Xây dựng bài thí nghiệm điều khiển tốc độ bằng PLC s7 – 1200

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, sự phát triển của khoa học kỹ thuật diễn ra nhanh chóng trên
toàn thế giới. Những thành tựu khoa học kỹ thuật đã được vận dụng trong thực
tế để tạo ra hàng loạt những sản phẩm mới. Mộ trong những thành tựu khoa học
kỹ thuật đang được ứng dụng rộng rãi đó là kỹ thuật điều khiển. Tuy mới phát
triển trong những năm gần đây nhưng nó đã nhanh chóng thay thế được các
công nghệ điều khiển cổ điển, lỗi thời, lạc hậu với nhiều đặc điểm ưu việt hơn.
Trên đà hội nhập thế giới, Việt Nam đang nhanh chóng tiếp thu các thành
tựu khoa học kỹ thuật, áp dụng các thành tựu khoa học kỹ thuật trong quá trình
công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Công nghệ cũ, thiết bị cũ dần được thay
thế bằng công nghệ mới, thiết bị mới. Các thiết bị công nghệ tiên tiến với hệ
thống thiết bị lập trình của hãng Siemens như PLC S7-200; PLC S7-300; PLC
S7-400; PLC S7-1200, Vi xử lý, Vi điều khiển, Điện khí nén, Điện tử. Đang
được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp như các dây chuyền sản xuất nước
ngọt, chế biến thức ăn gia súc, máy điều khiển theo chương trình CNC, các hệ
thống đèn giao thông, các hệ thống báo động, các hệ thống làm mát trong ngành
cơ khí…Để nắm bắt được khoa học kỹ thuật tiên tiến hiện nay trong các trường
Đại học, Cao đẳng và các trường Trung học đã và đang đưa thiết bị hiện đại,
kiến thức khoa học mới vào giảng dạy. Hệ thống điều khiển tự động PLC là một
trong những loại thiết bị có ứng dụng mạnh mẽ và đảm bảo có độ tin cậy cao.
Với sản phẩm cải tiến của hãng Siemens là PLC S7-1200 đã mang lại lợi ích và
ứng dụng cao trong điều khiển. Cũng chính vì lý do đó em đã vận dụng PLC vào
đề tài “ Xây dựng bài thí nghiệm điều khiển tốc độ bằng PLC S7 – 1200”
Đề tài gồm 3 chương:
+ Chương 1: Tổng quan về PLC S7 – 1200
+ Chương 2: Bộ đếm tốc độ cao của PLC S7 – 1200
+ Chương 3: Xây dựng mô hình giám sát điều khiển tốc độ

1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PLC S7-1200
GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-1200.

1.1.

1.1.1. Cấu trúc và chức năng chính của PLC S7-1200.
Năm 2009, Siemens ra dòng sản phẩm S7-1200 dùng để thay thế dần cho
S7-200. Bộ điều khiển logic khả trình (PLC) S7-1200 mang lại tính linh hoạt và
sức mạnh để điều khiển nhiều thiết bị đa dạng hỗ trợ các yêu cầu về điều khiển
tự động. So với S7-200 thì S7-1200 có những tính năng nổi trội:
-

S7-1200 là một dòng của bộ điều khiển logic lập trình (PLC) có thể kiểm soát
nhiều ứng dụng tự động hóa. Thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, và một tập lệnh
mạnh làm cho chúng ta có những giải pháp hoàn hảo hơn cho ứng dụng sử dụng

-

với S7-1200.
S7-1200 bao gồm một microprocessor, một nguồn cung cấp được tích hợp sẵn,

-

các đầu vào/ra (DI/DO).
Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vào cả CPU và chương
trình điều khiển:
+ Mỗi CPU cung cấp một sự bảo vệ bằng mật khẩu cho phép người dùng
cấu hình việc truy xuất đến các chức năng của CPU.
+ Người dùng có thể sử dụng chức năng “know-how protection” để ẩn mã
nằm trong một khối xác định.

-

Kết hợp một bộ vi xử lý, một bộ nguồn tích hợp, các mạch ngõ vào và mạch ngõ
ra trong một kết cấu thu gọn, CPU trong S7-1200 đã tạo ra một PLC mạnh mẽ.
Sau khi người dùng tải xuống một chương trình, CPU sẽ chứa mạch logic được
yêu cầu để giám sát và điều khiển các thiết bị nằm trong ứng dụng. CPU giám

-

sát các ngõ vào và làm thay đổi ngõ ra theo logic của chương trình người dùng.
CPU cung cấp một cổng PROFINET để giao tiếp qua một mạng PROFINET.
+ Dùng để kết nối máy tính với màn hình HMI hay truyền thông PLC-PLC.
+ Dùng để kết nối các thiết bị khác có hỗ trợ chuẩn Ethernet mở
+ Đầu nối RJ45 với tính năng tự động chuyển đổi đầu chéo
+ Tốc độ truyền 10/100Mbits/s
+ Hỗ trợ 16 kết nối Ethernet

2


+ Các module truyền thông là có sẵn dành cho việc giao tiếp qua các mạng
RS232 hay RS485
- Các tính năng về đo lường, điều khiển vị trí, điều khiển quá trình:
+ 6 bộ đếm tốc độ cao dùng cho các ứng dụng đếm và đo lường, trong đó
có 3 bộ đếm 100kHz và 3 bộ đếm 30kHz
+ 2 ngõ ra PTO 100kHz điều khiển tốc độ và vị trí động cơ bước hay bộ lái
servo (servo drive)
+ Ngõ ra điều rộng xung PWM, điều khiển tốc độ động cơ, vị trí valve, hay
điều khiển nhiệt độ…

+ 16 bộ điều khiển PID với tính năng tự động xác định thông số điều khiển
(Auto-tune functionality)
(1)- Bộ phận kết nối nguồn
(2)- Các bộ phận kết nối dây của
người dùng có thể tháo được.
(2)- Khe cắm thẻ nhớ nằm dưới
cửa phía trên
(3)- Các LED trạng thái dành cho
I/O tích hợp
(4)- Bộ phận kết nôi PROFINET
(phía trên của CPU)
Hình 1.1: Cấu trúc các khe cắm PLC S71200
-

S7-1200 bao gồm các họ CPU 1211C, 1212C, 1214C. Mỗi loại CPU có đặc

-

điểm và tính năng khác nhau, thích hợp cho từng ứng dụng của khách hàng.
Phần mềm dùng để lập trình cho S7-1200 là Step7 Basic. Step7 Basic hỗ trợ ba
ngôn ngữ lập trình là FBD, LAD và SCL. Phần mềm này được tích hợp trong

-

TIA Portal V11 của Siemens.
Vậy để làm một dự án với S7-1200 chỉ cần cài TIA Portal vì phần mềm này đã
bao gồm cả môi trường lập trình cho PLC và thiết kế giao diện HMI.
 Các bản tín hiệu.

3

Một bảng tín hiệu (SB) cho phép người dùng thêm vào I/O cho CPU.
Người dùng có thể thêm một SB với cả I/O kiểu số hay kiểu tương tự. SB kết
nối vào phía trước của CPU.
-

SB với 4 I/O kiểu số (ngõ vào 2 x DC và ngõ ra 2 x DC)
SB với 1 ngõ ra kiểu tương tự.

(1)- Các LED trạng thái trên SB
(2)- Bộ phận kết nối nối dây của
người dùng có thể tháo ra.

Hình 1.2: Cấu trúc bảng tín hiệu


Các module tín hiệu.

Hình 1.3: Module mở rộng tín hiệu vào/ra
Các module CPU khác nhau có hình dạng, chức năng, tốc độ xử lý lệnh,
bộ nhớ chương trình khác nhau.
Người dùng có thể sử dụng các module tín hiệu để thêm vào CPU các
chức năng. Các module mở rộng tín hiệu vào/ra được gắn trực tiếp vào phía bên
4


phải của CPU. Với dải rộng các loại module tín hiệu vào/ra số và analog, giúp
linh hoạt trong sử dụng S7-1200. Tính đa dạng của các module tín hiệu vào/ra sẽ
được tiếp tục phát triển.

PLC S7-1200 có các loại module sau:
Bảng 1.1: Các loại module
SIMATIC S7-1200
CPU 1211C
CPU

CPU 1211
AC/DC/Rly
CPU 1211
DC/DC/DC
CPU 1211

CPU

DC/DC/Rly

CPU 1212C

CPU 1212
AC/DC/Rly
CPU 1212
DC/DC/DC
CPU 1212
DC/DC/Rly

CPU 1214C

CPU 1214
AC/DC/Rly
CPU 1214

DC/DC/DC
CPU1214
DC/DC/Rly



CẤU TẠO
CPU 1211C tích hợp 25KB dữ liệu bộ
nhớ/chương trình; bộ nhớ có thể tải xuống:
1MB; tích hợp các đầu vào ra: 6 đầu vào số, 4
đầu ra số, 2 đầu vào tương tự; 3 module
truyền thông mở rộng và 1 board tín hiệu;
đầu vào số như HSC với tần 100kHz, đầu ra
số có thể sử dụng như PTO hoặc PWM với
tần số 100kHz.

CPU 1212C tích hợp 25KB dữ liệu bộ
nhớ/chương trình; bộ nhớ có thể tải xuống:
1MB; tích hợp các đầu vào ra: 8 đầu vào số, 6
đầu ra số, 2 đầu vào tương tự; 3 module
truyền thông mở rộng, 2 module tín hiệu và 1
board tín hiệu; đầu vào số như HSC với tần số
100kHz, đầu ra số có thể sử dụng như PTO
hoặc PWM với tần số 100kHz.
CPU 1214C tích hợp 50KB dữ liệu bộ
nhớ/chương trình; bộ nhớ có thể tải xuống:
2MB; tích hợp các đầu vào ra: 14 đầu vào số,
10 đầu ra số, 2 đầu vào tương tự; 3 module
truyền thông mở rộng, 8 module tín hiệu và 1
board tín hiệu; đầu vào số như HSC với tần số

100kHz, đầu ra số có thể sử dụng như PTO
hoặc PWM với tần số 100kHz.

Module truyền thông.

5


Bên cạnh truyền thông Ethernet được tích hợp sẵn, CPU S7-1200 có thể
mở rộng được 3 module truyền thông khác nhau, giúp cho việc kết nối được linh
hoạt. Tại thời điểm giới thiệu S7-1200 ra thị trường có các module RS232 và
RS485, hỗ trợ các protocol truyền thông như modbus, USS…
(1)- Các LED trạng thái dành cho
Module truyền thông.
(2)- Bộ phận kết nối truyền thông.

Hình 1.4: Sơ đồ chân cắm Module
truyền thông


Các Board tín hiệu.
Boad tín hiệu-một dạng module mở rộng tín hiệu vào/ra với số lượng tín

hiệu ít giúp tiết kiệm chi phí cho các ứng dụng yêu cầu mở rộng số lượng tín
hiệu ít.
Gồm các board:
1 cổng tín hiệu ra analog 12 bit (+ - 10VDC)
2 cổng tín hiệu vào 2 cổng tín hiệu ra số, 0,5A
Các LED trạng thái.
-



CPU và các module I/O sử dụng các LED để cung cấp thông tin về cả
trạng thái hoạt động của module lẫn của I/O. CPU cung cấp các bộ chỉ thị trạng
thái sau đây:
-

STOP/RUN
+ Màu cam thuần túy chỉ thị chế độ STOP
+ Màu xanh lá thuần túy chỉ thị chế độ RUN
+ Màu nhấp nháy (luân phiên giữa xanh lá và cam) chỉ thị rằng CPU

đang khởi động.
-

ERROR
+ Màu đỏ nhấp nháy chỉ thị một lỗi, như một lỗi nội bộ trong CPU, một

lỗi với thẻ nhớ, hay một lỗi về cấu hình (các module không thích ứng).
6


+ Màu đỏ thuần túy chỉ thị phần cứng bị hỏng

-

MAINT (Maintenance) nhấp nháy khi ta gắn vào một thẻ nhớ. CPU sau đó
chuyển sang chế độ STOP. Sau khi CPU đã chuyển sang chế độ STOP, thực
hiện một trong các hàm sau đây để bắt đầu sự định lượng thẻ nhớ:

+ Thay đổi CPU sang chế độ RUN
+ Thực hiện một sự đặt lại bộ nhớ (MRES)
+ Chu trình cấp điện CPU
Bảng 1.2: Các LED trạng thái

Miêu tả
Nguồn bị ngắt
Khởi động, tự kiểm tra,
cập nhật firmware
Chế độ STOP
Chế độ RUN
Lấy ra thẻ nhớ
Lỗi
Được yêu cầu duy trì
Phần cứng bị hỏng
Kiểm tra LED hay
firmware CPU bị hỏng

Màu cam/xanh lá
STOP/RUN
Off
Nhấp nháy (luân phiên
màu cam và xanh lá)
On (màu cam)
On (màu cam)
On (màu cam)
On (màu cam và xanh lá)
On (màu cam và xanh lá)
On (màu cam)
Nhấp nháy (luân phiên

màu cam và xanh lá)

Màu đỏ
ERROR
Off
-

Màu cam
MAINT
Off
Off

Nhấp nháy
On
Nhấp nháy

Nhấp nháy
On
Off
Nhấp nháy

1.1.2. Bộ nhớ hệ thống và bộ đếm thời gian.
Ta sử dụng các thuộc tính CPU để kích hoạt các byte dành cho “system
memory” và “clock memory”. Logic chương trình có thể tham chiếu các bit
riêng lẻ của các hàm này.
-

Ta có thể gán 1 byte trong bộ nhớ M cho bộ nhớ hệ thống. Byte của bộ nhớ hệ
thống cung cấp 4 bit sau đây có thể được tham chiếu bởi chương trình người
dùng:

+ Bit “Always 0 (low)” luôn luôn được đặt về 0.
+ Bit “Always 1 (high)” luôn luôn được đặt lên 1.
7


+ “Diagnostic graph changed” được đặt lên 1 đối với một chu kỳ quét sau
khi CPU ghi một sự kiện chuẩn đoán.
+ Bit “First scan” được đặt lên 1 đối với khoảng thời gian của lần quét đầu
tiên sau khi OB khởi động hoàn tất. (Sau sự thực thi của lần quét đầu tiên, bit
“First scan” được đặt về 0).
-

Ta có thể gán một byte trong bộ nhớ M cho bộ nhớ đếm thời gian. Mỗi bit của
byte được cấu hình đóng vai trò như bộ nhớ đếm thời gian sẽ sinh ra một xung
dạng sóng vuông. Byte của bộ nhớ đếm thời gian cung cấp 8 tần số khác nhau,
từ 0,5 Hz (chậm) đến 10 Hz (nhanh). Ta có thể sử dụng các bit này như các bit
điều khiển, đặc biệt khi kết hợp với các lệnh sườn, để kích hoạt các hoạt động
trong chương trình người dùng trên một nền tảng theo chu trình.
Bộ nhớ hệ thống cấu hình một byte mà byte đó sẽ bật (giá trị = 1) trong
các điều kiện sau đây:
- First scan: Byte được bật đối với lần quét đầu tiên trong chế độ RUN
- Diagnostic graph changed:
+ Always 1 (high): Luôn luôn bật
+ Always 0 (low): Luôn luôn tắt
Bộ nhớ đếm thời gian sẽ cấu hình một byte mà byte đó bật và tắt một các
tuần hoàn các bit riêng lẻ tại các khoảng thời gian dừng cố định.
Các cờ của bộ đếm thời gian sinh ra một xung sóng vuông tương ứng với
bit bộ nhớ M. Các bit này có thể được sử dụng như các bit điều khiển, đặc biệt
khi kết hợp với các lệnh sườn, để kích hoạt các hoạt động trong chương trình
người dùng dựa trên một nền tảng theo chu trình.

1.1.3. Ghi địa chỉ I/O trong CPU và các module I/O.
Khi ta thêm một CPU và các module I/O vào màn hình cấu hình, các địa
chỉ I và Q được gán một cách tự động.

8


Hình 1.5: Ví dụ với một CPU cùng 2 SM
Ta có thể thay đổi việc ghi địa chỉ mặc định bằng cách lựa chọn trường
địa chỉ trong màn hình cấu hình và gõ vào các số hiệu mới. Các ngõ vào và ngõ
ra kiểu số được gán theo một byte gồm 8 bit, dù cho module có sử dụng tất cả
các điểm hay không.
Các ngõ vào và ngõ ra kiểu tương tự được gán theo nhóm gồm 2 điểm (4
byte). Trong ví dụ này, ta có thể thay đổi địa chỉ của DI16 về 2..3 thay vì 8..9.
Công cụ sẽ hỗ trợ bằng cách thay đổi các phạm vi địa chỉ nào sai kích thước hay
xung đột với các địa chỉ khác.
1.2.

PHẦN

MỀM

LẬP

TRÌNH

TIA

PROTAL

(TOTALLY

INTERGRATED AUTOMATION) PROTAL.
9


1.2.1. Giới thiệu phần mềm SIMATIC STEP 7 Basic (professtional).
Phần mềm STEP 7 Basic cung cấp một môi trường thân thiện cho người
dùng nhằm phát triển, chỉnh sửa và giám sát mạng logic được yêu cầu để điều
khiển ứng dụng, bao gồm các công cụ dành cho quản lý và cấu hình tất cả các
thiết bị trong đề án, như các thiết bị PLC hay HMI. STEP 7 Basic cung cấp hai
ngôn ngữ lập trình (LAD và FBD) để thuận tiện và có hiệu quả trong việc phát
triển chương trình điều khiển đối với ứng dụng, và còn cung cấp các công cụ để
tạo ra và cấu hình các thiết bị HMI trong đề án của người dùng.
Để giúp người dùng tìm ra thông tin cần thiết, STEP 7 Basic cung cấp
một hệ thống trợ giúp trực tuyến.
Để cài đặt STEP 7 Basic, người dùng cần đưa đĩa CD vào trong ổ CDROM của máy tính. Trình thuật sĩ cài đặt sẽ khởi động một cách tự động và
nhắc người dùng trong suốt quá trình cài đặt.
Lưu ý: Để cài đặt STEP 7 Basic trên một máy tính cá nhân dùng hệ điều
hành Windows 2000, Windows XP hay Windows Vista, người dùng cần phải
đăng nhập với quyền hạn Administrator.

10


1.2.2. Cách tạo một Project.
- Bước 1: Từ màn hình desktop nhấp đúp chọn biểu tượng Tia Protal V11

Hình 1.6: Biểu tượng phần mềm Tia Protal V11
- Bước 2: Click chuột vào Create new project để tạo dự án.

Hình 1.7: Vào Create new project để tạo dự án

11


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

Hình 1.8 : Nhập tên dự án vào Project name
- Bước 4: Chọn configure a device

Hình 1.9: Chọn configure a device

12


- Bước 5: Chọn add new device

Hình 1.10: Chọn add new device
- Bước 6: Chọn loại CPU PLC sau đó chọn add

Hình 1.11: Chọn loại CPU

13


- Bước 7: CPU được hiện ra

Hình 1.12: CPU được chọn

-

1.2.4. Tag của PLC/Tag Local.
 Tag của PLC
Phạm vi ứng dụng: Giá trị Tag có thể được sử dụng mọi khối chức năng trong
PLC
Ứng dụng: Binary I/O, Bit of memory
Định nghĩa vùng: Bảng Tag của PLC
Miêu tả: Tag PLC được đại diện bằng dấu ngoặc kép
Tag Local
Phạm vi ứng dụng: Giá trị chỉ được ứng dụng trong khối được khai báo, mô tả


-

tương tự có thể được sử dụng trong các khối khác nhau cho các mục đích khác
nhau.
-

Ứng dụng: Tham số của khối, dữ liệu static của khối, dữ liệu tạm thời
Định nghĩa vùng: Khối giao diện
Miêu tả: Tag được đại diện bằng dấu #

14




Sử dụng Tag trong hoạt động

Hình 1.13: Sử dụng Tag
-

Layout: Bảng tag PLC chứa các định nghĩa của các Tag và các hằng số có giá trị
trong CPU. Một bảng tag của PLC được tự động tạo ra cho mỗi CPU được sử

-

dụng trong project.
Colum: mô tả biểu tượng có thể nhấp vào để di chuyển vào hệ thống hoặc có thể
kéo nhả như một lệnh chương trình
- Name: chỉ được khai báo và sử dụng một lần trên CPU
- Data type: kiểu dữ liệu chỉ định cho các tag
- Address: địa chỉ của tag
- Retain: khai báo của tag sẽ được lưu trữ lại
- Comment: comment miêu tả của tag
Nhóm tag: tạo nhóm tag bằng cách chọn add new tag table
Ngoài ra còn có một số chức năng sau:
- Lỗi tag
- Giám sát tag của PLC
- Hiện / ẩn biểu tượng
- Đổi tên tag: Rename tag
- Đổi tên địa chỉ tag: Rewire tag
- Copy tag từ thư viện Global
15


Hình 1.14: Tạo nhóm Tag
1.3. NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH CỦA PLC S7-1200


Ngôn ngữ lập trình LAD:

Hình 1.15: Ngôn ngữ lập trình LAD
LAD là một ngôn ngữ lập trình kiểu đồ họa. Sự hiển thị được dựa trên các
sơ đồ mạch điện. Các phần tử của một sơ đồ mạch điện, như các tiếp điểm
thường đóng hay thường mở, và các cuộn dây được nối với nhau để tạo thành
các mạng. Để tạo ra sơ đồ logic cho các thực thi phức tạp, ta có thể chèn vào các
nhánh để tạo ra các mạch logic song song. Các nhánh song song được mở ra
theo hướng xuống hay được kết nối trực tiếp đến thanh dẫn tín hiệu. Ta kết thúc
các nhánh theo hướng lên trên.
Cần chú ý đến các quy tắc sau đây khi tạo ra một mạng LAD.
-

Mỗi mạng LAD phải kết thúc bằng một cuộn dây hay một lệnh dạng hộp. Không
được kết thúc một mạng với cả lệnh so sánh (Compare) hay lệnh phát hiện

-

ngưỡng (ngưỡng dương hay ngưỡng âm).
Ta không thể tạo ra một nhánh mà có thể đưa lại kết quả là một dòng tín hiệu
theo chiều ngược lại.
16


Hình 1.16: Lỗi chương trình


Ta không thể tạo ra một nhánh mà có thể gây nên ngắn mạch.
Ngôn ngữ lập trình FBD:

Hình 1.17: Ngôn ngữ lập trình FBD
Giống như ngôn ngữ LAD, ngôn ngữ FBD cũng là một ngôn ngữ lập trình
kiểu đồ họa. Sự hiển thị của mạch logic được dựa trên các biểu tượng logic đồ
họa sử dụng trong đại số Boolean.
Các hàm toán học và các hàm phức khác có thể được thể hiện một cách
trực tiếp trong sự kết hợp với các hộp logic. Để tạo ra logic cho các vận hành
phức tạp, ta chèn các nhánh song song giữa các hộp.
-

Các hộp FBD: AND, OR và XOR:
Trong lập trình FBD, các mạng tiếp điểm LAD được chuyển đổi thành các

mạng dùng các khối logic AND (&), OR (> = 1) và OR loại trừ (XOR) mà ta có
thể chỉ rõ các giá trị bit cho các ngõ vào và ngõ ra của hộp. Ta còn có thể kết nối
đến các hộp logic khác và tạo ra một tổ hợp liên hợp logic riêng. Sau khi hộp
17


được đặt trong mạng, ta có thể kéo công cụ “Insert binary input” từ thanh công
cụ “Favorites” hay từ cây lệnh và sau đó thả nó lên trên phía đầu vào của hộp để
thêm nhiều ngõ vào. Ta còn có thể nhấp chuột phải lên bộ kết nối ngõ vào của
hộp và chọn “Insert input”.
Các ngõ vào và ngõ ra của hộp có thể được kết nối đến một hộp logic khác, hay
ta có thể nhập vào một địa chỉ bit hay tên ký hiệu bit đối với một ngõ vào chưa
được kết nối. Khi lệnh trong hộp được thực thi, trạng thái ngõ vào hiện tại được
áp dụng cho mạch logic hộp nhị phân và nếu đúng thì ngõ ra của hộp sẽ là đúng.

Hình 1.18: Các lệnh logic
+ Thông số: IN1, IN2

+ Kiểu dữ liệu: Bool
+ Miêu tả: Bit ngõ vào
+ Tất cả các ngõ vào của hộp AND phải là “TRUE” để ngõ ra là “TRUE”
+ Bất kỳ ngõ vào nào của hộp OR phải là “TRUE” để ngõ ra là “TRUE”.
+ Một số lẻ các ngõ vào của hộp XOR phải là “TRUE” để ngõ ra là
“TRUE”
-

Hộp gán ngõ ra (FBD)

Phép gán ngõ ra

Phép gán ngõ ra đảo

Phép gán ngõ ra với ngõ ra

đảo
Hình 1.19: Hộp gán ngõ ra
+ Thông số: OUT.
+ Kiểu dữ liệu: Bool.
18


+ Miêu tả: Bit được gán giá trị.
+ Nếu tín hiệu vào của hộp ngõ ra là 1, bit OUT được đặt lên 1.
+ Nếu tín hiệu vào của hộp ngõ ra là 0, bit OUT được đặt về 0.
+ Nếu tín hiệu vào của hộp ngõ ra đảo là 1, bit OUT được đặt về 0.
+ Nếu tín hiệu vào của hộp ngõ ra đảo là 0, bit OUT được đặt lên 1.
+ Khi SET_BF được kích hoạt, một giá trị dữ liệu bằng 1 được gán cho
“n” bit bắt đầu tại địa chỉ OUT. Khi SET_BF không được kích hoạt, địa chỉ

OUT không bị thay đổi.
+ RESET_BF ghi một giá trị dữ liệu bằng 0 đến “n” bit bắt đầu tại địa chỉ
OUT. Khi RESET_BF không được kích hoạt, địa chỉ OUT không bị thay đổi.
+ Những lệnh này phải là lệnh nằm về bên phải trong một nhánh.
-

RS và SR: các mạch chốt của bit set trội và reset trội:
RS là một mạch chốt set trội mà set chiếm ưu thế. Nếu tín hiệu set (S1) và

reset (R) đều là đúng, địa chỉ ngõ ra OUT sẽ bằng 1.
SR là một mạch chốt reset trội mà reset chiếm ưu thế. Nếu tín hiệu set (S)
và reset (R1) đều là đúng thì địa chỉ ngõ ra OUT sẽ là 0.

19


Hình 1.20: Bit set và reset trội
Thông số OUT định rõ địa chỉ bit được set hay reset. Ngõ ra OUT tùy chọn (Q )
phản ánh trạng thái tín hiệu của địa chỉ OUT.
Bảng 1.3: Bảng trạng thái tín hiệu của địa chỉ bit được set hay reset
Thông số
S, S1
R, R1
OUT
Q
M-bit

Kiểu dữ liệu
bool
Bool

Bool
Bool
Bool

IN

Bool

CLK

Bool

Q

Bool

1.4.

Miêu tả
Ngõ vào set; số “1” biểu thị sự ưu thế
Ngõ vào reset; số “1” biểu thị sự ưu thế
Ngõ ra của bit được gán “OUT”
Trạng thái kèm theo của bit “OUT”
Bit nhớ trong đó trạng thái kề trước của ngõ vào được
lưu trữ
Bit ngõ ra, cho biết một ngưỡng quá độ đã được phát
hiện
Luồng tín hiệu hay bit ngõ vào mà ngưỡng quá độ của
chúng là dùng để phát hiện
Ngõ ra biểu thị một ngưỡng đã được phát hiện

TẢI CHƯƠNG TRÌNH XUỐNG CPU
Ta có thể tải xuống các phần tử của đề án từ các thiết bị lập trình đến

CPU. Khi ta tải xuống một đề án, CPU sẽ lưu trữ chương trình người dùng (các
OB, FC, FB và DB) trong bộ nhớ thường trực.
Ta có thể tải xuống đề án từ một thiết bị lập trình đến CPU từ bất kỳ trong
các
khu vực sau:
-

“Project tree”: nhấp chuột phải lên phần tử chương trình, sau đó nhấp vào
mục chọn “Download” phụ thuộc vào ngữ cảnh.
- Trình đơn “Online”: nhấp vào mục chọn “Download to device”.


-

Thanh công cụ: nhấp vào biểu tượng “Download to device”.

Hình 1.21: Tải chương trình từ CPU xuống đồ án
1.5. CÁC CHỨC NĂNG CƠ BẢN CỦA PLC S7-1200
1.5.1. Bộ định thời Timer của PLC S7-1200
Sử dụng một Timer để tạo một chương trình trễ định thời. Số lượng của
Timer phụ thuộc vào người sử dụng và số lượng vùng nhớ của CPU. Mỗi Timer
sử dụng 16byte IEC_Timer dữ liệu kiểu cấu trúc DB. Step 7 tự động tạo khối
DB khi lấy khối Timer.
Kích thước và tầm của kiểu dữ liệu Time là 32 bit, lưu trữ như là dữ liệu
Dint: T#-14d_20h_31m_23s_648ms đến T#24d_20h_31m_23s_647ms hay là
-2.147.483.648 ms đến 2.147.483.647 ms.

-

Timer tạo xung – TP


Timer TP tạo một chuỗi xung với độ rộng
xung đặt trước. Thay đổi PT, IN không
ảnh hưởng khi Timer đang chạy.
Khi đầu vào IN được tác động vào timer
sẽ tạo ra một xung có độ rộng bằng thời
gian đặt PT.

Timer trễ sườn lên có nhớ - Timer TONR.

-

Thay đổi PT không ảnh hưởng khi Timer
đang vận hành, chỉ ảnh hưởng khi timer
đếm lại
Khi ngõ vào IN chuyển sang “FALSE” khi
vận hành thì timer sẽ dừng nhưng không
đặt lại bộ định thì. Khi chân IN “TRUE” trở
lại thì Timer bắt đầu tính thời gian từ giá
trị thời gian đã tích lũy.

-

Timer trễ không nhớ - TON.
Khi ngõ vào IN ngừng tác động thì reset và dừng
hoạt động Timer.

Thay đổi PT khi Timer vận hành không có ảnh
hưởng gì.

-

Timer trễ sườn xuống – TOF.


Khi ngõ vào IN ngừng tác động thì reset và dừng
hoạt động Timer.
Thay đổi PT khi Timer vận hành không có ảnh
hưởng gì.

1.5.2. Bộ đếm Counter của PLC S7-1200
a. Bộ đếm tốc độ cao
Bộ đếm tốc độ cao (HSC) có thể được sử dụng như một ngõ vào cho một
bộ mã hóa trục tăng. Bộ mã hóa trục cung cấp một số lượng nhất định sự đếm
trên mỗi vòng quay và một xung đặt lại xuất hiện chỉ một lần cho mỗi vòng.
Xung đồng hồ và xung đặt lại từ bộ mã hóa trục cung cấp các ngõ vào đến HSC.
Một HSC được nạp với thiết lập trước đầu tiên trong số các thiết lập trước
(preset), và các ngõ ra được kích hoạt cho chu trình thời gian mà ở đó giá trị
đếm hiện thời nhỏ hơn thiết lập trước hiện thời. HSC mang lại một sự ngắt khi
giá trị
đếm hiện thời bằng với giá trị thiết lập trước, khi sự đặt lại xuất hiện và còn khi
có một thay đổi định hướng.
Do các ngắt xuất hiện với một tốc độ thấp hơn nhiều so với tốc độ đếm
của HSC, việc điều khiển chính xác của các vận hành với tốc độ cao có thể được
thực thi với ảnh hưởng nhỏ một cách tương đối đến chu trình quét của CPU.
Phương pháp với phần ngắt kèm theo cho phép mỗi lần nạp một thiết lập trước
được thực hiện trong một đoạn chương trình ngắt riêng để điều khireenr trạng

thái dễ dàng.


Lựa chọn chức năng cho bộ đếm tốc độ cao HSC.

- Bộ đếm một pha với điều khiển định hướng bên trong
- Bộ đếm một pha với điều khiển định hướng bên ngoài
- Bộ đếm hai pha với 2 ngõ vào đồng hồ đếm (clock)
- Bộ đếm trạng thái vuông pha A/B


- Chức năng tần số: Một chế độ HSC cho phép HSC được cấu hình (kiểu
đếm) để báo cáo lại tần số thay vì giá trị đếm hiện tại các xung. Có sẵn 3 thời kỳ
đo tần số khác nhau: 0,01; 0,1; 1,0 giây.
Ta có thể sử dụng mỗi kiểu HSC với có/không có ngõ vào đặt lại. Khi ta
kích hoạt ngõ vào đặt lại (với một vài hạn chế, xem bảng dưới), giá trị hiện thời
được xáo và được giữ trống cho đến khi ta giải hoạt ngõ vào đặt lại.
- Các chế độ ngõ vào của bộ đếm: Bảng dưới đây thể hiện các ngõ vào được
sử dụng cho đồng hồ, điều khiển định hướng và các chức năng đặt lại liên quan
đến HSC.
Bảng 1.4: Các chế độ ngõ vào của bộ đếm
Miêu tả
Tích hợp hay
Signal Board
HSC1
hay màn hình
PTO
H
Tích hợp hay
SC

Signal Board
HSC
hay màn hình
PTO
HSC
Tích hợp
HSC
Tích hợp
HSC
Tích hợp hay
Signal Board
HSC
Tích hợp hay
Signal Board
Bộ đếm một pha với
điều
khiển định hướng bên
C trong
Bộ đếm một pha với
Chế
điều
độ
khiển định hướng bên
ngoài
Bộ đếm hai pha với 2 tín
hiệu vào clock
Bộ đếm trạng
vuông pha A/B

Gán ngõ vào mặc định

I0.0
I0.1
I0.3
I4.0
I4.1
I4.3
Xung
Mệnh lệnh _
PTO0
PTO 0
I0.2
I0.3
I0.1
I4.2
I4.3
I4.1
Xung
Mệnh lệnh _
PTO1
PTO 1
I0.4
I0.5
I0.7
I0.6
I0.7
I0.5
I1.0
I1.1
I1.2
I4.0

I4.1
I4.3
I1.3
I1.4
I1.5
I4.2
I4.3
I4.1
Đồng hồ
_
_
đếm
Reset

Chức năng

Đồng hồ
đếm

Đếm hay tần
số
Đếm

Mệnh lệnh _
Reset

Đồng hồ
đếm lên

thái Pha A

Đồng hồ _
đếm
xuống
Reset
Pha B
_

Đếm hay tần
số
Đếm

Đếm hay tần
số
Đếm
Đếm hay tần
số


Pha Z
Giám sát các tín hiệu ra Đồng hồ
chuỗi xung (PTO)
đếm

Mệnh lệnh _

Đếm
Đếm

Truy xuất giá trị hiện thời cho HSC.



CPU lưu trữ giá trị định thời của mỗi HSC trong một địa chỉ ngõ vào (I).
Bảng dưới đây thể hiện các địa chỉ mặc định được gán cho giá trị hiện hành của
mỗi HSC. Ta có thể thay đổi địa chỉ I của giá trị hiện thời bằng cách chỉnh sửa
các thuộc tính của CPU trong mục Device Configuration.
Bảng 1.5: Các địa chỉ mặc định được gán cho giá trị hiện hành của mỗi HSC
Bộ đếm tốc độ cao
HSC1
HSC2
HSC3
HSC4
HSC5
HSC6

Kiểu dữ liệu
Dint
Dint
Dint
Dint
Dint
DInt

Địa chỉ mặc định
ID1000
ID1004
ID1008
ID1012
ID1016

ID1020

Cấu hình cho HSC.



CPU cho phép ta cấu hình đến 6 bộ đếm tốc độ cao. Để các thông số cho
mỗi HSC riêng biệt, ta chỉnh sửa phần “Properties” của CPU.
Sau khi kích hoạt HSC, ta cấu hình các thông số khác như chức năng
đếm, các giá trị ban đầu, các tùy chọn đặt lại và các sự kiện ngắt.
Sau khi cấu hình HSC, ta sử dụng lệnh CTRL_HSC trong chương trình để
điều khiển sự vận hành của HSC.
-

Counter đếm lên – CTU.

Giá trị bộ đếm CV được tăng lên 1 khi tín hiệu
ngõ vào CU chuyên từ 0 lên 1. Ngõ ra Q được
tác động lên 1 khi CV>=PV. Nếu trạng thái R
= Reset được tác động thì bộ đếm CV = 0.