Giáo tình lập trình PLC s7 200 HC

Bài 1: Đại cương về điều khiển lập trình
Mục tiêu của bài:
- Trình bày được các ưu điểm của điều khiển lập trình so với các loại điều
khiển khác và các ứng dụng của chúng trong thực tế.
- Trình bày được cấu trúc và nhiệm vụ các khối chức năng của PLC.
- Thực hiện được sự kết nối giữa PLC và các thiết bị ngoại vi.
- Lắp đặt các thiết bị bảo vệ cho PLC theo yêu cầu kỹ thuật.
Nội dung của bài:
1. Tổng quát về điều khiển lập trình.
- Điều khiển nối cứng và điều khiển lập trình.
- So sánh PLC với các thiết bị điều khiển thông thường khác.
2. Cấu trúc của một PLC.
3. Thiết bị điều khiển lập trình S7-200.
- Địa chỉ các ngõ vào/ ra.
- Phần chữ chỉ vị trí và kích thước của ô nhớ.
- Phần số chỉ địa chỉ của byte hoặc bit trong miền nhớ đã
xác định.
- Cấu trúc bộ nhớ của S7-200.
4. Xử lý chương trình.
- Vòng quét chương trình.
- Cấu trúc chương trình của S7-200.
- Phương pháp lập trình.
5. Kết nối dây giữa PLC và các thiết bị ngoại vi.
- Giới thiệu CPU 214 và cách kết nối với thiết bị ngoại vi.
- Ví dụ kết nối ngõ vào/ra của PLC từ một sơ đồ điều
khiển có tiếp điểm.
6. Kiểm tra việc kết nối dây bằng phần mềm.
- Status Chart.
- Đọc và thay đổi biến với Status Chart.
7. Cài đặt và sử dụng phần mềm STEP 7 - Micro/win 32.
- Những yêu cầu đối với máy tính PC.

- Cài đặt phần mềm lập trình STEP 7-Micro/Win 32.
Bài 2: Các phép toán nhị phân của PLC
Mục tiêu của bài:
- Trình bày được các chức năng của RS, Timer, counter (bộ định thời, bộ
đếm).
- ứng dụng linh hoạt các chức năng của RS, Timer, counter trong các bài toán
thực tế: Lập trình, kết nối, chạy thử
Nội dung của bài:
1. Các liên kết logic
- Các lệnh vào/ra và các lệnh tiếp điểm đặc biệt.
- Các lệnh liên kết logic cơ bản.
- Liên kết các cổng logic cơ bản.
- Bài tập ứng dụng.
2. Các lệnh ghi/xóa giá trị cho tiếp điểm.
- Mạch nhớ R - S.
- Lệnh SET (S) và RESET (R) trong S7-200.
- Các ví dụ ứng dụng dùng bộ nhớ.
3. Timer.
- On - Delay Timer (TON).
- Retentive On - Delay Timer (TONR).
- Bài tập ứng dụng Timer.
4. Couter (Bộ đếm).
- Bộ đếm lên (Counter up).
- Bộ đếm lên/ xuống (Counter up - down).
- Bài tập ứng dụng bộ đếm.
5. Bài tập ứng dụng
6. Lệnh nhảy và lệnh gọi chương trình con.
Bài 3: Các phép toán số của PLC
Mục tiêu của bài:
- Trình bày được các phép toán so sánh, các phép toán số.

- Ứng dụng chúng trong các bài toán thực tế: Lập trình, kết nối, chạy thử
Nội dung của bài:
1. Chức năng truyền dẫn.
- Truyền Byte, Word, Doubleword.
- Truyền một vùng nhớ dữ liệu.
2. Chức năng so sánh.
- Chức năng dịch chuyển.
- Chức năng chuyển đổi (Converter).
- Chức năng toán học.
3. Đồng hồ thời gian thực.
Bài 4: Xử lý tín hiệu analog
Mục tiêu của bài:
- Trình bày được các bộ chuyển đổi đo.
- ứng dụng chúng trong các bài toán thực tế: Lập trình, kết nối, chạy thử
Nội dung của bài:
1. Tín hiệu Analog.
2. Biểu diễn các giá trị Analog.
3. Kết nối ngõ vào-ra Analog.
4. Hiệu chỉnh tín hiệu Analog.
5. Giới thiệu về module analog PLC S7-
200.
Bài 5: PLC của các hãng khác
Mục tiêu của bài:
- Trình bày nguyên lý, cấu tạo của các họ PLC Omron, Mitsubishi
- Thực hiện lập trình của các họ PLC nói trên.
Nội dung của bài:
1. PLC của hãng Omron.
2. PLC của hãng Mitsubishi
3. PLC của hãng Siemens (trung bình và
lớn).

4. PLC của hãng Allenbradley.
5. PLC của hãng Telemecanique.

Bài 6: Lắp đặt mô hình điều khiển bằng plc
Mục tiêu của bài:
- Phân tích qui trình công nghệ của một số mạch máy sản xuất.
- Lập trình được một số mạch ứng dụng thường gặp trong thực tế.
- Nạp trình, vận hành và kiểm tra mạch hoạt động theo yêu cầu kỹ thuật.
Nội dung của bài:
1. Giới thiệu.
2. Cách kết nối dây
3. Các mô hình và bài tập ứng dụng.
- Mô hình thang máy xây dựng.
- Mô hình điều khiển động cơ Y-∆.
- Mô hình xe chuyển nguyên liệu.
- Đo chiều dài và sắp xếp vật liệu.
- Thiết bị nâng hàng.
- Thiết bị vô nước chai.
- Thiết bị trộn hóa chất.
TỔNG QUAN VỀ
BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC
V
ới những hệ thống điều khiển dùng khí cụ điện từ, hệ thống điều khiển
có kích thước lớn; khó thay đổi qui trình điều khiển để đáp ứng các cải tiến qui
trình sản xuất . Tiến bộ hơn với các hệ thống điều khiển dùng các mạch điện tử
bán dẫn, không gian choán chỗ thiết bị điều khiển thu gọn lại; nhưng cũng chưa
đáp ứng được yêu cầu thay đổi qui trình điều khiển theo yêu cầu cải thiện các
qui trình sản xuất.
V
ào năm 1968, các kỹ sư của General Motors Copration’s

Hydramatic đã nghiên cứu và phát triển một thiết bị có tên gọi là bộ điều khiển
lập trình PLC (Programmable Logic Controllers). Bộ điều khiển lập trình giúp
người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một qui trình điều khiển theo trình tự
định trước. Các tín hiệu điều khiển trên ngõ ra PLC thường được kích hoạt bởi
tác nhân kích thích bố trí trên ngõ vào; hơn nữa PLC cho phép thực thi quá trình
có thời gian trễ( định thì ) hay thực thi các đếm chu trình có lập lại; thu thập và
xử lý các tín hiệu số . . . . . Với thiết bị mới này, người vận hành có thể thay đổi
qui trình điều khiển dễ dàng mà không cần phải thay đổi cách liên kết các thiết
bị động lực đang được kết nối.
Q
ui trình vận hành toàn hệ thống được thay đổi dễ dàng theo các yêu
cầu vận hành mới, theo các qui trình sản xuất cần cải tiến bằng cách lập trình lại
nội dung chương trình bên trong PLC.Như vậy với PLC, con người có khả năng
làm cho hệ thống điều khiển đạt đến các kết quả :
 Vận hành ổn định.
 Giao tiếp được với máy tính.
 Dễ lập trình và bảo trì.
 Có thể tái sử dụng vào các ứng dụng khác; cũng như khả năng mở rộng hệ thống
điều khiển.
C
ác ưu điểm chính của PLC :
 PLC có thể điều khiển nhiều tình huống xảy ra trong công nghiệp. Từ việc
thực hiện một hành động đơn giản cho đến nhiều hành động được tích hợp với
nhau một cách phức tạp.
 Các chương trình trong PLC có thể được lập lại rất nhanh để điều khiển các
công việc khác nhau trong một hệ thống, nghĩa là ta không cần phải đấu nối lại
mạch điều khiển vốn rất phức tạp và tốn kém.
 Một chương trình PLC khi được viết hoàn chỉnh, ta có thể sao chép sang các
PLC khác dễ dàng. Khối lượng công việc lập trình và thiết kế của con người khi
nhân bản các thiết bị của dây chuyền sản xuất.

 Đáp ứng công việc nhanh, chính xác, ổn định trong thời gian dài so với các
thiết bị điều khiển khác, đây là tiêu chuẩn quan trọng nhất và là thế mạnh của
PLC.
 Khi xét tính kinh tế, với một hệ thống điều khiển cần dùng relay trung gian ;
nhiều bộ định thì và bộ đếm nên thay thế bằng PLC.
 Khi dùng PLC, và kết nối mạng các PLC ; chúng ta có thể liên kết sử dụng
được các thiết bị giao tiếp khác: bộ chuyển đổi A/D, bộ đếm nhanh… Ngoài ra
còn có thể dùng màn hình theo dõi hiển thị, nhập xuất ghi nhân các dữ liệu; đây
chính là bước chuyển tiếp từ quá trình điều khiển dùng PLC sang hệ thống giám
sát SCADA,
Bài 1:
ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH
LT: 8h; TH: 9h
Mục tiêu của bài:
- Trình bày được các ưu điểm của điều khiển lập trình so với các loại
điều khiển khác và các ứng dụng của chúng trong thực tế.
- Trình bày được cấu trúc và nhiệm vụ các khối chức năng của PLC.
- Thực hiện được sự kết nối giữa PLC và các thiết bị ngoại vi.
- Lắp đặt các thiết bị bảo vệ cho PLC theo yêu cầu kỹ thuật.
1.1 Tổng quan về điều khiển lập trình.
1.1.1 Điều khiển nối cứng và điều khiển lập trình.
- Điều khiển nối cứng: bao gồm điều khiển nối cứng có tiếp điểm và điều khiển
nối cứng không tiếp điểm.
+ Điểu khiển nối cứng có tiếp điểm là dùng các bộ khí cụ điện như rơle, công
tắc tơ, kết hợp với các bộ cảm biến, công tắc, đèn,…các khí cụ điện được kết nối
với nhau thành một mạch điện cụ thể để thực hiện một yêu cầu công nghệ nhất
định.
+ Điều khiển nối cứng không có tiếp điểm: là phương pháp dùng các công logic
cơ bản, các cổng đa năng hay mạch tương tự (IC số) kết hợp với nhau theo một
sơ đồ logic để thực hiện một yêu cầu công nghệ nhất định.

Các bước thực hiện theo phương pháp điều khiển nối cứng:
- Xác định yêu cầu công nghệ.
- Thiết kế sơ đồ mạch.
- Chọn phần tử mạch điện.
- Ráp nối các phần tử theo sơ đồ.
- Chạy thử và kiểm tra.
VD: Sơ đồ mạch điều khiển động cơ điện 3 pha mở máy sao – tam giác, mạch
đảo chiều,…sử dụng công tắc tơ, nút nhấn, tiếp điểm,…
- Điều khiển lập trình: là phương pháp thay thế các bộ rơ le, công tắc tơ, các IC
số trong phương pháp điều khiển nối cứng bằng phương trình viết bằng thuật
toán có chức năng tương tự.
Các bước thực hiện phương pháp điều khiển lập trình:
- Xác định yêu cầu công nghệ.
- Thiết kế giải thuật.
- Soạn thảo chương trình.
- Nạp chương trình vào bộ nhớ.
- Chạy thử và kiểm tra.
1.1.2 So sánh PLC với các thiết bị điều khiển
Trước đây, bộ PLC thường rất đắt, khả năng hoạt động bị hạn chế và quy
trình lập trình phức tạp. Vì những lý do đó mà PLC chỉ được dùng trong những
nhà máy và các thiết bị đặc biệt. Ngày nay do giảm giá liên tục, kèm theo tăng
khả năng của PLC dẫn đến kết quả là ngày càng được áp dụng rộng rãi cho các
thiết bị máy móc. Các bộ PLC đơn khối với 24 kênh đầu vào và 16 kênh đầu ra
thích hợp với các máy tiêu chuẩn đơn, các trang thiết bị liên hợp. Còn các bộ
PLC với nhiều khả năng ứng dụng và lựa chọn được dùng cho những nhiệm vụ
phức tạp hơn. Có thể kể ra các ưu điểm của PLC như sau:
+ Chuẩn bị vào hoạt động nhanh: Thiết kế kiểu module cho phép thích nghi
nhanh với mọi chức năng điều khiển. Khi đã được lắp ghép thì PLC sẵn sàng
làm việc ngay. Ngoài ra nó còn được sử dụng lại cho các ứng dụng khác dễ
dàng.

+ Độ tin cậy cao: Các linh kiện điện tử có tuổi thọ dài hơn các thiết bị cơ-
điện. Độ tin cậy của PLC ngày càng tăng, bảo dưỡng định kỳ thường không cần
thiết còn với mạch rơle công tắc tơ thì việc bảo dưỡng định kỳ là cần thiết.
+ Dễ dàng thay đổi chương trình: Những thay đổi chương trình được tiến
hành đơn giản. Để sửa đổi hệ thống điều khiển và các quy tắc điều khiển đang
được sử dụng, người vận hành chỉ cần nhập tập lệnh khác, gần như không cần
mắc nối lại dây (tuy nhiên, có thể vẫn phải nối lại nếu cần thiết). Nhờ đó hệ
thống rất linh hoạt và hiệu quả.
+ Đánh giá nhu cầu đơn giản: Khi biết các đầu vào và các đầu ra thì có thể
đánh giá được kích cỡ yêu cầu của bộ nhớ hay độ dài chương trình. Do đó, có
thể dễ dàng và nhanh chóng lựa chọn PLC phù hợp với các yêu cầu công nghệ
đặt ra.
+ Khả năng tái tạo: Nếu dùng nhiều PLC với quy cách kỹ thuật giống nhau
thì chi phí lao động sẽ giảm thấp hơn nhiều so với bộ điều khiển rơle, đó là do
giảm phần lớn lao động lắp ráp.
+ Tiết kiệm không gian: PLC đòi hỏi ít không gian hơn so với bộ điều
khiển rơle tương đương.
+ Có tính chất nhiều chức năng: PLC có ưu điểm chính là có thể sử dụng
cùng một thiết bị điều khiển cơ bản cho nhiều hệ thống điều khiển. Người ta
thường dùng PLC cho các quá trình tự động linh hoạt vì dễ dàng thuận tiện trong
tính toán, so sánh các giá trị tương quan, thay đổi chương trình và thay đổi các
thông số.
+ Về giá trị kinh tế: Khi xét về giá trị kinh tế của PLC phải đề cập đến số
lượng đầu ra và đầu vào. Quan hệ về giá thành với số lượng đầu vào/ra có dạng
như hình 1.1
Hình 1.1: Giá trị kinh tế
Trên hình 1.1 thể hiện, nếu số lượng đầu vào/ra quá ít thì hệ rơle tỏ ra kinh
tế hơn, những khi số lượng đầu vào/ra tăng lên thì hệ PLC kinh tế hơn hẳn.
Khi tính đến giá cả của PLC thì không thể không kể đến giá của các bộ
phận phụ không thể thiếu như thiết bị lập trình, máy in, băng ghi cả việc đào

tạo nhân viên kỹ thuật. Nói chung những phần mềm để thiết kế lập trình cho các
mục đích đặc biệt là khá đắt. Ngày nay nhiều hãng chế tạo PLC đã cung cấp
chọn bộ đóng gói phần mềm đã được thử nghiệm, nhưng việc thay thế, sửa đổi
các phần mềm là nhu cầu không thể tránh khỏi. Do đó, vẫn cần thiết phải có kỹ
năng phần mềm.
Phân bố giá cả cho việc lắp đặt một PLC thường như sau:
- 50% cho phần cứng của PLC.
- 10% cho thiết kế khuôn khổ chương trình.
- 20% cho soạn thảo và lập trình.
- 15% cho chạy thử nghiệm.
- 5% cho tài liệu.
Việc lắp đặt một PLC tiếp theo chỉ bằng khoảng 1/2 giá thành của bộ đầu
tiên, nghĩa là hầu như chỉ còn chi phí phần cứng.
Có thể so sánh hệ điều khiển rơle và hệ điều khiển PLC như sau:
1. Hệ rơle:
+ Nhiều bộ phận đã được chuẩn hoá.
+ Ít nhạy cảm với nhiễu.
+ Kinh tế với các hệ thống nhỏ.
+ Thời gian lắp đặt lâu.
+ Thay đổi khó khăn
+ Khó theo dõi và kiểm tra các hệ thống lớn, phức tạp.
+ Cần bảo quản thường xuyên.
+ Kích thước lớn.
2. Hệ PLC:
+ Thay đổi dễ dàng qua công nghệ phích cắm.
+ Lắp đặt đơn giản.
+ Thay đổi nhanh quy trình điều khiển.
+ Kích thước nhỏ.
+ Có thể nối với mạng máy tính.
+ Giá thành cao

+ Bộ thiết bị lập trình thường đắt, sử dụng ít.
1.2 Cấu trúc của một PLC.
C
ấu trúc của PLC bao gồm các thành phần chính sau:
 Thiết bị giao tiếp ngõ vào (Input Interface)
 Thiết bị giao tiếp ngõ ra (Output Interface)
 Đơn vị xử lý trung tâm (CPU – Central Processing Unit)
 Đơn vị lưu trữ (bộ nhớ - Memory )
Mối quan hệ giữa các thành phần trên được trình bày trong hình 3.1 :
Hình 1.2 Các thành phần cơ bản của một PLC
L
ưu đồ thông tin trong PLC được xử lí theo trình tự sau:
1. CPU sẽ đọc bộ nhớ
2. Kiểm tra trạng thái thiết bị giao tiếp ngõ vào – nhập dữ liệu
3. Cập nhật trạng thái CPU – xử lý dữ liệu
4. Cập nhật trạng thái thiết bị giao tiếp ngõ ra – xuất dữ liệu
1.2.1 Thiết bị giao tiếp ngõ vào. (INPUT INTERFACE)
Đây là nơi nhận tất cả các tín hiệu ngõ vào (thường dùng điện áp 24VDC
hoặc 110VAC). Người thiết kế phải lựa chọn loại PLC tương thích với điện áp
đang sử dụng. Các tín hiệu nhận trên ngõ vào được chuyển đến bộ xử lý trung
tâm CPU, để phòng ngừa sự cố gây hư hại cho CPU các nhà sản xuất sử dụng
các linh kiện chuyển tín hiệu dùng phương pháp quang “Opto-Isolation” để
tách biệt CPU với các tín hiệu điện áp cấp trực tiếp trên các ngõ vào.
Các thiết bị đầu vào có thể là nút nhấn, công tắc, công tắt hành trình, tiếp
điểm (thường mở, thường đóng), các bộ cảm biến,…Ký hiệu: I0.0 là ngõ thứ
nhất, I0.1 là ngõ thứ 2,…Một bộ PLC có thể có nhiều ngõ vào.
Ngõ vào cũng có thể được điều khiển bằng trạng thái của các yêu cầu cụ
thể của một chương trình điều khiển. Ví dụ như hệ thống dưới đây:
Hình 1.3: Điều khiển bơm chất lỏng dùng PLC
Hình x.x: Hệ thống lựa chọn sản phẩm theo khối lượng.

Trong các sơ đồ trên, tín hiệu của các thiết bị ( thiết bị đo mực nước, cảm
biến, bàn cân khối lượng ) đều được kết nối với tín hiệu ngõ vào của PLC.
1.2.2 Thiết bị giao tiếp ngõ ra. (OUTPUT INTERFACE)
Đây là nơi xuất các tín hiệu điều khiển đến các thiết bị; linh kiện bố trí trên
ngõ ra PLC. Tín hiệu ngõ ra được cung cấp từ bộ xử lý trung tâm đến các ngõ ra
thông qua các phần tử (trình bày trong bảng tóm tắt sau); tùy thuộc loại PLC và
các yêu cầu điều khiển.
Loại thiết bị
đóng cắt
Tầm điện áp vận
hành
Thời gian tác động trung
bình
Relay
250VAC hoặc
30VDC
10ms
Transistor 5V đến 30V DC 0.2ms
Triac 85V AC đến 242V ON :1ms ; OFF :10ms
AC
Tương tự như ngõ vào, Output Interface giao tiếp trực tiếp với CPU nên cũng
cần sự tách biệt dùng “Opto-Isolation” để tránh các sự số áp có thể gây thiệt hại
cho CPU.
Làm nhiệm vụ biến đổi các mức logic bên trong PLC thành các tín hiệu điều
khiển đưa ra bên ngoài. Tương tự như ngõ vào, ngõ ra của PLC cũng được cách
ly về điện với các thiết bị bên ngoài bằng diode quang và photo transitor.
Ngõ ra PLC là ngõ ra kỹ thuật số, nó kết nối thiết bị điều khiển như: Van
điện từ, cuộn dây công tắc tơ (bộ khởi động từ), bóng đèn,…
Ký hiệu tại mỗi ngõ ra của PLC là Q0.0, Q0.1, Q0.2,…
Hình x.x: Mô hình kết nối ngõ ra PLC.

Hình x.x: Sơ đồ kết nối ngõ ra.
Số lượng ngõ vào và ngõ ra của một PLC là có giới hạn, nhưng ta có thể
tăng số lượng chúng bằng các Modul mở rộng tiếp điểm.
1.2.3 Bộ nhớ – (MEMORY):
Có 2 loại bộ nhớ, tại một thời điểm chỉ sử dụng đến 1 loại.
 RAM (Random Access Memory) : thường tích hợp sẵn trong PLC.Đây là bộ
nhớ không cố định các dữ liệu ; các dữ liệu được đọc, ghi trong suốt quá trình
PLC hoạt động. Trên đó có sẵn khe cắm thêm ROM khi cần.
 ROM (Read Only Memory) : thường dùng gắn ngoài, đây là bộ nhớ có các dữ
liệu cố định; các dữ liệu này chỉ được đọc bởi bộ vi xử lý trong suốt quá trình
PLC họat động. Bản thân ROM có 3 loại :
- PROM (Programmable ROM) : chỉ được lập trình 1 lần, không thể xoá
được
- EPROM (Erasable Programmable ROM) : có thể xoá bằng tia cực tím
- EEPROM (Electronically Erasable Programmable ROM): có thể xoá bằng
điện
1.2.3 Đơn vị xử lý trung tâm – (CENTRAL PROCESSING UNIT)
Đ
ơn vị xử lý trung tậm được xem là bộ não của PLC. Chương trình
được đưa từ bộ nhớ đến để xử lý bởi CPU. Quá trình này được gọi là “vận hành
chương trình”. Thực sự là chương trình được “quét”, được kiểm tra từ điểm khởi
đầu đến điểm kết thúc, và các thông tin mới được cập nhật. Khái niệm “thời gian
quét” của một PLC thường được xem là thời gian chạy một vòng chương trình.
Thời gian này thường là khoảng 70ms, nhưng còn tuỳ thuộc độ dài và độ phức
tạp của chương trình. Khi một “quá trình quét” này vừa kết thúc thì một “quá
trình quét” khác được bắt đầu ngay lập tức.
N
goài ra, trong quá trình hoạt động PLC cũng cần đến bộ nguồn và các
bus (trạm) để có thể hoạt động.
1.2.5 Bộ nguồn: có nhiệm vụ cung cấp điện áp cần thiết từ nguồn điện lưới xoay

chiều thông dụng 220V (hay 110V) thành nguồn áp DC 24V đưa đến các board
mạch điện tử của PLC.
1.2.6 Bus (Trạm) : là tập hợp các liên kết điện theo dạng song song (các đường
liên kết này có thể dưới dạng mạch in hay cáp nhiều sợi ruột). Số lượng dây dẩn
cấu tạo nên BUS phụ thuộc vào tải lượng của các tín hiệu thông tin đến BUS
(khi truyền dữ liệu 8 bits ta cần cáp có 8 sợi ruột; khi truyền dữ liệu 16 bits ta
cần cáp 16 ruột). Ta có hai loại BUS : xoay chiều (AC) và một chiều (DC).
1.2.7 Cáp truyền thông: dùng truyền thông từ PLC đến máy tính hoặc đến các
PLC khác. Thường sử dụng cáp PC/PPI, cáp MPI, card truyền thông CP5611.
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 lập trình kiểu PPI là 9600 boud. Tốc độ truyền cung cấp của
PLC theo kiểu tự do là 300 ÷ 38.400 boud.
Để ghép nối S7-200 với máy lập trình PG702 hoặc các loại máy lập trình
thuộc PG7xx có thể dùng một cáp nối thẳng MPI (cáp đi kèm với máy lập trình).
Chuyển đổi
RS232 – RS485
Ghép nối S7-200 với máy tính PC qua cổng RS232 cần có cáp nối PC/PPI
với bộ chuyển đổi RS232/RS485.
1.3 Thiết bị điều khiển trình S7-200.
1.3.1 Tổng quan S7-200:
S7-200 là thiết bị điều khiển logic khả trình cở nhở của SIEMEN (các
Micro PLC) có thể được ứng dụng để điều khiển tự động. Với thiết kế gọn nhẹ,
nhiều khả năng mở rộng, giá thành rẻ và cấu trúc mạch linh hoạt tạo cho PLC
S7-200 có một vị trí hoàn hảo khi ứng dụng cho các chương trình điều khiển nhỏ
và trung bình. Với dòng PLC S7-200, SIEMEN có các họ cơ bản như sau:
+ Họ 21x: 212, 214, 216, 218. Với CPU này có nhiều nhược điểm không
còn phù hợp với hệ điều khiển hiện đại nên ít được sử dụng.
+ Họ 22x: 222, 224, 226, 228. Đây là dòng CPU sử dụng rất nhiều hiện
nay vì tốc độ xử lý cao, kết cấu linh hoạt, hỗ trợ truyền thông mạnh, có cấp bảo

vệ chịu được môi trường công nghiệp như run, bụi, và các nhiễu từ trường,…
1.3.2 Thông số kỹ thuật của PLC S7-200:
+ Bộ nhớ chương trình: 32 đến 64 Kb tùy theo CPU.
+ Bộ nhớ dữ liệu: từ 16 đến 40 Kb tùy theo CPU.
Loại CPU CPU 221 CPU 222 CPU 224 CPU 226
Số I/O có sẵn trên CPU 6 I/4 O 8 I/6 O 14 I/10 O 24I/16O
Số Modul tối đa có thể ghép nối Không 2 Modul 7 Modul 7 Modul
Số lượng I/O tối đa 128I/128O 128I/128
O
128I/128O 128I/128O
Số lượng I/O Analog tối đa Không có 16 I/16 O 32 I/32 O 32 I/32 O
Các counter/timer 256/256 256/256 256/256 256/256
+ Một số tính năng khác:
Loại CPU CPU 221 CPU 222 CPU 224 CPU 226
Tốc độ xử lý logic tại tốc độ
33MHz
0.37µs/lện
h
0.37µs/lện
h
0.37µs/lệnh 0.37µs/lệnh
Phép toán số nguyên (+,-,*, /) Có Có Có Có
Phép toán thực (+,-,*, /) Có Có Có Có
Các vòng lặp For/Next Có Có Có Có
Bộ đếm tốc độ cao 20KHz 20KHz 20KHz 20KHz
Đầu ra dạng xung 2 (20KHz) 2 (20KHz) 2 (20KHz) 2 (20KHz)
Cắt ngắt thời gian 2(1-255ms) 2(1-255ms) 2(1-255ms) 2(1-255ms)
1.3.3 Các đèn báo trên S7-200
- SF (đèn đỏ): Đèn đỏ SF 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 nạp vào máy.
- STOP (đèn vàng): Đèn vàng STOP chỉ định rằng PLC đang ở chế độ dừng
chương trình và đang thực hiện lại.
 Cổng vào ra:
- Ix.x (đèn xanh): Đèn xanh ở cổng vào báo hiệu trạng thái tức thời của cổng
Ix.x. Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo Logic của cổng.
- Qx.x (đèn xanh): Đèn xanh ở cổng ra báo hiệu trạng thái tức thời của cổng
Qx.x. Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo Logic của cổng.
 Chế độ làm việc
PLC có ba chế độ làm việc:
+ RUN: Cho phép PLC thực hiện chương trình tùng bộ nhớ, PLC sẽ chuyển từ
RUN sang STOP nếu trong máy có sự cố hoặc chương trình gặp lệnh STOP.
+ STOP: Cưởng 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.
1.4 Xử lý chương trình:
1.4.1 Vòng quét chương trình
CPU S7-200 được thiết kế để thực hiện một chuỗi các công việc, lặp đi lặp lại.
Việc thực hiện một cách có chu kỳ gọi là chu kỳ vòng quét.
Trong một chu kỳ CPU thực hiện các nhiệm vụ sau:
- Đọc tín hiệu đầu vào.
- Thực hiện chương trình.
- Xử lý tất cả các yêu cầu truyền thông và thực hiện việc kiểm tra lỗi.
- Đưa tín hiệu tới các đầu ra.
1.4.2 Đọc giá trị đầu vào số:
Mỗi chu kỳ quét bắt đầu bằng việc đọc trạng thái của các đầu vào số, sau đó ghi
trạng thái tới vùng nhớ đệm đầu vào I.
CPU không truy cập giá trị đầu vào tương tự như là một phần của chu kỳ vòng
quét thông thường trừ khi các bộ lọc số của các đầu vào tương tự được kích

hoạt.
1.4.3 Thực hiện chương trình:
Trong giai đoạn thực hiện mỗi chu kỳ vòng quét, CPU thực hiện chương trình,
bắt đầu với câu lệnh đầu tiên cho tới câu lệnh sau cùng.
Các lệnh vào ra trực tiếp cho phép truy cập trực tiếp các đầu vào, ra và cho phép
thực hiện chương trình hoặc chương trình xử lý ngắt.
1.4.4 Xử lý yêu cầu truyền thông và kiểm tra lỗi:
Trong giai đoạn này CPU xử lý tất cả các thông báo được nhận từ cổng truyền
thông. Bên cạnh đó, CPU kiểm tra chương trình cơ sở và bộ nhớ chương trình
(chỉ trong chế độ RUN)
1.4.5 Ghi đến đầu ra sô:
Ở cuối mỗi vòng quét, CPU thực hiện ghi giá trị được lưu vào vùng nhớ đệm
đầu ra (Q) tới các đầu ra số.
Các giá trị của các đầu ra tương tự được đưa ra trực tiếp, không nằm trong giai
đoạn này của vòng quét.
Khi chế độ hoạt động của CPU được thay đổi từ RUN sang STOP, các đầu ra số
tự động mất đi. Giá trị đầu ra tưong tự được giữ ở giá trị lần gữi ra cuối cùng.
1.5 Cài đặt và sử dụng phần mềm STEP 7 – Micro/win 32.
Để một hệ thống PLC có thể thực hiện một quá trình điều khiển nào đó thì
bản thân phải biết cần phải làm gì và làm như thế nào.
Việc truyền thông tin về hệ thống ví dụ như qui trình hoạt động cũng như
các yêu cầu kèm theo cho PLC người ta gọi là lập trình. Và để có thể lập trình
được cho PLC thì cần phải cósự giao tiếp giữa người và PLC. Việc giao tiếp này
phải thông qua một phần mềm gọi là phần mềm lập trình.
Mỗi loại PLC hoặc một họ PLC khác nhau cũng có những phần mềm lập
trình khác nhau. Đối với PLC S7-200, SIEMEN đã xây dựng một phần mềm lập
trình cho họ PLC này, phần mềm này có tên là STEP 7/WIN 32. Phần này chạy
trên nền Windows 32 bit với nhiều phiên bản khác nhau.
1.5.1 Cài đặt phần mềm STEP 7 – Micro/win 32:
Có thể cài từ đĩa VCD hay file nén, thực hiện các bước như sau:

Bước 1: Chạy file Setup.exe

Bước 2: Chọn chế độ cài đặt bằng tiếng Anh:
1.5.2 Sử dụng phần mềm STEP 7 – Micro/win 32:
Để khởi động phần mềm lập trình STEP 7 – MicroWIN32 ta có hai cách:
I. PLC SIMATIC S7-200 CPU 214
1. Cấu trúc phần cứng của CPU 214
S7-200 là thiết bò điều khiển logic khả trình loại nhỏ của Hãng SIEMNS (CHLB
Đức) có cấu trúc theo kiểu Modul và có các modul mở rộng. Các modul này được sử dụng
cho nhiều ứng dụng lập trình khác nhau. Thành phần cơ bản của S7-200 là khối vi xử lý
CPU-214.
♦ CPU-214 bao gồm 14 ngõ vào và 10 ngõ ra, có khả năng thêm 7 modul mở rộng.
♦ 2.048 từ đơn (4 Kbyte) thuộc miền nhớ đọc / ghi non-volatile để lưu chương trình
(vùng nhớ có giao diện với EEPROM).
♦ 2.048 từ đơn (4 Kbyte) thuộc kiểu đọc ghi để lưu dữ liệu, trong đó 512 từ đầu thuộc
miền non-volatile.
♦ Tổng số ngõ vào / ra cực đại là 64 ngõ vào và 64 ngõ ra.
♦ 128 Timer chia làm 3 loại theo độ phân giải khác nhau: 4 Timer 1ms, 16 Timer
10ms và 108 Timer 100ms.
♦ 128 bộ đếm chia làm 2 loại: chỉ đếm tiến và vừa đếm tiến vừa đếm lùi.
♦ 688 bít nhớ đặc biệt dùng để thông báo trạng thái và đặt chế độ làm việc.
♦ Các chế độ xử lý ngắt gồm: ngắt truyền thông, ngắt theo sườn lên hoặc xuống, ngắt
thời gian, ngắt của bộ đếm tốc độ cao và ngắt truyền xung.
♦ 3 bộ đếm tốc độ cao với nhòp 2Khz và 7 Khz.
♦ 2 bộ phát xung nhanh cho dãy xung kiểu PTO hoặc kiểu PWM.
♦ 2 bộ điều chỉnh tương tự
♦ Toàn bộ vùng nhớ không bò mất dữ liệu trong khoảng thời gian 190 giờ kể từ khi
PLC bò mất nguồn cung cấp.
Các đèn báo trên S7-200 CPU214
♦ SF (đèn đỏ): Đèn đỏ SF báo hiệu hệ thống bò hỏng.

♦ RUN (đèn xanh): Đèn xanh RUN chỉ đònh PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiện
chương trình được nạp vào trong máy.
♦ STOP (đèn vàng): Đèn vàng STOP chỉ đònh rằng PLC đang ở chế độ dừng chương
trình và đang thực hiện lại.
 Cổng vào ra
♦ Ix.x (đèn xanh): Đèn xanh ở cổng vào báo hiệu trạng thái tức thời của cổng Ix.x.
Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trò Logic của công tắc.
♦ Qx.x (đèn xanh): Đèn xanh ở cổng ra báo hiệu trạng thái tức thời của cổng Qx.x.
Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trò logic của cổng.
 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: Cưởng bức PLC dừng chương trình đang chạy và chuyển sang chế độ STOP.
♦ TERM: Cho phép máy lập trình tự quyết đònh chế độ hoạt động cho PLC hoặc RUN
hoặc STOP.
 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 bò lập trình hoặc với các trạm PLC khác. Tốc độ truyền cho
máy lập trình kiểu PPI là 9600 baud. Tốc độ truyền cung cấp của PLC theo kiểu tự do là
300 ÷38.400 baud.
Để ghép nối S7-200 với máy lập trình PG702 hoặc các loại máy lập trình thuộc họ
PG7xx có thể dùng một cáp nối thẳng MPI. Cáp đó đi kèm với máy lập trình.
Ghép nối S7-200 với máy tính PC qua cổng RS232 cần có cáp nối PC / PPI với bộ
chuyển đổi RS232 / RS485.
·····
····
123
45
9 8

7
6
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Đất
24 VDC
Truyền và nhận dữ liệu
Không sử dụng
Đất
5 VDC (điện trở trong 100Ω)
24 VDC (120 mA tối đa)
Truyền và nhận dữ liệu
Không sử dụng
Tụ
Chân Giải thích


2. Cấu trúc bộ nhớ
Bộ nhớ S7-200 được chia thành 4 vùng với 1 tụ có nhiệm vụ duy trì dữ liệu
trong một khoảng thời gian nhất đònh khi mất nguồn. Bộ nhớ S7-200 có tính năng
động cao, đọc, ghi được trong toàn vùng, loại trừ các bit nhớ đặc biệt SM (Special
memory) chỉ có thể truy nhập để đọ
EEPROM MIỀN NHỚ NGOÀI

Chương trình Chương trình Chương trình
Tham số Tham số Tham số
Dữ liệu Dữ liệu Dữ liệu
Vùng đối tượng
♦ Vùng chương trình
Là nguồn nhờ được sử dụng để lưu giữ các lệnh chương trình. Vùng này thuộc kiểu
non-volatile đọc / ghi được.
♦ Vùng tham số
Là miền lưu giữ các tham số như: từ khóa, đòa chỉ trạm, … cũng giống như vùng
chương trình, thuộc kiểu non-volatile đọc / ghi được.
♦ Vùng dữ liệu
Là miền nhớ động được sử dụng để cất giữ các dữ liệu của chương trình. Nó có thể
được truy cập theo từng bít, từng byte, từng từ đơn (W-Word) hoặc theo từ kép (DW_
Double Word), vùng dữ liệu được chia thành những miền nhớ nhỏ với các công dụng
khác nhau. Chúng được ký hiệu bằng chữ cái đầu theo từ tiếng Anh, đặc trưng cho công
dụng riêng của chúng như sau:
V : Variable Memory.
I : Input image register.
O : Output image regiter.
M : Internal Memory bits.
1
SM : Special Memory bits.
Tất cả các miền này đều có thể truy nhập theo từng bít, từng byte, từng từ (word)
hoặc từ kép (double word).
♦ Vùng đối tượng
Bao gồm các thanh ghi Timer, bộ đếm tốc độ cao, bộ đệm vào ra, thanh ghi AC.
Vùng này không thuộc kiểu Non-Volatile nhưng đọc / ghi được .
3. Mở rộng cổng vào ra
CPU 214 cho phép mở rộng nhiều nhất 7 Modul. Các modul mở rộng tương tự và có
thể mở rộng cổng vào của PLC bằng cách ghép nối thêm vào nó các modul mở rộng về

phía bên phải của CPU, làm thành một móc xích . Đòa chỉ của các vò trí của các modul
được xác đònh cùng kiểu . Ví dụ như một modul cổng ra không thể gán đòa chỉ của một
modul cổng vào, cũng như một modul tương tự không thể có đòa chỉ như một modul số và
ngược lại .
Các modul mở rộng số hay tương tự đều chiếm chổ trong bộ đệm, tương tự với số
đầu vào/ra của modul .
Sau đây là đòa chỉ của một số modul mở rộng trên CPU214
CPU214
Modul 0
4vào/4a
Modul 1
8 vào
Modul 2
3vào/1a
Analog
Modu3
8 ra
Modul 4
3vào/1a
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
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
AIW 0
AIW 2
AIW 4
AQW 0
Q3.0
Q3.1
Q3.2
Q3.3
Q3.4
Q3.5

Q3.6
Q3.7
AIW8
AIW12
AQW 4
4. Cấu trúc chương trình của S7-200
Có thể được lập trình cho PLC S7-200 bằng cách sử dụng một trong các phần mềm :
Step 7 – Micro / Dos
Step 7 – Micro / Win
Những phần mềm này đều có thể cài đặt được trên các máy lập trình họ
PG 7xx và các máy tính cá nhân.
Các chương trình cho S7-200 phải có cấu trúc bao gồm chương trình chính (main
program) và sau đó đến các chương trình con và các chương trình xử lý ngắt.
Chương trình chính được kết thúc bằng lệnh kết thúc chương trình (MEND).
Chương trình con là một bộ phận của chương trình, các chương trình phải được viết
sau lệnh kết thúc chương trình đó là lệnh MEND.
Các chương trình xử lý ngắt cũng là một bộ phận của chương trình. Nếu cần sử dụng
phải viết sau lệnh kết thúc chương trình chính (MEND).
Các chương trình được nhóm lại thành một nhóm ngay sau chương trình chính, sau đó
đến các chương trình xử lý ngắt. Cũng có thể do trộn lẫn các chương trình con và chương
trình xử lý ngắt ở sau chương trình chính
Main program
MEND
Main program
MEND
SBRO Chương trình con thứ nhất
RET
SBRn Chương trình thứ n+1
RET
INT 0 Chương trình xử lý ngắt thứ nhất

RET I
INT n Chương trình xử lý ngắt thứ n+1
RET I
Thực hiện trong vòng quét
Thực hiện khi chương trình chính gọi
4. Chuyển dữ liệu từ bộ
đệm ảora ngoại vi
3. Truyền thông và
tự kiểm tra lỗi
2.Thực hiện
chương trình
1. Nhập dữ liệu từ
ngoại vi vào
5. Thực hiện chương trình của S7-200
PLC thực hiện chương trình theo chu kỳ lặp. Mỗi vòng lặp được gọi là vòng quét
(scan). Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn đọc các dữ liệu từ các cổng vào vùng
bộ đệm ảo, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình. Trong từng vòng quét, chương
trình được thực hiện bằng lệnh đầu tiên và kết thúc tại lệnh kết thúc MEND. Sau giai
đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm lỗi. Vòng quét được
kết thúc bằng giai đoạn chuyển các nội dung của bộ đệm ảo tới các cổng ra.
.

Như vậy tại thời điểm thực hiện lệnh vào / ra thông thường lệnh không làm việc trực
tiếp cổng vào ra mà chỉ thông qua bộ đệm ảo của cổng trong vùng nhớ tham số. Việc
truyền thông giữa bộ đệm ảo với ngoại vi trong các giai đoạn (1) và (4) do CPU quản lý.
Khi gặp lệnh vào / ra ngay lập tức 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 và ra.
Nếu sử dụng các chế độ ngắt chương trình 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 quét khi xuất hiện tín hiệu báo ngắt và có thể xảy ra ở bất cứ điểm nào

trong vòng quét.
6. Các toán hạng lập trình cơ bản
Có 6 phần tử lập trình cơ bản, mỗi phần tử có công dụng riêng. Để dễ dàng xác đònh
thì mỗi phần tử được gán cho mộ ký tự:
♦ I : Dùng để chỉ ngõ vào vật lý nối trực tiếp vào PLC.
♦ Q : Dùng để chỉ ngõ ra vật lý nối trực tiếp từ PLC.
♦ T : Dùng để xác đònh phần tử đònh thời có trong PLC.