùng nhớ Load memory.................................................................................................63
−Work memory: là vùng nhớ chứa các khối DB đang được mở, khối chương trình
(OB,FC,FB,SFC hoặc SFB) đang được CPU thực hiện và phần bộ nhớ cấp phát cho những
tham số hình thức để các khối chương trình khác ( local block). Tại một thời điểm nhất
định vùng Work memory chỉ chứa một khối chương trình. Sau khi khối chương trình đó

khối chương trình này có thể thực hiện tại mọi thời điểm trong vòng quét chứ không bị gò
ép là phải ở trong giai đoạn thực hiện chương trình. Chẳng hạn nếu một tín hiệu báo ngắt
xuất hiện khi PLC đang ở giai đoạn truyền thông và kiểm tra nội bộ, PLC sẽ tạm dùng công
việc truyền thông, kiểm tra, để thực hiện khối chương trình tương ứng với khối tín hiệu báo
ngắt đó. Với hình thức xử lý tín hiệu ngắt như vậy, thời gian vòng quét sẽ càng lớn khi
càng có nhiều tín hiệu ngắt xuất hiện trong vòng quét. Do đó, để nâng cao tính thời gian
thực cho chương trình điều khiển tuyệt đối không nên viết chương trình xử lý ngắt quá dài
hoặc quá lạm dụng việc sử dụng chế độ ngắt trong chương trình điều khiển.......................64
Tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra, thông thường lệnh không làm việc trục tiếp với
cổng vào/ra mà chỉ thông qua bộ đệm ảo của cổng trong vùng nhớ tham số. Việc truyền
thông giữa bộ đệm ảo với ngoại vi trong các giai đoạn 1 và 3 do hệ điều hành CPU quản lý.
Ở một số module CPU, khi gặp lệnh vào/ra ngay lập tức, hệ thống sẽ cho dừng mọi công
việc khác, ngay cả khi chương trình xử lý ngắt, để thực hiện lệnh trực tiếp với cổng vào/ra.
...............................................................................................................................................65
Ngôn ngữ lập trình.......................................................................................................65
PLC S7300 có 3 ngôn ngữ lập trình cơ bản sau:.........................................................65
−Ngôn ngữ lập trình liệt kê lệnh STL (Statement List). Đây là dạng ngôn ngữ lập
trình thông thường của máy tính. Một chương trình được hoàn chỉnh bởi sự ghép nối của
nhiều câu lệnh theo một thuật toán nhất định, mỗi câu lệnh chiếm một hàng và có cấu trúc
chung “ tên lệnh” + “ toán hạng”..........................................................................................65
−Ngôn ngữ lập trình LAD (Ladder Logic). Đây là dạng ngôn ngữ đồ họa, thích hợp
với những người lập trình quen với việc thiết kế mạch điều khiển logic.............................65
−Ngôn ngữ lập trình FBD (Funtion Block Diagram). Đây cũng là dạng ngôn ngữ đồ
họa thích hợp cho những người quen thiết kế mạch điều khiển số.......................................65
−Ngôn ngữ lập trình Graph. Đây cũng là ngôn ngữ lập trình đồ họa, thích hợp cho
những hệ thống tuần tự.........................................................................................................65


−Ngôn ngữ lập trình SCL. Đây cũng là ngôn ngữ cấp cao, thích hợp cho những người
biết về ngôn ngữ cấp cao.......................................................................................................65


−Van tiết lưu có tiết diện không đổi:...........................................................................67
.....................................................................................................................................67
−Van tiết lưu có tiết diện thay đổi:..............................................................................67
−Van tiết lưu một chiều...............................................................................................67
c)Van an toàn...............................................................................................................68
Bình thường khí áp suất nhỏ hơn hoặc bằng áp suất cho phép, cửa R bị chặn, nhưng
khi áp suất lớn hơn áp suất cho phép, cửa B mở ra, khí nén từ cửa A theo cửa B thoát ra
ngoài......................................................................................................................................68
d)Van tràn....................................................................................................................68
Nguyên tắc hoạt động tương tự van áp suất bằng hoặc lớn hơn áp suất cho phép thì
cửa P nối với cửa T...............................................................................................................68
2.5 Hệ thống điều khiển và giám sát...........................................................................69
Tổng quan về phần mềm WinCC................................................................................69
WinCC( Windowns Control Center) là chương trình ứng dụng của hãng siemens nhà
cung cấp hàng đầu trong lĩnh vực tự động hóa. WinCC là một trong những phần mềm
SCADA nổi tiếng trên thế giới dùng để giám sát thu thập dữ liệu và điều khiển một hệ
thống điều khiển một hệ thống tự động quá trình sản xuất...................................................69
Có thể hiểu WinCC như chương trình chuyên dụng để thiết kế giao diện người và
máy HMI(Human Machine Interface), thiết kế các hệ thống điều khiển, giám sát và thu
thập dữ liệu quá trình............................................................................................................69
−WinCC làm việc theo mô hình hệ thống mở, cho phép người dùng kết nối với nhiều
chương trình khác để có thể điều khiển quá trình và dữ liệu quá trình.................................69
−WinCC có thể tối ưu hóa được tùy biến để đạt được sửa đổi vào bất kì thời gian nào
và điều này sẽ không ảnh hưởng đến dự án hiện hữu...........................................................69
−Một hệ thống có tính tự động hóa cao như hệ thống sản xuất linh hoạt FMS phải đáp
ứng được các yêu cầu: điều khiển, hiển thị, cảnh báo, lưu trữ, in ấn, thông báo. Để làm
được điều đó, cần có những phần mềm chuyên dụng và ở Việt Nam hiện nay có một số
phần mềm chuyên dụng như WinCC của Siemens được đánh giá cao nhất và thông dụng
nhất........................................................................................................................................69