TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN


ĐỒ ÁN MÔN HỌC
ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC
Đề tài : Tìm hiểu PLC S7-1200 kết hợp giao diện HMI , thời gian thực thực
hiện khiển đèn giao thông thông minh ( kết hợp PID+mờ+ thời gian thực)
Giáo viên hướng dẫn

: T.S PHẠM THỊ HỒNG HẠNH

Lớp

: Điện 1-K10

Nhóm sinh viên thực hiện

:
Lê Trung Nghĩa

1041040024

Nguyễn Văn Nghiêm

1041040067

Lê Thị Ngọc

1041040002

Trần Quang Ngọc

1041040077

Hồ Đức Nguyên

1041040102

Nguyễn Văn Nhật

1041040095

Hà Quang Phi

1041040083

HÀ NỘI-2018


PHIẾU ĐÁNH GIÁ SỐ 06
Tên đề tài:....... Tìm hiểu PLC s7 1200 kết hợp giao diện HMI ,thời gian thực thực
hiện điều khiển giao thông thông minh(kết hợp PID+mờ+thời gian thực)
Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 6

Lớp-Khóa: ĐIỆN 1- K10

Nội dung đánh giá:
S
Ố
TT


THỰC HIỆN
CÁC BƯỚC THỰC HIỆN
(Ghi tóm tắt nội dung)

1

Tìm hiểu cơ sở lý thuyết

2

Phân tích đối tượng điều
khiển

3

4
5

6
7
8
9

Kế
hoạch
(15
tuần)
1


Thực
hiện

Sản phẩm
đạt được
Báo cáo

2

Báo cáo

3
4

Báo cáo
Báo cáo

5

Báo cáo

6

Báo cáo

7

Báo cáo

Lựa chọn thiết bị điều khiển,

thiết bị vào, cơ cấu chấp
hành
Sơ đồ nguyên lý

8

Báo cáo

9

Báo cáo

Xây dựng thuật toán điều
khiển
Viết chương trình

10

Báo cáo

11

Báo cáo

12

Báo cáo

13


mô hình,
mô phỏng
mô hình,
mô phỏng
Báo cáo

Phân tích các chỉ tiêu, chất
lượng của hệ thống điều
khiển
Lựa chọn phương pháp điều
khiển

Lắp đặt và thử nghiệm hoặc
mô phỏng

14
10 Nhận xét kết quả

15
1

Mức
độ
hoàn
thành

Ghi
chú



MỤC LỤC
PHIẾU ĐÁNH GIÁ SỐ 06......................................................................................1
LỜI NÓI ĐẦU..........................................................................................................4
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TÍN HIỆU GIAO
THÔNG.....................................................................................................................5
1.1. Khái quát chung về hệ thống đèn tín hiệu giao thông................................5
1.1.1. Giới thiệu về đèn tín hiệu giao thông.......................................................5
1.1.2. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của đèn tín hiệu giao thông...............6
1.1.2.1. Cấu tạo.................................................................................................6
1.1.2.2. Nguyên tắc hoạt động..........................................................................7
1.1.3. Quy trình điêu khiển đèn tín hiệu giao thông.........................................8
1.1.4. Các phương pháp điều khiển tín hiệu đèn giao thông............................8
1.1.4.2. Phương pháp điều khiển đèn giao thông với PLC..............................8
1.2. Mô hình hệ thống điều khiển tín hiệu đèn giao thông................................9
CHƯƠNG 2. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ PHẦN CỨNG ,BỘ NHỚ, CẤU
TRÚC CHƯƠNG TRÌNH VÀ GIAO DIỆN LẬP TRÌNH TRÊN PLC S7-1200
..................................................................................................................................11
2.1

.Bộ điều khiển lập trình PLC S7-1200.....................................................11

2.2.Cấu trúc phần cứng của PLC S7-1200............................................................14
2.2.1

Các bộ phận và chức năng...................................................................14

2.2.2

Cấu trúc phần cứng.............................................................................16


2.2.2.2 Cấu trúc chương trình và giao diện lập trình trên PLC S7-1200......19
2.2.2.2.1.Hoạt động của chương trình trên PLC..........................................19
2.2.2.2.2.Cấu trúc chương trình...................................................................19
2.2.3 Phần mềm lập trình...................................................................................20
2.2.3.1. Ngôn ngữ lập trình của PLC S7-1200...............................................21
2.3

Giới thiệu về màn hình HMI....................................................................22

2.3.1 . Quy trình xây dựng hệ thống HMI.......................................................23
2


CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ GIAO DIỆN HMI VÀ VIẾT CHƯƠNG TRÌNH
ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT CHO HỆ THỐNG ĐÈN GIAO THÔNG...............24
3.1. Thiết lập bộ định thời gian thực RD_SYS_T................................................24
3.1.1. Cập nhật thời gian thực của PLC............................................................25
3.2. Viết chương trình đèn giao thông..................................................................25
3.2.1. Bảng địa chỉ............................................................................................25
3.2.2. Thuật toán................................................................................................26
3.2.3. Viết chương trình bằng ngôn ngôn ngữ LAD......................................27
3.3

. Thiết kế giao diện hmi.............................................................................33

3.3.1 Cấu hình...................................................................................................33
3.3.2 Thiết kế.....................................................................................................34
3.3.2.1 Thiết kế nút bấm..................................................................................34
3.3.2.2 Thiết kế đèn trên màn hình................................................................35
3.4.Kết quả trên màn hình HMI:.......................................................................36

CHƯƠNG 4 : KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ.....................................39

3


LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển của nền kinh tế là tốc độ gia
tăng không ngừng về các loại phương tiện giao thông. Sự phát triển nhanh chóng
của các phương tiện giao thông đã dẫn đến tình trạng tắc nghẽn giao thông xảy rất
thường xuyên.
Hiện nay, các tuyến đường chính trong đô thị ở nước ta đều sử dụng đèn tín hiệu
để điều khiển giao thông. Hệ thống này góp phần giải quyết vấn nạn ùn tắc giao
thông trên các tuyến đường.
Tuy nhiên, đa phần các đèn đặt tại các nút giao làm việc độc lập mà không có sự
liên hệ lẫn nhau khi hoạt động. Việc tổ chức điều khiển giao thông trong trường
hợp này tuy đơn giản nhưng sẽ làm cho dòng xe trên tuyến chính bị tổn thất thời
gian rất lớn do liên tục gặp phải đèn đỏ.Vấn đề đặt ra ở đây là làm sao để đảm bảo
giao thông thông suốt.
Việc giải quyết vấn đề nêu trên chính là nội dung yêu cầu của đồ án môn học
PLC với đề tài: “ Tìm hiểu PLC S7-1200 kết hợp giao diện HMI , thời gian thực
thực hiện điều khiển đèn giao thông thông minh ( kết hợp PID+mờ+ thời gian
thực) ”.
Nội dung chính của bài tập lớn là nghiên cứu hệ thống điều khiển tín hiệu đèn
giao thông ngã tư sử dụng PLC S7-1200
Việc thực hiện đồ án này rất bổ ích , nó giúp các chúng em tự tìm tòi, học hỏi và
vận dụng kiến thức vào thực tế. Đó sẽ làm nền tảng và nguồn kiến thức dồi dào
cho chúng em học tập, làm việc sau này.
Mặc dù đã cố gắng tìm hiểu, nhưng trong quá trình làm đồ án sẽ không tránh khỏi
những sai sót về cách trình bày cũng như phần thể hiện đề tài của mình.Mong thầy
(cô) góp ý và bổ sung thêm để đề tài của em có thể hoàn thiện hơn nữa.

Chúng em xin chân thành cảm ơn!
4


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TÍN HIỆU GIAO
THÔNG
1.1. Khái quát chung về hệ thống đèn tín hiệu giao thông
1.1.1. Giới thiệu về đèn tín hiệu giao thông
Đèn giao thông là một thiết bị được dùng để điều khiển giao thông ở những giao
lộ có lượng phương tiện lưu thông lớn (thường là ngã ba, ngã tư đông xe qua lại).
Đây là một thiết bị quan trọng không những an toàn cho các phương tiện mà còn
giúp giảm ùn tắc giao thông vào giờ cao điểm. Nó được lắp ở tâm giao lộ hoặc trên
vỉa hè. Đèn giao thông có thể hoạt động hoàn toàn tự động hoặc cảnh sát giao thông
điều khiển.

Hình 1-1. Hình ảnh thực tế hệ thống đèn giao thong
5


 Phân loại
- Đèn dành cho xe cộ
Loại 3 màu có 3 kiểu: xanh, vàng, đỏ. Ý nghĩa của màu đèn như sau:
 Đỏ: Khi gặp đèn đỏ, tất cả các phương tiện đang lưu thông phải dừng lại ở
phía trước vạch dừng, người đi bộ được sang đường.
 Xanh: Khi gặp đèn xanh, tất cả các phương tiện được phép đi và phải chú ý.
Người đi bộ không được sang đường.

 Vàng: Đèn vàng là dấu hiệu của sự chuyển đổi tín hiệu.
- Đèn dành cho người đi bộ
Loại 2 màu có hai màu xanh, đỏ. Ý nghĩa của màu đèn như sau:

 Đỏ: Đèn đỏ có nghĩa là "không được sang đường".
 Xanh: Đèn xanh có nghĩa là "được phép sang đường".
1.1.2. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của đèn tín hiệu giao thông
1.1.2.1. Cấu tạo

Hình 1-2. Mô hình hệ thống đèn giao thông tại một ngã tư
6


Hệ thống đèn giao thông hay là đèn điều khiển giao thông gồm hai cột đèn chính
được lắp đặt tại hai đầu của hai làn đường khác nhau ở ngã tư. Mỗi một cột đèn
gồm 6 đèn đó là 3 đèn chính gồm: đèn xanh, đèn vàng và đèn đỏ; 2 đèn phụ là 2
đèn dùng điều khiển làn đường dành cho người đi bộ: đèn xanh người đi bộ và đèn
đỏ người đi bộ.
1.1.2.2. Nguyên tắc hoạt động
Đèn giao thông thường hoạt động cả ngày, đến 0 giờ (12 giờ đêm) thì chuyển
sang trạng thái nháy vàng hoặc ngừng hoạt động. Khi nháy vàng, xe cộ được đi và
phải chú ý người đi bộ được phép sang đường. Đến 6 giờ sáng ngày hôm sau đèn
lại hoạt động bình thường trở lại.

Hình 1-3. Giản đồ thời gian của đèn tín hiệu giao thông hoạt động ở chế độ bình
thường

7


1.1.3. Quy trình điêu khiển đèn tín hiệu giao thông
Đèn giao thông phải bật từng màu riêng biệt, đèn này tắt mới được bật đèn kia
lên, không được bật nhiều màu cùng một lúc. Giữa 2 chiều đường, khi chiều A bật
đèn đỏ thì lập tức chiều B phải bật ngay đèn xanh và ngược lại. Khi chuyển từ xanh

sang đỏ bắt buộc phải bật qua màu vàng, vì màu vàng đệm giữa 2 màu xanh đỏ.
1.1.4. Các phương pháp điều khiển tín hiệu đèn giao thông
1.1.4.1. Phương pháp điều khiển đèn giao thông bằng IC số
Với mạch dùng IC số có những ưu điểm sau:


Giá thành rẻ



Mạch đơn giản dễ thực hiện



Tổn hao công suất bé, mạch có thể dùng pin hoặc acquy

Tuy nhiên khi sử dụng kỹ thuật số rất khó khăn trong việc thay đổi chương trình.
Muốn thay đổi một chương trình nào đó thì buộc ta phải thay đổi phần cứng. Do đó
mỗi lần phải lắp lại mạch dẫn đến tốn kém về kinh tế mà nhiều khi yêu cầu đó
không thực hiện được nhờ phương pháp này.
Với sự phát triển mạnh mẽ của ngành kỹ thuật số đặc biệt là cho ra đời các họ vi
xử lý, vi điều khiển hay PLC đã giải quyết được những bế tắc và kinh tế hơn mà
phương pháp dùng IC số kết nối lại không thực hiện được.
1.1.4.2. Phương pháp điều khiển đèn giao thông với PLC
Với phương pháp sử dụng PLC có những ưu diểm sau:


Lập trình đơn giản, độ tin cậy cao.




Chức năng điều khiển thay đổi dễ dàng bằng thiết bị lập trình (máy tính, màn

hình) mà không cần thay đổi phần cứng nếu không có yêu cầu thêm bớt các thiết bị
nhập xuất.
8




Thời gian hoàn thành một chu trình điều khiển rất nhanh.

Tuy nhiên phương pháp này có nhiều ưu điểm hơn vi xử lý nhưng việc áp dụng
trong hệ thống nhỏ là không thích hợp bởi giá thành rất cao.
1.2. Mô hình hệ thống điều khiển tín hiệu đèn giao thông
Hiện nay với sự phát triển của công nghệ thông tin và đặc biệt là sự phát triển
của mạng internet thì hệ thống điều khiển tín hiệu giao thông cũng trở nên hiện đại
hơn rất là nhiều:
 Có khả năng lựa chọn theo khoảng thời gian trong ngày hoặc bằng tay.
 Chế độ ưu tiên, tùy theo nhu cầu giao thông thực tế.
 Hệ thống điều khiển có một giao diện vận hành tiện lợi dựa trên giao diện
người sử dụng bằng đồ họa.
Dưới đây là sơ đồ khối của một hệ thống điều khiển tín hiệu đèn giao thông:

MÁY TÍNH

BỘ ĐIỀU KHIỂN

ĐÈN GIAO THÔNG


9


Hình 1-4. Mô hình hệ thống điều khiển tín hiệu đèn giao thông


Máy tính: Trung tâm điều phối, cung cấp giao diện người dùng trực quan cho

việc điều khiển giám sát hệ thông.


PLC (Programable Logic Controler): Là thiết bị điều khiển logic lập trình

được, PLC nhận thông tin từ các cảm biến và xử lý các thông tin đó theo một thuật
toán nhất định dồng thời truyền lại kết quả xuống cơ cấu chấp hành. PLC cũng
cung cấp thông tin đến trung tâm điều phối.


Ethernet switch: Mở rộng kết nối giữa các thiết bị PLC và máy tính thông

qua mạng Ethernet.

10


CHƯƠNG 2. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ PHẦN CỨNG ,BỘ NHỚ, CẤU
TRÚC CHƯƠNG TRÌNH VÀ GIAO DIỆN LẬP TRÌNH TRÊN PLC S7-1200
2.1.Bộ điều khiển lập trình PLC S7-1200
PLC S7-1200 là bộ điều khiển logic khả trình của hãng Siemens - Đức, được ra
đời vào năm 2009. Sự ra đời của PLC S7-1200 đãdần thay thế cho dòng PLC cũ là

S7-200. So với S7-200 thì PLC S7-1200 có nhiều tính năng nổi trội hơn, PLC S71200 mang lại tính linh hoạt và sức mạnh để điều khiển nhiều thiết bị đa dạng hỗ
trợ các yêu cầu về điều khiển tự động. Sự kết hợp giữa thiết kế thu gọn, cấu hình
linh hoạt và tập lệnh mạnh mẽ đã khiến cho S7-1200 trở thành một giải pháp hoàn
hảo dành cho việc điều khiển nhiều ứng dụng đa dạng khác nhau.
Kết hợp một bộ vi xử lý, một bộ nguồn tích hợp, các mạch ngõ vào và mạch ngõ
ra trong một kết cấu thu gọn, CPU trong S7-1200 đã tạo ra một PLC mạnh mẽ. Sau
khi người dùng tải xuống một chương trình, CPU sẽ chứa mạch logic được yêu cầu
để giám sát và điều khiển các thiết bị nằm trong ứng dụng. CPU giám sát các ngõ
vào và làm thay đổi ngõ ra theo logic của chương trình người dùng, có thể bao gồm
các hoạt động như logic Boolean, việc đếm, định thì, các phép toán phức hợp và
việc truyền thông với các thiết bị thông minh khác. Một số tính năng bảo mật giúp
bảo vệ việc truy xuất đến cả CPU và chương trình điều khiển:


Mỗi CPU cung cấp một sự bảo vệ bằng mật khẩu cho phép người dùng cấu

hình việc truy xuất đến các chức năng của CPU.


Người dùng có thể sử dụng chức năng “know-how protection” để ẩn mã nằm

trong một khối xác định.
PLC S7-1200 bao gồm 4 dòng CPU 1211C, 1212C, 1214C và 1215C. Các
module CPU khác nhau về hình dạng, chức năng, tốc độ xử lý lệnh, bộ nhớ chương
trình…và chúng đều được tích hợp sẵn một cổng Profinet, hỗ trợ chuẩn Ethernet và
TCP/IP.
11


Bảng 2-1. Thông số và các đặc điểm kỹ thuật của CPU 1211C/ 1212C/ 1214C

Chức năng

CPU 1211C

CPU 1212C

CPU 1214C

Kích thước vật lý(mm)

90 x 100 x 75

110 x 100 x75

 Bộ nhớ làm việc

 25 kB

 50 kB

 Bộ nhớ nạp

 1 MB

 2 MB

 Bộ nhớ giữ lại

 2 kB


 2 kB

Bộ nhớ người dùng:

I/O tích hợp cục bộ
 Kiểu số
 Kiểu tương tự

 6 ngõ vào / 4  8 ngõ vào /  14 ngõ vào /
ngõ ra
6 ngõ ra
10 ngõ ra
 2 ngõ ra

 2 ngõ ra

 2 ngõ ra

Kích thước ảnh tiến trình

1024 byte ngõ vào (I) và 1024 byte ngõ ra (Q)

Bộ nhớ bit (M)

4096 byte

8192 byte

Độ mở rộng các module Không
tín hiệu


2

8

Bảng tín hiệu

1

Các module truyền thông

3 (mở rộng về bên trái)

Các bộ đếm tốc độ cao

3

 Đơn pha

 3 tại 100kHz  3
tại  3
tại
100kHz
100kHz

 Vuông pha

 3 tại 80kHz

4


6

1 tại 30kHz

1 tại 30kHz

 3 tại 80kHz

 3 tại 80kHz

1 tại 20kHz

1 tại 20kHz

Ngõ xung ra

2

Thẻ nhớ

Thẻ nhớ SIMATIC (tùy chọn)

Thời gian lưu giữ đồng Thông thường 10 ngày / ít nhất 6 ngày tại 40oC
hồ thời gian thực
PROFINET

Một cổng truyền thông Ethernet

Tốc độ thực thi tính toán 18 μs/lệnh

12


thực
Tốc độ thực thi Boolean

1.1μs/lệ0nh

13


 Giới thiệu về module mở rộng:
Họ S7-1200 cung cấp một số lượng lớn các module tín hiệu và bảng tín hiệu để
mở rộng chức năng của CPU. Người dùng còn có thể lắp đặt thêm các module
truyền thông để hỗ trợ các giao thức truyền thông khác .
Khả năng mở rộng của từng loại CPU tùy thuộc vào các đặc tính, thông số và
quy định của nhà sản xuất.
S7-1200 có các loại module mở rộng sau:

Hình 2-1. Hình ảnh các module mở rộng S7-1200
 Communication module (CM):Module phục vụ truyền thông trong mạng giữa
các bộ PLC với nhau hoặc giữa PLC với máy tính.

 Signal board (SB):Board tín hiệu vào ra số, tương tự được gắn phía trên CPU.
 Signal Module (SM):Module tín hiệu vào ra số, tương tự.

14


Bảng 2-2. Bảng các đặc tính module mở rộng

Module

Chỉ ngõ vào Chỉ ngõ ra

Kết hợp In/Out

Module Kiểu số
tín hiệu
(SM)

8 x DC In

8 x DC Out

8 x DC In / 8 x DC Out

8 x Relay Out

8 x DC In / 8 x Reley Out

16 x DC Out

16 x DC In / 16 x DC Out

16x Relay Out

16 x DC In / 16 x Reley
Out

Kiểu

tương
tự
Bảng tín Kiểu số
hiệu
Kiểu
(SB)
tương
tự

16 x DC In

4 x Analog 2 x Analog In
In
4 x Analog In
8 x Analog
In



4 x Analog In / 2 x Analog
Out

2 x DC In / 2 x DC Out


1 x Analog In

Module truyền thông (CM)
 RS485
 RS232


2.2.Cấu trúc phần cứng của PLC S7-1200
2.2.1 Các bộ phận và chức năng

15




Các module CPU nhớ về cơn bản
chúng đều bao gồm các bộ phận sau:
1. Nguồn cấp PS
2. Kết nối với các module mở rộng
3. Đèn LED hiển thị I/O trên board
4. Kết nối Profinet
Hình 2-2. Cấu tạo PLC S7-1200
– CPU 1214C
Sau đây ta sẽ đi tìm hiểu chức năng của từng bộ phận:

 Các đầu vào/ra số


Đầu vào (Ix.x): kết nối với nút ấn, công tắc, sensor … với điện áp vào tiêu

chuẩn 24VDC.


Đầu ra (Qx.x): kết nối với các thiết bị điều khiển với các điện áp 24VDC

hoặc 220VAC (tùy thuộc vào loại CPU).



Đầu vào nguồn: 24VDC/220VAC (tùy thuộc vào loại CPU).
Hình 2-3. Sơ đồ đấu nối đầu vào/ra và nguồn trên S7-1200

16


 Đèn trạng thái
CPU và các module I/O sử dụng các LED để cung cấp thông tin về các trạng thái
hoạt động. Các trạng thái đó được thể hiện như sau:
 STOP/RUN
 Màu xanh: Chỉ thị PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiện chương trình đã
nạp được nạp vào bộ nhớ chương trình.
 Màu cam: Chỉ thị PLC đang ở chế độ dừng và không thực hiện chương trình,
các đầu ra đều ở trạng thái “OFF”.
 Đèn nhấp nháy luôn phiên giữa xanh lá và cam: Chỉ thị PLC đang khởi động.
 ERROR
 Màu đỏ nhấp nháy: Chỉ thị lỗi, có thể là lỗi nội bộ trong CPU, lỗi với thẻ nhớ
hay một lỗi về cấu hình (các module không tương thích).
 Màu đỏ thuần túy: Chỉ thị phần cứng bị hỏng.
17


 MAINT (maintenance): Đèn này sẽ nhấp nháy khi ta gắn vào một thẻ nhớ.
 LINK: Màu xanh báo hiệu việc kết nối với máy tính thành công.
 Rx/Tx: Màu vàng nhấp nháy báo hiệu tín hiệu được truyền phát.
 Ix.x: Màu xanh chỉ thị trạng thái đầu vào số (ON/OFF)
 Qx.x: Màu xanh chỉ thị trạng thái đầu ra số (ON/OFF)
2.2.2 Cấu trúc phần cứng

Hình 2-4. Mô hình tổng quát của một PLC
KHỐI NGÕ VÀO

BỘ NHỚ

NGUỒN

ĐƠN VỊ XỬ LÝ
TRUNG TÂM

QUẢN LÝ GHÉP
NỐI

KHỐI NGÕ RA

 Đơn vị xử lý trung tâm (CPU Cental Processing Unit)
Có nhiệm vụ xử lý thực hiện những chức năng điều khiển phức tạp quan trọng
của PLC. Mỗi PLC thường có từ một đến hai đơn vị xử lý trung tâm.
CPU thường được chia làm hai loại: Đơn vị xử lý “một bit” và đơn vị xử lý “từ
ngữ”:


Đơn vị xử lý “một bit”: Chỉ áp dụng cho những ứng dụng nhỏ, đơn giản, đơn

thuần là xử lý ON/OFF nên kết cấu đơn giản thời gian xử lý dài.
18





Đơn vị xử lý “từ ngữ”: Có khả năng xử lý nhanh các thông tin số, văn bản,

phép toán, đo lường, đánh giá, kiểm tra nên cấu trúc phần cứng phức tạp hơn nhiều
tuy nhiên thời gian xử lý được cải thiện nhanh hơn.
 Bộ nhớ
 Bao gồm các loại bộ nhớ RAM, ROM, EPROM, EEPROM, là nơi lưu trữ
các thông tin cần xử lý trong chương trình PLC.


Bộ nhớ được thiết kế thành dạng module để cho phép dễ dàng thích nghi với

các chức năng điều khiển với các kích cỡ khác nhau. Muốn mở rộng bộ nhớ chỉ cần
cắm thẻ nhớ vào rãnh cắm chờ sẵn trên module CPU.


Bộ nhớ có một tụ dùng để duy trì dữ liệu chương trình khi mất điện.

 Khối vào ra


Khối vào ra dùng để giao tiếp giữa mạch vi điện tử của PLC (điện áp

5/15VDC) với mạch công suất bên ngoài (điện áp 24VDC/220VAC).


Khối ngõ vào thực hiện việc chuyển mức điện áp từ cao xuống mức tín hiệu

tiêu chuẩn để đưa vào bộ xử lý.



Khối ngõ ra thực hiện việc chuyển mức tín hiệu từ tiêu chuẩn sang tín hiệu

ngõ ra và cách ly quang.

 Bộ nguồn
Biến đổi từ nguồn cấp bên ngoài vào để cung cấp cho sự hoạt dộng của PLC.

 Khối quản lý ghép
Dùng để ghép giữa PLC với các thiết bị bên ngoài như máy tính, thiết bị lập
trình, bảng vận hành, mạng truyền thông công nghiệp.
2.2.2.1

Cấu trúc và cách thức truy cập bộ nhớ của PLC S7-1200

 Cấu trúc bộ nhớ

19


Bộ nhớ của PLC S7-1200 được chia thành 3 vùng cơ bản và hầu hết đều có khả
năng đọc ghi được.
EEPROM

Miền nhớ ngoài

CHƯƠNG
TRÌNH

CHƯƠNG
TRÌNH


CHƯƠNG
TRÌNH

THAM SỐ

THAM SỐ

THAM SỐ

DỮ LIỆU

DỮ LIỆU

DỮ LIỆU

Hình 2-5. Cấu trúc bộ nhớ của PLC


Vùng nhớ chương trình: Là miền nhớ được dùng để lưu trữ các lệnh được

dùng trong chương trình. Vùng nhớ này thuộc kiểu non-volatile có thể đọc và ghi
được.


Vùng nhớ tham số: Dùng để lưu trữ các tham số như từ khóa, địa chỉ trạm…

Vùng nhớ này thuộc kiểu non-volatile có thể đọc và ghi được.



Vùng dữ liệu: Dùng để cất giữ các giữ liệu của chương trình bao gồm kết

quả các phép tính, các hằng số được định nghĩa trong chương trình, bộ đệm truyền
thông…
Sau đây ta sẽ đi tìm hiểu chi tiết về vùng nhớ chương trình, vùng nhớ tham số và
vùng dữ liệu của PLC S7-1200.

20


2.2.2.2

Cấu trúc chương trình và giao diện lập trình trên PLC S7-1200

2.2.2.2.1.Hoạt động của chương trình trên PLC

Hình 2-6. Hoạt động của chương trình trên PLC
PLC thực hiện các công việc (bao gồm cả chương trình điều khiển) theo chu
trình lặp. Mỗi vòng lặp được gọi là một vòng quét (scancycle). Mỗi vòng quét được
bắt đàu bằng việc chuyển dữ liệu từ các cổng vào số tới vùng bộ đệm ảo I, tiếp theo
là giai đoạn thực hiện chương trình. Trong từng vòng quét, chương trình được thực
hiện từ lệnh đầu tiên đến lệnh kết thúc của khối Main OB.
2.2.2.2.2. Cấu trúc chương trình
Chương trình của PLC S7-1200 được lưu trong bộ nhớ chương trình và có thể
được lập trình dưới dạng cấu trúc khác nhau:
-

Chương trình tuyến tính: Toàn bộ chương trình nằm trong khối chương trình

chính Main OB, các lệnh trong chương trình luôn được quét từ đầu đến cuối

chương trình và quay lại từ đầu trong quá trình PLC hoạt động (thường áp dụng với
các bài toán đơn giản)
-

Chương trình có cấu trúc: Chương trình được chia thành những phần nhỏ và

mỗi phần thực hiện một nhiệm vụ riêng biệt, từng phần nằm trong các khối OB1 và
các khối chương trình FC, FB. Sử dụng lập trình cấu trúc giúp chương trình dễ

21


quản lý và sửa lỗi, thuận tiện cho việc lập trình theo nhóm với nhũng chương trình
lớn.

.
Hình 2-7. Lập trình cấu trúc với FB/FC
2.2.3 Phần mềm lập trình
Từ năm 2010 – đến nay, Siemens không ngừng cải thiện và nâng cấp phần mềm
TIA Portal V10.5 lên tới TIA Portal V13. Hiện nay, phần mềm TIA Portal là phần
mềm cơ sở tích hợp tất cả các phần mềm lập trình cho các hệ tự động hóa và truyền
động điện: PLC, HMI, Inverter của Siemens. TIA Portal được thiết kế với giao diện
thân thiện người sử dụng, lần đầu làm quen thì rất rối mắt bởi rất nhiều tính năng
và tác vụ của nó, nhưng khi làm quen nhiều rồi thí đúng là rất tiện, tất cả trong một.
Tất cả các BĐK PLC, HMI, Inverter đều được cấu hình trên TIA Portal V13, tạo ra
sự nhất quán trong việc lập trình, cấu hình sản phẩm.
Các gói phần mềm có trong TIA Portal:
22



 SIMATIC STEP7 Professional V13 và SIMATIC STEP7 V13 PLCSIM: dùng
để lập trình và mô phỏng PLC S7-1200, S7-300, S7-400.
 SIMATIC WinCC Professional V13: Lập trình giao diện HMI và IPC.
 SIMATIC Start Driver V13: Cấu hình biến tần Siemens.
Phần mềm STEP 7 Basic cung cấp một môi trường thân thiện cho người dùng
nhằm phát triển, chỉnh sửa và giám sát mạng logic được yêu cầu để điều khiển ứng
dụng, bao gồm các công cụ dành cho quản lý và cấu hình tất cả các thiết bị trong đề
án, như các thiết bị PLC hay HMI. STEP 7 Basic cung cấp hai ngôn ngữ lập trình
(LAD và FBD) để thuận tiện và có hiệu quả trong việc phát triển chương trình điều
khiển đối với ứng dụng, và còn cung cấp các công cụ để tạo ra và cấu hình các thiết
bị HMI trong đề án của người dùng. Để giúp người dùng tìm ra thông tin cần thiết,
STEP 7 Basic cung cấp một hệ thống trợ giúp trực tuyến.
2.2.3.1. Ngôn ngữ lập trình của PLC S7-1200
Với dòng sản phẩm PLC S7-1200 ứng dụng cho hệ thống nhỏ và vừa, Siemens
phát triển và ưu tiên hỗ trợ cho 3 ngôn ngữ lập trình:
 Lập trình hình thang (LAD – Ladder Logic)
 Lập trình khối hàm (FBD – Funtion Block Diagram)
 Lập trình theo dạng text (SCL - Structured Control Language)
 Ngôn ngữ LAD
Là ngôn ngữ lập trình dựa theo sơ đồ mạch relay. Sử dụng các phần tử cơ bản để
biểu diễn lệnh logic. Ưu điểm đơn giản, dễ hiểu, dễ chỉnh sửa và tiện lợi.


Tiếp điểm: Mô tả các tiếp điểm thường dùng trong mạch relay, toán hạng tiếp

điểm dùng ttrong chương trình là bit. Có hai lạo tiếp điểm:
 Tiếp điểm thường đóng:
23



 Tiếp điểm thường mở:



Cuộn dây:

Mô tả cuộn dây relay, toán hạng sử dụng là bit.



Khối hộp: Là biểu tượng mô tả các hàm khác nhau, làm việc khi có tín hiệu

ích đến. Những hàm thường được biểu diễn bằng khối hộp là các hàm tạo trễ
(Timer), hàm đếm (Counter) và các hàm toán học khác.


Mạng LAD: Là đường nối các phần tử thành một mạch hoàn chỉnh. Thông

thường các tín hiệu điện phải đi từ dây nóng qua thiết bị rồi đến dây trung tính sau
đó về nguồn, tuy nhiên trong phần mềm lập trình chỉ thể hiện dây nóng ở bên trái
và các đường nối đến thiết bị từ đó.
 Ngôn ngữ FBD
Đây là ngôn ngữ lập trình dựa theo đại số Boolean. Sử dụng các khối hàm mô
phỏng các lệnh và khối làm việc trong mạch số. Các phần tử cơn bản trong phương
pháp này là các khối lệnh được liên kết với nhau.
 Ngôn ngữ SCL


Đây à ngôn ngữ ập trình theo dạng text, và là ngôn ngữ lập trình cấp cao sử


dụng dựa trên nền Pascal phát triển.


Ngôn ngữ lập trình SCL có thể coi là ngôn ngữ hướng đối tượng cho PLC, vì

nó gần gũi với tư duy người dùng
Lưu ý : Khi viết code cho một khối hàm nào đó (OB, FB, FC) thì người dùng có
thể sử dụng một trong 3 ngôn ngữ trên để có thể lập trình
2.3

Giới thiệu về màn hình HMI

• Kích thước màn hình: quyết định thông tin cần hiển thị cùng lúc của HMI.
• Dung lượng bộ nhớ chương trình, bộ nhớ dữ liệu, Flash dữ liệu: quyết định số
lượng tối đa biến số, số lượng Screen và dung lượng lưu trữ thông tin như:
history data, Recipe, hình ảnh, backup…
• Số lượng các phím và các phím cảm ứng trên màn hình: khả năng mở rộng thao
24