Điều khiển băng chuyền bằng PLC simatic s7 200

án t t nghi p k s đi n

CH

GVHD: TS. Tr n Thanh Trang

NG 1

GI I THI U T NG QUAN
1.1. M C ÍCH CH N

TÀI

TÀI:

Cùng v i s ti n b c a khoa h c - công ngh , các thi t b đi n – đi n t đ

c ng

d ng ngày càng r ng rãi và mang l i hi u qu cao trong h u h t các l nh v c kinh t , k
thu t c ng nh trong đ i s ng xã h i.
V n đ t đ ng hóa trong công nghi p đ gi m b t lao đ ng chân tay và t ng n ng
su t lao đ ng, là m t trong nh ng đ tài đ
tr

c các b n sinh viên, các th y cô

nh ng

ng k thu t quan tâm và nghiên c u nhi u nh t. Chính vì v y em đã ch n đ tài: “ I U

KHI N B NG CHUY N B NG PLC SIMATIC S7 – 200” cho đ án t t nghi p c a mình.
Trong h th ng đi u khi n PLC các ph n t nh p tín hi u nh : chuy n m ch, nút
nh n, c m bi n,… đ

c n i v i đ u vào c a thi t b PLC. Các ph n t ch p hành nh : đèn

báo, r -le, công-t c-t ,… đ
Ch
bày

c n i đ n l i ra c a PLC t i các đ u n i.

ng trình đi u khi n PLC đ

ph n sau) s đ

c so n th o d

i các d ng c b n (s đ

c trình

c n p vào b nh bên trong PLC, sau đó t đ ng th c hi n tu n t

theo m t chu i l nh đi u khi n đ

c xác đ nh tr

c.

H còn cho phép công nhân v n hành thao tác b ng tay các ti p đi m, nút d ng kh n
c p đ đ m b o tính an toàn trong các tr

ng h p x y ra s c .

 Vai trò c a PLC:
PLC đ
ch

c xem nh trái tim trong m t h th ng đi u khi n t đ ng đ n l v i

ng trình đi u khi n đ

c ch a trong b nh PLC, PC th

ng xuyên ki m tra tr ng thái

c a h th ng thông qua các tín hi u h i ti p t thi t b nh p đ t đó có th đ a ra nh ng
tín hi u đi u khi n t

ng ng đ n các thi t b xu t.

PLC có th đ

c s d ng cho nh ng yêu c u đi u khi n đ n gi n và đ

c l p đi l p

l i theo chu k , ho c liên k t v i máy tính ch khác ho c máy tính ch thông qua m t ki u
h th ng m ng truy n thông đ th c hi n các quá trình x lý.

M c đ thông minh c a m t h th ng đi u khi n ph thu c ch y u vào kh n ng
c a PLC đ đ c đ

c các d li u khác nhau t các c m bi n c ng nh b ng các thi t b

nh p b ng tay.
Trong giai đo n đ u c a th i k phát tri n công nghi p vào nh ng n m 1960 và
1970, yêu c u t đ ng c a h đi u khi n đ

c th c hi n b ng các r -le đi n t n i v i

nhau b ng dây d n đi n trong b ng đi u khi n, trong nhi u tr
kích th

c quá l n đ n n i không th g n toàn b lên trên t

không hoàn toàn t t, vì th r t th
SVTH: Nguy n B o Qu c

ng h p b ng đi u khi n có
ng và các dây n i c ng

ng x y ra tr c tr c trong h th ng. M t đi m quan tr ng
MSSV: 20702029

trang 1


án t t nghi p k s đi n

GVHD: TS. Tr n Thanh Trang

n a là do th i gian làm vi c c a các r -le có gi i h n, nên khi c n thay th c n ph i ng ng
toàn b h th ng và dây n i c ng ph i thay th cho phù h p. B ng đi u khi n ch dùng cho
m t yêu c u riêng bi t không th thay đ i t c th i ch c n ng khác mà ph i tháo l p l i toàn
b . Và trong tr

ng h p b o trì c ng nh s a ch a c n đòi h i th chuyên môn có tay ngh

cao. Tóm l i h đi u khi n b ng r -le hoàn toàn không linh ho t.
 Tóm t t nh

c đi m c a h th ng đi u khi n dùng r -le:

 T n kém r t nhi u dây d n.
 Thay th r t ph c t p.
 C n công nhân s a ch a tay ngh cao.
 Công su t tiêu th l n.
 Th i gian s a ch a lâu.
 Khó c p nh t s đ nên gây khó kh n cho công tác b o trì c ng nh thay th .


u đi m c a h đi u khi n PLC:
S ra đ i c a h đi u khi n PLC đã làm thay đ i h n h th ng đi u khi n c ng nh

các quan ni m thi t k v chúng, h đi u khi n PLC có nhi u u đi m nh sau:
 Gi m 80% s l

ng dây n i.

 Công su t tiêu th c a PLC r t th p.
 Có ch c n ng t chu n đoán, do đó giúp cho công tác s a ch a đ

c nhanh chóng

và d dàng.
 Ch c n ng đi u khi n thay đ i d dàng b ng thi t b l p trình (máy tính, màn hình)
mà không c n thay đ i ph n c ng n u không có yêu c u thêm b t các thi t b xu t nh p.
 S l

ng r -le và timer ít h n nhi u so v i h đi u khi n c đi n.

 S l

ng ti p đi m trong ch

ng trình s d ng không h n ch .

 Th i gian hoàn thành m t chu trình đi u khi n r t nhanh (vài ms) d n đ n t ng cao
t c đ s n xu t.
 Chi phí l p đ t th p.


tin c y cao.

 Ch

ng trình đi u khi n có th in ra gi y ch trong vài phút giúp thu n ti n cho v n

đ b o trì và s a ch a h th ng.

T các u đi m nêu trên, hi n nay PLC đã đ

c ng d ng trong r t nhi u l nh v c

khác nhau trong công nghi p.

SVTH: Nguy n B o Qu c

MSSV: 20702029

trang 2


án t t nghi p k s đi n

1.2. N I DUNG C A
tài :”

GVHD: TS. Tr n Thanh Trang

TÀI:

I U KHI N B NG CHUY N B NG PLC SIMATIC S7 – 200” bao g m

nh ng v n đ sau:


Tìm hi u, nghiên c u và trình bày lý thuy t c s v PLC Siemens S7-200 (CPU

224), s d ng c m bi n trong công nghi p và ng d ng c a nam châm đi n trong quy trình

s n xu t.


Trình bày l u đ gi i thu t, s đ kh i thi t k ph n c ng, vi t ch

ng trình đi u

khi n.


Trình bày nguyên lý ho t đ ng và phát tri n thêm c a đ tài trong l nh v c t đ ng

hóa công nghi p.

SVTH: Nguy n B o Qu c

MSSV: 20702029

trang 3


án t t nghi p k s đi n

CH

GVHD: TS. Tr n Thanh Trang

NG 2

LÍ THUY T C

S

2.1. GI I THI U PLC:
2.1.1. S l

c v l ch s phát tri n:

Thi t b đi u khi n l p trình đ u tiên (programmable controller) đã đ

c nh ng nhà

thi t k cho ra đ i n m 1968 (công ty General Moto – M ). Tuy nhiên, h th ng này còn
khá đ n gi n và c ng k nh, ng

i s d ng g p nhi u khó kh n trong vi c v n hành h
c c i ti n h th ng đ n gi n, g n nh , d v n hành,

th ng. Vì v y các nhà thi t k t ng b

nh ng vi c l p trình cho h th ng còn khó kh n, do lúc này không có các thi t b l p trình
ngo i vi h tr cho công vi c l p trình.
đ n gi n hóa vi c l p trình, h
(programmable- controller handle) đ u tiên đ

th ng đi u khi n l p trình c m tay
c ra đ i vào n m 1969.

i u này đã t o ra

m t s phát tri n th t s cho k thu t đi u khi n l p trình. Giai đo n này các h th ng đi u
khi n l p trình (PLC) ch đ n gi n nh m thay th h th ng Relay và dây n i trong h th ng
đi u khi n c đi n. Qua quá trình v n hành, các nhà thi t k đã t ng b

c t o ra đ

cm t

tiêu chu n m i cho h th ng, tiêu chu n đó là: D ng l p trình dùng gi n đ hình thang (the
diagroom- format). Trong nh ng n m đ u th p niên 1970, nh ng h th ng PLC còn có
thêm kh n ng v n hành v i nh ng thu t toán h tr (arithmetic), “v n hành v i các d
li u c p nh t” (data- manipulation). Do s phát tri n c a lo i màn hình dùng cho máy tính
(Cathode Ray Tube: CRT), nên vi c giao ti p gi a ng

i đi u khi n đ l p trình cho h

th ng càng tr nên thu n ti n h n.
S phát tri n c a h th ng ph n c ng và ph n m m t n m 1975 cho đ n nay đã làm
cho h th ng PLC phát tri n m nh m h n v i các ch c n ng m r ng: h th ng ngõ
vào/ra có th t ng lên đ n 8.000 c ng vào/ra, dung l

ng b nh ch

ng trình t ng lên đ n

128.000 t b nh (word of memory). Ngoài ra các nhà thi t k còn t o ra k thu t k t n i
v i các h th ng PLC riêng l thành m t h th ng PLC chung, t ng kh n ng c a t ng h
th ng riêng l . T c đ x lí c a t ng h th ng đ

c c i thi n, chu kì quét nhanh h n làm

cho h th ng PLC x lí t t v i nh ng ch c n ng ph c t p s l
Trong t

ng c ng vào/ra l n.

ng lai h th ng PLC không ch giao ti p v i các h th ng khác qua CIM

(Computer Intergrated Manufacturing) đ đi u khi n các h th ng: Robot, Cad/Cam…
ngoài ra các nhà thi t k còn đang xây d ng các lo i PLC v i các ch c n ng đi u khi n
“thông minh” còn g i là các siêu PLC (super PLCS) cho t

SVTH: Nguy n B o Qu c

MSSV: 20702029

ng lai.

trang 4


án t t nghi p k s đi n

GVHD: TS. Tr n Thanh Trang

2.1.2. Gi i thi u:
B đi u khi n l p trình PLC (Programmable Logic Controller) đ

c sáng t o t

ng ban đ u c a m t nhóm k s thu c hãng General Motor vào n m 1968.

nh ng ý t

Trong nh ng n m g n đây, b đi u khi n l p trình đ
công nghi p c a n

c ta nh là m t gi i pháp lý t

c s d ng ngày càng r ng rãi trong

ng cho vi c t đ ng hóa các quá trình

s n xu t. Cùng v i s phát tri n công ngh máy tính đ n hi n nay, b đi u khi n l p trình
đ tđ

c nh ng u th c b n trong ng d ng đi u khi n công nghi p.
Nh v y, PLC là m t máy tính thu nh nh ng v i các tiêu chu n công nghi p cao và

kh n ng l p trình logic m nh, PLC là đ u não quan tr ng và linh ho t trong đi u khi n t
đ ng hóa.
Các thi t k đ u tiên là nh m thay th cho các ph n c ng Relay dây n i và các Logic
th i gian. Tuy nhiên, bên c nh đó vi c đòi h i t ng c

ng dung l

ng nh và tính d dàng

cho PLC mà v n đ m b o t c đ x lí c ng nh giá c . Chính đi u này đã gây ra s quan
tâm sâu s c đ n vi c s d ng PLC trong công nghi p. Các t p l nh nhanh chóng đi t các

l nh logic đ n gi n đ n các l nh đ m, đ nh th i, thanh ghi d ch, sau đó là các ch c n ng
làm toán trên các máy l n. S phát tri n các máy tính d n đ n các b PLC có dung l
l n, s l

ng I/O nhi u h n.
ng trình là đ n v c b n cho quá trình đi u

Trong PLC, ph n c ng CPU và ch

khi n ho c x lí h th ng. Ch c n ng mà b đi u khi n c n th c hi n s đ
m t ch

ng

ng trình. Ch

đi u khi n d a vào ch

ng trình này đ

c xác đ nh b i

c n p s n vào b nh PLC, PLC s th c hi n vi c

ng trình này. Nh v y mu n thay đ i hay m r ng ch c n ng c a

quy trình công ngh , ta ch c n thay đ i ch
hay m r ng ch c n ng s đ

ng trình bên trong b nh PLC. Vi c thay đ i

c th c hi n m t cách d dàng mà không c n m t s can

thi p v t lí nào so v i các b dây n i hay relay.
2.1.3. C u trúc và nghiên c u ho t đ ng c a m t PLC:
2.1.3.1. C u trúc:
M t h th ng đi u khi n l p trình c b n ph i g m có 2 ph n: kh i x lý trung tâm
(CPU: Central Processing Unit) và h th ng giao ti p vào/ra (I/O).
Kh i đi u khi n trung tâm (CPU) g m 3 ph n: b x lý, h th ng b nh và h th ng
ngu n cung c p.
Các ch

ng trình cho S7-200 ph i luôn có m t ch

N u có s d ng ch

ng trình con và ch

ng trình chính (Main Program).

ng trình x lý ng t thì đ

c vi t ti p sau ch

trình chính.

SVTH: Nguy n B o Qu c

MSSV: 20702029

trang 5

ng


án t t nghi p k s đi n

GVHD: TS. Tr n Thanh Trang

2.1.3.2. Ho t đ ng c a m t PLC:
V c b n ho t đ ng c a m t PLC c ng khá đ n gi n.

u tiên, h th ng các c ng

vào/ra (input/output) (còn g i là các modul xu t/nh p) dùng đ đ a các tín hi u t các thi t
b ngo i vi vào CPU (nh các sensor, công t c, tín hi u t đ ng c ,…). Sau khi nh n đ

c

ngõ vào thì CPU s x lí và đ a các tín hi u đi u khi n qua Modul xu t ra các

tín hi u
thi t b đ

c đi u khi n.

Trong su t quá trình ho t đ ng, CPU đ c ho c quét d li u ho c tr ng thái c a thi t
b ngo i vi thông qua ngõ vào, sau đó th c hi n các ch
m t b đ m ch
hành. Ch

ng trình s nh t l nh t b nh ch

ng trình

ng trình trong b nh nh sau:

ng trình đ a ra thanh ghi l nh đ thi

d ng STL (Statementlist – d ng l nh li t kê) s đ

ng máy c t trong b nh ch

ng trình. Sau khi th c hi n xong ch

c d ch ra ngôn

ng trình, CPU s g i

ho c c p nh t tín hi u t i các thi t b , đ

c th c hi n thông qua modul xu t, m t chu kì

g m đ c tín hi u

ng trình và g i c p nh t tín hi u

ngõ vào, th c hi n ch

g i là m t chu k quét (Scanning).

ho t đ ng này s giúp cho ng

i thi t k n m đ

c nguyên t c c a m t PLC.

ng trình, PLC c p nh t tín hi u ngõ vào (ON/OFF),

c truy xu t t c th i đ đ a ra

ngõ ra (ON/OFF) ph i theo hai b
chuy n đ i các b

c logic t

ng ng

ngõ ra mà quá trình c p nh t tín hi u

c: khi x lý th c hi n ch
ngõ ra trong “ch

ng trình, vi x lý s

ng trình n i” (đã đ

c logic này s chuy n đ i ON/OFF. Tuy nhiên lúc này các tín hi u

các b
hi u đ

c

ây ch là mô t ho t đ ng đ n gi n c a m t PLC, v i

Th c t khi PLC th c hi n ch
các tín hi u không đ

ngõ ra đ

c đ a ra t i modul out) v n ch a đ

c l p trình),

ngõ ra (t c tín

c đ a ra. Khi x lý k t thúc ch

ng trình x

lý, vi c chuy n đ i các m c logic (c a các ti p đi m) đã hoàn thành thì vi c c p nh t các
ngõ ra m i th c s tác đ ng lên ngõ ra đ đi u khi n các thi t b

tìn hi u
Th

ngõ ra.

ng vi c th c thi m t vòng quét x y ra v i m t th i gian r t ng n, m t vòng quét

đ n (single scan) có th i gian th c hi n m t vòng quét t 1ms đ n 100ms. Vi c th c hi n
m t chu k quét dài hay ng n còn ph thu c vào đ dài c a ch

ng trình và c m c đ

giao ti p gi a PLC v i các thi t b ngo i vi (màn hình hi n th ,…). Vi x lý có th đ c
đ

c tín hi u

ngõ vào ch khi nào tìn hi u này tác đ ng v i kho ng th i gian l n h n m t

chu k quét thì vi x lý coi nh không có tín hi u này. Tuy nhiên trong th c t s n xu t,
th

ng các h th ng ch p hành là các h th ng c khí nên có t c đ quét nh trên có th

đáp ng đ
h

c các ch c n ng c a dây chuy n s n xu t.

kh c ph c th i gian quét dài nh

ng đ n chu trình s n xu t, các nhà thi t k còn thi t k h th ng PLC c p nh t t c th i,

các h th ng này th
x lý l

ng đ

c áp d ng cho các PLC l n có s l

ng I/O nhi u, truy c p và

ng thông tin l n.

SVTH: Nguy n B o Qu c

MSSV: 20702029

trang 6


án t t nghi p k s đi n

GVHD: TS. Tr n Thanh Trang

 Quy trình thi t k h th ng đi u khi n dùng PLC:
 Xác đ nh qui trình đi u khi n:
i u đ u tiên c n bi t là đ i t
PLC là ph i đi u khi n đ
khi n đ

c ki m tra th

ng đi u khi n c a h th ng, m c đích chính c a

c các thi t b ngo i vi. Các chuy n đ ng c a đ i t

ng đi u

ng xuyên b i các thi t b vào, các thi t b này g i tín hi u đ n

PLC và ti p theo đó PLC s đ a tín hi u đi u khi n đ n các thi t b đ đi u khi n chuy n
đ ng c a đ i t

ng.

đ n gi n, quy trình đi u khi n có th mô t theo l u đ (hình 1).

 Xác đ nh tín hi u vào/ra:
c th hai là ph i xác đ nh v trí k t n i gi a các thi t b vào ra v i PLC. Thi t b

B

vào có th là ti p đi m, c m bi n. Thi t b ra có th là r -le đi n t , motor, đèn. M i v trí
k tn iđ

c đánh s t

 So n th o ch
Ch
bày

b

ng t

ng v i PLC s d ng.

ng trình:

ng trình đi u khi n đ

c so n th o d

i d ng l u đ hình thang nh đã trình

c 1.

 N p ch

ng trình vào b nh :

C p ngu n cho PLC, cài đ t c u hình kh i giao ti p I/O n u c n (ph thu c vào
t ng lo i PLC). Sau đó n p ch

ng trình so n th o trên màng hình vào b nh c a PLC.

Sau khi hoàn t t nên ki m tra l i b ng ch c n ng t chu n đoán và n u có th thì ch y
ch

ng trình mô ph ng ho t đ ng c a h th ng.
 Ch y ch
Tr

ng trình:

c khi kh i đ ng h th ng c n ph i ch c ch n dây n i t PLC đ n các thi t b

ngo i vi là đúng, trong quá trình ch y ki m tra có th c n thi t ph i th c hi n các b

c tính

ch nh h th ng nh m đ m b o an toàn khi đ a vào ho t đ ng th c t .

th o ch

ch

ng trình g n gàng, d quan sát và không nh m l n đ a ch trong quá trình

ng trình, th c hi n các yêu c u sau:

 Hi u rõ nguyên lý ho t đ ng c a h th ng.
 Xác đ nh có bao nhiêu tín hi u vào/ra (I/O).
 L p b ng phân ph i nhi m v I/O.
 Xây d ng gi i thu t ho c Grafcet.
 Vi t và ki m tra ch

ng trình ch y demo.

 K t n i thi t b và ki m tra h th ng ho t đ ng.

SVTH: Nguy n B o Qu c

MSSV: 20702029

trang 7

án t t nghi p k s đi n

GVHD: TS. Tr n Thanh Trang

Xác đ nh yêu c u
c a h th ng

K t n i v i các thi t
b I/O vào PLC

V l u đ đi u
khi n

Ki m tra dây n i

Li t kê các thi t
b I/O t ng ng
v i các đ u I/O
c a PLC

Ch y th ch
trình

So n th o
ch ng trình

ng

Ki m tra

NO

N p ch ng trình
vào PLC

Ch y t t
YES

S a ch a ch
trình

ng

N p vào EPROM

2.1.3.3. Quá trình phát tri n c a k thu t đi u khi n:


H th ng điCh
u khi
n:ph ng
T o tài li u ch ng
y mô
và
tìm
l
i
H th ng đi u khi n là t p h p các thi t b và d ng c đi trình

n t . Nó dùng đ v n

hành m t quá trình m t cách n đ nh, chính xác và thông su t.


H thNOng đi u khi n dùng r le YES
đi n:
S b t đ u v cu
vàom
nhd ng
Chcycách
t t m ng khoa h c k thu t đ c bi t Ch
t n m 60 và 70,

nh ng máy móc t đ ng đ

c đi u khi n b ng nh ng r le đi n t nh các b đ nh th i,

ti p đi m, b đ m, relay đi n t . Nh ng thi t b này đ

c liên k t v i nhau đ tr thành

m t hHÌNH
th ng2.1hoàn
ch nh
b ng vô
s các
n b trí
chKHI
t bên N

trong
panelPLC
đi n (t
: QUY
TRÌNH
THI
T KdâyHđi TH
NGch ng
I U
B NG
đi u khi n).
SVTH: Nguy n B o Qu c

MSSV: 20702029

trang 8


án t t nghi p k s đi n

GVHD: TS. Tr n Thanh Trang

Nh v y, v i m t h th ng có nhi u tr m làm vi c và nhi u tín hi u vào/ra thì t
đi u khi n r t l n. i u đó d n đ n h th ng c ng k nh, s a ch a khi h h ng r t ph c t p
và khó kh n. H n n a, các r le ti p đi m n u có s thay đ i yêu c u đi u khi n thì b t
bu c thi t k l i t đ u.
H th ng đi u khi n dùng PLC:



V i nh ng khó kh n và ph c t p khi thi t k h th ng dùng r le đi n, nh ng n m
80, ng

i ta ch t o ra các b đi u khi n có l p trình nh m nâng cao đ tin c y, n đ nh,

đáp ng h th ng làm vi c trong môi tr
kinh t cao.

ng công nghi p kh c nghi t đem l i hi u qu

ó là b đi u khi n l p trình đ

c, đ

c chu n hóa theo ngôn ng Anh Qu c

là Programmable Logic Controller (vi t t t là PLC).
2.1.3.4. Vi c s d ng PLC và các h th ng đi u khi n khác:
 PLC v i các h th ng đi u khi n b ng r le:
Vi c phát tri n h th ng b ng l p trình đã d n thay th t ng b

c h th ng đi u

khi n b ng role trong các quá trình s n xu t khi thi t k m t h th ng đi u khi n hi n đ i,
i k s ph i cân nh c, l a ch n gi a các h th ng đi u khi n l p trình th

ng

ng đ

cs

d ng thay cho h th ng đi u khi n b ng role do các nguyên nhân sau:
 Thay đ i trình t đi u khi n m t cách linh ho t.
 Có đ tin c y cao.
 Kho ng không l p đ t thi t b nh , không chi m di n tích.
 Có kh n ng đ a tín hi u đi u khi n

ngõ ra cao.

 S ch n l a d li u m t cách thu n l i, d dàng.
 Thay đ i trình t đi u khi n m t cách th

ng xuyên.

 D dàng thay đ i đ i v i c u hình (h th ng máy móc s n xu t) trong t

ng lai khi

có nhu c u m r ng s n xu t.
c tr ng cho h th ng đi u khi n ch

ng trình là phù h p v i nh ng nhu c u đã

nêu trên, đ ng th i v m t kinh t và th i gian thì h th ng đi u khi n l p trình c ng v

t

tr i h n h th ng đi u khi n c đi n (role, contactor,…). H th ng đi u khi n này c ng
phù h p v i s m r ng h th ng trong t

ng lai do không ph i đ i, b h th ng dây n i

gi a h th ng đi u khi n và các thi t b , mà ch đ n gi n là thay v i máy tính.
 Máy tính và PLC đ u d a trên b x lý (CPU) đ x lý d li u. Tuy nhiên có m t
vài c u trúc quan tr ng c n phân bi t đ th y rõ s khác bi t gi a m t PLC và m t máy
tính.

SVTH: Nguy n B o Qu c

MSSV: 20702029

trang 9


án t t nghi p k s đi n

GVHD: TS. Tr n Thanh Trang

Không nh m t máy tính, PLC đ
tr

ng công nghi p. M t PLC có th đ

có t tr

c thi t k đ c bi t đ ho t đ ng trong môi

cl pđ t

nh ng n i có đ nhi u đi n cao, vùng

ng m nh, có các ch n đ ng c khí, nhi t đ môi tr
i u quan tr ng th hai là: m t PLC đ

(đ i v i ph n c ng), đ ng th i ch

ng cao,…

c thi t k v i ph n m m sao cho d l p đ t

ng trình c ng ph i d dàng đ ng

i s d ng (k s ,

k thu t viên) thao tác l p trình m t cách nhanh chóng, thu n l i.
 PLC v i máy tính cá nhân:
Máy tính không có các c ng giao ti p v i các thi t b đi u khi n, đ ng th i máy
tính c ng ho t đ ng không t t trong môi tr

ng công nghi p.

Ngôn ng l p trình trên máy tính không ph i d ng hình thang, máy tính ngoài vi c
s d ng ph n m m chuyên bi t cho PLC, còn ph i thông qua vi c s d ng các ph n m m
khác làm ch m đi quá trình giao ti p v i các thi t b đ

c đi u khi n.

Tuy nhiên qua máy tính, PLC có th d dàng k t n i v i các h th ng khác, c ng
nh PLC có th s d ng b nh ( có dung l

ng r t l n) c a máy tính làm b nh c a

PLC.
2.1.3.5. i u khi n dùng PLC:
Các ch ng lo i PLC: hi n nay, m t s PLC đ

c s d ng trên th tr

ng Vi t Nam:

 M : Allen Bradley, General Electric, Square D, Texas Instruments, Cutter
Hammer,….


c: Siemens, Boost, Festo,…..

 Hàn Qu c: LG
 Nh t: Mitsubishi, Omron, Panasonic, Fanuc, Fuzi, Koyo,….
Và nhi u ch ng lo i khác.
Các s n ph m nh : Logo, Easy, Zen,…. C ng đ

c ch t o ra đ đáp ng yêu c u

đi u khi n đ n gi n.
 L i ích c a vi c s d ng PLC:
Cùng v i s phát tri n c a ph n c ng và ph n m m, PLC ngày càng t ng đ
tính n ng c ng nh l i ích c a PLC trong ho t đ ng công nghi p. Kích th
hi n nay đ

c thu nh l i đ b nh và s l

PLC càng m nh h n giúp ng

c các

c c a PLC

ng I/O càng nhi u h n, các ng d ng c a

i s d ng gi i quy t đ

c nhi u v n đ ph c t p trong đi u

khi n h th ng.
L i ích đ u tiên c a PLC là h th ng đi u khi n ch c n l p đ t m t l n (đ i v i s
đ h th ng, các đ

ng dây n i, các tín hi u

SVTH: Nguy n B o Qu c

ng vào/ra,…), mà không ph i thay đ i k t

MSSV: 20702029

trang 10


án t t nghi p k s đi n

GVHD: TS. Tr n Thanh Trang

c u c a h th ng sau này, gi m đ

c s t n kém khi ph i thay đ i l p đ t khi đ i th t

đi u khi n (đ i v i h th ng đi u khi n relay) kh n ng chuy n đ i h đi u khi n cao h n
(nh giao ti p gi a các PLC đ truy n d li u đi u khi n l n nhau), h th ng đ

c đi u

khi n linh ho t h n.
Không nh các h th ng c , PLC có th d dàng l p đ t do chi m kho ng không
gian nh h n nh ng đi u khi n nhanh, nhi u h n các h th ng khác.

i u này càng t ra

thu n l i h n đ i v i các h th ng đi u khi n l n, ph c t p, và quá trình l p đ t h th ng
PLC ít t n th i gian h n các h th ng các.
 u th c a h th ng đi u khi n dùng PLC:
i u khi n linh ho t, đa d ng.


 L

ng contact l n, t c đ ho t đ ng nhanh.

 Thu n ti n cho ti n hành thay đ i và s a ch a.


n đ nh, đ tin c y cao.

 L p đ t đ n gi n.
 Kích th

c nh g n.

 Có th n i m ng vi tính đ giám sát h th ng.
 H n ch :
 Giá thành (tùy theo yêu c u máy).
 C n m t chuyên viên đ thi t k ch

ng trình cho PLC ho t đ ng.

 Các yêu c u c đ nh, đ n gi n thì không c n dùng PLC.
 PLC s b nh h

ng khi ho t đ ng

môi tr

ng có nhi t đ cao, đ rung m nh.

 Các ng d ng c a PLC:


i u khi n các quá trình s n xu t: gi y, xi m ng, n

c gi i khát, linh ki n đi n t ,

xe h i, bao bì, đóng gói,….
 R a xe ô tô t đ ng.
 Thi t b khai thác.
 Giám sát h th ng, an toàn nhà x

ng.

 H th ng báo đ ng.


i u khi n thang máy.

SVTH: Nguy n B o Qu c

MSSV: 20702029

trang 11


án t t nghi p k s đi n



GVHD: TS. Tr n Thanh Trang

i u khi n đ ng c .

 Chi u sáng.
 C a công nghi p, t đ ng.

 B mn

c, t

 Báo gi tr

i cây.
ng h c, công s ,….

 Máy c t s n ph m, vô chai,….
 Và còn nhi u h th ng t đ ng khác.
2.1.4. C u hình h th ng:
2.1.4.1. C u trúc ph n c ng:
 B đi u khi n l p trình (PLC):
PLC là b đi u khi n l p trình và đ

c xem là máy tính công nghi p. Do công ngh

ngày càng cao vì v y l p trình PLC c ng ngày càng thay đ i, ch y u là s thay đ i v c u
hình h th ng mà quan tr ng là b x lý trung tâm (CPU). S thay đ i này nh m c i thi n
m t s tính n ng, s l nh, b nh , s đ u vào/ra (I/O), t c đ quét,….vì v y xu t hi n r t
nhi u lo i PLC.
PLC c a Siemens hi n có các lo i sau: S7-200, S7-300, S7-400,….
Riêng S7-200 có các lo i CPU sau: CPU 210, CPU 214, CPU 222, CPU 224, CPU
226,…. M i nh t có CPU 224xp, CPU 226xp,có tích h p analog.
H S7-200, CPU 224 t ng s I/O max t

ng đ i l n, kho ng 256 I/O, s module

m r ng tùy theo CPU có th lên đ n t i đa 7 module.

Tích h p nhi u ch c n ng đ c bi t trên CPU nh ngõ ra xung, high speed counter,
đ ng h th i gian th c,….
Module m r ng đa d ng, nhi u ch ng lo i nh analog, x lý nhi t đ , đi u khi n
v trí, module m ng,….

B ng 2.1 : các lo i CPU S7-200.

SVTH: Nguy n B o Qu c

MSSV: 20702029

trang 12


án t t nghi p k s đi n

GVHD: TS. Tr n Thanh Trang

B ng 2.2 : So sánh các thông s và đ c đi m k thu t c a series 22x

B ng 2.3 : Mã s và các thông s v đi n áp ngu n và I/O

SVTH: Nguy n B o Qu c

MSSV: 20702029

trang 13


án t t nghi p k s đi n

GVHD: TS. Tr n Thanh Trang

B ng2.4 : Các thông s v công su t tiêu th và dòng đi n I/O

2.1.4.2. Các thành ph n CPU:


c đi m c a CPU 224:
 Kích th

c: 120.5mm x 80mm x 62mm

 Dung l

ng b nh ch

 Dung l

ng b nh d li u: 2560 words.

ng trình: 4096 words.

 B nh lo i EFROM.

SVTH: Nguy n B o Qu c

MSSV: 20702029

trang 14

án t t nghi p k s đi n

GVHD: TS. Tr n Thanh Trang

 có 14 c ng vào, 10 c ng ra.
 có th thêm vào 14 module m r ng k c module analog.
 t c đ x lý m t l nh logic Boole 0.37  s.
 có 256 timer, 256 counter, các hàm s h c trên s nguyên và s th c.
 có 6 b đ m t c đ cao, t n s đ m 20 KHz.
 có 2 b phát xung nhanh ki u PTO và PWM, t n s 20 KHz ch
 có 2 b đi u ch nh t

các CPU DC.

ng t .

 các ng t: ph n c ng, theo th i gian, truy n thông,…
 đ ng h th i gian th c.
 ch

ng trình đ

 toàn b dung l

c b o v b ng password.
ng nh không b m t d li u 190 gi khi PLC b m t đi n.

 Hình dáng bên ngoài:

Các đèn tr ng thái:
èn RUN-màu xanh: Ch đ nh PLC

o
đ
o

c n p vào b nh ch

o

ng trình đã

ng trình.

èn STOP-màu vàng: Ch đ nh PLC
hi n l i (các đ u ra đ u

ch đ làm vi c và th c hi n ch
ch đ STOP, d ng ch

ng trình đang th c

ch đ off).

èn SF-màu đ , đèn báo hi u h th ng b h ng có ngh a là l i ph n c ng ho c h
đi u hành.
l i ch

đây c n phân bi t rõ l i h th ng v i l i ch

ng trình ng

ng trình ng

i dùng thì CPU không th nh n bi t đ

i dùng, khi

c vì tr

download xu ng CPU, ph n m m l p trình đã làm nhi m v ki m tra tr

c khi

c khi d ch

sang mã máy.
o

èn Ix.x-màu xanh: Ch đ nh tr ng thái On/Off c a đ u vào s .

o

èn Qx.x-màu xanh: Ch đ nh tr ng thái On/Off c a đ u ra s .
Port truy n thông n i ti p: RS 485 protocol, 9 chân s d ng cho vi c ph i ghép v i

PC, PG, TD200, TD200C, OP, m ng bi n t n, m ng công nghi p.
T c đ truy n - nh n d li u theo ki u PPI

t c đ chu n là 9600 baud.

T c đ truy n - nh n d li u theo ki u Freeport là 300 ÷ 38400 baud.

SVTH: Nguy n B o Qu c

MSSV: 20702029

trang 15


án t t nghi p k s đi n

GVHD: TS. Tr n Thanh Trang

Hình 2.2: C u trúc c a port RS 485

B ng2.5 : Mô t ch c n ng c a các chân c a port RS 485

Hình 2.3: CPU S7 – 200 module

SVTH: Nguy n B o Qu c

MSSV: 20702029

trang 16


án t t nghi p k s đi n

GVHD: TS. Tr n Thanh Trang

 Công t c ch n ch đ :
 Công t c ch n ch đ RUN: Cho phép PLC th c hi n ch

ng trình, khi ch

ng

trình g p l i ho c g p l nh STOP thì PLC s t đ ng chuy n sang ch đ STOP m c dù
công t c v n

ch đ RUN (nên quan sát đèn tr ng thái).

 Công t c ch n ch đ STOP: Khi chuy n sang ch đ STOP, d ng c
ch

ng b c

ng trình đang ch y, các tín hi u ra lúc này đ u v off.
 Công t c ch n ch đ TERM: cho phép ng

RUN/STOP t xa, ngoài ra
 Vít ch nh đ nh t
xoay đ

ch đ này đ

i v n hành ch n m t trong hai ch đ

c dùng đ download ch

ng trình ng

ng t : M i CPU có t 1 đ n 2 vít ch nh đ nh t

c m t góc 270°, dùng đ thay đ i giá tr c a bi n s d ng trong ch

 Pin và ngu n nuôi b nh : S d ng t v n n ng và pin. Khi n ng l
c n ki t PLC s t đ ng chuy n sang s d ng n ng l

i dùng.

ng t , có th
ng trình.
ng c a t b

ng t pin.

Hình 2.4: S đ m ch giao ti p gi a CPU 224 AC/DC/RLY

v i sensor và c c u ch p hành

SVTH: Nguy n B o Qu c

MSSV: 20702029

trang 17

án t t nghi p k s đi n

GVHD: TS. Tr n Thanh Trang

2.1.5. T p l nh l p trình PLC SIEMENS S7-200:
2.1.5.1. Bit logic (các l nh ti p đi m):
 Ti p đi m th

ng h :

L
A
D

N

Ti p đi m th

ng h s đóng khi giá tr c a

bit có đ a ch là n b ng 1.
Toán h ng n: I, Q, M, SM, T, C, V.

 Ti p đi m th

ng đóng:

L
A
D

N

Ti p đi m th

ng đóng s đóng khi giá tr c a

bit có đ a ch là n b ng 0.
Toán h ng n: I, Q, M, SM, T, C, V.

 L nh Out:
L
A
D

??.?

Giá tr c a bit có đ a ch là n s b ng 1 khi
đ u vào c a l nh này b ng 1 và ng

c l i.

Toán h ng n: Q, M, SM, T, C, V.
Ch s d ng m t l nh Out cho m t đ a ch .
 L nh Set:
L
A
D

Giá tr c a các bit có đ a ch đ u tiên là n s

b ng 1 khi đ u vào c a l nh này b ng 1. khi
đ u vào c a l nh b ng 0 thì các bit này v n
gi nguyên tr ng thái. Trong đó s bit là giá
tr c a i.
Toán h ng n: Q, M, SM, T, C, V.
i: IB, QB, MB, SMB, VB, AC, h ng s .

 L nh Reset:
L
A
D

Giá tr c a các bit có đ a ch đ u tiên là n s
b ng 0 khi đ u vào c a l nh này b ng 1. khi
đ u vào c a l nh b ng 0 thì các bit này v n
gi nguyên tr ng thái. Trong đó s bit là giá
tr c a i.

SVTH: Nguy n B o Qu c

MSSV: 20702029

trang 18


án t t nghi p k s đi n

GVHD: TS. Tr n Thanh Trang

Toán h ng n: Q, M, SM, T, C, V.

i: IB, QB, MB, SMB, VB, AC, h ng s .

 Ti p đi m phát hi n c nh lên:
Ti p đi m phát hi n c nh lên s phát ra m t

L
A
D

xung khi đ u vào ti p đi m P có s chuy n
đ i t m c th p lên m c cao.
r ng c a xung này b ng th i gian c a m t
chu k quét.

 Ti p đi m phát hi n c nh xu ng:
Ti p đi m phát hi n c nh xu ng s phát ra

L
A
D

m t xung khi đ u vào ti p đi m N có s
chuy n đ i t m c cao xu ng m c th p.
r ng c a xung này b ng th i gian c a m t
chu k quét.

2.1.5.2. M t s l nh ti p đi m đ c bi t:
 Ti p đi m SM0.0: Ti p đi m luôn luôn đóng.

 Ti p đi m SM0.1: Ti p đi m phát ra m t xung khi PLC chuy n t ch đ STOP

sang RUN.

SVTH: Nguy n B o Qu c

MSSV: 20702029

trang 19


án t t nghi p k s đi n

GVHD: TS. Tr n Thanh Trang

 Ti p đi m SM0.4: Ti p đi m t o xung liên t c, v i chu k 60s, 30s đ u
30s sau

m c th p,

m c cao.

 Ti p đi m SM0.5: Ti p đi m t o xung liên t c, v i chu k là 1s, 0.5s đ u
th p, 0.5s sau

m c

m c cao.

2.1.5.3. B đ nh th i TIMER:
 TON
L

A
D

Khi ngõ vào chân IN lên m c 1 thì b đ nh th i
Ton ho t đ ng đ m th i gian, khi th i gian đ m
đ

c l n h n ho c b ng giá tr đ t tr

c PT thì

các ti p đi m c a b đ nh th i tác đ ng. các ti p
đi m th

ng h s đóng và các ti p đi m th

ng

đóng s h .
Khi ngõ vào chân IN xu ng m c 0 thì th i gian
đ m đ

c s b reset đi, b Ton ng ng ho t

đ ng và ti p đi m c a b đ nh th i th
h và ti p đi m th

ng đóng s đóng.

Toán h ng: Txxx

SVTH: Nguy n B o Qu c

Ton

1ms

T32, T96

10ms

T33->T36; T97->T100

100ms

T37->T63; T101->T255

MSSV: 20702029

ng h s

trang 20


án t t nghi p k s đi n

GVHD: TS. Tr n Thanh Trang

 TONR
L

A
D

Khi ngõ vào chân IN lên m c 1 thì b đ nh th i
Tonr ho t đ ng đ m th i gian, khi th i gian đ m
đ

c l n h n ho c b ng giá tr đ t tr

c PT thì

các ti p đi m c a b đ nh th i tác đ ng. các ti p
đi m th

ng h s đóng và các ti p đi m th

ng

đóng s h .
Khi ngõ vào chân IN xu ng m c 0 thì th i gian
đ mđ

c s không b reset đi, b Tonr ng ng

ho t đ ng và ti p đi m c a b đ nh th i gi
nguyên tr ng thái.
Toán h ng: Txxx

Tonr

1ms

T0, T64

10ms

T1->T4; T65->T68

100ms

T5->T31; T69->T95

2.1.5.4. B đ m Counter:
 CTU
L
A
D

CTU đ m lên s s

n lên đ u vào chân CU.

Khi giá tr đ m đ

c l n h n ho c b ng giá tr

đ t tr

c PV thì các ti p đi m c a b CTU này

tác đ ng. các ti p đi m th
các ti p đi m th

ng h s đóng và

ng đóng s h .

Khi đ u vào chân R lên m c 1 s reset các giá tr
đ mđ

c, các ti p đi m th

ti p đi m th

ng h s h và các

ng đóng s đóng.

Toán h ng:
Cxxx = C0->C47, C80->C127

SVTH: Nguy n B o Qu c

MSSV: 20702029

trang 21


án t t nghi p k s đi n

GVHD: TS. Tr n Thanh Trang

 CTUD
L
A
D

CTUD đ m lên s s

n lên đ u vào chân CU.

CTUD đ m xu ng s s
Khi giá tr đ m đ
đ t tr

n lên đ u vào CD.

c l n h n ho c b ng giá tr

c PV thì các ti p đi m c a b CTU này

tác đ ng. các ti p đi m th
các ti p đi m th

ng h s đóng và

ng đóng s h .

Khi đ u vào chân R lên m c 1 s reset các giá tr
đ mđ

c, các ti p đi m th

ti p đi m th

ng h s h và các

ng đóng s đóng.

Toán h ng:
C48->C79

2.1.5.5. L nh so sánh Compare:
 Compare Byte
L
A
D

Ti p đi m này s đóng khi giá tr trong thanh
ghi n1 b ng giá tr trong thanh ghi n2.
Toán h ng: n1, n2 là 1 byte
Ti p đi m này s đóng khi giá tr trong thanh
ghi n1 > ho c = giá tr trong thanh ghi n2.
Toán h ng: n1, n2 là 1 byte
Ti p đi m này s đóng khi giá tr trong thanh
ghi n1 < ho c = giá tr trong thanh ghi n2.
Toán h ng: n1, n2 là 1 byte
Ti p đi m này s đóng khi giá tr trong thanh
ghi n1 khác giá tr trong thanh ghi n2.
Toán h ng: n1, n2 là 1 byte

Ti p đi m này s đóng khi giá tr trong thanh
ghi n1 l n h n giá tr trong thanh ghi n2.
Toán h ng: n1, n2 là 1 byte
Ti p đi m này s đóng khi giá tr trong thanh
ghi n1 nh h n giá tr trong thanh ghi n2.
Toán h ng: n1, n2 là 1 byte

SVTH: Nguy n B o Qu c

MSSV: 20702029

trang 22


án t t nghi p k s đi n

GVHD: TS. Tr n Thanh Trang

 Compare Word
L
A
D

Ti p đi m này s đóng khi giá tr trong thanh
ghi n1 b ng giá tr trong thanh ghi n2.
Toán h ng: n1, n2 là 1 word
Ti p đi m này s đóng khi giá tr trong thanh
ghi n1 > ho c = giá tr trong thanh ghi n2.
Toán h ng: n1, n2 là 1 word
Ti p đi m này s đóng khi giá tr trong thanh

ghi n1 < ho c = giá tr trong thanh ghi n2.
Toán h ng: n1, n2 là 1 word
Ti p đi m này s đóng khi giá tr trong thanh
ghi n1 khác giá tr trong thanh ghi n2.
Toán h ng: n1, n2 là 1 word
Ti p đi m này s đóng khi giá tr trong thanh
ghi n1 l n h n giá tr trong thanh ghi n2.
Toán h ng: n1, n2 là 1 word
Ti p đi m này s đóng khi giá tr trong thanh
ghi n1 nh h n giá tr trong thanh ghi n2.
Toán h ng: n1, n2 là 1 word

 Compare Doubleword
L
A
D

Ti p đi m này s đóng khi giá tr trong thanh
ghi n1 b ng giá tr trong thanh ghi n2.
Toán h ng: n1, n2 là 1 d-word
Ti p đi m này s đóng khi giá tr trong thanh
ghi n1 > ho c = giá tr trong thanh ghi n2.
Toán h ng: n1, n2 là 1 d-word
Ti p đi m này s đóng khi giá tr trong thanh
ghi n1 < ho c = giá tr trong thanh ghi n2.
Toán h ng: n1, n2 là 1 d-word
Ti p đi m này s đóng khi giá tr trong thanh
ghi n1 khác giá tr trong thanh ghi n2.
Toán h ng: n1, n2 là 1 d-word

SVTH: Nguy n B o Qu c

MSSV: 20702029

trang 23


án t t nghi p k s đi n

GVHD: TS. Tr n Thanh Trang

Ti p đi m này s đóng khi giá tr trong thanh
ghi n1 l n h n giá tr trong thanh ghi n2.
Toán h ng: n1, n2 là 1 d-word
Ti p đi m này s đóng khi giá tr trong thanh
ghi n1 nh h n giá tr trong thanh ghi n2.
Toán h ng: n1, n2 là 1 d-word

 Compare Real

L
A
D

Ti p đi m này s đóng khi giá tr trong thanh
ghi n1 b ng giá tr trong thanh ghi n2.
Toán h ng: n1, n2 là 1 s th c
Ti p đi m này s đóng khi giá tr trong thanh
ghi n1 > ho c = giá tr trong thanh ghi n2.
Toán h ng: n1, n2 là 1 s th c

Ti p đi m này s đóng khi giá tr trong thanh
ghi n1 < ho c = giá tr trong thanh ghi n2.
Toán h ng: n1, n2 là 1 s th c
Ti p đi m này s đóng khi giá tr trong thanh
ghi n1 khác giá tr trong thanh ghi n2.
Toán h ng: n1, n2 là 1 s th c
Ti p đi m này s đóng khi giá tr trong thanh
ghi n1 l n h n giá tr trong thanh ghi n2.
Toán h ng: n1, n2 là 1 s th c
Ti p đi m này s đóng khi giá tr trong thanh
ghi n1 nh h n giá tr trong thanh ghi n2.
Toán h ng: n1, n2 là 1 s th c

2.1.5.6. Hàm di chuy n d li u Mov:
L
A
D

Hàm MOV-B l y già tr trong IN và ch a ra
OUT.
Toán h ng: IN, OUT: 1 byte

SVTH: Nguy n B o Qu c

MSSV: 20702029

trang 24


án t t nghi p k s đi n

GVHD: TS. Tr n Thanh Trang

Hàm MOV-W l y già tr trong IN và ch a
ra OUT.
Toán h ng: IN, OUT: 1 word
Hàm MOV-DW l y già tr trong IN và ch a
ra OUT.
Toán h ng: IN, OUT: 1 d-word
Hàm MOV-R l y già tr trong IN và ch a ra
OUT.
Toán h ng: IN, OUT: 1 s th c 32 bit

2.1.5.7. L nh chuy n đ i Convert
L
A
D

Hàm B-I l y giá tr trong IN (1 byte) chuy n
thành 1 word và ch a ra OUT.
Toán h ng: IN : 1 byte
OUT: 1 word
Hàm I-B l y giá tr trong IN (1 word)
chuy n thành 1 byte và ch a ra OUT.
Toán h ng: IN : 1 word
OUT: 1 byte
Hàm I-DI l y giá tr trong IN (1 word)
chuy n thành 1 d-word và ch a ra OUT.
Toán h ng: IN : 1 word
OUT: 1 d-word

Hàm DI-I l y giá tr trong IN (1 d-word)
chuy n thành 1 word và ch a ra OUT.
Toán h ng: IN : 1 d-word
OUT: 1 word
Hàm DI-R l y giá tr trong IN (1 d-word)
chuy n thành 1 s th c 32 bit và ch a ra
OUT.
Toán h ng: IN : 1 d-word
OUT: 1 s th c 32 bit
Hàm BCD-I l y giá tr trong IN (1 word
d ng s BCD) chuy n thành 1 word d ng s
nguyên và ch a ra OUT.
Toán h ng: IN : 1 word
OUT: 1 word

SVTH: Nguy n B o Qu c

MSSV: 20702029

trang 25