TÀI LIỆU LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN PLC 1 pptx

Câu 1. Hãy giải thích tại sao PLC lại được sử dụng rộng rãi trong các hệ
thống điều khiển quá trình (Điều khiển công nghiệp)?
3 điểm
Đáp án: Vì PLC có những ưu điểm như sau:
-Tính linh hoạt: có thể sử dụng một bộ điều khiển cho nhiều đối tượng khác nhau
với các thuật toán điều khiển khác nhau.
0.4
- Dễ dàng thiết kế và thay đổi logic điều khiển: với các hệ thống điều khiển sử
dụng rơle, khi thay đổi logic điều khiển cần có nhiều thời gian để nối lại dây cho
các thiết bị và panel điều khiển, và đó là một công việc phức tạp. Với hệ thống
điều khiển sử dụng PLC, thay đổi logic điều khiển bằng cách thay đổi chương
trình thông qua thiết bị lập trình và ngôn ngữ lập trình chuyên dùng. Điều đó làm
giảm đáng kể thời gian thiết kế hệ thống.
0.5
- Tối ưu logic điều khiển: được sự hỗ trợ của các công cụ mô phỏng và gỡ rối
trực tuyến và trực quan làm cho hệ thống được thiết kế có tính tối ưu hơn.
0.4
- Tốc độ thực hiện nhanh. 0.4
- Nhỏ, gọn và giá thành thấp. 0.4
- Khả năng bảo mật hệ thống khi sử dụng mã khóa. 0.4
- Khả năng mở rộng và nâng cấp hệ thống: do được chế tạo dưới dạng các modul
được chuẩn hóa cho phép ghép nối các thành phần không chỉ của một nhà sản
xuất. Đây là một yêu cầu không thể thiếu trong các hệ thống điều khiển hiện đại.
0.5
Câu 2. Hãy trình bày cấu trúc và nguyên lý hoạt động cơ bản của PLC? 3 điểm
Đáp án: PLC là thiết bị điều khiển dựa trên bộ vi xử lý, các thành phần cơ bản
của nó gồm (vẽ hình):
- Khối xử lý trung tâm (Central Processing Unit - CPU): Đây là bộ não của hệ
thống, có chức năng điều khiển và giám sát toàn bộ hoạt động của hệ thống bằng
cách thực hiện tuần tự các lệnh trong bộ nhớ. Bên trong CPU gồm các mạch điều
khiển, khối thuật toán và logic, các thanh ghi chuyên dụng và thanh ghi dữ liệu

tạm thời. Hoạt động cơ bản của CPU là: đọc lần lượt từng lệnh từ bộ nhớ, giải
mã lệnh, phát tín hiệu điều khiển các thành phần khác và xử lý dữ liệu.
0.7
-Bộ nhớ trong (Internal Memory): Bộ nhớ trong là loại bộ nhớ bán dẫn, có ưu
điểm là tương thích về kích thước và mức logic với các thành phần khác của hệ
thống; tốc độ truy nhập cao; năng lượng tiêu thụ thấp. PLC sử dụng các loại bộ
nhớ sau đây:
-ROM hệ thống: chứa chương trình hệ thống (hệ điều hành) và dữ liệu cố
định được CPU sử dụng. Dữ liệu trong ROM được nhà sản xuất nạp vào và
không thay đổi trong suốt quá trình sử dụng sau này.
-RAM chứa chương trình và dữ liệu của người sử dụng
-RAM làm bộ đệm cho các tín hiệu vào/ra và cho các đối tượng khác (bộ
đếm, định thời )
-EEPROM để lưu cố định chương trình của người sử dụng cũng như
những dữ liệu cần thiết mà người dùng lựa chọn.
Một phần hoặc toàn bộ RAM có thể được nuôi bằng tụ điện hoặc nguồn
pin bên ngoài. Chương trình của người sử dụng được nạp vào RAM, sau đó tự
động nạp vào EPPROM để có thể lưu trữ vĩnh cửu.
0.7
-Bus hệ thống (System Bus): Bus hệ thống phục vụ cho việc truyền thông tin
giữa các thành phần trong hệ thống. Thông tin được truyền trong hệ thống dưới
dạng tín hiệu nhị phân. Bus hệ thống gồm có các bus sau:
-Bus dữ liệu: bus dữ liệu là bus hai chiều, dùng để truyền tải dữ liệu giữa
các thành phần trong hệ thống.
-Bus địa chỉ: bus địa chỉ là bus một chiều, khi CPU muốn truy cập đến
0.7
CPU
Bộ nhớ trong
Khối nguồn
Khối ghép nối vào

Khối ghép nối ra
Bus hệ thống
một thành phần nào đó thì nó cung cấp địa chỉ của thành phần đó lên bus này, tín
hiệu địa chỉ qua bộ giải mã địa chỉ kích hoạt thành phần tương ứng.
-Bus điều khiển: CPU sử dụng bus điều khiển để cung cấp các tín hiệu
điều khiển và nhận các tín hiệu thông báo từ các thành phần.
Khối ghép nối vào/ra (Input/Output Interface):
- Khối ghép nối vào có các chức năng sau: nhận tín hiệu vào từ các thiết bị nhập
(ví dụ các cảm biến, chuyển mạch ); biến đổi các tín hiệu vào thành mức điện
áp một chiều; thực hiện cách ly tĩnh điện bằng bộ ghép nối quang; tạo tín hiệu
logic chuẩn đưa đến các mạch trong PLC.
- Khối ghép nối ra hoạt động tương tự khối ghép nối vào: tín hiệu một chiều
chuẩn từ trong PLC qua các mạch biến đổi đến các đầu ra vật lý, cho phép điều
khiển trực tiếp các tải một chiều và xoay chiều công suất nhỏ với các mức điện
áp khác nhau. Bộ ghép nối quang cũng được sử dụng để tránh cho các mạch bên
trong PLC khỏi ảnh hưởng của các thiết bị bên ngoài.
0.7
-Khối nguồn (Power Supply): Khối nguồn có chức năng biến đổi nguồn điện áp
bên ngoài thành các mức điện áp phù hợp cung cấp cho các thành phần của PLC.
0.2
Câu 3. Trình bày cấu trúc và sơ đồ nguyên lý mạch cơ bản của các cổng vào
của PLC?
3 điểm
Đáp án: Khối ghép nối vào có các chức năng sau: nhận tín hiệu vào từ các thiết
bị nhập (ví dụ các cảm biến, chuyển mạch ); biến đổi các tín hiệu vào thành
mức điện áp một chiều; thực hiện cách ly tĩnh điện bằng bộ ghép nối quang; tạo
tín hiệu logic chuẩn đưa đến các mạch trong PLC.
Do đó mạch ghép nối vào có các khối sau:
-Bộ biến đổi
-Mạch cách ly tĩnh điện

-Mạch logic
Sơ đồ mạch ghép nối vào:
1.5
Khối đầu tiên nhận tín hiệu từ các cảm biến, chuyển mạch Nếu tín hiệu
vào là điện áp xoay chiều thì bộ biến đổi chỉnh lưu thành điện áp một chiều có
giá trị nhỏ. Đầu ra của bộ biến đổi không được đưa trực tiếp đến các mạch trong
PLC nhằm tránh cho nó khỏi ảnh hưởng của mạch ngoài. Ví dụ trong trường hợp
bộ biến đổi làm việc không chính xác, thì điện áp xoay chiều lớn được đưa đến
PLC và làm hỏng hệ thống, bởi vì hầu hết các mạch xử lý chỉ làm việc với điện
áp 5V một chiều. Do vậy phải có mạch cách ly để bảo vệ các mạch trong PLC.
Mạch cách ly thường sử dụng bộ ghép nối quang, Tín hiệu được chuẩn hóa về
mức logic để đưa vào hệ thống. Sơ đồ nguyên lý của mạch ghép nối vào:
1.5
Câu 4. Thế nào là vòng quét? Hãy trình bày chi tiết các giai đoạn làm việc
của PLC thông qua vòng quét?
3 điểm
Đáp án: Chức năng của CPU là thực hiện lặp đi lặp lại một chuỗi công
việc. Sự thực hiện các công việc có tính tuần hoàn này gọi là vòng quét (Scan
cycle). Trong mỗi vòng quét, CPU thực hiện hầu hết hoặc toàn bộ các công việc
1.5
Đầu vào
Bộ biến đổi
Mạch cách
ly tĩnh điện
Mạch logic
Đến bộ đệm
Đầu vào
LED
Đến bộ
đệm

PLC
+ V
-
+
sau:
- Đọc các đầu vào
- Thực hiện chương trình
- Xử lý các yêu cầu truyền thông
- Thực hiện tự chẩn đoán
- Viết các đầu ra
Có thể biểu diễn vòng quét của CPU như sau:
Đọc các đầu vào số. Mỗi vòng quét bắt đầu bằng việc đọc giá trị hiện
thời của các đầu vào số và lưu các giá trị này ở bộ đệm vào. CPU quản lý bộ đệm
dành cho các đầu vào số theo từng byte. Nếu CPU hoặc module mở rộng không
có đủ một đầu vào vật lý cho mỗi bit của byte nào đó, thì không thể gán lại các
bit này cho các module tiếp theo cũng như không thể sử dụng chúng trong
chương trình. Tại thời điểm bắt đầu mỗi vòng quét, CPU gán các bit không sử
dụng này bằng 0. Trong trường hợp các module mở rộng không được lắp đặt, thì
có thể sử dụng các bit đầu vào mở rộng này trong chương trình như các bit nhớ
thông thường.
0.5
Thực hiện chương trình. Trong giai đoạn thực hiện chương trình, các
lệnh được thực hiện lần lượt từ lệnh đầu tiên đến lệnh cuối cùng. Các lệnh vào/ra
trực tiếp cho phép truy nhập trực tiếp đến các đầu vào/ra vật lý trong khi thực
hiện chương trình hoặc trình xử lý ngắt. Nếu chương trình có sử dụng ngắt, thì
trình xử lý ngắt chỉ được thực hiện khi sự kiện ngắt tương ứng xuất hiện (sự kiện
0.4
Thực hiện chương trình
Đọc các đầu vào
Xử lý các yêu cầu truyền thông

Tự chẩn đoán
Viết các đầu ra
ngắt có thể xuất hiện tại bất kỳ thời điểm nào trong vòng quét).
Xử lý các yêu cầu truyền thông. Trong giai đoạn này, CPU sẽ xử lý bất kỳ yêu
cầu nào nhận được từ cổng truyền thông.
0.2
Thực hiện tự chẩn đoán. Trong giai đoạn này, CPU thực hiện kiểm tra phần lõi
của nó (chương trình hệ thống), các module vào/ra, bộ nhớ chương trình người
dùng (chỉ ở chế độ RUN).
0.2
Ghi các đầu ra số. Tại thời điểm kết thúc mỗi vòng quét, CPU ghi dữ liệu lưu
trong bộ đệm tới các đầu ra vật lý.
0.2
Câu 5. Trình bày cấu trúc và sơ đồ nguyên lý mạch cơ bản của các cổng ra
của PLC?
3 điểm
Đáp án: Khối ghép nối ra hoạt động tương tự khối ghép nối vào: tín hiệu một
chiều chuẩn từ trong PLC qua các mạch biến đổi đến các đầu ra vật lý, cho phép
điều khiển trực tiếp các tải một chiều và xoay chiều công suất nhỏ với các mức
điện áp khác nhau. Bộ ghép nối quang cũng được sử dụng để tránh cho các mạch
bên trong PLC khỏi ảnh hưởng của các thiết bị bên ngoài.
Mạch giao tiếp sử dụng rơle, tranzitor, triac cho phép nối trực tiếp PLC với tải
công suất nhỏ. Khi nối đầu ra với tải công suất lớn cần có mạch công suất bên
ngoài.
1.5
Mạch giao tiếp kiểu rơle: tín hiệu từ PLC được sử dụng để điều khiển rơle,
có khả năng chuyển mạch dòng điện lớn trong mạch tải. Ngoài ra rơle còn có
chức năng cách ly PLC với mạch ngoài. Rơle có khả năng chịu quá tải trong thời
gian ngắn. Tuy nhiên, nhược điểm của rơle là tốc độ chuyển mạch chậm. Mạch
rơle được sử dụng cho cả tải một chiều và xoay chiều.

1.5
Từ bộ đệm
Mạch giao
tiếp
Mạch cách
ly tĩnh điện
Mạch logic
Đầu ra
Mạch giao tiếp kiểu tranzitor: tín hiệu từ PLC điều khiển tranzitor làm
việc ở chế độ khóa. Ưu điểm của tranzitor là tốc độ chuyển mạch nhanh. Nhưng
dễ bị hư hỏng do quá tải hoặc khi chuyển từ trạng thái thông sang khóa. Do đó
phải sử dụng các mạch bảo vệ. Mạch tranzitor chỉ dùng cho điện áp một chiều.
Mạch giao tiếp kiểu triac: chuyên dùng với mạch điện xoay chiều, có tốc
độ chuyển mạch nhanh. Nhưng dễ bị hư hỏng do quá tải, nên phải có mạch bảo
vệ.
Như vậy, mặc dù các mạch bên trong PLC làm việc với tín hiệu chuẩn 5V một
chiều, nhưng nhờ có mạch ghép nối ra nên có thể nối trực tiếp PLC với phụ tải
một chiều hoặc xoay chiều có các mức điện áp khác nhau.
Câu 6. Hãy trình bày các vùng nhớ cơ bản của PLC S7-200? 3 điểm
Đáp án: Các vùng nhớ cơ bản của PLC S7 như sau:
-Vùng nhớ đệm vào I: CPU lấy mẫu các đầu vào vật lý tại thời điểm bắt đầu của
0.3
+ V
PLC
Từ mạch
logic
LED
Đầu ra
+ V
Từ mạch

logic
LED
PLC
Đầu ra
mỗi vòng quét và ghi các giá trị này ở vùng đệm vào. Chương trình có thể truy
nhập vùng đệm vào theo bit, byte, từ, hoặc từ kép.
-Vùng nhớ đệm ra Q: Tại thời điểm kết thúc mỗi vòng quét, CPU sao chép các
giá trị được lưu trong vùng đệm ra đến các đầu ra vật lý. Chương trình có thể
truy nhập vùng đệm ra theo bit, byte, từ, hoặc từ kép.
0.3
-Vùng nhớ V: Có thể sử dụng vùng nhớ V để lưu các kết quả trung gian của các
thao tác đang được thực hiện trong chương trình. Cũng có thể sử dụng vùng nhớ
V để lưu các dữ liệu khác có liên quan đến quá trình điều khiển. Có thể truy nhập
vùng nhớ V theo bit, byte, từ, hoặc từ kép.
0.3
-Vùng nhớ bit M: Có thể sử dụng vùng nhớ bit M như các rơle điều khiển bên
trong. Mặc dù có tên là vùng nhớ bit nhưng có thể truy nhập theo bit, byte, từ,
hoặc từ kép.
0.2
-Vùng nhớ S (Sequence Control Relay - SCR): Các bit thuộc vùng nhớ S được
sử dụng để tổ chức các hoạt động theo một trình tự nào đó của máy móc thành
các đoạn chương trình tương đương. Các bit nhớ S được gọi là các rơle điều
khiển trình tự. Nó cho phép phân đoạn chương trình về mặt logic. Có thể truy
nhập vùng nhớ S theo bit, byte, từ, hoặc từ kép.
0.3
-Vùng nhớ đặc biệt SM: Các bit nhớ đặc biệt SM được sử dụng để giao tiếp
giữa CPU và chương trình của người sử dụng. Chương trình có thể sử dụng các
bit này để lựa chọn và điều khiển một số chức năng đặc biệt của CPU S7-200.
Có thể truy nhập dữ liệu trong vùng nhớ này theo bit, byte, từ, hoặc từ kép.
0.3

-Vùng nhớ của các bộ định thời T: Trong CPU S7-200, các bộ định thời có
chức năng đếm thời gian. Các bộ định thời S7-200 có các độ phân giải 1ms,
10ms, 100ms.
0.2
-Vùng nhớ của các bộ đếm C: Trong CPU S7-200, các bộ đếm có chức năng
đếm theo sườn dương của xung ở các đầu vào đếm. CPU cung cấp ba loại bộ
đếm: đếm tiến, đếm lùi, đếm cả tiến và lùi.
0.2
-Địa chỉ các đầu vào tương tự AI: PLC S7 biến đổi một giá trị tương tự (như
nhiệt độ hoặc điện áp) thành một giá trị số có độ dài 16 bit. Việc đọc các giá trị
này bằng cách sử dụng địa chỉ gồm nhận dạng vùng nhớ (AI), kích thước dữ liệu
0.3
(W), địa chỉ byte đầu tiên. Bởi vì các đầu vào tương tự là các từ và luôn bắt đầu
bằng các byte số chẵn, nên địa chỉ byte là các số chẵn. Các giá trị đầu vào tương
tự là các giá trị chỉ đọc được (read-only).
-Địa chỉ các đầu ra tương tự AQ: S7-200 biến đổi một giá trị số 16 bit thành tín
hiệu điện tỷ lệ với giá trị số. Việc ghi các giá trị này bằng cách sử dụng địa chỉ
gồm nhận dạng vùng nhớ (AQ), kích thước dữ liệu (W), địa chỉ byte đầu tiên.
Bởi vì các đầu ra tương tự là các từ và luôn bắt đầu bằng các byte số chẵn, nên
địa chỉ byte là các số chẵn. Các giá trị đầu ra tương tự là các giá trị chỉ ghi được
(write-only).
0.3
- Địa chỉ các bộ đếm tốc độ cao HC: Các bộ đếm tốc độ cao được thiết kế để
đếm các sự kiện có tốc độ rất cao không phụ thuộc vào vòng quét của CPU. Bộ
đếm tốc độ cao có một giá trị hiện thời là số nguyên không dấu 32 bit. Truy nhập
giá trị này bằng cách sử dụng địa chỉ như sau:
0.3
Câu 7. Hãy trình bày việc xác định các đầu vào/ra môdun CPU và mô đun
mở rộng của PLC S7-200?
3 điểm

Các đầu vào/ra tích hợp trên module CPU có các địa chỉ cố định. Có thể thêm
các đầu vào/ra bằng cách kết nối các module mở rộng về bên phải của CPU để
tạo thành một dãy các đầu vào/ra. Địa chỉ của các vị trí trên module được xác
định bằng kiểu vào/ra và vị trí của module trong dãy, và có liên hệ với địa chỉ
các module cùng kiểu trước đó. Các module mở rộng số sử dụng bộ đệm vào/ra
theo từng byte. Điều này có nghĩa là nếu một module không có đủ 8 đầu vào
hoặc ra cho một byte trong bộ đệm, thì các bit chưa sử dụng trong byte đó không
thể gán cho các module tiếp theo trong dãy, cũng như không thể dùng chúng
trong chương trình. Đối với module vào, các bit chưa dùng này được xóa về 0
khi CPU cập nhật đầu vào.
1.5
1.5
Câu 8. Hãy trình bày các phương pháp lập trình và nêu ưu nhược điểm của
từng phương pháp trên?
3 điểm
Cách lập trình cho S7 dựa trên ba phương pháp chính:
- Phương pháp liệt kê lệnh (Statement List - viết tắt là STL),
- Phương pháp hình thang (Ladder Logic - viết tắt là LAD),
- Phương pháp biểu đồ khối chức năng (Function Block Diagram - viết tắt là
FBD).
0.5
-Phương pháp liệt kê lệnh:
Phương pháp liệt kê lệnh cho phép tạo ra các chương trình điều khiển
bằng cách nhập mã gợi nhớ của lệnh. Nhìn chung, phương pháp liệt kê lệnh phù
hợp cho những nhà lập trình chuyên nghiệp. Phương pháp STL cho phép tạo ra
các chương trình mà đôi khi không thể viết được bằng các phương pháp LAD
hoặc FBD, bởi vì đó là các phương pháp đồ họa nên phải có một số quy tắc để vẽ
và nối các phần tử cho đúng. Để lập trình bằng phương pháp STL cần phải hiểu
rõ phương thức sử dụng ngăn xếp logic, bởi vì các lệnh này can thiệp vào các bit
của ngăn xếp. Các thao tác can thiệp vào ngăn xếp tác động đến bit đầu tiên hoặc

bit đầu tiên và bit thứ hai của ngăn xếp. Giá trị mới có thể ghi đè hoặc chèn vào
bit đầu tiên của ngăn xếp. Khi giá trị mới chèn vào vị trí bit đầu tiên thì các bit bị
đẩy xuống một vị trí và bit cuối cùng sẽ bị mất. Thao tác với hai bit đầu tiên sẽ
kéo các bit tiếp theo lên một vị trí.
1.0
CPU 224 4 I / 4Q
8 I
4 AI/ 1 AQ 8 Q 4AI/ 1 AQ
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
I2.0 Q2.0
I2.1 Q2.1
I2.2 Q2.2
I2.3 Q2.3
I3.0

I3.1

I3.2

I3.3

I3.4

I3.5

I3.6

I3.7

Q3.0

Q3.1

Q3.2

Q3.3

Q3.4

Q3.5

Q3.6

Q3.7

AIW0 AQW0
AIW2

AIW4
AIW6
AIW8 AQW4
AIW10
AIW12
AIW14
Ngăn xếp logic là một vùng nhớ gồm có 9 bit liền nhau. Các lệnh chỉ can
thiệp đến bit đầu tiên và bit thứ hai của ngăn xếp.
-Phương pháp hình thang:
Phương pháp hình thang được sử dụng rộng rãi vì có tính trực quan, đơn giản.
Các phần tử trong LAD tương ứng với các phần tử của hệ thống điều khiển rơle,
đó là tiếp điểm, cuộn dây, hộp chức năng và mạng LAD.
Tiếp điểm | | : tượng trưng cho tiếp điểm của rơle. Các tiếp điểm có thể
là thường mở hoặc thường đóng
Cuộn dây ( ) : tượng trưng cho cuộn dây của rơle
Hộp (box): tượng trưng cho các hàm, làm việc khi có dòng điện chạy đến
hộp.
Mạng LAD: là đường nối các phần tử thành mạch hoàn thiện từ đường nguồn
bên trái, qua các tiếp điểm đến cuộn dây hoặc các hộp và về đường nguồn bên
phải.
1.0
-Phương pháp biểu đồ khối chức năng:
Phương pháp này sử dụng các khối hộp để biểu diễn các cổng logic (AND, OR,
NOT) và các hàm thực hiện các chức năng (định thời, đếm, toán học ). Có các
đường nối giữa các hộp để tạo thành mạch logic theo yêu cầu. Vì vậy, phương
pháp này tương tự như việc thiết kế mạch số.
0.5
Câu 9. Hãy trình bày ưng dụng PLC xây dựng hệ thống điều khiển tự động?
trình bày kỹ hệ thống điều khiển trình tự?
3 điểm

Khi bắt đầu xây dựng một hệ thống điều khiển trên cơ sở ứng dụng PLC, một 1.0
S0
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
S8
Bit đầu tiên của ngăn xếp
Bit thứ hai của ngăn xếp
Bit thứ ba của ngăn xếp
Bit thứ tư của ngăn xếp
Bit thứ năm của ngăn xếp
Bit thứ sáu của ngăn xếp
Bit thứ bảy của ngăn xếp
Bit thứ tám của ngăn xếp
Bit thứ chín của ngăn xếp
câu hỏi đặt ra là phải thực hiện những công việc theo một quy trình như thế nào?.
Có thể đó không phải là một vấn đề lớn khi xây dựng một hệ thống đơn giản.
Nhưng đối với những hệ thống phức tạp thì cần phải có một quy trình thiết kế
phù hợp. Nó giúp cho người thiết kế kiểm soát được quá trình thực hiện công
việc của mình, từ sự mô tả chức năng và yêu cầu của hệ thống cho đến việc lập
chương trình điều khiển cho PLC. Trong chương này sẽ đưa ra mô hình hệ thống
điều khiển trình tự, đề cập đến phương pháp mô tả chức năng hệ thống điều
khiển trình tự và kỹ thuật lập trình điều khiển trình tự ứng dụng PLC.
Một hệ thống điều khiển tự động bao gồm các thành phần chính sau:
- Phần điều khiển: phần điều khiển có chức năng tạo ra các lệnh điều
khiển cần thiết tùy thuộc vào thông tin mà nó nhận được. Các thông tin này có

thể nhận được từ người điều khiển hoặc thông tin phản hồi từ phần chấp hành
thông qua các cảm biến.
- Phần chấp hành: đôi khi còn gọi là phần công suất, nhận lệnh từ phần
điều khiển để thực hiện điều khiển đối tượng. Phần chấp hành có thể là các động
cơ điện, cuộn dây điện từ, rơle
Mô hình tổng quát của hệ thống điều khiển tự động như sau:
Hệ thống điều khiển logic là hệ thống điều khiển thực hiện các chức năng
logic chuyển mạch. Ta có thể mô tả hệ thống điều khiển logic dưới dạng một
mạch logic gồm các đầu vào và đầu ra như sau:
1.0
Phần điều khiển
Phần chấp hành
Báo hiệuTác động
Lệnh điều khiển Phản hồi
Hiệu
chỉnh
bằng tay
Thông
báo trạng
thái
Dựa theo mô hình này, có thể chia hệ thống điều khiển thành hai loại:
-Hệ thống điều khiển tổ hợp: là hệ thống điều khiển mà trạng thái của các
đầu ra chỉ phụ thuộc vào trạng thái của các đầu vào tại thời điểm đang xét. Có
thể biểu diễn hệ thống dưới dạng hàm logic:
Đầu ra = f(đầu vào)
-Hệ thống điều khiển trình tự: là hệ thống điều khiển mà trạng thái của các
đầu ra không chỉ phụ thuộc vào trạng thái của các đầu vào tại thời điểm đang xét
mà còn phụ thuộc vào trạng thái trước đó của hệ thống. Biểu diễn hệ thống bằng
hàm logic:
Đầu ra = f(đầu vào, trạng thái hệ thống)

Hệ điều khiển tổ hợp là trường hợp riêng của hệ điều khiển trình tự, khi số
trạng thái của hệ thống bằng 1. Hệ thống điều khiển trình tự là hệ thống phổ biến
trong thực tế. Đặc trưng của hệ thống điều khiển trình tự là sự thực hiện lặp đi
lặp lại một chuỗi các thao tác, tương ứng với một trạng thái hoạt động của hệ
thống.
1.0
Câu 10. Hãy trình bày kỹ qui trình thiết kế hệ thống điều khiển tuần tự? 3 điểm
Thiết kế hệ thống điều khiển trình tự ứng dụng PLC gồm có hai nhiệm vụ là thiết
kế phần cứng và thiết kế chương trình điều khiển. Thiết kế chương trình điều
khiển chỉ là một phần trong toàn bộ quá trình thiết kế, nhưng là yếu tố quan trọng
vì nó tạo ra các tài liệu cần thiết giúp cho việc lập trình và gỡ rối cũng như lập tài
liệu hệ thống để lưu trữ sau này. Điều này đặc biệt có ý nghĩa khi bảo trì và nâng
cấp hệ thống.
1.0
Hình dưới đây biểu diễn quy trình tổng quát khi thiết kế hệ thống điều khiển
trình tự ứng dụng PLC. Phương pháp này cho phép triển khai, lắp đặt phần cứng
và thiết kế chương trình điều khiển được tiến hành độc lập và song song. Nó
1.0
Hệ thống điều
khiển
Các đầu vào Các đầu ra
cũng cho phép trao đổi thông tin bổ xung giữa các quá trình thiết kế nhằm hoàn
thiện hệ thống theo hướng tối ưu nhất. Đối với hệ thống điều khiển đơn giản thì
ít khi đòi hỏi sự hoạch định và thiết kế chương trình, bởi vì không có nhiều sự
liên kết logic giữa các phần trong chương trình. Đối với các hệ thống phức tạp,
cần thiết kế chương trình có cấu trúc và theo một quy trình xác định, điều đó làm
cho quá trình được kiểm soát, tránh nhầm lẫn và thiếu sót khi thiết kế chương
trình, chương trình dễ đọc, hiệu chỉnh, bổ xung, và lập tài liệu thiết kế.Trong quy
trình thiết kế hệ thống điều khiển, một vấn đề quan trọng là phải mô tả hệ thống
điều khiển một cách chính xác, khoa học, và được chuẩn hóa. Ngoài ra, cách mô

tả hệ thống phải tạo điều kiện thuận lợi cho việc thiết kế chương trình điều khiển.
1.0
Câu 11. Hãy trình bày các phương pháp mô tả hệ thống điều khiển? Trình 3 điểm
Xác định yêu cầu và
chức năng của hệ thống
Xác định yêu cầu về bộ xử
lý, bộ nhớ, vào/ra và các
chức năng chuyên dùng
Lựa chọn và lắp
đặt phần cứng
Lập tài liệu kỹ thuật
Yêu cầu đối với quá trình
điều khiển
Chia quá trình điều khiển
thành các khối chức
n ngă
Lập trình cho các
khối chức năng
Liên kết chương trình,
mô phỏng và hiệu ch nhỉ
Lập tài liệu
Mô tả chức
năng các khối
Chạy thử trên thiết bị, hiệu chỉnh và hoàn thiện hệ thống
Thiết kế
phần cứng
Thiết kế
chương trình
bày chi tiết phương pháp lưu đồ?
Sự mô tả hệ thống điều khiển một cách chi tiết bằng lời thường dài, khó theo dõi,

không trong sáng và không chính xác. Nó chỉ được sử dụng để mô tả một cách
khái quát nhất các chức năng và yêu cầu của hệ thống. Để mô tả hệ thống điều
khiển đáp ứng được các yêu cầu đã nêu thì trước hết cần phải chia quá trình điều
khiển thành các khối chức năng nhỏ, mỗi khối này ngoài các đầu vào/ra vật lý
còn có các đầu vào/ra logic để liên kết các khối lại với nhau. Mỗi khối chức năng
là những hệ thống điều khiển dạng tổ hợp hay trình tự. Như vậy, ta đã làm đơn
giản hóa hệ thống bởi vì hệ thống điều khiển trình tự ban đầu đã được chia thành
các hệ thống điều khiển trình tự nhỏ và cả hệ thống tổ hợp - là hệ thống đơn giản
hơn trong việc thiết kế.
Các phương pháp mô tả hệ thống điều khiển gồm:
- Phương pháp logic rơle và cổng logic
- Phương pháp lưu đồ
- Phương pháp sơ đồ chức năng
1.5
-Phương pháp lưu đồ:
Phương pháp này thường dùng khi thiết kế chương trình cho máy tính, cũng
là phương pháp phổ biến để mô tả trình tự hoạt động của một hệ thống điều
khiển. Lưu đồ có quan hệ trực tiếp đến sự mô tả bằng lời hệ thống điều khiển,
chỉ ra điều kiện cần kiểm tra ở từng bước và các thao tác xử lý trong bước đó.
Phương pháp này có nhược điểm là chiếm nhiều không gian khi mô tả hệ
thống lớn.
1.5
Câu 12. Hãy trình bày các phương pháp mô tả hệ thống điều khiển? Trình
bày chi tiết phương pháp sơ đồ chức năng?
3 điểm
Sự mô tả hệ thống điều khiển một cách chi tiết bằng lời thường dài, khó theo dõi,
không trong sáng và không chính xác. Nó chỉ được sử dụng để mô tả một cách
khái quát nhất các chức năng và yêu cầu của hệ thống. Để mô tả hệ thống điều
khiển đáp ứng được các yêu cầu đã nêu thì trước hết cần phải chia quá trình điều
khiển thành các khối chức năng nhỏ, mỗi khối này ngoài các đầu vào/ra vật lý

còn có các đầu vào/ra logic để liên kết các khối lại với nhau. Mỗi khối chức năng
là những hệ thống điều khiển dạng tổ hợp hay trình tự. Như vậy, ta đã làm đơn
giản hóa hệ thống bởi vì hệ thống điều khiển trình tự ban đầu đã được chia thành
các hệ thống điều khiển trình tự nhỏ và cả hệ thống tổ hợp - là hệ thống đơn giản
hơn trong việc thiết kế.
Các phương pháp mô tả hệ thống điều khiển gồm:
- Phương pháp logic rơle và cổng logic
- Phương pháp lưu đồ
Phương pháp sơ đồ chức năng
1.5
Bắt đầu
Điều kiện 1
Xử lý 1
Điều kiện 2
Sai
Đúng
Đúng
Sai
-Phương pháp sơ đồ chức năng:
Phương pháp này ngày càng trở nên phổ biến để mô tả các hoạt động trình
tự, cho phép thể hiện một cách chi tiết các thao tác xử lý ở một trạng thái (hay
bước) cũng như trình tự hoạt động của quá trình điều khiển.Với cách dùng các
ký hiệu gọn và cô đọng cho phép mô tả hệ thống mạch lạc và rõ ràng, mô tả
được các chức năng chuyên dùng của các máy móc và quá trình, không những
gần gũi với các hoạt động của các cơ cấu máy hay quá trình mà còn là công cụ
hỗ trợ đắc lực khi kiểm tra và chạy thử hệ thống.
1.5
Câu 13. Hãy trình bày các cách truy cập của PLC S7-200? 3 điểm
CPU S7-200 lưu trữ dữ liệu ở các vị trí khác nhau trong bộ nhớ, mỗi vị trí
nhớ có một địa chỉ duy nhất. Chương trình có thể sử dụng địa chỉ của vị trí nhớ

để truy nhập dữ liệu trong bộ nhớ. Cách truy nhập này gọi là định địa chỉ trực
tiếp.
Để truy nhập đến một bit trong một vùng nhớ nào đó, chương trình phải
chỉ rõ địa chỉ gồm tên vùng nhớ, địa chỉ byte, và địa chỉ bit. Địa chỉ byte và địa
chỉ bit ngăn cách nhau bởi dấu (.). Chế độ địa chỉ này gọi là chế độ định địa chỉ
bit.
2.0
Bước 1
Bước 2
Xử lý 1
Xử lý 2
Điều kiện khởi động
Điều kiện chuyển bước
Điều kiện chuyển bước
Định dạng địa chỉ:
[Tên vùng nhớ][Địa chỉ byte].[Địa chỉ bit]
Ví dụ: I3.4
Trong đó:
I: tên vùng nhớ (vùng nhớ đệm vào)
3: địa chỉ byte
4: địa chỉ bit
Chương trình có thể truy nhập dữ liệu trong các vùng nhớ theo byte, từ (word),
hoặc từ kép (double word) bằng cách chỉ rõ địa chỉ gồm tên vùng nhớ, kích
thước dữ liệu (byte - B, từ - W, hoặc từ kép - DW), và địa chỉ byte đầu tiên. Chế
độ địa chỉ này gọi là chế độ định địa chỉ byte.
Định dạng địa chỉ: [Tên vùng nhớ][Kích thước][Địa chỉ byte đầu tiên]
Ví dụ: VB100, VW100, VD100
1.0
VB100
7 0

VB100
15 8
VB101
7 0
VB100
31 24
VB101
23 16
VB102
15 8
VB103
7 0
VB100
VW100
VD100
7 6 5 4 3 2 1 0
I 0
I 1
I 2
I 3
I 4
I 5
I 6
I 7
I 8
I 9
I 10
I 11
I 12