BÀI BÁO CÁO THỰC TẬP-THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN LOGIC KHẢ TRÌNH PLC-Programmable Logic Control

TRẦN THẾ HÒA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN PHẠM THỊ LÝ
BÁO CÁO THỰC TẬP PLC
I.Tổng quan về PLC:
1.Giới thiệu PLC:
Thiết bị điều khiển logic khả trình PLC(Programmable Logic Control) là loại thiết bị
cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông qua một ngôn ngữ lập trình,
thay cho việc phải thể hiện thuật toán đó bằng mạch số. Như vậy với chương trình điều khiển
trong mình, PLC trở thành bộ điều khiển số nhỏ gọn, dễ dàng thay đổi thuật toán và đặc biệt
trao đổi thông tin với môi trường xung quanh (với các PLC khác hay với máy tính.)
Toàn bộ chương trình được lưu trữ trong bộ nhớ của PLC dưới dạng các khối chương
trình con hay chương trình ngắt. Trường hợp dung lượng nhớ của PLC không đủ cho việc lưu
trữ chương trình thì ta có thể sử dụng thêm bộ nhớ ngoài hỗ trợ cho việc lưu chương trình cả
lưu dữ liệu.
Để 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 một bộ vi xử lý(CPU), một hệ điều hành, một bộ
nhớ để lưu chương trình điều khiển, dữ liệu và các cổng vào ra để giao tiếp với các đối tượng
điều khiển và trao đổi thông tin với môi trường xung quanh. Ngoài ra, PLC có thêm những
khối chức năng đặc biệt như: bộ đếm, bộ định thì,…và những khối hàm chuyên dụng.
2.Bộ nhớ PLC: Gồm 3 vùng chính
a. Vùng chứa chương trình ứng dụng: Chia làm 3 miền:
i. OB1(Orgianisation block): miền chứa chương trình tổ chức, chứa chương trình
chính, các lệnh trong khối này luôn được quét.
ii. Subroutine(Chương trình con): Miền chứa chương trình con, được tổ chức thành
hàm và có biến hình thức để trao đổi dữ liệu, chương trình con này sẽ được thực hiện khi nó
được gọi trong chương trình chính.
iii. Interrupt(Chương trình ngắt): Miền chứa chương trình ngắt, được tổ chức thành
hàm và có khả năng trao đổi dữ liệu với bất cứ chương trình nào khác. Chương trình này sẽ
được thực hiện khi có sự kiện ngắt xảy ra.
b. Vùng chứa tham số của hệ điều hành: Chia làm 5 miền khác nhau:
I(Process image input): Miền dự liệu các cổng vào số, trước khi bắt đầu thực hiện
chương trình, PLC sẽ đọc giá trị logic của tất cả các cổng vào và cất giữ chúng trong vùng

nhớ I. Thông thường, chương trình ứng dụng không đọc trực tiếp trạng thái logic của cổng
vào số mà chỉ lấy dữ liệu của cổng vào từ bộ đệm I.
Q(Process image output): Miền bộ đệm các dữ liệu 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
TRẦN THẾ HÒA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN PHẠM THỊ LÝ
thường, chương trình không trực tiếp gán giá trị tới tận cổng ra mà chỉ chuyển chúng tới bộ
đệm Q.
M(Miền nhớ các cờ): Chương trình ứng dụng sử dụng những biến này để lưu giữ các
tham số cần thiết và có thể truy nhập nó theo Bit(M), byte(MB), từ(MW) hay từ kép(MD).
T(timer): Miền nhớ phục vụ bộ thời gian (Timer) bao gồm việc lưu giữ giá trị thời
gian đặt trước (PV- preset Value), giá trị đếm thời gian tức thời (CV- Curent Value) cũng như
giá trị logic đầu ra của bộ thời gian.
C(Counter): Miền nhớ phục vụ bộ đếm bao gồm việc lưu giữ giá trị (PV- preset
Value), giá trị đếm thời gian tức thời (CV- Curent Value) cũng như giá trị logic đầu ra của bộ
đếm.
c. Vùng chứa các khối dữ liệu: Chia làm 2 loại:
DB(Data Block): Miền chứa dữ liệu tổ chức thành khối, kích thước cũng như số
lượng do người sử dụng quy định, phù hợp với từng bào toán điều khiển. Chương trình có thể
truy nhập miền này theo từng bit (DBX), byte (DBB), từ (DBW) hoặc từ kép (DBD).
L(Local data block): Miền dữ liệu địa phương, được các khối chương trình OB1,
chương trình con, chương trình ngắt tổ chức và sử dụng các biến pháp tức thời và trao đổi dữ
liệu của biến hình thức với những khối chương trình gọi nó. Nội dung của một khối dữ liệu
trong miền nhớ này sẽ bị xóa khi kết thúc chương trình tương ứng trong OB1, chương trình
con, chương trình ngắt. Miền này có thể truy nhập từ chương trình theo bit(L), byte(LB), từ
(LW) hoặc từ kép(LD).
3. Nguyên lý hoạt động của PLC:
 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 phụ thuộc vào chương trình điều khiển được giữ trong
bộ nhớ.
 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 đồng
bộ các hoạt động trong PLC.
TRẦN THẾ HÒA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN PHẠM THỊ LÝ
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 địa
của 1 byte một các đồng thời(hay song song.)
Nếu một modul đầu ra nhận được địa chỉ của nó trên Address Bus, nó sẽ truyền 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 cạnh
đó, CPU được cấp một xung clock có tần số từ 1÷8 mHz. Xung này quyết định tốc độ hoạt
động của PLC và cung cấp các yếu tố về đinh thời, đồng hồ hệ thống.
4. Các hoạt động xử lý bên trong PLC:
a. Xử lý chương trình:
Khi một chương trình đã được nạp vào bộ nhớ PLC, các lệnh sẽ được lưu trong một
vùng địa chỉ riêng lẻ trong bộ nhớ.
PLC có bộ đếm địa chỉ bên trong vi xử lý, vì vậy chương trình ở bên trong bộ nhớ sẽ
được bộ vi xử lý thực hiện một cách tuần tự từng lệnh một, từ đầu đến cuối chương trình.
Mỗi lần thực hiện chương trình từ đầu đến cuối gọi là một chu kỳ thực hiện. Thời gian thực
hiện một chu kỳ tùy thuộc vào tốc độ xử lý của PLC và độ lớn của chương trình. Một chu kỳ
thực hiện bao gồm 3 giai đoạn nối tiếp nhau:

 Đầu tiên, bộ vi xử lý đọc trạng thái của tất cả các đầu vào. Phần chương trình phục vụ
công việc này có sẵn trong PLC và được gọi là hệ điều hành.
 Tiếp theo, bộ vi xử lý sẽ đọc và xử lý tuần tự lệnh một trong chương trình. Trong khi
ghi đọc và xử lý các lệnh, bộ vi xử lý sẽ đọc tín hiệu các đầu vào, thực hiện các phép
toán logic và kết quả sau đó sẽ xác định trạng thái của các đầu ra.
 Cuối cùng, bộ vi xử lý sẽ gán các trạng thái mới cho các đầu ra tại các modul đầu ra.
b. Xử lý xuất nhập:
Gồm 2 phương pháp khác nhau dùng cho việc xử lý I/O trong PLC:
 Cập nhật liên tục:
Điều này đòi hỏi CPU quét các lệnh ngõ vào (mà chúng xuất hiện trong chương
trình), khoảng thời gian delay được xây dựng bên trong để chắc chắn rằng chỉ có những tín
hiệu hợp lý mới được đọc vào trong bộ nhớ vi xử lý. Các lệnh ngõ ra được lấy trực tiếp tới
các thiết bị. Theo hoạt động logic của chương trình, khi lệnh OUT được thị hiện thì các ngõ
ra cài lại vào đơn vị I/O, vì thế nên chúng vẫn giữ được trạng thái cho tới khi lần cập nhật kế
tiếp.
TRẦN THẾ HÒA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN PHẠM THỊ LÝ
 Chụp ảnh quá trình xuất nhập:
Hầu hết các PLC loại lớn có thể có vài trăm I/O, vì thế CPU chỉ có thể xử lý một lệnh
ở một thời điểm. Trong suốt quá trình thực thi, trạng thái mỗi ngõ nhập phải được xét đến
riêng lẻ nhằm dò tìm các tác động của nó trong chương trình. Do chúng ta yêu cầu delay 3ms
cho mỗi ngõ vào, nên tổng thời gian cho hệ thống lấy mẫu liên tục là rất lớn và tăng theo ngõ
vào.
Để tăng tốc độ thực thi chương trình, các ngõ I/O được cập nhật tới một vùng đặc biệt
trong chương trình. Ở đây, vùng RAM đặc biệt này được dùng như một bộ đệm lưu trạng thái
các logic điều khiển và các đơn vị I/O. Mỗi ngõ vào ra đều có một địa chỉ I/O RAM. Suốt quá
trình, chép tất cả các trạng thái vào trong I/O RAM. Quá trình này xảy ra ở một chu kỳ
chương trình(từ Start đến End).
Thời gian cập nhật tất cả các ngõ vào ra phụ thuộc vào tổng số I/O được copy, tiêu
biểu là vài ms. Thời gian thực thi chương trình phụ thuộc vào chiều dài chương trình điều
khiển tương ứng mỗi lệnh mất khoảng 1 us đến 10 us.

II. Các dạng bài tập:
Bài 1: Viết chương trình điều khiển cho một cụm đèn giao thông tại một ngã tư có sơ đồ như
hình vẽ.
Biết rằng tổng chu kỳ đèn là 56s và thời gian phân bố cho các đèn như sau:
• Luồng 1: đèn xanh (1) sáng 27s, đèn vàng (1) sáng 3s, đèn đỏ (1) sáng 26s.
• Luồng 2: đèn đỏ (2) sáng 30s, đèn xanh (2) sáng 23s, đèn vàng (2) sáng 3s.
Lưu đồ thuật toán
TRẦN THẾ HÒA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN PHẠM THỊ LÝ
Danh sách đầu vào và đầu ra
Đầu vào Đầu ra Cờ nhớ
Chức năng Địa chỉ Chức năng Địa chỉ Chức năng Địa chỉ
START I0.0 Đèn xanh 1 Q0.0 Nhớ HT M0.0
STOPS I0.1 Đèn vàng 1 Q0.1
Đèn đỏ 1 Q0.2
Đèn xanh 2 Q0.3
Đèn vàng 2 Q0.4
Đèn đỏ 2 Q0.5
Chương trình điều khiển :
TRẦN THẾ HÒA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN PHẠM THỊ LÝ
Bài 2: Viết chương trình cho bảng chữ điện tử sau:
Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Hà Nội
Trình tự thời gian như sau: Khi bắt đầu khởi động các chữ sáng dần lên theo chiều từ
trái sang phải. Mỗi chữ cách nhau 2s. Sau khi sáng toàn bộ các chữ tắt đi 1s và sáng lại theo
chiều ngược lại mỗi chữ cách nhau 3s. Khi sáng tất cả các chữ thì tắt toàn bộ trong vòng 2s,
rồi nhấp nháy liên tục cả bảng chữ với chu kỳ 3s.
Lưu đồ thuật toán:
0s 2s 2s 2s 2s 2s 2s 2s 2s 1s
Tắt Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Hà Nội
Tắt
2s 3s 3s 3s 3s 3s 3s 3s 3s 3s

1,5s 1,5s

Nhấp nháy với chu kỳ 3s
Danh sách đầu vào và đầu ra
Đầu vào Đầu ra Cờ nhớ
Chức năng Địa chỉ Chức năng Địa chỉ Chức năng Địa chỉ
START I0.0 Trường Q0.0 Cờ nhớ 1 M0.0
STOPED I0.1 Đại Q0.1
Học Q0.2
Giao Q0.3
Thông Q0.4
Vận Q0.5
Tải Q0.6
Hà Q0.7
Nội Q1.0
Chương trình điều khiển
TRẦN THẾ HÒA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN PHẠM THỊ LÝ
Bài 3: Viết chương trình điều khiển cho 1 băng truyền có hình vẽ:
Băng truyền được gắn 1 động cơ để truyền động. Khi băng truyền di chuyển đến các
vị trí A, B, C, D thì phải dừng lại trong vòng 10s rồi sau đó tiếp tục di chuyển tiếp.
Lưu đồ thuật toán
Chương trình điều khiển:
TRẦN THẾ HÒA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN PHẠM THỊ LÝ
Bài 4: Viết chương trình điều khiển cho một thùng khuấy nhiên liệu có sơ đồ như hình vẽ.
Biết rằng:
 Khi cảm biến báo ở mức L thì van 1 và van 2 đều mở để nạp nhiên liệu vào trong
thùng.
 Khi cảm biến báo ở mức M thì van 1 dừng lại và van 2 vẫn tiếp tục để nạp nhiên liệu
vào trong thùng.
 Đến khi nhiên liệu đạt mức H thì dừng nốt van 2 và khởi động động cơ cánh khuấy để

khuấy nhiên liệu trong thùng trong khoảng thời gian là 30s. Sau khi khuấy xong thì
mở van xả 3.
Lưu đồ thuật toán
Bài 5: Vẫn theo yêu cầu như bài 4. Khi hệ thống đã khuấy được 10 mẻ thì dừng hoàn toàn hệ
thống trong khoảng thời gian 10s, rồi lại tự động khởi động lại. Sau đó chu trình lặp lại như
ban đầu.
TRẦN THẾ HÒA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN PHẠM THỊ LÝ
Bài 6: Viết chương trình điều khiển cho một bãi đỗ xe tự động, có sức chứa tối đa là 10 xe.
Biết rằng khi có xe vào cổng, cảm biến tự động phát hiện có xe đến và đồng thời mở cổng để
cho xe vào trong bãi. Còn cổng ra được làm riêng biệt với cổng vào và được gắn cảm biến
tương tự như cổng vào.
Biết rằng tại cổng vào và cổng ra đều có gắn công tắc hành trình để xác định ngưỡng hạn chế
của cửa.
Lưu đồ thuật toán:
Do cổng vào và cổng ra là riêng biệt nên ta sẽ có sơ đồ thật toán cho từng cổng như sau:
Cửa vào :
Cửa ra :
Chương trình điều khiển:
start
Cảm biến 2 =1
Cảm biến 1 =1
Đóng cửa và đếm lên 1Mở cửa
start
Cảm biến 2 = 1Cảm biến 1 = 1
Đóng cửa và đếm xuống 1Mở cửa
TRẦN THẾ HÒA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN PHẠM THỊ LÝ
Bài 7: Viết chương trình điều khiển cho một trạm bơm gồm có 8 tổ hợp bơm làm việc theo
trình tự như sau:
 Nếu cảm biến báo mức nước trong hồ là cao thì 8 tổ hợp bơm làm việc luân phiên liên
tiếp, mỗi tổ hợp làm việc trong 1 giờ.

 Nếu cảm biến báo mức nước trong hồ là trung bình thì 8 tổ hợp bơm làm việc luân
phiên liên tiếp, cứ hai tổ hợp bơm làm việc trong 2 giờ.
 Nếu cảm biến báo mức nước trong hồ là thấp thì 8 tổ hợp bơm làm việc luân phiên
liên tiếp, cứ bốn tổ hợp bơm làm việc trong 4 giờ.
Đầu vào Đầu ra Cờ nhớ
Chức năng Địa chỉ Chức năng Địa chỉ Chức năng Địa chỉ
Start I0.0 Bơm 1 Q0.0 M0.0
Sstop I0.1 Bơm 2 Q0.1
CB mức H I0.2 Bơm 3 Q0.2
CB mức M I0.3 Bơm 4 Q0.3
CB mức L I0.4 Bơm 5 Q0.4
Bơm 6 Q0.5
Bơm 7 Q0.6
Bơm 8 Q0.7
Chương trình điều khiển :
III. Kết luận:
TRẦN THẾ HÒA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN PHẠM THỊ LÝ
Thiết bị điều khiển logic khả trình PLC(Programmable Logic Control) là loại thiết bị
cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông qua một ngôn ngữ lập trình.
Như vậy với chương trình điều khiển trong mình, PLC trở thành bộ điều khiển số nhỏ gọn, dễ
dàng thay đổi thuật toán và đặc biệt trao đổi thông tin với môi trường xung quanh (với các
PLC khác hay với máy tính.)
Sau một thời gian tìm hiểu và thực tập, em đã thu được những kiến thức sau:
- Tìm hiểu được cấu trúc của PLC, một số Modul: Timer, counter,…
- Hiểu được cách thức hoạt động của PLC.
- Lập trình trên phần mềm Step7 Microwin, cách load chương trình, đổ chương trình
phần mềm xuống PLC.
- Tìm hiểu, biết cách phân tích và lập trình cho một số bài toán ứng dụng thực tế.
IV. Phụ lục:
Một số lệnh cơ bản:

1. Lệnh về Bit:
2. Lệnh so sánh:
TRẦN THẾ HÒA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN PHẠM THỊ LÝ
3. Timer:
Có 3 bộ timer là:
TRẦN THẾ HÒA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN PHẠM THỊ LÝ
4. Counter:
TRẦN THẾ HÒA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN PHẠM THỊ LÝ