MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM PLC GIAO TIẾP WINCC

Đồ án 2

Mô hình thí nghiệm PLC

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ



ĐỒ ÁN CHUYÊN
NGÀNH
ĐỀ TÀI:

MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM PLC
GIAO TIẾP WINCC
GVHD: Thạc sĩ TRẦN VĂN TRINH
SVTH : Nhóm II

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.

Nguyễn Phan Long Hồ
Nguyễn Thanh Huy

Nguyễn Văn Thuận
Nguyễn Quang Thiệu
Lê Duy Bình
Văn Sỹ Nhân
Trần Đìnnh Quốc
Nguyễn Văn Hùng
Pham Viết Duy

GVHD: Th.S Trần Văn Trinh

1

08023751
08030601
08023691
08023951
08024231
08021831
08022091
08022741
08025651
SV thực hiện: Nhóm II


Đồ án 2

Mô hình thí nghiệm PLC

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2009

GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ PLC
Điều khiển tự động không còn mới mẻ trên thế giới. Nó đã có mặt từ rất sớm từ
khi nền khoa học công nghệ của con người có những tiến bộ đầu tiên. Bắt đầu từ việc
con người không thỏa mãn những nhu cầu trong sinh hoạt và lao động sản xuất, những
ứng dụng điều khiển tự động đầu tiên đã ra đời để thỏa mãn những nhu cầu đó. Tiếp
theo là trong quá trình phân công lao động đã đẩy ngành Điều khiển tự động đã trở
thành một ngành khoa học kỹ thuật chuyên nghiên cứu và ứng dụng của ngành Điều
khiển tự động vào lao động sản xuất, đời sống sinh hoạt của con người,kết hợp với
nhiều lĩnh vực khoa học kỹ thuật khác.Trong nông nghiệp,Trong công nghiệpTrong
sinh hoạt………………
PLC ngày càng có nhiều ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực công nghiệp nhờ vào các
tính năng ưu việc mà nó có được: PLC có khả năng thay thế hoàn toàn các phương
pháp điều khiển trước đây,khả năng điều khiển thiết bị dễ dàng và linh hoạt dựa vào
việc lập trình trên 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, đình chỉ những chức năng của máy hoặc một dây
chuyền công nghiệp… Để hiểu rõ về bộ điều khiển lập trình PLC này nhóm em đã
chọn đề tài “MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM PLC BĂNG CHUYỀN PHÂN LOẠI SẢN
PHẨM GIAO TIẾP PLC VỚI WINCC”.
Trong quá trìnhnh tìm hiểu và hoàn thành đề tài, nhóm đã có nhiều cố gắng tìm
hiểu và học hỏi những kiến thức cần thiết để hoàn thành tốt đề tài. Tuy nhiên, do thời
gian nghiên cứu có hạn và kiến thức chúng em còn co nhiều hạn chế,co nhiều sai sót,
mong được sự thông cảm của quý thầy cô.
GVHD: Th.S Trần Văn Trinh

2

SV thực hiện: Nhóm II

Đồ án 2

Mô hình thí nghiệm PLC

LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian nghiên cứu và hoàn thành đề tài, nhóm đã nhận được nhiều sự
giúp đỡ của quý thầy cô và các bạn. Nhóm xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong
khoa Công nghệ Điện tử đã tạo điều kiện thuận lợi cho nhóm có thời gian và điều kiện
mọi mặt để nghiên cứu. Nhóm cũng xin chân thành cảm ơn Giáo viên hướng dẫn –
Ths.Trần Văn Trinh đã truyền đạt những kiến thức về chuyên ngành rất bổ ích và cần
thiết để nhóm hoàn thành tốt đề tài này.

GVHD: Th.S Trần Văn Trinh

3

SV thực hiện: Nhóm II


Đồ án 2

Mô hình thí nghiệm PLC

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn:
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................

Nhận xét của giáo viên phản biện:
GVHD: Th.S Trần Văn Trinh

4

SV thực hiện: Nhóm II


Đồ án 2

Mô hình thí nghiệm PLC

.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................

Giới thiệu sơ lượt về PLC.....................................................................................1
Lời cảm ơn......................................................................................................2
GVHD: Th.S Trần Văn Trinh

5

SV thực hiện: Nhóm II


Đồ án 2

Mô hình thí nghiệm PLC

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn..................................................................3
Nhận xét của giáo viên phản biện...................................................................4
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ PLC.............................................6
1/ KHÁI NIỆM HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN..................................................6
2/CẤU HÌNH HỆ THỐNG..........................................................................11
3/CẤU TRÚC BỘ NHỚ..............................................................................16
4/ LẬP TRÌNH PLC.....................................................................................22
5/ CÁC MODULE MỞ RỘNG....................................................................37
CHƯƠNG 2 : MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM PLC.............................................44
1/ MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM PLC..............................................................44
2/ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ............................................................................45
3/ SƠ ĐỒ CHI TIẾC....................................................................................46
4/ CÁC CẢM BIẾN……………………………………………………….50
CHƯƠNG 3: PHẦN MỀM STEP7- MICROWIN32.....................................51
1/GIAO DIỆN PHẦN MỀM.....................................................................51
2/ LẬP TRÌNH TUYẾN TÍNH VÀ CẤU TRÚC......................................56
3/CÁC BƯỐC ĐỂ LẬP TRÌNNH CHO MỘT CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU

KHIỂN CHO PLC S7-200……………………………………………57
4/ TẬP LỆNH TRONG S7-200.................................................................59
CHƯƠNG 4: LẬP TRÌNH WINCC VỚI S7 – 200.........................................89
1/ DÙNG WINCC TẠO GIAO DIỆN GỒM 2 NÚT NHẤN ON VÀ OFF
ĐỂ BẬT ĐÈN.....................................................................................89
2/ THIẾT LẬP GIAO DIỆNVÀ VẼ ĐỒ THỊ ĐÁP ỨNG.....................100
CHƯƠNG 5:MỘT SỐ BÀI TẬP ƯNG DỤNG CỦA PLC…………………106

CHƯƠNG I

SƠ LƯỢC VỀ PLC
GVHD: Th.S Trần Văn Trinh

6

SV thực hiện: Nhóm II


Đồ án 2

Mô hình thí nghiệm PLC

1 KHÁI NIỆM HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN:
Hệ thống điều khiển là tập hợp các thiết bị và dụng cụ điện tử. Nó được dùng
để vận hành một quá trình hoặc một hoạt động chế tạo một cách ổn định, chính xác và
thông suốt. Nó hoạt động dưới bất kỳ những thức nào và khác nhau trong phạm vi của
thiết bị, từ cung cấp năng lượng đến một thiết bị bán dẫn.
Ngày nay việc tăng nhanh công nghệ cũng như nhu cầu tự động hoá rất cao,
đặc biệt là trong công nghiệp, công việc điều khiển rắc rối phức tạp được hoàn thành
với một hệ tự động hóa cao. Thiết bị mà có thể phục vụ cho việc điều khiển này một

cách thông minh, chính xác thì phải cần nói đến là PLC. - PLC viết tắt của
Programmable Logic Controller , là thiết bị điều khiển lập trình được (khả trình) cho
phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập
trình. Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện. Các sự
kiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua
các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện được đếm
PLC là thiết bị dieu khien lập trình được, được thiết kế chuyên dùng trong công
nghiệp để điều khiển các tiến trình xử lý từ đơn giản đến phức tạp. la một hệ thống tự
động, ngoài các tín hiệu nối kết đến các đường thiết bị ( như là các bảng điều khiển,
motor, sensor, ….) PLC còn có khả năng chuyển giao mạng, nghĩa là các PLC sẽ nối
lại với nhau theo chuẩn giao tiếp của từng loại PLC và vì vậy có thể cho phép xử lý
một hệ thống lớn và xử lý kết hợp.
1.1. PLC ( PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER ):
PLC được nhiều hãng chế tạo, và mỗi hãng có nhiều họ khác nhau, và có nhiều phiên
bản trong mỗi họ, chúng khác nhau về tính năng và giá thành, phù hợp với bài toán
đơn giản hay phức tạp. Ngoài ra còn có các bộ ghép mở rộng cho phép ghép nhiều bộ
PLC nhỏ để thực hiện các chức năng phức tạp, hay giao tiếp với máy tính tạo thành
một mạng tích hợp, việc thực hiện theo dõi, kiểm tra, điều khiển một quá trình công
nghệ phức tạp hay toàn bộ một phân xưởng sản xuất. Mặc dù vậy, một hệ thống
GVHD: Th.S Trần Văn Trinh

7

SV thực hiện: Nhóm II


Đồ án 2

Mô hình thí nghiệm PLC

điều khiển dùng bất cứ loại PLC nào đều cũng có cấu trúc như hình sau :
+ Ngõ vào dạng số: gồm hai trạng thái ON và OFF. Khi ở trạng thái ON thì ngõ
vào số được coi như ở mức logic 1 hay mức logic cao. Khi ở trang thái OFF thì ngõ
vào có thể được coi như ở mức logic 0 hay mức logic thấp.
+ Ngõ ra số: gồm hai trạng thái ON và OFF. Các ngõ ra này thường được nối ra
để điều khiển các cuộn dây contactor, đèn tín hiệu…
+ Thiết bị đầu vào: gồm các thiết bị tạo ra tín hiệu điều khiển thương là nút
nhấn, cảm biến.
1.2. Nguyên lý hoạt động của PLC :PLC là bộ điều khiển mà tùy thuộc vào
người sử dụng nó có thể thực hiện một loạt hay trình tự các sự kiện, các sự kiện này
được kích hoạt bởi các tác nhân kích thích (hay còn gọi là cổng vào) tác động vào
PLC hoặc qua các hoạt động có trể như thời gian định thời hay các sự kiện được
đếm. : CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC. Bộ xử lý sẽ đọc và kiểm tra
chương trình được chứa trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện thứ tự từng lệnh trong
chương trình , sẽ đóng hay ngắt các đầu ra. Các trạng thái ngõ ra ấy được phát đến các
thiết bị liên kết để thực thi. Và toàn bộ các hoạt động thực thi đó đều phụ thuộc vào
chương trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ.
Một khi một sự kiện được kích hoạt, thật sự là nó bật ON hay OFF thiết bị bên ngoài
hay còn gọi là thiết bị vật lý ( các thiết bị này gắn vào cổng ra của nó ) . Như vậy
chúng ta có thể hiểu rằng PLC là một bộ “điều khiển logic theo chương trình “. Ta chỉ
cần thay đổi chương trình cài đặt trong PLC là PLC có thể thực hiện được các chức
năng khác nhau, điều khiển trong những môi trường khác nhau.
Cấu trúc PLC có thể được phân thành các thành phần như hình vẽ:

GVHD: Th.S Trần Văn Trinh

8

SV thực hiện: Nhóm II

Đồ án 2

Mô hình thí nghiệm PLC
Power Supply

Input
Interface

Central Processing Unit
( CPU)

Output
Interface

Memory

- Đơn vị xử lý trung tâm: CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC. Bộ
xử lý sẽ đọc và kiểm tra chương trình được chứa trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện thứ
tự từng lệnh trong chương trình , sẽ đóng hay ngắt các đầu ra. Các trạng thái ngõ ra ấy
được phát đến các thiết bị liên kết để thực thi. Và toàn bộ các hoạt động thực thi đó
đều phụ thuộc vào chương trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ.
- Hệ thống Bus: Hệ thống Bus là tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm
nhiều đường tín hiệu song song:
+ Address Bus : Bus địa chỉ dùng để truyền địa chỉ đến các Module khác
nhau.
+ Data Bus : Bus dùng để truyền dữ liệu.
+ Control Bus : Bus điều khiển dùng để truyền các tín hiệu định thì và
điểu khiển đồng bộ các hoạt động trong PLC .
- Trong PLC các số liệu được trao đổi giữa bộ vi xử lý và các module vào ra thông

qua Data Bus. Address Bus và Data Bus gồm 8 đường, ở cùng thời điểm cho phép
truyền 8 bit của 1 byte một cách đồng thời hay song song.
- Nếu một module đầu vào nhận được địa chỉ của nó trên Address Bus , nó sẽ
chuyển tất cả trạnh thái đầu vào của nó vào Data Bus. Nếu một địa chỉ byte của 8 đầu
ra xuất hiện trên Address Bus, module đầu ra tương ứng sẽ nhận được dữ liệu từ Data
bus. Control Bus sẽ chuyển các tín hiệu điều khiển vào theo dõi chu trình hoạt động
của PLC . Các địa chỉ và số liệu được chuyển lên các Bus tương ứng trong một thời
gian hạn chế.
- Hệ thống Bus sẽ làm nhiệm vụ trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và I/O . Bên
cạnh đó, CPU được cung cấp một xung Clock có tần số từ 1¸8 MHZ. Xung này quyết
GVHD: Th.S Trần Văn Trinh

9

SV thực hiện: Nhóm II


Đồ án 2

Mô hình thí nghiệm PLC

định tốc độ hoạt động của PLC và cung cấp các yếu tố về định thời, đồng hồ của hệ
thống.
- Bộ nhớ:
+ PLC thường yêu cầu bộ nhớ trong các trường hợp : Làm bộ định thời cho các
kênh trạng thái I/O. Làm bộ đệm trạng thái các chức năng trong PLC như định thời,
đếm, ghi các Relay.
+ Mỗi lệnh của chương trình có một vị trí riêng trong bộ nhớ, tất cả mọi vị trí
trong bộ nhớ đều được đánh số, những số này chính là địa chỉ trong bộ nhớ . Địa chỉ
của từng ô nhớ sẽ được trỏ đến bởi một bộ đếm địa chỉ ở bên trong bộ vi xử lý. Bộ vi

xử lý sẽ giá trị trong bộ đếm này lên một trước khi xử lý lệnh tiếp theo. Với một địa
chỉ mới , nội dung của ô nhớ tương ứng sẽ xuất hiện ở đấu ra, quá trình này được gọi
là quá trình đọc . Bộ nhớ bên trong PLC được tạo bỡi các vi mạch bán dẫn, mỗi vi
mạch này có khả năng chứa 2000 - 16000 dòng lệnh , tùy theo loại vi mạch. Trong
PLC các bộ nhớ như RAM, EPROM đều được sử dụng .
+ RAM (Random Access Memory ) có thể nạp chương trình, thay đổi hay
xóa bỏ nội dung bất kỳ lúc nào. Nội dung của RAM sẽ bị mất nếu nguồn điện nuôi bị
mất . Để tránh tình trạng này, các PLC đều được trang bị một pin khô, có khả năng
cung cấp năng lượng dự trữ cho RAM từ vài tháng đến vài năm. Trong thực tế RAM
được dùng để khởi tạo và kiểm tra chương trình. Khuynh hướng hiện nay dùng
CMOSRAM nhờ khả năng tiêu thụ thấp và tuổi thọ lớn .
+ EPROM (Electrically Programmable Read Only Memory) là bộ nhớ mà
người sử dụng bình thường chỉ có thể đọc chứ không ghi nội dung vào được. Nội dung
của EPROM không bị mất khi mất nguồn, nó được gắn sẵn trong máy, đã được nhà
sản xuất nạp và chứa hệ điều hành sẵn. Nếu người sử dụng không muốn mở rộng bộ
nhớ thì chỉ dùng thêm EPROM gắn bên trong PLC. Trên PG (Programer) có sẵn chỗ
ghi và xóa EPROM.
+ EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) liên
kết với những truy xuất linh động của RAM và có tính ổn định. Nội dung của nó có
thể được xóa và lập trình bằng điện, tuy nhiên số lần là có giới hạn.
GVHD: Th.S Trần Văn Trinh

10

SV thực hiện: Nhóm II


Đồ án 2

Mô hình thí nghiệm PLC

Môi trường ghi dữ liệu thứ tư là đĩa cứng hoặc đĩa mềm, được sử dụng trong máy
lập trình . Đĩa cứng hoặc đĩa mềm có dung lượng lớn nên thường được dùng để lưu
những chương trình lớn trong một thời gian dài .
Kích thước bộ nhớ :
+ Các PLC loại nhỏ có thể chứa từ 300 -1000 dòng lệnh tùy vào công nghệ
chế tạo.
+ Các PLC loại lớn có kích thước từ 1K - 16K, có khả năng chứa từ 2000 16000 dòng lệnh. Ngoài ra còn cho phép gắn thêm bộ nhớ mở rộng như RAM ,
EPROM.
-Các ngõ vào ra I/O: trên PLC, điều này làm cho việc kiểm tra hoạt động nhập
xuất trở nên dể dàng và đơn giản. Bộ Các đường tín hiệu từ bộ cảm biến được nối vào
các module ( các đầu vào của PLC ), các cơ cấu chấp hành được nối với các module ra
( các đầu ra của PLC ). Hầu hết các PLC có điện áp hoạt động bên trong là 5V, tín hiệu
xử lý là 12/24VDC hoặc 100/240VAC. Mỗi đơn vị I/O có duy nhất một địa chỉ, các
hiển thị trạng thái của các kênh I/O được cung cấp bởi các đèn LED xử lý đọc và xác
định các trạng thái đầu vào (ON,OFF) để thực hiện việc đóng hay ngắt mạch ở đầu ra .
1.3. THIẾT BỊ I/O ( Input/Output devices)
Thiết bị nhập ( Input devices ) : Sự “thông minh” của một hệ thống tự động hoá
phụ thuộc vào khả năng của PLC: đọc các tín hiệu từ các kiểu khác nhau như : Nút ấn,
phím, cầu dao, hoặc các thiết bị cảm ứng tự động đặc biệt như proximity switch, limit
switch, photoelectric sensor, level sensor….kiểu của các tín hiệu nhập đến PLC sẽ là
logic ON/OFF hoặc tín hiệu tương tự.
Thiết bị xuất ( Output devices ): Hệ thống tự động là chưa đầy đủ và hệ thống
PLC gần như tê liệt khi không có sự giao diện, liên lạc với trường thiết bị xuất. Một
vài của phần lớn chung các thiết bị được điều khiển là motor, solenoids, relay
indicators, buzzer…. Xuyên suốt các hoạt động của motors và solenoids, PLC có thể
điều khiển từ một chọn đơn lẻ và nơi hệ thống đến nhiều hệ thống servo phức tạp. Đây
là kiểu của thiết bị xuất là cơ cấu của một hệ thống tự động hoá và vì thế nó ảnh
hưởng trực tiếp đến quá trình của hệ thống.
GVHD: Th.S Trần Văn Trinh

11

SV thực hiện: Nhóm II


Đồ án 2

Mô hình thí nghiệm PLC

1.4. THỜI GIAN QUÉT ( Scan Time)
Quá trình của việc đọc tín hiệu nhập, thi hành chương trình và cập nhật xuất
được biết như là “quét “. Thời gian quét thông thường là quá trình liên tục và thi hành
một chuỗi nối tiếp nhau của việc đọc trạng thái trạng thái nhập, xác định mức điều
khiển logic và cập nhật lại việc xuất ra tín hiệu điều khiển. Sự chỉ ra rõ thời gian quét
làm thế nào để cho bộ điều khiển có thể đáp ứng nhanh đến trường nhập và sự giải đáp
chính xác cho logic điều khiển.

I/O Update

Program Scan

Những yếu tố ảnh hưởng đến thời gian quét : Thời gian đòi hỏi để làm scan đơn có giá
trị thay đổi từ 0.1 ms đến vài chục ms được xác định trên tốc độ truy xuất CPU của nó
và độ dài chương trình của người sử dụng.
2. CẤU HÌNH HỆ THỐNG
2.1. CẤU HÌNH PHẦN CỨNG:
PLC bản chất là bộ điều khiển lập trình và được xem như là máy tính công nghiệp,
do công nghệ ngày càng cao vì vậy lập trình PLC cũng ngày càng thay đổi về cấu
hình hệ thống mà quan trọng nhất là bộ xử lý trung tâm ( CPU ), sự thay đổi này

theo các cách nhằm làm cải thiện một số tính năng, số lệnh, bộ nhớ, số đầu I/O, tốc
độ quét …. Vì vậy xuất hiện rất nhiều loại PLC.
S7-200 là thiết bị điều khiển logic loại nhỏ của hãng Siemens (Đức) có cấu trúc
theo kiểu modul và có các modul mở rộng. Các modul này được sử dụng cho nhiều
ứng dụng lập trình khác nhau. Thành phần cơ bản của S7-200 là khối vi xử lý CPU
224:

GVHD: Th.S Trần Văn Trinh

12

SV thực hiện: Nhóm II


Đồ án 2

Mô hình thí nghiệm PLC

Trong phạm vi giáo trình này ta chỉ chú ý phân tích S7-200 với CPU 224 bao
gồm:



4096 từ đơn ( 4K byte ) thuộc miền nhớ đọc/ghi non-volatile để lưu
chương trình (vùng nhớ có giao diện với EEROM).



2560 từ đơn ( 2.5K byte ) kiểu đọc/ghi để lưu dữ liệu trong đó 512 từ
đầu thuộc miền non-volatile.



14 cổng vào và 10 cổng ra logic.



Có 7 modul để mở rộng thêm cổng vào/ra bao gồm bao gồm cả modul
analog.



Tổng số cổng vào/ra cực đại là 128 cổng vào và 128 cổng ra.



256 Timer chia làm 3 loại theo độ phân giải khác nhau: 4 timer 1 ms, 16
timer 10 ms, và 108 timer 100ms.



256 bộ đếm chia làm ba loại : chỉ đếm tiến, chỉ đếm lùi và vừa đếm tiến
vừa đếm lùi.



688 bit nhớ đặc biệt dùng để thông báo trạng thái và đặt chế độ làm việc.



Các chế độ ngắt và xử lý ngắt gồm: ngắt truyền thông, ngắt theo sườn
lên hoặc sườn xuống của xung, ngắt thời gian, ngắt của bộ đếm tốc độ cao và ngắt
truyền xung.



3 bộ đếm tốc độ cao với nhịp 2 KHz và 7 KHz.



2 bộ phát xung nhanh cho dãi xung kiểu PTO hoặc kiểu PWM.



2 bộ điều chỉnh tương tự.

GVHD: Th.S Trần Văn Trinh

13

SV thực hiện: Nhóm II


Đồ án 2


Mô hình thí nghiệm PLC
Toàn bộ vùng nhớ không bị mất dữ liệu trong khoảng thời gian 190 giờ

khi PLC bị mất nguồn nuôi.

Cửa trên :
Cấp nguồn PLC
Giao tiếp ra điều khiển

Đèn báo trạng thái làm
việc PLC

Cửa bên :
Công tăc định chế độ làm việc

Cổng giao tiếp máy tính

Cửa dưới:
Giao tiếp vào điều khiển
Đầu vào Sensor

Mô tả các đèn báo trên S7-200, CPU 224:
 SF : đèn đỏ báo hiệu hệ thống bị hỏng. Đèn sáng lên khi PLC có hỏng
hóc.
 Run: đèn xanh RUN chỉ định PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiện
chương trình được nạp vào trong máy.
 Stop: đèn vàng STOP chỉ định rằng PLC đang ở chế độ dừng. Dừng
chương trình đang thực hiện lại.
2.2. SƠ ĐỒ ĐẤU DÂY :
CPU 224 có hai loại thông dụng dựa vào ký hiệu trên nắp máy bao
gồm:CPU 224 DC / DC / DC, CPU 224 AC / DC / RLY.
*Loại CPU 224 DC / DC / DC:
Cần được cấp nguồn điện một chiều DC 24V, các đầu vào và đầu ra
cũng cần được cấp nguồn điện DC 24 V. Sơ đồ đấu dây :

GVHD: Th.S Trần Văn Trinh

14

SV thực hiện: Nhóm II


Đồ án 2

Mô hình thí nghiệm PLC

*Loại CPU 224 AC / DC / RLY:
Cần được cấp nguồn điện xoay chiều một pha 220ACV, các đầu vào cần
được cấp nguồn điện DC 24 V và các đầu ra là các rơ le . Sơ đồ đấu dây :

2.3. CỔNG TRUYỀN THÔNG:
GVHD: Th.S Trần Văn Trinh

15

SV thực hiện: Nhóm II


Đồ án 2

Mô hình thí nghiệm PLC

S7-200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS 485 với phích nối 9 chân để
phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với các trạm PLC khác. Tốc độ

truyền cho máy lập trình kiểu PPI là 9600 baud. Tốc độ truyền cung cấp của PLC theo
kiểu tự do là từ 300 đến 38.400.

5
5
9

4

3
8

2
7

Chân
Giải thích
Đất
24VDC
Truyền và nhận dữ liệu
Không sử dụng
Đất
5VDC (R nội 100Ω)
24 VDC(120mA max)
Truyền và nhận dữ liệu
Không sử dụng

1
6

Sơ đồ chân cổng truyền thông

Ghép nối S7-200 với máy tính PC qua cổng RS-232 cần có cáp nối PC/PPI với
bộ chuyển đổi RS232/RS485.

*CÔNG TẮC CHỌN CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CHO PLC :
Công tắc chọn chế độ làm việc cho PLC nằm ở phía trên, bên cạnh các cổng ra
của S7-200, có ba vị trí cho phép chọn các chế độ làm việc khác nhau cho PLC.
GVHD: Th.S Trần Văn Trinh

16

SV thực hiện: Nhóm II


Đồ án 2

Mô hình thí nghiệm PLC

RUN: cho phép PLC thực hiện chương trình trong bộ nhớ. PLC S7-200 sẽ rời
khỏi chế độ RUN chuyển sang chế độ STOP nếu trong máy có sự cố, hoặc trong
chương trình gặp lệnh STOP, thậm chí ngay cả khi công tắc ở chế độ RUN. Nên quan
sát trạng thái thực tại của PLC theo đèn báo.
STOP: Cưỡng bức PLC dừng công việc thực hiện chương trình đang chạy và
chuyển sang chế độ STOP. Ở chế độ STOP PLC cho phép hiệu chỉnh lại chương trình
hoặc nạp một chương trình mới.
TERM: Cho phép máy lập trình tự quyết định một trong chế độ làm việc cho
PLC hoặc ở RUN hoặc ở STOP.
*CHỈNH ĐỊNH TƯƠNG TỰ:
Điều chỉnh tương tự ( 2 bộ trong CPU 224) cho phép điều chỉnh các biến tần

phải thay đổi và sử dụng trong chương trình. Núm chỉnh Analog được lắp đặt dưới nắp
đậy bên cạnh các cổng ra. Thiết bị chỉnh định có thể quay 270 độ.
*PIN VÀ NGUỒN NUÔI BỘ NHỚ:
Nguồn nuôi dùng để nuôi chương trình hoặc nạp một chương trình mới.
Nguồn pin có thể được sử dụng để mở rộng thời gian lưu trữ cho các dữ liệu có
trong bộ nhớ. Nguồn pin tự động chuyển sang trạng thái tích cực nếu như dung lượng
tụ nhớ bị cạn kiệt và nó phải thay thế vào vị trí đó để dữ liệu trong bộ nhớ không bị
mất đi.
3.CẤU TRÚC BỘ NHỚ :

3.1. Phân chia bộ nhớ:
Bộ nhớ của S7-200 được chia thành bốn vùng với một tụ có nhiệm vụ duy trì
dữ liệu trong một khoảng thời gian nhất định khi mất nguồn. Bộ nhớ của S7-200 có
tính năng động cao, đọc và ghi được trong toàn vùng, loại trừ phần các bit nhớ đặc
biệt được ký hiệu bởi SM ( special memory ) chỉ có thể truy nhập để đọc.

GVHD: Th.S Trần Văn Trinh

17

SV thực hiện: Nhóm II


Đồ án 2

Mô hình thí nghiệm PLC
EEPROM

Miền nhớ ngoài

Chương trình

Chương trình

Chương trình

Tham số

Tham số

Tham số

Dữ liệu

Dữ liệu

Dữ liệu

Tụ

Vùng đối tượng

Bộ nhớ trong và ngoài của S7-200



Vùng chương trình: là miền bộ nhớ được sử dụng để lưu trữ các lệnh

chương trình, vùng này thuộc kiểu non-volatile đọc/ ghi được.


Vùng tham số: là miền lưu trữ các tham số như: từ khoá, địa chỉ

trạm….cũng giống như vùng chương trình vùng tham số thộc kiểu non-volatile
đọc/ ghi được.


Vùng dữ liệu: được sử dụng để cất các dữ liệu của chương trình bao

gồm các kết quả các phép tính, hằng số được định nghĩa trong chương trình, bộ
đệm truyền thông …. một phần của vùng nhớ này ( 1KB đầu tiên đối với CPU
224 ) thuộc kiểu non-volatile đọc/ ghi được.


Vùng đối tượng: Timer, bộ đếm, bộ đếm tốc độ cao và các cổng vào/ra

tương tự được đặt trong vùng nhớ cuối cùng, vùng này không thuộc kiểu nonvolatile nhưng đọc/ghi được.
Hai vùng nhớ cuối có ý nghĩa quan trọngtrong việc thực hiện một chương trình,
do vậy sẽ được trình bày chi tiết ở mục tiếp theo.
*Vùng dữ liệu :
Vùng dữ liệu là một miền nhớ động. Nó có thể được truy nhập theo từng bit,
từng byte, từng từ đơn( word ) hoặc theo từng từ kép và được sử dụng làm miền lưu
GVHD: Th.S Trần Văn Trinh

18

SV thực hiện: Nhóm II


Đồ án 2

Mô hình thí nghiệm PLC

trữ dữ liệu cho các thuật toán, các hàm truyền thông, lập bảng, các hàm dịch chuyển,
xoay vòng thanh ghi, con trỏ địa chỉ…
Ghi các dữ liệu kiểu bảng bị hạn chế rất nhiều vì các dữ liệu kiểu bảng thường
chỉ được sử dụng theo những mục đích nhất định.
Vùng dữ liệu lại được chia ra thành những miền nhớ nhỏ với các công dụng
khác nhau. Chúng được ký hiệu bằng các chữ cái đầu của tên tiếng Anh, đặc trưng cho
công dụng riêng của chúng như sau:
V:

Variable memory.

I:

Input image register.

Q:

Output image register.

M:

Internal memory bits.

SM : Special memory bits.
Tất cả các miền này đều có thể truy nhập được theo từng bit, từng byte, từng từ
đơn hoặc từ kép.
3.2.THỰC HIỆN CHƯƠNG TRÌNH:

PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp. Mỗi vòng lặp được gọi là một
vòng quét ( scan). Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn đọc dữ liệu từ các cổng
vào vùng đệm ảo, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình. Trong từng vòng quét,
chương trình được thực hiện bằng lệnh đầu tiên và kết thúc tại lệnh kết thúc ( MEND).
Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm lỗi.
Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn chuyển các nội dung của bộ đệm ảo tới các
cổng ra.

GVHD: Th.S Trần Văn Trinh

19

SV thực hiện: Nhóm II


Đồ án 2

Mô hình thí nghiệm PLC
Chuyển dữ liệu
từ bộ đệm ảo ra
ngọai vi

Nhập dữ liệu
từ ngoại vi
vào bộ đệm
ảo

Truyền thông
thực hiện
và tự kiểm tra

chương trình
lỗi
Vòng quét ( scan) trong S7-200
Như vậy tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra thông thường lệnh không làm việc
trực tiếp với cổng vào ra mà chỉ thông qua bộ đệm ảo của cổng trong vùng nhớ tham
số. việc truyền thông giữa bộ đệm ảo với ngoại vi trong các giai đoạn 1 và 4 do CPU
quản lý. Khi gặp lệnh vào/ra ngay lập tức thì hệ thống sẽ cho dừng mọi công việc
khác, ngay cả chương trình xử lý ngắt, để thực hiện lệnh này một cách trực tiếp với
cổng vào/ra.
Nếu sử dụng các chế độ ngắt. Chương trình con tương ứng với từng tín hiệu
ngắt được soạn thảo và cài đặt như một bộ phận của chương trình. Chương trình xử lý
ngắt chỉ được thực hiện trong vòng quét khi xuất hiện tín hiệu báo ngắt và có thể xảy
ra ở bất cứ điểm nào trong vòng quét.
3.3.CẤU TRÚC CHƯƠNG TRÌNH CỦA S7-200:
Có thể lập trình cho S7-200 bằng cách sử dụng một trong những phần mềm sau :
STEP 7 - Micro/DOS.
STEP 7 – Micro/Win.
Những phần mềm này đều có thể cài đặt được trên các máy lập trình họ PG7xx
và các máy tính cá nhân( PC).
Các chương trình cho S7-200 phải có cấu trúc bao gồm chương trình chính
(main program) và sau đó đến các chương trình con và các chương trình xử lý ngắt
được chỉ ra sau đây:
GVHD: Th.S Trần Văn Trinh

20

SV thực hiện: Nhóm II


Đồ án 2

Mô hình thí nghiệm PLC
 Chương trình chính được kết thúc bằng lệnh kết thúc chương trình
(MEND).
 Chương trình con là một bộ phận của chương trình. Các chương trình
con phải được viết sau lệnh kết thúc chương trình chính, đó là lệnh
MEND.
 Các chương trình xử lý ngắt là một bộ phận của chương trình. Nếu cần
sử dụng chương trình xử lý ngắt phải viết sau lệnh kết thúc chưong trình
chính MEND.

Các chương trình con được nhóm lại thành một nhóm ngay sau chương trình
chính sau đó đến ngay các chương trình xử lý ngắt. Bằng cách viết như vậy, cấu trúc
chương trình được rõ ràng và thuận tiện hơn cho việc đọc chương trình sau này. Có
thể tự do trộn lẫn các chương trình con và chương trình xử lý ngắt đằng sau chương
trình chính.

GVHD: Th.S Trần Văn Trinh

21

SV thực hiện: Nhóm II


Đồ án 2

Mô hình thí nghiệm PLC
Main Program
.
.

MEND

Thực hiện trong
một vòng quét

SBR 0 chương trình con 1.
.
.
RET

Thực hiện khi được
chương trình chính gọi

SBR n Chương trình con thứ n+1.
.
.
RET
INT 0 Chương trình xử lý ngắt thứ 1.
.
.
RETI

Thực hiện khi có
tín hiệu báo ngắt.

INT n : Chương trình xử lý ngắt thứ n+1.
.
.
RETI

GVHD: Th.S Trần Văn Trinh

22

SV thực hiện: Nhóm II


Đồ án 2

Mô hình thí nghiệm PLC

4. LẬP TRÌNH PLC
4.1 PHƯƠNG PHÁP LẬP TRÌNH:
Cách lập trình cho S7-200 nói riêng và cho các PLC của Siemens nói chung dựa
trên ba phương pháp cơ bản : Phương pháp hình thang ( Ladder Logic viết tắt thành
LAD), phương pháp biểu đồ khối đặc tính ( Funtion Block Diagram viết tắt thành
FBD) và phương pháp liệt kê lệnh ( Statement List viết tắt thành STL). Chương này
chủ yếu giới thiệu các thành phần cơ bản của phương pháp LAD, và cách sử dụng
chúng trong lập trình.
Định nghĩa về LAD : LAD là một ngôn ngữ lập trình bằng đồ họa. Những thành
phần cơ bản dùng trong LAD tương ứng với các thành phần của bảng điều khiển bằng
rơle. Trong chương trình LAD các phần tử cơ bản dùng để biểu diễn lệnh Logic như
sau :
 Tiếp điểm : là biểu tượng ( symbol) mô tả các tiếp điểm của rơle. Các tiếp điểm
đó có thể là thường đóng hoặc thường mở.
 Cuộn dây (coil): là biểu tượng mô tả rơle được mắc theo chiều dòng điện cung
cấp cho rơle.
 Hộp (box) : là biểu tượng mô tả các hàm khác nhau, nó làm việc khi có dòng
điện chạy đến hộp. Những dạng hàm thường được biểu diễn bằng hộp là các bộ thời
gian (Timer), bộ đếm (Counter), và các hàm toán học. Cuộn dây và các hộp phải được

mắc đúng chiều dòng điện.
Mạng LAD : là đường nối các phần tử thành một mạch hoàn thiện, đi từ đường
nguồn bên trái sang đường nguồn bên phải. Đường nguồn bên trái là dây nóng, đường
nguồn bên phải là dây trung hoà hay là đường trở về nguồn cung cấp. (Đường nguồn
bên phải thường không được thể hiện khi dùng chương trình tiện dụng STEP 7Micro/DOS hoặc STEP 7-Micro/WIN). Dòng điện chạy từ trái qua các tiếp điểm đóng
đến các cuộn dây hoặc các hộp trở về bên phải nguồn.
Các toán hạng và giới hạn cho phép :

GVHD: Th.S Trần Văn Trinh

23

SV thực hiện: Nhóm II


Đồ án 2

Mô hình thí nghiệm PLC

Phương pháp truy nhập

Truy nhập Bit
(địa chỉ Byte, chỉ số Bit)

Truy nhập Byte

Truy nhập từ đơn
(địa chỉ Byte cao)

Truy nhập từ kép

(địa chỉ Byte cao)

Giới hạn cho phép của toán hạng
V: từ 0.0 đến 4095.7
I : từ 0.0 đến 7.7
Q : từ 0.0 đến 7.7
M : từ 0.0 đến 31.7
SM : từ 0.0 đến 85.7
T : từ 0 đến 127
C : từ 0 đến 127
VB : từ 0 đến 4095
IB : từ 0 đến 7
MB : từ 0 đến 31
SMB : từ 0 85
AC : từ 0 đến 3
Hằng số.
VW : từ 0 đến 4094
T : từ 0 đến 127
C : từ 0 đến 127
IW : từ 0 đến 6
QW : từ 0 đến 6
MW : từ 0 đến 30
SMQ : từ 0 đến 84
AC : từ 0 đến 3
AIW : từ 0 đến 30
AQW : từ 0 đến 30
Hằng số
VD : từ 0 đến 4092
ID : từ 0 đến 4
QD : từ 0 đến 4

MD : từ 0 đến 28
SMD : từ 0 đến 82
AC : từ 0 đến 3
HC : từ 0 đến 2
Hằng số.

4.2 TẬP LỆNH CƠ BẢN VÀ ỨNG DỤNG:
*Lệnh Nhập/ Xuất giá trị cho tiếp điểm:
Lệnh nhập :

LAD
GVHD: Th.S Trần Văn Trinh

Mô tả
24

Toán hạng
SV thực hiện: Nhóm II


Đồ án 2

Mô hình thí nghiệm PLC
Tiếp điểm thường mở sẽ
được đóng nếu giá trị bit
=1

bit : I,Q,M,SM,T,C,V

Tiếp điểm thường đóng sẽ

được mở khi giá trị bit =
1 và ngược lại.
Tiếp điểm thường mở sẽ
được đóng tức thời trong
một chu kỳ máy khi giá
trị bit = 1
Tiếp điểm thường đóng sẽ
được mở tức thời trong
một chu kỳ máy khi giá
trị bit=1

bit: I

Lệnh xuất :
LAD

Mô tả
Cuộn dây đầu ra ở trạng
thái kích thích khi có
dòng điều khiển đi qua.
Cuộn dây đầu ra được
kích thích tức thời khi có
dòng điều khiển đi qua.

Toán hạng
bit : I,Q,M,SM,T,C,V

bit : Q

*Lệnh ghi / xoá giá trị cho tiếp điểm:

Lệnh dùng để đóng và ngắt các tiếp điểm gián đoạn đã được thiết kế.
Trong dạng LAD, logic điều khiển dòng điện đóng hoặc ngắt các cuộn dây đầu
ra. Khi dòng điều khiển tới các cuộn dây thì các cuộn dây đóng hoặc mở các tiếp
điểm( hoặc một dãy các tiếp điểm).

GVHD: Th.S Trần Văn Trinh

25

SV thực hiện: Nhóm II