tài liệu lập trình plc

Giáo trình PLC S7-200
MỤC LỤC
PHẦN 1: LÝ THUYẾT PLC 3
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU PLC 3
1.1. Giới thiệu chung 3
1.2. Hình dáng bên ngoài 3
1.3. Các thành viên họ S7-200 6
1.4. Modul mở rộng 8
CHƯƠNG 2 ĐẤU NỐI PLC VÀ MODUL MỞ RỘNG 12
2.1. PLC sử dụng nguồn nuôi một chiều 12
2.2. PLC sử dụng nguồn nuôi xoay chiều 14
2.3. Đấu nối modul mở rộng 16
2.4. Cấu trúc và giới hạn bộ nhớ 20
CHƯƠNG 3 NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH 22
3.1. Cách thực hiện chương trình 22
3.2. Cấu trúc chương trình 22
3.3. Phương pháp lập trình 24
3.4. Một số lệnh cơ bản 25
3.4.1. Lệnh vào ra 25
3.4.2. Các lệnh ghi/xóa giá trị cho tiếp điểm 26
3.4.3. Các lệnh tiếp điểm đặc biệt 27
3.4.4. Lệnh nhảy và lệnh gọi chương trình con 28
3.4.5. Các lệnh can thiệp vào thời gian vòng quét 29
3.4.6. Các lệnh điều khiển Timer 30
3.4.7. Các lệnh điều khiển Counter 34
3.4.8. Các lệnh so sánh 37
3.4.9. Các lênh số học 39
3.4.10. Các lệnh dịch chuyển nội dung ô nhớ 43
3.4.11. Một số bit nhớ đặc biệt 43
3.4.12 Chương trình xử lý ngắt 44
3.8. Soạn thảo chương trình và chương trình mô phỏng 46

3.8.1. Soạn thảo chương trình 46
3.8.2. Chương trình mô phỏng 48
PHẦN 2: BÀI TẬP THỰC HÀNH 50
Bài 1: HỆ THỐNG TRỘN HÓA CHẤT 50
Bài 2: HỆ THỐNG TRỘN PHỐI LIỆU 50
Bài 3: HỆ THỐNG ĐÈN NHẤP NHÁY 51
Trang 1
Giáo trình PLC S7-200
Bài 4: HỆ THỐNG ĐẾM VÀ ĐÓNG GÓI SẢN PHẨM 52
Bài 5: ĐIỀU KHIỂN 3 ĐỘNG CƠ 53
Bài 6: HỆ THỐNG BƠM NƯỚC 53
Bài 7: HỆ THỐNG BƠM VÀ ĐỊNH LƯỢNG CHẤT LỎNG 54
Bài 8: ĐIỀU KHIỂN 3 XILANH 55
Bài 9: ĐÈN GIAO THÔNG 56
Bài 10: ĐIỀU KHIỂN 3 XILANH VÀ 2 ĐỘNG CƠ 57
Bài 11: ĐIỀU KHIỂN 4 XILANH VÀ 3 ĐỘNG CƠ 58
Trang 2
Giáo trình PLC S7-200
PHẦN 1: LÝ THUYẾT PLC
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU PLC
1.1. Giới thiệu chung.
PLC viết tắt của Programmable Logic Controllers. Là thiết bị điều khiển logic
lập trình được, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua
một ngôn ngữ lập trình.
Sự phát triển của PLC đã đem lại nhiều thuận lợi và làm cho các thao tác máy
trở nên nhanh, nhạy, dễ dàng và tin cậy hơn. Nó có khả năng thay thế hoàn toàn
cho các phương pháp điều khiển truyền thống dùng rơle (loại thiết bị phức tạp và cồng
kềnh); khả năng điều khiển thiết bị dễ dàng và linh hoạt dựa trên việc lập trình trên
các lệnh logic cơ bản; khả năng định thời, đếm, giải quyết các vấn đề toán học và
công nghệ, khả năng tạo lập gởi đi, tiếp nhận những tín hiệu nhằm mục đích kiểm soát

sự kích hoạt hoặc đình chỉ những chức năng của máy hoặc một dây chuyền công nghệ.
Như vậy những đặc điểm làm cho PLC có tính năng ưu việt và thích hợp
trong môi trường công nghiệp:
 Khả năng kháng nhiễu rất tốt.
 Cấu trúc dạng modul rất thuận tiện cho việc thiết kế, mở rộng, cải tạo
nâng cấp
 Có những modul chuyên dụng để thực hiện những chức năng đặc biệt.
 Khả năng lập trình được, lập trình dễ dàng.
 Yêu cầu của người lập trình không cần giỏi về kiến thức điện tử mà chỉ cần
nắm vững công nghệ sản xuất và biết chọn thiết bị thích hợp là có thể lập
trình được.
 Thuộc vào hệ sản xuất linh hoạt do tính thay đổi được chương trình hoặc
thay đổi trực tiếp các thông số mà không cần thay đổi lại chương trình.
1.2. Hình dáng bên ngoài.
Trang 3
Giáo trình PLC S7-200
Hình 1.1. Hình dáng bên ngoài của một PLC
Mô tả các đèn báo trên S7-200:
 SF: Đèn đỏ SF báo hiệu hệ thống bị hỏng. Đèn SF sáng lên khi PLC có hỏng
hóc.
 RUN: Đèn xanh RUN chỉ PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiện chương
được nạp vào trong PLC.
 STOP: Đèn vàng STOP chỉ định rằng PLC đang ở chế độ dừng. Dừng
chương trình đang thực hiện lại.
 Ix.x: Đèn xanh ở cổng vào chỉ định trạng thái tức thời của cổng Ix.x . Đèn
này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng.
 Qy.y: Đèn xanh ở cổng ra báo hiệu trạng thái tức thời của cổng Qy.y. Đèn
này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng.
Trang 4
Giáo trình PLC S7-200

Cổng truyền thông:
S7-200 sử dụng cổng truyền thông 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.
Chú thích:
1. Đất
2. 24 VDC
3. Truyền và nhận dữ liệu
4. Không sử dụng
5. Đất
6. 5 VDC
7. 24 VDC
8. Truyền và nhận dữ liệu
9. Không sử dụng.
Hình 1.2. Sơ đồ chân của cổng truyền thông
Ghép nối S7-200 với máy tính PC qua cổng RS232 cần có cáp nối PC/PPI với
bộ chuyển đổi RS232/RS485.
Hình 1.3. Sơ đồ kết nối giữa PLC và máy tính thông qua cáp PC/PPI
Hình 1.4. Hình dạng và kích thước của cáp.
Công tắc chọn chế độ làm việc cho PLC
Trang 5
Giáo trình PLC S7-200
 RUN: Cho phép PLC thực hiện chương trình trong bộ nhớ, khi chương
trình gặp lỗi hoặc gặp lệnh STOP thì PLC sẽ tự động chuyển sang chế độ
STOP mặc dù công tắc vẫn ở chế độ RUN (nên quan sát trạng thái thực tại
của PLC theo đèn báo).
 STOP: Khi chuyển sang chế độ STOP, dừng cưỡng bức chương trình đang
chạy, các tín hiệu ra lúc này đều về off. Ở chế độ STOP PLC cho phép hiệu
chỉnh lại chương trình hoặc nạp một chương trình mới.
 TERM: cho phép máy lập trình tự quyết định chọn một trong hai chế độ
làm việc cho PLC ở RUN hoặc STOP.

Vít chỉnh định tương tự: Mỗi CPU có từ 1 đến 2 vít chỉnh định tương tự, có
thể xoay được một góc 270°, dùng để thay đổi giá trị của biến sử dụng trong chương
trình (SMB28 và SMB29), giá trị thay đổi từ 0 đến 255.
1.3. Các thành viên họ S7-200.
Các thông số cơ bản của thành viên họ S7-200 được mô tả tóm tắt ở bảng 1.1
Bảng 1.1. Các thông số cơ bản của các thành viên họ S7-200
Thông số CPU221 CPU222 CPU224 CPU226 CPU226XM
Kích thước 90x80x62 90x80x62 120.5x80x62 190x80x62 190x80x62
Bộ nhớ
chương
trình
4096 bytes 4096 bytes 8912 bytes 8912 bytes 1634 bytes
Bộ nhớ
Dữ liệu
2048 bytes 2048 bytes 5120 bytes 5120 bytes 1024 bytes
Cổng vào 6 8 14 24 24
Cổng ra 4 6 10 16 16
Modul mở
rộng
0 2 Modules 7 Modules 7 Modules 7 Modules
Cổng
truyền
thông
RS-485 RS-485 RS-485 RS-485 RS-485
Dự trữ bộ
nhớ (giờ)
50 50 190 190 190
Bộ định
thời
256 bộ định thời: 4 bộ 1ms, 16 bộ 10 ms, 236 bộ 100ms

Các loại DC/DC/DC
AC/DC/RL
DC/DC/DC
AC/DC/RL
DC/DC/DC
AC/DC/RL
DC/DC/DC
AC/DC/RL
DC/DC/DC
AC/DC/RL
Bộ đếm C0-C255 C0-C255 C0-C255 C0-C255 C0-C255
Trang 6
Giáo trình PLC S7-200
Bảng 1.2. Các loại CPU S7-200.
Bảng 1.3. Kích thước và trọng lượng.
Trang 7
Giáo trình PLC S7-200
Bảng 1.4. Một số thông số kỹ thuật.
1.4. Modul mở rộng.
Cấu trúc modul của S7-200 tạo sự linh hoạt tối đa để giải quyết các bài toán, nó
cho phép chúng ta chọn số đầu vào ra tối ưu về mặt kinh tế. Chúng ta có thể tăng thêm
số cổng vào ra cho bằng cách nối thêm các modul mở rộng.
Các modul mở rộng này được cắm nối tiếp nhau vào bên phải CPU làm thành
một mắc xích. Địa chỉ các đầu vào ra trên các modul mở rộng được xác định bằng kiểu
vào, ra và vị trí của modul trong mắc xích.
Trang 8
Giáo trình PLC S7-200
Hình 4.5. Ghép nối CPU 224 với các modul mở rộng
Trang 9
Giáo trình PLC S7-200

Bảng 1.5. Các loại modul mở rộng
Bảng 1.6. Các thông số cơ bản của modul mở rộng số
Bảng 1.7. Các thông số cơ bản của các loại modul mở rộng analog.
Trang 10
Giáo trình PLC S7-200
Hình 1.6. Kích thước của các loại PLC và modul mở rộng
Trang 11
Giáo trình PLC S7-200
CHƯƠNG 2 ĐẤU NỐI PLC VÀ MODUL MỞ RỘNG.
2.1. PLC sử dụng nguồn nuôi một chiều.
Hình 2.1. Cách đấu dây CPU 221 DC/DC/DC
Hình 2.2. Cách đấu dây CPU 222 DC/DC/DC
Trang 12
Giáo trình PLC S7-200
Hình 2.3. Cách đấu dây CPU 224 DC/DC/DC
Hình 2.4. Cách đấu dây CPU 226 DC/DC/DC
Trang 13
Giáo trình PLC S7-200
2.2. PLC sử dụng nguồn nuôi xoay chiều.
Hình 2.5. Cách đấu dây CPU 221 AC/DC/RELAY
Trang 14
Giáo trình PLC S7-200
Hình 2.6. Cách đấu dây CPU 222 AC/DC/RELAY
Hình 2.7. Cách đấu dây CPU 224 AC/DC/RELAY
Trang 15
Giáo trình PLC S7-200
Hình 2.8. Cách đấu dây CPU 226 AC/DC/RELAY
2.3. Đấu nối modul mở rộng.
Hình 2.9. Cách đấu modul mở rộng EM 221 Digital Input 8x24 VDC
Trang 16

Giáo trình PLC S7-200
Hình 2.10. Cách đấu modul mở rộng EM 222 Digital Output 8
Hình 2.11. Cách đấu modul mở rộng EM 223 24VDC 4 Inputs/4 Outputs
Trang 17
Giáo trình PLC S7-200
Hình 2.12. Cách đấu modul mở rộng EM 223 24VDC 4 Inputs/4 Relay Outputs
Hình 2.13. Cách đấu modul mở rộng EM 223 24VDC 8 Inputs/8 Outputs
Trang 18
Giáo trình PLC S7-200
Hình 2.14. Cách đấu modul mở rộng EM 223 24VDC 8 Inputs/8 Relay Outputs
Hình 2.15. Cách đấu modul mở rộng EM 223 24VDC 16 Inputs/16 Outputs
Trang 19
Giáo trình PLC S7-200
Hình 2.16. Cách đấu modul mở rộng EM 223 24VDC 16 Inputs/16 Relay Outputs
2.4. Cấu trúc và giới hạn bộ nhớ.
Bảng 2.1: Cấu trúc và giới hạn bộ nhớ của các CPU
Trang 20
Giáo trình PLC S7-200
Ký hiệu:
MB : Bit Memory
VB : Variable Memory
SMB : Special Memory
SB : Sequential control relays
LB : Local Memory
AC : Accumulator Registers
IB : Input
QB : Output
T : Timer
C : Counter
Trang 21

Giáo trình PLC S7-200
CHƯƠNG 3 NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH
3.1. Cách thực hiện chương trình.
PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp. Mỗi vòng lặp được gọi là vòng
quét (scan). Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn đọc dữ liệu từ các cổng vào
vùng đệm ảo, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình. Trong từng vòng quét,
chương trình được thực hiện bằng lệnh đầu tiên và kết thúc tại lệnh kết thúc. 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.
Hình 3.1. Cấu trúc một vòng quét trong PLC
Như vậy tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra, thông thường lệnh không thực hiện
hiện lệnh trực tiếp với 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 do CPU quản lý. Khi gặp
lệnh vào/ra tức thời thì ngay lập tức hệ thống sẽ cho dừng mọi công việc khác, ngay cả
chương trình xử lý ngắt, để thực hiện lệnh này một cách trực tiếp với cổng vào/ra.
Chương trình xử lý ngắt chỉ được thực hiện trong vòng quét khi xuất hiện tính
hiệu báo ngắt và có thể xảy ra ở bất cứ điểm nào trong vòng quét.
3.2. Cấu trúc chương trình.
Cấu trúc của một chương trình được tạo thành từ 3 thành phần cơ bản: 1
chương trình chính (main Program), có thể có một hay nhiều chương trình con
(subroutines), các chương trình con xử lý ngắt (interrupt routines) có thể có hoặc
không.
Chương trình chính bao gồm các lệnh điều khiển ứng dụng. Các lệnh này được
thực hiện tuần tự một cách liên tục, cứ mỗi vòng quét một lần. Chương trình chính
được kết thúc bằng lệnh kết thúc chương trình (MEND hoặc END).
Trang 22
Giáo trình PLC S7-200
Chương trình con là một bộ phận của chương trình. Nó có thể có hoặc không,
chỉ được thực hiện khi có lệnh gọi đến từ chương trình chính. Các chương trình con
phải được viết sau lệnh kết thúc chương trình chính (MEND hoặc END).

Các chương trình con xử lý ngắt (có thể có hoặc không) khi xảy ra sự kiện ngắt
tương ứng. Sự kiện đó có thể là sự thay đổi mức ở một đầu vào, bộ định thời đếm đủ
hay nhận được dữ liệu trên cổng truyền thông….Chương trình xử lý ngắt cũng phải
được viết sau lệnh kết thúc chương trình chính (MEND hoặc END).
Các chương trình con thường 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 sau này.
Cũng có thể tự do trộn lẫn các chương trình con và chương trình xử lý ngắt đằng sau
chương trình chính.
Trang 23
Giáo trình PLC S7-200
Hình 3.2. Cấu trúc một chương trình của PLC
3.3. Phương pháp lập trình.
Lập trình cho S7 200 và các PLC khác của hãng Siemens dựa trên 3 phương
pháp cơ bản:
- Phương pháp hình thang (Ladder logic _ LAD).
- Phương pháp khối hàm (Function Block Diagram _ FBD).
- Phương pháp liệt kê câu lệnh (Statement List _ STL).
Thông thường chúng ta chỉ dùng 2 phương pháp đó là LAD và STL. Nếu
chương trình được viết theo kiểu LAD, thiết bị lập trình sẽ tự tạo theo kiểu STL tương
ứng. Ngược lại không phải mọi chương trình được viết theo kiểu STL cũng đều có thể
chuyển sang được dạng LAD.
Định nghĩa về LAD: LAD là ngôn ngữ lập trình bằng đồ họa. Nhữnh thành
phần cơ bản dùng trong LAD tương ứng với những thành phần cơ bản dùng trong
bảng mạch rơle. Trong chương trình LAD các phần tử cơ bản dùng để biểu diễn lệnh
logic như sau:
- Tiếp điểm có hai loại: Thường đóng ; thường hở
- Cuộn dây (coil):
- Hộp (box): Mô tả các hàm khác nhau, nó làm việc khi có dòng điện đưa đến
hộp. Có các nhóm hộp sau: hộp các bộ định thời, hộp các bộ đếm, hộp di chuyển

dữ liệu, hộp các hàm toán học
Trang 24
Giáo trình PLC S7-200
- Mạng LAD: Là đường nối các phần tử thành một mạch hoàn chỉnh, đi từ
đường nguồn bên trái sang đường nguồn bên phải. Nguồn điện có hai đường chính,
một đường bên trái thể hiện dây nóng, một đường bên phải là dây trung hòa (neutral)
hay là đường trở về nguồn cung cấp. Đường nguồn bên phải không được thể
hiện trên giao diện lập trình.
Định nghĩa về STL: Là phương pháp thể hiện chương trình dưới dạng tập hợp
các câu lệnh. Khác với hai ngôn ngữ kia là dạng đồ họa. Chính vì thế trong STL có
thể viết những chương trình mà trong hai ngôn ngữ còn lại không thể viết được. Bởi
vì nó sát với ngôn ngữ máy hơn, không bị giới hạn bởi các quy tắc đồ họa. STL
thường dành cho lập trình viên giàu kinh nghiệm.
STL có thể giải quyết được một số vấn đề không thể giải quyết dễ dàng trong
Lad và FBD, mọi chương trình viết bằng LAD hay FBD đề có thể xem và sửa trong
STL nhưng không phải tất cả những chương trình viết trong STL đều có thể xem
bằng LAD hay FBD.
3.4. Một số lệnh cơ bản.
3.4.1. Lệnh vào ra.
STL LAD Mô tả Toán hạng
LD
A
O
Tiếp điểm thường mở sẽ được
đóng khi bit = 1.
bit: I, Q, M, SM,
T, C, V.
LDN
AN
ON

Tiếp điểm thường đóng sẽ được
mở khi bit = 1.
bit: I, Q, M, SM,
T, C, V.
LDI
AI
OI
Tiếp điểm thường mở sẽ đóng
tức thời khi bit = 1.
bit: I
LDNI
AIN
OIN
Tiếp điểm thường đóng sẽ mở
tức thời khi bit = 1. bit: I
= bit
Cuộn dây đầu ra ở trạng thái
ON khi có dòng điện điều khiển
đi qua.
bit: I, Q, M, SM,
T, C, V.
=I bit
Cuộn dây đầu ra ở trạng thái
ON tức thời khi có dòng điện
điều khiển đi qua.
bit: Q
Trang 25
bit
bit
bit

bit
bit
bit