Giáo trình Điều khiển hệ thống cơ điện tử dùng PLC

or S1 phát hiện có xe đi vào sẽ tác động mở cửa vào trong thời gian 
10ssau đó tự động đóng lại. 
- Sensor S2 phát hiện có xe đi ra sẽ tác động mở cửa ra trong thời gian 10s 
sauđó tự động đóng lại. 
▪ Trong cùng một thời điểm nếu số đạt được 150 thì bảng báo CAR PARK 
FULL sáng báo quá tải. 
▪ Bảng 1 báo số xe hiện có trong bãi và bảng 2 báo tổng số xe đã vào bãi 
trong ngày. 
90 
❖ Bài 6: Điều khiển dãy đèn hoạt động tuần tự 
Một dãy gồm 5 đèn hoạt động theo nguyên tắc sau: Bật hệ thống bằng nút 
S1, tắt bằng nút S2, chuyển chế độ tự động/bằng tay (A/M) bằng công tắc S3 
▪ Chế độ tự động: Khi ấn nút “lên” các đèn sáng lần lượt từ đèn số 1 đến 
đèn số 5 và dừng lại. Khi ấn nút “xuống” các đèn tắt dần từ đèn số 5 đến 
đèn số 1. Thời gian cách nhau giữa các đèn là 1s 
▪ Chế độ bằng tay: Mỗi lần ấn nút “lên” sẽ có thêm một đèn sáng. Mỗi lần 
ấn nút “xuống” sẽ có một đèn tắt. 
❖ Bài 7: Điều khiển đèn giao thông: 
91 
Một hệ thống đèn giao thông sử dụng PLC để điều khiển với yêu cầu như 
sau: 
• Công tắc TAY/ AUTO chọn chế độ TAY hoặc chế độ AUTO. 
• Ở chế độ TAY nhấn nút điều khiển ĐK thì đèn xanh 1và đèn đỏ 2 sáng, nhấn 
tiếplần nữa thì đèn xanh 2 và đỏ 1 sáng. 
• Khi bật qua chế độ AUTO hai đèn vàng sáng 5s sau đó hệ thống hoạt động 
theotrình tự như sau: xanh 1 và đỏ 2 sáng 45s, vàng 1 đỏ 2 sáng 5s, xanh 2 đỏ 1 
sáng 60s,vàng 2 đỏ 1 sáng 5s, rồi quay lại xanh 1và đỏ 2 sáng, hệ thống hoạt 
động lại như banđầu. 
❖ Bài 2: Viết chương trình chohệ thống làm đầy chai với yêu cầu: 
- Ngõ vào I0.0 là tiếp điểm thường hở dùng để khởi động hệ thống. 
- Ngõ vào I0.1 là tiếp điểm thường đóng dùng để dừng hệ thống. 
- Khi hệ thống khởi động thì đèn ngõ ra Q4.1 sáng lên. 
- Khi hệ thống khởi động có thể chọn chế độ làm việc bằng tay hoặc tự 
động. 
- Khi chọn I0.4=0 là chế độ tay, I0.4=1 là chế độ tự động. 
- I0.5 dùng để cho phép các chế độ hoạt động. 
- Các đèn báo chế độ: Chế độ tay Q4.2, chế độ tự động Q4.3. 
- Khi thay đổi chế độ thì hệ thống sẽ dừng lại. 
- Ở chế độ bằngtay : thì hệ thống có thể chạy thuận hoặc chạy nghịch bằng 
công tắc I0.2 và I0.3. 
- Ở chế độ tự động: Khi động cơ băng chuyền được khởi động (chỉ có quay 
thuận) thì băng chuyền chạy liên tục cho đến khi bị tắt bằng công tắt I0.1 
hoặc khi cảm biến I8.6 phát hiện được chai. Khi chai đã được làm đầy thì 
băng chuyền tiếp tục chạy cho tới khi tắt bằng công tắt I0.1 hoặc khi cảm 
biến I8.6 phát hiện được chai tiếp theo. 
- Quá trình làm đầy chai được thực hiện trong 3 giây và được thông báo 
bằng ngõ ra Q5.0. Hệ thống đếm số chai đầy và chai rỗng nhờ hai cảm 
biến I8.5 và I8.7. Số chai hư bằng số chai rỗng trừ số chai đầy. 
92 
BÀI 7 
LẬP TRÌNH CẤU TRÚC 
7.1. KHÁI NIỆM VỀ LẬP TRÌNH CẤU TRÚC, NHIỆM VỤ CỦA CÁC 
KHỐI CHỨC NĂNG: 
Phần bộ nhớ của CPU dành cho chương trình ứng dụng có tên gọi là 
logic Block. Như vậy logic block là tên chung để gọi tất cả các khối bao 
gồm những khối chương trình tổ chức OB, khối chương trình FC, khối 
hàm FB. Trong các loại khối chương trình đó thì chỉ có khối duy nhất khối 
OB1 được thực hiện trực tiếp theo vòng quét. Nó được hệ điều hành gọi 
theo chu kỳ lặp với khảng thời gian không cách đều nhau mà phụ thuộc vào 
độ dài của chương trình. Các loại khối chương trình khác không tham gia vào 
vòng quét. 
Với tổ chức chương trình như vậy thì phần chương trình trong khối 
OB1 có đầy đủ điều kiện của một chương trình điều khiển thời gian thực và 
toàn bộ chương trình ứng dụng có thể chỉ cần viết trong OB1 là đủ như hình 
vẽ sau. Cách tổ chức chương trình với chỉ một khối OB1 duy nhất như vậy 
được gọi là lập trình tuyến tính. 
Hình 7.1: Sơ đồ khối kiểu lập trình tuyến tính 
Khối OB1 được hệ thống gọi xoay vòng liên tục theo vòng quét. 
Các khối OB khác không tham gia vào vòng quét được gọi bằng 
những tín hiệu báo ngắt. S7-300 có nhiều tín hiệu báo ngắt như tín hiệu báo ngắt 
khi có sự cố nguồn nuôi, có sự cố chập mạch ở các modul mở rộng, tín hiệu 
báo ngắt theo chu kỳ thời gian, và mỗi loại tín hiệu báo ngắt như vậy cũng chỉ 
có khả năng gọi một khối OB nhất định. Ví dụ tín hiệu báo ngắt sự cố nguồn 
nuôi chỉ gọi khối OB8 1, tín hiệu báo ngắt truyền thông chỉ gọi khối OB87. 
Mỗi khi xuất hiện tín hiệu báo ngắt hệ thống sẽ dừng công việc đang 
thực hiện lại, chẳng hạn như tạm dừng việc thực hiện chương trình trong OB1, 
93 
và chuyển sang thực hiện chương trình xử lý ngắt tong các khối OB tương ứng. 
Ví dụ khi đang thực hiện chương trình trong khối OB1 mà xuất hiện ngắt báo sự 
cố truyền thông, hệ thống sẽ tạm dừng việc thực hiện chương trình trong OB1 lại 
để gọi chương trình trong khối truyền thông OB87. Chỉ sau khi đó thực hiện 
xong chương trình trong khối OB87 thì hệ thống mới quay trở về hực hiện 
tiếp tục phần chương trình còn lại trong OB 1. 
Với kiểu lập trình có cấu trúc thì khác vì toàn bộ chương trình điều khiển 
được chia nhỏ thành các khối FC và FB mang một nhiệm vụ cụ thể riêng 
và được quản lý chung bởi những khối OB. Kiểu lập trình này rất phù 
hợp cho những bài toán phức tạp, nhiều nhiệm vụ và lại rất thuận lợi cho 
việc sửa chữa sau này. 
Hình 7.2: Sơ đồ kiểu lập trình có cấu trúc. 
- OB: Organization Block 
- FB: Function Block 
- FC: Function 
- SFB: System Function block 
- SFC: System function 
- SDB: System Data Block 
- DB: Data block 
Chú ý: Bao giờ FB cũng sử dụng chung với DB . 
7.2. GỌI KHỐI FC VÀ THỦ TỤC THAM TRỊ: 
Ta thực hiện các bước như sau: 
a/ Tạo khối: 
94 
Hình 7.3: Tạo một khối logic mới 
Sau khi chọn thư mục như hình vẽ trên trên màn hình sẽ hiện ra một 
cửa sổsau: 
Hình 7.4: Đặt tên và chọn chế độ làm việc cho khối logic mới. 
Trong hộp hội thoại cho phép ta chọn tên của FC ví dụ FC2. Trong 
thực tế Step7 luôn mặc định thứ tự của các FC và ta chỉ cần OK nếu ta chấp 
nhận tên như đã mặc định, ngoài ra ta còn có thể chọn chế độ viết chương trình 
trong khối hàm FC2 dưới dạng FBD, LAD hay STL. Cuối cùng ta nhấn 
nút OK. Trên màn hình sẽ xuất hiện cửa sổ chính của Step7 như sau: 
95 
Hình 7.5: Gọi màn hình soạn thảo. 
Để soạn thảo chương trình trong FC2 ta chỉ cần nhấy đúp chuột trái vào 
biểu tượng của FC2 và lập tức sẽ hiện ra cửa sổ soạn thảo chương trình cho 
FC2: 
Hình 7.6: Gọi màn hình soạn thảo khối logic. 
b/ Xây dựng Local block: 
Trong cửa sổ màn hình soạn thảo ta xây dựng local block cho khối FC2 
như sau: 
96 
Hình 7.7: Nhập dữ liệu vào khối Lokal block của khối FC 
c/ Soạn thảo chương trình: 
Toàn bộ chương trình có thể viết trong khối logic FC2 nh− sau: 
Hình 7.8: Soạn thảo chương trình trong khối logic FC1. 
7.3.GỌI KHỐI FB VÀ THỦ TỤC THAM TRỊ: 
a/Tạo khối FB: Ta có thể tạo khối FB bằng cách từ cửa sổ màn hình 
chính của Step7 ta dùng chuột phải và chọn các đối tượng như hình 
sau: 
Hình 7.9: Tạo khối FB 
97 
Sau khi chọn thư mục Funktionsblock trên màn hình xuất hiện một cửa 
sổ: 
Trong cửa sổ đó ta cần phải đặt tên cho khối FB mà ta mới chọn ví dụ 
FB1 (thông thường S7 tự gán cho một tên theo thứ tự mà nguời lập trình đó 
chọn khi đó nếu đồng ý ta chỉ cần nhấn nút OK). Ngoài ra ta còn có thể đặt tên 
cho khối FB; ví dụ: test_1, chọn cách viết chương trình AWL, KOP, 
FUP hay S7- GRAPH, Sau khi đó điền đủ các thông tin vào cửa sổ màn 
hình ta nhấn nút OK. 
Muốn soạn thảo chương trình trong khối FB ta chỉ cần nhấn đúp chuột 
trái vào biểu tượng FB trên màn hình chính. Sau khi thực hiện xong bước 
này ta sẽ có cửa sổ soạn thảo chương trình cho khối FB1 và công việc tiếp theo 
cũng được thực hiện giống như ta đó thực hiện đối với khối FC ở trên , đó là 
các bước nhưxây dựng Local block, soạn thảo chương trình. 
Hình 7.10: Chọn ngôn ngữ viết chương trìnhtrong khối FB1 
b/Thủ tục gọi khối FB: 
Vì khối FB bao giờ cũng làm việc với khối dữ liệu DB dùng để lưu giữ 
nội dung các biến kiểu STAT của Local block. Vì vậy để thực hiện việc gọi 
khối FB ta phải đặt tên cho khối dữ liệu DB tương ứng. Lệnh gọi khối hàm FB 
như sau: 
98 
Hình 7.11:Gọi khối FB1 
Tuỳ theo nhu cầu sử dụng mà ta sử dụng một , hai hay nhiều khối DB 
ta phải đặt tên cho khối DB mà ta vừa chọn ví dụ DB1, DB2,... 
Sau khi đó chọn xong bước trên ta có thể soạn thảo chương trình cho 
khối DB1 và DB2 như sau: 
Hình 7.12:Màn hình soạn thảo trong khối FBs. 
99 
7.4. BÀI TẬP ỨNG DỤNG: 
 Sử dụng lập trình cấu trúc 
❖ Bài 1: 
Viết chương trình điều khiển 8 đèn dùng 4 nút nhấn: 
- Khi nhấn ON: tất cả 8 đèn sáng. 
- Khi nhấn L: 8 đèn tắt dần từ phải sang trái, lặp lại. 
- Khi nhấn R: 8 đèn tắt dần từ trái sang phải, lặp lại. 
- Khi nhấn OFF: 8 đèn đều tắt. 
❖ Bài 2: 
 Viết chương trình điều khiển 6 đèn bằng 3 nút nhấn: L, R và OFF: 
- Khi nhấn L: 6 đèn sáng dần tắt dần từ trái sang phải, lặp lại. 
- Khi nhấn R: 6 đèn sáng dần tắt dần từ phải sang trái, lặp lại. 
- Khi nhấn OFF: 6 đèn đều tắt. 
❖ Bài 3:Điều khiển hai bồn trộn hoá chất 
Yêu cầu: 
• Nhấn ON hệ thống sẵn sàng hoạt động. 
• Nhấn P1 cả hai bồn hóa chất đều hoạt động trong thời gian 45giây. 
• Nhấn P2 chỉ có bồn hóa chất 1 hoạt động trong thời gian 45 giây. 
• Nhấn P3 chỉ có bồn hóa chất 2 hoạt động trong thời gian 45 giây. 
• Nhấn OFF thì hệ thống dừng hoạt động. 
• Khi có sự cố, đèn báo sự cố nhấp nháy, muốn hoạt động lại thì nhấn 
nút RES để xóabít nhớ sự cố. 
❖ Bài 4:Động cơ chạy thuận nghịch theo chu kỳ 3 lần hoặc 5 lần 
Yêu cầu: 
• Nhấn ON hệ thống báo sẵn sàng hoạt động. 
• Nhấn P1 động cơ chạy thuận 10 giây, dừng 3 giây, rồi chạy nghịch 10 
giây. Chu lỳ làm việc 3 lần rồi dừng hẳn. 
100 
• Nhấn P2 động cơ chạy thuận 10 giây, dừng 3 giây, rồi chạy nghịch 10 
giây. Chu lỳ làm việc 5 lần rồi dừng hẳn. 
• Nhấn OFF động cơ dừng hoạt động. 
❖ Bài 5:Điều khiển một trong tám động cơ hoạt động 
Yêu cầu: 
• Khi nhấn START thì Motor 1 hoạt động. 
• Khi nhấn Pl thì Motor kế tiếp bên trên hoạt động, nếu Motor 8 đang hoạt 
động thì Motor 1 sẽ hoạt động. 
• Khi nhấn P2 thì Motor kế tiếp bên dưới hoạt động, nếu Motor 1 đang hoạt 
động thì Motor 8 sẽ hoạt động. 
• Khi nhấn OFF thì tất cả các Motor đều dừng hoạt động. 
❖ Bài 6:Điều khiển đèn giao thông 
Một hệ thống đèn giao thông sử dụng PLC để điều khiển với yêu cầu như sau: 
• Công tắc TAY/ AUTO chọn chế độ TAY hoặc chế độ AUTO. 
• Ở chế độ TAY nhấn nút điều khiển ĐK thì đèn xanh 1và đèn đỏ 2 sáng, 
nhấn tiếp lần nữa thì đèn xanh 2 và đỏ 1 sáng. 
• Khi bật qua chế độ AUTO hai đèn vàng sáng 5s sau đó hệ thống hoạt 
động theo trình tự như sau: xanh 1 và đỏ 2 sáng 45s, vàng 1 đỏ 2 sáng 5s, 
xanh 2 đỏ 1 sáng 60s, vàng 2 đỏ 1 sáng 5s, rồi quay lại xanh 1và đỏ 2 
sáng, hệ thống hoạt động lại như ban đầu. 
101 
❖ Bài 7 :Điều khiển dao chạy bàn 
• Nhấn nút TAY/AUTO để chọn chế độ tay hoặc chế độ tự động như sau: 
- Nhấn lần đầu chọn chế độ TAY, đèn báo chế độTAY sáng. 
- Nhấn lần hai để chọn chế độ AUTO, đèn báo chế độ AUTO sáng, nếu 
tiếp tục nhấn thì sẽ chuyển sang chế độ TAY và lần nhấn tiếp theo sẽ 
chuyển sang chế độ AUTO. 
• Ở chế độ TAY: nhấn Pr dao chạy phải đụng công tắc hành trình Sr thì 
dao dừng chạy, nhấn Pl thì dao chạy trái nếu tác động công tắc hành 
trình Sl thì dao dừng chạy. 
• Ở chế độ AUTO: khi chọn chế độ AUTO dao chạy phải, tác động công 
tắc hành trình Sr thì dao chạy sang trái. Khi chạy trái tác động công tắc 
hành trình Sl thì dao chạy sang phải. 
• Nhấn OFF dao sẽ dừng chạy. 
102 
LẮP ĐẶT MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC 
1. Giới thiệu 
 Đây là các mô hình dùng cho môn học PLC từ cơ bản đến nâng cao lấy từ 
các ứng dụng trong thực tế được ứng dụng trong thực tế được mô phỏng qui 
trình công nghệ bằng các đèn LED. Mỗi mô hình có thể có nhiều bài tập ứng 
dụng khác nhau. 
 Mỗi mô hình có kích thước A4 (210x297 mm) rất phù hợp trong việc lắp 
ghép trên các bảng tạo thành một mô đun hoàn chỉnh Cấu trúc chung bề mặt của 
mô hình được phân bố như sau : 
Nguồn 
 Khâu 
vào 
 Khâu 
ra 
 Mục đích của việc phân thành từng cụm riêng là giúp cho học sinh tránh 
được những nhầm lẫn đáng tiếc trong quá trình thực hành đồng thời cũng giúp 
cho học sinh tiếp thu thêm được về cách thức tổ chức trong thực hành. 
 Sơ đồ công nghệ 
103 
 Các mô hình thực tập gồm có : 
1. Viết chương trình cho mô hình Complex Bridge Circuit. 
2. Viết chương trình cho mô hình Two Speed Motor Started With 
Reverse. 
4. Viết chương trình cho mô hình Automatic Garage. 
5. Viết chương trình cho mô hình Auto – Drinks Selling Machine. 
6. Viết chương trình cho mô hình Traffic Light System. 
 Các mô hình này đã được sắp xếp theo thứ tự và có các bài tập kèm theo. 
Toàn bộ các mô hình sử dụng điện áp 24VDC. Điện áp này có thể được 
lấy từ nguồn riêng hoặc nguồn 24VDC có sẵn cung cấp cho PLC. Đối với các 
PLC có ngõ ra là rơ le thì trên mô hình có thiết kế sẵn nguồn Us dùng làm nguồn 
cung cấp cho các ngõ ra này. 
 Các mô hình cũng có thể được sử dụng cho các bộ điều khiển lập trình 
loại nhỏ như LOGO của hãng SIEMENS, EASY của hãng Moeller, ZEN của 
Omron 
 Tùy theo nội dung của bài học mà có thể chọn mô hình thích hợp cho bài 
tập ứng dụng. Một mô hình có thể sử dụng với nhiều bài tập ứng dụng khác 
nhau. 
2. Cách kết nối dây 
 Cách nối dây từ PLC đến mô hình được cho như hình vẽ : 
104 
Để kết nối được với PLC, yêu cầu các mô đun vào/ra của PLC như sau : 
- Sử dụng nguồn áp 24VDC (ổn áp) 
- Nguồn cung cấp cho mô đun vào/ra phải được kết nối 
- Nếu các ngõ ra là rơ le và chưa có nguồn cung cấp thì đấu chung một 
đầu lại rồi nối với nguồn +Us ở trên mô hình (hoặc nguồn +24VDC ngoài), còn 
các đầu còn lại của rơ le nối với ngõ ra trên mô hình. 
Các kết nối có thể thực hiện như ví dụ sau : 
105 
3. Tóm tắt các mô hình và bài tập ứng dụng. 
1. Thiết kế hệ thống đèn giao thông theo mô hình dưới đây : 
106 
a) Yêu cầu: 
Thiết kế chương trình điều khiển đèn giao thông theo mô hình với yêu 
cầu: Đèn Xanh sáng 15 giây, đèn Vàng sáng 5 giây, đèn Đỏ sáng 20 giây. 
- Khi nhấn START: hệ thống bắt đầu hoạt dộng. 
- Khi nhấn STOP: hệ thống dừng. 
b) Kết nối PLC với thiết bị ngoài: 
c) Viết chương trình điều khiển dạng LAD: 
2. Thiết kế hệ thống bãi giữ xe tự động theo mô hình dưới đây : 
a) Yêu cầu: 
Viết chương trình cho mô hình Automatic Garage theo yêu cầu: Bãi đỗ 
xe chứa tối đa 6 chiếc xe, mỗi lần xe ra/vào nhờ cảm biến phát hiện xe 
nếu: 
 + Dưới 6 chiếc xe thì ngõ ra báo còn trống chỗ (Đèn xanh). 
 + Đúng 6 chiếc xe thì ngõ ra báo trang thái hết chỗ thông báo các 
xe không được vào nữa (Đèn đỏ). 
 + Đếm số lượng vào/ra nhờ vào CB (Entry và Exit). 
b) Kết nối PLC với thiết bị ngoài: 
107 
c) Viết chương trình điều khiển dạng LAD: 
3.Thiết kế hệ thống máy bán nước tự động theo mô hình dưới đây : 
a) Yêu cầu: 
Viết chương trình cho mô hình Auto – Drinks Selling Machinne 
theo yêu cầu: Có 2 ngõ vào (giá 1$ và 2$); có 2 ngõ vào (chai Coca và 
chai Pepsi); có 1 ngõ vào nhận tiền thối lại; có 1 ngõ vào xác nhận đã 
thực hiện xong và có các ngõ ra: báo Coca, báo Pepsi, báo thối tiền, 
báo thực hiện xong. 
b) Kết nối PLC với thiết bị ngoài: 
c) Viết chương trình điều khiển dạng :