ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT
QUẠT THÔNG GIÓ TẦNG HẦM

LỜI NÓI ĐẦU
Kinh tế nước ta đang ngày càng phát triển, cùng với đó là các tòa nhà cao tầng
mọc lên ngày càng nhiều. Trong các tòa nhà hiện đại đó thường xây dựng các khu vực
tầng hầm làm nhiệm vụ để xe. Do hoạt động của xe ra vào trong tầng hầm mà lượng
khí thải cũng từ đó xuất hiện trong tầng hầm. Tùy theo nồng độ các chất khí khác nhau
mà mức độ ảnh hưởng đến sức khỏe con người cũng là khác nhau.
Tầng hầm là nơi kín, sự trao đổi không khí với môi trường bên ngoài không
giống như những nơi khác. Đặc biệt, nguy hiểm xảy ra đối với con người khi tầng
hầm chứa các chất độc hại và không khí ô nhiễm như các khí NO, CO2, SO2,... Do sự
trao đổi không khí với môi trường ngoài là hạn chế nên khí độc rất khó tự bay ra
ngoài. Ngoài ra, việc thông gió còn rất quan trọng khi tầng hầm gặp sự cố như hỏa
hoạn. Lượng khói hay khí độc thoát được ra càng nhiều thì mức độ nguy hiểm tới con
người trong đó sẽ được giảm đi. Từ đó, hệ thống thông gió tầng hầm ra đời nhằm
giảm tải chất độc hại và ô nhiễm ra ngoài và đưa khí sạch vào trong tầng hầm đảm bảo
oxy đủ cho con người.
Đối với đề tài “Thiết kế hệ thống điều khiển, giám sát quạt thông gió tầng
hầm” em sẽ nêu lên một số biện pháp tổ chức thông gió, khử bụi và khí độc. Sau đó,
thiết kế hệ thống để điều khiển và giám sát quạt thông gió trong hầm.
Do kiến thức còn hạn chế nên trong bài làm của em không thể tránh được
những sai sót, em rất mong nhận được sự chỉ bảo của thầy cũng như những ý kiến
đóng góp của các bạn để bài làm của em được hoàn thiện hơn.

Ngày 21 tháng 11 năm 2017
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Văn Ý

1

Muc luc
PHẦN I: TỔNG QUAN CHUNG VỀ DỰ ÁN......................................................................................................4
1.1 Tổng quan......................................................................................................................................................4
1.2 Yêu cầu của hệ thống thông gió...................................................................................................................4
PHẦN II: CÁC PHƯƠNG ÁN THÔNG GIÓ.......................................................................................................5
2.1 Thông gió đi đường ống gió.........................................................................................................................5
2.2 Thông gió không đi đường ống gió..............................................................................................................5
PHẦN III: CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ ĐIỀU KHIỂN.........................................................7
3.1 Điều khiển the các khung thời gian trong ngày...........................................................................................7
3.2 Điều khiển theo nhu cầu...............................................................................................................................8
3.3 Điều khiển kết hợp giữa thời gian và nhu cầu thông gió.............................................................................8
PHẦN IV: GIỚI THIỆU THIẾT BỊ........................................................................................................................9
4.1 Hệ thống quạt thông gió JetFan....................................................................................................................9
4.1.1 Giới thiệu chung....................................................................................................................................9
4.1.2 Ứng dụng trong hệ thống.....................................................................................................................10
4.2 Cảm biến nồng độ khí độc..........................................................................................................................10
4.2.1 Cảm biến khí CO.................................................................................................................................10
4.2.2 Cảm biến khí NOx...............................................................................................................................13
4.3 Thiết bị điều khiển PLC S7-200.................................................................................................................15
4.3.1 Giới thiệu chung..................................................................................................................................15
4.3.2 Cấu trúc và nguyên lý hoạt động.........................................................................................................15
4.4 Module analog EM235...............................................................................................................................18
4.4.1 Khái niệm chung về module analog....................................................................................................18
4.4.2 Module analog EM235........................................................................................................................20
4.5 Biến tần mitsubishi FR-A700.....................................................................................................................27
4.5.1 Giới thiệu chung..................................................................................................................................27
4.5.2 Thông số kỹ thật, cấu trúc và nguyên lý hoạt động............................................................................28
PHẦN V: GHÉP NỐI, LẬP TRÌNH, CÀI ĐẶT HỆ THỐNG.............................................................................31

5.1 Ghép nối......................................................................................................................................................31
5.1.1 Kết nối giữa EM235 và các cảm biến.................................................................................................31
5.1.2 Kết nối giữa PLC s7-200 và module analog EM235..........................................................................33
5.1.3 Kết nối biến tần với PLC s7-200 và động cơ quạt JetFan..................................................................34
2


5.2 Cài đặt biến tần...........................................................................................................................................36
5.2.1 Reset biến tần.......................................................................................................................................36
5.2.2 Cài đặt nhiều cấp tốc độ......................................................................................................................37
5.3 Lập trình PLC.............................................................................................................................................37
5.3.1 Thuật toán............................................................................................................................................37
5.3.2 Chương trình PLC...............................................................................................................................39

3


PHẦN I: TỔNG QUAN CHUNG VỀ DỰ ÁN
1.1 Tổng quan.
Thiết kế hệ thống thông gió cho khu vực hầm hiện nay là nhu cầu tất yếu đối
với tất cả các công trình kiến trúc.Có thể kể tới các tòa nhà cao tầng có khu vực
tầng hầm, các công trình hầm đường bộ, …
Vậy đâu là lí do cho sự cần thiết tất yếu này ?
Nguyên nhân chính là vì sự an toàn của con người trong các khu vực tầng
hầm này. Tầng hầm là nơi kín, sự trao đổi không khí với môi trường bên ngoài
không giống như những nơi khác. Đặc biệt, nguy hiểm xảy ra đối với con người
khi tầng hầm chứa các chất độc hại và không khí ô nhiễm như các khí NO, CO2,
SO2,...Do sự trao đổi không khí với môi trường ngoài là hạn chế nên khí độc rất
khó tự bay ra ngoài. Tầng hầm trong nhà cao tầng thường chứa 1 lưu lượng xe rất
lớn và thải lượng lớn khí độc ảnh hưởng tới sức khỏe của con người, chưa kể tới

việc nếu không khí không thoáng đãng khiến con người bị thiếu oxy dẫn đến tình
trạng ngất xỉu. Do đó giải pháp thiết kế hệ thống thông gió tầng hầm là tối quan
trọng.
1.2 Yêu cầu của hệ thống thông gió
Tầng hầm với mục đích chính là để xe máy vì vậy luôn có sự sản sinh, tích tụ
nhiệt, ẩm, khói bụi và các chất độc hại. Để ngăn cản sự tích tụ nhiệt, ẩm hoặc các
chất độc hại thì cần phải thay thế liên tục lượng không khí đã bị ô nhiễm bằng một
lượng không khí tươi mát lấy từ môi trường bên ngoài. Quá trình như vậy được gọi
là thông gió.
Trước hết chúng ta cần thấy rằng, con người là nhân tố quan trọng, việc bảo vệ
sức khỏe cho các cư dân và nhân viên tầng hầm là rất cần thiết. Môi trường không
khí trong sạch, có chế độ nhiệt và ẩm thích hợp…. sẽ giúp cho đời sống sức khỏe
người dân luôn được đảm bảo an toàn.
Vì vậy, hệ thống thông gió cho tầng hầm để xe phải đảm bảo một số yêu cầu
sau:
 Cung cấp đầy đủ lượng khí tươi từ môi trường bên ngoài vào nhằm mục dích
giải nhiệt thừa, trung hòa các chất khí độc hại và khử khói bụi.
 Lượng khí trong hầm phải được xử ý trước khi đưa ra ngoài.
 Hệ thống phải đảm bảo độ bền lâu dài và giá thành vừa phải.

4


PHẦN II: CÁC PHƯƠNG ÁN THÔNG GIÓ
Hiện tại có hai phương án thông gió cho tầng hầm:
2.1 Thông gió đi đường ống gió

Hệ thống cấp gió tươi và hút gió thải thông qua đường ống gió và quạt. Thông
thường được thiết kế cho những tầng hầm có cao độ lớn, có không gian đi đường
ống. Phương án này phân bố lưu lượng khí tươi điều trên toàn tầng hầm thông qua

hệ thống miệng gió nhưng lại chiếm nhiều diện tích và chi phi đi đường ống.
2.2 Thông gió không đi đường ống gió

5


Thông gió bằng JetFan, hiện nay có rất nhiều công trình thi công. Những tầng
hầm lớn có lưu lượng không khí lớn và hạn chế bởi không gian đi đường ống thì
phương án JetFan quả là một phương án tuyệt vời.
Hiện nay có rất nhiều công trình sử dụng phương án này, những ưu điểm của
phương án này khắc phục và đáp ứng các nhu cầu của phương pháp đi đường ống
gió. Với quạt JetFan hai tốc độ, phương án này thực sự là một phương án tuyệt vời
trong việc thông gió khi có hỏa hoạn xảy ra, việc này đã được thử nghiệm.
 Nguyên lý hoạt động:
Quạt JetFan hoạt động trên nguyên tắc thông gió theo phương dọc cũng như
phương ngang. Quạt tạo ra một phản lực với áp lực không khí cao, áp lực này làm
di chuyển một lượng không khí lớn bằng cách cuốn lấy không khí xung quanh
quạt.
Lượng không khí bị cuốn theo bởi quạt khi không khí được quạt hút và thải ra
đằng trước, tạo thành một luồng khí mạnh kéo theo những miền không khí xung
quanh.
Những đặc điểm này liên quan trực tiếp đến lực đẩy của quạt, được đo bằng
Newton (N). Lực đẩy này hình thành thông qua mối quan hệ giữa lưu lượng thể
tích, vận tốc và khối lượng riêng của không khí. Nên lực đẩy mà quạt tạo ra sẽ tỉ lệ
thuận với lưu lượng và vận tốc của quạt.
Hệ thống thông gió JetFan cao nổi bật ưu điểm của nó về tính năng gọn nhẹ, ít
chiếm không gian trần, khả năng thông gió tổng thể hiệu quả và quá trình thi công
lắp đặt nhanh gọn.
6



Do đó, trong đề tài này, em thiết kế hệ thống điều khiển sử dụng quạt thông gió
JetFan.

PHẦN III: CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ ĐIỀU KHIỂN
Hệ thống thông gió tầng hầm sử dụng các quạt thông gió cũng như các thiết bị
lọc không khí. Các thiết bị này vừa có tác dụng hút khí ô nhiễm, đồng thời đẩy mạnh
khả năng trao đổi khí bên trong tầng hầm với môi trường xung quanh.
Tùy thuộc vào độ lớn không gian cũng như khả năng trao đổi khí, lượng chất
độc có thể có trong tầng hầm mà tính toán số lượng các thiết bị cho phù hợp. Tuy
nhiên, để đảm bảo được vấn đề tiết kiệm năng lượng, do không phải lúc nào số các
thiết bị này cũng chạy hết công suất, mà tùy theo các điều kiện khác nhau mà sử dụng
lượng thiết bị khác nhau.
Có 2 phương án được vạch ra để thực hiện, vừa đảm bảo việc thông gió, cung
cấp không khí sạch cho con người, vừa đảm bảo về vấn đề năng lượng, không gây
lãng phí.
3.1 Điều khiển the các khung thời gian trong ngày
Phương án đầu tiên được đưa ra là sử dụng hệ thống thiết bị tùy thuộc vào thời
gian thực trong ngày.
Như ta có thể dễ dàng nhận thấy là lượng người đi trong khu vực hầm là không
đồng đều trong cả ngày, có thời điểm đông, có khi lại ít. Mặt khác, đối với các tầng
hầm để xe trong các tòa nhà cao tầng, lượng xe đi lại trong tầng hầm cũng là khác
nhau trong ngày. Phương án này sử dụng thời gian thực tế qua khảo sát thực tế, đánh
giá để xác định cũng như điều khiển các thiết bị hoạt động.
Ta có thể chia thời gian làm các khoảng như sau :
0h-6h ; 10h-13h ; 18h-24h : lượng phương tiện cũng như con người hoạt động
trong khu vực tầng hầm là ít, không cần phải hoạt động toàn bộ các thiết bị thông gió
hay nói cách khác là hệ thống không cần phải hoạt động tối đa công suất.

7



6h-10h ; 13h-18h : là giờ cao điểm, lượng phương tiện cũng như con người hoạt
động trong khu vực tầng hầm là khá lớn, do đó cần phải hoạt động toàn bộ các thiết bị
thông gió hay nói cách khác là hệ thống cần phải hoạt động ở công suất tối đa.
3.2 Điều khiển theo nhu cầu

Phương án thứ 2 em đưa ra là điều chỉnh công suất hoạt động của hệ thống dựa
vào nhu cầu hay là lượng không khí ô nhiễm cần lọc sạch.
Ở phương án này, em sử dụng các cảm biến để xác định nồng độ các chất khí có
trong khu vực tầng hầm. Tùy theo các tiêu chuẩn về không khí an toàn đối với con
người mà điều chỉnh công suất hệ thống cho phù hợp.

8


3.3 Điều khiển kết hợp giữa thời gian và nhu cầu thông gió
Để đảm bảo an toàn cho người cũng như hệ thống làm việc được hiệu quả nhất,
em sẽ tiến hành xây dựng hệ thống kết hợp cả 2 phương án trên.

PHẦN IV: GIỚI THIỆU THIẾT BỊ
4.1 Hệ thống quạt thông gió JetFan.
4.1.1 Giới thiệu chung.

Hình ảnh minh họa quạt thông gió JetFan
 Tính năng:
+ Thúc đẩy luồng khí luân chuyển nhanh hơn cho một không gian rộng, kiểu
hướng trục không nối ống gió, truyền động trực tiếp và bộ cánh quạt là loại có góc
nghiêng các lá cánh điều chỉnh được.
+ Phân phối gió - loại bỏ các chất ô nhiễm phát ra từ xe ở điều kiện bình thường

và trong trường hợp có hỏa hoạn là kiểm soát hơi nóng, khí sinh ra từ các đám
cháy nhằm bảo vệ các lối thoát nạn và hỗ trợ sâm nhập cho việc cứu nạn.
 Đặc điểm:

9


+ Dùng để đuổi gió, chống cháy lan, phòng cháy chữa cháy trong tầng hầm
(gara đỗ xe ) và các công trình đường hầm giao thông.
+ Chịu nhiệt độ dài hạn tới 150oC và ngắn hạn lên tới 300oC trong 2 giờ.
+ Đa dạng về kích cỡ, thông số kỹ thuật.
+ Áp suất lớn, hiệu suất cao, tiết kiệm chi phí vận hành.
+ Độ ồn thấp nhờ hệ thống giảm âm tiêu chuẩn.
+ Thuận tiện lắp đặt và bảo dưỡng.
+ Độ bền cao.
4.1.2 Ứng dụng trong hệ thống.
Hệ thống quạt JetFan được bố trí đều trong khu vực tầng hầm. Tùy thuộc vào
diện tích cũng như chiều cao tầng hầm mà ta bố trí số lượng quạt với công suất cho
phù hợp.
Ở đây, em bỏ qua việc chọn số lượng quạt và công suất quạt do không có số liệu
1 trường hợp tầng hầm cụ thể, chúng em sẽ xây dựng chương trình điều khiển hệ
thống quạt nói chung, số lượng quạt hay công suất quạt sẽ phụ thuộc vào từng
trường hợp cụ thể.
4.2 Cảm biến nồng độ khí độc.
Có rất nhiều loại khí độc ảnh hưởng xấu tới sức khỏe con người, tuy nhiên,
trong phạm vi đề tài, em chỉ xét tới những loại khí độc xuất hiện nhiều trong các
tầng hầm.
4.2.1 Cảm biến khí CO.
a- Tác hại khí CO:
Carbon monoxit là khí không mùi vị, có độc tính cao với sức khỏe con người

và cực kỳ nguy hiểm, do việc hít thở phải một lượng quá lớn CO sẽ dẫn tới
thương tổn do giảm ôxy trong máu hay tổn thương hệ thần kinh cũng như có thể
gây tử vong. Nồng độ chỉ khoảng 0,1% carbon monoxit trong không khí cũng
có thể là nguy hiểm đến tính mạng. CO là chất khí không màu, không mùi và

10


không gây kích ứng nên rất nguy hiểm vì con người không cảm nhận được sự
hiện diện của CO trong không khí.
CO có ái lực với hemoglobin (Hb) trong hồng cầu mạnh gấp 230-270 lần so
với ôxy nên khi được hít vào phổi CO sẽ gắn chặt với Hb thành COHb do đó
máu không thể chuyên chở ôxy đến tế bào.
Khi có từ 10 tới 30% COHb trong máu, con người sẽ gặp các triệu chứng
như: đau đầu, buồn nôn, mỏi mệt và choáng váng. Khi mức độ COHb đạt tới 5060%, con người có thể bị ngất, co giật và có thể dẫn đến hôn mê và chết. Như
vậy với nồng độ trên 10000 ppm CO (1%CO) có trong không khí thở thì con
người sẽ bị chết trong vòng vài phút.
Bảng cấp độ nguy hiểm của nồng độ khí CO đối với sức khỏe con người:
Cấp độ khí CO trong không
khí
Tỷ lệ phần
triệu
12.800 ppm

Triệu chứng nhiễm độc và thời gian thở

Tỷ lệ %
1,28%

3.200 ppm


0,32%

400 ppm

0,04%

200 ppm

0,02%

Chết trong vòng 1 đến 3 phút
Nhức đầu, chóng mặt, buồn nôn trong
vòng 10 phút. Chết trong 30 phút.
Nhức đầu 1-2 giờ, phổ biến rộng rãi 2,5
đến 3,5 giờ.
Nhức đầu, mệt mỏi, chóng mặt, buồn
nôn sau 2-3 giờ.

11


Bảng mức báo động và các tiêu chuẩn về mức độ nhiễm khí CO:
Nồng độ CO
200 ppm
50 ppm
25 ppm
9 ppm

Tiêu chuẩn và quy chế


Mức độ cảnh báo

Hạn chế tiếp xúc ngắn hạn
( tối đa là 15 phút ).
Nồng độ tối đa cho phép
tiếp xúc bất kì trong
khoảng thời gian 8 giờ.
Nồng độ tối đa cho phép
tiếp xúc liên tục trong 8
giờ.
Nồng độ trung bình trong
8 giờ.

Tốt cho điểm đặt mức
báo động cao.
Đặt mức báo động
trung bình.
Mức báo động thấp.
Chỉ cần đặt báo động
nếu trong văn phòng.

Vậy ta sẽ chia làm 3 cấp báo động nồng độ khí CO trong hệ thống. Với mỗi
cấp báo động, hệ thống làm việc với nhiều cấp tốc độ quạt gió khác nhau.
b- Cảm biến MQ-7.

Hình ảnh cảm biến khí MQ-7
12



Cảm biến nồng độ khí CO chúng em sử dụng ở đây là cảm biến MQ-7.
- Đặc điểm kỹ thuật :
+ Có thể phát hiện khí CO tập trung ở những nơi khác nhau trong khoảng
từ 10 đến 200ppm.
+ Độ nhạy cao và thời gian đáp ứng nhanh.
+ Tín hiệu ngõ ra dạng analog và digital.
+ Nhiệt độ hoạt động từ -10oC đến 50oC và dòng khoảng 150mA ở 5V.
- Thông số kỹ thuật:
+ Điện áp cung cấp : 3 – 5V DC.
+ Sử dụng chip so sánh LM393 và MQ-7.
+ Hai dạng tín hiệu đầu ra là digital và analog.
+ Công suất tiêu thụ khoảng 350mW.
+ Nhiệt độ hoạt động -10oC đến 50oC.
+ Kích thước : 33x20x16 mm.
4.2.2 Cảm biến khí NOx.
a- Tác hại khí Nox.
Oxit nitơ có nhiều dạng, do nitơ có 5 hoá trị từ 1 đến 5. Do ôxy hoá không
hoàn toàn nên nhiều dạng oxit nitơ có hoá trị khác nhau hay đi cùng nhau, được
gọi chung là NOx. Có độc tính cao nhất là NO2 , khi chỉ tiếp xúc trong vài phút
với nồng độ NO2 trong không khí 5 phần triệu đã có thể gây ảnh hưởng xấu đến
phổi, tiếp xúc vài giờ với không khí có nồng độ NO2 khoảng 15-20 phần triệu
có thể gây nguy hiểm cho phổi, tim, gan; nồng độ NO2 trong không khí 1% có
thể gây tử vong trong vài phút.
NOx bị ôxy hoá dưới ánh sáng mặt trời có thể tạo khí Ôzôn gây chảy nước
mắt và mẩn ngứa da, NOx cũng góp phần gây bệnh hen, thậm chí ung thư phổi,
làm hỏng khí quản.
13


Vậy để đảm bảo an toàn, nồng độ khí NOx cần < 15 ppm. Nếu vượt quá

nồng độ cho phép này, hệ thống quạt gió cần hoạt động tối đa công suất để đảm
bảo an toàn cho người trong tầng hầm.
b- Cảm biến khí MQ-135.

Hình ảnh minh họa cảm biến khí MQ-135
- Mô tả : thường được dùng để kiểm tra chất lượng không khí, phát hiện
được khí NOx, ngoài ra còn có khí CO2, NH3,…
- Thông số kỹ thuật :
+ Điện áp nguồn ≤ 24V DC.
+ Điện áp của heater : 5V±0,1AC/DC.
+ Tín hiệu ngõ ra dạng analog( từ 0-10V ).
+ Điện trở tải : thay đổi được ( 2kΩ-47kΩ).
+ Điện trở của heater : 33Ω±5%.
+ Công suất tiêu thụ của heater : ít hơn 800mW.
+ Kích thước : 32mmx20mm.
+ Khoảng đo rộng.
+ Bền, tuổi thọ cao.
+ Phát hiện nhanh, độ nhạy cao.
+ Mạch đơn giản.
14


4.3 Thiết bị điều khiển PLC S7-200.
4.3.1 Giới thiệu chung.
PLC là viết tắt của Programmable Logic Controller là thiết bị điều khiển lập
trình được (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic
thông qua một ngôn ngữ lập trình. Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một
loạt trình tự các sự kiện.
S7-200 là PLC cỡ nhỏ của công ty Siemens. S7-200 gồm nhiều loại: CPU 221,
222, 224, 226.


4.3.2 Cấu trúc và nguyên lý hoạt động.
a- Cấu trúc.

- Card nhớ
- Đèn báo

15


+ Đèn RUN - màu xanh: Chỉ định PLC ở chế độ làm việc và thực hiện chương
trình đã được nạp vào bộ nhớ chương trình.
+ Đèn STOP-màu vàng: Chỉ định PLC ở chế độ STOP, dừng chương trình đang
thực hiện lại (các đầu ra đều ở chế độ off).
+ Đèn SF-màu đỏ, đèn báo hiệu hệ thống bị hỏng có nghĩa là lỗi phần cứng
hoặc hệ điều hành. Ở đây cần phân biệt rõ lỗi hệ thống với lỗi chương trình người
dùng, khi lỗi chương trình người dùng thì CPU không thể nhận biết được vì trước
khi download xuống CPU, phần mềm lập trình đã làm nhiệm vụ kiểm tra trước khi
dịch sang mã máy.
+ Đèn Ix.x-màu xanh: Chỉ định trạng thái On/Off của đầu vào số.
+ Đèn Qx.x-màu xanh: Chỉ định trạng thái On/Off của đầu vào số.
+ Port truyền thông nối tiếp: RS 485 protocol, 9 chân sử dụng cho việc phối
ghép với PC, PG, TD200, TD200C, OP, mạng biến tần, mạng công nghiệp.
- Cổng vào ra
16


+ 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 Logic của công tắc.
+ Qx.x (đèn xanh): Đèn xanh ở cổng ra báo hiệu trạng thái tức thời của cổng

Qxx. Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng.
- Chế độ làm việc/PLC có 3 chế độ làm việc:
+ RUN: cho phép PLC thực hiện chương trình từng bộ nhớ, PLC sẽ chuyển từ
RUN sang STOP nếu trong máy có sự cố hoặc trong chương trình gặp lệnh STOP.
+ STOP: Cưỡng bức PLC dừng chương trình đang chạy và chuyển sang chế độ
STOP.
+ TERM: Cho phép máy lập trình tự quyết định chế độ hoạt động cho PLC
hoặc RUN hoặc STOP
- Cổng truyền thông
+ S7-200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS485 với phích nối 9 chân để
phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với các trạm PLC khác. Tốc
độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI là 9600 baud. Tốc độ truyền cung cấp của
PLC theo kiểu tự do là 30038.400 baud.
+ Để ghép nối S7 -200 với máy lập trình PG702 hoặc các loại máy lập trình
thuộc họ PG7xx có thể dùng một cáp nối thẳng MPI. Cáp đó đi kèm với máy lập
trình.
+ Ghép nối S7 -200 với máy tính PC qua cổng RS232 cần có cáp nối PC/PPI
với bộ chuyển đổi RS232 / RS485.
b- Nguyên lý hoạt động.
PLC thực hiện chương trình theo chu kỳ lặp. Mỗi vòng 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 vòng quét, chương trình được thực hiện bằng lệnh đầu tiên và kết thúc tại
lệnh kết thúc MEND. Saugiai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn truyền
thông nội bộ và kiểm lỗi. Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn chuyển các nội
dung của bộ đệm ảo tới các cổng ra.
4. Chuyển vùng dữ liệu từ bộ
nhớ đệm ra ngoại vi

3. Truyền thông và tự

kiểm tra lỗi

1. Nhập dữ liệu từ ngoại
vi vào

2. Xử lý chương trình

17


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 vòng quét khi xuất hiện tín hiệu báo ngắt và có thể
xảy ra ở bất cứ điểm nào trong vòng quét.
4.4 Module analog EM235.
Do tín hiệu đầu ra từ các cảm biến là các tín hiệu analog, cụ thể là tín hiệu điện áp
từ 0-10V nên cần có module chuyển đổi tín hiệu đó về tín hiệu số tương ứng với các
thông số nồng độ khí mà cảm biến đó đo được.
4.4.1 Khái niệm chung về module analog.
Module analog là một công cụ để xử lý các tín hiệu tương tự thông qua việc xử
lý các tín hiệu số.
a- Analog input.
Thực chất nó là một bộ biến đổi tương tự - số (A/D). Nó chuyển tín hiệu
tương tự ở đầu vào thành các con số ở đầu ra. Dùng để kết nối các thiết bị đo

với bộ điều khiển: chẳng hạn như đo nhiệt độ.
b- Analog output.
Analog output cũng là một phần của module analog. Thực chất nó là một bộ
biến đổi số - tương tự (D/A). Nó chuyển tín hiệu số ở đầu vào thành tín hiệu
tương tự ở đầu ra. Dùng để điều khiển các thiết bị với dải đo tương tự. Chẳng
hạn như điều khiển Van mở với góc từ 0-100%, hay điều khiển tốc độ biến tần
0-50Hz.
c- Nguyên lý chung.
Thông thường đầu vào của các module analog là các tín hiệu điện áp hoặc
dòng điện. Trong khi đó các tín hiệu tương tự cần xử lý lại thường là các tín
hiệu không điện như nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, lưu lượng, khối lượng . . . Vì vậy
người ta cần phải có một thiết bị trung gian để chuyển các tín hiệu này về tín
18


hiệu điện áp hoặc tín hiệu dòng điện – thiết bị này được gọi là các đầu đo hay
cảm biến.
Để tiện dụng và đơn giản các tín hiệu vào của module Analog Input và tín
hiệu ra của module Analog Output tuân theo chuẩn tín hiệu của công nghiệp.Có
2 loại chuẩn phổ biến là chuẩn điện áp và chuẩn dòng điện.
- Điện áp : 0 – 10V, 0-5V, 5V…
- Dòng điện : 4 – 20 mA, 0-20mA, 10mA.
Trong khi đó tín hiệu từ các cảm biến đưa ra lại không đúng theo chuẩn . Vì
vậy người ta cần phải dùng thêm một thiết chuyển đổi để đưa chúng về chuẩn
công nghiệp.
Kết hợp các đầu cảm biến và các thiết bị chuyển đổi này thành một bộ cảm
biến hoàn chỉnh , thường gọi tắt là thiết bị cảm biến, hay đúng hơn là thiết đo
và chuyển đổi đo ( bộ transducer).
Module analog
Thiết bị cảm biến


Đầu đo

Thiết bị
chuyển
đổi

0 – 10V

Analog Input
( A/D)
Các con số

4-20 mA

Tín hiệu vào không điện

Tín hiệu ra tương tự
0 – 10 V
4 – 20 mA

Analog Output
( D/A)
Các con số

4.4.2 Module analog EM235.
EM 235 là một module tương tự gồm có 4AI và 1AO 12bit (có tích hợp các bộ
chuyển đổi A/D và D/A 12bit ở bên trong).

19



a- Các thành phần của module.
Thành phần
4 đầu vào
tương tự
được kí hiệu
bởi các chữ
cái A,B,C,D

Mô tả

A+ , A- , RA

Các đầu nối của đầu vào A

B+ , B- , RB

Các đầu nối của đầu vào B

C+ , C- , RC

Các đầu nối của đầu vào C

D+ , D- , RD

Các đầu nối của đầu vào D

1 đầu ra tương tự (MO,VO,IO)


Các đầu nối của đầu ra

Gain

Chỉnh hệ số khuếch đại

Offset

Chỉnh trôi điểm không

Switch cấu hình

Cho phép chọn dải đầu vào và độ
phân giải

b- Định dạng dữ liệu.
 Dữ liệu đầu vào:
- Kí hiệu vùng nhớ : AIWxx (Ví dụ AIW0, AIW2…)
20


- Định dạng:
+ Đối với dải tín hiệu đo không đối xứng (ví dụ 0-10V,0-20mA):
MSB

LSB

15 14
0


3

Dữ liệu 12 bit

2

1

0

0

0

0

Modul Analog Input của S7-200 chuyển dải tín hiệu đo đầu vào (áp, dòng)
thành giá trị số từ 032000.

+ Đối với dải tín hiệu đo đối xứng (Ví dụ 10V, 10mA,):
MSB

LSB

15

4

Dữ liệu 12 bit


3
0

2
0

1
0

0
0

Modul Analog Input của S7-200 chuyển dải tín hiệu đo đầu vào áp,
dòng) thành giá trị số từ -3200032000.
 Dữ liệu đầu ra:
- Kí hiệu vung nhớ AQWxx (Ví dụ AQW0, AQW2…)
- Định dạng dữ liệu
+ Đối với dải tín hiệu đo không đối xứng (ví dụ 0-10V,4-20mA):
MSB
15
0

LSB
14
Dữ liệu 11 bit

4

3
0


2
0

1
0

0
0

Modul Analog output của S7-200 chuyển đổi con số 032000 thành tín hiệu điện
áp đầu ra 010V.
+ Đối với dải tín hiệu đo đối xứng (Ví dụ 10V, 10mA,): Kiểu này các
module Analog output của S7-200 không hỗ trợ.
21


MSB
15

LSB
4

Dữ liệu 12 bit

3
0

2
0


1
0

0
0

 Bảng tổng hợp :
Định dạng dữ liệu

Giá trị chuyển đổi

Kiểu tín hiệu đối xứng
(10V, 10mA,)

- 32000 đến +32000

Tín hiệu không đối xứng
(010V, 420mA)

0 đến +32000

c- Cách đấu dây.
 Đầu vào tương tự:
- Với thiết bị đo đầu ra kiểu điện áp:
RA
A+

+
-


Điện áp

A-

- Với thiết bị đo tín hiệu đầu ra dòng điện:
22


RA
+

A+

-

A-

PS

4-20
mA

PS
M

Hoặc :

RA
A+

A-

+

-

4-20
mA

L+
M

 Đầu ra tương tự:

MO
VO

Tải điện áp

IO

Tải dòng điện

 Cấp nguồn cho Module:

23


M


Nguồn
24 VDC

L+

Tổng quát cách nối dây:

 Cài đặt dải tín hiệu vào.
Module EM 235 cho phép cài đặt dải tín hiệu và độ phân giải của đầu vào
bằng switch:

24


On
Of

Sau đây là bảng cấu hình :
Dải không đối xứng

Dải đầu vào

Độ phân giải

ON

0 – 50 mV

12.5 uV


OFF

ON

0 – 100 mV

25 uV

OFF

ON

ON

0 – 500 mV

125 uV

OFF

OFF

ON

ON

0–1V

250 uV


OFF

OFF

OFF

OFF

ON

0–5V

1.25 mV

ON

OFF

OFF

OFF

OFF

ON

0 – 20 mA

5 uA


OFF

ON

OFF

OFF

OFF

ON

0 – 10 V

2.5 mV

Dải đầu vào

Độ phân giải

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5


SW6

ON

OFF

OFF

ON

OFF

OFF

ON

OFF

ON

ON

OFF

OFF

OFF

ON


ON

Dải đối xứng
SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

ON

OFF

OFF

ON

OFF

OFF

± 25 mV

12.5 uV


OFF

ON

OFF

ON

OFF

OFF

± 50 mV

25 uV

OFF

OFF

ON

ON

OFF

OFF

± 100 mV


50 uV

ON

OFF

OFF

OFF

ON

OFF

± 250 mV

125 uV

OFF

ON

OFF

OFF

ON

OFF


± 500 mV

250 uV
25