đề tài Thiết kế và thi công mô hình chiết rót nước và đóng nắp chai tự động bằng PLC-S7-1200

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
1.1 Đặt vấn đề
Ngày nay với sự phát triển của ngành tự động hóa ngày càng cao, các nhà máy
hầu hết đều áp dụng những tiến bộ khoa học tân tiến nhất để cho ra những s ảm
phẩm chất lượng cao mà giá thành phù hợp với người tiêu dùng. Mặt khác, đ ể đ ảm
bảo tính chính xác cao hơn trong sản xuất và tiết ki ệm chi phí nhân cơng các nhà
máy sản xuất bắt buộc phải sử dụng đến máy móc thiết bị tự động đ ể có th ể đáp
ứng tính cạnh tranh khốc liệt trên thị trường. Trong thực tế, việc sản xuất những
sản phẩm được bảo quản trong chai, lọ, lon là rất nhi ều, chúng đóng góp m ột ph ần
sản phẩm rất lớn cho xã hội.
Với sự đam mê học hỏi cùng những nhu cầu thực tế cấp thi ết của n ền công
nghiệp nước nhà ngày nay. Chính vì vậy nhóm em đã quyết định ch ọn đ ề tài “ Thiết
kế và thi công mô hình chiết rót nước và đóng n ắp chai t ự đ ộng b ằng PLC-S71200” để nghiên cứu sâu hơn về quy trình sản xuất tự động hóa.


1.2 Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Mục đích: Nghiên cứu, thiết kế và thi cơng mơ hình chiết rót nước và đóng nắp
chai tự động bằng PLC-S7-1200.
Đối tượng: Mơ hình chiết rót nước và đóng nắp chai tự động.
Phạm vi: Đồ án tốt nghiệp.

1.3 Phương pháp nghiên cứu
Các phương pháp nghiên cứu của nhóm em:
 Đọc hiểu và phân tích.
 Thiết kế mơ hình và mơ phỏng.

1.4 Giới hạn đề tài
Do hạn chế về mặt kinh tế và thời gian nên nhóm em chỉ thiết kế hai khâu là:
chiết rót và đóng nắp trong dây chuyền sản xuất.
Mặc dù đã rất cố gắng nhưng không thể tránh được nhưng sai sót vì v ậy r ất
mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy, cơ đ ể đồ án của nhóm em đư ợc hồn

thiện hơn.


CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CHIẾT RÓT
ĐÓNG NẮP CHAI TỰ ĐỘNG
2.1 Tổng quan về quá trình tự động hóa sản xu ất

Tự động hóa sản xuất là dùng năng lượng phi sinh v ật (cơ, đi ện, đi ện t ử...) đ ể

thực hiện một phần hay toàn bộ q trình cơng nghệ mà ít nhi ều khơng c ần s ự can
thiệp của con người. Tự động hóa là một q trình liên quan tới vi ệc áp d ụng các h ệ
thống cơ khí, điện tử, máy tính để hoạt động, điều khi ển sản xuất. Cơng ngh ệ này
bao gồm:






Những cơng cụ máy móc tự động.
Máy móc lắp ráp tự động.
Người máy cơng nghiệp.
Hệ thống vận chuyển và điều khiển vật liệu tự động.
Hệ thống máy tính cho việc soạn thảo kế hoạch, thu thập dữ liệu và ra
quyết định để hỗ trợ sản xuất.

2.1.1 Phân loại tự động hóa
2.1.1.1 Tự động hóa cứng
Đó là hệ thống gồm các thiết bị chuyên dùng được sắp x ếp theo đúng trình t ự
cơng nghệ chế tạo sản phẩm. Công việc ở mỗi nguyên công thường rất đơn giản, vì

vậy mối quan hệ giữa các ngun cơng về không gian và thời gian phải rất chặt chẽ.
Tự động hóa cứng có những đặc trưng chính như sau:
 Có hiệu quả trong sản xuất hàng loạt.
 Vốn đầu tư ban đầu cao, tuy nhiên bù đắp lại là năng suất cao.
 Tự động hóa cứng kém linh hoạt, khơng th ể hoặc khó đáp ứng được s ự thay
đổi sản phẩm.


2.1.1.2 Tự động hóa theo chương trình
Tự động hóa theo chương trình được thực hiện trên các thiết bị có khả năng
thay đổi trình tự cơng việc theo chương trình được lập trình sẵn. Mỗi m ột s ản
phẩm mới sẽ yêu cầu lập lại một chương trình mới.
Tự động hóa theo chương trình có những đặc điểm cơ bản :
 Chi phí đầu tư tương đối cao.
 Linh hoạt dễ thích ứng với sự thay đổi sản phẩm.
 Sự dụng có hiệu quả trong sản xuất đơn chiếc, hàng loạt.
2.1.1.3 Tự động hóa linh hoạt
Đây là dạng tự động hóa tiên tiến nhất hiện nay và cịn đang phát tri ển ti ếp. Có
2 yếu tố để phân biệt giữa tự động hóa linh hoạt với tự động hóa lập trình:
 Có thể thay đổi chương trình mà khơng dừng q trình sản xuất.
 Có thể thay đổi trang bị gá kẹp mà khơng cần dừng chương trình sản xuất.
Nhờ thế tự động hóa linh hoạt dễ dàng thích ứng với nhi ều đối tượng sản xu ất v ới
quy trình cơng nghệ, số lượng, tiến độ khác nhau.

Hình 2.1 So sánh mức độ và phạm vi ứng dụng của các dạng tự động hóa


2.1.2 Sự cần thiết của tự động hóa
Với nhu cầu phát triển ngày càng cao của con người, các công ty, nhà máy s ản
xuất ra đời càng nhiều. Chính vì vậy ngành tự động hóa đang càng tr ở lên c ần thi ết

và phát triển bởi những lợi ích mà nó mang lại:
 Nâng cao năng suất
Tự động hóa các q trình sản xuất hứa hẹn việc nâng cao năng su ất lao đ ộng.
Điều này có nghĩa tổng sản phẩm đầu ra đạt năng suất cao hơn so v ới ho ạt đ ộng
bằng tay tương ứng.
 Chi phí nhân cơng
Xu hướng trong xã hội cơng nghiệp của thế giới là chi phí cho cơng nhân khơng
ngừng tăng lên. Kết quả là đầu tư cao lên trong các thiết bị tự động hoá đã trở nên kinh tế
hơn để có thể thay đổi chân tay. Chi phí cao của lao động đang ép các nhà lãnh đạo doanh
nghiệp thay thế con người bằng máy móc. Bởi vì máy móc có thể sản xuất ở mức cao,
việc sử dụng tự động hố đã làm cho chi phí trên một đơn vị sản phẩm thấp hơn.
 Sự an toàn
Bằng việc tự động hoá các hoạt động và chuyển người vận hành máy từ vị trí tham
gia tích cực sang vai trị đốc cơng, cơng việc trở nên an tồn hơn. Sự an tồn và thoải mái
của cơng nhân đã trở thành mục tiêu quốc gia với sự ban hành đạo luật sức khoẻ và an
toàn nghề nghiệp (1970).
 Nâng cao chất lượng sản phẩm
Các hoạt động tự động hoá không chỉ sản xuất với tốc độ nhanh h ơn so v ới
làm bằng tay mà còn sản xuất với sự đồng nhất cao h ơn và s ự chính xác đ ối v ới các
tiêu chuẩn chất lượng.
 Rút ngắn thời gian sản xuất
Tự động hoá cho phép nhà sản xuất rút ngắn th ời gian gi ữa vi ệc đ ặt hàng c ủa
khách hàng và thời gian giao sản phẩm. Điều này tạo cho người có ưu th ế c ạnh
tranh trong việc tăng cường dịch vụ khách hàng tốt hơn.


 Giảm bớt phôi liệu đang sản xuất
Lượng hàng tồn kho khi đang sản xuất tạo ra một chi phí đáng k ể cho nhà s ản
xuất vì nó giữ chặt vốn lại. Hàng tồn kho khi đang sản xuất khơng có giá tr ị. Nó
khơng đóng vai trị như nguyên vật liệu hay sản phẩm. Tương tự nh ư nhà s ản xu ất

sẽ có lợi khi giảm tối thi ểu lượng phôi tồn đọng trong s ản xuất. T ự đ ộng hố có xu
hướng thực hiện mục đích này bởi việc rút ngắn thời gian gia cơng tồn b ộ s ản
phẩm phân xưởng.
 Tự động hóa mang lại hiệu quả nhanh, năng suất chất lượng ổn định
Đầu tư vào các dây chuyền tự động hóa mang lại hiệu quả nhanh hơn so với việc
đầu tư đào tạo con người. Đồng thời năng suất, chất lượng sản phẩm ổn định.
2.2 Nhu cầu sử dụng các sản phẩm nước uống đóng chai, hộp đóng nắp
Xã hội ngày càng phát triển đời sống người dân ngày càng được nâng cao. Do đó,
nhu cầu ăn uống của người dân cũng được nâng cao. Chính vì vậy mà những năm gần đây
o

các loại nước ngọt đóng chai (như cocacola, pepsi, trà xanh O , nước ép trái cây đóng chai
... ) phục vụ cho người dân rất đa dạng và được bán rộng khắp trên cả nước tạo điều kiện
thuận lợi cho người tiêu dung trong việc chọn lựa, đa dạng cả mẫu mã lẫn chất lượng.
Thời gian gần đây ta nhận thấy các sản phẩm nước uống giải khát của các tập đồn lớn
như Coca hay Pepsi đã khơng cịn chiếm thị phần lớn ở thị trường Việt Nam, thay vào đó
các loại nước uống giải khát có giá trị dinh dưỡng hơn như : các loại nước trái cây ép, trà
thảo dược,…


Hình 2.2 Sản phẩm nước ép trái cây đóng chai
Nếu như trước đây các loại nước ngọt chỉ có mặt tại các cửa hàng lớn, siêu thị thì
giờ đây nó đã có mặt ở mọi nơi từ các tiệm bách hoá, các cửa hàng bán lẻ nhỏ, các quán
nước ven đường hay nói đúng hơn chỉ cần vài ba bước là có thể mua được. Từ đó, có thể
thấy mức độ phổ biến của các sản phẩm nước ngọt. Nước ta có khoảng 90 triệu người chỉ
cần tính mỗi người sử dụng một chai nước, thì con số chai nước cần sản xuất đã lên tới
90 triệu chai do đó nhu cầu sử dụng nó là rất lớn.
Chính vì thế, nhiều cơ sở, nhiều xí nghiệp, cơng ty sản xuất nước ngọt đã thành lập,
đó là nhu cầu tất yếu.
Ngồi các loại nước uống, phải kể đến sự phát triển của các sản phẩm chai đóng nắp

hiện nay: Như các sản phẩm dầu mỡ bơi trơn, nước mắm,... Do đó có thể thấy nhu cầu sản
xuất các sản phẩm hộp đóng nắp rất cao.
2.3 Thực trạng sản xuất của các công ty ở Việt Nam
Cùng với sự phát triển của các sản phẩm nước đóng chai,…ta thấy việc chuyển đổi
sử dụng chai chứa cho các sản phẩm, các loại chai nhựa thay thế cho các loại chai thủy
tinh vì sự tiện dụng của chai nhựa. Do đó nó cũng làm thay đổi cơng nghệ chiết rót và
đóng nắp chai, các chai thủy tinh thì nắp thường được đóng chặt vào còn chai nhựa


thường được xốy.
Với nhu cầu sản lượng lớn thì cơng việc sản xuất chiết rót, đóng nắp chai bằng tay là
không hiệu quả. Đặt ra yêu cầu đưa hệ thống dây chuyền tự động chiết rót và đóng nắp
chai tự động vào sản xuất. Trên thị trường Việt Nam có các hệ thống chiết rót và đóng nắp
chai tự động ứng dụng trong nhiều lĩnh vực sản xuất khác nhau nhưng hầu hết các dây
chuyền này đều được nhập từ nước ngoài, do vậy giá thành khá cao và gặp nhiều khó
khan trong q trình vận hành, sửa chữa.
Một số dây chuyền chiết rót và đóng nắp chai trên thị trường hiện nay :

Hình 2.3 Dây chuyền sản xuất nước uống đóng chai


Hình 2.4 Dây chuyền sản xuất nước mắm

Hình 2.5 Dây chuyền sản xuất nước trà xanh Oo


CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU VỀ PLC SIEMENS S7 - 1200
3.1 Thông tin về PLC S7 – 1200
3.1.1 Lịch sử phát triển của PLC SIEMENS
S7-1200 ra đời năm 2009 dùng để thay thế dần cho S7-200. So với S7-200 thì S71200 có những tính năng nổi trội hơn.

S7-1200 được thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, và một tập lệnh mạnh giúp những giải
pháp hoàn hảo hơn cho ứng dụng sử dụng với S7-1200.
S7-1200 cung cấp một cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet và TCP/IP.
Các thành của PLC S7 – 1200 bao gồm:
 3 bộ điều khiển nhỏ gọn với sự phân loại trong các phiên bản khác nhau giống như
điều khiển AC hoặc DC phạm vi mở rộng.
 2 mạch tương tự và số mở rộng điều khiển module trực tiếp trên CPU làm giảm chi





phí sản phẩm.
13 module tín hiệu số và tương tự khác nhau.
2 module giao tiếp RS232/RS485 để giao tiếp qua kết nối PTP.
Bổ sung 4 cơng Erthernet.
Module nguồn PS 1207 ổn định, dịng điện áp 115/230VAC và điện áp 24 VDC.

3.1.2 Ứng dụng
Ứng dụng trong công nghiệp và dân dụng như:








Hệ thống băng tải.
Điều khiển đèn chiếu sáng.

Điều khiển bơm cao áp.
Máy đóng gói.
Máy in.
Máy dệt.
Máy trộn, vv…


3.2 Phân loại
Việc phân loại PLC S7-1200 dựa vào các loại CPU mà nó trang bị:
Các loại PLC thơng dụng hiện nay: CPU 1211C, CPU 1212C, CPU 1214C. Ngoài ra
Siemens cịn có thêm loại CPU 1215C.
Thơng thường S7-1200 được phân ra làm 2 loại chính:
 Loại cấp điện 220 VAC:
Ngõ vào: kích hoạt mức 1 ở cấp điện áp +24VDC.
Ngõ ra : Relay
Ưu điểm của loại này là dùng ngõ ra Relay. Do đó có thể sử dụng ngõ ra ở nhiều cấp
điện áp khác nhau( có thể sử dụng ngõ ra 0V, 24V, 220V…)
Tuy nhiên, nhược điểm của nó là do ngõ ra Relay nên thời gian đáp ứng không
nhanh cho ứng dụng biến điệu độ rộng xung, hoặc Output tốc độ cao…
 Loại cấp điện áp 24VDC:
Ngõ vào: Kích hoạt mức 1 ở cấp điện áp +24VDC.
Ngõ ra: Transistor
Ưu điểm của loại này là dùng ngõ ra transistor. Do đó có thể sử dụng ngõ ra này để
biến điệu độ rộng xung, Output tốc độ cao…
Tuy nhiên, nhược điểm của loại này là do ngõ ra transistor nên chỉ có thể sử dụng
một cấp điện áp duy nhất là 24VDC, do vậy sẽ gặp rắc rối trong những ứng dụng có cấp
điện áp khác nhau. Trong trường hợp này, phải thơng qua một Relay 24VDC đệm.
Đặc trưng
Kích thước(mm)
Bộ nhớ người

dùng
- Bộ nhớ làm việc
- Bộ nhớ tải
- Bộ nhớ sự kiện
Phân vùng I/O
- Digital I/O

CPU 1211C
CPU 1212C
90 x 100 x 75

CPU1214C
110 x 100 x 75

- 25 Kbytes
- 1Kbytes
- 2Kbytes

- 50 Kbytes
- 2Mbytes
- 2Kbytes

- 6 inputs/ 4
outputs

- 8 inputs/ 6
outputs

14 inputs/ 10
outputs

- Analog

- 2 inputs

Tốc độ xử lý ảnh
Modul mở rộng
Mạch tín hiệu
Modul giao tiếp
Bộ đếm tốc độ
cao
- Trạng thái đơn

- 2 inputs
- 2 inputs
1024 bytes ( inputs) và 1024 bytes (outputs)
Khơng có
2
8
1
3

3
3 – 100 KHz
3 – 80 KHz

- Trạng thái đôi
Mạch ngõ ra
Thẻ nhớ

Thời gian lưu trữ
khi mất điện
PROFINET
Tốc độ thực thi
phép toán số thực
Tốc độ thi hành

4
3 – 100 KHz
1 – 30 KHz
3 – 80 KHz
1 – 20 KHz

6
3 – 100 KHz
3 – 30 KHz
3 – 80 KHz
3 – 20 KHz

2
Thẻ nhớ Simatic (Tùy chọn )
240h
1 cổng giao tiếp Ethernet
18 us
0.1 us

Bảng 3.1 Các đặc điểm cơ bản của PLC S7-1200


3.3 Hình dáng bên ngồi (CPU 1212C)

1
4
2

3

5

Hình 3.1 Hình dáng bên ngoài của PLC S7-1200 ( CPU 1212C)
1.
2.
3.
4.
5.

Chế độ hoạt động của các I/O.
Chế độ hoạt động của PLC.
Cổng kết nối.
Khe cắm thẻ nhớ.
Nơi gắn dây nối .

CPU 1212C gồm 10 ngõ vào và 6 ngõ ra, có khả năng mở rộng thêm 2 module tín
hiệu (SM), 1 mạch tín hiệu(SB) và 3 module giao tiếp (CM).
Các đèn báo trên CPU 1212C:
 STOP / RUN (cam / xanh): CPU ngừng / đang thực hiện chương trình đã nạp vào
bộ nhớ.
 ERROR (màu đỏ): màu đỏ ERROR báo hiệu việc thực hiện chương trình đã xảy
ra lỗi.
 MAINT (Maintenance): led sáng báo hiệu việc có thẻ nhớ được gắn vào hay
khơng.

 LINK: Màu xanh báo hiệu việc kết nối với máy tính thành cơng.
 Rx / Tx: Đèn vàng nhấp nháy báo hiệu tín hiệu được truyền.
 Đèn cổng vào ra:
• Ix.x (đèn xanh): Đèn xanh ở cổng vào báo hiệu trạng thái tức thời của
cổng Ix.x. đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị của cơng
tắc.
• Qx.x(đèn xanh): Đèn xanh ở cổng ra báo hiệu trạng thái tức thời của cổng
Qx.x. Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng.

3.4 Cấu trúc bên trong
Bộ nhớ
Thiết
Cảm biến

Input

CPU

Output

bị
điều

Switch

khiển
Nguồn
cơng suất

Hình 3.2 Cấu trúc bên trong của PLC
Cũng giống như các PLC cùng họ khác, PLC S7-1200 gồm 4 bộ phận cơ bản: bộ
xử lý, bộ nhớ, bộ nguồn, giao tiếp xuất / nhập.
Bộ xử lý còn được gọi là bộ xử lý trung tâm (CPU), chứa bộ vi xử lý, biên dịch
các tín hiệu nhập và thực hiện các hoạt động điều khiển theo chương trình được lưu
trong bộ nhớ của PLC. Truyền các quyết định dưới dạng tín hiệu hoạt động đến các
thiết bị xuất.
Bộ nguồn có nhiệm vụ chuyển đổi điện áp AC thành điện áp DC (24V) cần thiết
cho bộ xử lý và các mạch điện trong các module giao tiếp nhập và xuất hoạt động.
Bộ nhớ là nơi lưu trữ chương trình được sử dụng cho các hoạt động điều khiển
dưới sự kiểm soát của bộ vi xử lý.
Các thành phần nhập và xuất (input / output) là nơi bộ nhớ nhận thông tin từ các


thiết bị ngoại vi và truyền thông tin đến các thiết bị điều khiển. Tín hiệu nhập có thể từ
các công tắc, các bộ cảm biến,… Các thiết bị xuất có thể là các cuộn dây của bộ khởi
động động cơ, các van solenoid,…
Chương trình điều khiển được nạp vào bộ nhớ nhờ sự trợ giúp của bộ lập trình
hay bằng máy vi tính.

3.5 Module mở rộng

Hình 3.3 Hình dạng các module mở rộng
Họ PLC S7-1200 cung cấp nhiều nhất 8 module tín hiệu đa dạng và 1 mạch tín
hiệu cho bộ xử lý có khả năng mở rộng. Ngồi ra bạn cũng có thể cài đặt thêm 3
module giao tiếp nhờ vào các giao thức truyền thông.
Module

Ngõ vào
8 x DC

Module tín

Digital
16 x DC

hiệu (SM)
Analog
Board tín

Digital

Ngõ ra

Ngõ vào / ra

8 x DC

8 x DC / 8 x DC

8 x Relay
16 x DC

16 x DC / 8 x Relay
16 x DC / 16 x DC

16 x Relay

16 x DC / 16 x Relay

4 x Analog

2 x Analog

-

-

4 x Analog /
2 x Analog
2 x DC / 2 x DC


hiệu (SB)

Analog

-

1 x Analog

-

Module giao tiếp (CM)
 RS485
 RS232

Bảng 3.2 Các loại module mở rộng

3.6 Giao tiếp

S7-1200 hỗ trợ kết nối Profibus, Profinet và kết nối PTP (point to point).
Giao tiếp PROFINET với:
 Các thiết bị lập trình.
 Thiết bị HMI.
 Các bộ điều khiển SIMATIC khác.
Hỗ trợ các giao thức kết nối:
 TCP/IP.
 SIO-on-TCP.
 Giao tiếp với S7.

Hình 3.4 Các kết nối của PLC S7-1200

3.7 Phần mềm lập trình TIA PORTAL


Phần mềm lập trình này giúp người sử dụng phát triển, tích hợp các hệ thống tự
động hóa một cách nhanh chóng, do giảm thiểu thời gian trong việc tích hợp, xây dựng
ứng dụng từ những phần mềm riêng rẽ.
Được thiết kế với giao diện thân thiện người sử dụng, TIA Portal thích hợp cho cả
những người mới lẫn những người nhiều kinh nghiệm trong lập trình tự động hóa. Đây
là phần mềm cơ sở cho các phần mềm dùng để lập trình, cấu hình, tích hợp các thiết bị
trong dải sản phẩm Tích hợp tự động hóa tồn diện (TIA) của Siemens. Ví dụ như
phầm mềm mới Simatic Step 7 V13 để lập trình các bộ điều khiển Simatic, Simatic
WinCC V13 để cấu hình các màn hình HMI và chạy Scada trên máy tính.
Để thiết kế TIA portal, Siemens đã nghiên cứu rất nhiều các phần mềm ứng dụng
điển hình trong tự động hóa qua nhiều năm, nhằm mục đích hiểu rõ nhu cầu của khách
hàng trên tồn thế giới.
Là phần mềm cơ sở để tích hợp các phần mềm lập trình của Siemens lại với
nhau, TIA Portal giúp cho các phần mềm này chia sẽ cùng một cơ sở dữ liệu, tạo nên
sự thống nhất trong giao diện và tính tồn vẹn cho ứng dụng. Ví dụ, tất cả các thiết bị

và mạng truyền thông bây giờ đã có thể được cấu hình trên cùng một cửa sổ. Hướng
ứng dụng, các khái niệm về thư viện, quản lý dữ liệu, lưu trữ dự án, chẩn đốn lỗi, các
tính năng online là những đặc điểm rất có ích cho người sử dụng khi sử dụng chung cơ
sở dữ liệu TIA Portal.
Tất cả các bộ đều khiển PLC, màn hình HMI, các bộ truyền động của Siemens
đều được lập trình, cấu hình trên TIA portal. Việc này giúp giảm thời gian, công sức
trong việc thiết lập truyền thông giữa các thiết bị này. Ví dụ người sử dụng có thể sử
dụng tính năng “kéo và thả’ một biến của trong chương trình điều khiển PLC vào một
màn hình của chương trình HMI. Biến này sẽ được gán vào chương trình HMI và sự
kết nối giữa PLC – HMI đã được tự động thiết lập, không cần bất cứ sự cấu hình nào
thêm.


Phần mềm mới Simatic Step 7 V13, tích hợp trên TIA Portal, để lập trình cho S71200, S7-300, S7-400 và hệ thống tự động PC-based Simatic WinAC. Simatic Step 7
V13 được chia thành các module khác nhau, tùy theo nhu cầu của người sử dụng.
Simatic Step 7 V13 cũng hỗ trợ tính năng chuyển đổi chương trình PLC, HMI đang sử
dụng sang chương trình mới trên TIA Portal.

3.8 Các ngơn ngữ lập trình
3.8.1 Ngơn ngữ lập trình LAD ( Ladder loggic )

Hình 3.5 Chương trình LADDER
Chương trình LAD bao gồm cột dọc biểu diễn nguồn điện logic cùng với các ký
hiệu công tắc logic tạo thành một nhánh mạch điện logic nằm ngang.Ở hình trên ( hình
3.5) logic điều khiển được biểu diễn bằng 1 công tắc thường hở và 3 ngõ ra logic.
Các ký hiệu công tắc trên được dùng để xây dựng nên bất kỳ mạch logic nào: sự
kết hợp nhiều mạch loggic có thể biểu diễn mạch điều khiển cho một ứng dụng có
logic điều khiển phức tạp. Điều cần thiết cho công việc thiết kế chương trình ladder là
lập tài liệu về hệ thống và mơ tả hoạt động của chúng để người sử dụng hiểu được
mạch ladder một cách nhanh chóng và chính xác.

Các quy ước của ngơn ngữ lập trình LAD:
Các đường dọc trên sơ đồ biểu diễn đường công suất, các mạch được nối kết với
đường này.
Mỗi nấc thang (thanh ngang) xác định một hoạt động trong quá trình điều khiển.
Sơ đồ thang được đọc từ trái sang phải và từ trên xuống. Nấc ở đỉnh thang được
đọc từ trái sang phải, nấc thứ hai tính từ trên xuống cũng đọc tương tự… Khi ở chế độ


hoạt động, PLC sẽ đi từ đầu đến cuối chương trình thang sau đó lặp đi lặp lại nhiều
lần. Q trình lần lượt đi qua tất cả các nấc thang gọi là chu kỳ quét. Mỗi nấc thang
bắt đầu với một hoặc nhiều ngõ vào và kết thúc với ít nhất một ngõ ra.
Các thiết bị điện được trình bày ở điều kiện chuẩn của chúng. Vì vậy, cơng tắc
thường hở được trình bày ở sơ đồ thang ở trạng thái hở. Cơng tắc thường đóng được
trình bày ở trạng thái đóng.
Thiết bị bất kỳ có thể xuất hiện trên nhiều nấc thang. Có thể có một rơle đóng
một hoặc nhiều thiết bị.
Các ngõ vào và ra được nhận biết theo địa chỉ của chúng, kí hiệu tùy theo
nhà sản xuất qui định.
3.8.2 Ngơn ngữ lập trình FBD ( Funtion Block Diagram )

Hình 3.6 Ngơn ngữ lập trình FBD
Phương pháp này có cách biểu diễn chương trình như sơ đồ không tiếp điểm
dùng các cổng logic (thường dùng theo ký tự của EU).
Theo phương pháp này các tiếp điểm ghép nối tiếp được thay thế bằng cổng
AND, các tiếp điểm ghép song song được thay thế bằng cổng OR, các tiếp điểm
thường đóng thì có cổng NOT. Phương pháp này thích hợp cho người dùng sử dụng
kiến thức về điện tử mà đặc biệt là mạch số.


3.9 Một số tập lệnh cơ bản của PLC S7- 1200

3.9.1 Các lệnh về Bit
3.9.1.1 Công tắc
Công tắc thường hở ( NO ) và cơng tắc thường đóng ( NC ). Đối với PLC, mỗi
công tắc đại diện cho trạng thái một bít trong bộ dữ liệu hay vùng ảnh của các đầu vào,
ra. Công tắc thường hở ON nghĩa là cho dịng điện đi qua khi bít bằng 1, cịn cơng tắc
thường đóng ON nghĩa là khơng cho dịng điện đi qua khi bít bằng 0.
Trong LAD, các lệnh này biểu diễn bằng chính các cơng tắc thường hở và thường
đóng. Trong FBD, các cơng tắc thường hở được biểu diễn như các đầu vào hoặc ra của
các khối chức năng AND, OR hoặc XOR. Cơng tắc thường đóng được biểu diễn thêm
dấu đảo ở đầu vào tương ứng.

Hình 3.7 Lệnh NO và NC
Công tắc thường hở là I0.0
Công tắc thường đóng là I0.2
Khi I0.0 được tác động ( ON ) thì Q0.3 sẽ lên 1. Khi I0.2 được tác động thì Q0.0
sẽ trở về mức 0.


3.9.1.2 Lệnh đảo bit
Lệnh đảo thay đổi dòng năng lượng. Nếu dịng năng lượng gặp lệnh này, nó sẽ bị
chặn lại. Ngược lại nếu phía trước lệnh này khơng có dịng năng lượng, nó sẽ trở thành
nguồn cung cấp dịng năng lượng. Trong LAD, lệnh này được biểu diễn như một
cơng tắc.

Hình 3.9 Lệnh đảo bit
3.9.1.3 Lệnh sườn
Đều thuộc nhóm lệnh công tắc, ghi nhận trạng thái các bit dữ liệu(0 hay 1) quen
thuộc với khái niệm “mức”. Các lệnh về sườn ghi nhận không phải mức đơn thuần mà
là sự biến đổi mức. Lệnh sườn dương (Positive Transition) cho dòng năng lượng đi
qua trong khoảng thời gian bằng thời gian một vịng qt khi ở đầu vào của nó có sự

thay đổi mức từ 0 lên 1. Lệnh sườn âm (Negative Transition) cho dòng năng lượng đi
qua trong khoảng thời gian bằng thời gian một vòng quét khi đầu vào của nó có sự
thay đổi mức từ 1 xuống 0.

Hình 3.10 Lệnh sườn dương

Hình 3.11 Lệnh sườn âm


3.9.1.3 Cuộn dây

Hình 3.12 Cuộn dây
3.9.1.4 Lệnh SET và RESET
SET: Một khi điều kiện vào ON, hàm này sẽ giữ ở trạng thái ON cho dù điều
kiện vào có OFF.

Hình 3.13 Lệnh SET
Khi I0.0 được tác động ( ON ) thì ngõ ra Q0.0 sẽ được SET lên 1, khi I0.0 khơng
được tác động nữa ( OFF ) thì Q0.0 vẫn giữ nguyên trạng thái ở mức 1.


RESET: Một khi điều kiện vào ON, hàm này sẽ giữ ở trạng thái OFF cho dù
điều kiện vào có ON.

Hình 3.14 Lệnh RESET
Khi I0.0 được tác động ( ON ) thì ngõ ra Q0.0 sẽ được RESET xuống mức 0, khi
I0.0 không được tác động nữa ( OFF ) thì Q0.0 vẫn giữ nguyên trạng thái ở mức 0.
3.9.2 Lệnh định thời (Timer )
3.9.2.1 Lệnh Timer TON

Hình 3.15 Lệnh Timer TON
Thông số

Dữ liệu

Mô tả

IN

Bool

Đầu vào cho phép Timer

PT

Timer

Giá trị đặt trước cho Timer


Q

Bool

Đầu ra Timer

ET

Timer

Giá trị thời gian trôi qua ở đầu ra

Timer data

DB

block

Xác định bộ định thời để reset lại khi RT
cho phép.

Bảng 3.3 Các thơng số của lệnh Timer TON

Hình 3.16 Biểu đồ thời gian lệnh TON
Khi ngõ vào IN lên 1 thì ET tăng dần lên (ngõ ra Q OFF), thời gian Timer bắt
đầu tính, khi ET >=PT thì ngõ ra Q ON.
Nếu IN lên 1 trong khoảng thời gian chưa đủ thời gian đặt PT thì ngõ ra Q vẫn
giữ nguyên trạng thái (OFF).
Khi Q đang ON, ngõ vào IN xuống 0 thì Q sẽ OFF.
3.9.2.1 Lệnh Timer TOF


Hình 3.17 Lệnh Timer TOF
Thơng số

Dữ liệu

Mơ tả

IN

Bool

Đầu vào cho phép Timer

PT

Timer

Giá trị đặt trước cho Timer

Q

Bool

Đầu ra Timer

ET

Timer

Giá trị thời gian trôi qua ở đầu ra

Timer block
data

DB

Xác định bộ định thời để reset lại khi RT cho
phép

Bảng 3.4 Các thơng số của lệnh Timer TOF

Hình 3.18 Biểu đồ thời gian lệnh TOF
Khi ngõ vào IN lên 1 thì ngõ ra Q sẽ ON.
Khi IN xuống 0, thời gian Timer bắt đầu tính, đủ thời gian đặt trước (PT) thì ngõ
Q sẽ OFF.
Khi IN xuống 0 chưa đủ thời gian đặt PT đã lên 1 thì ngõ Q sẽ giữ nguyên trạng
thái.