ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LOGIC Thiết kế hệ thống điều khiển máy bán cafe tự động sử dụng PLC FX của Mitsubishi

Thiết kế hệ thống điều khiển máy bán café tự động sử dụng PLC FX của MitsubishiĐồ ÁN ĐIỀU KHIỂN LOGIC TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG THẦY LÊ TIẾN DŨNGCHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY BÁN CAFÉ TỰ ĐỘNG.41.1.Tổng quan về máy bán café tự động:41.1.1.Giới thiệu máy bán hàng tự động:41.1.2.Máy bán café tự động:61.1.3.Cấu tạo chung của máy bán café tự động:71.2.Giải pháp:91.3.Quy trình công nghệ của hệ thống:101.3.1.Mô tả máy bán café tự động101.3.2.Nguyên lý hoạt động:111.3.3.Yêu cầu công nghệ:13CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN CÁC LINH KIỆN, THIẾT BỊ HỆ THỐNG.142.1. Lựa chọn các linh kiện, thiết bị hệ thống:142.1.1. PLC FX của Mitsubishi:142.1.1.1. Giới thiệu chung PLC...…………………………………………………….142.1.1.2. Một số PLC của Mitsubishi ……………….……………………………….172.1.2.Lựa chọn các thiết bị hệ thống nước nóng252.1.3.Cảm biến nhận dạng tiền xu262.1.4.Hệ thống sắp xếp và phân loại tiền xu.272.1.5.Khối trả tiền thừa272.1.6.Nút bấm.282.1.7.Cảm biến quang:282.1.8.Van điện từ302.1.9.Chọn động cơ312.1.10.Chọn relay312.2.Sơ đồ ghép nối hệ thống:32CHƯƠNG 3: CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG DÙNG PLC.333.1.Sơ đồ thuật toán.333.2.Chương trình điều khiển trên phần mền GX Word 2: 34CHƯƠNG 4:MÔ PHỎNG, KẾT LUẬN.394.1.Mô phỏng:394.2.Kết luận:414.2.1.Kết quả đạt được:414.2.2.Hạn chế của đề tài:414.2.3.Hướng phát triển đề tài:41

LỜI NÓI ĐẦU.

Trong thời đại ngày nay, việc tự động hoá trong quá trình sản xuất và ứng dụngmang một ý nghĩa hết sức to lớn, có thể nói ngành tự động hoá là ngành đánh giá sựphát triển công nghiệp của thế giới nói chung và một quốc gia nói riêng Sự tự độnghoá trong sản xuất, dịch vụ, sinh hoạt làm tăng năng suất, giảm giá thành, nâng caochất lượng sản phẩm và tiếp cận thâu tóm thị trường Những chỉ số đó là những mụctiêu mà các doanh nghiệp luôn muốn hướng đến và cải thiện

Môn học nói chung và đồ án môn điều khiển Logic nói riêng, đã đem lại cho emnhiều kiến thức cả về chuyên môn và thực tế trong quá trình nghiên cứu, tìm hiểu đểhoàn thành đề tài

Để hoàn thành đề tài :” Thiết kế hệ thống điều khiển máy bán café tự động sử dụngPLC FX của Mitsubishi”, em đã tiến hành tìm hiểu về PLC FX và các máy bán hàng

tự động trên thế giới, và vận dụng các kiến thức được học trên trường để hoàn thành

đồ án

Qua những lần sơ duyệt và góp ý của thầy Lê Tiến Dũng, em đã rút ra được cáckinh nghiệm, sửa chữa và hoàn thành đề tài đúng thời hạn Tuy nhiên, do thời giancòn hạn chế, kiến thức còn hạn hẹp và thiếu kiền thức về thực tế nên còn nhiều saisót, rất mong nhận được ý kiến đóng góp của thầy và các bạn Em xin ghi nhận

Cuối cùng, em xin cảm ơn thầy Lê Tiến Dũng đã nhiệt tình chỉ dạy trong suốt thờigian làm đồ án Cảm ơn các bạn trong lớp và trong nhóm đã nhiệt tình góp ý trongquá trình thực hiện đề tài

Em xin cảm ơn

MỤC LỤC.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY BÁN CAFÉ TỰ ĐỘNG .4

1.1.Tổng quan về máy bán café tự động: 4

1.1.1.Giới thiệu máy bán hàng tự động: 4

1.1.2.Máy bán café tự động: 6

1.1.3.Cấu tạo chung của máy bán café tự động: 7

1.2.Giải pháp: 9

1.3.Quy trình công nghệ của hệ thống: 10

1.3.1.Mô tả máy bán café tự động 10

1.3.2.Nguyên lý hoạt động: 11

1.3.3.Yêu cầu công nghệ: 13

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN CÁC LINH KIỆN, THIẾT BỊ HỆ THỐNG .14

2.1 Lựa chọn các linh kiện, thiết bị hệ thống: 14

2.1.1 PLC FX của Mitsubishi: 14

2.1.1.1 Giới thiệu chung PLC ……….14

2.1.1.2 Một số PLC của Mitsubishi ……….……….17

2.1.2.Lựa chọn các thiết bị hệ thống nước nóng 25

2.1.3.Cảm biến nhận dạng tiền xu 26

2.1.4.Hệ thống sắp xếp và phân loại tiền xu .27

2.1.5.Khối trả tiền thừa 27

2.1.6.Nút bấm .28

2.1.7.Cảm biến quang: 28

2.1.8.Van điện từ 30

2.1.9.Chọn động cơ 31

2.1.10.Chọn relay 31

2.2.Sơ đồ ghép nối hệ thống: 32

CHƯƠNG 3: CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG DÙNG PLC .33

3.1.Sơ đồ thuật toán .33

3.2.Chương trình điều khiển trên phần mền GX Word 2: .34

CHƯƠNG 4:MÔ PHỎNG, KẾT LUẬN .39

4.1.Mô phỏng: 39

4.2.Kết luận: 41

4.2.1.Kết quả đạt được: 41

4.2.2.Hạn chế của đề tài: 41

4.2.3.Hướng phát triển đề tài: 41

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY BÁN CAFÉ TỰ ĐỘNG.

GIẢI PHÁP VÀ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHO HỆ THỐNG 1.1 Tổng quan về máy bán café tự động:

1.1.1 Giới thiệu máy bán hàng tự động:

Máy bán hàng tự động là một sản phẩm tự động hóa thông minh đã rất phổ biến trên thế giới, đặc biệt là các nước phát triển như Nhật, Mỹ, EU,… Ngày nay, các loại máy bán hàng tự động được ứng dụng nhiều để phục vụ ở những nơi công cộng, công

sở và trở thành lĩnh vực nghiên cứu, phát triển kinh doanh của các doanh nghiệp Máy bán hàng tự động đã và đang ngày càng phát triển, ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực đời sống hằng ngày với quy mô, mẫu mã ngày càng đa dạng và tiện lợi như: máy bán vé tự động, máy rút tiền, máy bán café tự động, máy bán nước tự động, máy bán thức ăn tự động, máy bán hàng tạp hóa tự động, máy bán Ipod tự động,…

Hình 1.1: Hình ảnh máy bán hàng tự độngĐến nay, máy bán hàng đã xuất hiện ở hầu hết ở các quốc gia trên thế giới với trình

độ phát triển rất cao Mỗi loại máy sẽ cung cấp một mặt hàng khác nhau Mỹ và Nhật

là hai quốc gia có số lượng máy bán hàng tự động lớn nhất trên thế giới Và Nhật Bảnđược gọi là thiên đường của máy bán hàng tự động với mật độ máy bán hàng tự động lớn nhất thế giới (23 người/1 máy), máy bán hàng tự động được đặt ở khắp nơi, tại nhà ga, trường học, bệnh viện, các con đường, góc phố, các tòa nhà,… đi bất kỳ đâu cũng có thể gặp những chiếc máy này

Hình 1.3: Máy bán nước tự động cảm ứng của Hình 1.4: Giao diện máy bán nước tđ sinh viên SPKT TP HCM

Hình 1.5: Máy bán hàng tự động không dùng tiền mặt của Việt Nam

Hầu hết các loại máy bán hàng tự động đều dùng tiền xu để thực hiện giao dịchmua bán Tuy nhiên, ở Việt Nam, thói quen sử dụng đồng xu không phổ biến như tiềngiấy Tiền xu khá nặng và bất tiện khi mang bên người, trong khi đó mệnh giá của nólại nhỏ nên không được ưu chuộng ở nước ta Đó cũng là nguyên nhân máy bán hàng

tự động vẫn chưa phát triển mạnh ở Việt Nam, nó chỉ mới xuất hiện ở các thành phốlớn trong nước Nhưng hiện nay, các máy bán hàng tự động sử dụng tiền giấy, polime

đã dần xuất hiện nhiều ở Việt nam Và tin rằng, cùng với sự phát triển của khoa họccông nghệ, hội nhập kinh tế-quốc tế và nhu cầu của người dân, máy bán hàng tự động

sẽ ngày càng phổ biến ở nước ta và đem lại nhiều sự tiện lợi cho người sử dụng

1.1.2 Máy bán café tự động:

Máy bán café tự động là một trong những loại máy bán hàng tự động đang được ưachuộng tại các nước đang phát triển Máy bán café tự động có thể đặt ở nhiều địađiểm khác nhau như: văn phòng công ty, siêu thị, nhà máy xí nghiệp, cửa hàng, bến

xe, bệnh viện,… Và với máy bán café tự động, chúng ta có thể tiết kiệm được rấtnhiều thời gian và chi phí đi lại, thuận tiện cho những người bận rộn- đặc biệt là vănphòng, để có thể uống 1 cốc café mọi lúc, mọi nơi Chỉ cần bỏ tiền vào, sau 1-2 phút(tùy theo từng loại máy) chúng ta đã có 1 cốc café thơm ngon trên tay

Hình 1.6: Hình ảnh một số máy bán café tự động

Về cơ bản, máy bán café tự động gồm các loại café hòa tan (café sữa, café đen,…)được tính toán tỉ lệ pha 1 cách phù hợp để cho ra một cốc café có hương vị ngon đậm

đà Và chúng ta cũng có nhiều sự lựa chọn để có được một cốc café như mong muốn:café sữa nóng, café đen nóng, café đá, compochino,…

Máy bán café tự động là một trong những loại máy bán hàng rất tiện lợi và được

ưu dùng, đặt biệt là những người làm văn phòng Tuy nhiên, tại Việt Nam nó vẫnchưa được ứng dụng ở nhiều nơi, chỉ mới có ở những tòa nhà, văn phòng Nhưng vớinhu cầu sử dụng và cuộc sống ngày càng phát triển thì máy bán café tự động sẽ được

sử dụng nhiều ở nước ta, ở tất cả các địa điểm công cộng

1.1.3 Cấu tạo chung của máy bán café tự động:

Máy bán café tự động hiện nay gồm: khe nhận tiền và trả tiền, bảng chọn lựa chokhách hàng, khối kiểm tra, khối điều khiển trung tâm, khối chấp hành pha chế, thả ly,khối hiển thị

Hình 1.7: Sơ đồ khối cấu tạo máy bán café tự động

chiều 220V để duy trì hoạt động của máy và nguồn 24VDC để cácthiết bị trong máy hoạt động

Khối điều khiển trung tâm gồm bộ chip xử lý, hoặc các micro computer kết nối vớicác bộ phận khác trong máy Khối điều khiển trung tâm có nhiệm vụ:

- Cho phép cài đặt các thông số về các cơ cấu chấp hành trong hệ thống

- Kiểm tra, tính toán, so sánh giá trị tiền, trả tiền thừa

- Nhận tín hiệu từ các cảm biến, các thiết bị kiểm tra sau đó phát lệnh cho các cơcấu chấp hành

- Quản lý hệ thống máy về điện năng, nguyên liệu,…

TRUNG TÂM ĐIỀU KHIỂN

NGUỒN KHỐI NÚT

CHỌN LỰA

KHE NHẬN, TRẢ TIỀN

KHỐI HIỂN THỊ

KHỐI PHA CHẾ

LY GIẤY CẢM BIẾN

 Khối nhận tiền và trả tiền:

Hình 1.8: khe nhận tiền

có chỗ nhận tiền đưa từ bên ngoài vào Tùy theo thiết kế của từng loại máy mà có khenhận tiền xu hoặc nhận tiền giấy Và ngày nay, trên thị trường đã có loại máy nhậntiền qua thẻ, nhưng phần lớn các máy bán café tự động hiện nay đều sử dụng tiền xu

để mua bán

tiền không hợp lệ lại cho khách hàng Tuy nhiên, vẫn có một số máy sẽ không cóchức năng trả lại tiền thừa Vì vậy, khi sử dụng, người dùng nên đọc kỹ hướng dẫntrước khi thực hiện giao dịch

Mỗi máy bán café tự động sẽ bán những loại khác nhau, tùy theo nhà sản suất mà

sẽ có những bảng menu khác nhau đặt ở vỏ ngoài của máy Đi kèm với list các loạicafé sẽ là các nút bấm để khách hàng lựa chọn hoặc màn hình lựa chọn cảm ứng

Máy sẽ tự động kiểm tra xem tiền đó là tiền thật hay giả, và đếm số lượng tiềnđược đưa vào Sau đó đưa số liệu về trung tâm điều khiển để xử lý Để kiểm tra tiềnđưa, máy sẽ dựa vào kích thước, hình dáng, hoa văn, khối lượng,…nhờ các cảm biến,nam châm điện, xử lý hình ảnh,… Nhờ đó, máy sẽ phân biệt được tiền thật, giả vàtiến hành đếm số lượng tiền đưa vào

Khi nhận được lệnh pha chế từ trung tâm điều khiển, máy sẽ thực hiện các quytrình để pha chế 1 ly café Quy trình này sẽ do nhà sản suất lập trình và đưa vào sẵntrung tâm điều khiển

Khối pha chế thường có các loại café, bình trộn, các van đóng mở, các cảm biếnđịnh lượng, và nước Đi kèm với đó là cơ cấu đưa ly giấy ra ngay tại vị trí rót café ra

Để khách hàng biết mình đã thực hiện được giao dịch hay chưa, máy còn hoạtđộng không,… thì cần phải có các đèn báo hiệu hoặc màng hình hiển thị cho kháchhàng biết

1.2 Giải pháp:

Với đề tài “Thiết kế hệ thống máy bán café tự động sử dụng PLC FX củaMitsubishi”, máy bán café tự động sẽ được thiết kế với:

- PLC FX của Mitsubishi làm điều khiển trung tâm

- Sử dụng bột café hòa tan đã trộn sẵn các nguyên liệu

Để tiện lợi cho việc chế tạo sản xuất và pha chế, chúng sử dụng pha bột café hòa

đã trộn sẵn các nguyên liệu để pha Bột café hòa tan sẽ được tính toán kỹ lưỡng vềthành phần trộn chung để cho ra 1 ly café đảm bảo chất lượng về hương vị

- Sử dụng tiền xu để mua café:

Tùy vào nhà sản suất mà máy bán café tự động dùng tiền xu, tiền giấy hoặc thẻ tàikhoản để thực hiện giao dịch Tuy nhiên, việc sử dụng đồng tiền xu hoặc thẻ xu đểmua café sẽ dễ dàng hơn tiền giấy, nhưng tiền xu lại khá bất tiện khi mang theo bênngười- vì cần phải có túi đựng riêng, và thói quen sử dụng đồng xu của người dân lạirất ít Hiện nay cũng có khá nhiều loại máy sử dụng tiền giấy cho các máy bán hàng

tự động Nhưng, khi sử dụng tiền giấy, sẽ gặp nhiều khó khăn trong việc nhận dạngcác đồng tiền và không được máy chấp nhận nếu đồng tiền bị cong vênh hay nhàunát Vì vậy, với đề tài này em sử dụng đồng xu Việt Nam để mua bán café với máybán café tự động vì café thường có giá thành thường rẻ Ở đây sẽ sử dụng các đồng

xu mệnh giá 1000, 2000 và 5000 để thực hiện mua bán café

Hình 1.9: các loại đồng xu Việt Nam

- Bán các loại café: café sữa nóng, café đen nóng

- Sử dụng hệ thống nấu nước nóng để thực hiện pha café

1.3 Quy trình công nghệ của hệ thống:

1.3.1 Mô tả máy bán café tự động

Hình 1.7: Cấu tạo của máy bán café tự động

Vỏ ngoài máy bán café tự động gồm:

- 1 khe nộp xu

- 1 khe trả tiền thừa

- 1 menu nút bấm chọn café: café sữa nóng, café đen nóng và nút “OK”

- 1 vị trí đặt và đưa ly café ra

- Đèn xanh báo hiệu máy hoạt động

- Đèn đỏ sáng khi máy không hoạt động

- Đèn vàng báo đã làm xong ly café

- 1 nút nguồn bật tắt hệ thống

Bên trong máy gồm:

- Trung tâm điều khiển PLC FX

- 2 hộp đựng bột café: café đen và café sữa

- 1 bình trộn

- Hệ thống nước nóng: các role nhiệt độ, thanh đun nhiệt

- Hệ thống kiểm tra tiền xu: cảm biến tiền xu

- Vị trí đặt và cơ cấu thả ly giấy.

- Ngăn để tiền xu và cơ cấu trả tiền thừa

- Van đóng mở 2 cửa kép và 2 của đơn

1.3.2 Nguyên lý hoạt động:

Để hệ thống làm việc cần thỏa mãn tất cả các điều kiện:

- Bình đựng café đen và café sữa còn đủ để pha chế: cảm biến S2, S3 ở mức logic 0- bột café còn, ở mức logic 1- bột café hết

- Bình nước cung cấp còn để đủ pha chế: cảm biến S1 ở mức logic 0- nước còn đủ

5000 của Việt Nam

Giá của các loại café:

- Khi đưa một đồng xu vào, cảm biến quangvà cảm biến điện dung trong cảm biến tiền đo kích thước và kiểm tra chất liệu đồng xu đưa vào và so sánh với đồng xu mẫu đã được cài đặt trước Nếu đồng xu đưa vào giống với đồng xu mẫu nào thì tín hiệu ra tại đồng xu mẫu đó lên mức 1 Nếu đồng xu đó giả- không giống với đồng xu thật thì bị trả ra ngoài ở khe trả xu

- Trong trường hợp máy hết nguyên liệu hoặc gặp sự cố, khi ta đưa tiền vào thì tiền

xu sẽ được trả lại ở khe “tiền thừa”

Bước 2: Chọn loại café cần uống.

Trên bảng menu chọn café sẽ có các nút bấm tương ứng với từng loại, khách hàng dùng các nút bấm đó để lựa chọn loại café và nhấn nút “OK” để xác nhận mua café

Nếu sau thời gian 2 phút khi bỏ tiền vào mà không chọn loại café cần uống hoặc chọn mà không nhấn nút “OK” máy sẽ tự động trả lại tiền đã đưa vào

Bước 3: Tính toán tiền:

Trung tâm điều khiển PLC FX lưu lại số tiền đưa vào Sau khi chọn mua café, hệ thống tự động tính toán số tiền còn lại sau khi mua:

- Nếu không đủ tiền thì máy sẽ tự động trả lại đúng số tiền được đưa vào và không thực hiện giao dịch

- Nếu thừa tiền thì trung tâm điều khiển thực hiện tính toán và gửi trả lại tiền thừa

ở khe trả tiền

Bước 4: Hệ thống máy bán café hoạt động:

- Khi đủ tiền, trung tâm điều khiển sẽ phát tín hiệu điều khiển để thực hiện pha chế 1

ly café tương ứng

 Động cơ ĐC2 tại vị trí đặt ly sẽ quay lò xo L1 đẩy 1 ly giấy ra vị trí dưới vòi rót café Cảm biến S4 có nhiệm vụ báo tín hiệu ly đã vào đúng vị trí dưới vòi rót hay chưa? Khi chưa có ly giấy tại vị trí dưới vòi rót, cảm biến S4 ở mức logic 0,

và khi có ly giấy cảm biến S4 từ mức logic 0 lên 1

đen thì van kép V3 mở, nếu là café sữa van kép V2 mở để cho café đi vào bình trộn

quay đĩa trộn hòa tan nước và bột café trong 10s Sau đó động cơ dừng hoạt động và van V5 mở, rót café vào ly giấy đạt tại ngõ ra qua ống dẫn

- Khi rót xong, đèn màu vàng Đ3 sáng, báo hiệu đã hoàn thành công việc và tất cả các van đóng lại và ĐC1 trở lại vị trí ban đầu

Bước 5: Lấy ly café và thưởng thức.

1.3.3 Yêu cầu công nghệ:

- Máy phải có cảm biến tiền để phân biệt 3 loại đồng xu 1000, 2000, 5000 của Việt Nam khi bỏ vào máy

- Các ngăn xếp chứa các loại đồng xu khác nhau để tiện lợi cho việc trả tiền thừa

- Các van đóng mở linh động để mở các van nước, café

- Bình trộn phải lắc đều, hòa tan được hết café

- Ly giấy phải được đưa ra đúng vị trí, mỗi lần chỉ đưa ra 1 ly giấy

- Các ly đong lượng café, nước đảm bảo sự chính xác về mặt tương đối

- Khi hết 1 trong các nguyên liệu để bán 1 ly café, máy sẽ báo hiệu đèn đỏ để mọi người biết và sẽ có người đến bổ sung nguyên liệu để máy có thể tiếp tục hoạt động

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN CÁC LINH KIỆN, THIẾT BỊ HỆ THỐNG.

THIẾT KẾ SƠ ĐỒ MẠCH GHÉP NỐI HỆ THỐNG.

2.1 Lựa chọn các linh kiện, thiết bị hệ thống:

2.1.1 PLC FX của Mitsubishi:

2.1.1.1: Giới thiệu chung về PLC:

PLC viết tắt của Programmable Logic Controller , là thiết bị điều khiển lập trình được (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào)tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện được đếm Một khi sự kiện được kích hoạt thật sự, nó bật ON hay OFF thiết bị điều khiển bên ngoài được gọi là thiết bị vật lý Một bộ điều khiển lập trình sẽ liên tục “lặp” trong chương trình do “người sử dụng lập ra” chờ tín hiệu ở ngõ vào và xuấttín hiệu ở ngõ ra tại các thời điểm đã lập trình

1 Cấu trúc chung của PLC:

Tất cả các PLC đều có thành phần chính là :

Một bộ nhớ chương trình RAM bên trong ( có thể mở rộng thêm một số bộ nhớ ngoài EPROM )

Một bộ vi xử lý có cổng giao tiếp dùng cho việc ghép nối với PLC

Các Module vào /ra

Hình 2.1: Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển Bên cạnh đó, một bộ PLC hoàn chỉnh còn đi kèm thêm một đơn vị lập trình bằng tay hay bằng máy tính Hầu hết các đơn vị lập trình đơn giản đều có đủ RAM đểchứa đựng chương trình dưới dạng hoàn thiện hay bổ sung Nếu đơn vị lập trình là đơn vị xách tay , RAM thường là loại CMOS có pin dự phòng, chỉ khi nào chương trình đã được kiểm tra và sẳn sàng sử dụng thì nó mới truyền sang bộ nhớ PLC Đối với các PLC lớn thường lập trình trên máy tính nhằm hổ trợ cho việc viết, đọc và kiểm tra chương trình Các đơn vị lập trình nối với PLC qua cổng RS232, RS422, RS458, …

Khối điều khiển trung tâm (CPU) gồm ba phần: bộ xử lý, hệ thống bộ nhớ và hệ thống nguồn cung cấp

Hình 2.2: Sơ đồ khối tổng quát của CPU

a Đơn vị xử lý trung tâm (Processor):

CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC Bộ xử lý sẽ đọc và kiểm tra chương trình được chứa trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện thứ tự từng lệnh trong chương trình

sẽ đóng hay ngắt các đầu ra Các trạng thái ngõ ra ấy được phát tới các thiết bị liên kết để thực thi Và toàn bộ các hoạt động thực thi đó đều phụ thuộc vào chương trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ

b Hệ thống bus

Hệ thống Bus là tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu song song :

đồng bộ các hoạt động trong PLC

Trong PLC các số liệu được trao đổi giữa bộ vi xử lý và các module vào ra thông qua Data Bus Address Bus và Data Bus gồm 8 đường, ở cùng thời điểm cho phép truyền 8 bit của 1 byte một cách đồng thời hay song song.

Hệ thống Bus sẽ làm nhiệm vụ trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và I/O Bên cạch đó, CPU được cung cấp một xung Clock có tần số từ 18 MHZ Xung này quyết định tốc độ hoạt động của PLC và cung cấp các yếu tố về định thời, đồng hồ của hệ thống

c Bộ nhớ:

Bộ nhớ bên trong PLC được tạo bỡi các vi mạch bán dẫn, mỗi vi mạch này có khả năng chứa 2000 ÷ 16000 dòng lệnh , tùy theo loại vi mạch Trong PLC các bộ nhớ như RAM, EPROM đều được sử dụng

RAM (Random Access Memory ) có thể nạp chương trình, thay đổi hay xóa bỏ nội dung bất kỳ lúc nào Nội dung của RAM sẽ bị mất nếu nguồn điện nuôi bị mất

Để tránh tình trạng này các PLC đều được trang bị một pin khô, có khả năng cung cấp năng lượng dự trữ cho RAM từ vài tháng đến vài năm Trong thực tế RAM được dùng để khởi tạo và kiểm tra chương trình Khuynh hướng hiện nay dùng

CMOSRAM nhờ khả năng tiêu thụ thấp và tuổi thọ lớn

EPROM (Electrically Programmable Read Only Memory) là bộ nhớ mà người sử dụng bình thường chỉ có thể đọc chứ không ghi nội dung vào được Nội dung của EPROM không bị mất khi mất nguồn , nó được gắn sẵn trong máy , đã được nhà sản xuất nạp và chứa hệ điều hành sẵn Nếu người sử dụng không muốn mở rộng bộ nhớ thì chỉ dùng thêm EPROM gắn bên trong PLC Trên PG (Programer) có sẵn chổ ghi

và xóa EPROM

Môi trường ghi dữ liệu thứ ba là đĩa cứng hoạc đĩa mềm, được sử dụng trong máylập trình Đĩa cứng hoặc đĩa mềm có dung lượng lớn nên thường được dùng để lưu những chương trình lớn trong một thời gian dài

2 Các hoạt động xử lý bên trong PLC

và độ lớn của chương trình Một chu lỳ thực hiện bao gồm ba giai đoạn nối tiếp nhau:

ngõ vào Phần chương trình phục vụ công việc này có sẵn trong PLC và được gọi là hệ điều hành

trình

cổng truyền thông hay các module mở rộng

trạng thái của modul mở rộng

 Xuất tín hiệu ngõ ra: bộ vi xử lý sẽ gán các trạng thái mới cho các đầu ra tại các module đầu ra

Để làm tăng tốc độ thực thi chương trình, các ngõ I/O được cập nhật tới một vùng đặc biệt trong chương trình Ở đây, vùng RAM đặc biệt này được dùng như một bộ đệm lưu trạng thái các logic điều khiển và các đơn vị I/O Từng ngõ vào và ngõ ra được cấp phát một ô nhớ trong vùng RAM này Trong khi kưu trạng thái các ngõ

vào/ra vào RAM CPU quét khối ngõ vào và lưu trạng thái chúng vào RAM Quá trình này xảy ra ở một chu kỳ chương trình

Khi chương trình được thực hiện, trạng thái của các ngõ vào đã lưu trong RAM được đọc ra Các tác vụ được thực hiện theo các trạng thái trên và kết quả trạng thái của các ngõ ra được lưu vào RAM ngõ ra Sau đó vào cuối chu kỳ quét, quá trình cập nhật trạng thái vào/ra chuyển tất cả tín hiệu ngõ ra từ RAM vào khối ngõ ra tương ứng, kích các ngõ ra trên khối vào ra Khối ngõ ra được chốt nên chúng vẫn duy trì trạng thái cho đến khi chúng được cập nhật ở chu kỳ quét kế tiếp

Thời gian cập nhật tất cả các ngõ vào ra phụ thuộc vào tổng số I/O được sử dụng, thường là vài ms Thời gian thực thi chương trình (chu kỳ quét) phụ thuộc vào độ lớnchương trình điều khiển Thời gian thi hành một lệnh cơ bản (một bước) là 0,08 µs đến 0.1 µs tùy loại PLC, nên chương trình có độ lớn 1K bước (1000 bước) có chu kỳ quét là 0,8 ms đến 1ms Tuy nhiên, chương trình điều khiển thường ít hơn 1000 bước,khoảng 500 bước trở lại

2.1.1.2 Một số PLC FX của Mitsubishi:

1 Giới thiệu một số loại PLC FX

Bộ điều khiển lập trình PLC của Mitsubish hiện nay có rất nhiều họ khác nhau như

họ Alpha, họ Q, họ FX, họ A và có những tính năng và ứng dụng riêng Với yêu cầu của đề tài: “Thiết kế hệ thống điều khiển máy bán café tự động sử dụng PLC FX của Mitsubishi” thì ở đây chỉ đi sâu vào tìm hiểu PLC họ FX Hiện nay, PLC họ FX đã cho ra đời tới dòng thứ 3 và đáp ứng tốt các đòi hỏi khắc khe của các ứng dụng trong sản suất, điều khiển,…

Sau đây, em xin giới thiệu về một số PLC FX của Mitsubishi: FX1S, FX1N,

100 µs 1,52 → 100 µs 0,642 → 100 µs Ngôn ngữ lập

8k Steps (64k Steps gắn thêm bộ nhớ ngoài)

Cấu hình vào/ra

có thể

30 I/O Max input 16Max output 14

C246÷ C250

Pha A/B

32 bit

C251, C252, C254

điều

chỉnh

D8030 và D8031

phân H

16 bit: 0000 ÷ FFFF

32 bit: 00000000 ÷ FFFFFFFFDấu

Mỗi dòng PLC phù hợp với các ứng dụng khác nhau:

- FX1N PLC thích hợp cho các ứng dụng dùng trong công nghiệp chế biến gỗ, trong các hệ thống điều khiển cửa, hệ thống máy nâng, thang máy, sản xuất xe hơi, hệthống điều hòa không khí trong các nhà kính, hệ thống xử lý nước thải, hệ thống điều khiển máy dệt,…

- FX2N PLC thích hợp các ứng dụng điều khiển dây chuyền sản xuất, xử lý nước thái, các ứng dụng hệ thống xử lý môi trường, điều khiển các máy dệt và trong các ứng dụng dây chuyền đóng lắp ráp tàu biển…

- FX3U PLC được ứng dụng trong các ngành công nghiệp: hệ thống vận chuyển

nân hạ, dây chuyền đóng gói, các robot lắp ráp sản phẩm, dây chuyền sản suất thủy

tinh, xi măng

Đề tài “Thiết kế hệ thống máy bán café tự động sử dụng PLC FX của Mitsubishi”

yêu cầu sử dụng số lượng đầu vào ra khoảng 30, thời gian thực hiện không giới hạn,

vì vậy có thể sử dụng PLC FX1N cho đề tài Tuy nhiên, hiện nay chương trình học

cũng đang nghiên cứu và sử dụng dòng PLC FX3U của hãng Mitsubishi, nên nhóm

sẽ chọn PLC FX3U của Mitsubishi để làm trung tâm xử lý chính cho hệ thống máy

Input

Output (sốcổng, loại)

Kíchthước

8,

130x90x86FX3U-

8,

130x90x86