tài liệu plc s7-200

26
.
09
.
2013
1
2013.08.05
1TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
ĐIỀU KHIỂN LOGIC - PLC
(LOGICAL CONTROL - PLC)
Môn học cung cấp cho sinh viên các kỹ năng thiết
kế, tổng hợp và lắp ráp các mạch điều khiển logic;
xây dựng hoàn chỉnh hệ thống điều khiển đơn giản
dựa trên PLC
ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
Khoa Điện-Điệntử, Bộ môn Điềukhiểnhọc
2013.08.05
2TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
3. PLC SIEMENS S7-200
3.1 Khái quát chung và cấu hình phần cứng S7-200
3.2 Cấu trúc bộ nhớ và giới hạn toán hạng S7-200
3.3 Cấu trúc chương trình và lập trình cho S7-200
3.4 Tập lệnh cơ bản của S7-200 và ứng dụng trong các
bài toán điều khiển
3.5 Xử lý tín hiệu tương tự và bộ điều khiển PID trong
S7-200
3.6 Truyền thông và xử lý ngắt với S7-200
3.7 Lập trình điều khiển với PLC loại khác: S7-300,
FX2N Mitsubishi, …
26
.

09
.
2013
2
2013.08.05
3TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
3.4 Tập lệnh cơ bản của S7-200 và ứng dụng …
Tập các lệnh S7-200 đượcthể hiện ở cả 3dạng ngôn
ngữ lập trình LAD, STL, FBD, bao gồm nhóm lệnh sau:
2013.08.05
4TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
3.4 Tập lệnh cơ bản của S7-200 và ứng dụng …
Tập lệnh bit
S7-200 sử dụngônhớ ngănxếp (stack) để thực
hiệnvới đasố các lệnh bit. Ngănxếpgồm9bít
chồng lên nhau, nhưng thường các lệnh bit chỉ
liên quan đến bit stack0
và bit stack1. Stack0
lưugiữ kếtquả của
phép toán logic.
Ví dụ 1:
Ví dụ 2:
26
.
09
.
2013
3
2013.08.05
5TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT

3.4 Tập lệnh cơ bản của S7-200 và ứng dụng …
Tậplệnh thờigianhệ thống
Tập lệnh truyền thông
Tập lệnh bộ đếm
Tập lệnh bộ định thời
Tập lệnh điều khiển ngắt
2013.08.05
6TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
3.4 Tập lệnh cơ bản của S7-200 và ứng dụng …
4
Tập lệnh so sánh
26
.
09
.
2013
4
2013.08.05
7TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
3.4 Tập lệnh cơ bản của S7-200 và ứng dụng …
4
Tập lệnh so sánh
2013.08.05
8TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
3.4 Tập lệnh cơ bản của S7-200 và ứng dụng …
4
Tập lệnh biến đổi
Tập lệnh biến đổi với bit
26
.

09
.
2013
5
2013.08.05
9TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
Tập lệnh số thực
Tập lệnh số nguyên
3.4 Tập lệnh cơ bản của S7-200 và ứng dụng …
2013.08.05
10TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
3.4 Tập lệnh cơ bản của S7-200 và ứng dụng …
Tập lệnh di chuyển dữ liệu
Tập lệnh điều khiển chương trình
Tập lệnh thanh ghi
26
.
09
.
2013
6
2013.08.05
11TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
3.4 Tập lệnh cơ bản của S7-200 và ứng dụng …
Tập lệnh chuỗi ký tự
Tập lệnh bảng dữ liệu
2013.08.05
12TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
Phép toán logic cơ bản
3.4 Tập lệnh cơ bản của S7-200 và ứng dụng …

26
.
09
.
2013
7
2013.08.05
13TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
Hàm POSITIVE và NEGATIVE
Cho một xung ở đầu ra có độ rộng một chu kỳ vòng quét tại thời điểm xuất
hiện sườn lên (lệnh POSITIVE) và sườn xuống (lệnh NEGATIVE) của xung
3.4 Tập lệnh cơ bản của S7-200 và ứng dụng …
2013.08.05
14TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
Lệnh SET, RESET n bit
Ghi hoặc xoá giá trị 1 của n bit kể từ địa chỉ bit
3.4 Tập lệnh cơ bản của S7-200 và ứng dụng …
26
.
09
.
2013
8
2013.08.05
15TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
Lệnh so sánh Byte, Word, Double word, số thực
Chúng ta có thể sử dụng các cách so sánh như: =, >=, <=, <>, <, >, cho các
Byte, Word, Double word. Đầu ra bằng 1 khi so sánh đúng
3.4 Tập lệnh cơ bản của S7-200 và ứng dụng …
2013.08.05

16TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
Lệnh so sánh Byte, Word, Double word, số thực
3.4 Tập lệnh cơ bản của S7-200 và ứng dụng …
26
.
09
.
2013
9
2013.08.05
17TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
Bộ timer: TON, TONR, TOF
-HàmTONvàTONRđếmthời gian khi có tín hiệu ởđầu vào IN, Khi giá trịđếmthời
gian vượt qua giá trịđặt, bit Timer có giá trị 1.
Vớibộ thời gian TON, giá trịđếmthờigiansẽ bị xoá khi mất tín hiệu ởđầuvàoIN,
còn vớibộ thời gian TONR, giá trịđếmthờigiansẽ dừng lạitạithời điểmmất tín hiệu
đầuvàoINvàđếm tích luỹ khi tiếptục có tín hiệu ởđầuvàoIN
- Hàm TOF reset giá trịđếmthờigianvàđặtbitTimerbằng 1 khi có tín hiệu ởđầu
vào IN, khi m
ất tín hiệu ởđầuvàoIN,bộ thờigianbắt đầu đếmthờigianvàkhigiátrị
đếmthờigianbằng giá trịđặtbitTimerbị xoá về 0
-Tấtcả các bộđếmthờigiansẽ vẫntiếptục đếmthờigiankhiđã đếmtớigiátrịđặt,
nó chỉ dừng lạikhiđạtgiátrị cực đại 32.767s
3.4 Tập lệnh cơ bản của S7-200 và ứng dụng …
2013.08.05
18TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
Độ phân giải các bộ Timer
Cần chú ý rằng, chúng ta không thể sử dụng cùng một địa chỉ cho hai loại bộ
thời gian, ví dụ TON T32 và TOF T32
Bộ timer: TON, TONR, TOF

3.4 Tập lệnh cơ bản của S7-200 và ứng dụng …
26
.
09
.
2013
10
2013.08.05
19TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
Ví dụ:
Bộ timer: TON, TONR, TOF
3.4 Tập lệnh cơ bản của S7-200 và ứng dụng …
2013.08.05
20TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
LD I0.0
TONR T1, 100
LD T1
=Q0.0
LD I0.1
RT1,1
Bộ timer: TON, TONR, TOF
3.4 Tập lệnh cơ bản của S7-200 và ứng dụng …
26
.
09
.
2013
11
2013.08.05
21TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT

Ví dụ:
Bộ timer: TON, TONR, TOF
3.4 Tập lệnh cơ bản của S7-200 và ứng dụng …
Đèn trước cửa gara không được tắt ngay khi ấn nút đóng để người đi khỏi
2013.08.05
22TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
Bộ Counter: CTU, CTD, CTUD,
-Bộ đếm tiến CTU
-BộđếmthuậnCTUđếmtăng tạithời điểmsườnlêncủa tín hiệu đầu
vào Cu. Khi nội dung bộđếmbằng giá trịđặtPV,bộđếmdừng lạivàbit
counter bằng 1. Bộđếmbị reset khi có tín hiệutại đầuvàoR
3.4 Tập lệnh cơ bản của S7-200 và ứng dụng …
Cứ mỗi xung 0->1 ở ngõ
vào I0.0 thì bộ đếm tăng
lên 1 đơn vị. Từ xung
thứ 5 thì ngõ ra Q0.0=1,
nếu I0.1=1 thì sẽ reset
ngõ ra
26
.
09
.
2013
12
2013.08.05
23TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
-Bộ đếm lùi: CTD
-Bộđếmnghịch CTD đếmnghịch tạithời điểmsườnlêncủa tín hiệu
đầu vào CD, bộđếmdừng lại và bit counter bằng1khinội dung bộ
đếmbằng 0, bộđếmbị reset và được đặtgiátrị PV khi có tín hiệu ở

đầu vào LD
Bộ Counter: CTU, CTUD, CTD
3.4 Tập lệnh cơ bản của S7-200 và ứng dụng …
2013.08.05
24TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
-Bộđếmtiến lùi (thuận
nghịch) CTUD đếmtăng tại
thời điểmsườnlêncủa tín
hiệu đầuvàoCUvàđếm
nghịch tạithời điểmsườnlên
của đầu vào tín hiệu CD, khi
nội dung bộđếmlớnhơn
hoặcbằng giá trịđặt, bit
counter bằng 1. Bộđếmbị
Reset khi có tín hiệu ởđầu
vào R.
Bộ Counter CTUD
3.4 Tập lệnh cơ bản của S7-200 và ứng dụng …
26
.
09
.
2013
13
2013.08.05
25TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
Khối chuyển dữ liệu MOV
Thực hiện chuyển dữ liệu từ đầu vào IN tới đầu ra OUT khi có tín hiệu ở đầu
vào EN, nếu việc chuyển dữ liệu thành công sẽ có tín hiệu ở đầu ENO.
MOV_B: chuyển Byte dữ liệu

Tương tự cũng có: MOV_W, MOV_DW, MOV_R
3.4 Tập lệnh cơ bản của S7-200 và ứng dụng …
2013.08.05
26TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
Các hàm toán học: ADD, SUB, MUL, DIV
Các hàm sử lý toán học số nguyên 16 bit: ADD_I, SUB_I, MUL_I, DIV_I
3.4 Tập lệnh cơ bản của S7-200 và ứng dụng …
26
.
09
.
2013
14
2013.08.05
27TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
Các hàm toán học: ADD, SUB, MUL, DIV
Các hàm sử lý toán học số nguyên 32 bit: ADD_DI, SUB_DI, MUL_DI, DIV_DI
3.4 Tập lệnh cơ bản của S7-200 và ứng dụng …
2013.08.05
28TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
3.4 Tập lệnh cơ bản của S7-200 và ứng dụng …
Ví dụ ứng dụng 1: Điều khiển ĐCKB
Sử dụng rơle trung gian K11 nguồn 24VDC, dùng để đóng
điện 220VAC cho cuộn dây contactor K1
26
.
09
.
2013
15

2013.08.05
29TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
3.4 Tập lệnh cơ bản của S7-200 và ứng dụng …
Điều khiển ĐCKB
Mạch điều khiển
Sơ đồ nối dây PLC
Nối dây Rơle trung gian voi K1
Sử dụng Rơle
trung gian K11
nguồn 24VDC,
dùng đóng điện
220VAC cho cuộn
dây contactor K1
2013.08.05
30TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
3.4 Tập lệnh cơ bản của S7-200 và ứng dụng …
Điều khiển ĐCKB
26
.
09
.
2013
16
2013.08.05
31TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
3.4 Tập lệnh cơ bản của S7-200 và ứng dụng …
Ví dụ ứng dụng 2: Điều khiển đảo chiều ĐCKB
Nhấn S1 (NO) thì quay phải và đèn H1
sáng.
Nhấn S2 (NO) thì quay trái và đèn H2

sáng.
Động cơ dừng bất cứ lúc nào và đèn H3
sáng nếu nhấn S3(NC) hoặc quá dòng
2013.08.05
32TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
3.4 Tập lệnh cơ bản của S7-200 và ứng dụng …
Điều khiển đảo chiều ĐCKB
Mạch điều khiển
Sơ đồ nối
dây PLC
Nối dây Rơle trung
gian với K1,K2
Đảmbảo an toàn:
sử dụng tiếp điểm
khóa chéo
26
.
09
.
2013
17
2013.08.05
33TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
3.4 Tập lệnh cơ bản của S7-200 và ứng dụng …
Điều khiển đảo chiều ĐCKB chỉ khi đã dừng hẳn
2013.08.05
34TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
3.4 Tập lệnh cơ bản của S7-200 và ứng dụng …
Ví dụ 3: Đảo chiều ĐCKB chỉ khi đã dừng hẳn (5s)
Nhấn S1 (NO) thì quay phải và đèn H1 sáng.

Nhấn S2 (NO) thì quay trái và đèn H2 sáng.
Động cơ dừng bất cứ lúc nào và đèn H0 sáng nếu
nhấn S3(NC) hoặc quá dòng Q1 tác động
Việc đảo chiều chỉ thực hiện khi nhấn S3 và sau
5s (đảm bảo dừng hẳn). Đèn H3 nháy sáng1Hz
trong thời gian chờ dừng hẳn.
26
.
09
.
2013
18
2013.08.05
35TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
3.4 Tập lệnh cơ bản của S7-200 và ứng dụng …
Điều khiển đảo chiều ĐCKB chỉ khi đã dừng hẳn
2013.08.05
36TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
3.4 Tập lệnh cơ bản của S7-200 và ứng dụng …
Điều khiển đảo chiều ĐCKB chỉ khi đã dừng hẳn
26
.
09
.
2013
19
2013.08.05
37TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
3.4 Tập lệnh cơ bản của S7-200 và ứng dụng …
Ví dụ 4: Rót chất lỏng vào thùng chứa

Khi nhấn S1 thì thùng rỗng được đưa
vào băng tải và băng tải vận chuyển
đến S2 thì dừng.
Van Y1 rót chất lỏng sau 5s thì thùng
đầy và van Y1 đóng lại,
Băng tải hoạt động đưa thùng đầy ra
và thùng rổng lại được đưa vào băng
tải, bắt đầu chu trình mới
Nếu chất lỏng trong bồn hết thì còi H1
sẽ cảnh báo.
Nếu thùng rỗng hết thì băng
tải dừng sau 15s kể
từ thùng
cuối cùng được rót đầy. Y2
sẽ cho rơi thùng rỗng vào
băng tải nếu được cấp điện
trong 100ms
2013.08.05
38TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
3.4 Tập lệnh cơ bản của S7-200 và ứng dụng …
Ví dụ 4: Rót chất lỏng vào thùng chứa
26
.
09
.
2013
20
2013.08.05
39TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
3.4 Tập lệnh cơ bản của S7-200 và ứng dụng …

Ví dụ 4: Rót chất lỏng vào thùng chứa
2013.08.05
40TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
3.4 Tập lệnh cơ bản của S7-200 và ứng dụng …
Ví dụ 4: Rót chất lỏng vào thùng chứa
26
.
09
.
2013
21
2013.08.05
41TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
3.4 … Điều khiển trình tự
- Các hoạt động được điều khiển kế tiếp nhau theo một trình
tự xác định
- Ví dụ: ĐK nâng/hạ lấy hàng, ĐK khoan/đột sản phẩm
- Sử dụng lưu đồ (flowchart) hoặc sơ đồ chức năng Grapcet
(function chart) để mô tả hoạt động của hệ trình tự
Lưu đồ được
xây dựng
dựa trên các
mệnh đề mô
tả về hoạt
động của hệ
trình tự. Nó
chỉ ra từng
điều kiện cần
kiểm tra và
các xử lý tại

bước đó.
Sơ đồ chức
năng thể hiện
được chi tiết
các xử lý, điều
kiện chuyển
tiếp và trình tự
các hoạt động.
M
ạch lạc rõ
ràng giúp kiểm
tra và thử hệ
thống
2013.08.05
42TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
3.4 … Điều khiển trình tự
Các bước để thiết kế bài toán điều khiển trình tự
B1: Xây dựng sơ đồ phối hợp hoạt động
- Phân tích và mô tả hoạt động chi tiết của từng bộ phận/thiết bị
cần điều khiển dựa theo yêu cầu công nghệ trong một khối
hình chữ nhât
- Mô tả việc phối hợp việc thực hiện của các khâu/thiết bị dưới
dạng sơ đồ khối hình chữ nhật kế tiếp nhau theo đúng trình tự
,
yêu cầu công nghệ
B2: Lập sơ đồ khối điều khiển trình tự
-Căn cứ vào sơ đồ phối hợp và/hoặc thao tác của bộ phận chấp
hành để lập sơ đồ khối điều khiển trình tự ở dạng lưu đồ thuật
toán hay sơ đồ chức năng
26

.
09
.
2013
22
2013.08.05
43TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
3.4 … Điều khiển trình tự
B3: Chọnlựavàthiếtkế phầncứng điềukhiển
-Chọnthiếtbị chấphành,đolường, định ngõ vào/ra và chọn
loạiPLC
-Thiếtkế mạch nốidâygiữaPLCvớithiếtbị ngoạivi
B4: Lậpchương trình điềukhiểnchoPLC
-Lựachọncấutrúcchương trình điều khiển: lập trình lậptuyến
đơngiản(nội dung chương trình điề
u khiểntổ chức trong một
hàm main) hay lậptrìnhcấutrúc(mộtchương trình trình và
nhiềuchương trình con)
-Soạnthảochương trình điềukhiểntheodạng ngôn ngư phù
hợp LAD, STL, FBD
B5: Chạythử và hoàn chỉnh chương trình
-Chạythử chương trình offline: kiểm tra ngõ vảo/ra qua LED
-Chạythử on-line: kếtnốiphầncứng và quan sát đáp ứng của
hệ thống sảnxuấtthực để hiệuchỉnh chương trình lầncuối
2013.08.05
44TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
3.4 … Điều khiển trình tự
-Ví dụ:
The drill consists of the following
elements:

- Drill motor with feedback signals
for drill running/stopped
Start button and coolant switch
- Cooling pump with feedback
signal for coolant pressure
reached
- Clamping device with feedback
signal for selected clamp
pressure reached
- Carriage raise/lower drill with
limit switches for drill up/down
The initial state of the drill is defined as follows:
• The drill motor and cooling pump are stopped
• The carriage/drill is in the upper position
• There is no work piece in the clamping device
26
.
09
.
2013
23
2013.08.05
45TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
3.4 … Điều khiển trình tự
-
Functional Diagram - Drilling Sequence
The entire drilling sequence can be divided into the following sections:
• Insert work piece (manual)
• If required, set switch for coolant (depending on the material)
• Start the machine with the start button (drill motor starts up)

• Clamp the work piece with the selected clamp pressure
• Start the cooling pump (if coolant selected)
• Lower drill and carriage to the bottom target position (drill)
• Wait 0.5 seconds at lower target position (drill)
• Raise drill with carriage to upper target position
• Remove work piece, turn off drill motor and cooling pump
• Remove work piece (manual)
2013.08.05
46TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
3.4 … Điều khiển trình tự
Dividing the Drilling Process into Individual
Steps - Structure of the Sequencer
26
.
09
.
2013
24
2013.08.05
47TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
3.4 … Điều khiển trình tự
Defining Inputs and Outputs
- List the inputs and outputs for the drill in the form of a table
- If you want to program symbolically, enter the required symbolic
names (for example input I 0.4 "Cl_press_ok")
2013.08.05
48TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
3.4 … Điều khiển trình tự
-Lập chương trình điều khiển trên PLC
26

.
09
.
2013
25
2013.08.05
49TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
3.5 Xử lý tín hiệu tương tự …
Các mô-đun cho phép vào/ra tín hiệu tương tự
2013.08.05
50TS. Trịnh Lương Miên - ĐKH - ĐHGTVT
3.5 Xử lý tín hiệu tương tự …
Wiring Diagrams for Analog/TC/RTD Modules