Tự động hóa lập trình với PLC s7-200, s7-300

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI CƠ SỞ II
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
----o0o----

BÁO
CÁO THỰC TẬP
TỰ ĐỘNG HOÁ LẬP TRÌNH
VỚI PLC S7-200 & S7-300

Giáo viên:

Th.S. Lê Thị Thuý Nga

Tháng 1/2012


BÁO CÁO THỰC TẬP - TỰ ĐỘNG HOÁ LẬP TRÌNH VỚI PLC S7-200 & S7-300

MỤC LỤC

-2-


BÁO CÁO THỰC TẬP - TỰ ĐỘNG HOÁ LẬP TRÌNH VỚI PLC S7-200 & S7-300

PHẦN 1
NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG PLC S7 200 CPU224
VÀ MODULE ANALOG EM-235 TRONG ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHIỆP

I. Thiết bị thực hành
- PLC S7-200 CPU-224 và module analog EM-235.

- Máy tính có cài đặt phần mềm STEP 7- Micro/WIN để lập trình cho S7-200.
- Cáp chuyển đổi PC/PPI kết nối qua cổng USB của máy tính.
- Dây nối có chốt cắm 2 đầu.
1. Cấu trúc PLC CPU-224

Nguồn nuôi: 220V AC
Đầu vào: 24V DC
Đầu ra: Rơ le

CPU 224
Các đèn trạng thái:
- Đèn RUN-màu xanh: Chỉ định PLC ở chế độ làm việc và thực hiện chương
trình đã được nạp vào bộ nhớ chương trình.
- Đèn STOP-màu vàng: Chỉ định PLC ở chế độ STOP, dừng chương trình
đang thực hiện lại (các đầu ra đều ở chế độ off).
- Đèn SF-màu đỏ, đèn báo hiệu hệ thống bị hỏng có nghĩa là lỗi phần cứng
hoặc hệ điều hành.
- Đèn Ix.x-màu xanh: Chỉ định trạng thái On/Off của đầu vào số.
- Đèn Qx.x-màu xanh: Chỉ định trạng thái On/Off của đầu ra số.

-3-


BÁO CÁO THỰC TẬP - TỰ ĐỘNG HOÁ LẬP TRÌNH VỚI PLC S7-200 & S7-300

Bài 1: Điều khiển đèn giao thông
1. Yêu cầu :
Điều khiển đèn giao thông với
Đèn xanh: sáng 20s,
Đèn vàng: sáng 3s

Đèn đỏ: sáng 23s
2. Bảng đầu vào, đầu ra
Kí hiệu
Xanh_A
Vang_A
Do_A
Xanh_B
Vang_B
Do_B

Địa chỉ
Q0.0
Q0.1
Q0.2
Q0.3
Q0.4
Q0.5

3. Chương trình :

-4-

Chú thích
Đèn xanh đường A
Đèn vàng đường A
Đèn Đỏ đường A
Đèn xanh đường B
Đèn vàng đường B
Đèn Đỏ đường B

BÁO CÁO THỰC TẬP - TỰ ĐỘNG HOÁ LẬP TRÌNH VỚI PLC S7-200 & S7-300

-5-


BÁO CÁO THỰC TẬP - TỰ ĐỘNG HOÁ LẬP TRÌNH VỚI PLC S7-200 & S7-300

Bài 2: Module analog EM-235

1. Giới thiệu về module analog EM235.
EM 235 là một module tương tự gồm có 4AI và 1AO 12bit (có tích hợp các bộ
chuyển đổi A/D và D/A 12bit ở bên trong).

2. Các thành phần của module analog EM235.
Thành phần
4 đầu vào tương tự
được kí hiệu bởi các
chữ cái A,B,C,D

Mô tả

A+ , A- , RA
B+ , B- , RB

Các đầu nối của đầu vào A
Các đầu nối của đầu vào B

C+ , C- , RC
D+ , D- , RD

Các đầu nối của đầu vào C
Các đầu nối của đầu vào D

1 đầu ra tương tự (MO,VO,IO)
Gain
Offset

Các đầu nối của đầu ra
Chỉnh hệ số khuếch đại
Chỉnh trôi điểm không
-6-


BÁO CÁO THỰC TẬP - TỰ ĐỘNG HOÁ LẬP TRÌNH VỚI PLC S7-200 & S7-300

Switch cấu hình
Cho phép chọn dải đầu vào và độ phân giải
- Offset : là biến trở dùng để chỉnh trôi điểm 0, tức là: do là tín hiệu Analog nên nhiễu
tác động rất nhiều, vì thế khi tín hiệu cảm biến khi đưa vào Module sẽ không chính
xác là 0( khi sensor ở mức Min)-> nếu để giá trị nhận được như vậy dẫn đến kết quả
đo không chính xác được. dùng biến trở Offset để chính về 0.
- Gain: dùng để chỉnh khuyết đại chính xác.
3. Xác lập vi công tắc trên EM-235:
có 6 vi công tắc ký hiệu từ SW1-SW6. Ta có bảng đặt vi công tắc để chọn khoảng
vào và độ phân giải. (ON: là đóng; OFF: là ngắt).
Tín hiệu đơn cực

Lối vào

Độ phân

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

toàn thang

giải

ON

OFF

OFF

ON

OFF

ON

0 –> 50mV

12,5uV

OFF

ON

OFF

ON

OFF

ON

0 –> 100mV

25uV

ON

OFF

OFF

OFF

ON

ON

0 –> 500mV

125uV

OFF

ON

OFF

OFF

ON

ON

0 –> 1V

250uV

ON

OFF

OFF

OFF

OFF

ON

0 –> 5V

1,25mV

ON

OFF

OFF

OFF

OFF

ON

0 –> 20mA

5uA

OFF

ON

OFF

OFF

OFF

ON

0 –> 10V

2,5mV

Tín hiệu lưỡng cực

Lối vào toàn

Độ phân

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

thang

giải

ON

OFF

OFF

ON

OFF

OFF

0 –> +25mV

12,5uV

OFF

ON

OFF

ON

OFF

OFF

0 –> +50mV

25uV

OFF

OFF

ON

ON

OFF

OFF

0 –> +100mV

50uV

ON

OFF

OFF

OFF

ON

OFF

0 –> +250mV

125uV

OFF

ON

OFF

OFF

ON

OFF

0 –> +500mV

250uV

OFF

OFF

ON

OFF

ON

OFF

0 –> +1V

500uV

ON

OFF

OFF

OFF

OFF

OFF

0 –> +2,5V

1,25mV

OFF

ON

OFF

OFF

OFF

OFF

0 –> +5V

2,5mV

OFF

OFF

ON

OFF

OFF

OFF

0 –> +10V

5mV

-7-


BÁO CÁO THỰC TẬP - TỰ ĐỘNG HOÁ LẬP TRÌNH VỚI PLC S7-200 & S7-300

4. Phương pháp cấp và lấy tín hiệu trên EM-235
Cấp nguồn thế Cấp nguồn dòng
Không sử dụng
+ -

RA A+ A- RB B+

B- RC C+ C- RD

D+ D-

4 ANALOG INPUT
EM235

POWER
M L+

A- OUTPUT
M0 I0

V0

24V

5/ Định dạng dữ liệu
a/ Dữ liệu đầu vào:
• Kí hiệu vùng nhớ : AIWxx (Ví dụ AIW0, AIW2…)
• Định dạng:
+ Đối với dải tín hiệu đo không đối xứng (đơn cực ) (ví dụ 0-10V,0-20mA):

MSB
LSB
15 14
3 2
1
0
0
Dữ liệu 12 bit
0
0
0
+ Đối với dải tín hiệu đo đối xứng (lưỡng cực) (Ví dụ 10V, 10mA,):
MSB
LSB
15
4 3
2
1
0
Dữ liệu 12 bit
0
0
0
0
b/ Dữ liệu đầu ra:
• Kí hiệu vùng nhớ AQWxx (Ví dụ AQW0, )
• Định dạng dữ liệu
MSB
15 14
4 3

2
0
Dữ liệu 11 bit
0

-8-

1
0

LSB
0
0
0


BÁO CÁO THỰC TẬP - TỰ ĐỘNG HOÁ LẬP TRÌNH VỚI PLC S7-200 & S7-300

Bài 3 : Đo điện thế ( 0- 10V)
1.Yêu cầu

Đọc giá trị điện áp tại một trong các lối vào của khối EM-235 và xuất giá trị
này (dưới dạng số nhị phân 12 bit) ra các lối ra của PLC.
2. Bảng đầu vào, ra:
Địa chỉ
I0.0
Q0.0 – Q0.7
Q1.0 – Q1.1

Chú thích

Nút bật chuyển đổi ADC
Đầu ra số nhị phân

3. Chương trình:

-9-


BÁO CÁO THỰC TẬP - TỰ ĐỘNG HOÁ LẬP TRÌNH VỚI PLC S7-200 & S7-300

4. Sơ đồ nối dây trên PLC và EM235:
- Đặt các vi công tắc trên EM-235 ở vị trí như trong bảng tín hiệu đơn cực:
1

2

3

4

5

6

OFF

ON

OFF

OFF

OFF

ON

- Tiến hành nối dây theo sơ đồ sau:

- 10 -


BÁO CÁO THỰC TẬP - TỰ ĐỘNG HOÁ LẬP TRÌNH VỚI PLC S7-200 & S7-300

5. Hoạt động và kết quả:
- Cấp nguồn cho hệ thống, download chương trình và quan sát tín hiệu trên
DCV và các lối ra của PLC:
- Chỉnh biến trở cấp nguồn ở lối vào ta có bảng kết quả sau:
Giá trị điện áp đọc trên DCV

2

4

6

8

10

1010 1100 1100

0010 0110 0110

0001 1001 1001

0101 0011 0011

1111 1111 1111

(Số thực_Đơn vị: Volt)
Gí trị đọc trên các ngõ ra PLC
(Số nhị phân 12bit)

Bài 4: Đo điện thế và điều khiển ON/OFF :

Với sơ đồ nối dây tương tự như bài 3 nhưng ngoài việc xuất giá trị điện áp đọc
đươc ra các lối ra PLC, ta thực hiện thêm việc so sánh kết quả này với các số 1000 và
2000 để điều khiển ON/OFF các đầu ra.
1. Bảng đầu vào, ra:
Địa chỉ
I0.0
Q1.0
Q1.1

Chú thích
Công tắc
Đèn báo1
Đèn báo2

2. Chương trình

- 11 -


BÁO CÁO THỰC TẬP - TỰ ĐỘNG HOÁ LẬP TRÌNH VỚI PLC S7-200 & S7-300

3. Hoạt động:
- Khi xoay biển trở, giá trị so sánh trên VW100 . Nếu VW100 lớn hơn 2000 thì Q1.0
được đóng, nếu VW1000 nhỏ hơn 1000 thì Q1.1 được đóng, nếu VW100 nằm trong khoảng
từ 1000 đến 2000 thì cả 2 đầu ra đều được ngắt.

Bài 5: Điều khiển điện thế ra V0 ( -10 -> +10V)

1. Yêu cầu
Đọc giá trị số tại các lối vào PLC (IB0 & IB1), xuất kết quả này ra lối ra analog.
2. Chương trình:

- 12 -


BÁO CÁO THỰC TẬP - TỰ ĐỘNG HOÁ LẬP TRÌNH VỚI PLC S7-200 & S7-300

3. Sơ đồ nối dây trên PLC:
- Đặt các vi công tắc trên EM-235 ở vị trí như trong bảng tín hiệu lưỡng cực
(10V -> 10V)
1

2

3

4

5

6

OFF

OFF

ON

OFF

OFF

OFF

- 13 -


BÁO CÁO THỰC TẬP - TỰ ĐỘNG HOÁ LẬP TRÌNH VỚI PLC S7-200 & S7-300

4. Hoạt động và kết quả:
- Cấp nguồn cho hệ thống , download chương trình và thực hiện chương trình:
Điều chỉnh các công tắc (IB0 & IB1) để đọc giá trị số tại các lối vào PLC, đo kết quả
ở lối ra analog.
Bảng kết quả
I1.3

I1.2

(bit

MSB

I1.1

I1.0

I0.7

I0.6

I0.5

I0.4

I0.3

I0.2

I0.1

dấu)

I0.0

Điện thế

LS

ra (Volt)

B

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

5,14

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

2,57

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0,32

0

.

.

.

.

.

.

.

.

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

10,28

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

-10,28

1

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

-9,64

1

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

-9,96

1

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

1

1

1

1

1

1

Bài 6: tạo xung ngõ ra PLS

1. Giới thiệu

- 14 -

1

1

1

1

1

1

0


BÁO CÁO THỰC TẬP - TỰ ĐỘNG HOÁ LẬP TRÌNH VỚI PLC S7-200 & S7-300

PLC s7-200 sử dụng 2 cổng Q0.0 và Q0.1 để phát dãy xung tần số cao hoặc tín hiệu
điều khiển xung theo độ rộng.
- Dãy xung PTO là một dãy xung vuông có chu kỳ là một số nguyên, độ rộng của mỗi
xung bằng ½ chu kỳ của dãy.
Tín hiệu điều rộng xung PWM là một dãy xung tuần hoàn có chu kỳ là một số nguyên.
Độ rộng xung trong mỗi chu kỳ có thể quy định được và là một số nguyên.
Các nguồn phát PTO và PWM :
- Một byte điều khiển 8bit
- Một từ đơn ghi chu kỳ xung.

- Một từ kép ghi số xung của dãy..
Địa chỉ của các ô nhớ này như sau:
Cổng ra
(bit)
Q0.0
Q0.1

Điều khiển
(byte)
SMB67
SMB77

Chu kỳ (từ đơn)
SMB68
SMB78

Độ rộng xung
(từ đơn)
SMW70
SMW80

Số xung (từ
kép )
SMD72
SMD82

2. Phát xung vuông PTO

Để thực hiện phát xung tốc độc cao (PTO) trước hết ta phải thực hiện các bước định
dạng sau:

- Reset ngõ xung tốc độ cao ở chu kì đầu của chương trình
- Chọn loại ngõ ra phát xung tốc độ cao Q0.0 hay Q0.1
- Định dạng thời gian cơ sở dựa trên bảng sau:

- 15 -


BÁO CÁO THỰC TẬP - TỰ ĐỘNG HOÁ LẬP TRÌNH VỚI PLC S7-200 & S7-300

3. Điều rộng xung theo tỉ lệ PWM :
Để thực hiện phát xung tốc độc cao trước hết ta phải thực hiện các bước định dạng sau:
- Reset ngõ xung tốc độ cao ở chu kì đầu của chương trình
- Chọn loại ngõ ra phát xung tốc độ cao Q0.0 hay Q0.1
- Định dạng thời gian cơ sở dựa trên bảng sau:

Bài 7: Tạo xung PWM
1.Yêu cầu:
- Tạo một dãy xung ra Q0.0 với chu kỳ 4s, sáng 1 s và tắt 3s
2. Chương trình:

- 16 -


BÁO CÁO THỰC TẬP - TỰ ĐỘNG HOÁ LẬP TRÌNH VỚI PLC S7-200 & S7-300

Bài 8: tạo xung vuông PTO
1/ Yêu cầu:
Khởi tạo một dãy xung vuông xuất ra Q0.0 có chu kỳ 4s, sáng 2s, tắt 2s.
2. Chương trình:

- 17 -


BÁO CÁO THỰC TẬP - TỰ ĐỘNG HOÁ LẬP TRÌNH VỚI PLC S7-200 & S7-300

Bài 9: tạo xung vuông PTO có chu kỳ thay đổi
1. Yêu cầu:
Tạo một dãy xung xuất ra Q0.0 với 4 xung vuông có chu kỳ 2s , và 4 xung kế tiếp có
chu kỳ 4s..
2. Chương trình:
Hàm chính

Hàm con:

- 18 -


BÁO CÁO THỰC TẬP - TỰ ĐỘNG HOÁ LẬP TRÌNH VỚI PLC S7-200 & S7-300

\

Hàm ngắt:

- 19 -


BÁO CÁO THỰC TẬP - TỰ ĐỘNG HOÁ LẬP TRÌNH VỚI PLC S7-200 & S7-300

BÀI 10: Thiết kế hệ thống điều khiển bãi giữ xe tự động.
1. Yêu cầu công nghệ:

Viết chương trình điều khiển đóng mở barie cho một bãi đỗ xe như sau:
Bãi đỗ xe có sức chứa 100 xe, có một lối ra và một lối vào bãi.
Mỗi lối ra/vào có cảm biến phát hiện có xe. Khi có xe ở lối ra hoặc lối vào, tác động cho động
cơ kéo cho barie mở. Tại barie có gắn công tắc hành trình để xác định ngưỡng đóng hoặc mở.
Khi barie đã mở xong, xe mới được phép vào/ra bãi đỗ. Khi xe qua hoàn toàn, barie sẽ tự động
đóng lại.
Sử dụng một bộ đếm tăng giảm để đếm số xe có trong bãi mỗi lần có xe ra/vào. Khi số xe đếm
được là 100 xe thì cho một đèn báo bãi đã đầy xe, và không cho xe vào nữa.

Đầu ra

Đầu vào

2 Bảng đầu vào, ra:
Kí hiệu
START
STOP1
CB1
CB2
CTHT1_VAO
CTHT2_VAO
CTHT3_RA
CTHT4_RA
RESET
VAO_MO
VAO_DONG
RA_MO
RA_DONG
FULL

Địa chỉ
I0.0
I0.1
I0.2
I0.3
I0.4
I0.5
I0.6
I0.7
I1.0
Q0.0
Q0.1
Q0.2
Q0.3
Q0.4

Chú thích
Chạy
Dừng
Cảm biến xe vào
Cảm biến xe ra
Công tắc hành trình ngắt động cơ mở cửa vào
Công tắc hành trình ngắt động cơ đóng cửa vào
Công tắc hành trình ngắt động cơ mở cửa ra
Công tắc hành trình ngắt động cơ đóng cửa ra
Nút xóa bộ đếm số lượng xe trong bãi
Mở cửa vào
Đóng cửa vào
Mở cửa ra
Đóng cửa ra

Đèn báo đầy xe trong bãi

3. Chương trình:

- 20 -


BÁO CÁO THỰC TẬP - TỰ ĐỘNG HOÁ LẬP TRÌNH VỚI PLC S7-200 & S7-300

\

- 21 -


BÁO CÁO THỰC TẬP - TỰ ĐỘNG HOÁ LẬP TRÌNH VỚI PLC S7-200 & S7-300

4. Sơ đồ đấu dây PLC:

Bài 11 :Thiết kế hệ thống điều khiển băng tải đóng gói táo:
1. Yêu cầu công nghệ.
Motor M1 và M2 được dùng để quay băng tải 1 và băng tải 2.
Sen1 phát hiện còn thùng trống trên băng tải không.
Sen4 để phát hiện có táo
Khi nhấn Start, băng tải 2 quay để vận chuyển thùng chứa vào vị trí đợi.
Khi Sen2 phát hiện có thùng chứa tới thì băng tải 1 dừng.
Khi băng tải 2 đã dừng, M1 sẽ quay để vận chuyển táo vào thùng.
Khi Sen3 đếm được 5 quả táo thì băng tải 2 dừng lại và băng tải 1 quay để thực hiện một
chu trình tiếp theo.
Nếu trên có táo bị lệch ra khỏi đường đi thì Sen4 sẽ phát hiện được và phát tiếng chuông báo
hiệu cho công nhân biết.

Khi nhấn Stops toàn bộ hệ thống được dừng lại.
Hãy thiết kế hệ thống điều khiển cho công nghệ trên.
- 22 -


BÁO CÁO THỰC TẬP - TỰ ĐỘNG HOÁ LẬP TRÌNH VỚI PLC S7-200 & S7-300

Sen4
Stops
Bell
Sen1

M2

Start

Băng tải 2
Sen3

Sen2
Băng tải 1
M1

Đầu ra

Đầu vào

2. Bảng đầu vào , ra:
Kí hiệu
START

STOP1
Sen1
Sen2
Sen3
Sen4
BT1
BT2
BELL
Sen1M

Địa chỉ
I0.0
I0.1
I0.2
I0.3
I0.4
I0.5
Q0.0
Q0.1
Q0.2
M0.1

Chú thích
Khởi động
Dừng
Cảm biến có thùng
Cảm biến dừng băng tải 1
Cảm biến đếm số lượng táo
Cảm biến táo lệch khỏi băng tải
Băng tải vận chuyển thùng

Băng tải chuyển táo
Chuông báo táo bị lệch khỏi đường
Bit nhớ duy trì cảm biến thùng

3. Chương trình:

- 23 -


BÁO CÁO THỰC TẬP - TỰ ĐỘNG HOÁ LẬP TRÌNH VỚI PLC S7-200 & S7-300

Bài 12: Điều khiển đèn giao thông sử dụng đồng hồ thời gian thực
1. Yêu cầu:

Biết rằng thời gian phân bố cho các luồng:
(chế độ thường)

(2)

ĐX1

ĐV1

ĐĐ1

27s

3s

30s

ĐĐ2
30

(1)

ĐX2

ĐV2

27s

3s

Tổng chu kỳ đèn là 56s.
Điều khiển hệ thống đèn giao thông có các chỉ tiêu sau:
- 24 -


BÁO CÁO THỰC TẬP - TỰ ĐỘNG HOÁ LẬP TRÌNH VỚI PLC S7-200 & S7-300

Có 2 chế độ hoạt động:
Từ 6AM đến 22PM thì đèn hoạt động như sau:
Đèn xanh : 27s
Đèn vàng : 3s
Đèn đỏ : 30s
Từ 22PM đến 6AM ngày hôm sau:
Chế độ nghỉ: đèn vàng nhấp nháy với chu kỳ 2s.
2. Bảng đầu vào, ra:
Kí hiệu

X1
V1
D1
X2
V2
D2

Địa chỉ
Q0.0
Q0.1
Q0.2
Q0.3
Q0.4
Q0.5

3. Chương trình:

Chương trình chính: Main

Sub : Chế độ 0

- 25 -

Chú thích
Đèn xanh đường 1
Đèn vàng đường 1
Đèn đỏ đường 1
Đèn xanh đường 2
Đèn vàng đường 2
Đèn đỏ đường 2