trình bày và cho ví dụ về lệnh truyền và nhận dữ liệu qua mạng trong s7 200

ĐỒ ÁN MƠN HỌC 3

GVHD:THS.NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT

LỜI NĨI ĐẦU


Trong những năm gần đây, nước ta đang đẩy mạnh quá trình cơng nghiệp hóa và
hiện đại hóa. Số lượng các nhà máy công nghiệp, các hoạt động thương mại, dịch vụ,
… gia tăng nhanh chóng, dẫn đến q trình sản xuất và tiêu dùng ở nước ta tăng lên
đáng kể và dự báo sẽ tiếp tục tăng nhanh trong những năm tới. Do đó mà hiện nay
chúng ta đang rất cần đội ngũ những người am hiểu về điện- tự động để làm công tác
thiết kế cũng như vận hành, cải tạo và sửa chữa các hệ thống tự động nói chung.
Cùng với xu thế hội nhập quốc tế hiện nay là vịêc mở rộng quan hệ quốc tế, ngày
càng có thêm nhiều nhà đầu tư nước ngồi đến với chúng ta. Do vậy mà vấn đề đặt ra
là chúng ta cần phải nắm được hệ thống lập trình và điều khiển một cách có bài bản và
đúng quy cách, phù hợp với các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành. Có như thế thì chúng ta
mới có thể theo kịp với trình độ của các nước.
Với mục đích giúp sinh viên củng cố kiến thức và áp dụng những gì được học ở
trường vào thực tế. Em làm đồ án này với nhiệm vụ thực hiện đồ án lập trình và điều
khiển tự động với đề tài “Trình bày và cho ví dụ về lệnh truyền và nhận dữ

liệu qua mạng trong s7 200”
Dù rất cố gắng thực hiện đồ án này dưới sự hướng dẫn tận tình của cơ Nguyễn
Trần Minh Nguyệt và sự giúp đỡ của các lớp bạn, nhưng do trình độ kiến thức cịn
hạn chế nên vẫn khơng tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được sự đóng góp ý
kiến, phê bình và sửa chữa từ q Thầy Cơ và các bạn sinh viên để tập đồ án hoàn thiện
hơn. Em xin chân thành cảm ơn.

Sinh viên thực hiện
Lê Quốc Trầm

SVTH: LÊ QUỐC TRẦM

Trang: 1


ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3

GVHD:THS.NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT

LỜI CẢM ƠN


Xin chân thành cảm ơn tồn thể các thầy cơ khoa Điện – Điện Tử Trường ĐH SƯ
PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM đã truyền thụ những kiến thức cơ bản, giúp em hồn
thành đề tài này.
Xin chân thành cảm ơn cơ NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT đã hết lịng
hướng dẫn tận tình cho em những kiến thức quý báu để thực hiện đề tài này.
Cuối cùng xin chân thành cảm ơn toàn thể các bạn sinh viên đã tận tình giúp đỡ
tơi trong thời gian qua.

Sinh viên thực hiện
Lê Quốc Trầm

SVTH: LÊ QUỐC TRẦM

Trang: 2


ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3

GVHD:THS.NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................

............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
...........................................................................................................................................

Tp.Hồ Chí Minh, ngày…tháng…năm 2011

SVTH: LÊ QUỐC TRẦM

Trang: 3


ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3

GVHD:THS.NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT

MỤC LỤC

PHẦN DẪN NHẬP.............................................................................6
ĐẶT VẤN ĐỀ...............................................................................................6
PHÂN TÍCH TÀI LIỆU ................................................................................6
CHƯƠNG1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ PLC S7-200 ...................................7
I.Tổng quát về PLC...................................................................................................7

1.Giới thiệu PLC....................................................................................................7
2. Cấu trúc , nguyên lý hoạt động của PLC.........................................................8

3. Các hoạt động xử lý bên trong PLC.................................................................10
a. Xử lý chương trình.......................................................................................10
b. Xử lý xuất nhập.............................................................................................10
II. PLC
SIMATIC
S7-200
CPU
214......................................................................11
1.Cấu trúc phần cứng của CPU 214......................................................................11
2. Cổng truyền thơng ............................................................................................12
3.Cấu trúc chương trình của S7-200 .....................................................................14
4.Thực hiện chương trình của S7-200...................................................................14
CHƯƠNG 2 :LỆNH TRUYỀN VÀ LỆNH NHẬN DỮ LIỆU ...............................18
1.Kiểu MPI, PPI......................................................................................................18
2.Kiểu mạng Modbus...............................................................................................19
CHƯƠNG 3:VÍ DỤ VỀ VIỆC TRUYỀN NHẬN DỮ LIỆU VỀ MẠNG
MODBUS.....................................................................................................................21

A.giới thiệu Modbus RTU.............................................................................22
1. Giới thiệu..........................................................................................................22
2. Master và slave trong mạng modbus................................................................22
3. Cấu trúc bức điện trong modbus: gồm có 4 phần như sau...............................22
4. Mã hóa dữ liệu trong mạng modbus.................................................................22
5. Địa chỉ ngõ vào, ngõ ra, và thanh ghi theo chuẩn modbus..............................23

SVTH: LÊ QUỐC TRẦM

Trang: 4

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3

GVHD:THS.NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT

6. Mã hàm truy xuất dữ liệu theo chuẩn modbus.................................................24
6.1 Mã hàm đọc ngõ ra.....................................................................................24
6.2 Mã hàm đọc ngõ vào..................................................................................25
6.3 Mã hàm đọc thanh ghi................................................................................25
B. Modbus trong PLC S7 200................................................................................26
1. Hàm truyền nhận dữ liệu trong Master........................................................26
1.1 Hàm khởi tạo chuẩn modbus..................................................................26
1.2 Hàm truyền nhận dữ liệu:Modbus message...........................................26
2. Hàm khởi tạo và truyền nhận dữ liệu tron slave............................................31
2.1 Hàm Modbus INT....................................................................................32
2.2 Hàm modbus Slave...................................................................................32
Kết luận..........................................................................................................................32
Tài liệu tham khảo.........................................................................................................33

SVTH: LÊ QUỐC TRẦM

Trang: 5


ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3

GVHD:THS.NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT

PHẦN DẪN NHẬP

I.

ĐẶT VẤN ĐỀ:

Để ngày càng động hóa cao sản xuất ra được nhiều sản phẩm trong thời gian ngắn con
người đã trải qua q trình tìm tịi nghiên cứu và khơng ngừng cải tiến trong quá trình
sản xuất. Đến nay con người đã tìm tịi và phát triển nhiều máy móc tự động. Bên cạnh
việc tạo ra tạo ra các máy móc đó con người vẫn được xem là vị trí trung tâm để giao
tiếp với máy móc và làm cho máy móc ngày càng phục vụ cho lợi ích con người và con
người ngày càng không ngừng nâng cao chất lượng cũng như đẩy nhanh quá trình sản
xuất. Vì vậy một ngành cơng nghệ mới được hình thành : “Cơng nghệ tự động”
Cơng nghệ tự động giữ vai trị quan trọng trong đời sống cũng như trong q trình cơng
nghệp hóa hiện đại hóa của bất kỳ nước nào. Đánh giá nền cơng nghiệp của một quốc
gia, người ta có thể dựa vào mức tự động hóa của một quốc gia đó. Đây là ngành cơng
nghiệp mà các nước phát triển áp dụng rất nhiều. Và với nước ta hiện nay, với sự đầu tư
của nước ngồi, hàng loạt cơng ty, nhà máy, xí nghệp mọc lên, nhu cầu về đời sống
sinh hoạt cũng nâng cao. Do đó việc tự động hóa nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao
cho nhà máy, xí nghiệp cũng như là khu dân cư, trường học, … là một nhu cầu rất cần
thiết.
II. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI :
Trình bày và cho ví dụ về lệnh truyền và nhận dữ liệu qua mạng trong s7 200
Đề tài nhằm tìm hiểu về việc truyền và nhận dữ liệu qua mạng của PLC s7 200 làm
cho sinh viên ôn lại và nắm vững những kiến thức đã học và đồng thời làm quen với
việc kết nối các thiết bị phần cứng thực tế lại với nhau.

SVTH: LÊ QUỐC TRẦM

Trang: 6


ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3

CHƯƠNG 1:

GVHD:THS.NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT

GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ PLC S7-200
I.Tổng quát về PLC:

1.

Giới thiệu PLC:
PLC viết tắt của Programmable Logic Controller , là thiết bị điều khiển lập
trình được (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật tốn điều khiển logic
thơng qua một ngơn ngữ lập trình. Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một
loạt trình tự các sự kiện. Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích
(ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì
hay các sự kiện được đếm. Một khi sự kiện được kích hoạt thật sự, nó bật ON hay
OFF thiết bị điều khiển bên ngoài được gọi là thiết bị vật lý. Một bộ điều khiển lập
trình sẽ liên tục “lặp” trong chương trình do “người sử dụng lập ra” chờ tín hiệu ở
ngõ vào và xuất tín hiệu ở ngõ ra tại các thời điểm đã lập trình.
Để khắc phục những nhược điểm của bộ điều khiển dùng dây nối ( bộ điều
khiển bằng Relay) người ta đã chế tạo ra bộ PLC nhằm thỏa mãn các yêu cầu sau :
 Lập trình dể dàng , ngơn ngữ lập trình dễ học .
 Gọn nhẹ, dể dàng bảo quản , sửa chữa.
 Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp .
 Hồn tồn tin cậy trong môi trường công nghiệp .
 Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như : máy tính , nối mạng , các
mơi Modul mở rộng.
 Giá cả cá thể cạnh tranh được.
Các thiết kế đầu tiên là nhằm thay thế cho các phần cứng Relay dây nối và các

Logic thời gian .Tuy nhiên ,bên cạnh đó việc địi hỏi tăng cường dung lượng nhớ
và tính dể dàng cho PLC mà vẫn bảo đảm tốc độ xử lý cũng như giá cả … Chính
điều này đã gây ra sự quan tâm sâu sắc đến việc sử dụng PLC trong cơng nghiệp .
Các tập lệnh nhanh chóng đi từ các lệnh logic đơn giản đến các lệnh đếm , định
thời , thanh ghi dịch … sau đó là các chức năng làm toán trên các máy lớn … Sự
phát triển các máy tính dẫn đến các bộ PLC có dung lượng lớn , số lượng I / O
nhiều hơn.
Trong PLC, phần cứng CPU và chương trình là đơn vị cơ bản cho quá trình
điều khiển hoặc xử lý hệ thống. Chức năng mà bộ điều khiển cần thực hiện sẽ được
xác định bởi một chương trình . Chương trình này được nạp sẵn vào bộ nhớ của
PLC, PLC sẽ thực hiện việc điều khiển dựa vào chương trình này. Như vậy nếu
muốn thay đổi hay mở rộng chức năng của qui trình cơng nghệ , ta chỉ cần thay đổi
chương trình bên trong bộ nhớ của PLC . Việc thay đổi hay mở rộng chức năng sẽ
được thực hiện một cách dể dàng mà không cần một sự can thiệp vật lý nào so với
các bộ dây nối hay Relay .
2. Cấu trúc , nguyên lý hoạt động của PLC
a. Cấu trúc
Tất cả các PLC đều có thành phần chính là :
Một bộ nhớ chương trình RAM bên trong ( có thể mở rộng thêm một số bộ nhớ
ngoài EPROM ).
SVTH: LÊ QUỐC TRẦM

Trang: 7


ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3

GVHD:THS.NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT

Một bộ vi xử lý có cổng giao tiếp dùng cho việc ghép nối với PLC .

Các Modul vào /ra.
Bên cạnh đó, một bộ PLC hồn chỉnh cịn đi kèm thêm một đơn vị lập trình
bằng tay hay bằng máy tính. Hầu hết các đơn vị lập trình đơn giản đều có đủ RAM để
chứa đựng chương trình dưới dạng hồn thiện hay bổ sung. Nếu đơn vị lập trình là đơn
vị xách tay, RAM thường là loại CMOS có pin dự phịng, chỉ khi nào chương trình đã
được kiểm tra và sẳn sàng sử dụng thì nó mới truyền sang bộ nhớ PLC. Đối với các
PLC lớn thường lập trình trên máy tính nhằm hổ trợ cho việc viết, đọc và kiểm tra
chương trình. Các đơn vị lập trình nối với PLC qua cổng RS232, RS422, RS485, …
b. Nguyên lý hoạt động của PLC
 Đơn vị xử lý trung tâm
CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC. Bộ xử lý sẽ đọc và kiểm tra
chương trình được chứa trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện thứ tự từng lệnh trong
chương trình , sẽ đóng hay ngắt các đầu ra. Các trạng thái ngõ ra ấy được phát tới các
thiết bị liên kết để thực thi. Và toàn bộ các hoạt động thực thi đó đều phụ thuộc vào
chương trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ.
 Hệ thống bus
Hệ thống Bus là tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín
hiệu song song :
Address Bus : Bus địa chỉ dùng để truyền địa chỉ đến các Modul khác nhau.
Data Bus
: Bus dùng để truyền dữ liệu.
Control Bus : Bus điều khiển dùng để truyền các tín hiệu định thì và điểu
khiển đồng bộ các hoạt động trong PLC .
Trong PLC các số liệu được trao đổi giữa bộ vi xử lý và các modul vào ra thông
qua Data Bus. Address Bus và Data Bus gồm 8 đường, ở cùng thời điểm cho phép
truyền 8 bit của 1 byte một cách đồng thời hay song song.
Nếu một modul đầu vào nhận được địa chỉ của nó trên Address Bus , nó sẽ
chuyển tất cả trạng thái đầu vào của nó vào Data Bus. Nếu một địa chỉ byte của 8 đầu
ra xuất hiện trên Address Bus, modul đầu ra tương ứng sẽ nhận được dữ liệu từ Data
bus. Control Bus sẽ chuyển các tín hiệu điều khiển vào theo dõi chu trình hoạt động

của PLC .
Các địa chỉ và số liệu được chuyển lên các Bus tương ứng trong một thời gian
hạn chế.
Hệ thống Bus sẽ làm nhiệm vụ trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và I/O . Bên
cạch đó, CPU được cung cấp một xung Clock có tần số từ 1÷8 MHZ. Xung này quyết
định tốc độ hoạt động của PLC và cung cấp các yếu tố về định thời, đồng hồ của hệ
thống.
 Bộ nhớ
PLC thường yêu cầu bộ nhớ trong các trường hợp :
Làm bộ định thời cho các kênh trạng thái I/O.

SVTH: LÊ QUỐC TRẦM

Trang: 8


ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3

GVHD:THS.NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT

Làm bộ đệm trạng thái các chức năng trong PLC như định thời, đếm, ghi các
Relay.
Mỗi lệnh của chương trình có một vị trí riêng trong bộ nhớ, tất cả mọi vị trí trong
bộ nhớ đều được đánh số, những số này chính là địa chỉ trong bộ nhớ .
Địa chỉ của từng ô nhớ sẽ được trỏ đến bởi một bộ đếm địa chỉ ở bên trong bộ vi
xử lý. Bộ vi xử lý sẽ giá trị trong bộ đếm này lên một trước khi xử lý lệnh tiếp theo .
Với một địa chỉ mới , nội dung của ô nhớ tương ứng sẽ xuất hiện ở đấu ra, quá trình
này được gọi là quá trình đọc .
Bộ nhớ bên trong PLC được tạo bỡi các vi mạch bán dẫn, mỗi vi mạch này có
khả năng chứa 2000 ÷ 16000 dịng lệnh , tùy theo loại vi mạch. Trong PLC các bộ nhớ

như RAM, EPROM đều được sử dụng .
RAM (Random Access Memory ) có thể nạp chương trình, thay đổi hay xóa bỏ
nội dung bất kỳ lúc nào. Nội dung của RAM sẽ bị mất nếu nguồn điện nuôi bị mất . Để
tránh tình trạng này các PLC đều được trang bị một pin khơ, có khả năng cung cấp
năng lượng dự trữ cho RAM từ vài tháng đến vài năm. Trong thực tế RAM được dùng
để khởi tạo và kiểm tra chương trình. Khuynh hướng hiện nay dùng CMOSRAM nhờ
khả năng tiêu thụ thấp và tuổi thọ lớn .
EPROM (Electrically Programmable Read Only Memory) là bộ nhớ mà người sử
dụng bình thường chỉ có thể đọc chứ khơng ghi nội dung vào được . Nội dung của
EPROM không bị mất khi mất nguồn , nó được gắn sẵn trong máy , đã được nhà sản
xuất nạp và chứa hệ điều hành sẵn. Nếu người sử dụng không muốn mở rộng bộ nhớ
thì chỉ dùng thêm EPROM gắn bên trong PLC . Trên PG (Programer) có sẵn chổ ghi
và xóa EPROM.
Mơi trường ghi dữ liệu thứ ba là đĩa cứng hoặc đĩa mềm, được sử dụng trong
máy lập trình. Đĩa cứng hoăc đĩa mềm có dung lượng lớn nên thường được dùng để
lưu những chương trình lớn trong một thời gian dài .
Kích thước bộ nhớ :
 Các PLC loại nhỏ có thể chứa từ 300 ÷1000 dịng lệnh tùy vào cơng nghệ chế tạo .
 Các PLC loại lớn có kích thước từ 1K ÷ 16K, có khả năng chứa từ 2000 ÷16000
dịng lệnh.
Ngồi ra cịn cho phép gắn thêm bộ nhớ mở rộng như RAM , EPROM.
 Các ngỏ vào ra I / O
Các đường tín hiệu từ bộ cảm biến được nối vào các modul (các đầu vào của
PLC ) , các cơ cấu chấp hành được nối với các modul ra ( các đầu ra của PLC ) .
Hầu hết các PLC có điện áp hoạt động bên trong là 5V , tín hiêu xử lý là
12/24VDC hoặc 100/240VAC.
Mỗi đơn vị I / O có duy nhất một địa chỉ, các hiển thị trạng thái của các kênh I /
O được cung cấp bỡi các đèn LED trên PLC , điều này làm cho việc kiểm tra hoạt
động nhập xuất trở nên dể dàng và đơn giản .
Bộ xử lý đọc và xác định các trạng thái đầu vào (ON,OFF) để thực hiện việc đóng

hay ngắt mạch ở đầu ra .
3. Các hoạt động xử lý bên trong PLC
SVTH: LÊ QUỐC TRẦM

Trang: 9


ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3

GVHD:THS.NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT

a. Xử lý chương trình
Khi một chương trình đã được nạp vào bộ nhớ của PLC , các lệnh sẽ được trong
một vùng địa chỉ riêng lẻ trong bộ nhớ .
PLC có bộ đếm địa chỉ ở bên trong vi xử lý, vì vậy chương trình ở bên trong bộ
nhớ sẽ được bộ vi xử lý thực hiện một cách tuần tự từng lệnh một, từ đầu cho đến cuối
chương trình . Mỗi lần thực hiện chương trình từ đầu đến cuối được gọi là một chu kỳ
thực hiện. Thời gian thực hiện một chu kỳ tùy thuộc vào tốc độ xử lý của PLC và độ
lớn của chương trình. Một chu kỳ thực hiện bao gồm ba giai đoạn nối tiếp nhau :
 Đầu tiên, bộ xử lý đọc trạng thái của tất cả đầu vào. Phần chương trình phục vụ
cơng việc này có sẵn trong PLC và được gọi là hệ điều hành .
 Tiếp theo, bộ xử lý sẽ đọc và xử lý tuần tự lệnh một trong chương trình. Trong ghi
đọc và xử lý các lệnh, bộ vi xử lý sẽ đọc tín hiệu các đầu vào, thực hiện các phép
tốn logic và kết quả sau đó sẽ xác định trạng thái của các đầu ra.
 Cuối cùng, bộ vi xử lý sẽ gán các trạng thái mới cho các đầu ra tại các modul đầu
ra.
b. Xử lý xuất nhập
Gồm hai phương pháp khác nhau dùng cho việc xử lý I / O trong PLC :
 Cập nhật liên tục
Điều nay đòi hỏi CPU quét các lệnh ngỏ vào (mà chúng xuất hiện trong chương

trình ), khoảng thời gian Delay được xây dựng bên trong để chắc chắn rằng chỉ có
những tín hiệu hợp lý mới được đọc vào trong bộ nhớ vi xử lý. Các lệnh ngỏ ra được
lấy trực tiếp tới các thiết bị. Theo hoạt động logic của chương trình, khi lệnh OUT
được thực hiện thì các ngỏ ra cài lại vào đơn vị I / O, vì thế nên chúng vẫn giữ được
trạng thái cho tới khi lần cập nhật kế tiếp.
 Chục ảnh quá trình xuất nhập
Hầu hết các PLC loại lớn có thể có vài trăm I / O, vì thế CPU chỉ có thể xử lý
một lệnh ở một thời điểm . Trong suốt quá trình thực thi, trạng thái mỗi ngõ nhập phải
được xét đến riêng lẻ nhằm dị tìm các tác động của nó trong chương trình. Do chúng
ta u cầu relay 3ms cho mỗi ngõ vào, nên tổng thời gian cho hệ thống lấy mẫu liên
tục trở nên rất dài và tăng theo số ngõ vào.
Để làm tăng tốc độ thực thi chương trình, các ngõ I/O được cập nhật tới một
vùng đặc biệt trong chương trình. Ở đây, vùng RAM đặc biệt này được dùng như một
bộ đệm lưu trạng thái các logic điều khiển và các đơn vị I/O. Mỗi ngõ vào ra đều có
một địa chỉ I/O RAM này. Suốt quá trình copy tất cả các trạng thái vào trong I/O
RAM. Quá trình này xảy ra ở một chu kỳ chương trình (từ Start đến End).
Thời gian cập nhật tất cả các ngõ vào ra phụ thuộc vào tổng số I/O được copy tiêu
biểu là vài ms. Thời gian thực thi chương trình phụ thuộc vào chiều dài chương trình
điều khiển tương ứng mỗi lệnh mất khong t 1ữ10 às.
III. PLC SIMATIC S7-200 CPU 214
1.
Cu trỳc phần cứng của CPU 214
S7-200 là thiết bị điều khiển logic khả trình loại nhỏ của Hãng SIEMNS (CHLB
Đức) có cấu trúc theo kiểu Modul và có các modul mở rộng. Các modul này được sử
SVTH: LÊ QUỐC TRẦM

Trang: 10


ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3

GVHD:THS.NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT

dụng cho nhiều ứng dụng lập trình khác nhau. Thành phần cơ bản của S7-200 là khối
vi xử lý CPU-214.
 CPU-214 bao gồm 14 ngõ vào và 10 ngõ ra, có khả năng thêm 7 modul mở rộng.
 2.048 từ đơn (4 Kbyte) thuộc miền nhớ đọc / ghi non-volatile để lưu chương trình
(vùng nhớ có giao diện với EEPROM).
 2.048 từ đơn (4 Kbyte) thuộc kiểu đọc ghi để lưu dữ liệu, trong đó 512 từ đầu thuộc
miền non-volatile.
 Tổng số ngõ vào / ra cực đại là 64 ngõ vào và 64 ngõ ra.
 128 Timer chia làm 3 loại theo độ phân giải khác nhau: 4 Timer 1ms, 16 Timer
10ms và 108 Timer 100ms.
 128 bộ đếm chia làm 2 loại: chỉ đếm tiến và vừa đếm tiến vừa đếm lùi.
 688 bít nhớ đặc biệt dùng để thơng báo trạng thái và đặt chế độ làm việc.
 Các chế độ xử lý ngắt gồm: ngắt truyền thông, ngắt theo sườn lên hoặc xuống, ngắt
thời gian, ngắt của bộ đếm tốc độ cao và ngắt truyền xung.
 3 bộ đếm tốc độ cao với nhịp 2Khz và 7 Khz.
 2 bộ phát xung nhanh cho dãy xung kiểu PTO hoặc kiểu PWM.
 2 bộ điều chỉnh tương tự
 Toàn bộ vùng nhớ không bị mất dữ liệu trong khoảng thời gian 190 giờ kể từ khi
PLC bị mất nguồn cung cấp.
Các đèn báo trên S7-200 CPU214
 SF (đèn đỏ): Đèn đỏ SF báo hiệu hệ thống bị hỏng.
 RUN (đèn xanh): Đen xanh RUN chỉ định PLC đang ở chế độ làm việc và thực
hiện chương trình được nạp vào trong máy .
 STOP (đèn vàng): Đèn vàng STOP chỉ định rằng PLC đang ở chế độ dừng chương
trình va đang thực hiện lại.
 Cổng vào ra
 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 cơng 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.
 Chế độ làm việc
PLC có 3 chế độ làm việc:
 RUN: cho phép PLC thực hiện chương trình từng bộ nhớ, PLC sẽ chuyển từ RUN
sang STOP nếu 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

SVTH: LÊ QUỐC TRẦM

Trang: 11


ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3

GVHD:THS.NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT

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 các 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 300 ÷38.400 baud.
Để ghép nối S7-200 với máy lập trình PG702 hoặc các loại máy lập trình
thuộc họ PG7xx có thể dùng một cáp nối thẳng MPI. Cáp đó đi kèm với máy lập
1
trình.

Ghép nối S7-200 với máy tính PC qua cổng RS232 cần có cáp nối PC / PPI
với bộ chuyển đổi RS232 / RS485.
Chân
Giải thích
1
5

4
9

3

·····
8

7

1
6

····

2

24 VDC

3

2

Đất

Truyền và nhận dữ liệu

4

Không sử dụng

5

Đất

6
5 VDC (điện trở trong 100Ω)
1. Cấu trúc bộ nhớ
Bộ nhớ S7-200 được chia thành 4 vùng với 1 tụ có mA tối đa) duy trì dữ liệu
7
24 VDC (120 nhiệm vụ
trong một khoảng thời gian nhất định khi mất nguồn. Bộ nhớ S7-200 có tính năng
8
động cao, đọc, ghi được trong toàn vùng, loạiTruyền vàbit nhớ đặc biệt SM (Special
trừ các nhận dữ liệu
memory) chỉ có thể truy nhập để đọ
9
Khơng sử dụng
EEPROM
MIỀN NHỚ NGỒI

Chương trình

Chương
trình

Tham số

Tham số

Tham số

Dữ liệu

Tụ

Chương
trình

Dữ liệu

Dữ liệu

Vùng đối tượng
 Vùng chương trình
Là nguồn nhờ được sử dụng để lưu giữ các lệnh chương trình. Vùng này thuộc
kiểu non-volatile đọc / ghi được.
 Vùng tham số
Là miền lưu giữ các tham số như: từ khóa, địa chỉ trạm, … cũng giống như
vùng chương trình, thuộc kiểu non-volatile đọc / ghi được.
 Vùng dữ liệu

SVTH: LÊ QUỐC TRẦM

Trang: 12


ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3

GVHD:THS.NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT

Là miền nhớ động được sử dụng để cất giữ các dữ liệu của chương trình. Nó có
thể được truy cập theo từng bít, từng byte, từng từ đơn (W-Word) hoặc theo từ kép
(DW_ Double Word), vùng dữ liệu được chia thành những miền nhớ nhỏ với các
công dụng khác nhau. Chúng được ký hiệu bằng chữ cái đầu theo từ tiếng Anh, đặc
trưng cho công dụng riêng của chúng như sau:
V : Variable Memory.
I : Input image register.
O : Output image regiter.
M : Internal Memory bits.
SM : Special Memory bits.
Tất cả các miền này đều có thể truy nhập theo từng bít, từng byte, từng từ
(word) hoặc từ kép (double word).
 Vùng đối tượng
Bao gồm các thanh ghi Timer, bộ đếm tốc độ cao, bộ đệm vào ra, thanh ghi AC.
Vùng này không thuộc kiểu Non-Volatile nhưng đọc / ghi được .
2. Mở rộng cổng vào ra
CPU 214 cho phép mở rộng nhiều nhất 7 Modul. Các modul mở rộng tương tự
và có thể mở rộng cổng vào của PLC bằng cách ghép nối thêm vào nó các modul mở
rộng về phía bên phải của CPU, làm thành một móc xích . Địa chỉ của các vị trí của
các modul được xác định cùng kiểu . Ví dụ như một modul cổng ra không thể gán địa
chỉ của một modul cổng vào, cũng như một modul tương tự khơng thể có địa chỉ như
một modul số và ngược lại .

Các modul mở rộng số hay tương tự đều chiếm chổ trong bộ đệm, tương tự với
số đầu vào/ra của modul .
Sau đây là địa chỉ của một số modul mở rộng trên CPU214
Modul
CPU214

0

Modul
1

Modul
2

Modu
3

4

4vào/4a
I0.0
Q0.0
I0.1
Q0.1
I0.2
Q0.2
I0.3
Q0.3
I0.4
Q0.4

8 vào

3vào/1a
Analog

8 ra

I2.0
I2.1
I2.2
I2.3
Q2.0
Q2.1
Q2.2
Q2.3

I3.0
I3.1
I3.2
I3.3
I3.4
I3.5
I3.6
I3.7

AIW 0
AIW 2
AIW 4

Q3.0
Q3.1
Q3.2
Q3.3
Q3.4
Q3.5
Q3.6
Q3.7

SVTH: LÊ QUỐC TRẦM

AQW 0

Modul
3vào/1a
AIW8
AIW12
AQW 4

Trang: 13


ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3

GVHD:THS.NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT

I0.5
Q0.5
I0.6
Q0.6

I0.7
Q0.7
I1.0
Q1.0
I1.1
Q1.1
I1.2
I1.3
I1.4
I1.5

3. Cấu trúc chương trình của S7-200
Có thể được lập trình cho PLC S7-200 bằng cách sử dụng một trong các phần
mềm :
Step 7 – Micro / Dos
Step 7 – Micro / Win
Những phần mềm này đều có thể cài đặt được trên các máy lập trình họ
PG 7xx và các máy tính cá nhân.
Các chương trình cho S7-200 phải có cấu trúc bao gồm chương trình chính
(main program) và sau đó đến các chương trình con và các chương trình xử lý ngắt.
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 phải được
viết sau lệnh kết thúc chương trình đó là lệnh MEND.
Các chương trình xử lý ngắt cũng là một bộ phận của chương trình. Nếu cần sử
dụng phải viết sau lệnh kết thúc chương trình chính (MEND).
Các chương trình được nhóm lại thành một nhóm ngay sau chương trình chính,
sau đó đến các chương trình xử lý ngắt. Cũng có thể do trộn lẫn các chương trình con
và chương trình xử lý ngắt ở sau chương trình chính

SVTH: LÊ QUỐC TRẦM

Trang: 14


ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3

Main program

GVHD:THS.NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT

Thực hiện trong vịng qt

MEND
SBRO Chương trình con thứ nhất

Thực hiện khi chương trình chính gọi

RET
SBRn Chương trình thứ n+1
RET
INT 0 Chương trình xử lý ngắt thứ
nhất
RET I
INT n Chương trình xử lý ngắt thứ
n+1
RET
4. Thực hiệnI chương trình của S7-200
PLC thực hiện chương trình theo chu kỳ lặp. Mỗi vịng lặp được gọi là vòng quét
(scan). Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn đọc các dữ liệu từ các cổng vào
vùng bộ đệm ảo, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình. Trong từng vịng qt,

chương trình được thực hiện bằng lệnh đầu tiên và kết thúc tại lệnh kết thúc MEND.
Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm tra lỗi.
Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn chuyển các nội dung của bộ đệm ảo tới các
cổng ra.

4. Chuyển dữ liệu từ bộ

. đệm ảora ngoại vi
3. Truyền thông và

1. Nhập dữ liệu từ
ngoại vi vào
2.Thực hiện
chương trình

tự kiểm tra lỗi

Như vậy tại thời điểm thực hiện lệnh vào / ra thông thường lệnh không làm việc
trực tiếp 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 hệ thống sẽ cho dừng mọi cơng
việc khác, ngay cả chương trình xử lý ngắt để thực hiện lệnh này trực tiếp với cổng
vào và ra.
Nếu sử dụng các chế độ ngắt chương trình 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.
SVTH: LÊ QUỐC TRẦM

Trang: 15

ĐỒ ÁN MƠN HỌC 3

GVHD:THS.NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT

6. Các tốn hạng lập trình cơ bản
Có 6 phần tử lập trình cơ bản, mỗi phần tử có cơng dụng riêng. Để dễ dàng xác
định thì mỗi phần tử được gán cho mộ ký tự:
 I : Dùng để chỉ ngo vào vat ly noi trực tiếp vao PLC.
 Q : Dùng để chỉ ngõ ra vật lý nối trực tiếp từ PLC.
 T: Dùng để xác định phần tử định thời có trong PLC.
 C : Dùng để xác định phần tử đếm có trong PLC.
 M và S : Dùng như các cờ hoạt động như bên trong PLC.
Tất cả các phần tử (tốn hạng) trên có hai trạng thái ON hoặc OFF (1 hoặc 0).
Cuộn dây có thể được dùng để điều khiển trực tiếp ngõ ra từ PLC (như phần tử Q)
hoặc có thể điều khiển bộ định thì, bộ đếm hoặc cờ (như phần tử M, S). Mỗi cuộc dây
được gắn với các công tắc. Các công tắc này có thể là thường mở hoặc thường đóng.
Các ngõ vào vật lý nối đến bộ điều khiển lập trình (phần tử I) khơng có cuộn dây
để lập trình. Các phần tử này chỉ có thể dùng ở dạng các cơng tắc mà thơi (loại thường
đóng và thường mở).

SVTH: LÊ QUỐC TRẦM

Trang: 16


ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3

GVHD:THS.NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT

CHƯƠNG II: LỆNH TRUYỀN VÀ LỆNH NHẬN DỮ LIỆU
Trong PLC s7-200 có hỗ trợ chuẩn kết nối truyền nhận dữ liệu
Ở đây giới thiệu một số lệnh truyền nhận dữ liệu điển hình PPI, MPI, modbus, profile
bus, ethernet ...
1. Kiểu MPI, PPI:
Lệnh đọc và ghi dữ liệu của một phần tử này lên phần tử khác được sử dung để
truyền thông giữa các phần tử chủ (Master) vời một phần tử tớ (slave) trong mạng
nhiều chủ
Lệnh đọc từ một trạm dữ liệu trong bộ nhớ của một trạm khác trong mạng có tên là
NETW. Lệnh ghi dữ liệu từ một trạm này vào bộ nhớ của một trạm khác trong
mạng gọi là NETW. Các lệnh liên kết truyền thông theo qui ước của chúng cùng
một lúc chỉ có thể được sử dụng được 8 lệnh bao gồm cẩ lệnh đọc và lệnh ghi.
Hai lệnh NETR và NETW chỉ được sử dụng có máy tính tham gia nếu như máy
tính nối qua mạng thơng qua cổng MPI (Multipiont Interface) và kiểu ghép nối PPI
phải thông qua card PC/PPI với bộ chuyển đổi RS232 sang RS485
Lệnh NETR : lệnh đọc 1 mảng dữ liệu của một trạm khác trong mạng thông qua
cổng Port (kiểu byte) kiểu truyền thông và trạm liên kết được xác định bằng nội
dung quả lý bộ đệm truyền thông được chỉ thị trong lệnh bằng toán hạng TABLE .
Lệnh NETW : lệnh ghi 1 mảng dữ liệu của một trạm khác trong mạng thông qua
cổng Port (kiểu byte) kiểu truyền thông và trạm liên kết được xác định bằng nội
dung quả lý bộ đệm truyền thông được chỉ thị trong lệnh bằng toán hạng TABLE .
Cú pháp sử dụng lệnh NETR và NETW dạng LAD như sau :

SVTH: LÊ QUỐC TRẦM

Trang: 17


ĐỒ ÁN MƠN HỌC 3

GVHD:THS.NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT

Trong đó TBL (byte):VB, MB, VD
PORT (byte): hằng số 0
2. Kiểu mạng Modbus:
Trong kiểu truyền Mosbus thì có 2 giao thức truyền .
-

truyền nối tiếp (RS 232 or RS 485)

-

giao iếp thông qua TCP (giao tiếp thông qua IP)

Một Mạng modbus chỉ sử dụng 1 master và có thể điều khiển đến 247 slave.
Modbus chỉ truyền thơng theo một hướng có nghĩa là trong mạng modbus chỉ có
master mới có quyền yêu cầu thông tin từ slave, slave không khả năng yêu cầu
master truyền hay nhận dữ liệu.
- Modbus được mã hóa theo 2 dạng Modbus ASCII và Modbus RTU.

- Hàm truyền nhận dữ liệu trong Master
Đối với master, sử dụng 2 hàm để truyền dữ liệu Modbus control và modbus
Message

SVTH: LÊ QUỐC TRẦM

Trang: 18

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3

GVHD:THS.NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT

Hàm khởi tạo chuẩn modbus control

Các tham số ngõ vào:
- EN cho hàm khởi tạo hoạt động, ngõ vào EN phải luôn luôn ON để điều khiển và
giám sát quá trình hoạt động của việc truyền nhận.
- Mode: Chọn lựa giao thức truyền thông cho cổng giao tiếp của PLC
+ Mode = 0 cho phép giao tiếp theo chuẩn PPI
+ Mode =1 cho phép giao tiếp theo modbus
- Baud: Tốc độ truyền thông
- Parity: Kiểm tra chẳm lẻ
- Timeout: Thời gian tối đa đợi đáp ứng từ slave.
Hàm truyền nhận dữ liệu:Modbus message

SVTH: LÊ QUỐC TRẦM

Trang: 19


ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3

GVHD:THS.NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT

Các tham số ngõ vào và ngõ ra của hàm truyền nhận dữ liệu .
- EN cho phép hàm hoạt động
- First: Kích hoạt quá trình truyền nhận dữ liệu. Mỗi lần ngõ vào first = 1 thì quá
trình truyền nhận dữ liệu bắt đầu. Do vậy ngõ vào này thường ở dạng xung, mỗi

lần có xung ngõ vào thì q trình truyền nhận bắt đầu.
- Slave: Địa chỉ của slave, có giá trị từ 0 đến 247
- RW: Ngõ vào điều khiển đọc dữ liệu hay ghi dữ liệu.
+ RW = 0: Đọc dữ liệu từ slave về master
+ RW = 1: Ghi dữ liệu từ master đến slave
- Address: Địa chỉ modbus, chỉ có dữ liệu ngõ ra số và thanh ghi lưu trữ hỗ trợ cả
đọc và ghi còn thanh ghi ngõ vào và dữ liệu ngõ vào số chỉ hỗ trợ đọc
-

Hàm khởi tạo và truyền nhận dữ liệu tron slave

SVTH: LÊ QUỐC TRẦM

Trang: 20


ĐỒ ÁN MƠN HỌC 3

GVHD:THS.NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT

CHƯƠNG3: VÍ DỤ VỀ VIỆC TRUYỀN NHẬN DỮ LIỆU VỀ MẠNG
MODBUS
A.Modbus RTU

SVTH: LÊ QUỐC TRẦM

Trang: 21


ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3

GVHD:THS.NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT

1. Giới thiệu.
Mạng modbus sử dụng giao thức modbus để giao tiếp giữa các thiết bị truyền
thơng. Modbus có 2 giao tiếp đó là giao tiếp nối tiếp (RS 232 or RS 485) và giao tiếp
thông qua TCP ( giao tiếp thông qua IP).
2. Master và slave trong mạng modbus.
Mạng modbus chỉ sử dụng 1 master và có thể điều khiển đến 247 slave. Modbus
chỉ truyền thơng theo một hướng có nghĩa là trong mạng modbus chỉ có master mới có
quyền yêu cầu thông tin từ slave, slave không khả năng yêu cầu master truyền hay
nhận
dữ liệu.
3. Cấu trúc bức điện trong modbus: gồm có 4 phần như sau:
- Địa chỉ của slave
- Mã xác định loại thông tin truyền, nhận.
- Khối dữ liệu
- Mã kiểm tra lỗi.
4. Mã hóa dữ liệu trong mạng modbus.
Modbus được mã hóa theo 2 dạng Modbus ASCII và Modbus RTU.

5. Địa chỉ ngõ vào, ngõ ra, và thanh ghi theo chuẩn modbus.

SVTH: LÊ QUỐC TRẦM

Trang: 22


ĐỒ ÁN MƠN HỌC 3

GVHD:THS.NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT

Chú thích:
Địa chỉ từ 1 đến 10000 biểu diễn cuộn dây ngõ ra
Địa chỉ từ 10001 đến 20000 biểu diễn ngõ vào
Địa chỉ từ 40001 đến 50000 biểu diễn thanh ghi lưu trữ.
Tuy nhiên số lượng ngõ vào, ngõ ra và thanh ghi nhiều hay ít là tùy thuộc vào loại thiết
bị

6. Mã hàm truy xuất dữ liệu theo chuẩn modbus.

Khi truy xuất đến các thanh ghi ngõ vào, ngõ ra, thanh ghi lưu trữ thì mỗi thanh
ghi có một mã hàm truy xuất riêng. Bảng sau mô tả một số mã hàm thường sử dụng.

6.1 Mã hàm đọc ngõ ra.
Master gởi yêu cầu đến slave để đọc trạng thái của các ngõ ra theo yêu cầu. Slave
nhận được yêu cầu và gởi đáp ứng đến master. Mã hàm yêu cầu và trả lời được cấu
trúc
SVTH: LÊ QUỐC TRẦM

Trang: 23


ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3

GVHD:THS.NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT

như sau:
Mã hàm yêu cầu.
Mã hàm

Mã hàm trả lời.

* LRC/CRC: Longitudinal Redundancy Check/ Cyclic Redundancy Check ( Kiểm tra
dư
thừa dọc và kiểm tra dư tuần hoàn)
6.2 Mã hàm đọc ngõ vào.
Cấu trúc bức điện yêu cầu.

SVTH: LÊ QUỐC TRẦM

Trang: 24


ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3

GVHD:THS.NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT

Bức điện đáp ứng.

6.3 Mã hàm đọc thanh ghi.

Bức điện yêu cầu.

Bức điện đáp ứng ( Giống với bức điện đáp ứng như đọc ngõ vào, ngõ ra)

SVTH: LÊ QUỐC TRẦM

Trang: 25