Nghiên cứu, ứng dụng điều khiển mạng PLC S7-1200

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ



ĐỒ ÁN
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Đề tài:
NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN MẠNG PLC S7-1200

Cán bộ hướng dẫn:

ThS. BÙI THÚC MINH
Sinh viên thực hiện:

NGUYỄN TÔ NY
Khóa 51




Khánh Hòa, 2013


TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ


ĐỒ ÁN
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Đề tài:
NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN MẠNG PLC S7-1200

Cán bộ hướng dẫn:

ThS. BÙI THÚC MINH
Sinh viên thực hiện:

NGUYỄN TÔ NY
Khóa 51(2009-2013)




Khánh Hòa, 2013

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên người nhận xét:
Chức danh: Đơn vị công tác:
Tên đồ án: NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN MẠNG PLC S7-1200
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Tô Ny MSSV: 51131129
Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử Hệ: Chính quy
Khóa: 51 (2009 - 2013)

Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Chất lượng hình thức


2. Chất lượng nội dung


Khánh Hòa, ngày tháng năm 2013
Người nhận xét
3. Điểm đánh giá:



Điểm kết luận của Hội đồng chấm Đồ án
Điểm số Điểm bằng chữ
Khánh Hòa, ngày tháng năm 2013
Thư ký Hội đồng Chủ tịch hội đồng
(Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)


Bằng số Bằng chữ

i

SVTH: NGUYỄN TÔ NY GVHD:Ths.BÙI THÚC MINH

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu, em xin chân thành cảm ơn đến các thầy cô trong Khoa Điện – Điện
tử và toàn thể giảng viên trong trường đã hết lòng truyền thụ kiến thức quý giá và
bổ ích cho chúng em trong suốt thời gian học tập tại trường.

Và em cũng xin gởi lời cảm ơn đến thầy Ths.BÙI THÚC MINH, người đã
trực tiếp hướng dẫn tận tình em trong suốt thời gian làm đồ án. Em xin chân thành
cảm ơn thầy.
Cuối cùng em xin cảm ơn bố mẹ, bạn bè, những người thân xung quanh,
những người đã giúp đỡ em về mặt tinh thần cũng như vật chất để em hoàn thành
tốt đồ án này. Xin chân thành cảm ơn tất cả mọi người.
Nha trang, tháng 06, năm 2013.
Sinh viên
NGUYỄN TÔ NY
ii

SVTH: NGUYỄN TÔ NY GVHD:Ths.BÙI THÚC MINH

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
MỤC LỤC ii
DANH MỤC HÌNH v
DANH MỤC BẢNG vii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT viii
MỞ ĐẦU 1
1. Lý do chọn đồ án 1
2. Mục tiêu nghiên cứu 1
3. Phạm vi nghiên cứu 1
CHƯƠNG I GIỚI THIỆU SIMATIC S7-1200 3
1.1. MỞ ĐẦU 3
1.2. CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA PLC S7 1200 4
1.2.1. Giới thiệu về PLC S7 1200 4
1.2.2. Giới thiệu các MODUNLE của S7-1200 5
1.2.3. Cấu trúc bộ nhớ CPU 9
1.3. PHẦN MỀM STEP 7 BASIC 10

1.3.1. Giới thiệu STEP 7 BASIC 10
1.3.2. Ngôn ngữ lập trình 11
1.3.3. Các bước thực hiện để viết một chương trình điều khiển 11
CHƯƠNG II GIỚI THIỆU PHẦN MỀM WINCC FLEXIBLE 16
2.1. GIỚI THIỆU 16
2.1.1. Win CC 16
2.1.2. WinCC Flexible 17
2.2. CÁC THÀNH PHẦN VÀ CHỨC NĂNG CƠ BẢN TRONG PHẦN
MỀM WINCC FLEXIBLE 18
2.2.1. Screen 20
2.2.2. Communication 21
2.2.3. Alarm management 23
iii

SVTH: NGUYỄN TÔ NY GVHD:Ths.BÙI THÚC MINH

2.2.4. Script 23
2.2.5. Historical data 24
2.3. CÁC BƯỚC THỰC HIỆN MỘT DỰ ÁN KẾT NỐI WINCC FLEXIBLE
VỚI S7-1200 25
Phần I: Tạo và Dowload một project trên TIA 25
Phần II: Kết nối Win CC Flexibel với S7-1200 27
CHƯƠNG III GIỚI THIỆU MẠNG PLC S7 - 1200 34
3.1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP [1] 34
3.1.1. Mở đầu 34
3.1.2. Cơ sở kỹ thuật của mạng truyền thông công nghiệp 35
3.2. KẾT NỐI MẠNG S7-1200 VỚI PROFINET 48
3.2.1. Khái niệm chung 49
3.2.2. Truyền thông với một thiết bị lập trình 50
3.2.2.1. Thành lập kết nối truyền thông phần cứng 50

3.2.2.2. Cấu hình các thiết bị 51
3.2.2.3. Gán các địa chỉ IP (Internet Protocol) 51
3.2.2.4. Kiểm tra mạng PROFINET 55
3.2.3. Truyền thông PLC với PLC 56
3.2.3.1. Cấu hình kết nối mạng logic giữa hai CPU 56
3.2.3.2. Cấu hình các thông số truyền (phát) và nhận 57
3.2.3.3. Cấu hình các thông số kế nối (Connection) 63
CHƯƠNG IV MÔ HÌNH PHA MÀU TỰ ĐỘNG ỨNG DỤNG MẠNG PLC S7-
1200 65
4.1. GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ TRONG MÔ HÌNH 65
4.1.1. CPU S7-1200 1214 AC-DC-RELAY của SIEMEN 65
4.1.2. Khí cụ điện đóng cắt 65
4.1.3. RELAY trung gian 65
4.1.4. Vale điện từ 66
4.1.5. Biến áp 66
iv

SVTH: NGUYỄN TÔ NY GVHD:Ths.BÙI THÚC MINH

4.1.6. Động cơ trộn, động cơ băng tải 67
4.1.7. Cảm biến áp suất DP2-20 67
4.1.8. Máy bơm 68
4.2. SƠ ĐỒ ĐIỆN VÀ CÁC QUY ƯỚC TRONG MÔ HÌNH 68
4.2.1. Sơ đồ kết nối PLC 68
4.2.2. Mạch động lực 69
4.2.3. Yêu cầu trong pha màu 70
4.3. ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH PHA MÀU DÙNG PLC S7-1200 71
4.3.1. Quy trình điều khiển 71
4.3.2. Quy định các ngõ vào/ra trên PLC 72
4.3.3. Mô hình pha màu tự động 74

4.4. GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 79
4.5. LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT 81
4.5.1. Khởi động hệ thống trộn 81
4.5.2. Thực hiện quá trình 82
4.6. CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 86
4.6.1. Chương trình trên PLC 1 (Xem phụ lục kèm theo) 86
4.6.2. Chương trình trên PLC 2 (Xem phụ lục kèm theo) 86
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 87
1. Kết luận 87
2. Kiến nghị 87
TÀI LIỆU THAM KHẢO 88
PHỤ LỤC 84
1. Chương trình trên PLC 1 84
2. Chương trình trên PLC 2 94

v

SVTH: NGUYỄN TÔ NY GVHD:Ths.BÙI THÚC MINH

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Nguyên lí chung về cấu trúc của một bộ điều khiển logic khả trình 3
Hình 1.2. Các bộ phận trên CPU S7-1200 4
Hình 1.3. Các Led trạng thái và bộ phận kết nối truyền thông của S7-1200 8
Hình 1.4. Cấu trúc của một chương trình 15
Hình 2.1. Hệ thống giám sát và thu thập dữ liệu SCANDA (Supervisory Control
And Data Aquisition). 17
Hình 3.1. Mô hình phân cấp chức năng của một nhà máy công nghiệp 35
Hình 3.2. Truyền bit song song, tryền bit nối tiếp 36
Hình 3.4. Cấu trúc bus kiểu dasisy-chain 37
Hình 3.3. Truyền một chiều (simplex), hai chiều gián đoạn (hafl-duplex), hai

chiều toàn
phần………………………………………………………………………… 35
Hình 3.5. Cấu trúc bus kiểu trunk-line/drop line 38
Hình 3.6. Cấu trúc mạch vòng không tích cực 38
Hình 3.7. Cấu trúc mạch vòng không có điểu khiển trung tâm 39
Hình 3.8. Cấu trúc mạch vòng có điểu khiển trung tâm 39
Hình 3.9. Cấu trúc hình sao 40
Hình 3.10. Cấu trúc hình cây 40
Hình 3.11. Mô hình qui chiếu OSI 42
Hình 3.12. Phân loại các phương pháp truy cập bus 43
Hình 3.13. Phương pháp chủ tớ 43
Hình 3.14. Hai dạng của phương pháp Token passing 43
Hình 3.15. Minh họa phương pháp CSMA/CD 44
Hình 3.16: Minh họa phương pháp CSMA/CA 44
Hình 3.17. Mã hóa bit NRZ, RZ 45
Hình 3.18. Mã hóa bit Manchester 45
Hình 3.19. Mã hóa bit AFT 46
Hình 3.20. Mã hóa bit FSK 46
vi

SVTH: NGUYỄN TÔ NY GVHD:Ths.BÙI THÚC MINH

Hình 3.21. Truyền dẫn chênh lệch đối xứng 46
Hình 3.22. Truyền dẫn bất đối xứng 47
Hình 3.23. Mô hình kết nối Repeater 47
Hình 3.24. Mô hình kết nối Gateway 48
Hình 3.25. Mức độ tự động hóa của Siemen 49
Hình 3.26. Kết nối CPU S7-1200 với thiết bị lập trình 50
Hình 3.27. Cổng PROFINET 50
Hình 4.1. Cầu dao điện 65

Hình 4.2. RELAY trung gian 66
Hình 4.3. Vale điện từ 66
Hình 4.4. Biến áp 67
Hình 4.5. Động cơ trộn và băng tải 67
Hình 4.6. Cảm biến áp suất DP2-20 68
Hình 4.7. Máy bơm 68
Hình 4.8. Quy trình điều khiển mô hình 71
Hình 4.9. Giao diện điều khiển mô hình pha màu tự động 80

vii

SVTH: NGUYỄN TÔ NY GVHD:Ths.BÙI THÚC MINH

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Các loại CPU S7-1200 5
Bảng 1.2. Các Module xuất nhập tín hiệu số 6
Bảng 1.3. Các Module xuất nhập tín hiệu tương tự 8
Bảng 1.4. Các module truyền thông 8
Bảng 3.1. Các thông số của lệnh TSEND_C 58
Bảng 3.2. Các thông số của lênh TRCV_C 61
Bảng 3.3. Các giao thức truyền thông 63
Bảng 3.4. Các thông số của hệ thống 64
Bảng 4.1. Một số thành phần màu cơ bản dùng trong mô hình 71
Bảng 4.2. Các ngõ vào ra PLC 72





viii

SVTH: NGUYỄN TÔ NY GVHD:Ths.BÙI THÚC MINH

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
1. Danh mục các ký hiệu
C Cuộn dây
CC Cầu chì
CB Máy cắt
2. Danh mục các chữ viết tắt
PLC Programmable Logic Control
WINCC Window Control Center
SCADA Supervisory Conttrol And Data Acpuisition
CB Cảm biến
CPU Khối xử lí trung tâm
BTC Băng tải chính
BTP Băng tải phụ
DC Động cơ
CTHT Công tắc hành trình
TIA Totally Intergrated Automation
HMI Human-Machine-Interface
TCP Transmission Control Protocol
ISO International Organization for
Standardization
USB Univeral Serial Bus
DI/DO Data in/Data out
LAN Local Area Network
OSI Open System Interconnection
API Application Program Interface
IP Internet Protocol
TCP Transmission Control Protocol

OB Organisation blok
FC Funtion
LAD Ladder logic
FBD Function block diagram
FB Funtion block
ix

SVTH: NGUYỄN TÔ NY GVHD:Ths.BÙI THÚC MINH

DB Data block
1

SVTH: NGUYỄN TÔ NY GVHD:Ths.BÙI THÚC MINH

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đồ án
Trong những năm gần đây bộ điều khiển lập trình PLC ngày càng được sử
dụng rộng rải trong công nghiệp, là giải pháp lý tưởng trong việc tự động hóa các
quá trình sản xuất.
PLC đóng vai trò là trung tâm điều khiển, dễ dàng lập trình, cho phép nhanh
chóng thay đổi chương trình điều khiển, ứng dụng trong phạm vi rộng, chuẩn hóa
được điều khiển, giá thành thấp và dễ dàng trong bảo trì sửa chữa, độ chính xác cao
trong môi trường công nghiệp.
Tuy có nhiều ưu điểm về điều khiển nhưng PLC không đáp ứng được về
phương diện quản lí, thông tin và lưu trữ dữ liệu. Vì vậy để đáp ứng những yêu cầu
này PLC phải thực hiện truyền thông nối mạng ở nhiều cấp độ khác nhau nhằm đáp
ứng yêu cầu vừa điều khiển vừa giám sát hệ thống.
Sự liên lạc truyền thông giữa các thiết bị, máy móc sản xuất ngày càng
đóng vai trò quan trọng hơn, bởi vì nó giúp cho việc tích hợp các thành phần riêng
lẻ trong một hệ thống sản xuất thành một hệ thống hoàn chỉnh. Các vấn đề của giám

sát, điều khiển, lưu trữ dữ liệu của một hệ thống sản xuất đều phụ thuộc vào các hệ
thống truyền thông, từ những kết nối đơn giản từ máy này đến máy khác tới những
kết nối cục bộ và cả mạng diện rộng mà ở đó có tới hàng trăm máy móc thông minh
phân bố ở các vị trí khác nhau có khoảng cách xa nhau được liên lạc với nhau qua
một cổng thông tin chung.
Với yêu cầu cần thiết trong thực tế và mong muốn được tìm hiểu sâu hơn về
hệ thống tự động hóa nên em chọn đề tài “NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG ĐIỀU
KHIỂN MẠNG PLC S7-1200” thực hiện đồ án tốt nghiệp.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu, ứng dụng điều khiển mạng PLC S7–1200.
3. Phạm vi nghiên cứu
Nội dung thực hiện
 Giới thiệu thiết bị PLC S7-1200
2

SVTH: NGUYỄN TÔ NY GVHD:Ths.BÙI THÚC MINH

 Phần mềm TIA PORTAL
 Giới thiệu mạng PLC S7-1200
 Giới thiệu phần mềm Win CC Flexible
 Thi công mô hình ứng dụng điều khiển mạng PLC S7-1200
4. Phương pháp ngiên cứu
 Tổng hợp các kiến thức về PLC và kiến thức về Bộ môn Điện-Điện tử đã
được học.
 Tìm hiểu tài liệu chuyên ngành về PLC S7-1200.
 Kế thừa tài liệu, đồ án của các khóa trước.
 Tham khảo ý kiến của giáo viên hướng dẫn, thầy (cô) bộ môn và những
người có chuyên môn về PLC.
5. Bố cục đồ án
Đồ án được thực hiện gồm những nội dung sau:

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU SIMATIC S7-1200.
CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM WINCC FLEXIBLE.
CHƯƠNG III: GIỚI THIỆU MẠNG PLC S7-1200.
CHƯƠNG IV: MÔ HÌNH PHA MÀU TỰ ĐỘNG ỨNG DỤNG MẠNG
PLC S7-1200.
Mặc dù đã nổ lực, cố gắng trong suốt quá trình thực hiện đồ án nhưng do
khiến thức và thời gian có hạn nên không tránh khỏi những sai sót. Kính mong sự
góp ý của các thầy cô để đồ án được hoàn chỉnh hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!






3

SVTH: NGUYỄN TÔ NY GVHD:Ths.BÙI THÚC MINH

CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU SIMATIC S7-1200
1.1. MỞ ĐẦU
PLC (Programmable Logic Control) [4] là thiết bị điều khiển lôgic khả trình,
là loại thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông qua
một ngôn ngữ lập trình, mà ta không cần phải thực hiện các thuật toán đó trên các
mạch số. Như vậy với việc có chương trình chứa trong mình, PLC đã thực sự là một
bộ điều khiển số nhỏ gọn, dễ thay đổi thuật toán và đặc biệt dễ trao đổi thông tin với
môi trường xung quanh (với các PLC khác hoặc với máy tính). Toàn bộ chương
trình điều khiển đều được ghi trong bộ nhớ của PLC dưới dạng các khối chương
trình như (khối OB, FB hoặc FC). Chương trình được thực hiện lặp theo chu kỳ của

vòng quét (Scan).
Để PLC có thể thực hiện được một chương trình điều khiển, tất nhiên PLC
phải có tính năng như một máy tính, nghĩa là phải có khối vi xử lý (CPU), hệ điều
hành, bộ nhớ để lưu chương trình điều khiển, dữ liệu và phải có các cổng vào ra để
trao đổi dữ liệu và giao tiếp với các đối tượng điều khiển.

Hình 1.1. Nguyên lí chung về cấu trúc của một bộ điều khiển logic khả trình
4

SVTH: NGUYỄN TÔ NY GVHD:Ths.BÙI THÚC MINH

Bên cạnh đó, nhằm phục vụ cho các bài toán điều khiển số, PLC phải có các
khối hàm chức năng như Time, Counter, và các hàm chức năng đặc biệt khác.
1.2. CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA PLC S7 1200
1.2.1. Giới thiệu về PLC S7 1200
Năm 2009[2], Siemens ra dòng sản phẩm S7-1200 dùng để thay thế dần cho
S7-200. So với S7-200 thì S7-1200 có những tính năng nổi trội:
 S7-1200 là một dòng của bộ điều khiển logic lập trình (PLC) có thể kiểm
soát nhiều ứng dụng tự động hóa. Thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, và một tập lệnh mạnh
làm cho chúng ta có những giải pháp hoàn hảo hơn cho ứng dụng sử dụng với S7-1200.
 S7-1200 bao gồm một bộ vi xử lí (Microprocessor), một nguồn cung cấp
được tích hợp sẵn, các đầu vào/ra (DI/DO).
 Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vào cả CPU và
chương trình điều khiển:
 Tất cả các CPU đều cung cấp bảo vệ bằng Password chống truy cập vào PLC.
 Tính năng “know-how protection” để bảo vệ các Block đặc biệt của mình.
 S7-1200 cung cấp một cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet và TCP/IP.
 Ngoài ra có thể dùng các module truyền thông mở rộng kết nối bằng
RS485 hoặc RS232.

Hình 1.2. Các bộ phận trên CPU S7-1200
5

SVTH: NGUYỄN TÔ NY GVHD:Ths.BÙI THÚC MINH

1.2.2. Giới thiệu các Module của S7-1200
 Module CPU: Các module CPU khác nhau có hình dạng, chức năng, tốc
độ xử lý lệnh, bộ nhớ chương trình khác nhau…
PLC S7-1200 có các loại sau:
Bảng 1.1. Các loại CPU S7-1200

SIMATIC S7 -

1200
Product Description
C
PU
C
PU
1211C
1211
CPU
AC/DC/
Rly

Compact CPU 1211C, 25KB
Integral PROGRAM / DATA
MEMORY, 1MB loading memory;
execution times for
Boolean operations: 0.1µs;

integral I/O
: 6 digital inputs, 4 digital outputs, 2
analog inputs; expandable with up to 3
communication modules and 1 signal board;
digital inputs as HSC with 100kHz, 24 DC
digital outputs can be used as PTO or PWM
with 100kHz.
1211CP
U
DC/DC/
DC

1211
CPU
DC/DC/
Rly
C
PU
1
212C
1212 –

CPU
AC/DC/
Rly

Compact CPU 1212C, 25KB
Integral PROGRAM / DATA
MEMORY, 1MB loading memory;
execution times for boolean operations: 0.1µs;

integral I/O
: 8 digital inputs, 6 digital outputs, 2
analog inputs; expandable with up to 3
communication modules, 2 signal modules and 1
signal board; digital inputs can be used as HSC
with 100kHz and 24 DC digital outputs as PTO
or PWM with 100kHz.
1212 –

CPU
DC/DC/
DC

1212 –

6

SVTH: NGUYỄN TÔ NY GVHD:Ths.BÙI THÚC MINH

CPU
DC/DC/
Rly
C
PU
1
214C
1214CP
U
AC/DC/
Rly

Compact CPU 1214C, 50KB integral
PROGRAM / DATA
MEMORY, 2MB loading memory;
operation: 0.1µs; integral I/O
: 14 digital inputs,
10 digital outputs, 2 analog inputs; expandable
with up to 3 communication modules, 8 signal
modules and
1 signal board; digital inputs can
be used as HSC with 100kHz and 24 DC Digital
outputs as PTO or PWM with 100kHz.
1214
CPU
DC/DC/
DC

1214
CPU
DC/DC/
Rly
 Module xuất nhập tín hiệu số
Bảng 1.2. Các Module xuất nhập tín hiệu số
Signal
Modules
Digital
SM
1222
8 x
relay

outputs
8 relay outputs, DC 5 to 30V /
AC
5 to 250V, 2A, 30 W DC / 200
W AC
SM
1222
8 x 24V
DC
outputs
8 transistor outputs, DC 24V,
0.5A, 5W
SM
1223
8 x
24DC
inputs /
8 x
relay
outputs
8 inputs, DC 24V, IEC type 1,
current
sinking; 8 relay outputs, DC 5
to 30V / AC 5 to 250V, 2A, 30 W DC /
200 W AC
7

SVTH: NGUYỄN TÔ NY GVHD:Ths.BÙI THÚC MINH

SM

1223
8 x 24V
DC
Inputs /
8x
24V
DC
outputs
8 inputs, DC 24 V, IEC type 1,
current sinking; 8 transistor outputs,
DC 24V, 0.5A, 5W
SM
1221
8 x 24V
DC
inputs
8 inputs, DC
24V, IEC type 1,
current sinking
SM
1222
16 x
relay
Outputs

16 relay outputs, DC 5 to 30V /
AC 5 to 250V, 2A, 30 W DC / 200 W
AC
SM
1222

16 x
24V DC
outputs
16 transistor outputs, DC 24V,
0.5A, 5W
SM
1223
16 x
24V DC
inputs /
16 x
relay
output
16
inputs, DC 24V, IEC type 1,
current sinking; 16 relay outputs, DC 5
to 30V / AC 5 to 250V, 2A, 30 W DC /
200 W AC
SM
1223
16 x
24V DC

inputs /
16 x
24V
DC
outputs

16 inputs, DC 24V, IEC type 1,

current sinking; 16 transistor outputs,
DC 24V, 0.5A, 5W
SM
1221
16 x
24V DC
16 inputs, DC 24V, IEC type 1


8

SVTH: NGUYỄN TÔ NY GVHD:Ths.BÙI THÚC MINH

 Module xuất nhập tín hiệu tương tự
Bảng 1.3. Các Module xuất nhập tín hiệu tương tự
Signal
Modules
Analog
SM
1234
4 x analog
inputs / 2 x

analog
outputs
4 analog inputs, ±10V, ±5
V, ±2.5 V, or 0 to
20 mA, 12 bits
+ sign; 2 analog outputs, ±10 V at
14 bits or 0 to 20 mA at 13 bits.

SM
1231
4 x analog
inputs
4 analog inputs ±10 V, ±5
V, ±2.5 V, or 0 to 20 mA 12 bits +
sign
SM
1232
2 x analog
outputs
2 analog outputs, ±10 V at
14 bits or 0 to 20 mA at 13 bits.

 Module truyền thông
Họ S7-1200 cung cấp các module truyền thông (CM) dành cho các tính
năng bổ sung vào hệ thống. Có 2 module truyền thông: RS232 và RS485.
- CPU hỗ trợ tối đa 3 module truyền thông.
- Mỗi CM kết nối vào phía bên trái của CPU (hay về phía bên trái của một
CM khác).
Bảng 1.4. Các module truyền thông
Commun
ication
Modules
CM
1241
RS 485 RS 485 point-to-
point
communication module
CM

1241
RS 232 RS 232 point-to-
point
communication module

Hình 1.3. Các Led trạng thái và bộ phận kết nối truyền thông của S7-1200
9

SVTH: NGUYỄN TÔ NY GVHD:Ths.BÙI THÚC MINH


1.2.3. Cấu trúc bộ nhớ CPU
Bộ nhớ của S7-1200 tương tự như S7-300 được chia làm 3 vùng chính:
A. Vùng chứa chương trình ứng dụng. Vùng nhớ chương trình được
chia thành 3 miền
- OB (Organisation blok): Miền nhớ chương trình tổ chức.
- FC (Funtion): Miền nhớ chương trình tổ chức thành hàm có biến hình thức
để trao đổi dữ liệu với chương trình đã gọi nó.
- FB (Funtion blok): Miền nhớ chương trình con, được tổ chức thành hàm có
khả năng trao đổi dữ liệu với bất kỳ một khối chương trình nào khác. Các dữ liệu
này phải xây dựng thành một khối dữ liệu riêng (gọi là DB – Data blok).
B. Vùng chứa tham số của hệ điều hành và chương trình ứng dụng,
được phân chia thành 7 miền khác nhau
- I (Process image input): Miền các dữ liệu cổng vào số. Trước khi bắt đầu
thực hiện chương trình, PLC sẽ đọc giá trị logic của các cổng đầu vào và cất giữ
trong vùng nhớ I. Thông thường chương trình ứng dụng không đọc trực tiếp trạng
thái logic của cổng vào mà chỉ lấy dữ liệu của cổng vào từ bộ nhớ I.
- Q (Process image output): Miền bộ nhớ đệm các cổng ra số. Kết thúc giai
đoạn thực hiện chương trình, PLC sẽ chuyển giá trị logic của bộ đệm Q tới các cổng
ra số. Thông thường chương trình không trực tiếp gán giá trị tới cổng ra mà chỉ

chuyển chúng vào bộ đệm Q.
- M (Bit memory): Miền các biến cờ. Chương trình ứng dụng sử dụng vùng
nhớ này để lưu giữ các tham số cần thiết và có thể truy nhập theo bits (M), bytes
(MB), từ (MW) hay từ kép (MD).
- T (Timer): Miền nhớ phục vụ bộ thời gian bao gồm việc lưu trữ giá trị thời
gian đặt trước (PV – Preset value), giá trị đếm thời gian tức thời (CV– Current
value) cũng như giá trị logic thời gian của bộ thời gian.
10

SVTH: NGUYỄN TÔ NY GVHD:Ths.BÙI THÚC MINH

- C (Counter): Miền nhớ phục vụ bộ đếm bao gồm việc lưu trữ giá trị đặt
trước (PV – Preset value) giá trị đếm tức thời (CV – Current value) cũng như giá trị
logic thời gian của bộ đếm .
- PI: Miền địa chỉ cổng vào của các Module tương tự. Các giá trị tương tự tại
cổng vào của Module tương tự sẽ được module đọc và chuyển tự động theo những
địa chỉ. Chương trình ứng dụng có thể truy nhập miền nhớ PI theo từng bytes (PIB),
từng từ (PIW) hoặc theo từng từ kép (PID).
- PQ: Miền địa chỉ ra cho các module tương tự. Chương trình ứng dụng có
thể truy nhập miền nhớ PQ theo từng bytes (PQB), từng từ (PQW) hoặc theo từng
từ kép (PQD).
C. Vùng chứa các khối lượng dữ liệu được chia thành 2 loại
- DB (Data blok): Miền chứa các dữ liệu được tổ chức thành khối. Kích
thước cũng như số lượng khối do người sử dụng quy định phù hợp với từng bài toán
điều khiển. Chương trình có thể truy nhập miền này theo từng bits (DBX), bytes
(DBB), word (DBW) hoặc từ kép (DBD).
- L (Local data blok): Miền dữ liệu địa phương, được các khối chương trình
OB, FC, FB tổ chức và sử dụng cho các biến nháp tức thời và trao đổi dữ liệu của
biến hình thức với những khối lượng chương trình đã gọi nó. Nội dung của một số
dữ liệu trong miền nhớ này bị xóa khi kết thúc chương trình tương ứng trong OB,

FC, FB. Miền này có thể truy nhập từ chương trình theo bits (L), bytes (LB), từ
(LW) hoặc từ kép (LD).
1.3. PHẦN MỀM STEP 7 BASIC
1.3.1. Giới thiệu STEP 7 BASIC
- Phần mềm STEP 7 Basic cung cấp một môi trường thân thiện cho người
dùng nhằm phát triển, chỉnh sửa và giám sát mạng logic được yêu cầu để điều khiển
ứng dụng, bao gồm các công cụ dành cho quản lý và cấu hình tất cả các thiết bị
trong đề án, như các thiết bị PLC hay HMI.
- Chức năng chính của STEP 7 BASIC:
11

SVTH: NGUYỄN TÔ NY GVHD:Ths.BÙI THÚC MINH

+ Khai báo cấu hình cứng cho một trạm PLC thuộc họ Simatic S7-
300/400/1200, HMI.
+ Xây dựng cấu hình mạng gồm nhiều trạm PLC S7-300/400/1200, HMI
cũng như thủ tục truyền thông giữa chúng.
+ Soạn thảo và cài đặt chương trình điều khiển cho một hoặc nhiều trạm.
+ Quan sát việc thực hiện chương trình điều khiển trong một trạm PLC và
gỡ rối chương trình.
Ngoài ra Step 7 còn có cả một thư viện đầy đủ với các hàm chuẩn hữu ích,
phần trợ giúp Online rất mạnh có khả năng trả lời mọi câu hỏi của người sử
dụng về cách sử dụng Step 7, về cú pháp lệnh trong lập trình về xây dựng cấu hình
cứng của một trạm, của một mạng gồm nhiều trạm PLC…
1.3.2. Ngôn ngữ lập trình
STEP 7 Basic cung cấp hai ngôn ngữ lập trình (LAD và FBD) để thuận
tiện và có hiệu quả trong việc phát triển chương trình điều khiển đối với ứng dụng,
và còn cung cấp các công cụ để tạo ra và cấu hình các thiết bị HMI trong đề án của
người dùng.
- Ngôn ngữ “hình thang” – LAD (Ladder logic). Đây là dạng ngôn ngữ đồ

họa thích hợp với những người quen thiết kế mạch điều khiển logic.
- Ngôn ngữ “hình khối” – FBD (Function block diagram). Đây cũng là
ngôn ngữ đồ họa dành cho người có thói quen thiết kế mạch điều khiển số.
1.3.3. Các bước thực hiện để viết một chương trình điều khiển
A. Khai báo phần cứng
 Bước 1: Từ màn hình Desktop nhấp đúp chọn biểu tượng Tia Portal V11.

 Bước 2: Click chuột vào Create new project để tạo dự án.
12

SVTH: NGUYỄN TÔ NY GVHD:Ths.BÙI THÚC MINH



 Bước 3: Nhập tên dự án vào Project name sau đó nhấn create.

 Bước 4: Chọn Configure a device.

 Bước 5: Chọn Add new device.
13

SVTH: NGUYỄN TÔ NY GVHD:Ths.BÙI THÚC MINH



 Bước 6: Chọn loại CPU PLC sau đó chọn Add.

 Bước 7: Project mới được hiện ra.