Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện – điện tử

GVHD : Th.S Phan Văn Hiệp

LỜI MỞ ĐẦU
Từ khi công nghiệp ra đời, máy móc được đưa vào phục vụ sản xuất, vì vậy con người
đã được giải phóng khỏi lao động chân tay rất nhiều. Bên cạnh đó, sản phẩm làm ra được tăng
lên đáng kể về số lượng và chất lượng được ổn định. Tuy nhiên, cùng với sự phát triển như vũ
bão của khoa học kỹ thuật, tự động hóa trong cơng nghiệp ra đời, từng bước hình thành và tiến
bộ theo sự phát triển của nền công nghiệp hiện đại. Đây chính là một bước ngoặt lớn thứ hai
trong nền sản xuất hàng hóa của con người. Con người giờ đây thật sự được giải phóng khỏi
lao động chân tay hay những lao động trong các môi trường độc hại, thay vào đó là những cỗ
máy thơng minh, làm việc hiệu quả cao.
Sự ra đời PLC (Programable Logic Controller) giúp cho việc lập trình với sự hỗ trợ
của máy tính để quản lý hoạt động các hệ thống trong công nghiệp trở nên đơn giản hơn. Sự
phát triển của PLC đã đem lại nhiều thuận lợi và làm cho các thao tác máy trở nên nhanh,
nhạy, dễ dàng và tin cậy hơn. PLC có khả năng thay thế hồn tồn cho các phương pháp điều
khiển truyền thơng dùng rơle; khả năng điều khiển thiết bị dễ dàng và linh hoạt dựa trên việc
lập trình các lệnh logic cơ bản; khả năng định thời, đếm; giải quyết các vấn đề tốn học và
cơng nghệ; khả năng tạo lập, gởi đi, tiếp nhận những tín hiệu nhằm mục đích kiểm sốt sự
kích hoạt hoặc đình chỉ những chức năng của máy hoặc một dây chuyền cơng nghệ. Bên cạnh
đó PLC cịn thích hợp trong mơi trường cơng nghiệp nhờ khả năng chống nhiễu tốt; cấu trúc
dạng modul rất thuận tiện cho việc thiết kế, mở rộng, cải tạo nâng cấp; lập trình dễ dàng; có
những modul chun dụng để thực hiện những chức năng đặc biệt hay những modul truyền
thông để kết nối PLC với mạng công nghiệp hoặc mạng internet; có thể thay đổi chương trình
hoặc thay đổi trực tiếp các thông số mà không cần thay đổi lại chương trình.
Mặc dù đã cố gắng rất nhiều nhưng cũng khơng thể tránh khỏi những hạn chế, thiếu sót.
Chúng em rất mong nhận được sự phê bình và đóng góp ý kiến từ thầy (cơ) để đồ án tốt
nghiệp hoàn thiện hơn.

SVTH : Nguyễn Phước Hiền

MSSV : 0851030028


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện – điện tử

GVHD : Th.S Phan Văn Hiệp

LỜI CẢM ƠN
Đồ án tốt nghiệp là đúc kết quá trình học tập trong những năm tháng tại trường Đại Học
Mở TP.HCM, để đạt được kết quả như hơm nay, ngồi sự phấn đấu bản thân là sự quan tâm
giúp đỡ của quý thầy cô tại trường, đặc biệt là các thầy cô tại khoa Xây Dựng Và Điện. Bên
cạnh đó là sự chia sẽ kinh nghiệm từ các bạn tại lớp CN08B1
Qua đây, em cũng xin gởi lời cảm ơn chân thành đến thầy PHAN VĂN HIỆP người đã
nhiệt tình giúp đỡ em trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp này.

SVTH : Nguyễn Phước Hiền

MSSV : 0851030028


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện – điện tử

GVHD : Th.S Phan Văn Hiệp

MỤC LỤC
Mục lục
Lời mở đầu
Lời cảm ơn
Chương 1: NGHIÊN CỨU VỀ HỆ THỐNG PLC SIEMENS

1.1. Sơ lược về lịch sử phát triển
1.2. Cấu trúc và nghiên cứu hoạt động của một PLC
1.2.1 Cấu trúc
1.2.2 Hoạt động của một PLC
1.2.3 Cổng truyền thông PLC S7-1200
1.2.4.Giới thiệu về mạng Industrial Ethernet (Profinet)

1
1
1
2
6
8

1.3. Giới thiệu thiết bị lập trình SIMATIC S7-1200
1.3.1 Giới thiệu về PLC S7-1200
1.3.2 Cấu trúc bộ nhớ
1.3.3 Cấu trúc phần cứng S7-1200

10
15
30

Chương 2: PHẦN MỀM LẬP TRÌNH TIA PORTAL V11
2.1. Giới thiệu TIA PORTAL V11
2.2. Các tập lệnh PLC S7-1200

34
44


Chương 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG BỘ MƠ PHỎNG IN/OUT CỦA
PLC
3.1. Lên bảng vẽ bộ mơ phỏng I/O của PLC S7-1200
3.2. Một số linh kiện cần thiết
3.3. Hình ảnh mơ hình thực tế

89
94

Chương 4: ỨNG DỤNG WEBSERVER VỚI PLC S7-1200
4.1. Giới thiệu về ứng dụng webserver với PLC S7-1200
4.2. Standard web pages
4.3. User-Defined web pages
4.3.1. Các bước căn bản để tạo 1 trang User-defined web
4.3.2. Những đặc điểm chính của trang User-defined web
4.3.3. Hiển thị biến trên CPU từ trang web
4.3.4. Viết giá trị biến vào CPU với sự hỗ trợ của trang web
4.3.5. Nối các biến với các phần chữ trong file HTML
4.5.Cơ chế chức năng của ứng dụng
4.5.1. Tính năng chính của chương trình S7
4.5.2. Những tính năng chính của file HTML

104
108
111
113
115

4.5. Hướng dẫn sử dụng ứng dụng


131

KẾT LUẬN
PHỤ LỤC
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
SVTH : Nguyễn Phước Hiền

MSSV : 0851030028

95
97

116
122


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện – điện tử

GVHD :Th.S Phan Văn Hiệp

Chương 1: NGHIÊN CỨU VỀ HỆ THỐNG PLC SIEMENS
1.1. Sơ lược về lịch sử phát triển
-Thiết bị điều khiển lập trình đầu tiên (Programmable Controller) đã được những nhà thiết kế
cho ra đời năm 1968 (Công ty General Motor - Mỹ). Tuy nhiên, hệ thống này còn khá đơn
giản và cồng kềnh, người sử dụng gặp nhiều khó khăn trong việc vận hành hệ thống. Vì vậy
các nhà thiết kế từng bước cải tiến hệ thống đơn giản, gọn nhẹ, dễ vận hành, nhưng việc lập
trình cho hệ thống cịn khó khăn, do lúc này khơng có các thiết bị lập trình ngoại vi hổ trợ
cho cơng việc lập trình.
-Để đơn giản hóa việc lập trình, hệ thống điều khiển lập trình cầm tay (Programmable
Controller Handle) đầu tiên được ra đời vào năm 1969. Điều này đã tạo ra một sự phát triển

thật sự cho kỹ thuật điều khiển lập trình. Trong giai đoạn này các hệ thống điều khiển lập
trình (PLC) chỉ đơn giản nhằm thay thế hệ thống Relay và dây nối trong hệ thống điều khiển
cổ điển. Qua quá trình vận hành, các nhà thiết kế đã từng bước tạo ra được một tiêu chuẩn
mới cho hệ thống, tiêu chuẩn đó là: dạng lập trình dùng giản đồ hình thang (The diagroom
format). Trong những năm đầu thập niên 1970, những hệ thống PLC còn có thêm khả năng
vận hành với những thuật tốn hỗ trợ (arithmetic), “vận hành với các dữ liệu cập nhật” (Data
Manipulation). Do sự phát triển của loại màn hình dùng cho máy tính (Cathode Ray Tube:
CRT), nên việc giao tiếp giữa người điều khiển để lập trình cho hệ thống càng trở nên thuận
tiện hơn.
-Sự phát triển của hệ thống phần cứng và phần mềm từ năm 1975cho đến nay đã làm cho hệ
thống PLC phát triển mạnh mẽ hơn với các chức năng mở rộng: hệ thống ngõ vào/ra có thể
tăng lên đến 8.000 cổng vào/ra, dung lượng bộ nhớ chương trình tăng lên hơn 128.000 từ bộ
nhớ (word of memory). Ngồi ra các nhà thiết kế cịn tạo ra kỹ thuật kết nối với các hệ thống
PLC riêng lẻ thành một hệ thống PLC chung, tăng khả năng của từng hệ thống riêng lẻ. Tốc
độ xử lý của hệ thống được cải thiện, chu kỳ quét (Scan) nhanh hơn làm cho hệ thống PLC
xử lý tốt với những chức năng phức tạp số lượng cổng ra/vào lớn.
-Trong tương lai hệ thống PLC không chỉ giao tiếp với các hệ thống khác thông qua CIM
(Computer Intergrated Manufacturing) để điều khiển các hệ thống: Robot, Cad/Cam… ngoài
ra các nhà thiết kế còn đang xây dựng các loại PLC với các chức năng điều khiển “thơng
minh” (intelligence) cịn gọi là các siêu PLC (super PLCS) cho tương lai.
1.2. Cấu trúc và nghiên cứu hoạt động của một PLC
1.2.1 Cấu trúc:
-Một hệ thống điều khiển lập trình cơ bản phải gồm có hai phần: khối xử lý trung tâm (CPU:
Central Processing Unit : CPU) và hệ thống giao tiếp vào/ra (I/0).

SVTH: Nguyễn Phước Hiền

MSSV: 0851030028

1



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện – điện tử

GVHD :Th.S Phan Văn Hiệp

Hình 1.1-Sơ đồ khối của một hệ thống điều khiển lập trình

Hình 1.2-Sơ đồ khối tổng quát của CPU
1.2.2. Hoạt động của một PLC :
-CPU có 3chế độ hoạt động: chế độ STOP, chế độ STARTUP và chế độ RUN. Các LED
trạng thái trên mặt trước của CPU biểu thị chế độ hiện thời của sự vận hành.


Trong chế độ STOP, CPU khơng thực thi chương trình nào, và ta có thể tải xuống
một đề án.
 Trong chế độ STARTUP, các OB khởi động (nếu có) được thực thi một lần. Các sự
kiện ngắt không được xử lý cho đến pha khởi động của chế độ RUN.
 Trong chế độ RUN, chu kỳ quét được thực thi một cách lặp lại. Các sự kiện ngắt có
thể xuất hiện và được thực thi tại bất kỳ điểm nào nằm trong pha chu kỳ chương trình.
-Ta khơng thể tải xuống một project trong khi đang ở chế độ RUN. CPU hỗ trợ một sự
STARTUP để đi vào chế độ RUN.STARTUP không bao gồm một sự đặt lại bộ nhớ.Tất cả
các hệ thống khơng có khả năng giữ và dữ liệu người dùng đều được khởi chạy tại một sự
STARTUP.Dữ liệu người dùng có khả năng giữ vẫn được giữ nguyên.
-Một bộ nhớ đặt lại sẽ xóa tất cả các bộ nhớ làm việc, xóa các vùng nhớ có khả năng giữ và
khơng có khả năng giữ, và sao chép bộ nhớ nạp đến bộ nhớ làm việc. Một sự đặt lại bộ nhớ
khơng xóa đi bộ đệm chẩn đốn hay các giá trị được lưu vĩnh viễn của địa chỉ IP.
SVTH: Nguyễn Phước Hiền

MSSV: 0851030028


2


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện – điện tử

GVHD :Th.S Phan Văn Hiệp

-Ta có thể chỉ định chế độ bật nguồn của CPU hoàn thành với phương pháp khởi động lại
bằng cách sử dụng phần mềm lập trình. Biểu tượng cấu hình này xuất hiện trong mục
Device Configuration đối với CPU đang trong khởi động. Khi nguồn được bật, CPU thực
hiện một tuần tự các kiểm tra chẩn đoán bật nguồn và khởi chạy hệ thống.CPU sau đó sẽ đi
vào chế độ bật nguồn tương ứng. Tất nhiên các lỗi được phát hiện sẽ ngăn không cho CPU đi
vào chế độ RUN. CPU hỗ trợ các chế độ bật nguồn sau đây:




Chế độ STOP
Chuyển sang chế độ RUN sau khi STARTUP
Chuyển sang chế độ trước đó sau khi STARTUP

Hình 1.3
-Ta có thể thay đổi chế độ vận hành hiện thời bằng cách sử dụng các lệnh “STOP” hay
“RUN” từ các cơng cụ trực tuyến của phần mềm lập trình. Ta cũng có thể bao gồm một lệnh
STP trong chương trình để chuyển CPU về chế độ STOP. Điều này cho phép ta dừng sự thực
thi chương trình dựa trên logic lập trình.
-Trong chế độ STOP, CPU 1 xử lý bất kỳ các u cầu truyền thơng
nào (thích hợp) và 2 thực hiện tự chẩn đốn


Hình 1.4
-Trong chế độ STOP, CPU khơng thực thi chương trình người dùng, và các cập nhật tự động
của ảnh tiến trình sẽ khơng xuất hiện.
-Ta có thể tải xuống project chỉ khi CPU ở trong chế độ STOP.
-Trong chế độ RUN, CPU thực hiện các tác vụ được thể hiện như trong hình sau đây:

Hình 1.5

SVTH: Nguyễn Phước Hiền

MSSV: 0851030028

3


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện – điện tử

GVHD :Th.S Phan Văn Hiệp

STARTUP
A Xóa vùng nhớ I.
B Khởi chạy các ngõ ra cả với giá trị cuối cùng hay giá trị thay thế.
C Thực thi các OB khởi động.
D Sao chép trạng thái của các ngõ vào vật lý đến vùng nhớ I.
E Lưu trữ bất kỳ các sự kiện ngắt nào vào trong thứ tự để xử lý trong chế độ RUN.
F Kích hoạt việc ghi vùng nhớ Q đến các ngõ ra vật lý.
RUN
1 Ghi bộ nhớ Q đến các ngõ ra vật lý.
2 Sao chép trạng thái các ngõ vào vật lý đến vùng nhớ I.
3 Thực thi các OB chu kỳ chương trình.

4 Thực hiện các chẩn đoán tự kiểm tra.
5 Xử lý các ngắt và truyền thông trong suốt bất kỳ phần nào của chu kỳ quét.
Tiến trình khởi động (STARTUP)
-Khi trạng thái hoạt động thay đổi từ STOP sang RUN, CPU xóa đi các ngõ vào ảnh tiến
trình, khởi chạy các ngõ ra ảnh tiến trình và thực thi các OB khởi động. Bất kỳ việc đọc nào
truy xuất đến các ngõ vào ảnh tiến trình bằng các lệnh trong các OB khởi động sẽ đọc giá trị
zero hơn là giá trị ngõ vào vật lý hiện thời. Do vậy, để đọc trạng thái hiện thời của một ngõ
vào vật lý trong suốt chế độ khởi động, ta phải thực hiện một việc đọc tức thời. Các OB khởi
động và bất kỳ các FC và FB nào có liên quan sẽ được thực thi tiếp theo. Nếu có nhiều hơn 1
OB khởi động tồn tại, mỗi OB đó sẽ được thực thi theo thứ tự số hiệu OB, trong đó số hiệu
OB thấp nhất được thực thi đầu tiên.
-Mỗi OB khởi động bao gồm thơng tin khởi động giúp ta xác định tính hợp lệ của các dữ liệu
lưu giữ và của đồng hồ giờ trong ngày. Ta có thể lập trình các lệnh bên trong các OB khởi
động để kiểm tra các giá trị khởi động này và để thực hiện thao tác thích hợp. Các vùng khởi
động sau đây được hỗ trợ bởi các OB khởi động:
Ngõ vào

Kiểu dữ liệu

Miêu tả

LostRetentive

Bool

Bit này đúng nếu các vùng lưu trữ dữ liệu giữ đã
bị mất.

LostRTC


Bool

Bit này đúng nếu đồng hồ giờ trong ngày
(Real time Clock) đã bị mất.

CPU còn thực hiện các tác vụ sau đây trong suốt quá trình khởi động:
SVTH: Nguyễn Phước Hiền

MSSV: 0851030028

4


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện – điện tử

GVHD :Th.S Phan Văn Hiệp




Các ngắt được sắp thứ tự nhưng khơng được thực thi trong suốt pha khởi động
Khơng có việc giám sát thời gian chu trình nào được thực hiện trong suốt pha khởi
động
 Sự cấu hình làm thay đổi các module HSC, PWM và PtP đều có thể được thực hiện
trong lúc khởi động
 Sự vận hành thực tế của các module HSC, PWM và PtP chỉ xuất hiện trong chế độ
RUN
Sau khi sự thực thi của các OB khởi động đã hoàn thành, CPU đi vào chế độ RUN và thực thi
các tác vụ điều khiển trong một chu kỳ quét liên tiếp.
Việc thực thi chu kỳ quét trong suốt chế độ RUN

-Đối với mỗi chu kỳ quét, CPU ghi các ngõ ra, đọc các ngõ vào, thực thi chương trình người
dùng, cập nhật các module truyền thông, thực hiện các công việc nội dịch (housekeeping) và
đáp ứng đến các sự kiện ngắt của người dùng và các yêu cầu truyền thông. Các yêu cầu
truyền thông được xử lý một cách định kỳ xuyên suốt quá trình quét.
-Các hoạt động này (ngoại trừ các sự kiện ngắt của người dùng) được thực hiện thường xuyên
và theo một trật tự tuần tự. Các sự kiện ngắt của người dùng được kích hoạt sẽ được phục vụ
với mức ưu tiên theo trật tự mà chúng xuất hiện.
-Hệ thống đảm bảo rằng chu kỳ quét sẽ được hoàn tất trong một chu kỳ thời gian được gọi là
thời gian chu trình tối đa, nếu khơng một sự kiện lỗi thời gian sẽ được sinh ra.


Mỗi chu kỳ quét bắt đầu bằng việc tìm kiếm các giá trị hiện thời của các ngõ ra kiểu
số hay kiểu tương tự từ ảnh tiến trình và sau đó ghi chúng đến các ngõ ra vật lý của
CPU, các module SB và SM được cấu hình cho việc cập nhật I/O tự động (cấu hình
mặc định). Khi một ngõ ra vật lý được truy xuất bởi một lệnh, cả ảnh tiến trình ngõ ra
và bản thân ngõ ra vật lý đều được cập nhật.
 Chu kỳ quét tiếp tục bằng việc đọc các giá trị hiện thời của các ngõ vào kiểu số hay
kiểu tương tự từ CPU, các module SB, SM được cấu hình cho việc cập nhật I/O tự
động (cấu hình mặc định), và sau đó ghi các giá trị này đến ảnh tiến trình. Khi một
ngõ vào vật lý được truy xuất bởi một lệnh, giá trị của ngõ vào vật lý được truy xuất,
nhưng ảnh tiến trình ngõ vào khơng được cập nhật.
 Sau khi đọc các ngõ vào, chương trình người dùng được thực thi từ lệnh đầu tiên
cho đến lệnh cuối cùng. Điều này bao gồm tất cả các OB chu kỳ chương trình cộng
với tất cả các FC và FB có liên quan củ chúng. Các OB chu kỳ chương tình được
thực thi theo trật tự của số hiệu OB, trong đó số hiệu OB thấp nhất được thực thi trước
tiên.
-Việc xử lý các truyền thông xuất hiện mộtcách định kỳ trong suốt q trình qt, có thể ngắt
sự thực thi chương trình người dùng.
-Các kiểm tra tự chẩn đoán bao gồm cả các kiểm tra định kỳ của hệ thống và các kiểm tra
trạng thái module I/O.

-Các ngắt có thể xuất hiện trong suốt bất kỳ phần nào của chu kỳ quét, và được điều khiển
theo sự kiện. Khi một sự kiện xuất hiện, CPU ngắt chu kỳ quét và gọi OB đã được cấu hình
để thực thi sự kiện đó. Sau khi OB hồn thành việc thực thi sự kiện, CPU khôi phục lại sự
thực thi của chương trình người dùng tại điểm ngắt.
SVTH: Nguyễn Phước Hiền

MSSV: 0851030028

5


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện – điện tử

GVHD :Th.S Phan Văn Hiệp

Trên đây chỉ là mô tả hoạt động đơn giản của một PLC, với hoạt động này sẽ giúp cho người
thiết kế nắm được nguyên tắc của một PLC. Nhằm cụ thể hóa hoạt động của một PLC, sơ đồ
hoạt động của một PLC là một vòng qt (Scan) như sau:

Hình 1.6- Vịng qt của một PLC

1.2.3 Cổng truyền thơng PLC S7-1200:
Cổng truyền thơng PROFINET

Hình 1.7

CPU S7-1200 có một cổng PROFINET được tích hợp, hỗ trợ cả tiêu chuẩn truyền thông
Ethernet và dựa trên TCP/IP. Các giao thức ứng dụng sau đây được hỗ trợ bởi CPU S7-1200:




Giao thức điều khiển vận chuyển (Transport Control Protocol – TCP)
ISO trên TCP (RFC 1006)

SVTH: Nguyễn Phước Hiền

MSSV: 0851030028

6


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện – điện tử

GVHD :Th.S Phan Văn Hiệp

CPU S7-1200 có thể giao tiếp với các CPU S7-1200 khác, với thiết bị lập trình STEP 7 Basic,
với các thiết bị HMI, và với các thiết bị không phải của Siemens bằng cách sử dụng các giao
thức truyền thơng TCP tiêu chuẩn. Có hai cách để giao tiếp sử dụng PROFINET:



Kết nối trực tiếp: sử dụng kết nối trực tiếp khi ta đang sử dụng một thiết bị lập trình,
HMI hay một CPU khác được kết nối đến một CPU riêng lẻ.
Kết nối mạng: sử dụng các truyền thông mạng khi ta đang kết nối với hơn hai thiết bị
(ví dụ các CPU, HMI, các thiết bị lập trình, và các thiết bị khơng phải của Siemens).

Hình 1.8- Kết nối trực tiếp: thiết bị lập trình được kết nối đến CPU S7-1200.

Hình 1.9- Kết nối trực tiếp: HMI được kết nối đến CPU S7-1200.


Hình 1.10- Kết nối trực tiếp: một CPU S7-1200 kết nối với một CPU S71200

SVTH: Nguyễn Phước Hiền

MSSV: 0851030028

7


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện – điện tử

GVHD :Th.S Phan Văn Hiệp

Hình 1.11- Kết nối mạng: có nhiều hơn 2 thiết bị được kết nối với nhau,
bằng cách sử dụng một bộ chuyển mạch Ethernet CSM1277 (số 1 như hình vẽ).
-Một bộ chuyển mạch Ethernet là khơng cần thiết đối với một kết nối trực tiếp giữa một thiết
bị lập trình hay HMI với một CPU. Bộ chuyển mạch Ethernet chỉ được yêu cầu cho một
mạng với nhiều hơn 2 CPU hay các thiết bị HMI. Bộ chuyển mạch Ethernet 4 cổng
CSM1277 của Siemens có thể được dùng để kết nối các CPU và các thiết bị HMI. Cổng
PROFINET trên CPU S7-1200 không chứa một thiết bị chuyển mạch Ethernet.
Số lượng tối đa các kết nối đối với cổng PROFINET
Cổng PROFINET trên CPU hỗ trợ các kết nối truyền thông đồng thời sau đây:




3 kết nối đối với truyền thông HMI đến CPU.
1 kết nối đối với truyền thơng thiết bị lập trình (PG) đến CPU.
8 kết nối đối với truyền thơng chương trình S7-1200 bằng cách sử dụng các lệnh khối
T (TSEND_C, TRCV_C, TCON, TDISCON, TSEN, TRCV).

 3 kết nối đối với một CPU S7-1200 thụ động giao tiếp với một CPU S7 tích cực.
 CPU S7 tích cực sử dụng các lệnh GET và PUT (S7-300 và S7-400) hay cáclệnh
ETHx_XFER (S7-200).
 Một kết nối truyền thông S7-1200 tích cực chỉ có thể thực hiện với các lệnh khối T.
1.2.4.Giới thiệu về mạng Industrial Ethernet (Profinet) :
-IE (Industrial Ethernet), mạng Ethernet công nghiệp là mạng phục vụ cho cấp quản lý và cấp
phân xưởng để thực hiện truyền thơng giữa các máy tính và các hệ thống tự động hóa. Nó
phục vụ cho việc trao đổi một lượng thông tin lớn, truyền thông trên một phạm vi rộng. Các
bộ xử lý truyền thông dùng trong mạng luôn kiểm tra xem đường dẫn có bị chiếm dụng
khơng. Nếu khơng thì một trạm nào đó trong mạng có thể gửi điện tín đi, khi xảy ra xung đột
trên mạng vì có hai trạm gửi thì ngừng ngay lại và q trình gửi điện tín được thực hiện lại
sau một thời gian nhất định, thời gian này được xác định theo luật tốn học ngẫu nhiên.
Mạng Ethernet cơng nghiệp có những tính chất đặc trưng sau:
-Mạng Ethernet cơng nghiệp sử dụng thủ tục truyền thông ISO và TCP/IP (Transmission
Control Protocol/ Internet Protocol).

SVTH: Nguyễn Phước Hiền

MSSV: 0851030028

8


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện – điện tử

GVHD :Th.S Phan Văn Hiệp

-Theo phương pháp thâm nhập đường dẫn đã chọn (CSMA/CD- Carrier Sense Multiple
Access with Collision Detecsion) thì các thành viên trong mạng Ethernet cơng nghiệp đều
bình đẳng với nhau.

-Theo tiêu chuẩn truyền thông ISO và ISO on TCP thì các trạm khơng phải của Siemens cũng
có khả năng tích hợp vào mạng, nói một cách khác Ethernet công nghiệp là mạng truyền
thông mở.
Các thông số của mạng Ethernet công nghiệp:
-Chuẩn truyền thông : IEEE 802.3.
-Số lượng trạm : Tối đa 1024 trạm.
-Phương pháp thâm nhập đường dẫn : CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with
Collision Detecsion).
Môi trường truyền thông:
-Dây dẫn:
+Cáp đồng.
+Cáp đôi dây xoắn.
-Cáp quang: cáp thủy tinh hoặc chất dẻo.
Kiểu nối : Đường thẳng, cây , hình sao và hình trịn.
Dịch vụ truyền thơng : S7- Function ISO- Transport ISO-on-TCP

SVTH: Nguyễn Phước Hiền

MSSV: 0851030028

9


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện – điện tử

GVHD :Th.S Phan Văn Hiệp

Hình 1.12
1.3.Giới thiệu thiết bị lập trình SIMATIC S7-1200:
1.3.1 Giới thiệu về PLC S7-1200 :

-Bộ điều khiển logic khả trình (PLC) S7-1200 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 chươngtrình, 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 tốn phức hợp và việc truyền thơng với các thiết bị thơng 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.
-CPU cung cấp một cổng PROFINET để giao tiếp qua một mạng PROFINET. Các module
truyền thơng là có sẵn dành cho việc giao tiếp qua các mạng RS232 hay RS485.

SVTH: Nguyễn Phước Hiền

MSSV: 0851030028

10


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện – điện tử

GVHD :Th.S Phan Văn Hiệp


Hình 1.13
1 Bộ phận kết nối nguồn

2 Các bộ phận kết nối dây người dùng có thể tháo được (phía sau các nắp che)

2 Khe cắm thẻ nhớ nằm dưới cửa phía trên

3 Các LED trạng thái dành cho I/O tích hợp

4 Bộ phận kết nối PROFINET (phía trên CPU.

Các kiểu CPU khác nhau cung cấp một sự đa dạng các tính năng và dung lượng giúp
cho người dùng tạo ra các giải pháp có hiệu quả cho nhiều ứng dụng khác nhau.

SVTH: Nguyễn Phước Hiền

MSSV: 0851030028

11


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện – điện tử

GVHD :Th.S Phan Văn Hiệp

Chức năng

CPU 1211C


Kích thước vật lý (mm)

90 x 100 x 75

CPU 1212C

CPU 1214C
110 x 100 x 75

Bộ nhớ người dùng:
 Bộ nhớ làm việc
 Bộ nhớ nạp
 Bộ nhớ giữ lại
I/O tích hợp cục bộ


Kiểu số











25 kB
1 MB

2 kB

6 ngõ vào/ 4 
ngõ ra
2 ngõ ra


8 ngõ vào/ 6
ngõ ra
2 ngõ ra




14 ngõ vào/
10 ngõ ra
2 ngõ ra

 Kiểu tương tự
Kích thước ảnh xử lý

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

Bộ nhớ bit (M)

4096 byte

Số module mở rộng

0


Bảng tín hiệu

1

Các module truyền thơng

3 (mở rộng về bên trái)

Các bộ đếm tốc độ cao

3



Đơn pha



Vuông pha

8192 byte
2

8

4




50 kB
2 MB
2 kB

3 tại 100 
kHz
3 tại 80

kHz

6
3 tại 100 kHz
1 tại 30 kHz



3 tại 100 kHz
1 tại 30 kHz

3 tại 80 kHz
1 tại 20 kHz



3 tại 80 kHz
1 tại 20 kHz

Các ngõ ra xung

2


Thẻ nhớ

Thẻ nhớ SIMATIC (tùy chọn

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

1 cổng truyền thơng Ethernet

Tốc độ thực thi tính tốn thực

18 μs/lệnh

Tốc độ thực thi Boolean

0,1 μs/lệnh

SVTH: Nguyễn Phước Hiền

MSSV: 0851030028

12


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện – điện tử

GVHD :Th.S Phan Văn Hiệp


Họ S7-1200 cung cấp một số lượng lớn các module tín hiệu và bảng tín hiệu để mở
rộng dung lượng của CPU. Người dùng cịn có thể lắp đặt thêm các module truyền thông để
hỗ trợ các giao thức truyền thơng khác.
Module

Chỉ có ngõ vào

Chỉ có ngõ ra

Kết hợp IN/OUT

`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 RELAY OUT

16 x DC OUT

16 x DC IN/ 16 x DC OUT

16 x RELAY OUT

16 x DC IN/ 16 x RELAY OUT

4 x ANALOG

ANALOG OUT

16 x DC IN
Module
Kiểu số
tín hiệu
(SM)
Kiểu
tương tự

4 x ANALOG IN

2 x ANALOG IN

8 x ANALOG IN

4 x ANALOG IN

Kiểu số

-

-

2 x DC IN/ 2 x DC OUT

-

1 x ANALOG IN


-

Kiểu
Bảng tín tương tự
hiệu (SB)

Module truyền thơng (CM)



RS485
RS232
a) Các bảng tín hiệu
Một bảng tín hiệu (SB) cho phép người dùng thêm vào I/O cho CPU. Người
dùng có thể thêm một SB với cả I/O kiểu số hay kiểu tương tự. SB kết nối vào phía
trước của CPU.



SB với 4 I/O kiểu số (ngõ vào 2 x DC và ngõ ra 2 x DC)
SB với 1 ngõ ra kiểu tương tự.

SVTH: Nguyễn Phước Hiền

MSSV: 0851030028

13

IN/


2

x


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện – điện tử

GVHD :Th.S Phan Văn Hiệp

Hình 1.14
1 Các LED trạng thái trên SB
2 Bộ phận kết nối dây có thể tháo ra được
b) Các module tín hiệu
Người dùng có thể sử dụng các module tín hiệu để thêm vào CPU các chức năng.Các
module tín hiệu kết nối vào phía bên phải của CPU.

Hình 1.15
1 Các LED trạng thái dành cho I/O của module tín hiệu.
2 Bộ phận kết nối đường dẫn.
3 Bộ phận kết nối dây có thể tháo lắp.
SVTH: Nguyễn Phước Hiền

MSSV: 0851030028

14


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện – điện tử

c)


GVHD :Th.S Phan Văn Hiệp

Các module truyền thông
-Họ S7-1200 cung cấp các module truyền thơng (CM) dành cho các tính năng bổ
sung vào hệ thống. Có 2 module truyền thơng: RS232 và RS485.



CPU hỗ trợ tối đa 3 module truyền thông
Mỗi CM kết nối vào phía bên trái của CPU (hay về phía bên trái của một CM
khác).

Hình 1.16
1 Các LED trạng thái dành cho module truyền thông.
2 Bộ phận kết nối truyền thông.
1.3.2 Cấu trúc bộ nhớ :
a) Quản lý bộ nhớ:
CPU cung cấp cácvùng nhớ sau đây để lưu trữ chương trình người dùng, dữ liệu và cấu hình:






Bộ nhớ nạp là một vùng lưu trữ không biến đổi dành cho chương trình người dùng, dữ
liệu và cấu hình. Khi một project được tải xuống vào CPU, trước tiên nó được lưu trữ
trong vùng bộ nhớ nạp. Vùng này được đặt trong cả trong một thẻ nhớ(nếu có) hay
trong CPU. Vùng nhớ không biến đổi này vẫn được duy trì khi mất nguồn điện. Thẻ
nhớ hỗ trợ một khơng gian lưu trữ lớn hơn vùng lưu trữ được tích hợp trong CPU.

Bộ nhớ làm việc là một vùng lưu trữ dành cho một vài phần tử của project người dùng
trong khi đang thực thi chương trình người dùng. CPU sao chép một số phần tử trong
project từ bộ nhớ nạp vào trong bộ nhớ làm việc. Bộ nhớ biến đổi này bị mất đi khi
mất nguồn, và nó được lưu trữ bởi CPU khi nguồn được khôi phục lại.
Bộ nhớ giữ lại là một vùng lưu trữ không biến đổi dành cho một số lượng giới hạn các
giá trị bộ nhớ làm việc. Vùng bộ nhớ giữ lại được sử dụng để lưu trữ các giá trị của
các vị trí nhớ dành cho người dùng được chọn trong suốt thời gian khơng có nguồn.
Khi nguồn được bật trở lại, CPU có đủ thời gian giữ lại để duy trì các giá trị của một
số lượng giới hạn các vị trí nhớ đặc biệt. Các giá trị giữ lại này sau đó được khơi phục
lại khi nguồn được bật.

SVTH: Nguyễn Phước Hiền

MSSV: 0851030028

15


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện – điện tử

GVHD :Th.S Phan Văn Hiệp

Để hiển thị việc sử dụng bộ nhớ đối với project hiện thời, nhấp chuột phải vào CPU (hay một
trong các khối của CPU) và lựa chọn “Online and diagnostics”, mở rộng phần “Diagnostics”
và lựa chọn “Memory”.
b) Bộ nhớ lưu giữ:
-Việc mất đi dữ liệu sau khi nguồn gặp sự cố có thể được tránh bằng cách thao tác cácdữ liệu
chắc chắn theo dạng lưu giữ. Các dữ liệu sau đây có thể được cấu hình để được
lưu giữ:



Bộ nhớ bit (M): ta có thể xác định độ rộng chính xác của bộ nhớ đối với mỗi bộ nhớ
bit trong bảng thẻ ghi PLC hay trong danh sách gán. Bộ nhớ bit lưu giữ luôn luôn
khởi đầu tại MB0 và chạy lên liên tiếp đến một số lượng xác định các byte. Ta xác
định giá trị này từ bảng thẻ ghi PLC hay trong danh sách gán bằng cách nhấp chuột
lên biểu tượng “Retain”. Nhập vào số lượng các byte M để giữ lại khởi đầu tại MB0.
 Các thẻ ghi trong một khối hàm (FB): nếu một khối hàm được tạo ra với hộp
“Symbolic access only” được chọn, giao diện trình soạn thảo cho FB này sau đó sẽ
chứa một cột “Retain”. Trong cột này, ta có thể lựa chọn cả “Retain” hay “Nonretain” một cách riêng biệt cho mỗi thẻ ghi. Một DB tức thời đã được tạo ra khi FB
này được đặt trong trình soạn thảo sẽ cho thấy cột giữ lại này, nhưng chỉ cho mục
đích hiển thị; ta khơng thể thay đổi trạng thái lưu giữ từ trong trình soạn thảo giao
diện DB tức thời cho một FB mà FB đó đã được cấu hình là “Symbolic access
only”.
-Nếu một FB đã được tạo ra với hộp “Symbolic access only” được hủy lựa chọn, trình soạn
thảo giao diện cho FB này sẽ khơng bao gồm cột “Retain”. Một DB tức thời đã được tạo ra
khi FB nàyđược chèn vào trong trình soạn thảo chương trình sẽ cho thấy một cột “Retain” có
thể chỉnh sửa. Trong trường hợp này, việc lựa chọn tùy chọn “Retain” cho bất kỳ mỗi thẻ ghi
sẽ đưa đến kết quả là tất cả các thẻ ghi được lựa chọn.Tương tự, việc hủy lựa chọn tùy chọn
đối với bất kỳ mỗi thẻ ghi sẽ đưa đến kết quả là tất cả các thẻ ghi được hủy lựa chọn. Đối với
một FB đã được cấu hình khơng phải là “Symbolic access only”, ta có thể thay đổi trạng thái
lưu giữ từ trong phạm vi trình soạn thảo DB tức thời, nhưng tất cả các thẻ ghi sẽ được thiết
lập đến trạng thái lưu giữ cùng với nhau.
-Sau khi tạo ra FB, ta không thể thay đổi tùy chọn đối với “Symbolic access only”. Tùy
chọn này chỉ có thể được lựa chọn khi FB được tạo ra. Để xác định khi nào một FB có sẵn đã
được cấu hình cho “Symbolic access only”, nhấp chuột phải lên FB trong cây Project, lựa
chọn “Properties”, và sau đó lựa chọn “Attributes”.


Các thẻ ghi của một khối dữ liệu tổng thể: trạng thái của một DB tổng thể liên quan
đến việc gán trạng thái lưu giữ thì giống với trạng thái đó của một FB. Phụ thuộc vào

việc thiết lập đối với việc ghi địa chỉ biểu tượng, ta có thể xác định trạng thái lưu giữ
cả đối với một thẻ ghi riêng lẻ hay đối với toàn bộ thẻ ghi của một khối dữ liệu tổng
thể.
 Nếu thuộc tính “Symbolic access only” của DB được đánh dấu chọn, trạng thái lưu
giữ có thể được thiết lập cho mỗi thẻ ghi riêng lẻ.
 Nếu thuộc tính “Symbolic access only” của DB khơng được đánh dấu chọn, trạng
thái lưu giữ được áp dụng đến tất cả các thẻ ghi của DB, tức là hoặc tất cả thẻ ghi là
lưu giữ hoặc khơng có thẻ ghi nào là lưu giữ.
SVTH: Nguyễn Phước Hiền

MSSV: 0851030028

16


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện – điện tử

GVHD :Th.S Phan Văn Hiệp

-Tổng cộng 2048 byte dữ liệu có thể là lưu giữ. Để xem có bao nhiêu byte, từ bảng thẻ ghi
PLC hay từ danh sách gán, ta nhấp chuột lên biểu tượng thanh cơng cụ “Retain”. Dịng thứ
hai sẽ chỉ ra tổng bộ nhớ còn lại được kết hợp cho M và DB, mặc dù đây là nơi mà các phạm
vi lưu giữ được xác định cho bộ nhớ M.
c) Bộ đệm chẩn đoán :
-CPU hỗ trợ một bộ đệm chẩn đoán chứa một mục nhập vào cho mỗi sự kiện chẩn đoán.
Mỗi mục nhập vào bao gồm ngày và giờ mà sự kiện đã xuất hiện, một danh mục sự kiện và
một phần miêu tả sự kiện. Các mục nhập vào được hiển thị theo thứ tự thời gian với sự kiện
gần nhất ở trên cùng. Trong khi CPU duy trì nguồn điện, có tối đa 50 sự kiện gần nhất nằm
trong nhật ký này. Khi nhật ký đầy, một sự kiện mới sẽ thay thể sự kiện xảy ra lâu nhất
trong nhật ký. Khi nguồn bị mất, 10 sự kiện gần đây nhất sẽ được lưu lại.

-Các kiểu sự kiện sau đây được ghi lại trong bộ đệm chẩn đoán:



Mỗi sự kiện chẩn đoán hệ thống, ví dụ các lỗi CPU và các lỗi module.
Mỗi sự thay đổi trạng thái của CPU (mỗi khi bật nguồn, mỗi sự chuyển đổi sang
STOP, mỗi sự chuyển đổi sang RUN).
-Để truy xuất bộ đệm chẩn đoán, ta phải đang trực tuyến. Ta đặt nhật ký ở dưới mục “Online
& Diagnostics/ Diagnostics/ Diagnostics buffer”.
d) Đồng hồ giờ trong ngày
-CPU hỗ trợ một đồng hồ giờ trong ngày.Một tụ điện cỡ lớn cung cấp năng lượng cần thiết để
giữ đồng hồ chạy trong suốt thời gian mà CPU được tắt nguồn.Tụ điện này được nạp trong
lúc CPU được cấp nguồn.Đến ít nhất là 2 giờ sau khi CPU đã được tắt nguồn, tụ điện cỡ lớn
này sẽ được nạp đầy để giữ cho đồng hồ vận hành trong khoảng thường là 10 ngày.
-Đồng hồ giờ trong ngày (Time of Day Clock) được đặt theo giờ hệ thống là giờ quốc tế phối
hợp (Coordinate Universal Time – UTC). Có các lệnh để đọc giờ hệ thống (RD_SYS_T) hay
giờ cục bộ (RD_LOC_T). Giờ cục bộ được tính tốn bằng cách sử dụng múi giờ và độ dịch
chỉnh tiết kiệm ánh sáng ngày mà ta thiết lập trong mục Device configuration phần CPU
Clock.
-Ta cấu hình đồng hồ giờ trong ngày dành cho CPU dưới thuộc tính “Time of day”. Ta cịn có
thể kích hoạt thời gian tiết kiệm ánh sáng ngày và xác định các thời điểm khởi động và dừng
đối với thời gian tiết kiệm ánh sáng ngày. Để thiết lập đồng hồ giờ trong ngày, ta phải đang
trực tuyến và ở trong kiểu xem “Online & Diagnostics” của CPU. Sử dụng chức năng “Set
time of day”.
e) Bộ nhớ hệ thống và bộ nhớ đếm thời gian
-Ta sử dụng các thuộc tính CPU để kích hoạt các byte dành cho “system memory” và “clock
memory”. Logic chương trình có thể tham chiếu các bit riêng lẻ của các hàm này.


Ta có thể gán một byte trong bộ nhớ M cho bộ nhớ hệ thống. Byte của bộ nhớ hệ

thống cung cấp 4 bit sau đây có thể được tham chiếu bởi chương trình người dùng:
 Bit “Always 0 (low)” luôn luôn được đặt về 0.
 Bit “Always 1 (high)” luôn luôn được đặt lên 1.
SVTH: Nguyễn Phước Hiền

MSSV: 0851030028

17


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện – điện tử

GVHD :Th.S Phan Văn Hiệp

 “Diagnostic graph changed” được đặt lên 1 đối với một chu kỳ quét sau khi CPU
ghi một sự kiện chẩn đốn. Vì CPU khơng đặt bit “diagnostic graph changed” cho
đến kết thúc của lần thực thi đầu tiên của các OB chu kỳ chương trình, chương trình
người dùng khơng thể phát hiện có một thay đổi chẩn đoán cả trong suốt sự thực thi
của các OB khởi động hay trong lần thực thi đầu tiên của các OB chu kỳ chương
trình.
 Bit “First scan” được đặt lên 1 đối với khoảng thời gian của lần quét đầu tiên sau
khi OB khởi động hoàn tất. (Sau sự thực thi của lần quét đầu tiên, bit “First scan”
được đặt về 0)
 Ta có thể gán một byte trong bộ nhớ M cho bộ nhớ đếm thời gian. Mỗi bit của byte
được cấu hình đóng vai trị như bộ nhớ đếm thời gian sẽ sinh ra một xung dạng sóng
vng. Byte của bộ nhớ đếm thời gian cung cấp 8 tần số khác nhau, từ 0,5 Hz (chậm)
đến 10 Hz (nhanh). Ta có thể sử dụng các bit này như các bit điều khiển, đặc biệt khi
kết hợp với các lệnh sườn, để kích hoạt các hoạt động trong chương trình người dùng
trên một nền tảng theo chu trình.
-CPU khởi chạy các byte này trên sự chuyển đổi từ chế độ STOP sang chế độ STARTUP.

Các bit của bộ nhớ đếm thời gian thay đổi một cách đồng bộ đến đồng hồ CPU xuyên suốt
các chế độ STARTUP và RUN.

Hình 1.17
Bộ nhớ hệ thống cấu hình một byte mà byte đó sẽ bật (giá trị = 1) trong các điều kiện sau
đây:





First scan: byte được bật đối với lần quét đầu tiên trong chế độ RUN.
Diagnostic graph changed:
Always 1 (high): luôn luôn bật.
Always 0 (low): luôn luôn tắt.

SVTH: Nguyễn Phước Hiền

MSSV: 0851030028

18


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện – điện tử

GVHD :Th.S Phan Văn Hiệp

Hình 1.18
Bộ nhớ đếm thời gian sẽ cấu hình một byte mà byte đó bật và tắt một các tuần hoàn
các bit riêng lẻ tại các khoảng thời gian dừng cố định.

Các cờ của bộ đếm thời gian sinh ra một xung sóng vng tương ứng với bit bộ nhớ M.
Các bit này có thể được sử dụng như các bit điều khiển, đặc biệt khi kết hợp với các
lệnh sườn, để kích hoạt các hoạt động trong chương trình người dùng dựa trên một nền
tảng theo chu trình.
f) Cấu hình trạng thái của các giá trị ngõ ra khi CPU ở trong chế độ STOP:
-Ta có thể cấu hình trạng thái của các ngõ ra kiểu số và kiểu tương tự khi CPU đang trong
chế độ STOP. Đối với bất kỳ ngõ ra nào của một CPU, SB hay SM, ta có thể thiết lập các ngõ
ra hoặc gắn chặt giá trị hoặc sử dụng một giá trị thay thế:


Thay thế một giá trị ngõ ra được định trước (mặc định): ta nhập vào một giá trị thay
thế cho mỗi ngõ ra (mỗi kênh) của thiết bị CPU, SB hay SM đó.
-Giá trị thay thế mặc định cho các kênh ngõ ra kiểu số là OFF, và giá trị thay thế mặc định
cho các kênh ngõ ra kiểu tương tự là 0.


Gắn chặt các ngõ ta để duy trì trạng thái cuối cùng: các ngõ ra giữ lại giá trị hiện thời
của chúng tại thời điểm của sự chuyển tiếp từ RUN sang STOP. Sau khi bật nguồn,
các ngõ ra được đặt đến giá trị thay thế mặc định.
-Ta cấu hình trạng thái của các ngõ ra trong Device Configuration. Lựa chọn các thiết bị
riêng lẻ và sử dụng thẻ “Properties” để cấu hình các ngõ ra cho mỗi thiết bị.
-Khi CPU chuyển từ RUN sang STOP, CPU giữ lại ảnh tiến trình và ghi các giá trị tương ứng
cho cả các ngõ ra kiểu số và kiểu tương tự, dựa vào sự cấu hình.
g) Lưu trữ dữ liệu, các vùng nhớ và việc ghi địa chỉ
-CPU cung cấp một số các tùy chọn dành cho việc lưu trữ dữ liệu trong suốt sự thực thi
chương trình người dùng:

SVTH: Nguyễn Phước Hiền

MSSV: 0851030028


19


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện – điện tử

GVHD :Th.S Phan Văn Hiệp



Global memory (bộ nhớ toàn cục): CPU cung cấp nhiều vùng nhớ chun mơn hóa,
bao gồm các ngõ vào (I), các ngõ ra (Q) và bộ nhớ bit (M). Bộ nhớ này là có thể truy
xuất bởi tất cả các khối mã mà khơng có sự hạn chế nào.
 Data block (DB – khối dữ liệu): ta có thể bao gồm các DB trong chương trình người
dùng để lưu trữ dữ liệu cho các khối mã. Dữ liệu được lưu trữ vẫn duy trì khi sự thực
thi của một khối mã có liên quan dần kết thúc.
 Temp memory (bộ nhớ tạm thời): khi một khối mã được gọi, hệ điều hành của CPU
phân bổ bộ nhớ tạm thời hay cục bộ (L) để sử dụng trong suốt sự thực thi của khối.
Khi sự thực thi của khối hoàn thành, CPU sẽ phân bổ lại bộ nhớ cục bộ dành cho việc
thực thi các khối mã khác.
-Mỗi vị trí bộ nhớ khác nhau có một địa chỉ đơn nhất. Chương trình người dùng sử dụng các
địa chỉ này để truy xuất thơng tin trong vị trí bộ nhớ.

Miêu tả

I

Được sao chép từ các ngõ vào vật lý Khơng
tại điểm bắt đầu của chu trình qt


Khơng

Việc đọc ngay lập tức củ các điểm ngõ Có
vào trên CPU, SB và SM

Không

Được sao chép đến các ngõ ra vật lý tại Khơng
điểm bắt đầu của chu trình qt

Khơng

Ngõ vào ảnh
tiến trình
I_:P
Ngõ vào vật lý
Q

Ép buộc

Lưu giữ

Vùng nhớ

Ngõ ra ảnh
tiến trình
Việc ghi ngay lập tức đếncác điểm ngõ Có
ra vật lý trên CPU, SB và SM
Q_:P


Không

Ngõ ra vật lý
M

Bộ nhớ dữ liệu và điều khiển

Khơng

Có

Bộ nhớ bit
L
Bộ nhớ tạm
thời
DB
Khối dữ liệu

Dữ liệu tạm thời cho một khối, một bộ Không
phận của khối đó

Khơng

Bộ nhớ dữ liệu và cịn là bộ nhớ thơng Khơng
số dành cho các FB

Có

-Mỗi vùng nhớ khác nhau có một địa chỉ đơn nhất. Chương trình người dùng sử dụng các địa
chỉ này để truy xuất thông tin trong vị trí bộ nhớ. Hình dưới đây thể hiện cách thức truy xuất

một bit (còn được gọi là ghi địa chỉ “byte.bit”). Trong ví dụ này, vùng bộ nhớ và địa chỉ
SVTH: Nguyễn Phước Hiền

MSSV: 0851030028

20


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện – điện tử

GVHD :Th.S Phan Văn Hiệp

byte (I = ngõ vào và 3 = byte 3) được theo sau bởi một dấu chấm (“.”) để ngăn cách địa chỉ
bit (bit 4).

Hình 1.19
A Bộ định danh vùng nhớ
B Địa chỉ byte: byte 3 .
C Dấu ngăn cách .
D Vị trí bit của byte (bit 4 trong số 8 bit) .
E Các byte của vùng nhớ .
F Các bit của byte được chọn.
-Ta có thể truy xuất dữ liệu trong hầu hết các vùng bộ nhớ (I, Q, M, DB và L) gồm các kiểu
Byte, Word, hay Double Word bằng cách sử dụng định dạng “byte address”. Để truy xuất
một dữ liệu Byte, Word, hay Double Word trong bộ nhớ, ta phải xác định địa chỉ theo cách
giống như xác định địa chỉ cho một bit. Điều này bao gồm một bộ định danh vùng, ký hiệu
kích thước dữ liệu, và địa chỉ byte bắt đầu của giá trị Byte, Word, hay Double Word. Các ký
hiệu kích thước là B (Byte), W (Word) và D (Double Word), ví dụ IB0, MW20 hay QD8.
Các tham chiếu như là I0.3 và Q1.7 sẽ truy xuất ảnh tiến trình. Để truy xuất ngõ vào hay ngõ
ra vật lý, ta cộng thêm tham chiếu với ký tự “:P” (như là I0.3:P, Q1.7:P hay “Stop:P”).

h) Truy xuất dữ liệu trong các vùng nhớ của CPU
-Phần mềm STEP 7 Basic tạo điều kiện cho việc lập trình ký hiệu. Thơng thường, các thẻ
ghi được tạo ra cả trong thẻ ghi PLC, trong một khối dữ liệu hay trong giao diện tại phía trên
của một OB, FC hay FB. Các thẻ ghi này bao gồm tên, kiểu dữ liệu, độ dịch chỉnh và chú
giải.Ngồi ra, trong mơt khối dữ liệu, một giá trị ban đầu có thể được xác lập. Ta có thể sử
dụng các thẻ ghi này khi lập trình bằng cách nhập vào tên thẻ ghi tại thông số của lệnh. Một
SVTH: Nguyễn Phước Hiền

MSSV: 0851030028

21


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư điện – điện tử

GVHD :Th.S Phan Văn Hiệp

cách tùy chọn, ta cũng có thể nhập vào toán hạng độc lập (bộ nhớ, vùng nhớ, kích cỡ và độ
dịch chỉnh) tại thơng số lệnh.Các ví dụ trong phần sau đây cho thấy cách thức để nhập vào
các toán hạng tuyệt đối.Ký tự % được tự động chèn vào trước tốn hạng tuyệt đối bởi trình
soạn thảo chương trình. Ta có thể lật chuyển kiểu xem trong trình soạn thảo chương trình đến
một trong các kiểu sau: biểu tượng (Symbolic), biểu tượng và tuyệt đối (Symbolic and
absolute) hay tuyệt đối (Absolute).
-I (ngõ vào ảnh tiến trình): CPU tiến hành lấy mẫu các điểm ngõ vào vật lý ngoại vi vừa
trước khi thực thi OB chu trình của mỗi chu trình quét và ghi các giá trị này đến ảnh tiến trình
ngõ vào. Ta có thể truy xuất đến ảnh tiến trình ngõ vào theo bit, byte, word hay double word.
Cả truy xuất đọc và ghi đều được cho phép, nhưng thông thường, các ngõ vào ảnh tiến trình
là chỉ đọc.
Bit


I [địa chỉ byte].[địa chỉ bit]

Byte,Word hay Double Word

I [kích thước].[địa chỉ byte khởi IB4, IW5 hay ID12
đầu]

I0.1

Bằng cách cộng thêm “:P” đến một địa chỉ, ta có thể đọc ngay lập tức các ngõ vào kiểu số
hay kiểu tương tự của CPU, SB hay SM. Sự khác biệt giữa một truy xuất sử dụng I_:P thay vì
sử dụng I là ở chỗ dữ liệu sẽ đến một cách trực tiếp từ các điểm đang được truy xuất hơn là từ
ảnh tiến trình ngõ vào. Truy xuất I_:P được tham chiếu đến một truy xuất “immediate read”
vì dữ liệu được truy tìm ngay tức khắc từ nguồn thay vì từ một bản sao chép đã được tạo ra
trong lần cuối mà ảnh tiến trình ngõ vào được cập nhật.
Vì các điểm ngõ vào vật lý nhận các dữ liệu của chúng một cách trực tiếp từ các thiết bị
trường được kết nối đến các điểm này, việc ghi đến các điểm này là bị cấm. Điều đó có nghĩa
là, các truy xuất I_:P là chỉ đọc, trái với các truy xuất I có thể được đọc hay ghi.
Các truy xuất I_:P cịn có thể bị hạn chế theo kích thước của các ngõ vào được hỗ trợ bởi một
CPU, SB hay SM đơn lẻ, được làm tròn lên đến byte gần nhất. Ví dụ, nếu các ngõ vào của
một SB có 2 DI/ 2DQ được cấu hình để khởi động tại I4.0, khi đó các điểm ngõ vào có thể
được truy xuất theo địa chỉ I4.0:P và I4.1:P hay theo IB4:P. Các truy xuất đến địa chỉ tính từ
I4.2:P cho tới I4.7:P là khơng bị từ chối, nhưng khơng được nhận biết, vì các điểm này khơng
được sử dụng. Các truy xuất đến địa chỉ IW4:P và ID4:P bị cấm bởi chúng vượt quá độ dịch
chỉnh byte có liên quan với SB.
-Các truy xuất sử dụng I_:P không ảnh hưởng đến giá trị tương ứng được lưu trữ trong ảnh
tiến trình ngõ vào.
Bit

I [địa chỉ byte].[địa chỉ bit]:P


Byte,Word hay Double Word

I [kích thước].[địa chỉ byte khởi IB4:P, IW5:P hay ID12:P
đầu]:P

I0.1:P

-Q (ngõ ra ảnh tiến trình): CPU sao chép các giá trị được lưu trữ trong ảnh tiến trình ngõ ra
đến các điểm ngõ ra vật lý. Ta có thể truy xuất ảnh tiến trình ngõ ra theo bit, byte, word hay
SVTH: Nguyễn Phước Hiền

MSSV: 0851030028

22