ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP: Thiết kế điều truyền động chính máy doa ngang 2620

LỜI NÓI ĐẦU
Điều khiển tự động ngày nay đã và đang được ứng dụng trong rất nhiều nghành sản
xuất và cuộc sống , từ những nhà máy sản xuất , dây chuyền sản xuất cho đến những
thiết bị sinh hoạt hằng ngày của con người. Để thực hiện điều khiển tự động có nhiều
phương pháp ,cách thức như bằng máy tính ,vi xử lý , hay hệ điều khiển chuyên dụng
.Tuỳ lĩnh vực mà lựa chọn hệ thống điều khiển thích hợp . Với sinh viên học chuyên
ngành điều khiển tự động phải nắm bắt được tất cả những kiến thức cơ sở , tổng quát
nhất để từ đó có thể giải quyết các bài toán điều khiển đặt ra trong công việc sau này.
Được sự cho phép của khoa Điện, dưới sự hướng dẫn của thầy Nguyễn BÊ, em
thực hiện đề tài “Thiết kế điều truyền động chính máy doa ngang 2620’’ sử dụng bộ
điều khiển logic PLC_S7200 . Đề tài gồm các chương như sau :
Chương I : công nghệ máy doa
Chương II : trang bị điện máy doa
Chương III: giới thiệu về PLC
Chương IV : lập trình điều khiển truyền động chính máy doa
Trong quá trình thực hiện sẽ không thiếu những thiếu sót, kính mong thầy cô
lượng thứ và tạo mọi điều kiện cho em hoàn thành đề tài này.
Em xin chân thành cảm ơn/


CHƯƠNG 1

CÔNG NGHỆ MÁY DOA
1.1 Sơ đồ điều khiển máy doa ngang 2620
1. Thông số kỹ thuật
Máy doa 2620 là máy có kích thước cỡ trung bình.
- Đường kính trục chính : 90mm
- Công suất động cơ truyền động chính: 10kW
- Tốc độ quay trục chính điều chỉnh trong phạm vi: (12,5 ÷ 1600)vg/ph
- Công suất động cơ ăn dao: 2,1kW.
- Tốc độ động cơ ăn dao có thể điều chỉnh trong phạm vi (2,1 ÷ 1500)vg/ph

- Tốc độ lớn nhất: 3000vg/ph
2. Sơ đồ truyền động chính máy doa ngang
Sơ đồ gồm 2 động cơ không đồng bộ: ĐB là động cơ bơm dầu bôi trơn được đóng cắt
nhờ công tắc tơ KB. Động cơ truyền động chính Đ là động cơ không đồng bộ roto lồng
sóc hai cấp tốc độ: 1460vg/ph khi dây quấn stato đấu tam giác Δ và 2890vg/ph khi đấu
sao kép (YY).Việc chuyển đổi tốc độ từ thấp lên cao tương ứng với chuyển đổi tốc độ
từ đấu Δ sang YY và ngược lại được thực hiện bởi tay gạt cơ khí 2KH(5). Nếu 2KH(5)
= 0, dây quấn động cơ được đấu tương ứng với tốc độ thấp. Khi 2KH(5) = 1, dây quấn
động cơ được đấu YY tương ứng với tốc độ cao. Tiếp điểm 1KH(4) liên quan đến thiết
bị chuyển đổi tốc độ trục chính. Nó ở trạng thái hở trong thời gian chuyển đổi tốc độ và
chỉ kín khi đã chuyển đổi xong. Động cơ được đảo chiều nhờ các công tắc tơ 1T, 1N,
2T, 2N.
a/ Khởi động:Giả sử 1KH(4) = 1, 2KH(5) = 1. Muốn khởi động thuận ấn MT(1) →
1T(1) = 1, → 1T(3) = 0, 1T(8) = 1, 1T(1-2) = 1, → KB(2) = 1, → tđ KB(2) = 1, nối
với 1T(1-2) tạo mạch duy trì. KB(4) = 1, → Ch(4) = 1, đồng thời RTh(7) = 1. Sau một
thời gian chỉnh định, RTh(4) = 0, → Ch(4) = 0; RTh(5) = 1, → 1Nh(5) = 1, → 1Nh(6)
= 1, → 2Nh(6) = 1.
Kết quả khi ấn MT ta được: KB, 1T, Ch có điện; sau đó KB, 1T, 1Nh, 2Nh có điện.
KB(đl) = 1, động cơ ĐB quay bơm dầu bôi trơn. 1T(đl) = 1, và Ch(đl) = 1, → động cơ
Đ được nối Δ khởi động với tốc độ thấp; sau một thời gian duy trì, 1T(đl) = 1, 1Nh(đl)
= 1, 2Nh(đl) = 1, động cơ Đ được nối YY chạy với tốc độ cao. Nếu 2KH(5) = 0, → chỉ
có 1T(1) và Ch(4) có điện → động cơ chỉ chạy ở tốc độ thấp.
Khởi động ngược ấn MN.
b/ Hãm máy
Để chuẩn bị mạch hãm và kiểm tra tốc độ động cơ, sơ đồ sử dụng rơle kiểm tra tốc độ
RKT nối trục với động cơ Đ (không thể hiện trên sơ đồ). RKT làm việc theo nguyên
tắc ly tâm: khi tốc độ lớn hơn giá trị chỉnh định (thường khoảng 10%) tốc độ định mức,
nếu động cơ đang quay thuận thì tiếp điểm RKT-1(8) đóng; nếu đang quay ngược thì
tiếp điểm RKT-2(11) đóng.

Giả sử động cơ đang quay thuận. RKT-1(8) = 1, → 1RH(8) = 1, → 1RH(8-9) = 1, và
1RH(13-14) = 1.
Nếu đang quay chậm thì KB, 1T, Ch có điện; nếu quay nhanh thì KB, 1T, 1Nh, 2Nh,
RTh có điện. → Ch(13) = 0, hoặc RTh(13) = 0. Muốn dừng, ấn D(1) → 1T, KB, Ch
hoặc 1T, KB, 1Nh, 2Nh, RTh mất điện → Ch(13) = 1, hoặc RTh(13) = 1, → 2N(14) =
1. Trên mạch động lực, 1T, KB, Ch, 1Nh, 2Nh mở ra, 2N đóng lại → động cơ Đ được
đảo hai trong 3 pha làm cho động cơ hãm ngược → tốc độ giảm đến dưới 10% định
mức thì RKT-1(8) mở → 1RH(8) = 0, → 1RH(13-14) = 0, → 2N(14) = 0, → động cơ
Đ được cắt ra khỏi lưới , động cơ dừng tự do.
c/ Thử máy
Muốn điều chỉnh hoặc thử máy, ấn TT (12) hoặc TN(14) → 2T(12) = 1, hoặc
2N(14) = 1, → động cơ được nối Δ với điện trở phụ Rf làm cho động cơ chỉ chạy
với tốc độ thấp.

CHƯƠNG 2

TRANG BỊ ĐIỆN MÁY DOA
1.1 Đặc điểm làm việc, yêu cầu về truyền động điện và trang bị điện
1. Đặc điểm công nghệ
Máy doa dùng để gia công chi tiết với các nguyên công: khoét lỗ, khoan lỗ. có thể
dùng để phay. Thực hiện các nguyên công gia công trên máy doa sẽ đạt được độ chính
xác và đô bóng cao.
Máy doa được chia thành hai loại chính: máy doa đứng và máy doa ngang. Máy doa
ngang dùng để gia công các chi tiết cỡ trung bình và nặng.

Hình dáng bên ngoài máy doa ngang
Trên bệ máy 1 đặt trụ trước 6, trên đó có ụ trục chính 5. Trụ sau 2 có đặt giá 3 để giữ
trục dao trong quá trình gia công. Bàn quay 4 gá chi tiết có thể dịch chuyển ngang hoặc

dọc bệ máy. Ụ trục chính có thể dịch chuyển theo chiều thẳng đứng cùng trục chính.
Bản thân trục chính có thể dịch chuyển theo phương nằm ngang.
Chuyển động chính là chuyển động quay của dao doa (trục chính). Chuyển động ăn
dao có thể là chuyển động ngang, dọc của bàn máy mang chi tiết hay di chuyển dọc
của trục chính mang đầu dao. Chuyển động phụ là chuyển động thẳng đứng của ụ dao
v.v…
2. Yêu cầu đối với truyền động điện và trang bị điện máy doa.
a) Truyền động chính: Yêu cầu cần phải đảm bảo đảo chiều quay, phạm vi điều chỉnh
tốc độ D = 130/1 với công suất không đổi, độ trơn điều chỉnh φ = 1,26. Hệ thống
truyền động chính cần phải hãm dừng nhanh.
Hiện nay hệ truyền động chính máy doa thường được sử dụng động cơ không đồng bộ
roto lồng sóc và hộp tốc độ (động cơ có một hay nhiều cấp tốc độ ). Ở những máy doa
cỡ nặng có thể sử dụng động cơ điện một chiều, điều chỉnh trơn trong phạm vi rộng.
Nhờ vậy có thể đơn giản kết cấu, mặt khác có thể hạn chế được mômen ở vùng tốc độ
thấp bằng phương pháp điều chỉnh tốc độ hai vùng.
b/ Truyền động ăn dao: Phạm vi điều chỉnh tốc độ của truyền động ăn dao là D =
1500/1. Lượng ăn dao được điều chỉnh trong phạm vi 2 ÷ 600mm/ph; khi di chuyển
nhanh, có thể đạt đến 2,5 ÷ 3mm/ph. Lượng ăn dao (mm/ph) ở những máy cỡ yêu cầu
được giữ không đổi khi tốc độ trục chính thay đổi.
Đặc tính cơ cần có độ cứng cao, với độ ổn định tốc độ <10%. Hệ thống truyền động ăn
dao phải đảm bảo độ tác động nhanh cao, dừng máy chính xác, đảm bảo sự liên động
với truyền động chính khi làm việc tự động.
Ở những máy doa cỡ trung bình và nặng, hệ thống truyền động ăn dao sử dụng hệ
thống khuếch đại máy điện - động cơ điện một chiều hoặc hệ thống T –Đ.

CHƯƠNG 3

TỔNG QUAN VỀ PLC
I/ Khái quát về PLC:

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, tuỳ thuộc vào người điều khiển mà nó có thể thực hiện một loạt các
chương trình hoặc sự kiện, sự kiện này được kích hoạt bởi các tác nhân kích thích (hay
còn gọi là ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các bộ định thời (Timer) hay các sự
kiện được đếm qua bộ đếm (Counter). Khi một sự kiện được kích hoạt 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 các chương trình được cài đặt trong PLC là ta có thể thực hiện
các chức năng khác nhau, trong các môi trường điều khiển khác nhau.
2. Lịch sử phát triển:
- Năm 1642, Pascal đã phát minh ra máy tính cơ khí dùng bánh răng. Đến năm 1834
Babbage đã hoàn thiện máy tính cơ khí "vi sai" có khả năng tính toán với độ chính
xác tới 6 con số thập phân.
- Năm 1808, Joseph M.Jaquard đã dùng các lỗ trên tấm bìa thẻ kim loại mỏng, sắp
xếp chúng trên máy dệt theo nhiều chiều khác nhau để điều khiển máy dệt tự động
thực hiện các mẫu hàng phức tap.
- Trước năm 1904, Hoa Kỳ và Đức đã sử dụng mạch rơle để triển khai chiếc máy
tính điện tử đầu tiên trên thế giới.
- Năm 1943, Mauhly và Ackert chế tạo "cái máy tính" đầu tiên gọi là "máy tính và
tích phân số điện tử" viết tắt là ENIAC. Máy có:
• 18.000 đèn điện tử chân không.
• 500.000 mối hàn thủ công.
• Chiếm diện tích 1613 ft2.
• Công suất tiêu thụ điện 174 kW.
• 6000 nút bấm.
• Khoảng vài trăm phích cắm.
Chiếc máy tính này phức tạp đến nỗi chỉ mới thao tác được vài phút là lỗi và hư

hỏng đã xuất hiện. Việc sữa chữa lắp đặt lại đèn điện tử để chạy lại phải mất đến cả
tuần.
Chỉ tới khi áp dụng kỹ thuật bán dẫn vào năm 1948, đưa vào sản xuất công nghiệp
vào năm 196 thì những máy tính điện tử lập trình lại mới được sản xuất và thương
mại hoá.
Sự phát triển của máy tính cũng kèm theo kỹ thuật điều khiển tự động.
• Mạch tích hợp điện tử - IC - năm 1959.
• Mạch tích hợp gam rộng - LSI - năm 1965.
• Bộ vi xử lý - năm 1974.
• Dữ liệu chương trình - điều khiển.
• Kỹ thuật lưu giữ...
Những phát minh này đã đánh dấu một bước rất quan trọng và quyết định trong việc
phát triển ồ ạt kỹ thuật máy tính và các ứng dụng của nó như PLC, CNC,... lúc này
khái niệm điều khiển bằng cơ khí và bằng điện tử mới được phân biệt.
Đến cuối thập kỷ 20, người ta dùng nhiều chỉ tiêu để phân biệt các loại kỹ thuật điều
khiển, bởi vì trong thực tế sản xuất đòi hỏi điều khiển tổng thể những hệ thống máy
tính chứ không điều khiển đơn lẻ từng máy.
→ Sự phát triển của PLC đã đem lại nhiều thuận lợi và làm cho nó các thao tác máy
trở nên nhanh, nhạy, dễ dàng và tin cậy hơn. Nó có khả năng thay thế hoàn toàn
cho các phương pháp điều khiển truyền thống dùng rơle (loại thiết bị phức tạp và
cồng kềnh); khả năng điều khiển thiết bị dễ dàng và linh hoạt dựa trên 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, gới đi, tiếp nhận những tín hiệu nhằm mục đích kiểm
soát sự kích hoạt hoặc đình chỉ những chức năng của máy hoặc một dây chuyền công
nghệ.
Như vậy những đặc điểm làm cho PLC có tính năng ưu việt và t hích hợp
trong môi trường công nghiệp:
• Khả năng kháng nhiễu rất tốt.

• Cấu trức dạng modul rất thuận tiện cho việc thiết kế, mở rộng, cải tạo
nâng cấp,...
• Có những modul chuyên dụng để thực hiện những chức năng đặc biệt hay
những modul truyền thông để kết nối PLC với mạng công nghiệp hoặc mạng
Internet,...
• Khả năng lập trình được, lập trình đễ dàng cũng là đặc điểm quan trọng để
xếp hạng một hệ thống điều khiển tự động .
• Yêu cầu của người lập trình không cần giỏi về kiến thức điện tử mà chỉ cần
nắm vững công nghệ sản xuất và biết chọn thiết bị thích hợp là có thể lập trình được.
3.Sơ lược về các loại PLC của các hãng công nghiệp nổi tiếng:
a.Siemens:
Hãng này có các loại plc :S7-200,S71200,S7-300,S7-400

Hinh1.1 :S7-200 của Siemens


Hình 1.2:S7-300

Hình 1.3:S7-400


b.Schneider:
Có các loại Zelio logic,Twido,TSX,Quantum…

Hình 1.4:loại Zelio logic

Hình 1.5:loại Twido
c.Hãng ABB:
Có các loại Master pic 200,AC400,AC800,AC100….

Hình 1.6:loại AC800

d.Của Hoa Kỳ:
Có các hãng sản xuất PLC như:AB,Honney well,Rock Well,Emerson
Ngoài ra còn có nhiều hãng sản xuất khác
như:MISHUBISHI,TOSHIBA,YOKOGAWA,OMRON(của Nhật),LG (Hàn
Quốc),SHILI(Đài Loan),Sinatic(Việt Nam)…
4. Cấu trúc và hoạt động của một PLC:
a. Cấu trúc:
Một hệ thống lập trình cơ bản phải gồm có hai phần: Khối xử lý trung tâm
(CPU: Central Processing Unit) và hệ thống giao tiếp vào/ra (I/O).
Trong đó :
+ Thiết bị đầu vào gồm các thiết bị tạo ra tín hiệu điều khiển như
nút nhấn, cảm biến, công tắc hành trình…vv
+ Input, Output các cổng nối phía đầu vào ra của PLC hay các của các
Module mở rộng
+ Cơ cấu chấp hành: Gồm các thiết bị được điều khiển như: Chuông, đèn,
contactor, động cơ, van khí nén, heater, máy bơm, LED hiển thị...vv

I
N
P
U
T
S

CENTRAL
PROCESSING
UNIT

PLC

O
U
T
P
U
T
S

M


M
Lập trình

Máy tính

PG/PC

Sơ đồ cấu trúc của PLC
+ Khối điều khiển trung tâm (CPU: Central Processing Unit) gồm ba
phần: Bộ xử lý, hệ thống bộ nhớ và hệ thống nguồn cung cấp.
Processor

Memory

Power Supply

Sơ đồ khối tổng quát của CPU

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 xoá dùng lưu trữ
chương trình cố định, không thay đổi thường dùng cho nhà sản xuất PLC.
+ RAM (Random Access 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 xoá được.
+ EEPROM: Electrically EPROM.
b. Hoạt động của một PLC:
Đầu tiên, hệ thống các cổng vào/ra (Input/Output) (còn gọi là các Module
xuất/nhập) dùng để đưa các tín hiệu từ các thiết bị ngoại vi vào CPU (như các sensor,


contact, tín hiệu từ động cơ …). Sau khi nhận được tín hiệu ở ngõ vào thì CPU sẽ xử lý
và đưa các 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 (Scan) dữ liệu hoặc trạng
thái của các thiết bị ngoại vi thông qua ngõ vào, sau đó thực hiện các chương trình
trong bộ nhớ như sau: Chương trình chính sẽ nhận lệnh từ bộ nhớ chương trình đưa ra
thanh ghi lệnh để thi hành. Chương trình ở dạng STL (Statement List-dạng lệnh liệt kê)
hay ở dạng LADDER (dạng hình thang) sẽ được dịch ra ngôn ngữ máy cất trong bộ
nhớ chương trình. Khi thực hiện xong chương trình, tiếp đó là quá trình truyền thông
nội bộ, kiểm lỗi và cuối cùng CPU sẽ gởi hoặc cập nhật (Update) tín hiệu tới các thiết
bị được điều khiển thông qua ngõ ra. Một chu kỳ gồm: Đọc tín hiệu ở ngõ vào, thực
hiện chương trình, truyền thông nội bộ, tự kiểm tra lỗi và gởi cập nhật tín hiệu ở ngõ ra
được gọi là một chu kỳ quét (Scanning) như hình vẽ dưới.
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 với từng tín hiệu ngắt sẽ được soạn thảo và cài đặt như một bộ phận
chương trình. Chương trình ngắt chỉ thực hiện trong vòng quét khi xuất hiện tín hiệu
ngắt và có thể xảy ra ở bất kì điểm nào trong vòng quét.

Chuyển dữ kiệu từ bộ
đệm ảo ra ngoại vi

Truyền thông và
kiểm tra lỗi

Nhập dữ liệu từ ngoại vi
vào bộ đệm ảo

Thực hiện chương
trình

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 được truy xuất tức thời để đưa ra
(Update) ở ngõ ra mà quá trình cập nhật tín hiệu ở ngõ ra (ON/OFF) phải theo hai
bước: Khi xử lý thực hiện chương trình, vi xử lý sẽ chuyển đổi các mức logic tương
ứng ở ngõ ra trong “chương trình nội” (đã được lập trình), các mức logic này sẽ chuyển
đổi ON/OFF. Tuy nhiên lúc này

các tín hiệu ở ngõ ra “thật” (tức tín hiệu được đưa ra tại Module Out) 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 thực sự tác động
lên ngõ ra để điều khiển các thiết bị ở ngõ ra.
Thường việc thực thi một vòng quét xảy ra với thời gian rất ngắn, một vòng quét
đơn (Single Scan) có thời gian thực hiện một vòng quét từ 1 ms tới 100 ms. Việc thực
hiện một chu kỳ quét dài hay ngắn còn phụ thuộc vào độ dài của chương trình và cả
mức độ giao tiếp giữa PLC với các thiết bị ngoại vi (màn hình hiển thị…). Vi xử lý chỉ
có đọc được tín hiệu ở ngõ vào chỉ khi nào tín hiệu này tác động với khoảng thời gian

lớn hơn một chu kỳ quét. Nếu thời gian tác động ở ngõ vào nhỏ hơn một chu kỳ quét
thì vi xử lý xem như không có tín hiệu này. Tuy nhiên trong 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 chuyền sản 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 có số lượng I/O nhiều, truy cập và xử lý lượng thông tin lớn.

5/ Giới thiệu về PLC S7-200:
a.Cấu hình phần cứng:
a.1. Hình dáng bên ngoài:
- Các đèn trạng thái:
• Đèn RUN-màu xanh: Chỉ định PLC ở chế độ làm việc và thực hiện chương
trình
đã được nạp vào bộ nhớ chương trình.
• Đèn STOP-màu vàng: Chỉ định PLC ở chế độ STOP, dừng chương ình
đang thực hiện lại (các đầu ra đều ở chế độ off).
• Đèn SF-màu đỏ, đèn báo hiệu hệ thống bị hỏng có nghĩa là lỗi phần cứng hoặc
hệ điều hành. Ở đây cần phân biệt rõ lỗi hệ thống với lỗi chương trình người
dùng, khi lỗi chương trình người dùng thì CPU không thể nhận biết được vì
trước khi download xuống CPU, phần mềm lập trình đã làm nhiệm vụ kiểm tra
trước khi dịch sang mã máy.
• Đèn Ix.x-màu xanh: Chỉ định trạng thái On/Off của đầu vào số.
• Đèn Qx.x-màu xanh: Chỉ định trạng thái On/Off của đầu vào số.
• Port truyền thông nối tiếp: RS 485 protocol, 9 chân sử dụng choviệc
phốí ghép với PC, PG, TD200, TD200C, OP, mạng biến tần, mạng công
nghiệp.
Tốc độ truyền - nhận dữ liệu theo kiểu PPI là 9600 baud.
Tốc độ truyền - nhận dữ liệu theo kiểu Freeport là 300 ÷ 38400 baud.

Hinh 1.7: Hình dáng bên ngoài của S7-200

Hình 1.8: cấu trúc của port RS 485.
- Công tắc chọn chế độ:
• Công tắc chọn chế độ RUN: Cho phép PLC thực hiện chương trình, khi
chương trình gặp lỗi hoặc gặp lệnh STOP thì PLC sẽ tự động chuyển sang
chế độ STOP mặc dù công tắc vẫn ở chế độ RUN (nên quan sát đèn trạng thái).
• Công tắc chọn chế độ STOP: Khi chuyển sang chế độ STOP, dừng cưỡng
bức chương trình đang chạy, các tín hiệu ra lúc này đều về off.
• Công tắc chọn chế độ TERM: cho phép người vận hành chọn một trong hai


chế độ RUN/STOP từ xa, ngoài ra ở chế độ này được dùng để download
chương trình người dùng.
-Vít chỉnh định tương tự: Mỗi CPU có từ 1 đến 2 vít chỉnh định tương tự, có thể
xoayđược một góc 270°, dùng để thay đổi giá trị của biến sử dụng trong chương
trình.
- Pin và nguồn nuôi bộ nhớ: Sử dụng tụ vạn năng và pin. Khi năng lượng của tụ bị
cạn kiệt PLC sẽ tự động chuyển sang sử dụng năng lượng từ pin.
a.2. Giao tiếp với thiết bị ngoại vi:

1. Thiết bị lập trình loại PGxx được trang bị sẵn phần mềm lập trình, chỉ lập trình
được với ngôn ngữ STL.
2. Máy tính PC: Hệ điều hành Win 95/98/ME/2000/NT4.x.
Trên đó có cài đặt phần mềm Step7 Mcro/Win 32 và Step7 Mcro/Dos. Hiện nay hầu


hết sử dụng Step7 Mcro/Win 32 version 3.0,3.2,4.0. V4.0 cho phép người lập trình
có thể xem được giá trị, trạng thái cũng như đồ thị của các biến. Nhưng chỉ sử dụng

được trên máy tính có cài đặt hệ điều hành Window 2000/ WinNT và PLC loại
version mới nhất hiện nay.
a.3. Giao tiếp giữa sensor và cơ cấu chấp hành:
S7-200 có hai loại cơ bản: AC/DC/RLY_loại này điện áp nguồn cung cấp từ
85÷264VAC, tần số 47÷63 Hz;
Điện áp vào: có nguồn cung cấp điện áp chuẩn cho sensor là 24VDC.
Điện áp ra: loại này sử dụng nguồn điện ngoài, có thể là DC hoặc AC nhưng không
vượt quá 220V. Nếu sử dụng đối với những thiết bị tiêu thụ có công suất bé khoảng
chừng vài Woat thì có thể lấy trực tiếp nguồn của cảm biến.

b. Cấu trúc bộ nhớ:
b.1. Phân chia bộ nhớ:
Bộ nhớ được chia làm 4 vùng cơ bản, hầu hết các vùng nhớ đều có khả năng đọc
ghi chỉ trừ vùng nhớ đặc biệt SM (special memory) là vùng nhớ chỉ đọc.
• Vùng nhớ chương trình là miền bộ nhớ được dùng để lưu giữ các lệnh chương
trình. Vùng này thuộc kiểu non-valatie đọc/ghi được.
• Vùng nhớ tham số: là miền lưu giữ các tham số như từ khoá, địa chỉ trạm...
cũng giống như vùng chương trình, Vùng này thuộc kiểu non-valatie đọc/ghi
được.
• Vùng dữ liệu: được sử dụng để cất các dữ liệu của chương trình bao gồm kết
quả của các phép tính, hằng số được định nghĩa trong chương trình, bộ đệm
truyền thông...
• Vùng đối tượng: Timer, bộ đếm, bộ đếm tốc độ cao và các cổng vào/ra tương
tự đợc dạt trong vùng nhớ cuối cùng. Vùng này không thuộc kiểu non-valatile
nhưng đọc/ghi được.
b.2.Vùng nhớ dữ liệu và đối tượng:
Vùng nhớ dữ liệu là vùng nhớ động, nó có thể truy cập theo từng bit, byte, từ đơn
(worrd), từ kép (double worrd) và cũng có thể truy nhập được với mảng dữ liệu. Được
sử dụng làm miền lưu trữ dữ liệu cho các thuật toán, các hàmtruyền thông, lập bảng,
các hàm dịch chuyển, xoay vòng thanh ghi, con trỏ địa chỉ...

Vùng đối tượng được sử dụng để lưu giữ dữ liệu cho các đối tượng lập rtình như
các giá trị tức thời, giá trị đặt trước của bộ đếm hay Timer. Dữ liệu kiểu đối tượng bao
gồm các thanh ghi của counter, bộ đếm, các bộ đếm tốc độ cao, bộ đệm vào/ra tương
tự và các thanh ghi AC (Accumulator).
Vùng nhớ dữ liệu và đối tượng được chia ra nhiều miền nhớ nhỏ với những ứng
dụng khác nhau. Chúng được ký hiệu bằng chữ cái đầu của tên
tiếng Anh.
6. Cấu trúc chương trình trong PLC S7-200:


Các chương trình trong PLC S7-200 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.
+ Chương trình chính được kết thúc bằng lệnh kết thúc chương trình
MEND.
+ Chương trình con là một bộ phận của chương trình chính và
được viết sau lệnh kết thúc chương trình chính.
+ Chương trình xử lý ngắt là một bộ phận của chương trình chính. Nếu
cần sử dụng thì chương trình xử lý ngắt phải viết sau lệnh kết thúc chương trình chính.
Main program
.
.
MEND

SBR 0 Chương trình con thứ 1
.
.
RET

Thực hiện trong một
vòng quét.

Thực hiện khi chương
trình chính gọi.

SBR Chương trình con thứ n
.
.
RET

INT 0 Chương trình xử lý ngắt thứ 1
.
.
RET
INT n Chương trình xử lý ngắt thứ n
.
.
RET

7. Ngôn ngữ lập trình của S7-200:
* Phương pháp lập trình:

Thực hiện khi có tín hiệu
báo ngắt.


S7-200 biểu diễn một mạch logic bằng một dãy các lệnh lập trình.
Trong S7-200 có các phương pháp lập trình cơ bản sau:
+ Phương pháp khối hàm (Function Block Diagram _ FBD).
+ Phương pháp hình thang (Lader Logic viết tắt LAD).
+ Phương pháp liệt kê (Statement List viết tắt STL).

Các chương trình viết trong LAD thiết bị có thể tự động chuyển sang kiểu STL, ngược
lại chương trình viết theo kiểu STL chưa chắc chuyển sang được
kiểu LAD.Trong lập trình lôgic thường hay sử dụng hai ngôn ngữ LAD và STL vì nó
gần gũi hơn đối với chuyên ngành điện. Sau đây là những định nghĩa cần phải nắm khi
bắt tay vào thiết kế một chương trình:
* Định nghĩa về LAD: LAD là ngôn ngữ lập trình đồ hoạ. Các thành phần cơ
bản dùng trong LAD tương ứng với các thành phần của bảng điều khiển bằng rơle.
Trong LAD các phần tử cơ bản dùng để biểu diễn lệnh logic như sau:
+ Tiếp điểm mô tả các tiếp điểm của rơle:
- Tiếp điểm thường mở
- Tiếp điểm thường kín
+ Hộp: Biểu tượng cho nhiều hàm khác nhau, nó làm việc khi có dòng
điện chạy qua nó.
Các hàm được biểu diễn bằng hộp: Timer, Counter và các hàm toán học.
+ Cuộn dây
mô tả rơle và được mắc theo chiều dòng điện
cung cấp.
* Định nghĩa về STL: Phương pháp liệt kê là phương pháp thể hiện chương
trình dưới dạng tập hợp các câu lệnh. Mọi câu lệnh trong chương trình, kể cả những
lệnh hình thức biến điều một chức năng của PLC.
II/ Tập lệnh của PLC S7-200:
Tập lệnh của S7-200 được chia làm ba nhóm :
- Các lệnh mà khi thực hiện thì làm việc độc lập không phụ thuộc vào giá trị logic
của ngăn xếp.(Lệnh vô điều kiện)
- Các lệnh chỉ thực hiện được khi bit đầu tiên của ngăn xếp có giá trị logic bằng
1.(Lệnh có điều kiện )
- Các nhãn lệnh đánh dấu vị trí trong tập lệnh .
Cả hai phương pháp LAD và STL sử dụng ký hiệu I để chỉ định việc thực hiện tức
thời (immediately), tức là giá trị được chỉ định trong lệnh vừa được chuyển vào thanh
ghi ảo đồng thời được chuyển tới tiếp điểm được chỉ dẫn trong lệnh ngay khi lệnh được

thực hiện chứ không phải chờ tới giai đoạn trao đổi tới ngoại vi của vòng quét . Điều
đó khác với lệnh không tức thời là giá trị được chỉ định trong lệnh chỉ được chuyển vào
thanh ghi ảo khi thực hiện lệnh.
1/ Các lệnh vào ra của chương trình:
Dạng lệnh

Mô tả chức năng lệnh

L

Tiếp điểm thường đóng sẽ đóng khi có giá trị
logic bit bằng 0, và sẽ mở khi có giá trị logic
bằng 1.

D
A
ST

LDN n
Toán hạng : Bit : I,Q,M, SM, T,C,V(n)
Tiếp điểm thường hở sẽ được đóng nếu giá trị
logic bằng 1 và sẽ hở nếu giá trị logic bằng 0.

L
A
D
STL

LD n
Toán hạng : Bit : I, Q, M, SM, T, C, V(n)

Tiếp điểm thường hở sẽ đóng tức thời khi giá
trị bit bằng 1 và sẽ mở tức thời nếu giá trị
logic bằng 0.

L
A
D

STL

LDI n

Toán hạng : Bit : I, Q, M, SM, CT, V(n)

Tiếp điểm thường đóng sẽ mở tức thời khi giá
trị logic bằng 1 và ngược lại.

L
A
D

STL

LDNI n

Toán hạng : Bit : I, Q, M, SM, CT, V(n)

L

Tiếp điểm đảo trạng thái của dòng cung cấp.
Nếu dòng cung cấp có tiếp điểm đảo thì nó
ngắt mạch, và ngược lại.

A
D
STL

NOT

L

Lệnh nhận biết trạng thái chuyển từ 0 lên 1
trong một chu kì quét. Khi chuyển từ 0 lên 1
thì sẽ cho thông mạch.

A
D
STL

EU

L

Lệnh nhận biết sự chuyển trạng thái từ 1
xuống 0 trong một chu kì quét. Khi chuyển từ
1 xuống 0 thì thông mạch.

A
D
STL

ED

L

Cuộn dây ở đầu ra sẽ được kích thích khi có
dòng điều khiển đi ra

D
A
STL

= n
Cuộn dây ở đầu ra được kích thích tức thời
khi có dòng điều khiển đi qua

L
A
D
STL

=I n

Toán hạng :Bit: I,Q,M, SM,T,C,V(n)

Dùng để đóng một mảng gồm n tiếp điểm kể

từ giá trị ban đầu bit

L
D
A
S bit n
STL

Toán
hạng
:
I,Q,M,SM,T,C,V,IB,QB,MB,
SMB,VB,AC,*VD,*AC,Const

Bit

:


Dùng để ngắt một mảng gồm n tiếp điểm kể
từ giá trị ban đầu bit

L
D
A
STL R bit n

Toán hạng : Bit : I, Q, M, SM, T, C, V, IB,
QB, MB, SMB,VB, AC, *VD, *AC, Const
Ghi tức thời giá trị logic vào một mảng gồm n

bit kể từ giá trị ban đầu bit.

L
D
A
SI bit n
STL

Toán hạng : Bit : I, Q, M, SM T,C,V(Bit),
IB, QB, MB, SMB, VB, AC, *VD,* AC,
Const
Xóa một mảng tức thời gồm n bit kể từ địa
chỉ bit. Nếu bit chỉ vào Timer hoặc Counter
thì lệnh sẽ xóa bit đầu ra của Timer/Counter.

L
A
D
STL RI bit n
L

Toán hạng : Bit : I, Q, M, SM, T, C,V(Bit),
IB, QB, MB, SMB,VB, AC, *VD,*AC, Const
Lệnh này không có hiệu lực trong chương
trình. Toán hạng N là một số từ 0 đến 255.

A
D
STL NOP

2/ Các lệnh dịch chuyển nội dung ô nhớ .

Dạng lệnh

Mô tả chức năng lệnh


L

Sao chép nội dung của byte IN sang
OUT

A
D

Toán hạng :IN:VB, IB, QB,MB, SMB,
SB, AC,Cons, *VD,*AC
STL MOVB IN OUT
L

OUT:VB,IB,QB, MB, SMB, SB, AC,
*VD, *AC
Sao chép nội dung của Word IN sang
OUT

A
D

Toán hạng :IN:VW,T,C,IW,QW, MW,
SMW, SW AC, AIW,Const,*VD,*AC

STL

MOVW IN OUT

L

OUT:VW, T, C, IW, QW, MW, SMW,
SW, AC, AQW, *VD, *AC
Sao chép nội dung của Dword (Double
Word) IN sang OUT

A

IN: VD, ID, QD, MD, SD, SMD, HC,
*VD, *AC, &VB, &IB, &QB, &MB,
&T, &C, &SB, Const

D

STL MOVD IN OUT
L

OUT: VD, ID, QD, MD, SD, SMD, AC,
*VD, *AC
Sao chép nội dung của Real (số thực) IN
sang OUT.

A
D

Toán hạng : IN: VD, ID, QD, MD, SD,
SMD, AC, Cons, *VD,*AC
STL

MOVR IN OUT

OUT:VD, ID, QD, MD, SMD, SD, AC,
*VD, *AC


L

Chép nội dung của một mảng Byte bắt
đầu từ địa chỉ byte IN và có N phần tử
sang một mảng bắt đầu từ OUT .

A
D

Toán hạng :IN: VB, IB, QB, MB, SMB
SB, *VD, *AC
STL

OUT: VB, IB, QB, MB, SMB, SB, *VD,
BMB IN OUT N *AC
N : VB, IB, QB, MB, SMB, SB, AC,
Cons, *VD, *AC

L

Chép nội dung của một mảng Word bắt
đầu từ địa chỉ byte IN và có N phần tử
sang một mảng bắt đầu từ OUT.

A
D

Toán hạng :IN: VW, T, C, IW, QW,
MW, SMW, SW, AIW, *VD, *AC

STL

BMW
N

IN

OUT

L

OUT: VW, T, C, IW, QW, MW, SMW,
SW, AQW, *VD, *AC
N: VB, IB, QB,MB, SB, SMB, AC,
Const , *VD, *AC
Chép nội dung của một mảng Dword bắt
đầu từ địa chỉ byte IN và có N phần tử
sang một mảng bắt đầu từ OUT.

A

D

Toán hạng :IN :VD, ID, QD,MD, SMD,
SD, *VD, *AC
OUT: VD, ID, QD, MD, SMD, SD,
*VD, *AC
STL

BMD IN OUT N

N: VB, IB, QB,MB, SMB, SB, AC,
Const, *VD, *AC


L

Hoán đổi nội dung của Byte sang Byte
cao và ngược lại của từ IN.

A
D

STL

SWAP IN

Toán hạng :IN:VW, T, C, IW, QW,
MW, SMW, SW, AC, *VD, *AC

3/Bộ đếm (Counters):

Bộ đếm (counters): Được dùng để đếm các sự kiện, bộ đếm trên PLC được gọi là
bộ đếm lôgic vì nó là bộ nhớ trong PLC được tổ chức có tác dụng như là bộ đếm vật lý
số lượng bộ đếm có thể sử dụng tuỳ thuộc loại PLC.
Kí hiệu là C và cũng được đánh số thập phân, ví dụ: C0, C128, C235, ...
* Phân loại:
+ Bộ đếm lên: nội dung bộ đếm tăng 1 khi có cạnh lên của xung kích bộ đếm.
+ Bộ đếm xuống: nội dung bộ đếm giảm 1 khi có cạnh lên của xung kích bộ
đếm.
+ Bộ đếm lên-xuống: nội dung bộ đếm tăng 1 hay giảm 1, tuỳ cờ chuyên dùng
cho phép chiều đếm khi có cạnh lên của xung kích bộ đếm.
+ Bộ đếm pha: bộ đếm loại này thực hiện đếm lên hay xuống tuỳ thuộc vào sự
lệch pha của 2 tín hiệu xung kích bộ đếm ,thường gọi là encoder.
+ Bộ đếm tốc độ cao: bộ đếm này đếm được xung kích có tần số cao 20 kHz trở
xuống tuỳ thuộc số lượng bộ đếm loại này được sử dụng đồng thời.Bộ đếm loại này
còn được chế tạo riêng trên modun chuyên dùng.Khi đó, tần số đếm có thể đạt đến
500kHz.
+ Bộ đếm 16 bit: bộ đếm này thường là bộ đếm chuẩn. Bộ đếm này có thể đếm
được khoảng giá trị từ :-32.768 đến +32.767.
+ Bộ đếm 32 bit: có thể là bộ đếm chuẩn, nhưng nó thường là bộ đếm tốc độ
cao và bộ đếm tốc độ cao trên modun chuyên dùng.
+ Bộ đếm chốt: bộ đếm có đặc tính này có khả năng duy trì nội dung đếm, ngay
cả khi PLC không được cấp điện, có nghĩa là khi PLC được cấp điện trở lại bộ đếm có
thể tiếp tục thực hiện chức năng đếm tại con số đếm trước đó.
* Lệnh khai báo và sử dụng bộ đếm trong LAD như sau:
LAD

Mô tả

Toán hạng

Cxxx

CTU
CU
PV
R

Cxxx
CTUD
CU
PV
CD
R

Khai báo bộ đếm tiến theo sườn lên của
tín hiệu đầu vào CU. Khi giá trị đếm
tức thời C- Word lớn hơn hoặc bằng
giá trị đặt trước PV, thì bit trạng thái
Cxxx có giá trị bằng 1. Bộ đếm được
Reset khi R có giá trị logic bằng 1. Bộ
đếm ngừng đếm khi C_word Cxx đạt
đuợc giá trị cực đại 32767.

Khai báo bộ đếm tiến/lùi, đếm tiến
theo sườn lên của tín hiệu đầu vào CU,
đếm lùi theo sườn lên của tín hiệu đầu
vào CD. Khi gía trị đếm tức thời CWord lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt
trước PV, thì bit trạng thái Cxxx có giá
trị bằng 1. Bộ đếm được Reset khi R có

giá trị logic bằng 1. Bộ đếm ngừng đếm
tiến khi C_word đạt giá trị cực đại
32767. Bộ đếm ngừng đếm lùi khi giá
trị đếm đạt giá trị cực đại -32768.
CTUD reset khi đầu vào R có giá trị
logic bằng 1.

Cxx: CPU 212: 0÷47
(word) CPU 214: 0÷47
80÷127
PV
VW,T,C,IW,QW
(word) MW,SMW,AC,
AIW,hằng số,
*VD,*AC
Cxx: CPU 212: 48÷63
(word) CPU 214: 48÷79

VW,T,C,IW,QW
PV
MW,SMW,AC,
(word) AIW,hằng số,
*VD,*AC

* Lệnh khai báo và sử dụng bộ đếm trong STL như sau:
STL

CTU Cxx n

Mô tả

Khai báo bộ đếm tiến theo sườn lên của
tín hiệu đầu vào CU. Khi giá trị đếm
tức thời C- Word lớn hơn hoặc bằng
giá trị đặt trước n, thì bit trạng thái
Cxxx có giá trị bằng 1. Bộ đếm được
Reset khi R có giá trị logic bằng 1. Bộ
đếm ngừng đếm khi C_word Cxx đạt
đuợc giá trị cực đại 32767.

Toán hạng
Cxx: CPU 212: 0÷47
(word) CPU 214: 0÷47
80÷127
PV
VW,T,C,IW,QW
(word) MW,SMW,AC,
AIW,hằng số,


*VD,*AC
Khai báo bộ đếm tiến/lùi, đếm tiến
theo sườn lên của tín hiệu đầu vào CU,
đếm lùi theo sườn lên của tín hiệu đầu
CTUD Cxx n vào CD. Khi gía trị đếm tức thời CWord lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt
trước PV, thì bit trạng thái Cxxx có giá
trị bằng 1. Bộ đếm được Reset khi R có
giá trị logic bằng 1. Bộ đếm ngừng đếm
tiến khi C_word đạt giá trị cực đại
32767. Bộ đếm ngừng đếm lùi khi giá
trị đếm đạt giá trị cực đại -32768.

CTUD reset khi đầu vào R có giá trị
logic bằng 1.

Cxx: CPU 212: 48÷63
(word) CPU 214: 48÷79

VW,T,C,IW,QW
PV
MW,SMW,AC,
(word) AIW,hằng số,
*VD,*AC

4/Bộ định thời ( Timer ):
Được dùng để định thì các sự kiện, bộ định trên PLC được gọi là bộ định thì lôgic
vì nó là bộ nhớ trong của PLC được tổ chức có tác dụng như là bộ định thì vật lý, số
lượng bộ định thì tuỳ thuộc vào PLC. Thực chất nó là bộ đếm xung với chu kỳ thay
đổi, chu kỳ xung tính bằng đơn vị ms hoặc s và được gọi là độ phân giải, ý nghĩa của
độ phân giải là bộ định thì có độ phân giải càng cao thì sẽ định thì được thời gian lớn.
Kí hiệu là T và cũng được đánh số thập phân: T0, T200, T246
* Phân loại: Người ta phân loại theo độ phân giải :
+ Độ phân giải 100 ms  khoảng thời gian định thì từ 0,1  3276,7s
+ Độ phân giải 10 ms  khoảng thời gian định thì từ 0,01  327,67s
+ Độ phân giải 1 ms  khoảng thời gian định thì từ 0,001  32,767s
Timer là bộ tạo thời gian trễ giữa tín hiệu vào và tín hiệu ra nên trong điều khiển
thường được gọi là khâu trễ. S7-200 từ CPU 214 trở lên có 128 Timer được chia làm
hai loại khác nhau đó là :
 Timer tạo thời gian trễ không có nhớ có nghỉa là khi tín hiệu logic vào IN ở mức
không thì Timer sẽ bị Reset. Timer Txx này có thể Reset bằng hai cách đó là cho tín
hiệu logic vào bằng không hoặc dùng lệnh R Txx (trong STL) để Reset lại timer
Txx. Timer này được dùng để tạo thời gian trễ trong một thời gian liên tục kí hiệu là

TON