Thiết kế hệ thống bơm chữa cháy cho trạm cứu hoả bằng PLC s71200 có link ggdrive file mô phỏng cuối bài hoặc pm 0799008541

CHƯƠNG 1 : TÌM HIỂU CƠNG NGHỆ HỆ THỐNG TRẠM
CHỮA CHÁY
1.1 Giới thiệu về hệ thống trạm chữa cháy
Phòng cháy và chữa cháy là những vấn đề được quan tâm và dưới sự quản lý
của nhà nước. Có nhiều nguyên nhân dẫn đến sự cố hoả hoạn như chập điện, nổ các
loại bình chứa khí, tai nạn giao thơng,… mà nguyên nhân chính là thiếu ý thức và kiến
thức trong việc phịng cháy chữa cháy của tồn dân. Và hậu quả do hoả hoạn xảy ra
khó có thể lường trước được, vì thế trạm chữa cháy được hình thành và củng cố để
giúp người dân có một cuộc sống tốt và an tồn hơn

Hình 1.1 : Hệ thống phịng cháy chữa cháy hiện nay

Cùng với xu thế phát triển, sự phát triển của cơ sở hà tầng, kiến trúc thượng tầng
cà các thiết bị khoa học kỹ thuật, việc phát triển và đầu tư vào cơng tác phịng cháy
chữa cháy là cần thiết nhằm đảm bảo an toàn cho thiết bị, cơng trình cũng như con
người. Ngành tự động hố nằm là ngành trọng điểm trong việc cải thiện năng suất
cũng như độ hiệu quả chính xác trong cơng việc chữa cháy.
1.2 Cấu tạo của hệ thống bơm chữa cháy
Hệ thống bơm PCCC có cấu tạo bao gồm 03 cụm bơm và 01 tủ điều khiển hệ
thống, cụ thể chúng có:
-

Bơm chữa cháy chun dụng chạy điện – Bơm chính
Bơm chữa cháy bằng động cơ Diesel – Bơm dự phòng


-

Bơm bù áp lực trong đường ống dẫn nước chữa cháy
Tủ điều khiển cho hệ thống bơm PCCC ( Fire pums Controller panel) hoạt động
trên nguyên lý tự động/ bán tự động. Với các thiết bị cảnh báo hiển thị như:

Đồng hồ vơn, ampe, cịi báo, đèn…

1.3 Ngun lý hoạt động của hệ thống báo cháy
Nguyên lý hoạt động của hệ thống báo cháy được thiết kế theo một quy trình
khép kín. Tức là khi có hiện tượng cháy xảy ra (ví dụ: có sự xuất hiện của khói hoặc
xuất hiện các tia lửa…). Thì các thiết bị đầu vào (đầu báo, cảm biến, cơng tắc khẩn
cấp) nhận tín hiệu và truyền về tủ điều khiển PCCC.
Tại tủ điều khiển sẽ xử lý thông tin nhận được, xác định vị trí nơi xảy ra cháy
(thơng qua các zone) và truyền tín hiệu cảnh báo đến các bảng hiển thị phụ, chng,
cịi, đèn… Các thiết bị này sẽ phát tín hiệu cảnh báo như: âm thanh, ánh sáng… để
mọi người nhận biết khu vực đang xảy ra hoả hoạn để kịp thời di chuyển và xử lý đám
cháy kịp thời.

Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống báo cháy

1.4 Quy trình vận hành hệ thống bơm phòng cháy chữa cháy
Hệ thống bơm với mục đích sự dụng trong pccc nên ln đặt trong tình trạng sẵn
sang hoạt động cao nhất ,và thời gian bơm đẩy tải không cho phép vượt quá 10 giây (s)


đối với bơm điện .Do đó yếu tố an tồn cho cả hệ thống là đặc biệt quan trọng. Để tiến
hành chạy thử hệ thống cần thực hiện các tháo tác cơ bản như sau:
B1 : Kiểm tra lại bơm và hệ thống lần cuối trước khi khởi động:

+ sau khi hệ

thống bơm được lắp đặt hoàn thiện thi ta tiến hành bắt đầu cho chạy thử , để tránh
những sai sót do nguyên nhân chủ quan và khách quan người sự dụng (có nghiệp vụ
chun mơn ) cần tiến hành kiểm tra theo quy đinh sau đây: -Kiểm tra tình trạng bên
ngồi của bơm như : Độ đồng trục giữa bơm và bộ phận truyền động ,khớp nối bơm,

…. – Kiểm tra tình trạng hệ thống điện (điện áp nguồn cấp vào đã có chưa ) – Kiểm tra
sự chênh lệch điện áp giữa các pha . – Kiểm tra cách đâu điện của động cơ ,sự cách
điện . – Kiểm tra chiều hoạt động của bơm . – Kiểm tra tình trạng tủ điều khiển cho hệ
thống bơm . – Kiểm tra tình trạng hệ thống van : Van cửa ( gate valve) ở đầu vào của
bơm ,sau đó mở hết van nước mồi để tự mồi cho bơm . – xả khí trong đường ống bằng
cách mở van xả trên bơm cho đến lúc có tia nước đặc khơng cịn bọt nước thì khố van
lại . – Khoá van mồi lại khi đường ống hút đã được điều tiết đầy nước . – kiểm tra tình
trạng hệ thống đồng hồ áp lực ( pressure gauguges ).
B2 : Khởi động bơm điện ( Bơm chính) + Sau khi thao tác kiểm tra hoà tất ,người
sự dụng tiến hành khởi động máy bơm với quy trình như sau:
Đối với chế độ bằng tay: Người vận hành bắt đầu chuyển công tắc AOM
trong tủ điều khiển của bơm về chế độ MAN lúc đó các đèn báo tín hiệu sẽ hiện thị
tình trạng của mội bơm.(Khi chưa hoạt động thì trên tủ sẽ hiện thị báo 03 đèn báo mất
pha sang , đồng hồ vôn hiện thi 380V, đèn Stop (sp) sang . Dùng tay ấn vào tín hiệu
khởi động Start (st) hiện thị trên tủ trong thời gian khoảng 03 giây (s) cho đến khi bơm
hoạt động có đèn tín hiệu Run bật xanh . Lưu ý : Đối với chế độ này dung để kiểm tra
máy hoặc hệ thống điều khiển tự động bị hỏng khi bơm chạy là hoạt động hết công
suất không phụ thuộc vào áp lực đường ống mà chỉ phụ thuộc vào áp lực của bơm.
B3 : Tắt máy : Dùng tay ta án vào nút Stop (sp) hiện thị trên tủ khoảng 03 giây(s)
cho đến khi bơm ngừng hoạt động lúc đó đèn tín hiệu Stop bật sang .
B4 : Đối với chế độ chạy tự động. Với hệ thống PCCC là hệ thống ln đặt
trong tình trạng sặn sang hoạt động . Đặc biện cho các tồ nhà văn phịng ,nhà máy
hiện đại ngày may hệ thống mày được sự dụng theo nguyên lý hoàn toàn tự động . Để


khởi động hệ thống này người sự dụng chuyển tất cả các công tắc trên tủ điện điều
khiển về vị trí AUTO .


CHƯƠNG 2 : LỰA CHỌN THIẾT BỊ VÀ THIẾT KẾ MẠCH

LỰC
2.1 Thiết kế mạch lực

2.2 Lựa chọn máy bơm chính và khí cụ
2.2.1 Máy bơm chính
Số liệu động cơ chính :Công suất Pđm = 90kw = 90000W
Lựa chọn thiết bị : Bơm nước Pentax 90kw
Thông số :
-

Xuất xứ : Italy
Model đầu bơm : CA100-250A
Lưu lượng 54- 372 m3/h
Cột áp: 93,1- 69,5 m
Đường kính hút xả : 125/100 mm
Động cơ : ATT Singapore
Trục : Thép không gỉ AISI316


-

Công suất :90 KW
Điện áp sử dụng : 380V/50 Hz
Số vòng quay (vòng/phút) : 2900
Áp lực làm việc : 10 Bar

Hình 2.1 Máy bơm chính Pentax
2.2.2 Máy bơm bù áp

Hãng sản xuất

PENTAX

Loại bơm

Máy bơm trục đứng

Lưu lượng (m3/h)

9.6
Số liệu

Công suất (W)

5500W

Sức hút tối đa (m)

94

động
cơ
chính :

Áp suất tối đa (bar)

10

Trọng lượng (kg)

40

Xuất xứ

Italy

Công
suất
Pđm
5.5kw
=

5500w

=


Hình 2.2 : Bơm tăng áp Pentax

2.1.3 Máy bơm diesel

Hình 2.3 : Máy bơm diesel Huyndai

Nhà sản xuất : HUYNDAI
Công suất : 96kw/120HP
Động cơ 4 máy : 130Hp/3400RPM
Cột áp : H= 80-65(m)
Lưu lượng : Q= 160-300(m3/h)

2.2 Lựa chọn khí cụ điện cho máy bơm chính
Dịng điện định mức khi động cơ làm việc ổn định được tính theo cơng thức:

Dịng điện khởi động:
Ikđ = Idm.kkđ = 160.1,5 =240 (A)
Trong đó: kkđ là hệ số khởi động (1,2÷1,5);s

Chọn Aptomat
Thơng số của aptomat :
Mã sản phẩm:

ABN403c 300A

Dịng sản phẩm:

MCCB ABN

Số cực:

3P

Frame size:

400AF

Dịng định mức:

300A

Dịng cắt ngắn mạch:

42kA

Hình 2.4 : Aptomat LS 300A

Chọn contactor
Nguyên tắc chọn contacter la sẽ chọn trên 1 cấp so với aptomat


Chọn contactor với các thơng số sau:

Hình 2.5 : Contactor Ls 400A

Chọn relay nhiệt :
Ta có bảng chọn thơng số relay nhiệt :


Hình 2.6 : Bảng lựa chọn thơng số cho relay nhiệt

Ta đang sử dụng động 90kw với nguồn điện 380V thì ta chọn được relay nhiệt trong
dải 120-200 A
- Relay nhiệt LS MT-255
-

Hãng: LS

-

Số cực: 3

-

Dải điều chỉnh: 120- 185 A


Hình 2.7 :Relay nhiệt LS MT-255

2.3 Lựa chọn khí cụ điện cho máy bơm tăng áp
Công suất Pđm = 5.5kw = 5500w
Dòng điện định mức khi động cơ làm việc ổn định được tính theo cơng thức:

Dịng điện khởi động:
Ikđ = Idm.kkđ = 10.1,5 =15 (A)
Trong đó: kkđ là hệ số khởi động (1,2÷1,5);s
Chọn aptomat bảo vệ với thơng số sau :
- Hãng : LS
- Loại : MCB
- Số cực : 3P
- Dòng định mức : 20 A
- Dòng ngắn mạch : 6 KA


Hình 2.8 : Aptomat LS BKN 3P 20A – 6KA

Chọn contacter :
Nguyên tắc chọn contacter la sẽ chọn trên 1 cấp so với aptomat
Chọn contactor với các thông số sau
-

Hãng: LS

-

Loại: Mc

-

Số cực: 3

-

Dịng định mức: 22A

Hình 2.9: Contactor (Khởi động từ) MC-22b 3P 22A LS

Chọn relay nhiệt
Role nhiệt sẽ được chọn theo nguyên tắc đó là dải điều chỉnh của role phải <<.


Ta chọn R
-

Hãng: LS

-

.00

-

Số cực: 3

-

Dải điều chỉnh: 9-13A

Hình 2.10: Relay nhiệt LS

Chọn tiết diện dây dẫn:

J: mật độ dòng điện cho phép (A/mm2)
-

Đồng (4-6) vì động cơ hoạt động cở chế độ ngắn hạn lên ta chon J=6

-

Nhôm (2.5 – 4.5)

Chọn tiết diện dây dẫn
2.4 Lựa chọn Aptomat tổng bảo vệ mạch
(A)
Dịng điện tổng được tính theo cơng thức:

Chọn aptomat bảo vệ với thông số sau :
-

Hãng: LS

-

Loại: MCB

-

Số cực: 3P

-

Dịng định mức: 200A

-

Dịng ngắn mạch: 42kA

Hình 2.12 : Aptomat MCCB LS

2.5 Mạch điều khiển relay


CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ
SƠ ĐỒ ĐẤU NỐI PLC
3.1. Giới thiệu tổng quan về PLC
3.1.1. Khái niêm về PLC


PLC viết tắt của Programmable Logic Controller,là thiết bị điều khiển lập trình
được Giá cả có thể cạnh tranh được.
Các thiết kế đầu tiên là nhằm thay thế cho các phần cứng Relay, dây nối và các

logic thời gian.Tuy nhiên, bên cạnh đó việc địi hỏi tăng cường dung lượng nhớ và tính
dễ dàng cho PLC mà vẫn đảm bảo tốc độ xử lý cũng như giá cả ... Chính điều này đã
gây ra sự quan tâm sâu sắc đến việc sử dụng PLC trong cơng nghiệp.Các tập lệnh
nhanh chóng đi từ các lệnh logic đơn giản đến các lệnh đếm, định thời, thanh ghi dịch
… Sau đó là các chức năng làm toán trên các máy lớn … Sự phát triển các máy tính
dẫn đến các bộ PLC.
Cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thơng qua một ngơn
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 đó “người sử dụng lập ra chờ tín hiệu ở ngõ vào và xuất tín hiệu ở ngõ ra
tại các thời điểm đã lập trình.


Để khắc phục những nhược điểm của bộ điều khiển dùng dây nối(bộ điều khiển
bằng Relay) người ta đã chế tạo ra bộ PLC nhằm thoả mãn những yêu cầu sau:
• Lập trình dễ dàng,ngơn ngự lập trình dễ học.
• Gọn nhẹ,dễ dàng bảo quản, sửa chữa.
• Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được nhựng chương trình phức tạp.
• Hồn tồn tin cậy trong mơi trường cơng nghiệp.
• Giao tiếp được với các thiết bị thơng minh khác như:máy tính,nối mạng, các
Modul mở rộng.
Giá cả có thể cạnh tranh được.
Các thiết kế đầu tiên là nhằm thay thế cho các phần cứng Relay, dây nối và các
logic thời gian. Tuy nhiên, bên cạnh đó việc địi hỏi tăng cường dung lượng nhớ và
tính dễ dàng cho PLC mà vẫn đảm bảo tốc độ xử lý cũng như giá cả ... Chính điều này
đã gây ra sự quan tâm sâu sắc đến việc sử dụng PLC trong công nghiệp. Các tập lệnh
nhanh chóng đi từ các lệnh logic đơn giản đến các lệnh đếm, định thời, thanh ghi dịch

… Sau đó là các chức năng làm tốn trên các máy lớn … Sự phát triển các máy tính
dẫn đến các bộ PLC có dung lượng lớn, số lượng I/O nhiều.
Trong PLC, phần cứng CPU và chương trình là đơn vị cơ bản cho quá trình điều
khiển hoặc xử lý hệ thống.Chức năng mà bộ điều khiển cần thực hiện sẽ được xác định
bởi một chương trình. Chương trình được nạp sẵn vào bộ nhớ của PLC, PLC sẽ thực
hiện việc điều khiển dựa vào chương trình này.Như vậy muốn thay đổi chức năng của
quy trình cơng nghệ, ta chỉ cần thay đổi chương trình bên trong bộ nhớ của PLC. Việc
thay đổi hay mở rộng chức năng sẽ được thực hiện một cách dễ dàng mà không cần
một sự can thiệp vật lý nào so với các bộ dây nối hay các Relay.
3.1.2. Cấu trúc, nguyên lý hoạt động của PLC
a. Cấu trúc
Tất cả các PLC đều có thành phần 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 kết nối PLC.


Các Modul vào/ra.
Bên cạnh đó, một bộ PLC hồn chỉnh cịn đi kèm theo một đơn vị lập trình
bằng tay hay bằng máy tính. Hầu hết các đơn vị lập trình đơn giản đều có đủ RAM để
chứa đựng chương trình dưới dạng hồn thiện hay bổ sung. Nếu đơn vị lập trình là
xách tay, RAM thường là loại CMOS có pin dự phịng, chỉ khi nào chương trình đã
được kiểm tra và sẵn sàng sử dụng thì nó mới truyền sang bộ nhớ PLC. Đồi với PLC
lớn thường được lập trình máy tính nhằm hỗ trợ cho việc viết đọc và kiểm tr chương
trình.Các đơn vị lập trình nối với PLC qua cổng RS232, RS422, RS458 …
b. Nguyên lý hoạt động của PLC
+ Đơn vị xử lý trung tâm
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 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 bộ phận thực thi đó đều phụ thuộc vào chương
trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ.
+ Hệ thống bus
Hệ thống bus là tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín
hiệu song song:
Address Bus: bus địa chỉ dùng để truyền địa chỉ tới các Modul khác nhau.
Data Bus: bus dùng để truyền dữ liệu.
Control Bus: bus điều khiển dùng để truyền các các tín hiệu định thì và điều
khiển đồng bộ trong PLC.
Trong PLC các số liệu được trao đổi giữa bộ vi xử lý và các Modul vào ra thông
qua Data Bus. Address Bus và Data Bus gồm 8 đường, ở cùng thời điểm cho phép
truyền 8 bít của 1 byte một cách đồng thời hoặc song song.
Nếu một Modul đầu vào nhận được địa chỉ của nó trên Address Bus, Modul đầu
ra tương ứng sẽ nhận được địa dữ liệu từ địa chỉ Data Bus. Control Bus sẽ chuyển các
tín hiệu vào theo dõi chu trình hoạt động của PLC.


Các địa chỉ và số liệu được chuyển lên các bus tương ứng trong một thời gian
hạn chế.
Hệ thống bus sẽ làm nhiệm vụ trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và I/O. Bên
cạnh đó, CPU được 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.
+ Bộ nhớ
PLC thường yêu cầu bộ nhớ trong các trường hợp:
Làm bộ định thời cho các kênh trạng thái I/O.
Làm bộ đệm trạng thái trong PLC như định thời, đếm, ghi các Relay.
Mỗi lệnh của chương trình có một vị trí riêng trong bộ nhớ, tất cả các vị trí
trong bộ nhớ đều được đánh số, nhựng số này chính là địa chỉ trong bộ nhớ.
Địa chỉ của tường ô nhớ sẽ được trỏ đến bởi một bộ đếm địa chỉ ở bên trong bộ

vi xử lý. Bộ vi xử lý sẽ có giá trị trong bộ đếm này lên một trước khi xử lý lệnh tiếp
theo. Với một địa chỉ mới, nội dung của địa chỉ ô nhớ tương ứng sẽ xuất hiện ở đầu ra,
quá trình này được gọi là quá trình đọc.
Bộ nhớ bên trong PLC được tạo bởi các vi mạch bán dẫn, mỗi vi mạch này có
khả năng chứa từ 2000-:-16000 dịng lệnh, tuỳ theo loại vi mạch. Trong PLC các bộ
nhớ RAM, EPROM đều được sử dụng.
RAM (Random Access Memory) có thể nạp chương trình thay đổi hay xố bỏ
nội dung bất kỳ lúc nào. Nội dung của RAM sẽ bị mất nếu nguồn ni bị mất. Để
tránh những tình trạng này các PLC được trang bị một pin khơ, có khả năng cung cấp
ngăng 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(Electricall Programmble Read Only Memory) bộ nhớ mà người sử dụng
bình thường chỉ có thể đọc chứ khơng ghi nội dung vào được. Nội dung của EPROM
không bị mất khi mất nguồn ni, nó được gắn sắn trong máy, đã được nhà sản xuất
nạp và chữa hệ điều hành sắn. Nếu người sử dụng không muốn mở rộng bộ nhớ thì chỉ


dùng thêm EPROM gắn bên trong PLC. Trên PG (progammer) có sắn chố ghi và xố
EPROM.
Mơi trường ghi dữ liệu thứ ba là đĩa cứng hoặc đĩa mềm được sử dụng trong máy
lập trình. Đĩa cứng hoặc địa mềm có dung lượng lớn nên thường được dùng để lưu trữ
những chương trình lớn trong một thời gian dài.
+ Kích thước bộ nhớ:
• Các PLC loại nhỏ có thể chứa 300-:-1000 dịng lệnh tuỳ vào cơng nghệ chế tạo.
• Các PLC loại lớn có kích thước từ 1K-:-16K, có khả năng chứa từ 2000-:16000 dịng lệnh.
Ngồi ra cịn cho phép gắn thêm bộ nhớ mở rộng như RAM, EPROM.
+ Các ngỏ vào ra I/O
Các đường tín hiệu từ bộ cảm biến được nối vào các Modul (các đầu vào của
PLC) các cơ cấu chấp hành được nối với các Modul ra (các đầu ra của PLC).

Hầu hết các PLC có điện áp hoạt động bên trong là 5V, tín hiệu xử lý là
12/24DVC hoặc 100/240VAC.
Mỗi đơn vị I/O có duy nhất một địa chỉ, các hiển thị trạng thái của các kênh I/O
được cung cấp bởi các đèn LED trên PLC điều náy làm cho việc kiểm tra hoạt động
nhập xuất trở nên dệ dàng và đơn giản.
Bộ xử lý đọc và xác định các trạng thái đầu vào (ON,OFF) để thực hiện đóng hay
ngắt ở mạch đầu ra.
3.1.3. Các hoạt động xử lý bên trong PLC
a. Xử lý chương trình
Khi một chương trình đã được nạp vào bộ nhớ của PLC, các lệnh sẽ được lưu
trong một vùng địa chỉ riêng lẻ trong bộ nhớ.
PLC có bộ đếm dịa chỉ ở bên trong vi xử lý, vì vậy chương trình ở bên trong bộ
nhớ sẽ được bộ vi xử lý thực hiện một cách tuần tự từng lệnh một, từ đầu cho đến cuối
chương trình. Mội lần thực hiện chương trình từ đầu cho đến cuối được gọi là một chu
kỳ thực hiện. Thời gian thực hiện một chu kỳ tuỳ thuộc vào tốc độ xử lý của PLC và
độ lớn của chương trình. Một chu kỳ hoạt dộng gồm 3 giai đoạn nối tiếp nhau:


• Đầu tiên, bộ vi xử lý đọc trạng thái của tất cả đầu và hầu hết các PLC có điện
áp hoạt động bên trong là 5V, tín hiệu xử lý là 12/24DVC hoặc 100/240VAC.
Mỗi đơn vị I/O có duy nhất một địa chỉ, các hiển thị trạng thái của các kênh I/O
được cung cấp bởi các đèn LED trên PLC điều náy làm cho việc kiểm tra hoạt động
nhập xuất trở nên dệ dàng và đơn giản.
Bộ xử lý đọc và xác định các trạng thái đầu vào (ON,OFF) để thực hiện đóng hay
ngắt ở mạch đầu ra.
3.1.4. Các hoạt động xử lý bên trong PLC
a. Xử lý chương trình
Khi một chương trình đã được nạp vào bộ nhớ của PLC, các lệnh sẽ được lưu
trong một vùng địa chỉ riêng lẻ trong bộ nhớ.
PLC có bộ đếm dịa chỉ ở bên trong vi xử lý, vì vậy chương trình ở bên trong bộ

nhớ sẽ được bộ vi xử lý thực hiện một cách tuần tự từng lệnh một, từ đầu cho đến cuối
chương trình. Mội lần thực hiện chương trình từ đầu cho đến cuối được gọi là một chu
kỳ thực hiện. Thời gian thực hiện một chu kỳ tuỳ thuộc vào tốc độ xử lý của PLC và
độ lớn của chương trình. Một chu kỳ hoạt dộng gồ o phần chương trình phục vụ cơng
việc này có sắn trong PLC và được gọi là hệ điều hành.
• Tiếp theo, bộ vi xử lý sẽ đọc và xử lý tuần tự lệnh một chương trình trong ghi
đọc và xử lý lệnh, Bộ vi xử lý sẽ đọc tí hiệu các đàu vào, thực hiện các phép toán logic
và kết quả sau đó sẽ xác định trạng thái của đầu ra.
• Cuối cùng bộ vi xử lý sẽ gán các trạng thái mới cho các đầu ra tại các modul
đầu ra.
b. Xử lý xuất nhập
Gồm hai phương pháp khác nhau dùng cho xử lý I/O trong PLC:
+ Cập nhật liên tục
Điều này đòi hỏi CPU quét các lệnh ngỏ vào(mà chúng xuất hiện trong chương
trình) khoảng thời gian Delay được xây dựng trong để chắc chắn rằng chỉ có những tín
hiệu hợp lý mới được đọc vào trong bộ vi xử lý. Các lệnh ngỏ ra được lấy trực tiếp tới
các thiết bị. Theo hoạt đọng logic của chương trình, khi lệnh OUT được thực hiện thì


các ngỏ ra cài lại vào đơn vị I/O, vì thế nên chúng vẫn giữ được trạng thái cho tới khi
lần cập nhật kế tiếp.
+ Chụp ảnh quá trình xuất nhập
Hầu hết PLC loại lớn có thể co vài trăm I/O, vì thể CPU chỉ có thể xử lý một lệnh
ở một thời điểm.Trong suốt quá trình thực thi, trạng thái mỗi ngỏ nhập phải được xét
đến riêng lẻ nhằm dị tìm các tác động của nó trong chương trình do chúng ta yêu cầu
Relay 3ms cho mỗi ngõ vào, nên tổng thời gian cho hệ thống lấy mẫu liên tục và trở
nên rất dài tăng theo số ngõ vào.
Để làm tăng tốc độ thực thi chương trình, các ngõ vào ra được cập nhật tới một vùng
đặc biệt trong chương trình. Ở đây vùng Ram đặc biệt này được dùng như bộ đệm lưu
trạng thái các logic điều khiển và các đơn vị I/O. Mọi ngõ vào ra đều có một địa chỉ I/O

RAM này. Suốt q trình copy tất cả các trạng thái vào trong I/O RAM. Quá trình này xảy
ra ở một chu kỳ chương trình(từ Start đến End).
Thời gian cập nhật tất cả các ngõ vào ra phụ thuộc vào tổng số I/O được copy
tiêu biểu là vài ms. Thời gian thực thi chương trinh phụ thuộc vào chiều dài chương
trinh điều khiển tương ứng mỗi lệnh mất phải từ 1-:-10 s

3.2 Giới thiệu PLC S7-1200
3.2.1 Giới thiệu chung
PLC S7-1200 ( Promamable Logic Controller) là những kết hợp I/O và các lựa
chọn cấp nguồn, bao gồm 9 module các bộ cấp nguồn cả VAC – hoặc VDC - các bộ
nguồn với sự kết hợp I/O DC hoặc Relay. Các module tín hiệu để mở rộng I/O và các
module giao tiếp dễ dàng kết nối với các mặt của bộ điều khiển. Tất cả các phần cứng
Simatic S7-1200 có thể được gắn trên DIN rail tiêu chuẩn hay trực tiếp trên bảng điều
khiển, giảm được không gian và chí phí lắp đặt.
Các module tín hiệu có trong các model đầu vào, đầu ra và kết hợp loại 8,16, và
32 điểm hỗ trợ các tín hiệu I/O DC, relay và analog. Bên cạnh đó, bảng tín hiệu tiên
tiến có trong I/O số 4 kênh hay I/O analog 1 kênh gắn đằng trước bộ điều khiển S71200 cho phép nâng cấp I/O mà không cần thêm không gian. Thiết kế có thể mở rộng
này giúp điều chỉnh các ứng dụng từ 10_I/O đến tối đa 284_I/O, với khả năng tương
thích chương trình người sử dụng nhằm tránh phải lập trình lại khi chuyển đổi sang


một bộ điều khiển lớn hơn. Các đặc điểm khác: bộ nhớ 50 KB với giới hạn giữa dữ
liệu người sử dụng và dữ liệu chương trình, một đồng hồ thời gian thực, 16 vòng lặp
PID với khả năng điều chỉnh tự động, cho phép bộ điều khiển xác định thơng số vịng
lặp gần tối ưu cho hầu hết các ứng dụng điều khiển q trình thơng dụng. Simatic S71200 cũng có một cổng giao tiếp Ethernet 10/100 Mbit tích hợp với hỗ trợ giao thức
Profinet cho lập trình, kết nối HMI/SCADA hay nối mạng PLC với PLC.
3.2.2 Đặc điểm của PLC S7-1200
Năm 2009, Siemens ra dòng sản phẩm S7-1200 dùng để thay thế dần cho S7200. So với S7-200 thì S7-1200 có những tính năng nổi trội:
- S7-1200 là một dịng của bộ điều khiển logic lập trình (PLC) có thể kiểm sốt
nhiều ứng dụng tự động hóa. Thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp và một tập lệnh mạnh làm

cho chúng ta có những giải pháp hồn hảo hơn cho ứng dụng sử dụng với S7-1200.
- S7-1200 bao gồm một microprocessor, một nguồn cung cấp được tích hợp sẵn,
các đầu vào/ra (DI/DO).
- Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vào cả CPU và chương
trình điều khiển:
Tất cả các CPU đều cung cấp bảo vệ bằng password chống truy cập vào PLC.
Tính năng “know-how protection” để bảo vệ các block đặc biệt của mình S7
1200 cung cấp một cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet và TCP/IP.
Ngồi ra bạn có thể dùng các module truyền thong mở rộng kết nối bằng RS485
hoặc RS232.
- Phần mềm dùng để lập trình cho S7-1200 là Step7 Basic. Step7 Basic hỗ trợ ba
ngơn ngữ lập trình là FBD, LAD và SCL. Phần mềm này được tích hợp trong TIA
Portal 11 của Siemens.
- Vậy để làm một dự án với S7-1200 chỉ cần cài TIA Portal vì phần mềm này đã
bao gồm cả mơi trường lập trình cho PLC và thiết kế giao diện HMI.
3.3.3 Phân loại


Việc phân loại S7-1200 dựa vào loại CPU mà nó trang bị: Các loại PLC thông
dụng: CPU 1211C, CPU 1212C, CPU 1214C Thông thường S7-1200 được phân ra làm
2 loại chính:
Loại cấp điện220VAC:
- Ngõ vào: Kích hoạt mức 1 ở cấp điện áp +24VDC(từ 15VDC – 30VDC).
- 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 độcao…
Loại cấp điện áp 24VDC:
- Ngõ vào: Kích hoạt mức 1 ở cấp điện áp +24VDC (từ 15VDC - 30VDC).

- Ngõ ra: Transistor.
- 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 thông qua một Relay 24VDC
đệm.
Bảng 3.1: Các đặc điểm cơ bản của S7-1200

Đặc trưng

CPU 1211C

CPU 1212C

CPU 1214C

Kích thước (mm)

90 x 100 x 75

110 x 100 x 75

Bộ nhớ làm việc

25 Kbytes

50 Kbytes

Bộ nhớ tải

1 Mbytes

2 Mbytes

Bộ nhớ sự kiện

2 Kbytes

2 Kbytes

Phân vùng I/O
Digital I/O

6 Inputs/4 8
Inputs/6 14
Inputs/10
Outputs
Outputs
Outputs

Analog I

2 inputs

Tốc độ xử lý ảnh

1024 bytes
And 1024 bytes (outputs)
(inputs)

Modul mở rộng

None

Bộ nhớ người dùng

2 inputs

2

2 inputs

8


Mạch tín hiệu

1

Modul giao tiếp

3(left – side expansion)

Bộ đếm tốc độ cao

3

Trạng thái đơn

3 – 100 kHz

Trạng thái đôi

3 – 80 kHz

Mạch ngõ ra

2

Thẻ nhớ

Thẻ nhớ simatic (tùy chọn)

Thời gian lưu trữ khi mất điện

240 h

PROFINET

1 cổng giao tiếp ethernet

4

6

3 – 100 kHz

3 – 100 kHz

1 – 30 kHz

3 – 30 kHz

3 – 80 kHz

3 – 80 kHz

1 – 20 kHz

3 – 20 kHz

Tốc độ thực thi phép toán số
18 us
thực
Tốc độ thi hành

0.1 us

- Hình dạng bên ngồi (CPU 1214C)

Hình 3.1 Hình dạng bên ngồi của S7-1200 ( CPU 1214C)

CPU 1214C gồm 14 ngõ vào và 10 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 1214C:
- STOP/RUN (cam/xanh): CPU ngừng/đang thực hiện chương trình đã nạp vào
bộ nhớ.