Bài tập lớn môn PLC
Mục lục
Chương 1 cơ sở lý thuyết 2
1.1 Mục đích 2
1.2 Phương pháp đo 2
1.2.1 Phương pháp đo tiếp xúc 2
1.2.2 Phương pháp đo không tiếp xúc 4
1.3 Tìm hiểu về PLC ( loại S7 200 ) 5
1.3.1 Khái quát về PLC S7 200 5
1.3.2 Các module, đối tượng mở rộng 22
Chương 2 Thiết kế hệ thống 28
2.1 Lựa chọn thiết bị
2.2 Xây dựng sơ đồ khối
2.3 Xây dưng thuật toán
2.4 Xây dựng phần mềm
Chương 3 kết quả đề tài
3.1 Kết quả nghiên cứu lý thuyết
3.2 Kết quả thực nghiệm
1
Bài tập lớn môn PLC
Chương 1 : Cơ sở lý thuyết.
1.1 Mục đích của đề tài.
Hiện nay các công ty xí nghiệp ở Việt Nam đang tiến hành lắp đặt và
cải tạo mới, mạnh dạn đưa vào các thiết bị, công nghệ tiên tiến, bên cạnh đó
còn nhiều nhà máy, xí nghiệp có ứng dụng công nghệ nhưng chưa đồng bộ
còn thủ công. Do đó việc điều khiển còn hạn chế nên sản phẩm làm ra chưa
dược như mong muốn.
Bên cạnh đó vấn đề tiết kiệm năng lượng trong quá trình sử dụng công
nghệ cũng là vấn đề cần quan tâm khi nước ta hiện any đang thiếu điện và các
nhà máy xí nghiệp cần áp dụng thiết bi và công nghệ vào qua trình điều khiển
để giảm được lượng tiêu thụ điện và giảm được chi phí sản xuất

trường đo ). Cuối cùng là nên kiểm tra cẩn thận việc Offset thiết bị.
- Lưu ý: Vì tín hiệu cho ra là điện áp ( có cực âm và dương ) do vậy cần chú
ý kí hiệu để lắp đặt vào bộ khuếch đại cho đúng.
1.2.1.2. Nhiệt kế nhiệt điện trở (THERMISTOR)
- Cấu tạo: Làm từ hổn hợp các oxid kim loại: mangan, nickel, cobalt,…
- Nguyên lý: Thay đổi điện trở khi nhiệt độ thay đổi.
- Ưu điểm: Bền, rẽ tiền, dễ chế tạo.
- Khuyết điểm: Dãy tuyến tính hẹp.
- Thường dùng: Làm các chức năng bảo vệ, ép vào cuộn dây động cơ, mạch
điện tử.
- Tầm đo: 50
- Thermistor được cấu tạo từ hổn hợp các bột ocid. Các bột này được hòa trộn
theo tỉ lệ và khối lượng nhất định sau đó được nén chặt và nung ở nhiệt độ
cao. Và mức độ dẫn điện của hổn hợp này sẽ thay đổi khi nhiệt độ thay đổi.
3
Bài tập lớn môn PLC
- Có hai loại thermistor: Hệ số nhiệt dương PTC- điện trở tăng theo nhiệt độ;
Hệ số nhiệt âm NTC – điện trở giảm theo nhiệt độ. Thường dùng nhất là loại
NTC.
- Thermistor chỉ tuyển tính trong khoảng nhiệt độ nhất định 50-150D.C do
vậy người ta ít dùng để dùng làm cảm biến đo nhiệt. Chỉ sử dụng trong các
mục đích bảo vệ, ngắt nhiệt, các bác nhà ta thường gọi là Tẹt-mít. Cái Block
lạnh nào cũng có một vài bộ gắn chặt vào cuộn dây động cơ.
Lưu ý khi sử dụng:
- Tùy vào nhiệt độ môi trường nào mà chọn Thermistor cho thích hợp, lưu ý
hai loại PTC và NTC (gọi nôm na là thường đóng/ thường hở ) Có thể test dễ
dàng với đồng hồ VOM.
- Nên ép chặt vào bề mặt cần đo.
- Tránh làm hỏng vỏ bảo vệ.
- Vì biến thiên điện trở nên không quan tâm chiều đấu dây.

dải này cảm biến sẽ mất tác dụng. Hết sức quan tâm đến tầm đo của loại cảm
biến này để đạt được sự chính xác.
- Loại này kém chịu đựng trong môi trường khắc nghiệt: Ẩm cao, hóa chất có
tính ăn mòn, rung sốc va chạm mạnh.
1.2.2 phương pháp đo không tiếp xúc
1.2.2.1. NHIỆT KẾ BỨC XẠ ( còn gọi là hỏa kế- pyrometer ).
- Cấu tạo: Làm từ mạch điện tử, quang học.
- Nguyên lý: Đo tính chất bức xạ năng lượng của môi trường mang nhiệt.
- Ưu điểm: Dùng trong môi trường khắc nghiệt, không cần tiếp xúc với môi
trường đo.
- Khuyết điểm: Độ chính xác không cao, đắt tiền.
- Thường dùng: Làm các thiết bị đo cho lò nung.
- Tầm đo: -54 <1000 D.F.
5
Bài tập lớn môn PLC
- Nhiệt kế bức xạ (hỏa kế ) là loại thiết bị chuyên dụng dùng để đo nhiệt độ
của những môi trường mà các cảm biến thông thường không thể tiếp xúc
được ( lò nung thép, hóa chất ăn mòn mạnh, khó đặt cảm biến).
- Gồm có các loại: Hỏa kế bức xạ, hỏa kế cường độ sáng, hỏa kế màu sắc.
Chúng hoạt động dựa trên nguyên tắc các vật mang nhiệt sẽ có hiện tượng
bức xạ năng lượng. Và năng lượng bức xạ sẽ có một bước sóng nhất định.
Hỏa kế sẽ thu nhận bước sóng này và phân tích để cho ra nhiệt độ của vật cần
đo.
Lưu ý khi sử dụng:
- Tùy theo thông số của nhà sản xuất mà hỏa kế có các tầm đo khác nhau, tuy
nhiên đa số hỏa kế đo ở khoảng nhiệt độ cao. Và vì đặc điểm không tiếp xúc
trực tiếp với vật cần đo nên mức độ chính xác của hỏa kế không cao, chịu
nhiều ảnh hưởng của môi trường xung quanh (góc độ đo, rung tay, ánh sáng
môi trường ).
1.3 Tìm hiểu về loại PLC S7-200:

7
Bài tập lớn môn PLC
- Đèn STOP (màu vàng): Chỉ báo PLC đang ở chế độ dừng và không
thực hiện chương trình, các đầu ra đều ở trạng thái “OFF”.
- Đèn SF/DIAG: Chỉ báo hệ thống bị hỏng tức do lỗi phần cứng hoặc
hệ điều hành.
- Đèn Ix.x(màu xanh): Chỉ báo trạng thái của đầu vào số(ON/OFF).
- Đèn Qx.x(màu xanh): Chỉ báo trạng thái của đầu ra số(ON/OFF).
1.3. Port truyền thông:
- Port truyền thông nối tiếp RS485: Giao tiếp với PC, PG, TD200, OP,
mạng biến tần…
- Port cho module mở rộng: Kết nối với module mở rộng.
1.4. Công tắc chuyển chế độ:
- RUN: Cho phép PLC thực hiện chương trình, khi chương trình lỗi hoặc gặp
lệnh STOP thì PLC tự động chuyển sang chế độ STOP mặc dù công tắc vẫn ở
vị trí RUN ( quan sát đèn trạng thái ).
- STOP: Dừng cưỡng bức chương trình đang chạy, các đầu ra chuyển về OFF.
- TERM: Cho phép người dùng chọn một trong hai chế độ RUN/STOP từ xa,
ngoài ra còn được dùng để download chương trình người dùng.
1.5. Vít chỉnh tương tự:
Mỗi PLC đều có từ một đến hai vít chỉnh tương tự có thể xoay được
270 độ để thay đổi giá trị của vùng nhớ biến trong chương trình.
2. Cấu trúc phần cứng:
Cấu trúc phần cứng của một PLC gồm có các module sau:
- Module nguồn.
- Module đầu vào.
- Module đầu ra.
8
Bài tập lớn môn PLC
- Module đơn vị xử lý trung tâm (CPU).

Khối ngõ ra
Bài tập lớn môn PLC
Khối vào ra dùng để giao tiếp giữa mạch vi điện tử của PLC (điện áp
5/15VDC) với mạch công suất bên ngoài (điện áp 24VDC/220VAC). Khối
ngõ vào thực hiện việc chuyển mức điện áp từ cao xuống mức tín hiệu tiêu
chuẩn để đưa vào bộ xử lý.
Khối ngõ ra thực hiện việc chuyển mức tín hiệu từ tiêu chuẩn sang tín
hiệu ngõ ra và cách ly quang.
2.4. Bộ nguồn:
Biến đổi từ nguồn cấp bên ngoài vào để cung cấp cho sự hoạt động của
PLC.
2.5. Khối quản lý ghép nối:
Dùng để phối ghép giữa PLC với các thiết bị bên ngoài như máy tính,
thiết bị lập trình, bảng vận hành, mạng truyền thông công nghiệp.
1.3.1.2. CẤU TRÚC BỘ NHỚ:
1. Phân chia bộ nhớ:
Bộ nhớ của PLC S7-200 được chia thành bốn vùng cơ bản và hầu hết
có thể đọc ghi được chỉ trừ vùng nhớ đặc biệt (SM) chỉ có thể truy cập để đọc.
EEFROM Miền nhớ ngoài
Cấu
trúc bộ nhớ
của PLC.
10
Bài tập lớn môn PLC
- Vùng nhớ chương trình: Là miền nhớ được dùng để lưu trữ các lệnh
được dùng trong chương trình.Vùng này thuộc kiểu non-volatile có thể đọc và
ghi được.
- Vùng nhớ tham số: Dùng để lưu giữ các tham số như từ khóa, địa chỉ
trạm… Vùng này thuộc kiểu non-volatile có thể đọc và ghi được.
- Vùng dữ liệu: Dùng để cất giữ các dữ liệu của chương trình bao gồm

- M (Internal memory bits): Vùng nhớ các bit nội.
- SM (Special memory): Vùng nhớ đặc biệt.
Cách thức truy cập địa chỉ của vùng nhớ dữ liệu:
3.1. Truy cập trực tiếp:
- Truy cập theo bit: Tên miền nhớ + địa chỉ byte + • + chỉ số bit.Ví
dụ:V10.4 chỉ bit 4 của byte 10 thuộc miền nhớ V.
- Truy cập theo byte: Tên miền nhớ + B + địa chỉ byte. Ví dụ VB15 chỉ
byte 15 trong miền nhớ V.
- Truy cập theo từ: Tên miền nhớ + W + địa chỉ byte cao của từ. Ví dụ
VW183 chỉ từ đơn gồm hai byte là VB183 và VB184 trong đó VB183 là byte
cao trong từ 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
VB183(byte cao) VB184(byte thấp) VW183
- Truy cập theo từ kép: Tên miền + D + địa chỉ byte cao trong miền.Ví
dụ VD345 chỉ từ kép gồm 4 byte 345, 346, 347, 348 trong miền nhớ V trong
đó 345 là byte cao trong từ kép. 31 24 23 16 15 8 7 0
VB183(byte cao) VB184 VB185 VB186(byte thấp) VD183
12
Bài tập lớn môn PLC
3.2. Truy cập gián tiếp:
Truy cập địa chỉ gián tiếp thông qua con trỏ (pointer). Con trỏ là một
miền nhớ từ kép chứa địa chỉ của vùng nhớ khác. Các vùng nhớ V, L và thanh
ghi chỉ mục ( AC1,AC2,AC3 ) có thể được sử dụng như là con trỏ. Để sử
dụng con trỏ phải sử dụng lệnh MOVE_D để chuyển địa chỉ của vùng nhớ
được định địa chỉ gián tiếp vào vùng con trỏ. Con trỏ cũng có thể được
chuyển tới chương trình con như là một tham số. S7-200 cho phép con trỏ
truy cập các vùng nhớ V,M,I,Q,S,T,C theo giá trị hiện hành và không cho
phép truy cập theo từng bit và các vùng nhớ AI,AQ,HC,SM,L. Để truy cập
gián tiếp dữ liệu địa chỉ của một vùng nhớ, phải tạo một con trỏ cho vùng đó
bằng cách sử dụng ký tự & cùng với vùng nhớ có địa chỉ cần lấy. Toán hạng
đầu vào của lệnh phải bắt đầu với ký tự & để chỉ rằng địa chỉ vùng nhớ, thay

LAD.
Ở trong đồ án em sử dụng phương pháp hình thang(LAD).
LAD là một ngôn ngữ lập trình bằng đồ hoạ. Những thành phần cơ bản
dùng trong LAD tương ứng với các thành phần của bảng điều khiển bằng
rơle.Trong chương trình LAD các phần tử cơ bản dùng để biểu diễn lệnh logic
như sau.
Tiếp điểm: Là biểu tượng (symbol) mô tả các tiếp điểm của rơ le, các
tiếp điểm đó có thể là thường mở hoặc thường đóng
Cuộn dây (coil): Là biểu tượng mô tả các rơ le được mắc theo chiều
dòng điện cung cấp cho rơ le.
Hộp (box): Là biểu tượng mô tả các hàm khác nhau, nó làm việc khi có
dòng 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
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 nóng, cấp (đường nguồn bên phải thường không được thể hiện khi dùng
chương trình tiện dụng STEP7-Mcro/Dos hoặcMicro/Win).
I.2.8. Các tập lệnh cơ bản trong S7-200.
I.2.8.1 Lệnh về bit.
Tiếp điểm thường mở.
Tiếp điểm thường đóng.
Cuộn coil, ngõ ra.
15
Bài tập lớn mơn PLC
Trạng thái đảo bit
Set bit.
Lấy sườn lên
Lấy sườn xuống
I.2.8.2. Lệnh nạp tiếp điểm thường mở, thường đóng vào thanh nguồn
(LD, LDI)

ngăn xếp
I.2.8.3. Lệnh đầu ra (OUT)
Bảng 2 Mô tả lệnh OUT
Ladder Vùng nhớ Mô tả
n; I, Q, M, SM,
T, C, V
Cuộn dây đầu ra
ở trạng thái kích
thích khi có dòng
điện điều khiển đi
qua
Lệnh trên STL Vùng nhớ Mô tả
= n
n: I, Q, M, SM,
(bit) T, C, V
Sao giá trị của
định ngăn xếp tới
tiếp điểm n được
chỉ định trong
lệnh
I.2.8.4. Nối tiếp tiếp điểm thường mở, tiếp điểm thường đóng
(AND, ANI)
Bảng 3 Mô tả các lệnh nối tiếp điểm
Ladder STL Vùng nhớ Chức năng
AND n
n: X, Y, M,
S, T, C
Lệnh thực hiện phép tính
logic and giữa giá trị của tiếp
điển n với giá trị logic bit đầu

ON
n: X, Y,
M, S, T,
C
Lệnh thực hiện phép tính logic or
giữa giá logic trị nghịch đảo của
tiếp điển n với giá trị logic bit đầu
tiên của ngăn xếp. Kết quả lưu giữ
ở bit đầu tiên của ngăn xếp.
I.2.8.6. Lệnh lấy sườn lên, sườn xuống (LDP, LDN)
Bảng 5 Mô tả các lệnh lấy sườn
Ladder Toán hạng Mô tả
18
Bài tập lớn môn PLC
Không có n: X, Y, M, S, T, C
Không có n: X, Y, M, S, T, C

I.2.8.9. Lệnh nối nối tiếp các khối lệnh (ANB)
Bảng 8 Lệnh nối tiếp và các khối lệnh
Ladder Intruction Vùng nhớ Bước lập trình
ANB
(And Block)
1
I.2.8.10. Lệnh nối song song các khối lệnh (ORB)
Bảng 9 Lệnh nối song song và các khối lệnh
Ladder Intruction Vùng nhớ Bước lập trình
ORB
(Or Block)
1
I.2.8.11. Lệnh rẽ nhánh (MPS, MRD, MPP)

Bảng 13 Mô tả các lệnh dịch chuyển dữ liệu
Ladder Intruction Vùng nhớ Bước lập trình
MOV S D
S: Dữ liệu nguồn 16
bit (K, H, D, T, C,
V, Z)
D: Dữ liệu đích 16
bit (D, T, C, V, Z)
5
I.2.8.15 Lệnh tiếp điểm so sánh (=, >, <, <>, >=, <=)
Bảng 14 Các lệnh so sánh
Ladder Intruction Vùng nhớ Bước lập trình
LD = n1 n2 n1, n2: K, H, D, T, C 1
LD < n1 n2 n1, n2: K, H, D, T, C 1
LD > n1 n2 n1, n2: K, H, D, T, C 1
21
Bài tập lớn môn PLC
LD <> n1 n2 n1, n2: K, H, D, T, C 1
LD <= n1 n2 n1, n2: K, H, D, T, C 1
LD >= n1 n2 n1, n2: K, H, D, T, C 1
Mô tả: Lệnh tiếp điểm so sánh thực hiện việc so sánh dữ liệu trong 2 từ
n1 và n2 hoặc 1 hằng số với dữ liệu của một từ. Kết quả của phép so sánh sẽ
có giá trị bằng 1 nếu đúng (đóng tiếp điểm so sánh) và bằng 0 nếu sai (mở
tiếp điểm so sánh).
I.2.8.16. Lệnh nối tiếp tiếp điểm so sánh (AND=, AND>, AND<, AND<>,
AND>=, AND<=)

Bảng 15 Lệnh nối tiếp điểm so sánh
Ladder Intruction Vùng nhớ
Bước lập

Mô tả: Lệnh thực hiện phép toán OR giữa một tiếp điểm với tiếp điểm
so sánh. Tùy thuộc vào trạng thái của tiếp điểm và kết quả của phép so sánh
mà cho kết quả tổ hợp logic.
I.2.8.18. Lệnh điều khiển Timer:
Timer là bộ tạo thời gian giữa tín hiệu ra nên trong điều khiển vẫn
thường được gọi là khâu trễ. Nếu ký hiệu tín hiệu (logic) vào là x(t) và thời
gian trễ tạo ra bằng Timer là  thì tín hiệu đầu ra của Timer đó sẽ là x(t –
). S7 – 200 có 64 bộ Timer (với CPU 212) hoặc 128 Timer (với CPU 214)
được chia làm hai loại khác nhau là:
- Timer tạo thời gian trễ không có nhớ (On-Delay Timer), ký
hiệu là TON.
- Timer tạo thời gian trễ có nhớ (Retentive On-Delay Timer), ký
hiệu là TONR.
Hai kiểu Timer của S7 – 200 (TON và TONR) phân biệt với nhau ở
phản ứng của nó đối với trạng thái đầu vào. Cả hai Timer kiểu TON và TONR
cùng bắt đầu tạo thời gian trễ tín hiệu kể từ thời điểm có sườn lên ở tín hiệu
đầu vào, tức là khi tín hiệu đầu vào chuyển trạng thái logic từ 0 lên 1, được
24
Bài tập lớn môn PLC
gọi là thời gian Timer được kích, và không tính khoảng thời gian khi đầu vào
có giá trị logic 0 vào thời gian trễ tín hiệu đặt trước. Khi đầu vào có giá trị
logic bằng 0, TON tự động reset còn TONR thì không tự động reset. Timer
TON được dùng để tạo thời gian trễ trong một khoảng thời gian (miền liên
thông), còn với TONR thời gian trễ sẽ được tạo ra trong nhiều khoảng thời
gian khác nhau. Timer TON và TONR bao gồm 3 loại với ba độ phân giải
khác nhau, độ phân giải 1ms, 10ms và 100ms. Thời gian trễ  được tạo ra
chính là tích của độ phân giải của bộ Timer được chọn và giá trị đặt trước cho
Timer. Ví dụ Timer có độ phân giải 10ms và giá trị đặt trước là 50 thì thời
gian trễ sẽ là  = 500ms. Timer của S7 – 200 có những tính chất cơ bản sau:
- Các bộ Timer được điều khiển bởi một cổng vào và giá trị đếm tức