Đồ Án 2 2012
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện đồ án này nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu
sắc đến:
Thầy Trần Quang Vinh đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để nhóm chúng em
thực hiện tốt đồ án này trong khoảng thời gian ngắn nhất.
Quý các thầy cô trong khoa Công nghệ điện tử đã truyền đạt chúng em
những kiến thức về chuyên môn và giúp chúng em định hướng theo sự hiểu biết và
khả năng để chúng em thực hiện tốt đồ án “ phân loại sản phẩm theo chiều cao
dùng PLC và giám sát bằng wincc ”.
Sau cùng là gửi lời cảm ơn tới gia đình và các bạn đã nhiệt tình giúp đỡ
nhóm em trong quá trình thực hiện .
1
Đồ Án 2 2012
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN



4
Đồ Án 2 2012
Mục Lục
Lời mở đầu 1
Chương 1: Tổng quan về plc 2
1.1 PLC S7-200 2
1.1.1 Chức năng PLC 2
1.1.2 Nguyên lý hoạt động của PLC 2
1.1.3 Thiết bị I/O 6
1.1.4 Thời gian quét 7
1.1.5 Cấu hình phần cứng 8
1.1.6 Các vùng nhớ 11
1.1.7 Kết nối với máy tính 15
1.2 Phần mềm Step 7 Micro/win 17
1.2.1 Các phần tử cơ bản trong chương trình PLC S7-200 17
1.2.2 Những tập lệnh cơ bản của Step7 Micro/Win 21
Chương 2: Phần mềm Wincc và phương pháp kết nối với PLC 41
2.1 giới thiệu phần mềm giao diện người máy Wincc (Siemens) 41
2.2 Cấu hình Wincc 43
2.2.1 Các loại project 43
2.2.2 Chức năng Wincc Exphower 44
2.2.3 Chức năng Graphics Designer 49
2.2.4 tag logging 51
2.2.5 Cấu trúc Alarm logging 56
2.3 Phần mềm PC access kết nối PLC và Wincc 60
Chương 3: Mô hình phân loại sản phẩm 68
3.1 Phần cứng 68
3.2 Chức năng của từng nút trên mô hình 69
5

sát bằng wincc ”.
Trong quá trình thực hiện đề tài nhóm chúng em đã cố gắng tìm hiểu và học
hỏi. Nhưng do khả năng còn hạn chế nên có những sai xót mong nhận được sự
thông cảm từ quý thầy cô.
Chương 1: tổng quan về plc
1.1. PLC S7-200
1.1.1. Chức năng PLC
PLC được nhiều hãng chế tạo, và mỗi hãng có nhiều họ khác nhau, và có nhiều
phiên bản trong mỗi họ, chúng khác nhau về tính năng và giá thành, phù hợp với
bài toán đơn giản hay phức tạp. Ngoài ra còn có các bộ ghép mở rộng cho phép
ghép nhiều bộ PLC nhỏ để thực hiện các chức năng phức tạp, hay giao tiếp với
máy tính tạo thành một mạng tích hợp, việc thực hiện theo dõi, kiểm tra, điều khiển
một quá trình công nghệ phức tạp hay toàn bộ một phân xưởng sản xuất. Mặc dù
vậy, một hệ thống điều khiển dùng bất cứ loại PLC nào đều cũng có cấu trúc như
hình sau :
+ Ngõ vào dạng số: gồm hai trạng thái ON và OFF. Khi ở trạng thái ON thì
ngõ vào số được coi như ở mức logic 1 hay mức logic cao. Khi ở trang thái OFF
thì ngõ vào có thể được coi như ở mức logic 0 hay mức logic thấp.
+ Ngõ ra số: gồm hai trạng thái ON và OFF. Các ngõ ra này thường được nối
ra để điều khiển các cuộn dây contactor, đèn tín hiệu…
+ Thiết bị đầu vào: gồm các thiết bị tạo ra tín hiệu điều khiển thương là nút
nhấn, cảm biến.
1.1.2. Nguyên lý hoạt động của PLC
PLC là bộ điều khiển mà tùy thuộc vào người sử dụng nó có thể thực hiện một loạt
hay trình tự các sự kiện, các sự kiện này được kích hoạt bởi các tác nhân kích thích
(hay còn gọi là cổng vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trể như thời
gian định thời hay các sự kiện được đếm. : CPU điều khiển các hoạt động bên
trong PLC. Bộ xử lý sẽ đọc và kiểm tra chương trình được chứa trong bộ nhớ, sau
đó sẽ thực hiện thứ tự từng lệnh trong chương trình , sẽ đóng hay ngắt các đầu ra.
Các trạng thái ngõ ra ấy được phát đến các thiết bị liên kết để thực thi. Và toàn bộ

thông qua Data Bus. Address Bus và Data Bus gồm 8 đường, ở cùng thời điểm cho
phép truyền 8 bit của 1 byte một cách đồng thời hay song song.
- Nếu một module đầu vào nhận được địa chỉ của nó trên Address Bus , nó sẽ
chuyển tất cả trạnh thái đầu vào của nó vào Data Bus. Nếu một địa chỉ byte của 8
đầu ra xuất hiện trên Address Bus, module đầu ra tương ứng sẽ nhận được dữ liệu
từ Data bus. Control Bus sẽ chuyển các tín hiệu điều khiển vào theo dõi chu trình
hoạt động của PLC . Các địa chỉ và số liệu được chuyển lên các Bus tương ứng
trong một thời gian hạn chế.
- Hệ thống Bus sẽ làm nhiệm vụ trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và I/O .
Bên cạnh đó, CPU được cung cấp một xung Clock có tần số từ 1¸8 MHZ. Xung
này quyết định tốc độ hoạt động của PLC và cung cấp các yếu tố về định thời,
đồng hồ của hệ thống.
- Bộ nhớ:
+ PLC thường yêu cầu bộ nhớ trong các trường hợp : Làm bộ định thời cho
các kênh trạng thái I/O. Làm bộ đệm trạng thái các chức năng trong PLC như định
thời, đếm, ghi các Relay.
+ Mỗi lệnh của chương trình có một vị trí riêng trong bộ nhớ, tất cả mọi vị
trí trong bộ nhớ đều được đánh số, những số này chính là địa chỉ trong bộ nhớ . Địa
chỉ của từng ô nhớ sẽ được trỏ đến bởi một bộ đếm địa chỉ ở bên trong bộ vi xử lý.
Bộ vi xử lý sẽ giá trị trong bộ đếm này lên một trước khi xử lý lệnh tiếp theo. Với
một địa chỉ mới , nội dung của ô nhớ tương ứng sẽ xuất hiện ở đấu ra, quá trình
này được gọi là quá trình đọc . Bộ nhớ bên trong PLC được tạo bỡi các vi mạch
bán dẫn, mỗi vi mạch này có khả năng chứa 2000 - 16000 dòng lệnh , tùy theo loại
vi mạch. Trong PLC các bộ nhớ như RAM, EPROM đều được sử dụng .
+ RAM (Random Access Memory ) có thể nạp chương trình, thay đổi hay
xóa bỏ nội dung bất kỳ lúc nào. Nội dung của RAM sẽ bị mất nếu nguồn điện nuôi
bị mất . Để tránh tình trạng này, các PLC đều được trang bị một pin khô, có khả
năng cung cấp năng lượng dự trữ cho RAM từ vài tháng đến vài năm. Trong thực
tế RAM được dùng để khởi tạo và kiểm tra chương trình. Khuynh hướng hiện nay
dùng CMOSRAM nhờ khả năng tiêu thụ thấp và tuổi thọ lớn .

switch, limit switch, photoelectric sensor, level sensor….kiểu của các tín hiệu nhập
đến PLC sẽ là logic ON/OFF hoặc tín hiệu tương tự.
Thiết bị xuất ( Output devices ): Hệ thống tự động là chưa đầy đủ và hệ thống
PLC gần như tê liệt khi không có sự giao diện, liên lạc với trường thiết bị xuất.
Một vài của phần lớn chung các thiết bị được điều khiển là motor, solenoids, relay
indicators, buzzer…. Xuyên suốt các hoạt động của motors và solenoids, PLC có
thể điều khiển từ một chọn đơn lẻ và nơi hệ thống đến nhiều hệ thống servo phức
tạp. Đây là kiểu của thiết bị xuất là cơ cấu của một hệ thống tự động hoá và vì thế
nó ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình của hệ thống
1.1.4. Thời gian quét
Quá trình của việc đọc tín hiệu nhập, thi hành chương trình và cập nhật xuất được
biết như là “quét “. Thời gian quét thông thường là quá trình liên tục và thi hành
một chuỗi nối tiếp nhau của việc đọc trạng thái trạng thái nhập, xác định mức điều
khiển logic và cập nhật lại việc xuất ra tín hiệu điều khiển. Sự chỉ ra rõ thời gian
quét làm thế nào để cho bộ điều khiển có thể đáp ứng nhanh đến trường nhập và sự
giải đáp chính xác cho logic điều khiển.

I/O Update
Program Scan
Những yếu tố ảnh hưởng đến thời gian quét : Thời gian đòi hỏi để làm scan đơn có
giá trị thay đổi từ 0.1 ms đến vài chục ms được xác định trên tốc độ truy xuất CPU
của nó và độ dài chương trình của người sử dụng.
1.1.5. Cấu hình phần cứng
SF (đèn đỏ) : đèn đỏ SF báo hiệu hệ thống bị lỗi. Đèn SF sáng lên khi PLC
có lỗi.
RUN (đèn xanh) : cho biết PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiện chương
trình được nạp vào trong bộ nhớ chương trình của PLC.
STOP (đèn vàng) : chỉ định PLC đang ở chế độ dừng. Dừng chương trình
đang thực hiện lại.
Ix.x (đèn xanh) : đèn xanh ở cổng vào chỉ định trạng thái tức thời của cổng

đo và các giá trị cưỡng bức.
Card pin: dùng để mở rộng thời gian lưu trữ các dữ liệu có trong bộ nhớ.
Nguồn pin được tự động chuyển sang khi tụ PLC cạn. pin có thể sử dụng đến 200
ngày.
Card Clock / Battery module: đồng hồ thơig gian thực cho CPU 221, 222 và
nguồn pin để nuôi đồng hồ và lưu giữ liệu. Thời gian sử dụng đến 200 ngày.
- Biến trở chỉnh giá trị analog: hai biến trở này được sử dụng như hai ngõ vào analog
cho phép điều chỉnh các biến cần phải thay đổi và sử dụng trong chương trình.
1.1.6. Các vùng nhớ.
- Vùng nhớ đệm ngõ vào số I:
CPU sẽ đọc trạng thái tín hiệu của tất cả các ngõ vào số ở đầu mỗi chu kỳ
quét ,sau đó sẽ chứa các giá trị này vào vùng nhớ đệm ngõ vào. Có thể truy nhập
vùng nhớ này theo bit , Byte , Word hay Doubleword.
- Vùng nhớ đệm ngõ ra số Q:
Trong quá trình xử lý chương trình CPU sẽ lưu các giá trị sử lý thuộc vùng nhớ
ngõ ra vào đây. Tại cuối mỗi vòng quét CPU sẽ sao chép nội dung vùng nhớ đệm
này và chuyển ra các ngõ ra vật lý. Có thể truy nhập vùng nhớ này theo bit , Byte ,
Word hay Doubleword.
- Vùng nhớ biến V:
Sử dụng vùng nhớ V để lưu trữ các kết quả phép toán trung gian có được do các
xử lý logic của chương trình. Cũng có thể sử dụng vùng nhớ để lưu trữ các dữ liệu
khác liên quan đến chương trình hay nhiệm vụ điều khiển. Có thể truy nhập vùng
nhớ này theo bit , Byte , Word hay Doubleword
- Vùng nhớ M:
Có thể coi vùng nhớ M như các rơle điều khiển trong chương trình để lưu trữ
trạng thái trung gian của một phép toán hay các thông tin điều khiển khác. Có thể
truy nhập vùng nhớ này theo bit , Byte , Word hay Doubleword.
- Vùng nhớ bộ định thời T:
S7-200 cung cấp vùng nhớ riêng cho các bộ định thời , các bộ định thời được sử
dụng cho các yêu cầu điều khiển cần trì hoãn thời gian. Giá trị thời gian đếm sẽ

trình con và ngược lại.
- Vùng nhớ ngõ vào tương tự AI:
Các PLC S7-200 chuyển một giá trị tương tự thành giá trị số và chứa vào một
vùng nhớ 16 bit. Bởi vì các giá trị tương tự chiếm một vùng nhớ word nên chúng
luôn luôn có các giá trị worrd chẵn , chẳng hạn như AIW0 , AIW2 , AIW4… và là
các giá trị chỉ đọc.
- Vùng nhớ ngõ ra tương tự AQ:
Các PLC S7-200 chuyển một giá trị số 16 bit sang giá trị điện áp hoặc dòng
điện , tương ứng với một giá trị số. Giống như các ngõ vào tương tự chúng ta chỉ
có thể truy xuất các ngõ ra tương tự theo word. Và là các giá trị word chẵn , chẳng
hạn AQW0, AQW2 , AQW4.
Bảng các vùng nhớ và đặc điểm của CPU S7-200:
class="bi x4 ye2 w5 hb"
1.1.7. Kết nối với máy tính
Đối với các thiết bị lập trình của hẵng Siemens có các cổng giao tiếp PPI thì
có thể kết nối trực tiếp với PLC thông qua một sợi cáp. Tuy nhiên đối với máy tính
cá nhân cần thiết phải có cáp chuyển đổi PC/PPI . Có 2 loại cáp chuyển đổi là cáp
RS232/PPI Multi-Master và cáp USB/PPI Multi-Master.
- Cáp RS232/PPI Multi-Master.
Hình dáng của cáp và công tắc chọn chế độ truyền:
Tùy theo tốc độ truyền giữa máy tính và CPU mà công tắc 1,2,3 được để ở
vị trí thích hợp. Thông thường đối với CPU 22x thì tốc độ truyền thường đặt là 9.6
kbaud ( tức công tắc 1,2,3 được đặt theo thứ tự là 010 )
Tùy theo truyền thông là 10 bit hay 11 bit mà công tắc 7 được đặt ở vị trí thích
hợp. Khi kết nối bình thường với máy tính thì công tắc 7 chọn ở chế độ truyền
thông 11 bit ( công tắc 7 đặt ở vị trí 0 )
Công tắc 6 ở cáp RS232/PPI Multi-Master được sử dụng để kết nối port
truyền thông RS232 của 1 modem với S7-200 CPU. Khi kết nối bình thường với
máy tính thì công tắc 6 được đặt ở vị trí data Comunications Equipment (DCE)
(công tắc 6 ở vị trí 0) . Khi kết nối cáp PC/PPI với một modem thì port RS232 của

con được gọi (Call) từ các chương trình chính, từ 1 chương trình con khác hoặc từ
1 chương trình ngắt. Sử dụng chương trình con khi chúng ta muốn phân chia nhiệm
vụ điều khiển. Mối chương trình con được viết cho 1 nhiệm vụ nhỏ hoặc khi có
nhiệm vụ điều khiển tương tự nhau (ví dụ : điều khiển băng tải 1, điều khiển băng
tải 2) thì chúng ta chỉ cần tạo chương trình con 1 lần và có thể gọi ra nhiều lần từ
chương trình chính.
Sử dụng chương trình con có 1 số ưu điểm sau:
+ Chương trình điều khiển được chia theo nhiệm vụ điều khiển nên có cấu
trúc rõ ràng, rất dễ ràng cho việc kiểm tra chỉnh sửa chương trình.
+ Giảm thời gian vòng quét của chương trình. CPU không phải liên tục xử lý
các lệnh của chương trình mà chỉ xử lý chương trình con khi có lênh gọi tương
ứng.
+ Chương trình con cho phép giảm công việc soạn thảo khi có các chương
trình con giống nhau.
• Chương trình ngắt INT ( interupt rountine)
Chương trình ngắt được thiết kế cho 1 sự kiện ngắt được định nghĩa trước.
Bất cứ khi nào xác định sự kiện ngắt xảy ra thì S7-200 thực hiện chương trình
ngắt.
Chương trình ngắt không đựơc gọi bởi chương trình chính mà theo sự kiện
ngắt xảy ra. Chương trình ngắt được sử lý mỗi khi sự kiện ngắt xảy ra.
• Khối hệ thống (system block)
System bock cho phép ta cấu hình các tuỳ chọn phần cứng khác nhau cho
S7-200.
• Khối dữ liệu (data block)
Data Block cho phép lưu trữ các giá trị biến khác nhau (vùng nhớ V) được
sử dụng trong chương trình. Giá trị ban đầu được nhập trong mỗi khối dữ liệu.
3 Phần ngôn ngữ lập trình.
Để có thể soạn thảo chương trình cho các S7-200, chúng ta sử dụng chương
trình Step 7 Micro Win. Và cũng giống như PLC của các hãng khác chúng ta có 3
dạng soạn thảo thông dụng là LAD. FBD, STL. Việc tuỳ chọn việc soạn thảo nào