Giáo trình PLC cơ bản (Nghề Điện công nghiệp và Điện tử công nghiệp Cao đẳng)

UỶ BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ ĐÀ NẴNG

GIÁO TRÌNH
PLC CƠ BẢN

Nghề:

ĐIỆN CƠNG NGHIỆP
ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP

Trình độ:

CAO ĐẲNG

(Ban hành kèm theo Quyết định số
/QĐ-CĐN ngày tháng
Hiệu trưởng Trường Cao đẳng nghề Đà Nẵng)

năm 2021 của


Đà Nẵng, năm 2021
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng tin có thể đƣợc
phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham
khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh
doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.

1

LỜI GIỚI THIỆU
Giáo trình PLC cơ bản là giáo trình đƣợc biên soạn ở dạng cơ bản và tổng
quát cho học sinh, sinh viên nghề Điện Công Nghiệp từ kiến thức nền cho đến
kiến thức chuyên sâu. Giáo trình giúp học sinh, sinh viên có đƣợc kiến thức
chung rất hữu ích khi cần phải nghiên cứu chuyên ngành sâu hơn. Mặc khác
giáo trình cũng đã đƣa vào các nội dung mang tính thực tế giúp học sinh, sinh
viên gần gũi, dễ nắm bắt vấn đề khi va chạm trong thực tế.
Trong quá trình biên soạn giáo trình, tác giả đã tham khảo rất nhiều các tài
liệu của các tác giả khác nhau cả trong và ngoài nƣớc.
Tác giả cũng xin chân thành gởi lời cảm ơn đến lãnh đạo nhà trƣờng
Trƣờng Cao đẳng nghề Đà Nẵng đã tạo điều kiện giúp đỡ tác giả hồn thành
giáo trình này. Đặc biệt là sự giúp đỡ hỗ trợ nhiệt tình của tập thể giáo viên bộ
môn Điện công nghiệp, khoa Điện – Điện tử của trƣờng cũng nhƣ các bạn đồng
nghiệp đã nhiệt tình đóng góp ý kiến trong q trình biên soạn.
Đà Nẵng, tháng 08/2021
Tham gia biên soạn
Chủ biên: ThS. Đỗ Trọng Hiếu

2


THƠNG TIN CHUNG
TÊN GIÁO TRÌNH
PLC CƠ BẢN
Thời gian

SỐ LƯỢNG BÀI
08

105 giờ ( Lý thuyết: 42 giờ; Thực hành: 56 giờ ; Kiểm tra 7
giờ)

Vị trí của mơn  Mơ đun PLC cơ bản đƣợc bố trí sau khi hồn thành các
học
mơn học thuộc nhóm mơn cơ sở.
 Mơ đun này là mơ đun kỹ thuật chun ngành và đƣợc
bố trí sau khi hồn thành các mơn học Kỹ thuật cảm
biến, Điều khiển điện khí nén
Tính chất
mơn học

của  Là mơn học chun mơn trong chƣơng trình đào tạo.

Kiến thức
quyết

tiên Phài học xong các môn học, mô đun:
 Kỷ thuật xung số; trang bị điện; lắp đặt điện; cảm biến;
điều khiển điện khí nén…

Đối tượng

 Học sinh - Sinh viên học nghề Điện Cơng Nghiệp, Điện
tử cơng nghiệp trình độ Cao đẳng và Trung cấp

Mục tiêu

Về kiến thức:

 Trình bày đƣợc nguyên lý, cấu tạo và nguyên tắc hoạt
động của bộ điều khiển lập trình PLC. So sánh đƣợc các
ƣu nhƣợc điểm với bộ điều khiển có tiếp điểm và các bộ
điều khiển lập trình PLC.
 Trình bày đƣợc các tập lệnh xử lý trong PLC, các giải
thuật điều khiển cho các bào tốn vừa và nhỏ trong thực
tế cơng nghiệp.
Về kỹ năng:
 Thực hiện đƣợc kết nối phần cứng giữa PC PLC và thiết
bị ngoại vi.
 Thực hiện đƣợc một số bài tốn ứng dụng đơn giản
trong cơng nghiệp.
 Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:
 Đi học đầy đủ và đúng giờ, chủ động, sáng tạo và đảm
bảo an tồn trong q trình học tập . hồn thành chƣơng
trình tự học ở nhà.
Về thái độ:
 Rèn luyện đức tính cẩn thận, nghiêm túc trong cơng tác
 Tn thủ các quy tắc an toàn khi lắp đặt các mạch.
 Thiết kế kỹ thuật, thi công đƣợc các mạch đơn giản đến
3


năng cao.
 Kiểm tra và thử mạch. Phát hiện đƣợc sự cố và có biện
pháp khắc phục.
 R n luyện tính cẩn thận, t m , chính xác, tƣ duy khoa
học và sáng tạo.
 Rèn luyện tính cẩn thận, chính xác, chủ động, sáng tạo
và khoa học, nghiêm túc trong học tập và trong công

việc.

4


DANH MỤC VÀ PHÂN BỔ THỜI LƯỢNG CHO CÁC BÀI
TT

TÊN CÁC BÀI TRONG
MÔN HỌC

THỜI GIAN (GIỜ)
LT

TH

BT

KT

TỔNG

1

Bài 1: Tổng quan về PLC

2

2

2

Bài 2: Phần mềm lập trình PLC

3

3

3

Bài 3: Kết nối giữa PLC và thiết bị
ngoại vi

2

3

4

Bài 4: Các tập lệnh logic

10

18

2

30

5

Bài 5: Bộ định thời (Timer)

7

16

2

25

6

Bài 6: Bộ đếm (Counter)

8

10

2

20

7

Bài 7: Các tập lệnh số học

5

4

1

10

8

Bài 8: Xử lý tín hiệu analog

5

5

42

56

TỔNG CỘNG

5

10
7

105

5


TỔNG QUAN VỀ PLC

Thời gian (giờ)
ĐCN09

BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ PLC

LT

TH

BT

2

0

0

KT TS
0

2

Mục tiêu:
Sau khi học xong chƣơng này, học sinh sinh viên có khả năng:
 Trình bày đƣợc cấu trúc và nhiệm vụ các khối chức năng của PLC.
 Mô tả đƣợc v ng quét và cấu trúc của chƣơng trình PLC.
 Chủ động, sáng tạo và đảm bảo an tồn trong q trình học tập.
Các vấn đề chính sẽ được đề cập
 Tìm hiểu về sự ra đời của PLC
 Cấu trúc về PLC

 Các phƣơng pháp lập trình của PLC
A. NỘI DUNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1. Sự ra đời của PLC, ứng dụng của PLC trong công nghiệp.
1.1. Sự ra đời của PLC
Trong ứng dụng các công nghệ khoa học vào sản xuất công nghiệp, mục
tiêu tăng năng suất lao động đƣợc giải quyết bằng con đƣờng tăng mức độ tự
động hóa các q trình và thiết bị sản xuất nhằm mục đích tăng sản lƣợng, cải
thiện chất lƣợng 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 ngƣời vận hành. Điều này
đ i 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 đƣợc xác định nhằm
đạt đƣợc kết quả mong muốn ở sản phẩm đầu ra của máy hay thiết bị. Một hệ
thống nhƣ vậy đƣợc 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

6


Hình 0.1 Bộ điều khiển nối cứng đơn giản
–

Điều khiển logic khả trình (PLC)

Hình 0.2 Bộ điều khiển logic khả trình

 So sánh PLC với các thiết bị điều khiển thông thường khác
Hiện nay, các hệ thống điều khiển bằng PLC đang dần dần thay thế cho
các hệ thống điều khiển bằng Relay, Contactor thông thƣờng. Ta hãy thử so sánh
ƣu khuyết điểm của hai hệ thống trên:
–
Hệ thống điều khiển thơng thƣờng:
 Thơ kệch do có q nhiều dây dẫn và relay trên bảng điều khiển.
 Tốn khá nhiều thời gian cho việc thiết kế, lắp đặt.
 Tốc độ hoạt động chậm.
 Công suất tiêu thụ lớn.

7


 Mỗi lần muốn thay đổi chƣơng trình thì phải lắp đặt lại tồn bộ, tốn nhiều

thời gian.
 Khó bảo quản và sửa đổi.
–
Hệ thống điều khiển bằng PLC:
 Những dây kết nối trong hệ thống giảm đƣợc 80% nên nhỏ gọn hơn.
 Cơng suất tiêu thụ ít hơn.
 Sự thay đổi các ngõ vào, ra và điều khiển hệ thống trở nên dễ dàng hơn
nhờ phần mềm điều khiển bằng máy tính.
 Tốc độ hoạt động của hệ thống nhanh hơn.
 Bảo trì và bảo quản dễ dàng hơn.
 Độ bền và độ tin cậy vận hành cao.
 Giá thành của hệ thống giảm khi số tiếp điểm tăng.
 Có thiết bị chống nhiễu.
 Ngơn ngữ lập trình dễ hiểu.

 Dễ lập trình và có thể lập trình trên máy tính, thích hợp cho việc thực hiện
các lệnh tuần tự của nó.
 Các mơ đun rời cho phép thay thế hoặc thêm vào khi cần thiết.
Do những lý do trên PLC thể hiện rõ ƣu điểm của nó so với thiết bị điều
khiển thông thƣờng khác.
1.2 Ứng dụng của PLC trong công nghiệp
Do những đặc điểm nổi bật của PLC trong điều khiển, nên ngày nay nó
đƣợc sử dụng rất rộng rãi trong các giải pháp tự động hoá trong công nghiệp ở
rất nhiều lãnh vực:
–
Điều khiển thang máy, thiết bị nâng, hạ hàng.
–
Điều khiển các quy trình sản xuất: đóng gói bao bì, xi măng, bia…v.v
–
Tự động hố các hệ thống dịch vụ: trạm xăng, trạm rửa xe ôtô, máy bơm
nƣớc, máy bán nƣớc tự động…v.v
–
Tự động hoá các máy cơng cụ: lị sấy, xi mạ…v.v
Tuy nhiên khơng phải bất cứ hệ thống điều khiển nào cũng sử dụng PLC
mà tùy vào yêu cầu cụ thể và so sánh về yếu tố kinh tế mà ta chọn phƣơng án
điều khiển thích hợp.
 Một số hình ảnh thực tế sử dụng PLC

8


Hình 1.3 Ví dụ ứng dụng PLC

Hình 1.4 Ví dụ ứng dụng PLC

9


Hình 1.5 Ví dụ ứng dụng PLC

Hình 1.6 Ví dụ ứng dụng PLC

10


2. Cấu trúc của PLC.
2.1. Các khối chức năng của PLC

Hình 1.7 Khối chức năng của PLC

2.1.1. Khối ngõ vào:
Để chuyển đổi các đại lƣợng vật lý thành các tín hiệu điện, các bộ chuyển
đổi có thể là các nút nhấn, cảm biến, điện trở đo sức căng.v.v… và tùy theo bộ
chuyển đổi mà tín hiệu ra khỏi khối vào có dạng ON/OFF (Binary) hoặc dạng
liên tục (Analog).
Bảng 1-1: Các dạng tín hiệu vào

Bộ chuyển đổi

Đại lượng đo

Đại lượng ra

Cơng tắc (Switch)

Sự dịch chuyển/ vị trí

Điện áp nhị phân(on/off)

Cơng tắc hành trình
(Limit switch)

Sự dịch chuyển/ vị trí

Điện áp nhị phân(on/off)

Bộ điều ch nh nhiệt
(Thermostat)

Nhiệt độ

Điện áp nhị phân

Cặp nhiệt điện
(Thermocouple)

Nhiệt độ

Điện áp thay đổi

Nhiệt trở
(Thermister)

Nhiệt độ

Trở kháng thay đổi

Tế bào quang điện
(Photo cell)

Ánh sáng

Điện áp thay đổi

Tế bào tiệm cận
(Proximity cell)

Sự hiện diện cuả đối tƣợng

Trở kháng thay đổi

Điện trở đo sức căng
(Strain gage)

Áp suất/ sự dịch chuyển

Trở kháng thay đổi

11


2.1.2. Khối xử lý (CPU):
Khối này thay thế ngƣời vận hành thực hiện các thao tác đảm bảo quá
trình hoạt động. Từ thơng tin tín hiệu khối vào hệ thống điều khiển phải tạo ra
đƣợc những tín hiệu ra cần thiết để đáp ứng yêu cầu điều khiển đã xác định

trong phần xử lý. Tín hiệu điều khiển đƣợc thực hiện theo 2 cách:
–
Dùng mạch điện nối kết cứng
–
Dùng chƣơng trình điều khiển
2.1.3. Khối ra:
Tín hiệu ra là kết quả của quá trình xử lý của hệ thống điều khiển. Các tín
hiệu này đƣợc sử dụng để tạo ra những hoạt động đáp ứng cho các thiết bị ở ngõ
ra.
Bảng 1-2. Các dạng cơ cấu tác động ở ngõ ra.

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 lực

Điện

Lò xấy/ lò cấp nhiệt

Nhiệt

Điện

Van

Tiết diện cửa van thay đổi

Điện/dầu ép/khí ép

Rơ le

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

2.2. Cấu trúc vùng nhớ của PLC

Hình 1.8 Cấu trúc vùng nhớ của PLC

12


2.2.1 Bộ nhớ

 Có hai loại bộ nhớ trong CPU của PLC:
–
Bộ nhớ RAM (Random Access Memory): Bộ nhớ có thể đọc và ghi.
Có một số lƣợng các ơ nhớ xác định. Mỗi ơ nhớ có 1 dung lƣợng nhớ cố
định và nó ch tiếp nhận một lƣợng thơng tin nhất định. Các ô nhớ đƣợc ký hiệu
bằng các địa ch riêng của nó. Bộ nhớ này chứa các chƣơng trình đƣợc sửa đổi
hoặc các dữ liệu, kết quả tạm thời trong q trình tính tốn, lập trình.
Đặc điểm của bộ nhớ RAM là nội dung chứa trong các ô nhớ của nó bị
mất đi khi mất nguồn điện.
–
Bộ nhớ ROM(Read Only Memory): Bộ nhớ ch đọc.
Chứa các thông tin khơng có khả năng xố hoặc khơng thể thay đổi đƣợc,
đƣợc nhà sản xuất sử dụng chứa các chƣơng trình hê thống. Chƣơng trình trong
bộ nhớ ROM có nhiệm vụ:
 Điều khiển và kiểm tra các chức năng hoạt động của CPU (hệ điều hành).
 Dịch ngơn ngữ lập trình thành ngôn ngữ máy.
 Khi bị mất nguồn điện, bộ nhớ ROM vẫn giữ ngun nội dung của nó và
khơng bao giờ bị mất.
2.2.2. Bộ xử lý trung tâm
Bộ xử lý trung tâm (CPU – Central Processing Unit) điều khiển và quản
lý tất cả các hoạt động bên trong PLC. Việc trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ
và khối vào/ra đƣợc thực hiện thông qua hệ thống Bus dƣới sự điều khiển của
CPU. Một mạch dao động thạch anh cung cấp xung clock tần số chuẩn cho
CPU, thƣờng là 1 hay 8 MHz, tùy thuộc vào bộ xử lý sử dụng. Tần số xung
clock xác định tốc độ hoạt động của PLC và đƣợc dùng để thực hiện sự đồng bộ
cho tất cả phần tử trong hệ thống.
2.2.3. Hệ điều hành
Sau khi bật nguồn, hệ điều hành sẽ đặt các counter, timer và bit nhớ với
thuộc tính non-retentive (khơng đƣợc nhớ bởi Pin dự ph ng) cũng nhƣ accu về
0.

Để xử lý chƣơng trình, hệ điều hành đọc từng d ng chƣơng trình từ đầu
đến cuối. Tƣơng ứng hệ điều hành thực hiện chƣơng trình theo các câu lệnh.
Bit nhớ (memory bit)
Các memory bit là các phần tử nhớ, mà hệ điều hành ghi nhớ trạng thái tín
hiệu.
2.2.4. Bộ đệm (Proccess Image)
Bộ đệm là một vùng nhớ, mà hệ điều hành ghi nhớ các trạng thái tín hiệu
ở các ngõ vào ra nhị phân.
2.2.5. Accumulator
Accumulator là một bộ nhớ trung gian mà qua nó timer hay counter đƣợc
nạp vào hay thực hiện các phép toán số học.

13


2.2.6. Counter, Timer
Timer và counter cũng là các vùng nhớ, hệ điều hành ghi nhớ các giá trị
đếm trong nó.
2.2.7. Hệ thống Bus
Bộ nhớ chƣơng trình, hệ điều hành và các modul ngoại vi (các ngõ vào và
ngõ ra) đƣợc kết nối với PLC thông qua Bus nối. Một Bus bao gồm các dây dẫn
mà các dữ liệu đƣợc trao đổi. Hệ điều hành tổ chức việc truyền dữ liệu trên các
dây dẫn này.
 Tổ chức bộ nhớ của PLC S7-200
–
Vùng dữ liệu của PLC đƣợc chia làm các vùng nhớ nhƣ sau:
 Vùng đệm ngõ vào: Vùng I (Input Image Register)
 Vùng đệm ngõ ra: Vùng Q (Output Image Register)
 Vùng nhớ biến: Vùng V (Memory Variable)
 Vùng nhớ trong: Vùng M (Intenal Memory Bits)

 Vùng nhớ đặt biệt: Vùng SM (Special Memory)
–
Các phƣơng pháp truy xuất vùng nhớ
 Truy xuất theo Bit:
Tên miền (+) Ch số Byte (+) Ch số Bit
 Truy xuất theo Byte:
Tên miền (+) Byte (+) Ch số Byte
 Truy xuất theo Word:
Tên miền (+) Word (+) Ch số Byte cao của Word
 Truy xuất theo Double Word:
Tên miền (+) Double Word (+) Ch số Byte cao
 Thiết bị điều khiển lập trình S7-200
S7 – 200 là thiết bị điều khiển lập trình loại nhỏ của hãng Siemens
(CHLB Đức) có cấu trúc theo kiểu modul và có các modul mở rộng. Thành phần
cơ bản của S7 – 200 là khối vi xử lý CPU 212 và CPU 214. Về hình thức bên
ngồi, sự khác nhau của 2 loại CPU này nhờ số đầu vào/ra và nguồn cung cấp.
 CPU 212 có 8 cổng vào và 6 cổng ra, có khả năng mở rộng thêm 2
mơđun.
 CPU 214 có 14 cổng vào và 10 cổng ra, có khả năng mở rộng thêm 7
mơđun.
Trong tài liệu này ch đề cập đến CPU 214 là chủ yếu.
CPU 214 có những đặc điểm sau:
 2048 từ nhớ chƣơng trình ( chứa trong ROM điện ).
 2048 từ nhớ dữ liệu ( trong đó 256 từ chứa trong ROM điện ).
 14 ngõ vào và 19 ngõ ra digital kèm theo trong khối trung tâm.
 Hỗ trợ tối đa 7 mô đun mở rộng kể cả mô đun analog
14


 Tổng số cổng vào/ra cực đại là 64 cổng vào ra digital.

 128 Timer chia làm 3 loại theo độ phân giải khác nhau: 4 Timer 1mS, 16

Timer 10mS, 108 Timer có độ phân giải là 100mS.
 128 bộ đếm chia làm 2 loại: 96 đếm lên và 32 đếm lên xuống.
 256 ô nhớ nội bộ.
 688 ô nhớ đặt biệt dùng để thông báo trạng thái và đặt chế độ làm việc.
 Có phép tính số học.
 Ba bộ đếm tốc độ cao với nhịp 2 KHz và 7 KHz
 Hai bộ điều ch nh tƣơng tự.
 Tồn bộ vùng nhớ khơng bị mất dữ liệu trong khoảng thời gian 190 giờ
khi PLC bị mất nguồn nuôi.
2.3. Kiểu dữ liệu
Thông tin xử lý trong PLC đƣợc lƣu trữ trong bộ nhớ của nó. Mỗi phần tử
vi mạch nhớ có thể chứa 1 bit dữ liệu. Bit dữ liệu (Data Binary Digital) là một
chữ số nhị phân, ch có thể là một trong hai giá trị là 1 hoặc 0. Tuy nhiên các vi
mạch nhớ thƣờng đƣợc tổ chức thành các nhóm để có thể chứa 8 bit dữ liệu. Mỗi
chuỗi 8 bit dữ liệu đƣợc gọi là một byte. Mỗi mạch nhớ là một byte (byte nhớ),
đƣợc xác nhận bởi một con số gọi là địa ch (address). Byte nhớ đầu tiên có địa
ch 0. Dữ liệu chứa trong byte nhớ gọi là nội dung.
Địa ch của một byte nhớ là cố định và mỗi byte nhớ trong PLC có một
địa ch riêng của nó. Địa ch của byte nhớ khác nhau sẽ khác nhau, nội dung
chứa trong một byte nhớ là đại lƣợng có thể thay đổi đƣợc. Nội dung byte nhớ
chính là dữ liệu đƣợc lƣu trữ tức thời trong bộ nhớ.
Để lƣu giữ một dữ liệu mà một byte nhớ không thể chứa hết đƣợc thì
PLC cho phép một cặp 2 byte nhớ cạnh nhau đƣợc xem xét nhƣ là một đơn vị
nhớ và đƣợc gọi là một từ đơn (Word). Địa ch thấp hơn trong 2 byte nhớ đƣợc
dùng làm địa ch của từ đơn.
Ví dụ:Từ đơn có địa ch là 2 thì các byte nhớ có địa ch là 2 và 3 với 2 là
địa ch byte cao và 3 là địa ch của byte thấp.
IB2 IB3

IW 2
IW2 là từ đơn có địa ch 2
IB2 là byte có địa ch 2
IB3 là byte có địa ch 3
Trong trƣờng hợp dữ liệu cần đƣợc lƣu trữ mà một từ đơn không thể chứa
hết đƣợc, PLC cho phép ghép 4 byte liền nhau đƣợc xem xét là một đơn vị nhớ
và đƣợc gọi là từ kép (Double Word). Địa ch thấp nhất trong 4 byte nhớ này là
địa ch của từ kép.
Ví dụ: Từ kép có địa ch là 100 thì các byte nhớ trong từ kép này có địa
ch là 100, 101,102,103 trong đó 103 là địa ch byte thấp,100 là địa ch byte cao.
15


MB100 MB101 MB102 MB103
DW100
Trong PLC bộ xử lý trung tâm có thể thực hiện một số thao tác nhƣ:
–
Đọc nội dung các vùng nhớ (bit, byte, word, double word).
–
Ghi dữ liệu vào vùng nhớ (bit, byte, word, double word).
Trong thao tác đọc, nội dung ban đầu của vùng nhớ không thay đổi mà ch
lấy bản sao của dữ liệu để xử lý.
Trong thao tác ghi, dữ liệu đƣợc ghi vào trở thành nội dung của vùng nhớ
và dữ liệu ban đầu bị mất đi.
3. Xử l chư ng trình của PLC.
3.1.Vịng qt chư ng trình.

Hình 1.9 Vịng qt của PLC

V ng quét chƣơng trình đƣợc thực hiện qua 4 bƣớc:

–
Bƣớc 1: Cập nhật dữ liệu từ bên ngoài vào (đọc dữ liệu từ Input)
–
Bƣớc 2: Thi hành chƣơng trình
–
Bƣớc 3: Truyền thông nội bộ và kiểm tra lỗi
–
Bƣớc 4: Xuất dữ liệu ra ngồi Output
3.2. Cấu trúc chư ng trình của PLC.
Các chƣơng trình cho S7 – 200 phải có cấu trúc bao gồm chƣơng trình
chính (main program) và sau đó đến các chƣơng trình con (Subrortine) và các
chƣơng trình xử lý ngắt (Interrupt) đƣợc ch ra sau đây:

16


Hình 1.10 Cấu trúc chương trình của PLC

3.3. Các phư ng pháp lập trình cho PLC.
Cách lập trình cho S7 – 200 nói riêng và cho các PLC hãng Seimens nói
chung dựa trên 3 phƣơng pháp cơ bản: Phƣơng pháp hình thang (Ladder Logic
viết tắt là LAD) và Phƣơng pháp liệt kê lệnh (Statement List viết tắt là STL).
Chƣơng này sẽ giới thiệu các thành phần cơ bản của 2 phƣơng pháp trên và các
sử dụng chúng trong lập trình. Ngồi ra, c n có Phƣơng pháp lập trình theo sơ
đồ khối (Funtion Block Diagramm FBD) của phần mềm STEP 7.
Ví dụ về ladder logic, statement list và Funtion Block Diagramm:
Hình mơ tả việc thực hiện lệnh LD (viết tắt của từ tiếng anh Load) đƣa giá
trị logic của tiếp điểm I0.0 vào trong ngăn xếp theo cách biểu diễn của LAD,
STL và FBD.
LAD

STL

FBD

17


B. NỘI DUNG THỰC HÀNH
I. CÁC BƯỚC VÀ CÁCH THỰC HIỆN CƠNG VIỆC
1. Thiết bị, dụng cụ, vật tư: (Tính cho một ca thực hành gồm 20HSSV)
TT

Số lượng

Loại trang thiết bị

1

Mơ hình PLC S7-200 CPU 224

10 bộ

2

Bảng phấn

1 bộ

3

Mơ hình thực hành ứng dụng PLC

10 bộ

4

Mỗi sinh viên chuẩn bị vở bút

10 bộ

5

Mỗi sinh viên chuẩn bị bộ dụng cụ thực hành nhƣ (Bút thử
điện, các loại kiềm, các loại tục vít, khoan pin cầm tay…)

10 bộ

6

Máy tính để bàn

10 bộ

7

Xƣởng thực hành

1

2. Quy trình thực hiện
2.1. Qui trình tổng qt:
TT

Tên các
bước cơng
việc

Thiết bị, dụng
cụ, vật tư

Thí nghiệm Mơ hình
nghiệm
1

2

Ghi kết quả Giấy , bút
thí nghiệm
lắp đặt

Tiêu chuẩn
thực hiện cơng
việc

Lỗi thường gặp,
cách khắc phục

thí Thực hiện đúng
qui trình cụ thể

đƣợc mơ tả ở
mục 2.3

-Thí nghiệm các thao
tác kiểm tra tháo lắp
thiết bị.
- Ghi chép kết quả
thực nghiệm
Ghi chép đúng * Cần nghiêm túc
chính xác kết thực hiện đúng qui
quả lắp đặt kiểm trình, qui định của
GVHD
tra và khảo sát

4

Nộp tài liệu Giấy, bút, máy Đẩm bảo đầy đủ
thu thập,
tính, tài liệu ghi khối lƣợng
ghi chép
chép đƣợc.
đƣợc cho
GVHD

5

Thực hiện
vệ sinh
công
nghiệp

- Mô hình thí -Sạch sẽ
nghiệm
- Giẻ lau sạch

18


2.2. Qui trình cụ thể:
2.2.1. Kiểm tra tháo lắp mơ hình
a. Kiểm tra tổng thể mơ hình.
b. Kiểm tra các thiết bị.
c. Tiến hành thí nghiệm: Mỗi nhóm ít nhất 2-3 sinh viên.
d. Ghi kết quả trình tự kiểm tra lắp đặt.
2.2.2. Nộp tài liệu thu thập, ghi chép được cho giáo viên hướng dẫn.
2.2.3. Thực hiện vệ sinh mô hình.
II. BÀI TẬP THỰC HÀNH
1. Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ, vật tư.
Đ n
vị tính

Tên thiết bị

STT

Số
lượng

1

Bút thử điện

Cái

10

2

Tục vít nhỏ 2 chấu

Cái

10

3

Tục vít nhỏ 4 chấu

Cái

10

4

Tục vít 2 chấu

Cái

10

5

Tục vít 4 chấu

Cái

10

6

Kiềm bằng

Cái

10

7

Kiềm nhọn

Cái

10

8

Kiềm cắt

Cái

10

9

Khoan cầm tay pin

Cái

10

10

Mơ hình PLC

Cái

10

11

Đồng hồ đo VOM

Cái

10

Ghi chú

2. Chia nhóm:
Mỗi nhóm từ 2 – 3 SV thực hành trên 1 mơ hình.

3. Thực hiện qui trình tổng quát và cụ thể.
Tháo lắp thiết bị theo yêu cầu GVHD cụ thể.
III. YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP
Mục tiêu
Kiến thức

Nội dung
–
–

Trình bày đƣợc cấu trúc hệ thống PLC
Tìm hiểu đƣợc một số phƣơng pháp lập trình PLC

3
5
2

Kỹ năng

–

Sử dụng thành thạo các thiết bị dụng cụ.
Thực hiện đƣợc quy trình tháo lắp và kiểm tra hệ thống
PLC

Thái độ

–

Cẩn thận, lắng nghe, ghi chép, từ tốn, thực hiện tốt vệ

–

Điểm

19


sinh cơng nghiệp
Tổng

10

C. CÂU HỎI ƠN TẬP VÀ BÀI TẬP:
1. Trình bày các quy trình kiểm tra tháo lắp hệ thống mơ hình PLC.
2. Trình bày các khối chức năng của PLC
3. So sánh PLC với các thiết bị điều khiển thơng thƣờng khác.
4. Trình bày vịng qt của PLC
5. Trình bày cấu trúc của chƣơng trình PLC
6. Trình bày các phƣơng pháp lặp trình PLC

20


PHẦN MỀM LẬP TRÌNH PLC
ĐCN09

BÀI 2: PHẦN MỀM LẬP
TRÌNH PLC

Thời gian (giờ)
LT

TH

BT

3

0

0

KT TS
0

3

Mục tiêu:
Sau khi học xong chƣơng này, học sinh sinh viên có khả năng:
 Trình bày phần mềm lập trình cho từng loại PLC tƣơng ứng
 Các cài đặt và sử dụng thành thạo phần mềm lập trình cho PLC
 Chủ động, sáng tạo và đảm bảo an tồn trong q trình học tập
Các vấn đề chính sẽ được đề cập
 Tìm hiểu về phần mềm PLC S7_200 của PLC Siemens
 Các phƣơng pháp lập trình bằng phần mềm PLC S7_200 của PLC
Siemens
A. NỘI DUNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1. Tổng quan về phần mềm lập trình PLC
Để dễ dàng trong việc chuyển đổi, có thể áp dụng phƣơng pháp sau để

chuyển đổi từ một hệ thống điều khiển cũ sang điều khiển với PLC:
–
Về phần cứng:
 Xác định các bộ tạo tín hiệu (ví dụ: nút nhấn, cơng tắc, cảm biến . . .) cần
thiết nhất trong hệ thống điều khiển, mỗi bộ tạo tín hiệu tùy theo loại tạo
ra tín hiệu nào nên đƣợc kết nối với một ngõ vào của PLC tƣơng ứng, ví
dụ nếu bộ tạo ra tín hiệu nhị phân thì đƣợc kết nối với các ngõ vào số, cịn
bộ tạo ra tín hiệu tƣơng tự thì kết nối với ngõ vào tƣơng tự (ngõ vào
analog). Cịn các bộ tạo tín hiệu cịn lại nếu khơng cần thiết thì có thể bỏ
đi và sẽ đƣợc thực hiện bằng chƣơng trình trong PLC.
 Tƣơng tự xác định các cơ cấu chấp hành (đối tƣợng điều khiển) cần thiết
nhất, thông thƣờng các đối tƣợng này là các đ n báo, contactor chính, van
từ, .v.v.. Tuỳ theo loại mà mỗi đối tƣợng điều khiển có thể kết nối trực
tiếp hoặc gián tiếp với các ngõ ra tƣơng ứng, mỗi một đối tƣợng điều
khiển cần một ngõ ra. Nếu các đối tƣợng điều khiển cần d ng điều khiển
lớn thì yêu cầu phải sử dụng rơ le trung gian. Ví dụ nhƣ các contactor
chính điều khiển các động cơ cơng suất lớn thì ngõ ra của PLC sẽ đƣợc
nối với một rơ le trung gian và thông qua tiếp điểm của rơ le trung gian để
điều khiển các contactor này. C n các đối tƣợng điều khiển không tác
động trực tiếp đến quá trình điều khiển mà ch đóng vai tr trung gian hỗ
trợ cho q trình điều khiển nhƣ rơ le trung gian thì có thể loại bỏ và đƣợc
thay thế bằng một ơ nhớ nào đó trong chƣơng trình của PLC.

21


 Sau khi đã xác định đƣợc số lƣợng các ngõ vào, ngõ ra cần thiết và hệ

thống điện cung cấp cho phần điều khiển thì tiến hành đến việc lựa chọn
loại PLC phù hợp.

 Thiết lập bảng xác định các ngõ vào/ra với các ngoại vi tƣơng ứng và chú
ý ghi chú lại càng chi tiết càng tốt.
 Thực hiện việc nối dây các ngõ vào, ngõ ra của PLC với các bộ tạo tín
hiệu điều khiển và đối tƣợng điều khiển. Trong quá trình nối dây cần lƣu
ý đến các nguyên tắc an toàn trong hệ thống điều khiển
 Tất cả việc kết nối dây trong hệ thống điều khiển trƣớc đây sẽ đƣợc biến
đổi thành chƣơng trình trong PLC.
–
Về phần mềm:
Việc viết chƣơng trình có thể thực hiện theo hai cách:
Cách 1: Tùy theo yêu cầu công nghệ mà có thể thiết lập giải thuật điều
khiển và viết chƣơng trình theo giải thuật điều khiển này.
Cách 2: Vẫn duy trì hoạt động của hệ thống nhƣ cũ, hay nối khác đi là
không cần thiết phải lập lại giải thuật điều khiển vì tất cả đã đƣợc thiết kế
trong sơ đồ điều khiển cứng trƣớc đây mà ch cần biến đổi sơ đồ điều khiển
này thành chƣơng trình trong PLC. Cách này tƣơng đối dễ dàng và có thể
khơng bị lỗi khi lập trình.
Trong phần này trình bày phƣơng pháp chuyển đổi theo cách 2 theo các
bƣớc nhƣ sau:
 Thực hiện viết chƣơng trình lần lƣợt cho mỗi đối tƣợng điều khiển, mỗi
đối tƣợng điều khiển đƣợc viết ở một đoạn chƣơng trình và có ghi chú cụ
thể để dễ dàng sữa lỗi.
 Ch có các điều kiện cần thiết nhất cho đối tƣợng điều khiển mới đƣợc
viết vào đoạn chƣơng trình điều khiển nó.
 Nếu một số đối tƣợng điều khiển có cùng chung một nhóm điều kiện, thì
nhóm điều kiện này nên đƣợc đƣợc viết riêng ở một đoạn chƣơng trình và
cất kết quả vào một ô nhớ trong PLC. Nếu đối tƣợng điều khiển nào cần
nhóm điều kiện này thì ch cần lấy kết quả đƣợc chứa trong ô nhớ. Điều
này giúp cho cấu trúc chƣơng trình mạch lạc và việc đọc chƣơng trình trở
nên dễ dàng hơn.

 Các đối tƣợng điều khiển không cần thiết (ví dụ contactor trung gian) sẽ
đƣợc thay thế bằng một ô nhớ trong PLC. Nếu các đối tƣợng điều khiển
nào cần đến tiếp điểm của rơ le trung gian này thì ch cần thay thế bằng
tiếp điểm của ơ nhớ.
 Tùy theo hệ thống điều khiển có phức tạp hay khơng mà có thể phân chia
thành nhiều khối chƣơng trình để dễ dàng trong quá trình quản lý.
2. Cài đặt phần mềm lập trình PLC
2.1. Những yêu cầu đối với máy tính PC.
Máy tính cá nhân PC, muốn cài đặt đƣợc phần mềm STEP 7-Micro/Win phải
thoả mãn những yêu cầu sau đây:
22


- 640 Kbyte RAM (ít nhất phải có 500 Kbyte bộ nhớ cịn trống).
- Màn hình 24 dịng , 80 cột ở chế độ văn bản.
- Còn khoảng 2 Mbyte trống trong ổ đĩa cứng.
- Có hệ điều hành MS-DOS ver. 5.0 hoặc cao hơn.
- Bộ chuyển đổi RS232-RS485 phục vụ ghép nối truyền htơng trực tiếp giữa
máy tính và PLC. (truyền thông online)
Truyền thông giữa STEP 7-Micro/Win với S7-200 CPU qua cổng truyền thơng
ở phía đáy của PLC. Sử dụng cáp có bộ chuyển đổi RS232-RS485, đƣợc gọi là
cáp PC/PPI, để nối máy tính với PLC tạo thành mạch truyền thông trực tiếp.
Cắm 1 đầu của cáp PC/PPI với cổng truyền thông 9 chân của PLC, c n đầu kia
với cổng truyền thông nối tiếp RS-232C của máy PC. Nếu máy PC có cổng
truyền thơng nối tiếp RS232 với 25 chân, thì phải ghép nối qua bộ chuyển đổi 25
chân/9 chân để có thể ghép nối với cáp truyền thơng PC/PPI.
2.2.Cài đặt phần mềm lập trình PLC.
Sau khi kiểm tra bộ nhớ, ổ đĩa cứng hồn tồn có đủ khả năng để cài phần mềm
STEP 7-Micro/Win vào ổ cứng, thì lần lƣợt tiến hành các bƣớc:
1/ Ch n đĩa CD vào ổ CD máy tính.

2/ Kích chuột vào nút “ Start “ để mở menu Window.
3/ Kích chuột vào mục Run của menu.
4/ Nếu cài đặt từ:
Disk A: Trong hộp thoại Run, gõ a:\setup và kích OK hoặc ENTER.
CD: Trong hộp thoại Run, gõ e:\setup và kích OK hoặc ENTER.
5/ Sau đó sẽ nhận đƣợc dần dần từng bƣớc các ch dẫn thao tác tiếp theo trên
màn hình và hồn thành cơng việc cài đặt.
6/ Khi kết thúc việc cài đặt, hộp thoại setup PG/PC Interface tự động xuất hiện.
Kích “Cancel” để trở về cửa sổ chính của STEP 7-Micro/Win 32.
Sau khi đã cài đặt xong có thể bắt đầu soạn thảo chƣơng trình nhờ phần mềm
STEP 7-Micro/Win 32 bằng cách nhấp đúp chuột vào biểu tƣợng STEP 7Micro/Win 32 trên màn hình.
3. Sử dụng phần mềm lập trình PLC.
3.1 Tạo dự án mới
Nhấn Double vào giao diện STEP 7-Micro/Win.

Hình 2.1 Tạo dự án mới cho phần mềm PLC
23


Giới thiệu giao diện STEP 7-Micro/Win có một số vùng nhƣ sau.

Chƣơng
trình chính
Bảng chú
thích thiết
lập các
thơng số

Run; Stop
Các tập Lệnh

của PLC

Kết nối dây
giữa các lệnh

Phần lập
trình

Hình 2.2 Tạo dự án mới cho phần mềm PLC

Vào File để lƣu dự án.

Hình 2.3 Tạo dự án mới cho phần mềm PLC
24