Đồ án môn học Kỹ thuật lập trình PLC

ĐAMH: Kĩ thuật lập trình PLC                                          GVHD: Th.s Nguyễn 
Đắc Nam

MỤC LỤC
Lời nói đầu
.................................................................................................................................
4
Chương 1. Tổng quan về PLC
....................................................................................................................................
5
  1.1 Giới thiệu chung về PLC
....................................................................................................................................
5
  1.1.1 PLC là gì?
5
       1.1.2  Đặc điểm bộ điều khiển lập trình
5
       1.1.3 Khái niệm cơ bản
6
1.2 Cấu  trúc và hoạt động của một PLC
7
1.2.1 Cấu trúc
7
1.2.2  Hoạt động của một PLC
10
1.3 Phân loại
....................................................................................................................................
11
1.3.1 Phân loại theo hãng sản xuất
11
1.3.2 Phân loại theo số cổng vào ra

12
1.4  Ưu , nhược điểm và ứng  dụng của PLC
14
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hồng Thanh.
Lớp: TĐ1Đ12 
Trang 1


ĐAMH: Kĩ thuật lập trình PLC                                          GVHD: Th.s Nguyễn 
Đắc Nam

1.4.1 Ưu điểm
14
1.4.2 Nhược điểm
15
1.4.3 Ứng dụng
15
Chương 2. Bộ điều khiển PLC S5
17
2.1 Cấu tạo của họ PLC Step 5
17
2.1.1 Đơn vị cơ bản
17
2.1.2 Các mudule vào/ra mở rộng
18
2.2 Địa chỉ và gán địa chỉ
18
2.2.1 Địa chỉ vào/ra trên Mudule số
19
2.2.2 Địa chỉ vào ra trên module tương tự

19
2.3 Cấu trúc của chương trình
20

2.3.1 Cấu trúc của chương trình
20
2.3.2 Khối và đoạn
20
2.4 Bảng lệnh của S5­95U
21
      2.4.1 Nhóm lệnh cơ bản
21
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hồng Thanh.
Lớp: TĐ1Đ12 
Trang 2


ĐAMH: Kĩ thuật lập trình PLC                                          GVHD: Th.s Nguyễn 
Đắc Nam

     2.4.2 Nhóm lệnh bổ trợ
21
2.4.3 Nhóm lệnh hệ thống
22
2.5 Cú pháp một số lệnh cơ bản của S5
22
2.5.1 Nhóm lệnh logic cơ bản
22
2.5.2 Nhóm lệnh Set và Reset
23

2.5.3 Nhóm lệnh thời gian
23
2.5.4 Nhóm lệnh đếm
26
Chương 3. Động cơ không đồng bộ bap ha
29
3.1 Giới thiệu tổng quan
29
3.1.1 Khái niệm
29
3.1.2 Cấu tạo
29
3.2 Nguyên lý làm việc
32
3.2.1 Roto quay cùng chiều nhưng tốc độ n33
3.2.2 Roto quay cùng chiều nhưng tốc độ n>n1
33
3.2.3 Roto quay ngược chiều n<0
33

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hồng Thanh.
Lớp: TĐ1Đ12 
Trang 3


ĐAMH: Kĩ thuật lập trình PLC                                          GVHD: Th.s Nguyễn 
Đắc Nam

3.3 Các phương pháp khởi động

33
3.3.1 Phương pháp đổi đầu dây quấn
34
3.3.2 Dùng điện trở mở máy ở mạch roto
34
3.3.3 Giảm dòng khởi động dùng điện cảm giảm áp 
35
3.3.4 Giảm áp bằng cách dùng biến áp tự ngẫu
35
  3.4 Ứng dụng
35

Chương 4. Ứng dụng bộ điều khiển PLC S5 khởi động động cơ KĐB ba 
pha roto dây quấn
36
4.1 Giới thiệu về phần mềm Step 5
36
4.2 Chọn phương án
38
   4.2.1 Điều khiển tự động theo nguyên tắc thời gian
39
   4.2.2 Điều khiển tự động theo nguyên tắc tốc độ
40
   4.2.3 Điều khiển tự động theo nguyên tắc dòng điện
41
  4.3 Sơ đồ nguyên lý mạch khởi động động cơ KDB 3 pha
43
4.4 Phương án thay thế
44

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hồng Thanh.
Lớp: TĐ1Đ12 
Trang 4


ĐAMH: Kĩ thuật lập trình PLC                                          GVHD: Th.s Nguyễn 
Đắc Nam

4.4.1 Phân công đầu vào/ra
45
4.4.2 Sơ đồ nối dây phần cứng
45
4.4.3 Chương trình điều khiển PLC
46
Kết luận và hướng phát triển
47

Lời nói đầu
     Cùng với sự  phát triển của ngành công nghiệp đất nước đặc biệt là sự 
phát triển của Công nghệ điện tử ­ tin học. Có thể coi là một cuộc cách mạng  
công nghệ  trên toàn thế  giới.  Ở  nước ta, ngành kĩ thuật điện tử  ­ tin học đã 
được ứng dụng vào lĩnh vực điều khiển tự động, đặc biệt là kĩ thuật vi xử lí. 
Hiện nay, người ta đã sản xuất ra những thiết bị  có thể  lập trình được. Đó 
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hồng Thanh.
Lớp: TĐ1Đ12 
Trang 5


ĐAMH: Kĩ thuật lập trình PLC                                          GVHD: Th.s Nguyễn 
Đắc Nam

chính là thiết bị điều khiển có lập trình Programable Logic Controlle viết tắt là 
PLC.
    Ra đời năm 90, PLC có thể coi là một ứng dụng điển hình của mạch vi xử 
lí, chiếm đến 80% và trở thành xu thế mới trong điều kiện công nghiệp đang 
phát triển  ở Việt Nam. So với quá trình điều khiển bằng mạch điện tử thông 
thường thì PLC có nhiều  ưu  điểm hơn hẳn, ví dụ  như: Kết nối mạch điện 
đơn giản, rút ngắn được thời gian lắp đặt công trình, độ tin cậy cao...
   Hiện nay trên thế  giới có rất nhiều hãng sản xuất bộ  điều khiển lập trình  
(Omron,   Siemens,   ABB,   Misubishi,   GE   fanus...)   với   nhiều   ứng   dụng:   Điều 
khiển các thiết bị thuỷ lực và khí nén, điều khiển thang máy, hệ thống đèn giao 
thông... Ngày nay có rất nhiều phương pháp để điều khiển động cơ không đồng  
bộ  ba pha như dùng các bộ  vi điều khiển, PLC hay dùng biến tần,… trong đồ 
án môn học PLC, em được giao đề  tài: “Nghiên cứu  ứng dụng bộ  điều khiển  
PLC­S5 để điều khiển khởi động động cơ không đồng bộ 3 pha roto dây quấn  
qua 3 cấp điện trở theo nguyên tắc thời gian, không đảo chiều quay”
     Thiết bị khả trình PLC mà em sử dụng để viết chương trình điều khiển  
trong đồ án này là PLC Step 5 thuộc họ Simatic của hãng Siemens. Trong quá 
trình làm đồ án cũng gặp nhiều khó khăn, nhưng được sự hướng dẫn của thầy 
giáo Nguyễn Đắc Nam và các bạn trong nhóm em đã hoàn thành đồ án này.
     Mặc dù đã cố gắng nhưng  chắn không tránh khỏi sai sót. Rất mong sự đóng 
góp ý kiến của các thầy cô giáo, cũng như các bạn sinh viên để đồ án  được 
hoàn thiện hơn.
                  Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên 
Nguyễn Hồng Thanh
Phú Thọ, ngày 18 tháng 3 năm 2016

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ PLC
 1.1  GI

  ỚI THIỆU CHUNG VỀ PLC. 
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hồng Thanh.
Lớp: TĐ1Đ12 
Trang 6


ĐAMH: Kĩ thuật lập trình PLC                                          GVHD: Th.s Nguyễn 
Đắc Nam

1.1.1 PLC là gì?
PLC (programmable Logic Controller) là thiết bị có thể lập trình được, được 
thiết kế chuyên dùng trong công nghiệp để điều khiển các tiến trình xử lí từ 
đơn giản đến phức tạp, tùy thuộc vào người điều khiển mà có thể thực hiện 
một loạt các chương trình hoặc 1 sự kiện, sự kiện này được kích hoạt bởi các 
tác nhân kích thích ( hay còn gọi là ngõ vào) tác động vafoPLC hoặc qua các bộ 
định thì (Timer) hay các sự kiện đếm qua bộ đếm. Khi một sự kiện được kích 
thích nó sẽ bật ON, OFF hoặc phát một chuỗi xung ra các thiết bị bên ngoài 
được gắn vào ngõ ra của PLC. Như vậy nếu ta thay đổi chương trình được cài 
đặt bên trong PLC là ta có thể thực hiện được các chức năng khác nhau, trong 
các môi trường điều khiển khác nhau. Hiện nay PLC được nhiều hãng khác 
nhau sản xuất như: Siemens, Omron, Mitshubishi,… Mặt khác ngoài PLC cũng 
đã bổ xung thêm các thiết bị mở rộng  khác như các Module mở rộng AI 
(Analog Input), DI (Digital Input), Module ghép nối truyền thông các thiết bị 
hiển thị các bộ nhớ Cartridge thêm vào.
1.1.2 Đặc điểm bộ điều khiển lập trình
Nhu cầu về bộ điều khiển dễ sử dụng, linh hoạt và có giá thành thấp đã 
thúc đẩy  sự phát triển những hệ thống điều khiển lập trình (Programmable­
Control System)­ hệ thống sử dụng CPU và bộ nhớ để điều khiển máy móc hay 
quá trình hoạt động. Trong bối cảnh đó, bộ điều khiển lập trình PLC được 
thiết kế nhằm thay thế phương pháp điều khiển truyền thống dùng Role và 

thiết bị rời cồng kềnh, và nó tạo ra một khả năng điều khiển thiết bị dễ dàng 
và linh hoạt dựa trên các lệnh logic cơ bản. Ngoài ra PlC còn có thể thực hiện 
tác vụ khác như định thì, đếm các lệnh tính toán số học, các lệnh xử lý dữ liệu 
trên mạng,… làm tăng khả năng điều khiển cho những hoạt động phức tạp, 
ngay cả với PLC nhỏ nhất.
Hoạt động của PLC là kiểm tra tất cả các trạng thái tín hiệu ở ngõ vào, 
được đưa về từ quá trình điều khiển, thực hiện logic được lập trình và kích ra 
tín hiệu điều khiển cho thiết bị bên ngoài tương ứng. Với các mạch giao tiếp 
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hồng Thanh.
Lớp: TĐ1Đ12 
Trang 7


ĐAMH: Kĩ thuật lập trình PLC                                          GVHD: Th.s Nguyễn 
Đắc Nam

chuẩn ở khối đầu vào và đầu ra của PLC cho phép nó kết nối trực tiếp đến 
những cơ cấu tác động (Actuators) có công suất nhỏ ở đầu ra và những mạch 
chuyển đổi tín hiệu (Transducer) ở ngõ vào, mà không cần có các mạch giao 
tiếp hay role trung gian. Tuy nhiên, cần phải có mạch điện tử công suất trung 
gian khi PLC điều khiển những thiết bị có công suất lớn.
Việc sử dụng PLC cho phép chúng ta hiệu chỉnh hệ thống mà không cần 
có sự thay đổi nào về mặt kết nối dây. Sự thay đổi chỉ là thay đổi chương trình 
điều khiển bên trong bộ nhớ thông qua thiết bị lập trình chuyên dùng. Hơn nữa, 
chúng còn có ưu điểm là thời gian lắp đặt và đưa vào hoạt động nhanh hơn so 
với những hệ thống điều khiển truyền thống mà đòi hỏi cần phải thực hiện 
việc nối dây phức tạp giữa các thiết bị rời.
Vể phần cứng, PLC tương tự như máy tính “Truyền thống”, và chúng có 
các đặc điểm thích hợp cho mục đích điều khiển trong công nghiệp.
Khả năng kháng nhiễu tốt;

Cấu trúc dạng Module cho phép dễ dàng thay thế, tăng khả năng kết nối 
và thêm chức năng.
Việc kết nối dây và mức điện áp tín hiệu ở ngõ vào và ngõ ra được 
chuẩn hóa.
Ngôn ngữ lập trình chuyên dùng: Ladder và STL­ dễ hiểu và dễ sử dụng.
Thay đổi chương trình dễ dàng.
Những đặc điểm trên làm cho PLC được sử dụng nhiều trong việc điều khiển 
các máy móc công nghiệp và trong điều khiển quá trình (Process­Control).
1.1.3 Khái niệm cơ bản.
Bộ điều khiển lập trình là ý tưởng của một nhóm kĩ sư hãng Ganeral Motors 
vào năm 1968, và họ đã đề ra các chỉ tiêu kĩ thuật đáp ứng những yêu cầu điều 
khiển trong công nghiệp.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hồng Thanh.
Lớp: TĐ1Đ12 
Trang 8


ĐAMH: Kĩ thuật lập trình PLC                                          GVHD: Th.s Nguyễn 
Đắc Nam

Dễ lập trình và dễ thay đổi chương trình điều khiển, sử dụng thích hợp 
trong nhà máy.
Cấu trúc dạng module dễ dàng bảo trì và sửa chữa.
Tin cậy hơn trong môi trường sản suất của nhà máy công nghiệp.
Dùng linh kiện bán dẫn nên có kích thước nhỏ hơn mạch role chức năng 
tương đương.
Giá thành cạnh tranh.
Những chỉ tiêu này tạo ra sự quan tâm của các kĩ sư thuộc ngành nghiên cứu 
về khả năng ứng dụng của PLC trong công nghiệp. Các kết quả nghiên cứu 
đưa ra thêm một số yêu cầu cần phải có trong chức năng của PLC: tập lệnh từ 

các lệnh logic đơn giản được hỗ trợ thêm các lệnh về tác vụ định thì, tác vụ 
đếm, sau đó là các lệnh xử lý toán học, xử lý bằng dữ liệu, xử lý xung tốc độ 
cao, tính toán số liệu thực 32 bit, xử lí thời gian thực,…Song song đó, sự phát 
triển mạnh mẽ về phần cứng cũng đạt được kết quả: Bộ nhớ lớn hơn, số 
lượng ngõ vào/ra nhiều hơn, nhiều module chuyên dùng hơn. Vào năm 1976, 
PLC có khả năng điều khiển ngõ vào/ra  ở xa bằng kĩ thuật truyền thông.
Sự gia tăng những ứng dụng PLC trong công ngiệp đã thúc đẩy các nhà 
sản xuất hoàn chỉnh các họ PLC với các mức độ khác nhau về khả năng, tốc độ 
xử lý và hiệu xuất. Các họ PLC phát triển trừ loại làm việc độc lập, chỉ với 20 
ngõ vào/ra và dung lượng bộ nhớ chương trình 500 bước, đến các PLC có cấu 
trúc Module nhằm dễ dàng mở rộng thêm khả năng và chức năng  chuyên dùng 
bao gồm:
Xử lý tín hiệu liên tục (Analog).
Điều khiển động cơ servo, động cơ bước.
Truyền thông.
Tăng số lượng ngõ vào/ ra.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hồng Thanh.
Lớp: TĐ1Đ12 
Trang 9


ĐAMH: Kĩ thuật lập trình PLC                                          GVHD: Th.s Nguyễn 
Đắc Nam

Tăng bộ nhớ mở rộng.
Với cấu trúc dạng modul cho phép chúng ta mở rộng hay nâng cấp một hệ 
thống điều khiển dùng PLC với chi phí và công suất ít nhất.
1.2 CẤU TRÚC VÀ HOẠT ĐỘNG CẢU MỘT PLC
1.2.1 Cấu trúc.
Một hệ thống lập trình cơ bản phải gồm có hai phần: khối xử  lý trung tâm 

(CPU: Contral Processing Unit) và hệ thống giao tiếp vào/ra.
Trong đó:
Thiết bị đầu vào là các thiết bị tạo ra tín hiệu điều khiển như: nút ấn, 
cảm biến, công tắc hành trình,…
Input, Output các cổng nối phía đầu vào ra của PLC hay của các 
Module mở rộng.
Cơ cấu chấp hành: gồm các thiết bị được điều khiển như: chuông, 
đèn, động cơ, van khí nén,… 

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hồng Thanh.
Lớp: TĐ1Đ12 
Trang 10


ĐAMH: Kĩ thuật lập trình PLC                                          GVHD: Th.s Nguyễn 
Đắc Nam

Hình 1.1 Sơ đồ cấu trúc của PLC

Hình 1.2 Sơ đồ cấu trúc bên trong của PLC
Chương trình điều khiển: định ra quy luật thay đổi tín hiệu Output đầu ra theo 
tín hiệu Input đầu vào như mong muốn. Các chương trình điều khiển được tạo  
ra bằng cách sử  dụng bộ lập trình chuyên dùng cầm tay hoặc chạy bằng phần 
mềm điều khiển trên máy tính sau đó được nạp vào PLC thông qua cáp nối giữa  
PLC với máy tính (hay PG).
Khối điều khiển trung tâm (CPU) gồm 3 phần: bộ  xử  lý, hệ  thống bộ 
nhớ và hệ thống nguồn cung cấp.

Hình 1.3 Sơ đồ khối tổng quát của CPU

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hồng Thanh.
Lớp: TĐ1Đ12 
Trang 11


ĐAMH: Kĩ thuật lập trình PLC                                          GVHD: Th.s Nguyễn 
Đắc Nam

Có nhiều loại bộ nhớ để cho người sử dụng lựa chọn theo mục đích hay yêu 
cầu sử dụng:
 ROM ( Read Only Memory): bộ nhớ chỉ đọc, không xóa dùng lưu trữ dữ 
liệu chương trình cố định, không thay đổi thường dùng cho nhà sản xuất 
PLC.
 RAM (Random Acess Memory): Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên dùng để 
lưu trữ dữ liệu và chương trình cho người sử dụng.
 EPROM: ROM lập trình có thể xóa được.
 EEPROM: Electrically EPROM
1.2.2 Hoạt động của một PLC
Về cơ bản hoạt động của 1 PLC khá đơn giản, đầu tiên, hệ thống các cổng  
vào/ra dùng để  đưa các tín hiệu từ  các thiết bị  ngoại vi vào CPU ( Như  các 
Sensor, contact, tín hiệu động cơ,…). Sauk hi nhận được tín hiệu ở ngõ vào thì 
CPU sẽ  xử lý và đưa tín hiệu điều khiển qua ngõ ra xuất ra các thiết bị  được 
điều khiển.
Trong suốt quá trình hoạt động, CPU đọc hoặc quét dữ liệu hoặc trạng thái 
của các thiết bị ngoại vi thông qua ngõ vào, sau đó thực hiện các chương trình 
đưa ra thanh ghi lệnh để  thi hành. Chương trình  ở  dạng STL (Stament List­  
dạng lệnh liệt kê) hay  ở  dạng LADDER (dạng hình thang) dữ  được dịch ra 
ngôn ngữ máy cất trong chương trình. Khi thực hiện xong chương trình, tiếp đó 
là quá trình truyền thông nội bộ, kiểm lỗi  và cuối cùng CPU sẽ  gửi hoặc cập  
nhật (Update) tín hiệu tới các thiết bị  được điều khiển thông qua ngõ ra. Một 

chu kì gồm: đọc tín hiệu  ở  ngõ vào, thực hiện chương trình, truyền thông nội 
bộ, tự  kiểm tra lỗi và gửi cập nhật tín hiệu ngõ ra được gọi là chu kì quét  
(Scanning).
Như  vậy. tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra thì lệnh không xử  lý trực 
tiếp với cổng vào ra mà sẽ xử lý thông qua bộ nhớ đệm. Nếu có sử dụng ngắt 
thì chương trình con tương  ứng từng tín hiệu  ngắt sẽ  được soạn thảo và cài  
đặt như  1 bộ  phận chương trình. Chương trình ngắt chỉ  thực hiện trong vòng 
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hồng Thanh.
Lớp: TĐ1Đ12 
Trang 12


ĐAMH: Kĩ thuật lập trình PLC                                          GVHD: Th.s Nguyễn 
Đắc Nam

quét khi xuất hiện tín hiệu ngắt và có thể xảy ra  ở bất kì thời điểm nào trong  
vòng quét.

Hình 1.4 Sơ đồ hoạt động của 1 PLC là 1 vòng quét
Thực tế  khi PLC thực hiện chương trình (Program Execution), PLC khi  
cập nhật tín hiệu ngõ vào (ON/OFF), các tín hiệu này không dduojwcj truy xuất  
tức thời để  đưa ra (Update)  ở  ngõ ra mà quá trình cập nhật tín hiệu  ở  ngõ ra  
phải theo hai bước: khi xử lý thực hiện chương trình, xử lý sẽ  chuyển đổi các  
mức logic tương ứng  ở ngõ ra trong “ chương trình nội”, các mức logic này sẽ 
chuyển đổi ON/OFF, tuy nhiên lúc này các tín hiệu  ở  ngõ ra “thật”  vẫn chưa 
được đưa ra. Khi xử lý kết thúc chương trình xử  lý, việc chuyển đổi các mức  
logic ( của các tiếp điểm) đã hoàn thành thì việc cập nhật các tín hiệu ở ngõ ra  
mới thật sự tác động lên ngõ ra để điều khiển các thiết bị ở ngõ ra.
Thường việc thực thi một vòng quét chỉ  xảy ra với một thời gian rất 
ngắn, một vòng quét đơn (single scan) có thời gian thực hiện một vòng quét từ 

1ms tới 100ms, việc thực hiện 1 chu kì quét dài hay ngắn còn phụ thuộc vào độ 
dài của chương trình và cả  mức độ  giao tiếp của thiết bị ngoại vi với PLC, vi  
xử lý chỉ có thể đọc được tín hiệu ở ngõ vào chỉ  khi tín hiệu này tác động với  
khoảng thời gian lớn hơn 1 chu kỳ quét. Nếu thời gian tác động ở ngõ vào nhỏ 
hơn một chu kì quét thì vi xử lý xem như không có tín hiệu này. Tuy nhiên trong  
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hồng Thanh.
Lớp: TĐ1Đ12 
Trang 13


ĐAMH: Kĩ thuật lập trình PLC                                          GVHD: Th.s Nguyễn 
Đắc Nam

thực tế  sản xuất, thường các hệ  thống chấp hành là các hệ  thống cơ  khí nên 
tốc độ  quét như  trên có thể  đáp  ứng được các chức năng của dây truyền sàn  
xuất. Để  khắc phục khoảng thời gian quét dài,  ảnh hưởng đến chu trình sản  
xuất, các nhà thiết kế  còn thiết kế  hệ  thống PLC cập nhật tức thời, dùng bộ 
đếm tốc độ  cao (High Speed Counter) các hệ  thống này thường được áp dụng 
cho các PLC lớn với số lượng I/O nhiều, truy cập và xử lý lượng thông tin lớn.

1.3 PHÂN LOẠI
1.3.1 Phân loại theo hãng sản xuất.
Trên thế giới có rất nhiều các hãng sản xuất PLC nổi tiếng như :
Mitsubishi.
Siemen.
Omron.
Idec.
Fuji.
1.3.2 Phân loại theo số lượng cổng vào ra và dung lượng bộ nhớ.
 Loại 1: micro PLC.

Micro PLC thường được  ứng dụng trong các dây truyền sản xuất nhỏ, các  
ứng dụng trực tiếp trong từng thiết bị đơn lẻ ( điều khiển băng tải nhỏ ). Tiêu  
chuẩn của 1 micro PLC như sau:
32 ngõ vào/ra.
Sử dụng vi sử lí 8 bit.
Thường dùng thay thể rowle.
Bộ nhớ có dung lượng 1k.
Ngõ vào ra là tín hiệu số.
Có timer và counters.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hồng Thanh.
Lớp: TĐ1Đ12 
Trang 14


ĐAMH: Kĩ thuật lập trình PLC                                          GVHD: Th.s Nguyễn 
Đắc Nam

Thường được lập trình bằng các bộ lập trình bằng tay.
 Loại 2: PLC cỡ nhỏ.
PLC cỡ nhỏ thường được sử dụng trong các hệ thống nhỏ ( điều khiển động 
cơ, dây chuyền sản xuất nhỏ) chức năng của các PLC này thường được giới 
hạn trong việc thực hiện chuỗi các mức logic, điều khiển thay thế rơ le.
Ví dụ PLC của hãng simen loại nhỏ như S5­95U, S5­90U, S5­100U, S7­200 là 
các loại PLC nhỏ có số lượng ngõ vào /ra nhỏ hơn 256.

Hình 1.5 PLC S5­100U của simen.
Các tiêu chuẩn của 1 PLC cỡ nhỏ như sau:
Có 256 ngõ vào ra .
Dùng vi sử lí 8 bit.
Thường dùng thay htees các rơ le.

Dùng bộ nhớ 2K.
Lập trình bằng ngôn ngữ dạng LAD hoặc liệt kê.
Có timer, counters, thanh ghi dịch.
Đồng hồ thời gian thực.
Thường được lập trình bằng bộ lập trình bằng tay.
 Loại 3: PLC cỡ trung bình.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hồng Thanh.
Lớp: TĐ1Đ12 
Trang 15


ĐAMH: Kĩ thuật lập trình PLC                                          GVHD: Th.s Nguyễn 
Đắc Nam

PLC cỡ trung bình điều khiển được các tín hiệu tương tự, xuất nhập dữ 
liệu, ứng dụng được các thuật toán, thay đổi được các đặc tính của PLC nhờ 
vào hoạt động của phần cứng và phần mềm.

PLC loại lớn của simen là các loại S7­300, S7­400 các loại này có số 
lượng ngõ vào /ra rất lớn.

Hình 1.6 PLC S7­300 và S7­400 của hãng Siemens
Các tiêu chuẩn của PLC cỡ trung bình như sau:
Có khoảng 1024 ngõ vào ra.
Dùng vi sử lí 8 bit
Thay thế rơ le và điều khiển đươch tín hiệu tương tự.
Bộ nhớ 4K và có thể nầng lên 8K.
Tín hiệu ngõ vào ra là tương tự hoặc số.
Có các lệnh dạng khối và ngôn ngữ lập trình là ngôn ngữ cấp cao.
Có timer, counters, thanh ghi dịch .

Có khả năng xử lí chương trình con ( qua lệnh JUMP…).
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hồng Thanh.
Lớp: TĐ1Đ12 
Trang 16


ĐAMH: Kĩ thuật lập trình PLC                                          GVHD: Th.s Nguyễn 
Đắc Nam

Thực hiện các thuật toán cộng, trừ, nhân, chia.
Giao tiếp với các thiết bị khác qua cổng RS232.
Có đường tín hiệu đặc biệt ở modul vào ra.
Có khả năng hoạt động với mạng.
Lập trình qua màn hình máy tính để dễ quan sát.

1.4 ƯU ĐIỂM, NHƯỢC ĐIỀM VÀ NHỮNG ỨNG DỤNG CỦA PLC.
1.4.1 Ưu điểm.
Sự ra đời của hệ điều khiển  PLC  đã làm thay đổi hẳn hệ thống điều khiển 
cũng như các khái niệm thiết kế về chúng, hệ điều khiển dùng PLC có những 
ưu điểm sau:
– Giảm đến 80% số lượng dây nối.
– Công suất tiêu thụ của PLC rất thấp .
– Khả năng tự chuẩn đoán do đó giúp cho việc sửa chữa được nhanh chóng và 
dễ dàng.
– Chức năng điều khiển thay đổi dễ dàng bằng thiết bị lập trình, khi không có 
các yêu cầu thay đổi các đầu vào ra thì không cần phải nâng cấp phần cứng
– Giảm thiểu số lượng rơle và timer so với hệ điều khiển cổ điển.
– Không hạn chế số lượng tiếp điểm sử dụng trong chương trình.
– Thời gian để một chu trình điều khiển hoàn thành chỉ mất vài ms, điều này 
làm tăng tốc độ và năng suất PLC .

– Chương trình điều khiển có thể được in ra giấy chỉ trong thời gian ngắn 
giúp thuận tiện cho vấn đề bảo trì và sửa chữa hệ thống.
– Chức năng lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ hiểu, dễ học.
– Kích thước nhỏ gọn, dễ dàng bảo quản, sửa chữa.
– Dung lượng chương trình lớn để có thể chứa được nhiều chương trình phức 
tạp.
– Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp.
– Dễ dàng kết nối được với các thiết bị thông minh khác như: máy tính, kết 
nối mạng Internet, các Modul mở rộng.
– Độ tin cậy cao, kích thước nhỏ.
– Giá bán cạnh tranh.
Đặc trưng của tất cả các dòng PLC bất kì là khả năng có thể lập trình được, 
chỉ số IP ở dải quy định cho phép PLC hoạt động trong môi trường khắc 
nghiệt công nghiệp, yếu tố bền vững thích nghi, độ tin cậy, tỉ lệ hư hỏng rất 
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hồng Thanh.
Lớp: TĐ1Đ12 
Trang 17


ĐAMH: Kĩ thuật lập trình PLC                                          GVHD: Th.s Nguyễn 
Đắc Nam

thấp, thay thế và hiệu chỉnh chương trình dễ dàng, khả năng nâng cấp các 
thiết bị ngoại vi hay mở rộng số lượng đầu vào nhập và đầu ra xuất được 
đáp ứng tuỳ nghi trong khả năng trên có thể xem là các tiêu chí đầu tiên cho 
chúng ta khi nghĩ đến thiết kế phần điều khiển trung tâm cho một hệ thống 
hoạt động tự động.
1.4.2 Nhược điểm.
Giá thành cao ( phần cứng và phần mềm).
Đòi hỏi người sử dụng phải có chuyên môn.

So sánh đặc tính kĩ thuật giữa những hệ thống điều khiển
Chỉ tiêu so sánh
Rơ ­ le
Mạch số
Máy tính
PLC
Giá thành từng 
Khá 
Thấp
Cao
Thấp
Chức năng
thấp
Kích thước 
Lớn
Rất gọn
Khá gọn
Rất gọn
vật ly
Tốc độ điều 
Chậm
Rất nhanh
Khá nhanh
Nhanh
khiển
Khả năng 
Xuất 
Tốt
Khá tốt
Tốt

chống nhiễu
sắc
     Lắp đặt
Mất 
Mất thời 
Mất nhiều 
Lập trình và 
thời gia  gian thiết  thời gian lập  lắp đặt đơn 
thiết kế 
kế
trình
giản
lắp đặt
Khả năng điều 
Không
Có
Có
Có
khiển tác vụ 
phức tạp
Để thay đổi 
Rất khó
Khó
Khá đơn 
Rất   đơn 
điều khiển
giản
giản
Công tác bảo trì Kém ­có  Kém­nếu 
Kém ­có 

Tốt­các 
rất 
IC được 
nhiều mạch 
modul được 
nhiều 
hàn
điện tử 
tiêu chuẩn 
công 
chuyên dùng
hóa
tắ c
1.4.3. Ứng dụng
– Hệ thống nâng vận chuyển.
– Dây chuyền đóng gói.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hồng Thanh.
Lớp: TĐ1Đ12 
Trang 18


ĐAMH: Kĩ thuật lập trình PLC                                          GVHD: Th.s Nguyễn 
Đắc Nam

– Các robot lắp giáp sản phẩm .
– Điều khiển bơm.
– Dây chuyền xử lý hoá học.
– Dây chuyền sản xuất thuỷ tinh.
– Sản xuất xi măng.

– Công nghệ chế biến thực phẩm.
– Dây chuyền chế tạo linh kiện bán dẫn.
– Dây chuyền lắp giáp Tivi.
– Điều khiển hệ thống đèn giao thông.
– Quản lý tự động bãi đậu xe.
– Hệ thống báo động.
– Dây chuyền may công nghiệp.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hồng Thanh.
Lớp: TĐ1Đ12 
Trang 19


ĐAMH: Kĩ thuật lập trình PLC                                          GVHD: Th.s Nguyễn 
Đắc Nam

CHƯƠNG 2. BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC S5
2.1CẤU TẠO CỦA HỌ PLC STEP 5
PlC Step 5 thuộc họ Simatic do hãng Siemens sản xuất. Đây là loại PLC hỗn  
hợp vừa đơn khối, vừa đa khối. Cấu tạo cơ bản của loại PLC này là một đơn  
vị cơ bản sau đó có thể ghép thêm các module mở rộng về phía bên phải, có các  
module mở rộng tiêu chuẩn S5­100U. Những module ngoài này bao gồm những  
đơn vị chức năng mà có thể hợp lại cho phù hợp với những nhiệm vụ kĩ thuật  
cụ thể.
2.1.1 Đơn vị cơ bản
Đơn vị cơ bản của PLC S5­95U như sau:

.

Hình 2.1. Hình khối mặt trước PLC S5­95U

Trong đó:
1.

Ngăn để ắc quy.

2.

Công tắc để mở điện ắc quy.

3.

Công tắc nguồn.

4.
Bảng ổ cắm và đèn báo cho đầu vào , ra logic. Có: 
16 đầu vào tử I32.0 đến I33.7, 16 đầu ra từ Q32.0 đến Q 33.7.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hồng Thanh.
Lớp: TĐ1Đ12 
Trang 20


ĐAMH: Kĩ thuật lập trình PLC                                          GVHD: Th.s Nguyễn 
Đắc Nam

5.

Đầu nối nguồn 24v cho khối cơ bản.

6.
Giao diện đầu vào bộ ngắt IW59.0 đến IW59.3 và 

đầu vào bộ đếm IW36 đến IW 38.
7.

Giao diện nối tiếp với máy lập trình hay máy tính.

8.

Giao diện tiếp nhận modul nhớ ngoài.

9.

Giao diện cho đầu vào ra Analog.

10.

Công tắc chọn chế độ Run, Stop.

11.

 Đèn báo chế độ STOP.

12.

Đèn báo chế độ RUN.

13.

Đèn báo lỗi.

2.1.2 Các modul vào/ra mở rộng.

       Khi quá trình tự động hoá đòi hỏi số lượng đầu và đầu ra nhiều hơn số 
lượng sẵn có trên đơn vị cơ bản hoặc khi cần những chức năng đặc biệt thì có 
thể mở rộng đơn vị cơ bản bằng cách gá thêm các module ngoài. Tối đa có thể 
gá thêm 8 module vào ra qua 8 vị trí có sẵn trên panen về phía phải. Thường 
Step 5 sử dụng các module mở rộng:
+ Module vào, ra số duy trì,
+ Module vào, ra số không duy trì lấy từ S5­100U,
+ Module vào, ra tương tự không duy trì lấy từ S5­100U,
+ Module thông tin không duy trì CCP.
* Quy ước các chân của module mở rộng như hình 5.2.
+ Chân l: Dương nguồn (L+),
+ Chân 2: Âm nguồn (M),
+ Chân 4: Kênh số 0,
+ Chân 3: Kênh số 1,
+ Chân 6: Kênh số 2, 
+ Chân 5 : Kênh số 3,
+ Chân 8: Kênh số 4,
+ Chân 7: Kênh số 5,
   + Chân 1 0 : Kênh số 6 +  
       Hình 2.2 Sơ đồ modul mở rộng                
+Chân 9: Kênh số 7.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hồng Thanh.
Lớp: TĐ1Đ12 
Trang 21


ĐAMH: Kĩ thuật lập trình PLC                                          GVHD: Th.s Nguyễn 
Đắc Nam

2.2 ĐỊA CHỈ VÀ GÁN ĐỊA CHỈ

     
Trong PLC các địa chỉ cần gửi thông tin đến hoặc lấy thông tin đi đều phải có
địa
chỉ để liên lạc. Địa chỉ là con số hoặc tổ hợp các con số đi theo sau chữ cái.
Chữ cá chỉ loại địa chỉ, con số hoặc tổ hợp con số chỉ số hiệu địa chỉ.
Trong PLC có những bộ phận được gán địa chỉ đơn như bộ thời gian (T), bộ đ
ếm
(C) và cờ (F), chỉ cần một trong 3 chữ cái đó kèm theo một số là đủ, ví dụ:
T1, C32, F6...
    
Các địa chỉ đầu vào và đầu ra cùng với các module chức năng có địa chỉ phứ
c,
cách gán địa chỉ giống nhau. Xét cách gán địa chỉ cho các đầu vào, ra.
Có hai loại đầu vào ra:
+ Đầu vào ra trên khối cơ bản (gắn liền với CPU), các đầu vào ra này
có địa chỉ không đổi với S5­95U là I32.2 đến I33.7, Q32.0 đến Q33.3.

2.2.1. Địa chỉ vào/ra trên Module số.
Khi lắp module số vào ra lên một khe nào lập tức nó được mang số hiệu của 
khe đó. Trên mỗi module thì mỗi đầu vào ra là một kênh, các kênh đều được 
đánh số. Địa chỉ của mỗi đầu vào ra là số ghép số hiệu khe và kênh, số khe 
đứng trước, số hiệu đứng sau, giữa hai số có dấu chấm. Số hiệu khe và kênh 
như hình 2.3
Khe số: 0
Đơn vị 
cơ bản

0
1
:

7

1

2
0
1
:
7

3,…
0
1
:
7

0
1
:  
7

              
             Hình 2.3 Số hiệu khe và kênh trên module số

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hồng Thanh.
Lớp: TĐ1Đ12 
Trang 22


ĐAMH: Kĩ thuật lập trình PLC                                          GVHD: Th.s Nguyễn 

Đắc Nam

      
Mỗi đầu vào ra trên module số chỉ thể hiện được tại một thời điểm một tron
g hai
trạng  thái  "1"  hoặc "0".  Như  vậy, mỗi kênh  của module số chỉ  được biểu di
ễn b ằ ng 
một bít số liệu, vì vậy địa chỉ của kênh trên module số còn được gọi là địa 
chỉ bít, mỗi modul mang nhiều kênh tức là nhiều bit, thường là 8bit hay 1 byte, vì 
vậy địa chỉ khe còn gọi là địa chỉ byte.
Module số có thể được lắp trên bất kì khe nào trên panel của PLC
2.2.2 địa chỉ vào ra trên module tương tự.
Để diễn tả một giá trị tương tự phải cần nhiều bít. Trong PLC S5 người 
ta dùng 16 bít (một word). Các lệnh tương tự có thể được gán địa chỉ byte hoặc 
địa chỉ word khi dùng lệnh nạp hoặc truyền.
      Chỉ có thể lắp module tương tự vào khe 0 đến 7. Mỗi khe có 4 kênh, mỗi 
kênh
mang 2 địa chỉ đánh số lừ 64 + 65 (đầu khe 0) đến 126 + 127 (cuối khe 7) như 
trên hình 2.4.
Như vậy, mỗi kênh mang địa chỉ riêng không kèm theo địa chỉ khe, đọc 
địa chỉ kênh là đã biết nó nằm ở khe nào.
Ví dụ: Một module tương tự lắp vào khe số 2 trên đó kênh số 0 mang địa chỉ 
byte 80 và 81.
Hình 2.4  Địa chỉ module tương tự
Đơn vị  64+65
cơ bản 66+67
68+69

72+73
74+75

76+77

80+81
82+83
84+85

88+89
90+91
92+93

 96+97
98+99
100+l01

l04+l05
106+107
l08+l09

112+113
114+115
116+117

120+121
122+123
124+125

2.3 CẤU TRÚC CỦA CHƯƠNG TRÌNH
2.3.1 Cấu trúc chương trình
     Các chương trình điều khiển với PLC S5 có thể được viết ở dạng đơn khối 
hoặc

đa khối.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hồng Thanh.
Lớp: TĐ1Đ12 
Trang 23


ĐAMH: Kĩ thuật lập trình PLC                                          GVHD: Th.s Nguyễn 
Đắc Nam

Chương trình đơn khối
Chương trình đơn khối chỉ viết cho các công việc tự động đơn giản, các lệnh
được viết tuần tự trong một khối. Khi viết chương trình đơn khối người ta 
dùng khối OBI. Bộ PLC quét khối theo chương trình, sau khi quét đến lệnh cuối 
cùng nó quay trở lại lệnh đầu tiên.
        Chương trình đa khối (có cấu trúc).
       Khi nhiệm vụ tự động hoá phức tạp người ta chia chương trình điều khiển 
ra
thành từng phần riêng gọi là khối. Chương trình có thể xếp lồng khối này vào 
khối kia. Chương trình đang thực hiện ở khối này có thể dùng lệnh gọi khối để 
sang làm việc với khối khác, sau khi đã kết thúc công việc ở khối mới nó quay 
về thực hiện tiếp chương trình đã tạm dừng ở khối cũ.
       Người lập trình có thể xếp lồng khối này vào khối kia thành lớp, tối đa là 
16 lớp  Nếu số lớp vượt quá giới hạn thì PLC tự động về trạng thái ban đầu.
2.3.2 Khối và đoạn (Block and Segment)
Cấu trúc mỗi khối gồm có:
Đầu khối gồm tên khối, số hiệu khối và xác định chiều dài khối.
Thân khối: Thể hiện nội dung khối và được chia thành đoạn (Segment) 
thực hiện từng công đoạn của quá trình tự động hóa sản xuất. Mỗi đoạn 
lại bao gồm một số dòng lệnh phục vụ việc giải bài toán logic. Kết quả 
của phép logic được gửi vào RLO (Result of Logic Operation). Việc phân 

chia chương trình thành các đoạn cũng ảnh hưởng đến RLO. Khi bắt đầu 
một đoạn mới thì tạo ra một giá trị RLO mới, khác với giá trị RLO của 
đoạn trước.
Kết thúc khối: Phần kết thúc khối là lệnh kết thúc khối BE.
Các loại khối:
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hồng Thanh.
Lớp: TĐ1Đ12 
Trang 24


ĐAMH: Kĩ thuật lập trình PLC                                          GVHD: Th.s Nguyễn 
Đắc Nam

 Khối tổ chức OB ( Organisation Block):
Khối tổ chức quản lý chương trình điều khiển và tổ chức việc thực hiện 
chương trình.
 Khối chương trình PB (Program Block):
Khối chương trình sắp xếp chương trình điều khiển theo chức năng hoặc 
các khía cạnh kĩ thuật.
 Khối dãy SB (Sequence Block):
Khối dãy là loại khối đặc biệt được điều khiển theo chương trình dãy và 
được xử lý như khối chương trình.
 Khối chức năng FB (Function Block):
Khối chức năng là loại khối đặc biệt dùng để lập trình các phần chương 
trình điều khiển tái diễn thường xuyên hoặc đặc biệt phức tạp. Có thể gán 
tham số cho các khối đó và chúng có một nhóm lệnh mở rộng.
 Khối dữ liệu DB (Dâm Block):
Khối dữ liệu lưu trữ các dữ liệu cần thiết cho việc xử lý chương trình điều 
khiển
2.4 BẢNG LỆNH CỦA S5­95U

Các lệnh của chương trình S5 được chia thành ba nhóm là:
2.4.1 Nhóm lệnh cơ bản.
Khối lệnh cơ bản gồm những lệnh sử dụng cho các chức năng, thực hiện 
trong các khối tổ chức OB, khối chương trình PB, khối dãy SB và khối chức 
năng FB. Ngoại trừ hai lệnh số học +F và –F chỉ được biểu diễn bằng phương 
pháp dãy lệnh STL, còn lại tất cả các lệnh cơ bản khác đều có thể được biểu 
diễn bằng ba phương pháp đó là bảng lệnh STL, lưu đồ điều khiển CSF và 
biểu đồ bậc thang LAD.
2.4.2 Nhóm lệnh bổ trợ
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hồng Thanh.
Lớp: TĐ1Đ12 
Trang 25