Thiết kế mô hình công nghệ in khăn dùng PLC s7 200

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
NGÀNH ĐIỆN CÔNG NGHIỆP









TRẦN QUAN THÁI
02DHDT180

THIẾT KẾ MÔ HÌNH CÔNG NGHỆ IN
KHĂN DÙNG PLC S7-200
CHUYÊN NGÀNH: TỰ ĐỘNG HOÁ



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP




Giáo viên hướng dẫn : BÙI THANH LUÂN
Giáo viên phản biện : ………………………

TP. HỒ CHÍ MINH – 01/ 2008





MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU Error! Bookmark not defined.

PHẦN 1 : LÝ THUYẾT TỔNG QUAN Error! Bookmark not defined.

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Error! Bookmark not defined.

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU VỀ PLC Error! Bookmark not defined.

2.1 SƠ LƢỢC VỀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN Error! Bookmark not defined.
2.2 CẤU TRÚC CỦA PLC Error! Bookmark not defined.
2.3 ĐỘNG CỦA MỘT PLC Error! Bookmark not defined.
2.4 CÁC LOẠI TÍN HIỆU Error! Bookmark not defined.
2.4.1 Các tín hiệu vào rời rạc Error! Bookmark not defined.
2.4.2 Các tín hiệu vào tƣơng tự Error! Bookmark not defined.
2. 4.3 Các tín hiệu ra rời rạc Error! Bookmark not defined.
2.4.4 Các tín hiệu ra tƣơng tự Error! Bookmark not defined.
2.5 CÁC ỨNG DỤNG TIÊU BIỂU Error! Bookmark not defined.

CHƯƠNG 3 ĐIỀU KHIỂN VÀ LẬP TRÌNH PLCError! Bookmark not defined.

3.1 Phân loại PLC Error! Bookmark not defined.
3.1.1 Loại 1: Micro PLC(PLC siêu nhỏ). Error! Bookmark not defined.
3.1.2 Loại2: PLC cỡ nhỏ (SmallPLC) Error! Bookmark not defined.
3.1.3 Loại 3: PLC cỡ trung bình (Medium PLCS) Error! Bookmark not defined.
3.1.4 Loại 4: PLC cỡ lớn (large PLC) Error! Bookmark not defined.
3.1.5 Loại 5: PLC rất lớn (very large PLCs) Error! Bookmark not defined.
3.2. CÁC ĐẶC TÍNH CỦA S7-200 MICRO PLC Error! Bookmark not defined.
3.3 SO SÁNH PLC VỚI CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÁC. LỢI
ÍCH CỦA VIỆC SỬ DỤNG PLC Error! Bookmark not defined.
3.3.1 Việc sử dụng PLC và các hệ thống điều khiển khácError! Bookmark not defined.
3.3.2 Lợi ích của việc sử dụng PLC Error! Bookmark not defined.
3.4 MỘT VÀI LĨNH VỰC ỨNG DỤNG TIÊU BIỂU CỦA PLCError! Bookmark not defined.
3.5 PHẦN MỀM LẬP TRÌNH STEP 7 MICRO/WIN 32 Version 3.0Error! Bookmark not defined.
3. 5.1 Các yêu cầu về phần cứng và phần mềm Error! Bookmark not defined.
3.5.2 Thủ tục cài đặt (với phiên bản CD ROM) Error! Bookmark not defined.
3.5.3 Tìm hiểu cấu trúc một tập tin STEP 7 Error! Bookmark not defined.
3.6 NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH CỦA S7_200 Error! Bookmark not defined.
3.6.1 Các thành phần của S7_200 Error! Bookmark not defined.
3.6.2 Phƣơng pháp lập trình Error! Bookmark not defined.
3.6.3 Các toán hạng giới hạn cho phép của CPU 214Error! Bookmark not defined.
3.6.4 Các lệnh tiếp điểm Boole Error! Bookmark not defined.
3.6.5 Các lệnh xuất Boole Error! Bookmark not defined.
3.6.6 Các lệnh logic chuẩn Error! Bookmark not defined.
3.6.7 Các lệnh về Counter Error! Bookmark not defined.
3.6.8 Các lệnh toán học số nguyên Error! Bookmark not defined.
3.6.9 Lệnh tăng/ giảm (INC/DEC) nội dung của mộtbyte/word/doublewordError! Bookmark not defined.
3.6.10 Lệnh chuyển dữ liệu MOV, hoán đổi byte SWAPError! Bookmark not defined.
3.6.11 Sử dụng bộ đếm tốc độ cao Error! Bookmark not defined.

CHƯƠNG 4 QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ IN KHĂNError! Bookmark not defined.

4.1 Sơ lƣợc về công nghệ in hoa Error! Bookmark not defined.
4.2 GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ IN KHĂN DÙNG KHUÔN LƢỚIError! Bookmark not defined.
4.2.1 Thiết kế mẫu vẽ kiểu Error! Bookmark not defined.
4.2.2 Làm khung lƣới Error! Bookmark not defined.
4.2.3 Định vị phim, định vị khung Error! Bookmark not defined.
4.2.4 Dao gạt Error! Bookmark not defined.
4.2.5 Hồ in Error! Bookmark not defined.
4.2.6 Thực hiện in Error! Bookmark not defined.
4.3 Thiết bị in Error! Bookmark not defined.
4. 3.1 Máy căng khung Error! Bookmark not defined.
4.3.2 Máy chụp cảm quang Error! Bookmark not defined.
4.3.3 Máy in lƣới Error! Bookmark not defined.
4.4 Nguyên tắc hoạt động của máy in Error! Bookmark not defined.
4.4.1 Nguyên tắc truyền động Error! Bookmark not defined.
4.4.2 Nguyên tắc hoạt động của máy in Error! Bookmark not defined.

PHẦN 2 : THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNHError! Bookmark not defined.
KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN Error! Bookmark not defined.
Kết luận và hƣớng phát triển của đề tài: Error! Bookmark not defined.
TÀI LIỆU THAM KHẢO : Error! Bookmark not defined.
PHỤ LỤC 60



Quy trình in khăn ứng dụng PLC S7-200 Trang 1
SVTH: Trần Quan Thái GVHD: Bùi Thanh Luân

Trong mỗi chúng ta, ai cũng có những thời điểm bước ngoặt với những khó khăn
nhất định và nếu biết vượt qua những khó khăn thì sẽ tạo một dấu ấn khó phai trong đời!
Sinh vên cũng vậy, luân văn tốt nghiệp là chặng đường cuối cùng mà họ phải vượt qua để
đến ngày vinh dự đứng lên bục giảng nhận bằng tốt nghiệp. Nó là đề tài quan trọng nhất,
do
đó hơn ai hết tự mỗi người phải nỗ lực hết mình để hoàn thành một cách tốt nhất có
thể. Chính luận văn tốt nghiệp là điều kiện để đánh giá lại những kiến thức đã học tập
trong suốt quá trình rèn luyện trên giảng đường đại học. Đó còn là thử thách cuối cùng
trước khi tiếp cận với thực tế khi ra trường.

Để hoàn thành luậ
n văn, ngoài sự nỗ lực của bản thân còn có sự giúp đỡ tận tình từ
các thầy cô và bạn bè. Tôi xin trân trọng cảm ơn sự giúp đỡ chân tình quí báu đó! Cảm ơn
các thầy cô đã dạy dỗ, cung cấp kiến thức cho tôi khi ngồi trên ghế nhà trường!

Xin chân thành cảm ơn thầy Bùi Thanh Luân đã nhiệt tình hướng dẫn tôi thực hiện
đồ án này !





Quy trình in khăn ứng dụng PLC S7-200 Trang 2
SVTH: Trần Quan Thái GVHD: Bùi Thanh Luân

Quy trình in khăn ứng dụng PLC S7-200 Trang 3
SVTH: Trần Quan Thái GVHD: Bùi Thanh Luân

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

Trong thời đại công nghiệp hóa-hiện đại hóa hiện nay, máy móc đang dần thay thế
sức lao động của con người. Cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin và kỹ thuật
trruyền thông, ngành tự động hóa góp phần làm bàn đạp cho sự phát triển ngành công
nghiệp trong thế kỷ mới.

Trong công nghiệp ứng dụng hiện nay, có một thiết bị điều khiển quan trọng và
được sử dụng rộng rãi do tính chắc chắ
n, an toàn với môi trường công nghiệp mang lại
hiệu quả cao, đó là PLC S7-200. Và một trong những ngành ứng dụng rộng rãi PLC hiện
nay là in ấn. Ở lĩnh vực ngành may mặc, muốn cho ra đời một sản phẩm đẹp, bắt mắt
không thể thiếu công đoạn in ấn. Ngành in giúp tạo ra sản phẩm hoàn thiện hơn, đẹp hơn
dễ tiếp cận người tiêu dùng hơn. Đó cũng là lĩnh vực mà tôi chọn để thực hiện luận văn
tốt nghiệp. Trong luận văn này, tôi đã hoàn thành đề tài: thiết kế mô hình công nghệ in
khăn dùng PLC S7-200.
In hoa là hình thức nhuộm màu từng phần trên mặt vải, khăn, chuyền hình ảnh,
màu sắc hoa văn lên vải, khăn. Vải được ngấm ép dung dịch thuốc nhuộm và các chất hòa
tan lên mặt vải. In hoa cùng lúc in được nhiều màu trên mặt vải và lượng màu đưa trên
mặt vải phải vừa đủ
so với diện tích đã thiết kế, nếu ít quá không đủ ngấm, nếu dư sẽ
nhòe không sắc nét. Vì vậy để thực hiện đưa màu lên vải phải pha thuốc nhuộm là dung
dịch keo có độ nhớt vừa đủ giữ cho thuốc nhuộm nằm lại trên khuôn khi máy chạy.
Trong thời gian ngắn ngủi, nhưng với sự nỗ lực của bản thân, tôi đã hoàn thành đồ
án một cách tốt nhất có thể. Tuy nhiên, v
ới vốn kiến thức có hạn, lại thực hiện một người
nên không thể không có những thiếu sót. Kính mong quí thầy cô thông cảm và có những
kiến nhận xét quí báu để tôi có thể trau dồi thêm kinh nghiệm trước khi ra trường! Tôi xin
chân thành cảm ơn!

Quy trình in khăn ứng dụng PLC S7-200 Trang 4
SVTH: Trần Quan Thái GVHD: Bùi Thanh Luân

CHƯƠNG 2
GIỚI THIỆU VỀ PLC

2.1 Sơ lược về sự phát triển của PLC

Thiết bị điều khiển lập trình đầu tiên (programmable controller) đã được những
nhà thiết kế cho ra đời năm 1968 (Công ty General Moto_Mỹ) . Tuy nhiên hệ thống này
còn khá đơn giản và cồng kềnh, người sử dụng gặp nhiều khó khăn trong việc vận hành
hệ thống. Vì vậy các nhà thiết kế từng bước cải tiến hệ thống đơn gi
ản, gọn nhẹ, dễ vận
hành, nhưng việc lập trình cho hệ thống vẫn khó khăn do lúc này không có các thiết bị lập
trình ngoại vi hỗ trợ cho công việc lập trình.
Để đơn giản hóa việc lập trình, hệ thống điều khiển lập trình cầm tay
(programmable controller handle) đầu tiên được ra đời vào năm 1969. Điều này đã tạo ra
một sự phát triển thật sự cho kỹ thuật đi
ều khiển lập trình. Trong giai đoạn này, các hệ
thống điều khiển lập trình (PLC) chỉ đơn giản nhằm thay thế hệ thống Relay và dây nối
trong hệ thống điều khiển cổ điển. Qua quá trình vận hành, các nhà thiết kế đã từng bước
tạo ra được một tiêu chuẩn mới cho hệ thống: dạng lập trình dùng giản đồ hình thang
( The diagroom format). Trong những năm đầu thập niên 1970, những hệ thống PLC còn
có khả năng vận hành với những thuật toán hỗ trợ ( arithmetic), “vận hành với các dữ liệu
cập nhật” (data manipulation). Do sự phát triển của loại màn hình dùng cho máy tính
(Cathode Ray tube:CRT), nên việc giao tiếp giữa người điều khiển để lập trình cho hệ
thống càng trở nên thuận tiện hơn.
Sự phát triển của hệ thống phần cứng và phần mềm từ năm 1975 cho đến nay
đã
làm cho hệ thống PLC phát triển mạnh mẽ hơn với các chức năng mở rộng: hệ thống ngõ
vào/ra có thể tăng lên đến 8000, dung lượng bộ nhớ chương trình tăng lên hơn 128000 từ
(word of memory). Ngoài ra, các nhà thiết kế còn tạo ra kỹ thuật kết nối với các hệ thống
PLC riêng lẻ thành một hệ thống PLC chung, tăng khả năng của từng hệ thống riêng lẻ.
Quy trình in khăn ứng dụng PLC S7-200 Trang 5
SVTH: Trần Quan Thái GVHD: Bùi Thanh Luân
Tốc độ xử lý của hệ thống được cải thiện, chu kỳ quét (scan) nhanh hơn làm cho hệ thống
PLC xử lý tốt với những chức năng phức tạp, số lượng cổng vào/ ra lớn.
Trong tương lai, hệ thống PLC không chỉ giao tiếp với các hệ thống khác thông

qua CIM (Computer Intergrated Manufacturing) để điều khiển các hệ thống: Robot, Cad /
Cam… mà các nhà thiết kế còn đang xây dựng các loại PLC với các chức năng đi
ều khiển
“thông minh” (intelligence) còn gọi là các siêu PLC (super PLCS) cho tương lai.

2.2 Cấu trúc của PLC
Một hệ thống điều khiển lập trình cơ bản phải gồm có hai phần: khối xử lý trung
tâm (CPU:Central Processing Unit) và hệ thống giao tiếp vào/ra (I/O).

Hình 1.1:Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển lập trình.
Khối điều khiển trung tâm (CPU) gồm 3 phần: bộ xử lý, hệ thống bộ nhớ và h
ệ
thống nguồn cung cấp.

Hình 1.2 mô tả ba phần cấu thành một PLC

PLC kết nối với thế giới bên ngoài qua:
• Các ngõ vào rời rạc (discrete inputs)
Processo Memory
Power
Supply
in
p
ut
Central
Processing
Unit
out
put
M

M
Quy trình in khăn ứng dụng PLC S7-200 Trang 6
SVTH: Trần Quan Thái GVHD: Bùi Thanh Luân
• Các ngõ ra rời rạc ( discrete outputs)
• Các ngõ vào tương tự (analog inputs)
• Các ngõ ra tương tự (analog outputs)

2.3 Hoạt động cơ bản của PLC:
Về cơ bản hoạt động của một PLC cũng khá đơn giản. Đầu tiên, hệ thống các cổng
vào/ ra (Input/Output) (còn gọi là các modul xuất /nhập) dùng để đưa các tín hiệu từ các
thiết bị ngoại vi vào CPU ( như các sensor, công tắc, tín hiệu từ động cơ…). Sau khi nhận
được tín hiệu ở ngõ vào thì CPU sẽ xử lý và đưa các tín hiệu điều khiển qua Modul xuất
ra các thiết bị được điều khiển.
Trong suốt quá trình hoạt động, CPU đọc hoặc quét (scan) dữ liệu hoặc trang thái
của thiết bị ngoại vi thông qua ngõ vào, sau đó thực hiện các chương trình trong bộ nhớ
như sau: một bộ đếm chương trình sẽ nhặt lệnh từ bộ nhớ chương trình đưa ra thanh ghi
l
ệnh để thi hành. Chương trình ở dạng STL (Statement List-dạng lệnh liệt kê) sẽ được
dịch ra ngôn ngữ máy cất trong bộ nhớ chương trình. Sau khi thực hiện xong chương
trình, CPU sẽ gởi hoặc cập nhật (Update) tín hiệu tới các thiết bị, được thực hiện thông
qua modul xuất. Một chu kỳ gồm đọc tín hiệu ở ngõ vào, thực hiện chương trình và gởi
cập nhật tín hiệu ở ngõ ra được gọi là một chu kỳ quét (Scaning).
Trên đây chỉ là mô tả hoạt động đơn giản của một PLC, với hoạt động này sẽ giúp
cho người thiết kế nắm được nguyên tắc của một PLC. Nhằm cụ thể hóa hoạt động của
một PLC, sơ đồ hoạt động của một PLC là một vòng quét (Scan) như sau:

Hình 1.3:Một vòng quét của một PLC
Read in put
(đọc ngõ vào)
Program execution

(thực hiện chương trình)
Up date
Output
(Cập nhật ngõ ra)
Quy trình in khăn ứng dụng PLC S7-200 Trang 7
SVTH: Trần Quan Thái GVHD: Bùi Thanh Luân
Thực tế, khi thực hiện chương trình (Program execution) PLC cập nhật tín hiệu
ngõ vào (On/Off), các tín hiệu hiện nay không được truy xuất tức thời để đưa ra (Update)
ở ngõ ra mà quá trình cập nhật tín hiệu ở ngõ ra (On/Off) phải theo 2 bước: khi xử lý thực
hiện chương trình, vi xử lý sẽ chuyển đổi các bước logic tương ứng ở ngõ ra trong
“chương trình nội”(đã được lập trình), các bước logic này sẽ chuyển đổi On/Off. Tuy
nhiên, lúc này các tín hiệu ở ngõ ra “that” (tức tín hiệu
được đưa ra tại modul out) vẫn
chư được đưa ra. Khi kết thúc chương trình xử lý, việc chuyển đổi các mức logic (của các
tiếp điểm) đã hoàn thành thì việc cập nhật các tín hiệu ở ngõ ra mới thực sự tác động lên
ngõ ra để điều khiển các thiết bị ở ngõ ra.
Thường việc thực thi một vòng quét xảy ra với một thời gian rất ngắn, một vòng
quét đơn (single scan) có thời gian th
ực hiện từ 1ms tới 100ms. Việc thực hiện một chu
kỳ quét dài hay ngắn còn phụ thuộc vào độ dài của chương trình và cả mức độ giao tiếp
giữa PLC với các thiết bị ngoại vi (màn hình hiển thị…). Vi xử lý có thể đọc được tín
hiệu ở ngõ vào chỉ khi nào tín hiệu này tác động với khoảng thời gian lớn hơn một chu kỳ
quét thì vi xử lý coi như không có tín hiệu này. Tuy nhiên trong thực tế sản xuấ
t, thường
các hệ thống chấp hành “là các hệ thống cơ khí nên có tốc độ quét như trên có thể đáp
ứng được các chức năng của dây chuyền sản xuất. Để khắc phục thời gian quét dài ảnh
hưởng đến chu trình sản xuất,các nhà thiết kế còn thiết kế hệ thống PLC cập nhật tức thời,
các hệ thống này thường được áp dụng cho các PLC lớn có số lượng I/O nhiều, truy cập
và xử lý lượng thông tin lớn.

2.4 Các loại tín hiệu
2.4.1 Các tín hiệu vào rời rạc
Là tín hiệu có giá trị ON (mở) hay OFF (tắt), mà còn được gọi là tín hiệu vào số
(digital input signal). Ví dụ các ngõ vào rời rạc từ:
• Nút nhấn (push button)
• Công tắc hành trình (limit switch)
• Công tắc áp suất (pressure switch)…
Quy trình in khăn ứng dụng PLC S7-200 Trang 8
SVTH: Trần Quan Thái GVHD: Bùi Thanh Luân
2.4.2 Các tín hiệu vào tương tự
Là tín hiệu liên tục, ví dụ 0 đến 20mA, 0 đến 10VDC,…mà thay đổi khi điều kiện
quá trình thay đổi. Các giá trị vào tương tự từ:
• Cảm biến mức (level sensor)
• Cặp nhiệt điện (thermocouple)
• Cảm biến khối lượng (load cell)…
2.4.3 Các tín hiệu ra rời rạc
Là tín hiệu có giá trị ON (mở) hay OFF (tắt) dùng để tác động các thiết bị ngoài ON
hay OFF, mà còn được gọi là tín hiệu vào số (digital input signal). Các ngõ ra tác
động
đến:
• Đèn chỉ thị
• Cuộn dây rơle/contactor…
2.4.4 Các tín hiệu ra tương tự
Là tín hiệu liên tục, ví dụ: 0 đến 20mA, 0 đến 10VDC…Các ngõ ra tương tự tác động
đến:
• Định vị trí valve (van)
• Điều khiển tốc độ động cơ
2.5 Các ứng dụng chính của PLC
PLC có 2 ứng dụng chính là:
• Điều khiển máy ( machine control).

• Điều khiển quá trình (process control).
Điều khiể
n máy: sử dụng với các ứng dụng thực hiện các công việc với tín hiệu rời
rạc (THINGS) và các ứng dụng này thông thường sử dụng phần lớn các ngõ vào và ra
tương tự (analog) hay còn gọi là các tín hiệu liên tục.
Khi áp dụng PLC ta có thể sử dụng 1 trong 2 kiểu điều khiển trên hoặc kết hợp cả
hai


Quy trình in khăn ứng dụng PLC S7-200 Trang 9
SVTH: Trần Quan Thái GVHD: Bùi Thanh Luân
CHƯƠNG 3
ĐIỀU KHIỂN VÀ LẬP TRÌNH PLC
3.1 Phân loại PLC
Đầu tiên là khả năng và giá trị cũng như nhu cầu về hệ thống sẽ giúp người sử
dụng dùng những loại PLC nào mà họ cần. Nhu cầu về hệ thống được xem như là một
nhu cầu ưu tiên, nó giúp người sử dụng biết cần loại PLC nào và đặc trưng của từng loại
để dễ dàng lựa chọn.

Hình trên cho ta các “bậc thang” phân loại các PLC và việc sử dụng PLC cho phù
hợp với các hệ thống sản xuất thực tế. Trong hình này ta có thể nhận thấy những vùng
chồng lên nhau, ở những vùng này người sử dụng cần phải sử dụng các loại PLC đặc biệt
như: số lượng cổng vào/ra (I/O) có thể sử dụng ở vùng có số I/O thấp nhưng lại có các
tính năng đặc biệt của các PLC ở vùng có số lượng I/O cao .Ví dụ:ngoài các cổng vào/ra
tương tự (Analog), thường người ta sử dụng các loại PLC thuộc vùng chồng lấn nhằm
tăng tính năng của PLC đồng thời lại giảm thiểu số lượng I/O không cần thiết.
Các nhà thiết kế phân PLC ra thành các loại sau:

3.1.1 Loại 1: Micro PLC(PLC siêu nhỏ).
Micro PLC thường được ứng dụng trong các dây chuyền sản xuất nhỏ, các ứng dụng trực

tiếp trong từng thiết bị đơn l
ẻ (vídu: điều khiển băng tải nhỏ. Các PLC này thường được
lập trình cầm tay, một vài micro PLC còn có khả năng hoạt đông với tín hiệu I/O tương tự
(analog) (vídụ:việc điều khiển nhiệt độ ). Các tiêu chuẩn của một Micro PLC như sau:
• 32 ngõ vào/ra.
• Sử dụng vi xử lý 8 bit.
• Thường dùng thay thế rơle.
• Bộ nhớ có dung lượng 1K.
• Ngõ vào/ra là tín hiệu số .
• Có timers và counters .
Quy trình in khăn ứng dụng PLC S7-200 Trang 10
SVTH: Trần Quan Thái GVHD: Bùi Thanh Luân
• Thường được lập trình bằng các bộ lập trình cầm tay .
3.1.2 Loại2: PLC cỡ nhỏ (SmallPLC)
Small PLC thường được dùng trong việc điều khiển các hệ thống nhỏ (vídụ: Điều khiển
động cơ, dây chuyền sản xuất nhỏ). Chức năng của các PLC này thường được giới hạn
trong việc thực hiện chuỗi các mức logic, điều khiển thay thế rơle. Các tiêu chuẩn của
một small PLC như sau:
• Có 128 ngõ vào/ra (I/O).
• Dùng vi xử lý 8 bit.
• Thường dùng để thay thế các rơle.
• Dùng bộ nhớ 2K.
• Lập trình bằng ngôn ngữ dạng hình thang (ladder) hoặc liệt kê.
• Có Timers/ counters/ thanh ghi dịch (shift registers).
• Đồng hồ thời gian thực.
• Thường được lập trình bằng bộ lập trình cầm tay.
Chú ý vùng A trong sơ đồ hình 1.4. Ở đây dùng PLC nhỏ với các chức năng tăng
cường c
ủa PLC cỡ lớn hơn như: thực hiện các thuật toán cơ bản, có thể nối mạng, cổng
vào/ ra có thể sử dụng tín hiệu tương tự.

Quy trình in khăn ứng dụng PLC S7-200 Trang 11
SVTH: Trần Quan Thái GVHD: Bùi Thanh Luân
Hình 1.4: Cách dùng các loại PLC

3.1.3 Loại 3: PLC cỡ trung bình (Medium PLCS)
PLC trung bình có hơn 128 đường vào/ ra, điều khiển được các tín hiệu tương tự,
xuất nhập dữ liêu, ứng dụng được các thuật toán, thay đổi được các đặc tính của PLC nhờ
vào hoạt động của phần cứng và phần mềm (nhất là phần mềm).Các thông số của PLC
trung bình như sau:
• Có khoảng 1024 ngõ vào/ra (I/O).
• Dùng vi xử lý 8 bit.
• Thay thế rơle và đ
iều khiển được tín hệu tương tự.
• Bộ nhớ 4K, có thể nâng lên thành 8K.
• Tín hiệu ngõ vào/ ra là tương tự hoặc số.
• Có các lệnh dạng khối và ngôn ngữ lập trình là ngôn ngữ cấp cao.
• Có timers/ countes/ Shift Register.
A
B
C
1
2
3
4
5
S
ố
I
/O

32
64
128
512 1024
2048 4096 8192
Quy trình in khăn ứng dụng PLC S7-200 Trang 12
SVTH: Trần Quan Thái GVHD: Bùi Thanh Luân
• Có khả năng xử lý chương trình con (qua lệnh JUMP…).
• Thực hiện các thuật toán (cộng, trừ, nhân, chia…).
• Giới hạn dữ liệu với bộ lập trình cầm tay.
• Có đường tín hiệu đặc biệt ở modul vào/ ra.
• Giao tiếp với các thiết bị khác qua cổng RS 232.
• Có khả năng hoạt động với mạng.
• Lập trình qua CRT (Cathode Ray Tube) để dễ quan sát.
Chú ý tới vùng B (hình 1.4). PLC ở vùng B thườ
ng trực được dùng do có nhiều bộ
nhớ hơn, điều khiển mạng PID có khả năng thực hiện những chuỗi lệnh phần lớn về thuật
toán hoặc dữ liệu.

3.1.4 Loại 4: PLC cỡ lớn (large PLC)
Large PLC được sử dụng rộng rãi hơn do có khả năng hoạt động hữu hiệu, có thể
nhận dữ liệu, báo những dữ liệu đã nhận…Ph
ần mềm cho thiết bị điều khiển cầm tay
được phát triển mạnh hơn tạo thuận lợi cho người sử dụng. Tiêu chuẩn PLC cỡ lớn: ngoài
các tiêu chuẩn PLC cỡ trung, PLC cỡ lớn còn có thêm các tiêu chuẩn sau:
• Có 2048 cổng vào/ra (I/O).
• Dùng vi xử lý 8 bit hoặc 16 bit.
• Bộ nhớ cơ bản có dung lượng 12K, mở rộng lên được 32 K.
• Local và remote I/O.
• Điều khiển hệ thống rơle (MCR: Master Control Relay).

• Chuỗi lệnh, cho phép ngắt (Interrupts).
• PID hoặc làm vệc với hệ thống phần mềm PID.
• Hai hoặc nhiều hơn cổng giao tiếp RS232.
• Nối mạng.
• Dữ liệu điều khiển mở rộng, so sánh, chuyển đổi dữ liệu, chức năng giải thuật toán
mã điều khiển mở rộng (mã nhị phân, hexa…).
Quy trình in khăn ứng dụng PLC S7-200 Trang 13
SVTH: Trần Quan Thái GVHD: Bùi Thanh Luân
• Có khả năng giao tiếp giữa máy tính và các module.
3.1.5 Loại 5: PLC rất lớn (very large PLCs)
PLC rất lớn được dùng trong các ứng dụng đòi hỏi sự phức tạp và chính xác cao,
đồng thời dung lượng chương trình lớn. Ngoài ra PLC loại này còn có thể giao tiếp I/O
với các chức năng đặc biệt. Tiêu chuẩn PLC loại này ngoài các chức năng như PLC loại
lớn còn có thêm các chức năng:
• Có 8192 cổng vào/ ra (I/O).
• Dùng vi xử lý 16 bit hoặc 32 bit.
• Bộ
nhớ 64 K, mở rộng lên được 1M.
• Thuật toán: +, -, *, /, bình phương.
• Dữ liệu điều khiển mở rộng: bảng mã ASCII, LIFO, FIFO.

3.2. Các đặc tính của Micro PLC S7-200
Họ S7-200 bao gồm một dãi rộng các CPU. Bảng 2-1 cho thấy tóm tắt các đặc tính
chính của họ S7-200.
Bảng 3-1: Đặc tính chính của họ S7-200 với các CPU khác nhau
Đặc tính CPU 221 CPU222 CPU224 CPU226
Bộ nhớ
chương trình
4 K Bytes 4K Bytes 8K Bytes 8K Bytes
Bộ nhớ dữ

liệu
2 K Bytes 2K Bytes 5K Bytes 5K Bytes
Thời gian thực
hiện cho 1
Klệnh nhị
phân
0,37ms 0,37ms 0,37ms 0,37ms
Bộ nhớ bit 256 256 256 256
Bộ đếm/timers 256/256 256/256 256/256 256/256
Quy trình in khăn ứng dụng PLC S7-200 Trang 14
SVTH: Trần Quan Thái GVHD: Bùi Thanh Luân
Số ngõ vào/ra
số max
10 DI/10DO
được tích hợp
sẵn 6DI/ 4DO
78DI/ 14DO
được tích hợp
sẵn 8DI/ 6DO
168DI/24DI
được tích hợp
sẵn
14DI/10DO
248DI/ 40DO
được tích hợp
sẵn
24DI/16DO
Số ngõ vào/ra
analog max
Không có

10 (8AI, 2AO)
hoặc 4 (4AO)
35 (28AI,
7AO) hoặc 14
(14AI)
35 (28AI,
7AO) hoặc 14
(14AI)
Cổng giao tiếp
1 RS485 (PPI)
(điểm-điểm)
1 RS485 (PPI)
(điểm- điểm)
1 RS485 (PPI)
(điểm-điểm)
2 RS485 (PPI)
(điểm-điểm)
Mạng làm
việc
MPI
AS, MPI
PROFIBUS-
DP
AS, MPI
PROFIBUS-
DP
AS, MPI
PROFIBUS-
DP
Đồng hồ thời

gian thực
Tùy chọn Tùy chọn Tích hợp sẵn Tích hợp sẵn

3.3So sánh PLC với các hệ thống điều khiển khác.
3.3.1 Việc sử dụng PLC và các hệ thống điều khiển khác
3.3.1.1 PLC với hệ thống điều khiển bằng rơle
Việc phát triển hệ thống điều khiển bằng lập trình đã dần thay thế từng bước hệ
thống điều khiển bằng rơle. Trong các quá trình sản xuất, khi thiết kế mộ
t hệ thống điều
khiển hiện đại, người kỹ sư phải cân nhắc, lựa chọn giữa các hệ thống điều khiển lập trình
thường được sử dụng thay cho hệ thống điều khiển bằng rơle do các nguyên nhân sau:
• Thay đổi trình tự điều khiển một cách linh động.
• Có độ tin cậy cao.
• Khoảng không lắp đặt thiế
t bị nhỏ, không chiếm diện tích.
• Có khả năng đưa tín hiệu điều khiển ở ngõ ra cao.
• Sự chọn lựa dữ liệu một cách thuận lợi, dễ dàng.
• Thay đổi trình tự điều khiển một cách thường xuyên.
Quy trình in khăn ứng dụng PLC S7-200 Trang 15
SVTH: Trần Quan Thái GVHD: Bùi Thanh Luân
• Dễ dàng thay đổi đối với cấu hình (hệ thống máy móc sản xuất) trong tương lai khi
có nhu cầu mở rộng sản xuất.
Đặc trưng cho hệ thống điều khiển chương trình là phù hợp với những nhu cầu đã
nêu trên, đồng thời về mặt kinh tế và thời gian thì hệ thống điều khiển lập trình cũng vượt
trội hơn so với hệ thống điều khiển cổ điển (rơle,contactor…). Hệ thống điều khiển này
cũng phù hợp với sự mở rộng hệ thống trong tương lai do không phải đổi, bỏ hệ thống
dây nối giữa hệ thống điều khiển và các thiết bị, mà chỉ đơn giản là thay với máy tính.
Cấu trúc giữa máy đổi chương trình cho phù hợp với điều kiện sản xu
ất mới.

3.3.1.2 PLC với máy tính
Với PLC đều dựa trên bộ xử lý (CPU) để xử lý dữ liệu. Tuy nhiên có một vài cấu
trúc quan trọng cần phân biệt để thấy rõ sự khác biệt giữa một PLC và một máy tính.
• Không như một máy tính, PLC được thiết kế đặc biệt để hoạt động trong môi
trường công nghiệp. Một PLC có thể được lắp đặt ở những nơi có độ nhiễu điện
cao (electrical noise), vùng có từ
trường mạnh, có các chấn động cơ khí, nhiệt độ
môi trường cao…
• Điều quan trọng thứ hai đó là: một PLC được thiết kế với phần cứng và phần mềm
sao cho dễ lắp đặt (đối với phần cứng), đồng thời về một chương trình cũng phải
dễ dàng để người sử dụng (kỹ sư, kỹ thuật viên) thao tác lập trình một cách nhanh
chóng, thu
ận lợi (ví dụ: lập trình bằng ngôn ngữ hình thang).

3.3.1.3 PLC với máy tính cá nhân (PC: personal computer)
Đối với một máy tính cá nhân (PC), người lập trình dễ nhận thấy sự khác biệt giữa
PC với PLC, sự khác biệt có thể biết được như sau:
• Máy tính không có các cổng giao tiếp trực tiếp với các thiết bị điều khiển, đồng
thời máy tính cũng hoạt động không tốt trong môi trường công nghiệp.
• Ngôn ngữ lập trình trên máy tính không ph
ải dạng hình thang. Máy tính ngoài việc
sử dụng các phần mềm chuyên biệt cho PLC, còn phải thông qua việc sử dụng các
Quy trình in khăn ứng dụng PLC S7-200 Trang 16
SVTH: Trần Quan Thái GVHD: Bùi Thanh Luân
phần mềm khác làm “chậm” đi các quá trình giao tiếp với các thiết bị được điều
khiển.
• Tuy nhiên qua máy tính, PLC có thể dễ dàng kết nối với các hệ thống khác, cũng
như PLC có thể sử dụng bộ nhớ (có dung lượng rất lớn) của máy tính làm bộ nhớ
của PLC.
3.3.2 Lợi ích của việc sử dụng PLC

Cùng với sự phát triển của phần cứng cũng như ph
ần mềm, PLC ngày càng tăng
được các tính năng cũng như lợi ích trong hoạt động công nghiệp. Kích thước của PLC
hiện nay được thu nhỏ lại để bộ nhớ và số lượng I/O càng nhiều hơn. Các ứng dụng của
PLC càng mạnh hơn giúp người sử dụng giải quyết được nhiều vấn đề phức tạp trong điều
khiển hệ thống.
Lợi ích đầu tiên của PLC là hệ
thống điều khiển chỉ cần lắp đặt một lần (đối với sơ
đồ hệ thống, các đường nối dây, các tín hiệu ở ngõ vào/ra…) mà không phải thay đổi kết
cấu của hệ thống sau này, giảm được sự tốn kém khi phải thay đổi lắp đặt khi đổi thứ tự
điều khiển (đối với hệ thống điều khiển rơle…); khả
năng chuyển đổi hệ điều khiển cao
hơn (như giao tiếp giữa các PLC để truyền dữ liệu điều khiển lẫn nhau), hệ thống được
điều khiển linh hoạt hơn.
Không như các hệ thống cũ, PLC có thể dễ dàng lắp đặt do chiếm một khoảng
không gian nhỏ hơn nhưng điều khiển nhanh, nhiều hơn các hệ thống khác. Điều này càng
tỏ ra thuận lợi hơn đối với các hệ thống điều khiển lớn, phức tạp, và quá trình lắp đặt hệ
thống PLC ít tốn thời gian hơn các hệ thống khác.
Cuối cùng, người sử dụng có thể nhận biết các trục trặc hệ thống của PLC nhờ giao
diện màn hình máy tính (một số PLC thế hệ sau có khả năng nhận biết các hỏng hóc của
hệ thống và báo cho người sử dụng), điều này làm cho việc sữa chữa thuận lợi hơn.





Quy trình in khăn ứng dụng PLC S7-200 Trang 17
SVTH: Trần Quan Thái GVHD: Bùi Thanh Luân
3.4 Một vài lĩnh vực ứng dụng tiêu biểu của PLC

Hiện nay PLC đã được ứng dụng thành công trong nhiều lĩnh vực sản xuất, cả
trong công nghiệp và dân dụng. Từ những ứng dụng để điều khiển các hệ thống đơn giản
chỉ có chức năng đóng mở thông thường đến các ứng dụng cho các lĩnh vực phức tạp đòi
hỏi tính chính xác cao, ứng dụng các thuật toán trong quá trình sản xuất. Các lĩnh vực tiêu
biểu ứng dụng PLC hiện nay bao gồm:
• Hóa học và dầu khí: định áp suất dầu, bơm dầu, điều khiển hệ thống ống dẫn, cân
đong trong ngành hóa…
• Chế tạo máy và sản xuất: tự động hóa trong chế tạo máy, cân đong, quá trình lắp
đặt máy, điều khiển nhiệt độ lò kim loại…
• Bột giấy, giấy, xử lý giấy: điều khiển máy băm, quá trình ủ b
ột, quá trình cán, gia
nhiệt…
• Thủy tinh và phim ảnh: quá trình đóng gói, thí nghiệm vật liệu, cân đong, các khâu
hoàn tất sản phẩm, đo cắt giấy.
• Thực phẩm, rượu bia, thuốc lá: đếm sản phẩm, kiểm tra sản phẩm, kiểm soát quá
trình sản xuất, bơm (bia, nước trái cây…), cân đong, đóng gói, hòa trộn…
• Kim loại: điều khiển quá trình cán, cuốn (thép), qui trình sản xuất, kiểm tra chất
lượng.
•
Năng lượng: điều khiển năng lượng (cho quá trình đốt, xử lý trong các tua bin…),
các trạm cần hoạt động tuần tự, khai thác vật liệu một cách tự động (than, gỗ, dầu
mỏ…).
Trong đề tài này, tôi sử dụng PLC SIMATIC S7_200 của hãng Siemen nên giới
thiệu sơ lược về PLC SIMATICS7_200.
3.5 Phần mềm lập trình Step 7 Micro /Win 32 Version 3.0
3.5.1 Các yêu cầu về phần cứng và phần mềm
¾ Bộ vi xử lý và bộ nhớ
được đề nghị: máy vi tính với CPU 80586 hoặc version lớn
hơn với ít nhất 32 MB RAM, hoặc thiết bị lập trình của Siemens (như PG 740).
¾ Bộ vi xử lý và bộ nhớ tối thiểu: CPU 80586 hoạt động ở 60MHz với 16 MB RAM.

Quy trình in khăn ứng dụng PLC S7-200 Trang 18
SVTH: Trần Quan Thái GVHD: Bùi Thanh Luân
¾ Hệ điều hành: Microsoft Window 95, Window 98, hoặc Window NT 4.0.
¾ Vùng đĩa cứng trống tối thiểu 20MB, trên ổ đĩa có Windows với tối thiểu trống
50MB.
¾ Màn hình VGA có hỗ trợ của Microsoft Windows và có độ phân giải tối thiểu
800x 600 pixel
¾ Nhiệm ý nhưng được đề nghị: bất cứ mouse nào được hỗ trợ của Microsoft
Windows.
¾ Một trong các bộ thiết bị sau:
• Cáp PC/PPI được nối với các c
ổng truyền thông (PC COM1 hoặc COM2)
• Card CP ( communications processor=xử lý truyền thông) và cáp MPI
(multipoint interface= giao tiếp đa điểm)
• Card MPI (có cáp truyền thông cùng với card MPI).
3.5.2 Thủ tục cài đặt (với phiên bản CD ROM)
Hệ điều hành đang sử dụng Windows 95, Windows 98, hoặc Windows NT 4.0.
Đóng tất cả các ứng dụng bao gồm thanh công cụ MS-Office trước khi cài đặt STEP7-
Micro/WIN 32. Các ứng dụng khác có sử dụng cùng một bộ các tập tin hệ thống phải
được đóng lại để
cài đặt STEP 7-Micro/WIN 32. Sau đó theo các bước sau:
• Đặt CD ROM có STEP 7- Micro/WIN 32 vào ổ đĩa CD ROM.
• Chuyển đến thư mục “MICROWIN”
• Click kép vào chương trình “SETUP.EXE”.
• Theo các hướng dẫn trên màn hình để hoàn tất cài đặt.
3.5.3 Tìm hiểu cấu trúc một tập tin STEP 7
Trong STEP-Micro/WÌN thì project (dự án, tập tin có đuôi là mwp [Micro WIN
project]
để chỉ việc kết hợp chương trình của bạn với tất cả các thông tin cần thiết để bạn liên lạc
với PLC và download (nạp xuống) ch

ương trình có sẵn vào PLC cụ thể.
Một project có 5 thành phần cơ bản:
Quy trình in khăn ứng dụng PLC S7-200 Trang 19
SVTH: Trần Quan Thái GVHD: Bùi Thanh Luân
Program Block (khối chương trình): được tạo từ mã thực thi và chú thích. Mã
thực thi gồm một chương trình chính (OB1) và một số chương trình con hoặc một số
chương trình phục vụ interrupt (ngắt).
Data Block (khối dữ liệu): được tạo từ dữ liệu (các trị bộ nhớ ban đầu; các hằng
số) và các chú thích. Dữ liệu được biên dịch và được chép vào PLC, còn chú thích thì
không.
System Block (khối hệ thống): bao gồm thông tin cấu hình như các tham số
truyền
thông, các dãy dữ liệu lưu trữ (retentive data ranges), các bộ lọc ngõ vào analog (tương
tự) và digital (số), các giá trị xuất khi chuyển tiếp STOP và thông tin mật khẩu. Thông tin
khối hệ thống được chép vào PLC.
Symbol Table (bảng ký hiệu): là phương tiện cho phép người lập trình sử dụng
định địa chỉ theo ký hiệu (symbolic addressing). Các ký hiệu đôi khi thuận tiện hơn cho
người lập trình và làm cho dễ theo dõi logic chương trình. Chương trình đã được biên
dịch khi chép vào PLC sẽ đổi tất cả các ký hiệu thành các địa chỉ tuyệt đối.
Status Chart (bảng trạng thái): thông tin bảng ký hiệu không được chép vào PLC.

3.6 Ngôn ngữ lập trình của S7_200
3.6.1 Các thành phần của S7_200
Đặc tính của S7_200 với CPU 224:
¾ Bộ nhớ chương trình 8K bytes.
Có thời gian thực hiện cho 1 K lệnh nhị phân:0,37ms.
¾ Bộ nhớ bit:256.
¾ Bộ nhớ đếm:256.
¾ Timer:256.
¾ Số ngõ vào /ra (số max) :168DI / 24 DO được tích hợp sẵn 14DI/10DO.

¾
Số ngõ vào /ra Analog max: 35 (28AI, 7AO) hoặc 14(14AI).
¾ Cổng giao tiếp RS 458 (PPI).
¾ Mạng làm việc AS, MPI, PROFIBUS, DP.
Quy trình in khăn ứng dụng PLC S7-200 Trang 20
SVTH: Trần Quan Thái GVHD: Bùi Thanh Luân
¾ Đồng hồ thời gian thực: tích hợp sẵn.
¾ Các thành phần chính của S7_200 Micro PLC gồm: 1 S7_200 CPU hoặc có thêm
các khối mở rộng tùy chọn.
¾ S7_200 CPU kết hợp CPU nguồn điện và các điểm xuất nhập rời rạc vào một thiết
bị độc lập và nhỏ gọn.
¾ Các khối mở rộng EM (Expansim Modules).
¾ S7_200 CPU cung cấp một số nhất định các ngõ xuất /nhập thì ta sử
dụng các khối
EM.
• Khối nhập số 8 kênh (8DI).
• Khối xuất số 8 kênh (8DO).
• Khối xuất nhập số 8 kênh (4DI+4DO).
• Khối nhập analog 3 kênh (3AI).
• Khối xuất nhập analog 4 kênh (3AI+1AO).
• .CPU 224 tối đa 7 khối EM.
3.6.2 Phương pháp lập trình
S7_200 biểu diễn một mạch logic cứng bằng một dãy các lệnh lập trình. S7_200
thực hiện chương trình bắt đầu từ lệnh lập trình
đầu tiên và kết thúc ở lệnh cuối trong một
vòng. Một vòng như vậy được gọi là vòng quét.
Một vòng quét (scan cycle) được bắt đầu bằng việc đọc trạng thái của đầu vào và
sau đó thực hiện chương trình. Scan cycle kết thúc bằng việc thay đổi trạng thái đầu ra.
Trước khi bắt đầu một vòng quét tiếp theo, S7_200 thực thi các nhiệm vụ bên trong và
nhiệm vụ truyền thông. Chu trình thực hiện chương trình là chu trình lặp.

Cách lập trình cho S7_200 nói riêng và cho các PLC củ
a Siemen nói chung dựa
trên 2 phương pháp lập trình cơ bản: phương pháp hình thang (Ladder logic, viết tắt là
LAD) và phương pháp liệt kê lệnh (Statement List, viết tắt là STL). Nếu chương trình
được viết theo kiểu LAD, thiết bị lập trình sẽ tự tạo ra một chương trình theo kiểu STL
tương ứng. Nhưng ngược lại không phải mọi chương trình được viết theo kiểu STL cũng
có thể chuyển được sang Lader Diagram LAD.
Quy trình in khăn ứng dụng PLC S7-200 Trang 21
SVTH: Trần Quan Thái GVHD: Bùi Thanh Luân
Định nghĩa về LAD: LAD là một ngôn ngữ lập trình bằng đồ họa. Những thành
phần cơ bản dùng trong LAD tương ứng với các thành phần của bảng điều khiển bằng
rơle. Trong chương trình LAD, các phần tử cơ bản dùng để biểu diễn lệnh logic như sau:
• Tiếp điểm: là biểu tượng (symbol) mô tả các tiếp điểm của rơle. Các tiếp
điểm đó
có thể là thường mở
hoặc thường đóng.
• Cuộn dây (coil): là biểu tượng mô tả các rơle được mắc theo chiều dòng điện cung
cấp cho rơle.
• Hộp (box): là biểu tượng mô tả các hàm khác nhau, nó làm việc khi có dòng điện
chạy đến hộp. Những dạng hàm thường được biểu diễn bằng hộp là các bộ định
thời gian (Timer), bộ đếm (Counter) và các hàm toán học. Cuộn dây và các hộp
phải mắc đúng chiều dòng điện.
Mạng LAD: là đường nối các phần tử thành một mạch hoàn thiện, đi từ đường
nguồn bên trái sang đường nguồn bên phải. Đường nguồn bên trái là dây nóng, đường
nguồn bên phải là dây trung hòa hay là đường trở về nguồn cung cấp (đường nguồn bên
phải thường không được thể hiện khi dùng chương trình tiện dụng STEP7-Micro/DOS
hoặc STEP7-Micro/WIN). Dòng điện chạy từ bên trái qua các tiếp điểm đến các cuộn dây
hoặc các hộ
p trở về bên phải nguồn.
Định nghĩa về STL: phương pháp liệt kê lệnh Statement List (STL) là phương

pháp thể hiện chương trình dưới dạng tập hợp các câu lệnh. Mỗi câu lệnh trong chương
trình kể cả những lệnh hình thức biểu diễn một chức năng của PLC.
Định nghĩa về FBD: Function Block Diagram-sơ đồ khối chức năng:

S0
S1
S2
S3
S4
Stack 0-bit đầu tiên hay bit trên cùng của ngăn xếp.
Stack 1-bit thứ 2 của ngăn xếp.
Stack 2-bit thứ 3 của ngăn xếp.
Stack 3-bit thứ 4 của ngăn xếp.
Stack 4-bit thứ 5 của ngăn xếp.