PLC

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.97 MB, 32 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP VIỆT ĐỨC

- T

Ổ

MÔN

ĐIỆN TỬ

-KỸ THUẬT

PLC

(Programmable Logic Controller)

NGUYỄN THANH MINH.VDIC

</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2>

Chương 1

-T

ỔNG QUAN VỀ

PLC

I. Các kiến thức cơ bản về PLC (Programmable Logic Control)-Bộ điều khiển logic khả trình)
Hình thành từ nhóm các kỹ sư hãng General Motors năm 1968 với ý tưởng ban đầu là
thiết kế một bộ điều khiển thỏa mãn các yêu cầu sau:

 Lập trình dễ dàng, ngơn ngữ lập trình dễ hiểu.

 Dễ dàng sửa chữa thay thế.

 Ổn định trong môi trường công nghiệp.

 Giá cả cạnh tranh.

Thiết bị điều khiển logic khả trình (PLC: Programmable Logic Control) là loại thiết bị
cho phép thực hiện linh hoạt các thu ật tốn điều khiển số thơng qua một ngơn ngữ lập trình,
thay cho việc thể hiện thuật tốn đó bằng mạch số.

Với mạch số:

Các bộ điều khiển có thể lập trìnhđược – hiện nay được sử dụng rất rộng rãi trong các
hệ thống điều khiển tự động cũng nh ư trong các ứng dụng thương mại và công nghiệp. Các

PLC đầu tiên được thiết kế vào giữa những năm 70 để thay thế cho các hệ thống điều khiển
bằng relay. Ban đầu chúng chỉ bao gồm một bộ xử lý một bit với bộ nhớ ch ương trình, một
thanh ghi tích lũy và một số ngõ vào ngõ ra, về chức năng chúng chỉ có thể thực hiện đ ược
các thao tác logic đơn gi ản và chỉ xử lý được với các ngõ vào ra số. Ngày nay PLC đã phát
triển mạnh và có thể thao tác với tín hiệu t ương tự cũng như thực hiện các phép toán phức
tạp như điều khiển PID, điều khiển mờ... Chúng đ ược dùng hầu như trong tất cả các giai
đoạn của q trình sản xuất và điều khiển q trình.

Khơng giống như các hệ thống đấu dây phần cứng truyền thống, PLC có khả năng lập
trình lại, có thể giám sát on-line, và có khả năng phát hiện lỗi trong bản thân PLC và các
thiết bị được kết nối với chúng.

Quá trình thực thi của PLC bao gồm 3 giai đoạn: giám sát các ngõ vào, tính tốn trên
cơ sở chương trình của nó và điều khiển các ngõ ra để tự động hóa các q trình hay cơng
cụ.

I0.0

I0.1

Q0.0

I0.1 Q0.0

</div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

PLC hiện diện trong rất nhiều các ứng dụng cụ thể. Chúng là các thiết bị làm việc rất
lâu bền, có thể làm việc trong điều kiện môi tr ường sản xuất bao gồm độ ẩm, nhiễu, các
thay đổi nhiệt độ và các chấn động.

Tất cả các hệ thống PLC đều gồm có các thành phần cơ bản cần thiết để thao tác với
các dữ liệu vào, xử lý dữ liệu và điều khiển ngõ ra. Các khối cơ bản của một PLC bao gồm

bộ xử lý trung tâm (CPU), bộ nhớ, bộ giao tiếp ngõ vào và bộ giao tiếp ngõ ra. Ngồi ra,
PLC có thể tích hợp các khối nguồn, xung clock và giao tiếp truyền thông để nạp ch ương
trình, giám sát trạng thái của PLC hay nối mạng các PLC với nhau. Ngõ vào của PLC có
thể đưa vào các tín hiệu số hay tương tự từ các thiết bị khác nhau (cảm biến) và biến đổi
thành tín hiệu logic để CPU sử dụng. Bộ xử lý trung tâm CPU tính tốn và thực thi các
phép tính điều khiển dựa trên các lệnh điều khiển trong bộ nhớ. Bộ giao tiếp ngõ ra biến đổi
các lệnh điều khiển từ CPU thành tín hiệu số hay tương tự để có thể dùng điều khiển các
thiết bị chấp hành khác nhau (actuator).

Một thiết bị lập trình được dùng để nhập các lệnh mong muốn, những lệnh này quyết
định PLC sẽ làm gì khi tác động các ngõ vào cụ thể. Một thiết bị giao tiếp (operator
interface) cho phép thông tin quá trình được hiển thị và để nhập các thông số điều khiển
mới.

Bộ nhớ của PLC nói chung đ ược chia thành 3 phần: bộ nhớ chương trình, bộ nhớ dữ
liệu và vùng nhớ lưu các thông số cấu hình hệ thống.

Bộ nhớ chương trình lưu trữ các lệnh sơ đồ lập trình LAD hay STL. Vùng nhớ này sẽ
điều khiển cách thức sử dụng vùng nhớ dữ liệu và các I/O. Các lệnh LAD hay STL được
viết bằng các thiết bị lập trình (PC) vàđược nạp (tải) vào vùng nhớ chương trình của PLC.

Hình 1: Cấu trúc chung của PLC.

</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

Bộ nhớ thông số gồm các ô nhớ l ưu trữ các thông số cài đặt, mật khẩu, địa chỉ thiết bị
điều khiển và các thơng tin về các khơng gian nhớ có thể sử dụng.

PLC hoạt động theo một cách thức đ ơn giản bằng việc lặp lại quá trình sau. Dữ liệu
vào từ bên ngoài được chuyển đổi qua bộ giao tiếp ngõ vào thành dạng mà CPU có thể
dùng. CPU tính tốn dựa trên các dữ liệu vào theo chương trình người dùng được lưu trữ
trong bộ nhớ. Các kết quả của quá trình tính tốn này được đưa tới bộ giao tiếp ngõ ra để

chuyển đổi thành dạng mà các thiết bị kết nối với PLC có thể sử dụng.

II. Cấu trúc chung của hệ thống điều khiển dùng PLC

PLC được nhiều hãng chế tạo, và mỗi hãng có nhiều họ khác nhau, và có nhiều phiên
bản (version) trong mỗi họ, chúng khác nhau về tính năng và giá thành, phù hợp với mức
độ bài tốn đơn giản hay phức tạp. Ngồi ra cịn có các bộ ghép nối mở rộng cho phép liên
kết nhiều bộ PLC nhỏ (thành mạng PLC) để thực hiện các chức năng phức tạp, hay giao
tiếp với máy tính để tạo thành một mạng tích hợp, thực hiện việc theo dõi, kiểm tra, điều
khiển một q trình cơng nghệ phức tạp hay toàn bộ một phân xưởng sản xuất. Mặc dù vậy,
một hệ thống điều khiển dùng bất kỳ loại PLC nào cũng đều có cấu trúc nh ư hình 2.

</div>
(5)<div class='page_container' data-page=5>

Trong đó:

● Ngõ vào dạng số: gồm hai trạng thái ON và OFF. Khi ở trạng thái ON thì ngõ vào
số được coi như ở mức logic 1 hay mức logic cao. Khi ở trạng thái OFF thì ngõ vào số có
thể được coi như ở mức logic 0 hay mức logic thấp.

Các kênh vào số thường nối với các cảm biến hai trạng thái dạng đóng/ ngắt (On/Of)
như:

- Cảm biến quang điện,
- Cảm biến tiệm cận
- Cảm biến xung điện
- Các công tắc

● Ngõ vào tương tự: tín hiệu vào là tín hiệu tương tự , thường ngõ vào tương tự có
tầm 0 – 20 mA, 4 – 20 mA hay 0 – 10VDC.

Các kênh vao tương tự sử dụng cho việc lấy tín hiệu từ các cảm biến t ương tự :

- Cảm biến lưu lượng

- Cảm biến độ ẩm

- Cảm biến áp xuất

- Cảm biến nhiệt độ

- Cảm biến áp xuất

- Cảm biến vị trí / tốc độ / gia tốc

- Cảm biến lực

● Ngõ ra số: gồm 2 trạng thái ON và OFF. Các ngõ ra này thường được nối ra để điều
khiển các van solenoid, cuộn dây contactor, đèn hiệu.

Các kênh ra số có thể nối với các thiết bị nh ư:

- Các cuộn hút cho van điện từ

- Các động cơ b−ớc

- Các cơ cấu đóng ngắt vv.

● Ngõ ra tương tự: tín hiệu ra là tín hiệu tương tự, thường có tầm từ 0 – 10 VDC. Các
kênh ra tương tự thường được nối với các cơ cấu chấp hành tương tự:

- Các động cơ DC vμ AC

- Các van và các động cơ, xi lanh thuỷ khí

- Các thiết bị đo tương tự.

● Thiết bị đầu vào: gồm các thiết bị tạo ra tín hiệu điều khiển, th ường là nút nhấn,
cảm biến …

* Cảm biến: là thiết bị nhằm biến đổi một trạng thái vật lý thành tín hiệu điện để PLC
sử dụng. Cảm biến được nối với ngõ vào của PLC. Một ví dụ là sử dụng nút nhấn nối với
đầu vào của PLC, một tín hiệu điện đ ược gửi tới PLC chỉ ra trạng thái (đóng/mở) của tiếp
điểm nút nhấn.

</div>
(6)<div class='page_container' data-page=6>

Hình 3. Các dạng tín hiệu ngõ vào của PLC

● Chương trìnhđiều khiển: một chương trình bao gồm một hay nhiều lệnh nhằm thực
hiện một nhiệm vụ cụ thể. Việc lập trình cho PLC chỉ đơn giản là xây dựng mộttập hợp các
lệnh. Có nhiều cách để lập trình cho PLC như: dạng lập trình hình thang (LAD), dạng câu
lệnh (STL), hay dạng s ơ đồ khối chức năng (FBD). Ch ương trình điều khiển định ra qui
luật thay đổi tín hiệu output phía đầu ra của PLC theo sự thay đổi của tín hiệu input phía
đầu vào theo như mong muốn. Các chương trìnhđiều khiển được tạo ra bằng cách sử dụng
bộ lập trình chuyên dụng cầm tay (hand-held programmer hay PG = programmer) hoặc
chạy phần mềm điều khiển tr ên máy tính PC và đư ợc nạp vào PLC thông qua cáp, nối giữa
PLC và PC hoặc PG.

Cần chú ý là chương trìnhđể điều khiển hệ thống chạy tr ên PLC, do đó khơng c ần có
máy tính hay bộ lập trìnhđể chạy PLC, chúng chỉ đóng vai trị bộ lập trình hay bộ giám sát
hoạt động thông qua việc trao đổi thông tin v ới PLC.

Chương trình của các PLC thường có cấu trúc, gồm có ch ương trình chính (main

program), các chương trình con (subroutine) và chương trình ngắt (interrupt). Nhờ đó cấu
trúc của chương trình trở nên dễ đọc và rõ ràng hơn.

</div>
(7)<div class='page_container' data-page=7>

dụng trạng thái của các đầu vào này. Khi chương trình này thực hiện xong thì CPU sẽ bắt
đầu quá trình tự chẩn đoán và các tác vụ giao tiếp. Chu kỳ quét kết thúc bởi việc cập nhật
các ngõ ra, sau đó lại lặp lại từ đầu. Thời gian thực hiện chu kỳ quét phụ thuộc vào kích
thước của chương trình, số lượng các ngõ vào/ra cần được giám sát của PLC và vào số
lượng u cầu giao tiếp.

Hình 4. Chu kỳ (vịng) quét của PLC

● Thiết bị lập trình (PG/PC): chương trình viết trong thiết bị lập trình và truyền xuống
PLC.

● Cáp kết nối (cáp PPI): thiết bị cần thiết để truyền dữ liệu từ thiết bị lập trình đến
PLC.

Quy trình thiết kế hệ điều khiển dùng PLC: Bao gồm các bước cơ bản như sau:

1- Xác định quy trình điều khiển: trong bước này cần phải biết về đối t ượng điều
khiển của PLC. Các thay đổi của đối tượng điều khiển được kiểm tra thường xuyên bởi các
thiết bị đầu vào, các thiết bị này gởi tín hiệu đến PLC để tính tốn xuất các tín hiệu ra đến
các thiết bị đầu ra để điều khiển hoạt động của đối t ượng.

2- Xác định tín hiệu vào ra: trong bước này cần xác định cách kết nối các thiết bị đầu
vào, ra với PLC. Thiết bị vào có thể là tiếp điểm, cảm biến,…. Thiết bị ra có thể là các loại
cuộn dây điện từ , đèn, …

3- Soạn thảo chương trình: chương trình được viết dưới dạng LAD, STL, hay dạng
FBD.

4- Nạp chương trình cho PLC

</div>
(8)<div class='page_container' data-page=8>

Trong bài thí nghiệm với PLC S7-200 (của hãng Siemens) cần quan tâm tới hai vấn
đề sau:

●Sơ đồ nối dây PLC: thể hiện s ơ đồ nối dây thực của các thiết bị phía input và phía
output vào PLC S7–200.

●Sơ đồ điều khiển PLC: được viết bằng STEP7-Micro/WIN là phần mềm dùng cho
các PLC thuộc chủng loại S7-200.

III. Giới thiệu PLC S7-200

PLC có thể được phân thành hai loại: Micro PLC và Modular PLC.

- Micro PLC là loại PLC mà các ngõ vào, bộ xử lý, các ngõ ra và bộ nguồn đều được
đặt chung trong cùng một khối. Các PLC này thì khá rẻ và thường được dùng trong các
ngành công nghiệp nhẹ màở đó các điện áp cao khơng cần thiết. Chúng có những cấu hình
khác nhau về ngõ vào, ngõ ra, khả năng bộ nhớ và có thể làm việc lâu dài để thỏa mãn các
ứng dụng khác nhau. Họ PLC S7-200 của Siemens thuộc loại PLC này.

- Modular PLC là loại PLC dùng trong các ứng dụng công nghiệp nặng th ường là các
hệ thống dạng mô đun. Các loại PLC này có các cấu hình khác nhau về ngõ vào/ngõ ra,
nguồn cung cấp, dạng tín hiệu (rời rạc hay t ương tự), các ứng dụng mạng v à điều khiển từ
xa. Các hệ thống PLC này bao gồm các mô đun xử lý, mô đun ngõ vào/ngõ ra, thanh gắn,
mô đun nguồn, bộ lập trình và các mơ đun giao tiếp nếu cần thiết. Họ PLC S7-300, S7-400
của Siemens thuộc loại này.

- Bộ xử lý của cả PLC loại Micro hay Modular đều bao gồm CPU, bộ nhớ, các cổng

giao tiếp và các cổng ngoại vi. Không phải tất cả các PLC đều có cấu hình giống nhau mà
có thể khác nhau về bộ nhớ, các cấu hình ngõ vào/ngõ ra, cấu hình mạng và nhiều đặc tính
khác.

Sau đây sẽ giới thiệu một vài loại CPU họ S7-200 được sử dụng trong nội dung thí
nghiệm:

a. Bộ S7-200/CPU 212 có một số tính năng như sau:

– Số cổng vào/ra (I/O): 8 ngõ vào số/6 ngõ ra số (có địa chỉ I0.0 ÷ I0.7, Q0.0 ÷ Q0.5).
– Số tối đa các bộ mở rộng có th ể ghép nối: 2 (với tối đa 64 ngõ vào số /64 ngõ ra số).
– Tốc độ xử lý lệnh Boolean: 1.2 μs/lệnh.

– Bộ đếm thời gian (timer): 64 bộ.
– Bộ đếm (counter): 64 bộ.

– Bộ đếm tốc độ cao (high-speed counter): 1 (2 kHz -software).
b. Bộ S7-200/CPU 216 có các tính năng sau:

– Số cổng vào/ra (I/O): 24 ngõ vào số/16 ngõ ra số số (có địa chỉ I0.0 ÷ I2.7, Q0.0 ÷
Q1.7).

</div>
(9)<div class='page_container' data-page=9>

– Bộ đếm thời gian (timer): 256 bộ.
– Bộ đếm (counter): 256 bộ.

– Bộ đếm tốc độ cao (high-speed counter): 3 (1 software – 2 hardware).
– Bộ nhớ chương trình/dữ liệu: 8KB/5KB.

– Cổng giao tiếp: 2.

c. Bộ S7-200/CPU 226 có các tính năng sau:

– Số cổng vào/ra (I/O): 24 ngõ vào số/16 ngõ ra số (địa chỉ từ I0.0 ÷ I2.7, Q0.0 ÷
Q1.7).

– Số tối đa các bộ mở rộng có thể ghép nối: 7
– Tốc độ xử lý lệnh Boolean: 0.37 μs/lệnh.
– Bộ đếm thời gian (timer): 256 bộ.

– Bộ đếm (counter): 256 bộ.

– Bộ đếm tốc độ cao (high-speed counter): 6 (30 kHz).
– Đồng hồ thời gian thực.

– Bộ nhớ chương trình/dữ liệu: 8KB/5KB.
– Cổng giao tiếp: 2.

– Số ngõ ra xung: 2 (20 kHz).
IV. Sơ đồ nối dây thực của S7 – 200

Sơ đồ nối dây của CPU 212:

</div>
(10)<div class='page_container' data-page=10>

Với cách nối dây như sơ đồ đã thể hiện, khi một cơng tắc (hay nút nhấn) ở ngõ vào
nào đó được tác động, ngõ vào đó sẽ ở trạng thái logic là 1 (trạng thái ON). Nếu công tắc bị
ngắt (hay không nhấn nút nữa), ngõ vào tương ứng sẽ ở trạng thái logic là 0 (trạng thái
OFF). Nguyên tắc chung là khi có điện áp trong khoảng quy định tr ước (thơng thường là 15
– 30 VDC) so với điểm chuẩn điện áp (các ngõ vào ký hiệu là COM) đặt vào một ngõ vào
nào đó thì ngõ vào đó ở trạng thái 1, nếu khơng có điện áp đủ lớn so với điểm chuẩn điện
áp đặt vào ngõ vào thì ngõ vào đó ở trạng thái 0.

Các CPU 216 và CPU 226 cũng được nối dây tương tự với CPU 212.
Chú ý:

• PLC nhận tín hiệu ngõ vào 24V, vì vậy ngõ ra relay (3 và 4) của
SIKOSTART phải cấp tín hiệu 24V về cho PLC.

• PLC có ngõ ra là các ti ếp điểm relay được nối chung với nhau,
chưa nối nguồn bên trong, vì vậy có thể điều khiển các contactor
bằng cấp điện áp 220V.

</div>
(11)<div class='page_container' data-page=11>

Cách đấu đầu ra với các thiết bị chấp hành của PLC
V. Giới thiệu chương trình STEP7– Micro/WIN

1. Dạng lập trình: STEP7 – Micro/WIN hỗ trợ hai dạng lập trình sau:
a. Dạng STL (Statement List): dạng ngôn ngữ sử dụng danh sách các câu lệnh.

b. Dạng LAD (ladder): dạng ngôn ngữ đồ hoạ sử dụng các ký hiệu t ương tự như các
sơ đồ mạch điện (hình thang).

</div>
(12)<div class='page_container' data-page=12>

Các Menu cơng cụ thường dùng:
• New (File Menu) Tạo mới
• Open (File Menu) Mở file
• Cut (Edit menu) Cắt
• Paste (Edit Menu) Dán
• Copy (Edit Menu) Sao chép
• Download (PLC Menu) Tải xuống

• Network (Insert) Chèn network mới

• Program Elements (Insert) Mở cử sổ các phần tử lập trình

• Clear/Reset (PLC) Xóa chương trình hiện thời trong PLC
• LAD, STL, FBD (View) Hiển thị dạng ngôn ngữ yêu cầu
Các phần tử lập trình thường dùng (cửa sổ Program Elements):

</div>
(13)<div class='page_container' data-page=13>

So sánh Số nguyên Số thực

2. Các lệnh cơ bản của chương trình dạng LADDER:

Phầntử Ký hiệu Tên qui ước Tính chất

Lệnh tiếp điểm
thường mở.
(Normally open)

n = I0.0, I0.1, …,I0.7,
…

n = Q0.0, Q0.1,
…,Q0.5, …

n = C0, C1, …, C63,
…

n = T0, T1, …, T63,
…

Lệnh này tác động khi bit n ON
– I: tiếp điểm thực nối ở cổng vào
– Q: tiếp điểm do output điều

khiển

– C: tiếp điểm do bộ đếm đ.khiển
– T: tiếp điểm do timer điều khiển
Lệnh tiếp điểm

thường đóng
(Normally
closed)

n = I0.0, I0.1, …,I0.7,
…

n = Q0.0, Q0.1,
…,Q0.5, …

n = C0, C1, …, C63,
…

n = T0, T1, …, T63,
…

Lệnh này tác động khi bit n OFF
– I: tiếp điểm thực nối ở cổng vào.
– Q: tiếp điểm do output điều
khiển

– C: tiếp điểm do bộ đếm đ.khiển
– T: tiếp điểm do timer điều khiển
Lệnh phát hiện

cạnh lên P

</div>
(14)<div class='page_container' data-page=14>

lệnh).
Lệnh ngõ ra

(OUTput
instruction)

n = Q0.0, Q0.1, …,
Q0.5, …

Trang thái logic của bit n luôn
bằng trạng thái logic ở ngay phía
trước lệnh.

Lệnh SET bit n = Q0.0, Q0.1, …

(1 bit bất kỳ)

Khi lệnh SET tác động, bit n
chuyển sang ON và giữ luôn.

Lệnh RESET
bit

n = Q0.0, Q0.1, …
(1 bit bất kỳ)

Khi lệnh RESET tác động, bit n

chuyển sang OFF và giữ ln.

Bộ định thời gian
đóng trễ TON
(On-delay timer)

Txxx=

* T32: đơn vị tính là 1
ms

T96 (CPU216, 226)
* T33– T36: --- 10ms
T97–T100 (CPU216,
226)

* T37– T63:
---100ms

T101–T255
CPU216,226)
– IN: tín hiệu vào
– PT: hệ số thời gian
trễ.

– Khi IN từ 0 lên 1 thì sau thời
gian định bởi PT, Txxx sẽ chuyển

sang trạng tháiON (1)
– Bất cứ khi nào IN từ 1 xuống 0

thì Txxx sẽ chuyển sangOFF (0)

Bộ đếm
lên/xuống CTUD

(Counter
up/down)

Cxxx = C0, C1, …,
C63, …

– CU: tín hiệu đếm
lên.

– CD: tín hiệu đếm
xuống

– R: tín hiệu reset
– PV: giá trị đặt
(preset trạng thái của

Value)

– Cxxx sẽ đếm lên/xuống một đơn
vị mỗi khi tín hiệu chuyển từ 0 lên
1ở chân CU/CD.

– Khi giá trị đếm của Cxxx >= PV
thì Cxxx là ON (1), ngược lại là
OFF(0).

– Khi có tín hiệu reset ở chân R thì
giá trị đếm của Cxxx trở về 0,
Cxxxở trạng thái OFF.

Bộ đếm lên
CTU (Counter
up) và bộ đếm
xuống CTD
(Counter down)

Cxxx = C0, C1, …,
C63, …

– CU: tín hiệu đếm
lên (CTU).

– CTU sẽ đếm lên một đơn vị mỗi
khi tín hiệu chuyển từ 0 lên 1 ở
chân CU.

</div>
(15)<div class='page_container' data-page=15>

xuống (CTD).
– R: tín hiệu reset
– PV: giá trị đặt
(preset value)

– Đối với bộ đếm lên CTU: Khi
giá trị đếm của Cxxx >= PV thì
trạng thái Cxxx là ON (1), ngược
lại là OFF(0).

– Đối với bộ đếm xuống CTD: Khi
giá trị đếm của Cxxx = 0 thì trạng
thái Cxxx làON (1), ngược lại là
OFF(0).

– Khi có tín hiệu reset ở chân R
(CTU) thì giá trị đếm của Cxxx trở
về 0, trạng thái Cxxx là OFF(0).
– Khi có tín hiệu preset ở chân
LD (CTD) thì giá trị đếm của
Cxxx được set về giá trị đặt PV

Lệnh so sánh:
(Compare)

Phép toán:
= =

< >
>
<
≥
≤

Dạng dữ liệu:
_Byte

</div>
(16)<div class='page_container' data-page=16>

Giải thích thêm:
1. Lập trình kiểu FBD

2. Thời gian của bộ định thời Timer
Đối với bộ định thời gian đóng trễ TON:
Cơng thức tính giá trị thời gian đặt:

k

C
T
PT 

với T: thời gian cần làm trễ (s)
C

k: độ phân giải (đơn vị tính thời gian) của bộ định thời (1 ms, 10 ms, và 100 ms)
3. Các ô nhớ đặc biệt:

SM0.0 Bit này luôn luôn ON.

SM0.1 Bit này chỉ ON trong chu kỳ quét đầu tiên của PLC.
SM0.5 Bit này tạo xung clock 1 giây (0,5s ON và 0,5s OFF).
SM0.4 Bit này tạo xung clock 1 phút.

4. Cấu trúc ô nhớ trong PLC Siemens:

1 Byte = 8 Bit QB0≡ Q0.0→Q0.7

1 Word = 2 Byte = 16 Bit (liên tiếp) QW0≡ QB0→QB1
1 Double Word = 4 Byte = 32 Bit (liên tiếp) QD0≡ QB0→QB3

5. Cấu trúc ô nhớ của dữ liệu số:

Số Byte (B) 1 byte ~ Byte

Số Integer (I): 2 byte ~ Word

Số Long Integer (D) 4 byte ~ Double Word

</div>
(17)<div class='page_container' data-page=17>

VI. Hướng dẫn lập trình với STEP 7-Micro/WIN 32

Sau đây là trình tự tổng quát cần thực hiện để khởi tạo, kiểm tra và giám sát một
project sử dụng Step7-MicroWIN 32. Trình tự:

1. Khởi động chương trình STEP 7-Micro/WIN 32 trong
Windows

2. Để thiết lập giao tiếp giữa PLC và
PC ta chọn biểu tượng

Communications (double click)

Trong mục Communications
ta có thể chọn thiết lập
giao tiếp PG/PC Interface
bằng cách chọn (double click)

</div>
(18)<div class='page_container' data-page=18>

Chọn Properties trong phần Set PG/PC
Interface để thiếtlập các thơng số kết nối
(ví dụ: tốc độ baud, cổng giao tiếp, địa
chỉ, ...).

Sau khi hoàn tất việc thiết lập double
click vào mục Double-Click to Refresh
để kết nối với PLC.

3. Khởi tạo file mới

a. Chọn menu
File/New (Ctrl+N).

b. Chọn loại vào
menuPLC/Type…

c Nhấn nút OK

4. Lập trình

</div>
(19)<div class='page_container' data-page=19>

Chú ý:

– Một chường trình dạng LADDER thường có nhiều network “mắc song song” với
nhau.

– Trong mỗi netwok chỉ được lập trình tối đa một nhánh lệnh.

– Kết thúc sơ đồ đối với Step7-MicroWIN 32 ta không đư ợc đặt lệnh kết thúc không
điều kiện END (nếu thêm lệnh này vào thì sẽ bị sai cú pháp khi dịch ch ương

trình).

5. Các chú thích của chương trình

a) Nhấn mouse vào hàng chữ Network 1
(2,3...) để đặt tên cho Network.

b) Nhấn mouse vào hàng chữ POU
Comment (Project Component

Comments) để ghi chú về các thành phần
của Project.

</div>
(20)<div class='page_container' data-page=20>

5. Biên dịch chương trình vào
menu PLC/Compile

Lúc này chương trình sẽ
kiểm tra cú pháp của s ơ đồ điều
khiển và thơng báo về kích
thước của chương trình và các
lỗi cú pháp của chương trình:

6. Lưu giữ chương trình vào menu
File/Save As… nếu chỉ sửa chương trình
thì dùng lệnh Save.

7. Nạp chương trình vào CPU của PLC

(chương trình vừa lập trình đang lưu trên máy

tính)

a. Để nạp chương trình, PLC phải ở chế độ STOP theo một trong hai cách:
● Gạt contact (3 tiếp điểm) trên PLC qua vị trí STOP.

● Gạt contact (3 tiếp điểm) trên PLC qua vị trí TERM rồi chọn menu PLC /STOP.
b. Vào menu File/Download (Ctrl+D).

c. Chọn các thành phần cần nạp vào PLC (phải chọn Program).

d. Nhấn nút OK để nạp chương trình từ máy tính vào PLC. Nếu chương trình được
nạp vào PLC thành cơng thì sẽ có thơng báo Download hồn thành (Download
Successfully), nhấn nút OK để tiếp tục chạy thử ch ương trình.

8. Thực thi chương trình trên PLC

Định CPU ở chế độ RUN theo một trong hai cách:

</div>
(21)<div class='page_container' data-page=21>

● Để contact (3 tiếp điểm PLC /RUN.

9. Kiểm tra sự vận hành của chương trình

Chọn menu Debug/Program Status. Để sửa chương trình, phải bỏDebug/Program
Status

10. Xem hướng dẫn sử dụng việc lập tr

ình PLC

Chọn menu Help/Contents and
Index. Chọn tabIndex và nhập từ lệnh cần xem.

 Các đèn báo trên CPU

Các đèn báo trên mặt PLC cho phép xác định trạng thái làm việc hiện hành của PLC:
SF (đèn đỏ) : khi sáng sẽ thông báo hệ thống PLC bị hỏng.

 RUN (đèn xanh) : khi sáng s ẽ thông báo PLC đang làm việc và thực hiện chương

trìnhđược nạp vào máy.

 STOP(đèn vàng) : khi sáng thông báo PLC đang ở chế độ dừng. Dừng chương trình
đang thực hiện lại.

 Ix.x (đèn xanh) : Thông báo tr ạng thái tức thời của cổng vào PLC: Ix.x (x.x =0.0
÷1.5). Đèn này báohiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng.

 Qy.y (đèn xanh) : Thông báo tr ạng thái tức thời của cổng ra PLC: Qy.y (y.y =0.0
÷1.1). Đèn này báohiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng.

 Công tắc chọn chế độ làm việc của CPU

Cơng tắc này có 3 vị trí : RUN – TERM - STOP, cho phép xác lập chế độ làm việc củaPLC.
- RUN : Cho phép PLC vận hành theo chương trình trong bộ nhớ. Khi trong PLC đang ở
RUN, nếu

có sự cố hoặc gặp lệnh STOP, PLC sẽ rời khỏi chế độ RUN và chuyển sang chế độ STOP.
- STOP:Cưỡng bức CPU dừng chương trìnhđang chạy và chuyển sang chế độ STOP. Ở
chế độ

</div>
(22)<div class='page_container' data-page=22>

- TERM : Cho phép máy lập trình tự quyết định chế độ làm việc của CPU hoặc ở chế độ
RUN hoặc STOP.

Chương 2

BÀI T

ẬP

TH

ỰC H

ÀNH

CƠ BẢN

V

ỚI

PLC S7- 200

Mục đích

– Làm quen với các thiết bị công nghiệp: thiết bị động lực và thiết bị điều khiển.
– Làm quen với khái niệm điều khiển cứng (bằng thiết bị, dây nối) v à điều khiển mềm

(bằng chương trình).

– Tìm hiểu về bộ điều khiển bằng ch ương trình (PLC)

– Tìm hiểu về cách sử dụng PLC để điều khiển các đối t ượng đơn giản.
Cơng cụ thí nghiệm

– Bộ PLC S7 – 200, CPU 212, 216, hay 226.

– Phần mềm STEP7 – MicroWIN/16, hay STEP7 – MicroWIN/16.
– Các thiết bị đầu vào và ra.

************************************************
Bài tập 1: Mạch điều khiển tắt/mở một bóng đèn Đ.

a. Sơ đồ mạch điện:

b. Sơ đồ điều khiển dạng LAD (ch ương trình bên trong PLC):

Sơ đồ trong hình vẽ dưới đây thể hiện thuật toán điều khiển đ ược thực hiện bằng
chương trình của PLC.

c. Sơ đồ nối dây PLC:

Sơ đồ dưới đây cho biết các tín hiệu vào và ra được nối đến PLC như thế nào để
chương trình trong PLC đã viết có thể vận hành đúng theo ý đồ đã thiết kế.

Đường

nguồn

</div>
(23)<div class='page_container' data-page=23>

Sơ đồ nối dây PLC Giản đồ thời gian và giải thích:

Ban đầu khi chưa đóng cơng tắc S thì ngõ vào PLC I0.0 sẽ có mức logic 0, trong
chương trình điều khiển (LAD) cuộn dây Q0.3 khơng có tín hiệu từ đ ường cơng suất nên
cũng có mức logic 0. Khi đóng cơng tắc S thì ngõ vào I0.0 ở trạng thái logic 1, tiếp điểm
thường mở I0.0 trong chương trình LAD đóng lại cho phép tín hiệu từ đ ường công suất tới
cuộn dây Q0.3, ngõ ra Q0.3 có mức logic 1 làm sáng đèn Đ. I0.0 . . . PLC 24 VDC 220
VACS Đ I0.1 I0.7 I0.0 . . . Q0.3 Q0.7 Đư ờng nguồn (logic 1)

Bài tập 2 : Mạch điều khiển đóng cuộn dây contactor K trong khoảng thời gian t = 2s
rồi nhả ra.

a. Sơ đồ dạng LAD: b. Sơ đồ nối dây PLC:

Giản đồ thời gian và giải thích:

</div>
(24)<div class='page_container' data-page=24>

Giả sử ngõ ra Q0.1 đang ở mức logic 0, khi đó T37 đang ở trạng thái 0 nên tiếp điểm
thường đóng T37 ở Network 1 là mức 1. Khi nhấn nút nhấn S thì ngõ vào I0.0 có mức logic
1, khi đó tiếp điểm thường mở I0.0 trong sơ đồ LAD sẽ đóng lại, cuộn dây Q0.1 có tín hiệu
từ đường cơng suất nên có mức logic 1, tiếp điểm th ường mở Q0.1 đóng lại. Khi nhả nút
nhấn S thì ngõ vào I0.0 có mức logic 0, tiếp điểm th ường mở I0.0 mở ra nh ưng cuộn dây
Q0.1 vẫn có tín hiệu từ đường cơng suất (do tiếp điểm Q0.1 đóng). Khi cuộn dây Q0.1 ở
trạng thái 1 thì ngõ vào IN của bộ Timer on-delay T37 có tín hiệu từ đường cơng suất làm
khởi động bộ Timer. Trị số đếm tức thời của bộ Timer tăng dần theo theo thời gian, khi trị
số tức thời lớn hơn hoặc bằng trị số đặt trước PT thì T37 (bit) lên mức 1. Tiếp điểm thường

đóng T37 hở ra làm ngắt tín hiệu từ đường cơng suất vào cuộn dây Q0.1(Network 1) , tiếp
điểm thường mở Q0.1 hở ra. Tín hiệu vào chân IN của bộ Timer T37 bị ngắt làm cho bộ
Timer T37 bị reset ( trị số đếm tức thời trở v ề 0 và bit T37 trở về trạng thái 0).

Bài tập 3: Mạch đếm lên xuống

a.Sơ đồ dạng LAD b. Sơ đồ nối dây PLC

Giản đồ thời gian và giải thích:

</div>
(25)<div class='page_container' data-page=25>

đếm lên CU của bộ đếm cũng có sự chuyển đổi từ Off sang On làm cho giá trị đếm tức thời
tăng lên 1 đơn vị. Tương tự khi nhấn S2 thì sẽ có sự chuyển đổi trạng thái ở chân đếm
xuống CD của bộ đếm làm cho giá trị tức thời giảm xuống 1 đ ơn vị. Khi giá trị đếm tức
thời lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt PV (=4) thì bit C48 lên mức logic 1. Khi nhấn nút nhấn
S3 thì ngõ vào I0.3 sẽ chuyển lên mức logic 1, tiếp điểm th ường mở I0.2 đóng lại cho phép
tín hiệu từ đường cơng suất đi vào chân reset R của bộ đếm, giá trị tức thời của bộ đếm lập
tức trở về 0.

Chú ý:

Bộ đếm lên CTU hoạt động tương tự như bộ đếm lên xuống CTUD nhưng loại bộ
đếm này chỉ có 3 đầu vào: chân đếm lên CU, chân reset R và chân giá trị đặt PV.

</div>
(26)<div class='page_container' data-page=26>

Chương 3 –

BÀI T

ẬP T

H

ỰC H

ÀNH THEO NHĨM

Nội dung thí nghiệm

1. Xác định số tín hiệu vào và ra cần liên kết với PLC.

2. Lập trình trên PC để dùng PLC thực hiện chức năng điều khiển.
a. Vẽ sơ đồ đấu dây dùng PLC.

b. Vẽ sơ đồ điều khiển dạng LAD.

3. Nạp chương trìnhđiều khiển vào PLC và kiểm tra hoạt động của PLC

V

ấn đề 1

-

ĐIỀU KHIỂN KHỞI ĐỘNG, ĐẢO CHIỀU

Bài tập 1: Điều khiển khởi động, đảo chiều động c ơ không đồng bộ
 Mơ tả vấn đề

A. Bài tốn 1

Cho sơ đồ đấu dây để khởi động v à đảo chiều động cơ KĐB 3 pha (bằng cách đảo 2

pha):
Cách vận hành

– Nhấn nút Run1: động cơ quay theo chiều thuận, đèn Đ1 sáng.
– Nhấn nút Run2: động cơ quay theo chiều ngược, đèn Đ2 sáng.

– Nhấn nút Stop để dừng động c ơ, cũng như để ngắt điện động cơ trước khi đổi chiều
quay.

</div>
(27)<div class='page_container' data-page=27>

B. Bài toán 2

Sơ đồ đấu dây mạch động lực để khởi động v à đảo chiều động cơ KĐB tương tự như
phần A, tuy nhiên có bốn nút nhấn Run1, Run2, Dir, và Stop.

Cách vận hành

– Nhấn nút Run1: động cơ quay theo chiều thuận, đèn Đ1 sáng.
– Nhấn nút Run2: động cơ quay theo chiều ngược, đèn Đ2 sáng.

– Nhấn nút DIR để đảo chiều động c ơ, động cơ không đảo chiều ngay mà phải sau
một khoảng thời gian ngắt điện là M giây. Trong thời gian này đèn Đ3 nhấp nháy với tần số
1 Hz (có thể dùng SM0.5 hay Timer).

– Nhấn nút Stop để dừng động c ơ.

C. Bài toán 3

Sơ đồ đấu dây để khởi động v à đảo chiều động cơ KĐB, khởi động Y → Δ (để giảm
dòngđiện khởi động). ~ K1 K2 Khối đấu dây động cơ KĐB(hình b)

</div>
(28)<div class='page_container' data-page=28>

U1-U2 , V1-V2 , W1-W2 là các cuộn dây stator của động c ơ KĐB (3 pha)
Qui trình khởi động:

– Đóng các tiếp điểm K5.

– Sau 50 ms đóng tiếp các tiếp điểm K3.

– Thời gian khởi động là M s, sau khoảng thời gian này thì ngắt các tiếp điểm K5
trong khi vẫn đóng K3.

– Sau 50 ms thìđóng các tiếp điểm K4.
* Cách vận hành:

– Nhấn nút Run1: động cơ khởi động Y/D theo chiều thuận, đ èn Đ1 sáng.
– Nhấn nút Run2: động cơ khởi động Y/D theo chiều ng ược, đèn Đ2 sáng.

– Nhấn nút Stop để dừng động c ơ, cũng như để ngắt điện động cơ trước khi đổi
chiều quay.

</div>
(29)<div class='page_container' data-page=29>

V

ấn đề 2

-

ĐIỀU KHIỂN QUÁ TR

ÌNH THEO TH

ỜI GIAN

Mơ tả vấn đề

Bài tốn 1

Cho một qui trìnhđóng gói trong cơng nghi ệp như sau:

• Khi khởi động thì động cơ M1 dùng để kéo băng tải phải mất 5 giây để đ ưa hệ
thống băng tải chạy ổn định.

• CầnMgiây để đưa một gói hàng đi từ đầu đến cuối băng tải để xếp vào thùng.
• Nắp của phễu rót hàng M2 được điều khiển mở hoặc đóng bằng cách cấp điện
(ứng với mở) hoặc không cấp điện (ứng với đóng), ng ười ta dùng một bộ đếm
(counter) hoạt động trên nguyên tắc sử dụng cảm biến đ ếm dạng tế bào quang điện
hoặc contact hành trình.

• Mỗi hộp sẽ đựng 10 gói hàng (lấy ví dụ).

Đầu tiên người vận hành nhấn nút START để khởi động động c ơ M1 và bộ
định thời gian thứ nhất (timer loại on-delay). Sau 5 giây (chẳng hạn), khi băng tải
đã chạy ổn định thì bộ timer thứ nhất bắt đầu điều khiển nam châm M2 để mở
nắp phễu cho hàng rơi xuống băng tải. Khi đã đủ số gói hàng qui định (chẳng
hạn, 10 gói) cho một thùng thì bộ đếm lên sẽ điều khiển để:

+ Đóng nắp phễu bằng cách ngừng cung cấp điện cho M2.

+ Khởi động bộ timer (loại on-delay) thứ hai (để định thời gian M giây).

Nam châm M2 Phễu rót hàng Cảm biến đếm Count Động c ơ M1 Thùng chưa hàng

– Sau M giây, reset giá trị bộ đếm về 0 như ban đầu; cung cấp điện trở lại cho
M2, nắp phễu mở ra và chu kỳ chuyển hàng mới sẽ tự động bắt đầu.

</div>
(30)<div class='page_container' data-page=30>

Bài tốn 2

ĐIỀU KHIỂN DÂY CHUYỀN CƠNG NGHIỆP

Cho một dây chuyền cơng nghiệp nh ư sau:

• Dây chuyền có một cảm biến quang S1 để phát hiện sản phẩm đang đi vào vùng
làm việc (workcell). Cảm biến quang S2 đ ược dùng để phát hiện các sản phẩm đi ra
khỏi vùng làm việc.

• Ngõ ra PLC điều khiển băng tải M1 chạy và mở cửa C1, cho phép sản phẩm đi
vào vùng làm việc; đồng thời điều khiển băng tải M2 chạy và mở cửa C2, cho phép
sản phẩm đi ra khỏi vùng làm việc.

• Bộ điều khiển đếm số sản phẩm trong vùng làm việc thông qua các cảm biến S1
và S2.

• Nếu có hơn M sản phẩm trong vùng làm việc thì băng tải đầu vào M1 sẽ được
dừng. Nếu khơng có sản phẩm nào trong vùng làm việc (dùng lệnh so sánh) thì băng
tải đầu ra M2 sẽ được ngừng. Nếu băng tải đầu v ào đã được dừng hơn 10 giây thì bộ
đếm sẽ được reset về khơng (cho rằng các sản phẩm cịn trong vùng làm việc sẽ bị loại
bỏ) và (băng tải M1) tự động bắt đầu lại.

Đầu tiên người vận hành nhấn nút START, đèn RUN báo hiệu hệ thống bắt đầu
làm việc, băng tải M1 khởi động , dây chuyền vận hành theo quy trình đã nêu trên.

Dây chuyền được dừng hoạt động bằng cách nhấn nút STOP, đèn RUN tắt. M1M2 C1
Vùng làm việc C2 S2 S1

Bài tốn 3

Bãiđậu xe được mơ tả như hình vẽ sau:

</div>
(31)<div class='page_container' data-page=31>

• Sức chứa của bãiđậu xe là hữu hạn (lấy ví dụ là M chỗ), giả thiết là các xe có
cùng kích thước chuẩn nào đó (ví dụ, cùng là xe con 4 chỗ).

• Tại cửa vào có một đèn tín hiệu báo hết chỗ FULL, đ èn này được bật lên khi bãi
đậu xe đã hết chỗ đỗ xe. Nút nhấn Reset cho phép xác định bãi xeđang trống.

Khi có xe đến gần cửa vào (do cảm biến PS1 báo về) thì cửa vào D1 sẽ được mở
ra trong một khoảng thời gian n ào đó (chẳng hạn M+5 giây) để cho xe đi vào bãi, trừ
khi tín hiệu FULL đang bật (cửa sẽ không mở khi có xe đến gần trong tr ường hợp
này). Khi có xe đến gần cửa ra D2 (do cảm biến PS2 báo về) thì cửa ra D2 sẽ được mở
ra trong một khoảng thời gian n ào đó (chẳng hạn M+5 giây) để cho xe đi khỏi bãi.
Một bộ đếm được dùng để đếm số xe hiện có trong bãi (sẽ được tăng lên một đơn vị
khi có một xe đi vào và được giảm một đơn vị khi có một xe đi ra), và sẽ bật tín hiệu
FULL báo hết chỗ khi số xe trong bãiđạt giới hạn sức chứa của bãi.

Phần làm thêm (không bắt buộc): Đối với các cửa D1 và D2, khi được nâng hay
hạ đều được kiểm tra bằng các công tắc hành trình (một cơng tắc hành trình báo cửa đã
hạ tối đa, và một cơng tắc hành trình báo cửa đã nâng lên tối đa).

Bài toán 4 -ĐIỀU KHIỂN PHÂN LOẠI V À ĐẾM SẢN PHẨM

Cho một dây chuyền công nghiệp phân loại v à đếm sản phẩm theo tiêu chuẩn sau:

d là chiều dài của sản phẩm vào.

L là chiều dài tối đa của thành phẩm yêu cầu.

-Nếud≥Lxem như sản phẩm quá khổ.

-Nếud < Lxem như sản phẩm vừa.

Giả sử rằng khoảng cách giữa 2 sản phẩm liên tiếp luôn lớn hơn d. Các cảm biến
X1và X2đặt dưới băng chuyền dùng để phân loại sản phẩm.

Yêu cầu:

- Xác định và nhập số sản phẩm vừa cần đếm cho mỗi thùng hàng (M sản

phẩm).

-Nhấn nútSTART(NO) để khởi động dây chuyền (Motor: M = 1).

</div>
(32)<div class='page_container' data-page=32>

- Bắt đầu quá trình phân loại và đếm sản phẩm loại vừa (d < L, R=0). Nếu là
sản phẩm quá khổ (phế phẩm) thì xuất tín hiệu loại bỏ (Remove: R=1 - để điều
khiển cần gạt phế phẩm ra ngoài). Tín hiệu này được giữ (R = 1) cho đến khi

có sản phẩm kế tiếp vào.

-Khi đãđủ số sản phẩm u cầu thì xuất tín hiệu báo đầy (FULL = 1) và tạm
ngừng đưa sản phẩm vào băng chuyền (EN = 0).

- Chờ M+5 giây, sau đó xố bộ đếm, reset tín hiệu báo đầy (FULL = 0); cho
sản phẩm chạy vào (EN = 1) và tự động tiếp tục chu kỳ mới quá trình phân loại

và đếm.

-Nhấn nútSTOP(NO) để dừng dây chuyền.

(Hướng dẫn: có thể dùng thêm các lệnh CTUD, P, SET, RESET,…)
Nội dung thí nghiệm

1. Xác định số tín hiệu vào và ra cần liên kết với PLC.

2. Lập trình trên PCđể dùng PLC thực hiện chức năng điều khiển.
a. Vẽ sơ đồ đấu dây dùng PLC.

b. Vẽ sơ đồ điều khiển dạng LAD.

</div>