TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
Tác giả (chủ biên) VŨ NGỌC VƯỢNG

GIÁO TRÌNH
ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ SỬ DỤNG
PLC
(Lưu hành nội bộ)

a

Hà Nội năm 2012


Tuyên bố bản quyền
Giáo trình này sử dụng làm tài liệu giảng dạy nội bộ trong trường cao đẳng nghề
Công nghiệp Hà Nội
Trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội không sử dụng và không cho phép
bất kỳ cá nhân hay tổ chức nào sử dụng giáo trình này với mục đích kinh doanh.
Mọi trích dẫn, sử dụng giáo trình này với mục đích khác hay ở nơi khác đều phải
được sự đồng ý bằng văn bản của trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội

1


LỜI NÓI ĐẦU
Trong chương trình đào tạo của các trường trung cấp nghề, cao đẳng nghề... thực hành nghề giữ một
vị trí rất quan trọng: rèn luyện tay nghề cho học sinh. Việc dạy thực hành đòi hỏi nhiều yếu tố: vật tư thiết bị
đầy đủ đồng thời cần một giáo trình nội bộ, mang tính khoa học và đáp ứng với yêu cầu thực tế.
Nội dung của giáo trình “ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ SỬ DỤNG PLC” đã được xây
dựng trên cơ sở kế thừa những nội dung giảng dạy của các trường, kết hợp với những nội dung mới nhằm
đáp ứng yêu cầu nâng cao chất lượng đào tạo phục vụ sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước,.

ngôn ngữ LAD hay FBD có thể chuyển sang dạng STL, nhưng ngược
lại thì không. Và trong STL có nhiều lệnh mà LAD hoặc FBD không
có. Đây cũng là thế mạnh của ngôn ngữ STL:

STL

FBD
LAD

STL là ngôn ngữ mạnh nhất

Để đơn giản cho công việc lập trình tuần tự. Gần đây trong
những Version mới của STEP7, từ Version 5.0 trở đi có hổ trợ thêm
ngôn ngữ lập trình Graph.

Vùng nhớ và tầm địa chỉ của PLC S7-300

1


Tên gọi

Kích thước truy Kích thước tối đa (tuỳ
cập
thuộc vào CPU)

Process input image I
(I)
IB
Bộ đệm vào số

Vùng nhớ cờ

MB

0 ÷ 255

MW

0 ÷ 254

MD

0 ÷ 252

Timer (T)

T0 ÷ T255

Counter (C)

C0 ÷ C255

Data block (DB)

DBX

0.0 ÷ 65535.7

Khối dữ liệu share


0 ÷ 65532

L

0.0 ÷ 65535.7

Local block (L)

2


Miền nhớ địa phương LB
cho các tham số hình LW
thức
LD

0 ÷ 65535

Peripheral input (PI)

PIB

0 ÷ 65535

PIW

0 ÷ 65534

PID


8, 9. Giá trị các chữ số trong hệ thập phân phụ thuộc vào giá trị của
từng chữ số và vị trí của nó. Trong hệ thập phân vị trí đầu tiên bên phải
là 0; vị trí thứ 2 là 1; vị trí thứ 3 là 2;… tiếp tục cho đến vị trí cuối cùng
bên trái.
Hệ nhị phân
Hệ nhị phân là hệ sử dụng cơ số 2, gồm 2 chữ số là 0 và 1. Giá
trị thập phân của số nhị phân cũng được tính tương tự như số thập
phân. Nhưng cơ số tính luỹ thừa là cơ số 2.
Hệ bát phân.
Hệ đếm này có 8 chữ số từ 0 đến 7. Cũng như các hệ đếm khác,
mỗi chữ số trong hệ cơ số 8 có giá trị thập phân tương ứng với vị trí
3


của nó.
Hệ đếm thập lục phân
Hệ đếm thập lục phân sử dụng cơ số 16, gồm 16 chữ số là: 0, 1,
2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F. Trong đó A tương ứng 10; B
tương ứng 11; C tương ứng 12; D tương ứng 13; E tương ứng 14; F
tương ứng 15. Giá trị thập phân của số thập lục phân được tính tương tự
như các hệ đếm khác nhưng cơ số tính là 16.
Bảng mã:
Bảng mã nhị phân 4 bits tương đương cho các chữ số thập phân
từ 0 đến 15 và các chữ số thập lục phân từ 0 đến F
Nhị phân

Thập phân

Thập lục phân


0101

5

5

0110

6

6

0111

7

7

1000

8

8

1001

9

9



E

1111

15

F

Các khái niệm xử lý thông tin:
Trong PLC, hầu hết các khái niệm xử lý thông tin cũng như dữ
liệu đều được sử dụng như: Bit, Byte, Word, Double Word.
 Bit: là 1 ô nhớ có giá trị logic là 0 hoặc 1.
 Byte gồm 8 bit

MSB

LSB

 Word(từ đơn): 1 từ gồm có 2 byte.

Byte thấp

Byte cao

 Double word: gồm có 4 byte.

Byte cao nhất

Byte thấp nhất

6


Lệnh xuất tín hiệu (Lệnh OUT)

Đối tượng chính: Q, M.
Hoạt động: lệnh này dùng để xác nhận trạng thái logic phía trước nó và
xuất tín hiệu sang ngỏ ra tùy thuộc vào trạng thái mức logic là 0 hay là
1.
Các liên kết nhị phân – Đại số Boolean
Phép Toán AND: X AND Y = X x Y = Z
X

Y

Z

0

0

0

0

1

0

1


1

1

1

0

1

1

1

1

Chương trình:

Phép Toán XOR: X XOR Y = X x

+Yx

X

Y

Z

0


Kết quả: Kết quả có được khi chuyển kết quả liên kết (RLO) tới
một địa chỉ cụ thể (Q, M, D). Nếu giá trị kết quả (RLO) thay đổi thì
trạng thái tín hiệu của địa chỉ đó cũng thay đổi theo.
Set: Nếu RLO = “1” địa chỉ cụ thể được đặt ở mức “1” và duy trì
trạng thí này cho đến khi nó bị RESET bằng một lệnh khác.
Reset: Nếu RLO = “1” địa chỉ cụ thể được đặt ở mức “0” và duy
trì trạng thái này cho đến khi nó bị RESET bằng một lệnh khác.
Set / Reset một FLIP FLOP
Flip Flop: Một Flip Flop có một đầu vào Set & một đầu vào
Reset, Bit nhớ được Set hoặc Reset phụ thuộc vào đầu nào có RLO =1.
Và nếu cả 2 đầu đều có RLO = 1 thì cần xét sự ưu tiên.
RS Flip Flop ưu tiên Set.

SR Flip Flop ưu tiên Reset.

Nhận biết tín hiệu cạnh lên – POS (P)

9


Nếu tình trạng tín hiệu I0.1 x I0.2 thay đổi từ “0” lên “1” thì kết
quả của lệnh (P) ở trạng thái “1” tại đầu M1.1 trong một chy kỳ . Giá trị
của việc phát hiện cạnh lên được lưu trữ tại M1.1
Nhận biết tín hiệu cạnh xuống – NEG (N)

Nếu tình trạng tín hiệu I0.1 & I0.2 thay đổi trạng thái từ “1” xuống “0”
thì kết quả của lệnh NEG (N) ở trạng thái “1” trong một chu kỳ.
c. Giải thuật lập trình Graph
Ngôn ngữ lập trình S7- Graph tăng cường phạm vi chức năng

của bộ phận đầu vào. Khi đó nếu sử dụng công tắc hình thức duy trì theo
phương pháp mở (ON)rồi tắt ngay tín hiệu của bộ phận đầu vào thì phải
chuyển từ ON thành OFF bằng tay.
ⓑ Tuy nhiên để không phải chuyển thủ công ON và OFF mà tự động
chuyển ON, OFF theo tín hiệu phát hiện của vật thể thì người ra không sử
dụng phương pháp dùng may móc mà sử dụng phương pháp dùng mạch điện
để duy trì tín hiệu ON đã được nhập. Phương pháp này gọi là mạch tự giữ
ⓒ Ví dụ trong mạch điện sử dụng công tắc dạng tự giữ, không đóng công
tắc bằng tay mà tiếp tục thì trạng thái vẫn được duy trì là ON nhưng nếu tạo
mạch tự duy trì sử dụng công tắc hoạt động nhất thời như công tắc nút bấm
hoặc cảm ứng thì có thể tắt OFF tự động mạch đang hoạt động do công tắc
cảm ứng mạch
Công tắc nút bấm
- Công tắc nút bấm là công tắc chỉ kết nối (ON) khi nhấn, nếu bỏ tay ra thì lò
xo quy hồi sẽ ngắt kết nối (OFF)

11


Hình 7-1 Cấu tạo của công tắc bấm
2.2. Mạch tự giữ 2.
- Là phương thức tự nhập nhận lại thông tin ON/OFF của tiếp điểm sau khi
mở tiếp điểm1 lần bằng tiếp điểm của mình.
SW

Input

Output

Output

3. Mạch điều khiển tuần tự cưỡng bức.
Khối điều khiển tuần tự
Một điều khiển tuần tự kiểm soát quá trình theo một thứ tự định
sẵn mà phụ thuộc vào điều kiện nhất định. Sự phức tạp của điều khiển
tuần tự phụ thuộc vào các nhiệm vụ tự động hóa.
Ví dụ cấu trúc giản đồ Graph như sau:

4. Mạch lựa chọn 1 trong 2 khả năng.
4.1 Mạch điều khiển tuần tự 1

13


a. Thể hiện chuỗi
Điều khiển theo chuỗi sử dụng xy lanh khí nén là loại điều khiển sử dụng
công tắc giới hạn hoặc thiết bị cảm biến tiệm cận để kiểm tra thao tác trước
đó đã được hoàn thành hay chưa, sau đó tiến hành các bước thao tác tiếp theo
một cách thứ tự. Ở hệ thống điều khiển PLC, tùy theo bố trí thiết bị cảm biến
và thiết bị gia động, người ta thiết kế thể hiện song song cấu tạo hệ thống và
mạch điều khiển. Trong cấu tạo mạch chuỗi khí nén, phương pháp thể hiện
trạng thái hoạt động và điều kiện đóng mở các yếu tố thao tác và yếu tố điều
khiển một cách đơn giản và rõ ràng. Điều này có vai trò rất quan trọng trong
việc giúp hiểu rõ mạch. Có thể sử dụng hộp trung chuyển để thể hiện một số
phương pháp như sau.
(1) Bằng ký hiệu tóm tắt(tiến +, lùi -) ; A+, B+, A-, B(2) Bằng bảng
Bảng4-6 Thứ tự thao tác tiến, lùi xylanh
Thứ tự thao tác

Xylanh A


các yếu tố thao tác.

Biểu đồ thay đổi vị trí – thời gian
b. Thứ tự thao tác
(1) Chuẩn bị thao tác.
- Chuẩn bị nguồn điện và khí nén
- Chuẩn bị thiết bị PLC, công tắc bấm, công tắc giới hạn, van điện từ 2 phía
(Double Solenoid)…
- Chuẩn bị dây nối điện về lỗ dẫn khí nén.
- Kiểm tra chức năng của từng máy, kiểm tra các yếu tố an tòan.
(2) Phân tích điều kiện thao tác.
- Quyết định thứ tự tùy theo nội dung thao tác.
① Khi bấm nút khởi động PB 1 thì xylanh tiến hành theo thứ tự A+, B+, A-,
15


B② Khi dừng thao tác, bấm lại nút PB1 thì thao tác sẽ được lặp lại.
- Quyết định phương pháp điều khiển tùy theo điều kiện thao tác.
① Sử dụng xy lanh thao tác kép.
② Sử dụng van điện từ 2 phía
③ Sử dụng mạch điều khiển theo bước
(3) Lập chương trình.
- Quyết định ngôn ngữ mệnh lệnh PLC sẽ dùng để thể hiện mạch.
- Lập bảng phân bố xuất, nhập.
- Lập mạch điều khiển theo chuỗi.
① Sử dụng mạch điện
Khi lập bảng mạch điều khiển theo bước, người ta chia các thao tác của từng
yếu tố gia động thành từng nhóm tín hiệu điều khiển.
A+/B+/A-/BCó 4 nhóm tín hiệu điều khiển, và cần có 4 rơ le điều khiển. Hệ thống điều
khiển được cấu tạo với mạch khí nén và mạch điện, đầu tiên phải vẽ yếu tố

lùi về phía sau.

17


Mạch điều khiển thao tác A－
⑤ Bảng mạch thao tác BXylanh A lùi về phía sau tác động vào công tắc giới hạn LS1, khi đó tiếp
điểm a của CR3 sẽ chuyển sang trạng thái đóng và rơ le CR1 sử dụng tiếp
điểm b sẽ không hoạt động, rơ le CR4 sẽ tiến tới. Rơ le CR4 cũng ở trạng thái
tự duy trì. Cùng lúc đó mạch tự duy trì của rơ le CR3 thông qua tiếp điểm b
của CR4 để tự hủy hoạt động, chỉ có rơ le CR4 ở trạng thái duy trì. Đồng thời
ở điều kiện ban đầu, để tác động lên rơle CR1 thì tiếp điểm a của CR4 đang
được mắc nối tiếp với CR1 phải đang ở trạng thái tiến tới và công tắc reset
phải được nối song song với mạch tự duy trì. Trên mạch chủ, tiếp điểm a của
rơle CR4 sẽ tác động lên cuộn dây SOL4 khiến xylanh B lùi về phía sau.
(4) Phân bố cố định từng loại thiết bị trên bảng thao tác.
- Phân bố cố định thiết bị PLC .
- Phân bố sao cho các xylanh không bị vướng vào nhau.
- Kiểm tra tiếp xúc giữa xylanh và công tắc giới hạn.
(5) Nối dây với cổng xuất, nhập
- Lập bảng nối dây PLC theo bảng phân bố xuất, nhập.
- Kiểm tra trạng thái nối dây điện trước khi thao tác.
- Bố trí dây điện theo bảng nối dây PLC.
18


- Kiểm tra sự thống nhất giữa số của từng công tắc giới hạn và phân bố van
điện từ.

Mạch điều khiển thao tác B－

20


Chương trình thao tác A+ B+ A- B5. Mạch lựa chọn 2 trong 3 khả năng.
a. Thể hiện chuỗi
Giống với mạch điều khiển tuần tự 1 ở phần IV-2, mạch này sử dụng bảng
nối dây PLC song thứ tự tiến hành thao tác sẽ như sau:
A+ B+ B- A(1) Mạch điều khiển

21


Hình 4-22 Mạch thao tác xylanh A+ B+ B- Ab. Mạch điều khiển tuần tự 2
(1) Mạch điều khiển theo chuỗi
Cấu tạo của mạch điều khiển theo chuỗi sử dụng xy lanh khí nén bao gồm
2 loại là loại dùng mạch điều khiển sử dụng van điện từ 2 phía, và loại dùng
van điện từ 1 phía (Single Solenoid). Trường hợp ngắt nguồn điện của mạch
điều khiển sử dụng van điện từ 1 phía thì tất cả các yếu tố thao tác sẽ quay trở
về vị trí ban đầu nên khi lựa chọn mạch điều khiển cần phải chú ý.
(a) Sử dụng nam châm điện 1 phía
Giống với khi lập mạch điều khiển theo chuỗi sử dụng van điện từ 2 phía,
người ta chia các thao tác của từng yếu tố thao tác thành các nhóm tín hiệu,
Theo đó, các nhóm tín hiệu điều khiển được phân chia như sau:
22