Luận Văn Tốt Nghiệp
S
MỤC LỤC
PHẦN 1. 1
CHƯƠNG 1:GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI . 2
1.1 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU:. 2
1.2 VÀI NÉT VỀ ĐỀ TÀI:. 2
1.3 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI:. 4
1.4 MƠ TẢ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG:. 5
1.5 HƯỚNG THỰC HIỆN ĐỀ TÀI:. 6
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-200 . 8
2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC 8
2.1.1 Giới thiệu sơ lược về PLC S7-200: . 8
2.1.2 Thiết bị nhập xuất:. 10
2.1.3. Cấu trúc vùng nhớ: . 11
2.1.4. Ngun tắc thực hiện chương trình: . 12
2.2 GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-200 CPU-224 AC/DC/RELAY: 14
2.2.1. Hình ảnh của PLC S7-200 CPU- 224:. 14
2.2.2. Giới thiệu các module mở rộng:. 15
2.3. NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH CỦA S7_200. 18
2.3.1. Phương pháp lập trình:. 18
2.3.2. Bảng lệnh của s7-200: . 19
2.2.3 Lệnh vào/ra: 27
CHƯƠNG 3:TÌM HIỂU S7-200 PC ACCESS. 43
3.1 TỔNG QUAN VỀ S7-200 PC ACCESS : . 43
3.1.1 Giới thiệu : . 43
3.1.2 Những tiện ích của PC ACCESS :. 43
3.1.3 Khả năng giao tiếp của PC Access : . 44
3.1.4 Xác định tốc độ baud và địa chỉ network : . 44
3.1.5 Các giao thức của S7-200 PC Access trong network: 45
3.2 CỬA SỔ LÀM VIỆC CỦA S7-200 PC ACCESS : 47

6.1.1 CPU 224 AC-DC-Relay của PLC Siemens S7-200 91
6.1.2 Module Analog EM 235 của PLC Siemens S7-200 . 91
6.1.3 Giới thiệu về cảm biến áp suất:. 91
6.1.4 Giới thiệu về đồng hồ áp lực nước: . 92
Luận Văn Tốt Nghiệp
S
6.1.5 Van 1 chiều: . 92
6.1.6 Relay: . 92
6.1.7 Máy bơm:. 93
6.2 SƠ ĐỒ ĐIỆN 94
6.3 QUY ĐỊNH NGÕ RA NGÕ VÀO:. 95
6.4 Hình ảnh của mô hình . 96
6.5 THIẾT KẾ GIAO DIỆN : . 97
6.6 CÁC THÔNG SỐ SỬ DỤNG CHO BIẾN TẦN: . 101
6.6.1 Điều khiển biến tần bằng Wicc:. 101
6.6.2 Điều khiển biến tần theo ngõ vào analog:. 102
6.6.3 Sơ đồ đấu nối bơm 3 pha vào biến tần:. 102
6.7 XỬ LÝ PID: 102
6.8 Ngắt và xử lý ngắt: . 108
6.9 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT:. 110
6.10 LẬP TRÌNH PLC:. 112
CHƯƠNG 7:TÀI LIỆU THAM KHẢO . 119
Luận Văn Tốt Nghiệp
S TRANG 1
Luận Văn Tốt Nghiệp
S TRANG 2
CHƯƠNG 1:
GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI
1.1 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU:
Trên thế giới và ở Việt Nam hiện nay nhu cầu tiêu thụ năng lượng đang

trên thế giới có nhiều nhà cung cấp thiết bị biến tần như Danfoss ,Siemen
Luận Văn Tốt Nghiệp
S TRANG 3
,ABB…Không chỉ cung cấp thiết bị cho ngành cấp thoát nước mà cho nhiều ngành
công nghiệp khác.
• Nguyên tắc điều khiển máy bơm của thiết bị biến tần:
+ Khi sử dụng thiết bị biến tần cho phép điều chỉnh một cách linh hoạt lưu
lượng và áp lực cấp vào mạng lưới theo yêu cầu tiêu thụ.
Với tín hiệu từ cảm biến áp lực phản hồi về thiết bị biến tần, bộ vi xử lý
của biến tần sẽ so sánh giá trị truyền về với giá trị cài đặt để từ đó thay đổi tần số
dòng điện, điện áp cung cấp cho động cơ làm thay đổi tốc độ quay của động cơ để
đảm bảo lưu lượng và áp lực cấp vào mạng lưới
+Sự điều chỉnh linh hoạt các máy bơm khi sử dụng biến tần được cụ thể
như sau:
 Điều chỉnh tốc độ quay khi áp suất cùng thay đổi
 Đa dạng trong phương thức điều khiển các máy bơm trong trạm bơm.
Một thiết bị biến tần có thể điều khiển đến 5 máy bơm . Có ba phương thức điều
khiển các máy bơm:
9 Điều khiển theo mực nước:Trên cơ sở tín hiệu mực chất lỏng trong bể
hút hồi tiếp về biến tần. Bộ vi xử lý sẽ so sánh tín hiệu hồi tiếp với mực chất lỏng
được cài đặt. Trên cơ sở kết quả so sánh biến tần sẽ điều khiển đóng mở các máy
bơm sao cho phù hợp để mực chất lỏng trong bể luôn bằng giá trị cài đặt. Ngược lại
khi tín hồi tiếp lớn hơn giá trị cài đặt, biến tần sẽ điều khỉên cắt lần lượt các bơm để
mực chất lỏng luôn đạt ổn định ở giá trị cài đặt.
9 Điều khiển theo hình thức chủ động/ thụ động: Mỗi một máy bơm
được nối với một bộ biến tần trong đó có một biến tần chủ động và các biến tần
khác là thụ động Khi tín hiệu hồi tiếp về biến tần chủ động thì bộ vi xử lý của biến
tần này sẽ so sánh với tín hiệu được cài đặt để từ đó tác động đến các biến tần thụ
động điều chỉnh tốc độ quay của các máy bơm cho phù hợp và không gây ra hiện
tượng va đập thuỷ lực phản hồi từ hệ thống. Phương thức điều khiển này là linh

_Dễ dàng lắp đặt vận hành,
_Hiển thị các thông số của động cơ và biến tần.
 Từ những ưu điểm trên của thiết bị biến tần ta lựa chọn phương án lắp
máy biến tần cho trạm bơm thay thế cho việc xây dựng đài nước trên mạng lưới
nhằm tiết kiệm chi phí trong xây dựng và vận hành quản lý.
1.3 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI:
Từ những kiến thức học được tại trường và ngoài thực tế thì trong luận văn
này em chỉ có thể thực hiện được một số công việc mà thôi. Em còn hạn chế về kiến
thức cũng như khả năng về kinh tế và thời gian có hạn nên cũng chỉ có thể tạo được
mô hình nhỏ, nhưng với mô hình này đã thể hiện được quy trình hoạt động của một
hệ thống bơm cấp nước thực tế. Một số công việc thực hiện trong luận văn:
9 Tìm hiểu mô hình bơm cấp nước hoạt động trong thực tế.
9 Tìm hiểu và nghiên cứu PLC S7 – 200
9 Giao tiếp PLC với Wincc giám sát hệ thống.
9 Giao tiếp PLC với Biến tần, thiết kế giao diện điều khiển tự động bằng
WinCC. Điều khiển PID cho máy bơm chạy sao cho giá trị áp suất không thay đổi
dù tải có thay đổi.
Luận Văn Tốt Nghiệp
S TRANG 5
9 Trên màn hình điều khiển sẽ cho thấy tất cả trạng thái hoạt động của hệ
thống, các số liệu luôn được cập nhật về liên tục để tiện theo dõi.
9 Kiểm tra và xử lý khi có sự cố bất thường, nó được quan sát và điều
khiển thông qua dao diện Scada.
9 Thi công mô hình phần cứng
1.4 MÔ TẢ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG:
Trong hệ thống có tất cả là 3 máy bơm: hai máy bơm 1 pha và một máy
bơm 3 pha. Biến tần sẽ điều khiển trực tiếp máy bơm 3 pha, một máy bơm 1 pha sẽ
bơm dự phòng khi mà máy bơm 3 pha chạy hết công suất định mức mà áp suất vẫn
chưa ổn định ở giá trị setpoint. Máy bơm dự phòng này sẽ được điều khiển trực tiếp
bằng điện lưới 220V. Còn máy bơm 1 pha còn lại dùng để bơm nước thải sau khi

máy bơm và biến tần công suất lớn thì quá lớn đối với khả năng của em.
 Nghiên cứu kỹ hệ thống bơm cấp nước sử dụng biến tần trong thực tế.
 Nắm rõ trình tự điều khiển từng máy bơm
 Tìm hiểu về biến tần sử dụng
 Lựa chọn máy bơm và biến tần có công suất hợp lý.
 Tìm hiểu về giao tiếp PLC với biến tần.
 Lập trình PLC
 Lập trình bộ PID để điều khiển máy bơm
 Thiết kế giao diện SCADA để giám sát hệ thống.
 Giao tiếp PLC với SCADA thông qua phần mềm PC – Access.
 Thi công mô hình và chạy thử kiểm tra, sửa lỗi.
Luận Văn Tốt Nghiệp
S TRANG 7
 SƠ ĐỒ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
PLC S7- 200
PHẦN TỬ
CHẤP HÀNH
SCADA
Luận Văn Tốt Nghiệp
S TRANG 8
CHƯƠNG 2:
GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-200
2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH
PLC
2.1.1 Giới thiệu sơ lược về PLC S7-200:
- PLC ( Programmable Logic Controller ): Bộ điều khiển lập trình, PLC được xếp
vào trong họ máy tính, được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp và thương
mại.
- PLC đặt biệt sử dụng trong các ứng dụng hoạt động logic điều khiển chuổi sự
kiện, duy trì biến số theo giá trị không đổi hoặc theo hàm cho trước.

lý, bộ nhớ và các thiết bị nhập xuất.
+ PLC kiểu module.
 Kiểu module gồm các module riêng cho bộ nguồn, bộ xử lý,…
 Các module thường được lập trên các rãnh bên trong hộp kim loại.
 Sự phối hợp các module cần thiết tuỳ theo công dụng do ngừơi dùng
xác định ⇒ khá linh hoạt.
- CPU thường có:
+ Bộ thuật toán và logic: xử lý dữ liệu, thực hiện các phép toán số học (cộng,
trừ) và các phép toán logic.
+ Bộ nhớ (thanh ghi): dùng để lưu trữ thông tin.
+ Bộ điều khiển: chuẩn thời gian của các phép toán.
 Cấu trúc bên trong của PLC

9 Một hệ thống lập trình cơ bản phải gồm có 2 phần: Khối xử lý trung tâm
(CPU: Central Processing Unit) và hệ thống giao tiếp vào/ra ( I/O)
Luận Văn Tốt Nghiệp
S TRANG 10
Trong đó:
9 Thiết bị đầu vào gồm các thiết bị tạo ra tín hiệu điều khiển như nút
nhấn,cảm biến, công tắc hành trình…
9 Input, Output: các cổng nối phía đầu vào ra của PLC hay các Module mở
rộng.
9 Cơ cấu chấp hành gồm các thiết bị điều khiển như: chuông, đèn,
contactor, động cơ, van khí nén, heater, máy bơm, led hiển thị…
9 Chương trình điều khiển: định ra quy luật thay đổi tín hiệu Output đầu ra
theo tín hiệu Input đầu vào như mong muốn. Các chương trình điều khiển được tạo
ra bằng cách sử dụng bộ lập trình chuyên dụng cầm tay ( Hand – Hold programmer
PG) hoặc chạy bằng phần mềm điều khiển trên máy tính sau đó được nạp vào PLC
thông qua cáp kết nối PLC với máy tính ( hay PG).
9 Khối điều khiển trung tâm (CPU: Central Processing Unit) gồm ba

hay mạch điện tử bảo vệ. Các bộ ghép quang được dùng để cách điện.
+ Kiểu Triac:
 Ưu điểm: điều khiển tải bên ngoài với nguồn công suất ac.
 Khuyết điểm: dễ hư hỏng do quá dòng. Luôn có cầu chì bảo vệ trong khi
qua Relay, Trasistor hay Triac, tín hiệu từ kênh suất có thể là tín hiệu 24V, 100mA,
110V, lA; 240VAC,lA;
- Thiết bị nhập dạng số: khi có tín hiệu vào, diode quang sẽ phát quang, tạo ra
xung hồng ngoại, xung này được transistor quang tiếp nhận và đưa vào bộ xử lý.
Nhờ có thiết bị này mà tín hiệu nhập dải rộng có thể được cung cấp cho bộ vi xử lý
(5v): tín hiệu 5v, 24v,110v,220v.
2.1.3. Cấu trúc vùng nhớ:
- Bộ nhớ của S7-200 được chia thành 4 vùng với 1 tụ có nhiệm vụ duy trì dữ liệu
trong một khoản thời gian nhất định khi mất nguồn.
- Bộ nhớ của S7-200 có tính năng động cao, đọc và ghi được trong toàn vùng, loại
trừ phần các bit nhớ đặc biệt được kí hiệu bởi SM (Special Memory) chỉ có thể truy
cập để đọc.
- Các vùng nhớ của S7-200:
+ Vùng chương trình: là miền bộ nhớ được sử dụng để lưu giữ các lệnh
chương trình.
+ Vùng tham số: là miền lưu giữa các tham số mhư từ khóa, địa chỉ trạm.
+ Vùng dữ liệu được sử dụng để cất các dữ liệu của chương trình bao gồm
các kết quả bằng phép tính, hằng số được định nghĩa trong chương trình, bộ đệm
truyền thông…
+ Vùng dữ liệu có các miền nhớ sau:
Luận Văn Tốt Nghiệp
S TRANG 12
 I: Input: ngõ vào rồi rạc.
 Q: Output: ngõ ra rời rạc.
 M: Internal Memory: vùng nhớ nội.
 SM: Special Memory: vùng nhớ đặc biệt.

Main Pro
g
ra
m
…
MEND
Thực hiện một vòn
g
SBR 0 Chươn
g
trình con thứ nhấ
t
…
RET
Thực hiện khi được
chươn
g
trình chính
g
o
ï
i
…
SBR n Chươn
g
trình con thứ n+1
…
RET
INT 0 Chươn
g

- STOP (đèn vàng): Đèn vàng sáng báo hiệu PLC đang ở chế độ dừng, không
thực hiện chương trình hiện có.
- Ix.x (đèn xanh)chỉ trạng thái logic tức thời của cổng Ix.x. Đèn sáng tương ứng
mức logic là 1.
- Qx.x (đèn xanh): chỉ trạng thái logic tức thời của cổng Qx.x. Đèn sáng tương
ứng mức logic là 1.
Luận Văn Tốt Nghiệp
S TRANG 15
 Cách đấu nối ngõ vào ra PLC:
Cách đấu nối S7-200 và các module mở rộng:
- S7-200 và module vào/ra mở rộng được nối với nhau bằng dây nối. Hai đầu dây
nối được bảo vệ bên trong PLC và module.Chúng ta có thể kết nối PLC và module
sát nhau để bảo vệ hoàn toàn dây nối. CPU224 cho phép mở rộng tối đa 7 module.
2.2.2. Giới thiệu các module mở rộng:
- Modul EM223 16I/16Q-DC/Relay:
Luận Văn Tốt Nghiệp
S TRANG 16
+ Modul này được gắn thông qua cáp nối tới CPU224. Sử dụng nguồn trực
tiếp từ CPU
+ Modul có 16 gõ vào dạng số, 16 ngõ ra kiểu Relay.
+ Địa chỉ bắt đầu là I2.0 cho ngõ vào và Q2.0 cho ngõ ra.
- Modul EM223 4I/4Q- DC/Relay:
+ Tương tự như Modul EM223 16I/16Q-DC/Relay.
+ Modul này tích hợp 4 ngõ vào số và 4 ngõ ra kiểu Relay.
+ Địa chỉ bắt đầu là I4.0 cho ngõ vào, Q4.0 cho ngõ ra.
Luận Văn Tốt Nghiệp
S TRANG 17
- Modul analog EM235:
Luận Văn Tốt Nghiệp
S TRANG 18

= n
Giá trò của bit đâu tiên trong ngăn xếp được sao chép
sang điểm n chỉ dẫn trong lệnh.
= I n
Giá trò của bit đâu tiên trong ngăn xếp được sao chép
trực tiếp sang điểm n ngay khi lệnh được thực hiện.
A n
Giá trò của bit đâu tiên trong ngăn xếp được thực hiện
bằng phép tính AND với điểm n chỉ dẫn trong lệnh.
Kết quả được ghi lại vào bit đầu tiên của ngăn xếp.
AB<= n1, n2
Thực hiện lệnh AND giữa giá trò của bit đầu tiên
trong ngăn xếp với giá trò 1 nếu nội dung của hai byte
n1 không lớn hơn giá trò của byte n2. Kết quả được
ghi lại vào bit đầu của ngăn xếp.
AB = n1, n2
Thực hiện lệnh AND giữa giá trò của bit đầu tiên
trong ngăn xếp với giá trò 1 nếu nội dung của hai byte
n1 và n2 thỏa mãn n1=n2. Kết quả được ghi lại vào
bit đầu của ngăn xếp.
AB> = n1, n2
Thực hiện lệnh AND giữa giá trò của bit đầu tiên
trong ngăn xếp với giá trò 1 nếu nội dung của hai byte
Luận Văn Tốt Nghiệp
S TRANG 20
n1 và n2 thỏa mãn n1≥n2. Kết quả được ghi lại vào
bit đầu của ngăn xếp.
AD<= n1, n2
Thực hiện lệnh AND giữa giá trò của bit đầu tiên
trong ngăn xếp với giá trò 1 nếu nội dung của hai từ

AR<=1, n2
(5)
Thực hiện lệnh AND giữa giá trò của bit đầu tiên
trong ngăn xếp với giá trò 1 nếu nội dung của hai số
thực n1 và n2 thỏa mãn n1≤n2. Kết quả được ghi lại
vào bit đầu của ngăn xếp.
AR =n1, n2
(5)

Thực hiện lệnh AND giữa giá trò của bit đầu tiên
trong ngăn xếp với giá trò 1 nếu nội dung của hai số
Luận Văn Tốt Nghiệp
S TRANG 21
thực n1 và n2 thỏa mãn n1=n2. Kết quả được ghi lại
vào bit đầu của ngăn xếp.
AR>= n1, n2
(5)

Thực hiện lệnh AND giữa giá trò của bit đầu tiên
trong ngăn xếp với giá trò 1 nếu nội dung của hai số
thực n1 và n2 thỏa mãn n≥1n2. Kết quả được ghi lại
vào bit đầu của ngăn xếp.
AI n
Lệnh AND thực hiện tức thời giữa giá trò của bit đầu
tiên trong ngăn xếp với tiếp diểm n được chỉ dẫn. Kết
quả được ghi vào bit đầu của ngăn xếp.
ALD
Thực hiện lệnh AND giữa giá trò của bit đầu tiên và
bit thứ hai trong ngăn xếp. Kết quả được ghi lại vào
bit đầu của ngăn xếp. Các giá trò còn lại trong ngăn

Kéo nội dung của ngăn xếp lên một bit. Gí trò mới
của bit trên là giá trò cũ của bit dưới, độ sâu của ngăn
xếp giảm đi một bit.
LPS
Sao chép giá trò của bit đầu tiên của ngăn xếp vào bit
thứ hai. Nội dung còn lại của ngăn xếp bò đẩy xuống
một bit.
LRD
Sao chép giá trò của bit thứ hai vào bit đầu tiên của
ngăn xếp. Các giá trò còn lại của ngăn xếp giữ
nguyên vò trí.
MEND
(1)(2)
Kết thúc phần chương trình chính trong một vòng
quét.
NOT Đảo giá trò logic của bit đầu tiên trong ngăn xếp.
O n
Thực hiện toán tử OR giữa bit đầu tiên của ngăn xếp
với điểm n chỉ dẫn trong lệnh. Kết quả được ghi lại
vào bit đầu tiên của ngăn xếp.
OB <=n1,n2
Thực hiện phép toán OR giữa bit đầu tiên của ngăn
xếp với giá trò logic 1 nếu nội dung của hai byte n1 và
n2 thỏa điều kiện n1≤n2. Kết quả được ghi lại vào bit
đầu tiên của ngăn xếp.
OB =n1,n2
Thực hiện phép toán OR giữa bit đầu tiên của ngăn
xếp với giá trò logic 1 nếu nội dung của hai byte n1 và
n2 thỏa điều kiện n1=n2. Kết quả được ghi lại vào bit
đầu tiên của ngăn xếp.