nghiên cứu sử dụng biến tần điều khiển tốc độ các máy bơm nước và ổn định áp suất trong đường ống ( scada cho trạm bơm nước )

Luận Văn Tốt Nghiệp
S
MỤC LỤC
PHẦN 1. 1
CHƯƠNG 1:GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI . 2
1.1 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU:. 2
1.2 VÀI NÉT VỀ ĐỀ TÀI:. 2
1.3 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI:. 4
1.4 MƠ TẢ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG:. 5
1.5 HƯỚNG THỰC HIỆN ĐỀ TÀI:. 6
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-200 . 8
2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC 8
2.1.1 Giới thiệu sơ lược về PLC S7-200: . 8
2.1.2 Thiết bị nhập xuất:. 10
2.1.3. Cấu trúc vùng nhớ: . 11
2.1.4. Ngun tắc thực hiện chương trình: . 12
2.2 GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-200 CPU-224 AC/DC/RELAY: 14
2.2.1. Hình ảnh của PLC S7-200 CPU- 224:. 14
2.2.2. Giới thiệu các module mở rộng:. 15
2.3. NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH CỦA S7_200. 18
2.3.1. Phương pháp lập trình:. 18
2.3.2. Bảng lệnh của s7-200: . 19
2.2.3 Lệnh vào/ra: 27
CHƯƠNG 3:TÌM HIỂU S7-200 PC ACCESS. 43
3.1 TỔNG QUAN VỀ S7-200 PC ACCESS : . 43
3.1.1 Giới thiệu : . 43
3.1.2 Những tiện ích của PC ACCESS :. 43
3.1.3 Khả năng giao tiếp của PC Access : . 44
3.1.4 Xác định tốc độ baud và địa chỉ network : . 44
3.1.5 Các giao thức của S7-200 PC Access trong network: 45
3.2 CỬA SỔ LÀM VIỆC CỦA S7-200 PC ACCESS : 47

3.2.1 tree view:. 48
Luận Văn Tốt Nghiệp
S
3.2.2 Item view: . 49
3.2.3 Test Client view:. 50
3.3 Sự giao tiếp Server và Client trong S7-200 PC Access: 51
3.4 VÙNG NHỚ VÀ KIỂU DỮ LIỆU CỦA ITEM:. 51
3.5 SỰ GIAO TIẾP GIỮA AUTOMATION CLIENT VỚI S7-200 PC AC-
CESS: 52
3.5.1 Excel client:. 52
3.5.2 Visual Basic Client: . 53
3.6 Các bước tạo Tag trên PC- Access. 54
CHƯƠNG 4:TÌM HIỂU PHẦN MỀM WINCC . 60
4.1. Giới thiệu về WinCC:. 60
4.1.1 Control Center trong hệ thống WinCC:. 60
4.1.2. Nội dung của Control Center:. 61
4.1.3 Soạn thảo:. 62
4.1.4. Các bước để tạo một Project trong WinCC:. 63
4.1.5. Trình tự tạo một Project:. 63
4.2 Cách lập trình WinCC:. 73
4.3 Cấu hình truyền thông:. 76
CHƯƠNG 5: GIỚI THIỆU VỀ BIẾN TẦN. 79
5.1 Giới thiệu Biến tần Danfoss: . 79
5.2 Hình ảnh của Biến tần Danfoss:. 80
5.3 Sơ đồ đấu nối Terminal điều khiển: . 80
5.4 Chú thích về các đèn báo LED:. 83
PHẦN 2:. 90
CHƯƠNG 6:THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH. 91
BƠM CẤP NƯỚC . 91
6.1 GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN . 91

6.1.1 CPU 224 AC-DC-Relay của PLC Siemens S7-200 91
6.1.2 Module Analog EM 235 của PLC Siemens S7-200 . 91
6.1.3 Giới thiệu về cảm biến áp suất:. 91
6.1.4 Giới thiệu về đồng hồ áp lực nước: . 92
Luận Văn Tốt Nghiệp
S
6.1.5 Van 1 chiều: . 92
6.1.6 Relay: . 92
6.1.7 Máy bơm:. 93
6.2 SƠ ĐỒ ĐIỆN 94
6.3 QUY ĐỊNH NGÕ RA NGÕ VÀO:. 95
6.4 Hình ảnh của mô hình . 96
6.5 THIẾT KẾ GIAO DIỆN : . 97
6.6 CÁC THÔNG SỐ SỬ DỤNG CHO BIẾN TẦN: . 101
6.6.1 Điều khiển biến tần bằng Wicc:. 101
6.6.2 Điều khiển biến tần theo ngõ vào analog:. 102
6.6.3 Sơ đồ đấu nối bơm 3 pha vào biến tần:. 102
6.7 XỬ LÝ PID: 102
6.8 Ngắt và xử lý ngắt: . 108
6.9 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT:. 110
6.10 LẬP TRÌNH PLC:. 112
CHƯƠNG 7:TÀI LIỆU THAM KHẢO . 119
Luận Văn Tốt Nghiệp
S TRANG 1
Luận Văn Tốt Nghiệp
S TRANG 2
CHƯƠNG 1:
GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI
1.1 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU:
Trên thế giới và ở Việt Nam hiện nay nhu cầu tiêu thụ năng lượng đang

tăng dần và đã có rất nhiều cảnh báo về tiết kiệm năng lượng. Các ngành công
nghiệp nói chung và ngành cấp thoát nước ngày nay vẫn sử dụng công nghệ truyền
động không thích hợp, điều khiển thụ động không linh hoạt. Điều này được kiểm
chứng với các nhà máy nước đang hoạt động đó là điều kiện làm việc khác xa so
với thiết kế. Chúng ta đã biết trong các yếu tố cấu thành giá nước thì chi phí điện
bơm nước chiếm tỷ lệ rất lớn khoảng 30 – 35%.Trước đây có tồn tại quan điểm cho
rằng việc đầu tư vào tiết kiệm năng lượng là một công việc tốn kém không mang lại
hiệu quả thiết thực. Với công nghệ biến tần tính toán đã chỉ ra rằng việc đầu tư vào
hệ thống điều khiển tiết kiệm năng lượng cho trạm bơm cấp II có thời gian hoàn
vốn đầu tư hết sức ngắn và làm giảm chi phí cho công tác quản lý vận hành thiết bị.
Máy bơm và quạt gió là những ứng dụng rất thích hợp với truyền động biến đổi tốc
độ tiết kiệm năng lượng. Vì vậy trong phạm vi đồ án tốt nghiệp chúng ta chỉ đề cập
đến việc sử dụng thiết bị biến tần trong điều khiển tốc độ tiết kiệm năng lượng cho
các máy bơm nước và ổn định áp suất trong đường ống cấp nước.
1.2 VÀI NÉT VỀ ĐỀ TÀI:
Mỗi một trạm bơm thường có nhiều máy bơm cùng cấp nước vào một
đường ống chung. Áp lực và lưu lượng của đuờng ống thay đổi hàng giờ theo nhu
cầu. Bơm và các thiết bị đi kèm như đường ống van, đài nước được thiết kế với lưu
lượng nước bơm rất lớn. Vì thế điều chỉnh lưu lượng nước bơm được thực hiện
bằng các phương pháp sau:
_Điều chỉnh bằng cách khép van trên ống đẩy của bơm
_Điều chỉnh bằng đóng mở các máy bơm hoạt động đồng thời
_Điều khiển thay đổi tốc độ quay bằng khớp nối thuỷ lực.
Điều khiển theo những phưong pháp trên không những không tiết kiệm
được năng lượng điện tiêu thụ mà còn gây nên hỏng hóc thiết bị và đường ống do
chấn động khi đóng mở van gây nên, đồng thời các máy bơm cung cấp không bám
sát được chế độ tiêu thụ trên mạng lưới. Để giải quyết các vấn đề kể trên chỉ có thể
sử dụng phương pháp điều khiển truyền động biến đổi tốc độ bằng thiết bị biến
tần.Thiết bị biến tần là thiết bị điều chỉnh biến đôỉ tốc độ quay của động cơ bằng
cách thay đổi tần số của dòng điện cung cấp cho động cơ. Hiện nay thiết bị biến tần

trên thế giới có nhiều nhà cung cấp thiết bị biến tần như Danfoss ,Siemen
Luận Văn Tốt Nghiệp
S TRANG 3
,ABB…Không chỉ cung cấp thiết bị cho ngành cấp thoát nước mà cho nhiều ngành
công nghiệp khác.
• Nguyên tắc điều khiển máy bơm của thiết bị biến tần:
+ Khi sử dụng thiết bị biến tần cho phép điều chỉnh một cách linh hoạt lưu
lượng và áp lực cấp vào mạng lưới theo yêu cầu tiêu thụ.
Với tín hiệu từ cảm biến áp lực phản hồi về thiết bị biến tần, bộ vi xử lý
của biến tần sẽ so sánh giá trị truyền về với giá trị cài đặt để từ đó thay đổi tần số
dòng điện, điện áp cung cấp cho động cơ làm thay đổi tốc độ quay của động cơ để
đảm bảo lưu lượng và áp lực cấp vào mạng lưới
+Sự điều chỉnh linh hoạt các máy bơm khi sử dụng biến tần được cụ thể
như sau:
 Điều chỉnh tốc độ quay khi áp suất cùng thay đổi
 Đa dạng trong phương thức điều khiển các máy bơm trong trạm bơm.
Một thiết bị biến tần có thể điều khiển đến 5 máy bơm . Có ba phương thức điều
khiển các máy bơm:
9 Điều khiển theo mực nước:Trên cơ sở tín hiệu mực chất lỏng trong bể
hút hồi tiếp về biến tần. Bộ vi xử lý sẽ so sánh tín hiệu hồi tiếp với mực chất lỏng
được cài đặt. Trên cơ sở kết quả so sánh biến tần sẽ điều khiển đóng mở các máy
bơm sao cho phù hợp để mực chất lỏng trong bể luôn bằng giá trị cài đặt. Ngược lại
khi tín hồi tiếp lớn hơn giá trị cài đặt, biến tần sẽ điều khỉên cắt lần lượt các bơm để
mực chất lỏng luôn đạt ổn định ở giá trị cài đặt.
9 Điều khiển theo hình thức chủ động/ thụ động: Mỗi một máy bơm
được nối với một bộ biến tần trong đó có một biến tần chủ động và các biến tần
khác là thụ động Khi tín hiệu hồi tiếp về biến tần chủ động thì bộ vi xử lý của biến
tần này sẽ so sánh với tín hiệu được cài đặt để từ đó tác động đến các biến tần thụ
động điều chỉnh tốc độ quay của các máy bơm cho phù hợp và không gây ra hiện
tượng va đập thuỷ lực phản hồi từ hệ thống. Phương thức điều khiển này là linh

hoạt nhất, khắc phục những khó khăn trong quá trình vận hành bơm khác với thiết
kế. Phương thức này được sử dụng cho trường hợp thay đổi cả về lưu lượng và áp
lực trên mạng lưới.
9 Điều khiển theo hình thức biến tần điều khiển một bơm: Một máy
bơm chính được điều chỉnh thông qua thiết bị biến tần, các máy bơm còn lại đóng
mở trực tiếp bằng khởi động mềm. Khi tín hiệu áp lực và lưu lượng trên mạng lưới
hồi tiếp về biến tần. Bộ vi xử lý sẽ so sánh với giá trị cài đặt, và điều khiển tốc độ
máy bơm chính chạy với tốc độ phù hợp và điều khiển đóng mở các máy bơm còn
lại cho phù hợp với nhu cầu trên mạng lưới đồng thời điều chỉnh tốc độ bơm chính
Luận Văn Tốt Nghiệp
S TRANG 4
sao cho hạn chế tối đa hiện tượng va đập thuỷ lực mạng lưới cấp nước. Phương thức
điều khiển này được áp dụng cho trường hợp áp lực của máy bơm đúng với thiết kế
nhưng lưu lượng thay đổi. Bằng các phương thức điều khiển linh hoạt trên theo nhu
cầu tiêu thụ của mạng lưới sẽ thay thế đài nước trên mạng lưới.
 Những ưu điểm khi điều khiển tốc độ bơm bằng thiết bị biến tần
_ Hạn chế được dòng điện khởi động cao
_Tiết kiệm năng lượng
_Điều khiển linh hoạt các máy bơm
_Sử dụng công nghệ điều khiển vecto
Ngoài ra còn các ưu điểm khác của thiết bị biến tần như:
_Dãy công suất rộng từ 1,1 – 400 Kw
_ Tự động ngừng khi đạt tới điểm cài đặt
_Tăng tốc nhanh giứp biến tần bắt kịp tốc độ hiện thời của động cơ,
_Tự động tăng tốc giảm tốc tránh quá tải hoặc qúa điện áp khi khởi động,
_Bảo vệ được động cơ khi : ngắn , mạch, mất pha lệch pha, quá tải, quá dòng, quá
nhiệt
_Kết nối với máy tính chạy trên hệ điều hành Windows,
_Kích thước nhỏ gọn không chiếm diện tích trong nhà trạm,
_Mô men khởi động cao với chế độ tiết kiệm năng lượng,

_Dễ dàng lắp đặt vận hành,
_Hiển thị các thông số của động cơ và biến tần.
 Từ những ưu điểm trên của thiết bị biến tần ta lựa chọn phương án lắp
máy biến tần cho trạm bơm thay thế cho việc xây dựng đài nước trên mạng lưới
nhằm tiết kiệm chi phí trong xây dựng và vận hành quản lý.
1.3 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI:
Từ những kiến thức học được tại trường và ngoài thực tế thì trong luận văn
này em chỉ có thể thực hiện được một số công việc mà thôi. Em còn hạn chế về kiến
thức cũng như khả năng về kinh tế và thời gian có hạn nên cũng chỉ có thể tạo được
mô hình nhỏ, nhưng với mô hình này đã thể hiện được quy trình hoạt động của một
hệ thống bơm cấp nước thực tế. Một số công việc thực hiện trong luận văn:
9 Tìm hiểu mô hình bơm cấp nước hoạt động trong thực tế.
9 Tìm hiểu và nghiên cứu PLC S7 – 200
9 Giao tiếp PLC với Wincc giám sát hệ thống.
9 Giao tiếp PLC với Biến tần, thiết kế giao diện điều khiển tự động bằng
WinCC. Điều khiển PID cho máy bơm chạy sao cho giá trị áp suất không thay đổi
dù tải có thay đổi.
Luận Văn Tốt Nghiệp
S TRANG 5
9 Trên màn hình điều khiển sẽ cho thấy tất cả trạng thái hoạt động của hệ
thống, các số liệu luôn được cập nhật về liên tục để tiện theo dõi.
9 Kiểm tra và xử lý khi có sự cố bất thường, nó được quan sát và điều
khiển thông qua dao diện Scada.
9 Thi công mô hình phần cứng
1.4 MÔ TẢ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG:
Trong hệ thống có tất cả là 3 máy bơm: hai máy bơm 1 pha và một máy
bơm 3 pha. Biến tần sẽ điều khiển trực tiếp máy bơm 3 pha, một máy bơm 1 pha sẽ
bơm dự phòng khi mà máy bơm 3 pha chạy hết công suất định mức mà áp suất vẫn
chưa ổn định ở giá trị setpoint. Máy bơm dự phòng này sẽ được điều khiển trực tiếp
bằng điện lưới 220V. Còn máy bơm 1 pha còn lại dùng để bơm nước thải sau khi

được xử lý ra sông.
Khi khởi động hệ thống lên thì máy bơm 3 pha được điều khiển bằng Biến
tần sẽ được khởi động chạy cho tới khi đạt được áp suất đặt, khi áp suất trong
đường ống đã bằng áp suất đặt thì biến tần sẽ giữ ổn định tốc độ của máy bơm này.
Trường hợp tải thay đổi tức là áp suất thay đổi, tùy theo tải tăng hay giảm thì Biến
tần sẽ điều khiển máy bơm chạy nhay hay chạy chậm.
Khi tải tăng tức là áp suất sẽ giảm, lúc này muốn ổn định áp suất thì Biến
tần sẽ điều khiển máy bơm chạy nhanh hơn ( tức là tăng tần số của máy bơm 3 pha)
cho tới khi đạt được áp suất đặt.
Ngược lại, khi tải giảm thì Biến tần sẽ giảm tần số của máy bơm xuống cho
tới khi đạt được áp suất đặt.
Trường hợp, nếu máy bơm 3 pha đã chạy hết công suất mà vẫn chưa đạt
được áp suất đặt thì lúc này máy bơm dự phòng (máy bơm 1 pha) sẽ được khởi
động lên, khi máy bơm dự phòng này được khởi động thì chắc chắn áp suất trong
đường ống sẽ tăng lên vượt qua áp suất đặt, lúc này biến tần sẽ tự động giảm tần số
lại cho tới khi nào áp suất bằng với áp suất đặt.
Nếu lúc này tải giảm mạnh (áp suất tăng lên cao) thì bơm dự phòng sẽ tự
động dừng chỉ còn bơm biến tần hoạt động. Hệ thống cứ hoạt động liên tục như vậy,
áp suất trong đường ống luôn luôn ổn định tránh tình trạng áp suất tăng quá cao sẽ
gây vỡ đường ống cấp nước.
Luận Văn Tốt Nghiệp
S TRANG 6
Sơ đồ nguyên lý của hệ thống
1.5 HƯỚNG THỰC HIỆN ĐỀ TÀI:
Đối với các hệ thống bơm cấp nước trong thực tế thì người ta sử dụng máy
bơm công suất lớn, biến tần công suất lớn, để bơm cấp nước cho cả khu dân cư,
thành phố, cho các khu công nghiêp. Nhưng với đề tài này thì em đã mô hình hóa hệ
thống nên em chỉ sử dụng máy bơm và biến tần có công suất nhỏ, chính vì vậy mà
em chỉ ổn định áp suất đặt với giá trị nhỏ. Một phần là vì những máy bơm công suất
lớn rất nặng và to nên em không thể làm mô hình được, lý do nữa là chi phí cho các

máy bơm và biến tần công suất lớn thì quá lớn đối với khả năng của em.
 Nghiên cứu kỹ hệ thống bơm cấp nước sử dụng biến tần trong thực tế.
 Nắm rõ trình tự điều khiển từng máy bơm
 Tìm hiểu về biến tần sử dụng
 Lựa chọn máy bơm và biến tần có công suất hợp lý.
 Tìm hiểu về giao tiếp PLC với biến tần.
 Lập trình PLC
 Lập trình bộ PID để điều khiển máy bơm
 Thiết kế giao diện SCADA để giám sát hệ thống.
 Giao tiếp PLC với SCADA thông qua phần mềm PC – Access.
 Thi công mô hình và chạy thử kiểm tra, sửa lỗi.
Luận Văn Tốt Nghiệp
S TRANG 7
 SƠ ĐỒ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
PLC S7- 200
PHẦN TỬ
CHẤP HÀNH
SCADA
Luận Văn Tốt Nghiệp
S TRANG 8
CHƯƠNG 2:
GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-200
2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH
PLC
2.1.1 Giới thiệu sơ lược về PLC S7-200:
- PLC ( Programmable Logic Controller ): Bộ điều khiển lập trình, PLC được xếp
vào trong họ máy tính, được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp và thương
mại.
- PLC đặt biệt sử dụng trong các ứng dụng hoạt động logic điều khiển chuổi sự
kiện, duy trì biến số theo giá trị không đổi hoặc theo hàm cho trước.

- PLC có đầy đủ chức năng và tính toán như vi xử lý. Ngoài ra, PLC có tích hợp
thêm một số hàm chuyên dùng như bộ điều khiển PID, dịch chuyển khối dữ liệu,
khối truyền thông,…
- PLC có những ưu điểm:
+ Có kích thước nhỏ, được thiết kế và tăng bền để chịu được rung động, nhiệt,
ẩm và tiếng ồn, đáng tin cậy.
+ Rẻ tiền đối với các ứng dụng điều khiển cho hệ thống phức tạp.
+ Dễ dàng và nhanh chống thay đổi cấu trúc của mạch điều khiển.
+ PLC có các chức năng kiểm tra lỗi, chẩn đoán lỗi.
+ Có thể nhân đôi các ứng dụng nhanh và ít tốn kém.
- Một PLC gồm có những phần cơ bản sau:
+ Bộ nguồn: cung cấp nguồn thiết bị và các module mở rộng được kết nối vào.
+ CPU: thực hiện chương trình và dữ liệu để điều khiển tự động các tác vụ
hoặc quá trình.
+ Vùng nhớ.
+ Các ngõ vào/ra: gồm có các ngõ vào/ra số, vào/ra tương tự. Các ngõ vào
dùng để quan sát tín hiệu từ bên ngoài đưa vào (cảm biến, công tắc), ngõ ra dùng để
điều khiển các thiết bị ngoại vi trong quá trình.
+ Các cổng/module truyền thông (CP: Communication Professor): dùng để nối
CPU với các thiết bị khác để kết nối thành mạng, xử lý thực hiện truyền thông giữa
các trạm trong mạng.
+ Các loại module chức năng (FM: Function Module): Ví dụ các module điều
khiển vòng kín, các module thực hiện logic mờ…
Luận Văn Tốt Nghiệp
S TRANG 9
- Phân loại:
+ PLC thường được phân làm hai loại theo cấu trúc phần cứng:
 PLC kiểu hộp đơn.
 Thường sử dụng trong các thiết bị lập trình cỡ nhỏ.
 Được cung cấp dưới dạng nguyên chiếc bao gồm cả bộ nguồn, bộ xử

lý, bộ nhớ và các thiết bị nhập xuất.
+ PLC kiểu module.
 Kiểu module gồm các module riêng cho bộ nguồn, bộ xử lý,…
 Các module thường được lập trên các rãnh bên trong hộp kim loại.
 Sự phối hợp các module cần thiết tuỳ theo công dụng do ngừơi dùng
xác định ⇒ khá linh hoạt.
- CPU thường có:
+ Bộ thuật toán và logic: xử lý dữ liệu, thực hiện các phép toán số học (cộng,
trừ) và các phép toán logic.
+ Bộ nhớ (thanh ghi): dùng để lưu trữ thông tin.
+ Bộ điều khiển: chuẩn thời gian của các phép toán.
 Cấu trúc bên trong của PLC

9 Một hệ thống lập trình cơ bản phải gồm có 2 phần: Khối xử lý trung tâm
(CPU: Central Processing Unit) và hệ thống giao tiếp vào/ra ( I/O)
Luận Văn Tốt Nghiệp
S TRANG 10
Trong đó:
9 Thiết bị đầu vào gồm các thiết bị tạo ra tín hiệu điều khiển như nút
nhấn,cảm biến, công tắc hành trình…
9 Input, Output: các cổng nối phía đầu vào ra của PLC hay các Module mở
rộng.
9 Cơ cấu chấp hành gồm các thiết bị điều khiển như: chuông, đèn,
contactor, động cơ, van khí nén, heater, máy bơm, led hiển thị…
9 Chương trình điều khiển: định ra quy luật thay đổi tín hiệu Output đầu ra
theo tín hiệu Input đầu vào như mong muốn. Các chương trình điều khiển được tạo
ra bằng cách sử dụng bộ lập trình chuyên dụng cầm tay ( Hand – Hold programmer
PG) hoặc chạy bằng phần mềm điều khiển trên máy tính sau đó được nạp vào PLC
thông qua cáp kết nối PLC với máy tính ( hay PG).
9 Khối điều khiển trung tâm (CPU: Central Processing Unit) gồm ba

phần: Bộ xử lý, hệ thống bộ nhớ và hệ thống nguồn cung cấp.
Hình: sơ đồ khối tồng quát của CPU
Có nhiều loại bộ nhớ để người sử dụng lựa chọn theo mục đích hay yêu cầu sử
dụng
• ROM ( Read Only Memory): bộ nhớ chỉ đọc không nhớ, dùng lưu trữ
chương trình cố định, không thay đổi thường dùng cho nhà sản xuất PLC.
• RAM ( Random Access Memory) : bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên dùng
để lưu dữ liệu và chương trình cho người sử dụng.
• EPROM: ROM lập trình có thể xóa được.
• EEPROM: Electrically EPROM.
2.1.2 Thiết bị nhập xuất:
- Tín hiệu nhập từ các bộ cảm biến có thể là:
- Tín hiệu analog: từ các bộ cảm biến nhiệt độ, áp suất,…
- Tín hiệu rời rạc: từ các công tắc trực tiếp, gián tiếp (công tắc điện từ, công tắc
kiểu điện dung…)
- Chuỗi xung: từ encoder.
Luận Văn Tốt Nghiệp
S TRANG 11
- Tín hiệu xuất ra có thể dưới dạng:
+ Tín hiệu analog: điều khiển động cơ…
+ Tín hiệu số: điều khiển contactor, van điều khiển hướng trong các van
solenoid…
- Thiết bị xuất dạng số: 3 loại.
+ Kiểu Relay :
 Ưu điểm: cho phép đóng các dòng điện lớn, chịu được sự gia tăng đột
ngột đòng điện và điện áp trong thời gian ngắn.
 Khuyết điểm: là vận hành chậm.
+ Kiểu Transistor:
 Ưu điểm: tốc độ chuyển mạch nhanh.
 Khuyết điểm: chỉ dùng điện DC, dễ hư hỏng, thiết bị phải sử dụng cầu chì

hay mạch điện tử bảo vệ. Các bộ ghép quang được dùng để cách điện.
+ Kiểu Triac:
 Ưu điểm: điều khiển tải bên ngoài với nguồn công suất ac.
 Khuyết điểm: dễ hư hỏng do quá dòng. Luôn có cầu chì bảo vệ trong khi
qua Relay, Trasistor hay Triac, tín hiệu từ kênh suất có thể là tín hiệu 24V, 100mA,
110V, lA; 240VAC,lA;
- Thiết bị nhập dạng số: khi có tín hiệu vào, diode quang sẽ phát quang, tạo ra
xung hồng ngoại, xung này được transistor quang tiếp nhận và đưa vào bộ xử lý.
Nhờ có thiết bị này mà tín hiệu nhập dải rộng có thể được cung cấp cho bộ vi xử lý
(5v): tín hiệu 5v, 24v,110v,220v.
2.1.3. Cấu trúc vùng nhớ:
- Bộ nhớ của S7-200 được chia thành 4 vùng với 1 tụ có nhiệm vụ duy trì dữ liệu
trong một khoản thời gian nhất định khi mất nguồn.
- Bộ nhớ của S7-200 có tính năng động cao, đọc và ghi được trong toàn vùng, loại
trừ phần các bit nhớ đặc biệt được kí hiệu bởi SM (Special Memory) chỉ có thể truy
cập để đọc.
- Các vùng nhớ của S7-200:
+ Vùng chương trình: là miền bộ nhớ được sử dụng để lưu giữ các lệnh
chương trình.
+ Vùng tham số: là miền lưu giữa các tham số mhư từ khóa, địa chỉ trạm.
+ Vùng dữ liệu được sử dụng để cất các dữ liệu của chương trình bao gồm
các kết quả bằng phép tính, hằng số được định nghĩa trong chương trình, bộ đệm
truyền thông…
+ Vùng dữ liệu có các miền nhớ sau:
Luận Văn Tốt Nghiệp
S TRANG 12
 I: Input: ngõ vào rồi rạc.
 Q: Output: ngõ ra rời rạc.
 M: Internal Memory: vùng nhớ nội.
 SM: Special Memory: vùng nhớ đặc biệt.

 V: Variable Memory: vùng nhớ biến.
+ Vùng đối tượng: timer, bộ đếm, bộ đếm tốc độ cao và các cổng vào/ra
tương tự được đặt trong vùng nhớ cuối cùng.
2.1.4. Nguyên tắc thực hiện chương trình:
- PLC thực hiện chương trình theo chu trình vòng lặp. Mõi vòng lặp được gọi là
vòng quét. Trong từng vòng quét, chương trình được thực hiện tư lệnh đầu tiên và
kết thúc tại lệnh kết thúc (MEND).
- Có thể lập trình cho PLC S7-200 bằng cách sử dụng phần mềm sau STEP7-
Micro/WIN.
- Các chương trình cho S7-200 phải có cấu trúc bao gồm chương trình chính
(main program) và sau đó đến các chương trình con và các chương trình xử lý ngắt.
- Chương trình con là một bộ phận của chương trình chính, thực hiện mỗi khi
được gọi từ chương trình chính. Ưu điểm của chương trình con:
- Giảm kích thước chương trình chính.
- Thời gian quét giảm (nếu không thoả điều kiện thì sẽ không nhảy tới chương
trình con).
- Dễ dàng sao chép qua các chương trình khác.
- Các chương trình xử lý ngắt là một bộ phận của chương trình. Chương trình
phục vụ ngắt được gọi khi có sự kiện ngắt xuất hiện. Sự kiện ngắt đã được định
nghĩa trước trong hệ thống.
Luận Văn Tốt Nghiệp
S TRANG 13
Giai đoạn nhập dữ
liệu từ ngoại vi
Giai đoạn chuyển
dữ liệu ra ngoại vi
Giai đoạn truyền thông
nội bộ và tự kiểm tra lỗi
Giai đoạn thực hiện
chương trình

Main Pro
g
ra
m
…
MEND
Thực hiện một vòn
g
SBR 0 Chươn
g
trình con thứ nhấ
t
…
RET
Thực hiện khi được
chươn
g
trình chính
g
o
ï
i
…
SBR n Chươn
g
trình con thứ n+1
…
RET
INT 0 Chươn
g

trình xử l
y
ù n
g
ắt thứ 1
…
RETI
Thực hiện khi có tín
hiệu báo ngắt.
…
INT n Chươn
g
trình xử l
y
ù n
g
ắt thứ n+1
…
RETI
- Mỗi vòng qt trải qua 4 giai đoạn:
Luận Văn Tốt Nghiệp
S TRANG 14
2.2 GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-200 CPU-224 AC/DC/RELAY:
2.2.1. Hình ảnh của PLC S7-200 CPU- 224:
- CPU được cấp nguồn 220VAC.Tích hợp 14 ngõ vào số (mức 1 là 24Vdc, mức 0
là 0Vdc). 10 ngõ ra dạng relay.
 Mô tả các đèn báo trên S7-200:
- SF (đèn đỏ): Đèn đỏ SF báo hiệu khi PLC có hỏng hóc.
- RUN (đèn xanh): Đèn xanh sáng báo hiệu PLC đang ở chế độ làm việc và thực
hiện chương trình nạp ở trong máy.

- STOP (đèn vàng): Đèn vàng sáng báo hiệu PLC đang ở chế độ dừng, không
thực hiện chương trình hiện có.
- Ix.x (đèn xanh)chỉ trạng thái logic tức thời của cổng Ix.x. Đèn sáng tương ứng
mức logic là 1.
- Qx.x (đèn xanh): chỉ trạng thái logic tức thời của cổng Qx.x. Đèn sáng tương
ứng mức logic là 1.
Luận Văn Tốt Nghiệp
S TRANG 15
 Cách đấu nối ngõ vào ra PLC:
Cách đấu nối S7-200 và các module mở rộng:
- S7-200 và module vào/ra mở rộng được nối với nhau bằng dây nối. Hai đầu dây
nối được bảo vệ bên trong PLC và module.Chúng ta có thể kết nối PLC và module
sát nhau để bảo vệ hoàn toàn dây nối. CPU224 cho phép mở rộng tối đa 7 module.
2.2.2. Giới thiệu các module mở rộng:
- Modul EM223 16I/16Q-DC/Relay:
Luận Văn Tốt Nghiệp
S TRANG 16
+ Modul này được gắn thông qua cáp nối tới CPU224. Sử dụng nguồn trực
tiếp từ CPU
+ Modul có 16 gõ vào dạng số, 16 ngõ ra kiểu Relay.
+ Địa chỉ bắt đầu là I2.0 cho ngõ vào và Q2.0 cho ngõ ra.
- Modul EM223 4I/4Q- DC/Relay:
+ Tương tự như Modul EM223 16I/16Q-DC/Relay.
+ Modul này tích hợp 4 ngõ vào số và 4 ngõ ra kiểu Relay.
+ Địa chỉ bắt đầu là I4.0 cho ngõ vào, Q4.0 cho ngõ ra.
Luận Văn Tốt Nghiệp
S TRANG 17
- Modul analog EM235:
Luận Văn Tốt Nghiệp
S TRANG 18

2.3. NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH CỦA S7_200
2.3.1. Phương pháp lập trình:
- Cách lập trình cho S7_200 nói riêng và các PLC của Siemens nói chung dựa
trên hai phương pháp cơ bản: Phương pháp hình thang (ladder logic viết tắt
thành LAD) và phương pháp liệt kê lệnh ( Statement List hay gọi là STL).
- Nếu chương trình được viết theo kiểu LAD, thiết bò lập trình sẽ tự tạo ra một
chương trình theo kiểu STL tương ứng. Ngược lại không phải mọi chương trình
viết theo kiểu STL cũng có thể chuyển sang được dạng LAD.
- Đònh nghóa 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 bản điều
khiển bằng Relay.
- Đònh nghóa về STL: phương pháp liệt kê lệnh (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.
Luận Văn Tốt Nghiệp
S TRANG 19
2.3.2. Bảng lệnh của s7-200:
Hệ lệnh của S7_200 được chia làm ba nhóm được mô tả như sau:
- Các lệnh mà khi thực hiện thì làm việc thì làm việc độc lập không phụ thuộc
vào giá trò logic của ngăn xếp.
- Các lệnh chỉ thực hiện được khi bit đầu tiên của ngăn xếp có giá trò là 1.
- Các nhãn lệnh đánh dấu vò trí trong tập lệnh.
Cả hai phương pháp LAD và STL sử dụng ký hiệu I để chỉ đònh việc thực hiện
tức thời (Immediatetly), tức là giá trò được chỉ đònh trong lệnh vừa được chuyển
vào thanh ghi ảo đồng thời được chuyển tới tiếp điểm được chỉ dẫn trong lệnh
ngay khi lệnh được thực hiện chứ không phải chờ tới giai đoạn trao đổi với ngoại
vi của vòng quét. Điều đó khác với lệnh không tức thời là giá tri được chỉ đònh
trong lệnh chỉ được chuyển vào thanh ghi ảo khi thực hiện lệnh.
Bảng 1: Các lệnh của S7-200 được thực hiện vô điều kiện.
Tên lệnh Mô tả

= n
Giá trò của bit đâu tiên trong ngăn xếp được sao chép
sang điểm n chỉ dẫn trong lệnh.
= I n
Giá trò của bit đâu tiên trong ngăn xếp được sao chép
trực tiếp sang điểm n ngay khi lệnh được thực hiện.
A n
Giá trò của bit đâu tiên trong ngăn xếp được thực hiện
bằng phép tính AND với điểm n chỉ dẫn trong lệnh.
Kết quả được ghi lại vào bit đầu tiên của ngăn xếp.
AB<= n1, n2
Thực hiện lệnh AND giữa giá trò của bit đầu tiên
trong ngăn xếp với giá trò 1 nếu nội dung của hai byte
n1 không lớn hơn giá trò của byte n2. Kết quả được
ghi lại vào bit đầu của ngăn xếp.
AB = n1, n2
Thực hiện lệnh AND giữa giá trò của bit đầu tiên
trong ngăn xếp với giá trò 1 nếu nội dung của hai byte
n1 và n2 thỏa mãn n1=n2. Kết quả được ghi lại vào
bit đầu của ngăn xếp.
AB> = n1, n2
Thực hiện lệnh AND giữa giá trò của bit đầu tiên
trong ngăn xếp với giá trò 1 nếu nội dung của hai byte
Luận Văn Tốt Nghiệp
S TRANG 20
n1 và n2 thỏa mãn n1≥n2. Kết quả được ghi lại vào
bit đầu của ngăn xếp.
AD<= n1, n2
Thực hiện lệnh AND giữa giá trò của bit đầu tiên
trong ngăn xếp với giá trò 1 nếu nội dung của hai từ

kép (4 byte) n1 và n2 thỏa mãn n1≤n2. Kết quả được
ghi lại vào bit đầu của ngăn xếp.
AD = n1, n2
Thực hiện lệnh AND giữa giá trò của bit đầu tiên
trong ngăn xếp với giá trò 1 nếu nội dung của hai từ
kép n1 và n2 thỏa mãn n1=n2. Kết quả được ghi lại
vào bit đầu của ngăn xếp.
AD >= n1, n2
Thực hiện lệnh AND giữa giá trò của bit đầu tiên
trong ngăn xếp với giá trò 1 nếu nội dung của hai từ
kép n1 và n2 thỏa mãn n1≥n2. Kết quả được ghi lại
vào bit đầu của ngăn xếp.
AW<= n1, n2

Thực hiện lệnh AND giữa giá trò của bit đầu tiên
trong ngăn xếp với giá trò 1 nếu nội dung của hai từ (2
byte) n1 và n2 thỏa mãn n1≤n2. Kết quả được ghi lại
vào bit đầu của ngăn xếp.
AW = n1, n2

Thực hiện lệnh AND giữa giá trò của bit đầu tiên
trong ngăn xếp với giá trò 1 nếu nội dung của hai từ
n1 và n2 thỏa mãn n1=n2. Kết quả được ghi lại vào
bit đầu của ngăn xếp.
AW >=n1, n2

Thực hiện lệnh AND giữa giá trò của bit đầu tiên
trong ngăn xếp với giá trò 1 nếu nội dung của hai từ
n1 và n2 thỏa mãn n1≥n2. Kết quả được ghi lại vào
bit đầu của ngăn xếp.

AR<=1, n2
(5)
Thực hiện lệnh AND giữa giá trò của bit đầu tiên
trong ngăn xếp với giá trò 1 nếu nội dung của hai số
thực n1 và n2 thỏa mãn n1≤n2. Kết quả được ghi lại
vào bit đầu của ngăn xếp.
AR =n1, n2
(5)

Thực hiện lệnh AND giữa giá trò của bit đầu tiên
trong ngăn xếp với giá trò 1 nếu nội dung của hai số
Luận Văn Tốt Nghiệp
S TRANG 21
thực n1 và n2 thỏa mãn n1=n2. Kết quả được ghi lại
vào bit đầu của ngăn xếp.
AR>= n1, n2
(5)

Thực hiện lệnh AND giữa giá trò của bit đầu tiên
trong ngăn xếp với giá trò 1 nếu nội dung của hai số
thực n1 và n2 thỏa mãn n≥1n2. Kết quả được ghi lại
vào bit đầu của ngăn xếp.
AI n
Lệnh AND thực hiện tức thời giữa giá trò của bit đầu
tiên trong ngăn xếp với tiếp diểm n được chỉ dẫn. Kết
quả được ghi vào bit đầu của ngăn xếp.
ALD
Thực hiện lệnh AND giữa giá trò của bit đầu tiên và
bit thứ hai trong ngăn xếp. Kết quả được ghi lại vào
bit đầu của ngăn xếp. Các giá trò còn lại trong ngăn

xếp được kéo lên một bit.
AN n
Thực hiện lệnh AND giữa giá trò của bit đầu tiên và
giá trò nghòch đảo của điểm n chỉ dẫn trong lệnh. Kết
quả được ghi lại vào bit đầu của ngăn xếp.
ANI n
Thực hiện tức thời lệnh AND giữa giá trò của bit đầu
tiên và giá trò nghòch đảo của điểm n chỉ dẫn trong
lệnh. Kết quả được ghi lại vào bit đầu của ngăn xếp.
CTU Cxx, PV
Khởi động bộ đếm tiến theo sườn lên của tín hiệu đầu
vào. Bộ đếm được đặt lại trạng thái ban đầu (reset)
nếu tín hiệu đầu vào R của bộ đếm được kích.
CTUD Cxx, PV
Khởi động bộ đếm tiến theo sườn lên của tín hiệu đầu
vào thứ nhất và đếm lùi theo sườn lên của tín hiệu
đầu vào thứ hai. Bộ đếm được đặt lại trạng thái ban
đầu (reset) nếu tín hiệu đầu vào R của bộ đếm được
kích.
ED
Đặt giá trò logic 1 vào bit đầu của ngăn xếp khi xuất
hiện sườn xuống của tín hiệu.
EU
Đặt giá trò logic 1 vào bit đầu của ngăn xếp khi xuất
hiện sườn lên của tín hiệu.
LD n Nạp giá trò logic của điểm n chỉ dẫn trong lệnh vào bit
Luận Văn Tốt Nghiệp
S TRANG 22
đầu tiên trong ngăn xếp.
LPP

Kéo nội dung của ngăn xếp lên một bit. Gí trò mới
của bit trên là giá trò cũ của bit dưới, độ sâu của ngăn
xếp giảm đi một bit.
LPS
Sao chép giá trò của bit đầu tiên của ngăn xếp vào bit
thứ hai. Nội dung còn lại của ngăn xếp bò đẩy xuống
một bit.
LRD
Sao chép giá trò của bit thứ hai vào bit đầu tiên của
ngăn xếp. Các giá trò còn lại của ngăn xếp giữ
nguyên vò trí.
MEND
(1)(2)
Kết thúc phần chương trình chính trong một vòng
quét.
NOT Đảo giá trò logic của bit đầu tiên trong ngăn xếp.
O n
Thực hiện toán tử OR giữa bit đầu tiên của ngăn xếp
với điểm n chỉ dẫn trong lệnh. Kết quả được ghi lại
vào bit đầu tiên của ngăn xếp.
OB <=n1,n2
Thực hiện phép toán OR giữa bit đầu tiên của ngăn
xếp với giá trò logic 1 nếu nội dung của hai byte n1 và
n2 thỏa điều kiện n1≤n2. Kết quả được ghi lại vào bit
đầu tiên của ngăn xếp.
OB =n1,n2
Thực hiện phép toán OR giữa bit đầu tiên của ngăn
xếp với giá trò logic 1 nếu nội dung của hai byte n1 và
n2 thỏa điều kiện n1=n2. Kết quả được ghi lại vào bit
đầu tiên của ngăn xếp.

OB >=n1,n2
Thực hiện phép toán OR giữa bit đầu tiên của ngăn
xếp với giá trò logic 1 nếu nội dung của hai byte n1 và
n2 thỏa điều kiện n1≥n2. Kết quả được ghi lại vào bit
đầu tiên của ngăn xếp.
OD <=n1,n2
Thực hiện phép toán OR giữa bit đầu tiên của ngăn
xếp với giá trò logic 1 nếu nội dung của hai byte n1 và
n2 thỏa điều kiện n1≤n2. Kết quả được ghi lại vào bit
đầu tiên của ngăn xếp.