BỘ LAO ĐỘNG THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI
TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ NGHỆ II
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG MƠN:

ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ
DÙNG PLC
((Dùng cho trình độ Cao đẳng, Trung cấp)

GVBS: NGUYỄN NGỌC LINH

TPHCM, tháng 03 năm 2018


1

PHẦN I: PLC S7 - 200


2

BÀI 1:
ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH
Mã số bài : 01
1.1 Tổng quan hệ thống điều khiển:
Trong công nghiệp u cầu tự động hóa ngày càng tăng, địi hỏi kỹ thuật điều
khiển phải đáp ứng được những yêu cầu đó. Để giải quyết được nhiệm vụ điều
khiển người ta có thể thực hiện bằng hai cách: thực hiện bằng Rơle, khởi động
từ ... 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 cách
mạch điện tử. Như vậy thiết bị PLC làm nhiệm vụ thay thế phần mạch điện điều
khiển trong khâu xử lý số liệu. Nhiệm vụ của sơ đồ mạch điều khiển sẽ được xác
định bằng một số hữu hạn các bước thực hiện xác định gọi là "chương trình".
Chương trình này mơ tả các bước thực hiện gọi là tiến trình điều khiển, tiến trình
này được lưu vào bộ nhớ nên được gọi là "điều khiển lập trình có nhớ". Trên
cơ sở khác nhau của khâu xử lý số liệu ta có thể biểu diễn hai hệ điều khiển như
sau:
Các bước thiết lập sơ đồ điều khiển bằng Rơle:
Xác định nhiệm vụ điều khiển
Sơ đồ mạch điện
Chọn phần tử mạch điện
Nối dây liên kết các phần tử
Kiểm tra chức năng

Hình 1-1: Lưu đồ điều khiển dùng Rơle


3

Các bước thiết lập sơ đồ điều khiển bằng PLC:
Xác định nhiệm vụ điều khiển
Thiết kế giải thuật
Soạn thảo chương trình
Kiểm tra chức năng

Hình 1-2: Lưu đồ điều khiển bằng PLC
Khi thay đổi nhiệm vụ điều khiển người ta cần thay đổi mạch điều khiển
bằng cách lắp lại mạch, thay đổi phần tử mới đối với hệ thống điều khiển bằng
Rơle điện. Trong khi đó khi thay đổi nhiệm vụ điều khiển ta chỉ cần thay đổi

chương trình soạn thảo đối với hệ điều khiển bằng lập trình có nhớ.
Như vậy một cách tổng quát có thể nói hệ 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 tồn..
trong q 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 hóa cao. Yêu cầu này có thể thực hiện được
bằng hệ lập trình có nhớ PLC kết hợp với máy tính, ngồi ra cịn cần có các thiết
bị ngoại vi khác như: Bảng điều khiển, động cơ, cảm biến, tiếp điểm, công tắc
tơ,...
Mỗi một thành phần trong hệ thống điều khiển có một vai trị quan trọng
được trình bày như trong hình vẽ sau:

Hình 1-6: Mơ hình hệ thống điều khiển PLC
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 .


4

Hệ thống PLC sẽ không cảm nhận được thế giới bên ngồi nếu khơng có các
cảm biến, và cũng khơng 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 .
1.2 Điều khiển nối cứng và điều khiển lập trình:
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 cấp 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.

Hình 1-3: Sơ đồ điều khiển bằng Rơle
Nếu ta thay bằng thiết bị điều khiển PLC ta có thể mơ tả như sau:
-Tín hiệu vào: S1, S2, S3, S4 vẫn giữ nguyên.
-Tín hiệu ra: K1, K2, K3 là các khởi động từ vẫn giữ nguyên.
- Phần tử xử lý: được thay thế bằng PLC.

Hình 1-4: Sơ đồ điều khiển thay thế bằng PLC
Khi thực hiện bằng chương trình điều khiển có nhớ PLC ta chỉ cần thực hiện
nối mạch theo sơ đồ sau


5

Hình 1-5: Sơ đồ nối dây thực hiện bằng PLC
Nếu bây giờ nhiệm vụ điều khiển thay đổi ví dụ như các bơm 1, 2, 3 hoạt
động theo nguyên tắc là chỉ một trong số các bơm được hoạt động độc lập. Như
vậy đối với mạch điều khiển dùng Rơle ta phải tiến hành lắp ghép 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
điều khiển.
1.3 So sánh PLC với các hệ thống điều khiển khác:
1.3.1.Hệ thống điều khiển PLC điển hình:
Trong hệ thống điều khiển PLC các phần tử nhập tín hiệu như : chuyển mạch,
nút ấn, cảm biến, ... được nối với đầu vào của thiết bị PLC. Các phần tử chấp

hành như : đèn báo, rơ le, công tắc tơ,... được nối đến lối ra của PLC tại các đầu
nối.
Chương trình điều khiển PLC được soạn thảo dưới các dạng cơ bản (sẽ được
trình bày ở phần sau) sẽ được nạp vào bộ nhớ bên trong PLC, sau đó tự động
thực hiện tuần tự theo một chuỗi lệnh điều khiển được xác định trước .
Hệ cịn cho phép cơng nhân vận hành thao tác bằng tay các tiếp điểm, nút
dừng khẩn cấp để đảm bảo tính an tồn trong các trường hợp xảy ra sự cố.
1.3.2.Vai trò của PLC:
PLC được xem như trái tim trong một hệ thống điều khiển tự động đơn lẻ với
chương trình điều khiển được chứa trong bộ nhớ của PLC, PC thường xuyên
kiểm tra trạng thái của hệ thống thơng qua các tín hiệu hồi tiếp từ thiết bị nhập
để từ đó có thể đưa ra những tín hiệu điều khiển tương ứng đến các thiết bị xuất.
PLC có thể được sử dụng cho những yêu cầu điều khiển đơn giản và được lập
đi lập lại theo chu kỳ, hoặc liên kết với máy tính chủ khác hoặc máy tính chủ
thơng qua một kiểu hệ thống mạng truyền thơng để thực hiện các q trình xử lý
phức tạp.
Tín hiệu vào: Mức độ thông minh của một hệ thống điều khiển phụ thuộc
chủ yếu vào khả năng của PLC để đọc được các dữ liệu khác nhau từ các cảm
biến cũng như bằng các thiết bị nhập bằnh tay .
Tiêu biểu cho các thiết bị nhập bằng tay như : Nút ấn, bàn phím và chuyển
mạch. Mặt khác, để đo, kiểm tra chuyển động, áp suất, lưu lượng chất lỏng ...
PLC phải nhận các tín hiệu từ các cảm biến. Ví dụ : Tiếp điểm hành trình, cảm


6

biến quang điện ... tín hiệu đưa vào PLC có thể là tín hiệu số (Digital) hoặc tín
hiệu tương tự (Analog), các tín hiệu này được giao tiếp với PLC thơng qua các
Modul nhận tín hiệu vào khác nhau khác nhau DI (vào số) hoặc AI (vào tương
tự)....

Đối tượng điều khiển: Một hệ thống điều khiển sẽ khơng có ý nghĩa thực tế
nếu không giao tiếp được với thiết bị xuất, các thiết bị xuất thông dụng như:
Môtơ, van, Rơle, đèn báo, chuông điện,... cũng giống như thiết bị nhập, các thiết
bi xuất được nối đến các ngõ ra của Modul ra (Output). Các Modul ra này có
thể là DO (Ra số) hoặc AO (ra tương tự).
1.3.3.Cấu tạo PLC.
Thiết bị điều khiển lập trình PLC bao gồm khối xử lý trung tâm (CPU)
trong đó có chứa chương trình điều khiển và các Modul giao tiếp vào/ra có
nhiệm vụ liên kết trực tiếp đến các thiết bị vào/ra, sơ đồ khối cấu tạo PLC được
vẽ như hình 1-6.
Khối xử lý trung tâm : là một vi xử lý điều khiển tất cả các hoạt động của
PLC như: Thực hiện chương trình, xử lý vào/ra và truyền thông với các thiết bị
bên ngồi.
Bộ nhớ: có nhiều các bộ nhớ khác nhau dùng để chứa chương trình hệ thống
là một phần mềm điều khiển các hoạt động của hệ thống, sơ đồ LAD, trị số của
Timer, Counter được chứa trong vùng nhớ ứng dụng, tùy theo yêu cầu của người
dùng có thể chọn các bộ nhớ khác nhau:
- Bộ nhớ ROM: là loại bộ nhớ không thay đổi được, bộ nhớ này chỉ nạp được
một lần nên ít được sử dụng phổ biến như các loại bộ nhớ khác .
- Bộ nhớ RAM: là loại bộ nhớ có thể thay đổi được và dùng để chứa các
chương trình ứng dụng cũng như dữ liệu, dử liệu chứa trong Ram sẽ bị mất khi
mất điện. Tuy nhiên, điều này có thể khắc phục bằng cách dùng Pin.
- Bộ nhớ EPROM: Giống như ROM, nguồn nuôi cho EPROM không cần
dùng Pin, tuy nhiên nội dung chứa trong nó có thể xố bằng cách chiếu tia cực
tím vào một cửa sổ nhỏ trên EPROM và sau đó nạp lại nội dung bằng máy nạp.
- Bộ nhớ EEPROM: kết hợp hai ưu điểm của RAM và EPROM, loại này có
thể xóa và nạp bằng tín hiệu điện. Tuy nhiên số lần nạp cũng có giới hạn.
1.3.4.Ưu nhược điểm của hệ thống :
Trong giai đoạn đầu của thời kỳ phát triển công nghiệp vào khoảng năm 1960
và 1970, yêu cầu tự động của hệ điều khiển được thực hiện bằng các Rơle điện

từ nối nối với nhau bằng dây dẫn điện trong bảng điều khiển, trong nhiều trường
hợp bảng điều khiển có kích thước q lớn đến nỗi khơng thể gắn tồn bộ lên
trên tường và các dây nối cũng khơng hồn tồn tốt vì thế rất thường xảy ra các
sai hỏng trong hệ thống. Một yếu tố nữa là do thời gian làm việc của các Rơle có
giới hạn nên khi cần thay thế thì tồn bộ hệ thống và dây nối cũng phải thay mới
cho phù hợp, bảng điều khiển chỉ dùng cho một yêu cầu riêng biệt không thể
thay đổi tức thời chức năng khác mà phải lắp giáp lại toàn bộ, và trong trường
hợp bảo trì cũng như sửa chữa cần địi hỏi thợ chun mơn có tay nghề cao.
Tóm lại hệ điều khiển Rơle hồn tồn khơng linh động.
* Tóm tắt nhược điểm của hệ thống điều khiển dùng Rơle:
- Tốn kém rất nhiều dây dẫn .


7

- Thay thế rất phức tạp.
- Cần công nhân sửa chữa tay nghề cao.
- Công suất tiêu thụ lớn .
- Thời gian sửa chữa lâu.
- Khó cập nhật sơ đồ nên gây khó khăn cho cơng tác bảo trì cũng như thay
thế.
* Ưu điểm của hệ điều khiển PLC:
Sự ra đời của hệ điều khiển PLC đã làm thay đổi hẳn hệ thống điều khiển
cũng như các quan niệm thiết kế về chúng, hệ điều khiển dùng PLC có nhiều ưu
điểm như sau:
-Giảm 80% Số lượng dây nối.
- Công suất tiêu thụ của PLC rất thấp .
-Có chức năng tự chuẩn đốn do đó giúp cho cơng tác sửa chữa được nhanh
chóng và dễ dàng.
- Chức năng điều khiển thay đổi dễ dàng bằng thiết bị lập trình (máy tính,

màn hình) mà khơng cần thay đổi phần cứng nếu khơng có yêu cầu thêm bớt các
thiết bị xuất nhập.
-Số lượng Rơle và Timer ít hơn nhiều so với hệ điều khiển cổ điển.
-Số lượng tiếp điểm trong chương trình sử dụng khơng hạn chế.
- Thời gian hồn thành một chu trình điều khiển rất nhanh (vài mS) dẫn đến
tăng cao tốc độ sản xuất .
- Chi phí lắp đặt thấp .
- Độ tin cậy cao.
-Chương trình điều khiển có thể in ra giấy chỉ trong vài phút giúp thuận tiện
cho vấn đề bảo trì và sửa chữa hệ thống.
1.4 Ứng dụng của hệ thống điều khiển PLC:
Từ các ưu điểm nêu trên, hiện nay PLC đã được ứng dụng trong rất nhiều
lĩnh vực khác nhau trong công nghiệp như:
- Hệ thống nâng vận chuyển.
- Dây chuyền đóng gói.
- Các ROBOT lắp giáp sản phẩm .
- Điều khiển bơm.
- Sản xuất xi măng.
- Dây chuyền lắp giáp Tivi.
- Điều khiển hệ thống đèn giao thông.
- Quản lý tự động bãi đậu xe.
- Dây truyền may công nghiệp.
- Điều khiển thang máy.
- Dây chuyền sản xuất xe Ơtơ.


8

BÀI 2
CẤU TRÚC VÀ PHƯƠNG THỨC HOẠT ĐỘNG CỦA PLC

2.1. Cấu trúc của một PLC:
PLC gồm ba khối chức năng cơ bản: bộ xử lý, bộ nhớ và khối vào/ra. Trạng
thái ngõ vào của PLC được phát hiện và lưu vào bộ nhớ đệm. PLC thực hiện các
lệnh logic trên các trạng thái của chúng và thơng qua chương trình trạng thái ngõ
ra được cập nhật và lưu vào nhớ đệm; sau đó trạng thái ngõ ra trong bộ nhớ đệm
được dùng để đóng/mở các tiếp điểm kích hoạt các thiết bị tương ứng.
Như vậy, sự hoạt động của các thiết bị được điều khiển hoàn toàn tự động
theo chương trình trong bộ nhớ. Chương trình được nạp vào PLC thơng qua thiết
bị lập trình chun dùng.
Bus địa chỉ
Bộ
đệm

Bộ nhớ
chương
trình
EEPROM
tùy chọn

Khối mở
rộng

Bus điều khiển

Bộ nhớ
chương trình
EEPROM

Nguồn CPU
pin Bộ xử lý


Bộ nhớ Bộ nhớ Khối
Clock hệ thống
dữ liệu vào
ra
ROM
RAM

Bộ
đệm

Bus dữ liệu

Bộ
đệm

Bus hệ thống (vào/ra)

Mạch chốt

Mạch giao tiếp

Mạch
ngõ vào

Bộ đệm

Bộ lọc

Mạch

ngõ vào
Panel lập trình
(gắn thêm)

Mạch cách ly

Kênh ngõ ra
16 rơle, triac hay transistor

Kênh ngõ ra
24 ngõ vào

2.1.1. Bộ xử lý trung tâm:
Bộ xử lý trung tâm (CPU: Central Processing Unit) điều khiển và quản lý
tất cả hoạt động bên trong PLC. Việc trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và
khối vào/ra được thực hiện thông qua hệ thống Bus dưới sự điều khiển của CPU.
2.1.2.Bộ nhớ:
Tất cả PLC đều dùng các loại bộ nhớ:


9

▪ ROM (Read Only Memory).
▪ RAM (Random Access Memory)
▪ EEPROM (Electrnic Erasable Programmable Read Only Memory)
a. Phân chia bộ nhớ:
Bộ nhớ của S7_200 được phân chia thành 4 vùng với một tụ có nhiệm vụ
duy trì dữ liệu trong một khoảng thời gian nhất định khi bị mất nguồn. Bộ nhớ
của S7_200 có tính năng động cao, đọc và ghi được trong toàn vùng, loại trừ
phần bit nhớ đặt biệt được kí hiệu bởi SM (Special Memory) chỉ có thể truy

nhập để đọc.
- Vùng chương trình là vùng bộ nhớ được sử dụng để lưu trữ các lệnh
chương trình. Vùng này thuộc kiểu non-volatile đọc/ghi được.
- Vùng tham số: là miền lưu giữ các tham số như: từ khóa, địa chỉ
trạm…Cũng giống như vùng chương trình, vùng tham số cũng thuộc nonvolatile đọc/ghi được.
- Vùng dữ liệu: được sử dụng để cất các dữ liệu của chương trình bao
gồm các kết quả các phép tính, hằng số được định nghĩa trong chương trình, bộ
đệm truyền thơng… Một phần của vùng nhớ này (1KB đầu tiên với CPU214)
thuộc kiểu non-volatile đọc/ghi được.
- Vùng đối tượng: Timer, bộ đếm, bộ đếm tốc độ cao và các cổng vào/ra
tương tự được đặt trong vùng nhớ cuối cùng. Vùng này không thuộc kiểu nonvolatile nhưng đọc ghi được.
Hai vùng nhớ cuối có ý nghĩa quan trọng trong việc thực hiện một chương
trình.

C

Vùng chương trình

Chương trình

Chương trình

Vùng tham số

Tham số

Tham số

Vùng dữ liệu


Dữ liệu

Dữ liệu

Vùng đối tượng

EEPROM

Bộ nhớ ngồi

Hình 3: Bộ nhớ trong và ngồi của S7-200
b. Vùng dữ liệu:
Vùng dữ liệu là một miền nhớ động. Nó có thể được truy nhập theo từng
bit, từng byte, từng từ đơn (word) hoặc theo từng từ kép và được sử dụng làm
miền lưu dữ liệu cho các thuật tốn, các hàm truyền thơng, lập bản, các hàm
dịch chuyển, xoay vòng thanh ghi, con trỏ địa chỉ…
Ghi các dữ liệu kiểu bản bị hạn chế rất nhiều vì các dữ liệu kiểu bảng
thường chỉ được sử dụng theo những mục đích nhất định.
Vùng dữ liệu lại được chia ra thành những miền nhớ nhỏ với các công
dụng khác nhau. Chúng được kí hiệu bằng các chữ cái đầu tiên của chữ trong
tiếng Anh, đặc trưng cho công dụng riêng của chúng như sau:
V
Variable memory
(vùng nhớ biến)
I
Input Image register
(vùng đệm ngõ vào)


10


O
M
SM

Output Image register
Internal Memory bits
Special Memory bits

(vùng đệm ngõ ra)
(vùng nhớ nội)
(vùng nhớ đặc biệt)

Tất cả các miền này đều có thể truy cập được theo từng bit, từng byte,
từng từ đơn (word- 2 byte) hoặc từ kép (2 words).
Hình sau mô tả vùng dữ liệu của CPU214
7 6 5 4 3 2 1 0
Miền V Đọc/Ghi

V0
…
V4095

Vùng đệm cổng vào I
(Đọc/Ghi)

I0.x(x=07)
…
I7.x(x=07)


Vùng đệm cổng ra Q
(Đọc/Ghi)

Q0.x(x=07)
…
Q7.x(x=07)

M0.x(x=07)
…
Vùng nhớ nội M
(Đọc/Ghi)

M31.x(x=07)


11

Vùng nhớ đặc biệt SM
(chỉ đọc)

SM0.x(x=07)
…
SM29.x(x=07)

Vùng nhớ đặc biệt SM

SM30.x(x=07)

(Đọc/Ghi)


…
SM85.x(x=07)

Địa chỉ truy cập được qui ước bởi công thức:
- Truy nhập theo bit: tên miền (+) địa chỉ byte(+) . (+)chỉ số bit. Ví dụ
V150.4 chỉ bit 4 của byte 150 thuộc miền V.
- Truy nhập theo Byte: Tên miền (+) B (+) địa chỉ của byte trong miền.
Ví dụ VB150 chỉ Byte 150 thuộc miền V.
- Truy nhập theo từ: Tên miền (+) W (+) địa chỉ byte cao của từ trong
miền. Ví dụ VW150 chỉ từ đơn gồm hai Byte 150 và 151 thuộc miền V, trong đó
byte 150 có vai trị là byte cao trong từ.
15 14 13 12 11 10 9 7 6 5 4 3 2 1
8
0
VB150(byte cao)
VB151(byte thấp)
VW150
Truy nhập theo từ kép: Tên miền (+) D (+) địa chỉ byte cao của từ trong
miền.
Ví dụ VD150 chỉ từ kép gồm 4 byte 150, 151, 152, 153 thuộc miền V, trong đó
byte 150 có vai trị là byte cao và byte 153 có vai trị là byte thấp trong từ kép.
Bit: 63
32
31
16 15
8 7
0
VD150 VB150 (byte
VB151
VB152

VB153 (byte
cao)
thấp)
Tất cả các byte thuộc vùng dữ liệu đều có thể truy nhập được bằng con
trỏ. Con trỏ được định nghĩa trong miềnV hoặc các thanh ghi AC1, AC2 và
AC3. Mỗi con trỏ chỉ địa chỉ gồm 4 byte(từ kép). Qui ước sử dụng con trỏ để
truy nhập như sau:
&địa chỉ byte (cao) là toán hạng lấy địa chỉ của byte, từ hoặc từ kép. Ví
dụ:
- AC1=&VB150, thanh ghi chứa địa chỉ Byte 150 thuộc miền V.
- VD100=&VW150, từ kép VD100 chứa địa chỉ byte cao (VB150) của từ đơn
VW150.
- AC2=&VD150, thanh ghi AC2 chứa địa chỉ byte cao (VB150) của từ kép
VD150.
* con trỏ: là toán hạn lấy nội dung của byte, từ hoặc từ kép mà con trỏ đang chỉ
vào.


12

Ví dụ như với phép gán địa chỉ trên thì:
- *AC1, lấy nội dung của byte VB150.
- *VD100, lấy nội dung của từ đơn VW150.
- *AC2, lấy nội dung của từ kép VD150.
Phép gán địa chỉ và sử dụng con trỏ như trên cũng có tác dụng với những
thanh ghi 16 bit của timer, bộ đếm thuộc vùng đối tượng sẽ được trình bày ở
phần dưới:
c. Vùng đối tượng:
Vùng đối tượng được sử dụng để lưu dữ liệu cho các đối tượng lập trình
như các giá trị tức thời, giá trị đặt trước của bộ đếm hay Timer. Dữ liệu kiểu đối

tượng bao gồm các thanh ghi của Timer, bộ đếm, bộ đếm tốc độ cao, bộ đệm
vào/ra tương tự và các thanh ghi Accumulator(AC).
Kiểu dữ liệu đối tượng bị hạn chế rất nhiều vì các dữ liệu kiểu đối tượng
chỉ được ghi theo mục đích cần sử dụng đối tượng đó.
2.1.3. Khối vào/ra:
Khối vào/ra có vai trị là mạch giao tiếp vi điện tử của PLC với các mạch
công suất bên ngồi kích hoạt các cơ cấu tác động: nó thực hiện sự chuyển đổi
các mức điện áp tín hiệu cách ly.
2.2. Xử lý chương trình:
PLC thực hiện chương trình theo chu kỳ lặp. Mỗi vịng lặp được gọi là một
vòng quét (Scan). Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng việc đọc dữ liệu từ các cổng
vào vùng bộ đệm ảo, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình. Trong từng
vịng qt chương trình thực hiện bằng lệnh đầu tiên và kết thúc bằng lệnh kết
thúc. Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đọan truyền thơng và kiểm tra
lỗi. Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn chuyển các nội dung của bộ đệm ảo
đến cổng ra.
Giai đoạn chuyển
dữ liệu ra ngoại vi

Giai đoạn truyền thông
nội bộ và tự kiểm tra lỗi

Giai đoạn nhập dữ
liệu từ ngoại vi

Giai đoạn thực hiện
chương trình

Như vậy, tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra, thông thường lệnh không làm
việc trực tiếp với cổng vào ra và chỉ thông qua bộ đệm ảo của cổng trong vùng

nhớ tham số. Việc truyền thông giữa bộ đệm ảo với ngoại vi trong giai đoạn 1 và
4 do CPU quản lý. Khi gặp lệnh vào/ra ngay lập tức thì hệ thơng sẽ cho dừng
mọi cơng việc khác, ngay cả chương trình xử lý ngắt, để thực hiện lệnh này một
cách trực tiếp với cổng vào/ra.
Nếu sử dụng các chế độ ngắt, chương trình con tương ứng với từng tín hiệu
ngắt được soạn thảo và cài đặt như một bộ phận của chương trình. Chương trình


13

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.
2.3. Các phương pháp lập trình:
S7-200 biểu diễn một mạch logic cứng bằng một dãy các lệnh lập trình.
Chương trình bao gồm một dãy các tập lệnh. S7-200 thực hiện chương trình bắt
đầu từ lệnh lập trình đầu tiên và kết thúc ở lập trình cuối trong một vịng qt
(scan).
Một vịng qt (scan cycle) được bắt đầu bằng một việc đọc trạng thái của
đầu vào, và sau đó thực hiện chương trình. Vòng quét kết thúc bằng việc thay
đổi trạng thái đầu ra. Trước khi bắt đầu một vòng quét tiếp theo S7-200 thực thi
các nhiệm vụ bên trong và nhiệm vụ truyền thơng. Chu trình thực hiện chương
trình là chu trình lặp.
Cách lập trình cho S7-200 nói riêng và cho các PLC nói chung dựa trên hai
phương pháp cơ bản. Phương pháp hình thang (Ladder, viết tắt là LAD) và
phương pháp liệt kê lệnh (Statement list, viết tắt là STL). Ngoài ra cịn
Nếu có một chương trình viết dưới dạng LAD, thiết bị lập trình sẽ tự động
tạo ra một chương trình theo dạng STL tương ứng. Ngược lại khơng phải mọi
chương trình viết dưới dạng STL đều có thể chuyển sang được dạng LAD.
a. Phương pháp hình thang (LAD)
1. LAD là một ngơn ngữ lập trình bằng đồ họa, những thành phần cơ bản

dùng trong LAD tương ứng với các thành phần của bảng điều khiển bằng rơ le.
Trong chương trình LAD, các phần tử cơ bản dùng để biểu diễn lệnh logic như
sau:
2. Tiếp điểm: Là biểu tượng (Symbol) mô tả các tiếp điểm của rơ le
Tiếp điểm thường mở
Tiếp điểm thương đóng
3. Cuộn dây (Coil): Là biểu tượng   mơ tả rơ le được mắc theo chiều
dịng điện cung cấp cho rơ le.
4. Hộp (Box): Là biểu tượng mơ tả các hàm khác nhau, nó làm việc khi có
dịng điện chạy đến hộp. Những dạng hàm thường được biểu diễn bằng hộp là
các bộ thời gian (Timer), bộ đếm (counter) và các hàm toán học. Cuộn dây và
các hộp phải mắc đúng chiều dòng điện.
5. Mạng LAD: Là đường nối các phần tử thành một mạch hoàn thiện, đi từ
đường nguồn bên trái sang đường nguồn bên phải. Đường nguồn bên trái là dây
pha, đường nguồn bên phải là dây trung hòa và cũng là đường trở về nguồn cung
cấp. Dòng điện chạy từ trái qua tiếp điểm đến đóng các cuộn dây hoặc các hộp
trở về bên phải nguồn.
b. Định nghĩa về STL:Phương pháp liệt kê lệnh (STL) là phương pháp thể
hiện chương trình dưới dạng tập hợp các câu lệnh. Mỗi câu lệnh trong chương
trình kể cả cả những lệnh hình thức biểu diễn một chức năng của PLC.
c. FBD: Là phương pháp lập trình sử dụng các khối hàm logic như And,
Or,…
Tìm hiểu phần mềm lập trình PLC và bộ thí nghiệm:


14

Step7 MicroWin 3.2 hoặc 4.0 là phần mềm dùng để lập trình cho PLC S7 –
200
2.4. Tìm hiểu phần mềm lập trình PLC

• Khởi động
Cách 1: Start _ Simatic _ Step7 – Microwin.
Cách 2: Doubleclick vào biểu tượng Step7 – Microwin trên màn hình nền
Desktop của Window.
Giao diện của chương trình Step7 – Microwin.

• Mở file:
Mở một file mới: Vào file – Doubleclick New hoặc click vào biểu tượng
New.
Mở một file cũ: Vào file – Doubleclick Open chọn tên file cần mở hoặc
click vào biểu tượng Open.
• Lưu file:
Lưu một file mới: Vào file – Doubleclick Save hoặc click vào biểu tượng
Save đặt tên file cần lưu.

Lưu file tên khác: Vào file – Doubleclick Save As đặt tên file cần lưu.
• Soạn thảo chương trình:
Step7 Microwin cho phép chứa nhiều network ( tối đa là 100) mỗi một
network tương đương một câu lệnh, nếu tồn tại hai câu lệnh trở lên thì chương
trình sẽ báo lỗi khi biên dịch.


15

Ta có thể dùng chuột để chọn các biểu tượng và đặt chúng vào các vị trí
trong network mong muốn.
Chú ý mỗi lệnh phải được gắn trực tiếp vào đường bên trái khi con trỏ
hình ơ vng ở vị trí nào thì khi truy xuất các tốn hạng sẽ đặt tại vị trí đó.
• Nạp chương trình vào PLC:
Cách 1: Vào File_ Doubleclick download

Cách 2: Click chuột vào biểu tượng Download trên thanh cơng cụ.
OK _ yes
Màn hình báo Download successful thì chương trình đã nạp thành cơng.
• Chạy chương trình:
Cách 1: Vào PLC _ click chuột vào Run
Cách 2: Click chuột vào biểu tượng Run trên thanh cơng cụ.
• Dừng chương trình:
Cách 1: Vào PLC _ click chuột vào Stop
Cách 2: Click chuột vào biểu tượng Stop trên thanh cơng cụ.
• Hiển thị các chương trình ladder (để quan sát quá trình hoạt động của
chương trình)
Cách 1: Vào debug _ click chuột vào Program Status
Cách 2: Click chuột vào biểu tượng Program Status
• Đọc chương trình của PLC
Cách 1: Vào File_ Doubleclick upload
Cách 2: Click chuột vào biểu tượng upload trên thanh cơng cụ.
OK _ yes
Màn hình báo Upload successful thì chương trình đã nạp thành cơng.
• Xóa hàng, cột, network:
Cách 1: Chọn Edit _ delete _ chọn Row hoặc Column hoặc Network
Cách 2: nhấn Shift + delete
• Chèn hàng, cột, network:
Cách 1: Chọn Edit _ insert _ chọn Row hoặc Column hoặc Network
Cách 2: nhấn Shift + insert
• Xác lập CPU đang giao tiếp:
Chọn read CPU type nếu đã nối giữa máy tính và PLC để phần mềm tự
xác lập loại CPU đang giao tiếp.
Nếu chưa kết nối PLC muốn cài đặt loại CPU cho PLC vào PLC_ Type
chọn loại PLC phù hợp.
2.5.Tìm hiểu phần mềm mơ phỏng S7- 200:

Đây là phần mềm dùng để mô phỏng hoạt động của PLC sau khi được nạp
chương trình.


16

Ta có thể mơ phỏng chương trình đang viết bằng cách sử dụng phần mềm
nếu không cần đến PLC. Để chạy mô phỏng, ta chỉ cần thực thi file S7-200.exe,
gồm các bước sau:
1. Viết chương trình bằng phần mềm STEP7 MICROWIN 3.2.
2. Biên dịch chương trình: file/export.
3. Đặt tên cho tập tin vào chọn save (*.awl).
4. Chạy phần mềm mô phỏng s7-200.exe.
5. Nhập mã: 6596.
6. Chọn loại CPU.
7. Mở file cần mô phỏng.
8. Chạy mô phỏng: Run điều khiển các tiếp điểm bằng các công tắc trên
bảng màu xanh.
9. Quan sát các đèn báo Input và Output trên PLC.


17

BÀI 3
KẾT NỐI DÂY GIỮA PLC VÀ CÁC THIẾT BỊ NGOẠI VI
3.1. Kết nối dây giữa PLC và thiết bị ngoại vi:
Các đường tín hiệu từ bộ cảm biến được nối vào các modul (các đầu vào của
PLC), các cơ cấu chấp hành được nối với các modul ra( các đầu ra của PLC ).
Hầu hết các PLC có điện áp hoạt động bên trong là 5V, tín hiệu xử lý là
12/24VDC hoặc 100/240VAC. Mỗi đơn vị I / O có duy nhất một địa chỉ, các

hiển thị trạng thái của các kênh I / O được cung cấp bỡi các đèn LED trên PLC,
điều này làm cho việc kiểm tra hoạt động nhập xuất trở nên dể dàng và đơn giản.
Bộ xử lý đọc và xác định các trạng thái đầu vào (ON,OFF) để thực hiện việc
đóng hay ngắt mạch ở đầu ra .

Hình 3-1: Kết nối dây giữa ngõ vào của PLC với các thiết bị ngoại vi

Hình 3-1: Kết nối dây giữa ngõ ra của PLC với các thiết bị ngoại vi


18

MỘT SỐ HÌNH ẢNH MINH HỌA KẾT NỐI GIỮA PLC VÀ THIẾT BỊ
NGOẠI VI:

THIẾT BỊ NGÕ VÀO/RA:

SƠ ĐỒ ĐẤU NỐI DÂY CPU:


19

KẾT NỐI VỚI MÔ ĐUN MỞ RỘNG:

KẾT NỐI VỚI PC:

3.2.
Kiểm tra việc nối
dây bằng phần mềm
- Kết nối PLC với máy vi tính. Yêu cầu PLC đã nối dây cho một mạch điện

cụ thể.


20

- Sử dụng Status chart trong phần mềm Step 7.
- Đọc và thay đổi biến với Startus chart.
- Cưỡng bức biến với Startus chart.

Trong cửa sổ STEP 7 - MicroWin 32, nhắp chuột lên biểu tượng
Communications hoặc chọn View  Component  Communications.
Trên hộp đối thoại xuất hiện (Communications Setup), nhắp đúp lên biểu
tượng PC/PPI Cable. Xuất hiện hộp thoại Setting the PG/PC Interface, chọn nút
Properties và kiểm tra các tham số.

Trong cửa sổ STEP 7 - MicroWin 32, nhắp chuột lên biểu tượng
Communications hoặc chọn View  Component  Communications.
Trên hộp đối thoại xuất hiện (Communications Setup), nhắp đúp lên biểu
tượng Refresh. CPU đang được kết nối (và được cấp nguồn) sẽ xuất hiện như


21

một biểu tượng. Có thể nhắp đúp lên biểu tượng này để kiểm tra các thông số
của PLC tương ứng.

ĐẶT CẤU HÌNH TRUYỀN THƠNG CHO CPU S7-200:
Trong cửa sổ STEP 7 - MicroWin 32, nhắp chuột lên biểu tượng System
Block.
Hoặc chọn Menu View > Component System Block. Trên hộp đối thoại

xuất hiện (System Block), chọn trang Port(s) để xem và thay đổi các tham số
truyền thông.

CÁCH THỨC PHỤC HỒI VÀ LƯU DỮ LIỆU TRONG S7-200:


22

GỠ RỐI (DEBUG):
1. Vào Menu Debug Multiple Scans và chọn số vòng quét muốn gỡ lỗi.


23

Thơng báo và xử lý lỗi (Troubleshooting)
THƠNG BÁO VÀ XỬ LÝ LỖI(TROUBLESHOOTING):
Phần này chỉ dành cho lập trình viên có kinh nghiệm. Thơng thường lỗi
được chia thành 02 loại chính: nghiêm trọng và không nghiêm trọng (fatal errors
& non-fatal errors).
Lỗi nghiêm trọng gây ngừng chương trình và ta phải tiến hành “Reset”
(bằng một trong 03 cách: tắt rồi bật nguồn, chuyển công tắc về STOP rồi bật lên
lại, vào menu chính PLCPower-Up Reset), lỗi này có thể được thơng báo trên
đèn LED phía trước CPU.
Lỗi khơng nghiêm trọng bao gồm lỗi lúc chạy chương trình (run-time
errors), lỗi lúc biên dịch (program-compile errors) và lỗi do chương trình thực
hiện. Lỗi khơng nghiêm trọng khơng gây ngừng chương trình, trừ khi được lập
trình với lệnh STOP.

Lỗi do chương trình thực hiện là lỗi gây nên bởi lơ gic của người lập
trình. Ta có thể xử lý các lỗi cịn lại với sự trợ giúp của phương tiện lập trình



24

(vào menu chính PLCinformation) và tra mã lỗi trong phụ lục kèm theo (C
Error Codes trong System Manual).
Ví dụ:

3.3.Cài đặt và sử dụng phần mềm Step7 – Micro/win 3.2
Đĩa CD chứa phần mềm Step7-Micro/ Win 32 V4.0
Yêu cầu máy vi tính có:
+ Vi xử lý loại Pentium.
+ Đĩa cứng trống tối thiểu 300MB.
+ Ram >64MB.
+ Hệ điều hành Win XP.
+ Mouse.
Quá trình cài đặt sẽ tự động.
Sau khi cài đặt thành công, khởi động phần mềm Step 7. Trong phần Tools,
tìm hiểu các mục sau:
+ Program block: Cửa sổ soạn thảo chương trình.
+ Symbol table: để đánh địa chỉ cho các biến.
+ Tatus chart: Kiểm tra việc nối dây.
+ Data block: Gán địa chỉ và giá trị đầu.
+ System block: Giao tiếp hệ thống.
+ Cross referer.
+ Communication: Kết nối cable và máy tính
+ Set PG/PC interface.