Câu 1. Hãy giải thích tại sao PLC lại được sử dụng rộng rãi trong các hệ
thống điều khiển quá trình (Điều khiển công nghiệp)?
3 điểm
Đáp án: Vì PLC có những ưu điểm như sau:
-Tính linh hoạt: có thể sử dụng một bộ điều khiển cho nhiều đối tượng khác nhau
với các thuật toán điều khiển khác nhau.
0.4
- Dễ dàng thiết kế và thay đổi logic điều khiển: với các hệ thống điều khiển sử
dụng rơle, khi thay đổi logic điều khiển cần có nhiều thời gian để nối lại dây cho
các thiết bị và panel điều khiển, và đó là một công việc phức tạp. Với hệ thống
điều khiển sử dụng PLC, thay đổi logic điều khiển bằng cách thay đổi chương
trình thông qua thiết bị lập trình và ngôn ngữ lập trình chuyên dùng. Điều đó làm
giảm đáng kể thời gian thiết kế hệ thống.
0.5
- Tối ưu logic điều khiển: được sự hỗ trợ của các công cụ mô phỏng và gỡ rối
trực tuyến và trực quan làm cho hệ thống được thiết kế có tính tối ưu hơn.
0.4
- Tốc độ thực hiện nhanh. 0.4
- Nhỏ, gọn và giá thành thấp. 0.4
- Khả năng bảo mật hệ thống khi sử dụng mã khóa. 0.4
- Khả năng mở rộng và nâng cấp hệ thống: do được chế tạo dưới dạng các modul
được chuẩn hóa cho phép ghép nối các thành phần không chỉ của một nhà sản
xuất. Đây là một yêu cầu không thể thiếu trong các hệ thống điều khiển hiện đại.
0.5
Câu 2. Hãy trình bày cấu trúc và nguyên lý hoạt động cơ bản của PLC? 3 điểm
Đáp án: PLC là thiết bị điều khiển dựa trên bộ vi xử lý, các thành phần cơ bản
của nó gồm (vẽ hình):
- Khối xử lý trung tâm (Central Processing Unit - CPU): Đây là bộ não của hệ
thống, có chức năng điều khiển và giám sát toàn bộ hoạt động của hệ thống bằng
cách thực hiện tuần tự các lệnh trong bộ nhớ. Bên trong CPU gồm các mạch điều
khiển, khối thuật toán và logic, các thanh ghi chuyên dụng và thanh ghi dữ liệu

Khối ghép nối ra
Bus hệ thống
một thành phần nào đó thì nó cung cấp địa chỉ của thành phần đó lên bus này, tín
hiệu địa chỉ qua bộ giải mã địa chỉ kích hoạt thành phần tương ứng.
-Bus điều khiển: CPU sử dụng bus điều khiển để cung cấp các tín hiệu
điều khiển và nhận các tín hiệu thông báo từ các thành phần.
Khối ghép nối vào/ra (Input/Output Interface):
- Khối ghép nối vào có các chức năng sau: nhận tín hiệu vào từ các thiết bị nhập
(ví dụ các cảm biến, chuyển mạch ); biến đổi các tín hiệu vào thành mức điện
áp một chiều; thực hiện cách ly tĩnh điện bằng bộ ghép nối quang; tạo tín hiệu
logic chuẩn đưa đến các mạch trong PLC.
- Khối ghép nối ra hoạt động tương tự khối ghép nối vào: tín hiệu một chiều
chuẩn từ trong PLC qua các mạch biến đổi đến các đầu ra vật lý, cho phép điều
khiển trực tiếp các tải một chiều và xoay chiều công suất nhỏ với các mức điện
áp khác nhau. Bộ ghép nối quang cũng được sử dụng để tránh cho các mạch bên
trong PLC khỏi ảnh hưởng của các thiết bị bên ngoài.
0.7
-Khối nguồn (Power Supply): Khối nguồn có chức năng biến đổi nguồn điện áp
bên ngoài thành các mức điện áp phù hợp cung cấp cho các thành phần của PLC.
0.2
Câu 3. Trình bày cấu trúc và sơ đồ nguyên lý mạch cơ bản của các cổng vào
của PLC?
3 điểm
Đáp án: Khối ghép nối vào có các chức năng sau: nhận tín hiệu vào từ các thiết
bị nhập (ví dụ các cảm biến, chuyển mạch ); biến đổi các tín hiệu vào thành
mức điện áp một chiều; thực hiện cách ly tĩnh điện bằng bộ ghép nối quang; tạo
tín hiệu logic chuẩn đưa đến các mạch trong PLC.
Do đó mạch ghép nối vào có các khối sau:
-Bộ biến đổi
-Mạch cách ly tĩnh điện

PLC
+ V
-
+
sau:
- Đọc các đầu vào
- Thực hiện chương trình
- Xử lý các yêu cầu truyền thông
- Thực hiện tự chẩn đoán
- Viết các đầu ra
Có thể biểu diễn vòng quét của CPU như sau:
Đọc các đầu vào số. Mỗi vòng quét bắt đầu bằng việc đọc giá trị hiện
thời của các đầu vào số và lưu các giá trị này ở bộ đệm vào. CPU quản lý bộ đệm
dành cho các đầu vào số theo từng byte. Nếu CPU hoặc module mở rộng không
có đủ một đầu vào vật lý cho mỗi bit của byte nào đó, thì không thể gán lại các
bit này cho các module tiếp theo cũng như không thể sử dụng chúng trong
chương trình. Tại thời điểm bắt đầu mỗi vòng quét, CPU gán các bit không sử
dụng này bằng 0. Trong trường hợp các module mở rộng không được lắp đặt, thì
có thể sử dụng các bit đầu vào mở rộng này trong chương trình như các bit nhớ
thông thường.
0.5
Thực hiện chương trình. Trong giai đoạn thực hiện chương trình, các
lệnh được thực hiện lần lượt từ lệnh đầu tiên đến lệnh cuối cùng. Các lệnh vào/ra
trực tiếp cho phép truy nhập trực tiếp đến các đầu vào/ra vật lý trong khi thực
hiện chương trình hoặc trình xử lý ngắt. Nếu chương trình có sử dụng ngắt, thì
trình xử lý ngắt chỉ được thực hiện khi sự kiện ngắt tương ứng xuất hiện (sự kiện
0.4
Thực hiện chương trình
Đọc các đầu vào
Xử lý các yêu cầu truyền thông

1.5
Từ bộ đệm
Mạch giao
tiếp
Mạch cách
ly tĩnh điện
Mạch logic
Đầu ra
Mạch giao tiếp kiểu tranzitor: tín hiệu từ PLC điều khiển tranzitor làm
việc ở chế độ khóa. Ưu điểm của tranzitor là tốc độ chuyển mạch nhanh. Nhưng
dễ bị hư hỏng do quá tải hoặc khi chuyển từ trạng thái thông sang khóa. Do đó
phải sử dụng các mạch bảo vệ. Mạch tranzitor chỉ dùng cho điện áp một chiều.
Mạch giao tiếp kiểu triac: chuyên dùng với mạch điện xoay chiều, có tốc
độ chuyển mạch nhanh. Nhưng dễ bị hư hỏng do quá tải, nên phải có mạch bảo
vệ.
Như vậy, mặc dù các mạch bên trong PLC làm việc với tín hiệu chuẩn 5V một
chiều, nhưng nhờ có mạch ghép nối ra nên có thể nối trực tiếp PLC với phụ tải
một chiều hoặc xoay chiều có các mức điện áp khác nhau.
Câu 6. Hãy trình bày các vùng nhớ cơ bản của PLC S7-200? 3 điểm
Đáp án: Các vùng nhớ cơ bản của PLC S7 như sau:
-Vùng nhớ đệm vào I: CPU lấy mẫu các đầu vào vật lý tại thời điểm bắt đầu của
0.3
+ V
PLC
Từ mạch
logic
LED
Đầu ra
+ V
Từ mạch

-Vùng nhớ của các bộ định thời T: Trong CPU S7-200, các bộ định thời có
chức năng đếm thời gian. Các bộ định thời S7-200 có các độ phân giải 1ms,
10ms, 100ms.
0.2
-Vùng nhớ của các bộ đếm C: Trong CPU S7-200, các bộ đếm có chức năng
đếm theo sườn dương của xung ở các đầu vào đếm. CPU cung cấp ba loại bộ
đếm: đếm tiến, đếm lùi, đếm cả tiến và lùi.
0.2
-Địa chỉ các đầu vào tương tự AI: PLC S7 biến đổi một giá trị tương tự (như
nhiệt độ hoặc điện áp) thành một giá trị số có độ dài 16 bit. Việc đọc các giá trị
này bằng cách sử dụng địa chỉ gồm nhận dạng vùng nhớ (AI), kích thước dữ liệu
0.3
(W), địa chỉ byte đầu tiên. Bởi vì các đầu vào tương tự là các từ và luôn bắt đầu
bằng các byte số chẵn, nên địa chỉ byte là các số chẵn. Các giá trị đầu vào tương
tự là các giá trị chỉ đọc được (read-only).
-Địa chỉ các đầu ra tương tự AQ: S7-200 biến đổi một giá trị số 16 bit thành tín
hiệu điện tỷ lệ với giá trị số. Việc ghi các giá trị này bằng cách sử dụng địa chỉ
gồm nhận dạng vùng nhớ (AQ), kích thước dữ liệu (W), địa chỉ byte đầu tiên.
Bởi vì các đầu ra tương tự là các từ và luôn bắt đầu bằng các byte số chẵn, nên
địa chỉ byte là các số chẵn. Các giá trị đầu ra tương tự là các giá trị chỉ ghi được
(write-only).
0.3
- Địa chỉ các bộ đếm tốc độ cao HC: Các bộ đếm tốc độ cao được thiết kế để
đếm các sự kiện có tốc độ rất cao không phụ thuộc vào vòng quét của CPU. Bộ
đếm tốc độ cao có một giá trị hiện thời là số nguyên không dấu 32 bit. Truy nhập
giá trị này bằng cách sử dụng địa chỉ như sau:
0.3
Câu 7. Hãy trình bày việc xác định các đầu vào/ra môdun CPU và mô đun
mở rộng của PLC S7-200?
3 điểm

bit đầu tiên và bit thứ hai của ngăn xếp. Giá trị mới có thể ghi đè hoặc chèn vào
bit đầu tiên của ngăn xếp. Khi giá trị mới chèn vào vị trí bit đầu tiên thì các bit bị
đẩy xuống một vị trí và bit cuối cùng sẽ bị mất. Thao tác với hai bit đầu tiên sẽ
kéo các bit tiếp theo lên một vị trí.
1.0
CPU 224 4 I / 4Q
8 I
4 AI/ 1 AQ 8 Q 4AI/ 1 AQ
I0.0 Q0.0
I0.1 Q0.1
I0.2 Q0.2
I0.3 Q0.3
I0.4 Q0.4
I0.5 Q0.5
I0.6 Q0.6
I0.7 Q0.7
I1.0 Q1.0
I1.1 Q1.1
I1.2
I1.3
I1.4
I1.5
I2.0 Q2.0
I2.1 Q2.1
I2.2 Q2.2
I2.3 Q2.3
I3.0

I3.1


AIW4
AIW6
AIW8 AQW4
AIW10
AIW12
AIW14
Ngăn xếp logic là một vùng nhớ gồm có 9 bit liền nhau. Các lệnh chỉ can
thiệp đến bit đầu tiên và bit thứ hai của ngăn xếp.
-Phương pháp hình thang:
Phương pháp hình thang được sử dụng rộng rãi vì có tính trực quan, đơn giản.
Các phần tử trong LAD tương ứng với các phần tử của hệ thống điều khiển rơle,
đó là tiếp điểm, cuộn dây, hộp chức năng và mạng LAD.
Tiếp điểm | | : tượng trưng cho tiếp điểm của rơle. Các tiếp điểm có thể
là thường mở hoặc thường đóng
Cuộn dây ( ) : tượng trưng cho cuộn dây của rơle
Hộp (box): tượng trưng cho các hàm, làm việc khi có dòng điện chạy đến
hộp.
Mạng LAD: là đường nối các phần tử thành mạch hoàn thiện từ đường nguồn
bên trái, qua các tiếp điểm đến cuộn dây hoặc các hộp và về đường nguồn bên
phải.
1.0
-Phương pháp biểu đồ khối chức năng:
Phương pháp này sử dụng các khối hộp để biểu diễn các cổng logic (AND, OR,
NOT) và các hàm thực hiện các chức năng (định thời, đếm, toán học ). Có các
đường nối giữa các hộp để tạo thành mạch logic theo yêu cầu. Vì vậy, phương
pháp này tương tự như việc thiết kế mạch số.
0.5
Câu 9. Hãy trình bày ưng dụng PLC xây dựng hệ thống điều khiển tự động?
trình bày kỹ hệ thống điều khiển trình tự?
3 điểm

thể nhận được từ người điều khiển hoặc thông tin phản hồi từ phần chấp hành
thông qua các cảm biến.
- Phần chấp hành: đôi khi còn gọi là phần công suất, nhận lệnh từ phần
điều khiển để thực hiện điều khiển đối tượng. Phần chấp hành có thể là các động
cơ điện, cuộn dây điện từ, rơle
Mô hình tổng quát của hệ thống điều khiển tự động như sau:
Hệ thống điều khiển logic là hệ thống điều khiển thực hiện các chức năng
logic chuyển mạch. Ta có thể mô tả hệ thống điều khiển logic dưới dạng một
mạch logic gồm các đầu vào và đầu ra như sau:
1.0
Phần điều khiển
Phần chấp hành
Báo hiệuTác động
Lệnh điều khiển Phản hồi
Hiệu
chỉnh
bằng tay
Thông
báo trạng
thái
Dựa theo mô hình này, có thể chia hệ thống điều khiển thành hai loại:
-Hệ thống điều khiển tổ hợp: là hệ thống điều khiển mà trạng thái của các
đầu ra chỉ phụ thuộc vào trạng thái của các đầu vào tại thời điểm đang xét. Có
thể biểu diễn hệ thống dưới dạng hàm logic:
Đầu ra = f(đầu vào)
-Hệ thống điều khiển trình tự: là hệ thống điều khiển mà trạng thái của các
đầu ra không chỉ phụ thuộc vào trạng thái của các đầu vào tại thời điểm đang xét
mà còn phụ thuộc vào trạng thái trước đó của hệ thống. Biểu diễn hệ thống bằng
hàm logic:
Đầu ra = f(đầu vào, trạng thái hệ thống)

tả hệ thống phải tạo điều kiện thuận lợi cho việc thiết kế chương trình điều khiển.
1.0
Câu 11. Hãy trình bày các phương pháp mô tả hệ thống điều khiển? Trình 3 điểm
Xác định yêu cầu và
chức năng của hệ thống
Xác định yêu cầu về bộ xử
lý, bộ nhớ, vào/ra và các
chức năng chuyên dùng
Lựa chọn và lắp
đặt phần cứng
Lập tài liệu kỹ thuật
Yêu cầu đối với quá trình
điều khiển
Chia quá trình điều khiển
thành các khối chức
n ngă
Lập trình cho các
khối chức năng
Liên kết chương trình,
mô phỏng và hiệu ch nhỉ
Lập tài liệu
Mô tả chức
năng các khối
Chạy thử trên thiết bị, hiệu chỉnh và hoàn thiện hệ thống
Thiết kế
phần cứng
Thiết kế
chương trình
bày chi tiết phương pháp lưu đồ?
Sự mô tả hệ thống điều khiển một cách chi tiết bằng lời thường dài, khó theo dõi,

còn có các đầu vào/ra logic để liên kết các khối lại với nhau. Mỗi khối chức năng
là những hệ thống điều khiển dạng tổ hợp hay trình tự. Như vậy, ta đã làm đơn
giản hóa hệ thống bởi vì hệ thống điều khiển trình tự ban đầu đã được chia thành
các hệ thống điều khiển trình tự nhỏ và cả hệ thống tổ hợp - là hệ thống đơn giản
hơn trong việc thiết kế.
Các phương pháp mô tả hệ thống điều khiển gồm:
- Phương pháp logic rơle và cổng logic
- Phương pháp lưu đồ
Phương pháp sơ đồ chức năng
1.5
Bắt đầu
Điều kiện 1
Xử lý 1
Điều kiện 2
Sai
Đúng
Đúng
Sai
-Phương pháp sơ đồ chức năng:
Phương pháp này ngày càng trở nên phổ biến để mô tả các hoạt động trình
tự, cho phép thể hiện một cách chi tiết các thao tác xử lý ở một trạng thái (hay
bước) cũng như trình tự hoạt động của quá trình điều khiển.Với cách dùng các
ký hiệu gọn và cô đọng cho phép mô tả hệ thống mạch lạc và rõ ràng, mô tả
được các chức năng chuyên dùng của các máy móc và quá trình, không những
gần gũi với các hoạt động của các cơ cấu máy hay quá trình mà còn là công cụ
hỗ trợ đắc lực khi kiểm tra và chạy thử hệ thống.
1.5
Câu 13. Hãy trình bày các cách truy cập của PLC S7-200? 3 điểm
CPU S7-200 lưu trữ dữ liệu ở các vị trí khác nhau trong bộ nhớ, mỗi vị trí
nhớ có một địa chỉ duy nhất. Chương trình có thể sử dụng địa chỉ của vị trí nhớ

VB100
15 8
VB101
7 0
VB100
31 24
VB101
23 16
VB102
15 8
VB103
7 0
VB100
VW100
VD100
7 6 5 4 3 2 1 0
I 0
I 1
I 2
I 3
I 4
I 5
I 6
I 7
I 8
I 9
I 10
I 11
I 12