Giáo Trình Lập Trình PLC  Chương 01 Trang:

1.1.CẤU TRÚC CỦA MỘT HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG:
V
ới sự phát triển khoa học kỹ-thuật hiện nay, một hệ thống điều khiển tự
động được hình thành từ các thành phần như sau:
CƠ CẤU HỌAT ĐỘNG : Bao gồm các thiết bò hay các khí cụ như sau:
 Động cơ điện.
 Kích thủy lực, khí nén.
 Valve điện từ .
 . . .
CÁC CẢM BIẾN: Nhiệm vụ của các cảm biến dùng thu thập dử liệu; các
cảm biến có thể thuộc các dạng như sau:
 Tiếp điềm hành trình.
 Tế bào quang điện.
 Nhiệt trở (Thermistor).
 Cảm biến phát hiện tiếp cận (magnetic pick-up).
 … . .
CÁC THIẾT BỊ LẬP TRÌNH HAY THIẾT BỊ NỐI KẾT : Nhiệm vụ của các thiết bò
lập trình hay nối kết là xử lý các dử liệu ghi nhận được từ các cảm biến và cấp
các tín hiệu đến cơ cấu tiền họat động (các bộ Driver) để điều khiển cơ cấu họat
động. Với các thiết bò lập trình chúng ta có thể sử dụng các dạng sau:
 PLC (Programmable Logic Controller).
 Bộ vi điều khiển (Micro Controller).
 Các mạch điện tử điều khiển, sử dụng phối hợp các mạch tương
đồng (analog) và mạch số (digital).
Các thiết bò kết nối thường tìm thấy trên hệ thống điều khiển tự động cổ
điển trước đây bao gồm:
 Relay, contactor.
 Các thiết bò dùng khí nén, thủy lực. . .
 . . .

CƠ CẤU TIỀN HỌAT
ĐỘNG (DRIVER)
CONTACTOR
BIẾN TẦN
BỘ PHÂN CHIA KHÍ NÉN
THU-THẬP DỬ LIỆU
ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT
CÁC BỘ PHẬN GIAO TIẾP
NÚT NHẤN, CONTACT,
MÁN HÌNH,
BÀN PHÍM
HANDHOLE
GIAO TIẾP GIỬA CON NGƯỜI VỚI THIẾT BỊ MÁY MÓC
KHÂU CHẤP HÀNH
KHÂU ĐIỀU KHIỂN
XỦ LÝ DỬ LIỆU
HÌNH 1.1: Sơ đồ mô tả cấu trúc của hệ thống tự động.
CÁC BỘ PHẬN GIAO TIẾP: Ngòai các thành phần thuộc vòng điều khiển kín
trên, để có thể thực hiện sư giao tiếp giửa con người đến các máy móc thiết bò
trong hệ thống tự động; chúng ta phải sử dụng đến các bộ giao tiếp. Một các
tổng quát các thiết bò hay khí cụ thuộc bộ phận giao tiếp bao gồm:
 Nút nhấn, contact. .
 Bàn phím và máy tính PC.
 Màn hình có lập trình.
 Handhold (bộ bàn phím lập trình bên ngòai)
2
Giáo Trình Lập Trình PLC  Chương 01 Trang:
T
rong hình 1.1; chúng ta có một lưu đồ mô tả tương quan giửa các khâu
thành phần trong hệ thống điểu khiển tự động,. Trong đó, chúng ta có thể thấy

ới công nghệ logic lập trình, sự vận hành của hệ thống xác lập theo
chương trình đònh trước và thực thi theochu kỳ bằng bộ vi xử lý. Khi thay đổi quá
trình vận hành của hệ thống, chúng ta có thể thay đổi chương rtình mà không cần
thay đổi các kết nối bộ cảm biến và thiết bò tiền khởi động.
LOGIC KẾT NỐI
ĐIỆN RELAY
KHÍ NÉN VALVE ĐIỀU KHIỂN
LOGIC KẾT NỐI
PLC
VI ĐIỀU KHIỂN
MÁY TÍNH PC
3
HÌNH 2.2:
Các công nghệ
điều khiển
Giáo Trình Lập Trình PLC  Chương 01 Trang:
1.2.CẤU TRÚC CỦA MỘT PLC:
PLC là thuật ngử viết tắt từ danh từ : PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER.
Cấu trúc tổng quát của một PLC bao gồm các thành phần sau:
 Bộ nguồn.
 Bus (Trạm).
 Bộ nhớ.
 Bộ vi xử lý CPU.
 Các ngỏ vào và ra.
BỘ NGUỒN: có nhiệm vụ cung cấp điện áp cần thiết từ nguồn điện lưới
xoay chiều thông dụng 110V (hay 220V) hoặc nguồn áp một chiều 24V đến các
board mạch điện tử của PLC.
BUS(TRẠM): là tập hợp các liên kết điện theo dạng song song (các đường
liên kết này có thể dưới dạng mạch in hay cáp nhiều sợi ruột). Số lượng dây dẩn
cấu tạo nên BUS phụ thuộc vào tải lượng của các tín hiệu thông tin đến BUS (khi

LƯU GIỬ CÁC TRẠNG THÁI
CỦA NÓ (SAU KHI CÁC
TÍN HIỆU NGỎ VÀO
BIẾN MẤT)
LOGIC CHỌN
ĐỌC/ GHI
BUS ĐỊA CHỈ
TÍN HIỆU ĐỌC/ GHI
BUS DỬ LIỆU
HÌNH 1.3: Cấu trúc bên trong một bộ nhớ.
• VI XỬ LÝ (CPU): Thuật ngử CPU được viết tắt từ danh từ Central Processing
Unit . Đây là bộ phận đầu nảo của PLC, nhiệm vụ của CPU là liên kết thường
xuyên các chương trình đang chứa trong bộ nhớ. Quá trình họat động của CPU
được tóm tắt đơn giản như sau:
 Theo chương trình đã được nạp sẳn, CPU kiểm tra các thông tin và
các số liệu nhận được từ các module nhập (input), các cơ quan điều
khiển, cảm biến. . .
 Phát lònh điều khiển đến các cơ cấu tiền họat động thông qua các
module xuất (output).
• CÁC NGỎ VÀO VÀ RA:
Khi PLC liên kết với các module bên ngòai trên các ngỏ vào và ra, ta có
thể phân chia phương pháp liên kết thành hai dạng:
 Dạng logic.
 Dạng truyền dử liệu.
Khi các ngỏ vào ra dạng logic: module trên ngỏa vào cho phép ghi nhận
(bắt- capture) các trạng thái của cảm biến.; đồng thời chuyển đổi tín hiệu điện
nhận được sang các trạng thái logic (0 hay 1). Tại các module trên ngỏ ra cho
phép tác động lên các cơ cấu khởi động được liên kết với nó; đồng thời các
module ngỏ ra có thể chuyển đổi các trạng thái logic (0 hay 1) sang các tín hiệu
điện (xem hình 1.4).

Giáo Trình Lập Trình PLC  Chương 01 Trang:
• CHƯƠNG TRÌNH:
Chương trình là một dảy các lònh sắp xếp trật tự theo một chuổi hành động
nối tiếp nhau, các hành động này thực hiện bởi bộ vi xử lý.
K
hi vận hành theo trạng thái bình thường, PLC thực hiện có chu kỳ.
• CHU KỲ :
Chu kỳ vận hành của PLC là khỏang thời gian giửa hai lần nhập các tín
hiệu (vật lý) ở ngỏ vào.
• Trong mỗi chu trình họat động, PLC thực hiện tuần tự 3 giai đọan tác động:
 BƯỚC 1: Bộ vi xử lý ghi nhập các trạng thái logic trên các ngỏ vào
và chuyển các trạng thái logic này vào trong bộ nhớ dử liệu.
 BƯỚC 2: Vi xử lý thực hiện các lònh chứa trong bộ nhớ chương trình
theo tuần tự từ lònh đầu tiên đến lònh cuối cùng. Chương trình thực hiện với các
trạng thái ngỏ vào đã được ghi nhận trong bộ nhớ dử liệu. Sau cùng các kết quả
của mỗi lònh được xuất vào bộ nhớ dử liệu.
 BƯỚC 3: Vi xử lý tập hợp các trạng thái logic của kết quả ngỏ ra
(đang được chứa trong bộ nhờ dử liệu) chuyển đến các module trên ngỏ ra.
Nguyên tắc vận hành đơn giản của PLC được tóm tắt trong hình 1.6.
BƯỚC 1
BƯỚC 2
BƯỚC 3
ĐỌC CÁC TRẠNG THÁI NGỎ VÀO
THỰC THI CHƯƠNG TRÌNH
XUẤT CÁC TÍN HIỆU NGỎ RA
HÌNH 1.6: Các thao tác trong một chu kỳ vận hành của PLC.
1.4.CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI PLC CÔNG NGHIỆP:
T
rong quá trình vận hành, các yếu tố ảnh hưởng đến trạng thái họat động
của PLC bao gồm 3 yếu tố ảnh hưởng chính như sau:

ra trên PLC. .); chúng ta có nhiều họ PLC khác nhau:
V
ới nhà sản xuất TÉLÉMÉCANIQUE, chúng ta có các họ PLC (hình 1.7):
• MODICON TSX NANO.
• MODICON TSX MICRO.
• MODICON TSX PREMIUM.
Khi lập trình vận hành PLC chúng ta có thể thực hiện theo một trong hai
phương thức sau:
• Dùng bộ nạp từ bàn phím ngòai, thường gọi là “hand hold”.
• Dùng máy tính PC với phần mềm lập trình chuyên dùng tùy từng lọai PLC.
Các kỹ-thuật này sẽ được trình bày trong các chương sau.
8
Giáo Trình Lập Trình PLC  Chương 01 Trang:
HÌNH 1.7: Hình dạng các PLC TSX của nhà sản xuất MODICON TÉLÉMÉCANIQUE
9
PLC
TSX
Nano
PLC
TSX
Nano
PLC TSX Nano
PLC TSX Nano
PLC
TSX
Micr
o
PLC
TSX
Micr

D
H
OL
D
H
A
N
D
H
OL
D

PLC FX
ON
CỦA NHÀ
SẢN XUẤT
MITSUBISHI

PLC FX
ON
CỦA NHÀ
SẢN XUẤT
MITSUBISHI
CHƯƠNG
02
Giáo Trình Lập Trình PLC  Chương 01 Trang:
2.1 CÁC LỊNH LẬP TRÌNH CƠ BẢN DÙNG CHO PLC HỌ FX-2N ( MITSUBISHI )
2.1.1 CÁC LỊNH TƯƠNG ĐƯƠNG
Với mục tiêu như đã khảo sát và trình bày trong mục 2.2 cho PLC họ TSX
Nano, khi khào sát các PLC họ FX-2N (trong lúc lập trình theo ngôn ngử IL hay

(Load
)
LD
(Load)
Tác vụ logic khởi tạo
tác động như tiếp
điểm thường hở
%I0.i, %Q0.i
%Mi, %Si,
%TM.i, %Ci
Xi, Yi,
Mi, Si,
Ti, Ci
LDN
(Load
NOT)
LDI
(Load
Inverse)
Tác vụ logic khởi tạo
tác động như tiếp
điểm thường đóng
%I0.i, %Q0.i
%Mi, %Si,
%TM.i, %Ci
Xi, Yi,
Mi, Si,
Ti, Ci
12
Giáo Trình Lập Trình PLC  Chương 01 Trang:

%TM.i, %Ci
Xi, Yi,
Mi, Si,
Ti, Ci
ANDN
(AND
NOT)
ANDI
(AND
Inverse)
Tác vụ nối tiếp các
tiếp điểm thường
đóng
%I0.i, %Q0.i
%Mi, %Si,
%TM.i, %Ci
Xi, Yi,
Mi, Si,
Ti, Ci
OR
(OR)
OR
(OR)
Tác vụ nối song song
các tiếp điểm
thường hở
%I0.i, %Q0.i
%Mi, %Si,
%TM.i, %Ci
Xi, Yi,

Store)
MPS
(Point
Store)
Lưu các kết quả
hiện hành của
tác vụ trong PLC
MPS
Không
có
Không
có
MRD
(Read)
MRD
(Read)
Đọc các kết quả
hiện hành của
tác vụ trong PLC
MRD
Không
có
Không
có
13
Giáo Trình Lập Trình PLC  Chương 01 Trang:
MPP
(PoP)
MPP
(PoP)

Khi lập trình khi xử lý tuần tự , không có giới hạn cho số nhánh mắc song
song khi dùng lònh ORB .
2.1.2.2. LỊNH AND BLOCK (ANB)
Chức năng của lònh ANB là dùng nối nối tiếp các khối (mà mỗi khối chứa
nhiều nhánh song song chứa tiếp điểm ) lại với nhau .
Các đặc điểm cơ bản cần nhớ khi sử dụng lònh ANB được liệt kê như sau:
 Lònh AND là lònh độc lập và không kết hợp với bất kỳ thiết bò hay con số
nào .
 Lònh ANB được dùng để nối nối tiếp các khối mạch song song nhiều
nhánh ( trên mỗi nhánh có chứa các tiếp điểm ), với khối trước đó. Các
khối đấu song song là tập hợp các tiếp điềm đấu song song nhau hay
dùng trong lònh ORB.
14
Giáo Trình Lập Trình PLC  Chương 01 Trang:
 Khai báo điểm bắt đầu của khối thường dùng lònh LD hay LDI. Sau một
khối nối tiếp, khối này được nối vào với khối trước bằng lònh ANB.
 Khi viết chương trình theo dạng dòng lònh (Instruction List) ta có thể sử
dụng một trong hai phương pháp lập trình (cho lònh ORB) : lập trình tuần tự,
hay lập trình theo lô, theo khối.
Giới hạn khi lập trình theo lô : Khi dùng lònh ANB thep phương pháp lập trình
theo lô ta không được sử dụng quá 8 lònh LD và LDI ở phần đònh nghóa các khối
được nối song song.
Khi lập trình khi xử lý tuần tự , lònh ANB dùng đấu nối tiếp một số các mạch
song song nhiều nhánh , với khối trước đó.
Chúng ta có thể tóm tắt chức năng và đặc điểm của các lònh ORB và ANB
trong bảng sau đây:
LỊNH CHỨC NĂNG DẠNG MẪU TÓAN HẠNG
ORB
(OR
Block)

ORB
OUT Y006
LD
X003
AND
LD
X001 X002
ORB
AND
M0
AND
Y006
X004
LD
OUT
M1
ORB
Dùng ngôn ngử lònh- Instruction List)
LD X001
AND X002
LD X003
AND M0
LD X004
AND M1
ORB
ORB
OUT Y006
Giáo Trình Lập Trình PLC  Chương 01 Trang:
Xét đọan chương trình sau áp dụng lònh ANB, xem hình 2.23.
HÌNH 2.23:

Mi, Si
Với các tóan hạng thông thường được tác động bởi các lònh SET và RST;
chúng ta có thể xét trong đọan chương trình thí dụ sau, xem hình 2. 34 sau đây.
Trong trường hợp lònh RST sử dụng với các khối đònh thì và khối đếm sẽ được khảo
sát trong các chương sau.
16
OR
X001
OR
X000 X002
ANB
AND
M0
OR
AND
Y006
X004
LD
X005
OUT
X003
M1
ORB
Lập trình theo phương
pháp tuần tự (dùng
ngôn ngử lònh):
LD X000
OR X001
LD X002
AND M0

Bộ đònh thì dùng trong PLC họ FX-2N có thể lập trình để thực hiện tính năng
bộ đònh thì khả nhớ. Khi sử dụng chức năng này ta phải phối hợp bộ đònh thì
với lònh RST
17
Y001
X000
X001
M1
Y001
RST
LD
SET
Y001
Chương trình lập trình
dùng ngôn ngử IL :
LD X000
SET Y001
LD Y001
OUT M1
. . .
LD X001
RST Y001
T 25
K30
thông thường, tuy nhiên giá trò hằng số K được
chọn để xác đònh khỏang thời gian đònh thì, được
ghi kế bên bộ đònh thì.
Giáo Trình Lập Trình PLC  Chương 01 Trang:

Trong hình 2.25 ta có thí dụ mô tả chế độ họat động của bộ đònh thì theo

OUT Y002
T 25
LD X000
LD
K30
OUT
OUT T 25 K30
OUT
T 25
LD T 25
RST
RST T 25
Y002
T 25
X000
LD
LD
OUT Y002
T 25
LD X000
LDX002LD
K30
OUT
X002
OUT T 25 K30
OUT
Giáo Trình Lập Trình PLC  Chương 01 Trang:
2.2.1. ĐIỀU KHIỂN CONTACTOR HOẠT ĐỘNG BẰNG NÚT NHẤN :
N
%I0.0

.
.
.
.
.
.
.
.
.
c
OFFON
LINE- 220V AC
M
K
hi sử dụng mạch điều khiển dùng khí cụ điện từ thông thường
phương pháp lắp mạch điều khiển trình bày trong hình 2.28 ; với phương pháp
dùng PLC ta lắp mạch như trong hình 2.27 và viết đoạn chương trình mô tả trong
hình 2.29.
HÌNH 2.28 : Mạch điều khiển dùng khí cụ điện từ và giản đồ thời gian.
19
Trong hình 2.27 chúng ta có PLC
được bố trí trên ngỏ vào các nút nhấn
ON (ngỏ vào %I0.0) và nút nhấn OFF
(ngỏ vào %I0.2) để điều khiển vận
hành một contactor M. Cuộn dây của
contactor M được bố trí trên ngỏ ra
%Q0.1 của PLC và nối đến nguồn lưới
220V- AC. Với phương pháp lắp đặt
trên, muốn contactor M hoạt động
chúng ta cần lập trình sao cho: khi tác

%Q0.0
%Q0.1
%Q0.2
%Q0.3
%Q0.4
%Q0.5
%Q0.6
C C C
PLC1
PLC T SX NANO - T SX07 21 1622
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-

.
.
.
.
.
.
.
.
.

K 3 0
T 4
Y 0 0 0 2
Y 0 0 0 2
HÌNH 2.31
Giáo Trình Lập Trình PLC  Chương 01 Trang:
Trong hình 2.31, khi ngỏ vào X0001 ở trạng thái 1, relay thời gian T4 không
tác động. Ngay sau khi ngỏ vào X0001 xuống trạng thái 0 , relay thời gian T4 bắt
đầu tác động; ngòai ra ngỏ ra Y0002 cùng tác động ở trạng thái 1 khi ngỏ vào
X0001 ở trạng thái 1. Do tác động của tiếp điểm Y0002 (đóng vai trò tự giử) nên
khi ngỏ vào xuống trạng thái 0, ngỏ raY0002 vẫn tiếp tục duy trì trạng thái 1; cho
đến khi relay thời gian T4 tác động, tiếp điểm thường đóng của T4 ngắt đường
cung cấp nguồn vào cho các “cuộn dây” ngỏ ra Y0002 và relay thời gian T4, tòan
bộ hệ thống trở về trạng thái ban đầu. Ngỏ ra Y0002 chuyển về trạng thái 0 trể
hơn một khỏang thời gian sau khi ngỏ vào chuyển xuống trạng thái 0 ; tác động
tương tự như trạng thái của relay thời gian OFF delay.
2.2.3. LẬP TRÌNH TẠO XUNG ĐƠN ỔN – ĐỘ RỘNG XUNG CÓ THỂ ĐIỀU CHỈNH :
D
ạng mạch này thường ứng dụng vào các mạch đếm Counter (sẽ trình
bày trong các chương sau) ; đây là mạch hình thành xung có tác dụng như xung
cấp đến các ngỏ vào của bộ đếm .
Trong hình 2.32; khi dùng nút nhấn tác động trên ngỏ vào của PLC, chúng
ta có thể tạo được một xung tín hiệu trên ngỏ ra hoặc xung tín hiệu trên bit nội
(hay relay nội) của PLC.
X 0001
M2
T6
2.2.4. LẬP TRÌNH TẠO CHUỔI XUNG :
T
rong đọan chương trình sau, chúng ta phối hợp hai relay thời gian On

của các ký hiệu ghi trên giản đồ (xem hình 5.1 sau đây).
22

T 4
T 4
M 1
K 1 5
T 6
K 1 0
X 0 0 0 1
T 6
HÌNH 2.33
CHƯƠNG
03
Giáo Trình Lập Trình PLC  Chương 01 Trang:
2
1
3
4
6
85
7
10
9
TÁC VỤ
TÁC VỤ TÁC VỤ
TÁC VỤ
TÁC VỤ
HÌNH 3.1
NHỮNG KÝ HIỆU RIÊNG CỦA NGÔN NGỬ GRAFCET

hai bước tuần tự tác động đồng
thời.
TÁC ĐỘNG TUẦN TỰ LỰA CHỌN
(OR PHÂN KỲ).Từ 3 đến 4 hay 5
TÁC ĐỘNG CHẤM DỨT CHUỔI TUẦN TỰ.
Cho phép đồng bộ các chuổi đồng thời.
NGỪNG TÁC ĐỘNG ĐỒNG CÁC BƯỚC 6
VÀ 9 (AND HỘI TỤ)
TÁC ĐỘNG CHẤM DỨT TUẦN TỰ
LỰA CHỌN (OR HỘI TỤ).Từ 4 hay
5 đến 6.
các tác vụ liên kết đang diển tiến trong khi bước
thực hiện đang họat động.
Giáo Trình Lập Trình PLC  Chương 01 Trang:
Số bùc chuyển trạng thái tối đa có thể
chứa được trong cấu hình :
 Từ 1 đến 96 cho TSX 37-10
 Từ 1 đến 128 cho TSX 37-20 hay TSX-
57
AND PHÂN KỲ
Chuyển trạng thái từ 1 bước đến các bước
kế tiếp. Được sử dụng để tác động đồng
thời tối đa 11 bước.
AND hội tụ
Chuyển từ nhiều bước gom về một bước .
Có khả năng liên kết đồng thời tối đa 11
bước.
OR PHÂN KỲ
Chuyển trạng thái từ 1 bước đến các bước
kế tiếp. Được sử dụng để hình thành một

BITS CỦA CÁC
BƯỚC
%Xi
Trạng thái của bước thứ i trong lưu đồ Grafcet chính (i
từ 0 đến n) (giá trò n phụ thuộc vào bộxử lý).
BITS CỦA HỆ
THỐNG
%S21
Bắt đầu lưu đồ Grafcet
%S22
Chỉnh đặt lại tất cả các bước của lưu đồ Grafcet về
giá trò 0.
%S23
Làm đông (freezes)lưu đồ Grafcet; làm ngừng các
bước của lưu đồ.
24
Giáo Trình Lập Trình PLC  Chương 01 Trang:
%S26
Chỉnh giá trò 1 khi:
 Tràn (overflow) số bước chuyển trạng thái.
 Tiến hành một lưu đồ thành lập sai ,có lổi (xác
đònh các điểm nối của một bước không thuộc
về lưu đồ)
TỪ CỦA CÁC
BƯỚC
%Xi.T
Thời gian tác động của bước thứ I trong lưu đồ Grafcet
chính.
TỪ CỦA HỆ
THỐNG

hần mềm chuyên dùng sử dụng cho họ PLC này là PL7-PRO. V3; khi thực
hiện giản đồ chính chúng ta có thể lập trình trên 8 trang (từ trang 0 đến trang 7).
Mỗi trang GRAFCET có 14 đường và 11 cột xác đònh 154 phần tử .
3.3.1.1. QUI TẮC LẬP TRÌNH :
Hàng đầu tiên sử dụng nhập mối nối nguồn.
Hàng cuối cùng dùng xác đònh các đường nối.
Các hàng chẳn (từ 2 đến 12 ) là các bước .
Các hàng lẻ (từ 3 đến 13) là các đường chuyển tiếp.
25