Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong tiến trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa, việc ứng dụng các dây chuyền sản xuất tự động hóa đóng vai trò trọng tâm nhằm tiết giảm chi phí vận hành, nâng cao năng suất và duy trì chất lượng thành phẩm đồng đều. Cùng với tốc độ đô thị hóa, ngành xây dựng tại Việt Nam ghi nhận sự gia tăng nhanh chóng về nhu cầu sử dụng các loại sơn phủ bề mặt nhằm mục đích bảo vệ kết cấu công trình và hoàn thiện mỹ quan. Chất lượng của màng sơn và độ chính xác của màu sắc phụ thuộc trực tiếp vào công nghệ pha trộn nguyên liệu.

Tuy nhiên, tại thời điểm thực hiện đề tài, phần lớn các cơ sở sản xuất và gia công sơn vừa và nhỏ trên thị trường vẫn áp dụng phương pháp pha màu thủ công dựa trên kinh nghiệm của người vận hành. Quy trình thủ công này bộc lộ nhiều hạn chế lớn: độ chính xác về tỉ lệ phối màu thấp, sai số lớn giữa các mẻ trộn, năng suất lao động hạn chế và tiêu tốn nhiều thời gian. Để khắc phục các nhược điểm trên, việc ứng dụng bộ điều khiển lập trình (PLC) vào việc tự động hóa quá trình định lượng và phối trộn là một yêu cầu kỹ thuật cấp thiết nhờ các ưu điểm về chi phí lắp đặt, độ tin cậy, khả năng tùy biến thuật toán và tính ổn định trong môi trường công nghiệp.

Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài được xác định thông qua các nội dung chính:

  1. Thu thập, tổng hợp cơ sở lý thuyết về quy trình công nghệ trộn sơn và cấu trúc hoạt động của thiết bị điều khiển lập trình PLC họ S7-200 của hãng Siemens.
  2. Khảo sát, tính toán và lựa chọn cấu hình phần cứng cho hệ thống trộn sơn tự động, bao gồm cảm biến mức, cảm biến nhận diện, bơm sơn, động cơ khuấy trộn, van điện từ và các khí cụ điều khiển trung gian.
  3. Thiết lập sơ đồ nguyên lý hoạt động, sơ đồ kết nối mạch điện vào/ra (I/O) với PLC và xây dựng chương trình điều khiển hoàn chỉnh cho hệ thống bằng ngôn ngữ hình thang (Ladder Logic).

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống phối trộn sơn tự động 3 màu cơ bản kết hợp bồn trộn chính; bộ điều khiển logic lập trình được Siemens PLC S7-200 (trọng tâm là các dòng CPU 212, CPU 214 và CPU 224).
  • Phạm vi nghiên cứu: Phạm vi không gian và công nghệ tập trung vào mô hình tự động hóa trạm trộn sơn công nghiệp tại Trường Đại học Dân lập Hải Phòng; phạm vi thời gian thực hiện và hoàn thành trong năm 2018 theo chương trình đào tạo kỹ sư ngành Điện Tự Động Công Nghiệp.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết của đề tài được xây dựng dựa trên nguyên lý điều khiển tự động hóa quá trình sản xuất rời rạc và liên tục trong công nghiệp, lý thuyết điều khiển logic khả trình trên nền tảng PLC Simatic S7-200 và các nguyên lý đo lường, chuyển đổi tín hiệu cảm biến.

Về mặt công nghệ điều khiển, hệ thống dựa trên mô hình chu kỳ quét tuần hoàn (scan cycle) của CPU điều khiển và cấu trúc phân vùng bộ nhớ logic. Cấu trúc bộ nhớ được phân định thành: vùng chương trình (non-volatile), vùng tham số, vùng dữ liệu (các miền V, I, Q, M, SM) và vùng đối tượng (thanh ghi Timer, Counter, bộ đếm tốc độ cao, tích lũy AC). Nguyên lý đo lường trạng thái dựa trên hiện tượng cảm ứng điện dung (áp dụng cho cảm biến đo mức chất lỏng SA Series) và nguyên lý thu phát phản xạ quang điện (áp dụng cho cảm biến quang hồng ngoại SN-E18-B03N1).

Phương pháp nghiên cứu được triển khai bao gồm:

  • Phương pháp phân tích và tổng hợp tài liệu: Khảo cứu lịch sử phát triển ngành công nghiệp sản xuất sơn trên thế giới và tại Việt Nam qua các thời kỳ lịch sử; phân tích các thông số kỹ thuật, cấu hình phần cứng và tập lệnh điều khiển của dòng PLC S7-200 do Siemens phát hành.
  • Phương pháp thiết kế kỹ thuật hệ thống: Lựa chọn, tính toán thông số cơ - điện của các thiết bị chấp hành (động cơ khuấy, bơm màng khí nén, van điện từ thường đóng) và khí cụ điều khiển (rơ le trung gian Omron LY2N DC24); thiết kế cấu hình mạng dây nối và phân bổ địa chỉ bảng biến vào/ra logic.
  • Phương pháp lập trình và mô phỏng: Ứng dụng ngôn ngữ lập trình Ladder Diagram (LAD) trên phần mềm STEP 7 Micro/WIN kết hợp công cụ mô phỏng để kiểm chứng tính đúng đắn của thuật toán điều khiển theo từng giai đoạn làm việc của hệ thống.

Nguồn dữ liệu sử dụng trong đề tài bao gồm các sổ tay kỹ thuật (manuals) của hãng Siemens, tài liệu kỹ thuật thiết bị công nghiệp từ Omron, Kailing, APP, thông tin lưu trữ của Hiệp hội Sơn - Mực in Việt Nam (VPIA) và hệ thống giáo trình chuyên ngành Tự động hóa xí nghiệp công nghiệp.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống trộn sơn tự động được thiết kế dưới dạng dây chuyền liên hoàn từ khâu cấp nguyên liệu, định lượng, khuấy trộn đến khâu xả thành phẩm vào thùng chứa. Cấu hình phần cứng và các thông số kỹ thuật được xác lập như sau:

Hạng mục thiết bị Chủng loại / Mã hiệu Thông số kỹ thuật chính Chức năng trong hệ thống
Bồn chứa nguyên liệu 03 bồn hình trụ tròn Dung tích 1 $m^3$/bồn (chứa sơn Xanh, Đỏ, Vàng) Chứa các dòng sơn gốc phục vụ phối màu
Bồn trộn chính 01 bồn hình trụ tròn Dung tích 50 lít Thực hiện quá trình phối trộn các thành phần sơn
Máy bơm sơn Bơm màng APP-2504 (Đài Loan) Áp suất mô tơ khí: 20 ~ 100 psi; Đường kính mô tơ khí: 85 mm; Nhiệt độ làm việc: 4,4 ~ 70°C; Khối lượng: 20 kg Bơm chuyển sơn từ các bồn chứa về bồn trộn chính
Động cơ khuấy trộn Động cơ AC không đồng bộ 1 pha Tần số 50 Hz; Công suất định mức: 90 W Dẫn động cánh khuấy để đồng hóa dung dịch sơn
Cảm biến báo mức Cảm biến điện dung SA SERIES Nguồn: 110/220VAC hoặc 24VDC; Nhiệt độ: -20 ~ 200°C; Độ nhạy: 10pf/20pf/40pf; Trễ: 0 ~ 6s; Đầu ra NPN/Relay 5A; Ren 1" NPT; Chuẩn IP65/chống nổ Giám sát mức chất lỏng (báo đầy / báo cạn) trong các bồn
Cảm biến vị trí Cảm biến hồng ngoại SN-E18-B03N1 Nguồn: 6 ~ 36VDC; Dòng tiêu thụ < 300 mA; Khoảng cách phát hiện: điều chỉnh tới 30 cm; Đầu ra NPN Phát hiện sự hiện diện của thùng hứng sơn tại cửa xả
Van điều khiển Van điện từ Kailing phi 21 (2W 160-15 NC) Nguồn: 220VAC / 24VDC; Thân đồng thau; Ren phi 21 mm; Nhiệt độ: -5 ~ 80°C; Áp suất tối đa 1 MPa; Kiểu thường đóng (NC) Đóng/mở đường ống dẫn sơn tự động từ bồn trộn chính
Rơ le trung gian Omron LY2N DC24 Điện áp cuộn hút: 24VDC; 2 cặp tiếp điểm; Thời gian đóng ngắt: 25 ms; Tần số thao tác: 1800 lần/h; Tuổi thọ: 500.000 lần; Cách điện 100 MΩ Cách ly quang/điện và đệm công suất điều khiển bơm, động cơ
Hệ thống cảnh báo Đèn chỉ thị công nghiệp 4 màu: Xanh dương (Đang trộn), Đỏ (Dừng trộn), Xanh lá cây (Báo đầy bồn), Vàng (Báo hết sơn bồn) Hiển thị trạng thái vận hành trực quan cho nhân viên

Về mặt xử lý trung tâm, đề tài phân tích chi tiết dòng CPU 214 của PLC S7-200. Khối điều khiển trung tâm sở hữu 14 cổng vào số (DI), 10 cổng ra số (DO), cho phép mở rộng tối đa 7 module với tổng dung lượng vào/ra đạt 64 I / 64 O. Bộ nhớ dữ liệu đọc/ghi có dung lượng 2048 từ đơn (4 Kbyte) trong đó có 512 từ không đổi, tích hợp 128 bộ thời gian (Timer), 128 bộ đếm (Counter), 688 bit nhớ đặc biệt (SM), 3 bộ đếm tốc độ cao (2 KHz và 7 KHz), 2 bộ phát xung tốc độ cao PTO/PWM và khả năng lưu giữ dữ liệu lên đến 190 giờ khi mất nguồn.

Hệ thống được điều khiển thông qua chu trình quét 4 bước chuẩn của S7-200:

  1. Giai đoạn 1: Đọc tín hiệu vật lý từ các cảm biến đưa vào bộ đệm ảo đầu vào (Input Process Image).
  2. Giai đoạn 2: CPU thực thi tuần tự các câu lệnh trong chương trình từ network đầu tiên đến network cuối cùng.
  3. Giai đoạn 3: Chuyển dữ liệu tính toán từ bộ đệm ảo đầu ra (Output Process Image) tới các cổng xuất vật lý.
  4. Giai đoạn 4: Thực hiện các tác vụ truyền thông nội bộ và tự chẩn đoán kiểm tra lỗi phần cứng/phần mềm.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Giới thiệu về hệ thống trộn sơn

Chương 1 tập trung khảo cứu bối cảnh lịch sử phát triển của ngành sơn toàn cầu và Việt Nam, đồng thời trình bày cấu tạo phần cứng chi tiết của hệ thống trộn sơn tự động.

  • Lịch sử phát triển ngành sơn thế giới được phân tích từ dấu mốc tranh hang động nguyên thủy cách đây 25.000 năm, qua giai đoạn Ai Cập cổ đại (3000 – 600 TCN), Hy Lạp - La Mã (600 TCN – 400 SCN) với công nghệ sơn dầu béo, đến cuộc Cách mạng Khoa học Kỹ thuật lần thứ nhất ở thế kỷ 18. Tác giả chỉ ra xu hướng hiện đại khi hơn 75% sản phẩm trên thị trường là sơn gốc nước thay thế sơn gốc dầu, ứng dụng các công nghệ tiên tiến như công nghệ liên kết đan chéo, hybrid và công nghệ nano.
  • Lịch sử phát triển ngành sơn Việt Nam được phân kỳ qua 4 giai đoạn cụ thể:
    1. Giai đoạn 1914 – 1954: Khởi đầu từ xưởng sơn dầu của ông Nguyễn Sơn Hà, hình thành 3 công ty sơn lớn (Sơn Thái Bình tại Hà Nội, Sơn Nguyễn Sơn Hà tại Hải Phòng, Sơn Bạch Tuyết tại Sài Gòn); sản phẩm chính là sơn dầu, sơn alkyd dung môi chất lượng đơn giản.
    2. Giai đoạn 1954 – 1975: Miền Bắc vận hành 3 nhà máy quốc doanh (Sơn Tổng Hợp Hà Nội, Hóa chất Sơn Hà Nội, Sơn Hải Phòng); Miền Nam có 16 hãng sơn (tiêu biểu như Bạch Tuyết, Huệ Phát, Á Đông, Á Châu, Vĩnh Phát).
    3. Giai đoạn 1976 – 1989: Thời kỳ bao cấp, sản lượng toàn quốc dưới 10.000 tấn/năm, chủ yếu là sơn dầu từ nhựa thiên nhiên (nhựa thông, chai cục), hạn chế về nguyên liệu dung môi và bột màu nhập khẩu.
    4. Giai đoạn 1990 – 2008: Thời kỳ hội nhập kinh tế thị trường, tốc độ tăng trưởng đạt 15 – 20%/năm. Đến năm 2008, doanh nghiệp FDI chiếm 60% thị phần, doanh nghiệp trong nước chiếm 40%; sơn trang trí chiếm 64 – 66% thể tích nhưng chỉ chiếm 41 – 45% giá trị. Ngày 25/4/2008, Hiệp hội ngành nghề sơn - mực in Việt Nam (VPIA) chính thức được thành lập và gia nhập Hội đồng quốc tế sơn Châu Á (APIC).
  • Về cấu tạo cơ khí - điện: Trình bày chi tiết cấu tạo hệ 3 bồn chứa sơn cơ bản dung tích 1 $m^3$, bồn trộn 50 lít, máy bơm màng APP-2504, động cơ khuấy 90W, cảm biến mức điện dung SA Series, cảm biến quang hồng ngoại SN-E18-B03N1, van điện từ Kailing phi 21, rơ le Omron LY2N và hệ thống 4 đèn báo hiển thị.

Chương 2. Tổng quan về PLC S7-200

Chương 2 trình bày toàn diện lý thuyết điều khiển lập trình và kiến trúc của PLC Simatic S7-200 (Siemens).

  • Trình bày lịch sử phát triển của thiết bị PLC từ mô hình đầu tiên năm 1968 (General Motors), thiết bị lập trình cầm tay năm 1969, sự định hình ngôn ngữ Ladder Diagram thập niên 1970 và khả năng mở rộng hàng nghìn I/O, tích hợp thuật toán PID, mờ từ năm 1975 đến nay.
  • Phân tích cấu hình phần cứng: Cấu trúc đơn vị cơ bản (CPU 214), đèn trạng thái (SF, RUN, STOP), công tắc chọn chế độ 3 vị trí (RUN, STOP, TERM), chiết áp chỉnh định tương tự, pin nuôi bộ nhớ, cổng truyền thông nối tiếp RS-485 chuẩn PPI (tốc độ 9600 baud).
  • So sánh năng lực phần cứng giữa hai dòng CPU tiêu biểu:
Đặc tính kỹ thuật CPU 212 CPU 214
Cổng vào/ra tích hợp sẵn 8 DI / 6 DO 14 DI / 10 DO
Khả năng mở rộng module Tối đa 2 module Tối đa 7 module
Tổng số I/O cực đại 64 vào / 64 ra 64 vào / 64 ra
Bộ nhớ dữ liệu đọc/ghi 512 từ đơn (100 từ không đổi) 2048 từ đơn (512 từ không đổi)
Bộ định thời gian (Timer) 64 bộ (2 bộ 1ms, 8 bộ 10ms, 54 bộ 100ms) 128 bộ (4 bộ 1ms, 16 bộ 10ms, 108 bộ 100ms)
Bộ đếm (Counter) 64 bộ (đếm tiến hoặc tiến/lùi) 128 bộ (đếm tiến hoặc tiến/lùi)
Bit nhớ đặc biệt (SM) 368 bit 688 bit
Bộ đếm tốc độ cao (HSC) Hạn chế 3 bộ (tần số 2 KHz và 7 KHz)
Bộ phát xung tốc độ cao Không tích hợp 2 bộ (chế độ PTO hoặc PWM)
Thời gian lưu dữ liệu khi mất nguồn 50 giờ 190 giờ
  • Cấu trúc bộ nhớ: Trình bày quy tắc định địa chỉ truy cập theo Bit (V125.0), Byte (VB150), Word (VW150), Double Word (VD150) và bảng giới hạn toán hạng của CPU 214.
  • Tập lệnh lập trình: Khảo sát 3 ngôn ngữ lập trình LAD, STL, FBD; hệ thống hóa tập lệnh cơ bản trong LAD gồm tiếp điểm thường mở, tiếp điểm thường đóng, cuộn dây ngõ ra, lệnh SET/RESET, các cổng logic Boolean, lệnh nghịch đảo (INV), các phép toán logic AND/OR/XOR (xử lý trên Word và Double Word), các phép so sánh số nguyên/thực (==, >=, <=) và các khối hàm định thời gian TON (không nhớ), TONR (có nhớ trạng thái ngõ vào).

Chương 3. Thiết kế hệ thống trộn sơn tự động dùng PLC S7-200

Chương 3 là phần thiết kế kỹ thuật ứng dụng, chuyển hóa các yêu cầu công nghệ thành sơ đồ đấu nối và logic điều khiển thực tế.

  • Xây dựng nguyên lý hoạt động: Quá trình vận hành diễn ra theo quy trình khép kín. Người vận hành thiết lập chế độ; hệ thống kiểm tra trạng thái mức nguyên liệu trong 3 bồn cấp thông qua cảm biến điện dung. Khi đủ điều kiện, các bơm màng hoạt động để cấp định lượng thành phần sơn vào bồn trộn chính 50 lít. Sau khi hoàn tất nạp nguyên liệu, động cơ khuấy 90W kích hoạt đảo đều dung dịch theo thời gian cài đặt. Đèn xanh dương sáng báo hiệu đang trộn. Khi kết thúc chu kỳ trộn, đèn đỏ báo dừng; cảm biến hồng ngoại kiểm tra có thùng chứa tại vị trí xả, van điện từ Kailing mở ra để chiết rót sơn thành phẩm vào thùng.
  • Thiết kế sơ đồ điện: Thiết kế sơ đồ đấu nối cấp nguồn (220VAC, 24VDC), mạch cấp nguồn CPU, các đường tín hiệu cảm biến về cổng Input và các mạch điều khiển cuộn hút rơ le trung gian Omron, van điện từ, đèn báo tại cổng Output.
  • Lập bảng phân bổ cổng vào/ra (I/O) và xây dựng chương trình điều khiển hoàn chỉnh bằng phần mềm STEP 7 Micro/WIN thể hiện dưới dạng ngôn ngữ hình thang LAD.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã hoàn thành các mục tiêu kỹ thuật đặt ra với các kết quả cụ thể:

  1. Xác lập hoàn chỉnh giải pháp tự động hóa cho trạm trộn sơn 3 màu cơ bản, thay thế phương pháp thủ công bằng hệ thống điều khiển tự động sử dụng PLC Siemens S7-200.
  2. Xây dựng bảng lựa chọn và tính toán thiết bị chi tiết: bồn chứa 1 $m^3$, bồn trộn 50 lít, máy bơm màng APP-2504 (áp suất khí 20-100 psi), động cơ trộn 90W 1 pha 50Hz, van điện từ đồng thau phi 21mm (áp suất max 1 MPa), cảm biến mức điện dung SA Series (độ trễ 0-6s, nhiệt độ max 200°C), cảm biến hồng ngoại SN-E18-B03N1 (khoảng cách 30 cm) và rơ le trung gian Omron LY2N (tuổi thọ 500.000 lần).
  3. Hệ thống hóa đầy đủ cấu hình phần cứng, nguyên lý làm việc 4 giai đoạn của CPU và toàn bộ tập lệnh LAD cơ bản trên PLC S7-200 CPU 214 phục vụ lập trình ứng dụng.
  4. Thiết kế hoàn thiện sơ đồ đấu nối mạch điện phần cứng và thuật toán điều khiển tuần tự, đồng bộ hóa giữa các khâu bơm màng, khuấy trộn, giám sát mức và chiết rót.

Đóng góp của đồ án thể hiện ở việc cung cấp một tài liệu kỹ thuật có tính hệ thống về việc ứng dụng PLC S7-200 trong việc xử lý các bài toán điều khiển logic - mẻ (batch process) trong ngành công nghiệp hóa chất/sơn tại địa phương, làm rõ quy trình chuyển đổi tín hiệu từ các cảm biến công nghiệp sang tín hiệu điều khiển số.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đồ án:

  • Phạm vi thiết kế của đồ án tập trung chủ yếu vào phần thiết kế nguyên lý, cấu hình phần cứng và lập trình logic trên bộ điều khiển S7-200 độc lập; chưa tiến hành thử nghiệm vận hành trên dây chuyền công nghiệp quy mô lớn.
  • Hệ thống điều khiển chưa tích hợp các khối hàm xử lý tín hiệu tương tự (Analog) chuyên sâu để điều khiển biến tần thay đổi tốc độ động cơ khuấy hoặc cân định lượng loadcell điện tử với độ chính xác cao.

Hướng phát triển tiếp theo:

  • Mở rộng nghiên cứu kết nối mạng truyền thông công nghiệp (như Profibus, Ethernet) và xây dựng giao diện giám sát, thu thập dữ liệu HMI/SCADA giúp người vận hành theo dõi trực quan các thông số nhiệt độ, áp suất, mức sơn theo thời gian thực.
  • Nâng cấp thuật toán để thực hiện việc phối trộn đa dạng màu sắc theo các công thức phức tạp hơn, vượt ra ngoài giới hạn 3 màu cơ bản.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên các ngành Điện Tự Động Công Nghiệp, Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, Cơ điện tử và Kỹ thuật Điện - Điện tử khi thực hiện đồ án môn học, đồ án tốt nghiệp hoặc các dự án nghiên cứu về hệ thống điều khiển mẻ (batch control).

Các nội dung có giá trị tham khảo cao bao gồm:

  • Toàn bộ nội dung Chương 2 về tổng quan cấu trúc bộ nhớ, nguyên lý quét và tập lệnh chi tiết của dòng PLC Siemens S7-200 (CPU 212 và CPU 214).
  • Quy trình lựa chọn, tra cứu thông số kỹ thuật và phương pháp đấu nối các thiết bị cảm biến công nghiệp (cảm biến điện dung, cảm biến quang phản xạ) kết hợp các cơ cấu chấp hành điện từ trong một quy trình sản xuất thực tế.

Câu hỏi thường gặp

1. Hệ thống trộn sơn trong đồ án sử dụng các loại bồn chứa và động cơ khuấy có thông số kỹ thuật như thế nào?
Hệ thống sử dụng 3 bồn chứa sơn cơ bản (màu Xanh, Đỏ, Vàng) có dạng hình trụ tròn với dung tích mỗi bồn là 1 $m^3$. Bồn chứa chính để thực hiện quá trình phối trộn có dung tích 50 lít. Động cơ khuấy là loại động cơ xoay chiều không đồng bộ 1 pha, hoạt động ở tần số 50 Hz với công suất định mức 90 W.

2. Cảm biến mức và cảm biến phát hiện thùng sơn được lựa chọn thuộc loại nào và có thông số ra sao?
Cảm biến mức là dòng cảm biến báo mức kiểu điện dung SA SERIES, hoạt động theo nguyên lý cảm ứng điện dung giữa điện cực và thành bồn, chịu được nhiệt độ từ -20 đến 200°C, độ nhạy điều chỉnh được ở các mức 10pf, 20pf, 40pf, thời gian trễ 0-6 giây, cấp bảo vệ IP65/phòng nổ. Cảm biến phát hiện thùng sơn là loại cảm biến quang hồng ngoại SN-E18-B03N1, sử dụng nguồn cấp 6-36VDC, khoảng cách phát hiện vật cản có thể điều chỉnh tối đa lên đến 30 cm, ngõ ra transistor NPN.

3. Khối CPU 214 của PLC S7-200 có những đặc tính kỹ thuật gì nổi bật so với CPU 212?
CPU 214 có 14 cổng vào / 10 cổng ra số (so với 8 vào / 6 ra của CPU 212), có thể mở rộng tối đa 7 module. CPU 214 sở hữu bộ nhớ dữ liệu 2048 từ đơn (4 Kbyte) với 512 từ không đổi, 128 bộ Timer, 128 bộ Counter, 688 bit nhớ đặc biệt SM, 3 bộ đếm tốc độ cao HSC (2 KHz và 7 KHz), 2 bộ phát xung nhanh PTO/PWM, 2 chiết áp chỉnh định tương tự và khả năng duy trì dữ liệu lên đến 190 giờ khi mất nguồn cung cấp (so với 50 giờ của CPU 212).

4. Hệ thống quy định trạng thái hiển thị của các đèn báo màu sắc như thế nào?
Hệ thống trang bị 4 loại đèn báo trạng thái: Đèn màu xanh dương báo hiệu hệ thống đang trong quá trình trộn; Đèn màu đỏ báo hiệu dừng quá trình trộn; Đèn màu xanh lá cây báo hiệu trạng thái đầy sơn ở mỗi bồn chứa; Đèn màu vàng báo hiệu trạng thái hết sơn ở mỗi bồn chứa.

5. Một chu kỳ quét (scan cycle) của CPU PLC S7-200 bao gồm những giai đoạn nào?
Chu kỳ quét của CPU S7-200 được chia thành 4 giai đoạn tuần hoàn: Giai đoạn 1 chuyển dữ liệu từ các cổng vật lý vào bộ đệm ảo đầu vào; Giai đoạn 2 thực hiện các lệnh trong chương trình ứng dụng từ đầu đến cuối; Giai đoạn 3 chuyển dữ liệu từ bộ đệm ảo đầu ra ra các cổng vật lý; Giai đoạn 4 thực hiện việc truyền thông nội bộ và tự chẩn đoán, kiểm tra lỗi hệ thống.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế hệ thống trộn sơn tự động dùng PLC S7-200" của sinh viên Nguyễn Thanh Hà đã giải quyết trọn vẹn bài toán tự động hóa quy trình pha trộn sơn xây dựng nhằm khắc phục các nhược điểm của phương pháp thủ công truyền thống. Tác giả đã hoàn thành việc khảo sát công nghệ, lựa chọn cấu hình phần cứng đồng bộ từ cảm biến điện dung, cảm biến hồng ngoại đến cơ cấu chấp hành van điện từ, bơm màng và động cơ trộn. Công trình đã xây dựng thành công giải pháp điều khiển logic trên nền tảng PLC Siemens S7-200 CPU 214 với cấu trúc chương trình rõ ràng, logic vận hành mạch lạc, đóng góp một tài liệu tham khảo kỹ thuật hữu ích cho công tác đào tạo và ứng dụng tự động hóa công nghiệp.