Bài giảng ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC

Sau khi học xong, sinh viên có khả năng: – Biết cách kết nối thiết bị vào PLC. – Thiết kế, lựa chọn thiết bị và lập trình điều khiển dùng PLC S7-200, 300 – Sử dụng phần mềm WINCC tạo giao diện điều khiển, giám sát hoạt động của hệ thống

ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC

(30 tiết)

GV: Bùi Thúc Minh buithucminh@gmail.com

Bộ môn: Điện công nghiệp ĐẠI HỌC NHA TRANG

• Sau khi học xong, sinh viên có khả năng:

– Biết cách kết nối thiết bị vào PLC

– Thiết kế, lựa chọn thiết bị và lập trình điều khiển

dùng PLC S7-200, 300

– Sử dụng phần mềm WINCC tạo giao diện điều

khiển, giám sát hoạt động của hệ thống

• Bài tập, kiểm tra & báo cáo: 50% tổng điểm

• Thi kết thúc môn: 50% tổng điểm

• Hình thức thi: viết (không dùng tài liệu)

• Thời gian: 60 phút

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Simatic S7-300 Điều khiển hệ thống , Trung

tâm Việt-Đức

[2] Điều khiển lập trình 2, ĐHNT 2011

and S7-400 Programming , Reference Manual

[4] SIMATIC, Working with STEP 7

[5] Trần Thu Hà, Lập trình với S7&WINCC, NXB

Chương 1 Tổng quan về Simatic S7-300

Thiết bị điều khiển logic khả trình PLC

(Programmable Logic Control), là loại thiết bị cho

phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển

số thông qua một ngôn ngữ lập trình.

• S7-300 là PLC cỡ vừa của hãng Siemens

– Các module mở rộng được chia thành 5 loại chính:

- PS (Power Supply): module nguồn nuôi: có 3 loại 2A, 5A,

10A.

- SM (Signal module): module mở rộng cổng tín hiệu vào/ra

bao gồm

- IM (Interface module): module ghép nối.

- FM (Function module): module có chức năng điều khiển

riêng

- CP (Communication module): module phục vụ truyền

sử dụng các kiểu dữ liệu sau:

- BOOL: với dung lượng một bit có giá trị 0 hoặc 1

Đây là kiểu dữ liệu cho biến hai trị

– BYTE: dung lượng 8 bit, thường dùng biểu diễn số

nguyên dương từ 0 đến 255, mã BCD của số thập

phân 2 chữ số, mã ASCII của ký tự,…

– WORD: dung lượng 2 byte, biểu diễn số nguyên

dương từ 0 đến 65535

2 KIỂU DỮ LIỆU VÀ PHÂN CHIA BỘ NHỚ

– INT: dung lượng 2 byte, biểu diễn số nguyên từ

– FC (Function): miền chứa chương trình con được tổ

chức thành hàm có biến hình thức để trao đổi dữ liệu

với chương trình đã gọi nó

– FB (Function block): miền chứa chương trình con,

được tổ chức thành hàm và có khả năng trao đổi dữ

liệu với bất cứ một khối chương trình nào khác Các

dữ liệu này phải được xây dựng thành một khối dữ

liệu riêng (DB - data block)

Cấu trúc bộ nhớ của CPU

• Vùng chứa tham số của hệ điều hành và chương trình

ứng dụng: được chia thành 7 miền khác nhau:

– I (Process image input): miền bộ đệm các dữ liệu của cổng

vào số.

– Q (Process image output): miền bộ đệm các dữ liệu của cổng

ra số.

– M: miền các biến cờ (tham số)

– T: miền nhớ phục vụ các bộ thời gian.

– C: miền nhớ phục vụ bộ đếm.

– PI: miền địa chỉ cổng vào của các module tương tự.

– PQ: miền địa chỉ cổng ra của các module tương tự.

Cấu trúc bộ nhớ của CPU

• Vùng chứa các khối dữ liệu: được chia thành 2

loại:

– DB (Data block): miền chứa các dữ liệu được tổ

chức thành khối Kích thước cũng như số lượng khối

do người sử dụng quy định phù hợp với từng bài

toán điều khiển

– L (Local data block): miền dữ liệu cục bộ, được các

khối chương trình OB, FC, FB tổ chức và sử dụng

cho các biến tạm thời

– Toàn bộ chương trình điều khiển nằm trong một

khối trong bộ nhớ Loại điển hình cấu trúc tuyến

tính này phù hợp với những bài toán phù hợp nhỏ,

không phức tạp

– Chương trình (CT) được chia thành những phần nhỏ

với từng nhiệm vụ riêng và các phần này nằm trong

những khối chương trình khác nhau

– Loại cấu trúc này phù hợp với những bài toán điều

khiển nhiều nhiệm vụ và phức tạp

– Loại khối OB (Organization block): khối tổ chức

quản lý CT điều khiển

– Loại khối FC ( Pr ogr am bl ock): khối chương trình với những chức

năng riêng giống như một chương trình con hoặc

một hàm (CT con có biến hình thức)

– Loại khối FB (Function block): là loại khối FC đặc

biệt có khả năng trao đổi một lượng dữ liệu lớn với

các khối chương trình khác

– Loại khối DB (Data block): khối chứa các dữ liệu

cần thiết để thực hiện CT

• Ngôn ngữ “liệt kê lệnh”, ký hiệu là STL (Statement list).

Đây là dạng ngôn ngữ lập trình thông thường của máy tính

Một chương trình được ghép bởi nhiều câu lệnh theo một

thuật toán nhất định, mỗi lệnh chiếm một hàng và đều có

cấu trúc chung “tên lệnh” + “toán hạng”

• Ngôn ngữ “hình thang”, ký hiệu là LAD (Ladder logic).

Đây là dạng ngôn ngữ đồ họa thích hợp với những người

quen thiết kế mạch điều khiển logic

• Ngôn ngữ “hình khối”, ký hiệu là FBD (Function block

diagram) Đây cũng là ngôn ngữ đồ họa dành cho người có

thói quen thiết kế mạch điều khiển số

Cấu trúc lệnh và trạng thái kết quả

– M: chỉ ô nhớ trong miền các biến cờ có kích thước là 1 bit.

– MB: chỉ ô nhớ trong miền các biến cờ có kích thước là 1 byte (8 bit).

– MW: chỉ ô nhớ trong miền các biến cờ có kích thước là 2 byte (16

bits).

– M: chỉ ô nhớ trong miền các biến cờ có kích thước là 4byte (32 bits).

– I: chỉ ô nhớ có kích thước là 1 bit trong miền bộ đệm cổng vào số.

– IB: chỉ ô nhớ có kích thước là 1 byte trong miền bộ đệm cổng vào số.

– IW: chỉ ô nhớ có kích thước là 1 từ trong miền bộ đệm cổng vào số.

– ID: chỉ ô nhớ có kích thước là 2 từ trong miền bộ đệm cổng vào số.

– Q: chỉ ô nhớ có kích thước là 1 bit trong miền bộ đệm cổng ra số.

– QB: chỉ ô nhớ có kích thước là 1 byte trong miền bộ đệm cổng ra số.

– QW: chỉ ô nhớ có kích thước là 1 từ trong miền bộ đệm cổng ra số.

– QD: chỉ ô nhớ có kích thước là 2 từ trong miền bộ đệm cổng ra số.

– T: chỉ ô nhớ trong miền nhớ của bộ thời gian (Timer).

Cấu trúc lệnh và trạng thái kết quả

• Thanh ghi trạng thái: khi thực hiện lệnh, CPU sẽ

ghi lại trạng thái của phép tính trung gian cũng

như ghi lại kết quả vào 1 thanh ghi đặc biệt 16

Cấu trúc lệnh và trạng thái kết quả

• FC (Fisrt Check): khi thực hiện các lệnh logic

liên tiếp nhau gồm các phép tính ^ (VÀ), V

(HOẶC), ĐẢO thì bit FC=1 Khi kết thúc các

lệnh thì FC=0.

Cấu trúc lệnh và trạng thái kết quả

– RLO (Result of logic operation): Kết quả tức thời

của phép tính logic vừa được thực hiện Ví dụ lệnh:

• Nếu trước khi thực hiện lệnh bit FC = 0 thì có tác

dụng chuyển nội dung của cổng vào số I 0.3 vào bit

trạng thái RLO

• Nếu trước khi thực hiện bit FC = 1 thì có tác dụng

thực hiện phép tính  giữa RLO và giá trị logic cổng

vào I 0.3 Kết quả của phép tính được ghi lại vào bit

Cấu trúc lệnh và trạng thái kết quả

– STA (Status bit): Bit trạng thái này luôn có giá trị

logic của tiếp điểm được chỉ định trong lệnh Ví dụ

Cấu trúc lệnh và trạng thái kết quả

– OR: Ghi lại giá trị của phép tính logic  cuối cùng

được thực hiện để phụ giúp cho việc thực hiện phép

toán  sau đó Điều này là cần thiết vì trong một

biểu thức hàm giá trị, phép tính  bao giờ cũng phải

được thực hiện trước các phép tính 

– OS (Stored overflow bit): Ghi lại giá trị bit bị tràn ra

Cấu trúc lệnh và trạng thái kết quả

– CC0 và CC1 (Condition code): Hai bit báo trạng thái

của kết quả phép tính với số nguyên, số thực, phép

dịch chuyển hoặc phép tính logic trong ACCU Cụ

thể là:

• Khi thực hiện lệnh toán học như cộng, trừ, nhân, chia

với số nguyên hoặc số thực

Cấu trúc lệnh và trạng thái kết quả

Khi thực hiện lệnh toán học với số nguyên nhưng kết

• Các lệnh ghi/xóa cho tiếp điểm

• Các lệnh tiếp điểm đặc biệt

Overview of Counter Instructions

• Counters have an area reserved for them in

the memory of your CPU.

• This memory area reserves one 16-bit word

for each counter address.

• The ladder logic instruction set supports 256

1 S_CU (Up Counter)

• S_CU (Up Counter) is preset

with the value at input PV if

there is a positive edge at input

S

• The counter is reset if there is a

"1" at input R and the count

value is then set to zero

• The counter is incremented by

one if the signal state at input

CU changes from "0" to "1" and

the value of the counter is less

1 S_CU (Up Counter)

• If the counter is set and if RLO

= 1 at the inputs CU, the counter

will count once in the next scan

cycle, even if there was no

change from a positive to a

negative edge or viceversa

• The signal state at output Q is

"1" if the count is greater than

zero and "0" if the count is

If I0.2 changes from "0" to "1", the counter is preset with the

value of MW10 If the signal state of I0.0 changes from "0"

to "1", the value of counter C10 will be incremented by one

-unless the value of C10 is equal to "999" Q4.0 is "1" if C10

is not equal to zero.

• S_CUD (Up-Down Counter) is preset with the value

at input PV if there is a positive edge at input S

• If there is a 1 at input R, the counter is reset and the

count is set to zero The counter is incremented by

one if the signal state at input CU changes from "0"

to "1" and the value of the counter is less than "999"

• The counter is decremented by one if there is a

positive edge at input CD and the value of the

counter is greater than "0"

• If there is a positive edge at both count inputs,

both instructions are executed and the count

value remains unchanged.

• If the counter is set and if RLO = 1 at the inputs

CU/CD, the counter will count once in the next

scan cycle, even if there was no change from a

positive to a negative edge or viceversa.

• The signal state at output Q is "1" if the count is

greater than zero and "0" if the count is equal to

• If I0.2 changes from "0" to "1", the counter is

preset with the value of MW10 If the signal

state of I0.0 changes from "0" to "1", the value

of counter C10 will be incremented by one

-except when the value of C10 is equal than

"999" If I0.1 changes from "0" to "1", C10 is

decremented by one - except when the value of

1 Viết chương trình điều khiển thuận nghịch động

cơ không đồng bộ 3 pha (gián tiếp và trực tiếp)

2 Viết chương trình điều khiển khởi động sao-tam

giác động cơ không đồng bộ 3 pha rô to lồng sóc.

3 Viết chương trình điều khiển khởi động sao-tam

giác thuận nghịch động cơ không đồng bộ 3 pha

rô to lồng sóc.

4 Viết chương trình điều khiển hệ thống đèn giao

• Soạn thảo chương trình lựa chọn cách lập trình:

lập trình dạng tuyến tính hay dạng có cấu trúc?

Ngôn ngữ lập trình: LAD, STL hay FBD?

• Download chương trình xuống PLC.