Giáo trình PLC (Nghề: Sửa chữa thiết bị tự động hóa - Trình độ: Cao đẳng) - Trường Cao Đẳng Dầu Khí (năm 2020)

TẬP ĐỒN DẦU KHÍ VIỆT NAM
TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ


GIÁO TRÌNH
MƠ ĐUN: PLC
NGHỀ: SỬA CHỮA THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG HĨA
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
(Ban hành kèm theo Quyết định số: 198/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 03 năm 2020
của Trường Cao Đẳng Dầu Khí)

Bà Rịa - Vũng Tàu, năm 2020
(Lưu hành nội bộ)


TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng tin có thể được 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.

Trang 2


LỜI NĨI ĐẦU
Giáo trình PLC là một trong những tài liệu phục vụ việc giảng dạy cho sinh viên hệ cao
đẳng nghề Sửa chữa thiết bị tự động hóa (SCTBTĐH) của Trường Cao đẳng Nghề Dầu
khí.
Để tiếp thu được nội dung, kiến thức trình bày trong giáo trình học sinh, sinh viên cần
trang bị những kiến thức lý thuyết về PLC, kỹ thuật số và một số vấn đề liên quan.
Giáo trình hệ thống PLC gồm 4 bài, có những bài thực hành để củng cố lại kiến thức lý

thuyết, kỹ năng viết chương trình, sửa lỗi, nhận biết và kết nối được thiết bị ngoại vi với
PLC
Nội dung của giáo trình gồm 04 bài:
Bài 1: Giới thiệu chung về PLC
Bài 2: Cấu trúc của PLC
Bài 3: Lập trình PLC
Bài 4: Ứng dụng của PLC điều khiển hệ thống
Tác giả chân thành gửi lời cám ơn đến các đồng nghiệp bộ mơn Tự Động Hóa đã giúp
tác giả hồn thiện giáo trình này.
Tuy đã nỗ lực nhiều, nhưng chắc chắn khơng thể tránh khỏi sai sót, rất mong nhận được
những ý kiến đóng góp để lần ban hành tiếp theo được hoàn thiện hơn.
Bà Rịa, Vũng Tàu, tháng 03 năm 2020
Tham gia biên soạn
1. Chủ biên: ThS. Bùi Minh Thảo
2. ThS. Nguyễn Thái Bảo
3. ThS. Ngơ Trí Tùng

Trang 3


MỤC LỤC
TRANG
BÀI 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PLC ........................................................................15
1.1.
GIỚI THIỆU CHUNG .................................................................................15
1.2.

CÁC HÃNG VÀ HỌ PLC ...........................................................................17

1.3.

ỨNG DỤNG PLC ........................................................................................19

BÀI 2: CẤU TRÚC CỦA PLC .....................................................................................21
2.1.
SƠ ĐỒ KHỐI CẤU TRÚC CỦA PLC ........................................................22
2.2.

MƠ-ĐUN CPU ............................................................................................25

2.3.

MƠ-ĐUN INTERFACE MƠ-ĐUN (IM) ....................................................26

2.4.

MƠ-ĐUN TÍN HIỆU SIGNAL MÔ-ĐUNS (SM) ......................................27

2.5.

MÔ-ĐUN CHỨC NĂNG: FUNCTION MÔ-ĐUN (FM) ...........................28

2.6.

CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA HỆ THỐNG MẠNG PLC.....................29

3.1.

HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG PHẦN MỀM VÀ KHAI BÁO PHẦN CỨNG 27

3.2.

BÀI TẬP ÁP DỤNG....................................................................................36

BÀI 3: LẬP TRÌNH PLC ..................................................................................................
3.1.
CÁC KHÁI NIỆM .......................................................................................35
3.2.

CÁC TẬP LỆNH VỀ BIT LOGIC: .............................................................36

3.3.

CÁC TẬP LỆNH VỀ TIME: .......................................................................42

3.4.

CÁC TẬP LỆNH VỀ COUNTER: ..............................................................45

3.5.

CÁC TẬP LỆNH SỐ HỌC:.........................................................................50

BÀI 4: ỨNG DỤNG PLC ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ................................................54
4.1.
ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THƠNG ...........................................................55
4.2.

ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG KHÍ NÉN ........................................................57

TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................64

Trang 4


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
TRANG
Hình 1.1. PLC Logo ......................................................................................................17
Hình 1.2. PLC S7-200 ...................................................................................................18
Hình 1.3. PLC S7-1200 .................................................................................................18
Hình 1.4. PLC S7-300 ...................................................................................................19
Hình 1.5. PLC S7-400 ...................................................................................................19
Hình 2.1. Sơ đồ khối cấu trúc PLC................................................................................22
Hình 2.2. Kết nối các module mở rộng cho PLC ..........................................................23
Hình 2.3. Bảng định địa chỉ mặc định của PLC ............................................................24
Hình 2.4. Bố trí trên bề mặc CPU .................................................................................26
Hình 2.5. Mơ-đun IM ....................................................................................................27
Hình 2.6. Mơ hình kết nối mạng LAN PLC ..................................................................29
Hình 3.1. Mở phần mềm ................................................................................................27
Hình 3.2. Chọn đường dẫn lưu 1 project .......................................................................28
Hình 3.3. Chọn folder lưu 1 project ..............................................................................28
Hình 3.4. Tạo1 project mới ...........................................................................................29
Hình 3.5. Insert 1 trạm loại PLC S7-300 .......................................................................30
Hình 3.6. Bước 1 tạo phần cứng ....................................................................................30
Hình 3.7. Bước 2 tạo phần cứng ....................................................................................30
Hình 3.8. Bước 3 tạo phần cứng các trạm .....................................................................31
Hình 3.9. Phần cứng trạm 1 ...........................................................................................32
Hình 3.10. Phần cứng trạm 2 .........................................................................................32
Hình 3.11. Phần cứng trạm 3 .........................................................................................33
Hình 3.12. Phần cứng trạm 4 .........................................................................................33

Hình 3.13. Thơng số HMI 1 ..........................................................................................34
Hình 3.14. Thiết lập địa chỉ màn hinh HMI 1 ...............................................................34
Hình 3.15. Giao diện màn hinh HMI 1 ..........................................................................34
Hình 3.16. Thơng số HMI 2 ..........................................................................................35
Hình 3.17. Thiết lập địa chỉ màn hinh HMI 2 ...............................................................35
Hình 3.18. Sơ đồ tổng thể mạng LAN PLC, màn hình HMI ........................................35
Hình 4.1. Lệnh thường đóng và thường mở ..................................................................36
Hình 4.2. Ngõ ra output .................................................................................................37
Hình 4.3. ........................................................................................................................37
Trang 5


Hình 4.4. Lệnh NOT ......................................................................................................37
Hình 4.5. Cấu trúc lệnh NOT ........................................................................................37
Hình 4.6. Lệnh Set .........................................................................................................37
Hình 4.7. Lệnh Reset .....................................................................................................38
Hình 4.8. Cấu trúc lệnh Set và Reset .............................................................................38
Hình 4.9. Khối Set/Reset ...............................................................................................38
Hình 4.10. Lệnh Set/Reset .............................................................................................38
Hình 4.11. Lệnh cạnh lên và xuống ...............................................................................39
Hình 4.12. Ngỏ ra cạnh lên và xuống ............................................................................39
Hình 4.13. Cấu trúc lệnh dùng cạnh xuống ...................................................................39
Hình 4.14. Sơ đồ kết nối thiết bị ngoại vi với PLC .......................................................40
Hình 4.15. Cách đặt symbols .........................................................................................40
Hình 4.16. Kết nối ngoại vi với PLC .............................................................................40
Hình 4.17. Cách viết chương trình PLC ........................................................................41
Hình 4.18. Lệnh NEG ....................................................................................................41
Hình 4.19. Cấu trúc lệnh NEG ......................................................................................41
Hình 4.20. Lệnh POS.....................................................................................................41
Hình 4.21. Cấu trúc lệnh POS .......................................................................................42

Hình 4.22. Ký hiệu timer S_PULSE .............................................................................42
Hình 4.23. Giản đồ xung timer S_PULSE ....................................................................42
Hình 4.24. Sơ đồ tổng thể mạng LAN PLC, màn hình HMI ........................................43
Hình 4.25. Giản đồ xung timer S_PEXT .......................................................................43
Hình 4.26. Ký hiệu timer S_ODT .................................................................................43
Hình 4.27. Giản đồ xung timer S_ODT ........................................................................44
Hình 4.28. Ký hiệu timer S_ODTS ...............................................................................44
Hình 4.29. Giản đồ xung timer S_ODTS ......................................................................45
Hình 4.30. Ký hiệu timer S_OFFDT .............................................................................45
Hình 4.31. Giản đồ xung timer S_OFDT ......................................................................45
Hình 4.32. Ký hiệu lệnh counter UP .............................................................................46
Hình 4.33. Ký hiệu lệnh counter DOWN ......................................................................46
Hình 4.34. Ký hiệu lệnh counter UP_DOWN ...............................................................47
Hình 4.35. Ký hiệu lệnh so sánh bằng 2 số Integer .......................................................47
Hình 4.36. Ký hiệu lệnh so sánh khác nhau 2 số Integer ..............................................47
Hình 4.37. Ký hiệu lệnh so sánh 2 số lớn hơn Integer ..................................................48
Hình 4.38. Ký hiệu lệnh so sánh 2 số nhỏ hơn Integer .................................................48
Hình 4.39. Ký hiệu lệnh so sánh 2 số lớn hơn hoặc bằng Integer .................................48
Hình 4.40. Ký hiệu lệnh so sánh 2 số nhỏ hơn hoặc bằng Integer ................................49
Trang 6


Hình 4.41. Network 1 ....................................................................................................49
Hình 4.42. Network 2 ....................................................................................................49
Hình 4.43. Ký hiệu lệnh số học .....................................................................................50
Hình 4.44. Thơng số lệnh cộng số học ..........................................................................50
Hình 4.45. Ví dụ về chức năng lệnh cộng số học ..........................................................51
Hình 4.46. Thơng số lệnh trừ số học .............................................................................51
Hình 4.47. Ví dụ về chức năng của lệnh SUB_I ...........................................................51
Hình 4.48. Thơng số lệnh nhân số học ..........................................................................52

Hình 4.49. Ví dụ về chức năng của lệnh MUL_I ..........................................................52
Hình 4.50. Thơng số lệnh chia số học lấy số ngun ....................................................52
Hình 4.51. Chức năng lệnh DIV_I ................................................................................53
Hình 4.52. Thơng số lệnh chia số học lấy số dư............................................................53
Hình 5.1. Mơ hình đồ họa mơ phỏng hệ thống điều khiển đèn giao thơng ...................55
Hình 5.2. Xy lanh tác động kép .....................................................................................57
Hình 5.3. Cơ cấu chấp hành chuyển động tịnh tiến.......................................................57
Hình 5.4. Cơ cấu chấp hành chuyển động quay ............................................................58
Hình 5.5. Van điện từ 3/2 khơng duy trì........................................................................58
Hình 5.6. Van điện từ 5/2 khơng duy trì........................................................................58
Hình 5.7. Van điện từ 3/2 duy trì ...................................................................................58
Hình 5.8. Van điện từ 5/2 duy trì ...................................................................................58
Hình 5.9. Relay ..............................................................................................................59
Hình 5.10. Mơ hình hệ thống in nhãn bán tự động .......................................................59
Hình 5.11. Sơ đồ hành trình bước .................................................................................60
Hình 5.12. Sơ đồ mạch khí nén .....................................................................................60
Hình 5.13. Sơ đồ mạch điện ..........................................................................................60

Trang 7


DANH MỤC CÁC BẢNG
TRANG
Bảng 4.1. Bảng trạng thái khối Set/Reset ......................................................................39
Bảng 5.1. Định địa chỉ các ngõ vào ra bài điều khiển đèn giao thông ..........................56
Bảng 5.2. Bảng thang điểm chấm bài đèn giao thông ...................................................56
Bảng 5.3. Định địa chỉ các ngõ vào ra bài in nhãn chi tiết bán tự động ........................60
Bảng 5.4. Bảng vật tư thiết bị bài khoan lỗ chi tiết bán tự động ...................................62

Trang 8

GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN PLC
1. Tên mơ đun: PLC
2. Mã mô đun: TĐH19MĐ15
3. Thời gian thực hiện mô đun: 120 giờ; (Lý thuyết: 30 giờ; Thực hành: 90 giờ)
Số tín chỉ: 5
3.1. Vị trí: Mơ đun được bố trí sau khi sinh viên học xong các môn học kỹ thuật số, điện
tử cơ bản, khí cụ điện, hệ thống điều khiển thủy lực - khí nén.
3.2. tính chất: Mơ đun này trang bị những kiến thức cơ bản về cấu trúc và ứng dụng
của PLC, đồng thời trang bị kỹ năng lập trình cho những ứng dụng cụ thể.
3.3. Ý nghĩa và vai trị của mơ đun: đây là mơn cơ sở ngành
4. Mục tiêu mô đun:
4.1. Về kiến thức:
A1. Trình bày được nguyên lý, cấu tạo của PLC và sơ đồ của hệ thống điều khiển PLC.
A2. Giải thích được các vấn đề về điều khiển tự động hóa trong công nghiệp.
A3. Nhận biết và lựa chọn được các thiết bị ngoại vi để kết nối với hệ thống PLC.
4.2.Về kỹ năng:
B1. Kết nối được thiết bị ngoại vi với PLC;
B2. Thiết lập được phần cứng của PLC;
B3. Viết được chương trình điều khiển dùng PLC;
B4. Sử dụng được các phần mềm liên quan đến PLC: phần mềm lập trình, mơ phỏng…
4.3. Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:
C1. Trung thực trong kiểm tra, thi và nghiêm túc trong học tập;
C2. Chủ động, sáng tạo, làm việc độc lập và làm việc theo nhóm; đảm bảo an tồn trong
q trình thực hiện cơng việc;
C3. Vệ sinh, giữ gìn và bảo quản thiết bị.
5. Nội dung mô đun:
5.1. Chương trình khung

Trang 9


Thời gian học tập (giờ)
Trong đó
Thực
Kiểm
hành/
tra
thực tập/
Lý
thuyết thí nghiệm/
bài tập/
LT TH
thảo luận

Tên mơn học, mơ đun

Số
tín
chỉ

Tổng
số

Các mơn học chung/đại
cương

21

435

157

255

15

MHCB19MH02 Giáo dục chính trị

4

75

41

29

5

MHCB19MH04 Pháp luật

2

30

18

10

2

MHCB19MH06 Giáo dục thể chất

2

60

5

51

4

75

36

35

3

75

15

58

6

120

42

72

6

76

1755

613

1069

43

30

16
2
2
3
3
3
3

300
30

45
60
60
45
60

152
26
14
28
28
28
28

132
2
29
29
29
14
29

12
2
1
2
2
3
2

4

60

1455

461

937

31

26

3
5
3

60
90
45

28
56
42

29
29
0

2
4
3

1
1

5

120

28

87

2

3

4
5
3
2

90
120
60
45

28

28
28
14

58
87
29
29

2
2
2
1

2
3
1
1

4

90

28

58

2

2

5

120

28

87

2

3

Mã
MH/MĐ/HP

I

MHCB19MH08

Giáo dục quốc phịng và
An ninh

MHCB19MH10 Tin học
TA19MH02

Tiếng Anh

Các mơn học, mơ đun
chuyên môn ngành, nghề

II.1
Môn học, mô đun cơ sở
ATMT19MH01 An tồn vệ sinh lao động
TĐH19MH01 An tồn Tự động hóa
KTĐ19MĐ05 Điện kỹ thuật 1
TĐH19MĐ02 Điện tử cơ bản
KTĐ19MĐ13 Khí cụ điện
KTĐ19MĐ08 Đo lường điện
Môn học, mô đun
II.2
chuyên môn ngành, nghề
TĐH19MĐ04 Kỹ thuật số
TĐH19MH05 Thiết bị đo lường
TĐH19MH06 Bản vẽ thiết bị đo lường
Hiệu chuẩn thiết bị đo
TĐH19MĐ07
lường
TĐH19MĐ08 Lắp đặt hệ thống TĐH 1
TĐH19MĐ09 Lắp đặt hệ thống TĐH 2
TĐH19MĐ10 Cơ sở điều khiển quá trình
TĐH19MĐ12 Đấu nối dây
Hệ thống điều khiển thủy
TĐH19MĐ13
lực - khí nén
TĐH19MĐ15 PLC
II

8

4

2

2
2

Trang 10

1
1
1
1


Mã
MH/MĐ/HP

TĐH19MĐ17
TĐH19MĐ18
TĐH19MĐ19
TĐH19MH20
TĐH19MH21
TĐH19MH22

Tên môn học, mô đun

Hệ thống điều khiển phân
tán (DCS)
Điều khiển quá trình nâng
cao
Kiểm tra, chạy thử và xử

lý lỗi vịng điều khiển
Thiết bị phân tích và theo
dõi
Khóa luận tốt nghiệp
Thực tập sản xuất
Tổng số

Thời gian học tập (giờ)
Trong đó
Thực
Kiểm
hành/
tra
thực tập/
Lý
thuyết thí nghiệm/
bài tập/
LT TH
thảo luận

Số
tín
chỉ

Tổng
số

3

60

28

29

2

1

4

90

28

58

2

2

2

45

14

29

1

1

4

60

42

14

4

3
5
97

135
225
2190

27
14
770

105
209
1324

58

3
2
38

5.2. Chương trình Mơ đun
Thời gian (giờ)
Số
TT

Nội dung tổng quát

Tổng
số

Thực hành,
Lý
thí nghiệm,
thuyết thảo luận,
bài tập

Kiểm tra
LT

TH

1

Bài 1: Giới thiệu chung về PLC

05

05

0

2

Bài 2: Cấu trúc của PLC.

40

9

29

3

Bài 3: Lập trình PLC

40

10

29

4

Bài 4: Ứng dụng PLC điều khiển hệ
thống.

35

4

29

1

1

Cộng

120

28

87

2

3

1

1
1

6. Điều kiện thực hiện mơ đun
6.1. Phịng học chun mơn hóa/nhà xưởng: Phịng học tích hợp PLC

6.2. Phòng học lý thuyết: đáp ứng phòng học chuẩn
6.3. Phòng thực hành: Có mơ hình mơ phỏng hệ thống PLC

Trang 11


6.4. Trang thiết bị máy móc: Máy tính, máy chiếu, bảng, phấn, bút viết bảng/phấn
trắng và màu, giẻ lau, kìm tuốt dây, đồng hồ VOM, bộ thực hành PLC và các thiết bị
ngoại vi, các loại dây kết nối PLC với các thiết bị ngoại
6.5. Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Giáo trình, giáo án, tài liệu liên quan đến PLC,
phiếu đánh giá thực hành, phiếu học tập (nếu có), phần mềm lập trình PLC, phần mềm
mơ phỏng PLC, phần mềm mơ phỏng khí nén thủy lực
7. Nội dung và phương pháp đánh giá
7.1. Nội dung:
- Kiến thức: Bài 1, bài 2, bài 3 và bài 4.
- Kỹ năng: bài 3 và bài 4.
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm:
+ Rèn luyện thái độ nghiêm túc, cẩn thận trong công việc;
+ Tuân thủ nghiêm túc các quy định an toàn điện khi sử dụng các linh kiện điện tử
7.2. Phương pháp đánh giá:
7.2.1. Kiểm tra thường xuyên:
Số lượng bài: 02.
-

Cách thức thực hiện: Do giáo viên giảng dạy mô đun thực hiện tại thời điểm bất kỳ
trong quá trình học thơng qua việc kiểm tra vấn đáp trong giờ học, kiểm tra viết với
thời gian làm bài bằng hoặc dưới 30 phút, kiểm tra một số nội dung thực hành, thực
tập, chấm điểm bài tập.

7.2.2. Kiểm tra định kỳ:

Số lượng bài: 05, trong đó 02 bài lý thuyết và 03 bài thực hành.
-

Cách thức thực hiện: Do giáo viên giảng dạy môn học/mô đun thực hiện theo theo
số giờ kiểm tra được quy định trong chương trình mơn học ở mục III có thể bằng
hình thức kiểm tra viết từ 45 đến 60 phút, chấm điểm bài tập lớn, tiểu luận, làm bài
thực hành, thực tập. Giáo viên biên soạn đề kiểm tra lý thuyết kèm đáp án và đề
kiểm tra thực hành kèm biểu mẫu đánh giá thực hành theo đúng biểu mẫu qui định,
trong đó:
Stt

Bài kiểm tra

Hình thức kiểm
tra

Nội dung kiến
thức

Chuẩn đánh giá
đầu ra

Thời gian

Trang 12


1. Bài kiểm tra
số 1
2. Bài kiểm tra

số 2

Lý thuyết

bài 1, bài 2

A1, A2

Thực hành

bài 2

3. Bài kiểm tra
số 3

Thực hành

bài 3

4. Bài kiểm tra
số 4
5. Bài kiểm tra
số 5

Lý thuyết

bài 3 và bài 4

Thực hành

bài 4

A1, A2, A3,
B2, B3, B4,
C2
A1, A2, A3,
B2, B3, B4,
C2
A1, A2, A3,
B4, C1, C2
A1, A2, A3,
B4, C1, C2

45 ÷ 60phút
B1, 45 ÷ 60phút
C1,
B1, 45 ÷ 60phút
C1,
B3, 45 ÷ 60phút
B3, 45 ÷ 60phút

Thi kết thúc mơn học: lý thuyết và thực hành.
-

Hình thức thi: trắc nghiệm và thực hành.

-

Thời gian thi: trắc nghiệm 45÷60 phút, thực hành 60÷120 phút.

-

Đáp ứng chuẩn đầu ra: A1, A2, A3, B1, B2, B3, B4, C1, C2, C3

8. Hướng dẫn thực hiện mơ đun
8.1. Phạm vi áp dụng chương trình: Chương trình mơ đun này được áp dụng cho nghề
sửa chữa thiết bị tự động hóa, hệ Cao đẳng
8.2. phương pháp giảng dạy mô đun đào tạo
8.2.1. Đối với giảng viên/giáo viên
- Thiết kế giáo án theo thể loại lý thuyết hoặc tích hợp hoặc thực hành phù hợp với
bài học. Giáo án được soạn theo bài hoặc buổi dạy.
- Tổ chức giảng dạy: (mơ tả chia ca, nhóm...).
- Thiết kế các phiếu học tập, phiếu thực hành.
8.2.2. Đối với người học: Người học phải thực hiện các nhiệm vụ như sau:
- Nghiên cứu kỹ bài học tại nhà trước khi đến lớp. Các tài liệu tham khảo sẽ được
cung cấp nguồn trước khi người học vào học môn học này (trang web, thư viện,
tài liệu...)
-

Tham dự tối thiểu 70% các buổi giảng lý thuyết. Nếu người học vắng >30% số
tiết lý thuyết phải học lại môn học mới được tham dự kì thi lần sau.

-

Tự học và thảo luận nhóm: là một phương pháp học tập kết hợp giữa làm việc
theo nhóm và làm việc cá nhân. Một nhóm gồm 8-10 người học sẽ được cung cấp
Trang 13


chủ đề thảo luận trước khi học lý thuyết, thực hành. Mỗi người học sẽ chịu trách

nhiệm về 1 hoặc một số nội dung trong chủ đề mà nhóm đã phân cơng để phát triển
và hồn thiện tốt nhất tồn bộ chủ đề thảo luận của nhóm.
- Tham dự đủ các bài kiểm tra thường xuyên, định kỳ.
- Tham dự thi kết thúc môn học.
- Chủ động tổ chức thực hiện giờ tự học.
9. Tài liệu tham khảo:
-

Tài liệu tiếng Việt:

[1] Thiết kế và lập trình PLC,Trần Thế San - Nguyễn Ngọc Phương, Trường Đại Học
Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2016
[2] Điều Khiển Logic Lập trình, Tăng Văn Mùi – Nguyễn Tiến Dũng, Trường Đại Học
Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2016
-

Tài liệu nước ngoài:

[4] Hãng Siemens SIMATIIC’s Manual.
[5]

Trang 14


BÀI 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PLC
GIỚI THIỆU BÀI 1
- Giới thiệu chung về PLC
- Ứng dụng PLC
MỤC TIÊU CỦA BÀI 1 LÀ:
- Về kiến thức:

+ Trình bày được khái niệm về công nghệ kỹ thuật số và các các thuật ngữ liên quan;
+ Nhận diện được các ký hiệu cổng logic cơ bản và lập được bảng chân trị và vẽ
được đồ thị thời gian của các loại cổng logic này;
- Về kỹ năng:
+ Lắp ráp được các mạch logic tổ hợp theo sơ đồ cho sẵn;
- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:
+ Rèn luyện thái độ nghiêm túc, cẩn thận trong công việc;
+ Tuân thủ nghiêm túc các quy định an toàn điện khi sử dụng các linh kiện điện tử
và làm việc với các nguồn điện 5V và 12V-24V.
PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP BÀI 1
- Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp,
dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực hiện câu hỏi thảo luận và bài tập bài1
(cá nhân hoặc nhóm).
- Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (bài 1) trước buổi học; hoàn thành
đầy đủ câu hỏi thảo luận và bài tập tình huống bài 1 theo cá nhân hoặc nhóm và nộp
lại cho người dạy đúng thời gian quy định.
ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN BÀI 1
- Phòng học chun mơn hóa/nhà xưởng: Phịng học thực hành điện – điện tử
- Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác
- Học liệu, dụng cụ, ngun vật liệu: Chương trình mơ đun học, giáo trình, tài liệu
tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan, các loại trang thiết bị bảo
hộ cá nhân: giày cách điện.
- Các điều kiện khác: khơng có
KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ BÀI 1
Nội dung:
Bài 1: Giới thiệu chung về PLC

Trang 15

- Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức
- Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng.
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:
+

Nghiên cứu bài trước khi đến lớp

+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập.
+ Tham gia đầy đủ thời lượng môn học.
+ Nghiêm túc trong quá trình học tập.
Phương pháp:
-

Điểm kiểm tra thường xun: khơng có.

-

Kiểm tra định kỳ lý thuyết/thực hành: khơng có.

1.1.

GIỚI THIỆU CHUNG

Trong các hệ thống sản xuất, trong các thiết bị tự động và bán tự động, hệ thống điều
khiển đóng vai trị điều phối tồn bộ các hoạt động của máy móc thiết bị. Các hệ thống
máy móc và thiết bị sản xuất thường rất phức tạp, có rất nhiều đại lượng vật lý phải điều
khiển để có thể hoạt động đồng bộ hoặc theo một trình tự cơng nghệ nhất định nhằm tạo
ra sản phẩm mong muốn. Từng đại lượng vật lý đơn lẻ có thể được điều khiển bằng một
mạch điều khiển cơ sở dạng tương tự hay gián đoạn. Điều khiển nhiều đại lượng vật lý
đồng thời chúng ta không thể dùng các mạch điều khiển tương tự mà phải sử dụng hệ

thống điều khiển logic. Trước đây các hệ thống điều khiển logic được sự dụng là hệ
thống logic rơ le. Nhờ sự phát triển nhanh chóng của kỹ thuật điện tử, các thiết bị điều
khiển logic khả lập trình PLC (Programmable Logic Controller) đã xuất hiện vào năm
1969 thay thế các hệ thống điều khiển rơle. Càng ngày PLC càng trở nên hồn thiện và
đa năng. Các PLC ngày nay khơng những có khả năng thay thể hồn tồn các thiết bị
điều khiển logic cổ điển, mà cịn có khả năng thay thế các thiêt bị điều khiển tương tự.
Các PLC được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp.
Vào khoảng năm 1968, các nhà sản xuất ô tô đã đưa ra các yêu cầu kỹ thuât đầu tiên cho
thiết bị điêù khiển logic khả lập trình. Mục đích đầu tiên là thay thế cho các tủ điều khiển
cồng kềnh, tiêu thụ nhiều điện năng và thường xuyên phải thay thể các rơ le do hỏng
cuộn hút hay gẫy các thanh lò xo tiếp điểm. Mục đích thứ hai là tạo ra một thiết bị điều
khiển có tính linh hoạt trong việc thay đổi chương trình điều khiển. Các yêu cầu kỹ thuật
này chính là cơ sở của các máy tính cơng nghiệp, mà ưu điểm chính của nó là sự lập
Bài 1: Giới thiệu chung về PLC

Trang 16


trình dễ dàng bởi các kỹ thuật viên và các kỹ sư sản xuất. Với thiết bị điều khiển khả lập
trình, người ta có thể giảm thời gian dừng trong sản xuất, mở rộng khả năng hoàn thiện
hệ thống sản xuất và thích ứng với sự thay đổi trong sản xuất. Một số nhà sản xuất thiết
bị điều khiển trên cơ sở máy tính đã sản xuất ra các thiết bị điều khiển khả lập trình cịn
gọi là PLC.
Những PLC đầu tiên được ứng dụng trong công nghiệp ô tô vào năm 1969 đã đem lại
sự ưu việt hơn hẳn các hệ thống điều khiển trên cơ sở rơ le. Các thiết bị này được lập
trình dễ dàng, khơng chiếm nhiều khơng gian trong các xưởng sản xuất và có độ tin cậy
cao hơn các hệ thống rơ le. Các ứng dụng của PLC đã nhanh chóng rộng mở ra tất cả
các ngành công nghiệp sản xuất khác.
1.2.

CÁC HÃNG VÀ HỌ PLC

Định nghĩa: thiết bị điều khiển logic khả trình PLC (Programable Logic Control) là loại
thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thuật tốn điều khiển số thơng qua một ngơn
ngữ lập trình, thay thế cho việc phải thực hiện thuật tốn đó bằng mạch số
Ưu điểm:
- Nhỏ gọn
- Dễ thay đổi thuật toán điều khiển
- Dễ trao đổi thông tin với môi trường xung quanh (Các thiết bị ngoại vi, PLC
khác, máy tính…)
Giới thiệu các loại PLC Siemens:
Logo: dòng sản phẩm sơ cấp, ứng dụng cho các hệ thống nhỏ.

Hình 1.1. PLC Logo
S7-200: dịng sản phẩm trung cấp, ứng dụng cho các hệ thống trung bình với
lượng I/O vừa phải.

Bài 1: Giới thiệu chung về PLC

Trang 17


Hình 1.2. PLC S7-200
S7-1200: dịng sản phẩm mới của siemens. Tích hợp cả I/O digital và I/O analog,
thích hợp cho những ứng dụng trung bình.

Hình 1.3. PLC S7-1200
S7-300/400: dịng sản phẩm cao, được dùng cho những ứng dụng lớn có thời gian
đáp ứng nhanh, có yêu cầu về kết nối mạng…

Bài 1: Giới thiệu chung về PLC

Trang 18


Hình 1.4. PLC S7-300

Hình 1.5. PLC S7-400
1.3.

ỨNG DỤNG PLC

Từ các ưu điểm nêu trên, hiện nay PLC đã được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác
nhau trong công nghiệp như:
-

Hệ thống nâng vận chuyển.

-

Dây chuyền đóng gói.

-

Các robot lắp ráp sản phẩm

-

Điều khiển bơm.

-

Dây chuyền xử lý hố học.

-

Cơng nghệ sản xuất giấy.

-

Dây chuyền sản xuất thuỷ tinh.

-

Sản xuất xi măng.

-

Công nghệ chế biến thực phẩm.

-

Dây chuyền chế tạo linh kiện bán dẫn.

Bài 1: Giới thiệu chung về PLC

Trang 19


-

Dây chuyền lắp giáp Tivi.

-

Điều khiển hệ thống đèn giao thông.

-

Quản lý tự động bãi đậu xe.

-

Hệ thống báo động.

-

Dây chuyền may công nghiệp.

-

Điều khiển thang máy.

-

Dây chuyền sản xuất xe ơtơ.

-

Sản xuất vi mạch.

-

Kiểm tra q trình sản xuất

 TÓM TẮT NỘI DUNG BÀI 1:
1.1 Giới thiệu chung về PLC
1.2 Ứng dụng PLC
 CÂU HỎI CỦNG CỐ BÀI 1:
Câu 1: PLC là viết tắt của…
a. Program Library Control
b. Power Level Controller
c. Programmable Logic Controller
d. Powerline Communication

Câu 2: Thiết bị giao tiếp download
chương trình giữa PLC S7-300 với máy
tính là…
a. MPI
b. PPI
c. HMI
d. PCI

Câu 3: Cổng truyền thông trên PLC Câu 4: Trong các thành phần sau: bộ xử
lý trung tâm (1), bộ nhớ (2), đầu vào/ra
thường theo chuẩn…
(3), nguồn (4), cổng giao tiếp (5), màn
a. RS232
hình HMI (6), thẻ nhớ (7). Những thành
b. RS485

phần thuộc cấu trúc PLC là….
c. RS422
a. 1,2,3,4,5
d. Các phương án còn lại đều sai
b. 1,3,4,5,6
c. 1,4,5,6,7
d. 1,3,4,5,7

Bài 1: Giới thiệu chung về PLC

Trang 20


BÀI 2: CẤU TRÚC CỦA PLC
GIỚI THIỆU BÀI 2:
-

Sơ đồ khối của PLC: Giải thích nhiệm vụ và chức năng từ khối

- Thiết lập phần cứng của PLC
- Kết nối PLC với các thiết bị ngoại vi
MỤC TIÊU CỦA BÀI 2 LÀ:
- Trình bày được cấu trúc, nguyên tắc hoạt động của PLC
- Định được địa chỉ các ngõ vào ra của PLC S7-200
- Kết nối được thiết bị ngoại vi với PLC
- Rèn luyện đức tính tích cực, chủ động và sáng tạo
PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP BÀI 2
- Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp,
dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực hiện câu hỏi thảo luận và bài tập
bài1 (cá nhân hoặc nhóm).

-

Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (bài 1) trước buổi học; hoàn
thành đầy đủ câu hỏi thảo luận và bài tập tình huống bài 1 theo cá nhân hoặc nhóm
và nộp lại cho người dạy đúng thời gian quy định.

ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN BÀI 2
- Phòng học chuyên mơn hóa/nhà xưởng: Phịng học thực hành điện – điện tử
- Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác
- Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình mơn học, giáo trình, tài liệu
tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan, các loại trang thiết bị bảo
hộ cá nhân: giày cách điện, gang tay cách điện.
- Các điều kiện khác: khơng có
KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ BÀI 2
Nội dung:
-

Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức
Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng.
Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:
Nghiên cứu bài trước khi đến lớp

Bài 2: Cấu trúc PLC

Trang 21


+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập.

+ Tham gia đầy đủ thời lượng môn học.

+ Nghiêm túc trong quá trình học tập.
Phương pháp:
- Kiểm tra định kỳ lý thuyết: 01 điểm kiểm tra (hình thức: kiểm tra trắc nghiệm, thời
gian 45 ÷ 60 phút)
- Kiểm tra định kỳ thực hành: 01 điểm kiểm tra (hình thức: Viết chương trình điều
khiển động cơ quay thuận nghịch – lắp ráp hoàn chỉnh sơ đồ nguyên lý, sơ đồ điều
khiển, kết nối với PLC)
2.1.

SƠ ĐỒ KHỐI CẤU TRÚC CỦA PLC

Hình 2.1. Sơ đồ khối cấu trúc PLC
PLC S7-300 cấu trúc dạng mơ-đun gồm các thành phần sau:
-

Mơ-đun CPU

-

Mơ-đun tín hiệu Signal Mô-đuns (SM)

-

Mô-đun chức năng Function Mô-đun (FM)

-

Mô-đun truyền thông Communication processor (CP)

-

Mô-đun nguồn (PS307) cấp nguồn 24VDC cho các mô-đun khác, dịng 2A, 5A,

10A
-

Mơ-đun ghép nối IM: IM360, IM361, IM365

Bài 2: Cấu trúc PLC

Trang 22


Các mô-đun được gắn trên thanh rây (rack) tối đa 8 mô-đun SM/FM/CP ở bên phải CPU.
Mỗi mô-đun được gán một số slot tính từ trái sang phải, mơ-đun nguồn là slot 1, môđun CPU slot 2, mô-đun kế mang số 4…

Hình 2.2. Kết nối các module mở rộng cho PLC
Đối với CPU 315-2DP, 316-2DP, 318-2 có thể gán địa chỉ tùy ý cho các mô-đun:
Bài 2: Cấu trúc PLC

Trang 23


Hình 2.3. Bảng định địa chỉ mặc định của PLC
Cách định địa chỉ cho PLC S7-300
- Định địa chỉ ngõ vào số: Ix.y (x là byte, y là bit)
Ví dụ: Định địa chỉ cho mô-đun DI 16xDC24V rack0 slot 5: I4.0 đến I4.7, I5.0 đến
I5.7 hay IB4 và IB5
- Định địa chỉ ngõ ra số: Qx.y (x là byte, y là bit)
Ví dụ: Định địa chỉ cho mơ-đun DO 16xDC24V rack0 slot 6: Q8.0 đến Q8.7, Q9.0

đến Q9.7 hay QB8 và QB9
- Định địa chỉ ngõ vào tương tự: PIWx1-PIWx2 (x1, x2 là 2 byte liên tiếp)
Ví dụ: Định địa chỉ cho mô-đun AI 4x12bit rack0 slot 4:
+ Ngõ vào 1: PIW256-PIW257
+ Ngõ vào 2: PIW258-PIW259
+ Ngõ vào 3: PIW260-PIW261
+ Ngõ vào 4: PIW262-PIW263
- Định địa chỉ ngõ ra tương tự: PQWx1-PQWx2 (x1, x2 là 2 byte liên tiếp)
Ví dụ: Định địa chỉ cho mô-đun AO 4x12bit rack0 slot 5:
+ Ngõ vào 1: PQW272-PQW273
+ Ngõ vào 2: PQW274-PQW275
+ Ngõ vào 3: PQW276-PQW277
+ Ngõ vào 4: PQW278-PQW279
- Định địa chỉ vùng nhớ: Mx.y (x là byte, y là bit)
Ví dụ: vùng nhớ MB0 có địa chỉ là M0.0 đến M0.7
Ví dụ: Mơ-đun SM321 DI 32 có 32 ngõ vào gắn kế CPU slot 4 có địa chỉ là I0.y, I1.y,
I2.y, I3.y.
Bài 2: Cấu trúc PLC

Trang 24


- Mơ-đun SM332 AO4 có 4 ngõ ra analog gắn ở slot 5 rack 1 có địa chỉ PQW400,
PQW402, PQW404, PQW406, ngõ ra số có ký hiệu là Q cịn ngõ vào analog ký hiệu là
PIW.
2.2. MÔ-ĐUN CPU
CPU các loại khác nhau: 312IFM, 312C, 313, 313C, 314, 314IFM, 314C, 315, 315-2
DP, 316-2 DP, 318-2
-

Loại 312IFM, 314IFM khơng có thẻ nhớ

-

Loại 312IFM, 313 khơng có pin ni

-

Loại 315-2DP, 316-2DP, 318-2 có cổng truyền thông DP

Bài 2: Cấu trúc PLC

Trang 25