LỜI NĨI ĐẦU

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 có thể thực hiện bằng phương pháp điều khiển Rơle, khởi động từ ... hoặc
thực hiện bằng chương trình nhớ. 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 các mạch
điện tử. Như vậy thiết bị PLC làm nhiệm vụ thay thế phần mạch điện điều khiển
trong khâu xử lý số liệu.
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 đây là một
ưu việt của hệ thống điều khiển sử dụng PLC.
Giáo trình PLC cơ bản được viết cho học sinh học nghề, hệ Cao Đẳng nghề
ngành Điện tử công nghiệp, đây là tài liệu quan trọng giúp học sinh trong quá
trình học nghề. Giáo trình được viết tích hợp từng bài theo chương trình khung
hệ Cao đẳng nghề Điện tử công nghiệp của BLĐTB&XH. Trong quá trình biên
soạn tài liệu được lựa chọn từ nhiều nguồn khác nhau, nhiều bạn đọc do đó
khơng thể tránh khỏi thiếu sót. Chỳng tụi rất mong nhận được sự tham gia đóng
góp từ người học , chuyên gia, các thầy cơ giáo để giáo trình ngày càng hồn
thiện hơn đáp ứng nhu cầu người học và bạn đọc.
Xin chân thành cảm ơn!

4


Bài 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH
1. Tổng quan về điều khiển.
1.1. Điều khiển, hệ thống điều khiển.

Trên thực tế ở mọi ngành sản xuất công nghiệp, mục tiêu tăng năng suất
lao động số lượng và chất lượng sản phẩm được giải quyết bằng con đường gia
tăng mức độ tự động hố các q trình và thiết bị sản suất. Việc tự động hố có
thể nhằm mục đích tăng sản lượng hoặc hoặc cải thiện chất lượng và độ chính
xác của sản xuất. Những hệ thống có khả năng khởi động, kiểm sốt, và
dừng một q trình sản xuất theo yêu cầu giám sát hoặc đo đếm giá trị các
biến đã được xác định của quá trình nhằm đạt được kết quả mong muốn ở
sản phẩm đầu ra của máy hoặc thiết bị thì được gọi là hệ thống điều khiển.
Q trình tự động hố sản xuất nhằm thay thế một phần hoặc toàn
bộ các thao tác vật lý của cơng nhân vận hành máy móc, hoặc thiết bị thông
qua hệ thống điều khiển. Những hệ thống điều khiển đã được tự động hố có
thể điều khiển q trình sản xuất với độ tin câỵ cao, ổn định mà khơng cần hoặc
cần rất ít sự can thiệp của con người.
1.2. Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển
Một hệ thống điều khiển bất kỳ được mô tả theo sơ đồ khối sau:
Khối vào

Khối xử lý

Bộ chuyển đổi
tín hiệu ngõ vào

Khối ra

Xử lý
Điều khiển

Cơ cấu
tác động


Tín hiệu vào

Kết quả xử lý

Hình 1-1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển
Khối vào:
Các tín hiệu vào thường qua bộ chuyển đổi để chuyển đổi các tín hiệu vật
lý thành các tín hiệu điện (đã được chuyển đổi chuẩn hoá). Các bộ chuyển đổi có
thể là bộ nút nhấn (Button), cơng tắc (Switch), cảm biến (sensor) như cảm biến
nhiệt hay điện trở đo sức căng … tuỳ theo loại chuyển đổi mà các tín hiệu ra
khỏi bộ chuyển đổi có thể là dạng số (tiếp điểm) hoặc dạng liên tục (Analog).

5


Khối xử lý:
Thay thế người vận hành thực hiện các thao tác đảm bảo q trình hoạt
động có sự điều khiển, nó nhận thơng tin các tín hiệu từ khối vào xử lý tín hiệu
vào này theo một luật nào đó được đặt ra theo u càu cơng nghệ và xuất ra các
tín hiệu đến khối ra để thực hiện các tác động đến thiết bị.
Khối ra:
Tín hiệu ra là kết quả của quá trình xử lý của hệ thống điều khiển. Các tín
hiệu này được sử dụng để tạo ra những hoạt động đáp ứng cụ thể cho các máy
hoặc thiết bị ở ngõ ra như động cơ, các van, xy lanh khí nén hay dầu ép, bơm, rơ
le… Chẳng hạn động cơ biến đổi các tín hiệu điện thành chuyển động quay ( các
thiết bị ngõ ra cũng có dạng bộ chuyển đổi vào nhưng theo chiều ngược lại) .
Các thiết bị ngõ ra có thể làm việc với tín hiệu dạng on/off hoặc các tín hiệu liên
tục.
Từ thơng tin của tín hiệu đầu vào hệ thống điều khiển tự động phải tạo ra
được những tín hiệu ra cần thiết đáp ứng yêu cầu điều khiển đã xác định trong

bộ phận xử lý. Yêu cầu điều khiển có thể thực hiện theo hai cách: dùng mạch
điện kết nối cứng, hoặc dùng chương trình điều khiển. Mạch điện kết nối cứng
được dùng trong trường hợp yêu cầu điều khiển khơng thay đổi, trong đó các
phần tử trong hệ thống được kết nối với nhau theo mạch cố định. Trong đó, hệ
thống dùng chương trình điều khiển hoạt động theo chương trình lập sẵn lưu
trong bộ nhớ, và chương trình có thể được điều chỉnh hoặc khi cần thiết thay
bằng chương trình khác.
1.3. Các phương pháp điều khiển
1.3.1. Hệ thống điều khiển hở (Open loop control system):
Đối với hệ thống hở khâu đo lường không được dùng đến. Sự thay đổi của
tín hiệu đầu ra khơng được phản ánh về thiết bị điều khiển. Sơ đồ hình (1-2) là
hệ thống điều khiển hở. Cơ sở lý thuyết để nghiên cứu hệ thống hở là lý thuyết
về rơ le ( Relay) và lý thuyết aptomat hữu hạn.
Dạng điều khiển đơn giản nhất là điều khiển vòng hở ý tưởng cơ bản của
điều khiển này là thiết lập một hệ thống hoạt động đạt đến mức độ chính xác cần
thiết bằng cách điều chỉnh trực tiếp hoạt động ngõ ra của hệ thống. Khơng có tín
hiệu phản hồi đến bộ điều khiển để xác định hoặc điều chỉnh tín hiệu ra, vì vậy
hệ thống dùng điều khiển dạng này có thể cho tín hiệu ra với sai số lớn.
Tín hiệu vào

Controller

Object

Tín hiệu ra

6


Ví dụ:


Hình 1-2 Hệ thống điều khiển vịng hở

Hình 13: sơ đồ điều
khiển động cơ DC. Trong sơ đồ này tốc độ động cơ phụ thuộc vào tín hiệu đặt
và nó cịn chịu ảnh hưởng của tải.Tải nặng quay chậm và ngược lại.
Đặt
tín
hiệu
điều
khiển

control
signal

DCmotor

Driving
torque

Tải
(load)

output
speed

Hình 1-3 Điều khiển động cơ kiểu vịng hở

1.3.2. Hệ thống điều khiển kín (Closed loop control system)
Hệ thống điều khiển kín là hệ thống điều khiển phải có tín hiệu phản hồi

(Feed back) có nghĩa là tín hiệu ra được đo lường và đưa về thiết bị điều khiển.
Tín hiệu phản hồi kết hợp với tín hiệu vào để tạo ra tín hiệu điều khiển để khống
chế đầu ra theo mong muốn. Sơ dồ khối của hệ điều khiển kín được mơ tả như
hình 1-4. Cơ sở lý thuyết để nghiên cứu hệ thống kín chính là lý thuyết điều
khiển tự động .
Hệ thống ĐKTĐ là hệ thống được xây dựng từ ba bộ phận chủ yếu:
- Thiết bị điều khiển C (Controller)
Thiết bị điều khiển chỉ tất cả các hệ thống điều khiển có thể thể là hệ rơ le
contactor ..hay PLC
- Đối tượng điều khiển O (Object)
- Thiết bị đo lường M (Measuring device)
Noise
R

e
Z

Controller

X

Object

Y

Measuring device

7



Hình 1- 4: Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển kín
Các tín hiệu tác động trong hệ thống:
R - (Refrence) tín hiệu đặt hay tín hiệu chủ đạo
Y - tín hiệu ra OUTPUT
X - Tín hiệu điều khiển tác động lên đối tượng (Object) thường gọi tín
hiệu vào của một khâu.
e - Sai lệch điều khiển (error).
Z- Tín hiệu phản hồi. Đơi khi kí hiệu là F ( Feed back)
N- Tín hiệu nhiễu (Noise) tác động từ ngồi vào hệ thống
Hệ điều khiển kín chính là hệ điều khiển tự động tức là để đạt được vấn đề
điều khiển tự động thì hệ thống nhất định phải có khâu phản hồi. Trong các hệ
truyền động thì tín hiệu phản hồi thường lấy tín hiệu từ đầu ra sau đối tượng
điều khiển ví dụ cảm biến nhiệt trong hệ điều khiển nhiệt độ, phản hồi tốc độ để
ổn định tốc độ động cơ…
1.4. Thiết bị điều khiển lập trình (PLC)
1.4.1. Lich
̣ sử phá t triể n:
Thiế t bi ̣ điề u khiể n lâ ̣p trı̀ nh đầ u tiên (programmable controller) đã đươ ̣c
nhữ ng nhà thiế t kế cho ra đờ i năm 1968 (Công ty General Motor - Mỹ). Tuy
nhiên, hê ̣ thố ng nà y cò n khá đơn giả n và cồ ng kề nh, ngườ i sử du ̣ng gă ̣p nhiề u
khó khăn trong viê ̣c vâ ̣n hà nh hê ̣ thố ng. Vı̀ vâ ̣y cá c nhà thiế t kế từ ng bướ c cả i
tiế n hê ̣ thố ng đơn giả n, go ̣n nhe ̣, dễ vâ ̣n hà nh, nhưng viê ̣c lâ ̣p trı̀ nh cho hê ̣ thố ng
cò n khó khăn, do lú c nà y không có cá c thiế t bi lâ
̣ ̣p trı̀ nh ngoa ̣i vi hổ trơ ̣ cho công
viê ̣c lâ ̣p trı̀ nh.
Để đơn giả n hó a viê ̣c lâ ̣p trı̀ nh, hê ̣ thố ng điề u khiể n lâ ̣p trı̀ nh cầ m tay
(Programmable Controller Handle) đầ u tiên đươ ̣c ra đờ i và o năm 1969. Điề u nà y
đã ta ̣o ra mô ̣t sự phá t triể n thâ ̣t sự cho kỹ thuâ ̣t điề u khiể n lâ ̣p trı̀ nh. Trong giai
đoa ̣n nà y cá c hê thố
̣ ng điề u khiể n lâ ̣p trı̀ nh (PLC) chı̉ đơn giả n nhằ m thay thế hê ̣

thố ng Relay và dây nố i trong hê ̣ thố ng điề u khiể n cổ điể n. Qua quá trı̀ nh vâ ̣n
hà nh, cá c nhà thiế t kế đã từ ng bướ c ta ̣o ra đươ ̣c mô ̣t tiêu chuẩ n mớ i cho hê ̣
thố ng, tiêu chuẩ n đó là lập trı̀ nh dù ng giả n đồ hı̀ nh thang,ký hiê ̣u là LAD.
8


Trong nhữ ng năm đầ u thâ ̣p niên 1970, nhữ ng hê ̣ thố ng PLC cò n có thêm khả
năng khác, đó là sự hỗ trơ ̣ bở i nhữ ng thuâ ̣t toá n, vâ ̣n hà nh vớ i cá c dữ liê ̣u câ ̣p
nhâ ̣t. Mă ̣t khá c, do sự phá t triể n củ a mà n hı̀ nh dù ng cho má y tı́ nh nên viê ̣c giao
tiế p giữ a ngườ i điề u khiể n để lâ ̣p trı̀ nh cho hê ̣ thố ng cà ng trở nên thuâ ̣n tiê ̣n hơn.
Sự phá t triể n củ a hê ̣ thố ng phầ n cứ ng và phầ n mề m từ năm 1975 cho đế n
nay đã là m cho hê ̣ thố ng PLC phá t triể n ma ̣nh mẽ hơn vớ i cá c chứ c năng mở
rô ̣ng: hê ̣ thố ng ngõ và o/ra có thể tăng lên đế n 8.000 cổ ng và o/ra, dung lươṇ g bô ̣
nhớ chương trı̀ nh tăng lên hơn 128.000 từ bô ̣ nhớ (word of memory). Ngoà i ra
cá c nhà thiế t kế cò n ta ̣o ra kỹ thuâ ̣t kế t nố i vớ i cá c hê ̣ thố ng PLC riêng lẻ thà nh
mô ̣t hê ̣ thố ng PLC chung, tăng khả năng củ a từ ng hê ̣ thố ng riêng lẻ . Tố c đô ̣ xử
lý củ a hê ̣ thố ng đươ ̣c cả i thiê ̣n, chu kỳ qué t (scan)nhanh hơn là m cho hê ̣ thố ng
PLC xử lý tố t vớ i nhữ ng chứ c năng phứ c ta ̣p số lươṇ g cổ ng ra/và o lớ n.
Trong tương lai hê ̣ thố ng PLC không chı̉ giao tiế p vớ i cá c hê ̣ thố ng khá c
thông qua CIM (Computer Intergrated Manufacturing) để điề u khiể n cá c hê ̣
thố ng: Robot, Cad/Cam… mà cá c nhà thiế t kế cò n xây dựng cá c loa ̣i PLC vớ i
cá c chứ c năng điề u khiể n thông minh go ̣i là cá c siêu PLC (super PLC).
1.4.2. Đặc điểm của PLC:
PLC (Programmable Logic Controller) là một thiết bị điều khiển lập trình,
cho phép thực hiện linh họat các thuật tốn điều khiển logic thơng qua ngơn ngữ
lập trình.
PLC được sử dụng trong nhiều lập trình ứng dụng khác nhau và có những
lợi ích như:
- PLC dễ dàng thay thay đổi chương trình điều khiển để thích ứng một u
cầu mới mà vẫn có thể giữ nguyên thiết kế phần cứng, đầu nối dây…

- PLC có thể điều khiển nhiều chức năng khác nhau từ những thao tác đơn
giản, lặp lại, liên tục đến những thao tác địi hỏi chính xác, phức tạp.
- PLC dễ dàng hiệu chỉnh chính xác cơng việc điều khiển và xử lý nhanh
chóng các lệnh, từ lệnh logic đơn giản đến các lệnh đếm (Counter), định thời
(time), chương trình con (SBS) v.v…
- Giao tiếp dễ dàng với các thiết bị ngoại vi, các module và các thiết bị phụ
trợ như màn hình hiển thị.
- Có khả năng chống nhiễu trong công nghiệp.
- Ngôn ngữ lập trình cho PLC đơn giản, dễ hiểu.
Với những ưu điểm trên thiết bị PLC đã trở thành thiết bị chính trong việc
điều khiển các thiết bị công nghiệp.
9


2. Điều khiển nối cứng và điều khiển lập trình.
Trong công nghiệp yêu cầu tự động hoá 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 ng­êi ta cã thĨ thùc hiƯn b»ng hai c¸ch: thùc hiện nối cứng: bằng
Rơle, khởi động từ ... 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 mô 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". Trên cơ sở khác nhau cđa kh©u xư lý sè liƯu ta
cã thĨ biĨu diƠn hai hƯ ®iỊu khiĨn nh­ sau:
2.1. Phương pháp điều khin ni cng.
Các bước thiết lập sơ đồ điều khiển nối cứng ( Điều khiển rơ le):

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 1-5: Lưu ®å ®iỊu khiĨn dïng R¬le
Khi thay ®ỉi nhiƯm vơ ®iỊu 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 lËp tr×nh cã nhí.
10


Sự khác nhau giữa hệ điều khiển bằng Rơle điện và lập trình có nhớ có thể
minh hoạ bằng một ví dụ sau:
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.
Để thực hiện nhiệm vụ theo yêu cầu trên mạch điều khiển ta thiết kế như sau:
Trong đó 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.

S1

S2

K1


S3

K2

S4

K1
K1

K2

K3

K2
K3

Hình 1-6: Sơ đồ điều khiển
2.2. Phng phỏp iu khin lập trình.
Để thiế t kế 1 chuơng trı̀ nh điề u khiể n lập trình cho mơ ̣t hoa ̣t đô ̣ng bao gồ m
nhữ ng bướ c sau:
B1: Xá c đinh
̣ qui trı̀nh công nghê:̣
Trướ c tiên, ta phả i xá c đinh
̣ thiế t bi ̣hay hê ̣ thố ng nà o muố n điề u khiển. Mu ̣c
đı́ch cuố i cù ng củ a bô ̣ điề u khiể n là điề u khiể n mô ̣t hê ̣ thố ng hoa ̣t đô ̣ng.
Sự vâ ̣n hà nh củ a hê ̣ thố ng đươ ̣c kiể m tra bở i cá c thiế t bi ̣ đầ u và o. Nó nhâ ̣n tı́ n
hiê ̣u và gở i tı́ n hiê ̣u đế n CPU, CPU xử lý tı́ n hiê ̣u và gở
i nó đế n thiế t bi ̣ xuấ t để
điề u khiể n sự hoa ̣t đô ̣ng củ a hê ̣ thố ng như lâ ̣p trı̀ nh sẵ n trong chương trı̀ nh.

B2: Xá c đinh
̣ ngõ và o, ngõ ra:
Tấ t cả cá c thiế t bi ̣ xuấ t, nhâ ̣p bên ngoà i đề u đươ ̣c kế t nố i vớ i bô ̣ điề u khiể n
lâ ̣p trı̀nh. Thiế t bi ̣ nhâ ̣p là nhữ ng contact, cả m biế n ... Thiế t bi ̣ xuấ t là nhữ ng
cuô ̣n dây, van điê ̣n từ , motor, bô ̣ hiể n thi.̣
11


Sau khi xá c đinh
̣ tấ t cả cá c thiế t bi xuấ
̣ t nhâ ̣p cầ n thiế t, ta đinh
̣ vi cá
̣ c thiế t bi va
̣ ̀o
ra tương ứ ng cho từ ng ngõ và o, ra trên PLC trướ c khi viế t chương trı̀ nh.
B3: Viế t chương trı̀nh, và sửa lỗi:
Khi viế t chương trı̀ nh theo sơ đồ hı̀ nh bâ ̣c thang (ladder ) phả i theo sự hoa ̣t
đô ̣ng tuầ n tự từ ng bướ c củ a hê ̣ thớ ng, hoặc theo da ̣ng STL. Sau đó tiến hành sửa
lỗi nếu có.
B4: Na ̣p chương trı̀nh và o bô ̣ nhớ :
Chú ng ta có thể cung cấ p nguồ n cho bô ̣ điề u khiể n có lâ ̣p trı̀ nh thông qua
cổ ng I/O. Sau đó na ̣p chương trı̀ nh và o bô ̣ nhớ thông qua má y tı́ nh có chứ a phầ n
mề m lâ ̣p trı̀ nh hı̀ nh thang. Sau khi na ̣p xong, kiể m tra la ̣i bằ ng hà m chuẩ n đoá n.
Nế u đươ ̣c mô phỏ ng toà n bô ̣ hoa ̣t đô ̣ng củ a hê ̣ thố ng để chắ c chắ n rằ ng chuơng
trı̀ nh đã hoa ̣t đô ̣ng tố t.
B5: Cha ̣y chương trı̀nh:
Trướ c khi nhấ n nú t Start, phả i chắ cchắ n rằ ng cá c dây dẫn nố i cá c ngõ và o, ra
đế n cá c thiế t bi nhâ
̣
̣p, xuấ t đã đươ ̣c nố i đú ng theo chı̉ đinh.

̣ Lú c đó PLC
mớ i bắ t đầ u hoa ̣t đô ̣ng thực sự. Trong khi cha ̣y chương trı̀ nh, nế u bi lỗ
̣ i thı̀
má y tı́ nh sẽ bá o lỗ i , taphả i sữ a la ̣i cho đế n khi nó hoa ̣t đô ̣ng an toà n
Sau đây là lưu đồ phương phá p thiế t kế bô ̣ điề u khiể n:

12


Xá c đinh
̣ yêu cầ u củ a hê ̣
thố ng điề u khiể n

Vẽ lưu đồ chung củ a hê ̣
thố ng điề u khiể n

Liê ̣t kê tấ t cả cá c ngõ ra, ngõ và o nố i tương
đố i đế n cá c cổ ng I/O củ a PLC

Chuyể n lưu đồ sang
sơ đồ hı̀ nh thang

Na ̣p lâ ̣p trı̀ nh sơ đồ hı̀ nh
thang thiế t kế cho PLC

Mô phỏ ng chương trı̀ nh và
sử a lỗi phầ n mề m

Hiê ̣u chı̉ nh chương
trı̀ nh cho phù hơp̣


Chương
trı̀ nh OK

Kế t nố i toà n bô ̣ thiế t bi ̣
và o, ra vớ i PLC

Kiể m tra tấ t cả cá c
tiế p điể m và o, ra

13


Cha ̣y thử chương trı̀ nh
Hiê ̣u đı́ nh la ̣i phầ n
mề m
Chương Trình
OK

Na ̣p chương trı̀ nh và o EPROM

Lâ ̣p hồ sơ hê ̣ thố ng cho tấ t cả cá c
bả n vẽ

END

Hình 1-7: Lưu đờ phương phá p thiế t kế bô ̣ điề u khiờ n
S thiết bị điều khiển PLC cho mch in iu khin 3 máy bơm ở ví dụ trên
ta thc hiện nh­ sau:
-TÝn hiƯu vµo: S1, S2, S3, S4 vÉn giữ nguyên.

-Tín hiệu ra: K1, K2, K3 là các khởi động từ vẫn giữ nguyên.
-Phần tử xử lý: Được thay thÕ b»ng PLC.

S1

NhËp
sè liƯu

S2

S3
K1

Xư lý

K2
K1

KÕt
qu¶

K1

S4

K2

K3
K2
K3


14


Khi thực hiện bằng chương trình điều khiển có nhớ PLC ta chỉ cần thực hiện
nối mạch theo sơ đồ sau:
Nhập số
liệu

S1

S2

S3

S4

24V

Xử lý

PLC
N

Kết quả

K1

K2


K3

Hình 1-8: 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 ®éng ®éc lËp. Nh­ vËy
®èi víi m¹ch ®iỊu khiĨn dïng Rơle ta phải tiến hành lắp giáp lại toàn bộ mạch
điều khiển, trong khi đó đối với mạch điều khiển dùng PLC thì ta lại chỉ cần
soạn thảo lại chương trình rồi nạp lại 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 ®iỊu
khiĨn.
Nh­ vËy mét c¸ch tỉng qu¸t cã thĨ nãi hƯ thống điều khiển PLC là tập hợp
các thiết bị và linh kiện điện tử. Để đảm bảo tính ổn định, chính xác và an toàn..
trong quá trình sản xuất, các thiết bị này bao gồm nhiều chủng loại, hình dạng
khác nhau với công suất từ rất nhỏ đến rất lớn. Do tốc độ phát triển quá nhanh
của công nghệ và để đáp ứng được các yêu cầu điều khiển phức tạp nên hệ thống
điều khiển phải có hệ thống tự động hoá cao. Yêu cầu này có thể thực hiện được
bằng hệ lập trình có nhớ PLC kết hợp với máy tính, ngoài ra còn cần có các thiết
bị ngoại vi khác như: Bảng điều khiển, động cơ, cảm biến, tiếp điểm, công tắc
tơ,...
Khả năng truyền dữ liệu trong hệ thống rất rộng thích hợp cho hệ thống xử lý
và cũng rất linh động trong các hệ thống phân phối .
Mỗi một thành phần trong hệ thống điều khiển có một vai trò quan trọng như
được trình bày trong hình vÏ sau.
15


Nguồn
nuôi

Từ

tiếp
điểm
cảm
biến

Giao tiếp Khối xử lý Giao
ngõ vào
trung tâm
tiếp
ngõ
Bộ nhớ
ra

đến
cuộn
dây, mô
tơ,....

Hình 1-9: Mô hình hệ thống điều khiển PLC
Hệ thống PLC sẽ không cảm nhận được thế giới bên ngoài nếu không có các
cảm biến, và cũng không thể điều khiển được hệ thống sản xuất nếu không có
các động cơ, xy lanh hay các thiết bị ngoại vi khác nếu cần thiết có thể sử dụng
các máy tính chủ tại các vị trí đặc biệt của dây chuyền sản xuất.
1.4.3. Giới thiệu một số nhóm PLC phổ biến hiện nay trên thế giới:
a. Siemens: có ba nhóm
• CPU S7-200:
CPU 21x: 210; 212; 214; 215-2DP; 216.
CPU 22x: 221; 222; 224; 224XP; 226; 226XM.
• CPU S7-300: 312IFM; 312C; 313; 313C; 313C-2DP+P; 313C-2DP; 314;
314IFM; 314C-2DP+P; 314C-2DP; 315; 315-2DP; 315E-2DP; 316-2DP;

318-2
• CPU S7-400: Liên hệ cataloge Siemens.
b. Mitsubishi: Họ FX
c. Omron: Họ CMQ
d. Controll technique: Họ Compact TWD LCAA 10DRP; TWD LCAA 16DRP;
TWD LCAA 24DRP...
e. ABB: Ba nhóm:

• AC 100M

• AC 400M
• AC 800M, đây là loại có 2 module CPU làm việc
song song theo chế độ dự phịng nóng.
16


3. So sánh PLC với các hệ thống điều khiển khác.
3.1 PLC vớ i hê ̣ thố ng điề u khiể n bằ ng rơle:
Viê ̣c phá t triể n hê ̣ thố ng điề u khiể n lâ ̣p trı̀ nhđã dầ n thay thế từ ng bướ c hê ̣
thố ng điề u khiể n bằ ng rơle trong cá c quá trı̀ nh sả n xuấ t khi thiế t kế mô ̣t hê ̣ thố ng
điề u khiể n hiê ̣n đa ̣i, ngườ i kỹ sư phả i cân nhắ c, lựa cho ̣n giữ a cá c hê ̣ thố ng điề u
khiể n lâ ̣p trı̀ nh thườ ng đươc̣ sử du ̣ng thay cho hê ̣ thố ng điề u khiể n bằ ng rơ le do
cá c nguyên nhân sau:
- Thay đổ i chương trı̀ nh điề u khiể n mô ̣t cá ch linh đô ̣ng.
- Có đô ̣ tin câ ̣y cao.
- Không gian lắ p đă ̣t thiế t bi nhỏ
̣
, không chiế m nhiề u diê ̣n tı́ch.
- Có khả năng đưa tı́n hiê ̣u điề u khiể n ở ngõ ra phù hơ ̣p: dò ng, á p.
- Dễ dà ng thay đổ i đố i vớ i cấ u hı̀ nh (hê ̣ thố ng má y mó c sả n xuấ t) trong tương

lai khi có nhu cầ u mở rô ̣ng sả n xuấ t.
Đă ̣c trưng cho hê ̣ thố ng điề u khiể n chương trı̀ nh là phù hợp với nhữ ng nhu
cầ u đã nêu trên, đồ ng thờ i về mă ̣t kinh tế và thờ i gian thı̀ hê ̣ thố ng điề u khiể n lâ ̣p
trı̀ nh cũ ng vượt trô ̣i hơn hê ̣ thố ng điề u khiể n cũ (rơle, contactor…). Hê ̣ thố ng điề u
khiể n nà y cũ ng phù hợp vớ i sự mở rô ̣ng hêthố
̣ ng trong tương lai do không phả i
thay đổ i, loại bỏ hê ̣ thố ng dây nố i giữ a hê ̣ thố ng điề u khiể n và cá c thiế t bi,̣ mà chı̉
đơn giả n là thay đổ i chương trı̀ nh sao cho phù hợp vớ i điề u kiê ̣n sả n xuấ t mớ. i
3.2.

PLC vớ i má y tı́ nh cá nhân:

Đố i vớ i mô ̣t má y tı́ nh cá nhân, ngườ i lâ ̣p trı̀ nh dễ nhâ ̣n thấ y đươ ̣c sự khá c
biê ̣t giữ a PC vớ i PLC, sự khá c biê ̣t có thể biế t đươ ̣c như sau:
Má y tı́ nh không có cá c cổ ng giao tiế p tiế p vớ i cá c thiế t bi ̣ điề u khiể n,
đồ ng thờ i má y tı́ nh cũ ng hoa ̣t đô ̣ng không tố t trong môi trườ ng công nghiê ̣p.
Ngôn ngữ lâ ̣p trı̀ nh trên má y tı́ nh không phả i da ̣ng hı̀ nh thang, má y tı́ nh ngoà i viê ̣c
sử dụng cá c phầ n mề m chuyên biê ̣t cho PLC, cò n phả i thông qua viê ̣c sử dụ
ng cá c phầ n
mề m khá c là m“châ ̣m” đi quá trı̀ nh giao tiế p vớ i cá c thiế t bi đượ
̣ c điề u khiể n.
Tuy nhiên qua má y tı́ nh, PLC có thể dể dà ng kế t nố i vớ i cá c hê ̣ thố ng
khá c, cũ ng như PLC có thể sử du ̣ng bô ̣ nhớ (có dung lươṇ g rấ tlớ n) củ a má y tı́ nh
là m bô ̣ nhớ củ a PLC.
4. Phạm vi ứng dụng của PLC.
Hiê ̣n nay PLC đã được ứ ng du ̣ng thà nh công trong nhiề u lı ̃nh vực sả n xuấ t
cả trong công nghiê ̣p và dân du ̣ng. Từ nhữ ng ứ ng du ̣ng để điề u khiể n cá c hê ̣ thố ng
đơn giả n, chı̉ có chứ c năng đó ng mở (ON/OFF) thông thườ ng đế n cá c ứ ng du ̣ng
17



cho cá c lı ̃nh vực phứ c ta ̣p, đò i hỏ i tı́ nh chı́ nh xá c cao, ứ ng du ̣ng cá c thuâ ̣t toá n trong
quá trı̀ nh sả n xuấ t. Cá c lı ̃nh vực tiêu biể u ứ ng du ̣ng PLC hiê ̣n naybao gồ m:
- Hó a ho ̣c và dầ u khı́ : Đinh
̣ á p suấ t (dầ u), bơm dầ u, điề u khiể n hê ̣ thố ng
ố ng dẫn, cân đông trong ngà nh hó a …
- Chế ta ̣o má y và sả n xuấ t: Tự đô ̣ng hoá trong chế ta ̣o má y, cân đông, quá
trı̀ nh lắ p đă ̣t má y, điề u khiể n nhiêt ̣ đô ̣ lò kim loa ̣i…
- Bô ̣t giấ y, giấ y, xử lý giấ y. Điề u khiể n má y băm, quá trı̀ nh ủ bô ̣t, cá
n, gia nhiê ̣t..
- Thủ y tinh và phim ả nh: quá trı̀ nh đó ng gó i, thử nghiê ̣m vâ ̣t liê ̣u, cân đong,
cá c khâu hoà n tấ t sả n phẩ m, đo cắ t giấ y .
- Thực phẩ m, rươụ bia, thuố c lá : đế m, kiể m tra sả n phẩ m, kiể m soá t quá
trı̀ nh sả n xuấ t, bơm (bia, nướ c trá i cây…), cân đong, đó ng gó i, hò a trô ̣n…
- Kim loa ̣i: Điề u khiể n quá trı̀ nh cá n, cuố n (thé p), qui trı̀ nh sả n xuấ t, kiể m
tra chấ t lươṇ g sản phẩm.
- Năng lươṇ g: Điề u khiể n nguyên liê ̣u (cho quá trı̀ nh đố t, xử lý trong cá c
turbin …), cá c tra ̣m cầ n hoa ̣t đô ̣ng tuầ n tự khai thá c vâ ̣t liê ̣u mô ̣t cá ch tự đô ̣ng
(than, gỗ, dầ u mỏ ).
Ví dụ:
- Hệ thống nâng vận chuyển.
- Dây chuyền đóng gói.
- Các ROBOT lắp giáp sản phẩm .
- Điều khiển bơm.
- Dây chuyền xử lý hố học.
- Cơng nghệ sản xuất giấy .
- Dây chuyền sản xuất thuỷ tinh.
- Sản xuất xi măng.
- Công nghệ chế biến thực phẩm.
- Dây chuyền chế tạo linh kiện bán dẫn.

- Dây chuyền lắp giáp Tivi.
- Điều khiển hệ thống đèn giao thông.
- Quản lý tự động bãi đậu xe.
- Hệ thống báo động.
- Dây chuyền may công nghiệp.
- Điều khiển thang máy.
- Dây chuyền sản xuất xe Ơtơ.
- Sản xuất vi mạch.
- Kiểm tra quá trình sản xuất .

18


Bài 2: CẤU TRÚC VÀ PHƯƠNG THỨC HOẠT ĐỘNG CỦA PLC
1.

Cấu trúc và hoạt động của một PLC.

1.1. Cấu trúc phần cứng PLC

PLC
Pa-len
lâp
trình

Bộ nhớ
chương
trình
Bộ nhớ
dữ liệu


Bộ xử
lý trung
tâm

Quá trình được điều
khiển

Khối
ngõ vào
Khối
ngõ ra

Mạch giao
tiếp và cảm
biến
Mạch công
suất và cơ
cấu tác động

Nguồn cấp điều khiển

Hình 2-1 Cấu trúc phần cứng PLC
+ Bộ xử lý trung tâm : (CPU – Central Processing Unit )
Khối xử lý trung tâm (CPU) gồm ba phần : Bộ xử lý, Hệ thống bộ
nhớ và Hệ thống nguồn cung cấp.

Hình 2-2 : Sơ đồ khối tổng quát của CPU
CPU điều khiển và quản lý tất cả hoạt động bên trong PLC. Việc trao đổi
thông tin giữa PLC, bộ nhớ và khối vào /ra được thực hiện thông qua hệ thống

Bus dưới sự điều khiển của CPU. Một mạch dao động thạch anh cung cấp xung
clock tần số chuẩn cho CPU, thường là 1 hay 8 Mhz tuỳ thuộc vào bộ xử lý sử
dụng. Tần số xung clock xác định tốc độ hoạt động của PLC và dùng để thực
hiện sự đồng bộ cho tất cả phần tử trong hệ thống.
19


+ Bộ nhớ :
Tất cả PLC đều dùng các loại bộ nhớ sau :
- ROM (Read Only Memory )
- RAM ( Random Acess Memory )
- EEPROM (Electronic Erasable Programmable Read Only Memory)
Với sự tiến bộ của công nghệ chế tạo bộ nhớ, nên hầu như các PLC đều
dùng bộ nhớ EEPROM. Trường hợp ứng dụng cần bộ nhớ lớn có thể chọn lựa
giữa bộ nhớ RAM có nguồn Pin ni và bộ nhớ EEPROM. Ngoài ra, PLC cần
bộ nhớ RAM cho các chức năng khác như :
Bộ đệm để lưu trạng thái của các ngõ vào và ngõ ra .
Bộ nhớ tạm cho tác vụ định thì, tác vụ đế, truy xuất cờ
Dung lượng bộ nhớ :
Đối với PLC loại nhỏ thường bộ nhớ có dụng lượng cố định, thường là
2k. Dung lượng này là đủ đáp ứng cho khoảng 80% điều khiển hoạt động trong
công nghiệp. Do giá thành bộ nhớ giảm liên tục, các nhà sản xuất PLC trang bị
bộ nhớ ngày càng lớn hơn cho các sản phẩm của họ.
+ Khối vào / ra : Mọi hoạt động xử lý tín hiệu bên trong PLC có mức điện áp
5 vol DC và 15 vol DC (điện áp cho TTL và CMOS), trong khi tín hiệu điều
khiển bên ngồi có thể lớn hơn nhiều, thường 24 vol DC đến 240 vol DC với
dịng lớn.
Khối vào / ra có vai trò là mạch giao tiếp giữa vi mạch điện tử của PLC
với các mạch cơng suất bên ngồi kích hoạt các cơ cấu tác động, nó thực hiện
chuyển đổi các mức điện tín hiệu và cách ly, tuy nhiên, khối vào / ra cho phép

PLC kết nối trực tiếp với các cơ cấu tác động có cơng suất nhỏ, cỡ 2A trở xuống
không cần các mạch công suất trung gian hay rơle trung gian.
Có thể lựa chọn cho các thơng số cho các ngõ vào / ra thích hợp với các
yêu cầu điều khiển cụ thể :
฀ Ngõ vào : 24 vol DC , 110 vol AC, hay 220 vol AC.
฀ Ngõ ra : Dạng rơle, transistor hay triac.
Các modul vào/ra được thiết kế nhằm đơn giản việc kết nối các cơ cấu chấp
hành và cảm biến vào PLC. Tất cả các cổng vào/ra được thiết kế sao cho nhanh
chóng lắp ráp và thay thế khi bị hỏng. Tại các cổng vào/ra đều được đánh số địa
chỉ để dễ khi lập trình hay thực hiện chức năng giám sát (monitor) trạng thái của
chúng. Trạng thái của các cổng vào/rađược báo hiệu bằng đèn LED chỉ báo ngay
20


trên PLC có tác dụng kiểm tra tính hoạt động của các cảm biến và cơ cấu tác
động kết nối với PLC tiện hơn.
Có thể lựa chọn thơng số cho các ngõ vào/ra thích hợp các yêu cầu điều
khiển cụ thể:
Các kiểu đầu ra:
a) Loại ngõ ra dùng zơle
Đặc điểm:
- Đóng cắt cho cả nguồn một chiều và nguồn xoay chiều.
- Chịu được tần số đóng cắt thấp.
- Tuổi thọ thấp, phụ thuộc vào dòng tải đi qua zơle và tần số đóng tiếp
điểm. - Imax= 2A.
Đèn

LED
Q0.0
Mạch vi

xử lý

24V

Cuộn hút

COM

Hình 2-3: Kiểu đầu ra dùng zơle.
b) Loại ngõ ra dùng Transistor
Đặc điểm:
- Đóng cắt cho nguồn một chiều; - Chịu được tần số đóng cắt cao
- Tuổi thọ cao;

Imax= 50 mA
Đèn

Mạch vi
xử lý

Q0.0

24V

COM
Bộ thu phát quang
(opto – coupler)

Hình 2-4: Kiểu đầu ra dùng Tranzitor.
21



Các kiểu đầu vào
a) Kiểu đầu vào một chiều
Tranzitor quang
R1
CT

R2

Mạch
vi xử
lý

D

24V

Diot phát
quang

Hình 2-5: Kiểu đầu vào một chiều

b) Kiểu đầu vào xoay chiều
Tranzitor quang

CT

R


R1

C

Mạc
h vi

R2

xử lý

D

Diot phát
quang

Hình 2-6: Kiểu đầu vào xoay chiều.
+ Pa-len lập trình:
Trên các PLC loại lớn thường lập trình bằng cách dùng VDU (Visual
Display Unit) với đầy đủ các bàn phím và màn hình, được nối với PLC thông
qua cổng nối tiếp, thường là RS – 442. Các VDU hỗ trợ rất tốt cho việc lập trình
dạng ngơn ngữ Ladder kể cả các chú thích trong mơi trường soạn thảo chương
trình làm cho chương trình dễ đọc hơn.
Hiện nay máy vi tính được xử dụng rất phổ biến để lập trình cho PLC, với
CPU xử lý nhanh, màn hình đồ hoạ chất lượng cao, bộ nhớ lớn và giá thành
ngày càng hạ, máy vi tính rất lý tưởng cho việc lập trình bằng ngơn ngữ Ladder,
ngồi ra bộ lập trình cầm tay (Console) thường được sử dụng thuận tiện trong
cơng tác sửa chữa và bảo trì.
22



1.2

Hoạt động của PLC :
4. Chuyển dữ liệu từ bộ nhớ ảo
điều khiển thiết bị ngoại vi

3. Truyền thông và
tự kiểm tra lổi

1.Đọc dữ liệu từ ngoài vào
(Read input )

2.Thực hiện chương trình
(Program excution )

Hình 2-7 :Một vịng qt của PLC.
PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp, mỗi vòng lặp được gọi là
vòng quét. Mỗi vòng quét bắt đầu bằng giai đoạn đọc dữ liệu từ các ngõ vào
(contact, sensor, relay...) 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 MEND. Sau giai đọan thực hiện chương trình là giai
đoạn truyền thơng nội bộ và kiểm tra lỗi. Vòng quét được kết thúc bằng giai
đoạn chuyển các nội dung của bộ đệm ảo tới các ngõ ra.
Như vậy, tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra, lệnh này không trực tiếp làm
việc với cổng vào/ra mà chỉ thông qua bộ đệm ảo của cổng trong vùng tham số.
Việc truyền thông giữa bộ đệm ảo với thiết bị ngoại vi trong giai đọan 1 và 4 là
do CPU quản lý. Khi gặp lệnh vào/ra ngay lập tức thì 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/ra.

Thườ ng viê ̣c thực thi mô ̣t vò ng qué t xả y ra vớ i mô ̣t thờ i gian rấ t ngắ n,
mô ̣t vò ng quét đơn (single scan) có thờ i gian thực hiê ̣n từ 1ms tớ i 100ms. Viê ̣c
thực hiê ̣n mô ̣t chu kỳ qué t dà i hay ngắ n cò n phu ̣ thuô ̣c và o đô ̣ dà i củ a chương
trı̀ nh và cả mứ c đô ̣ giao tiế p giữ a PLC vớ i cá c thiế t bi ̣ ngoa ̣i vi (mà n hı̀ nh hiể n
thi…).Vi
̣
xử lý có thể đo ̣c đươ ̣c tı́ n hiê ̣u ở ngõ và o chı̉ khi nà o tı́ n hiê ̣u nà y tá c
đô ̣ng vớ i khoả ng thờ i gian lớ n hơn mô ̣t chu kỳ qué t thı̀ vi xử lý coi như không
có tı́ n hiê ̣u nà y. Tuy nhiên trong thực tế sả n xuấ t, thườ ng các hê ̣ thố ng chấ p hà nh
là cá c hê ̣ thố ng cơ khı́ nên tố c đô ̣ qué t như trên có thể đá p ứ ng đươ ̣c cá c chứ c
năng củ a dây chuyề n sả n xuấ t. Để khắ c phu ̣c thờ i gian qué t dà i, ả nh hưở ng đế n
chu trı̀ nh sả n xuấ t cá c nhà thiế t kế cò nhiế
t t kế hê ̣ thố ng PLC câ ̣p nhâ ̣t tứ c thờ i,
cá c hê ̣ thố ng nà y thườ ng đươ ̣c á p du ̣ng cho cá c PLC lớ n có số lươ ̣ng I/O nhiề u,
truy câ ̣p và xử lý lươṇ g thông tin lớ n.
23


1.3. Phân loại PLC
Đầ̀ u tiên là khả năng và giá tri ̣ cũ ng như nhucầ u về hê ̣ thố ng sẽ giú p
ngườ i sử du ̣ng chọn nhữ ng loa ̣i PLC nà o mà ho ̣ cầ n. Nhu cầ u về hê ̣ thố ng đươc̣
xem như là mô ̣t nhu cầ u ưu tiên, nó giú p ngườ i sử du ̣ng biế t cầ n loa ̣i PLC nà o và
đă ̣c trưng củ a từ ng loa ̣i để dễ dà ng lựacho ̣n.

Hı̀nh 2 -8: Phân loa ̣i PLC
Hình vẽ cho ta cá c “bâ ̣c thang” phân loa ̣i cá c loa ̣i PLC và viê ̣c sử du ̣ng
PLC cho phù hơ ̣p vớ i cá c hê ̣ thố ng thực tế sả n xuấ t. Trong hı̀ nh nà y ta có thể nhâ ̣n
thấ y nhữ ng vù ng chồ ng lên nhau, ở những vù ng nà y ngườ i sử du ̣ng thườ ng phả i
sử du ̣ng cá c loa ̣i PLC đă ̣c biê ̣t như: số lươ ̣ng cổ ng và o/ra (I/O) có thể sử du ̣ng ở
vù ng có số I/O thấ p nhưng la ̣i có cá c tı́nh năng đă ̣c biê ̣t củ a cá c PLC ở vù ng có số

lươ ̣ng I/O cao. Thườ ng sử du ̣ng cá c loa ̣i PLC thuô ̣c vù ng chồ ng lấ n nhằ m tăng
tı́nh năng củ a PLC đồ ng thờ i la ̣i giả m thiể u số lươ ̣ng I/O không cầ n thiế t.
Cá c nhà thiế t kế phân PLC ra thà nh cá c loa ̣i sau:
- Loa ̣i 1: Micro PLC (PLC siêu nhỏ ).
Micro PLC thườ ng đươ ̣c ứ ng du ̣ng trong cá c dây chuyề n sả n xuấ t nhỏ ,
cá c ứ ng du ̣ng trực tiế p trong từ ng thiế t bi đơn
̣
lẻ (vı́ du ̣: điề u khiể n băng tả i nhỏ .
Cá c PLC nà y thườ ng đươ ̣c lâ ̣p trı̀ nh bằ ng cá c bô ̣ lâ ̣p trı̀ nh cầ m tay, mô ̣t và i
micro PLC cò n có khả năng hoa ̣t đô ̣ng vớ i tı́ n hiê ̣u I/O tương tự (analog). Cá c
tiêu chuẩ u củ a mô ̣t Micro PLC như sau:
32 ngõ và o/ra.
Sử du ̣ng vi xử lý 8 bit.
Thườ ng dù ng thay thế rơle.
Bô ̣ nhớ có dung lươṇ g 1K.
Ngõ và o/ra là tı́ n hiê ̣usố .
Có timers và counters.
Thườ ng đươ ̣c lâ ̣p trı̀ nh bằ ng cá c bô ̣ lâ ̣p trı̀ nh cầ m tay.
24


- Loa ̣i 2: PLC cỡ nhỏ (Small PLC)
Small PLC thườ ng đươ ̣c dù ng trong viê ̣c điề u khiể n cá c hê ̣ thố ng nhỏ (vı́
du ̣: Điề u khiể n đô ̣ng cơ, dây chuyề n sả n xuấ t nhỏ ), chứ c năng củ a cá c PLC nà y
thườ ng đươ ̣c giớ i ha ̣n trong viê ̣c thực hiê ̣n chuổ i cá c mứ c logic, điề u khiể n thay
thế rơle. Cá c tiêu chuẩ n củ a mô ̣t small PLC như sau:
Có 128 ngõ và o/ra (I/O).
Dù ng vi xử lý 8 bit.
Thườ ng dù ng để thay thế cá c rơle.
Dù ng bô ̣ nhớ 2K.

Lâ ̣p trı̀ nh bằ ng ngôn ngữ da ̣ng hı̀ nh thang (ladder) hoă ̣c liê ̣t kê.
Có timers/counters/thanh ghi dich
̣ (shift registers).
Đồ ng hồ thờ i gian thực.
Thườ ng đươ ̣c lâ ̣p trı̀ nh bằ ng bô ̣ lâ ̣p trı̀ nhcầ m tay.
Chú ý vù ng A trong sơ đồ hı̀ nh 1.6. Ở đây dù ng PLC nhỏ vớ i cá c chứ c
năng tăng cườ ng củ a PLC cỡ lớ n hơn như: thực hiê ̣n đươ ̣c cá c thuâ ̣t toá n cơ bả n,
có thể nố i ma ̣ng, cổ ng và o ra có thể sử du ̣ng tı́ n hiê ̣u tương tự.
- Loa ̣i 3: PLC cỡ trung bı̀ nh (Medium PLC)
PLC trung bı̀ nh điề u khiể n đươ ̣c cá c tı́ n hiê ̣u tương tự, xuấ t nhâ ̣p dữ liê ̣u,
ứ ng du ̣ng đươ ̣c nhữ ng thuâ ̣t toá n, thay đổ i đươ ̣c cá c đă ̣c tı́ nh củ a PLC nhờ và o
hoa ̣t đô ̣ng củ a phầ n cứ ng và phầ n mề m (nhấ t là phầ n mề m) cá c thông số củ a
PLC trung bı̀ nh như sau:
Có khoả ng 1024 ngõ và o/ra (I/O).
Dù ng vi xử lý 8 bit.
Thay thế rơle và điề u khiể n đươ ̣c tı́ n hiê ̣u tương tự.
Bô ̣ nhớ 4K, có thể nâng lên 8K.
Tı́ n hiê ̣u ngõ và o ralà tương tự hoă ̣c số .
Có cá c lê ̣nh da ̣ng khố i và ngôn ngữ lâ ̣p trı̀ nh là ngôn ngữ cấ p cao.
Có timers/Counters/Shift Register.
Có khả năng xử lý chương trı̀ nh con (qua lê ̣nh JUMP
…).
Có cá c lê ̣nh da ̣ng khố i và ngôn ngữ lâ ̣p trı̀ nhàl ngôn ngữ cấ p cao.
Có timers/counters/Shift Register.
Có khả năng xử lý chương trı̀ nh con ( qua lê ̣nh JUMP
…).
Thực hiê ̣n cá c thuâ ̣t toá n (cô ̣ng, trừ , nhân, chia…).
Giớ i ha ̣n dữ liê ̣u vớ i bô ̣ lâ ̣p trı̀ nh cầ m tay.
Có đườ ng tı́ n hiê ̣uđă ̣c biê ̣t ở module và o/ra.
Giao tiế p vớ i cá c thiế t bi khá

̣
c qua cổ ng RS232.
25


Có khả năng hoa ̣t đô ̣ng vớ i ma ̣ng.
Lâ ̣p trı̀ nh qua màn hình máy tính để dễ quan sá t.
- Loa ̣i 4: PLC cỡ lớ n (large PLC).
Large PLC đươ ̣c sử du ̣ng rô ̣ng rã i hơn do có khả năng hoa ̣t đô ̣ng hữ u
hiê ̣u, có thể nhâ ̣n dữ liê ̣u, bá o nhữ ng dữ liê ̣u đã nhâ…
̣n Phầ n mề m cho thiế t bi ̣
điề u khiể n cầ m tay đươ ̣c phá t triể n ma ̣nh hơn ta ̣o thuâ ̣n lơị cho ngườ i sử du ̣ng.
Tiêu chuẩ n PLC cỡ lớ n: Ngoà i cá c tiêu chuẩ n như PLC cỡ trung, PLC cỡ lớ n
cò n có thêm cá c tiêu chuẩ n sau:
Có 2048 cổ ng và o/ra (I/O).
Dù ng vi xử lý 8 bit hoă ̣c 16 bit.
Bô ̣ nhớ cơ bả n có dung lươṇ g 12K, mở rô ̣ng lên đươ ̣c 32K.
Local và remote I/O.
Điề u khiể n hê ̣ thố ng rơle (MCR: Master Control Relay).
Chuỗ i lê ̣nh, cho phé p ngắ t (Interrupts).
PID hoă ̣c là m viê ̣c vớ i hê ̣ thố ng phầ n mề m PID.
Hai hoă ̣c nhiề u hơn cổ ng giao tiế p RS 232.
Nố i ma ̣ng.
Dữ liê ̣u điề u khiể n mở rô ̣ng, so sá nh, chuyể n đổ i dữ liê ̣u, chứ c năng giả i
thuâ ̣t toá n mã điề u khiể n mở rô ̣ng (mã nhi phân,
̣
hexa…).
Có khả năng giao tiế p giữ a má y tı́ nh và cá c module.
- Loa ̣i 5: PLC rấ t lớ n (very large PLC)
Very large PLC đươ ̣c dù ng trong cá c ứ ng du ̣ng đò i hỏ i sự phứ c ta ̣p và

chı́ nh xá c cao, đồ ng thờ i dung lươṇ g chương trı̀ nh lớ n. Ngoà i ra PLC loa ̣i nà y
cò n có thể giao tiế p I/O vớ i cá c chứ c năng đă ̣c biê ̣t, tiêu chuẩ n PLC loa ̣i nà y
ngoà i cá c chứ c năng như PLC loa ̣i lớ n cò n có thêm cá c chứ cnăng:
Có 8192 cổ ng và o/ra (I/O).
Dù ng vi xử lý 16 bit hoă ̣c 32 bı́ t.
Bô ̣ nhớ 64K, mở rô ̣ng lên đươ ̣c 1M.
Thuâ ̣t toá n :+, -, *, /, bı̀ nh phương.
Dữ liê ̣u điề u khiể n mở rô ̣ng: Bả ng mã ASCII, LIFO, FIFO.
2. Thiết bị điều khiển lập trình S7-200.
Ở Việt Nam hiện nay có rất nhiều hãng cung cấp thiết bị PLC: Siemens,
Omron, Panasonic, Mishumitshi, … Tuy nhiên do đặc thù của Khoa Điện tử nên
tài liệu này chỉ tập trung vào PLC của hãng Siemens. Tấ t cả cá c PLC đề u có
thà nh phầ n chı́ nh là :
26


- Mô ̣t bô ̣ nhớ chương trı̀ nh RAM bên trong (có thể mở rô ̣ng thêm mô ̣t số bô ̣
nhớ ngoà i EPROM).
- Mô ̣t bô ̣ vi xử lý có cổ ng giao tiế p dù ng cho viê ̣c ghé p nố i vớ i PLC.
- Cá c Module và o /ra.
Bên ca ̣nh đó , mô ̣t bô ̣ PLC hoà n chı̉ nh cò n đi kè m thêmmô ̣t đơn vi ̣ lâ ̣p trı̀ nh
bằ ng tay hay bằ ng má y tı́ nh. Hầ u hế t cá c đơn vi ̣ lâ ̣p trı̀ nh đơn giả n đề u có đủ
RAM để chứ a chương trı̀ nh. Nế u đơn vi ̣ lâ ̣p trı̀ nh là loại xá ch tay thì RAM
thườ ng là loa ̣i CMOS có pin dự phò ng, chı̉ khi nà o chương trı̀ nh đã đươ ̣c kiể m
tra và sẵn sà ng sử du ̣ng thı̀ nó mớ i truyề n sang bô ̣ nhớ PLC. Đố i vớ i cá c PLC
lớ n thườ ng lâ ̣p trı̀ nh trên má y tı́ nh nhằ m hỗ trơ ̣ cho viê ̣c viế t, đo ̣c và kiể m tra
chương trı̀ nh. Cá c đơn vi lâ
̣ ̣p trı̀ nh nố i với PLC qua cổ ng RS232, RS485.
S7-200 là thiế t bi điề
̣ u khiể n logic lập trı̀ nh loa ̣i nhỏ củ a hã ng Siemens (Đứ c),

có cấ u trú c theo kiể u module và có cá c module mở rô ̣ng. Cá c module nà y đươc
sử du ̣ng cho nhiề u ứ ng du ̣ng lâ ̣p trı̀ nh khác nhau.
Hình dạng bên ngồi của PLC S7-200 được mơ tả như hình vẽ

Hı̀nh 2 -9: Bô ̣ điề u khiể n lâ ̣p trı̀nh S7 -200 – CPU 224
Các đặc điểm và thông số của các loại PLC S7-200 khác nhau được giới
thiệu trong bảng bên dưới:
27


Đă ̣c trưng
Kı́ch thướ c(mm)
Bô ̣ nhớ chương trı̀ nh
Bô ̣ nhớ dữ liê ̣u
Cổ ng logic và o
Cổ ng logic ra
Modul mở rô ̣ng
Digital I/O cực đa ̣i
Analog I/O cực đa ̣i
Bô ̣ đế m (Counter)
Bô ̣ đinh
̣ thı̀ (Timer)
Tố c đô ̣ thực thi lê ̣nh
Khả năng lưu trữ khi
mấ t điê ̣n

CPU 221
90x80x62
2048 words
1024 words

6
4
none
128/128
none
256
256
0.37s
50 giờ

CPU 222
90x80x62
2048words
1024words
8
6
2
128/128
16In/16Out
256
256
0.37s
50 giờ

CPU 224
120.5x80x62
4096words
2560words
14
10

7
128/128
32In/32Out
256
256
0.37s
190 giờ

CPU 226
190x80X62
4096words
2560words
24
16
7
128/128
32In/32Out
256
256
0.37s
190 giờ

2.1 Cá c đè n bá o:
- SF (đè n đỏ ): Đè n đỏ SF (System Falu bá o hiê ̣u hê ̣ thố ng bi ̣hỏ ng.
- RUN (đè n xanh): Đè n xanh RUN chı̉ đinh
̣ PLC đang ở chế đô ̣ là m viê ̣c và
thực hiê ̣n chương trı̀ nh đươ ̣c na ̣p và o trong má y.
- STOP (đè n và ng): Đè n và ng STOP chı̉ đinh
̣ rằ ng PLC đang ở chế đô ̣ dừ ng
chương trı̀ nh và đang thực hiê ̣n la ̣i

2.2. Đầ u và o:
- Kiể u đầ u và o IEC 1131-2.
- Tầ m điê ̣n á p mứ c logic 1: 15-30 VDC, dò ng nhỏ nhấ t 4 mA; 35VDC ở thờ i
gian tứ c thờ i 500ms.
- Tra ̣ng thá i mứ c logic 1 chuẩ n: 24 VDC, 7mA.
- Tra ̣ng thá i mứ c logic 0: Tố i đa 5 VDC, 1mA.
- Đá p ứ ng thờ i gian lớ n nhấ t ở cá c chân I0.0 đế n I1.5: có thể chı̉ nh từ 0,2 đế n
8,7 ms mă ̣c đinh
̣ 0,2 ms.
- Cá c chân từ I0.6 đế n I1.5 đươ ̣c sử du ̣ng bở i bô ̣ đế m tố c đô ̣ cao HSC1 và
HSC2 ở 30us đế n 70us.
- Sự cá ch ly về quang 500VAC.1 min.
2.3 Đầ u ra:
- Kiể u đầ u ra: Relay hoă ̣c Transistor.
- Tầ m điê ̣n á p: 24.4 đế n 28.8 VDC.
28