Giáo trình PLC cơ bản (Ngành: Điện công nghiệp) - CĐ Công nghiệp Hải Phòng

UBND THÀNH PHỐ HẢI PHÕNG
TRƢỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP HẢI PHÕNG

GIÁO TRÌNH
Mơn học/Mơ đun: PLC cơ bản

NGHỀ:ĐIỆN CƠNG NGHIỆP
TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG

Hải Phòng, 2019

1


TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng tin có thể được
phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh
doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.

2


LỜI GIỚI THIỆU
Mô đun PLC cơ bản là một mô đun chun mơn chính của nghề Điện Cơng
nghiệp. Do đó, tập thể giáo viên Khoa Điện đã đầu tư nhiều thời gian và cơng sức
để xây dựng khung chương trình theo hướng ứng dụng thực tế và đã được phê
duyệt bởi Tổng cục Giáo dục nghề nghiệp vào tháng 6 năm 2017. Theo đó, việc
chỉnh sửa và biên soạn giáo trình này nhằm phục vụ cho đào tạo nghề Điện cơng
nghiệp với hai cấp trình độ Cao đẳng và Trung cấp của Trường Cao đẳng Cơng
nghiệp Hải Phịng đã được cập nhật những kiến thức mới, có tính cơng nghệ để

sinh viên có thể vừa học vừa làm trong mơi trường thực tế.
Giáo trình PLC cơ bản được chỉnh sửa, biên soạn phục vụ công tác giảng dạy
của giáo viên, đồng thời làm tài liệu đọc, nghiên cứu cho Học sinh – Sinh viên. Nội
dung của giáo trình được biên soạn dễ hiểu và tính thực tiễn cao. Người học có thể
dễ dàng vận dụng lý thuyết vào thực hành trong rèn luyện nghề và hành nghề.
Nội dung của giáo trình được biên soạn với thời lượng 90 giờ phù hợp với
giảng dạy tích hợp bao gồm các bài sau:
Bài 1: Giới thiệu chung về PLC
Bài 2: Cài đặt và sử dụng phần mềm Step7 Microwin V4.0
Bài 3: Kết nối PLC S7-200 với thiết bị ngoại vi
Bài 4: Đấu lắp mạch điện điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha rơ to
lồng sóc đảo chiều có giới hạn hành trình
Bài 5: Đấu lắp mạch điện khởi động y - ∆ động cơ không đồng bộ ba pha rô
to lồng sóc.
Bài 6: Đấu lắp mạch điện điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha khởi
động và dừng tự động theo trình tự
Bài 7: Đấu lắp mạch điện điều khiển băng tải có đếm sản phẩm
Bài 8: Đấu lắp mạch điện điều khiển tín hiệu đèn giao thơng tại ngã tư
Bài 9: Đấu lắp mạch điện điều khiển chuông báo giờ học
Bài 10: Đấu lắp mạch điện điều khiển ổn định áp suất
Bài 11: Đấu lắp mạch điện sử dụng PLC của các hãng khác
Mặc dù nhóm tác giả đã có nhiều cố gắng trong cơng việc chỉnh sửa, biên
soạn nhưng chắc chắn khơng thể tránh khỏi khiếm khuyết. Nhóm tác giả rất mong
nhận được sự đóng góp ý kiến q báu của q Thầy, Cơ và bạn đọc để cuốn sánh
được hoàn thiện hơn trong những lần tái bản sau.
Hải Phịng, ngày tháng năm 2019
Tổ bộ mơn

3

MỤC LỤC
ĐỀ MỤC
Tuyên bố bản quyền
1
Lời giới thiệu
2
Mục lục
3
4 Bài 1. Giới thiệu chung về PLC

5

6

7

TRANG
2
3
4
9

1. Khái niệm PLC

9

2. Hệ thống điều khiển nối cứng và lập trình
3. Cấu trúc và xử lý chương trình trong PLC
Bài 2. Cài đặt và sử dụng phần mềm Step7 Microwin v4.0

9
14
24

1. Cài đặt phần mềm Step 7 Microwin v4.0

24

2. Sử dụng phần mềm Step7 Microwin V4.0
3. Bài tập thực hành của học viên
Bài 3. Kết nối PLC S7 200 với thiết bị ngoại vi

32
35
36

1. Giới thiệu CPU 212 và cách kết nối thiết bị ngoại vi

36

2. Kết nối vào/ra PLC
3. Kiểm tra việc kết nối dây bằng phần mềm

38
40

Bài 4. Đấu lắp mạch điện điều khiển động cơ không đồng

42

bộ ba pha rô to lồng sóc đảo chiều có giới hạn hành trình

8

1. u cầu cơng nghệ

42

2. Kết nối phần cứng

43

3. Lập trình điều khiển

45

4. Các bước thực hiện công việc
5. Bài tập thực hành của học viên
Bài 5. Đấu lắp mạch điện khởi động y - ∆ động cơ không

49
50
51

đồng bộ ba pha rơ to lồng sóc
1. u cầu cơng nghệ

51

2. Kết nối phần cứng

51

3. Lập trình điều khiển

54

4. Các bước thực hiện công việc
5. Bài tập thực hành của học viên

57
59

4


9

Bài 6. Đấu lắp mạch điện điều khiển động cơ không đồng

60

bộ ba pha khởi động và dừng tự động theo trình tự

10

11

12

13

1. u cầu cơng nghệ

60

2. Kết nối phần cứng

60

3. Lập trình điều khiển

63

4. Các bước thực hiện cơng việc

64

5. Bài tập thực hành của học viên
Bài 7. Đấu lắp mạch điện điều khiển băng tải có đếm sản

66
67

phẩm
1. u cầu cơng nghệ

67

2. Kết nối phần cứng

67

3. Lập trình điều khiển

70

4. Các bước thực hiện công việc
5. Bài tập thực hành của học viên

73
75

Bài 8. Đấu lắp mạch điện điều khiển tín hiệu đèn giao
thơng tại ngã tƣ
1. u cầu cơng nghệ

76

2. Kết nối phần cứng

77

3. Lập trình điều khiển

78

4. Các bước thực hiện công việc

83

5. Bài tập thực hành của học viên

85

Bài
1 9. Đấu lắp mạch điện điều khiển chuông báo giờ học

86

1. Yêu cầu công nghệ

86

2. Kết nối phần cứng

87

3. Lập trình điều khiển

88

4. Các bước thực hiện công việc

91

5. Bài tập thực hành của học viên

93

94

Bài
1 10. Đấu lắp mạch điện điều khiển ổn định áp suất
1. u cầu cơng nghệ

76

94

2. Khái niệm về tín hiệu tương tự (analog)

96

3. Giới thiệu về module analog EM235

98

5


14

4. Cảm biến áp suất

104

5. Kết nối phần cứng

107

6. Lập trình điều khiển

111

7. Các bước thực hiện cơng việc
8. Bài tập thực hành của học viên

120
121

Bài
1 11. Đấu lắp mạch điện sử dụng PLC của các hãng

122

khác
1. PLC của hãng Omron

122

2. PLC của hãng LS

125

3. PLC của hãng DELTA

127

4. Bài tập thực hành của học viên

129

15

BÀI TẬP LỚN

132

16

TÀI LIỆU THAM KHẢO

136

6


GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN
Tên mơ đun: PLC cơ bản
Mã mơ đun: MĐ 24
Vị trí, ý nghĩa, vai trị mơ đun
- Vị trí: Trước khi học mơ đun này cần hồn thành các môn học cơ sở và các
mô-đun chuyên môn, mơ đun này nên học cuối cùng trong khóa học, trước khi
thực tập xí nghiệp.
- Tính chất: Là mơ đun đào tạo bắt buộc
Mục tiêu của mô đun
- Kiến thức
+ Trình bày được nguyên lý hoạt động của các bộ điều khiển lập trình PLC;
+ So sánh các ưu nhược điểm với bộ điều khiển có tiếp điểm (điều khiển

nối cứng) và các bộ lập trình (điều khiển mềm).
+ Phân tích được cấu tạo phần cứng và nguyên tắc hoạt động của phần
mềm trong hệ điều khiển lập trình PLC.
+ Kết nối dây giữa PLC và thiết bị ngoại vi.
- Kỹ năng
+ Thực hiện được một số bài toán ứng dụng đơn giản trong công nghiệp.
+ Kết nối thành thạo phần cứng của PLC - PC với thiết bị ngoại vi.
+ Viết được chương trình, nạp trình để thực hiện được một số bài tốn ứng
dụng đơn giản trong cơng nghiệp.
+ Phân tích được một số chương trình đơn giản, phát hiện sai lỗi và sửa
chữa khắc phục.
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm
+ Phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo,tác phong công nghiệp.
+ Chấp hành tốt nội quy của xưởng, đảm bảo an toàn trong quá trình luyện
tập.
Nội dung chính của mơ đun
Bài 1: Giới thiệu chung về PLC
Bài 2: Cài đặt và sử dụng phần mềm Step7 Microwin V4.0
Bài 3: Kết nối PLC S7-200 với thiết bị ngoại vi
Bài 4: Đấu lắp mạch điện điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha rô to lồng
sóc đảo chiều có giới hạn hành trình
Bài 5: Đấu lắp mạch điện khởi động y - ∆ động cơ không đồng bộ ba pha rô to
7


lồng sóc
Bài 6: Đấu lắp mạch điện điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha khởi động
và dừng tự động theo trình tự
Bài 7: Đấu lắp mạch điện điều khiển băng tải có đếm sản phẩm
Bài 8: Đấu lắp mạch điện điều khiển tín hiệu đèn giao thơng tại ngã tư

Bài 9: Đấu lắp mạch điện điều khiển chuông báo giờ học
Bài 10: Đấu lắp mạch điện điều khiển ổn định áp suất
Bài 11: Đấu lắp mạch điện sử dụng PLC của các hãng khác
Bài tập lớn

8


BÀI 1
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PLC
MÃ BÀI: PLCCB 1
Mục tiêu
- Phân tích được các dạng bài tốn điều khiển và giải bài toán điều khiển và
nhiệm vụ các khối chức năng của PLC, nguyên tắc hoạt động của PLC, cấu trúc
chương trình của PLC, giải thích được các phương pháp lập trình của PLC
- Thực hiện được kết nối giữa PLC với thiết bị ngoại vi, sử dụng thành thạo
phần mềm lập trình Step 7 Microwin
Nội dung chính
1. KHÁI NIỆM PLC
PLC là chữ viết tắt của chữ Tiếng Anh (Programmable Logic Controller)
nghĩa là bộ điều khiển lập trình được. Dây là loại thiết bị thực hiện linh hoạt các
thuật toán điều khiển số thơng qua một ngơn ngữ lập trình. PLC là một bộ điều
khiển số nhỏ gọn, dễ thay đổi thuật tốn và đặc biệt dễ trao đổi thơng tin với môi
trường xung quanh (với PLC khác hoặc với máy tính).
2. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NỐI CỨNG VÀ LẬP TRÌNH
2.1. Khái niệm về điều khiển nối cứng và điều khiển lập trình
Trong cơng nghiệp u cầu tự động hố ngày càng tăng, đòi hỏi kỹ thuật điều
khiển phải đáp ứng được những yêu cầu đó. Để giải quyết được nhiệm vụ điều
khiển người ta có thể thực hiện bằng hai cách: Thực hiện bằng Rơle, khởi động từ
(Điều khiển nối cứng) ... hoặc thực hiện bằng chương trình nhớ (Điều khiển lập

trình).
Hệ điều khiển bằng Rơle và hệ điều khiển bằng lập trình có nhớ khác nhau ở
phần xử lý: Thay vì dùng Rơle, tiếp điểm và dây nối trong phương pháp lập trình
có nhớ chúng được thay bằng cách mạch điện tử. Như vậy, thiết bị PLC làm nhiệm
vụ thay thế phần mạch điện điều khiển trong khâu xử lý số liệu. Nhiệm vụ của sơ
đồ mạch điều khiển sẽ được xác định bằng một số hữu hạn các bước thực hiện xác
định gọi là "chương trình". Chương trình này mơ tả các bước thực hiện gọi là tiến
trình điều khiển, tiến trình này được lưu vào bộ nhớ nên được gọi là "điều khiển
lập trình có nhớ".

9


2.2. So sánh PLC với các thiết bị điều khiển thông thƣờng khác
Trên cơ sở khác nhau của khâu xử lý số liệu ta có thể biểu diễn hai hệ điều
khiển như sau:
Các bước thiết lập sơ đồ điều khiển bằng Rơle
Xác định nhiệm vụ điều khiển

Sơ đồ mạch điện

Chọn phần tử mạch điện

Dây nối liên kết các phần tử

Kiểm tra chức năng
Hình 1-1. Lƣu đồ điều khiển dùng Rơle

Các bước thiết lập sơ đồ điều khiển bằng PLC
Xác định nhiệm vụ điều khiển

Thiết kế thuật giải

Soạn thảo chương trình

Kiểm tra chức năng
Hình 1 – 2. Lƣu đồ điều khiển bằng PLC

Khi thay đổi nhiệm vụ điều khiển người ta cần thay đổi mạch điều khiển bằng
cách lắp lại mạch, thay đổi phần tử mới đối với hệ thống điều khiển bằng Rơle
điện. Trong khi đó khi thay đổi nhiệm vụ điều khiển ta chỉ cần thay đổi chương
trình soạn thảo đối với hệ điều khiển bằng lập trình có nhớ.
Sự khác nhau giữa hệ điều khiển bằng Rơle điện và lập trình có nhớ có thể
minh hoạ như sau:
10


Điều khiển hệ thống 3 máy bơm nước qua 3 khởi động từ K1, K2, K3. Trình
tự điều khiển như sau: Các máy bơm hoạt động tuần tự nghĩa là K1 đóng trước tiếp
đến là K2 rồi cuối cùng là K3 đóng.

S1

S2

K1

S3

K2

K1
K1

S4

K3

K2

K2

K3

Hình 1 – 3. Sơ đồ điều khiển bằng Rơle

Để thực hiện nhiệm vụ theo yêu cầu trên mạch điều khiển ta thiết kế như sau:
Các nút ấn S1, S2, S3, S4 là các phần tử nhập tín hiệu.
Các tiếp điểm K1, K2, K3 và các mối liên kết là các phần xử lý. Các khởi
động từ K1, K2, K3 là kết quả xử lý.
Nếu ta thay bằng thiết bị điều khiển PLC ta có thể mơ tả như sau:
Tín hiệu vào: S1, S2, S3, S4 vẫn giữ nguyên.
Tín hiệu ra: K1, K2, K3 là các khởi động từ vẫn giữ nguyên.
Phần tử xử lý: Được thay thế bằng PLC.

Nhập số liệu

S1

S2

S3

S4

Xử lý
K1

K2
K1

Kết quả
K1

K2

K3
K2

K3

Hình 1 – 4. Sơ đồ nối dây thực hiện thay thế bằng PLC
11


Nhập số liệu

S1

S2

S3

S4

24V

Xử lý

PLC
N

Kết quả

K1

K2

K3

Hình 1 – 5. Sơ đồ nối dây thực hiện bằng PLC

Nếu bây giờ nhiệm vụ điều khiển thay đổi, ví dụ như các bơm 1, 2, 3 hoạt
động theo nguyên tắc là chỉ một trong số các bơm được hoạt động độc lập. Như
vậy, đối với mạch điều khiển dùng Rơle ta phải tiến hành lắp giáp lại tồn bộ mạch
điều khiển, trong khi đó đối với mạch điều khiển dùng PLC thì chúng ta chỉ chỉnh
sửa lại chương trình rồi nạp vào CPU thì ta sẽ có ngay một sơ đồ điều khiển theo
yêu cầu nhiệm vụ mới mà không cần phải nối lại dây trên mạch điều khiển.
Như vậy một cách tổng quát hoá hệ thống điều khiển nối cứng và hệ thống
điều khiển lập trình như sau:

a. Hệ thống điều khiển nối cứng
Từ việc phân tích trên ta có thể tổng qt hoá hệ thống điều khiển nối cứng
như sau:
Các phần tử
đầu vào

Phần tử
chấp hành

Bộ điều khiển

 Nút ấn

 Rơle

 Động cơ

 Cơng tắc

 Contactor

 Van thuỷ lực

 Cơng tắc hành
trình.

 Rơle thời
gian

 Xi lanh.

 Bộ hiển thị.

 Cảm biến
quang điện.

 Bộ đếm

 Cảm biến



 Biến tần



Hình 1 – 6. Tổng quát hệ thống điều khiển nối cứng
12


b. Hệ thống điều khiển lập trình
Các phần tử
đầu vào

Bộ điều
khiển

 Nút ấn

PLC

 Công tắc

Phần tử
chấp hành
 Động cơ
 Van thuỷ
lực

 Cơng tắc
hành trình.

 Xi lanh.

 Cảm biến
quang điện.

 Bộ hiển
thị.






Hình 1 - 7. Tổng qt hố hệ thống điều khiển lập trình

Hình 1 - 8. Hệ thống lập trình PLC

13

3. CẤU TRƯC VÀ XỬ LÝ CHƢƠNG TRÌNH TRONG PLC
3.1. Cấu trúc của một PLC

Hình 1 – 9. Sơ đồ cấu trúc của một bộ PLC

- Khối xử lý trung tâm
Là một vi xử lý điều khiển tất cả các hoạt động của PLC như: Thực hiện
chương trình, xử lý vào/ra và truyền thơng với các thiết bị bên ngồi.
- Bộ nhớ
Có nhiều các bộ nhớ khác nhau dùng để chứa chương trình hệ thống là một
phần mềm điều khiển các hoạt động của hệ thống, sơ đồ LAD, trị số của Timer,
Counter được chứa trong vùng nhớ ứng dụng, tùy theo yêu cầu của người dùng có
thể chọn các bộ nhớ khác nhau:
+ Bộ nhớ ROM: Là loại bộ nhớ không thay đổi được, bộ nhớ này chỉ nạp
được một lần nên ít được sử dụng phổ biến như các loại bộ nhớ khác.
+ Bộ nhớ RAM: Là loại bộ nhớ có thể thay đổi được và dùng để chứa các
chương trình ứng dụng cũng như dữ liệu, dử liệu chứa trong Ram sẽ bị mất khi mất
điện. Tuy nhiên, điều này có thể khắc phục bằng cách dùng Pin.
+ Bộ nhớ EPROM: Giống như ROM, nguồn nuôi cho EPROM không cần
dùng Pin, tuy nhiên nội dung chứa trong nó có thể xố bằng cách chiếu tia cực tím
vào một cửa sổ nhỏ trên EPROM và sau đó nạp lại nội dung bằng máy nạp.
+ Bộ nhớ EEPROM: Kết hợp hai ưu điểm của RAM và EPROM, loại này có
thể xóa và nạp bằng tín hiệu điện. Tuy nhiên số lần nạp cũng có giới hạn.
14


- Modul quản lý việc nối ghép
Dùng để nối ghép bộ PLC với các thiết bị bên ngoài như máy tính, thiết bị
lập trình, bảng vận hành và mạng truyền thơng cơng nghiệp.

- Bộ định thì (Timers)
Kí hiệu là T, được dùng để định các sự kiện có quan tâm đến vấn đề thời gian,
bộ định thì trên PLC được gọi là bộ định thì logic. Việc tổ chức định thì thực chất
là một bộ đếm xung với chu ký có thể thay đổi được. Chu kỳ của xung tính bằng
đơn vị ms gọi là độ phân giải. Tham số của bộ định thì là khoảng thời gian định
thì, tham số này có thể là biến hoặc là hằng, nhập vào là số nguyên.
- Bộ đếm (Counters)
Bộ đếm gồm nhiều loại: Bộ đếm lên, Bộ đếm xuống, Bộ đếm lên - xuống, bộ
đếm này có cờ chuyên dụng chọn chiều đếm, Bộ đếm pha phụ thuộc vào sự lệch
pha giữa hai tín hiệu xung kích, Bộ đếm tốc độ cao (high speed counter), xung kích
có tần số cao khoảng vài kZ đến vài chục kZ.
- Khối vào/ ra
Hoạt động xử lý tín hiệu bên trong PLC: 5VDC, 15VDC (điện áp cho họ TTL
& CMOS). Trong khi đó tín hiệu điều khiển bên ngồi có thể lớn hơn, khoảng
24VDV đến 240VDC hay 110VAC đến 220VAC vói dịng lớn. Khối giao tiếp vào
ra có vai trị giao tiếp giữa mạch vi điên tử của PLC với mạch cơng suất bên ngồi.
Thực hiện chuyển mức điện áp tín hiệu và cách ly bằng mạch cách ly quang (Optoisolator) trên các khối vào ra. Cho phép tín hiệu nhỏ đi qua và ghim các tín hiệu có
mức cao xuống mức tín hiệu chuẩn. Tác dụng chống nhiễu tốt khi chuyển công tắc
bảo vệ quá áp từ nguồn cung cấp điện lên đến điện áp 1500V.
- 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 Modul khác nhau.
+ Data Bus: Bus dùng để truyền dữ liệu.
+ Control Bus: Bus điều khiển dùng để truyền các tín hiệu định thì và điều
khiển đồng bộ các hoạt động trong PLC .
Trong PLC các số liệu được trao đổi giữa bộ vi xử lý và các modul 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 modul đầu vào nhận được địa chỉ của nó trên Address Bus, nó sẽ

15


chuyển tất cả trạng thái đầu vào của nó vào Data Bus. Nếu một địa chỉ byte của 8
đầu ra xuất hiện trên Address Bus, modul 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 định tốc độ hoạt động của PLC và cung cấp các yếu tố về định thời,
đồng hồ của hệ thống.
3.2. Một số dạng dữ liệu
- Bit: Là số nhị phân 0 hoặc 1
- Byte: Là tổ hợp 8 bit nhị phân. Trong thiết bị tự động các trạng thái tín hiệu:
ví dụ: 8 ngõ vào, 8 ngỏ ra hoặc 8 biến nhớ (Memory) sẽ gộp thành 1 byte ngõ
vào, 1 byte ngõ ra hoặc 1 byte nhớ.
- Từ (Word): 2 byte tạo thành 1 từ, trong đó có: 1 byte có giá trị cao và 1
byte có giá trị thấp. Trong thiết bị tự động một tiến trình điều khiển có 1 từ, 2 byte
hoặc 16 bit. . .Trong thiết bị tự động các trạng thái tín hiệu như: 16 ngõ vào, 16
ngỏ ra hoặc 16 biến nhớ (Memory) sẽ gộp thành 1 từ ngõ vào, 1 từ ngõ ra hoặc 1
từ nhớ.
- Từ kép (double word): 1 từ kép bao gồm 2 từ (4 byte hoặc 32 bit)
- Kích thƣớc bộ nhớ: Các PLC loại nhỏ có thể chứa từ 300 †1000 dịng lệnh
tùy vào cơng nghệ chế tạo. Các PLC loại lớn có kích thước từ 1K † 16K, có khả
năng chứa từ 2000 †16000 dịng lệnh. Ngồi ra cịn cho phép gắn thêm bộ nhớ
mở rộng như RAM, EPROM.
- Các ngõ vào ra I / O: Các đường tín hiệu từ bộ cảm biến được nối vào các
modul ( các đầu vào của PLC), các cơ cấu chấp hành được nối với các modul ra (

các đầu ra của PLC). Hầu hết các PLC có điện áp hoạt động bên trong là 5V, tín
hiệu xử lý là 12/24V DC hoặc 100/240V AC. 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
trên PLC, điều này làm cho việc kiểm tra hoạt động nhập xuất trở nên dễ dàng và
đơn giản.
Bộ xử lý đọc và xác định các trạng thái đầu vào (ON,OFF) để thực hiện việc
đóng hay ngắt mạch ở đầu ra.
16


3.3. Khai báo địa chỉ trong PLC S7 - 200
a. Địa chỉ các ngõ vào/ ra
Địa chỉ ô nhớ trong S7 bao gồm hai phần: Phần chữ và phần số.
Ví dụ:

PIW 304
hoặc
I0.0
Phần chữ Phần số
Phần chữ Phần số
b. Phần chữ chỉ vị trí và kích thước của ơ nhớ
- M: Chỉ ơ nhớ trong miền các biến cờ có kích thước là 1 bit
- MB: Chỉ ô nhớ trong miền các biến cờ có kích thước là 1 byte (8 bit).
- MW: Chỉ ô nhớ trong miền các biến cờ có kích thước là 2 byte (16 bit).
- MD: Chỉ ơ nhớ trong miền các biến cờ có kích thước là 4 byte (32 bit).
- I: Chỉ ơ nhớ có kích thước là 1 bit trong miền bộ đệm ngõ vào số.
- IB: Chỉ ơ nhớ có kích thước là 1 byte trong miền bộ đệm ngõ vào số.
- IW: Chỉ ơ nhớ có kích thước là 2 byte (1 từ) trong miền bộ đệm ngõ vào số.
- ID: Chỉ ơ nhớ có kích thước là 4 byte (2 từ) trong miền bộ đệm ngõ vào số.
- Q: Chỉ ô nhớ có kích thước là 1 bit trong miền bộ đệm ngõ ra số.

- QB: Chỉ ơ nhớ có kích thước là 1 byte trong miền bộ đệm ngõ ra số.
- QW: Chỉ ơ nhớ có kích thước là 2 byte trong miền bộ đệm ngõ ra số.
- QD: Chỉ ơ nhớ có kích thước là 4 byte trong miền bộ đệm ngõ ra số.
- T: Chỉ ô nhớ trong miền nhớ của bộ thời gian (Timer).
- C: Chỉ ô nhớ trong miền nhớ của bộ đếm (counter)
- PIB: Chỉ ơ nhớ có kích thước là 1 byte thuộc vùng Peripheral Input, thường
là địa chỉ cổng vào của các mô đun tương tự.
- PIW: Chỉ ơ nhớ có kích thước là 2 byte thuộc vùng Peripheral Input, thường
là địa chỉ cổng vào của các mô đun tương tự.
- PID: Chỉ ơ nhớ có kích thước là 4 byte thuộc vùng Peripheral Input, thường
là địa chỉ cổng vào của các mô đun tương tự.
- PQB: Chỉ ơ nhớ có kích thước là 1 byte thuộc vùng Peripheral Output,
thường là địa chỉ cổng ra của các mô đun tương tự.
- PQW: Chỉ ơ nhớ có kích thước là 2 byte thuộc vùng Peripheral Output,
thường là địa chỉ cổng ra của các mô đun tương tự.
- PQD: Chỉ ơ nhớ có kích thước là 4 byte thuộc vùng Peripheral Output,
thường là địa chỉ cổng ra của các mô đun tương tự.
- PQB: Chỉ ơ nhớ có kích thước là 1 byte thuộc vùng Peripheral Output,
thường là địa chỉ cổng ra của các mô đun tương tự.
17


- DBX: Chỉ ơ nhớ có kích thước là 1 bit trong khối dữ liệu DB, được mở bằng
lệnh OPN DB (Open Data Block).
- DBB: Chỉ ơ nhớ có kích thước là 1 byte trong khối dữ liệu DB, được mở
bằng lệnh OPN DB (Open Data Block).
- DBW: Chỉ ô nhớ có kích thước là 2 byte trong khối dữ liệu DB, được mở
bằng lệnh OPN DB (Open Data Block).
- DBD: Chỉ ơ nhớ có kích thước là 4 byte trong khối dữ liệu DB, được mở
bằng lệnh OPN DB (Open Data Block).

- DBx.DBX: Chỉ trực tiếp ơ nhớ có kích thước là 1 bit trong khối dữ liệu
DBx, với x là chỉ số của khối DB. Ví dụ: DB3.DBX1.5
- DBx.DBB: Chỉ trực tiếp ơ nhớ có kích thước là 1 byte trong khối dữ liệu
DBx, với x là chỉ số của khối DB. Ví dụ: DB4.DBB1.
- DBx.DBW: Chỉ trực tiếp ơ nhớ có kích thước là 2 byte trong khối dữ liệu
DBx, với x là chỉ số của khối DB. Ví dụ: DB5.DBW1.
- DBx.DBD: Chỉ trực tiếp ơ nhớ có kích thước là 4 byte trong khối dữ liệu
DBx, với x là chỉ số của khối DB. Ví dụ: DB5.DBD1.
- DIX: Chỉ ơ nhớ có kích thước là 1 bit trong khối dữ liệu DB, được mở bằng
lệnh OPN DI (Open instance data block).
- DIB: Chỉ ơ nhớ có kích thước là 1 byte trong khối dữ liệu DB, được mở
bằng lệnh OPN DI (Open instance data block).
- DIW: Chỉ ơ nhớ có kích thước là 2 byte trong khối dữ liệu DB, được mở
bằng lệnh OPN DI (Open instance data block).
- DID: Chỉ ơ nhớ có kích thước là 4 byte trong khối dữ liệu DB, được mở
bằng lệnh OPN DI (Open instance data block).
c. Phần số chỉ địa chỉ của byte hoặc bit trong miền nhớ đã xác định.
Nếu ô nhớ đã được xác định thông qua phần chữ là có kích thước 1 bit thì
phần số sẽ là địa chỉ của byte và số thứ tự của bit trong byte đó, được tách với nhau
bằng dấu chấm. Ví dụ:
I 0.0: Chỉ bit 0 của byte 0 trong miền nhớ bộ đệm ngõ vào số PII.
Q 4.1: Chỉ bit 1 của byte 4 của miền nhớ bộ đệm ngõ ra số PIQ.
M 10.5: Chỉ bit 5 của byte 10 trong miền các biến cờ M.
Trong trường hợp ô nhớ đã được xác định là byte, từ hoặc từ kép thì phần số
sẽ là địa chỉ của byte đầu tiên trong mảng byte của ơ nhớ đó.
Ví dụ: DIB 15: Chỉ ơ nhớ có kích thước 1 byte (byte 15) trong khối DB đã
được mở bằng lệnh OPN DI.
DIW 18: Chỉ ơ nhớ có kích thước 1 từ gồm 2 byte 18 và 19 trong khối DB đã
được mở bằng lệnh OPN DB.
18

DB2.DBW15: Chỉ ơ nhớ có kích thước 2 byte 15 và 16 trong khối dữ liệu
DB2.
M105: Chỉ ơ nhớ có kích thước 2 từ gồm 4 byte 105, 106, 107, 108 trong
miền nhớ các biến cờ M.
3.4. Cấu trúc bộ nhớ của S7-200
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.

Hình 1 -10. Bộ nhớ trong và ngồi của PLC

- 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 khố, 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 thơng . . .
- 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 nonvalatile nhưng đọc/ghi được.
3.5. Xử lý chƣơng trình
a. Vịng qt chương trình
19


Hình 1- 11. Vịng qt chƣơng trình PLC

PLC thực hiện chương trình theo chu kỳ lặp. Mỗi vịng lặp được gọi là vòng
quét (scan). Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn đọc các dữ liệu từ các

cổng vào vùng bộ đệm ảo, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình. Trong
từng vịng qt, 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
thơng nội bộ và kiểm lỗi. Vịng qt được kết thúc bằng giai đoạn chuyển các nội
dung của bộ đệm ảo tới các cổng ra
Như vậy tại thời điểm thực hiện lệnh vào / ra thông thường lệnh không làm
việc trực tiếp 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 hệ thống sẽ cho dừng mọi
công việc khác, ngay cả chương trình xử lý ngắt để thực hiện lệnh này trực tiếp
với cổng vào và ra.
Nếu sử dụng các chế độ ngắt chương trình 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 vịng qt khi xuất hiện tín hiệu báo ngắt và có thể
xảy ra ở bất cứ điểm nào trong vịng qt
b. Cấu trúc chương trình của S7-200
Có thể được lập trình cho PLC S7-200 bằng cách sử dụng một trong các phần
mềm Step 7 – MicroWin.
20


Phần mềm này đều có thể cài đặt được trên các máy lập trình và các máy tính
cá nhân.
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.
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 phải
được viết sau lệnh kết thúc chương trình đó là lệnh MEND.
Các chương trình xử lý ngắt cũng là một bộ phận của chương trình. Nếu cần

sử dụng phải viết sau lệnh kết thúc chương trình chính (MEND).
Các chương trình được nhóm lại thành một nhóm ngay sau chương trình
chính, sau đó đến các chương trình xử lý ngắt. Cũng có thể do trộn lẫn các chương
trình con và chương trình xử lý ngắt ở sau chương trình chính
Main program
Main program
MEND
MEND

Thực hiện trong vịng qt

SBR0 Chương trình con thứ nhất
RET

Thực hiện, khi chương trình chính
gọi

SBRn Chương trình thứ n+1
RET
INT 0 Chương trình xử lý ngắt thứ nhất
RET I

Thực hiện, khi có tín hiệu báo
ngắt.

INT n Chương trình xử lý ngắt thứ n+1
RET I
Hình 1- 12. Cấu trúc chƣơng trình của PLC

3.6. Phƣơng pháp lập trình trong PLC

Lập trình cho S7 200 và các PLC khác của hãng Siemens dựa trên 3 phương
pháp cơ bản:
- Phương pháp hình thang (Ladder logic _ LAD).
- Phương pháp khối hàm (Function Block Diagram _ FBD).
- Phương pháp liệt kê câu lệnh (Statement List _ STL).
Nếu chương trình được viết theo ngơn ngữ LAD (hoặc FBD) thì có thể
chuyển sang ngơn ngữ STL hay FBD (hoặc LAD) tương ứng. Nhưng không phải
bất cứ chương trình viết theo STL nào cũng chuyển sang ngơn ngữ LAD hay FBD

21


được. Bộ tập lênh STL được trình bày trong giáo án này đều có một chức năng như
các tiếp điểm, cuộn dây, các hộp (trong LAD) hay IC số trong FBD.
Những lệnh này phải phối hợp được trạng thái các tiếp điểm để quyết định về
giá trị trạng thái đầu ra hoặc giá trị logic cho phép hoặc không cho phép thực chức
năng của một (hay nhiều) cuộn dây hoặc hộp. Trong lập trình lơgic thường hay sử
dụng hai ngơn 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:
a. Phương pháp lập trình LAD (Ladder)
Cịn gọi là ngơn ngữ giản đồ thang, có các thành phần giống như các thành
phần trong kỹ thuật điện (tiếp điểm, cuộn dây, rơ le thời gian…), một chương trình
viết bằng LAD có thể có một hoặc nhiều Network
Những thành phần cơ bản dùng trong LAD tương ứng với những thành phần
cơ bản dùng trong bảng mạch rơle.
- Tiếp điểm có hai loại: Thường đóng, Thường hở
- Cuộn dây (coil): ( )
- Hộp (box): Mơ tả các hàm khác nhau, nó làm việc khi có tín hiệu đưa
đến hộp. Có các nhóm hộp sau: hộp các bộ định thời, hộp các bộ đếm, hộp di
chuyển dữ liệu, hộp các hàm toán học, hộp trong truyền thông mạng...

Mạng LAD: Là mạch nối các phần tử thành một mạng hoàn thiện, các phần tử
như cuộn dây hoặc các hộp phải được mắc đúng chiều. Nguồn điện có hai đường
chính, một đường bên trái thể hiện dây nóng, một đường bên phải là dây trung tính
(neutral) nhưng khơng được thể hiện trên giao diện lập trình. Một mach làm việc
được khi các phần tử được mắc đúng chiều và kín mạch.

Hình 1- 13. Phƣơng pháp lập trình LAD

22


b. Phương pháp lập trình STL (Statement List)
Là phương pháp thể hiện chương trình dưới dạng tập hợp các câu lệnh ( như
lập trình Pascal, C, C++. . .).
Statement List

Hình 1-14. Phƣơng pháp lập trình STL

c. Phương pháp lập trình FBD( Function Block Diagrams)
Đây là ngôn ngữ viết dưới dạng liên kết của các hàm logic kỹ thuật số, loại
ngôn ngữ này thích hợp cho những người quen sử dụng và thiết kế mạch điều
khiển số.

Hình 1 – 15. Phƣơng pháp lập trình FBD

4. BÀI TẬP THỰC HÀNH CHO HỌC VIÊN
Bài 1: Trình bày sự giống và khác nhau của hệ thống điều khiển nối cứng và hệ
thống điều khiển lập trình. Cho ví dụ minh họa.
Bài 2: Giải thích các kí hiệu sau: I1.7; Q1.5; M0.6; SM0.5; T37; C5.
Bài 3: Hãy Trình bày các phương pháp lập trình trong PLC S7 200. Mỗi phương

pháp lấy một ví dụ minh họa.

23


BÀI 2
CÀI ĐẶT VÀ SỬ DỤNG PHẦN MỀM STEP7 MICROWIN V4.0
MÃ BÀI: PLCCB 2
Mục tiêu
- Trình bày được các bước cài đặt và sử dụng phần mềm Step7 Microwin
V4.0, Giải thích được chức năng của các lệnh trong phần mềm.
- Sử dụng thành thạo phần mềm lập trình Step 7 Microwin, download được
chương trình từ PC vào PLC.
Nội dung chính:
1. CÀI ĐẶT PHẦN MỀM STEP 7 MICROWIN V4.0
1.1. Những yêu cầu đối với máy tính PC
Để có thể cài đặt được phần mềm STEP 7 - Micro/win 32, thì máy tính PC
phải có cấu hình tối thiểu như sau:
- Hệ điều hành: Windows 2000 with SP3 ,Windows XP.
- Ổ cứng có dung lượng >350MB.
- RAM > 128MB
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.
a. Cài đặt STEP 7-Micro/Win V4.0.

Hình 2- 1. Kết nối giữa máy tính và PLC
24

Bƣớc 1: Chạy file Setup.exe trong bộ cài STEP 7-Micro/Win 32.

Chọn OK
Bƣớc 2: Trên màn hình xuất hiện thơng báo
Chọn Next

25