Ứng dụng phương pháp lập trình plc s7-200 và kết hợp với một số linh kiện khác để đo lường

 Đồ án môn hoc 3

GVHD: Nguyễn Trần Minh Nguyệt

CHƯƠNG I
TỔNG QUAN
1. ĐẶT VẤN ĐỀ

Đo lường là một vấn đề cần thiết khơng thể thiếu trong suốt q trình phát
truyển và tồn tại của loài người. Lịch sử phát truyển của đo lường là sự thỏa mãn nhu
cầu của người tiêu dùng và sản xuất , là bộ phận thiết yếu khơng thể tách rời khỏi
q trình sản xuất của một số ngành nghề, công nghiệp ,nông nghiệp, tiểu thủ cơng
nghiệp…
Vì vậy việc nắm bắt được khối lượng cần, cân đo đông đếm cho từng loại sản
phẩm là việc hết sức quan trọng. Để giải quyết những vấn đề này đòi hỏi chúng ta
phải hiểu biết những thiết bị ,ứng dụng những quá trình đo đạt và xữ lý khố lượng và
sản phẩm theo từng mức và yêu cầu cần thiết của nó .
Qua đó giúp chúng ta loại bỏ những sai lệch làm hư hỏng những sản phẩm cần
thiết mà chúng ta thường mắc phải khi sử dụng những thiết bị đo lường thô sơ ,dẩn
dến những thiệt hại ảnh hưởng đến nền kinh tế và lợi ích sản xuất của nhiều doanh
nghiệp .
Ngày nay với sự phát truyển của khoa học kỹ thuật,từ những vi mạch điện tử ,vi
xữ lý ,máy tính lập trình. Nó góp phần khơng nhỏ vào việc thiết kế theo giỏi giám sát
điều khiển khối lượng ngày càng đơn giản hơn. Cụ thể hơn ở đây chúng ta ứng dụng
phương pháp lập trình PLC S7-200 và kết hợp với một số linh kiện khác để đo lường
chính xác và đây cũng là một trong những ứng dụng mới của PLC vào điều khiển tự
động hóa trong cơng nghiệp.
Thời gian nghiên cứu về đề tài cũng có phần giới hạn về thời gian ,cùng với vốn
kiến thứ được trang bị trong suốt quá trình học tập và đề tài được viết dưới dạng đồ
án môn học, vi vậy đề tài này được thực hiện trong phạm vi cụ thể sau. Khống chế
cân đo khối lượng sản phẩm từ (0 đến 300Kg).giúp chúng ta nắm bắt thêm cách đặt

khống chế khối lượng và diều khiển ngắt trong S7-200.
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Trước tiên cơ sở lý thuyết trong S7-200
Nguyên tắc đo lường và không chế khố lượng mà đề tài u cầu mà từ đó tìm
hiểu về tính năng của các thiết bị hệ thống điều khiển khối lượng, kết hợp với modul
analog chuyển đổi tín hiện , từ đó giúp chúng ta hiểu thêm quá trình tự động hóa
ngày một phát truyển hơn, đồng thời cũng là hướng phát truyển tự động hóa vào
cơng nghiệp sản xuất sau này.
SVTH : Hồ Văn Tư

Trang 1


 Đồ án môn hoc 3

GVHD: Nguyễn Trần Minh Nguyệt

3. NHIỆM VỤ THỰC HIỆN

Để hoan thành đề tài dùng S7-200 để đo lường và khống chế khối lượng ta cần
thực hiên các bước sau.
- Dẫn nhập
- Tìm hiểu giới thiệu PLC s7 -200
- Lý thuyết loadcell
-

Vẽ sơ đồ kết nối và viết chương trình điều khiển

4. CÁCH THƯC NGHIÊN CỨU

Cách thức thực hiện đồ án môn học này là tổng họp về nghiên cứu đo lường khối
lượng Tìm hiểu về S7-200,cách viết chương trình điều khiển từ các dề tài khóa trước,
từ đó rút ra những điều mới mẽ nhằm vận dụng và bổ xung để hoàn chỉnh bài báo
cáo của mình.
Sau đó tiến hành đề ra những hướng giải quyết và tư duy suy nghĩ của mình thực
hiên đề tài theo mong muốn ban đầu “Viết chương trình điều khiển để cắt cuộn giấy
khi đạt khối lượng là 300kg”

SVTH : Hồ Văn Tư

Trang 2


 Đồ án môn hoc 3

GVHD: Nguyễn Trần Minh Nguyệt

CHƯƠNG 2
GIỚI THIỆU PLC S7-200
1. CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA PLC S7-200

1.1.

Giới thiệu chung về PLC S7-200

S7-200 là thiết bị điều khiển loại nhỏ của hãng SIMENS (Đức) có cấu trúc
theo kiểu modul và có các modul mở rộng .
S7-200 gồm nhiều loại : CPU 212, 214, 215, 216, 221, 222, 224, 224XP, 226.
Có nhiều nhất 7 modul mở rộng khi có yêu cầu tăng ngõ vào/ra Digital, ngõ vào ra

Analog.
Pin và nguồn nuôi bộ nhớ Sử dụng tụ vạn năng và Pin. Khi naeng lượng của tụ bị cạn
kiệt,PLC sẽ tự động chuyển sang dùng năng lượng từ Pin.
- Đặc điểm và các thông số của cac loai PLC S7-200 khác nhau được giới thiệu
trong bảng sau
Bảng 2.1 : Thông số kỹ thuật của các CPU của PLC S7-200

SVTH : Hồ Văn Tư

Trang 3


 Đồ án môn hoc 3

GVHD: Nguyễn Trần Minh Nguyệt

Đặc trưng

CPU 221

CPU 222

CPU 224

CPU 226

Kích thước (mm)

90.80.62

90.80.62

120,5.80.62

190.80.62

Bộ nhớ chương trình

2048 words

2048 words

4096 words

4096 words

Bộ nhớ dữ liệu

1024 words

1024 words

2560 words

2560 words

Cổng logic vào

6

8

14

24

Cổng logic ra

4

6

10

16

Modul mở rộng

None

2

7

7

Digital I/O cực đại

128/128

128/128

128/128

128/128

Analog I/O cực đại

None

16 In/ 16 Out

32 In/ 32 Out

32 In/ 32
Out

Bộ đếm(counter)

256

256

256

256

Bộ định thời (Timer)

256

256

256

256

Tốc độ thực thi lệnh

0.37 µs

0.37 µs

0.37 µs

0.37 µs

Lưu trữ khi mất điện

50 giờ

50 giờ

190 giờ

190 giờ

Bảng 2.1
 Hình dạng và cấu trúc bên ngồi của PLC S7-200

1.2.

Các loại đèn báo :

Có 3 loại đèn báo hoat động :
SVTH : Hồ Văn Tư

Trang 4


 Đồ án môn hoc 3

GVHD: Nguyễn Trần Minh Nguyệt

- RUN : đèn màu xanh - Báo hiệu PLC đang hoạt động.
- STOP : đèn màu vàng – Báo hiệu PLC dừng hoạt động.
- SF (System Failure): đèn đỏ - Báo hiệu PLC có sự cố ở phần cứng hoạc hệ
điều hành. Ở đây cần phân biệt rõ lỗi hệ thống với lỗi chương trình người dùng, khi
lỗi chương trình người dùng thì CPU , phần mềm lập trình đã làm nhiệm vụ khi dịch
sang mã máy.
Đèn Ix.x – màu xanh: chỉ định trạng thái ON/OFF của đầu vào số..
1.3.

Ngõ vào :

-

Kiểu đầu vào IEC 1131-2 hoạc SIMATIC.
Mức logic 1: 24 VDC/7mA.
Mức logic 0: đến 5 VDC/1Ma.

Đáp ứng thời gian: 0.2 ms.
Các ly về quang : 500 ACV.

-

Địa chỉ ngõ vào: Ix.x.

1.4.

Ngõ ra :

-

Ngõ ra Role hoạc transistor Sourcing.

-

Điện áp tác động: 24 – 27VDC/2A.
Chịu quá dòng đến 7A
Điện trở cách ly nhỏ nhất: 100MΩ
Điện trở công tắc: 200 MΩ.
Thời gian chuyển mạch tối đa 10ms.
Địa chỉ ngõ ra:Qx.x.

-

Khơng có chế độ bảo vệ ngắn mạch.

1.5.

Nguồn cấp :

-

Điện áp nguồn 20 – 24 DCV.
Dòng vào tối đa 900 mA
Thời gian duy trì khi mất nguồn 10 ms.
Cầu chì bên trong 2A/250V.

-

Khơng có các ly nguồn điện.

1.6.

Cổng truyền thơng :

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 ÷33.400 baud.
SVTH : Hồ Văn Tư

Trang 5


 Đồ án môn hoc 3

GVHD: Nguyễn Trần Minh Nguyệt

- 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
trình.
- Ghép nối S7 -200 với máy tính PC qua cổng RS232 cần có cáp nối PC/ PPI với
bộ chuyển đổi RS232 / RS485.

Giải thích sơ dồ chân :
Chân

Giải thích

1

Nối đất

2

24 VDC

3

Truyền và nhận dữ liệu

4

Khống sử dụng

5

Nối đất

6

5 VDC (điện trở trong100?)

7

24 VDC (120 mA tối đa)

8

Truyền và nhận dữ liệu

9

Không sử dụng

Để ghép nối S7-200 với máy tính PC qua
Cổng RS232 cần có cáp nối PC/PPI với bộ chuyển đối sang RS485, như hình vẽ:

SVTH : Hồ Văn Tư

Trang 6


 Đồ án môn hoc 3

GVHD: Nguyễn Trần Minh Nguyệt

2. CẤU TRÚC BỘ NHỚ :

- Bộ nhớ S7 -200 được chia thành 4 vùng với 1 tụ có nhiệm vụ duy trì dữ liệu
trong một khoảng thời gian nhất định khi mất nguồn. Bộ nhớ S7 -200 có tính năng
động cao, đọc, ghi được trong toàn vùng, loại trừ các bit nhớ đặc biệt SM (Special
memory) chỉ có thể truy nhập để đo.

2.1.

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.
2.2.

Vùng tham số

SVTH : Hồ Văn Tư

Trang 7


 Đồ án môn hoc 3

GVHD: Nguyễn Trần Minh Nguyệt

- 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.
2.3.

Vùng dữ liệu

- 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 : (ariable Memory) lưu các kết quả trung gian khi thực thi chương trình.
 I : ( Input image register): thanh ghi đệm, lưu các giá trị ngõ vào khi
PLC hoạt động.
 Q : (Output image regiter): thanh ghi đệm, chứa các kết quả để điều
khiển ngõ ra.
 M : (Internal Memory bits): sử dụng các Role điều khiển để lưu trạng
thái trung gian của 1 hoạt động hoạc các thông tin điều khiển khác. (byte,
Word, Dword).
 SM : (Special Memory bits): chứa các bít để lựa chọn và điểu khiển các
chức năng đặc biệt của CPU(byte, Word,Dword).
- Tất cả các miền này đều có thể truy nhập theo từng bít, từng byte, từng từ
(word) hoặc từ kép (double word).
2.4.

Vùng đối tượng

- Là time (định thì ), counter (bộ đếm ) tốc độ cao và các cổng vào/ ra tương tự
được đặt trong vùng nhớ cuối cùng vùng này không thuộc kiểu non - volatile nhưng
đọc ghi được.
- Timer (bộ định thì ): Đọc /ghi T0 /T127
- Counter (bộ đếm ) : Đọc /ghi C0 /C 127
- Bộ đệm vào analog (đọc) : AIW0 /AIW30
- Bộ đệm ra analog (ghi) : AQW0 /AQW30
- Accumulator (thanh ghi) : AC0 /AC3

- Bộ đếm tốc độ cao : HSCO /HSC2
Tất cả các miền này đều có thể truy nhập được theo từng bit , từng
byte , từng từ đơn (word - 2byte) , từ kép (Doudble word )
2.5.

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
SVTH : Hồ Văn Tư

Trang 8


 Đồ án môn hoc 3

GVHD: Nguyễn Trần Minh Nguyệt

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 không 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

CPU214

Modul 0
4vào/4a

Modul 1
8 vào

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

I0.0
Q0.0
I0.1
Q0.1
I0.2
Q0.2
I0.3
Q0.3

I0.4
Q0.4
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

2.6.

Modul 2
3vào/1a
Analog
AIW 0
AIW 2
AIW 4
AQW 0

Modul3
8 ra
Q3.0

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

Modul 4
3vào/1a
AIW8
AIW12
AQW 4

Phương thức truy cập bộ nhớ

SVTH : Hồ Văn Tư

Trang 9


 Đồ án môn hoc 3

GVHD: Nguyễn Trần Minh Nguyệt

Theo Bit: tên miền + địa chỉ byte + ‘.’+ chỉ số bit
M0.0, I2.5, Q1.0, …
Theo Byte: tên miền + B + địa chỉ byte
VB5, IB2, QB0, …(VB5=V5.0 V5.1 …V5.7)

Theo Word: tên miền + W + địa chỉ byte cao của Word
VW0, QW1, IW2, …(VW0=VB0 VB1)

Theo Double Word: tên miền + D + địa chỉ Word cao của Double Word VD0,
QD2, ID1, …
(VD0 = VW0 VW2 = VB0 VB1 VB2 VB3):

SVTH : Hồ Văn Tư

Trang 10


 Đồ án môn hoc 3

GVHD: Nguyễn Trần Minh Nguyệt

3. CẤU TRÚC CHƯƠNG TRÌNH :

- Chương trình cho S7 -200 phải có cấu trúc bao gồm chương trình chính( main
program) sau đó đến các chương trình con và các chương trình xử lýngắt.
- Chương trình chính được kết thúc bằng lệnh kết thúc chương trình(End) .
- Chương trinh con là một bộ phận của chương trình . Các chương trình
con phải được viết sau lệnh kết thúc chương trình chính đó là lệnh
(End) .
- Các chương trình con được nhóm lại thành một nhóm ngay sau
chương trình chính sau đó đến ngay các chương trình xử lý ngắt bằng
cách viết như vậy cấu trúc chương trình được rõ ràng và thuận tiện hơn
trong việc đọc chương trình có thể trộn lẫn các chương trình con và
chương trình xử lý ngắt đằng sau chương trình chính.
Main program

.
.
.
End {Stop}
Thực hiện trong một vòng quét

SVTH : Hồ Văn Tư

Trang 11


 Đồ án môn hoc 3

GVHD: Nguyễn Trần Minh Nguyệt

SBR (n) {no /255 }
chương trình con
.
.
Ret
Thực hiện khi được chương trình
chính gọi.
INT (n) { no/255 }
chương
trình xử lý ngắt
.
.
.
Ret
Thực hiện khi có tín hiệu báo ngắt.

4. PHƯƠNG PHÁP LẬP TRÌNH

S7 -200 biểu diễn một mạch logic cứng bằng một dãy các lệnh
chương trình bao gồm một dãy các lệnh .
S7 -200 thực hiện chương trình bắt đầu từ lệnh nhập đầu tiên và kết
thúc ở lệnh lập trình cuối trong một vòng . Một vòng quét như vậy là
dòng quét (scan) .
Một vòng quét (Scan cycle ) được bắt đầu bằng việc đọc trạng thái
của đầu vào và sau đó thực hiện chương trình, vịng qt kết thúc bằng
việc thay đổi trạng thái đầu ra. Trước khi bắt đầu một vòng quét tiếp theo
S7 -200 thực thi các nhiệm vụ truyền thơng . Chu trìng tiếp theo là chu
trình lập

Giải thích chu trình
4. Chuyển dữ liệu từ bộ
đệm ảora ngoại vi
SVTH : Hồ Văn Tư
3. Truyền thông và
tự kiểm tra lỗi

1. Nhập dữ liệu từ N
ngoại vi vào

2.Thực hiện
chương trình

Trang 12


 Đồ án môn hoc 3

GVHD: Nguyễn Trần Minh Nguyệt

Thực hiện chương trinh theo vòng quét trong PLC S7-200
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 công 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 vịng qt khi xuất hiện tín hiệu báo ngắt và có thể xảy ra ở bất
cứ điểm nào trong vịng qt.


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 ngõ vào vật lý nối trực tiếp vào 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).
4.1.

Phương pháp lập trình ladder(LAD)

-S7-200 biểu diễn một mạch logic cứng bằng một dãy các lệnh lập trình. Chương
trình bao gồm một dãy các tập lệnh. S7 -200 thực hiện chương trình bắt đầu từ lệnh
lập trình đầu tiên và kết thúc ở lập trình cuối trong một vịng qt (scan).

SVTH : Hồ Văn Tư

Trang 13


 Đồ án môn hoc 3

GVHD: Nguyễn Trần Minh Nguyệt

- Một vòng quét (scan cyele) được bắt đầu bằng một việc đọc trạng thái của đầu
vào, và sau đó thực hiện chương trình. Vịng qt kết thúc bằng việc thay đổi trạng
thái đầu ra. Trước khi bắt đầu một vòng quét tiếp theo S7 -200 thực thi các nhiệm vụ
bên trong và nhiệm vụ truyền thơng. Chu trình thực hiện chương trình là chu trình
lặp.
- Cách lập trình cho S7 -200 nói riêng và cho các PLC nói chung dựa trên hai
phương pháp cơ bản. Phương pháp hình thang (Ladder, viết tắt là LAD) và phương
pháp liệt kê lệnh (Statement list, viết tắt là STL).
- Nếu có một chương trình viết dưới dạng LAD, thiết bị lập trình sẽ tự dộng tạo
ra một chương trình theo dạng STL tương ứng. Ngược lại khơng phải mọi chương
trình viết dưới dạng STL đều có thể chuyển sang được dạng LAD.

- Phương pháp hình thang (LAD): LAD là một ngơn ngữ lập trình bằng đồ họa,
những thành phần cơ bản dùng trong LAD tương ứng với các thành phần của bảng
điều khiển bằng rơ le. Trong chương trình LAD, các phần tử cơ bản dùng để biểu
diễn lệnh logic như sau:
- Tiếp điểm: Là biểu tượng (Symbol) mô tả các tiếp điểm của rơ le
• Tiếp điểm thường mở
• Tiếp điểm thường đóng
- Cuộn dây (coil): Là biểu tượng ( ) mô tả rơ le được mắc theo chiều dòng
điện cung cấp cho rơ le.
- Hộp (Box): Là biểu tượng mô tả các hàm khác nhau, nó làm việc khi có dịng
điện chạy đến hộp. Những dạng hàm thường được biểu diễn bằng hộp là các bộ thời
gian (Timer), bộ đếm (counter) và các hàm toán học. Cuộn dây và các hộp phải mắc
đúng chiều dòng điện.
- Mạng LAD: Là đường nối các phần tử thành một mạch hoàn thiện, đi từ đường
nguồn bên trái sang đường nguồn bên phải. Đường nguồn bên trái là dây pha, đường
nguồn bên phải là dây trung hòa và cũng là đường trở về nguồn cung cấp (thường
khơng được thể hiện khi dùng chương trình tiện dụng STEPT MICRO / DOS hoặc
STEPT – MICRO /WIN. Dòng điện chạy từ trái qua tiếp điểm đến đóng các cuộn
dây hoặc các hộp trở về bên phải nguồn.
4.2.

Phương pháp liệt kê lệnh (STL)

Là phương pháp thể hiện chương trình dưới dạng tập hợp các câu lệnh. Mỗi câu
lệnh trong chương trình, kể cả những lệnh hình thức biểu diễn một chức năng của
PLC.
- Để tạo một chương trình dạng STL người lập trình cần phải hiểu rõ phương
pháp sử dụng của ngăn xếp logic của S7- 200
- Ngăn xếp logic là một khối gồm 9 bit chồng lên nhau. Tất cả các thuật
SVTH : Hồ Văn Tư

Trang 14


 Đồ án mơn hoc 3

GVHD: Nguyễn Trần Minh Nguyệt

tốn liên quan đến ngăn xếp , đều chỉ làm việc với bit đầu tiên hoặc với
bit đầu và bit thứ hai của ngăn xếp giá trị logic mới đều có thể
được gửi vào ngăn xếp.

CHƯƠNG III
TÍN HIỆU ANALOG S7-200
1. TÍN HIỆU ANALOG VÀ BỢ A/D

- Khác với tín hiệu số, ngõ vào và ngõ ra chỉ có hai trạng thái là ON hoặc OFF
(mức 1 hoặc 0), tín hiệu analog có biên độ liên tục theo thời gian.

SVTH : Hồ Văn Tư

Trang 15


 Đồ án mơn hoc 3

GVHD: Nguyễn Trần Minh Nguyệt

Hình 3.1: Sự khác biệt giữa tín hiệu số và tín hiệu tương tự
- Phần lớn những hiện tượng xảy ra trong thực tế đều ở dạng analog. Các cảm

biến ngõ có tín hiệu ra dạng analog như: Cảm biến nhiệt độ, cảm biến áp suất, cảm
biến dòng chảy, cảm biến mức….. Những cơ cấu chấp hành có tín hiệu điều khiển
dạng analog: Vale tuyến tính, biến tần.....
2. THỜI GIAN LẤY MẪU VÀ TẦN SỐ LẤY MẪU .

- Đối với ngõ vào của PLC hay máy tính, tín hiệu analog khơng được đọc liên
tục mà sẽ được lấy mẫu vào những khoảng thời gian nhất định. Sau đó tín hiệu
analog được chuyển đổi sang tín hiệu số nhờ bộ A/D. Trong một khoảng thời gian
nhất định, nếu số mẫu lấy càng nhiều thì độ chính xác càng tăng. Tuy nhiên mỗi bộ
A/D chỉ có thể thu thập được một số mẫu nhất định trong một giây. Đối với PLC thì
tần số lấy mẫu có thể đạt 20hZ.

SVTH : Hồ Văn Tư

Trang 16


 Đồ án mơn hoc 3

GVHD: Nguyễn Trần Minh Nguyệt

Hình 3.2: Cách lấy mẫu tín hiệu tương tự
3.

CÁC THƠNG SỚ CỦA BỘ A/D

- Một bộ A/D được đánh giá dựa vào các thông số như: Số bit chuyển đổi, thời
gian lấy mẫu, tốc độ chuyển đổi, sai số chuyển đổi, tầm điện áp hoặc dịng điện mà
bộ A/D có thể chuyển đổi. Các thông số này thường được cho bởi nhà sản xuất.
V(t)=Tín hiệu analog

t= Khoảng thời gian lấy mẩu của bộ A/D
t= Thời gian
t1,t2 =Khoảng thời gian bắt đầu và thời gian kết thúc lấy mẩu
V(t1),V(t2)= Điện áp bắt đầu và thời gian kết thúc lấy mẫu
Vmin,Vmax=Dãy điện áp ngõ vào của bộ A/D
N= số lượng bit của bộ A/D
3.1 Các thông số cần quan tâm của bộ A/D

R=
SVTH : Hồ Văn Tư

(1)
Trang 17


 Đồ án môn hoc 3
VEROR = (

)

N = INT[(

VC = (

GVHD: Nguyễn Trần Minh Nguyệt

(2)

](R-1)

)

(3)

)+Vmin

(4)

Quan hệ giữa các thông số trong bộ A/D
3.2 Quan hệ giữa các thông số trong bộ A/D
 Ghi chú :
Công thức 1 : Quan hện giữa số lượng bit và độ phân giải của timer
Công thức 2 : Sai số lượng tử.
Công thức 3 : Quan hệ giữa giá trị số nguyên của bộ A/D với Vin, Vmin, Vmax,
Vmin, R.
Công thức 4 : Quan hệ giữa điện áp đưa vào với N , Vmax, Vmin, R.
4. A/D TRONG PLC S7 200.
- Đối với PLC thì bộ chuyển đổi A/D thường sử dụng 8 bit, 12 bit, 16 bit. Tùy
theo yêu cầu kỹ thuật, độ chính xác, tính kinh tế mà người lập trình chọn bộ A/D nào
cho phù hợp.
4.1 Cấu trúc dữ liệu của bộ A/D trong PLC S7 200.
Module analog trong S7 200 thường sử dụng loại 12 bit. Tín hiệu vào của
module analog ở dạng điện áp hoặc dòng điện, điện áp có thể dương hoặc âm, dữ
liệu chuyển đổi có thể ở dạng đơn cực hoặc lưỡng cực. Tùy thuộc vào dạng Trang
104 sách điều khiển lập trình thầy Phương
chuyển đổi mà cách sắp xếp các bit dữ liệu cũng có sự khác nhau.
Hình 3.5 Trình bày cách sắp xếp các bit dữ liệu dạng đơn cực và lưỡng cực.

SVTH : Hồ Văn Tư

Trang 18


 Đồ án mơn hoc 3

GVHD: Nguyễn Trần Minh Nguyệt

Hình 3.5: Cách định dạng các bit dữ liệu trong module analog của S7 200
4.2

Một số module analog của S7 200 thường được sử dụng.
Module analog EM231

Các thông số kỹ thuật
MODULE

EM231

EM231

Số ngõ vào

4

8

Dạng ngõ vào

0-10V / 0-20mA

0-10V / 0-20mA

Mức diện áp

0-10V, 0-5V
±5V, ± 2,5V

0-10V, 0-5V, ± 5V,
± 2,5V 0-10V, 0-5V, ± 5V
± 2,5V,0-20mA

Độ phân giải

12 bit

12 bit

Cách ly

không

không

Kich thước

71,2 x 80 x 62 mm

71,2 x 80 x 62 mm

Cách kết nối ngõ vào

SVTH : Hồ Văn Tư

Trang 19


 Đồ án môn hoc 3

GVHD: Nguyễn Trần Minh Nguyệt

Switch chọn giá trị ngõ vào và độ phân giải.

SVTH : Hồ Văn Tư

Trang 20


 Đồ án môn hoc 3

GVHD: Nguyễn Trần Minh Nguyệt

SW1
OFF

SW3
OFF

ON

SW1

ON

Đơn cực
SW2
ON

ON

Lưởng cực
SW2
OFF
ON

SW3
ON
OFF

Điện áp toàn
giai ngõ vao
0 đến 10V
0 đến 5V
0 đến 10mA
Điện áp toàn
giai ngõ ra
-5V đến +5V
-2.5V đến
+2.5V

Độ phân giải
2.5mV

1.25mV
5μA
Độ phân giải
2.5V
1.25V

Lưu ý: Dòng điện ngõ vào: 0 đến 20mA. Độ phân giải: 5uA hay từ 1,25mV đến
2,5mV. Giá trị số ngõ5 vào: -32000 đến 32000(lưỡng cực) hay từ 0 đến 32000(đơn
cực).
Mạch ngõ vào của Module EM231.

Module analog EM235
Các thông số kỹ thuật.

SVTH : Hồ Văn Tư

Trang 21


 Đồ án môn hoc 3

GVHD: Nguyễn Trần Minh Nguyệt

MODULE

E235

Số ngõ vào

4

Dạng ngõ vào

0-10V/0-20mA

Mức điện áp

0-10V/0-5V

Độ phân giải

12 bit

Cach ly

không

Số ngõ ra

1

Dạng ngõ ra

0-10V/0-20mA

Độ phân giải

12 bit điện áp
11 bít dịng điện

Cách ly

Khơng

Kich thước

71,2 x 80 x 62 mm

Cách kết nối ngõ vào, ngõ ra.

SVTH : Hồ Văn Tư

Trang 22


 Đồ án môn hoc 3

GVHD: Nguyễn Trần Minh Nguyệt

Switch chọn giá trị ngõ vào và độ phân giải.

SVTH : Hồ Văn Tư

Trang 23


 Đồ án môn hoc 3

GVHD: Nguyễn Trần Minh Nguyệt

Lưu ý: Độ phân giải: 5uA hay từ 12,5uV đến 5mV. Giá trị số ngõ vào:
-32000 đến 32000 hay từ 0 đến 32000.
Mạch ngõ vào của Module EM235.

SVTH : Hồ Văn Tư

Trang 24


 Đồ án môn hoc 3

GVHD: Nguyễn Trần Minh Nguyệt

Module analog EM232
Các thông số kỹ thuật.
MODULE

EM232

EM232

Số ngõ vào

2

4

Mức diện áp

0-10V/0-20mA

0-10V/0-20mA

Độ phân giải

12 bit điện áp

12 bit điện áp

11 bit dòng điện

11 bit dịng điện

Cách ly

Khơng

Khơng

Kich thước

46 x 80 x 62 mm

71,2 x 80 x 62 mm

SVTH : Hồ Văn Tư

Trang 25