Xây dựng hệ thống đóng thùng bia tự động bằng PLC S7 200

LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan báo cáo này của em được thực hiện nhờ sự tìm tòi và
học hỏi của chính bản thân em . Không sao chép bất cứ luận văn báo cáo của ai.
Em chịu hoàn tàn trách nhiệm trước nhà trường về sự cam đoan này
Thái Nguyên , Ngày 25 tháng 05 năm 2013
Sinh viên thực hiện
1
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành được đồ án này em xin chân thành cảm ơn các thầy cô
giáo trường đại học Công nghệ thông tin và truyền thông , các thầy giáo và cô
giáo khoa công nghệ tự động hóa đã trang bị kiến thức cho em trong suốt 5 năm
vừa qua. Em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn, thầy đã hướng dẫn và định
hướng giúp em rất nhiều trong đồ án này.
Trong quá trình làm đồ án này do thời gian làm đồ án tương đối ngắn 8
tuần và các tài liệu nghiên cứu về dây truyền còn ít vì các nhà máy thường không
công bố sơ đồ công nghệ vì lý do bảo mật nên việc nghiên cứu và làm đồ án của
em gặp rất nhiều khó khăn. Do vậy đồ án của em còn có nhiều thiếu sót em rất
mong thầy cô thông cảm cho em. Em xin chân thành cảm ơn

Sinh viên thực hiện
MỤC LỤC
2
DANH MỤC HÌNH VẼ
3
DANH MỤC BẢNG
4
LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay trong công nghiệp hiện đại hoá đất nước, yêu cầu ứng dụng
tự động hoá ngày càng cao vào trong đời sống sinh hoạt, sản xuất (yêu cầu
điều khiển tự động, linh hoạt, tiện lợi, gọn nhẹ…). Mặt khác nhờ công nghệ
thông tin, công nghệ điện tử đã phát triển nhanh chóng làm xuất hiện một loại

thiết bị điều khiển khả trình PLC.
Để thực hiện công việc một cách khoa học nhằm đạt được số lượng
sản phẩm lớn, nhanh mà lại tiện lợi về kinh tế. Các Công ty, xí nghiệp sản
xuất thường sử dụng công nghệ lập trình PLC sử dụng các loại phần mềm tự
động. Dây chuyền sản xuất tự động PLC giảm sức lao động của công nhân
mà sản xuất lại đạt hiệu quả cao đáp ứng kịp thời cho đời sống xã hội. Trong
thực tế lập trình PLC có thể được sử dụng nhiều hãng phần mềm sản xuất như
là hãng Siemens-Đức, Omron-Nhật bản, Goldstar-Hàn Quốc,… tuỳ thuộc vào
đối tác, tiềm lực của Công ty, xí nghiệp để sử dụng công nghệ của hãng.
Qua 5 năm cùng với kiến thức mình học được em đã chọn đồ án " Xây
dựng hệ thống đóng thùng bia tự động bằng PLC S7- 200 ". Trong quá
trình thực hiện chương trình còn gặp nhiều khó khăn đó là tài liệu tham khảo
cho vấn đề này đang rất ít,và hạn hẹp, nó liên quan đến nhiều vấn đề như
phần cơ trong dây chuyền. Mặc dù rất cố gắng nhưng khả năng, thời gian có
hạn và kinh nghiệm chưa nhiều nên không thể tránh khỏi những sai sót rất
mong sự đóng góp ý kiến bổ sung của các thầy cô giáo, các bạn để đồ án này
được hoàn thiện hơn.
Sinh viên
5
CHƯƠNG 1
TÌM HIỂU VỀ PLC S7-200 CỦA SIEMEN
1.1 GIỚI THIỆU VỀ " ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH ".
1.1.1 Giới thiệu phần cứng của bộ điều khiển khả trình PLC.
PLC viết tắt của Program Mable Logic Controller là thiết bị điều khiển
logic khả trình, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic
thông qua một ngôn ngữ lập trình, bộ điều khiển thoả mãn các yêu cầu:
- Lập trình dễ dàng vì ngôn ngữ lập trình dễ học.
- Gọn nhẹ, dễ dàng tu sửa, bảo quản.
- Dung lượng bộ nhớ lớn, có thể chứa được những chương trình phức tạp.
- Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp.

- Giao tiếp với các thiết bị thông tin, máy tính, nối mạng các modul mở
rộng.
- Giá cả phù hợp.
Bộ điều khiển lập trình PLC được thiết kế nhằm thay thế phương pháp
điều khiển truyền thống dùng rơle và thiết bị cồng kềnh, nó tạo ra một khả năng
điều khiển thiết bị dễ dàng và linh hoạt dựa trển việc lập trình trên các lệnh logic
cơ bản. PLC còn thực hiện các tác vụ định thì và đếm làm tăng khả năng điều
khiển, thực hiện logic được lập trong chương trình và đưa ra tín hiệu điều khiển
cho thiết bị bên ngoài tương ứng.
Cơ sở của việc sử dụng PLC: Trong công nghiệp trước đây, các hệ thống
điều khiển số thường được cấu tạo trên cơ sở các rơle và các mạch logic điện tử
kết nối với nhau theo nguyên lý làm việc của hệ thống. Điều đó có nghĩa là:
Quan hệ giữa các biến vào và các biến ra tuân theo một hàm số, mà hàm số này
chính được xác định bởi luật kết nối giữa các phần tử logic.
(y
1
, y
2
, y
n
) = f (x
1
, x
2
, x
n
)
Như vậy đối với mục đích điều khiển xác định thì hàm f cố định. Đối với
các hệ thống làm việc đơn giản và làm việc độc lập thì việc sử dụng các phần tử
có sẵn liên kết cứng với nhau có nhiều ưu điểm về giá thành. Tuy nhiên trong các

6
hệ thống điều khiển phức tạp nhiều chức năng thì những cấu trúc theo kiểu cứng
có nhiều nhược điểm như:
- Hệ thống cồng kềnh, đầu nối phức tạp dẫn đến độ tin cậy kém.
- Trường hợp cần thay đổi chức năng của hệ thống hoặc sửa chữa các hư
hỏng thì phải dừng cả hệ thống để đấu nối
Hiện nay với sự phát triển của ngành công nghiệp điện tử đã cho phép chế
tạo các hệ vi xử lý liên tiếp, dựa trên cơ sở của bộ vi xử lý, các bộ điêu khiển
logic có khả nẳng lập trình được (PLC) đã ra đời, cho phép khắc phục được rất
nhiều nhược điểm của các hệ điều khiển liên kết cứng trước đây, việc dùng PLC
đã trở nên rất phổ biến trong công nghiệp tự động hoá. Có thể liệt kế các ưu điểm
chính của việc sử dụng PLC gồm:
- Giảm bớt việc đấu nối dây khi thiết kế hệ thống, giá trị logic của nhiệm
vụ điều khiển được thực hiện trong chương trình thay cho việc đấu nối dây.
- Tính mềm dẻo cao trong hệ thống.
- Bộ nhớ:
- Bộ nhớ vào ra:
Hình 1.1: Nguyên lý chung về cấu trúc của bộ PLC
7
Trạng thái tín hiệu vào được nhận biết và chứa trong bộ nhớ, nơi PLC
thực hiện các lệnh logic được lập trình để xử lý các tín hiệu vào máy và tạo ra
các tín hiệu ra để điều khiển các thiết bị liên quan.
1.1.2 Cấu trúc PLC .
Đối với PLC cỡ nhỏ các bộ phận thường được kết hợp thành một khối.
Cũng có một số hạng thiết kế PLC thành từng mô đun để người sử dụng có thể
lựa chọn cấu hình PLC cho phù hợp mà ít tốn kém nhất, đồng thời đáp ứng được
yêu cầu ứng dụng. Một bộ PLC có thể có nhiều mô đun nhưng thành phần cơ bản
nhất của phần cứng trong bộ PLC bao giờ cũng có các khối sau:
Hình 1.2: Sơ đồ cấu trúc phần cứng của bộ lập trình PLC
Dựa vào sơ đồ khối ta thấy PLC gồm có 4 khối chính đó là: Khối nguồn,

khối vi xử lý – bộ nhớ, khối đầu vào, khối đầu ra. Thông thường các tín hiệu xuất
8
nhập đầu ở dạng số (1- 0), còn nếu tín hiệu là dạng liên tục thì ta cần gắn các
khối xuất nhập ở dạng liên tục (Analog).
1.1.2.1 Mô đun nguồn: (Moudule)
Là khối chức năng dùng để cung cấp nguồn và ổn định điện áp cho PLC
hoạt động. Trong công nghiệp người ta thường dùng điện áp 24V một chiều. Tuy
nhiên cũng có bộ PLC sử dụng điện áp 220V xoay chiều.
1.1.2.2. Mô đun CPU (Centrol rocessor Unit module):
Bao gồm bộ vi xử lý và bộ nhớ:
* Bộ vi xử lý (CPU): CPU là một bộ não của PLC. Nó điều khiển và kiểm
soát tất cả mọi hoạt động bên trong của PLC. Nó thực hiện những lệnh đã được
chương trình hoá lưu trữ bên trong bộ nhớ. Một hệ thống BUS mang thông tin
đến và kết nối CPU, bộ nhớ và bộ xuất nhập cũng chịu sự điều khiển của CPU.
CPU được cung cấp bởi một tần số đồng bộ do tinh thể thạch anh bên ngoài hay
một bộ giao động RC. Mạch dao động này có nhiệm vụ tạo ra tần số dao động từ
118 MHZ. Tuỳ thuộc vào bộ vi xử lý đã được sử dụng và phạm vi sử dụng. Một
CPU bao gồm 3 thành phần riêng biệt sau:
+ Bộ điều khiển (CU – Control Unit) gồm khối soạn lệnh và ngăn xếp có
nhiệm vụ lấy lệnh ra từ bộ nhớ và xác định kiểu lệnh.
+ Bộ lý luận và số học (AIU) để thực hiện các phép toán số học và logic
như: cộng trừ, AND, OR, NOT,…
+ Bộ nhớ có tốc độ cao, kích thước nhỏ để lưu các kết quả tạm thời và các
thông tin điều khiển.
* Bộ nhớ: Bao gồm bộ nhớ chứa chương trình và bộ nhớ dữ liệu,….Đơn
vị nhỏ nhất của bộ nhớ là bít có giá trị “1” (hoặc “0”). Nhiều bít hợp theo hàng
và cột tạo thành một khối bộ nhớ. Nội dung bộ nhớ có thể đọc ra hoặc ghi vào.
Mỗi bít được định nghĩa một địa chỉ riêng để bộ nhớ dễ quản lý.
Có hai loại bộ nhớ như sau:
- Bộ nhớ RAM (Random Access Memory): Ram là bộ nhớ chính trong mọi

máy tính. Kể cả PLC. Bộ nhớ RAM có lợi là dung lượng lớn nhưng giá rẻ. Ram
là loại bộ nhớ có thể đọc ghi chương trình một cách dễ dàng. Tuy nhiên dữ liệu
9
trong Ram sẽ bị xoá sạch khi có sự cố về điện. Vì vậy muốn lưu trữ chương trình
điều khiển tron bộ nhớ Ram thì người ta dùng phương pháp nuôi bộ nhớ Ram
bằng 1 nguồn pin. Nếu cần lưu trữd dài thì ta dùng loại pin có chất lượng cao
- Bộ nhớ ROM (Read Only Memory): Rom là bộ nhớ chỉ đọc. Bộ nhớ này
có đặc tính trái ngược với bộ nhớ Ram là rất khó xoá, nên khi có sự cố về điện thì
nội dung chương trình vẫn còn trong bộ nhớ. Nhưng hiện này người ta có thể
thay đổi nội dung của nó. Tuỳ thuộc vào cách tạo nội dung, cách xoá nội dung,
cách nập nội dung mới vào nó mà ta có các loại bộ nhớ Rom khác nhau như:
PROM, EPROM, RPROM, EEPROM, EAROM.
Điển hình ở đây ta xét 2 loại bộ nhớ ROM được dùng rộng rãi trong các
PLC là EPROM và EEPROM.
+ EPROM (Erasable Programmable Read – Only Memory): Bộ nhớ Rom có
thể xoá nội dung chương trình. Nó được xoá bằng tia cực tím, sau khi nội dung
cũ đã xoá thì người ta dùng một thiết bị đặc biệt để ghi nội dung chương trình
mới vào trong Rom. Loại này rất phức tạp vì phải dùng thiết bị đắt tiền.
+ EEPROM (Electrically Erasable Programmble Read – Only Memory):
Bộ nhớ loại này cũng giống như bộ nhớ EPROM nhưng phương thức xoá
nội dung chương trình đơn giản hơn. Tức là nó được xoá bằng điện và việc nạp
một chương trình mới cho nó cũng đơn giản. Ngoài hai loại trên trong các PLC
người ta còn thường dùng FLASH EROM. Đối với những bộ điều khiển logic
theo chương trình thuộc loại lớn có thể có nhiều Module CPU nhằm tăng tốc độ
xử lý.
1.1.2.3 Mô đun nhập: (Input Module)
Tín hiệu vào: Các tín hiệu đầu vào nhận các thông tin điều khiển bên
ngoài dạng tín hiệu Logic hoặc tín hiệu tương tự. Các tín hiệu Lôgic có thể từ các
nút ấn điều khiển các công tắc hành trình, tín hiệu báo động, các tín hiệu của các
quy trình công nghệ,…Các tín hiệu tương tự đưa vào của PLC có thể là tín hiệu

điện áp từ các căn nhiệt để điều chỉnh nhiệt độ cho mọt lò nào đó hoặc tín hiệu từ
máy phát tốc, cảm biến.
10
Các cảm biến (Sensors) được nối với Module ngõ vào của PLC. Thông
thường một Module nhập có 8 ngõ vào hoặc 16 ngõ vào hoặc có thể hơn nữa tuỳ
thuộc vào yêu cầu của người sử dụng mà chọn cho phù hợp. Đối với những ứng
dụng nhỏ thì cần khoảng 16 ngõ vào, ứng dụng trung bình thì cần khoảng 80 ngõ
vào, ứng dụng cỡ dùng các cuộn dây Rơle cho ngõ vào. Điện áp hoạt động đưa
vào các cuộn dây này thường vào khoảng 24 VDC với dòng vào vài mA (6mA),
rất bé so với dòng tiêu thụ qua cuộn dây trong rơle thực tế. Cũng có PLC hoạt
động với điện áp 220V AC. Mặc dù điện áp cao như vậy nhưng vẫn đảm bảo an
toàn cho mạch điện tử của PLC vì người ta sử dụng các linh kiện cách ly
(Optocoupler). Theo tiêu chuẩn công nghiệp với điện áp 24 VDC, người ta quy
định:
- Điện áp từ 0 ÷ 5 VDC thể hiện logic 0 ở ngõ vào
- Điện áp từ 11 ÷ 30 VDC thể hiện logic 1 ở ngõ vào
1.1.2.4 Mô đun xuất (Output Module):
Trong PLC thì Module xuất cũng hết sức quan trọng không kém module
nhập. Nó có thể có 8 hoặc 16 ngõ ra mà trên một Module xuất, do vậy người sử
dụng có thể kết nối nhiều module lại với nhau để được số ngõ ra phù hợp. Đối
với những ứng dụng nhỏ thì cần 16 ngõ ra. Những ứng dụng lớn hơn có thể dùng
tới 26 hoặc 256 ngõ ra. Cũng giống như Module nhập thì các ngõ ra của Module
xuất là các tiếp điểm của rơle, khả năng chịu tải lớn 220V/1A. Nếu muốn khống
chế phụ tải công suất lớn thì thông qua các thiết bị trung gian như: CTT.
Aptomat. Triac…
Ngoài ra còn có PLC với ngõ ra là tín hiệu điện: Logic 0 ứng với điện áp
từ 0÷ 0,8V và logic 1 ứng với điện áp từ 12 ÷ 28V với dòng ra có khi lên tới
300mA. Dải điện áp cấp nguồn từ 12V ÷ 28V.
1.1.3 PLC thực hiện chương trình:
PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp. Mỗi vòng lặp được gọi là

vòng quét (scan). Bắt đầu mỗi vòng quét là việc quét các tín hiệu vào. Trong quá
trình quét này trạng thái hiện thời của mỗi tín hiệu vào được chứa trong bảng
ảnh. Việc quét các đầu vào này rất nhanh, việc quét phụ thuộc vào các module
11
vào, xung nhịp cũng như các đặc tính riêng của mỗi loại CPU thực hiện chương
trình sử dụng. Công việc này thực hiện từ lệnh đầu tiên đến lệnh cuối cùng của
chương trình (lệnh MEND). Như vậy thời gian thực hiện chương trình sẽ phụ
thuộc vào độ dài chương trình, độ phức tạp của các lệnh, và đặc tính kỹ thuật của
từng loại CPU

Hình 1.3: Chu kỳ thực hiện vòng quét của CPU trong bộ PLC
Trong quá trình thực hiện chương trình CPU luôn làm việc với bảng ảnh
ra. Tiếp theo của việc quét chương trình là truyền thông nội bộ và tự kiểm tra lỗi.
Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn chuyển dữ liệu từ bộ đệm ảo ra ngoại vi.
Những trường hợp cần thiết phải cập nhật module ra ngay trong quá trình thực
hiện chương trình. Các PLC hiện đại sẽ có sẵn các lệnh để thực hiện điều này.
Tập lệnh của PLC chứa các lệnh ra trực tiếp đặc biệt, lệnh này sẽ tạm thời dừng
hoạt động bình thường của chương trình để cập nhật module ra, sau đó sẽ quay
lại thực hiện chương trình. Thời gian cần thiết để PLC thực hiện được một vòng
quét gọi là thời gian vòng quét (Scan time). Thời gian vòng quét không cố định,
tức là không phải vòng quét nào cũng được thực hiện trong một khoảng thời gian
như nhau. Có vòng quét được thực hiện lâu, có vòng quét được thực hiện nhanh
tuỳ thuộc vào số lệnh trong chương trình được thực hiện, vào khối lượng dữ liệu
được truyền thông trong vòng quét đó. Một vòng quét chiếm thời gian quét ngắn
thì chương trình điều khiển được thực hiện càng nhanh.
12
Chuyển dữ liệu từ
đầu ra Q tới cổng
ra
Chuyển dữ liệu từ đầu

cổng vào tới đầu vào I
Truyền thông và
kiểm tra bộ nhớ
Thực hiện
chương trình
Tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra, thông thường lệnh không làm việc
trực tiếp với cổng vào ra mà chỉ thông qua bộ đệm ảo của cổng trong vùng nhớ
tham số. Việc truyền thông giữa bộ đệm ảo với ngoại vi trong các giai đoạn 1 và
4 do CPU quản lý. Khi gặp lệnh vào/ra ngay lập tức thì hệ thống sẽ cho dừng mọi
công việc khác, ngay cả chương trình xử lý ngắt, để thực hiện lệnh này một cách
trực tiếp với cổng vào/ra.
Nếu sử dụng các chế độ ngắt, chương trình con tương ứng với từng tín
hiệu ngắt được soạn thảo và cài đặt như một bộ phận của chương trình. Chương
trình xử lý ngắt chỉ được thực hiện trong vòng quét khi xuất hiện tín hiệu báo
ngắt và có thể xảy ra ở bất cứ điểm nào trong vòng quét.
1.1.4 Các tín hiệu kết nối với PLC
- Tín hiệu số: là các tín hiệu thuộc hàm Boolean, dạng tín hiệu chỉ có 2 trị là
“0” và “1”. Đối với PLC Siemens thì mức “0” tương ứng với 0V hay hở mạch,
mức “1” tương ứng với +24 V.
- Tín hiệu tương tự: là các tín hiệu liên tục, từ 0 → 10V hay từ 4 → 20mA
- Tín hiệu khác: bao gồm các tín hiệu giao tiếp với máy tính, với các thiết bị
ngoại vi khác bằng các giao thức khác nhau như RS232, RS485, Modbus
1.1.5. Ngôn ngữ lập trình trên PLC
Các loại PLC nói chung thường có nhiều ngôn ngữ lập trình nhằm phục vụ các
đối tượng sử dụng khác nhau.
Ta có qui trình thiết kế cho hệ thống điều khiển tự động:
13
Hình 1.4 Qui trình thiết kế cho hệ thống điều khiển tự động
Các ngôn ngữ sử dụng là:
- Ngôn ngữ “hình thang”, kí hiệu là LAD (Ladder logic): đây là ngôn ngữ

thích hợp cho người quen thiết kế mạch logic.
- Ngôn ngữ “liệt kê lệnh”, kí hiệu là STL (statement list): đây là ngôn ngữ lập
trình thông thường của máy tính, một chương trình được ghép bởi nhiều câu
14
Key 1 Key 2
Green_Lig
ht
Lader Logic (LAD)
lệnh, mỗi lệnh trên một hầng và đều có cấu trúc chung là “tên lệnh” + “toán
hạng”
- Ngôn ngữ “hình khối”, kí hiệu là FBD (Function Block Diagram): đây là
ngôn ngữ đồ họa thích hợp cho người quen thiết kế mạch điều khiển số.
- Ngoài ra còn có thể sử dụng ngôn ngữ Graph và High Graph.
Trong các ngôn ngữ trên thì thường sử dụng 3 ngôn ngữ là STL, LAD, FBD. Mối
quan hệ của 3 ngôn ngữ cho bởi sơ đồ sau:
Chương trình điều khiển PLC có thể viết theo 2 cách lập trình sau:
- Lập trình tuyến tính: toàn bộ chương trình nằm trong một khối trong bộ
nhớ. Loại hình cấu trúc tuyến tính này phù hợp với những bài toán tự động
nhỏ, không phức tạp. Khối được chọn phải là khối OB1, là khối mà PLC luôn
quét và thực hiện các lệnh trong đó thường xuyên, từ lệnh đầu tiên đến lệnh
cuối cùng và quay lại lệnh đầu tiên.
- Lập trình có cấu trúc: chương trình được chia thành những phần nhỏ và
mỗi phần thực hiện những nhiệm vụ chuyên biệt riêng của nó, từng phần này
15
Statement List (STL)
A “Key 1”
A “Key 2”
= “Green Light”
Function Block Diagram (FBD)
&

Key 1
Key 2
“Green_Light”
nằm trong những khối chương trình khác nhau. Loại hình cấu trúc này phù
hợp với những bào toán điều khiển nhiều nhiệm vụ và phức tạp. PLC S7_200
có các loại khối cơ bản sau:
+ Loại khối OB1 (Organization Block): Khối tổ chức và quản lí
chương trình điều khiển. Khối này luôn luôn được thực thi, và luôn
được quét trong mỗi chu kì quét.
+ Loại khối SBR (Khối chương trình con): Khối chương trình với
những chức năng riêng giống như 1 chương trình con hoặc một hàm
1.2 GIỚI THIỆU PLC S7-200 CỦA HÃNG SIEMEN
1.2.1 Cấu trúc bộ nhớ PLC:
Bộ điều khiển lập trình S7-200 được chia thành 4 vùng nhớ. Với 1 tụ có
nhiệm vụ duy trì dữ liệu trong thời gian nhất định khi mất nguồn bộ nhớ S7-200
có tính năng động cao, đọc và ghi trong phạm vi toàn vùng loại trừ các bít nhớ
đặc biệt SM ( Special Memory) chỉ có thể truy nhập để đọc.
Hình 1.5: Bộ nhớ trong và ngoài của S7-200
* Vùng chương trình: Là vùng bộ nhớ được sử dụng để lưu trữ các lệnh chương
trình vùng này thuộc bộ nhớ trong đọc và ghi được
16
* Vùng tham số: Là vùng lưu giữ các tham số như: Từ khoá, địa chỉ
trạm….cũng giống như vùng chương trình thuộc bộ nhớ trong đọc và ghi được.
* Vùng dữ liệu: Là vùng nhớ động được sử dụng cất các dữ liệu của chương
trình bao gồm các kết quả các phép tính nó được truy cập theo từng bit từng byte
vùng này được chia thành những vùng nhớ với các công dụng khác nhau.
Vùng I (Input image register): Là vùng nhớ gồm 16 byte I (đọc/ghi): I.O ÷ I.15
Vùng Q (Output image register): Là vùng nhớ gồm 16 byte Q (đọc/ghi): Q.O
÷Q.15
Vùng M (Internal memory bits): là vùng nhớ gồm có 32 byte M

(đọc/ghi):M.O ÷M.31
Vùng V (Variable memory): Là vùng nhớ gồm có 10240 byte V
(đọc/ghi):V.O÷ V.10239
Vùng SM: (Special memory): Là vùng nhớ gồm:
- 194 byte của CPU chia làm 2 phần: SM0 – SM29 chỉ đọc và SM30 –
SM194 đọc/ghi.
- SM200-SM549 đọc/ghi của các module mở rộng
* Vùng đối tượng: Là timer (định thì), counter (bộ đếm) tốc độ cao và các
cổng vào/ra tương tự được đặt trong vùng nhớ cuối cùng vùng này không thuộc
kiểu non – volatile nhưng đọc ghi được.
- Timer (bộ định thì): đọc/ghi T0 ÷T255
- Counter (bộ đếm): đọc/ghi C0 ÷ C255
- Bộ đệm vào analog (đọc): AIW0 ÷ AIW30
- Bộ đệm ra analog (ghi): AQW0 ÷AQW30
- Accumulator (thanh ghi): AC0 ÷AC3
- Bộ đếm tốc độ cao: HSC0 ÷ HSC5
Tất cả các miền này đều có thể truy nhập được theo từng bit, từng
byte, từng từ đơn (word – 2byte), từ kép (Double word).
1.2.2 Cấu trúc chương trình.
Chương trình cho S7-200 phải có cấu trúc bao gồm chương trình chính
(main program) sau đó đến các chương trình con và các chương trình xử lý ngắt.
17
Chương trình chính được kết thúc bằng lệnh kết thúc chương trình
(MEND).
Chương trình con là một bộ phận của chương trình. Các chương trình
con phảI được viết sau lệnh kết thúc chương trình chính đó là mệnh (MEND).
Các chương trình xử lý ngắt là một bộ phận của chương trình, nếu cần sử
dụng chương trình xử lý ngắt phải viết sau lệnh kết thúc MEND.
Các chương trình con được nhóm lại thành một nhóm ngay sau chương
trình chính, sau đó đến ngay các chương trình xử lý ngắt bằng cách viết như vậy

cấu trúc chương trình được rõ ràng và thuận tiện hơn trong việc đọc chương trình
có thể trộn lẫn các chương trình con và chương trình xử lý ngắt đằng sau chương
trình chính.
Main program
.
.
.
MEND

SBR (n) {n=0 ÷ 255} chương trình con
.
.
.
RET

INT (n){n0 ÷ 255} chương trình xử lý
ngắt
.
.
.
RETI
18
Thực hiện trong
1 vòng quét
Thực hiện khi được
chương trình chính
Thực hiện khi có tín
hiệu báo ngắt
1.2.3. Lập trình cho PLC S7 200
PLC S7 200 sử dụng phần mềm lập trình Micro Win với các version hiện

này là v3.2, v4.0 Chú ý là với các version từ 4.0 trở lên thì mới có thể chạy
mô phỏng chương trình trên phần mềm mô phỏng PLC.
1.2.3.1. Sử dụng phần mềm Step7-200 for Win
Thao tác chuẩn bị
- Khởi động máy tính ở chế độ windows, bật nguồn PS của PLC, công
tắc khối CPU ở chế độ STOP.
- Chạy trình Step 7 từ biểu tượng hoặc từ file chương trình như hình:
- Nếu ở Project[CPU ] có loại khác thì nháy nút phải chuột vào
Project[CPU ] để chọn lại CPU.
- Vào file để mở một file mới hay file đã có.
- Vào View để chọn chế độ soạn thảo STL (hay LAD, FBD).
- Tiến hành soạn thảo chương trình theo STL (nếu soạn thảo chương
trình theo LAD thì có thể sử dụng các khâu, khối phía trái màn hình
soạn thảo). Khi soạn thảo chỉ cần cách các lệnh và đối tượng lệnh
một nhịp (dấu cách), không cần chú ý tới chữ in và chữ thường, máy
sẽ tự dịch và chỉnh chữ cho phù hợp. Trong quá trình soạn thảo có
thể ghi các chú thích nếu cần.
- Vào View để xem lại dạng LAD hoặc FBD.
- Dịch chương trình từ biểu tượng hoặc từ PLC\Compile, nếu muốn
dịch cả chương trình từ PLC \ Compile All. Khi dịch chương trình
các lỗi sẽ được thông báo ở phần thông báo trạng thái.
19
- Đổ chương trình sang biểu tượng hoặc từ File \ Download, có thể
phải kiểm tra lại cad ghép nối cho phù hợp từ Communications.
- Muốn cắt, in chương trình , có thể thự hiện từ biểu tượng hoặc vào
File chọn chế độ cắt và chế độ in cần thiết.
1.2.3.2. Sử dụng phần mềm Step7-200 for Dos.
Thao tác
- Khởi động máy tính ở chế độ Windows.
- Chạy trình S7-200 từ biểu tượng hoặc từ file chương trình, màn hình

chế độ bắt đầu như sau:
Trong đó: EXIT-F1: thoát, SETUP-F2: chọn ngôn ngữ, đặt cú pháp
cho biến nhơ. Chú ý ngôn ngữ giao diện để ở chế độ International;
ONLENE-F4: khi máy tính có nối với PLC; COLOR-F6: chọn mầu;
20
PGMS- F7: chương trình quản lý file; OFLINE-F8: khi máy tính không
nối với PLC; chữ PID chỉ tên file đang sử dụng.
- Chọn PGMS, ấn phím F7, vào chương trình quản lý file để mở file
mới hoặc file đã có. Để mở file mới chọn DIR-F5 vào ổ đĩa, chọn
SELECT-F8 để xác nhận, ấn Enter để hiện các thư mục, chọn thư
mục sau đó chọn SELECT-F8 để xác nhận, chọn EXIT-F1 thoát về
màn hình trước đó, đặt tên file và chọn SELECT-F8 để xác nhận,
chọn ABORT-F1 để màn hình ban đầu, tên file và đường dẫn đã
được thiết lập.
- Chọn chế độ ONLINE-F4, rồi xác nhận địa chỉ cổng ghép nối với
PLC.
- Ấn F7 để chọn chế độ soạn thảo LAD hoặc STL.
- Chọn EDIT-F2 để chọn chế độ soạn thảo, phía dưới màn hình soạn
thảo có dòng thư mục hướng dẫn các cách và các lệnh để soạn thảo.
- Soạn thảo với STL dòng hướng dẫn có dạng như sau:
- Trong đó: EXIT-F1: thoát về trang trước đó.
Các phím F2-F7 để chọn các tiếp điểm, cuộn dây, hộp.
ENTER-F8: xác định một network đã được soạn thảo.
HORZ-F1: để kẻ một đoạn ngang từ vị trí con trỏ sang phải.
VERT-F2: để kẻ một đoạn dọc từ vị trí con trỏ xuống dưới.
HORZD-F3: để xóa một đoạn ngang.
VERTD-F4: để xóa một đoạn dọc.
Sử dụng các phím lên, xuống, sang trái, phải để chuyển con trỏ đến vị
trí soạn thảo.
Khi soạn xong một network phải dùng F8 để xác nhận, nếu dùng

ENTER có nghĩa muốn xuống dòng để mở rộng cho network.
- Chọn EXIT-F1 để trở về màn hình trước đó.
21
- Chọn STL-F7 để xem dạng STL.
- Chọn WRITDK-F8 để đổ chương trình sang PLC.
- Muốn in chương trình, hoặc thực hiện các thao tác lựa chọn khác thì
làm theo chỉ dẫn ở dòng thư mục cuối màn hình hoặc vào phần Help.
1.3 TÌM HIỂU TẬP LỆNH CỦA PLC S7-200
1.3.1 Phương pháp lập trình PLC với phần mềm STEP7-Micro/WIN 32:
Cách lập trình cho S7-200 dựa trên hai phương pháp cơ bản: Phương pháp
hình thang (ladder logic – viết tắt là LAD) và phương pháp liệt kê lệnh
(Statement List viết tắt là STL) và phương pháp thứ 3 mà không được dùng
thông dụng là phương pháp sơ đồ khối chức năng (Funtion Block Diagram viết
tắt là FBD).
Chương trình được viết theo kiểu LAD thiết bị lập trình sẽ tạo ra một
chương trình theo kiểu STL tương ứng. Nhưng ngược lại không phải tất cả các
chương trình viết theo kiểu STL đều có thể chuyển sang dạng LAD.
1.3.1.1Phương pháp LAD:
LAD là ngôn ngữ lập trình đồ hoạ những thành phần cơ bản dùng
trong LADtương ứng với các thành phần cơ bản dùng để biểu diễn lệnh logic như
sau:
Tiếp điểm: Là biểu tượng (Symbol) mô tả các tiếp điểm rơle các tiếp điểm
có thể thường đóng,thường mở
Q 0.0
- Cuộn dây (coil): là biểu tượng -( ) mô tả rơle 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 thường là các bộ thời gian (timer), bộ đếm (counte) và
các hàm toán học:
Mạng LAD: là đường nối các phần tử thành một mạch hoàn thiện, đi từ

đường nguồn bên trái sang nguồn bên phải dòng điện chạy từ trái qua tiếp điểm
đến các cuộn dây hoặc các hộp trở về bên phải nguồn.
22
1.3.1.2 Phương pháp liệt kê lệnh STL:
Phương pháp liệt kê (STL) là phương pháp thực 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.
Để tạo một chương trình dạng STL người lập trình cần phải hiểu rõ
phương thức sử dụng của ngăn xếp logic của S7-200 (S0 ÷ S8).
Ngăn xếp lôgic là một khối gồm 9 bit chồng lên nhau. Tất cả các thuật
toán liên quan đến ngăn xếp, đều chỉ làm việc với bit đầu tiên hoặc với bit đầu và
bit thứ hai của ngăn xếp (S0 ữ S1) giá trị logic mới đều có thể được gửi vào ngăn
xếp.
1.3.1.3 Phương pháp FBD:
Dùng các phần tử logic để viết chương trình ví dụ các mạch AND, OR,
NOT….
Cú pháp lệnh cơ bản trong PLC S7-200
Hệ lệnh của S7-200 được chia làm 3 nhóm:
Nhóm lệnh không điều kiện: Các lệnh mà khi thực hiện thì làm việc độc lập
không phụ thuộc vào giá trị logic của ngăn xếp.
Nhóm lệnh có điều kiện: Các lệnh chỉ thực hiện được khi bit đầu tiên của
ngăn xếp có giá trị logic bằng 1.
Nhóm lệnh đặt nhãn: Các nhãn lệnh đánh dấu vị trí trong tập lệnh.
Trong các bảng lệnh còn mô tả sự thay đổi tương ứng của nội dung ngăn
xếp khi lệnh được thực hiện. Cả hai phương pháp LAD và STL đều sử dụng ký
hiệu I để chỉ việc thực hiện tức thời (Immediateli) tức là giá trị được chỉ dẫn
trong lệnh vừa được chuyển vào thanh ghi ảo vừa đồng thời được chuyển đến
tiếp điểm chỉ dẫn trong lệnh ngay khi lệnh đượcthực hiện chứ không phải chờ
đến giai đoạn trao đổi với ngoại vi của vòng quét. Điều đó khác với lệnh không
tức thời là giá trị được chỉ định trong lệnh chỉ được chuyển vào thanh ghi ảo khi

thực hiện lệnh.
23
Bảng 1.1 : Một số lệnh của S7-200 thuộc nhóm lệnh thực hiện vô điều kiện.
Section 1.0.1
Tên lệnh
Section 1.0.2 Mô tả
= n Giá trị của bit đầu tiên ngăn xếp được sao chép sang điểm n
chỉ dẫn trong lệnh.
= I n Giá trị của bit đầu tiên ngăn xếp được sao chép trực tiếp sang
điểm n chỉ dẫn trong lệnh ngay khi lệnh được thực hiện.
A n
Thực hiện toán tử và (AND) giữa giá trị logic của bit đầu tiên
ngăn xếp với giá trị logic của điểm n chỉ dẫn trong lệnh. Kết
quả được ghi lại vào bit đầu tiên của ngăn xếp.
ALD
Thực hiện toán tử và (AND) giữa giá trị logic của bit đầu tiên
ngăn xếp với giá trị logic của bit thứ 2 ngăn xếp. Kết quả
được ghi lại vào bit đầu tiên của ngăn xếp. Các giá trị còn lại
trong ngăn xếp được kéo lên một bit.
AN n Thực hiện toán tử và (AND) giữa giá trị logic của bit đầu tiên
ngăn xếp với giá trị logic nghịch đảo của điểm n chỉ dẫn trong
lệnh. Kết quả được ghi lại vào bit đầu tiên của ngăn xếp.
CTU Cxx,
PV
Khởi động bộ đếm tiến theo sườn lên của tín hiệu vào. Bộ
đếm được đặt lại trạng thái ban đầu (reset) nếu đầu vào R của
bộ đếm được kích (có mức logic 1).
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 reset lại nếu đầu vào R của bộ đếm được kích (có
mức logic 1).
ED Đặt giá trị logic 1 vào bit đầu tiên của ngăn xếp khi xuất hiện
sưỡn xuống của tín hiệu.
DU Đặt giá trị logic 1 vào bit đầu tiên của ngăn xếp khi xuất hiện
sưỡn lên của tín hiệu.
LD n Nạp giá trị logic của điểm n chỉ dẫn trong lệnh vào bit đầu
tiên của ngăn xếp. Các giá trong ngăn xếp được đẩy xuống
một bit.
LDN n Nạp giá trị logic nghịch đảo của điểm n chỉ dẫn trong lệnh
vào bit đầu tiên của ngăn xếp. Các giá trong ngăn xếp được
24
đẩy xuống một bit.
LDW <=n1,
n2
Bit đầu tiên trong ngăn xếp nhận giá trị logic 1 nếu nội dung
hai từ n1 và n2 thảo mãn n1 ≤ n2.
LDW = n1, n2 Bit đầu tiên trong ngăn xếp nhận giá trị logic 1 nếu nội dung
hai từ n1 và n2 thảo mãn n1 = n2.
LDW >=n1,
n2
Bit đầu tiên trong ngăn xếp nhận giá trị logic 1 nếu nội dung
hai từ n1 và n2 thảo mãn n1 ≥ n2.
LPP Kéo nội dung ngăn xếp lên một bit. Giá trị mới của bit trên là
giá trị cũ của bit dưới, độ sâu ngăn xếp giảm đi một bit (Giá
trị của bit đầu tiên bị đẩy ra khỏi ngăn xếp – xoá).
LRD Sao chép giá trị của bit thứ hai vào bit thứ hai của ngăn xếp.
Các giá trị còn lại từ bit thứ hai trở đi được giữ nguyên vị trí.
MEND Kết thúc phần chương trình chính trong một vòng quét.

NOT Đảo giá trị logic của bit đầu tiên ngăn xếp.
O n Thực hiện toán tử hoặc (OR) giữa giá trị logic của bit đầu tiên
ngăn xếp với giá trị logic của điểm n chỉ dẫn trong lệnh. Kết
quả được ghi lại vào bit đầu tiên của ngăn xếp.
OI n Thực hiện toán tử hoặc (OR) giữa giá trị logic của bit đầu tiên
ngăn xếp với giá trị logic của điểm n chỉ dẫn trong lệnh. Kết
quả được ghi lại vào bit đầu tiên của ngăn xếp.
OLD Thực hiện toán tử hoặc (OR) giữa giá trị logic của bit đầu tiên
ngăn xếp với giá trị logic của bit thứ hai ngăn xếp. Kết quả
được ghi lại vào bit đầu tiên của ngăn xếp. Các giá trị còn lại
trong ngăn xếp được kéo lên một bit.
ON n Thực hiện toán tử và (AND) giữa giá trị logic của bit đầu tiên
ngăn xếp với giá trị logic của điểm n chỉ dẫn trong lệnh. Kết
quả được ghi lại vào bit đầu tiên của ngăn xếp.
RET Lệnh thoát khỏi chương trình con và trả điều khiển về chương
trình chính đã gọi nó.
RETI Lệnh thoát khỏi chương trình xử lý ngắt (interrupt) và trả điều
khiển về chương trình chính.

Bảng 1.2 : Một số lệnh trong nhóm lệnh có điều kiện (chỉ thực hiện khi bit đầu
tiên ngăn xếp có giá trị logic 1):
25