giao trinh PLC S7200 pot

Bài 1: Tổng quan cấu trúc phần cứng của PLC S7 200.
1. PLC S7-200:

PLC (Programmable Logic Controller) là một hệ vi xử lý chuyên dụng nhằm mục
tiêu điều khiển tự động tổ hợp các thiết bị điện hoặc các quá trình sản xuất trong công
nghiệp.
Lập trình mềm dẻo
Phối ghép đơn giản thuận tiện giữa hệ thống điều khiển và hệ thống động lực
Với dòng PLC S7 - 200,
SIEMEN có các họ CPU cơ bản
sau:
212, 214, 216,
218. Với họ CPU này do có nhiều
nhợc điểm không còn phù hợp với
các hệ thống điều khiển hiện đại
nên đã ít đợc sử dụng
222, 224, 226,
228. Đây là dòng CPU đợc sử
dụng rất nhiều hiện nay vì tốc độ
xử lý cao, kết cấu linh hoạt, hỗ
trợ truyền thông mạnh, có cấp bảo vệ chịu đợc môi trờng công nghiệp nh rung, bụi,
các nhiễu từ trờng
b. Chu kì vòng quét của PLC:
CPU S7.200 đợc thiết kế để thực hiện một chuỗi các công việc, lặp đi lặp lại. Việc
thực hiện một cách có chu kì đợc gọi là chu kì vòng quét. Mỗi một vòng quét cơ bản
của PLC mất từ 3ms - 10ms, tuỳ thuộc vào số lợng cũng nh kiểu lệnh viết trong chơng
trình
Trong 1 chu kì vòng quét, CPU thực hiện các nhiệm vụ sau:
- Đọc các dữ liệu đầu vào.
- Thực thi chơng trình.
1

- Xử lí các yêu cầu truyền thông
- Tự chuẩn đoán lỗi.
- Xuất kết quả đầu ra.
a) Đọc dữ liệu đầu vào: Mỗi chu kì quét bắt đầu bằng việc đọc trạng thái vật lý
(Input) của các đầu vào số và sau đó ghi trạng thái đó tới vùng nhớ đệm đầu vào IR
(IR - Input Register).
b) Thực thi chơng trình: CPU đọc dữ liệu từ IR, (thực hiện chơng trình phần
mềm), CPU thực hiện chơng trình, bắt đầu với câu lệnh đầu tiên cho tới câu lệnh sau
cùng trong mỗi chu kì vòng quét, kết quả đợc lu lại ở các vùng nhớ thích hợp và bộ
đệm ảo đầu ra (OR - Output Register)
c) Xử lý các yêu cầu truyền thông (option): Nếu có yêu cầu truyền thông thì
CPU xử lí tất cả các thông báo đợc nhận từ cổng truyền thông. Bên cạnh đó CPU kiểm
tra chơng trình cơ sở và bộ nhớ chơng trình (chỉ trong chế độ RUN).
c) và d)
a)
b)
e)
2
d) Tự chẩn đoán lỗi: CPU kiểm tra lỗi của hệ điều hành trong ROM, các vùng
nhớ và các trạng thái làm việc của các module mở rộng
!"#$%&'()
*+, -./ từ 32 đến 64Kb tuỳ theo loại CPU.
01(2" từ 16Kb đến 40Kb tuỳ theo loại CPU
* Các thông số khác
Mô tả CPU 221 CPU 222 CPU 224 CPU 226 CPU 226XM
Bộ nhớ chơng trình 2 Kwords 2 Kwords 4 Kwords 4 Kwords 8 Kwords
Bộ nhớ dữ liệu 1 Kwords 1 Kwords 2.5 Kwords 2.5 Kwords 5 Kwords
Đầu vào dữ liệu số I0.0 to I15.7 I0.0 to I15.7 I0.0 to I15.7 I0.0 to I15.7 I0.0 to I15.7
Đầu ra số Q0.0 to Q15.7 Q0.0 to Q15.7 Q0.0 to Q15.7 Q0.0 to Q15.7 Q0.0 to Q15.7
Đầu vào tơng tự (read only) AIW0 to AIW30 AIW0 to AIW62 AIW0 to AIW62 AIW0 to AIW62

Đầu ra tơng tự (write only) AQW0 to AQW30 AQW0 to AQW62 AQW0 to AQW62 AQW0 to AQW62
Vùng nhớ (V) VB0 to VB2047 VB0 to VB2047 VB0 to VB5119 VB0 to VB5119 VB0 to VB10239
Vùng nhớ (L) LB0 to LB63 LB0 to LB63 LB0 to LB63 LB0 to LB63 LB0 to LB63
Bit nhớ (M) M0.0 to M31.7 M0.0 to M31.7 M0.0 to M31.7 M0.0 to M31.7 M0.0 to M31.7
Vùng nhớ (SM)
Read only
SM0.0 to
SM179.7
SM0.0 to SM29.7
SM0.0 to
SM299.7
SM0.0 to SM29.7
SM0.0 to
SM549.7
SM0.0 to SM29.7
SM0.0 to
SM549.7
SM0.0 to SM29.7
SM0.0 to
SM549.7
SM0.0 to SM29.7
Rơ le thời gian
Rơ le thời gian có nhớ 1 ms
10 ms
100 ms
Rơ le Tgian On/Off 1 ms
10 ms
256 (T0 to T255)
T0, T64
T1 to T4, and

T65 to T68
T5 to T31, and
T69 to T95
T32, T96
T33 to T36, and
T97 to T100
256 (T0 to T255)
T0, T64
T1 to T4, and
T65 to T68
T5 to T31, and
T69 to T95
T32, T96
T33 to T36, and
T97 to T100
256 (T0 to T255)
T0, T64
T1 to T4, and
T65 to T68
T5 to T31, and
T69 to T95
T32, T96
T33 to T36, and
T97 to T100
256 (T0 to T255)
T0, T64
T1 to T4, and
T65 to T68
T5 to T31, and
T69 to T95

T32, T96
T33 to T36, and
T97 to T100
256 (T0 to T255)
T0, T64
T1 to T4, and
T65 to T68
T5 to T31, and
T69 to T95
T32, T96
T33 to T36, and
T97 to T100

CPU 221 CPU 222 CPU 224 CPU 226
Số I/O số có sẵn trên CPU 6IN/4OUT 8IN/6OUT 14IN/10OUT 24IN/16OUT
Số module tối đa có thể ghép nối Không có 2 module 7 module 7 module
Số lợng I/O số tối đa
128IN
128OUT
128IN
128OUT
128IN
128OUT
128IN
128OUT
Số lợng I/O Analog tối đa Không có
16IN
16OUT
32IN
32OUT

32IN
32OUT
Các Counter/ Timer 256/256 256/256 256/256 256/256
3
100 ms T37 to T63, and
T101 to T255
T37 to T63, and
T101 to T255
T37 to T63, and
T101 to T255
T37 to T63, and
T101 to T255
T37 to T63, and
T101 to T255
Bé ®Õm C0 to C255 C0 to C255 C0 to C255 C0 to C255 C0 to C255
Bé ®Õm tèc ®é cao HC0, HC3, HC4,
and HC5
HC0, HC3, HC4,
and HC5
HC0 to HC5 HC0 to HC5 HC0 to HC5
4
Bµi 2: Giíi thiÖu phÇn mÒm lËp tr×nh cho PLC S7-200
STEP 7-MicroWIN 32 V3.2.
1. PhÇn mÒm STEP7- MicroWIN32:
3(4(256787
Để một hệ thống PLC có thể thực hiện được một quá trình điều khiển nào đó thì
bản thân nó phải biết được nó cần phải làm gì và làm như thế nào.
Việc truyền thông tin về hệ thống ví dụ như quy trình hoạt động cũng như các
yêu cầu kèm theo cho PLC người ta gọi là lập trình.
Và để có thể lập trình được cho PLC thì cần phải có sự giao tiếp giữa người và

PLC.
Việc giao tiếp này phải thông qua một phần mềm gọi là phần mềm lập trình.
Mỗi một loại PLC hoặc một họ PLC khác nhau cũng có những phần mềm lập
trình khác nhau.
Đối với PLC S7-200, SIEMEN đã xây dựng một phần mềm để có thể lập trình
cho họ PLC loại này. Phần mềm này có tên là STEP7- MicroWIN32.
Đây là một phần mềm chạy trên nền Windows 32bit, trải qua nhiều phiên bản
khác nhau. Tài liệu này tập trung nói về STEP7- MicroWIN32 version 3.2.
Ngoài việc phục vụ lập trình cho PLC S7-200, phần mềm này còn có rất nhiều
các tính năng khác như các công cụ gỡ rối, kiểm tra lỗi, hỗ trợ nhiều cách lập trình
với các ngôn ngữ khác nhau…
Phần mềm này cũng đã được xây dựng một phần trợ giúp (Help) có thể nói là
rất đầy đủ, chi tiết và tiện dụng. Người dùng có thể tra cứu các vấn đề về PLC S7-200
một cách rất nhanh chóng, rõ ràng và dễ hiểu.
Để có thể thực hiện phần mềm lập trình STEP7- MicroWIN32 ta có 2 cách:
Cách 1:
Vào Start
→ Simatic
→ STEP7- MicroWIN32 V3.2.0
→ STEP7- MicroWIN32.
Cách 2: Chạy thông qua biểu tượng trên Desktop.
5
b. Mét sè thµnh phÇn quan träng:
..7* 
Khi click chuột vào nút này ta sẽ trở về được vùng soạn thảo
chương trình. Ở vùng này ta có thể thêm bớt các đầu vào/ra, các biến,
các lệnh, hàm để thực hiện chương trình điều khiển.
77"((9 (:7.; (9,(:
Ở đây ta có thể thay đổi cách mà máy tính truyền thông với PLC
S7-200 (PPI, MPI, tốc độ truyền…) hoặc kiểm tra có hay không sự

truyền thông giữa máy tính và PLC S7-200 (kiểm tra sự có mặt của
PLC hay không).
<7==>:
Click chuột vào đây, ta sẽ được một bảng mà ở đó ta có thể định
nghĩa các tên biến và đặt địa chỉ tương ứng cho các biến đó để có thể
dễ nhớ và dễ kiểm tra.Các biến này có thể là các đầu vào/ra, các biến
trung gian…
Vùng soạn thảo
chương trình
Các khối hàm, lệnh
Các khối
chức năng
Công cụ kết
nối các lệnh
Nút thay đổi
trạng thái làm
việc của PLC
Down
load/Upload
Nút kiểm tra trạng thái
của chương trình.
Mở, tạo mới, lưu
một CT điều khiển
6
- Khối hàm, lệnh:
Đây là một trong những thành phần quan trọng nhất của
STEP7- MicroWIN32. Nó bao gồm toàn bộ các lệnh và khối
hàm của STEP7- Micro WIN32 để có thể tạo được một
chương trình điều khiển cho PLC S7-200.
Người dùng có thể tìm thấy các lệnh hoặc hàm mình cần

dựa trên các nhóm có cùng chức năng mà STEP7-
MicroWIN32 đã phân loại sẵn.
Trong đó thường dùng nhất là các khối:
+ Bit Logic: bao gồm các lệnh làm việc với bit và thực
hiện các phép toán logic như AND, OR, NOT…
+ Timer: đây là khối lệnh làm việc với các loại timer
của S7-200.
+ Counter: đây là khối lệnh làm việc với các loại timer
của S7-200
+ Move: các khối lệnh dùng để di chuyển dữ liệu từ
vùng nhớ này sang vùng nhớ khác của PLC.
+ Interger Math, Floating-Point Math: nhóm lệnh làm
việc với số nguyên 16bit, 32bit và số thực. Nhóm lệnh này thực hiện các phép toán số
học như +, -, ×, ÷…
+ Compare: bao gồm các khối lệnh dùng để so sánh dữ liệu như >, <, =, ≥, ≤
Ngoài ra còn các khối khác cũng rất quan trọng chúng ta có thể tham khảo thêm
ở phần Help của STEP7- MicroWIN32.
Để có thể biết một khối hàm hoặc lệnh làm việc như thế nào và điều kiện kèm
theo chúng ta chọn khối hàm, lệnh đó và nhấn F1.
c. Một số thao tác quan trọng:
- Có 2 cách để tạo một chương trình mới:
+ Vào menu File à New.
+ Dùng biểu tượng trên thanh công cụ.
- Lưu lại chương trình đã viết bằng cách:
+ Vào menu File à Save.
7
+ Dùng biểu tượng trên thanh công cụ.
- Để chèn một network mới:
+ Click chuột phải vào số thứ tự của network, chọn Insert à Network(s).
+ Dùng biểu tượng trên thanh công cụ.

- Để xoá một network: chọn network
+ Click chuột phải vào network cần xoá, chọn Delete à Network(s).
+ Dùng biểu tượng trên thanh công cụ.
- Để thêm một lệnh trong chương trình:
Chọn vị trí của lệnh trong chương trình:
+ Tiếp theo chọn Instructions, chọn nhóm lệnh sẽ làm việc, double click
vào lệnh cần dùng.
+ Dùng biểu tượng trên thanh công cụ.
- Để PLC S7-200 có thể thực hiện được các chương trình điều khiển, người
dùng phải Download chương trình xuống PLC.
+ Chọn File à Download. Và việc download có phím tắt là Ctrl+D.
+ Dùng ngay biểu tượng ở trên thanh công cụ
- Khi trong PLC có sẵn một chương trình, người dùng cần đưa lên để kiểm tra,
chỉnh sửa STEP7- MicroWIN32 cũng hỗ trợ việc Upload.
+ Chọn menu File à Upload. Phím tắt là Ctrl+U.
+ Dùng biểu tượng ở trên thanh công cụ.
Cần phải lưu ý là để Upload hoặc Download chương trình cho PLC thì phải chắc
chắn rằng PLC S7-200 đã được kết nối đến máy tính và việc truyền thông với máy
tính đã được thiết lập. Hay nói cách khác máy tính phải nhận ra được sự tồn tại của
PLC. Nếu không STEP7- MicroWIN32 sẽ báo lỗi. Khi kết nối thành công STEP7-
MicroWIN32 sẽ đưa ra bảng thông báo các thành phần sẽ được download xuống
PLC.
Muốn download được thì phải chuyển PLC về trạng thái dừng (STOP) bằng
cách nhấn nút STOP trên thanh công cụ.
=,?:#5./7+-./?(8" (:
*, Ph©n tÝch yªu cÇu c«ng nghÖ.
8
+ Phân tích các yêu cầu chung của hệ thống (tức là xác định thành phần nào
cần điều khiển, yêu cầu về thời gian, độ chính xác ).
+ Phân tích thứ tự tác động của các thành phần trong hệ thống. Hay nói

cách khác là sự phân biệt thứ tự hoạt động của các thành phần trong hệ thống, cái nào
trớc, cái nào sau và sự liên quan giữa chúng.
+ Phân tích bản chất của từng thành phần để xác định đợc các điều kiện liên
quan mà chỉ phụ thuộc vào bản chất riêng của nó và kết hợp với toàn bộ với những
phân tích trớc đó để có phơng pháp điểu khiển thích hợp.
=*, Lập bảng địa chỉ cho các I/O.
Từ các bớc phân tích về công nghệ cho ta biết sẽ có bao nhiêu I/O trong hệ
thống, bản chất của các I/O (số, tơng tự, xung ) và ta sẽ xây dựng đ ợc một bảng các
I/O cho toàn bộ hệ thống.
Việc xây dựng bảng I/O phụ thuộc vào hệ thống và cấu hình PLC hoặc hệ PLC
mà chúng ta định viết chơng trình điều khiển. Và việc gán địa chỉ cho các I/O của hệ
thống phải tuân thủ những quy định của nhà cung cấp PLC.
*,@ Lập giản đồ thời gian hoặc lu đồ thuật toán điều khiển.
Đối với những hệ điều khiển tơng đối lớn và phức tạp thì bớc này rất quan trọng
cho việc lập trình về sau này.
Nó sẽ giúp cho ngời lập trình phân tích hệ thống điều khiển thành từng phần, sự
liên quan và thứ tự tác động của chúng và từ đó sẽ cụ thể hoá đợc phơng án điều khiển
trên chơng trình cho PLC.
Còn đối với những hệ thống nhỏ không có quá nhiều các I/O thì ngời ta có thể
xây dựng giản đồ thời gian tơng ứng cho từng I/O nằm trong tổng thể thứ tự và thời
gian tác động của toàn bộ I/O của hệ thống.
4*,A Viết chơng trình điều khiển.
Từ những gì đã có từ việc phân tích hệ thống và xây dựng lu đồ thuật toán hoặc
giản đồ thời gian thì việc cụ thể hoá bằng ngôn ngữ lập trình và đa xuống PLC cũng
rất quan trọng.
ở đây ngời lập trình cũng phải tuân thủ những quy định của nhà sản xuất về việc
lập trình cho loại PLC S7-200 của họ dẫn đến một số hạn chế nhất định trong việc thể
hiện thuật toán. Và đôi khi cũng phải điều chỉnh lại thuật toán cho phù hợp với loại
PLC mà mình đang có.
9

>*,B Chạy thử chơng trình và kiểm tra lỗi.
Sau khi đã hoàn thiện chơng trình điều khiển và kiểm tra những lỗi có thể thấy đ-
ợc nh các lỗi về cú pháp, về sự sai khác kiểu dữ liệu, về thời gian thì có thể
download chơng trình xuống PLC để chạy thử.
Việc chạy thử này nếu có thể thực hiện trên hệ thống thực tế là tốt nhất còn nếu
không có thể chạy thử trên các phần mềm mô phỏng hoặc một hệ thống đợc xây dựng
để mô phỏng lại hệ thống cần điều khiển. Từ việc kiểm tra các đáp ứng của hệ thống
sau khi chạy thử thì ngời lập trình có thể kiểm tra lại toàn bộ thuật toán mà mình đã
xây dựng từ đó chỉnh sửa lai chơng trình để đáp ứng đợc hoàn toàn các yêu cầu của hệ
thống.
10
Bài 3: Viết một số chơng trình điều khiển cơ bản.
I. Viết chơng trình điều khiển ĐCXC 3 pha bằng khởi động từ kép:
-?C.=D?(2
a. Yêu cầu công nghệ: điều khiển đổi chiều quay động cơ với hai chế độ.
+ Chế độ bằng tay: dùng hai nút ấn thuận và ngợc để đổi chiều động cơ.
b. Xây dựng Symbol table: định địa chỉ cho các đầu vào/ra.
- Đầu vào: các nút ấn, rơ le nhiệt.
- Đầu ra: các Công tắc tơ.
c. Giản đồ thời gian.
d. Viết chơng trình điều khiển.
e. Chạy thử, kiểm tra lỗi:
I0.1
Q0.0
Q0.1
I0.0
I0.2
1
0
1

0
1
0
1
0
1
0
t
0(t)
Nỳt n quay thun
Nỳt n quay ngc
RN hoc nỳt dng
u ra thun
u ra ngc
RN
T
T
N
T
N
N
Mt
Dt
Dn
Mn
Dtổng
11
+ Các lỗi về cú pháp: nh thiếu liên kết, viết sai dạng địa chỉ, các đầu ra quá
nhiều trong một network mà không có sự liên kết
+ Các lỗi về chơng trình: thiếu duy trì, thiếu các điền kiện để có thể điều

khiển đúng theo yêu cầu
II. Viết chơng trình điều khiển khởi động ĐCXC 3 pha bằng phơng pháp đổi nối

/
:
-?C.=D?(2
a. Yêu cầu công nghệ: điều khiển khởi động động cơ bằng phơng pháp đổi nối

/
với các chế độ:
+ Chế độ bằng tay: dùng hai nút ấn để khởi động động cơ và đổi chế độ
khởi động từ sao sang tam giác.
+ Chế độ tự động: sau khi khởi động một thời gian thì tự động chuyển chế
độ khởi động từ sao sang tam giác.
b. Xây dựng Symbol table: định địa chỉ cho các đầu vào/ra.
- Đầu vào: các nút ấn, rơ le nhiệt.
- Đầu ra: các Công tắc tơ.
c. Giản đồ thời gian.
12
d. Viết chơng trình điều khiển.
e. Chạy thử, kiểm tra lỗi.
III. Viết chơng trình điều khiển khởi động ĐCXC 3 pha roto dây quấn dùng 2
hoặc 3 cấp điện trở phụ:
-?C.=D?(2
Q0.1
Q0.0
M0.0
I0.2
I0.1
I0.0

1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
t
O
Nỳt n sao
Nỳt n tam
giỏc
RN hoc nỳt dng
u ra KS
1
0
Gin đồ thời gian chế độ KĐ bằng tay
u ra KT
Biến nhớ M
R1
K1
K2
K3
R3
R2
PT
K

ATM
DC
K
Rth1
Rth2
K1
K2
K3
Rth3
Rth1
Rth2
K3
K1
K2
Rth3
K3
K
M
D
PT
13
a. Yêu cầu công nghệ:
+ Chế độ bằng tay: cắt các điện trở phụ bằng tay thông qua tín hiệu của các
nút ấn.(xem các hình phía dới)
+ Chế độ tự động: tự động cắt các điện trở phụ sau các thời gian quy định.
b. Xây dựng Symbol table:
+ Đầu vào: các nút ấn, rơ le nhiệt.
+ Đầu ra: cho các contactor để loại bỏ các nhóm điện trở.
c. Giản đồ thời gian.
d. Viết chơng trình điều khiển.

e. Chạy thử, kiểm tra lỗi.
I0.2
Q0.3
Q0.2
I0.1
1
0
1
0
1
0
1
0
I0.0
I0.4
Q0.1
Q0.0
0
0
0
0
1
1
1
1
t
0(t)
K
K1
K2

K3
R1
1
0
M
R2
R3
D
14
IV. Viết chơng trình điều khiển đèn tín hiệu GT của một ngã t:
(#59((#5&=(E)&>9F>>)
Khi các chỉ dẫn Set và Reset là đợc thực hiện, số đợc tính
của các điểm (N) bắt đầu tại giá trị lý thuyết bởi bit hoặc
thông số OUT là đợc thiết lập (chỉnh on) hoặc tái thiết lập
(chỉnh off).
Phạm vi của các điểm đó có thể đợc thiết lập hoặc tái thiết
lập từ 1 tới 255. Khi sử dụng chỉ dẫn Reset, nếu bit đợc
tínhlà một trong hai bit T hoặc C, thì khi đó mỗi bit timer
hoặc counter là reset và giá trị hiện thời timer/counter là đ-
ợc xoá .
Điều kiện lỗi khi đặt ENO = 0: SM4.3 (thời gian chạy),
0006 (địa chỉ gián tiếp), 0091 (toán hạng ra của phạm vi).
Các đầu vào/đầu ra Các toán hạng Các kiểu dữ liệu
bit I, Q, M, SM, T, C, V, S, L BOOL
N VB, IB, QB, MB, SMB, SB, LB, AC,
hằng số, *VD, *AC, *LD
BYTE
9$4G?6".>9F>>
15
a. Yêu cầu công nghệ:

+ Chế độ tự động: tự động đa tín hiệu để hiển thị các đèn có màu khác nhau
ở 2 con đờng của ngã t. Không có sự trùng màu đèn tín hiệu.
+ Chế độ tự xử: nhấp nháy đèn vàng ở cả 2 làn đờng (1 lần/1s).
b. Xây dựng Symbol table:
+ Đầu vào: nút ấn của chế độ tự động và tự xử, dừng.
+ Đầu ra: xanh, đỏ, vàng của làn đờng 1.
xanh, đỏ, vàng của làn đờng 2.
c. Giản đồ thời gian.
V1
V2
X1
Đ1
t
T0
Đ2
T1 T2 T3
T4
X2
?HI
?HI
16
d. Viết chơng trình điều khiển.
e. Chạy thử, kiểm tra lỗi.
V. Viết chơng trình điều khiển hệ thống đếm ngời vào/ra của một siêu thị:
J$4GK4G=+?7LM"
a. Yêu cầu công nghệ:
- Đếm đúng số ngời và đa ra đợc tín hiệu cảnh báo:
+ Nhấp nháy đèn 1lần/1s.
+ Báo còi.
- Cho phép ngời quản lý cắt đèn báo động hoặc tự động cắt tín hiệu báo

động sau khoảng thời gian quy định.
b. Xây dựng Symbol table:
- Đầu vào: các sensor phát hiện ngời vào và ra. Nút ấn khởi động và cắt tín
hiệu báo động.
- Đầu ra: đèn và còi báo động.
17
c. Gi¶n ®å thêi gian.
d. ViÕt ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn.
e. Ch¹y thö, kiÓm tra lçi.
18