Báo cáo bài tập lớn môn điều khiển logic – plc giới thiệu chung về plc s7 1200

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT
KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN ĐIỀU
KHIỂN LOGIC – PLC

Giảng viên hướng dẫn : LÊ THỊ THÚY NGA

Sinh viên thực hiện : NHÓM 8

Lớp :TỰ ĐỘNG HÓA 1-K61

HÀ NỘI, NGÀY …THÁNG …NĂM…

I.GIỚI THIỆU CHUNG MỤC LỤC

1.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PLC S7-1200...................................................1

A.KHÁI NIỆM PLC............................................................................................................................2
B.CÁC MODUN TRONG HỆ PLC...........................................................................................................3

2. CÁC TẬP LỆNH ........................................................................4

A. LỆNH OUT................................................................................................................................5
B. LỆNH SET....................................................................................................................................6
.............................................................................................................................................................................
C. LỆNH RESET...............................................................................................................................7
D. BỘ TIMER..................................................................................................................................8

2.RƠ LE TRUNG GIAN.................................................................................9

A.KHÁI NIỆM..................................................................................................................................10
B. CẤU TẠO................................................................................................................................11

C. NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG.............................................................................................................12
D.CÔNG DỤNG VÀ ỨNG DỤNG........................................................................................................12

3.CÔNG TẮC HÀNH TRÌNH.....................................................................13

A.KHÁI NIỆM..................................................................................................................................14
B.CẤU TẠO.................................................................................................................................15

4.NÚT NHẤN.................................................................................................15

A.KHÁI NIỆM..................................................................................................................................16
B.CẤU TẠO.................................................................................................................................17

C.NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG..............................................................................................................18
D.CÔNG DỤNG............................................................................................................................19

II. PHÂN TÍCH HOẠT ĐỘNG
III.KHAI BÁO ĐỊA CHỈ VÀO RA TRÊN PLC
IV.SƠ ĐỒ NỐI DÂY CÁC THIẾT BỊ VÀO RA TRÊN PLC
V.LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN
VI.CHƯƠNG TRÌNH ĐIỂU KHIỂN PLC

GIỚI THIỆU PLC S7-1200

1. Giới thiệu chung về PLC S7-1200
a. Khái niệm chung PLC s7-1200

Năm 2009, Siemens ra dòng sản phẩm S7-1200 dùng để thay thế dần cho S7-
200. So với S7-200 thì S7-1200 có những tính năng nổi trội:

- S7-1200 là một dòng của bộ điều khiển logic lập trình (PLC) có thể kiểm
sốt nhiều ứng dụng tự động hóa. 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 S7-1200

- S7-1200 bao gồm một microprocessor, một nguồn cung cấp được tích hợp
sẵn,
các đầu vào/ra (DI/DO).
-Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vào cả CPU và
chương trình điều khiển:
+Tất cả các CPU đều cung cấp bảo vệ bằng password chống truy cập vào
PLC
+Tính năng “know-how protection” để bảo vệ các block đặc biệt của mình
-S7-1200 cung cấp một cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet và
TCP/IP. Ngồi ra bạn có thể dùng các module truyền thong mở rộng kết nối
bằng RS485 hoặc RS232.
-Phần mềm dùng để lập trình cho S7-1200 là Step7 Basic. Step7 Basic hỗ
trợ ba ngơn ngữ lập trình là FBD, LAD và SCL. Phần mềm này được tích hợp
trong TIA Portal 11 của Siemens.
-Vậy để làm một dự án với S7-1200 chỉ cần cài TIA Portal vì phần mềm này
đã
bao gồm cả mơi trường lập trình cho PLC và thiết kế giao diện HMI

2. Giới thiệu các tập lệnh

a. lệnh OUT

Giá trị của bit có địa chỉ là n sẽ bằng 1

L khi đầu vào của lệnh này bằng 1 và

ngược lại

A Toán hạng n : Q, M, L, D

D Chỉ sử dụng một lệnh out cho 1 địa chỉ

b. Lệnh SET

L Giá trị của các bit có địa chỉ là n sẽ
A bằng 1 khi đầu vào của lệnh này bằng 1
D Khi đầu vào của lệnh bằng 0 thì bit này
vẫn giữ nguyên trạng thái.
c. Lệnh Reset Toán hạng n: Q, M, L, D

Giá trị của các bit có địa chỉ là n sẽ

L bằng 0 khi đầu vào của lệnh này bằng 1.

A Khi đầu vào của lệnh bằng 0 thì các bit

D này vẫn giữ nguyên trạng thái.
Toán hạng n: Q, M, L, D

d. Bộ Timer

Sử dụng lệnh Timer để tạo một chương trình trễ định thời. Số lượng của
Timer phụ thuộc vào người sử dụng và số lượng vùng nhớ của CPU. Mỗi
timer sử dụng 16 byte IEC_Timer dữ liệu kiểu cấu trúc DB. Step 7 tự động
tạo khối DB khi lấy khối Timer

Kích thước và tầm của kiểu dữ liệu Time là 32 bit, lưu trữ như là dữ liệu
Dint : T#-14d_20h_31m_23s_648ms đến T#24d_20h_31m_23s_647ms hay
là - 2.147.483.648 ms đến 2.147.483.647 ms.

1.Timer tạo xung - TP

Timer TP tạo một chuỗi xung với độ rộng

L xung đặt trước. Thay đổi PT, IN không ảnh

A hưởng khi Timer đang chạy.
Khi đầu vào IN được tác động vào timer sẽ

tạo ra một xung có độ rộng bằng thời gian đặt
D PT

2.Timer trễ sườn lên có nhớ - Timer TONR

Thay đổi PT không ảnh hưởng khi Timer

L đang vận hành, chỉ ảnh hưởng khi timer

đếm lại
A

Khi ngõ vào IN chuyển sang “FALSE” khi

vận hành thì timer sẽ dừng nhưng khơng đặt

D lại bộ định thì. Khi chân IN “TRUE” trở lại

thì Timer bắt đầu tính thời gian từ giá trị thời

gian đã tích lũy.

e. Sử dụng bộ Counter

Lệnh Counter được dùng để đếm các sự kiện ở ngoài hay các sự kiện quá
trình ở trong PLC. Mỗi Counter sử dụng cấu trúc lưu trữ của khối dữ liệu DB
để làm dữ liệu của Counter. Step 7 tự động tạo khối DB khi lấy lệnh.
Tầm giá trị đếm phụ thuộc vào kiểu dữ liệu mà bạn chọn lựa. Nếu giá trị đếm
là một số Interger khơng dấu, có thể đếm xuống tới 0 hoặc đếm lên tới tầm
giới hạn. Nếu giá trị đếm là một số interder có dấu, có thể đếm tới giá trị âm
giới hạn hoặc đếm lên tới một số dương giới hạn.

1)Counter đếm lên - CTU

Giá trị bộ đếm CV được tăng lên 1 khi tín hiệu
L ngõ vào CU chuyên từ 0 lên 1. Ngõ ra Q được

A tác động lên 1 khi CV>=PV. Nếu trạng thái R

= Reset được tác động thì bộ đếm CV = 0.

D

2)Counter đếm xuống – CTD

L Giá trị bộ đếm được giảm 1 khi tín hiệu ngõ vào
CD chuyển từ 0 lên 1. Ngõ ra Q được tác động

A lên 1 khi CV <=0. Nếu trạng thái LOAD được
tác động thì CV = PV.

D

f. Counter đếm lên xuống – CTUD

L Giá trị bộ đếm CV được tăng lên 1 khi tín
A hiệu ngõ vào CU chuyển từ 0 lên 1. Ngõ ra
D QU được tác động lên 1 khi CV >=PV. Nếu
trạng thái R = Reset được tác động thì bộ
- So sánh đếm CV = 0.

Giá trị bộ đếm CV được giảm 1 khi tín hiệu
ngõ vào CD chuyển từ 0 lên 1. Ngõ ra QD
được tác động lên 1 khi CV <=0. Nếu trạng
thái Load được tác động thì CV = PV.

a. Lệnh so sánh

So sánh 2 kiểu dữ liệu giống nhau, nếu lệnh so sánh thỏa thì ngõ ra sẽ là
mức 1 = TRUE

Kiểu dữ liệu so sánh là : SInt, Int, Dint, USInt, UDInt, Real, LReal, String, Char,

Time, DTL, Constant.

Lệnh so sánh dùng để so sánh hai giá trị IN1 và

IN2 bao gồm IN1 = IN2, IN1 >= IN2, IN1 <=

IN2, IN1

< IN2, IN1 > IN2 hoặc IN1 <> IN2
L So sánh 2 kiểu dữ liệu giống nhau, nếu lệnh so

A sánh thỏa thì ngõ ra sẽ là mức 1 = TRUE (tác

D động mức cao) và ngược lại

Kiểu dữ liệu so sánh là : SInt, Int, Dint, USInt,

UDInt, Real, LReal, String, Char, Time, DTL,

Constant.

3. Rơ le trung gian
a. khái niệm

-Rơ le trung gian là thiết bị điện tử có kích thước rất nhỏ, có chức năng chuyển mạch tín
hiệu điều khiển và khuếch đại. Chúng được dùng rất nhiều trong các bảng mạch
điện.Trong sơ đồ điều khiển, rơ le trung gian luôn được đặt ở vị trí tiếp điểm giữa các thiết
bị điều khiển có cơng suất nhỏ với thiết bị cơng suất lớn.
Rơ le trung gian có nhiều loại. Hiện nay, chúng được phân loại như sau:
-Theo công suất điện gồm: Role trung gian 5V, 12V, 24VDC.

-Theo cấu tạo chân cắm: Role trung gian 5 chân, 8 chân và 14 chân.

b. Cấu tạo của Rơ le trung gian
-Rơ le trung gian có thiết kế gồm: lõi thép động, lõi thép tĩnh và cuộn dây. Cuộn dây bên
trong có thể là cuộn cường độ, cuộn điện áp hoặc cả 2. Lõi thép động được bọc bởi lị xo
cùng định vị bằng một vít điều chỉnh. Cơ chế tiếp điểm bao gồm tiếp điểm thuận và tiếp
điểm nghịch.
Ngồi ra cịn phải kể đến các bộ phận khác như vỏ bảo vệ và các chân ra tiếp điểm.

c. Nguyên lý hoạt động:
Rơ le trung gian có nguyên lý hoạt động tương tự Contactor nhưng vẫn có sự khác biệt.
Khi cấp điện áp bằng giá trị điện áp định mức vào hai đầu cuộn dây của Rơ le trung gian,
lực điện từ hút mạch từ kín lại, hệ thống tiếp điểm sẽ chuyển đổi trạng thái và duy trì ở
trạng thái này. Tiếp điểm thường đóng sẽ hở ra, tiếp điểm thường hở sẽ đóng lại. Khi
ngưng cấp nguồn, mạch từ hở, hệ thống tiếp điểm trở về trạng thái ban đầu. Cứ như vậy,
nguyên lý hoạt động này được lặp lại.

d. Công dụng của rơ le trung gian trong mạch điều khiển:
*Rơ le trung gian được sử dụng trong mạch điện điều khiển với 2 chức năng chính như

sau:
-Cách ly mạch điều khiển với mạch động lực, cách ly các mạch điện sử dụng và cấp điện

áp khác nhau. Ví dụ trong mạch điều khiển, cuộn hút của Rơ le sử dụng điện áp là
220VAC còn tiếp điểm khi đưa vào thiết bị( biến tần, PLC,…) chỉ sử dụng điện áp nội bộ
24VDC.

-Nhân các tín hiệu cần sử dụng ở 2 vị trí trở lên. Ví dụ đối với Rơ le K5 (đây là Rơ le
báo trạng thái biến tần lỗi), tín hiệu lỗi này đã được nhân lên và sử dụng cho 2 vị trí: tiếp
điểm thường đóng trong mạch khởi động động cơ (Cuộn hút K1) và tiếp điểm thường mở

để đóng/cắt tín hiệu đèn báo lỗi.

-Rơ le trung gian cũng được dùng trong mạch điều khiển PLC. Đầu ra PLC nối với
cuộn hút của Rơ le trung gian, còn các đối tượng cần điều khiển chỉ tương tác với tiếp
điểm Rơ le. Cách đấu nối này giúp bảo vệ đầu ra của PLC do được cách ly với mạch lực
và các cấp điện áp khác.
- Ứng dụng của Rơ le trung gian:

-Được tích hợp trong các bảng mạch điều khiển điện tử dân dụng cũng như trong công
nghiệp, với ưu điểm thiết kế nhỏ gọn và dễ dàng lắp đặt, dễ thay thế.

– Rơ le trung gian thường được sử dụng nhằm truyền tín hiệu khi rơ le chính khơng đảm
bảo khả năng đóng, ngắt do có số tiếp điểm khá nhiều (4 – 6 tiếp điểm). Ngồi ra, relay
trung gian cịn dùng để chia tín hiệu đến nhiều bộ phận khác từ một relay chính trong sơ
đồ mạch điện điều khiển.
-Thường thì người ta chỉ sử dụng relay trung gian cho việc truyền tín hiệu hay dịng điện

có giá trị từ vài Ampe trở xuống. Đối với dòng lớn hơn (vài chục Ampe trở nên) có tích

hợp buồng dập hồ quang thì chúng ra phải sử dụng

3.CƠNG TẮC HÀNH TRÌNH

a. Khái Niệm

Cơng tắc hành trình hay cịn gọi cơng tắc giới hạn hành trình là dạng công tắc dùng
để giới hạn hành trình của các bộ phận chuyển động nào đó trong một cơ cấu hay một hệ
thống. Nó có cấu tạo như cơng tắc điện bình thường, vẫn có chức năng đóng và mở
nhưng có thêm cần tác động để cho các bộ phận chuyển động tác động vào làm thay đổi
trạng thái của tiếp điểm bên trong nó. Cơng tắc hành trình sẽ khơng duy trì trạng thái,

khi khơng cịn tác động nữa chúng sẽ trở về vị trí ban đầu. So với các loại cơng tắc bình
thường khác thì khi được tác động chúng sẽ vẫn duy trì trạng thái cho tới bị được tác
động thêm một lần nữa.

Cơng tắc hành trình có thể dùng để đóng cắt mạch dùng ở lưới điện hạ áp. Nó có tác dụng
giống như nút ấn động tác ấn bằng tay được thay thế bằng động tác va chạm của các bộ
phận cơ khí, làm cho q trình chuyển động cơ khí thành tín hiệu điện.
b. Một cơng tắc hành trình sẽ được cấu tạo từ các bộ phận như sau:

 Bộ phận nhận truyền động: đây là một bộ phận khá quan trọng của một công
tắc hành trình, thứ làm nên sự khác biệt giữa chúng và các loại công tắc khác.
Chúng được gắn trên đầu của cơng tắc có nhiệm vụ nhận tác động từ các bộ
phận chuyển động để tác động kích hoạt cơng tắc.

 Thân công tắc: phần thân của công tắc sẽ bao gồm các linh kiện bên trong với
lớp vỏ bằng nhựa giúp chúng va dâp, bảo vệ các mạch điện bên trong khỏi các
tác nhân tác động vật lý.

 Chân kết nối: đây được xem là phần tín hiệu ngõ ra cho cơng tắc vì nó có
nhiệm vụ truyền tín hiệu đến các thiết bị khác khi bị tác động bởi bộ phận truyền
động.

Nguyên lý hoạt động của công tắc hành trình là gì ?
*Về nguyên lý hoạt động của cơng tắc hành trình thì cũng khá đơn giản :

- thông thường một công tắc sẽ có các bộ phận hoạt động như sau: cần tác động, chân
COM, chân thường đóng (NC) và chân thường hở (NO). Ở trạng thái bình thường khơng
có sự tác động đến bộ phận truyền động của cơng tắc thì tiếp điểm giữa chân COM và
chân NC sẽ được đấu với nhau. Nhưng khi có sự tác động vào bộ phận truyền động sẽ làm
cho chân COM chân NC tách ra sau đó và chân COM sẽ tác động vào chân NO. Tiếp theo

đó sẽ kích hoạt trạng thái hoạt động và điều khiển tín hiệu ngõ ra của cơng tắc.

Nút nhấn là gì?

a.Khái Niệm

- Nút nhấn là một loại khí cụ dùng để đóng/ngắt các thiết bị điện, máy móc hoặc
một số loại quá trình trong điều khiển.

-Nút ấn thường được đặt trên bảng điều khiển, tủ điện, công tắc nút nhấn,... Khi
thao tác với nút ấn, quý khách cần dứt khốt để mở hoặc đóng mạch điện.

-Hầu hết, các nút ấn được làm từ nhựa hoặc kim loại. Hình dạng và kích thước
của nút ấn sẽ được tùy chỉnh để phù hợp với ngón tay và bàn tay của người vận
hành.

-Nút ấn được thiết kế và sản xuất theo tiêu chuẩn cao, có kiểu dáng đẹp, kết cấu
chất lượng, chắc chắn, dễ dàng lắp đặt và thay thế.

Nút ấn Idec dùng để thay đổi trạng thái hoạt động của hệ thống

b. Cấu tạo nút nhấn

-Cấu tạo của nút ấn gồm: hệ thống lò xo, hệ thống các tiếp điểm thường hở (NO)
– thường đóng (NC) và vỏ bảo vệ.

 Đối với nút nhấn nhả: Các tiếp điểm sẽ chuyển trạng thái khi có lực tác động

vào nút ấn. Ngược lại, tiếp điểm sẽ trở lại trạng thái ban đầu khi khơng cịn lực tác

động vào nút ấn.

 Đối với nút nhấn giữ: Các tiếp điểm sẽ chuyển trạng thái khi có lực tác động

vào nút nhấn. Khi khơng cịn lực tác động vào nút ấn, trạng thái tiếp điểm vẫn duy trì,

tác động lực vào nút nhấn thêm một lần nữa để tiếp điểm trở lại trạng thái ban đầu.

c. Nguyên lý hoạt động

-Nguyên lý hoạt động của nút ấn là một quy trình gồm các bước nối tiếp nhau, cụ
thể như sau:

 Khi người dùng nhấn nút, tiếp điểm động sẽ chạm vào tiếp điểm tĩnh và làm thay

đổi trạng thái của tiếp điểm.

 Trong một số trường hợp nhất định, người sử dụng sẽ cần giữ nút hoặc nhấn liên

tục vào nút ấn để kích hoạt cho thiết bị hoạt động.

 Một số loại nút nhấn khác sẽ có chốt giữ nút bật cho đến khi người sử dụng nhấn

thêm lần nữa.

Nút nhấn Idec khơng có đèn

d. Công dụng

+ Với nguyên lý hoạt động đã được đề cập, chắc hẳn quý khách cũng đã hiểu đôi

chút về công dụng của thiết bị này rồi đúng khơng? Cơng dụng chính của nút ấn
đó là duy trì và đảo trạng thái sau mỗi lần bị tác động.

+ Nút nhấn nhả cho phép đóng/ngắt các thiết bị mà không cần phải qua hệ thống
mạch tự giữ. Nhờ đó, giúp tiết kiệm dây dẫn trong bảng mạch điều khiển và
không chiếm q nhiều diện tích trong tủ điện vì 2 nhiệm vụ đóng/ngắt đều được
thể hiện trên cùng 1 nút ấn.

- Ứng dụng của nút ấn

+ Công tắc nút ấn sử dụng nhiều trong các hệ thống tủ điều khiển từ dân dụng
đến cơng nghiệp. Chúng có thể bật, tắt máy hoặc làm cho thiết bị thực hiện các
hoạt động cụ thể. Trong một số trường hợp, các nút nhấn có thể kết nối thơng qua
liên kết cơ học, điều khiển một nút ấn khác hoạt động.

+ Mỗi màu sắc trên nút nhấn sẽ được quy định để biểu thị một mục đích nhất
định. Ví dụ như nút nhấn màu xanh thường được sử dụng để bật thiết bị hay nút
ấn màu đỏ để tắt thiết bị. Điều này tránh gây nên một số nhầm lẫn với nút nhấn
dừng khẩn cấp, bởi loại nút này cũng có màu đỏ, tuy nhiên lại có sự khác biệt về

kích thước. Bạn có thể dựa vào đặc điểm này để phân biệt nút nhấn màu đỏ thông
thường với nút dừng khẩn cấp.