dùng PLC điều khiển băng chuyền phân loại sản phẩm

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp

GVHD : Th.S Trần Quang Thuận

LỜI MỞ ĐẦU
Từ khi công nghiệp ra đời, máy móc được đưa vào phục vụ sản xuất. Con người đã được
giải phóng khỏi lao động chân tay hay những lao động trong các môi trường độc hại nhờ
những cỗ máy thông minh, làm việc với hiệu quả cao.
Sự ra đời PLC (Programable Logic Controller) giúp cho việc lập trình với sự hỗ trợ
của máy tính để quản lý hoạt động các hệ thống trong công nghiệp trở nên đơn giản hơn.
PLC có khả năng thay thế hoàn toàn cho các phương pháp điều khiển truyền thông dùng rơle;
khả năng điều khiển thiết bị dễ dàng và linh hoạt dựa trên việc lập trình các lệnh logic cơ bản;
khả năng định thời, đếm; giải quyết các vấn đề toán học và công nghệ; khả năng tạo lập, gởi
đi, tiếp nhận những tín hiệu nhằm mục đích kiểm soát sự kích hoạt hoặc đình chỉ những chức
năng của máy hoặc một dây chuyền công nghệ. Bên cạnh đó PLC còn thích hợp trong môi
trường công nghiệp nhờ khả năng chống nhiễu tốt, cấu trúc dạng modul rất thuận tiện cho việc
thiết kế, mở rộng, cải tạo nâng cấp; lập trình dễ dàng; có những modul chuyên dụng để thực
hiện những chức năng đặc biệt hay những modul truyền thông để kết nối PLC với mạng công
nghiệp hoặc mạng internet; có thể thay đổi chương trình hoặc thay đổi trực tiếp các thông số
mà không cần thay đổi lại chương trình.
Từ những ưu điểm của PLC, em đã chọn đề tài “dùng PLC điều khiển băng chuyền phân
loại sản phẩm”. Với mô hình phân loại, sẽ giúp cho dây chuyền sản xuất trở nên đơn giản, dễ
vận hành, giảm được lao động chân tay.
Mặc dù đã cố gắng rất nhiều nhưng cũng không thể tránh khỏi những hạn chế, thiếu sót.
Chúng em rất mong nhận được sự phê bình và đóng góp ý kiến từ thầy (cô) để đồ án tốt
nghiệp hoàn thiện hơn.

SVTH : Đoàn Minh Hiệp

MSSV : 0851030030

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp

GVHD : Th.S Trần Quang Thuận

LỜI CẢM ƠN
Đồ án tốt nghiệp là đúc kết của những năm tháng học tập trong tại trường Đại Học Mở
TP.HCM. Để đạt được kết quả như hôm nay, ngoài sự phấn đấu bản thân, còn có sự quan tâm
giúp đỡ của quý thầy cô tại trường, đặc biệt là các thầy cô đã và đang giảng dạy tại khoa Xây
Dựng Và Điện. Bên cạnh đó là sự chia sẽ kinh nghiệm từ các bạn tại lớp CN08B1 và các anh
chị khóa trước.
Qua đây, em cũng xin gởi lời cảm ơn chân thành đến thầy TRẦN QUANG THUẬN, là
người đã nhiệt tình giúp đỡ em trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp này.

SVTH : Đoàn Minh Hiệp

MSSV : 0851030030


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp

GVHD : Th.S Trần Quang Thuận

MỤC LỤC
Lời mở đầu
Lời cảm ơn
Mục lục
Đặt vấn đề
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ PLC S7 200
1.1 Giới thiệu:

1.2 Quá trình phát triển của kỹ thuật điều khiển:
1.2.1 Hệ thống điều khiển dùng rơle điện:
1.2.2 Hệ thống điều khiển dùng PLC:
1.2.3 Các chủng loại PLC:
1.2.4 Ưu thế của hệ thống điều khiển dùng PLC:
1.2.5 Hạn chế:
1.2.6 Các ứng dụng của PLC:
1.3 Cấu trúc và nghiên cứu hoạt động của một PLC
1.3.1 Cấu trúc
1.3.2 Chức năng, hoạt động của hệ PLC.
1.4 Bộ điều khiển logic lập trình được (PLC) của Siemens:
1.4.1 Đặc tính của một số CPU S7-200:
1.4.2 Các đèn báo trên PLC:
1.4.3 Công tắc chọn chế độ làm việc:
1.4.4 Cấp nguồn:
1.4.5 Ngõ vào:
1.4.6 Ngõ ra:
1.5 Truyền thông giữa PC và PLC
1.6 Cấu trúc bộ nhớ
1.6.1 Các khái niệm xử lý thông tin:
1.6.2 Phân chia bộ nhớ:
1.6.3 Các phương pháp truy nhập:
1.6.4 Mở rộng vào/ ra:
CHƯƠNG 2. Phần mềm STEP 7 Micro/WIN.
2.1 Các phần tử cơ bản trong chương trình PLC S7-200
2.1.1 Chương trình OB1 (main program)
2.1.2 Chương trình con SUB (subroutine)
2.1.3 Chương trình ngắt INT ( interupt rountine)
2.1.4 Khối hệ thống (system block)
2.1.5 Khối dữ liệu (data block)

2.2 Ngôn ngữ lập trình:
2.2.1 Ladder Logic
2.2.2 Statement List:

SVTH : Đoàn Minh Hiệp

MSSV : 0851030030

1
1
1
2
2
2
2
3
3
3
3
4
7
7
8
8
9
9
9
11
14
14

14
15
16
18
18
18
18
18
19
19
19
19
20


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp

GVHD : Th.S Trần Quang Thuận

2.2.3 Statement List:
2.3 Tập lệnh PLC Siemens S7-200
2.3.1 Bit Logic (Các lệnh tiếp điểm)
2.3.2 Bộ định thời TIMER
2.3.3 Bộ đếm COUNTER
2.3.4 Lệnh so sánh COMPARE
2.3.5 Hàm di chuyển dữ liệu MOV
2.3.6 Lệnh chuyển đổi CONVERT
CHƯƠNG 3. MỘT SỐ MÔ HÌNH VỀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM
3.1. Điều khiển băng tải và pittông
3.2. Điều khiển băng tải và thang máy

CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH
4.1. Mô hình lí thuyết về phân loại sản phẩm
4.2. Sơ đồ khối của hệ thống
4.3. Lựa chọn các thiết bị
4.4. Thi công mô hình
4.5. Lập trình điều khiển
KẾT LUẬN
MỤC LỤC HÌNH
MỤC LỤC BẢNG
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

SVTH : Đoàn Minh Hiệp

MSSV : 0851030030

20
21
21
27
29
31
35
37
39
39
40
41
41
41
43

46
48
71
72
73
74


ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện tử, đặc biệt là kỹ
thuật số đóng vai trò quan trọng trong mọi lĩnh vực từ kỹ thuật, quản lí, công nghiệp tự động
hóa, cung cấp thông tin…. Do đó, chúng ta phải nắm bắt và vận dụng nó một cách có hiệu quả
nhằm góp phần vào sự phát triển nền khoa học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển
kỹ thuật điện tử Việt Nam nói riêng.
Hầu hết hiện nay, các nhà máy, xí nghiệp đã đưa vào sử dụng các dây chuyền sản xuất hiện
đại, số lượng sản phẩm sản xuất ra ngày càng nhanh về số lượng. Và khâu phân loại, đóng gói
sản phẩm cũng là khâu vô cùng quan trọng. Tuy nhiên thực tế, các xí nghiệp nhỏ vẫn sử dụng lao
động chân tay trong khâu này. Vì thế, đó là lí do em chọn đề tài “dùng PLC điều khiển băng
chuyền phân loại sản phẩm”.
Để làm được mạch này cần thiết kế được hai phần chính đó là thiết kế mạch cảm biến và
cơ cấu cơ học.
Bộ phận cảm biến: để phát hiện sản phẩm có nhiều loại như cảm biến quang, cảm biến tiệm
cận,… Nhưng đơn giản, dễ thi công nhất là cảm biến quang. Tuy nhiên, cảm biến quang rất dễ bị
nhiễu bởi ánh sáng và nhiệt độ. Để chống nhiễu, ta có thể dùng mạch phát là 1 mạch tạo xung
vuông có tần số cao, còn mạch thu là mạch phát hiện mất xung.
Cơ cấu cơ học: gồm có các băng tải, cơ cấu truyền động để phân loại và sắp xếp sản phẩm.
MỤC ĐÍCH YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI
Trong đồ án này chúng em thực hiện mạch phát hiện sản phẩm bằng phương pháp đếm xung.
Như vậy mỗi sản phẩm đi qua trên băng chuyền sẽ được phát hiện bằng cảm biến quang. Khi
một sản phẩm đi qua cảm biến, cảm biến này sẽ tạo ra một xung điện đưa về khối xử lí. Tuy

nhiên, yêu cầu mạch điện thiết kế không quá phức tạp, bảo đảm được sự an toàn, tin cậy cao, dễ
sử dụng, giá thành không quá mắc.
Cơ cấu cơ học đơn giản, tuy nhiên cũng phải gần với thực tế và đáp ứng được các yêu cầu của đề
tài.


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp

GVHD : ThS. Trần Quang Thuận

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ PLC S7 200
1.1

Giới thiệu:
Bộ điều khiển lập trình PLC (Programmable Logic Controller) được sáng tạo từ những ý

tưởng ban đầu của một nhóm kỹ sư thuộc hãng General Motor vào năm 1968. Trong những
năm gần đây, bộ điều khiển lập trình được sử dụng ngày càng rộng rãi trong công nghiệp của
nước ta như là 1 giải pháp lý tưởng cho việc tự động hóa các quá trình sản xuất. Cùng với sự
phát triển công nghệ máy tính đến hiện nay, bộ điều khiển lập trình đạt được những ưu thế cơ
bản trong ứng dụng điều khiển công nghiệp. Như vậy, PLC là 1 máy tính thu nhỏ nhưng với
các tiêu chuẩn công nghiệp cao và khả năng lập trình logic mạnh. PLC là đầu não quan trọng
và linh hoạt trong điều khiển tự động hóa.

Hình 1.1: Mô hình bộ điều khiển lập trình PLC

SVTH : Đoàn Minh Hiệp

MSSV : 0851030030

Trang 1


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp

1.2

GVHD : ThS. Trần Quang Thuận

Quá trình phát triển của kỹ thuật điều khiển:
Hệ thống điều khiển là tập hợp các thiết bị và dụng cụ điện tử. Nó dùng để vận hành một

quá trình một cách ổn định, chính xác và thông suốt.
1.2.1 Hệ thống điều khiển dùng rơle điện:
Sự bắt đầu về cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật đặc biệt vào những năm 60 và 70,
những máy móc tự động đuwợc điều khiển bằng những rơle điện từ như các bộ định thời, tiếp
điểm, bộ đếm, relay điện từ. Những thiết bị này được liên kết với nhau để trở thành một hệ
thống hoàn chỉnh bằng vô số các dây điện bố trí chằng chịt bên trong panel điện ( tủ điều
khiển).
Như vậy, với 1 hệ thống có nhiều trạm làm việc và nhiều tín hiệu vào/ra thì tủ điều khiển
rất lớn. Điều đó dẫn đến hệ thống cồng kềnh, sửa chữa khi hư hỏng rất phức tạp và khó khăn.
Hơn nữa, các rơle tiếp điểm nếu có sự thay đổi yêu cầu điều khiển thì bắt buộc thiết kế lại từ
đầu.
1.2.2 Hệ thống điều khiển dùng PLC:
Với những khó khăn và phức tạp khi thiết kế hệ thống dùng rơle điện. những năm 80,
người ta chế tạo ra các bộ điều khiển có lập trình nhằm nâng cao độ tinh cậy, ổn định, đáp ứng
hệ thống làm việc trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt đem lại hiệu quả kinh tế cao. Đó
là bộ điều khiển lập trình được, được chuẩn hóa theo ngôn ngữ Anh Quốc là Programmable
Logic Controller (viết tắt là PLC).
1.2.3 Các chủng loại PLC:

Hiện nay, một số PLC được sử dụng trên thị trường Việt Nam:
- Mỹ:Allen Bradley, General Electric, Square D, Texas Instruments, Cutter Hammer,…
- Đức: Siemens, Boost, Festo…
- Hàn Quốc: LG
- Nhật: Mitsubishi, Omron, Panasonci, Fanuc, Mashushita, Fuzi, Koyo,… Và nhiều chủng
loại khác.
- Các sản phẩm như: Logo!, Easy, Zen, … cũng được chế tạo ra để đáp ứng những yêu cầu
điều khiển đơn giản.
1.2.4 Ưu thế của hệ thống điều khiển dùng PLC:
- Điều khiển linh hoạt, đa dạng.
- Lượng contact lớn, tốc độ hoạt động nhanh.

SVTH : Đoàn Minh Hiệp

MSSV : 0851030030

Trang 2


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp

GVHD : ThS. Trần Quang Thuận

- Dễ tiến hành thay đổi và sửa chữa.
- Độ ổn định, độ tin cậy cao.
- Lắp đặt dơn giản.
- Kích thước nhỏ gọn.
- Có thể nối mạng vi tính để giám sát hệ thống.
1.2.5 Hạn chế:
- Giá thành cao (tùy theo yêu cầu máy).

- Cần một chuyên viên để thiết kế chương trình cho PLC hoạt động.
- Các yêu cầu cố định, đơn giản thì không cần dùng PLC.
- PLC sẽ bị ảnh hưởng khi hoạt động ở môi trường có nhiệt độ cao, độ rung mạnh.
1.2.6 Các ứng dụng của PLC:
- Điều khiển các quá trình sản xuất: giấy, ximăng, nước giải khát, linh kiện điện tử, xe
hơi,bao bì, đóng gói,…
- Rửa xe ôtô tự động.
- Thiết bị khai thác.
- Giám sát hệ thống, an toàn nhà xưởng.
- Hệ thống báo động.
- Điều khiển thang máy.
- Điều khiển động cơ.
- Chiếu sáng.
- Cửa công nghiệp, tự động.
- Bơm nước.
- Tưới cây.
- Báo giờ trường học, công sở,…
- Máy cắt sản phẩm, vô chai,…
- Và còn nhiều hệ thống điều khiển tự động khác.
1.3

Cấu trúc và nghiên cứu hoạt động của một PLC

1.3.1 Cấu trúc
Một hệ thống điều khiển lập trình cơ bản phải gồm có hai phần: khối xử lý trung tâm
(CPU: Central Processing Unit : CPU) và hệ thống giao tiếp vào/ra (I/0).

SVTH : Đoàn Minh Hiệp

MSSV : 0851030030

Trang 3


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp

GVHD : ThS. Trần Quang Thuận

Hình 1.2: Sơ đồ khối của một hệ thống điều khiển lập trình

Hình 1.3: Sơ đồ khối tổng quát của CPU
1.3.2 Chức năng, hoạt động của hệ PLC.
Thiết bị điều khiển logic khả trình PLC ( Programable Logic Controler ) là thiết bị điều
khiển đặc biệt dựa trên bộ vi xử lý , sử dụng bộ nhớ lập trình được để lưu trữ các lệnh , thực
hiện các chức năng và thuật toán để điều khiển máy và các quá trình.
Bộ xử lý: còn gọi là bộ xử lý trung tâm (CPU) , là linh kiện chứa bộ vi xử lý. Bộ xử lý biên
dịch các tín hiệu vào và thực hiện các hoạt động điều khiển theo chương trình được lưu trong
bộ nhớ của CPU , truyền các quyết định dưới dạng tín hiệu hoạt động đến các tín hiệu ra
Nguyên lý làm việc của bộ xử lý tiến hành theo từng bước tuần tự , đầu tiên các thông
tin lưu trữ trong bộ nhớ chương trình được gọi lên tuần tự và được kiểm soát bởi bộ đếm
chương trình. Bộ xử lý liên kết các tín hiệu và đưa ra kết quả ra đầu ra. Chu kỳ thời gian này
gọi là thời gian quét ( scan ) . Thời gian vòng quét phụ thuộc vào dung lượng bộ nhớ , tốc độ
của CPU.

SVTH : Đoàn Minh Hiệp

MSSV : 0851030030

Trang 4

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp

GVHD : ThS. Trần Quang Thuận

4. Chuyển dữ liệu từ bộ đệm
ảo ra thiết bị ngoại vi.

1. Nhập dữ liệu từ thiết bị
ngoại vi vào bộ đệm.

3. Truyền thông và kiểm tra
lỗi.

2. Thực hiện chương trình.

Hình 1.4: Một vòng quét của PLC
Sự thao tác tuần tự của chương trình dẫn đến một thời gian trễ trong khi bộ đếm của
chương trình đi qua một chu kỳ đầy đủ , sau đó bắt đầu lại từ đầu.
- Bộ nguồn: có nhiệm vụ chuyển đổi điện áp AC thành điện áp thấp cho bộ vi xử lý (thường
là 5V ) và cho các mạch điện trong các module còn lại (thường là 24V ).
- Thiết bị lập trình: được sử dụng để lập các chương trình điều khiển cần thiết sau đó được
chuyển cho PLC. Thiết bị lập trình có thể là thiết bị lập trình chuyên dụng , có thể là thiết
bị lập trình cầm tay gọn nhẹ , có thể là phần mềm được cài đặt trên máy tính cá nhân.
- Bộ nhớ: là nơi lưu trữ chương trình sử dụng cho hoạt động điều khiển. Các bộ nhớ có thể
là RAM , ROM , EPROM. Người ta luôn chế tạo nguồn dự phòng cho RAM đề duy trì
chương trình trong trường hợp mất điện nguồn , thời gian duy trì tùy thuộc vào từng PLC
cụ thể. Bộ nhớ cũng có thể được chế tạo thành module cho phép dễ dàng thích nghi với
các chức năng điều khiển có kích cỡ khác nhau , khi cần mở rộng có thể cắm thêm.
- Giao diện vào ra: là nơi bộ xử lý nhận thông tin từ các thiết bị ngoại vi và truyền thông tin

đến các thiết bị bên ngoài. Tín hiệu vào có thể từ các công tắc , các bộ cảm biến nhiệt độ,
các tế bào quang điện… Tín hiệu ra có thể cung cấp cho các cuộn dây công tắc tơ , các
rơle , các van điện từ … Tín hiệu vào có thể là tín hiệu rời rạc , tín hiệu liên tục , tín hiệu
logic…
Mỗi điểm vào ra có một địa chỉ duy nhất được PLC sử dụng.
Các kênh vào / ra đã có các chức năng cách ly và điều hoa tín hiệu sao cho các bộ cảm
biến và các bộ tác động có thể nối trực tiếp với chúng mà không cần thêm mạch điện khác.

SVTH : Đoàn Minh Hiệp

MSSV : 0851030030

Trang 5


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp

GVHD : ThS. Trần Quang Thuận

Tín hiệu vào thường được ghép cách điện ( cách ly ) nhờ linh kiện quang. Dải tín hiệu
nhận vào cho các PLC cỡ lớn có thể là 5V , 24V , 110V , 220V. Các PLC cỡ nhỏ thường chỉ
nhận tín hiệu 24V.
Tín hiệu ra cũng được ghép cách ly, có thể cách ly kiều rơle , cách ly kiểu quang. Tín
hiệu ra có thể là tín hiệu chuyển mạch 24V , 100mA ; 110V , 1A một chiều ; thậm chí 240V ,
1A xoay chiều tùy loại PLC.

Cách ly kiều rơle

Cách ly kiểu quang.
Hình 1.5: Các kiểu cách ly

Hình 1.6: Cấu hình phần cứng của PLC

SVTH : Đoàn Minh Hiệp

MSSV : 0851030030

Trang 6


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp

1.4

GVHD : ThS. Trần Quang Thuận

Bộ điều khiển logic lập trình được (PLC) của Siemens:

Các loại PLC củaPLC của Siemens hiện có các loại sau: S7- 200, S7- 300, S7400.
Riêng S7- 200 có các loại CPU sau: CPU 210, CPU 214, CPU 221, CPU 222, CPU 224,
CPU 226, …. Mới nhất có CPU 224 xp, CPU 226 xp có tích hợp analog.
Đồ án sử dụng PLC S7-200 CPU 224

Hình 1.7: Hình dáng PLC S7-200 CPU 224
Tích hợp nhiều chức năng đặc biệt trên CPU như ngõ ra xung, high speed counter, đồng
hồ thời gian thực,…
Module mở rộng đa dạng, nhiều chủng loại như analog, xử lý nhiệt độ, điều khiển vị trí,
module mạng,…
1.4.1 Đặc tính của một số CPU S7-200:
Đặc điểm của CPU 224:

- Kích thước: 120.5mm x 80mm x 62mm
- Dung lượng bộ nhớ chương trình: 4096 words
- Dung lượng bộ nhớ dữ liệu: 2560 words

SVTH : Đoàn Minh Hiệp

MSSV : 0851030030

Trang 7


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp

GVHD : ThS. Trần Quang Thuận

- Bộ nhớ loại EEFROM
- Có 14 cổng vào, 10 cổng ra.
- Có thể thêm vào 14 modul mở rộng kể cả modul Analog.
- Tốc độ xử lý một lệnh logic Boole 0.37µs
- Có 256 timer , 256 counter, các hàm số học trên số nguyên và số
thực.
- Có 6 bộ đếm tốc độ cao, tần số đếm 20 KHz

- Có 2 bộ phát xung nhanh kiểu PTO và PWM, tần số 20 KHz chỉ ở các CPU DC.
- Có 2 bộ điều chỉnh tương tự.
- Các ngắt: phần cứng, theo thời gian, truyền thông,…
- Đồng hồ thời gian thực.
- Chương trình được bảo vệ bằng Password.
- Toàn bộ dung lượng nhớ không bị mất dữ liệu 190 giờ khi PLC bị mất điện.
1.4.2 Các đèn báo trên PLC:

- SF: đèn báo hiệu hệ thống bị hỏng (đèn đỏ).
- RUN: PLC đang ở chế độ làm việc (đèn xanh).
- STOP: PLC đang ở chế độ dừng (đèn vàng).
- I x.x, Q x.x: chỉ định trạng thái tức thời cổng (đèn xanh).

Hình 1.8: Các đèn báo trên PLC
1.4.3 Công tắc chọn chế độ làm việc:
- RUN: cho phép PLC thực hiện chương trình trong bộ nhớ, PLC sẽ chuyển từ RUN qua
STOP nếu gặp sự cố.
- STOP: PLC dừng công việc thực hiện chương trình
ngay lập tức.
- TERM: cho phép máy lậptrình quyết định chế độ làm
việc của PLC. Dùng phần mềm điều khiển RUN, STOP.
Hình 1.9: Công tắc chọn chế độ làm việc

SVTH : Đoàn Minh Hiệp

MSSV : 0851030030

Trang 8


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp

GVHD : ThS. Trần Quang Thuận

1.4.4 Cấp nguồn:

Hình 1.10: Cấp nguồn cho PLC
Loại DC nguồn nuôi có kí hiệu là M, L+

Loại AC nguồn nuôi có kí hiệu là N, L1.
1.4.5 Ngõ vào:
- Các ngõ vào thường dùng là:
- Nút nhấn, công tắc gạt, ba chấu,…
- Các loại cảm biến: quang điện, tiệm cận, điện dung, từ, kim loại, siêu âm, phân biệt màu
sắc, cảm biến áp suất, …
- Công tắc hành trình, công tắc thường.
- Rorary Encoder.
- Rơle điện từ.
- Sensor nhiệt độ.
- Bộ kiểm tra mức…
Chân 1M, 2M nối chung với chân M.
Chân L+ nối vào 1 đầu của tiếp điểm, đầu còn lại của tiếp điểm nối vào các ngõ vào I
trên PLC
1.4.6 Ngõ ra:
Kết nối PLC điều khiển đèn Light, điều khiển Relay, các cơ cấu chấp hành khác,…
Các thiết bị được điều khiển ở ngõ ra:
- Động cơ DC .
- Động cơ AC 1 pha và 3 pha.

SVTH : Đoàn Minh Hiệp

MSSV : 0851030030

Trang 9


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp

GVHD : ThS. Trần Quang Thuận

- Van khí nén.
- Van thủy lực.
- Van solenoid.
- Đèn báo, đèn chiếu sáng.
- Chuông báo giờ.
- Động cơ Step Servo.
- Biến tần.
- Quạt thông gió
- Máy lạnh.
- Động cơ phát điện.
Chân 1L, 2L nối vào nguồn dương.
Từng ngõ ra từ PLC nối vào 1 đầu của tải, đầu còn lại của tải nối vào nguồn âm.

Hình 1.11: Kết nối ngõ vào, ra của PLC

SVTH : Đoàn Minh Hiệp

MSSV : 0851030030

Trang 10


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp

GVHD : ThS. Trần Quang Thuận

Bảng 1.1: Một số loại CPU 22x:

1.5

Truyền thông giữa PC và PLC
Cổng truyền thông: S7-200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS 485 có 9 chân để

phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với các PLC khác.Tốc độ truyền cho máy
lập trình kiểu PPI là 9.6 kbps. Tốc độ truyền cung cấp PLC theo kiểu tự do là từ 300 baud đến
38400 baud.
Các chân của cổng truyền thông là:
1. Đất.
2. 24VDC
3. truyền và nhận dữ liệu
4. không dùng
5. đất

Hình 1.12: Sơ đồ chân của cổng truyền thông

6. 5VDC ( điện trở trong 100Ω )
7. 24VDC (100mA)
8. truyền và nhận dữ liệu
9. không dùng

SVTH : Đoàn Minh Hiệp

MSSV : 0851030030

Trang 11


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp

GVHD : ThS. Trần Quang Thuận

Đối với các thiết bị lập trình của hẵng Siemens có các cổng giao tiếp PPI thì có thể kết
nối trực tiếp với PLC thông qua một sợi cáp. Tuy nhiên đối với máy tính cá nhân cần thiết
phải có cáp chuyển đổi PC/PPI . Có 2 loại cáp chuyển đổi là cáp RS232/PPI Multi-Master và
cáp USB/PPI Multi-Master.
- Cáp RS 232/PPI Multi-Master.
Hình dáng của cáp và công tắc chọn chế độ truyền:

Hình 1.13: Cáp RS 232/PPI Multi-Master.
Tùy theo tốc độ truyền giữa máy tính và CPU mà công tắc 1,2,3 được để ở vị trí thích
hợp. Thông thường đối với CPU 22x thì tốc độ truyền thường đặt là 9.6 kbaud ( tức công tắc
1,2,3 được đặt theo thứ tự là 010 )
Tùy theo truyền thông là 10 bit hay 11 bit mà công tắc 7 được đặt ở vị trí thích hợp. Khi kết
nối bình thường với máy tính thì công tắc 7 chọn ở chế độ truyền thông 11 bit ( công tắc 7 đặt
ở vị trí 0 )
Công tắc 6 ở cáp RS232/PPI Multi-Master được sử dụng để kết nối port truyền thông
RS232 của 1 modem với S7-200 CPU. Khi kết nối bình thường với máy tính thì công tắc 6
được đặt ở vị trí data Comunications Equipment (DCE) (công tắc 6 ở vị trí 0) . Khi kết nối cáp
PC/PPI với một modem thì port RS232 của cáp PC/PPI được đặt ở vị trí Data Teminal
Equipment (DTE) (công tắc 6 ở vị trí 1).

SVTH : Đoàn Minh Hiệp

MSSV : 0851030030

Trang 12


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp

GVHD : ThS. Trần Quang Thuận

Công tắc 5 được sử dụng để đặt cáp RS232/PPI Multi-Master thay thế cáp PC/PPI hoặc
hoạt động ở chế Freeport thì đặt ở chế độ PPI/Freeport (công tắc 5 ở vị trí 0). Nếu kết nối bình
thường là PPI (master) với phần mềm STEP 7 Micro/Win 3.2 SP4 hoặc cao hơn thì đặt ở chế
độ PPI (công tắc 5 ở vị trí 1).
- Cáp USB/PPI Multi-Master.
Hình dáng của cáp:

Hình 1.14: Cáp USB/PPI Multi-Master.
Cách thức kết nối cáp USB/PPI Multi-Master cũng tương tự như cáp RS232/PPI MultiMaster . Để sử dụng cáp này , phần mềm cần phải là STEP 7 - Micro/WIN 3.2 Service Pack 4
( hoặc cao hơn ). Cáp chỉ có thể được sử dụng với loại CPU 22x hoặc sau này. Cáp USB
không được hỗ trợ truyền thông Freeport và download cấu hình màn hình TP070 từ phần mền
TP Designer.
Sơ đồ nối cáp RS232/PPI Multi-Master giữa máy tính và CPU S7-200 với tốc độ truyền 9,6
Kbaud:

Hình 1.15: Kết nối cáp truyền thông với máy tính

SVTH : Đoàn Minh Hiệp

MSSV : 0851030030

Trang 13


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp

1.6

GVHD : ThS. Trần Quang Thuận

Cấu trúc bộ nhớ

1.6.1 Các khái niệm xử lý thông tin:
Trong PLC, hầu hết các khái niệm xử lý thông tin cũng như dữ liệu đều được sử dụng
như: Bit, Byte, Word, Double Word.
Bit: là 1 ô nhớ có giá trị logic là 0 hoặc 1.
Byte gồm 8 bit

Word (từ đơn): 1 từ gồm có 2 byte.

Double word: gồm có 4 byte.

1.6.2 Phân chia bộ nhớ:
Bộ nhớ S7 – 200 chia làm 4 vùng nhớ:
 Vùng chương trình có dung lượng 4 Kwords được sử dụng để lưu giữ các lệnh chương
trình.
 Vùng tham số: miền lưu giữ các từ khóa, địa chỉ trạm.
 Vùng dữ liệu: lưu giữ dữ liệu chương trình: kết quả phép tính, hằng số được định nghĩa
trong chương trình. Là 1 vùng nhớ động. Nó có thể truy nhập theo từng bit, byte, word hoặc
double word.
- Miền V (Variable): V0.x – V5119.7 (x = 0 - 7)
- Vùng đệm cổng vào (I): I 0.x –> I 15.x (x = 0 - 7)
- Vùng đệm cổng ra (Q): Q 0.x –> Q15.x (x = 0 - 7)

SVTH : Đoàn Minh Hiệp

MSSV : 0851030030

Trang 14


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp

GVHD : ThS. Trần Quang Thuận

- Vùng nhớ nội (M): M 0.x –> M 31.x (x = 0 - 7)
- Vùng nhớ đặc biệt(SM): SM 0.x –> SM 179.x (x = 0 – 7 )
Bảng 1.2: Phân chia bộ nhớ CPU 224

 Vùng đối tượng:
- Timer: T0 -> T255
- Counter: C0 –> C255
- Bộ đệm cổng vào tương tự: AIW 0 – AIW 30
- Bộ đệm cổng ra tương tự: AQW 0 – AQW 30
- Thanh ghi (Accumulater): AC 0, AC1, AC2, AC3
- Bộ đếm tốc độ cao: HSC0 -> HSC5
1.6.3 Các phương pháp truy nhập:
a) Truy nhập theo bit:
Tên miền + địa chỉ byte + . + chỉ số bit
Ví dụ: V5.4
Truy suất các vùng khác; Ví dụ: I0.0; Q0.2; M0.3; SM0.5
b) Truy nhập theo byte:
Tên miền + B + địa chỉ byte
Ví dụ: VB5
Truy suất các vùng khác; Ví dụ: IB0; QB2; MB7; SMB37

SVTH : Đoàn Minh Hiệp

MSSV : 0851030030

Trang 15


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp

c)

GVHD : ThS. Trần Quang Thuận

Truy nhập theo Word(từ):
Tên miền + W + địa chỉ byte cao của word trong miền.
Ví dụ: VW4
Như vậy VW4 gồm 2 byte VB4 và VB5 gộp lại trong đó VB4 đóng vai trò là byte cao,

còn VB5 đóng vai trò là byte thấp trong word VW4.
-> VW4 = VB4 + VB5
Truy suất các vùng khác; Ví dụ: IW0; QW4; MW40; SMW68
d) Truy nhập theo doubleword (từ kép):
Tên miền + D + địa chỉ byte cao nhất của một double word trong miền.
Ví dụ: VD2
->VD2 chỉ từ kép gồm 4 byte VB2, VB3, VB4, VB5 thuộc miền V, trong đó byte
VB2 có vai trò là byte cao nhất, byte VB5 có vai trò byte thấp nhất trong VD2.
Truy suất các vùng khác; Ví dụ: ID0; QD3; MD100; SMD48.
1.6.4 Mở rộng vào / ra:
- CPU 224 cho phép mở rộng nhiều nhất 14 module kể cả module analog.
- Các module mở rộng tương tự và số đều có trong S7-200.

Hình 1.16: kết nối modul mở rộng
- Có thể mở rộng cổng vào / ra của PLC bằng cách ghép nối thêm vào nó các module mở
rộng về phía bên phải của CPU làm thành một móc xích. Địa chỉ của các module được
xác định bằng kiểu vào / ra và vị trí của module trong móc xích

SVTH : Đoàn Minh Hiệp

MSSV : 0851030030

Trang 16


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp

GVHD : ThS. Trần Quang Thuận

Bảng 1.3: Cách đặt địa chỉ cho các module mở rộng CPU 224.

SVTH : Đoàn Minh Hiệp

MSSV : 0851030030

Trang 17


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp

GVHD : ThS. Trần Quang Thuận

CHƯƠNG 2. Phần mềm STEP 7 Micro/WIN.

2.1 Các phần tử cơ bản trong chương trình PLC S7-200
Các phần tử cơ bản trong chương trình PLC S7- 200 là:
- Chương trình chính (main program)
- Chương trình con (subroutine)
- Chương trinh ngắt (interupt rountine)
- Khối hệ thống ( system block)
- Khối dữ liệu (data block)
2.1.1 Chương trình OB1 (main program)
Đây là phần khung chương trình, chứa các lệnh điều khiển ứng dụng. Với 1 số chương
trình điều khiển nhỏ, đơn giản chúng ta có thể viết tắt các lệnh trong khối này. Chương trình
ứng dụng được bắt đầu từ chương trình chính, các lệnh được xử lý lần lượt từ trên xuống dưới
và chỉ 1 lần ở mỗi vòng quét. Trong S7-200 chương trính được chứa trong khối OB1.
2.1.2 Chương trình con SUB (subroutine)
Các lệnh viết trong chương trình con chỉ có thể được xử lý khi chương trình con được
gọi (Call) từ các chương trình chính, từ 1 chương trình con khác hoặc từ 1 chương trình ngắt.
Sử dụng chương trình con khi chúng ta muốn phân chia nhiệm vụ điều khiển. Mối chương
trình con được viết cho 1 nhiệm vụ nhỏ hoặc khi có nhiệm vụ điều khiển tương tự nhau (ví dụ
điều khiển băng tải 1, điều khiển băng tải 2) thì chúng ta chỉ cần tạo chương trình con 1 lần và
có thể gọi ra nhiều lần từ chương trình chính.
Sử dụng chương trình con có 1 số ưu điểm sau:
+ Chương trình điều khiển được chia theo nhiệm vụ điều khiển nên có cấu trúc rõ ràng,
rất dễ ràng cho việc kiểm tra chỉnh sửa chương trình.
+ Giảm thời gian vòng quét của chương trình. CPU không phải liên tục xử lý các lệnh
của chương trình mà chỉ xử lý chương trình con khi có lênh gọi tương ứng.
+ Chương trình con cho phép giảm công việc soạn thảo khi có các chương trình con
giống nhau.
2.1.3 Chương trình ngắt INT ( interupt rountine)
Chương trình ngắt được thiết kế cho 1 sự kiện ngắt được định nghĩa trước. Bất cứ khi
nào xác định sự kiện ngắt xảy ra thì S7-200 thực hiện chương trình ngắt.

SVTH : Đoàn Minh Hiệp

MSSV : 0851030030

Trang 18


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp

GVHD : ThS. Trần Quang Thuận

Chương trình ngắt không đựơc gọi bởi chương trình chính mà theo sự kiện ngắt xảy ra.
Chương trình ngắt được sử lý mỗi khi sự kiện ngắt xảy ra.
2.1.4 Khối hệ thống (system block)
System bock cho phép ta cấu hình các tuỳ chọn phần cứng khác nhau cho S7-200.
2.1.5 Khối dữ liệu (data block)
Data Block cho phép lưu trữ các giá trị biến khác nhau (vùng nhớ V) được sử dụng
trong chương trình. Giá trị ban đầu được nhập trong mỗi khối dữ liệu.
2.2

Ngôn ngữ lập trình:

2.2.1 Ladder Logic: LAD (Ladder): là phương pháp lập trình hình thang, thích hợp trong
ngành điện công nghiệp.
Ở dạng soạn thảo này chương trình được hiên thị gần giống sơ đồ nối dây một mạch
trang bị điện gồm các thiết bị Rơle, Contactor. Chúng ta xem như 1 dòngđiện từ 1 nguồn điện
chảy qua các chuỗi tiếp điểm lôgic ngõ vào từ trái qua phải rồi đến ngõ ra. Chương trình cơ
bản được chia ra làm nhiều Network, mỗi Network thực hiện 1 nhiệm vụ nhỏ cụ thể. Các
Network thực hiện từ trái qua phải và từ trên xuống dưới.
Các phần tử chủ yếu dùng trong dạng soạn thảo này là:

- Tiếp điểm không đảo -| |- Tiếp điểm đảo -|\|- Ngõ ra –( )
- Các hộp chức năng các hộp biểu diễn các phép toán số học định thời , bộ đếm.

SVTH : Đoàn Minh Hiệp

MSSV : 0851030030

Trang 19


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp

GVHD : ThS. Trần Quang Thuận

2.2.2 Statement List:
STL (Statement List): là phương pháp lập trình theo dạng dòng lệnh giống như ngôn
ngữ Assemply, thích hợp cho ngành máy tính.
Đây là dạng soạn thảo chương trình dạng tập hợp các câu lệnh. Người dùng phải nhập
các câu lệnh từ bàn phím, giữa lệnh và các toán hạng có khoảng trắng và mỗi lệnh chiếm 1
hàng. Ở dạng soạn thảo này sẽ có 1 số chức năng mà dạng soạn thảo STL và FBD không có.
Dạng soạn thảo này có 1 số điểm chính:
- Là dạng soạn thảo phù hợp cho những người có kinh nghiệm lập trình PLC.
- STL cho phép khắc phục 1 số khó khăn khi lập trình STL và FBD.
- Luôn luôn có thể chuyển được từ dạng LAD hay FBD về dạng STL nhưng khi chuyển
ngược lại từ STL sang LAD hay FBD thì có 1số phản ứng không chuyển được.

2.2.3 Function Block: FBD (Flowchart Block Diagram): là phương pháp lập trình theo sơ đồ
khối, thích hợp cho ngành điện tử số.
Dạng FBD hiển thị chương trình soạn thảo ở dạng đồ họa tương tự như sơ đồ các cổng
lôgic. FBD không khái niệm đường nguồn phải trái do đó khái niệm dòng điện không được sử

dụng. Thay vào đó là các Logic 1. Không có tiếp điểm và cuộn dây như ở dạng LAD, nhưng
có các cổng Logic và cổng chức năng. Các cổng lôgic AND, OR, XOR… tương ứng với các
tiếp điểm Logic nối tiếp hay song song…
Đầu ra của các cổng Lôgic hay hộp chức năng có thể được sử dụng để nối tiếp với đầu
vào của các cổng lôgic hay các hộp chức năng khác. Với dạng soạn thảo này có 1 số ưu điểm
sau:
- Biểu diễn ở dạng đồ họa các cổng chức năng giúp ta có thể dễ đọc hiểu theo trình tự điều
khiển.
- Luôn có thể chuyển từ dạng FBD sang STL.

SVTH : Đoàn Minh Hiệp

MSSV : 0851030030

Trang 20