Giáo trình Mô đun Lập trình PLC - Cơ điện tử

ủa ngăn xếp nhận giá trị logic mới là 1, các bit khác còn lại của ngăn xếp nhận giá 
trị logic 0 và điều khiển được chuyển đến chương trình con đã được gọi. Khi thực hiện 
xong chương trình con và trước khi điều khiển được chuyển trở lại chương trình đã gọi 
nó, nội dung ngăn xếp đã được cất giữ trước đó sẽ được chuyển trở lại ngăn xếp. 
Nội dung của thanh ghi AC không được cất giữ khi gọi chương trình con, nhưng khi một 
chương trình xữ lý ngắt được gọi, nội dung của thanh ghi AC sẽ được cất giữ trước khi 
thực hiện chương trình xữ lý ngắt và nạp lại khi chương trình xữ lý ngắt đã được thực 
hiện xong. Bỡi vậy chương trình xữ lý ngắt có thể tự do sữ dụng 4 thanh ghi AC của S7-
200 
Lệnh nhãy JMP và lệnh gọi chương trình con SBR cho phép chuyển điều khiển từ vị trí 
này đến vị trí khác trong chương trình. Cú pháp của JMP và SBR trong LAD và STL đều 
có toán hạng là nhãn chỉ đích(nơi nhãy đến, nơi chứa chương trình con) 
LAD STL Mô tả Toán hạng 
JPM n Lệnh nhãy thực hiện việc chuyển 
điều khiển đến nhãn n trong một 
chương trình 
n: CPU 212: 0 ÷63 
CPU 214: 0 ÷255 
(224) 
LBL n Lệnh khai báo nhãn n trong một 
chương trình 
 CALL n Lệnh gọi chương trình con, thực 
hiện php chuyển điều khiển đến 
chương trình con cĩ nhn ln 
n: CPU 212: 0 ÷15 
CPU 214: 0 ÷255 
(224) 
SBR n Lệnh gn nhn cho một chương trình 
con 
CRET Lệnh trở về chương trình đ gọi 
chương trình con cĩ điều kiện (bit 
đầu của ngăn xếp cĩ gi trị logic 
bằng 1). 
Không có 
RET Lệnh trở về chương trình đ gọi 
chương trình con khơng điều kiện 
2.Ví dụ tạo chƣơng trình con: 
Lập trình điều khiển 2 động cơ làm việc như sau: 
JPM 
n 
LBL: n 
CALL 
n 
SBR: n 
CRET 
RET 
 78 
Nhấn start 1 động cơ 1 làm việc sau 5s động cơ 2 làm việc 
Nhấn stop 1 2 động cơ dừng 
Lập trình điều khiển 2 động cơ làm việc như sau: 
Nhấn start 2 động cơ 1 làm việc sau 10 s động cơ 2 làm việc 
Nhấn stop 2 2 động cơ dừng 
Yêu cầu tạo 2 chương trình con 
Chương trình chính (main) 
Chƣơng trình con 1: 
 79 
Chƣơng trình con 2: 
3. Bài tập: 
3.1. Yêu cầu: Lập trình PLC điều khiển bồn trộn hóa chất từ hai loại hóa chất khác nhau, 
theo yêu cầu: 
- Khi nhấn START thì bơm 1 và bơm 2 hoạt động để đưa hai loại hóa chất bồn chứa. 
- Khi hóa chất trong bồn đầy thì bơm 1 và bơm 2 tự động dừng, đồng thời động cơ trộn 
hoạt động để trộn hóa chất. 
- Sau 10 giây, động cơ trộn tự động dừng, đồng thời van điện mở và bơm 3 tự động hoạt 
động đưa sản phẩm ra ngoài. 
- Khi hóa chất trong bồn cạn, bơm 3 tự động dừng và van điện tự động đóng lại, đồng thời 
bơm 1 và bơm 2 tự động hoạt động trở lại bắt đầu chu kỳ mới, quá trình lặp lại 5 lần thì 
dừng luôn. 
- Khi nhấn STOP thì hệ thống dừng hoạt động. 
3.2. Sơ đồ công nghệ: 
Máy trộn 
S2:Báo 
cạn 
S1:Báo 
đầy 
Van điện 
Bơm 1 Bơm 2 
Bơm 3 
Hình 7-1 :Sơ đồ cơng nghệ 
 80 
3.2.1. Mô tả: 
Trên sơ đồ cho thấy có hai đường ống để đưa hai loại hoá chất khác nhau điều khiển bằng 
bơm 1 và bơm 2 vào bình trộn điều khiển bởi máy trộn, sản phẩm đưa ra bởi van và bơm 
3. Theo giỏi mức hoá chất bằng cảm biến báo đầy và cảm biến báo cạn. 
Quá trình được làm việc như sau: Khi nhấn nút START thì bơm 1 và bơm 2 điều khiển 
qua (Q0.0) và (Q0.1) hoạt động đễ đưa hai loại hoá chất khác nhau vào bình. Khi dung 
dịch trong bình đã đạt mức cực đại thì cảm biến báo đầy (I0.4) tác động dừng hai bơm và 
bắt đầu quá trình trộn, quá trình này được điều khiển bởi động cơ trộn (Q0.2) và thời gian 
trộn cần thiết là 5 giây. Sau khi trộn xong sản phẩm được đưa ra qua van (Q0.3) và bơm 
3 (Q0.4). Khi xã hết sản phẩm thì cảm biến báo cạn (I0.5) tác động đóng van và dừngbơm 
3. Đồng thời lúc đó bơm 1 và bơm 2 tự động hoạt động trở lại cho chu kỳ mới, chu trình 
lặp lại 5 lần thì dừng luôn. Trong quá trình hoạt động có sự cố hoặc nhấn nút STOP thì hệ 
thống dừng ngay. 
3.2.2. Nhiệm vụ: 
- Vẽ mạch động lực. 
- Lập bảng xác lập ngõ vào/ra. 
- Vẽ sơ đồ nối dây PLC. 
- Viết chương trình PLC S7-200 theo ngôn ngữ LAD trên phần mềm STEP7-Microwin 
V3.2 hoặc V4.0. 
- Kết nối thiết bị ngoại vi, download, vận hành chương trình trên S7-200, CPU 224. 
3.3. Mạch động lực: 
RN
1 
K3 
L3 
CB 
Bơm 2 Bơm 1 Bơm 3 
RN
2 
RN
3 
K2 K1 
L2 L1 
Trộn 
K4 
RN
4 
Hình 7-2 :Sơ đồ mạch động lực 
 81 
3.4. Lập bảng địa chỉ ngõ vào - ngõ ra. 
Kí hiệu Địa chỉ Mô tả 
START I0.0 Khởi động hệ thống 
STOP I0.1 Dừng hệ thống 
S1 I0.4 Cảm biến báo đầy 
S2 I0.5 Cảm biến báo cạn 
K1 Q0.0 Điều khiển bơm 1 
K2 Q0.1 Điều khiển bơm 2 
K3 Q0.2 Điều khiển động cơ trộn 
K4 Q0.3 Điều khiển bơm 3 
V Q0.4 Điều khiển van xã 
3.5.Nối dây PLC: 
START 
Q0.0 I0.0 K1 
plc 
STOP 
Q0.1 
I0.1 
K2 
I0.2 
S1 
Q0.2 
I0.3 
K3 
Q0.3 I0.4 K4 
S2 
I0.5 
Q0.4 
24VDC COM IN 
 V 
COM OUT 
Hình 7-2 :Sơ đồ kết nối PLC 
 82 
3.6. Chƣơng trình: 
 83 
BÀI 8 
ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU BẰNG TÍN HIỆU ANALOG 
Mục tiêu: 
- Trình bày được các bộ chuyển đổi đo. 
- Ứng dụng chúng trong các bài toán thực tế 
- Lập trình, kết nối, vận hành. 
- Giải quyết các công việc một cách hệ thống theo nhóm. 
Nội dung chính: 
1.Tín hiệu Analog 
 Trong quá trình điều khiển một hệ thống tự động hoá có thể có các yêu cầu điều 
khiển liên quan đến việc xử lý các tín hiệu Analog. Các đại lượng vật lý như : nhiệt độ, áp 
suất, tốc độ, dòng chảy, độ PH... cần phải được các bộ Transducer chuẩn hoá tín hiệu 
trong phạm vi định mức cho phép trước khi nối tín hiệu vào ngõ vào Analog . Ví dụ : 
chuẩn của tín hiệu điện áp là từ 0 đến 10 VDC hoặc chuẩn của tín hiệu Analog là dòng 
điện từ 4 đến 20 mA. Các Modul ngõ vào Analog (AI) bên trong có các bộ chuyển đổi 
ADC (Analog Digital Converter) để chuyển đổi các tín hiệu Analog nhận được thành các 
tín hiệu số đưa về CPU qua Bus dữ liệu. Các Modul ngõ ra Analog (AO) bên trong có bộ 
chuyển đổi DAC (Digiatal-Analog Converter) chuyển các tín hiệu số nhận được từ CPU 
ra các giá trị Analog có thể là áp hoặc dòng. 
AIW... 
AIW.. 
...... 
AQW..
. 
AQW..
.. 
...... 
LD AIW ... 
 OUT AQW ... 
 84 
2.Biểu diễn các giá trị Analog 
 Mỗi một tín hiệu ngõ vào Analog sau khi qua bộ chuyển đổi ADC trong module AI 
được chuyển thành các số nguyên Integer 16 bit có giá trị từ 0 đến 27648. Do đó địa chỉ 
vùng nhớ chứa giá trị này là 1 Word. Độ chính xác của phép chuyển đổi này phụ thuộc 
vào độ phân giải của Modul Analog hiện có, phạm vi độ phân giải là từ 8 đến 15 Bits. 
Modul Analog có độ phân giải càng cao thì giá trị chuyển đổi càng chính xác. Việc 
chuyển đổi từ tín hiệu Analog sang tín hiệu số là tỷ lệ thuận và có dạng đường thẳng. Các 
giá trị Analog sau khi được chuyển đổi thành giá trị số sẽ được chứa vào một Word 16 Bit 
và lấp đầy các bit trong word này theo thứ tự từ bên trái sang, các Bit trống sẽ bị lấp đầy 
bằng số 0. (chú ý Bit thứ 15 là Bit dấu : = 0 khi giá trị chuyển đổi là số nguyên dương và 
= 1 khi giá trị chuyển đổi là số nguyên âm). 
3. Kết nối ngõ vào-ra Analog: 
Để đảm bảo tín hiệu Analog có được độ chính xác cao và ổn định cần tuân thủ các điều 
kiện sau: 
- Đảm bảo rằng điện áp 24 VDC cấp nguồn cho Sensor không bị ảnh hưởng bởi nhiễu và 
ổn định . 
- Định tỷ lệ cho module (được mô tả bên dưới). 
- Dây nối cho Sensor cần để ngắn nhất tới mức có thể. 
- Sử dụng cáp đôi dây xoắn cho sensor. 
- Tất cả các ngõ vào không sử dụng phải được nối tắt. 
- Tránh bẻ cong dây dẫn thành những góc nhọn. 
- Sử dụng máng đi dây hay các ống đi dây cho tuyến dây. 
 85 
- Tránh đặt các đường dây tín hiệu Analog gần với các đường dây có điện áp cao, nếu 2 
đường dây này cắt nhau phải đặt chúng vuông góc với nhau. 
Ví dụ về kết nối tín hiệu AI và AO vào Modul analog 
3.1. Phương pháp định tỷ lệ ngõ vào Analog (Input calibration) 
 Việc định tỷ lệ ngõ vào analog có ảnh hưởng đến tất cả các ngõ vào của modul EM 
có AI. Để định tỷ lệ ngõ vào một cách chính xác, cần sử dụng một chương trình 
được thiết kế để tính trung bình các giá trị đọc được từ Modul. Có thể sử dụng 
Analog Input Filtering wizard trong STEP7-MicroWIN để tạo ra chương trình này. 
Nên sử dụng 64 giá trị lấy mẫu hoặc hơn để tính giá trị trung bình của tín hiệu 
Analog. 
 3.1.1.Để thực hiện việc định tỷ lệ cần theo các bƣớc sau: 
- Tắt nguồn cung cấp cho modul, chọn phạm vi ngõ vào mong muốn 
- Cấp nguồn lại cho CPU và modul có AI 
 - Sử dụng một Transmiter, một nguồn áp, hay một nguồn dòng và đặt vào giá trị 0 
cho một trong các ngõ vào. 
- Đọc giá trị mà CPU nhận được tại ngõ vào tương ứng đó. 
- Điều chỉnh biến trở đặt giá trị OFFSET cho tới khi giá trị đọc được là 0. 
- Điều chỉnh để tăng giá trị đặt vào tới định mức và xem giá trị mà CPU nhận 
được. 
 86 
- Điều chỉnh biến trở GAIN cho tới khi giá trị nhận được là 32000 hoặc tới 1 giá 
trị số mong muốn. 
- Lặp lại các bước trên nếu cần. 
 Việc chỉnh định các công tắc (Switch) trên modul Analog EM sẽ thay đổi các 
 phạm vi đo lường định mức và độ phân giải của Modul. Các phạm vi và độ phân 
giải được cho ở bảng dưới đây : 
 Sơ đồ công tắc, chỉnh định phạm vi đo định mức và độ phân giải phụ thuộc vào 
từng Modul Analog. Các thông tin này được lấy từ sổ tay phần cứng của Modul. 
3.1.2. Hiệu chỉnh tín hiệu Analog 
 Trên CPU S7-200 có 2 biến trở (2 biến trở này nằm dưới nắp của module), có 
thể sử dụng 2 biến trở này để tăng hoặc giảm giá trị được lưu trữ trong các Byte của vùng 
nhớ Special Memory (SMB 28 và SMB 29). Các giá trị chỉ đọc trong 2 Byte này có thể 
Điều chỉnh các Switch và biến trở chỉnh GAIN 
 87 
được sử dụng cho nhiều chức năng khác nhau. Chẳng hạn, dùng để cập nhật giá trị hiện 
hành cho 1 Timer, một Counter , thay đổi giá trị đặt trước, đặt các gia1 trị giới hạn. 
 Byte nhớ SMB 28 lưu trữ giá trị số biểu diễn vị trí chỉnh 0. SMB 29 lưu trữ giá 
trị số biểu diễn vị trí chỉnh 1. Sự điều chỉnh Analog có giới hạn từ 0 tới 255 và độ tin 
cậy tốt nhất trong phạm vi từ 10 đến 200. 
Để thực hiện điều chỉnh này, phải sử dụng một Tuộc vít nhỏ: nếu xoay biến trở sang 
phải là tăng giá trị, còn xoay sang trái là giảm giá trị. 
Dưới đây là một ví dụ ứng dụng :Timer T33 đóng tiếp điểm khi VW 100 đạt giá trị đặt 
trước 
Sau đây là sơ đồ nguyên lý mạch của modul EM 235 3AI/ 1AO 
Sơ đồ mạch ngõ vào : 
Sơ đồ mạch ngõ vào : 
Sơ đồ mạch ngõ ra : 
 88 
4.5. Giới thiệu module Analog S7-200: 
Tín hiệu Analog là các tín hiệu tương tự ( 0 – 10VDC,hoặc 4-20mA),Hầu hết các 
ứng 
dụng của chương trình PLC Siemens nói riêng hay các ứng dụng khác đều cần phải đọc 
các tín hiệu analog.Tín hiệu analog có thể là tín hiệu từ các cảm biến đo khoảng cách, 
cảm biến áp suất, cảm biến đo trọng lượng 
Các bước đọc tín hiệu Analog: 
4.5.1. Đọc tín hiệu analog từ Modul EM231: 
Các tín hiệu có thể đọc được từ Modul EM231(tuỳ thuộc việc chọn các Switch trên 
modul): 
Tín hiệu đơn cực ( Tín hiệu điện áp): 0-10VDC, 0-5VDC 
Tín hiệu lưỡng cực (tín hiệu điện áp): -5VDC – 5VDC, -2.5VDC – 2.5VDC 
Tín hiệu dòng điện :0 – 20mA ( có thể đọc được 4-20mA) 
 89 
Tín hiệu Analog sẽ được đọc vào AIW0,AIW2 tương ứng,tuỳ thuộc vào vị trí của tín hiệu 
đưa vào modul 
Modul EM231 có 4 ngõ vào Analog,do vậy vị trí các ngõ vào tương ứng là: 
AIW0,AIW2,AIW4,AIW6 
Tín hiệu analog là tín hiệu điện áp ,tuy nhiên giá trị mà AIW đọc vào không phải là giá trị 
điện áp ,mà là giá trị đã được quy đổi tương ứng 16bit. 
Trường hợp đơn cực : Giá trị từ 0 – 64000 tương ứng với ( 0-10V,0-5V hay 0-20mA) 
Liên kết sự kiện ngắt số 8 với chương trình ngắt INT_0 ( Khi xảy ra sự kiện số 8 thì 
chương trình INT_0 được thực thi) 
Cho phép ngắt ( ENI) 
Kết thúc sự kiện ngắt số 8,sự kiện ngắt số 8 sẽ được cho phép lại khi có lệnh ENI 
Trường hợp lưỡng cực : Giá trị từ -32000 – 32000 tương ứng với (-5VDC – 5VDC hay - 
2.5VDC – 2.5VDC). 
Ví dụ : 
Trường hợp đơn cực: giá trị đọc vào của AIW0 = 32000,khi đó giá trị điện áp tương 
ứng là : (32000x10VDC/ 64000) = 5VDC ( Tầm chọn 0 – 10VDC) 
Trường hợp lưỡng cực : Giá trị đọc vào của AIW0 = 16000,khi đó giá trị điện áp 
tương ứng là : ( 16000x5VDC/32000) =2.5VDC ( Tầm đo -2.5VDC – 2.5VDC ) 
Do vậy căn cứ vào giá trị đọc vào của AIW ta có thể dùng quy tắc “tam suất”,từ đó có thể 
tính được giá trị điện áp tương ứng.Từ giá trị điện áp ta có thể suy ra giá trị mong muốn. 
- Thông thường các tín hiệu Analog đọc vào bao giờ người sử dụng cũng mong muốn 
đọc được chính giá trị mong muốn ( Ví dụ: giá trị khối lượng trong đọc đầu cân Loadcell, 
giá trị áp suất trong đọc tín hiệu từ cảm biến áp suất..) 
- Phương pháp đọc Analog trong trường hợp này ta sẽ không cần quan tâm nhiều đến 
chế độ đơn cực hay lưỡng cực,mà chỉ cần xác định được 2 điểm,từ đó lập được phương 
trình đường thẳng ( Giá trị mong muốn đọc theo AIW) 
- Ví dụ: Để đọc khối lượng từ đầu cân :Ta xây dựng hàm Khối lượng theo AIW( là tín 
 90 
hiệu đọc vào) 
- Bước 1: Ta cần xác định 2 điểm: 
Điểm 1: Ta online trên máy tính,đọc giá trị AIW0 là x1,trong trường hợp ở điểm 1 ( 
Điểm 1 là điểm ta đặt quả cân chuẩn 1:có khối lượng m1 lên bàn cân) ,Tương tự ta có 
thể xác định được điểm 2 ( tương ứng x2 và m2). 
Từ đó ta có 2 điểm : Điểm 1 ( x1,m1) , Điểm 2 (x2,m2). 
Phương trình đường thẳng đi qua 2 điểm 1,2 có dạng: 
(X-X1/X2-X1) = (Y-Y1/Y2-Y1),Từ đó rút Y theo X 
Đó chính là phương trình khối lượng theo AIW. 
Ví dụ cụ thể: Điểm 1 (0,0), điểm 2 ( 32000,1000) 
Phương trình lập: 
(X-0/32000-0) = ( Y-0/1000-0) Từ đó suy ra: 
Y= 1xX/ 32 
Vậy : Khối lượng = AIW / 32 
4.5.2. Xuất tín hiệu analog qua modul EM232: 
Các tín hiệu có thể xuất ra Modul EM232(tuỳ thuộc việc chọn các Switch trên modul): 
Tín hiệu đơn cực ( Tín hiệu dòng điện): 0-20mA 
Tín hiệu lưỡng cực (tín hiệu điện áp): -10VDC – 10VDC 
Tín hiệu 0 -20mA tương ứng với giá trị 0 – 32000 
Tín hiệu -10VDC – 10VDC tương ứng -32000 – 32000 
Giá trị xuất ra Modul EM232 được đưa vào ô nhớ AQW tương ứng. 
4.5.3. Modul EM235: 
Các tín hiệu có thể đọc được thông qua Modul EM235 ( Tuỳ theo Switch chọn trên 
Modul): 
 91 
Đơn cực : 0 – 50mV , 0 – 100mV , 0 – 500mV , 0 – 1V , 0 – 5VDC , 0 – 20mA , 0 – 
10VDC. 
Lưỡng cực : +-25mV , +-50mV , +-100mV , +-250mV , +-500mV , +-1VDC ,+-2.5VDC , 
+-5VDC ,+-10VDC 
Giá trị tương ứng cho chế độ đơn cực : Từ 0 – 64000 
Giá trị tương ứng cho chế độ lưỡng cực : -32000 – 32000 
Ngoài ra Modul EM235 còn có 2 Ngõ ra Analog output tương ứng : +-10VDC, 0 –20mA 
Ví dụ: 
5. Điều khiển mô hình hệ thống điều khiển nhiệt độ 
5.1 Điều khiển nhiệt độ của lò: 
Khi nhiệt độ lớn hơn hoăc bằng 100 độ thì ngưng cấp nhiệt cho lò 
Khi nhiệt độ giảm nhỏ hơn hoặc bằng 70 độ thì cấp nhiệt cho lò 
5.2. Chƣơng trình: 
5.2.1: chương trình con: 
 92 
 93 
5.2.2. chƣơng trình chính 
 94 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
- Tài liệu thực hành PLC-S7 200 – Trung tâm Việt Đức – Trường ĐH Sư phạm Kỹ 
thuật TPHCM. 
- Hướng dẫn thiết kế mạch và lập trình PLC – Trần Thế San (biên dịch) – NXB Đà 
Nẵng – 2005. 
- Điều khiển logic lập trình PLC – Tăng Văn Mùi (biên dịch) – NXB Thống kê – 
2006. 
- Các tạp chí, tài liệu kỹ thuật có liên quan.