Tài liệu tổng quan về PLC

GIÁO TRÌNH PLC DÙNG CHO HỆ CAO ĐẲNG VÀ TRUNG HỌC
TRANG - 1
MỤC LỤC
Chương 1: Giới thiệu về PLC Trang
1.1 Tổng quan về PLC. 03
1.2 Cấu trúc và hoạt động của PLC. 04
1.3 Phân loại PLC 06
1.4 So sánh PLC với các hệ điều khiển khác. 08
1.5 Phạm vi ứng dụng của PLC. 09
1.6 Thiết kế hệ thống dùng PLC. 09
1.7 Giới thiệu PLC Siemens. 12
Chương 2:
Thµnh phÇn c¬ b¶n cña PLC
2.1 Cấu trúc phần cứng. 13
2.2 Hoạt động của PLC. 16
2.3 Cấu trúc bộ nhớ. 19
2.4 Phương pháp lập trình. 22
Chương 3: Tập lệnh PLC S7-200
3.1 Các lệnh cơ bản. 24
3.2 Counter và Timer. 29
3.3 Lệnh so sánh. 32
3.4 Lệnh về cổng logic. 35
3.5 Lệnh di chuyển nội dung MOVE 37
3.6 Lệnh chuyển đổi dữ liệu 40
3.7 Lệnh tăng giảm 1 đơn vị. 44
3.8 Lệnh số học 48
3.9 Lệnh nhảy và gọi chương trình con. 54
3.10 Truy cập đồng h
ồ thời gian thực. 55
Chương 4: Cấu trúc chương trình PLC
4.1 Cấu trúc tuần tự. 59

4.2 Cấu trúc Automat. 64
4.3 Cấu trúc có chương trình con. 65
Chương 5: Phần mềm lập trình và mô phỏng
5.1 Phần mềm STEP 7-Micro. 67

Chương 6: Giới thiệu về PLC- S7-300
GIÁO TRÌNH PLC DÙNG CHO HỆ CAO ĐẲNG VÀ TRUNG HỌC
TRANG - 2
6.1 Cấu trúc, chức năng PLC S7_300 70
6.2 Module CPU 70
6.3 Module mở rộng 71
6.4 Ngôn ngữ lập trình 71
6.5 Giới thiệu PLC S7_300 CPU314IFM 72
6.6 Giải pháp mạng 82

GIÁO TRÌNH PLC DÙNG CHO HỆ CAO ĐẲNG VÀ TRUNG HỌC
TRANG - 3
Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ PLC

1.1 TỔNG QUAN VỀ PLC:
1.1.1 Lịch Sử Phát Triển:
Thiết bị điều khiển lập trình đầu tiên (programmable controller) đã được những nhà thiết
kế cho ra đời năm 1968 (Công ty General Motor - Mỹ). Tuy nhiên, hệ thống này còn khá
đơn giản và cồng kềnh, người sử dụng gặp nhiều khó khăn trong việc vận hành hệ thống.
Vì vậy các nhà thiết kế từng bước cải tiến hệ thống đơn giản, g
ọn nhẹ, dễ vận hành, nhưng
việc lập trình cho hệ thống còn khó khăn, do lúc này không có các thiết bị lập trình ngoại
vi hổ trợ cho công việc lập trình.
Để đơn giản hóa việc lập trình, hệ thống điều khiển lập trình cầm tay (Programmable
Controller Handle) đầu tiên được ra đời vào năm 1969. Điều này đã tạo ra một sự phát
triển thật sự cho kỹ thuật điều khiể
n lập trình. Trong giai đoạn này các hệ thống điều khiển
lập trình (PLC) chỉ đơn giản nhằm thay thế hệ thống Relay và dây nối trong hệ thống điều
khiển cổ điển. Qua quá trình vận hành, các nhà thiết kế đã từng bước tạo ra được một tiêu
chuẩn mới cho hệ thống, tiêu chuẩn đó là lập trình dùng giản đồ hình thang, ký hiệu là
LAD. Trong những năm đầu th
ập niên 1970, những hệ thống PLC còn có thêm khả năng
khác, đó là sự hỗ trợ bởi những thuật toán, vận hành với các dữ liệu cập nhật. Mặt khác, do
sự phát triển của màn hình dùng cho máy tính nên việc giao tiếp giữa người điều khiển để
lập trình cho hệ thống càng trở nên thuận tiện hơn.
Sự phát triển của hệ thống phần cứng và phần mềm từ n
ăm 1975 cho đến nay đã làm cho
hệ thống PLC phát triển mạnh mẽ hơn với các chức năng mở rộng: hệ thống ngõ vào/ra có
thể tăng lên đến 8.000 cổng vào/ra, dung lượng bộ nhớ chương trình tăng lên hơn 128.000
từ bộ nhớ (word of memory). Ngoài ra các nhà thiết kế còn tạo ra kỹ thuật kết nối với các

hệ thống PLC riêng lẻ thành một hệ thống PLC chung, tăng khả năng của từng hệ
thống
riêng lẻ. Tốc độ xử lý của hệ thống được cải thiện, chu kỳ quét (scan) nhanh hơn làm cho
hệ thống PLC xử lý tốt với những chức năng phức tạp số lượng cổng ra/vào lớn.
Trong tương lai hệ thống PLC không chỉ giao tiếp với các hệ thống khác thông qua CIM
(Computer Intergrated Manufacturing) để điều khiển các hệ thống: Robot, Cad/Cam… mà
các nhà thiết kế còn xây dựng các loại PLC với các chức nă
ng điều khiển thông minh gọi
là các siêu PLC (super PLC).
1.1.2 Đặc điểm của PLC:
PLC (Programmable Logic Controller) là một thiết bị điều khiển lập trình, cho phép thực
hiện linh họat các thuật toán điều khiển logic thông qua ngôn ngữ lập trình.
PLC được sử dụng trong nhiều lập trình ứng dụng khác nhau và có những lợi ích như:
- PLC dễ dàng thay thay đổi chương trình điều khiển để thích ứng một yêu cầu mới
mà v
ẫn có thể giữ nguyên thiết kế phần cứng, đầu nối dây…
- PLC có thể điều khiển nhiều chức năng khác nhau từ những thao tác đơn giản, lặp
lại, liên tục đến những thao tác đòi hỏi chính xác, phức tạp.
- PLC dễ dàng hiệu chỉnh chính xác công việc điều khiển và xử lý nhanh chóng các
lệnh, từ lệnh logic đơn giản đến các lệnh đếm (Counter), định thờ
i (time), chương
trình con (SBS) v.v…
- Giao tiếp dễ dàng với các thiết bị ngoại vi, các module và các thiết bị phụ trợ như
màn hình hiển thị.
- Có khả năng chống nhiễu trong công nghiệp.
- Ngôn ngữ lập trình cho PLC đơn giản, dễ hiểu.
Với những ưu điểm trên thiết bị PLC đã trở thành thiết bị chính trong việc điều khiển các
thiết bị công nghiệp.
GIÁO TRÌNH PLC DÙNG CHO HỆ CAO ĐẲNG VÀ TRUNG HỌC
TRANG - 4

1.2 CẤU TRÚC VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA MỘT PLC:
1.2.1 Cấu trúc :
Một hệ thống điều khiển lập trình cơ bản phải gồm có hai phần: Khối xử lý trung tâm
(CPU: Central Processing Unit : CPU) và hệ thống giao tiếp vào/ra (I/0).


Hình 1.1 : Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển lập trình

Khối xử lý trung tâm (CPU) gồm ba phần : Bộ xử lý, Hệ thống bộ nhớ và Hệ thống ngu
ồn
cung cấp. Hình 1.2 mơ tả 3 thành phần của một CPU.


Hình 1.2 : Sơ đồ khối tổng qt của CPU

1.2.2 Hoạt động của PLC :

Đọc dữ liệu từ ngoài vào
Read input
1.
Thực hiện chương trình
Program excution
2.
3. Truyền thông và
tự kiểm tra lổi
4. Chuyển dữ liệu từ bộ nhớ ảo
điều khiển thiết bò ngoại vi
)(
(

)

Hình 1.3 :Một vòng qt của PLC.

PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp, mỗi vòng lặp được gọi là vòng qt. Mỗi
vòng qt bắt đầu bằng giai đoạn đọc dữ liệu từ các ngõ vào (contact, sensor, relay ) vào
vùng bộ đệm ảo, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình. Trong từng vòng qt,
chương trình được thực hiện bằng lệnh đầu tiên và kết thúc tại lệnh MEND. Sau giai đọan


GIÁO TRÌNH PLC DÙNG CHO HỆ CAO ĐẲNG VÀ TRUNG HỌC
TRANG - 5
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 ngõ ra.
Như vậy, tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra, lệnh này không trực tiếp làm việc với cổng
vào/ra mà chỉ thông qua bộ đệm ảo của cổng trong vùng tham số. Việc truyền thông giữa
bộ
đệm ảo với thiết bị ngoại vi trong giai đọan 1 và 4 là do CPU quản lý. Khi gặp lệnh
vào/ra ngay lập tức thì 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/ra.
Thường việc thực thi một vòng quét xảy ra với một thời gian rất ngắn, một vòng quét đơn
(single scan) có thời gian thực hiện từ 1ms tới 100ms. Việc thự
c hiện một chu kỳ quét dài
hay ngắn còn phụ thuộc vào độ dài của chương trình và cả mức độ giao tiếp giữa PLC với
các thiết bị ngoại vi (màn hình hiển thị…).Vi xử lý có thể đọc được tín hiệu ở ngõ vào chỉ
khi nào tín hiệu này tác động với khoảng thời gian lớn hơn một chu kỳ quét thì vi xử lý coi
như không có tín hiệu này. Tuy nhiên trong thực tế sản xuất, thường các hệ thống chấp
hành là các hệ
thống cơ khí nên tốc độ quét như trên có thể đáp ứng được các chức năng
của dây chuyền sản xuất. Để khắc phục thời gian quét dài, ảnh hưởng đến chu trình sản

xuất các nhà thiết kế còn thiết kế hệ thống PLC cập nhật tức thời, các hệ thống này thường
được áp dụng cho các PLC lớn có số lượng I/O nhiều, truy cập và xử lý lượng thông tin
lớn.
- Ngõ vào:
Ngõ vào thực là ngõ vào có các mạch điện chuyển đổi làm cho tín hiệu từ bên ngoài sau
khi qua bộ chuyển đổi này sẽ có mức logic 0, hoặc 1 mà vi xử lý nhận biết được. Như vậy,
các ngõ vào ảo dùng làm vùng nhớ. Ta chỉ có thể dùng ngõ vào thực để kết nối với các tiếp
điểm bên ngoài
- Ngõ ra:
PLC sử dụng hai giải pháp để xuất tín hiệu đó là dùng Relay và Transistor.
Relay với đặc điểm là đóng ngắt chậm, tố
n nhiều không gian làm cho kích thước của PLC
lớn.

Hình 1.4: Ngõ ra dùng Relay

Transistor có hạn chế về dòng điện ngỏ ra, thường mắc theo dạng cực thu hở.

Hình 1.5: Ngõ ra dùng transistor
GIÁO TRÌNH PLC DÙNG CHO HỆ CAO ĐẲNG VÀ TRUNG HỌC
TRANG - 6

1.3 PHÂN LOẠI PLC:
Đâ
̀
̀
u tiên là khả năng và giá trị cũng như nhu cầu về hệ thống sẽ giúp người sử dụng chọn
những loại PLC nào mà họ cần. Nhu cầu về hệ thống được xem như là một nhu cầu ưu
tiên, nó giúp người sử dụng biết cần loại PLC nào và đặc trưng của từng loại để dễ dàng
lựa chọn.

Hình 1.6: Phân loại PLC

Hình 1.6 cho ta các “bậc thang” phân loại các loại PLC và việc sử dụng PLC cho phù hợp
với các hệ thống thực tế sản xuất. Trong hình này ta có thể nhận thấy những vùng chồng
lên nhau, ở những vùng này người sử dụng thường phải sử dụng các loại PLC đặc biệt
như: số lượng cổng vào/ra (I/O) có thể sử dụng ở vùng có số I/O thấp nhưng lại có các tính
năng đặc biệ
t của các PLC ở vùng có số lượng I/O cao. Thường sử dụng các loại PLC
thuộc vùng chồng lấn nhằm tăng tính năng của PLC đồng thời lại giảm thiểu số lượng I/O
không cần thiết.
Các nhà thiết kế phân PLC ra thành các loại sau:
- Loại 1: Micro PLC (PLC siêu nhỏ).
Micro PLC thường được ứng dụng trong các dây chuyền sản xuất nhỏ, các ứng dụng trực
tiếp trong từng thiết bị đơn lẻ
(ví dụ: điều khiển băng tải nhỏ. Các PLC này thường được
lập trình bằng các bộ lập trình cầm tay, một vài micro PLC còn có khả năng hoạt động với
tín hiệu I/O tương tự (analog). Các tiêu chuẩu của một Micro PLC như sau:
32 ngõ vào/ra.
Sử dụng vi xử lý 8 bit.
Thường dùng thay thế rơle.
Bộ nhớ có dung lượng 1K.
Ngõ vào/ra là tín hiệu số.
Có timers và counters.
Thường được lập trình bằng các bộ lập trình cầm tay.
- Lo
ại 2: PLC cỡ nhỏ (Small PLC)
Small PLC thường được dùng trong việc điều khiển các hệ thống nhỏ (ví dụ: Điều khiển
động cơ, dây chuyền sản xuất nhỏ), chức năng của các PLC này thường được giới hạn

trong việc thực hiện chuổi các mức logic, điều khiển thay thế rơle. Các tiêu chuẩn của một
small PLC như sau:
Có 128 ngõ vào/ra (I/O).
Dùng vi xử lý 8 bit.
Thường dùng để thay thế các role.
Dùng b
ộ nhớ 2K.
GIÁO TRÌNH PLC DÙNG CHO HỆ CAO ĐẲNG VÀ TRUNG HỌC
TRANG - 7
Lập trình bằng ngôn ngữ dạng hình thang (ladder) hoặc liệt kê.
Có timers/counters/thanh ghi dịch (shift registers).
Đồng hồ thời gian thực.
Thường được lập trình bằng bộ lập trình cầm tay.
Chú ý vùng A trong sơ đồ hình 1.6. Ở đây dùng PLC nhỏ với các chức năng tăng cường
của PLC cỡ lớn hơn như: thực hiện được các thuật toán cơ bản, có thể nối mạng, cổng vào
ra có thể sử dụng tín hiệu t
ương tự.
- Loại 3: PLC cỡ trung bình (Medium PLC)
PLC trung bình điều khiển được các tín hiệu tương tự, xuất nhập dữ liệu, ứng dụng được
những thuật toán, thay đổi được các đặc tính của PLC nhờ vào hoạt động của phần cứng và
phần mềm (nhất là phần mềm) các thông số của PLC trung bình như sau:
Có khoảng 1024 ngõ vào/ra (I/O).
Dùng vi xử lý 8 bit.
Thay thế rơle và điều khiển đượ
c tín hiệu tương tự.
Bộ nhớ 4K, có thể nâng lên 8K.
Tín hiệu ngõ vào ra là tương tự hoặc số.
Có các lệnh dạng khối và ngôn ngữ lập trình là ngôn ngữ cấp cao.
Có timers/Counters/Shift Register.
Có khả năng xử lý chương trình con (qua lệnh JUMP…).

Có các lệnh dạng khối và ngôn ngữ lập trình là ngôn ngữ cấp cao.
Có timers/counters/Shift Register.
Có khả năng xử lý chương trình con ( qua lệnh JUMP…).
Thực hiện các thuật toán (cộng, trừ, nhân, chia…).
Giới hạn dữ liệu với bộ
lập trình cầm tay.
Có đường tín hiệu đặc biệt ở module vào/ra.
Giao tiếp với các thiết bị khác qua cổng RS232.
Có khả năng hoạt động với mạng.
Lập trình qua màn hình máy tính để dễ quan sát.
- Loại 4: PLC cỡ lớn (large PLC).
Large PLC được sử dụng rộng rãi hơn do có khả năng hoạt động hữu hiệu, có thể nhận dữ
liệu, báo những dữ liệu đã nhận… Phần m
ềm cho thiết bị điều khiển cầm tay được phát
triển mạnh hơn tạo thuận lợi cho người sử dụng. Tiêu chuẩn PLC cỡ lớn: Ngoài các tiêu
chuẩn như PLC cỡ trung, PLC cỡ lớn còn có thêm các tiêu chuẩn sau:
Có 2048 cổng vào/ra (I/O).
Dùng vi xử lý 8 bit hoặc 16 bit.
Bộ nhớ cơ bản có dung lượng 12K, mở rộng lên được 32K.
Local và remote I/O.
Điều khiển hệ thống rơle (MCR: Master Control Relay).
Chuỗi lệnh, cho phép ngắt (Interrupts).
PID hoặ
c làm việc với hệ thống phần mềm PID.
Hai hoặc nhiều hơn cổng giao tiếp RS 232.
Nối mạng.
Dữ liệu điều khiển mở rộng, so sánh, chuyển đổi dữ liệu, chức năng giải thuật toán
mã điều khiển mở rộng (mã nhị phân, hexa …).
Có khả năng giao tiếp giữa máy tính và các module.
- Loại 5: PLC rất lớn (very large PLC)

Very large PLC được dùng trong các ứng dụng đòi h
ỏi sự phức tạp và chính xác cao, đồng
thời dung lượng chương trình lớn. Ngoài ra PLC loại này còn có thể giao tiếp I/O với các
GIÁO TRÌNH PLC DÙNG CHO HỆ CAO ĐẲNG VÀ TRUNG HỌC
TRANG - 8
chức năng đặc biệt, tiêu chuẩn PLC loại này ngoài các chức năng như PLC loại lớn còn có
thêm các chức năng:
Có 8192 cổng vào/ra (I/O).
Dùng vi xử lý 16 bit hoặc 32 bít.
Bộ nhớ 64K, mở rộng lên được 1M.
Thuật toán :+, -, *, /, bình phương.
Dữ liệu điều khiển mở rộng: Bảng mã ASCII, LIFO, FIFO.

1.4 SO SÁNH PLC VỚI CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÁC:
1.4.1 PLC với hệ thống điều khiển bằng rơle:
Vi
ệc phát triển hệ thống điều khiển lập trình đã dần thay thế từng bước hệ thống điều
khiển bằng rơle trong các quá trình sản xuất khi thiết kế một hệ thống điều khiển hiện đại,
người kỹ sư phải cân nhắc, lựa chọn giữa các hệ thống điều khiển lập trình thường được sử
d
ụng thay cho hệ thống điều khiển bằng rơ le do các nguyên nhân sau:
- Thay đổi chương trình điều khiển một cách linh động.
- Có độ tin cậy cao.
- Không gian lắp đặt thiết bị nhỏ, không chiếm nhiều diện tích.
- Có khả năng đưa tín hiệu điều khiển ở ngõ ra phù hợp: dòng, áp.
- Dễ dàng thay đổi đối với cấu hình (hệ thống máy móc sản xuất) trong t
ương lai khi có
nhu cầu mở rộng sản xuất.
Đặc trưng cho hệ thống điều khiển chương trình là phù hợp với những nhu cầu đã nêu trên,
đồng thời về mặt kinh tế và thời gian thì hệ thống điều khiển lập trình cũng vượt trội hơn

hệ thống điều khiển cũ (rơle, contactor …). Hệ thống điều khiển này cũng phù hợp vớ
i sự
mở rộng hệ thống trong tương lai do không phải thay đổi, loại bỏ hệ thống dây nối giữa hệ
thống điều khiển và các thiết bị, mà chỉ đơn giản là thay đổi chương trình sao cho phù hợp
với điều kiện sản xuất mới.
1.4.2 PLC với máy tính cá nhân:
Đối với một máy tính cá nhân, người lập trình dễ nhận thấy được sự khác biệt giữa PC với
PLC, sự khác biệt có thể biết được như sau:
Máy tính không có các cổng giao tiếp tiếp với các thiết bị điều khiển, đồng thời máy tính
cũng hoạt động không tốt trong môi trường công nghiệp.
Ngôn ngữ lập trình trên máy tính không phải dạng hình thang, máy tính ngoài việc sử dụng
các phần mềm chuyên biệt cho PLC, còn phải thông qua việc sử dụng các phần mềm khác
làm “chậm” đi quá trình giao tiếp với các thiết bị được điề
u khiển.
Tuy nhiên qua máy tính, PLC có thể dể dàng kết nối với các hệ thống khác, cũng như PLC
có thể sử dụng bộ nhớ (có dung lượng rất lớn) của máy tính làm bộ nhớ của PLC.

1.5 PHẠM VI ỨNG DỤNG PLC:
Hiện nay PLC đã được ứng dụng thành công trong nhiều lĩnh vực sản xuất cả trong công
nghiệp và dân dụng. Từ những ứng dụng để điều khiển các hệ th
ống đơn giản, chỉ có chức
năng đóng mở (ON/OFF) thông thường đến các ứng dụng cho các lĩnh vực phức tạp, đòi
hỏi tính chính xác cao, ứng dụng các thuật toán trong quá trình sản xuất. Các lĩnh vực tiêu
biểu ứng dụng PLC hiện nay bao gồm:
- Hóa học và dầu khí: Định áp suất (dầu), bơm dầu, điều khiển hệ thống ống dẫn, cân
đông trong ngành hóa …
- Chế t
ạo máy và sản xuất: Tự động hoá trong chế tạo máy, cân đông, quá trình lắp đặt
máy, điều khiển nhiệt độ lò kim loại…
- Bột giấy, giấy, xử lý giấy. Điều khiển máy băm, quá trình ủ bột, cán, gia nhiệt …

GIÁO TRÌNH PLC DÙNG CHO HỆ CAO ĐẲNG VÀ TRUNG HỌC
TRANG - 9
- Thủy tinh và phim ảnh: quá trình đóng gói, thử nghiệm vật liệu, cân đong, các khâu
hoàn tất sản phẩm, đo cắt giấy .
- Thực phẩm, rượu bia, thuốc lá: đếm, kiểm tra sản phẩm, kiểm soát quá trình sản xuất,
bơm (bia, nước trái cây …), cân đong, đóng gói, hòa trộn …
- Kim loại: Điều khiển quá trình cán, cuốn (thép), qui trình sản xuất, kiểm tra chất lượng
sản phẩm.
- Năng l
ượng: Điều khiển nguyên liệu (cho quá trình đốt, xử lý trong các
turbin …), các trạm cần hoạt động tuần tự khai thác vật liệu một cách tự động (than, gỗ,
dầu mỏ).

1.6 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN DÙNG PLC:
Để thiết kế 1 chuơng trình điều khiển cho một hoạt động bao gồm những bước sau:
B1: Xác định qui trình công nghệ:
Trước tiên, ta phải xác định thiết bị
hay hệ thống nào muốn điều khiển. Mục đích cuối
cùng của bộ điều khiển là điều khiển một hệ thống hoạt động.
Sự vận hành của hệ thống được kiểm tra bởi các thiết bị đầu vào. Nó nhận tín hiệu và gởi
tín hiệu đến CPU, CPU xử lý tín hiệu và gởi nó đến thiết bị xuất để điều khiể
n sự hoạt
động của hệ thống như lập trình sẵn trong chương trình.
B2: Xác định ngõ vào, ngõ ra:
Tất cả các thiết bị xuất, nhập bên ngoài đều được kết nối với bộ điều khiển lập trình. Thiết
bị nhập là những contact, cảm biến Thiết bị xuất là những cuộn dây, van điện từ , motor,
bộ hiển thị.
Sau khi xác định tất cả các thiế
t bị xuất nhập cần thiết, ta định vị các thiết bị vào ra tương
ứng cho từng ngõ vào, ra trên PLC trước khi viết chương trình.

B3: Viết chương trình, và sửa lỗi:
Khi viết chương trình theo sơ đồ hình bậc thang (ladder ) phải theo sự hoạt động tuần tự
từng bước của hệ thống, hoặc theo dạng STL. Sau đó tiến hành sửa lỗi nếu có.
B4: Nạp chương trình vào bộ nhớ:
Chúng ta có thể cung cấp nguồn cho bộ điều khiển có lập trình thông qua cổng I/O. Sau đó
nạp chương trình vào bộ nhớ thông qua máy tính có chứa phần mềm lập trình hình thang.
Sau khi nạp xong, kiểm tra lại bằng hàm chuẩn đoán. Nếu được mô phỏng toàn bộ hoạt
động của hệ thống để chắc chắn rằng chuơng trình đã hoạt động tốt.
B5: Chạy chương trình:
Trước khi nhấn nút Start, phải chắc chắn rằ
ng các dây dẫn nối các ngõ vào, ra đến các thiết
bị nhập, xuất đã được nối đúng theo chỉ định. Lúc đó PLC mới bắt đầu hoạt động thực sự.
Trong khi chạy chương trình, nếu bị lỗi thì máy tính sẽ báo lỗi , ta phải sữa lại cho đến khi
nó hoạt động an toàn
Sau đây là lưu đồ phương pháp thiết kế bộ điều khiển:
GIÁO TRÌNH PLC DÙNG CHO HỆ CAO ĐẲNG VÀ TRUNG HỌC
TRANG - 10







Xác định yêu cầu của hệ
thống điều khiển
Vẽ lưu đồ chung của hệ
thống điều khiển
Liệt kê tất cả các ngõ ra, ngõ vào nối
tương đối đến các cổng I/O của PLC

Chuyển lưu đồ sang
sơ đồ hình thang
Nạp lập trình sơ đồ hình
thang thiết kế cho PLC
Mô phỏng chương trình và
sửa lỗi phần mềm
Hiệu chỉnh chương
trình cho phù hợp
Kết nối toàn bộ thiết bị
vào, ra với PLC
Kiểm tra tất cả các
tiếp điểm vào, ra
Chương
trình OK
GIÁO TRÌNH PLC DÙNG CHO HỆ CAO ĐẲNG VÀ TRUNG HỌC
TRANG - 11


Hình 1.7: Lưu đồ phương pháp thiết kế bộ điều khiển

1.7 CẤU TRÚC ĐẶC TÍNH CỦA PLC SIEMENS:
Ở Việt Nam hiện nay có rất nhiều hãng cung cấp thiết bị PLC: Siemens, Omron,
Panasonic, Mishumitshi, … Tuy nhiên do đặc thù của Khoa Điện tử nên tài liệu này chỉ
tập trung vào PLC của hãng Siemens. 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).
- Một bộ vi xử lý có cổng giao tiếp dùng cho việc ghép nối với PLC.
- Các Module vào /ra.
Bên cạnh đó, một bộ PLC hoàn chỉnh còn 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 chương

trình. Nếu đơn vị lập trình là loại xách tay thì RAM thường là loại CMOS có pin dự
phòng, chỉ khi nào chương trình đã được kiểm tra và sẵ
n sàng sử dụng thì nó mới truyền
sang bộ nhớ PLC. Đối với các PLC lớn thường lập trình trên máy tính nhằm hỗ trợ cho
việc viết, đọc và kiểm tra chương trình. Các đơn vị lập trình nối với PLC qua cổng RS232,
RS485.
Chạy thử chương trình
Hiệu đính lại
phần mềm
Nạp chương trình
vào EPROM
Lập hồ sơ hệ thống cho
tất cả các bản vẽ
END
Chương
Trình OK
GIÁO TRÌNH PLC DÙNG CHO HỆ CAO ĐẲNG VÀ TRUNG HỌC
TRANG - 12
Chương 2: GIỚI THIỆU PLC S7-200

2.1 CẤU TRÚC PHẦN CỨNG:
S7-200 là thiết bị điều khiển logic lập trình loại nhỏ của hãng Siemens (Đức), có cấu trúc
theo kiểu module và có các module mở rộng. Các module này đươc sử dụng cho nhiều ứng
dụng lập trình khác nhau.
Hình dạng bên ngoài của PLC S7-200 được mô tả như hình 2.1.


Hình 2.1: Bộ điều khiển lập trình S7-200 – CPU 214

Các đặc điểm và thông số của các loại PLC S7-200 khác nhau được giới thiệu trong bảng

bên dướ
i:

Đặc trưng CPU 221 CPU 222 CPU 224 CPU 226
Kích thước(mm) 90x80x62 90x80x62 120.5x80x62 190x80X62
Bộ nhớ chương trình 2048 words 2048words 4096words 4096words
Bộ nhớ dữ liệu 1024 words 1024words 2560words 2560words
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 16In/16Out 32In/32Out 32In/32Out
Bộ đếm (Counter) 256 256 256 256
Bộ định thì (Timer) 256 256 256 256
Tốc độ thực thi lệnh
0.37
μ
s 0.37
μ
s 0.37
μ
s 0.37
μ
s
Khả năng lưu trữ khi
mất điện
50 giờ 50 giờ 190 giờ 190 giờ

Q0.0
Q0.1

Q0.2
Q0.3
Q0.4
Q0.5
Q0.6
Q0.7
I1.0
I1.1
I1.2
I1.3
I1.4
I1.5
I0.0
I0.1
I0.2
I0.3
I0.4
I0.5
I0.6
I0.7
SF
RUN
STOP
SIEMENS


SIMATIC
S7 - 200

Các cổng vào

Cổng truyền thông
Các cổng ra
Q1.0
Q1.1

GIÁO TRÌNH PLC DÙNG CHO HỆ CAO ĐẲNG VÀ TRUNG HỌC
TRANG - 13
2.1.1 Các đèn báo:
- SF (đèn đỏ): Đèn đỏ SF (System Falu báo hiệu hệ thống bị hỏng.
- RUN (đèn xanh): Đèn 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 và đang thực hiện lại
2.1.2 Đầu vào:
- Kiểu đầu vào IEC 1131-2.
-
Tầm điện áp mức logic 1: 15-30 VDC, dòng nhỏ nhất 4 mA; 35VDC ở thời gian tức
thời 500ms.
- Trạng thái mức logic 1 chuẩn: 24 VDC, 7mA.
- Trạng thái mức logic 0: Tối đa 5 VDC, 1mA.
- Đáp ứng thời gian lớn nhất ở các chân I0.0 đến I1.5: có thể chỉnh từ 0,2 đến 8,7 ms mặc
định 0,2 ms.
- Các chân từ I0.6 đến I1.5 được sử dụng bởi bộ đếm tốc độ cao HSC1 và HSC2 ở 30us
đến 70us.
- S
ự cách ly về quang 500VAC.1 min.
2.1.3 Đầu ra:
- Kiểu đầu ra: Relay hoặc Transistor.
- Tầm điện áp: 24.4 đến 28.8 VDC.

- Dòng tải tối đa: 2A/ điểm; 8A/common.
- Quá dòng: 7A với contact đóng.
- Điện trở cách ly: nhỏ nhất 100 MΩ.
- Thời gian chuyển mạch: tối đa 10 ms.
- Thời gian sử dụng: 10.000.000 với công tắc cơ khí; 100.000 với tốc độ tải.
- Đi
ện trở công tắc: tối đa 200 mΩ.
- Chế độ bảo vệ ngắn mạch: không có.
2.1.4 Nguồn cung cấp:
- Điện áp cấp nguồn: 20.4 đến 24.8 VDC
- Dòng vào max load: 900mA tại 24 VDC
- Cách ly điện ngõ vào: Không có
- Thời gian duy trì khi mất nguồn: 10ms ở 24 VDC
- Cầu chì bên trong: 2A, 250V
2.1.5 Nguồn cấp cho sensor:
- Tầm điện áp ra: 15.4 đến 28.8 VDC
- Dòng ra tối đa: 280mA
- Độ gợn sóng: Gi
ống như nguồn cấp vào
- Cách ly: không có
2.1.6 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.
2.1.7 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. Tốc độ truyền cho máy

GIÁO TRÌNH PLC DÙNG CHO HỆ CAO ĐẲNG VÀ TRUNG HỌC
TRANG - 14
lập trình kiểu PPI (Point to Point Interface) là 9600 bauds. Tốc độ truyền cung cấp của
PLC theo kiểu tự do là 300 ÷38.400 bauds.



















Hình 2.2: Sơ đồ chân của cổng truyền thông

Để ghép nối S7-200 với các máy lập trình PG 702 hoặc với các loại máy lập trình kiểu họ
PG7xx có thể nối thẳng qua MPI. Cáp đó đi kèm theo máy lập trình.
Để ghép S7-200 với các máy tính PC qua cổng RS-232 cần có cáp nối PC/PPI với bộ
chuyển dổi RS232/RS485, theo hình vẽ 2.3.

Hình 2.3: Ghép nối S7-200 với máy tính qua cổng RS232

Chân Chức năng
1 GND
2 24 VDC
3 Tín hiệu A của RS485 ( RxD/TxD+)
4 RTS ( theo mức TTL)
5 GND
6 +5 VDC
7 Nguồn cấp 24 VDC 120mA max
8 Tín hiện B RS485 (RxD/TxD-)
9 chọn lựa cách giao tiếp
5
4 3
1 2
9
8 7
6
GIÁO TRÌNH PLC DÙNG CHO HỆ CAO ĐẲNG VÀ TRUNG HỌC
TRANG - 15
2.1.8 Mở rộng cổng vào ra:
Có thể mở rộng ngõ vào/ra của PLC bằng cách ghép nối thêm vào PLC các modul mở
rộng về phía bên phải của CPU (CPU 214 có thể ghép nhiều nhất 7 modul), làm thành một
móc xích, bao gồm các modul có cùng kiểu.
Các modul mở rộng số hay tương tự đều chiếm chổ trong bộ đệm, tương ứng với số đầu
vào/ ra của các module.
Sau đây là một ví dụ về cách đặt địa chỉ cho các module mở rộng :
CPU MODUL 0
(4vào/4ra)

MODUL 1
(8 vào)
MODUL 2
( 3 vào analog
1 ra analog)
MODUL 3
(8 ra)
MODUL 4
(3 vào analog
1 ra analog)
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
I1.1
Q1.0
I1.2
Q1.1

I1.3
I1.4
I1.5
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
AIW0
AIW2
AIW4

AQW0
Q3.0
Q3.1
Q3.2
Q3.3
Q3.4

Q3.5
Q3.6
Q3.7
AIW8
AIW10
AIW12

AQW4

2.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG:
2.2.1 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 ph
ụ thuộc vào chương trình điều khiển được lưu
giữ trong bộ nhớ.
2.2.2 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 điều khiển đồ
ng bộ
các hoạt động trong PLC
GIÁO TRÌNH PLC DÙNG CHO HỆ CAO ĐẲNG VÀ TRUNG HỌC
TRANG - 16
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 củ
a PLC và cung cấp các yếu tố về định thời, đồng hồ của hệ thống.
2.2.3 Bộ Nhớ:
PLC thường yêu cầu bộ nhớ trong các trường hợp:
- Làm bộ định thời cho các kênh trạng thái I/O.
- 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 s
ẽ xuất hiện ở đầu ra, quá trình này được gọi là quá
trình đọc .
Bộ nhớ bên trong PLC được tạo bởi các vi mạch bán dẫn, mỗi vi mạch này có khả năng
chứa 2000 ÷ 16000 dòng lệnh, tuỳ 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 xoá bỏ nội
dung bất kỳ lúc nào. Nội dung của RAM sẽ bị mất nếu nguồn đ
iện nuôi bị mất . Để
tránh tình trạng này các PLC đều được trang bị một pin khô, 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 năng lượng 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 không 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
EPROM gắn bên trong PLC. Trên PG (Programmer) có sẵn chỗ ghi và xoá EPROM.
Môi trường ghi dữ liệu thứ ba là đĩa cứng hoặc đĩa mềm, được sử d
ụng trong máy lập
trình. Đĩa cứng hoặc 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 dòng lệnh tuỳ vào công nghệ chế tạo.
- Các PLC loại lớn có kích thước từ 1K ÷ 16K, có khả năng chứa từ 2000 ÷16000 dòng
lệnh.
Ngoài ra còn cho phép gắn thêm bộ nhớ mở rộng nh
ư RAM, EPROM.
GIÁO TRÌNH PLC DÙNG CHO HỆ CAO ĐẲNG VÀ TRUNG HỌC
TRANG - 17






Hình minh họa hoạt động của PLC khi ghép nối với thiết bị ngoại vi.
GIÁO TRÌNH PLC DÙNG CHO HỆ CAO ĐẲNG VÀ TRUNG HỌC
TRANG - 18
2.2.4 Các ngõ vào ra I/O:

Các đường tín hiệu từ bộ cảm biến được nối vào các module vào (các đầu vào của PLC),
các cơ cấu chấp hành được nối với các module ra (các đầu ra của PLC).
Hầu hết các PLC có điện áp hoạt động bên trong là 5V, tín hiệu 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 bởi các đèn LED trên PLC, điều này làm cho việc kiểm tra hoạt độ
ng nhập xuất
trở nên dễ 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 .
2.2.5 Hoạt động của PLC:
PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp. Mỗi vòng lặp được gọi là vòng qt (scan),
theo hình 2.4. Mỗi vòng qt được bắt đầu bằng giai đoạn đọc dữ liệu từ các cổng vào
vùng bộ đệm ả
o, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình. Trong từng vòng 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 thơng nội bộ và kiểm tra lỗi. Vòng
qt được kết thúc bằng giai đoạn chuyển các nội dung của bộ đệm ảo tới các cổng ra.


Đọc dữ liệu từ ngoài vào
Read input
1.
Thực hiện chương trình
Program excution
2.
3. Truyền thông và
tự kiểm tra lổi
4. Chuyển dữ liệu từ bộ nhớ ảo
điều khiển thiết bò ngoại vi

)(
(
)

Hình 2.4: Vòng qt trong S7-200

Như vậy, tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra, thơng thường lệnh khơng làm việc trực tiếp
với cổng vào ra mà chỉ thơng qua bộ đệm ảo của cổng trong vùng nhớ tham số. Việc
truyền thơng 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 thì hệ thống sẽ cho dừng mọi cơng việc khác, ngay cả chươ
ng
trình xử lý ngắt, để thực hiện lệnh này một cách trực tiếp với cổng vào/ra.
Nếu sử dụng các chế độ ngắt, chương trình con 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 qt khi xuất hiện tín hiệu ngắt và có thể xảy ra ở b
ất cứ điểm nào
trong vòng qt.

2.3 CẤU TRÚC BỘ NHỚ:
2.3.1 Phân chia bộ nhớ:
Bộ nhớ của 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 tồn vùng, loại trừ các bit nhớ đặc biệt SM (Special memory) chỉ có thể truy
nhập để đọc. Hình vẽ 2.5 mơ tả bộ nhớ trong và ngồi của PLC, bao g
ồm:
- Vùng chương trình: miền bộ nhớ được sử dụng để lưu trữ các lệnh chương trình.
GIÁO TRÌNH PLC DÙNG CHO HỆ CAO ĐẲNG VÀ TRUNG HỌC
TRANG - 19
- Vùng tham số: miền lưu trữ các tham số như: từ khóa, địa chỉ trạm,… cũng giống như
vùng chương trình.

- Vùng dữ liệu: được sử dụng để cất các dữ liệu của chương trình bao gồm các kết quả
các phép tính, bộ đệm truyền thông…
- Vùng đối tượng: Timer, Bộ đếm, bộ đếm tốc độ cao và các cổng vào/ra tương tự được
đặt trong vùng nhớ cu
ối cùng.
- Hai vùng nhớ: dữ liệu và vùng nhớ đối tượng có ý nghĩa quan trọng trong việc thực
hiện một chương trình.



Hình 2.5: Bộ nhớ trong và ngoài của S7-200

2.3.2 Vùng dữ liệu:
Vùng dữ liệu là một miền nhớ động. Nó có thể được truy cập theo từng bit, từng byte, từng
từ đơn (word), hoặc theo từng từ kép và được sử dụng làm miền lưu trữ dữ liệu cho các
thuật toán, các hàm truyền thông, lập bảng, các hàm dịch chuyển, xoay vòng thanh ghi,
con trỏ địa chỉ,…
Ghi các dữ liệu kiểu bảng bị hạn chế rất nhiều vì các dữ liệu kiểu bảng thường chỉ được sử
dụng theo những mục đích nhất định.
Vùng dữ liệu lại được chia thành những miền nhớ nhỏ với các công dụng khác nhau.
Chúng được ký hiệu bằng các chữ cái đầu củ
a tên tiếng Anh, đặc trưng cho công dụng
riêng của chúng như sau:
- V: Variable memory
- I: Input image register
- O: Output image register
- M: Internal memory bits
- SM: Special memory bits
2.3.3 Vùng đối tượng:
Vùng đối tượng được sử dụng để lưu giữ dữ liệu cho các đối tượng lập trình như các giá trị

tức thời, giá trị đặt trước của bộ đếm, hay Timer. Dữ liệu kiểu đối tượng bao gồm các
thanh ghi của Timer, các bộ đếm t
ốc độ cao, bộ đệm vào/ra tương tự và các thanh ghi
Accumulator(AC).
Kiểu dữ liệu đối tượng bị hạn chế rất nhiều vì các dữ liệu kiểu đối tượng chỉ được ghi theo
mục đích cần sử dụng đối tượng đó.

Vùng nhớ CPU 221 CPU 222 CPU 224 CPU 226
Chương trình
Tham số
Dữ li
ệ
u
Vùn
g
đối
t
ư
ợ
n
g

Chương trình
Tham số
Dữ liệu
Chương trình
Tham số
Dữ liệu
EEPROM Miền nhớ ngoài

GIÁO TRÌNH PLC DÙNG CHO HỆ CAO ĐẲNG VÀ TRUNG HỌC
TRANG - 20
Vùng
dữ
liệu
V
V0.0÷V2047.7 V0.0÷V2047.7 V0.0÷V5119.7 V0.0÷V5119.7
I
I0.0÷I15.7 I0.0÷I15.7 I0.0÷I15.7 I0.0÷I15.7
Q
Q0.0÷Q15.7 Q0.0÷15.7 Q0.0÷Q15.7 Q0.0÷Q15.7
M
M0.0÷M31.7 M0.0÷M31.7 M0.0÷M31.7 M0.0÷M31.7
SM
SM0.0÷SM179.7 SM0.0÷SM179.7 SM0.0÷SM179.7 SM0.0÷SM179.7
S
S0.0÷S31.7 S0.0÷S31.7 S0.0÷S31.7 S0.0÷S31.7
L
L0.0÷L63.7 L0.0÷L63.7 L0.0÷63.7 L0.0÷L63.7
Vùng
đối
tượng

Timer
T0÷T255 T0÷T255 T0÷T255 T0÷T255
Counter
C0÷C255 C0÷C255 C0÷C255 C0÷C255
Analog inputs none
AIW0÷AIW30 AIW0÷AIW62 AIW0÷AIW62
Analog outputs none

AQW0÷AQW30 AQW0÷AQW62 AQW0÷AQW62
Thanh nghi ACC
AC0÷AC3 AC0÷AC3 AC0÷AC3 AC0÷AC3
Bộ đếm tốc độ cao
HC0,HC3,HC4,HC5
HC0,HC3,HC4,HC5
HC0÷HC5 HC0÷HC5
Bảng 4.2: Phân chia vùng nhớ và toán hạng PLC S7-200

2.3.4 Phương thức truy cập bộ nhớ:
- Truy cập theo bit: tên miền(+) địa chỉ byte (+) • (+) chỉ số bit.
- Truy cập theo byte: tên miền (+) B (+) địa chỉ của byte trong miền.
- Truy cập theo từ: tên miền (+) W (+) địa chỉ byte cao của từ trong miền.
- Truy cập theo từ kép: tên miền (+) D (+) địa chỉ byte cao của từ trong miền.
Tất cả các byte thuộc vùng dữ liệu
đều có thể truy cập được bằng con trỏ. Con trỏ được
định nghĩa trong miền V hoặc các thanh ghi AC1, AC2 và AC3. Mỗi con trỏ chỉ địa chỉ
gồm 4 byte (từ kép). Quy ước sử dụng con trỏ để truy cập như sau:
& địa chỉ byte (cao) là toán hạng lấy địa chỉ của byte, từ hoặc từ kép.
*con trỏ là toán hạng lấy nội dung của byte, từ hoặc từ kép con trỏ đang chỉ vào.
GIÁO TRÌNH PLC DÙNG CHO HỆ CAO ĐẲNG VÀ TRUNG HỌC
TRANG - 21

Bảng 4.3: Toán hạng cho phép của PLC S7-200

2.4 Phương pháp lập trình PLC S7-200:
PLC S7-200 biểu diễn một mạch logic cứng bằng một dãy các lệnh lập trình. Chương trình
bao gồm một dãy các tập lệnh. PLC S7-200 thực hiện chương trình bắt đầu từ lệnh lập
trình đầu tiên và kết thúc ở lập trình cuối trong một vòng quét (scan).
Một vòng quét (scan cycle) được bắt đầu bằng việc đọc trạng thái của đầu vào, và sau đó

thực hiệ
n chương trình. Vòng quét kết thúc bằng việc thay đổi trạng thái đầu ra. Trước khi
Access Method CPU 221 CPU 222 CPU 224 CPU 226
Bit access
(byte.bit)
V0.0÷V2047.7
I0.0÷15.7
Q0.0÷15.7
M0.0÷M31.7
SM0.0÷SM179.7
S0.0÷S31.7
T0÷T255
C0÷C255
L0.0÷L63.7
V0.0÷V2047.7
I0.0÷I15.7
Q0.0÷Q15.7
M0.0÷M31.7
SM0.0÷SM179.7
S0.0÷S31.7
T0÷T255
C0÷C255
L0.0÷L63.7
V0.0÷V5119.7
I0.0÷I15.7
Q0.0÷Q15.7
M0.0÷M31.7
SM0.0÷SM179.7
S0.0÷S31.7
T0÷T255

C0÷C255
L0.0÷L63.7
V0.0÷V5119.7
I0.0÷I15.7
Q0.0÷Q15.7
M0.0÷M31.7
SM0.0÷SM179.7
S0.0÷S31.7
T0÷
T255
C0÷C255
L0.0÷L63.7
Byte access
VB0÷VB2047
IB0÷IB15
QB0÷QB15
MB0÷MB31
SMB0÷SMB179
AC0÷AC3
SB0÷SB31
LB0÷LB63
Constant
VB0÷VB2047
IB0÷IB15
QB0÷QB15
MB0÷MB31
SMB0÷SMB179
AC0÷AC3
SB0÷SB31
LB0÷LB63

Constant
VB0÷VB5119
IB0÷IB15
QB0÷QB15
MB0÷MB31
SMB0÷SMB179
AC0÷AC3
SB0÷SB31
LB0÷LB63
Constant
VB0÷VB5119
IB0÷IB15
QB0÷QB15
MB0÷MB31
SMB0÷SMB179
AC0÷AC3
SB0÷SB31
LB0÷LB63
Constant
Word access
VW0÷VW2046
T0÷T255
C0÷C255
IW0÷IW14
QW0÷QW14
MW0÷MW30
SMW0÷SMW178
AC0÷AC3

LW0÷LW62
SW0÷SW30
Constant
VW0÷VW2046
T0÷T255
C0÷C255
IW0÷IW14
QW0÷QW14
MW0÷MW30
SMW0÷SMW178
AC0÷AC3
AIW0÷AIW30
AQW0÷AQW30
LW0÷LW62
SW0÷SW30
Constant
VW0÷VW5118
T0÷T255
C0÷C255
IW0÷IW14
QW0÷QW14
MW0÷MW30
SMW0÷SMW178
AC0÷AC3
AIW0÷AIW62
AQW0÷AQW62
LW0
÷LW62
SW0÷SW30
Constant

VW0÷VW5118
T0÷T255
C0÷C255
IW0÷IW14
QW0÷QW14
MW0÷MW30
SMW0÷SMW178
AC0÷AC3
AIW0÷AIW62
AQW0÷AQW62
LW0÷LW62
SW0÷SW30
Constant
Double word
access
VD0÷VD2044
ID0÷ID12
QD0÷QD12
MD0÷MD28
SMD0÷SMD176
AC0÷AC3
HC0,3,4,5
SD0÷SD28
LD0÷LD60
Constant
VD0÷VD2044
ID0÷ID12
QD0÷QD12
MD0÷MD28
SMD0÷SMD176

AC0÷AC3
HC0,3,4,5
SD0÷SD28
LD0÷LD60
Constant
VD0÷VD5116
ID0÷ID12
QD0÷QD12
MD0÷MD28
SMD0÷SMD176
AC0÷AC3
HC0÷HC5
SD0÷SD28
LD0÷LD60
Constant
VD0÷VD5116
ID0÷ID12
QD0÷QD12
MD0÷MD28
SMD0÷SMD176
AC0÷AC3
HC0÷HC5
SD0÷SD28
LD0÷LD60
Constant
GIÁO TRÌNH PLC DÙNG CHO HỆ CAO ĐẲNG VÀ TRUNG HỌC
TRANG - 22
bắt đầu một vòng quét tiếp theo, PLC S7-200 thực thi các nhiệm vụ bên trong và nhiệm vụ
truyền thông. Chu trình thực hiện chương trình là chu trình lặp.
Cách lập trình cho PLC 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 động tạo ra một
chương trình theo dạng STL tương ứng. Tuy nhiên không phải mọ
i chương trình viết dưới
dạng STL đều có thể chuyển sang được dạng LAD.
Đối với thiết bị điều khiển lập trình PLC S7 - 200, ta không thể lập trình trực tiếp ngay
trên nó được mà phải lập trình gián tiếp bằng cách sử dụng một trong những phần mềm
sau đây :
- STEP 7 – Micro/DOS
- STEP 7 – Micro/WIN
Những phần mềm này đều có thể cài đặt được trên các máy lập trình họ PG7xx hoặc các
máy tính cá nhân (PC). Công việc lậ
p trình là ta sử dụng máy tính để tiến hành lắp ghép
các lệnh cơ bản lại với nhau nhằm thỏa mãn những yêu cầu đề ra của quy trình công nghệ
rồi sau đó mới chuyển vào PLC để điều khiển. Các lệnh cơ bản này thông thường ở 2 dạng
LAD (Ladder Logic) và STL (Statement List).
2.4.1 Phương pháp LAD:
LAD là một ngôn ngữ lập trình bằng đồ họa, những thành phần cơ bản dùng trong LAD
tương ứng với các thành ph
ần của bảng điều khiển bằng rơle. 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 thương đóng

- Cuộn dây (coil): ⎯( )⎯ là biểu tượng mô tả r
ơle, 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 dòng 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 thi
ện, 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 tính và cũng là đường trở về nguồn cung cấp (thường không được
thể hiện khi dùng chương trình STEP 7 MICRO / DOS hoặc STEP 7 – MICRO/WIN.
Dòng điện chạy từ trái qua tiếp điểm đến đóng các cuộn dây hoặc các hộp trở về bên
phải nguồn.
2.4.2 Phương pháp Liệt kê lệnh (STL):
Phương pháp liệt kê lệnh (STL) là phương pháp thể hiện chương trình dưới d
ạng tập hợp
các câu lệnh. Mỗi câu lệnh trong chương trình biểu diễn một chức năng của PLC.
Phương pháp lập trình LAD phù hợp cho những người lập trình quen suy luận về kỹ thuật,
còn STL phù hợp cho người lập trình quen suy luận về tin học.
Chương 3: TẬP LỆNH PLC S7-200

3.1 LỆNH CƠ BẢN :
3.1.1 Lệnh vào/ra :
GIÁO TRÌNH PLC DÙNG CHO HỆ CAO ĐẲNG VÀ TRUNG HỌC
TRANG - 23
- LOAD (LD) :
Lệnh LD nạp giá trị logic của một tiếp điểm vào trong bit đầu tiên của ngăn xếp, các giá trị
còn lại trong ngăn xếp bị đẩy lùi xuống một bit.
Toán hạng gồm I, Q, M, SM, V, C, T.
o Dạng LAD : Tiếp điểm thường mở sẽ đóng nếu I0.0 =1

o Dạng STL : LD I0.0
= Q0.0

- LOAD NOT (LDN) :
Lệnh LDN nạp giá trị logic của một tiếp điểm vào trong bit đầu tiên của ngăn xếp, các giá
trị còn lại trong ngăn xếp bị đẩy lùi xuống một bit.
Toán hạng gồm : I, Q, M, SM, V, C, T.
o Dạng LAD : Tiếp điểm thường đóng sẽ mở khi I0.0 =1




o Dạng STL : LDN I0.0
= Q0.0

- OUTPUT (=) :
Lệnh sao chép nội dung của bit đầu tiên trong ngăn xếp vào bit được chỉ định trong lệnh.
Nội dung ngăn xếp không bị thay đổi.
Toán hạng bao gồm : I,Q,M,SM,T,C (bit)
o Mô tả lệnh OUTPUT bằng LAD như sau :
Nếu I0.0 = 1 thì Q0.0 sẽ lên 1 (cuộn dây nối với ngõ ra Q0.0 có điện)




o Dạng STL : Giá trị logic I0.0 được đưa vào bit đầu tiên của ngăn xếp, và bit
này được sao chép vào bit ngõ ra Q0.0 .
LD I0.0

= Q0.0

GIÁO TRÌNH PLC DÙNG CHO HỆ CAO ĐẲNG VÀ TRUNG HỌC
TRANG - 24
3.1.2 Các lệnh ghi/xóa giá trị cho tiếp điểm :
- SET (S) :
Lệnh dùng để đóng các điểm gián đoạn đã được thiết kế. Trong LAD, logic điều khiển
dòng điện đóng các cuộn dây đầu ra. Khi dòng điều khiển đến các cuộn dây thì các cuộn
dây đóng các tiếp điểm. Trong STL, lệnh truyền trạng thái bit đầu tiên của ngăn xếp đến
các điểm thiết kế. Nế
u bit này có giá trị bằng 1, các lệnh S sẽ đóng 1 tiếp điểm hoặc một
dãy các tiếp điểm (giới hạn từ 1 đến 255). Nội dung của ngăn xếp không bị thay đổi bởi
các lệnh này.
o Dạng LAD : đóng một mảng gồm n các tiếp điểm kể từ địa chỉ S-bit, Toán
hạng bao gồm I, Q, M, SM,T, C,V (bit)



o Dạng STL : Ghi giá trị logic vào một mảng gồm n bit kể từ địa chỉ S-bit
LD I0.0
S Q0.0, 5
- RESET (R) :
Lệnh dùng để ngắt các điểm gián đoạn đã được thiết kế. Trong LAD, logic điều khiển
dòng điện ngắt các cuộn dây đầu ra. Khi dòng điều khiển đến các cuộn dây thì các cuôn
dây mở các tiếp điểm. Trong STL, lệnh truyền trạng thái bit đầu tiên của ngăn xếp đến các
điểm thiết kế. Nếu bit này có giá trị bằng 1, các lệnh R sẽ ngắ
t 1 tiếp điểm hoặc một dãy
các tiếp điểm (giới hạn từ 1 đến 255). Nội dung của ngăn xếp không bị thay đổi bởi các
lệnh này.
o Dạng LAD : ngắt một mảng gồm n các tiếp điểm kể từ S-bit. Nếu S-bit lại

chỉ vào Timer hoặc Counter thì lệnh sẽ xoá bit đầu ra của Timer/ Counter
đó .Toán hạng bao gồm I, Q, M, SM,T, C,V (bit)




o Dạng STL : xóa một mảng gồm n bit kể từ địa chỉ S-bit. Nếu S-bit lại chỉ
vào Timer hoặc Counter thì lệnh sẽ xoá bit đầu ra của Timer/Counter đó.
LD I0.0
R Q0.0, 10

3.1.3 Các lệnh logic đại số Boolean :
Các lệnh tiếp điểm đại số Boolean cho phép tạo lập các mạch logic (không có nhớ). Trong
LAD các lệnh này được biểu diễn thông qua cấu trúc mạch, mắc nối tiếp hay song song
các tiếp điểm thường đ
óng hay các tiếp điểm thường mở. Trong STL có thể sử dụng lệnh
A (AND) và O (OR) cho các hàm hở hoặc các lệnh AN (AND NOT), ON (OR NOT) cho
các hàm kín.
Giá trị của ngăn xếp thay đổi phụ thuộc vào từng lệnh.
- AND (A) :
Dạng LAD : Dạng STL :
GIÁO TRÌNH PLC DÙNG CHO HỆ CAO ĐẲNG VÀ TRUNG HỌC
TRANG - 25
LD I0.0
A I0.1
= Q0.0

- AND NOT(AN) :
Dạng LAD : Dạng STL :
LD I0.0

AN I0.1
= Q0.0

- OR (O):
Dạng LAD : Dạng STL :
LD I0.0
O I0.1
= Q0.0

- OR NOT (ON):
Dạng LAD : Dạng STL :
LD I0.0
ON I0.1
= Q0.0

Ngoài những lệnh làm việc trực tiếp với tiếp điểm, S7-200 còn có 5 lệnh đặc biệt biểu diễn
các phép tính của đại số Boolean cho các bit trong ngăn xếp, được gọi là lệnh stack logic.
Đó là các lệnh ALD (AND Load), OLD (OR Load), LPS (Logic Push), LRD (Logic Read)
và LPP (Logic Pop). Lệnh stack logic được dùng để tổ hợp, sao chụp hoặc xoá các mệnh
đề logic. LAD không có bộ đếm dành cho Stack logic.
STL sử dụng các lệnh stack logic để thực hiện phương trình tổng thể có nhiều biểu thức
con và
được biểu diển như sau:

- AND LOAD (ALD) :
Dạng LAD : Dạng STL :
LD I0.0
LD I0.1
O Q0.0 ALD
= Q0.0

- OR LOAD (OLD) :
Dạng LAD : Dạng STL :