TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH

KHOA ĐIỆN

TIỂU LUẬN

TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Đề tài:

ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT DÂY CHUYỀN TRỘN THEO
THỨ TỰ NGUYÊN LIỆU DÙNG PLC S7-1200 VÀ PHẦN MỀM
TIA V15

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đình Tiến Anh


TRƯỜNG ĐH SPKT VINH
KHOA ĐIỆN

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA
VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ
ĐỒ ÁN/TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP
Họ và tên: Nguyễn Đình Tiến Anh
Lớp: DHTDHCK13B

Mã số sinh viên: 1305180078

Ngành: Điều khiển & Tự động hóa

Hệ đào tạo: Chính quy

1. Tên đề tài
Điều khiển và giám sát dây chuyền trộn theo thứ tự nguyên liệu dùng PLC S71200 và phần mềm TIA V15
2. Các dữ liệu ban đầu:


Van 1 mở cho nguyên liệu A vào tank chứa đến Level Material A, mở van 2 cho
nguyên liệu B vào tank chứa đến Level Material B. Sau đó động cơ trộn đều 2 nguyên
liệu A và B. Sau một thời gian trộn, động cơ dừng lại và van Outlet mở cho nguyên
liệu ra ngoài. Khi nào cảm biến LLS báo hết ngun liệu trong thùng thì van Outlet
đóng lại.
3. Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn
3.1. Các phần chính của bản thuyết minh đề tài đồ án/tiểu luận tốt nghiệp
Lời nói đầu
Các nội dung chính: chương 1, chương 2, ….
Kết luận và hướng phát triển của đề tài
Phụ lục
Tài liệu tham khảo
3.2. Đề cương của các chương
Chương 1: Công nghệ dây chuyền trộn theo thứ tự
Chương 2: PLC S7-1500
Chương 3. Chương trình điều khiển và giám sát
Kết luận và hướng phát triển của đề tài
Tài liệu tham khảo
4. Giáo viên hướng dẫn: Ths. Ngô Thị Lê
5. Ngày giao nhiệm vụ đồ án/tiểu luận tốt nghiệp: Ngày 30 tháng 8 năm 2021
6. Ngày hoàn thành đồ án tốt nghiệp: Trước ngày 25 tháng 10 năm 2021



KHOA ĐIỆN

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Ngô Thị Lê

ĐÁNH GIÁ QUYỂN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP/TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP
(Dùng cho giảng viên hướng dẫn)

Tên giảng viên đánh giá:.................................................................................................
Họ và tên Sinh viên:......................................................MSSV:.....................................
Tên đồ án:.......................................................................................................................
........................................................................................................................................
Nhận xét về nội dung và trình bày của Đồ án:
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................


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

Nhận xét khác (về thái độ và tinh thần làm việc của sinh viên)
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................

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

Nghệ An, ngày: .… / .… / 20…
Người nhận xét
(Ký và ghi rõ họ tên)

ĐÁNH GIÁ QUYỂN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP/TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP
(Dùng cho cán bộ phản biện)

Giảng viên đánh giá:.......................................................................................................
Họ và tên sinh viên:....................................................... MSSV:....................................
Tên đồ án:.......................................................................................................................
........................................................................................................................................


Nhận xét về nội dung và trình bày của Đồ án (Về nội dung: nhận xét về phương pháp
nghiên cứu, mục tiêu, các kết quả đạt được, chưa đạt được…; Về hình thức trình bày
của đồ án: các chương mục đã hợp lý chưa? Lỗi chính tả,…)
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
Nhận xét khác
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................


Nghệ An, ngày: ..… / ..… / 20..…
Người nhận xét
(Ký và ghi rõ họ tên)

LỜI NÓI ĐẦU


Đất nước ta trong quá trình phát triển với nền kinh tế thế giới. Điều này địi
hỏi các xí nghiệp không ngừng nâng cao sản xuất lao động, hạ giá thành sản phẩm để
có thể cạnh tranh và có chỗ đứng trên thị trường. Để làm được điều này các nhà máy
xí nghiệp ngồi việc cải cách lại cơ cấu thì việc đổi mới dây chuyền là hết sức cần
thiết. Vì thế tự động hóa đã áp dụng hầu hết trong các dây chuyền sản xuất của các nhà
máy xí nghiệp.
Trong đó, kỹ thuật điều khiển logic lập trình hay gọi tắt là PLC chiếm một vai
trò rất quan trọng trong ngành tự động hóa. PLC khơng những thay thế được cho kỹ
thuật điều khiển cơ cấu bằng cam và kỹ thuật rơ le trước kia mà còn chiếm lĩnh
nhiều chức năng phụ khác.
Với kiến thức sau thời gian học tập tại trường Đại Học SPKT Vinh cùng sự chỉ
bảo và hướng dẫn tận tình của các thầy cơ trong khoa Điện đặc biệt là cô giáo Ths.
Ngô Thị Lê , em đã được nhận tiểu luận tốt nghiệp với đề tài: “Điều khiển và giám sát
dây chuyền trộn theo thứ tự nguyên liệu dùng PLC S7-1200 và phần mềm TIA V15”.
Đây là một đề tài sát với thực tế và rất bổ ích cho những sinh viên sắp ra trường như
chúng em.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô khoa điện đặc biệt cô giáo Ths Ngô Thị Lê
đã tận tâm hỗ trợ để em hoàn thành tốt bài tiểu luận này.

Sinh Viên

Nguyễn Đình Tiến Anh



LỜI CAM ĐOAN
Tơi là Nguyễn Đình Tiến Anh, mã số sinh viên 1305180078, sinh viên lớp
DHTDHCK13B, khóa 13. Người hướng dẫn là ThS. Ngơ Thị Lê. Tơi xin cam
đoan tồn bộ nội dung được trình bày trong đồ án “Điều khiển và giám sát dây
chuyền trộn theo thứ tự nguyên liệu dùng PLC S7-1200 và phần mềm TIA V15”
là kết quả q trình tìm hiểu và nghiên cứu của tơi. Các dữ liệu được nêu trong
đồ án là hoàn toàn trung thực, phản ánh đúng kết quả đo đạc thực tế. Mọi thơng
tin trích dẫn đều tn thủ các quy định về sở hữu trí tuệ; các tài liệu tham khảo
được liệt kê rõ ràng. Tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm với những nội dung
được viết trong đồ án này.
Nghệ An, ngày …... tháng ..… năm 2021
Người cam đoan

Nguyễn Đình Tiến Anh


MỤC LỤC


DANH MỤC HÌNH VẼ


DANH MỤC BẢNG BIỂU


TĨM TẮT TIỂU LUẬN
Tiểu luận này có 3 chương :
Chương 1 : Giới thiệu công nghệ dây chuyền trộn theo thứ tự

+ Giới thiệu các hệ thống pha trộn
+ Nguyên lý làm việc và thuật toán
Chương 2 : Giới thiệu về PLC S7-1200
+ Giới thiệu chung về PLC
+ Tìm hiểu về PLC S7-1200
+ Giới thiệu phần mềm TIA PORTAL
Chương 3 : Thiết kế chương trình điều khiển và giám sát
+ Thiết kế chương trình mơ phỏng
+ Giới thiệu phần mềm mô phỏng Wincc
+ Kết quả mô phỏng
Trong nội dung tiểu luận, em đã thiết kế chạy thành công trạm trộn nguyên liệu
cũng như là hoàn thành yêu cầu của các chương. Tuy nhiên, bài tiểu luận này vẫn còn
nhiều thiếu sót. Rất mong nhận được ý kiến bổ sung, đóng góp của q thầy cơ để đề
tài em được hồn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn ạ


CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ DÂY CHUYỀN
TRỘN THEO THỨ TỰ
1.1 Giới thiệu các hệ thống pha trộn
1.1.1 Mở đầu
Các hệ thống pha trộn dung dịch là thiết bị dùng để trộn hỗn hợp nhiều
loại nguyên liệu, vật liệu, dung dịch, hóa chất thành một hợp chất đồng nhất.
Trong đó độ đồng đều của sản phẩm sau khi trộn là một trong những chỉ tiêu cơ
bản để đánh giá chất lượng và hiệu quả của hệ thống pha trộn.
Trong dây truyền sản suất các loại bột hỗn hợp, trộn các loại hóa chất hay
trong dược phẩm cũng như dây xựng, đặc biệt là trong các dây truyền của các xí
nghiệp chế biến thức ăn, nước uống tổng hợp cơng nghiệp thường xử dụng nhiều
các hệ thống pha trộn, máy trộn dung dịch hỗn hợp để thu được sản phẩm hỗn
hợp nhiều thành phần có tỷ lệ nhất định được trộn lẫn với nhau và phân bố đều.
Các thành phần này được định lượng chính xác ngay từ ban đầu nhưng nếu

không được đưa qua các mày trộn làm việc có hiệu quả chính xác thì chưa chắc
các sản phẩm sau khi trộn chứa các thành phần như yêu cầu.
Quá trình pha trộn chỉ kết thúc và có hiệu quả khi các mẫu kiểm tra đều có
tỷ lệ các thành phần đưa vào trộn theo công thức định trước. Nhưng trong thực tế
đối với nhiều loại sản phẩm còn phụ thuộc độ lớn của các hạt pha trộn, độ ẩm và
các cơ tính của các loại nguyên liệu khi trộn. Do đó q trình trộn chưa, khơng
thể đạt được mức đồng đều tuyệt đối.
1.1.2 Một số hệ thống pha trộn
Các hệ thống pha trộn dung dịch hệ lỏng được thực hiện trong các bình
ống có chất lỏng chảy qua, trong các bơm vận chuyển cũng như các thiết bị trộn,
khuấy hoạt động nhờ năng lượng đưa vào các cơ cầu khuấy nhơ động cơ hay khí
nén.
Q trình khuấy trộn hệ lỏng thường dùng trong cơng nghiệp: cơng
nghiệp hóa chất, cơng nghiệp thực phẩm, công nghiệp luyện kim, công nghiệp
vật liệu xây dựng,...
a) Hệ thống pha trộn dầu DO và dầu thực vật
Năng lượng là vấn đề sống cịn của tồn nhân loại. Các nguồn năng lượng
hóa thạch như dầu mỏ, than đá, khí thiên nhiên… đang bị khai thác đến mức cao
nhất và ngày càng cạn kiệt. Trong hoàn cảnh như vậy, một trong các nguồn năng
lượng mới đang phát triển mang tính bứt phá trong những năm gần đây là năng


lượng sinh học.
Việc pha trộn năng lượng sinh học với các dạng năng lượng hóa thạch
như xăng, dầu để tạo ra các sản phẩm mới có hiệu suất, tính kinh tế cao và thân
thiện hơn với môi trường trở nên cấp thiết và được đặt ra cho các hệ thống.

Hình 1.1 : Mơ hình phối trộn dầu thực vật và dầu DO

b) Hệ thống pha màu sơn :

Sơn là một trong những nguyên vật liệu chủ yếu trong ngành xây dựng,
chủ yếu là sơn phủ bề mặt nhằm bảo vệ đối tượng sử dụng đồng thời cũng là
hình thức trang trí thẩm mỹ. Chính vì vậy màu sắc của sơn là yếu tố quan tâm
hàng đầu.
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật những ngành khoa học kỹ
thuật phát triển vượt bậc. Nhiều kỹ thuật pha phế sơn mới được ra đời được ứng
dụng trong ngành công nghiệp và xây dựng đưa năng suất lao động lên cao hạ
giá thành sản phẩm và chất lượng sơn tốt hơn.


Hình 1.2 : Sơ đồ bình trộn sơn

c) Hệ thống pha trộn hóa chất
Trong nền cơng nghiệp hiện đại ngành hóa giữ một vai trị quan trọng và
ngày càng được tự động hóa cao. Các loại máy trộn trong các ngành dược
phẩm là cơng nghệ hóa chất được sử dụng rộng dãi và ngày càng được nâng cao
tính tự động hóa.

Hình 1.3 Mơ hình ngun lý máy trộn

1.2 Ngun lý làm việc và thuật tốn
1.2.1 Ngun lý làm việc

Hình 1.4 : Mơ hình máy trộn ngun liệu


Van 1 mở cho nguyên liệu A vào tank chứa đến Level Material A, mở van 2 cho
nguyên liệu B vào tank chứa đến Level Material B. Sau đó động cơ trộn đều 2 nguyên
liệu A và B. Sau một thời gian trộn, động cơ dừng lại và van Outlet mở cho nguyên
liệu ra ngoài. Khi nào cảm biến LLS báo hết ngun liệu trong thùng thì van Outlet

đóng lại.

CHƯƠNG 2 : GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-1200
2.1 Giới thiệu chung về PLC
Ngày nay tự động hóa ngày càng đóng vai trị quan trọng đời sống và cơng
nghiệp, tự động hóa đã phát triển đến trình độ cao nhờ những tiến bộ của lý thuyết
điều khiển tự động, tiến bộ của ngành điện tử, tin học… Chính vì vậy mà nhiều hệ
thống điều khiển ra đời, nhưng phát triển mạnh và có khả năng ứng dụng rộng là Bộ
điều khiển lập trình PLC.
Bộ điều khiển lập trình đầu tiên (Programmable controller) đã được những nhà
thiết kế cho ra đời năm 1968 (Công ty General Motor-Mỹ), với các chỉ tiêu kỹ thuật
nhằm đáp ứng các yêu cầu điều khiển :
- Dễ lập trình và thay đổi chương trình.
- Cấu trúc dạng Module mở rộng, dễ bảo trì và sữa chữa.


- Đảm bảo độ tin cậy trong môi trường sản xuất.
Tuy nhiên hệ thống còn khá đơn giản và cồng kềnh, người sử dụng gặp nhiều khó
khăn trong việc vận hành và lập trình hệ thống. Vì vậy các nhà thiết kế từng bước cải
tiến hệ thống đơn giản, gọn nhẹ, dễ vận hành. Để đơn giản hóa việc lập trình, hệ thống
điều khiển lập trình cầm tay (Programmable controller Handle) đầu tiên được ra đời
vào năm 1969. Điều này đã tạo ra sự phát triển thật sự cho kỹ thuật lập trình. Trong
giai đoạn này các hệ thống điều khiển lập trình (PLC) chỉ đơn giản nhằm thay thế hệ
thống Relay và dây nối trong hệ thống điều khiển cổ. Qua quá trình vận hành, các nhà
thiết kế đã từng bước tạo ra được một tiêu chuẩn mới cho hệ thống, đó là tiêu chuẩn:
Dạng lập trình dùng giản đồ hình thang.
Sự phát triển của hệ thống phần cứng từ năm 1975 cho đến nay đã làm cho hệ
thống PLC phát triển mạnh mẽ hơn với các chức năng mở rộng:
- Số lượng ngõ vào, ngõ ra nhiều hơn và có khả năng điều khiển các ngõ vào,
ngõ ra từ xa bằng kỹ thuật truyền thông.

- Bộ nhớ lớn hơn.
- Nhiều loại Module chuyên dùng hơn.
Trong những đầu thập niên 1970, với sự phát triển của phần mềm, bộ lập trình
PLC khơng chỉ thực hiện các lệnh Logic đơn giản mà cịn có thêm các lệnh về định thì,
đếm sự kiện, các lệnh về xử lý toán học, xử lý dữ liệu, xử lý xung, xử lý thời gian
thực..
Ngoài ra các nhà thiết kế còn tạo ra kỹ thuật kết nối các hệ thống PLC riêng lẻ
thành một hệ thống PLC chung, tăng khả năng của từng hệ thống riêng lẻ. Tốc độ của
hệ thống được cải thiện, chu kỳ quét nhanh hơn. Bên cạnh đó, PLC được chế tạo có
thể giao tiếp với các thiết bị ngoại nhờ vậy mà khả năng ứng dụng của PLC được mở
rộng hơn.

2.2 Giới thiệu PLC S7-1200
2.2.1 Giới thiệu chung
PLC S7-1200 ( Promamable Logic Controller) là những kết hợp I/O và các lựa
chọn cấp nguồn, bao gồm 9 module các bộ cấp nguồn cả VAC – hoặc VDC - các bộ
nguồn với sự kết hợp I/O DC hoặc Relay. Các module tín hiệu để mở rộng I/O và các
module giao tiếp dễ dàng kết nối với các mặt của bộ điều khiển. Tất cả các phần cứng
Simatic S7-1200 có thể được gắn trên DIN rail tiêu chuẩn hay trực tiếp trên bảng điều
khiển, giảm được khơng gian và chí phí lắp đặt.
Các module tín hiệu có trong các model đầu vào, đầu ra và kết hợp loại 8,16, và
32 điểm hỗ trợ các tín hiệu I/O DC, relay và analog. Bên cạnh đó, bảng tín hiệu tiên


tiến có trong I/O số 4 kênh hay I/O analog 1 kênh gắn đằng trước bộ điều khiển S71200 cho phép nâng cấp I/O mà không cần thêm không gian. Thiết kế có thể mở rộng
này giúp điều chỉnh các ứng dụng từ 10_I/O đến tối đa 284_I/O, với khả năng tương
thích chương trình người sử dụng nhằm tránh phải lập trình lại khi chuyển đổi sang
một bộ điều khiển lớn hơn. Các đặc điểm khác: bộ nhớ 50 KB với giới hạn giữa dữ
liệu người sử dụng và dữ liệu chương trình, một đồng hồ thời gian thực, 16 vòng lặp
PID với khả năng điều chỉnh tự động, cho phép bộ điều khiển xác định thơng số vịng

lặp gần tối ưu cho hầu hết các ứng dụng điều khiển q trình thơng dụng. Simatic S71200 cũng có một cổng giao tiếp Ethernet 10/100 Mbit tích hợp với hỗ trợ giao thức
Profinet cho lập trình, kết nối HMI/SCADA hay nối mạng PLC với PLC.
2.2.2 Đặc điểm của PLC S7-1200
Năm 2009, Siemens ra dòng sản phẩm S7-1200 dùng để thay thế dần cho S7200. So với S7-200 thì S7-1200 có những tính năng nổi trội:
- S7-1200 là một dịng của bộ điều khiển logic lập trình (PLC) có thể kiểm sốt
nhiều ứng dụng tự động hóa. Thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp và một tập lệnh mạnh làm
cho chúng ta có những giải pháp hồn hảo hơn cho ứng dụng sử dụng với S7-1200.
- S7-1200 bao gồm một microprocessor, một nguồn cung cấp được tích hợp sẵn,
các đầu vào/ra (DI/DO).
- Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vào cả CPU và chương
trình điều khiển:
Tất cả các CPU đều cung cấp bảo vệ bằng password chống truy cập vào PLC.
Tính năng “know-how protection” để bảo vệ các block đặc biệt của mình S7
1200 cung cấp một cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet và TCP/IP.
Ngoài ra bạn có thể dùng các module truyền thong mở rộng kết nối bằng RS485
hoặc RS232.
- Phần mềm dùng để lập trình cho S7-1200 là Step7 Basic. Step7 Basic hỗ trợ ba
ngôn ngữ lập trình là FBD, LAD và SCL. Phần mềm này được tích hợp trong TIA
Portal 11 của Siemens.
- Vậy để làm một dự án với S7-1200 chỉ cần cài TIA Portal vì phần mềm này đã
bao gồm cả mơi trường lập trình cho PLC và thiết kế giao diện HMI.
2.2.3 Phân loại
Việc phân loại S7-1200 dựa vào loại CPU mà nó trang bị: Các loại PLC thơng
dụng: CPU 1211C, CPU 1212C, CPU 1214C Thông thường S7-1200 được phân ra làm
2 loại chính:
Loại cấp điện220VAC:


- Ngõ vào: Kích hoạt mức 1 ở cấp điện áp +24VDC(từ 15VDC – 30VDC).
- Ngõ ra:Relay.

- Ưu điểm của loại này là dùng ngõ ra Relay. Do đó có thể sử dụng ngõ ra ở
nhiều cấp điện áp khác nhau (có thể sử dụng ngõ ra 0V, 24V, 220V…)
- Tuy nhiên, nhược điểm của nó là do ngõ ra Relay nên thời gian đáp ứng không
nhanh cho ứng dụng biến điệu độ rộng xung, hoặc Output tốc độcao…
Loại cấp điện áp 24VDC:
- Ngõ vào: Kích hoạt mức 1 ở cấp điện áp +24VDC (từ 15VDC - 30VDC).
- Ngõ ra: Transistor.
- Tuy nhiên, nhược điểm của loại này là do ngõ ra transistor nên chỉ có thể sử
dụng một cấp điện áp duy nhất là 24VDC, do vậy sẽ gặp rắc rối trong những ứng dụng
có cấp điện áp khác nhau. Trong trường hợp này, phải thông qua một Relay 24VDC
đệm.
Bảng 1.1: Các đặc điểm cơ bản của S7-1200

Đặc trưng
Kích thước (mm)
Bộ nhớ người dùng
Bộ nhớ làm việc
Bộ nhớ tải
Bộ nhớ sự kiện
Phân vùng I/O
Digital I/O
Analog I
Tốc độ xử lý ảnh
Modul mở rộng
Mạch tín hiệu
Modul giao tiếp
Bộ đếm tốc độ cao
Trạng thái đơn
Trạng thái đôi
Mạch ngõ ra

Thẻ nhớ
Thời gian lưu trữ khi mất điện
PROFINET
Tốc độ thực thi phép toán số
thực

CPU 1211C
CPU 1212C
90 x 100 x 75

CPU 1214C
110 x 100 x 75

25 Kbytes
50 Kbytes
1 Mbytes
2 Mbytes
2 Kbytes
2 Kbytes
6 Inputs/4
8 Inputs/6
14 Inputs/10
Outputs
Outputs
Outputs
2 inputs
2 inputs
2 inputs
1024 bytes
And 1024 bytes (outputs)

(inputs)
None
2
8
1
3(left – side expansion)
4
6
3
3 – 100 kHz
3 – 100 kHz
3 – 100 kHz
1 – 30 kHz
3 – 30 kHz
3 – 80 kHz
3 – 80 kHz
3 – 80 kHz
1 – 20 kHz
3 – 20 kHz
2
Thẻ nhớ simatic (tùy chọn)
240 h
1 cổng giao tiếp ethernet
18 us


Tốc độ thi hành

0.1 us


- Hình dạng bên ngồi (CPU 1214C)

Hình 2.1 Hình dạng bên ngồi của S7-1200 ( CPU 1214C)

CPU 1214C gồm 14 ngõ vào và 10 ngõ ra, có khả năng mở rộng thêm 2 module
tín hiệu (SM), 1 mạch tín hiệu(SB) và 3 module giao tiếp (CM).
Các đèn báo trên CPU 1214C:
- STOP/RUN (cam/xanh): CPU ngừng/đang thực hiện chương trình đã nạp vào
bộ nhớ.
- ERROR (màu đỏ): màu đỏ ERROR báo hiệu việc thực hiện chương trình đã
xảy ra lỗi.
- MAINT (Maintenance): led cháy báo hiệu việc có thẻ nhớ được gắn vào hay
khơng.
- LINK: Màu xanh báo hiệu việc kết nối với tính thành cơng.
- Rx / Tx: Đèn vàng nhấp nháy báo hiệu tín hiệu được truyền.
Đèn cổng vào ra:
- Ix.x (đèn xanh): Đèn xanh ở cổng vào báo hiệu trạng thái tức thời của cổng
Ix.x. đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị của công tắc.
- Qx.x (đèn xanh): Đèn xanh ở cổng ra báo hiệu trạng thái tức thời của cổng
Qx.x. Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng.
2.2.4 : Cấu trúc bên trong PLC S7-1200


Cũng giống như các PLC cùng họ khác, PLC S7-1200 gồm 4 bộ phận cơ bản: bộ
xử lý, bộ nhớ, bộ nguồn, giao tiếp xuất/nhập.

Hình 2.2 : Cấu trúc bên trong của PLC S7-1200

- Bộ xử lý còn được gọi là bộ xử lý trung tâm (CPU), chứa bộ vi xử lý, biên dịch
các tín hiệu nhập và thực hiện các hoạt động điều khiển theo chương trình được lưu

trong bộ nhớ của PLC. Truyền các quyết định dưới dạng tín hiệu hoạt động đến các
thiết bị xuất.
- Bộ nguồn có nhiệm vụ chuyển đổi điện áp AC thành điện áp DC (24V) cần
thiết cho bộ xử lý và các mạch điện trong các module giao tiếp nhập và xuất hoạt
động.
- Bộ nhớ là nơi lưu trữ chương trình được sử dụng cho các hoạt động điều khiển
dưới sự kiểm soát của bộ vi xử lý.
- Các thành phần nhập và xuất (input / output) là nơi bộ nhớ nhận thông tin từ
các thiết bị ngoại vi và truyền thông tin đến các thiết bị điều khiển. Tín hiệu nhập có
thể từ các cơng tắc, các bộ cảm biến,… Các thiết bị xuất có thể là các cuộn dây của bộ
khởi động động cơ, các van solenoid,…
- Chương trình điều khiển được nạp vào bộ nhớ nhờ sự trợ giúp của bộ lập trình
hay bằng máy vi tính.
2.2.5 Đấu dây
Ở đây ta chọn CPU 1214C, để trình bày đấu dây tiêu biểu:Chúng ta có thể cung
cấp nguồn 24VDC hay với tần số từ 47Hz÷63Hz cho PLC vàcác thơng số điện áp
được thể hiện ở (hinh 1.3).
PLC Siemens S7-1200 6ES7214-1HG31-0XB0
CPU 1214C DC/DC/DC
Nguồn cấp: 20.4 … 28.8 VDC


Memory: 50 Kbytes
Số I/O:
14 digital inputs 24VDC
10 digital outputs 24VDC
2 analog inputs 0-10VDC
Logic 1 signal (min): 15VDC/2.5mA
Logic 0 signal (max): 5VDC/1mA


Hình 2.3 : Sơ đồ đấu dây S7-1200 / CPU 1214C
PLC Siemens S7-1200 6ES7214-1GH31-0XB0
CPU 1214C DC/DC/DC
Nguồn cấp: 20.4 … 28.8 VDC
Memory: 50 Kbytes
Số I/O:
14 digital inputs 24VDC
10 digital outputs 24VDC
2 analog inputs 0-10VDC
Logic 1 signal (min): 15VDC/2.5mA
Logic 0 signal (max): 5VDC/1mA


2.2.6 Module mở rộng

Hình 2.4 : Hình dạng bên ngồi của các module mở rộng

1)Communication
2) CPU
3) Signal module 1(SM)
4) Signal module 2(SM)
5) Signal module (SB)
Họ PLC S7-1200 cung cấp nhiều nhất 8 module tín hiệu đa dạng và 1 mạch tín
hiệu cho bộ xử lý có khả năng mở rộng. Ngồi ra bạn cũng có thể cài đặt thêm 3
module giao tiếp nhờ vào các giao thức truyền thông.

Bảng 2.2: Thông số các module


2.2.7 Phương pháp lập trình điều khiển

Khác với phương pháp điều khiển cứng, trong hệ thống điều khiển có lập trình,
cấu trúc bộ điều khiển và cách đấu dây độc lập với chương trình. Chương trình định
nghĩa hoạt động điều khiển được viết nhờ sự giúp đỡ của một máy vi tính.
Để thay đổi tiến trình điều khiển, chỉ cần một thay đổi nội dung bộ nhớ điều
khiển, chứ không cần thay đổi cách nối dây bên ngồi. Qua đó, ta thấy được ưu điểm
của phương pháp điều khiển lập trình được so với phương pháp điều khiển cứng. Do
đó, phương pháp này được sử dụng rất rộng rãi trong lĩnh vực điều khiển vì nó rất
mềm dẻo…
Phương pháp điều khiển lập trình được thực hiện theo các bước sau:

Hình 2.5 : Phương pháp lập trình điều khiển

2.2.8 Các ngơn ngữ lập trình của PLC S7-1200
a) Ngơn ngữ lập trình LAD

Hình 2.6 : Ví dụ về chương trình LAD

Chương trình LAD bao gồm cột dọc biểu diễn nguồn điện logic cùng với các kí
hiệu cơng tắc logic tạo thành một nhánh mạch điện logic nằm ngang. Ở hình bên, logic
điều khiển được biểu diễn bằng hai công tắc thường hở, một cơng tắc thường đóng và
một ngõ ra relay logic.


Các kí hiệu cơng tắc trên được dùng để xây dựng nên bất kì mạch logic nào: sự
kết hợp nhiều mạch logic có thể biểu diễn mạch điều khiển cho một ứng dụng có logic
điều khiển phức tạp. Điều cần thiết cho cơng việc thiết kế chương trình ladder là lập tài
liệu về hệ thống và mô tả hoạt động của chúng để người sử dụng hiểu được mạch
ladder một cách nhanh chóng và chính xác.
Các qui ước của ngơn ngữ lập trình LAD:
- Các đường dọc trên sơ đồ biểu diễn đường công suất, các mạch được kết nối

với đường này.
- Mỗi nấc thang (thanh ngang) xác định một hoạt động trong quá trình điều
khiển.
- Sơ đồ thang được đọc từ trái sang phải và từ trên xuống. Nấc ở đỉnh thang
được đọc từ trái sang phải, nấc thứ hai tính từ trên xuống cũng đọc tương tự… Khi ở
chế độ hoạt động, PLC sẽ đi từ đầu đến cuối chương trình thang sau đó lặp đi lặp lại
nhiều lần. Quá trình lần lượt đi qua tất cả các nấc thang gọi là chu kỳ quét.
- Mỗi nấc thang bắt đầu với một hoặc nhiều ngõ vào và kết thúc với ít một ngõ
ra.
- Các thiết bị điện được trình bày ở điều kiện chuẩn của chúng. Vì vậy, cơng tắc
thường hở được trình bày ở sơ đồ thang ở trạng thái hở. Cơng tắc thường đóng được
trình bày ở trạng thái đóng.
- Thiết bị bất kỳ có thể xuất hiện trên nhiều nấc thang. Có thể có một role đóng
một hoặc nhiều thiết bị.
- Các ngõ vào và ra được nhận biết theo địa chỉ của chúng, kí hiệu tùy theo nhà
sản xuất qui định.
b. Ngôn ngữ lập trình FDB (Funtion Block Diagram)

Hình 2.7: Ví dụ về ngơn ngữ FDB

Phương pháp này có cách biểu diễn chương trình như sơ đồ không tiếp điểm
dùng các cổng logic (thường dùng theo ký tự của EU). Theo phương pháp này các tiếp
điểm ghép nối tiếp được thay thế bằng cổng AND, các tiếp điểm ghép song song được
thay thế bằng cổng OR, các tiếp điểm thường đóng thì có cổng NOT. Phương pháp này
thích hợp cho người dùng sử dụng kiến thức về điện tử mà đặc biệt là mạch số.