Chuyên đề PLC S7-1200

CHUYÊN ĐỀ PLC S7­1200
1

. TỔNG QUAN PLC S7­1200

1.1 . Giới thiệu về PLC S7­1200
PLC S7­1200 là một dòng PLC cỡ nhỏ của hãng Siemens. Đây là dòng PLC được thiết 
kế  tích hợp các ngõ vào/ra trên CPU nên được  ứng dụng trong các  ứng dụng vừa và  
nhỏ.

Dòng CPU của S7­1200 gồm: CPU 1211C; CPU 121C; CPU 1214C; CPU 1215C và
CPU 1217C. Bên cạnh đó, còn có dòng CPU S7 1200 FC (1214FC, 1215FC, 1217FC) hỗ 
trợ chức năng PROFISafe của Siemens.
Ngoài ra, còn có các dòng CPU S7 1200 SIPLUS (đây là các dòng PLC có khả năng làm  
việc  ở  các môi trường nhà máy khắc nghiệt như  nhiệt độ  cao, các hóa chất độc hại,
…).
Bên cạnh tên CPU sẽ có 3 ký hiệu, ví dụ: AC/DC/Rly hoặc DC/DC/DC. Trong đó Ký  
hiệu đầu tiên thể hiện điện áp nguồn cấp cho PLC là AC (220V) hoặc DC (24V). Ký 
hiệu thứ  2 thể  hiện điện áp đặt lên input của PLC, thường là DC24V. Ký hiệu cuối  
cùng thể hiện dạng output của PLC là Rly (Rơ le) hoặc DC (transistor).


Ngoài các I/O được tích hợp sẵn trên CPU thì ta có thể  mở  rộng các chức năng này 
thông qua các module mở rộng khác để phù hợp với các ứng dụng cần nhiều I/O cũng 
như các giao tiếp truyền thông khác.
[1]. Các module giao 

tiếp (CM)
[2]. CPU
[3]. Signal board (SB), 
communication board 

(CB), hoặc Battery 
Board (BB)
[4]. Các module tín hiệu 
(SM)


Một số module xử lý tín hiệu số.

Một số module xử lý tín hiệu analog.

Một số module giao tiếp.


Ngoài ra còn có Battery Board hỗ trợ cho các  ứng dụng real­time hoặc back­up khi bị 
mất nguồn.

1.2 . Cấu trúc bộ nhớ PLC S7 1200
Vùng chương trình ứng dụng
­

 Organization blocks (Obs): miền chứa chương trình tổ  chức. Trong đó, OB1 là 

chương trình chính.
­

 Data blocks (DBs): chứa dữ liệu của các chương trình (giới hạn từ 1­65535).

­

 Functions (FCs) and function blocks (FBs): miền chứa chương trình con được tổ 

chức thành hàm để thực hiện các chức năng riêng. Mỗi FCs hoặc FBs tổ chức thành  
hàm có biến hình thức để trao đổi dữ liệu với chương trình đã gọi nó. Ngoài ra, các 
FBs còn có thể sử dụng được dữ liệu từ các DB. (giới hạn của FBs và FCs là từ 1­
65535).
Vùng nhớ chứa các tham số
­

 I (Process image input): Vùng nhớ đệm ngõ vào.

­

 Q (Process image output): Vùng nhớ đệm ngõ ra.

­

 M (Memory): Vùng nhớ chứa các biến cờ.

­

 T (Timer): Vùng nhớ phục vụ cho các bộ định thời.

­

 C (Counter): Vùng nhớ phục vụ bộ.

­

 PI: Vùng nhớ đệm ngõ vào tương tự.

­

 PQ: Vùng nhớ đệm ngõ ra tương tự.

Vùng nhớ chứa các khối dữ liệu
­

 DB (Data block): Miền chứa các dữ liệu được tổ chúc thành khối. Kích thước  

hay số lượng khối do người sử dụng qui định.
­

 L (Temp memory): Miền chứa các biến tạm của khối chương trình OB, FC, FB 

được tổ  chức và sử  dụng cho các biến nháp tức thời và trao đổi dữ  liệu của biến 
hình thức với những khối đã gọi nó.
Phương pháp truy cập vùng nhớ


­

 Theo bit: Tên vùng nhớ + địa chỉ byte + (.) + chỉ số bit

VD: I0.7, Q1.5, M2.6, DB1.DBX2.5,…
­

 Theo byte: Tên vùng nhớ + B + địa chỉ byte

VD: IB0, QB1; MB6, DB5.DBB15,…
­

 Theo Word: Tên vùng nhớ + W + địa chỉ byte cao nhất

VD: IW0, QW2; MW16, DB10.DBW8,…
­

 Theo Dword: Tên vùng nhớ + D + địa chỉ byte cao nhất

VD: ID0, QD2; MD16, DB10.DBD8,…

Các loại dữ liệu
­

 Kiểu dữ liệu: Bool, Byte, Word và Dword.


­

 Kiểu dữ liệu: Integer (U = unsigned, S = short, D= double)

­

 Kiểu dữ liệu: Real (L = Long)

­

 Kiểu dữ liệu: Ngày­Giờ


Ngoài ra, còn có các kiểu dữ liệu khác như: Char, String, Array, Pointer

2

. PHẦN MỀM TIA PORTAL

Đây là phần mềm được cung cấp để  thiết lập cũng như  lập trình cho các dòng sản 
phẩm của hãng Siemens. Phần mềm được tích hợp giúp người dùng thuận tiện trong  
việc lập trình, thiết lập cài đặt, các kết nối và lập trình HMI một cách dễ dàng.

[1].

 Hiển thị các chức năng

[2].

 Bảng chọn các chức năng

[3].

 Bảng chọn các project


[4].

 Chuyển đến trang làm việc của Project

[1].

 Thanh công cụ

[2].

 Các mục của Project

[3].

 Màn hình làm việc

[4].

 Thẻ chức năng

[5].

 Màn hình thuộc tính

[6].

 Chuyển về màn hình thông tin Project

[7].

 Các Tab

Làm   việc   với   phần 
mềm TIA PORTAL
Bước   1:  Tạo   dự   án 
mới
Bước   2:  Cấu   hình 
phần cứng

Bước 3: Viết chương 
trình điều khiển
Bước 4: Kiểm tra chương trình đã viết
Cấu hình phần cứng


[1].

Các module giao tiếp mạng. Tối đa là 3 module từ slot 101, 102, 103

[2].

CPU, slot 1

[3].

Cổng EtherNet của CPU

[4].

Signal board (SB), communication board (CB) hoặc battery board (BB): nằm trên 
CPU

[5].

Signal Modoule (SM) tối đa 
8 8 module từ slot 2 đén slot 
9 

+ Trong màn hình thông tin, chọn 

“Devices   &   Networks”   và   chọn 
“Add new device”. 
+   Trong   màn   hình   Project,   bên 
dưới tên Project chọn “Add
new device”.


+ Danh sách các thiết bị hiện ra. 
Sau đó, chọn dòng CPU cần lập 
trình và Version của nó.

+   Các   thông   tin   của 
CPU   được   hiển   thị. 
Sau đó, thiết lập các 
cài   đặt   từ   màn   hình 
thiết lập.


3

. CÁC TẬP LỆNH CƠ BẢN
3.1 . Nhóm lệnh bit logic
Lệnh tiếp điểm thường mở
Nếu địa chỉ  n có giá trị  mức logic=1 thì lệnh tiếp 
điểm thường mở  sẽ  đóng lại. (cho dòng điện đi 
qua)

Nếu địa chỉ n có giá trị  mức logic=0 thì lệnh tiếp điểm thường mở  sẽ  mở  ra. (không  
cho dòng điện đi qua)
Lệnh tiếp điểm thường đóng

Nếu địa chỉ  n có giá trị  mức logic=1 thì lệnh tiếp 
điểm thường mở  sẽ  mở  ra. (không cho dòng điện 
đi qua)


Nếu địa chỉ n có giá trị  mức logic=0 thì lệnh tiếp điểm thường mở  sẽ  đóng lại. (cho 
dòng điện đi qua)
n: được truy xuất theo bit vào các vùng nhớ:  
I,Q, M, D, L

Lệnh cuộn dây
n: được truy xuất theo bit vào
các vùng nhớ: Q, M, D, L

Nếu đầu 1 của lệnh được nối với mức 1 thì địa 
chỉ n có giá trị mức logic=1
­

Khi n =1 là địa chỉ ngõ ra Q thì ngõ ra sẽ 

có điện
­

Các tiếp điểm thường đóng, thường mở sẽ thay đổi trạng thái

Nếu đầu 1 của lệnh được nối với mức 0 thì địa chỉ n có giá trị mức logic=0
­

Khi n =0 là địa chỉ ngõ ra Q thì ngõ ra sẽ không có điện

­

Các tiếp điểm thường đóng, thường mở sẽ trở về trạng thái ban đầu

Lệnh đảo cuộn dây
n: được truy xuất theo bit vào
các vùng nhớ: Q, M, D, L

Nếu đầu 1 của lệnh được nối với mức 1 thì địa chỉ n có giá trị mức logic=0
­

Khi n =0 là địa chỉ ngõ ra Q thì ngõ ra sẽ không có điện


­

Các tiếp điểm thường đóng, thường mở sẽ trở về trạng thái ban đầu đổi trạng 
thái

Nếu đầu 1 của lệnh được nối với mức 0 thì địa chỉ n có giá trị mức logic=1
­

Khi n =1 là địa ngõ ra Q thì ngõ ra sẽ có điện

­

Các tiếp điểm thường đóng, thường mở sẽ thay đổi trạng thái
Lệnh SET
n: được truy xuất theo bit vào
các vùng nhớ: Q, M, D, L

Nếu kích 1 xung vào đầu 1 của lệnh thì địa chỉ n sẽ có giá trị mức logic=1
­

Khi n =0 là địa chỉ ngõ ra Q thì ngõ ra sẽ không có điện

­

Các tiếp điểm thường đóng, thường mở có địa chỉ trùng với địa chỉ n thì các tiếp 
điểm này sẽ thay đổi trạng thái

Để đưa địa chỉ n về mức logic 0 thì phải dung lệnh RESET
Lệnh RESET
n: được truy xuất theo bit vào
các vùng nhớ: Q, M, D, L

Nếu kích 1 xung vào đầu 1 của lệnh thì địa chỉ n sẽ có giá trị mức logic = 0
­

Khi n = 0 thì địa chỉ ngõ ra Q thì ngõ ra sẽ không có điện

­

Các tiếp điểm thường đóng, thường mở có địa chỉ trùng với địa chỉ n thì các tiếp 
điểm này sẽ trở về trạng thái ban đầu


Lệnh cạnh lên

Phát hiện tín hiệu của  “IN” từ  0 lên 1. Trạng thái của tín hiệu IN được lưu lại vào 

“M_BIT”. Ðộ rộng của xung này bằng thời gian của một chu kì vòng quét.
Lệnh cạnh xuống

Phát hiện tín hiệu của “IN” từ 1 xuống 0. Trạng thái của 
tín hiệu IN được lưu lại vào “M_BIT”. Ðộ rộng của xung 
này bằng thời gian của một chu kì vòng quét.

3.2 . Nhóm lệnh MOVE
Lệnh MOVE dùng để  di chuyển nội dung ngõ vào IN đến ngõ ra OUT mà không làm 
thay đổi giá trị ngõ OUT.


Nếu EN=1 thì mỗi vòng quét PLC, lệnh sẽ  chép DATA  ở  ngõ vào IN sang địa chỉ   ở 
OUT.

3.3 . Nhóm lệnh TIMER
Sử dụng lệnh Timer để tạo một chương trình trễ định thời. Số lượng của Timer phụ
thuộc vào người sử dụng và số lượng vùng nhớ của CPU. Mỗi timer sử dụng 16 byte
IEC_Timer dữ liệu kiểu cấu trúc DB. Phần mềm sẽ tự động tạo khối DB khi lấy khối 
Timer
Kích thước và tầm của kiểu dữ liệu Time là 32 bit, lưu trữ như là dữ liệu Dint : T#­
14d_20h_31m_23s_648ms đến T#24d_20h_31m_23s_647ms hay là ­2.147.483.648 ms
đến 2.147.483.647 ms.
Có 4 loại Timer:
On­delay TON
Ngõ ra Q sẽ lên 1 khi đạt được giá trị thời gian PT (Preset Time).
Thay đổi PT khi Timer vận hành không ảnh hưởng.
Khi ngõ vào IN ngừng tác động thì reset và dừng hoạt động.

Tham số

Chức năng

Kiểu dữ liệu

Mô tả

IN

Input

BOOL

Ngõ vào (IN=1, chạy thời gian)

Q

Output

BOOL

Ngõ ra


PT (Preset Time)

Input

TIME

Thời gian đặt

ET (Elapsed Time)

Output

TIME

Thời gian đếm được

Off­Delay TOF
Ngõ ra Q sẽ xuống 0 khi đạt được giá trị thời gian PT (Preset Time).
Thay đổi PT khi Timer vận hành không ảnh hưởng.
Khi ngõ vào IN ngừng tác động thì reset và dừng hoạt động.

Tham số

Chức năng

Kiểu dữ liệu

Mô tả

IN

Input

BOOL

Ngõ vào (IN=0, chạy thời gian)

Q

Output

BOOL

Ngõ ra

PT (Preset Time)

Input

TIME

Thời gian đặt

ET (Elapsed Time)

Output

TIME

Thời gian đếm được


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

đặt PT

Tham số

Chức năng

Kiểu dữ liệu

Mô tả

IN

Input

BOOL

Ngõ vào (IN=1, chạy thời gian)

Q

Output

BOOL

Ngõ ra

PT (Preset Time)

Input

TIME

Thời gian đặt

ET (Elapsed Time)

Output

TIME

Thời gian đếm được


Accumulating On Delay TONR

Thay đổi PT không bị ảnh hưởng khi Timer vận hành, chỉ  ảnh hưởng khi Timer đếm  
lại.
Khi ngõ vào IN chuyển sang 0 thì Timer sẽ dừng nhưng không đặt lại bộ định thì. Khi 
IN lên 1 thì Timer bắt đầu tính từ giá trị thời gian tích lũy trước đó.
Tham số

Chức năng

Kiểu dữ liệu

Mô tả

IN

Input

BOOL

Ngõ vào (IN=1, chạy thời gian)

Q

Output

BOOL

Ngõ ra

PT (Preset Time)

Input

TIME

Thời gian đặt

ET (Elapsed Time)

Output

TIME

Thời gian đếm được

R

Input

BOOL

Chân reset


3.4 . Nhóm lệnh 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.
Up Counter CTU
Giá trị bộ đếm CV được tăng lên 1 khi tín hiệu ngõ vào CY chuyển từ 0 lên 1. Ngõ ra  
Q được tác động lên 1 khi CV >= PV. Nếu trạng thái R=Reset được tác động thì bộ 
đếm CV=0.

Tham số

Chức năng

Kiểu dữ liệu

Mô tả

CU

Input

BOOL

Tín hiệu vào đếm lên

Q 

Output

BOOL

Ngõ ra (Đúng khi CV >= PV)

PV (Preset Value)

Input

SInt, Int, DInt, 
USInt, UInt, 

Giá trị đặt


UDInt
CV (Counter 
Value)

Output

R 

Input

SInt, Int, DInt, 
USInt, UInt, 
UDInt
BOOL

Giá trị đếm được
Chân reset về 0

Down Counter (CTD)
Giá trị bộ đếm được giảm 1 khi tín hiệu ngõ vào CD chuyển từ 0 lên 1. Ngõ ra Q được  
tác động lên 1 khi CV<=0. Nếu trạng thái LOAD được tác động thì CV=PV.

Tham số

Chức năng

Kiểu dữ liệu

Mô tả

CD

Input

BOOL

Tín hiệu vào đếm xuống

Q 

Output

BOOL

Ngõ ra (Đúng khi CV <= 0)

PV (Preset Value)

Input

SInt, Int, DInt, 
USInt, UInt, 

Giá trị đặt


UDInt
CV (Counter 
Value)

Output

LD 

Input

SInt, Int, DInt, 
USInt, UInt, 

UDInt
BOOL

Giá trị đếm được
Chân điều khiển giá trị PV.

Up­Down Counter CTUD
Giá trị bộ đếm CV được tăng lên 1 khi tín hiệu ngõ vào CY chuyển từ 0 lên 1. Ngõ ra  
Q được tác động lên 1 khi CV >= PV. Nếu trạng thái R=Reset được tác động thì bộ 
đếm CV=0.
Giá trị bộ đếm được giảm 1 khi tín hiệu ngõ vào CD chuyển từ 0 lên 1. Ngõ ra Q được  
tác động lên 1 khi CV<=0. Nếu trạng thái LOAD được  
tác động thì CV=PV.
Tham số

Chức năng

Kiểu dữ liệu

CU,CD

Input

BOOL

­QU

Output

BOOL

­QD

Mô tả
Tín hiệu vào đếm lên, đếm 
xuống
­Ngõ ra đếm lên (Đúng khi CV 
>= PV)
­Ngõ ra đếm xuống (Đúng khi 
CV <= 0)


Giá trị đặt

Input

SInt, Int, DInt, 
USInt, UInt, 
UDInt
SInt, Int, DInt, 
USInt, UInt, 
UDInt
BOOL

Input

BOOL

Chân Reset (QU).

PV (Preset Value)

Input

CV (Counter 
Value)

Output

LD 
R

3.5 . Nhóm lệnh so sánh
Nhóm lệnh so sánh gồm: =, >, <, >=, <=, <> 
 ĐK được thay bằng =, >, <, >=, <=, <>
D là kiểu Data chọn theo IN1 và IN2 như bảng sau:

Giá trị đếm được
Điều khiển giá trị PV (QD).


3.6 . Nhóm lệnh toán học
Lệnh cộng
Nếu chân EN = 1 thì mỗi vòng quét PLC, lệnh sẽ thực
hiện 1 lần. Khi lệnh thực hiện thì:
OUT = Giá trị ở ngõ vào IN1 + Giá trị ở ngõ vào IN2

Lệnh trừ
Nếu chân EN = 1 thì mỗi vòng quét PLC, lệnh sẽ 
thực

hiện 1 lần. Khi lệnh thực hiện thì:
OUT = Giá trị ở ngõ vào IN1 ­ Giá trị ở ngõ vào IN2

Lệnh nhân
Nếu chân EN = 1 thì mỗi vòng quét PLC, lệnh sẽ 
thực
hiện 1 lần. Khi lệnh thực hiện thì:
OUT = Giá trị ở ngõ vào IN1 * Giá trị ở ngõ vào IN2

Lệnh chia
Nếu chân EN = 1 thì mỗi vòng quét PLC, lệnh sẽ 
thực


hiện 1 lần. Khi lệnh thực hiện thì:
OUT = Giá trị ở ngõ vào IN1 / Giá trị ở ngõ vào IN2

Lệnh chia lấy dư
Nếu chân EN = 1 thì mỗi vòng quét PLC, lệnh sẽ thực
hiện 1 lần. Khi lệnh thực hiện thì:
OUT = Phần dư (IN1 / IN2)

Lệnh tính toán
Công dụng : thực hiện phép toán từ các giá trị
ngõ vào IN1, IN2, IN(n) theo công thức
OUT=…(+,­,*,/) rồi xuất kết quả ra ngõ ra
OUT.
Các ngõ vào phải cùng kiểu dữ liệu.

Lệnh tăng
Nếu chân EN = 1 thì mỗi vòng quét PLC, lệnh sẽ
tăng giá trị của thanh ghi ở IN/OUT lên 1 đơn vị.
IN/OUT = IN/OUT + 1

Lệnh giảm
Nếu chân EN = 1 thì mỗi vòng quét PLC, lệnh sẽ
giảm giá trị của thanh ghi ở IN/OUT lên 1 đơn vị.
IN/OUT = IN/OUT – 1

Lệnh lấy giá trị tuyệt đối