Lập trình điều khiển thang máy bằng PLC S7 1200 HMI

BÀI TẬP LỚN MÔN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC – NHÓM 8
Lời mở đầu
Trong công cuộc đổi mới đất nước, với mục tiêu chiến lược Công nghiệp hóa –
Hiện đại hoá đất nước, đưa nền kinh tế phát triển với tốc độ cao nhằm nhanh chóng
sánh vai cùng các quốc gia tiên tiến trên thế giới, lĩnh vực Tự Động Hoá Công Nghiệp
ngày càng chứng tỏ vai trò không thể thiếu được.
Không chỉ phục vụ trong công nghiệp hóa, lĩnh vực tự động hóa còn thể hiện bản
chất của một nước hiện đại. Cùng với sự phát triển của đất nước, ngày càng xuất hiện
nhiều công trình xây dựng cao tầng đồ sộ: những cao ốc thương mại, nhà hàng, khách
sạn hiện đại theo tiêu chuẩn quốc tế, và cả những siêu thị, bệnh viện đều có xu hướng
“phát triển theo chiều cao”. Đó là một qui luật phát triển hiển nhiên. Đi đôi với sự phát
triển này là nhu cầu về thiết bị chuyển tải hàng hoá và con người theo “độ cao”. Thiết
bị hiện đại đó chính là Thang máy.
Hiện nay ngành thang máy với trang thiết bị ngoại nhập ở mức hợp tác với nước
ngoài lắp đặt các thang máy với trang thiết bị ngoại nhập. Trong tương lai, em tin
tưởng rằng nó sẽ phát triển hơn nữa. Đó là lý do em xin được nghiên cứu về “điều
khiển thang máy”.

1


BÀI TẬP LỚN MÔN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC – NHÓM 8

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ THANG MÁY ...................................................4
1.1.

Lịch Sử Phát Triển Của Thang Máy: .......................................................4

1.2.

Đặc Điểm Của Thang Máy: .....................................................................5

1.2.1. Phân Loại Thang Máy: .......................................................................6
1.2.2. Cấu Tạo Chung Của Thang Máy........................................................7
1.3.

Các Yêu Cầu An Toàn Trong Thang Máy: .............................................9

CHƯƠNG 2 CÁC HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG TRONG THANG MÁY ...12
2.1.

Hệ Thống Tự Động Khống Chế Thang Máy Tốc Độ Trung Bình: .......12

2.2.

Hệ Thống Tự Động Khống Chế Thang Máy Cao Tốc: .........................13

2.3.

Tự động khống chế thang máy dùng các phần tử lôgic: ........................15

2.4.

Các phương thức điều khiển truyền động: .............................................15

2.4.1. Điều khiển DC SCR: ........................................................................15
2.4.2. Inverter control: ................................................................................16
2.4.3. Truyền động thủy lực và cơ khí: ......................................................16
2.4.4. Vector control: ..................................................................................17
CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ PLC (SIEMENS) ...........................................18

3.1.

Giới thiệu về PLC S7-1200. ..................................................................18

3.1.1. Giao tiếp ...........................................................................................22
3.1.2. Các module truyền thông. ................................................................22
3.2.

Ngôn ngữ lập trình của PLC S7 12000 ..................................................23

3.2.1. Phương pháp lập trình. .....................................................................23
3.2.2. Tập lệnh S7 – 1200 ...........................................................................23
CHƯƠNG 4 ỨNG DỤNG PLC ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY .......................30
4.1.

Chọn thiết bị...........................................................................................30
2


BÀI TẬP LỚN MÔN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC – NHÓM 8
4.1.1. CPU 1214C AC/DC/RLY ................................................................30
4.1.2. Module Digital I/O SM 1223 DC/RLY............................................31
4.1.3. Ghép nối SM 1223 với CPU 1214C AC/DC/RLY ..........................31
4.2.

Sơ đồ đấu dây.........................................................................................32

4.3.

Sơ đồ thuật toán. ....................................................................................34

4.3.1. Tổng quát:.........................................................................................34
4.3.2. Khối kiểm tra vị trí thang máy .........................................................35
4.3.3. Kiểm tra, cập nhật các tầng có lệnh gọi. ..........................................35
4.4.

PLC Tags. ..............................................................................................36

4.4.1. Đầu vào.............................................................................................36
4.4.2. Đầu ra ...............................................................................................37
4.4.3. Các biến trung gian được sử dụng. ...................................................38
4.5.

CHƯƠNG TRÌNH .................................................................................39

4.5.1. Chương trình chính Main: ................................................................39
4.5.2. Khối FC1 Cập nhật vị trí thang máy ................................................46
4.5.3. Khối FC2 Cập nhật tầng được gọi. ...................................................48
4.6.

Mô phỏng và điều khiển HMI trên WinCC. ..........................................52

3


BÀI TẬP LỚN MÔN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC – NHÓM 8

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ THANG MÁY
1.1. Lịch Sử Phát Triển Của Thang Máy:
Từ thời xa xưa qua thời Trung cổ và cho đến thế kỷ thứ 13, sức mạnh của người

và vật là nguồn lực chính cho các thiết bị nâng. Vào năm 1850, những chiếc thang
máy thủy lực và hơi nước đã được giới thiệu, nhưng năm 1852 là năm mà một sự kiện
quan trọng diễn ra: phát minh thang máy an toàn đầu tiên trên thế giới của Elisa
Graves Otis.

Hình 1.1 Chiếc thang máy đầu tiên.
Vào năm 1873 hơn 2000 chiếc thang máy đã được trang bị cho các cao ốc, văn
phòng khách sạn, cửa hàng tổng hợp trên khắp nước mỹ và năm năm sau đó, chiếc
thang thủy lực đầu tiên của Otis được lắp đặt. Kỷ nguyên của những tòa nhà chọc trời
đã theo sau đó và vào năm 1889 lần đầu tiên Otis chế tạo thành công động cơ bánh
răng truyền động trực tiếp đầu tiên.

4


BÀI TẬP LỚN MÔN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC – NHÓM 8

Hình 1.2 Bánh răng truyền động trực tiếp đầu tiên.
Năm 1903, Otis đã giới thiệu một thiết kế mà về sau đã trở thành nền tảng cho
nghành công nghiệp thang máy: thang máy dùng động cơ điện không hợp số, mang
đầy tính công nghệ, được thử thách để cùng tồn tại với bản thân cao ốc. Nó đã mở ra
một thời kỳ mới cho kết cấu nhà cao tầng.
Những cải tiến của Otis trong điều khiển tự động đã đã có hệ thống kiểm soát tín
hiệu, hệ thống kiểm soát hoạt động cao điểm, hệ thống điều khiển tự động và cơ chế
phân vùng.
Otis đi đầu trong việc phát triển công nghệ điện toán và công ty đã làm một cuộc
cách mạng trong công nghệ điều khiển tự thang máy, đưa ra những cải tiến quan trọng
đáp ứng các cuộc gọi và các điều kiện vận hành thang.
1.2. Đặc Điểm Của Thang Máy:
Thang máy là thiết bị vận tải dùng để chở hàng và người theo phương thẳng

đứng. Những loại thang máy hiện đại có kết cấu cơ khí phức tạp, hệ truyền động, hệ
thống khống chế phức tạp nhằm nâng cao năng suất, vận hành tin cậy, an toàn. Tất cả
các thiết bị điện được lắp đặt trong buồng thang và buồng máy. Buồng máy thường bố
trí ở tầng trên cùng của giếng thang máy.

5


BÀI TẬP LỚN MÔN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC – NHÓM 8

Hình 1.3 Buồng thang ở phía trên giếng thang máy.
1.2.1. Phân Loại Thang Máy:
Tùy thuộc vào chức năng thang máy có thể phân loại theo các nhóm sau:
 Thang máy chở người trong các nhà cao tầng.
 Thang máy dùng trong các bệnh viện.
 Thang máy chở hàng có người điều khiển.
 Thang máy dùng trong nhà ăn và thư viện.
 Phân loại theo trọng tải:
 Thang máy loại nhỏ Q < 160kG
 Thang máy trung bình Q = 500  2000kG
 Thang máy loại lớn Q > 2000kG
 Phân loại theo tốc độ di chuyển:
 Thang máy chạy chậm v = 0,5m/s
 Thang máy tốc độ trung bình v = 0,75  1,5m/s
 Thang máy cao tốc v = 2,5  5m/s

6


BÀI TẬP LỚN MÔN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC – NHÓM 8

1.2.2. Cấu Tạo Chung Của Thang Máy
Các bộ phận chính của thang máy: buồng thang, bộ giảm tốc, hệ thống puly
truyền động và cáp nâng, đối trọng, cơ cấu kẹp ray, công tắc bù cáp, đệm, phanh hãm
điện từ, động cơ điện.

Hình 1.4 Buồng thang máy.
1.

Buồng thang:

Buồng thang thường được lựa chọn dựa trên kích thước, hình dáng và khoảng
không dành cho thang. Việc lựa chọn buồng thang hợp lý sẽ mang lại sự lưu thông an
toàn và thuận tiện. Thông thường vùng đòi hỏi cho hành khách là 0,186m2/người,
dung lượng lớn nhất chuyên chở của thang chở người là 33,75 kG/0,093 m2 , đối với
chung cư là 450 kG, cửa hàng buôn bán 225 kG, toà nhà văn phòng là 900 – 1350 kG.
2.

Bộ giảm tốc:

Đây là khâu truyền lực truyền động năng từ đầu trục động cơ đến tang quay hay
puli dẫn động. Hợp giảm tốc có hai loại:
Hệ thống gồm nhiều bánh răng ăn khớp: có khả năng truyền lực lớn, làm việc
chắc chắn nhưng cồng kềnh, không êm được dùng khi tốc độ động cơ và của tang quay
không chênh lệch nhau lớn.
7


BÀI TẬP LỚN MÔN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC – NHÓM 8
Hệ thống bánh răng trục vít: có tỉ số truyền lớn, làm việc êm, có khả năng tự
hãm.

3.

Hệ thống puly truyền động và cáp nâng:

Phương pháp truyền động năng cho dây cáp để vận chuyển buồng thang, chia
thành hai loại:
 Kiểu tang trống: cơ cấu hình học như một cái trống được gắn liền với
trục truyền động, dây cáp có một đầu được gắn chặt cố định bên trong,
khi vận hành cáp quấn song song trống.

Buoàng
thang

Ñoái troïng

Tang troáng

Hình 1.5 Kiểu tang trống.
Phương pháp này có nhựơc điểm là nếu cáp dài sẽ gây cồng kềnh giảm tuổi thọ
cáp.
Puly ma sát: sử dụng ma sát giữa dây và puly để truyền động năng, sử dụng trong
các hệ thống thang máy mới.
4.

Đối trọng:

Là vật nặng treo đối diện với buồng thang trên ròng rọc nhằm triệt tiêu bớt một
phần mômen tạo ra do sức nặng của tải và buồng thang qua đó làm giảm mômen động
cơ.
Khối lượng đối trọng được chọn theo công thức sau:

Khối lượng đối trọng = khối lượng buồng thang + 70% khối lượng lớn nhất.

8


BÀI TẬP LỚN MÔN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC – NHÓM 8
5.

Cơ cấu kẹp ray:

Đây là một thiết bị an toàn được lắp đặt phía dưới buồng thang, khi làm việc nó
kẹp chặt lấy ray dẫn hướng, ghìm chặt buồng thang lại do tốc độ vượt mức cho phép,
dây đứt hay vì lý do nào đó.
Các kiểu cơ cấu kẹp ray :

6.



Kiểu bánh lệch tâm.



Kiểu móc.



Kiểu trục quay và nêm.

Công tắc bù cáp:

Đây là một công tắc ngắt mạch, được thực hiện thông qua một ròng rọc khi nó bị
nâng lên hay hạ xuống, theo sự di chuyển của buồng thang.
7.

Đệm dầu:

Làm việc theo nguyên tắc thủy lực, bộ phận chính là một xy lanh đựng dầu,
piston có khoan nhiều lỗ, khi buồng thang rơi mạnh đè lên piston thì dầu sẽ chảy vào
những lỗ làm cho va chạm êm hơn.
8.

Phanh hãm điện từ:
Phanh hãm chỉ hoạt động khi không có điện.

9.

Động cơ điện:
Là phần tử quan trọng của máy thang, nó cung cấp cơ năng cho việc di

chuyển buồng thang. Động cơ được nối với puly ma sát có hộp giảm tốc hoặc
không. Thang chở khách hầu hết có hộp giảm tốc, động cơ được sử dụng có tốc độ
định mức từ 600  1200 vòng/phút.
1.3. Các Yêu Cầu An Toàn Trong Thang Máy:
Hệ thống thang chỉ hoạt động khi:
 Cửa buồng thang và cửa thang hầm: buồng thang chỉ di chuyển khi đảm bảo
hai cửa trên đều đóng.
 Các công tắc giới hạn trên cùng và dưới cùng được đảm bảo.
9

BÀI TẬP LỚN MƠN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC – NHĨM 8
 Bảo đảm an tồn khi đứt dây, trượt cáp hoặc mất điện.
 Các cơng tắc an tồn và vận hành trong buồng thang hoạt động tốt.
 u cầu về kỹ thuật:
 Dừng chính xác buồng thang: buồng thang của thang máy cần phải dừng chính
xác so với mặt bằng của tầng cần dừng. Nếu buồng thang dừng khơng chính xác sẽ
gây ra các hiện tượng sau:


Đối với thang máy chở khách thì làm cho hành khách ra vào khó khăn,

tăng thời gian vào ra và do đó làm giảm năng suất thang máy.


Đối với thang máy chở hàng: gây khó khăn cho việc bốc xếp hàng hóa.



Để dừng chính xác buồng thang, cần tính đến một nữa hiệu số của hai

qng đường trượt khi phanh buồng thang đầy tải và phanh buồng thang
khơng tải theo cùng một hướng di chuyển. Các yếu tố ảnh hưởng đến dừng
chính xác buồng thang bao gồm: mơmen của cơ cấu phanh, mơmen qn
tính của buồng thang, tốc độ khi bắt đầu hãm và một số yếu tố khác.
Q trình hãm buồng thang xảy ra như sau: khi buồng thang đi đến gần sàn tầng,
cơng tắc chuyển đổi tầng cấp lệnh lên hệ thống điều khiển động cơ để dừng buồng

v

thang.

mức
dừng

Buồng thang
dừng

s' : quãng đường buồng thang đi trong thời
gian tác động của thiết bò điều khiển
s": quãng đường buồng thang đi được khi cơ
cấu phanh tác động
s1 : quãng đường trượt nhỏ nhất của buồng
thang khi phanh
s2 : quãng đường trượt lớn nhất của buồng
thang khi phanh

Mức đặt cảm
biến dòng



Đảm bảo khả năng làm việc cao và độ an tồn tối đa nhất.
10


BÀI TẬP LỚN MÔN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC – NHÓM 8


Độ biến thiên gia tốc ở phạm vi cho phép : gia tốc tối ưu đảm bảo năng

suất cao, không gây ra cảm giác khó chịu cho khách được đưa ra trong bảng
sau:
Hệ truyền động điện

Động cơ KĐB rô to lồng sóc 1
cấp tốc độ
Động cơ KĐB rô to lồng sóc 2
cấp tốc độ
Động cơ KĐB rô to lồng sóc 2
cấp tốc độ
Hệ máy phát – động cơ(F-Đ)
Hệ máy phát – động cơ có
khuếch đại trung gian

Phạm vi

Tốc độ di

Gia tốc

Độ không chính

điều chỉnh

chuyển

(m/s2)

xác khi

tốc độ

(m/s)

1:1

0,8

1,5

 120  150

1 :4

0,5

1,5

 10  15

1 :4

1

1.5

 25  35

1 : 30

2

2

 10  15

1 : 100

2.5

0

 5  10

dừng(mm)

Bảng 1-1. Thông số của các hệ truyền động.

11


BÀI TẬP LỚN MÔN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC – NHÓM 8

CHƯƠNG 2 CÁC HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG TRONG THANG MÁY
Khi thiết kế hệ trang bị điện – điện tử cho thang máy, việc lựa chọn một hệ
truyền động, chọn loại động cơ phải dựa trên các yêu cầu sau:
 Độ chính xác khi dừng.
 Tốc độ di chuyển buồng thang.
 Gia tốc lớn nhất cho phép.

 Phạm vi điều chỉnh tốc độ.
Hệ truyền động động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc thường dùng cho thang
máy chở hàng tốc độ chậm.
Hệ truyền động xoay chiều dùng động cơ không đồng bộ nhiều cấp tốc độ
thường dùng cho các thang máy chở khách tốc độ trung bình.
Hệ truyền động một chiều máy phát- động cơ khuyếch đại trung gian thường
dùng cho các thang máy cao tốc.
Trong nhứng năm gần đây, sự phát triển của kỹ thuật điện tử công suất, các hệ
truyền động một chiều dùng bộ biến đổi tĩnh đã được ứng dụng trong điều khiển thang
máy cao tốc với tốc độ tới 5m/s.
2.1. Hệ Thống Tự Động Khống Chế Thang Máy Tốc Độ Trung Bình:
Hệ truyền động dùng cho thang máy tốc độ trung bình thường là hệ truyền động
xoay chiều với động cơ không đồng bộ hai cấp tốc độ. Hệ này đảm bảo dừng chính
xác cao, thực hiện bằng chuyển tốc độ của động cơ xuống tốc độ thấp
(v=2,5m/s),trước khi buồng thang sắp đến sàn tầng. Hệ này thường dùng cho các thang
máy chở khách trong các nhà cao tầng với tốc độ di chuyển buồng thang dưới 1m/s.

12


BÀI TẬP LỚN MÔN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC – NHÓM 8

Hình 2.1 Thang máy truyền động có bánh răng.
2.2. Hệ Thống Tự Động Khống Chế Thang Máy Cao Tốc:
Thang máy cao tốc thường di chuyển với tốc độ v  3m/s thường dùng hệ truyền
động một chiều. Buồng thang được treo lên puly kéo cáp nối trực tiếp với trục động cơ
truyền động thông qua hộp giảm tốc. Trong mạch điều khiển thang máy cao tốc, công
tắc chuyển đổi tầng là loại phi tiếp điểm. Công tắc chuyển đổi tầng phi tiếp điểm
thường dùng là loại cảm biến vị trí kiểu cảm ứng và cảm biến vị trí dùng tế bào quang
điện.

Hình 2.2 Cấu tạo cảm biến kiểu cảm ứng.
13


BÀI TẬP LỚN MÔN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC – NHÓM 8

Hình 2.3 Sự phụ thuộc của L = f(s)
Nguyên tắc hoạt động của cảm biến kiểu cảm ứng:
Khi mạch từ hở, do điện kháng của cuộn dây bé, dòng xoay chiều qua cuộn dây
khá lớn. Khi thanh sắt động 1 làm kín mạch từ, từ thông sinh ra trong mạch từ tăng,
làm tăng điện cảm L của cuộn dây và dòng đi qua cuộn dây sẽ giảm xuống.
Nếu đấu nối tiếp với cuộn dây của bộ cảm biến một rơle ta sẽ được một phần tử
phi tiếp điểm để dùng trong hệ thống điều khiển. Tùy theo mạch sử dụng, chúng ta có
thể dùng nó làm công tắc chuyển đổi tầng, cảm biến để thực hiện dừng chính xác
buồng thang hoặc cảm biến để chỉ thị vị trí buồng thang.

Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý của cảm biến kiểu cảm ứng
Cuộn dây của rơle tầng được đấu nối tiếp với cuộn dây của cảm biến kiểu cảm
ứng CB. Để nâng cao độ tin cậy, song song với cuộn dây của bộ cảm biến đấu thêm tụ
C. Trị số điện dung của tụ điện điện được chọn sao cho thanh sắt động che kín mạch từ
để tạo được dòng cộng hưởng. Khi mạch từ của cảm biến hở, dòng điện đi qua cuộn
dây của rơle Rtr đủ lớn làm cho nó tác động. Và khi mạch từ kín, dòng điện đi qua
cuộn dây giảm xuống gần bằng không, rơle không tác động. Thông thường bộ cảm
biến được lắp ở thành giếng thang, thanh sắt động được lắp ở buồng thang.

14


BÀI TẬP LỚN MÔN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC – NHÓM 8

2.3. Tự động khống chế thang máy dùng các phần tử lôgic:
Để nâng cao độ tin cậy trong quá trình hoạt động của thang máy, ngày nay hệ
thống tự động tự động khống chế hệ truyền động điện thang máy dùng các phần tử phi
tiếp điểm. Ưu điểm của các phần tử lôgic là số lượng phần tử điều khiển trong mạch
điều khiển là ít nhất.
2.4. Các phương thức điều khiển truyền động:

Hình 2.5 Mô hình hệ điều khiển thang máy.
2.4.1.

Điều khiển DC SCR:

Được sử dụng trong thang máy tốc độ từ 50 đến 1000 RPM.
Động cơ một chiều sử dụng điện áp để đạt được tốc độ và dòng điện biến thanh
môment ngõ ra. Một hệ điều khiển DC SCR phải có khả năng cung cấp điện áp và
dòng điện theo yêu cầu để vận hành dưới tất cả các điều kiện của tải và tốc độ.

15


BÀI TẬP LỚN MÔN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC – NHÓM 8

Hình 2.6 Trình tự mở tắt thang máy trong điều khiển DC SCR.
2.4.2. Inverter control:
Động cơ cảm ứng AC có thể điều chỉnh bởi bộ cảm biến AC, để chuyển điện áp
và tần số cung cấp cho motor. Tốc độ động cơ sẽ tương ứng với tần số cung cấp. Một
bộ biến đổi AC phải có khả năng cung cấp giá trị thực của dòng điện môtor yêu cầu
liên tục trong mọi điều kiện của tải và tốc độ.
2.4.3. Truyền động thủy lực và cơ khí:
Truyền động thuỷ lực và cơ khí được sử dụng ở thang máy tốc độ thấp đến trung

bình.
Thang máy có bánh răng dùng cho thang máy tốc độ thấp.
Thang máy có cơ cấu thanh răng được truyền động thẳng đứng bởi các bánh răng
truyền. Tốc độ nằm trong khoảng từ 100 đến 200 FPM, những thang máy loại này
được truyền động bằng động cơ hai cấp tốc độ hoặc động cơ một chiều với máy phát.

16


BÀI TẬP LỚN MÔN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC – NHÓM 8
2.4.4. Vector control:
Sử dụng cho thang máy với tốc độ từ 500 đến 700 FPM. Giống như ở cần phải
chuyển điện áp sang một chiều để điều khiển.

Hình 2.7 Trình tự mở tắt thang máy trong điều khiển Vector..

17


BÀI TẬP LỚN MÔN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC – NHÓM 8

CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ PLC (SIEMENS)
3.1. Giới thiệu về PLC S7-1200.
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. Sự kết
hợp giữa thiết kế thu gọn, cấu hình linh hoạt và tập lệnh mạnh mẽ đã khiến cho S71200 trở thành một giải pháp hoàn hảo dành cho việc điều khiển nhiều ứng dụng đa
dạng khác nhau.
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, có thể bao gồm các hoạt
động như logic Boolean, việc đếm, định thì, các phép toán phức hợp và việc truyền
thông với các thiết bị thông minh khác.
Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ việc truy xuất đến 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.
CPU cung cấp một cổng PROFINET để giao tiếp qua một mạng PROFINET.
Các module truyền thông là có sẵn dành cho việc giao tiếp qua các mạng RS232 hay
RS485.

18


BÀI TẬP LỚN MÔN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC – NHÓM 8

1. Bộ phận kết nối nguồn
2. Các bộ phận kết nối nối dây của người dùng có thể tháo được (phía sau
các nắp che)
3. Khe cắm thẻ nhớ nằm dưới cửa phía trên
4. Các LED trạng thái dành cho I/O tích hợp
5. Bộ phận kết nối PROFINET (phía trên của CPU).
Các kiểu CPU khác nhau cung cấp một sự đa dạng các tính năng và dung lượng
giúp cho người dùng tạo ra các giải pháp có hiệu quả cho nhiều ứng dụng khác nhau.

19

BÀI TẬP LỚN MÔN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC – NHÓM 8

Bảng 3-1 Các thông số của 3 loại CPU.
Họ S7-1200 cung cấp một số lượng lớn các module tín hiệu và bảng tín hiệu để
mở rộng dung lượng của CPU. Người dùng còn có thể lắp đặt thêm các module truyền
thông để hỗ trợ các giao thức truyền thông khác.

20


BÀI TẬP LỚN MÔN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC – NHÓM 8

Hình 3.1 Các loại modules.
Khả năng mở rộng của từng loại CPU tùy thuộc vào các đặc tính, thông số và
quy định của nhà sản xuất.
S7-1200 có các loại module mở rộng sau:
- Communication module (CP).
- Signal board (SB)
- Signal Module (SM)
Các đặc tính của module mở rộng như sau:

Bảng 3-2 Các thông số của một số module mở rộng.

21


BÀI TẬP LỚN MÔN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC – NHÓM 8
3.1.1. Giao tiếp
S7-1200 hỗ trợ kết nối Profibus và kết nối PTP (point to point).

 Giao tiếp PROFINET với:
 Các thiết bị lập trình
 Thiết bị HMI
 Các bộ điều khiển SIMATIC khác
 Hỗ trợ các giao thức kết nối:
 TCP/IP
 SIO-on-TCP
 Giao tiếp với S7

Hình 3.2 Kết nối các thiết bị.
3.1.2.

Các module truyền thông.

Họ S7-1200 cung cấp các module truyền thông (CM) dành cho các tính năng bổ
sung vào hệ thống. Có 2 module truyền thông: RS232 và RS485.
 CPU hỗ trợ tối đa 3 module truyền thông
 Mỗi CM kết nối vào phía bên trái của CPU (hay về phía bên trái của một
CM khác)
22


BÀI TẬP LỚN MÔN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC – NHÓM 8
 Các LED trạng thái dành cho module truyền thông
 Bộ phận kết nối truyền thông
3.2. Ngôn ngữ lập trình của PLC S7 12000
3.2.1. Phương pháp lập trình.
Cách lập trình cho S7 – 1200 nói riêng và cho các PLC của Siemen nói chung
dựa trên hai phương pháp cơ bản :
 Phương pháp hình thang (Ladder Logic viết tắt là LAD): là một ngôn ngữ lập

trình bằng đồ hoạ .Những thành phần cơ bản dùng trong LAD tương ứng với các thành
phần của bảng điều khiển bằng rơle.
 Phương pháp liệt kê lệnh ( Statement List viết tắt là STL): là phương pháp thể
hiện chương trình fười dạng tập hợp các câu lệnh . Mỗi câu lệnh trong chương trình
,kể cả các lệnh hình thức biểu diễn một chức năng của PLC.
3.2.2. Tập lệnh S7 – 1200
a. Lệnh xử lý bít
Contact thường mở.
Contact thường đóng
Cuộn hút
Cuộn hút thường đóng.

Tiếp điểm đảo trạng thái của dòng cung cấp
Tiếp điểm chuyển đổi dương cho phép dòng cung cấp thông mạch
trong một vòng quét khi xung điều khiển từ 0 lên 1
Tiếp điểm chuyển đổi âm cho phép dòng cung cấp thông mạch
trong một vòng quét khi xung điều khiển từ 1 xuống 0

23


BÀI TẬP LỚN MÔN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC – NHÓM 8
b. Mạch nhớ S - R
Mô tả lệnh S – R bằng LAD
Mô tả

LAD

Toán hạng

Đóng một mảng gồm n các tiếp S_BIT : I, Q,M,SM,T,C,V (bit)
điểm kể từ S_bit

n:IB,QB,MB,SMB,VB(byte),AC,hằng

Ngắt một mảng gồm n các tiếp số, *VD, *AC
điểm kể từ S_ bit .Nếu S_bit là
chỉ vào Timer hoặc Counter thì
lệnh sẽ xoá bit đầu ra của
Timer/Counter đó
S_bit

n

( S_l )
S_bit

n

( R_l )

Đóng đồng thời một mảng gồm S_bit: Q (bit )
n các tiếp điểm kể từ S_bit

n: IB,QB,MB,SMB,VB(byte),

Ngắt tức thời một mảng gồm n AC,hằng số,*VD,*AC
các tiếp điểm kể từ địa chỉ S_bit

c. Lệnh Timer, Counter.

 Timer.
Sử dụng Timer để tạo chương trình trễ định thời. Số lượng timer phụ thuộc vào
người dùng vào số vùng nhớ của CPU. Mỗi timer sử dụng 16 byte IEC_Timer dữ liệu
kiểu cấu trúc DB, Step 7 tự tạo khối DB khi lấy khối Timer.

Timer TP tạo một chuỗi xung với độ rộng xung đặt trước.

24


BÀI TẬP LỚN MÔN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC – NHÓM 8

Timer trễ không nhớ TON

Timer trễ xuống TOFF

Timer TONR - Timer trễ sườn lên có nhớ

 Counter
Lệnh Counter được dùng để đếm các sự kiện ở ngoài hay các sự kiện quá trình ở
trong PLC. Mỗi Counter sử dụng cấu trúc lưu trữ của khối dữ liệu DB để làm dữ liệu
của Counter. Step 7 tự động tạo khối DB khi lấy lệnh.

CTU – Counter đếm lên.

25