Giáo trình Lập trình PLC cơ bản (Nghề Cơ điện tử Cao đẳng)

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HÀ NỘI
TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ VIỆT NAM - HÀN QUỐC THÀNH PHỐ HÀ NỘI

BÙI VĂN CÔNG (Chủ biên)
NGUYỄN ANH DŨNG – TẠ VĂN BẰNG

GIÁO TRÌNH LẬP TRÌNH PLC CƠ BẢN
Nghề: Cơ điện tử
Trình độ: Cao đẳng
(Lưu hành nội bộ)

Hà Nội - Năm 2019


LỜI NĨI ĐẦU
Giáo trình Lập trình PLC cơ bản được biên soạn nhằm đáp ứng nhu cầu giảng
dạy và học tập của Giảng viên, Sinh viên trường Cao đẳng nghề Việt Nam – Hàn
Quốc thành phố Hà Nội.. Nội dung giáo trình mang tính lơgic về kiến thức của tồn
bộ chương trình đào tạo, đồng thời hướng tới mục tiêu hình thành và phát triển năng
lực thực hiện hoạt động nghề nghiệp cho người học. Dạy học tích hợp được lựa chọn
trong giáo trình nhằm tạo ra các tình huống liên kết tri thức các mơn học, đó là cơ hội
phát triển các năng lực của sinh viên. Khi xây dựng các tình huống vận dụng kiến
thức người học sẽ phát huy được năng lực tự lực, phát triển tư duy sáng tạo (kiến thức,
kỹ năng, và thái độ nghề nghiệp). Giáo trình được trình bày với 6 bài, đi từ lý thuyết
cơ sở đến thực hành những kiến thức cơ bản. Đặc biệt trong nội dung giáo trình đã
giới thiệu được những nội dung thực hành cơ bản của lĩnh vực Lập trình PLC, đi từ
các kiến thức cơ bản của mơ đun lập trình PLC .
Mặc dù nhóm biên soạn đã cố gắng phát triển giáo trình sao cho phù hợp và hiệu
quả nhất với sinh viên cao đẳng nghề Cơ điện tử, nhưng chắc chắn vẫn còn nhiều
thiếu sót.
Chúng tơi mong nhận được những ý kiến đóng góp của bạn đọc và đồng nghiệp

để giáo trình hồn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày..... tháng....năm 2019
Chủ biên: Bùi Văn Công

1


MỤC LỤC

LỜI NĨI ĐẦU ........................................................................................................... 1
MỤC LỤC .................................................................................................................. 2
GIÁO TRÌNH LẬP TRÌNH PLC CƠ BẢN ....................................................... 4
Bài 1 ........................................................................................................................ 7
Đại cương về điều khiển lập trìnhThời gian ....................................................... 7
1.1. Tởng quát về điều khiển ............................................................................... 7
1.2. Điều khiển nối cứng và điều khển lập trình. ................................................ 9
1.3. So sánh PLC với các hình thức điều khiển khác........................................ 10
1.4. Các ứng dụng của PLC trong thực tế ......................................................... 11
Bài 2 ...................................................................................................................... 13
Cấu trúc và phương thức hoạt động của một PLC.......................................... 13
2.1.Cấu trúc của một PLC ................................................................................. 13
2.2.Thiết bị điều khiển lập trình PLC ............................................................... 14
2.3. Địa chỉ đầu vào ra ..................................................................................... 19
2.4. Cấu trúc bộ nhớ của ................................................................................... 20
2.5. Xử lý chương trình ..................................................................................... 21
Bài 3 ...................................................................................................................... 22
Kết nối giữa PLC và thiết bị ngoại vi ................................................................ 22
3.1. Kết nối dây giữa PLC và thiết bị ngoại vi ................................................. 22
3.2. Kiểm tra việc nối dây bằng phần mềm ...................................................... 33

3.3. Cài đặt và sử dụng phần mềm lập trình cho PLC ...................................... 37
Bài 4 ...................................................................................................................... 48
Các phép toán nhị phân của PLC ...................................................................... 48
4.1. Các liên kết logic ........................................................................................ 48
2


4.2. Các lệnh ghi / xóa giá trị cho tiếp điểm ..................................................... 50
4.3. Timer .......................................................................................................... 55
4.4. Counter ....................................................................................................... 58
Bài 5 ...................................................................................................................... 62
Các phép toán số của PLC.................................................................................. 62
5.1. Chức năng truyền dẫn ................................................................................ 62
5.2. Chức năng so sánh ..................................................................................... 67
5.3. Chức năng dịch chuyển .............................................................................. 73
5.4. Chức năng chuyển đổi ................................................................................ 75
5.5. Chức năng toán học .................................................................................... 79
Bài 6 ...................................................................................................................... 84
Các bài tập ứng dụng trong điều khiển động cơ .............................................. 84
6.1. Giới thiệu: .................................................................................................. 84
6.2. Cách kết nối dây ......................................................................................... 89
6.3. Bài tập ứng dụng ........................................................................................ 92
Tài liệu tham khảo ............................................................................................ 105

3


GIÁO TRÌNH LẬP TRÌNH PLC CƠ BẢN
Tên mơ đun: Lập trình PLC cơ bản
Mã số mơ đun: MĐ 25

Thời gian của mô đun: 90 giờ ( LT: 15 giờ ; TH: 72 giờ; KT: 3 giờ )
I. Vị trí, tính chất của mơ đun:
Vị trí :
- Mơ đun được bố trí dạy cuối chương trình sau khi học xong các môn chuyên
môn như điện tử công suất, Kỹ thuật xung – số, kỹ thuật cảm biến, trang bị điện, lắp
đặt và điều khiển thiết bị điện cơng nghiệp....
Tính chất :
- Là mô đun chuyên môn nghề.
II. Mục tiêu của mô đun:
Kiến thức:
- Trình bày được các khái niệm về điều khiển lập trình chính xác theo nội dung
đã học
- Trình bày được cấu trúc và phương thức hoạt động của các lệnh cơ bản
Kỹ năng:
- Thực hiện lập trình các bài tập ứng dụng dùng PLC đạt các yêu cầu về kỹ thuật
và công nghệ
- Kết nối mạch điện theo yêu cầu công nghệ
- Năng lực tự chủ, trách nhiệm:
- Vận dụng được những kiến thức của môn học để tiếp thu các môn học, môđun chuyên nghề.
- Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác và an tồn vệ sinh công nghiệp

4


III. Nội dung mô đun:
1.Nội dung tổng quát và phân bổ thời gian
Thời gian
Thực
hành/
TT

Tên chương, mục

Tổng
số

thực
tập/thí
nghiệm/

Lý
thuyết

Kiểm
tra

bài
tập/thảo
luận
1

Bài 1:Đại cương về điều khiển lập 4
trình

4

0

1

11

1

10

1.1. Tởng quan về điều khiển
1.2. Điều khiển nối cứng và điều
khiển lập trình
1.3. So sánh PLC với các hình thức
điều khiển khác
1.4. Các ứng dụng của PLC trong
thực tế
Kiểm tra
2

Bài 2:Cấu trúc và phương thức hoạt 12
động của một PLC
2.1. Cấu trúc của một PLC
2.2. Thiết bị điều khiển lập trình
PLC
2.3. Địa chỉ các ngõ vào/ ra
2.4. Cấu trúc bộ nhớ của PLC
2.5. Xử lý chương trình
Kiểm tra

3

Bài 3:Kết nối giữa PLC và thiết bị 12
5

1


ngoại vi
3.1. Kết nối dây giữa PLC và thiết
bị ngoại vi
3.2. Kiểm tra việc nối dây bằng
phần mềm
3.3. Cài đặt và sử dụng phần mềm
lập trình cho PLC
Kiểm tra
4

Bài 4:Các phép toán nhị phân của PLC

20

2

17

1

12

6

5

1

Bài 6:Các bài tập ứng dụng trong 30
điều khiển động cơ

1

29

15

72

4.1. Các liên kết logic
4.2. Các lệnh ghi / xóa giá trị cho
tiếp điểm
4.3. Timer
4.4. Counter
Kiểm tra
5

Bài 5:Các phép toán số của PLC
5.1. Chức năng truyền dẫn
5.2. Chức năng so sánh
5.3. Chức năng dịch chuyển
5.4. Chức năng chuyển đởi
5.5. Chức năng tốn học

6

6.1. Giới thiệu
6.2. Cách kết nối dây
6.3. Bài tập ứng dụng
6.3.1 Mạch khởi động động cơ
6.3.2 Mạch đổi chiều quay
6.3.3 Mạch điều khiển tốc độ
6.3.4 Mạch mở máy sao/ tam giác
Cộng

90
6

3


Bài 1
Đại cương về điều khiển lập trìnhThời gian
Mục tiêu
- Phát biểu được khái niệm về điều khiển lập trình theo nội dung đã học
- So sánh ưu nhược điểm của điều khiển lập trình với các hình thưc điều khiển
khác theo nội dung đã học.
- Trình bày được các ứng dụng của PLC trong thực tế theo nội dung đã học.
- Rèn luyện tính tư duy, tác phong cơng nghiệp
1.1. Tổng quát về điều khiển
Trong ứng dụng các công nghệ khoa học vào sản xuất công nghiệp yêu cầu tự
động hố ngày càng tăng, địi hỏi kỹ thuật điều khiển phải đáp ứng được những yêu
cầu đó, với mục tiêu tăng năng suất lao động bằng con đường tăng mức độ tự động
hóa các q trình và thiết bị sản xuất nhằm mục đích tăng sản lượng, cải thiện chất
lượng và độ chính xác của sản phẩm.
Tự động hóa trong sản xuất nhằm thay thế một phần hoặc toàn bộ các thao tác

vật lý của công nhân vận hành máy thông qua hệ thống điều khiển. Những hệ thống
điều khiển này có thể điều khiển q trình sản xuất với độ tin cậy cao, ổn định mà
không cần sự tác động nhiều của người vận hành. Điều này đòi hỏi hệ thống điều
khiển phải có khả năng khởi động, kiểm sốt, xử lý và dừng một q trình theo yêu
cầu hoặc đo đếm các giá trị đã được xác định nhằm đạt được kết quả mong muốn ở
sản phẩm đầu ra của máy hay thiết bị. Một hệ thống như vậy được gọi là hệ thống
điều khiển.
Trong kỹ thuật tự động điều khiển, các bộ điều khiển chia làm 2 loại:
+ Điều khiển nối cứng
+ Điều khiển logic khả trình ( PLC)
Một hệ thống điều khiển bất kỳ được tạo thành từ các thành phần:
+ Khối vào
+ Khối xử lý – điều khiển
+ Khối ra
* Sơ đồ tổng quát của điều khiển lập trình như sau ( hình 1.1):
7


Hình 1.1 sơ đồ tổng quan điều khiển lập trình

1.1.1.Khối vào: ( bảng 1.1)
Còn được gọi là giao tiếp ngõ vào có nhiệm vụ biến đởi các đại lượng vật lý đầu
vào ( từ các tiếp điểm của cảm biến, hay các nút nhấn, điện trở đo sức căng….) thành
các mức tín hiệu số ON/OFF (digital) hay tín hiệu liên tực (analog) tùy theo bộ chuyển
đổn ngõ vào và cấp vào cho khối xử lý trung tâm (CPU).
Bảng 1.1
Bộ chuyển đổi
Công tắc (Switch)

Đại lượng đo

Đại lượng ra
Sự dịch chuyển/ vị trí Điện áp nhị phân
(ON/OFF)
Cơng tắc hành trình (Limit Sự dịch chuyển/ vị Điện áp nhị phân
switch)
trí
(ON/OFF)
Bộ điều chỉnh nhiệt Nhiệt độ
Điện áp nhị phân
(Thermostat)
(ON/OFF)
Cặp
nhiệt
điện Nhiệt độ
Điện áp thay đổi
(Thermocouple)
Nhiệt trở (Thermister)
Tế bào quang điện (Photo
cell)
Tế bào tiệm cận (Proximity
cell)
Điện trở đo sức căng (Strain
gage)

Nhiệt độ
Ánh sáng

Trở kháng thay đổi
Điện áp thay đổi (analog)

Sự hiện diện của Trở kháng thay đổi
đối tượng
Áp suất/ sự dịch Trở kháng thay đổi
chuyển

8


1.1.2.Bộ nhớ (Memory
Lưu chương trình điều khiển được lập trình bởi người dùng và các dữ liệu khác
như cờ, thanh ghi tạm, trạng thái đầu vào, lệnh điều khiển đầu ra… Nội dung các bộ
nhớ đã được mã hóa dưới dang mã nhị phân.
c.Khối xử lý – điều khiển:
Là khối xử lý trung tâm (CPU) thay thế người vận hành thực hiện các thao tác
đảm bảo quá trình hoạt động. Từ thơng tin tín hiệu vào hệ thống điều khiển tuần tự
thực thi các lệnh trong chương trình lưu trong bộ nhớ, xử lý các đầu vào và đưa kết
quả xuất hoặc điều khiển cho phần giao diện đầu ra ( output) như: cuộn dây, mơ
tơ….Tín hiệu điều khiển được thực hiện theo 2 cách:
+ Dùng mạch điện nối kết cứng
+ Dùng chương trình điều khiển
d. Khối ra: ( bảng 1.2)
Cịn được gọi là phần giao diện đầu ra. Tín hiệu ra là kết quả của quá trình xử
lý của hệ thống điều khiển. Lúc này tín hiệu ngõ vào được biến đởi thành mức tín hiệu
vật lý thích hợp bên ngồi như: đóng mở rơle, biến đởi tuyến tính số- tương tự…..
Bảng 1.2
Thiết bị ở ngõ ra

Đại lượng ra

Đại lượng tác động

Động cơ điện

Chuyển động quay

Điện

Xy lanh- Piston

Chuyển động thẳng/áp lực Dầu ép/ khí ép

Solenoid

Chuyển động thẳng/áp Điện
lực

Lị xấy/ lị cấp nhiệt

Nhiệt

Van

Tiết diện cửa van thay đởi Điện/dầu ép/khí ép

Rơle

Tiếp điểm điện/ chuyển Điện
động vật lý có giới hạn

Điện

1.2. Điều khiển nối cứng và điều khển lập trình.
1.2.1. Điều khiển nối cứng.
Thiết bị điều khiển lập trình đầu tiên (Programmable Controller) đã được những
nhà thiết kế cho ra đời năm 1968 (công ty General Motor - Mỹ). Tuy nhiên, hệ thống
9


này còn khá đơn giản và cồng kềnh, người sử dụng gặp nhiều khó khăn trong việc
vận hành hệ thống . Vì vậy các nhà thiết kế từng bước cải tiến hệ thống làm cho hệ
thống đơn giản, gọn nhẹ, dễ vận hành. Nhưng việc lập trình cho hệ thống cịn khó
khăn do lúc này khơng có các thiết bị lập trình chun dùng hỗ trợ cho cơng việc lập
trình. Để đơn giản hóa việc lập trình, hệ thống điều khiển lập trình cầm tay
(Programmable Controller Handle) đầu tiên được ra đời vào năm 1969. Điều này đã
tạo ra sự phát triển thực sự cho kỹ thuật điều khiển lập trình. Các nhà thiết kế đã từng
bước chuẩn hóa ngơn ngữ lập trình, đó là ngơn ngữ lập trình dùng giản đồ hình thang
(Ladder Diagram). Các nhà sản xuất liên tục đưa ra các công cụ (cả phần mềm và
thiết bị) hỗ trợ cho việc lập trình, giám sát và gỡ rối.
1.2.2. Điều khển lập trình.
Bộ điều khiển lập trình là ý tưởng của một nhóm kỹ sư hãng Ganeral Motors
vào năm 1968 nhằm đáp ứng những yêu cầu điều khiển trong cơng nghiệp. Ban đầu
nó mới chỉ được sử dụng để thay thế cho hệ thống điều khiển sử dụng rơle. Bộ điều
khiển PLC lúc đầu chỉ là một thiết bị đơn giản. Đầu vào của nó được kết nối với công
tắc, cảm biến số…và dựa trên những phép tính logic bên trong mà đầu ra của nó sẽ
đóng hoặc mở các thiết bị. Khi mới xuất hiện, bộ điều khiển PLC khơng tương thích
với các hệ thống điều khiển khá phức tạp như điều khiển nhiệt độ, vị trí, áp suất…tuy
nhiện, vào những năm kế tiếp nhà sản xuất đã liên tục cải tiến nó.
Hiện nay, PLC đã được nhiều hãng khác nhau sản xuất như: Siemens, Omron,
Mitsubishi, Festo, Alan Bradley, Schneider, Hitachi ... Theo xu hướng chuẩn hóa và
module hóa thì PLC của các hãng khác nhau đều có cấu trúc phần cứng cũng như tập

lệnh tương tự nhau.
1.3. So sánh PLC với các hình thức điều khiển khác
1.3.1. PLC với hệ thống điều khiển bằng Rơ le
- Việc phát triển hệ thống điều khiển lập trình đã dần thay thế từng bước hệ
thống điều khiển bằng rơle trong các quá trình sản xuất khi thiết kế một
hệ thống điều khiển hiện đại, người kỹ sư phải cân nhắc, lựa chọn giữa các hệ
thống điều khiển lập trình thường được sử dụng thay cho hệ thống điều khiển bằng rơ
le do các nguyên nhân sau:
+ Thay đổi chương trình điều khiển một cách linh động.
+ Có độ tin cậy cao.
10


+ Không gian lắp đặt thiết bị nhỏ, không chiếm nhiều diện tích.
+ Có khả năng đưa tín hiệu điều khiển ở ngõ ra phù hợp: dòng, áp.
+ Dễ dàng thay đởi đối với cấu hình (hệ thống máy móc sản xuất) trong tương
lai khi có nhu cầu mở rộng sản xuất.
Đặc trưng cho hệ thống điều khiển chương trình là phù hợp với những nhu cầu
đã nêu trên, đồng thời về mặt kinh tế và thời gian thì hệ thống điều khiển lập trình
cũng vượt trội hơn hệ thống điều khiển cũ (rơle, contactor …). Hệ thống điều khiển
này cũng phù hợp với sự mở rộ ng hệ thống trong tương lai do không phải thay đổi,
lo ại bỏ hệ thống dây nố i giữ a hệ thống điều khiển và các thiết bị, mà chỉ đơn giản
là thay đởi chương trình sao cho phù hợp với điều kiện sản xuất mới.
1.3.2. PLC với máy tính cá nhân
Đối với một máy tính cá nhân, người lập trình dễ nhận thấy được sự khác biệt
giữa PC với PLC, sự khác biệt có thể biết được như sau:
Máy tính khơng có các cổng giao tiếp tiếp với các thiết bị điều khiển, đồng thời
máy tính cũng hoạt động khơng tốt trong mơi trường cơng nghiệp.
Ngơn ngữ lập trình trên máy tính khơng phải dạng hình thang, máy tính ngồi
việc sử dụng các phần mềm chun biệt cho PLC, cịn phải thơng qua việc sử dụng

các phần mềm khác làm “chậm” đi quá trình giao tiếp với các thiết bị được điều khiển.
Tuy nhiên qua máy tính, PLC có thể dể dàng kết nối với các hệ thống khác, cũng
như PLC có thể sử dụng bộ nhớ (có dung lượng rất lớn) của máy tính làm bộ nhớ của
PLC.
1.4. Các ứng dụng của PLC trong thực tế
Ngày nay bộ điều khiển bằng PLC được ứng dụng rộng rãi và thành công trong
nhiều lĩnh vực sản xuất cả trong công nghiệp và dân dụng. Từ những ứng dụng để
điều khiển các hệ thống đơn giản, chỉ có chức năng đóng mở (ON/OFF) thơng thường
đến các ứng dụng cho các lĩnh vực phức tạp, địi hỏi tính chính xác cao, ứng dụng các
thuật tốn trong quá trình sản xuất. Các lĩnh vực tiêu biểu ứng dụng PLC hiện nay
bao gồm:
- Hóa học và dầu khí: định áp suất (dầu), bơm dầu, điều khiển hệ thống ống dẫn,
cân đong trong nghành hóa …

11


- Chế tạo máy và sản xuất: Tự động hoá trong chế tạo máy, cân đong, quá trình
lắp đặc máy, điều khiển nhiệt độ lò kim loại…
- Bột giấy, giấy, xử lý giấy: Điều khiển máy băm, quá trình ủ bọt, quá trình cán,
gia nhiệt …
- Thủy tinh và phim ảnh: q trình đóng gói, thu nghiệm vật liệu, cân đong, các
khâu hoàn tất sản phẩm, đo cắt giấy.
- Thực phẩm, rượu bia, thuốc lá: đếm sản phẩm, kiểm tra sản phẩm, kiểm sốt
q trình sản xuất, bơm (bia, nước trái cây …) cân đong, đóng gói, hịa trộn …
- Kim loại: Điều khiển quá trình cán, cuốn (thép), qui trình sản xuất, kiểm tra
chất lượng.
- Năng lượng: Điều khiển nguyên liệu (cho quá trình đốt, xử lý trong các turbin
…) các trạm cần hoạt động tuầu tự khai thác vật liệu một cách tự động (than, gỗ, dầu mỏ).

12


Bài 2
Cấu trúc và phương thức hoạt động của một PLC
Mục tiêu:
- Phát biểu được cấu trúc của một PLC theo nội dung đã học.
- Trình bày được các thiết bị điều khiển lập trình PLC
- Trình bày được cấu trúc bộ nhớ PLC theo nội dung đã học
- Thực hiện xử lý chương trình đúng theo nội dung đã học.
- Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác, an tồn và vệ sinh công nghiệp
2.1.Cấu trúc của một PLC
2.1.1.Sơ đồ khối của PLC

Hình 2.1 Cấu trúc một bộ PLC

2.1.2.Chức năng các khối
PLC là thiết bị điều khiển dựa trên bộ vi xử lý, các thành phần cơ bản của nó
gồm:
- Khối xử lý trung tâm (Central Processing Unit - CPU)
- Bộ nhớ trong (Internal Memory)
- Bus hệ thống (System Bus)
- Khối ghép nối vào/ra (Input/Output Interface)
- Khối nguồn (Power Supply)

13


2.1.3 Thiết bị điều khiển lập trình
S7-200 là họ PLC loại nhỏ của hãng SIEMENS (Micro PLC) được cấu trúc theo

dạng module. Một PLC S7-200 gồm có một Module CPU S7-200 và có thể có các
Module mở rộng. Module CPU S7-200 gồm có một khối sử lý trung tâm (CPU), bộ
nhớ trong, nguồn cơng suất, các đầu vào/ra số tích hợp, cởng truyền thơng. Có thể
tăng thêm các đầu vào/ra số cũng như các chức năng chuyên dùng khác bằng các
module mở rộng.

Hình 2.2 Hình dáng bên ngồi PLC S7-200

2.2.Thiết bị điều khiển lập trình PLC
Có 2 loại thiết bị có thể lập trình được:
Các thiết bị chun dụng đối với từng nhóm PLC của các hãng tương ứng
Các máy tính có cài đặt phần mềm là cơng cụ lý tưởng nhất.
PLC viết tắc của programmable logic controller là thiết bị điều khiển logic cho
phép thực hiện linh hoạt các thuật tốn điều khiển logic qua một ngơn ngữ lập trình
bộ điều khiển thỏa mãn các yêu cầu:
+ Lập trình dễ dàng vì ngơn ngữ lập trình dễ học
+ Gọn nhẹ, dễ dàng bảo quản, tu sửa
+ Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phứctạp
+ Hồn tồn tin cậy trong mơi trường cơng nghiệp
+ Giao tiếp với các thiết bị thơng tín máy tính, nối mạng các modu mở rộng
+ Giá cả phù hợp
Bộ điều khiển lập trình PLC được thiết kế nhằm thay thế phương pháp điều
khiển truyền thống dùng Rơ le và thiết bị cồng kềnh nó tạo ra một khả năng điều khiển
thiết bị dễ dàng và linh hoạt dựa trên việc lập trình trên các lệnh logic cơ bản. PLC
14


cịn thực hiện các tác vụ định thì và đếm làm tăng khả năng điều khiển, thực hiện
logic được lập trong chương trình và kích ra tín hiệu điều khiển cho thiết bị bên ngoài
tương ứng, S7-200 là thiết bị điều khiển logic khả trình loại nhỏ của hãng Siemens

cấu trúc theo kiển module có các module mở rộng các module này được sử dụng cho
nhiều ứng dụng lập trình khác nhau. Thành phần cơ bản của S7-200 là khối vi xử lý
CPU 212 và CPU 214 về hình thức bên ngoài sự khác nhau của hai loại CPU này
nhận biết được nhờ số đầu vào ra và nguồn cung cấp
+ CPU 212 có 8 cởng vào và 6 cởng ra có khả năng mở rộng thêm bằng 2 module
mở rộng
+ CPU 214 có 14 cởng vào và 10 cởng ra và có khả năng mở rộng thêm bằng 7
module mở rộng
*CPU 212:
512 từ đơn (word) tức là 1 kbyte, để lưu chương trình thuộc miền bộ nhớ đọc/
ghi được và khơng bị mất dữ liệu nhờ có giao diện với Eprom. Vùng nhớ với tính chất
như vậy được gọi là vùng nhớ non – volatile
512 từ đơn được lưu dữ liệu trong đó có 100 từ nhớ đọc/ ghi thuộc miền non –
volatile
8 cổng vào logic và 6 cổng ra logic
Có thể ghép nối 2 module để mở rộng số cổng vào/ra, bao gồm cả 2 module
tương tự (analog)
Tổng số cổng logic vào/ ra cực đại là 64 cổng vào và 64 cổng ra
64 bộ tạo thời gian trễ (timer) trong đó có 2 timer có độ phân giải 1ms 8 timer
có độ phân giải 10ms và 54 timer có độ phân giải 100ms
64 bộ đếm (counter) chia làm 2 loại loại bộ đếm chỉ đếm tiến và loại vừa đếm
tiến vừa đếm lùi
368 bit nhớ đặc biệt sử dụng làm các bit trạng thái hoặc các bit đặt chế độ làm việc
Có các chế độ ngắt và xử lý tín hiệu khác nhau bao gồm ngắt truyền thơng ngắt
theo sườn lên hoặc sườn xuống. Ngắt theo thời gian và ngắt báo hiệu của bộ đếm tốc
độ cao (2kHz)
Bộ nhớ không bị mất dữ liệu trong khoảng thời gian 50 giờ khi PLC bị mất
nguồn nuôi
15

* CPU 214:
CPU 214 bao gồm 14 ngõ vào và 10 ngõ ra có khả năng mở rộng thêm bằng 7
module mở rộng
2048 từ đơn (4 kbyte) thuộc miền nhớ đọc/ghi non – volatile để lưu chương trình
(dùng nhớ có giao diện với EEPROM)
2048 từ đơn (4kbyte) thuộc kiểu đọc ghi để lưu dữ liệu (trong đó có 512 từ đầu
thuộc miền EEPROM)
I0.0, Q0.0, V0.0, SM0.1
Tổng số cổng vào/ ra cực đại là 64 cởng vào và 64 cởng ra
Có 14 ngõ vào từ I0.0  I0.1 và I1.0  I1.5
Có 10 ngõ ra từ Q0.0  I0.1 và Q1.0  Q1.1
Có thể gắn thêm 1 module mở rộng bao gồm cả module analog
128 timer chia làm 3 loại theo độ phân giải khác nhau 4 timer 1ms, 16 timer
10ms và 108 timer 100ms
Có 128 bộ đếm chia làm hai loại
+ Chỉ đếm lên CTU
+ Vừa đếm lên vừa đếm xuống CTUD
Có 688 bít nhớ đặc biệt dùng để thơng báo trạng thái và đặt chế độ làm việc
+ SM0.0: ln ở trạng thái 1
+ SM0.1: bằng 1 trong vịng quét đầu tiên
Các chế độ ngắt và xử lý ngắt gồm ngắt truyền thông, ngắt theo sườn lên hoặc
xuống, ngắt thời gian ngắt của bộ đếm tốc độ cao và ngắt truyền xung
Có 3 bộ đếm tốc độ cao với nhịp 2kHz và 7kHz
2 bộ phát xung nhanh cho dãy xung kiểu
+ PTO (Pulse traisn output): điều tần
+ PWM (Pulse width modulation): điều rộng xung
2 bộ chỉnh tương tự

16

Tồn bộ vùng nhớ khơng bị mất dữ liệu trong khoảng thời gian 190 giờ khi PLC
bị mất nguồn nuôi
Các đèn báo trên S7-200 CPU 214
+ SF (đèn đỏ): đèn đỏ SF báo hiệu hệ thống bị hỏng. Đèn SF sáng lên khi PLC
bị hỏng hóc
+ Run (đèn xanh): đèn xanh chỉ định PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiện
chương trình được nạp vào trong máy
+ Stop (đèn vàng): đèn vàng chỉ định PLC đang ở chế độ dừng
+ Ix.x (đèn xanh): đèn xanh ở cổng vào chỉ định ở trạng thái tức thời của cổng
Ix.x (X.X = 0.0  1.5)
+ Qy.y (đèn xanh): đèn xanh ở cổng ra báo hiệu trạng thái tức thời của cổng
Qy.y (y.y = 0.0  1.1)
+ TERM: cho phép máy lập trình tự quyết định chế độ hoạt động cho PLC hoặc
Run hoặcStop
SƠ ĐỒ BỐ TRÍ CÁC BỘ PHẬN CỦA S7-200 CPU

Hình 2.3 PLC S7 200

17


Mô tả cổng truyền thông:
S7-200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS485 với rắc cắm nối 9 chân để
phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với các trạm PLC khác.
Sơ đồ các chân của cởng truyền thơng.

Hình 2.4 cấu tạo cổng RS232

+ Chân 1: Nối mass
+ Chân 2: 24 V DC
+ Chân 3: Truyền và nhận dữ liệu
+ Chân 4: không sử dụng
+ Chân 5: nối mass
+ Chân 6: 5V DC (có điện trở trong 100  )
+ Chân 7: 24 V DC (dòng 120mA tối đa)
+ Chân 8: Truyền và nhận dữ liệu
+ Chân 9: không sử dụng
Mô tả các đèn báo trên CPU S7- 200:
+ SF: Đèn màu đỏ, báo hiệu hệ thống bị hỏng.
+ RUN: Đèn xanh, chỉ định PCL đang ở chế độ làm việc và thực hiện chương
trình được nạp vào trong máy.
+ STOP: Đèn vàng, chỉ định rằng PLC đang ở chế độ dừng. Dừng chương trình
đang thực hiện lại.
18


+ Các đèn màu xanh từ I0.0  I 1.5 chỉ trạng thái tức thời của ngỡ vào PLC các
đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu ngõ vào theo mức logic.
+ Các đèn màu xanh từ Q0.0  Q1.1 chỉ trạng thái tức thời của ngõ ra PLC các
đèn này báo hiệu trạng thái tín hiệu ngõ ra của PLC theo mức logic
*S7- 300, S7-400, s7-1200,..
2.3. Địa chỉ đầu vào ra
2.3.1. Định địa chỉ trực tiếp các vùng nhớ
CPU S7-200 lưu trữ dữ liệu ở các vị trí khác nhau trong bộ nhớ, mỗi vị trí nhớ
có một địa chỉ duy nhất. Chương trình có thể sử dụng địa chỉ của vị trí nhớ để truy
nhập dữ liệu trong bộ nhớ. Cách truy nhập này gọi là định địa chỉ trực tiếp.
2.3.2. Phần chữ chỉ vị trí và kích thước của ơ nhớ
Để truy nhập đến một bit trong một vùng nhớ nào đó, chương trình phải chỉ rõ

địa chỉ gồm tên vùng nhớ, địa chỉ byte, và địa chỉ bit. Địa chỉ byte và địa chỉ bit ngăn
cách nhau bởi dấu (.). Chế độ địa chỉ này gọi là chế độ định địa chỉ bit.
2.3.3. Phần số chỉ địa chỉ byte hoặc bit trong miền nhớ
7 6 5 4 3 2 1 0
I
0
I
1
I
2
I
3
I
4
I
5
I
6
I chỉ trong miền nhớ
Hình 2.5 địa
7

Định dạng địa chỉ:

I
8

I
[Tên vùng nhớ][Địa chỉ byte].[Địa
chỉ bit]

9

Ví dụ:
Trong đó:

I3.4

I
10
I
11
I
12

19


I: tên vùng nhớ (vùng nhớ đệm vào)
3: địa chỉ byte
4: địa chỉ bit
Các bộ điều chỉnh tương tự được đặt ở module CPU. Giá trị của các bộ điều
chỉnh tương tự được biến đổi thành giá trị số 8 bit và được lưu vào các byte nhớ đặc
biệt: SMB28 tương ứng với bộ điều chỉnh tương tự 0; SMB29 tương ứng với bộ điều
chỉnh tương tự 1. Có thể sử dụng các bộ điều chỉnh tương tự để nhập giá trị khi cần
thiết.
2.4. Cấu trúc bộ nhớ của
Bộ điều khiển lập trình S7-200 được chia thành 4 vùng nhớ. Với 1 tụ có nhiệm
vụ duy trì dữ liệu trong thời gian nhất định khi mất nguồn bộ nhớ S7-200 có tính năng
động cao đọc và ghi trong phạm vi tồn vùng loại trừ các bít nhớ đặc biệt SM (Special
Memory)chỉ có thể truy nhập để đọc.

Hình 2.6 Cấu trúc bộ nhớ trong và ngồi của S7-200

- Vùng chương trình: là vùng bộ nhớ được sử dụng để lưu trữ các lệnh chương
trình vùng này thuộc bộ nhớ trong đọc và ghi được
- Vùng tham số: là vùng lưu giữ các tham số như: từ khóa, địa chỉ trạm… cũng
giống như vùng chương trình thuộc bộ nhớ trong đọc và ghi được
- Vùng dữ liệu: là vùng nhớ động được sử dụng cất các dữ liệu của chương trình
bao gồm các kết quả các phép tính nó được truy cập theo từng bit từng byte vùng này
được chia thành những vùng nhớ với các công dụng khác nhau.

20


2.5. Xử lý chương trình
2.5.1. Vòng quét chương trình
Chức năng của CPU là thực hiện lặp đi lặp lại một chuỗi cơng việc. Sự thực hiện
các cơng việc có tính tuần hồn này gọi là vịng qt (Scan cycle).
2.5.2. Cấu trúc chương trình
Trong mỗi vịng qt, CPU thực hiện hầu hết hoặc tồn bộ các cơng việc sau:
Đọc các đầu vào
Thực hiện chương trình
Xử lý các u cầu truyền thơng
Thực hiện tự chẩn đốn
Viết các đầu ra
Có thể biểu diễn vịng qt của CPU như sau:

Hình 2.7 vịng qt của PLC

2.5.3. Phương pháp lập trình.

Như đã nói ở trên thì ngơn ngữ lập trình LAD có ưu điểm là dễ sử dụng, gần với
tư duy lập trình logic (tư tưởng chính của PLC), dễ dàng thao tác mà lại khơng cần
phải nhớ tập lệnh. Cho nên với những người mới sử dụng thì việc lựa chọn ngơn ngữ
LAD là đúng đắn. Ngay cả với chúng tôi những người đã đi làm thực tế, có nhiều kinh
nghiệm thì việc lập trình cho PLC vẫn chủ yếu bằng LAD.
Tuy nhiên các ngôn ngữ STL, FBD vẫn được sử dụng tùy thuộc vào mục đích,
mỗi ngơn ngữ lập trình đều có những thế mạnh riêng. Có lúc ta sử dụng ngơn ngữ này
thì hợp, có lúc ta sử dụng ngơn ngữ khác lại hợp.

21


Bài 3
Kết nối giữa PLC và thiết bị ngoại vi
Mục tiêu:
- Trình bày được cách kết nối giữa PLC và thiết bị ngoại vi
- Kiểm tra nối dây bằng phần mềm chính xác theo nội dung đã học
- Thực hiện cài đặt phần mềm đạt các yêu cầu kỹ thuật
- Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác, an tồn và vệ sinh công nghiệp
3.1. Kết nối dây giữa PLC và thiết bị ngoại vi
Mỗi lọai CPU có hai dạng: DC/DC/DC và AC/DC/Relay
Loại CPU DC / DC / DC: cần cung cấp nguồn điện một chiều DC 24V, các đầu
vào và đầu ra cũng cần được cung cấp nguồn điện DC 24V ( hình 3.1).
Ví dụ:

Hình 3.1: Sơ đồ mạch giao tiếp giữ CPU 224 DC/DC/DC với sensor và cơ cấu chấp hành

Loại CPU AC / DC / RLY: cần được cấp nguồn điện xoay chiều một pha 220
ACV, các đầu vào cần được cung cấp nguồn điện DC 24V, và các đầu ra là các rơle (
hình 3.2).

22


Ví dụ:

Hình 3.2: Sơ đồ mạch giao tiếp giữ CPU 224 AC/DC/RLY với sensor và cơ cấu chấp hành

Ký hiệu trên
Module

Kết nối
ngõ vào

Kết nối ngõ ra

24VDC

24VDC

24VDC/0,5ATransistor

214/AC/DC/RLY 214

120÷230VAC

24VDC

Relay 120÷230VAC/2A

224/DC/DC/DC

20,4÷28,8VDC

DC

DC

85÷264VAC

Relay

Relay

214/DC/DC/DC

Loại
cpu
214

224

224/AC/DC/RLY 224

Nguồn Ni

3.1.1. Kết nối với máy tính
Để ghép nối S7-200 với máy tính có thể sử dụng một cáp nối thẳng qua MPI.
Hoặc nối với máy tính qua cởng RS232 cần có cáp nối PC/PPI với bộ chuyển đởi
RS232/RS485 ( hình 3.3).

23


Hình 3.3 kết nối PC với PLC

 Cơng tắc chọn chế độ làm việc cho PLC:
Công tắc chọn chế độ làm việc nằm ở phía phải bên cạnh cởng ghép nối với các
modul mở rộng, có 3 vị trí cho phép chọn chế độ làm việc khác nhau.
Ở chế độ RUN cho phép PLC thực hiện chương trình trong bộ nhớ, PLC S7200 sẽ rời chế độ RUN chuyển sang chế độ STOP nếu trong máy có sự cố hoặc trong
chương trình gặp lệnh STOP, thậm chí ngay cả khi công tắc ở chế độ RUN. Nên quan
sát trạng thái thực tại của PLC theo đèn báo.
STOP cưỡng bức PLC dừng cơng việc thực hiện chương trình đang chạy và
chuyển sang chế độ STOP. Ở chế độ STOP này PLC cho phép điều chỉnh lại chương
trình hoặc nạp một chương trình mới.
Ở vị trí TERM cho phép máy lập trình tự quyết định 1 trong chế độ làm việc
cho PLC ở chế độ RUN hoặc STOP
Chỉnh định tương tự:
Điều chỉnh tương tự cho phép điều chỉnh các biến cần thay đởi và sử dụng trong
chương trình. Núm chỉnh analog được lắp ở phía dưới cơng tắc chọn chế độ làm việc
bên cạnh cổng ghép nối với các modul mở rộng cho phép điều chỉnh được 270 độ.
Pin và nguồn nuôi bộ nhớ:
Nguồn ni dùng để ghi chương trình hoặc nạp một chương trình mới. Nguồn
pin có thể được sử dụng để mở rộng thời gian lưu giữ cho các dữ liệu có trong bộ nhớ.
Nguồn pin tự động được chuyển sang trạng thái tích cực nếu như dung lượng của tụ
nhớ bị cạn kiệt và nó phải thay thế vào vị trí đó để dữ liệu trong bộ nhớ khơng bị mất đi.
24