THIẾT KẾ HỆ THỐNG RÀO CHẮN XE LỬA TỰ ĐỘNG SỬ DỤNG PLC S7 200

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP. HCM
KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN HỌC PHẦN CƠ ĐIỆN TỬ 2

THIẾT KẾ HỆ THỐNG RÀO CHẮN XE
LỬA TỰ ĐỘNG

GVHD: Nguyễn Hữu Thọ
Nhóm SVTH:

TP. HCM, Tháng 12 năm 2019


ĐẠI HỌC CNTP TP.HỒ CHÍ MINH
-----✩----Khoa: CN CƠ KHÍ
Bộ Mơn: Cơ Điện Tử

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc.
-----✩-----

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN HỌC PHẦN
1.
2.
3.
4.

HỌ VÀ TÊN :

5.

6.
7.

Ngày giao nhiệm vụ đồ án: ...............................

NGÀNH:

CƠ ĐIỆN TỬ

LỚP :

Đề tài: Thiết kế hệ thống rào chắn xe lửa tự động
Nhiệm vụ (Yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu):
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
Ngày hoàn thành nhiệm vụ: ...................................

Họ và tên người hướng dẫn:
.................................................................
.................................................................
Nội dung và yêu cầu ĐAHP đã được thông qua Bộ Môn.
Tp.HCM, ngày…... tháng 12 năm 2019
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN:
Người duyệt (chấm sơ bộ):.......................

Đơn vị:......................................................
Ngày bảo vệ : ...........................................
Điểm tổng kết: .........................................
Nơi lưu trữ: ..............................

Phần hướng dẫn
.....................................
.....................................

NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Nhận xét:
..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................

Điểm đánh giá:
..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................
Ngày.....tháng 12 năm 2019
(ký tên, ghi rõ họ và tên)


LỜI CẢM ƠN
Sau thời gian học tập, nghiên cứu để làm đồ án học phần này. Chúng em xin chân
thành cảm ơn:
- Thầy Nguyễn Hữu Thọ đã phụ trách hướng dẫn, chỉ bảo, giúp đỡ và giải đáp
mọi thắc mắc trong quá trình học tập, nghiên cứu đồ án này.
- Các bạn trong lớp đồ án đã giúp đỡ nhiệt tình trong thời gian qua
- Bên cạnh đó là sự giúp đỡ của gia đình, bạn bè, người thân đã tạo điều kiện tốt
nhất để em có thể hồn thành được bài đồ án này
Do hạn chế về mặt kiến thức nên đồ án cịn nhiều thiếu sót. Mong được nhận sự đóng
góp và chỉ bảo của thầy cơ để đồ án có thể hồn thiện hơn
Em xin chân thành cảm ơn

Tp. Hồ Chí Minh, ngày

tháng 12 năm 2019

Sinh viên

TĨM TẮT ĐỒ ÁN HỌC PHẦN
Ngày nay, cơng nghệ hóa, hiện đại hóa ngày càng phát triển. Bên cạnh đó là phát
triển về mảng tự động hóa đã trở nên quen thuộc trong các ngành kỹ thuật và trong
dân dụng. Các cơ cấu nghành tự động hóa có khả năng xử lý nhiều hoạt động phức
tạp mà chỉ cần một vài thao tác nhỏ hoặc thậm chí là tự động hồn tồn. Nó đã thay
thế các ngun tắc xử lý cũ, phức tạp bằng những cảm biến hay nguyên lý tự động,
gọn nhẹ, dễ dàng thao tác thực hiện và sử dụng.
Tự động hóa khơng những góp phần vào kỹ thuật điều khiền mà cịn góp phần to
lớn vào việc phát triển thơng tin. Chính vì các lý do trên, việc tìm hiểu và khảo sát
là điều mà các sinh viên cơ điện tử hết sức phải quan tâm. Đó là một nhu cầu hết
sức cần thiết của sinh viên chuyên ngành tự động hóa nói chung và sinh viên cơ
điện tử nói riêng.
Thực trạng hiện nay, Do những năm gần đây các vụ tai nạn đường sắt ở việt nam
xảy ra rất nhiều, trong đó nguyên nhân chủ yếu là về ý thức người dân, một phần
nữa là do khơng có hệ thống rào chắn hoặc hệ thống rào chắn cịn thơ sơ nên mới
xảy ra các vụ tai nạn thương tâm. Vì vậy, nhóm em quyết định sẽ nghiên cứu và
phát triển một hệ thống rào chắn tự động thơng minh để có thể phần nào giúp ích
được cho việc an tồn giao thơng đường sắt hiện nay.
Đồ án này trình bày về các nguyên lý cấu tạo, chọn động cơ, nguyên lý hoạt động
và các cơ cấu chấp hành, một vài thông số kỹ thuật cơ bản. Từ đó, tạo ra mơ hình
thử nghiệm và lắp đặt mơ hình sao cho hợp lý.


MỤC LỤC
I. TỔNG QUAN...................................................................................................1
1. Giới thiệu hệ thống rào chắn xe lửa...............................................................1
2. Tình hình nghiên cứu trong và ngồi nước...................................................1
3. Mục tiêu, nhiệm vụ, phạm vi đề tài...............................................................2
3.1. Mục tiêu...................................................................................................2
3.2. Nhiệm vụ.................................................................................................2

II. TÌM HIỂU KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN PLC..................................................3
1. Giới thiệu về PLC..........................................................................................3
1.1. Cấu trúc và nguyên lý làm việc...............................................................3
1.2. Các hoạt động xử lý bên trong PLC........................................................4
2. PLC S7- 200..................................................................................................4
2.1. Các đèn báo trên S7-200:........................................................................6
2.2. Chế độ làm việc: PLC có 3 chế độ làm việc:..........................................6
2.3. Cấu trúc bộ nhớ.......................................................................................7
2.4. Ngơn ngữ lập trình và giao tiếp.............................................................10
III. TÍNH TỐN VÀ THỰC HIỆN PHẦN CỨNG...........................................13
1. Thiết kế phần cơ khí....................................................................................13
1.1. Chọn động cơ........................................................................................13
1.2. Phân phối số vòng quay trên các trục....................................................13
1.3. Phân phối công suất trên trục................................................................14
2. Sơ đồ kết nối................................................................................................14
2.1. Nguyên lý làm việc:..............................................................................14
2.2. Thành phần cấu thành............................................................................15
3. Thực hiện phần điện....................................................................................30
3.1. Sơ đồ khối..............................................................................................30
3.2. Sơ đồ nối dây.........................................................................................31
3.3. Lưu đồ thuật toán...................................................................................32


IV. THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN PHẦN MỀM................................................34
1. Giới thiệu phần mềm viết chương trình V4.0 STEP 7 MicroWIN SP9......34
2. Chương trình cho hệ thống..........................................................................34
2.1. Phần nguồn trung gian...........................................................................35
2.2. Phần chính của hệ thống rào chắn.........................................................36
2.3. Đèn và cịi hú.........................................................................................36
V. KẾT QUẢ THỰC HIỆN...............................................................................37

VI. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN....................................................38
1. Tóm tắt kết quả đạt được:............................................................................38
2. Ưu điểm:......................................................................................................38
3. Nhược điểm:................................................................................................38
4. Hướng phát triển..........................................................................................38
VII. TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................40


DANH SÁCH HÌNH MINH H
Hình 2. 1. Cấu trúc của hệ thống PLC..........................................................................3
Hình 2. 2. PLC S7- 200 với CPU 224..........................................................................5
Hình 2. 3. Giải thích chân của các cổng cáp nạp..........................................................7
Hình 2. 4. Cấu trúc bộ xử lý trung tâm.........................................................................7
Hình 2. 5. Các cổng vào ra mở rộng...........................................................................10
Hình 2. 6. Giao tiếp của PLC với máy tính.................................................................11
Hình 2. 7. Ladder Logic.............................................................................................11
Hình 2. 8. Statement List............................................................................................11
Hình 2. 9. Function Block..........................................................................................12
Y

Hình 3. 1. Sơ đồ tổng quát..........................................................................................14
Hình 3. 2. Nút nhấn....................................................................................................15
Hình 3. 3. Đèn kết hợp với cịi...................................................................................15
Hình 3. 4. Mạch hạ áp................................................................................................16
Hình 3. 5. Các thanh đường ray..................................................................................17
Hình 3. 6. Rào chắn từ những tấm mica trong............................................................17
Hình 3. 7. Động cơ giảm tốc.......................................................................................18
Hình 3. 8. Cảm biến phát hiện kim loại......................................................................19
Hình 3. 9. Sơ đồ chân của cảm biến...........................................................................20
Hình 3. 10. Nguồn tổ ong 24v....................................................................................20

Hình 3. 11. Sơ đồ và role trung gian...........................................................................21
Hình 3. 12. Cơng tắc hành trình..................................................................................22
Hình 3. 13. Domino TB2512......................................................................................23
Hình 3. 14. PLC S7 – 200 Siemens CPU 224.............................................................23
Hình 3. 15. Cáp nạp....................................................................................................25


Hình 3. 16. Kiểm tra kết nối cáp.................................................................................26
Hình 3. 17. Kiểm tra đầu vào......................................................................................26
Hình 3. 18. Kết nối cáp nạp........................................................................................27
Hình 3. 19. Kiểm tra cổng kết nối..............................................................................27
Hình 3. 20. Chọn cổng kết nối....................................................................................28
Hình 3. 21. Thử kết nối..............................................................................................29
Hình 3. 22. Thơng báo kết nối thành cơng..................................................................29
Hình 3. 23. Phần sơ đồ khối của hệ thống..................................................................30
Hình 3. 24. Sơ đồ nối dây...........................................................................................31
Hình 3. 25. Lưu đồ thuật tốn.....................................................................................32

Hình 4. 1. Giao diện phần mềm STEP 7 MicroWIN SP9...........................................34
Hình 4. 2. Nguồn trung gian.......................................................................................35
Hình 4. 3. Phần điều khiển.........................................................................................36
Hình 4. 4. Phần đèn và cịi..........................................................................................36

Hình 5. 1. Mơ hình thực tế..........................................................................................37


DANH SÁCH BẢNG SỐ LIỆU
Bảng 3. 1. Bảng số liệu động cơ.........................................................................13
Bảng 3. 2. Thông số của Domino.......................................................................23
Bảng 3. 3. Bảng chú thích địa chỉ......................................................................31

Bảng 3. 4. Bảng chú thích lưu đồ thuật toán......................................................32


BÁO CÁO ĐỒ ÁN 2

GVHD: Nguyễn Hữu Thọ

I. TỔNG QUAN.
1. Giới thiệu hệ thống rào chắn xe lửa
Trăn trở trước tình trạng tai nạn tàu hỏa giữa nơi giao cắt đường bộ và đường sắt gây
ra nhiều mất mát về người và tài sản ngày càng gia tăng. Trong việc quản lý vấn đề an
tồn giao thơng, cần phải có một số biện pháp giảm thiểu tai nạn và mang lại sự an
tồn cho người tham gia giao thơng. Trước đây, để ngăn chặn người tham gia giao
thông không đi vào làn đường tàu hỏa, người ta thường phân công những lực lượng
chức năng đứng ở khu rào chắn để cảnh báo, ngăn chặn người dân có ý định sang làn
đường bên kia khi có tín hiệu xe lửa sắp tới. Việc này thì gây tốn nhân lực và lượng
người tham gia giao thông rất nhiều nên không thể kiểm sốt hết được.
Trước tình trạng này, cần một hệ thống có thể cảnh báo, ngăn chặn một cách tốt nhất
để đảm bào an tồn cho người tham gia giao thơng. Qua nghiên cứu, tìm hiểu, chúng
em tạo ra mơ hình rào chắn xe lửa thông minh sử dụng cảm biến, PLC S7- 200,... Qua
đó tiết kiệm chi phí nhân lực, nhân cơng, tăng thêm sự an tồn với người sử dụng.

2. Tình hình nghiên cứu trong và ngồi nước.
Nếu như trong quý I năm 2018, tai nạn đường sắt (TNĐS) giảm số vụ, số người chết
và số người bị thương, thì sang quý II, TNĐS nghiêm trọng liên tiếp xảy ra: Lật tàu,
hai tàu hàng đâm nhau, tàu đâm xe tải...
Lỗi bắt nguồn ở cả ý thức của con người cộng với hạ tầng đường sắt yếu kém cùng
một số ngun nhân khác? Để có những góc nhìn tồn diện, thấy rõ nguyên nhân và
tìm ra những giải pháp nhằm giảm thiểu TNĐS, phóng viên Báo CAND phản ánh tới
bạn đọc về thực trạng đường sắt Việt Nam, những bất cập tiềm ẩn nguy cơ mất an

tồn.
Cùng với đó, dọc trục đường Bắc- Nam, vài nghìn đường ngang dân sinh được mở tự
do, không quản xiết. Mỗi năm, những vụ tai nạn đường sắt (TNĐS) tại các đường
ngang dân sinh vẫn là nỗi ám ảnh hằn sâu trong ký ức của nhiều người.
80% số vụ tai nạn xảy ra tại các lối đi tự mở dọc đường sắt
Thời gian qua, sản xuất công nghiệp đường sắt đã đạt được một số thành tựu nhất
định, góp phần nâng cao năng lực và chất lượng vận tải đường sắt, phù hợp với định
hướng chiến lược phát triển giao thông vận tải chung của cả nước.
Hệ thống đường sắt ở Pháp, Nhật có hệ thống cảnh báo từ xa bằng chuông, đèn tùy
theo giờ và kiểm sốt nghiêm ngặt. Khơng bao giờ có chuyện một chuyến tàu đang
chạy và 1 xe đang chở đá rất nặng ngang qua. Cịn ở Việt Nam có hiện tượng dường
như thoải mái, dễ dàng quá.
Chúng ta cần nâng cao ý thức người dân, quản lý chặt chẽ những đường ngang tự
phát. Hơn nữa, cần cải tiến những phương pháp quản lý trật tự đường sắt, cảnh báo tàu
đến.

1


BÁO CÁO ĐỒ ÁN 2

GVHD: Nguyễn Hữu Thọ

Chính vì lẽ đó, để hướng tới nâng cao an tồn. Chúng em đã nghiên cứu và phát triển
đề tài rào chắn xe lửa tự động.

3. Mục tiêu, nhiệm vụ, phạm vi đề tài.
3.1. Mục tiêu
Nghiên cứu thiết kế, điều khiển hệ thống rào chắn xe lửa tự động
3.2. Nhiệm vụ

 Tìm hiểu tổng quan về hệ thống rào chắn xe lửa tự động
 Nghiên cứu thiết kế hệ thống rào chắn xe lửa
 Tìm hiểu bộ điều khiển cho hệ thống
 Mơ phỏng, kiểm chứng
 Thành quả sau khi nghiên cứu (Mô hình )
 Phạm vi đề tài
 Tạo ra mơ hình thử nghiệm của hệ thống

2


BÁO CÁO ĐỒ ÁN 2

GVHD: Nguyễn Hữu Thọ

II. TÌM HIỂU KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN PLC.
1. Giới thiệu về PLC.
PLC (Programmable Logic Controller) là thiết bị điều khiển lập trình, được thiết kế
chuyên dùng trong công nghiệp để điều khiển các tiến trình xử lý từ đơn giản đến
phức tạp, tuỳ thuộc vào người điều khiển mà nó có thể thực hiện một loạt các chương
trình hoặc sự kiện, sự kiện này được kích hoạt bởi các tác nhân kích thích (hay còn gọi
là đầu vào) tác động vào PLC hoặc qua các bộ định thời (Timer) hay các sự kiện được
đếm qua bộ đếm. Khi một sự kiện được kích hoạt nó sẽ bật ON, OFF hoặc phát một
chuỗi xung ra các thiết bị bên ngoài được gắn vào đầu ra của PLC. Như vậy nếu ta
thay đổi các chương trình được cài đặt trong PLC là ta có thể thực hiện các chức năng
khác nhau, trong các môi trường điều khiển khác nhau.
1.1. Cấu trúc và nguyên lý làm việc.

Hình 2. 1. Cấu trúc của hệ thống PLC
Phần đầu vào / đầu ra: Phần đầu vào hoặc mô-đun đầu vào bao gồm các thiết bị

như cảm biến, công tắc và nhiều nguồn đầu vào thế giới thực khác. Đầu vào từ các
nguồn được kết nối với PLC thông qua đường ray đầu nối đầu vào. Phần đầu ra hoặc
mô-đun đầu ra có thể là một động cơ hoặc một solenoid hoặc một đèn hoặc một lị
sưởi, có chức năng được điều khiển bằng cách thay đổi các tín hiệu đầu vào.
CPU: (Central Processing Unit) là đơn vị xử lý trung tâm. Nó là một bộ vi xử lý mà
có thể kết hợp với các hoạt động của hệ thống PLC. CPU thi hành chương trình xử lý
các tín hiệu I/O và được nối trực tiếp đến các thiết bị I/O thơng qua các tuyến đường
dây thích hợp bên trong PLC.
Thiết bị lập trình: Đây là nền tảng mà chương trình hoặc logic điều khiển được viết.
Nó có thể là một thiết bị cầm tay hoặc một máy tính xách tay hoặc một máy tính
chuyên dụng.

3


BÁO CÁO ĐỒ ÁN 2

GVHD: Nguyễn Hữu Thọ

Nguồn cung cấp: Nó thường hoạt động trên một nguồn cung cấp điện khoảng 24 V,
được sử dụng để cung cấp năng lượng đầu vào và các đầu ra.
Bộ nhớ: Bộ nhớ được chia thành hai phần – Bộ nhớ dữ liệu và bộ nhớ chương trình.
Thơng tin chương trình hoặc logic điều khiển được lưu trữ trong bộ nhớ người dùng
hoặc bộ nhớ chương trình từ nơi CPU tìm nạp các lệnh chương trình. Tín hiệu đầu vào
và đầu ra và tín hiệu bộ định thời và bộ đếm được lưu trữ trong bộ nhớ hình ảnh đầu
vào và đầu ra tương ứng
1.2. Các hoạt động xử lý bên trong 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, contact, tín hiệu từ động cơ …). Sau

khi nhận được tín hiệu ở đầu vào thì CPU sẽ xử lý và đưa các tín hiệu điều khiển qua
mơđun xuất ra các thiết bị được điều khiển.
Các nguồn đầu vào chuyển đổi tín hiệu điện tương tự thời gian thực sang tín hiệu
điện kỹ thuật số phù hợp và các tín hiệu này được đưa đến PLC thông qua đường ray
kết nối.
Các tín hiệu đầu vào này được lưu trữ trong bộ nhớ hình ảnh bên ngồi PLC ở các vị
trí được gọi là bit. Điều này được thực hiện bởi CPU
Logic điều khiển hoặc các lệnh chương trình được ghi lên thiết bị lập trình thơng qua
các ký hiệu hoặc thơng qua các phép nhớ và được lưu trữ trong bộ nhớ người dùng.
CPU lấy các lệnh này từ bộ nhớ người dùng và thực thi các tín hiệu đầu vào bằng
cách thao tác, tính tốn, xử lý chúng để điều khiển các thiết bị đầu ra.
Kết quả thực hiện sau đó được lưu trữ trong bộ nhớ hình ảnh bên ngoài để điều khiển
các thiết bị đầu ra.
CPU cũng giữ một kiểm tra trên các tín hiệu đầu ra và tiếp tục cập nhật nội dung của
bộ nhớ hình ảnh đầu vào theo những thay đổi trong bộ nhớ đầu ra.
CPU cũng thực hiện chức năng lập trình nội bộ như cài đặt và đặt lại bộ hẹn giờ,
kiểm tra bộ nhớ của người dùng.

2. PLC S7- 200
PLC có rất nhiều loại và nhiều hãng sản xuất khác nhau.
Các nhãn hiệu như Siemens, Omron, Mitsubishi, Schneider, ABB, Festo, …
Theo phiên bản như: Logo, S7- 200, S7- 300, S7- 400, S7- 1200, S7- 1500.
Theo chương trình học và nghiên cứu. Ở đây, ta sử dụng PLC S7- 200.
S7-200 là thiết bị điều khiển logic lập trình loại nhỏ của hãng Siemens, có cấu trúc
theo kiểu module và có các module mở rộng. Các module này đươc sử dụng cho nhiều
ứng dụng lập trình khác nhau.
S7-200 thuộc nhóm PLC loại nhỏ, quản lý một số lượng đầu vào/ra tương đối ít.

4

BÁO CÁO ĐỒ ÁN 2

GVHD: Nguyễn Hữu Thọ

Có từ 6 đầu vào/ 4 đầu ra số (CPU221) đến 24 đầu vào/ 16 đầu ra số (CPU226). Có
thể mở rộng các đầu vào/ra số bằng các module mở rộng
Kiểu đầu vào IEC 1131-2 hoặc SIMATIC. Đầu vào sử dụng mức điện áp 24VDC,
thích hợp với các cảm biến
Có 2 kiểu ngõ ra là Relay và Transitor cấp dịng
Tích hợp sẵn cổng Profibus hay sử dụng một module mở rộng, cho phép tham gia
vào mạng Profibus như một Slave thơng minh.
Có cổng truyền thông nối tiếp RS485 vơi đầu nối 9 chân. Tốc độ truyền cho máy lập
trình kiểu PPI là 9600 bauds, theo kiểu tự do là 300 – 38.400 bauds.
Tập lệnh có đủ lệnh bit logic, so sánh, bộ đếm, dịch/quay thanh ghi, timer cho phép
lập trình điều khiển Logic dễ dàng.
Cấu trúc phần cứng
Nguồn vào : nguồn 24 VDC.
Module đơn vị xử lý trung tâm.
Module bộ nhớ chương trình và dữ liệu.
Module đầu vào: có từ 6 đầu vào / 4 đầu ra số (CPU221) đến 24 đầu vào /16 đầu ra
số (CPU226). Có thể mở rộng số đầu vào nhờ các module mở rộng. Các đầu vào của
S7-200 sử dụng mức 24 VDC rất thích hợp cho việc kết nối với các cảm biến tiệm cận
hay cảm biến quang.
Module đầu ra : đầu ra có hai sự lựa chọn: đầu ra Transitor cho điện áp DC phù hợp
với các ứng dụng như hút van 24VDC chiều công suất nhỏ, relay trung gian.
Nổi bật nhất là dòng CPU 224 với nhiều đặc điểm ưu việt.

Hình 2. 2. PLC S7- 200 với CPU 224

5


BÁO CÁO ĐỒ ÁN 2

GVHD: Nguyễn Hữu Thọ

2.1. Các đèn báo trên S7-200:
SF(đèn đỏ) : Đèn đỏ SF báo hiệu hệ thống bị hỏng.
RUN (đèn xanh): Đèn xanh RUN chỉ định PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiện
chương trình nạp vào trong máy.
STOP (đèn vàng): Đèn vàng STOP chỉ định bằng PLC đang ở chế độ dừng chương
trình và đang thực hiện lại.
Ix.x (đèn xanh): Đèn xanh ở cổng vào báo hiệu trạng thái tức thời của cổng Ix.x. Đèn
này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị Logic của công tắc.
Qx.x (đèn xanh): Đèn xanh ở cổng ra báo hiệu trạng thái tức thời của cổng Qx.x.
Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị Logic của cổng.
2.2. Chế độ làm việc: PLC có 3 chế độ làm việc:
RUN: Cho phép PLC thực hiện chương trình từng bộ nhớ, PLC sẽ chuyễn từ RUN
sang STOP nấu trong máy có sự cố hoặc trong chương trình gặp lệnh STOP.
STOP: Cưỡng bức PLC dừng chương trình đang chạy và chuyển sang chế độ STOP.
TERM: Cho phép máy lập trình tự quyết định chế độ hoạt động cho PLC hoặc RUN
hoặc STOP.
Cổng truyền thông:
S7-200 sử dụng cổng truyền thơng nối tiếp RS485 với phích nối 9 chân để phục
vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với trạm PLC khác. Tốc độ truyền cho
máy lập trình kiểu PPI là 9600 baud. Tốc độ truyền cung cấp của PLC theo kiểu tự do
là 38.400 baud.
Ghép nối S7-200 với máy tính PC qua cổng RS232 cần các cáp nối PC/PPI với
bộ chuyển đổi RS232/RS485.

6


BÁO CÁO ĐỒ ÁN 2

GVHD: Nguyễn Hữu Thọ

Hình 2. 3. Giải thích chân của các cổng cáp nạp
2.3. Cấu trúc bộ nhớ
2.3.1. Cấu trúc
Tất cả các PLC hiện nay đều gồm có thành phần chính như sau:
- Bộ nhớ chương trình RAM, ROM
- Một bộ vi xử lý trung tâm CPU, có vai trị xử lý các thuật tốn
- Các modul vào /ra tín hiệu

Hình 2. 4. Cấu trúc bộ xử lý trung tâm

7


BÁO CÁO ĐỒ ÁN 2

GVHD: Nguyễn Hữu Thọ

2.3.2. Nguyên lý làm việc
Đầu tiên các tín hiệu từ các thiết bị ngoại vi (như các sensor, contact, …) được đưa
vào CPU thơng qua module đầu vào. Sau khi nhận được tín hiệu đầu vào thì CPU sẽ
xử lý và đưa các tín hiệu điều khiển qua module đầu ra xuất ra các thiết bị được điều
khiển bên ngoài theo 1 chương trình đã được lập trình sẵn.

Một chu kỳ bao gồm đọc tín hiệu đầu vào, thực hiện chương trình, truyền thơng nội,
tự kiểm tra lỗi, gửi cập nhật tín hiệu đầu ra được gọi là 1 chu kỳ quét hay 1 vịng qt
(Scan Cycle).
Thường thì việc thực hiện một vịng quét xảy ra trong thời gian rất ngắn (từ 1ms100ms). Thời gian thực hiện vòng quét này phụ thuộc vào tốc độ xử lý lệnh của PLC,
độ dài ngắn của chương trình, tốc độ giao tiếp giữa PLC và thiết bị ngoại vi.
2.3.3. Hệ thống số
Trong xử lý các phần tử nhớ, các ngõ vào / ra, thời gian, số ñếm, ... PLC sử dụng hệ
thống nhị phân.
Hệ thập phân:
Hệ thập phân với cơ số 10 gồm các chữ số là: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Giá trị các
chữ số trong hệ thập phân phụ thuộc vào giá trị của từng chữ số và vị trí của nó. Trong
hệ thập phân vị trí đầu tiên bên phải là 0; vị trí thứ 2 là 1; vị trí thứ 3 là 2;... tiếp tục
cho đến vị trí cuối cùng bên trái.
Hệ nhị phân:
Hệ nhị phân là hệ sử dụng cơ số 2, gồm 2 chữ số là 0 và 1. Giá trị thập phân của số
nhị phân cũng được tính tương tự như số thập phân. Nhưng cơ số tính luỹ thừa là cơ
số 2.
Hệ bát phân:
Hệ đếm này có 8 chữ số từ 0 đến 7. Cũng như các hệ đếm khác, mỗi chữ số
trong hệ cơ số 8 có giá trị thập phân tương ứng với vị trí của nó.
Hệ đếm thập lục phân:
Hệ đếm thập lục phân sử dụng cơ số 16, gồm 16 chữ số là: 0, 1, 2, 3, 4,5, 6, 7,
8, 9, A, B, C, D, E, F. Trong đó A tương ứng 10; B tương ứng 11; C tương ứng 12; D
tương ứng 13; E tương ứng 14; F tương ứng 15. Giá trị thập phân của số thập lục phân
được tính tương tự như các hệ đếm khác nhưng cơ số tính là 16.
Bảng mã:
Bảng mã nhị phân 4 bits tương đương cho các chữ số thập phân từ 0 đến 15 và
các chữ số thập lục phân từ 0 đến F

8

BÁO CÁO ĐỒ ÁN 2

GVHD: Nguyễn Hữu Thọ

Nhị phân
0000
0001
0010
0011
0100
0101
0110
0111
1000
1001
1010
1011
1100
1101
1110
1111

Thập phân
0
1
2
3
4

5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

Thập lục phân
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
A
B
C
D
E
F

Bảng 2. 1. Bảng mã
2.3.4. Các khái niệm sử lý thông tin
Trong PLC, hầu hết các khái niệm xử lý thông tin cũng như dữ liệu đều được
sử dụng như: Bit, Byte, Word, Double Word.
Bít: là 1 ơ nhớ có giá trị logic là 0 hoặc 1.
Byte gồm 8 bit

Word(từ đơn): 1 từ gồm có 2byte.

Double word: gồm có 4byte.

1kb(Kilobyte) = 210bits
1Mb(Megabyte) = 220bits
1Gb(gigabyte) = 220bits

9


BÁO CÁO ĐỒ ÁN 2

GVHD: Nguyễn Hữu Thọ

2.3.5. Mở rộng cổng vào / ra
CPU 224 cho phép mở rộng nhiều nhất 14 module kể cả module analog. Các module
mở rộng tương tự và số đều có trong S7-200.
Có thể mở rộng cổng vào / ra của PLC bằng cách ghép nối thêm vào nó các module
mở rộng về phía bên phải của CPU làm thành một móc xích. Địa chỉ của các module
được xác định bằng kiểu vào / ra và vị trí của module trong móc xích.

Hình 2. 5. Các cổng vào ra mở rộng

2.3.6. Thực hiện chương trình của S7-200
PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp. Mỗi vịng lặp được gọi là vịng qt,
mỗi vịng qt bao gồm các bước sau:
 Đọc các ngõ vào ra bộ đếm
 Thực hiện chương trình
 CPU tự kiểm tra, truyền thơng
 Chuyển dữ liệu từ bộ đệm ra các ngõ ra
2.4. Ngơn ngữ lập trình và giao tiếp.
Ngơn ngữ lập trình: LAD, STL, FBD.
PLC S7-200 giao tiếp với PC qua cổng RS-232 cần có cáp nối PC/PPI với bộ chuyển
đổi từ RS232 sang RS485. Giữa các PLC S7-200 kết nối với nhau theo giao thức
Modbus.

10