Tổng quan về plc s7 1200, ứng dụng kết nối truyền thông với máy tính

MỤC LỤC
Lời nói đầu………………………………………………….………………….… 3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PLC S7 – 1200………… …………….….4
1.1. TỔNG QUAN VỀ PLC… …………….…….…………………………….… 4
1.1.1. Khái niệm……….……………….…………………………………… 4
1.1.2. Cấu trúc của PLC………….…………………………………………….5
1.1.3. Hoạt động của một PLC………….…………………………………… 6
1.2. SIMATIC S7 – 1200………….…………………………………………….….8
1.2.1. Giới thiệu chung ……………….…………………………………… 8
1.2.2. Cấu tạo của CPU……………………………………………………… 9
1.2.3. Phần mềm điều khiển và lập trình……… …………………………… 9
1.3. ỨNG DỤNG VÀ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA SIMATIC S7 – 1200… 11
1.3.1. Ứng dụng…………………………………………………………… 11
1.3.2. Khả năng làm việc…………………………………………………….12
CHƯƠNG 2: CÁC NỘI DUNG THỰC TẬP…………… ………………13
2.1. CẢM BIẾN ĐO MỨC……………… …………………………………….13
2.1.1. Kỹ thuật đo mức……………………………………………………….13
2.1.2. Cảm biến mức tự chế dùng KĐTT……… ………………………… 15
2.2. ĐẦU VÀO TƯƠNG TỰ PLC S7 – 1200…………………… …………….16
2.2.1. Tín hiệu tương tự…………………………………….……………… 16
1
2.2.2. Lấy và đọc giá trị tương tự của PLC S7 – 1200…………………… 17
2.2.3. Đọc đầu vào analog trên S7-1200 trong phòng thí nghiệm……….….19
2.3. BỘ ĐẾM TỐC ĐỘ CAO (HSC) CỦA PLC S7 – 1200……………….… 20
2.3.1. Giới thiệu chung…………………………………………………… 20
2.3.2. Lựa chọn chức năng cho bộ đếm tốc độ cao……………………… 21
2.3.3. Địa chỉ truy nhập giá trị tức thời của bộ đếm tốc độ cao………… 23
2.3.4. Thiết lập bộ đếm tốc độ cao………………………………………… 23
2.4. PHẦN MỀM PC ACCESS…………………… ………………………… 27
2.4.1. Giới thiệu về PC Access………………………………………………27
2.4.2. Kết nối PLC S7-1200 với PC thông qua PC Access………………….27

CHƯƠNG 3: ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH BƠM NƯỚC TRONG PTN… …32
3.1. TỦ ĐIỆN…… ……………………………………………………………32
3.2. BƠM VAN ON – OFF…………………… …… ………….……………33
3.3. BƠM VAN DÙNG CẢM BIẾN ÁP SUẤT…………….…….………… 36
3.3.1. Cảm biến áp suất ZSE40/ISE40…………………………………… 36
3.3.2. Viết chương trình trên TIA Portal…….…………………………… 38
KẾT LUẬN……………………………………………….………………… … 41
2
LỜI NÓI ĐẦU
Sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật cùng với sự phát triển mạnh mẽ của máy
tính đã cho ra đời các thiết bị điều khiển số như: CNC, PLC, …Các thiết bị này cho
phép khắc phục được rất nhiều các nhược điểm của hệ thống điều khiển trước đó,
và đáp ứng được yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật trong sản xuất.
Với việc phát triển của khoa học công nghệ như hiện nay, thì việc ứng dụng
thiết bị logic khả trình PLC để tự động hóa quá trình sản xuất, nhằm mục tiêu tăng
năng suất lao động, giảm sức người, nâng cao chất lượng sản phẩm đang là vấn đề
cấp thiết cho sự phát triển công nghiệp hóa, hiện đại hóa.
Trong quá trình tiến hành làm báo cáo thực tập, bản thân em đã cố gắng tham
khảo tài liệu và tìm hiểu thực tế, nhưng do thời gian và kinh nghiệm còn hạn chế
nên bản báo cáo không tránh khỏi những thiếu sót.Do đó, em rất mong nhận được
những ý kiến đóng góp và nhận xét của các thầy cô để báo cáo của em được hoàn
thiện hơn.
Qua đây, em xin chân thành cảm ơn giáo viên hướng dẫn Trần Tiến Lương
đã giúp đỡ em rất nhiều để em có thể hoàn thành được báo cáo thực tập này.
3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PLC S7 – 1200
1.1 TỔNG QUAN VỀ PLC
1.1.1 Khái niệm
PLC viết tắt của Programmable Logic Controller, là thiết bị điều khiển lập
trình được (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic

thông qua một ngôn ngữ lập trình. Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một
loạt trình tự các sự kiện. Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích
(ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định thời
hay các sự kiện được đếm. PLC dùng để thay thế các mạch rơ le trong thực tế. PLC
hoạt động theo phương thức quét các trạng thái trên đầu ra và đầu vào. Khi có sự
thay đổi ở đầu vào thì đầu ra sẽ thay đổi theo. Ngôn ngữ lập trình của PLC có thể là
Ladder hay State Logic. Hiện nay có nhiều hãng sản xuất ra PLC như Siemens,
Allen-Bradley, Mitsubishi Electric, General Electric, Omron, Honeywell
Một khi sự kiện được kích hoạt thật sự, nó bật ON hay OFF thiết bị điều khiển
bên ngoài được gọi là thiết bị vật lý. Một bộ điều khiển lập trình sẽ liên tục “lặp”
trong chương trình do “người sử dụng lập ra” chờ tín hiệu ở ngõ vào và xuất tín
hiệu ở ngõ ra tại các thời điểm đã lập trình.
Để khắc phục những nhược điểm của bộ điều khiển dùng dây nối ( bộ điều
khiển bằng Relay) người ta đã chế tạo ra bộ PLC nhằm thỏa mãn các yêu cầu sau :
• Lập trình dể dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học.
• Gọn nhẹ, dể dàng bảo quản, sửa chữa.
• Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp.
• Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp.
4
• Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như : máy tính , nối mạng,
các Modul mở rộng.
• Giá cả có thể cạnh tranh được.
Các thiết kế đầu tiên là nhằm thay thế cho các phần cứng Relay dây nối và các
Logic thời gian. Tuy nhiên, bên cạnh đó việc đòi hỏi tăng cường dung lượng nhớ và
tính dể dàng cho PLC mà vẫn bảo đảm tốc độ xử lý cũng như giá cả… Chính điều
này đã gây ra sự quan tâm sâu sắc đến việc sử dụng PLC trong công nghiệp. Các
tập lệnh nhanh chóng đi từ các lệnh logic đơn giản đến các lệnh đếm, định thời,
thanh ghi dịch… sau đó là các chức năng làm toán trên các máy lớn… Sự phát triển
các máy tính dẫn đến các bộ PLC có dung lượng lớn, số lượng I/O nhiều hơn.
Trong PLC, phần cứng CPU và chương trình là đơn vị cơ bản cho quá trình điều

khiển hoặc xử lý hệ thống. Chức năng mà bộ điều khiển cần thực hiện sẽ được xác
định bởi một chương trình . Chương trình này được nạp sẵn vào bộ nhớ của PLC,
PLC sẽ thực hiện việc điều khiển dựa vào chương trình này. Như vậy nếu muốn
thay đổi hay mở rộng chức năng của qui trình công nghệ, ta chỉ cần thay đổi
chương trình bên trong bộ nhớ của PLC. Việc thay đổi hay mở rộng chức năng sẽ
được thực hiện một cách dễ dàng mà không cần một sự can thiệp vật lý nào so với
sử dụng các bộ dây nối hay rơle.
1.1.2 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 : CPU) và hệ thống giao tiếp vào/ra (I/0).
Hình 1.1 : Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển lập trình
5
O
U
T
P
U
T
S
Central
Processing
Unit
I
N
P
U
T
S
m
M

M
M
M
M
M
m
M
M
M
M
M
M
Khối điều khiển trung tâm (CPU) gồm ba phần: bộ xử lý, hệ thống bộ nhớ và
hệ thống nguồn cung cấp. Hình 1.2 mô tả ba phần cấu thành một PLC.
Hình 1.2 : Sơ đồ khối tổng quát của CPU
1.1.3 Hoạt động của một 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 Module 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 Module xuất ra các thiết bị được điều khiển.
Trong suốt quá trình hoạt động, CPU đọc hoặc quét (scan) dữ liệu hoặc trạng
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 lệnh để thi hành. Chương trình ở dạng STL (StatementList –
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 module 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 (Scanning).

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:
6
Processor
Memory
Power
Supply
Hỡnh 1.3 Mt vũng quột ca PLC.
Thc t khi PLC thc hin chng trỡnh (Program execution) PLC khi cp
nht tớn hiu ngừ vo (ON'OFF), cỏc tớn hiu hin nay khụng c truy xut tc
thi a ra (Update) ngừ ra m quỏ trỡnh cp nht tớn hiu ngừ ra (ON/OFF)
phi theo hai bc: khi x lý thc hin chng trỡnh, vi x lý s chuyn i cỏc
bc logic tng ng ngừ ra trong chng trỡnh ni (ó c lp trỡnh), cỏc
bc logic ny s chuyn i ON/OFF. Tuy nhiờn lỳc ny cỏc tớn hiu ngừ ra
that (tc tớn hiu c a ra ti modul out) vn cha c a ra. Khi x lý kt
thỳc chng trỡnh x lý, vic chuyn i cỏc mc logic (ca cỏc tip im) ó hon
thnh thỡ vic cp nht cỏc tớn hiu ngừ ra mi thc s tỏc ng lờn ngừ ra iu
khin cỏc thit b ngừ ra.
Thng vic thc thi mt vũng quột xy ra vi mt thi gian rt ngn, mt
vũng quột n (single scan) cú thi gian thc hin mt vũng quột t 1ms ti 100ms.
Vic thc hin mt chu k quột di hay ngn cũn ph thuc vo di ca chng
trỡnh v c mc giao tip gia PLC vi cỏc thit b ngoi vi (mn hỡnh hin
th). Vi x lý cú th c c tớn hiu ngừ vo ch khi no tớn hiu ny tỏc
ng vi khong thi gian ln hn mt chu k quột thỡ vi x lý coi nh khụng cú
tớn hiu ny. Tuy nhiờn trong thc t sn xut, thng cỏc h thng chp hnh l
cỏc h thng c khớ nờn cú tc quột nh trờn cú th ỏp ng c cỏc chc nng
ca dõy chuyn sn xut. khc phc thi gian quột di, nh hng n chu trỡnh
sn xut cỏc nh thit k cũn thit k h thng PLC cp nht tc thi, cỏc h thng

7
Update output(Cp
nht u ra)
Read input( c
u vo)
(ẹoùc ngoừ vaứo)
Program execution
(Thc hin chng trỡnh)
này thường được áp dụng cho các PLC lớn có số lượng I/O nhiều, truy cập và xử lý
lượng thông tin lớn.
1.2 SIMATIC S7 – 1200
1.2.1 Giới thiệu chung
Năm 2009, Siemens ra dòng sản phẩm SIMATIC S7-1200 dùng để thay thế
dần cho SIMATIC S7-200. SIMATIC S7-1200 có những tính năng nổi trội như
sau:
- SIMATIC S7-1200 là một dòng của bộ điều khiển logic khả trình (PLC) có
thể kiểm soát nhiều ứng dụng tự động hóa, phù hợp với các ứng dụng tự động hóa
ở quy mô vừa và nhỏ. Thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, và một tập lệnh mạnh làm
cho chúng ta có những giải pháp hoàn hảo hơn cho ứng dụng sử dụng với
SIMATIC S7-1200.
- Hết sức đơn giản trong cài đặt, lập trình và vận hành. Có thể sử dụng cho các
nhiệm vụ điều khiển đơn giản và phức tạp.
- Đa ứng dụng, có thể sử dụng như là một hệ thống đơn lẻ hoặc trong một
mạng với hệ thống phân phối.
- Có thể tận dụng các thiết bị cũ để tiết kiệm chi phí.
- Có tính năng thời gian thực hết sức mạnh mẽ. Dễ dàng cho việc ứng dụng
thời gian thực cho hệ thống.
- S7-1200 bao gồm một bộ vi xử lý (microprocessor), một nguồn cung cấp
được tích hợp sẵn, các đầu vào/ra (DI/DO).
- S7-1200 tích hợp sẵn cổng truyền thông PROFINET:

+ Dùng để kết nối máy tính, với màn hình HMI hay truyền thông PLC-PLC.
+ Dùng kết nối với các thiết bị khác có hỗ trợ chuẩn Ethernet mở.
+Đầu nối RJ45 với tính năng tự động chuyển đổi đấu chéo.
+Tốc độ truyền 10/100 Mbits/s.
8
+Hỗ trợ 16 kết nối ethernet.
+TCP/IP, ISO on TCP, và S7 protocol.
- Các tính năng về đo lường, điều khiển vị trí, điều khiển quá trình:
+ 6 bộ đếm tốc độ cao (high speed counter) dùng cho các ứng dụng đếm và đo
lường, trong đó có 3 bộ đếm 100kHz và 3 bộ đếm 30kHz
+2 ngõ ra PTO 100kHz để điều khiển tốc độ và vị trí động cơ bước hay bộ lái
servo (servo drive)
+Ngõ ra điều rộng xung PWM, điều khiển tốc độ động cơ, vị trí valve, hay
điều khiển nhiệt độ
+16 bộ điều khiển PID với tính năng tự động xác định thông số điểu khiển
(auto-tune functionality)
1.2.2 Cấu tạo của CPU
1, Bộ phận kết nối nguồn
2, Các bộ phận kết nối nối dây của
người dùng có thể tháo được (phía
sau
các nắp che)
3, Khe cắm thẻ nhớ nằm dưới cửa
phía trên
4, Các LED trạng thái dành cho I/O
tích hợp
5, Bộ phận kết nối PROFINET (phía
trên của CPU).
Các kiểu CPU khác nhau cung cấp một sự đa dạng các tính năng và dung
lượng giúp cho người dùng tạo ra các giải pháp có hiệu quả cho nhiều ứng dụng

khác nhau.
1.2.3 Phần mềm điều khiển và lập trình
9
Phần mềm dùng để điều khiển và lập trình cho Simatic S7-1200 là TIA
Portal. TIA Portal The Totally Integrated Automation Portal) là phần mềm cơ sở
tích hợp tất cả các phần mềm lập trình cho các hệ thống tự động hóa và truyền động
điện. Phần mềm tích hợp các sản phẩm SIMATIC khác nhau trong một phần mềm
ứng dụng ví dụ Simatic Step 7 V11 để lập trình các bộ điều khiển Simatic, Simatic
WinCC V11 để cấu hình các màn hình HMI và chạy Scada trên máy tính, giúp tăng
năng suất và hiệu quả làm việc.
Hình 1.4: Phần mềm TIA Portal
TIA Portal giúp cho các phần mềm này chia sẽ cùng một cơ sở dữ liệu, tạo
nên sự thống nhất trong giao diện và tính toàn vẹn cho ứng dụng. Ví dụ, tất cả các
thiết bị và mạng truyền thông bây giờ đã có thể được cấu hình trên cùng một cửa
sổ. Hướng ứng dụng, các khái niệm về thư viện, quản lý dữ liệu, lưu trữ dự án,
chẩn đoán lỗi, các tính năng online là những đặc điểm rất có ích cho người sử dụng
khi sử dụng chung cơ sở dữ liệu TIA Portal.
10
TIA Portal cung cấp một hệ thống kĩ thuật mới thông minh và trực quan hơn,
với các giao diện trực quan, dễ nhìn, tính năng “kéo- thả” đơn giản, thuận tiện cho
việc lập trình.
Hai phần mềm quan trọng nhất trong TIA Portal là Simatic Step 7 và
Simatic WinCC( phiên bản mới nhất dành cho S7-1200 là TIA Portal v12) .
1.3 ỨNG DỤNG VÀ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC SIMATIC S7 – 1200
1.3.1 Ứng dụng
SIMATIC S7-1200 là bộ điều khiển dùng trong các nhiệm vụ điều khiển vòng
hở và vòng kín. Nó kết hợp mức độ tự động hóa tối đa với giá thành thấp nhất.
Với hiệu năng sử dụng cao, phạm vi sử dụng của S7-1200 trải rộng từ việc thay
thế các mạch rơ-le và contactor đơn giản đến các mạch điều khiển tự động hóa
phức tạp trong mạng hoặc giữa các thiết bị phân tán. Các ứng dụng phổ biến của nó

ví dụ như sau: Đóng gói bao bì; Trạm trộn xi măng và vữa; Quạt thông gió cho các
nhà máy, xí nghiệp; Hệ thống bôi trơn tập trung; Máy gia công gỗ; Điều khiển cửa
tự động; Hệ thống nâng thủy lực; Hệ thống băng tải; Công nghiệp thực phẩm;
Phòng thí nghiệm; Các ứng dụng điều biến; Lắp ráp thiết bị điện; Giám sát, bảo vệ
hệ thống điều khiển; Điều khiển hệ thống ánh sáng; Điều khiển hệ thống bơm; Hệ
thống phòng cháy; Hệ thống điều khiển an ninh/vào ra; Hệ thống điều khiển gia
nhiệt/làm mát; Điều khiển nhiệt độ phòng.
Ngoài ra, S7 – 1200 có các ứng dụng mới như:
- Điều khiển từ xa thông qua mạng Profinet, Internet, ModBus, qua hệ thống
mạng không dây.
-PLC kết nối với PLC thông qua Internet và mạng nội bộ. Có thể truyền thông
thông qua mạng Ethernet công nghiệp nhưng khoảng cách tối đa là 100m.
11
- Điều khiển, truy cập vào S7-1200 từ xa thông qua Internet và web server: Có
thể truy cập vào PLC thông qua trình duyệt Web, tuy nhiên PLC trong trường hợp
này cần đặt 1 IP tĩnh để có thể kết nối.
Đặc biệt S7-1200 cung cấp các giải pháp để điều khiển từ xa qua mạng
Ethernet, Profinet, qua hệ thống mạng không dây. Ngoài ra còn các ứng dụng như
giao tiếp với Wincc xuất dự liệu Excel, truyền thông mạng Profibus với PLC, biến
tần Siemens, truyền thông Profinet giữa PLC với PLC,…
Khả năng mở rộng: S7-1200 hỗ trợ tối đa 8 module mở rộng tín hiệu
vào/ra(SM) và 3 module truyền thông.
1.3.2 Khả năng làm việc
- Simatic S7-1200 có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực sản xuất, có thể
thực hiện hầu hết các công việc mà các PLC có thể đảm nhiệm với năng suất và
hiệu quả cao.
- Với việc tích hợp PROFINET, hỗ trợ truyền thông tiêu chuẩn truyền thông
Ethernet và dựa trên TCP/IP, S7-1200 có khả năng kết nối rất mạnh và linh hoạt
với các thiết bị khác như kết nối với máy tính cá nhân PC, kết nối với HMI, kết nối
với PLC khác, khả năng điều khiển PLC từ xa thông qua mạng truyền thông, mạng

không dây được tăng cường.
- Thông qua mạng internet hoặc mạng cục bộ, ta có thể điều khiển và giám sát
S7-1200 từ khoảng cách xa, thậm chí với Webserver, ta có thể kết nối với S7-1200
thông qua các trang web, các thiết bị di động, hết sức thuận lợi cho việc điều khiển,
giám sát, vận hành hệ thống từ xa.
S7-1200 có thể làm việc ở những môi trường làm việc nguy hiểm, độc hại cho
con người, những môi trường khắc nghiệt như nhà máy luyện thép, …
12
CHƯƠNG 2: CÁC NỘI DUNG THỰC TẬP
2.1 CẢM BIẾN ĐO MỨC
2.1.1 Kỹ thuật đo mức
Mục đích: xác định mức độ và khối lượng chất lưu trong bình chứa.
Kiểu đo:
- Đo liên tục: biên độ hoặc tần số của tín hiệu đo cho biết thể tích chất lưu trong
bình chứa.
- Xác định ngưỡng: cảm biến đưa ra tín hiệu dạng nhị phân cho biết thông tin về
tình trạng hiện tại mức ngưỡng có đạt hay không.Thí dụ, nếu phát hiện ra mức cao
thì cảm biến sẽ phát ra tín hiệu để ngừng việc đổ chất lưu vào bình chứa.Khi phát
hiện thấy ngưỡng thấp, tín hiệu sẽ phát lệnh ngừng việc hút chất lưu từ bình chứa
để đảm bảo mức dự trữ tối thiểu.Thông thường người ta hay kết hợp cả hai loại đầu
đo phát hiện ngưỡng cao và ngưỡng thấp để tự động hoá quy trình cung cấp và hút
chất lưu từ bình chứa.
Những tác nhân của quá trình đo lường ảnh hưởng đến độ chính xác: áp suất, nhiệt
độ, cánh khuấy, chất ăn mòn, bọt nổi, môi trường nguy hiểm và mức độ độc hại của
hóa chất.
Những tác nhân ảnh hưởng khi thay đổi về vật liệu: tỷ trọng, thành phần hoá học,
vật liệu bám dính, đặc tính về điện, …
*) Các phương pháp đo:
-Thổi bọt khí: rẻ, đơn giản, dễ lắp, hiển thị mức liên tục, chỉ đo được chất lỏng.
-Độ dẫn điện: rẻ, đơn giản hơn loại trên, không có bộ phận di chuyển, đo điểm,

13
dùng cho chất lỏng dẫn điện, dễ bị ảnh hưởng bởi lớp vật liệu bám dính trên điện
cực.
-Chênh áp: thông dụng, đo liên tục, giá hợp lý, dễ lắp đặt nhưng thị phần càng ngày
càng giảm. Dễ bị ảnh hưởng bởi tỷ trọng của vật liệu, không phù hợp khi đo các
chất lỏng có dạng hột, khoảng đo nhỏ rất khó sử dụng, đặc biệt lưu ý đến sự ăn
mòn của hoá chất.
- Displacer: đo mức liên tục mặt cách ly, giới hạn mức dịch chuyển, rất ít các phần
tử dao động. Khi tỷ trọng thay đổi phải hiệu chuẩn lại. Khi bị bám dính phải bù đầu
vào, không tốt lắm trong ứng dụng đo mức có cánh khuấy. Khi dải đo tăng lên thì
phí đầu tư cũng tăng lên đáng kể.
- Công tắc khoảng hở: cấu trúc đơn giản, dễ lắp, chống được sự ảnh hưởng của bọt
khí. chỉ dùng phát hiện mức dạng điểm, giới hạn về mức nhiệt độ.
- Phao : Phương pháp này không giới hạn về mức cao của bồn, độ chính xác không
cao, phí đầu tư thấp nếu không có phần hiển thị từ xa, giới hạn về mức áp suất làm
việc. Cho kết quả đo liên tục & đo điểm. Khi đo điểm có thể đo được cả mặt cách
ly. Đối với chất lỏng sệt +hột là không phù hợp, cánh khuấy cũng ảnh hưởng đến
độ chính xác.
- Loadcell: đo khối lượng, tiện dụng cho hầu hết các vật liệu chứa trên silo.
dễ ảnh hưởng bởi đá, băng tuyết cũng như sức gió.
- RF Admittance: kỹ thuật mới cho việc đo điểm cũng như liên tục, dải áp suất
nhiệt độ làm việc rộng, đo được mọi chất liệu. Khi hằng số điện môi của vật liệu
thay đổi dẫn đến việc thay đổi cảm biến và bộ truyền phù hợp. Không bị ảnh hưởng
bởi sự bám dính trên cảm biến.
- Hạt nhân: đo không tiếp xúc, lắp bên ngoài bồn cần đo mức. Phù hợp với môi
trường nhiệt độ áp suất cao, vật liệu ăn mòn. Giá cực cao, khi sử dụng phải có giấy
14
phép sử dụng, chứng nhận và kiểm tra. Khả năng rò rỉ phóng xạ cũng là điều người
sử dụng rất e ngại
- Siêu âm: Kỹ thuật đo liên tục không tiếp xúc, không có phần tử dịch chuyển.

Nhạy cảm về vị trí hơn các kỹ thuật khác. Ảnh hưởng bởi hơi nước, bọt khí, dải
nhiệt độ và áp suất làm việc không cao cũng như cấu trúc bên trong bồn bể. Không
thể hoạt động trong môi trường chân không.
- Radar: đo mức liên tục với độ chính xác cao. bỏ qua hơi nước. Điều kiện làm việc
giới hạn bởi dải áp suất làm việc thấp. Có thể đo được mức mặt cách ly.
2.1.2 Cảm biến mức tự chế dùng KĐTT
+24V
10K
VR10K
Ura
Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý cảm biến mức dùng KĐTT
Nguyên lý: Ta so sánh điện áp đầu vào V(+) và V(-) của KĐTT. Khi 2 đầu
que đo chạm nước thì sẽ có điện trở tạo thành mạch phân áp, làm cho đầu vào chân
V(-) bị sụt áp ta nhỏ hơn điện áp chuẩn vào chân V(+). Lúc này đầu ra của KĐTT
sẽ là: Ura = V(+) – V(-) có điện đưa vào PLC để tác động bật bơm hay tắt bơm tùy
theo mức cao hay mức thấp.
15
Hình 2.2: Hình ảnh lắp mạch thực tế
2.2 ĐẦU VÀO TƯƠNG TỰ PLC S7 – 1200
2.2.1 Tín hiệu tương tự
Trái ngược với tín hiệu nhị phân chỉ có khả năng thể hiện hai trạng thái tín hiệu
“Có điện áp +24V” và “ Không có điện áp 0V”, tín hiệu tương tự (trong một dải
nhất định) có thể thể hiện bất kì giá trị nào của tín hiệu một cách liên tục.
Ví dụ các biến tương tự trong kỹ thuật điều khiển là mức nước trong bình từ 0
đến 45 cm hoặc nhiệt độ từ 0 đến 150°C, …
Ta sử dụng một bộ tranducer để biến đổi các biến trên về dạng điện áp, dòng
điện hoặc điện trở, ví dụ như mức nước được đo và biến đổi thành điện áp hoặc
dòng điện.
Nếu các biến tương tự này được xử lý bằng PLC thì những giá trị điện áp, dòng
điện hay điện trở này đưa vào thông qua đầu vào tương tự hoặc modul tương tự

phải được số hóa( biến đổi thành tín hiệu số). Ví dụ một giá trị điện áp là 3. 65 V
16
được lưu trong một chuỗi số nhị phân. Số chữ số nhị phân được sử dụng để biểu
hiện giá trị càng nhiều thì độ phân giải càng cao.
Kiểu biến của tín hiệu tương tự trong PLC chủ yếu ở dạng byte, word, dword,
kiểu số thực(real) và số nguyên(int) cũng rất quan trọng.
2.2.2 Lấy và đọc giá trị tương tự của PLC S7 - 1200
Giá trị tương tự được lấy vào hoặc được đọc dưới dạng từ dữ liệu. Chúng được
gán thành một từ đầu vào hoặc từ đầu ra, định dạng là INT, kiểu số nguyên. Địa chỉ
của giá trị đầu vào hoặc đầu ra phụ thuộc vào thiết bị, ví dụ CPU 1214C được tích
hợp sẵn hai đầu vào tương tự có địa chỉ lần lượt là IW64 và IW66.
Những giá trị tương tự sau đó được số hóa và chuẩn hóa để phục vụ cho việc xử
lý của PLC. Khoảng giá trị được số hóa được biểu diễn như hình sau: Tùy theo điện
áp ở đầu vào tương tự mà ta có được một số tương ứng( kiểu nguyên) để biễu diễn
giá trị nhận được.
Việc chuẩn hóa giá trị tương tự có thể thực hiện được trong phần mềm TIA
Portal.
*) Đọc giá trị tương tự.
Để đọc giá trị từ đầu vào tương tự, yêu cầu là tín hiệu phải ở dạng điện áp và
trong khoảng điện áp từ 0 đến 10 V. Nếu tín hiệu từ sensor đưa ra quá thấp cần có
một mạch khuếch đại và một bộ transducer để chuyển đổi sang mức điện áp chuẩn.
Thực hiện việc đọc tín hiệu tương tự qua TIA Portal.
17
Đầu tiên ta cấu hình phần cứng cho PLC S7-1200, thêm thiết bị, kết nối PLC
với máy tính, trong mục program block, ta thêm khối MOVE, với đầu vào IN là địa
chỉ của cổng vào tương tự thứ nhất IW64, đầu ra là ô nhớ MW0.
Đây là cách đọc tín hiệu tương tự đơn giản nhất.
Tuy nhiên cách này chỉ đọc được giá trị đầu vào ở dạng số nguyên, để PLC
có thể xử lý được giá trị đọc vào, ta phải biến đổi giá trị đầu vào thành số thực.
Trong đó giá trị min và max là giới hạn dải đo từ 0 đến 27648,

#tank_level_AI thì giá trị đọc được từ đầu vào tương tự 1 ở địa chỉ IW 64,
#tank_level_real là biến lưu giá trị thực đã biến đổi.
Sau khi biến đổi giá trị đầu vào, ta chuẩn hóa giá trị để chuyển đổi từ giá trị
nhận được sang mức trên thực tế:
18
2.2.3 Đọc đầu vào analog trên S7-1200 trong phòng thí nghiệm
Bước 1: Sau khi đã có 1 project, ta tiến hành lựa chọn PLC
Hình 2.4 : Lựa chọn CPU 1214C DC/DC/DC (6ES7 214-1AG31-0XB0)
Bước 2: Vào program blocks  Main(OB1) để lập trình.
Bước 3: Vào Basic Intructions  Move operations  MOVE.
Ở đầu vào IN của khối MOVE ta viết IW66 để đọc giá trị của biến trở trên tủ
điện trong phòng thí nghiệm.
Đầu ra, ta tạo 1 “Data_block_1”.bientro đọc giá trị thập phân.
Bước 4: Ta download chương trình xuống và kết nối mạng LAN với máy tính.
Bước 5: Cho chạy CPU thì ta được như sau:
19
Hình 2.5: Đọc đầu vào tương tự của biến trở trên TIA Portal
2.3BỘ ĐẾM TỐC ĐỘ CAO (HSC) CỦA PLC S7 – 1200
2.3.1 Giới thiệu chung
Bộ đếm tốc độ cao được sử dụng để đếm những sự kiện xảy ra với tần số lớn
mà các bộ đếm thông thường của PLC không thể đếm được. VD: Tín hiệu xung thu
về từ encoder.
CPU 1214C được tích hợp sẵn 6 bộ đếm tốc độ cao (HSC_1, HSC_2,
HSC_3, HSC_4, HSC_5, HSC_6)
Bộ đếm tốc độ cao có thể được sử dụng làm đầu vào cho một encoder. Bộ
encoder cung cấp một giá trị đếm cụ thể trên một vòng quay và một tín hiệu
xóa(reset) được xuất ra ở mỗi vòng quay. Thời gian và tín hiệu xóa(reset) của
encoder là những giá trị đầu vào của bộ đếm tốc độ cao.
20
Bộ đếm tốc độ cao ban đầu được nạp một vài giá trị đặt trước. Đầu ra của bộ

đếm hoạt động trong khoảng thời gian giá trị đếm tức thời thấp hơn giá trị đặt
trước. Bộ đếm sẽ đưa ra một tín hiệu ngắt khi giá trị đếm tức thời bằng với giá trị
đặt trước, khi có một tín hiệu xóa(reset) hoặc khi chiều quay thay đổi.
Mỗi lần giá trị đếm tức thời bằng với giá trị đặt trước thì một giá trị đặt trước
mới được nạp vào bộ đếm và trạng thái mới của đầu ra được thiết lập. Khi sự kiện
ngắt đầu tiên xảy ra, giá trị đặt trước đầu tiên và các trạng thái đầu ra đầu tiên được
thiết lập, chu kỳ được lặp lại. Bảng tần số tối đa(Khz) của bộ đếm tốc độ cao:
HSC
Một pha
Hai pha và A/B vuông pha
HSC1
CPU 100 KHz 80 KHz
High-speed SB 200 KHz 160 KHz
SB 30 KHz 20 KHz
HSC2
CPU 100 KHz 80 KHz
High-speed SB 200 KHz 160 KHz
SB 30 KHz 20 KHz
HSC3
CPU 100 KHz 80 KHz
HSC4
CPU 30 KHz 20 KHz
HSC5
CPU 30 KHz 20 KHz
High-speed SB 200 KHz 160 KHz
SB 30 KHz 20 KHz
HSC6
CPU 30 KHz 20 KHz
High-speed SB 200 KHz 160 KHz
SB 30 KHz 20 Hz

2.3.2 Lựa chọn chức năng cho bộ đếm tốc độ cao
Có 4 loại bộ đếm tốc độ cao cơ bản: bộ đếm một pha thay đổi hướng đếm
bên trong, bộ đếm một pha thay đổi hướng đếm bên ngoài, bộ đếm 2 pha với hai
ngõ vào xung, bộ đếm lệch pha, pha A/B lệch nhau 90°.
21
Chức năng tần số đếm: Một vài chế độ của bộ đếm tốc độ cao cho phép ta
thiết lập để báo tần số đếm bên cạnh số xung đếm tức thời. Có 3 khoảng thời gian
để đo tần số đếm là: 0,01; 0,1 hoặc 1 giây.
Mô tả Quy định đầu vào mặc định Chức năng
HSC
HSC1 Gắn sẵn hoặc Bảng
Signal Board hoặc màn
hình sẵn PTO 0
1
I0.0
I4.0
PTO 0 Đếm
xung
I0.1
I4.1
PTO 0 Chiều
đếm
I0.3
I4.3
-
HSC2 Gắn sẵn hoặc Bảng
Signal Board hoặc màn
hình sẵn PTO 1
1
I0.2

I4.2
PTO 1 Đếm
xung
I0.3
I4.3
PTO 1 Chiều
đếm
I0.1
I4.1
-
HSC3
2 Có sẵn I0.4 I0.5 I0.7
HSC4
3 Có sẵn I0.6 I0.7 I0.5
HSC5
4
Có sẵn hoặc trên bảng
Signal board
I1.0
I4.0
I1.1
I4.1
I1.
2
I4.
HSC6
4
Có sẵn hoặc trên bảng
Signal board
I1

.3
I4
I1.4
I4.3
I1.5
I4.1
Chế
độ
Bộ đếm một pha thay đổi
hướng đếm bên trong
Xung - -
Đếm xung hoặc
tần số đếm
Tín hiệu
xóa(Reset)
Đếm xung
Bộ đếm một pha thay đổi
hướng đếm bên ngoài
Xung Chiều đếm -
Đếm xung hoặc
tần số đếm
Tín hiệu
xóa(Reset)
Đếm xung
Bộ đếm hai pha với hai ngõ
vào xung CK
Xung lên Xung xuống -
Đếm xung hoặc
tần số đếm
Tín hiệu

xóa(Reset)
Đếm xung
Bộ đếm lệch pha, pha A/B
lệch nhau 90°
Pha A Pha B -
Đếm xung hoặc
tần số đếm
Pha Z Đếm xung
Monitor pulse train outputs
(PTO)
1
Xung Chiều đếm - Đếm xung
22
2.3.3 Địa chỉ truy nhập giá trị tức thời của bộ đếm tốc độ cao
Bộ đếm tốc độ cao Kiểu dữ liệu Địa chỉ mặc định
HSC1 DInt ID1000
HSC2 DInt ID1004
HSC3 DInt ID1008
HSC4 DInt ID1012
HSC5 DInt ID1016
HSC6 DInt ID1020
2.3.4 Thiết lập bộ đếm tốc độ cao
Bước 1: Chuột phải “PLC_1” chọn Properties
Bước 2: Ta chọn HSC_5 đánh dấu vào “Enable this high speed counter”
Hình 2.6: Chọn bộ đếm tốc độ cao HSC_5
Ta có: Start address (địa chỉ bắt đầu): 1016
23
Hardware indentifier: 262  HEX: 106
Bước 3: Sử dụng khối CTRL_HSC
Để mở khối CTRL_HSC, ta mở phần Technology bên khung Instruction bên

tay phải, chọn Counting  CTRL_HSC.
Khối CTRL_HSC dùng để điều khiển các bộ đếm tốc độ cao để đếm các sự
kiện xảy ra nhanh hơn tốc độ vòng quét của CPU. Mỗi khối CTRL_HSC lưu trữ dữ
liệu trong một DB nhất định.
24
Tham số Kiểu dữ liệu Mô tả
HSC HW_HSC Xác định bộ đếm tốc độ cao
DIR BOOL 1 = Yêu cầu đặt chiều đếm mới
CV BOOL 1 = Yêu cầu đặt giá trị đếm mới
RV BOOL 1= Yêu cầu đặt giá trị tham chiếu mới
PERIOD BOOL
1 = Yêu cầu đặt giá trị
khoảng thời gian mới
NEW_DIR INT Chiều đếm mới: 1= đếm tiến, -1= đếm lùi
NEW_CV DINT Giá trị đếm mới
NEW_RV DINT Giá trị tham chiếu mới
NEW_PERIOD INT Khoảng thời gian đo mới: 0.01, 0.1, hoặc 1
(chỉ ở chế độ đo tần số đếm)
BUSY BOOL Chức năng bận
STATUS WORD Trạng thái làm việc hiện thời
Hình 2.7: Download chương trình và kết nối mạng LAN với máy tính
25